(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
一般的に、二輪車には、内燃機関を始動するための始動スイッチとは別に、電装系にバッテリからの電力を供給するためのイグニッションスイッチが設けられている。内燃機関の始動時には、まずイグニッションスイッチをオン状態とし、その後、始動スイッチを押下することで内燃機関が始動される。
【0003】
一方で、競技用の二輪車等では、イグニッションンスイッチが省略されたものが多く用いられている。このようなイグニッションスイッチが設置されていない二輪車では、始動スイッチを押下するのみで、内燃機関が始動する。このため、誤って始動スイッチを押下してしまうことにより、意図せずに内燃機関が始動し、ギアの破損や始動モータの焼損が発生する場合がある。また、バッテリの電圧が低下している状態で、内燃機関を無理に始動させようとすると、バッテリへの負荷が増大しバッテリの劣化が進行する。
【0004】
例えば、特許文献1には、内燃機関を始動すべきでない状況において内燃機関が始動されることを防止するために、クラッチレバーが握られないと内燃機関を始動させない内燃機関始動装置が開示されている。このような特許文献1によれば、乗員が内燃機関を始動させる意思を、クラッチレバーを握るという動作で示さない限り内燃機関が始動しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1においては、クラッチを握る動作をしないと内燃機関が始動しないため、始動する際の手数が増えてしまい、例えば、競技中に内燃機関が停止してしまった際にすぐに再始動する時タイムロスとなってしまう。また、特許文献1では、乗員がバッテリ電圧の低下を認識していない場合には、バッテリ電圧が低下していても内燃機関を始動させようとすることができてしまうため、バッテリの劣化を防止できない。
【0007】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、イグニッションスイッチが省略された車両にて内燃機関の始動を行う内燃機関始動装置において、特別な動作を必要とせずに、始動条件が整わない場合における内燃機関の始動を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【0009】
第1の発明は、内燃機関に始動のための動力を供給する始動モータを備える内燃機関始動装置であって、始動スイッチ及び継電器のコイルが設けられると共にバッテリと接続された始動回路と、上記継電器のスイッチが設けられると共に上記バッテリと接続されたメイン回路と、上記メイン回路に接続された電子制御装置とを備え、上記電子制御装置が、上記始動スイッチがオン状態とされて上記メイン回路を介して上記バッテリから電力が供給されると、上記コイルへの通電を保持しかつ上記始動モータの駆動条件が整っているか否かの判定をし、上記駆動条件が整っている場合に上記始動モータを駆動するという構成を採用する。
【0010】
第2の発明は、上記第1の発明において、上記始動回路と並列して設けられると共に上記メイン回路と異なる端子にて上記電子制御装置と接続された始動スイッチオン検出回路を備え、上記始動スイッチが、上記始動回路と上記始動スイッチオン検出回路との開閉を同時に行う二極単投スイッチであるという構成を採用する。
【0011】
第3の発明は、上記第1または第2の発明において、上記電子制御装置が、上記バッテリから供給される電力の電圧が予め定められた基準電圧以上であることを示す第1駆動条件と、上記内燃機関の回転数が予め定められた基準回転数以下であることを示す第2駆動条件と、上記内燃機関の回転出力を変速する変速機のギアポジションがニュートラルの状態であるか、又はクラッチにより上記内燃機関と上記変速機との接続が切り離されている状態であるかを示す第3駆動条件とが整った場合に上記始動モータを駆動するという構成を採用する。
【0012】
第4の発明は、上記第1〜第3いずれかの発明において、上記内燃機関に対して、始動用の動力を供給するキックスタータが接続と、上記内燃機関の出力により発電をする発電機とが接続され、上記継電器のスイッチと上記メイン回路が接続される上記電子制御装置の端子との間にて上記メイン回路に上記発電機が接続されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【0013】
本発明においては、始動スイッチを押下することによってメイン回路を通じてバッテリから電子制御装置に電力が供給される。電子制御装置は、給電により起動されると、継電器を通電状態として給電を維持すると共に始動モータの駆動条件が整っているか否かの判定を行う。ここで、本発明においては、電子制御装置にて始動モータの駆動条件が整っていると判定された場合に始動モータが駆動される。つまり、本発明においては、駆動条件が整っていない場合には、乗員が特別な動作を行うことなく電子制御装置の判断によって始動モータが駆動されず、内燃機関が始動されない。したがって、本発明によれば、イグニッションスイッチが省略された車両にて内燃機関の始動を行う内燃機関始動装置において、特別な動作を必要とせずに、始動条件が整わない場合における内燃機関の始動を防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して、本発明に係る内燃機関始動装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0016】
図1は、本実施形態の内燃機関始動装置1の概略構成を示すシステム構成図である。本実施形態の内燃機関始動装置1は、イグニッションスイッチが省略された競技用等の二輪車に搭載され、内燃機関100の始動を行うものである。内燃機関100は、複数の気筒が設けられた多気筒のレシプロエンジンであり、各気筒のピストンに接続されたクランクシャフト101を介して外部に回転動力を出力する。このような内燃機関100は、クラッチを介して変速機と接続されており、変速機に接続された車輪を回転させる動力を生成する。また、内燃機関100のクランクシャフトには、
図1に示すように、クランクシャフトの回転角度を検出するためのタイミングロータ102が設置されている。
【0017】
図1に示すように、本実施形態の内燃機関始動装置1は、配線として、電子制御装置給電ラインL1と、始動スイッチオン検出ラインL2(始動スイッチオン検出回路)と、メインリレー保持ラインL3と、始動モータ給電ラインL4と、スタータリレー駆動ラインL5とを備えている。また、本実施形態の内燃機関始動装置1は、始動スイッチ2と、メインリレー3(継電器)と、スタータリレー4と、始動モータ5と、クランクセンサ6と、ギアポジションセンサ7と、クラッチスイッチ8と、電子制御装置9とを備えている。なお、本実施形態の内燃機関始動装置1においては、上記配線の他に各種センサと電子制御装置9とを接続する配線等も設けられている。
【0018】
電子制御装置給電ラインL1は、バッテリBの正極端子と電子制御装置9の主電源入力端子とを接続する配線である。この電子制御装置給電ラインL1は、バッテリBの正極端子に直接的に接続されると共に、途中部位に第1ヒューズ12が設けられた共通ラインL1aと、共通ラインL1aから分岐する始動ラインL1b(始動回路)及びメインラインL1c(メイン回路)とを有している。始動ラインL1bは、途中部位に始動スイッチ2の後述する第2スイッチ2bとメインリレー3の後述するコイル3bが設けられると共に、グランドGと接続されている。また、メインラインL1cは、途中部位にメインリレー3のスイッチ3aが設けられている。始動ラインL1bは、始動スイッチ2が押下されて第2スイッチ2bが接続されることにより、バッテリBの電力をメインリレー3のコイル3bに供給する。また、メインラインL1cは、メインリレー3のコイル3bの電磁力によってメインリレー3のスイッチ3aが接続されることにより、バッテリBの電力を電子制御装置9の主電源入力端子に供給する。このように、本実施形態の内燃機関始動装置1は、始動スイッチ2及びメインリレー3のコイル3bが設けられると共にバッテリBと接続された始動ラインL1bと、メインリレー3のスイッチ3aが設けられると共にバッテリBと接続されたメインラインL1cとを備えている。
【0019】
始動スイッチオン検出ラインL2は、始動ラインL1bと並列に設けられ、グランドGと電子制御装置9の始動スイッチオン入力端子とを接続する配線である。この始動スイッチオン検出ラインL2は、途中部位に始動スイッチ2の後述する第1スイッチ2aが設けられている。このような始動スイッチオン検出ラインL2は、始動スイッチ2の第1スイッチ2aが接続されると、始動スイッチ2が接続されたことを示す信号を電子制御装置9に入力する。このように、本実施形態の内燃機関始動装置1は、始動ラインL1bと並列して設けられると共にメインラインL1cと異なる端子にて電子制御装置9と接続された始動スイッチオン検出ラインL2を備えている。
【0020】
メインリレー保持ラインL3は、電子制御装置給電ラインL1と電子制御装置9のメインリレー出力端子とを接続する配線である。このメインリレー保持ラインL3は、始動スイッチ2の第2スイッチ2bとメインリレー3のコイル3bとの間にて電子制御装置給電ラインL1の始動ラインL1bと接続されており、途中部位にメインリレー3のコイル3bが設けられている。このようなメインリレー保持ラインL3は、電子制御装置9のメインリレー出力端子が通電可能となった場合に、バッテリBの電力をメインリレー3のコイル3bに給電する。
【0021】
始動モータ給電ラインL4は、バッテリBの正極端子と始動モータ5とを接続する配線である。この始動モータ給電ラインL4は、バッテリBの電力を始動モータ5に給電するための配線であり、途中部位にスタータリレー4のスイッチ4aが設けられている。このような始動モータ給電ラインL4は、スタータリレー4のスイッチ4aが接続された場合に、始動モータ5にバッテリBの電力を供給する。また、スタータリレー4のスイッチ4aよりもバッテリB側の始動モータ給電ラインL4の途中部位には、第2ヒューズ13が設けられている。
【0022】
スタータリレー駆動ラインL5は、始動モータ給電ラインL4と電子制御装置9のスタータリレー出力端子とを接続する配線である。このスタータリレー駆動ラインL5は、スタータリレー4のスイッチ4aとバッテリBとの間にて始動モータ給電ラインL4と接続されており、途中部位にスタータリレー4のコイル4bが設けられている。このようなスタータリレー駆動ラインL5は、電子制御装置9のスタータリレー出力端子が通電可能となった場合に、バッテリBの電力をスタータリレー4のコイル4bに給電する。
【0023】
始動スイッチ2は、始動スイッチオン検出ラインL2の途中部位に設けられた第1スイッチ2aと電子制御装置給電ラインL1の始動ラインL1bの途中部位に設けられた第2スイッチ2bとを備える二極単投スイッチである。第1スイッチ2aと第2スイッチ2bとは接続されており、第1スイッチ2aを押下することによって第1スイッチ2aと第2スイッチ2bとの両方が同時に接続される。この始動スイッチ2は、本実施形態の内燃機関始動装置1が搭載される二輪車等の乗員が押下するためのスイッチであり、例えば二輪車のハンドル付近に設置されている。このような始動スイッチ2は、押下されて接続されることによって始動ラインL1b及び始動スイッチオン検出ラインL2を通電可能な状態とする。このような始動スイッチ2が押下されることによって、メインラインL1cを介してバッテリBの電力が電子制御装置9の主電源入力端子に供給され、電子制御装置9が動作可能な状態となる。また、始動スイッチ2が押下されると、始動スイッチ2が押下されたことを示す信号が始動スイッチオン検出ラインL2を介して電子制御装置9に入力される。
【0024】
メインリレー3は、開閉式のスイッチ3aと、スイッチ3aを電磁力により開閉するコイル3bとを備えている。上述のように、スイッチ3aはメインラインL1cの途中部位に設けられ、コイル3bは始動ラインL1bの途中部位に設けられている。このようなメインリレー3は、コイル3bへの通電によってスイッチ3aが接続されることで、バッテリBの電力を電子制御装置9の主電源入力端子に供給可能とする。
【0025】
スタータリレー4は、開閉式のスイッチ4aと、スイッチ4aを電磁力により開閉するコイル4bとを備えている。上述のように、スイッチ4aは、始動モータ給電ラインL4の途中部位に設けられ、コイル4bはスタータリレー駆動ラインL5の途中部位に設けられている。このようなスタータリレー4は、コイル4bへの通電によってスイッチ4aが接続されることで、バッテリBの電力を始動モータ5に供給可能とする。
【0026】
始動モータ5は、始動モータ給電ラインL4を介してバッテリBと接続されており、バッテリBから電力を供給されることによって、内燃機関100を始動させるための動力を生成する。
【0027】
クランクセンサ6は、内燃機関100のクランクシャフト101に設けられたタイミングロータ102に近接して配置されており、タイミングロータ102の回転を検出することによって内燃機関100の回転位置を示す信号を出力する。このクランクセンサ6は、電子制御装置9のクランクセンサ入力端子と接続されており、内燃機関100の回転位置を示す信号を電子制御装置9に入力する。なお、電子制御装置9は、クランクセンサ6から入力される信号に基づいて内燃機関100の回転数を算出する。ギアポジションセンサ7は、変速機において内燃機関100の出力軸に接続されたギアの状態(ギアポジション)を示す信号を出力する。このギアポジションセンサ7は、電子制御装置9のギアポジションセンサ入力端子と接続されており、ギアポジションを示す信号を電子制御装置9に入力する。クラッチスイッチ8は、クラッチによる内燃機関100と変速機との接続状態を示す信号を出力する。このクラッチスイッチ8は、電子制御装置9のクラッチスイッチ入力端子と接続されており、内燃機関100と変速機との接続状態を示す信号を電子制御装置9に入力する。なお、これらのクランクセンサ6、ギアポジションセンサ7及びクラッチスイッチ8は、本実施形態の内燃機関始動装置1が必ずしも備えている必要はない。本実施形態の内燃機関始動装置1とは別に、上記センサ等が設けられている場合には、これらのセンサ等からの出力を用いても良い。
【0028】
また、内燃機関100には、キックスタータ200及び発電ユニット300が接続されている。キックスタータ200は、内燃機関100と接続されており、乗員の踏込動作で得られる動力を、内燃機関100を始動させるための動力として内燃機関100に伝達する。つまり、キックスタータ200は、始動モータ5によらずに、内燃機関100に始動用の動力を供給する。
【0029】
発電ユニット300は、ACジェネレータ301と、レギュレータ302とを備えている。ACジェネレータ301は、クランクシャフト101の回転力から交流電力を生成し、直流電力に変換して出力する発電機である。レギュレータ302は、ACジェネレータ301から出力された直流電力の電圧が所定以上である場合に電圧を降圧させることで他の電子部品の破損を防止するためのものである。このような発電ユニット300は、電子制御装置給電ラインL1のメインラインL1cに接続されている。
【0030】
電子制御装置9は、バッテリBから主電源入力に給電されることによって起動し、内燃機関100の始動条件(すなわち始動モータ5の駆動条件)が整っているか否かを判断し、整っている場合にのみ内燃機関100を始動させるための装置である。このような電子制御装置9は、例えば、二輪車に搭載されるエンジンコントロールユニット(ECU)の一機能として実現することができ、またECUと別体の専用のコントロールユニットにより実現することも可能である。
【0031】
続いて、このような内燃機関始動装置1の動作について、
図2のフローチャート等を参照して説明する。なお、
図2は、電子制御装置9の始動モータ駆動処理を説明するためのフローチャートである。
【0032】
まず、内燃機関100が停止している状態において、乗員によって始動スイッチ2が押下されると、電子制御装置給電ラインL1の始動ラインL1b及びメインラインL1cが接続され、メインラインL1cを介してバッテリBの電力が電子制御装置9の主電源入力端子に供給される。これによって、電子制御装置9が起動される。電子制御装置9は、起動されると、メインリレー出力端子を通電可能状態とし、バッテリBからの電力がメインリレー保持ラインL3を通じてメインリレー3のコイル3bに供給されるようにする。このようにメインリレー3のコイル3bに給電されると、コイル3bが発生する電磁力によってスイッチ3aが閉じ、メインラインL1cを通じてバッテリBの電力が電子制御装置9の主電源入力端子に継続的に供給される。このため、始動スイッチ2を離しても、バッテリBから電子制御装置9への給電状態が維持される。このように、電子制御装置9は、始動スイッチ2が押下されて起動されると、メインリレー3を通電状態とする。
【0033】
このようにして電子制御装置9が起動されると略同時に電子制御装置9は、
図2のフローチャートで示す始動モータ駆動処理を開始する。まず、電子制御装置9は、始動スイッチ2がオン(押下された)か否かを判断する(ステップS1)。ここでは、電子制御装置9は、始動スイッチオン検出ラインL2を介して信号が入力された場合には、始動スイッチ2がオン状態であると判断する。なお、ステップS1において始動スイッチ2がオン状態でないと判断した場合には、電子制御装置9は始動モータ駆動処理を終了する。
【0034】
ステップS1において始動スイッチ2がオン状態であると判断した場合には、電子制御装置9は、主電源電圧が予め記憶した基準電圧以上であるか否かの判断を行う(ステップS2)。ここでの基準電圧とは、バッテリBの電圧が始動モータ5の駆動が可能な水準であるか否かを示す電圧であり、予め実験やシミュレーションによって求められた値である。電子制御装置9は、主電源入力端子の電圧を主電源電圧として、基準電圧と比較を行う。なお、ステップS2において主電源電圧が予め記憶した基準電圧よりも低いと判断した場合には、電子制御装置9は始動モータ駆動処理を終了する。
【0035】
ステップS2において主電源電圧が基準電圧以上であると判断した場合には、電子制御装置9は、内燃機関100の回転数が予め記憶した基準回転数以下であるか否かの判断を行う(ステップS3)。ここでの基準回転数とは、内燃機関100の回転数が定常状態に満たしていることを示す回転数であり、予め実験やシミュレーションによって求められた値である。電子制御装置9は、クランクセンサ入力端子に入力されるクランクセンサ6からの信号に基づいて内燃機関100の回転数を算出する。なお、ステップS3において内燃機関100の回転数が予め記憶した基準回転数よりも大きいと判断した場合には、電子制御装置9は始動モータ駆動処理を終了する。
【0036】
ステップS3において内燃機関100の回転数が基準回転数以下と判断した場合には、電子制御装置9は、ギアポジションがニュートラルであるか否かを判断する(ステップS4)。ここでは、電子制御装置9は、ギアポジションセンサ入力端子にギアポジションセンサ7から入力される信号に基づいて、ギアポジションを判断する。
【0037】
また、ステップS4においてギアポジションがニュートラル以外であると判断した場合には、電子制御装置9は、クラッチスイッチ8がオンであるか否かの判断を行う(ステップS5)。ここで、電子制御装置9は、クラッチスイッチ8がオンである場合(クラッチによって内燃機関100と変速機とが切り離されている場合)には、始動モータ5を駆動する(ステップS6)。電子制御装置9は、スタータリレー出力端子を通電可能状態とし、バッテリBから電力がスタータリレー駆動ラインL5を通じてスタータリレー4のコイル4bに供給されるようにする。このようにスタータリレー4のコイル4bに給電されると、コイル4bが発生する電磁力によってスイッチ4aが閉じ、始動モータ給電ラインL4を通じてバッテリBの電力が始動モータ5に供給される。これによって始動モータ5が駆動される。
【0038】
なお、ステップS5においてクラッチスイッチ8がオンでないと判断した場合には、電子制御装置9は、始動モータ駆動処理を終了する。一方、ステップS4においてギアポジションがニュートラルであると判断した場合には、電子制御装置9は始動モータ5を駆動する(ステップS6)。
【0039】
以上のような本実施形態の内燃機関始動装置1においては、始動スイッチ2を押下することによってメインラインL1cを通じてバッテリBから電子制御装置9に電力が供給される。電子制御装置9は、給電により起動されると、メインリレー3を通電状態として給電を維持すると共に始動モータ5の駆動条件が整っているか否かの判定を行う。ここで、本実施形態の内燃機関始動装置1においては、電子制御装置9にて始動モータ5の駆動条件が整っていると判定された場合に始動モータ5が駆動される。つまり、本実施形態の内燃機関始動装置1においては、駆動条件が整っていない場合には、乗員が特別な動作を行うことなく電子制御装置9の判断によって始動モータ5が駆動されず、内燃機関100が始動されない。したがって、本実施形態の内燃機関始動装置1によれば、イグニッションスイッチが省略された車両にて内燃機関100の始動を行う内燃機関始動装置1において、特別な動作を必要とせずに、始動条件が整わない場合における内燃機関100の始動を防止することができる。
【0040】
また、本実施形態の内燃機関始動装置1においては、始動ラインL1bと並列して設けられると共にメインラインL1cと異なる端子にて電子制御装置9と接続された始動スイッチオン検出ラインL2を備え、始動スイッチ2が、始動ラインL1bと始動スイッチオン検出ラインL2との開閉を同時に行う二極単投スイッチとされている。このため、始動スイッチ2を押下することによって、始動ラインL1bと始動スイッチオン検出ラインL2とを同時に接続することができる。また、始動ラインL1bと始動スイッチオン検出ラインL2とが並列して設けられているため、バッテリBから電子制御装置9に供給される電力が、始動スイッチオン検出ラインL2に侵入することを防止することができる。また、バッテリBからの電力が第1スイッチ2aを通じて流れることがないため、第1スイッチ2aを小型化することが可能となる。
【0041】
また、本実施形態の内燃機関始動装置1においては、電子制御装置9は、バッテリBから供給される電力の電圧が予め定められた基準電圧以上であるとの駆動条件(第1駆動条件)と、内燃機関100の回転数が予め定められた基準回転数以下であるとの駆動条件(第2駆動条件)と、内燃機関100の回転出力を変速する変速機のギアポジションがニュートラルの状態であるかクラッチにより内燃機関100と変速機との接続が切り離されている状態であるとの駆動条件(第3駆動条件)とが整った場合に始動モータ5を駆動する。このため、本実施形態の内燃機関始動装置1によれば、バッテリBの電力が低下している状態で始動モータ5へ給電することを防止し、バッテリBの劣化が進行することを抑制することができる。また、本実施形態の内燃機関始動装置1によれば、内燃機関100が定常的に回転している状態で始動モータ5が駆動されることを防止し、始動モータ5に不必要に負荷がかかることを防止することができる。また、本実施形態の内燃機関始動装置1によれば、内燃機関100と変速機とが接続された状態で内燃機関100が始動することを防止し、変速機のギアの破損や始動モータ5の焼損を防止することができる。
【0042】
また、本実施形態では、内燃機関100に対して、始動用の動力を供給するキックスタータ200と、内燃機関100の出力により発電をするACジェネレータ301と、電子制御装置9のメインラインL1cが接続された端子に接続されると共に発電機ACジェネレータ301で生成された電力が所定以上の電圧の差に、降圧して内燃機関始動装置1の電子部品の破損を防止するレギュレータ302とを備えている。このため、本実施形態の内燃機関始動装置1によれば、簡易的な回路構成にてキックスタータ200による内燃機関100の回転に伴う発電によって電子制御装置9への給電を実現することができ、始動モータ5とキックスタータ200のどちらかの始動を行うことができる。
【0043】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0044】
例えば、上記実施形態においては、始動スイッチ2として二極単投スイッチを用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、
図3に示すように、始動ラインL1bと始動スイッチオン検出ラインL2とを一部分に共通化し、この共通化された領域に一極の始動スイッチを設置するようにしても良い。
【0045】
また、電子制御装置9が、始動モータ5を始動後に、必要に応じて始動モータ5を停止する処理を行うようにしても良い。例えば、スタータリレー4のオン状態が一定期間続いた場合、主電源電圧が基準電圧を下回った場合、内燃機関100の回転数が基準回転数を上回った場合、ギアポジションがニュートラルでなくなりかつクラッチスイッチ8がオフとなった場合等に電子制御装置9が始動モータ5を停止するようにしても良い。
【0046】
また、電子制御装置9が起動された後、内燃機関100が駆動されずに一定期間が経過した場合に、バッテリBの消費を抑えるため、メインリレー出力をオフ状態(通電されない状態)として電子制御装置9が自らを停止する処理を行うようにしても良い。