(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジン始動の指示から始動が完了するまでの期間を短縮することができる鞍乗型車両を提供する。【解決手段】制御装置は、単気筒エンジン１０を始動するための始動指示が入力された場合、永久磁石式モータ２０が、１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程においてデコンプレッション装置を動作させるように、ピストン１３を移動させ、その後、永久磁石式モータが、２回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフト１５の回転速度がデコンプレッション装置の減圧上限速度を超えるように、クランクシャフトを介してピストンに対して力を付与することにより、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程においてデコンプレッション装置を動作させずにピストンを移動させ、混合気の圧縮を補助するように、複数のスイッチング部を制御する。【選択図】図２
2018053773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、
シリンダ内に設けられ混合気の燃焼によって移動するピストン及び前記ピストンの往復動に連動して回転するように設けられたクランクシャフトを有する単気筒エンジンと、
前記クランクシャフトの回転速度が減圧上限速度以下である場合に前記単気筒エンジンの圧縮行程で前記シリンダ内の圧力を減少させるように動作するデコンプレッション装置と、
前記クランクシャフトを介して前記単気筒エンジンから出力される回転力を受け前記鞍乗型車両を駆動する駆動輪と、
前記クランクシャフトの回転に応じて回転するように前記クランクシャフトと直接的又は間接的に接続されたロータと前記ロータに設けられた永久磁石とを有する永久磁石式モータと、
バッテリと、
前記バッテリと前記永久磁石式モータとの間を流れる電流を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記単気筒エンジンを始動するための始動指示が入力された場合、前記永久磁石式モータが、前記始動指示後の１回目の燃焼サイクルにおける前記クランクシャフトの回転速度が前記デコンプレッション装置の前記減圧上限速度以下となるように、前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対して力を付与することにより、前記１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程において前記デコンプレッション装置を動作させるように、前記ピストンを移動させ、その後、前記永久磁石式モータが、２回目の燃焼サイクルにおける前記クランクシャフトの回転速度が前記デコンプレッション装置の前記減圧上限速度を超えるように、前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対して力を付与することにより、前記２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程において前記デコンプレッション装置を動作させずに前記ピストンを移動させ、前記混合気の圧縮を補助するように、前記複数のスイッチング部を制御する制御装置と
を備える。
【請求項２】
請求項１記載の鞍乗型車両であって、
前記制御装置は、少なくとも前記２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、前記永久磁石式モータが前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対する力の付与を継続するよう、前記複数のスイッチング部を制御する。
【請求項３】
請求項２記載の鞍乗型車両であって、
前記制御装置は、前記１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程に続く燃焼行程の後、前記２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、前記クランクシャフトの回転速度が増大することなく減少する程度に、前記複数のスイッチング部を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鞍乗型車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、自動二輪車に搭載されるエンジンの始動発電機の制御装置が示されている。特許文献１の自動二輪車では、始動発電機が電動機として用いられる。制御装置は、エンジンの始動要求がある場合、始動発電機にエンジンのクランクシャフトを回転させる。
【０００３】
特許文献１の制御装置は、圧縮行程に達する以前にクランクシャフトの回転速度を確保するため、いわゆるスイングバック処理を実施する。スイングバック処理は、クランクシャフトを一旦逆転させその後クランクシャフトを正回転させる処理である。スイングバック処理によって圧縮行程における回転速度の上昇が図られる。
【０００４】
一般的に、始動発電機等の回転電機においては、ある程度まで回転速度が高くなると、生成可能なトルクが低下し始め、その後、回転速度が高くなるにつれて、生成可能なトルクが低下する。特許文献１の始動発電機では、始動発電機の大型化を抑えることに関連し、始動発電機の生成可能なトルクが低下し始める回転速度が低い。
特許文献１の制御装置は、始動発電機にクランクシャフトを回転させる際、圧縮上死点に達する以前にクランクシャフトを加速するため、始動発電機に供給される電圧を昇圧する。例えば、特許文献１の制御装置は、始動発電機の巻線同士が接続された中性点にバッテリの正極を接続することで、巻線を含む昇圧チョッパ回路を構成することにより昇圧を行う。特許文献１の制御装置では、昇圧によって、始動発電機がトルクを出力できる速度領域の拡大が図られる。
【０００５】
特許文献１の制御装置は、昇圧した電圧で始動発電機にクランクシャフトを回転させる。この後、制御装置は、燃焼制御を開始するとともに、始動発電機による回転を終了し、始動発電機に発電を行わせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５８７４３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の制御装置は、燃焼制御の開始までの始動発電機の回転の速度領域を拡大することによって、エンジン始動の指示から燃焼制御の開始までの期間の短縮を図ろうとしている。
【０００８】
鞍乗型車両では、エンジン始動の指示からエンジンの始動が完了するまでの期間の全体に亘り、期間の短縮が望まれている。
【０００９】
本発明の目的は、エンジン始動の指示からエンジンの始動が完了するまでの期間を短縮することができる鞍乗型車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、エンジンの始動について、エンジン始動の指示から始動が完了するまでの過程について検討した。ここで、本発明者は、デコンプレッション装置の動作に注目した。特許文献１にも、デコンプレッション装置について言及されている。
【００１１】
デコンプレッション装置は、例えば、ピストンがシリンダ内の空気（混合気）を圧縮する圧縮行程において、排気バルブを開弁させる。これによって、デコンプレッション装置は、負荷トルクを低減する。デコンプレッション装置が採用される場合、ピストンがより小さい力で空気を圧縮することができる。
従って、デコンプレッション装置が採用されれば、クランクシャフトに付与するトルクが小さいことによる問題は解消され易いとも考えられる。
しかし、特許文献１によれば、デコンプレッション装置を備えたとしても、クランクシャフトに付与するトルクが小さいことによる問題は解消されるわけではないと結論づけられている。
【００１２】
本発明者は、デコンプレッション装置の動作について更に検討した。この結果、デコンプレッション装置の動作の状況によっては、エンジン始動完了までの時間が短縮されにくい場合があることが分かった。
【００１３】
圧縮行程でデコンプレッション装置が動作すると、シリンダ内の空気（混合気）の一部が排気バルブを通って排出される。圧縮行程に続く燃焼行程では、混合気の燃焼で生じるパワーを受けてピストンが動作する。ピストンの動作に連動してクランクシャフトが回転する。
デコンプレッション装置の動作によって、シリンダ内の混合気の量は減少する。即ち、燃焼行程において燃焼する混合気の量は減少する。このため、燃焼で生じるパワーが減少する。
【００１４】
ピストン及びクランクシャフトは、始動指示入力後に生じる燃焼によって、この燃焼の後の圧縮行程まで動作を継続する。このとき、ピストン及びクランクシャフトは、摩擦等の抵抗を受けながら動作する。ピストン及びクランクシャフトは、燃焼行程から圧縮行程までの期間、燃焼行程で生じたパワーを消費しながら動作する。この間、クランクシャフトの回転速度は減少し続ける。特に、単気筒エンジンは、燃焼行程及び圧縮行程がクランクシャフトの２回転に１回ずつのみ到来する。従って、燃焼行程からその次の圧縮行程までの期間が長い。
圧縮行程ではピストンが空気を圧縮するため、クランクシャフトの回転速度が圧縮反力によってさらに低下する。
デコンプレッション装置の動作に起因して燃焼のパワーが減少している場合、この燃焼の後の２回目の圧縮行程におけるクランクシャフトの回転速度はさらに低下する。
【００１５】
例えば、２回目の圧縮行程における回転速度が、デコンプレッション装置の動作を規定する動作上限速度以下である場合、２回目の圧縮行程においてデコンプレッション装置が再度動作する。
デコンプレッション装置が再度動作すると、ピストンは２回目の圧縮行程を完了させやすい。しかし、２回目の圧縮行程でデコンプレッション装置が動作すると、シリンダ内の混合気の量が減少する。混合気の圧縮率も減少する。従って、２回目の圧縮行程に続く燃焼行程で生じるパワーが小さい。このため、２回目の圧縮行程に続く燃焼行程の後のクランクシャフトの回転速度が低い。この結果、３回目の燃焼サイクル内の圧縮行程でデコンプレッション装置が再度動作する場合もある。
【００１６】
特に、単気筒エンジンは、４ストロークの間に、高負荷領域と低負荷領域とを有するため、クランクシャフトを回転させる際に必要なトルクが大きく変動するという特性を有する。
単気筒エンジンでは、始動指示入力後ピストンが圧縮行程の動作を完了するよう、デコンプレッション装置によって、シリンダ内の空気を十分に排出することが求められる。しかし、デコンプレッション装置が、単気筒エンジンにおけるピストンの圧縮行程での動作を完了する程度にシリンダ内の空気を排出すると、圧縮行程の次の燃焼行程で燃焼する混合気の量及び圧縮率が不十分になりやすい。この結果、燃焼行程の後の２回目の圧縮行程においてデコンプレッション装置が再度動作しやすい。
【００１７】
このように、デコンプレッション装置の動作に起因して、燃焼行程の後のクランクシャフトの回転速度が低下し、燃焼行程の後の圧縮行程まで回転速度がさらに低下していく。この結果、デコンプレッション装置の動作の連鎖が生じる場合がある。デコンプレッション装置の動作の回数が多数でない場合であっても、デコンプレッション装置の複数の動作が繰り返される時間に応じて、エンジン始動の完了までの期間が長時間化する。
【００１８】
ここで本発明者は、モータによりピストンを動作させる主な目的である空気の圧縮の終了した後、モータによるピストンの動作を継続させることを考えてみた。
ピストンによる空気の圧縮が終了した後、ピストンは、燃焼によるパワーを受けて動作する。モータは、ピストンによる空気の圧縮が終了した後、ピストンに対し力を付与することによって、燃焼による力ともにピストンの動作を補助する。モータによる補助によって、クランクシャフトの回転速度の低下が抑えられる。クランクシャフトの回転速度の低下が抑えられることで、上記燃焼の後の圧縮行程でデコンプレッション装置の動作が回避される。この結果、デコンプレッション装置の動作時と比べて多くの空気（混合気）が燃焼行程で燃焼する。このため、クランクシャフトの回転速度の増大の程度が大きい。
一旦、クランクシャフトの回転速度が大きな程度で増大すると、その後の燃焼サイクル内の圧縮行程でデコンプレッション装置の動作は更に回避される。従って、クランクシャフトの回転速度が更に増大する。
【００１９】
一方、特許文献１の制御装置は、燃焼制御を開始する時、始動発電機による回転を終了し、始動発電機に発電を行わせる。即ち、ピストンを動作させる主な目的である空気の圧縮が完了すると、始動発電機によるピストンの動作を停止させる。この結果、次の燃焼サイクルで、デコンプレッション装置が動作し、少ない混合気の燃焼が継続しやすい。クランクシャフトの回転速度の増大にかかる時間が長くなりやすい。
【００２０】
これに対し、本発明では、１回目の圧縮行程でデコンプレッション装置を動作させつつ、ピストンを動作させる主な目的の一つである圧縮が完了した後、敢えてモータによってピストンに力を付与する。このため、デコンプレッション装置が動作する場合の特性と、デコンプレッション装置が動作しない場合の特性とが、適時に発揮される。この結果、クランクシャフトの回転速度が短時間で増大する。従って、燃焼制御の開始の後、エンジンの始動が完了するまでの期間も短くなる。
本発明は、上述した知見に基づいて完成された発明である。
【００２１】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【００２２】
（１）  鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、
シリンダ内に設けられ混合気の燃焼によって往復動するピストン及び前記ピストンの往復動に連動して回転するように設けられたクランクシャフトを有する単気筒エンジンと、
前記クランクシャフトの回転速度が減圧上限速度以下である場合に前記単気筒エンジンの圧縮行程で前記シリンダ内の圧力を減少させるように動作するデコンプレッション装置と、
前記クランクシャフトを介して前記単気筒エンジンから出力される回転力を受け前記鞍乗型車両を駆動する駆動輪と、
前記クランクシャフトの回転に応じて回転するように前記クランクシャフトと直接的又は間接的に接続されたロータと前記ロータに設けられた永久磁石とを有する永久磁石式モータと、
バッテリと、
前記バッテリと前記永久磁石式モータとの間を流れる電流を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記単気筒エンジンを始動するための始動指示が入力された場合、前記永久磁石式モータが、前記始動指示後の１回目の燃焼サイクルにおける前記クランクシャフトの回転速度が前記デコンプレッション装置の前記減圧上限速度以下となるように、前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対して力を付与することにより、前記１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程において前記デコンプレッション装置を動作させるように、前記ピストンを移動させ、その後、前記永久磁石式モータが、２回目の燃焼サイクルにおける前記クランクシャフトの回転速度が前記デコンプレッション装置の前記減圧上限速度を超えるように、前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対して力を付与することにより、前記２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程において前記デコンプレッション装置を動作させずに前記ピストンを移動させ、前記混合気の圧縮を補助するように、前記複数のスイッチング部を制御する制御装置と
を備える。
【００２３】
（１）の鞍乗型車両の単気筒エンジンでは、シリンダ内に設けられたピストンが混合気の燃焼によって往復動する。ピストンの往復動に連動してクランクシャフトが回転する。クランクシャフトの回転力を受けた駆動輪が、鞍乗型車両を駆動する。
クランクシャフトには、永久磁石式モータのロータが接続されている。ロータには永久磁石が設けられている。永久磁石式モータとバッテリとの間に設けられた複数のスイッチング部が、バッテリと永久磁石式モータとの間を流れる電流を制御する。スイッチング部は、制御装置によって制御される。制御装置は、クランクシャフトを介して、永久磁石式モータから、ピストンへ供給される力を制御することができる。デコンプレッション装置は、圧縮行程でシリンダ内の圧力を減少させる。デコンプレッション装置は、クランクシャフトの回転速度が減圧上限速度以下である場合にシリンダ内の圧力を減少させる。
始動指示が入力された場合、制御装置は、単気筒エンジンを始動させる。制御装置は、永久磁石式モータがクランクシャフトを介してピストンに対する力を付与して前記ピストンを移動させる。クランクシャフトの回転速度は、始動指示後の１回目の燃焼サイクルで、減圧上限速度以下となる。従って、デコンプレッション装置は、１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程で動作する。即ち、デコンプレッション装置は、圧縮行程でシリンダ内の圧力を減少させる。シリンダ内の圧力が減少することにより、ピストンが、シリンダ内の空気を圧縮できる。即ち、ピストン及びクランクシャフトが、圧縮反力のピークを乗越し、圧縮行程を完了する。圧縮行程の後の燃焼行程でシリンダ内の空気が燃焼すると、ピストン及びクランクシャフトに燃焼による力が付与される。
【００２４】
制御装置は、スイッチング部を制御することによって、２回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフトの回転速度が減圧上限速度を超えるように、ピストンに対して力を付与するよう、永久磁石式モータを制御する。これによって、ピストンは、１回目の燃焼サイクルでの燃焼により生じたエネルギーと、永久磁石式モータから供給されるエネルギーによって移動する。永久磁石式モータは、２回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフトの回転速度が減圧上限速度を超えるように制御される。従って、デコンプレッション装置は、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程で動作しない。圧縮行程におけるシリンダ内の混合気の減少が抑えられる。また、シリンダ内の混合気の圧縮率の減少が抑えられる。
デコンプレッション装置が動作しないので、２回目の燃焼サイクル内の燃焼行程では、１回目の場合と比べて大量の混合気が燃焼する。従って、燃焼による力が、１回目の燃焼サイクルの場合と比べて大きい。クランクシャフトの回転速度の増大量が１回目の場合と比べて大きい。回転速度が増大することによって、その後の燃焼サイクルにおいて、デコンプレッション装置の動作がさらに抑えられる。クランクシャフトの回転速度が更に増大する。
（１）の鞍乗型車両によれば、回転速度の増大量が大きいのでエンジンの始動が完了するまでの期間が短縮する。従って、エンジン始動の指示からエンジンの始動が完了するまでの期間を短縮することができる。
【００２５】
本発明の単気筒エンジンにおける燃焼サイクルは、吸気行程に始まり排気行程に終わる期間である。１回の燃焼サイクルは、クランクシャフトの２回転に対応する。
【００２６】
（２）  （１）の鞍乗型車両であって、
前記制御装置は、少なくとも前記２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、前記永久磁石式モータが前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対する力の付与を継続するよう、前記複数のスイッチング部を制御する。
【００２７】
（２）の構成によれば、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、永久磁石式モータがピストンに対する力の付与を継続する。２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程の前に、永久磁石式モータがピストンに対する力を付与する期間が、長く確保される。特に、単気筒エンジンでは、クランクシャフトの回転角度を基準として見ると、空気の圧縮に伴いピストン及びクランクシャフトを動作させる負荷が高くなる高負荷領域よりも、広い低負荷領域が設けられている。従って、永久磁石式モータがピストンに対する力を付与する期間が、特に長く確保される。このため、例えば、鞍乗型車両への搭載性の観点から永久磁石式モータが小型化される場合でも、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程でデコンプレッション装置の動作が抑えられる程度にピストンの動作が補助される。永久磁石式モータの搭載性を高めつつ、単気筒エンジンを早期始動することができる。
【００２８】
（３）  （２）の鞍乗型車両であって、
前記制御装置は、前記１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程に続く燃焼行程の後、前記２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、前記クランクシャフトの回転速度が増大することなく減少する程度に、前記複数のスイッチング部を制御する。
【００２９】
１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程に続く燃焼行程によって、クランクシャフトの回転速度が十分に増大していれば、その後、クランクシャフトの回転速度が減少しても、クランクシャフトの回転速度がデコンプレッション装置の減圧上限速度を超えることが可能である。つまり、（３）の構成によれば、上記燃焼行程の後、クランクシャフトの回転速度が減少する程度に永久磁石式モータが小型化することが可能である。（３）の構成によれば、永久磁石式モータの搭載性をより高めつつ、単気筒エンジンを早期始動することができる。
【００３０】
本発明の鞍乗型車両は、駆動輪を有する。本発明の鞍乗型車両は、例えば、自動二輪車、自動三輪車、及びＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）を含む。また、本発明の鞍乗型車両は、例えば、以下のように減圧上限速度が定められたデコンプレッション装置を備える。即ち、１回目の燃焼が終了した時にクランクシャフトの回転速度が減圧上限速度を超え、２回目の燃焼サイクルにおいて永久磁石式モータがピストンに対して力を付与しない場合にクランクシャフトの回転速度が低下して減圧上限速度以下になる可能性を有する。
【００３１】
本発明のエンジンは、シリンダと、ピストンと、クランクシャフトと、コネクティングロッドとを有する。本発明のクランクシャフトは、例えば、コネクティングロッドによってピストンと連結されたクランクシャフト、及び、コネクティングロッド及び更に別の部材を介してピストンと連結されたクランクシャフトを含む。クランクシャフトは、例えば、ピストンの移動が回転運動に変換されてクランクシャフトに伝達されるように構成されている。
【００３２】
本発明のエンジンは、空気と燃料の混合気の燃焼によってピストンを移動させる。本発明のエンジンは、直噴式エンジン、及び吸気管噴射方式エンジンを含む。
【００３３】
本発明のデコンプレッション装置は、例えば、圧縮行程で排気バルブを開くことによってシリンダ内の圧力を減少させる装置、又は、圧縮行程で吸気バルブを開くことによってシリンダ内の圧力を減少させる装置を含む。本発明のデコンプレッション装置は、排気バルブ及び給気バルブとは別に設けられたデコンプレッション用のバルブを、圧縮行程で開くことによってシリンダ内の圧力を減少させる装置であってもよい。
【００３４】
本発明において、ｎ回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフトの回転速度がデコンプレッション装置の減圧上限速度以下であるか否かは、例えば、ｎ回目の燃焼サイクルにおけるデコンプレッション装置の動作が決定される時の回転速度が、減圧上限速度以下であるか否かにより判別される。なお、ｎは、正の整数である。例えば、デコンプレッション装置の動作が圧縮行程における回転速度によって決定される場合、クランクシャフトの回転速度が減圧上限速度以下であるか否かは、圧縮行程における回転速度が、減圧上限速度以下であるか否かにより判別される。また、例えば、クランクシャフトの回転速度が減圧上限速度以下であるか否かは、圧縮行程以外の行程における回転速度に基づいて判別されてもよい。
【００３５】
本発明の永久磁石式モータは、永久磁石を有するモータである。本発明の永久磁石式モータは、ステータ及びロータを有する。本発明の永久磁石式モータのロータは永久磁石を有する。本発明の永久磁石式モータのロータは巻線を備えていない。本発明の永久磁石式モータのステータは巻線を備える。本発明の永久磁石式モータは、複数相に対応する巻線を備える。本発明の永久磁石式モータは、例えば、２相又は４相以上に対応する巻線を備えてもよい。ただし、本発明の永久磁石式モータは、例えば、３相に対応する巻線を備えることによって、ベクトル制御、及び位相制御が容易に実施可能である。ステータの巻線は、ステータコアを巻いている。ロータは永久磁石がエアギャップを介してステータコアと向き合うように回転する。本発明の永久磁石式モータは、ラジアルギャップ型の回転電機、及びアキシャルギャップ型のモータを含む。本発明の永久磁石式モータは、ラジアルギャップ型のモータとして、ステータの外側で回転するロータを備えたアウターロータ型のモータ、及び、ステータの内側で回転するロータを備えたインナーロータ型のモータを含む。
本発明の永久磁石式モータは、例えば、発電を行ってもよい。本発明の永久磁石式モータは、例えば、発電機としての機能を有する永久磁石式モータ、及び、発電機としての機能を有さない永久磁石式モータを含む。
【００３６】
本発明の永久磁石式モータのロータは、例えば、クランクシャフトと直接的に接続されたロータ、及び、伝達機構を介してクランクシャフトと間接的に接続されたロータを含む。伝達機構は、例えば、ベルト、チェーン、ギア、減速機、増速機等である。本発明のロータは、クランクシャフトに対し固定された速度比で回転するようクランクシャフトと接続されることが好ましい。
【００３７】
本発明のインバータは、バッテリから永久磁石式モータに出力される電流を制御する複数のスイッチング部を備えている。スイッチング部は、例えば、トランジスタである。スイッチング部は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、サイリスタ、及びＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。インバータは、例えば、複数のスイッチング部で構成されたブリッジインバータを有する。
【００３８】
本発明の制御装置は、例えば、エンジンの動作を制御する制御装置を含む。但し、本発明の制御装置は、例えば、エンジンの動作を制御する装置とは別個の制御装置も含む。
【００３９】
本発明の始動指示は、単気筒エンジンを始動するための指示である。始動指示は、例えば、スタータスイッチが操作された場合に、スタータスイッチから制御装置に入力される。また、鞍乗型車両がアイドリングストップ機能を有する場合、制御装置は、予め定めたエンジン始動条件を判別することによって、自ら再始動の指示を実行する。予め定めたエンジン始動条件の達成は、始動指示の入力に含まれる。
【００４０】
本発明の制御装置は、例えば、始動指示が入力された後に、クランクシャフトを一旦逆転させその後クランクシャフトを正回転させるスイングバック処理を実施してもよい。また、制御装置は、例えば、エンジンの停止指示の後、クランクシャフトの正回転が停止した位置から、始動指示による正回転を開始する処理を実施してもよい。
【００４１】
本発明の永久磁石式モータは、例えば、始動指示後に開始したピストンに対する力の付与を、１回目の燃焼サイクルにおける圧縮行程後も継続してよい。また、本発明の永久磁石式モータは、例えば、１回目の燃焼サイクルにおける圧縮行程後、力の付与を停止し、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程の前に再開してよい。
【００４２】
本発明の制御装置が、永久磁石式モータにクランクシャフトを回転させるためスイッチング部を制御する方式として、例えば、ロータの位置に応じた電圧の位相を直接的に制御する方式、トルクに寄与する成分と他の成分とに区別された電流成分を制御するベクトル制御方式、又は、１２０度通電方式が挙げられる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、エンジン始動の指示からエンジンの始動が完了するまでの期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両を示す外観図である。
【図２】図１に示すエンジンユニットの概略構成を模式的に示す部分断面図である。
【図３】単気筒エンジンのクランク角度位置と必要トルクとの関係を模式的に示す説明図である。
【図４】図２に示す永久磁石式モータの回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。
【図５】図１に示す鞍乗型車両の電気的な概略構成を示すブロック図である。
【図６】鞍乗型車両の始動に関する動作を説明するフローチャートである。
【図７】（Ａ）は、本実施形態における単気筒エンジンの始動時の状態を示すタイミングチャートである。（Ｂ）は、比較例における単気筒エンジンの始動時の状態を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。
【００４６】
図１は、本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両を示す外観図である。
図１に示す鞍乗型車両１は、車体２及び車輪３ａ，３ｂを備えている。詳細には、鞍乗型車両１は、自動二輪車である。
鞍乗型車両１は、エンジンユニットＥＵを備えている。エンジンユニットＥＵは、単気筒エンジン１０（図２参照）を備えている。
後ろの車輪３ｂは駆動輪である。車輪３ｂは、単気筒エンジン１０から出力される回転力を受け鞍乗型車両１を駆動する。
【００４７】
鞍乗型車両１は、メインスイッチ５を備えている。メインスイッチ５は、鞍乗型車両１の各部に電力を供給するためのスイッチである。鞍乗型車両１は、スタータスイッチ６を備えている。スタータスイッチ６は、単気筒エンジン１０を始動するためのスイッチである。鞍乗型車両１は、加速指示部８を備えている。加速指示部８は、操作に応じて鞍乗型車両１の加速を指示するための操作子である。加速指示部８は、詳細には、アクセルグリップである。
鞍乗型車両１は、バッテリ４を備えている。鞍乗型車両１は、鞍乗型車両１の各部を制御する制御装置６０を備えている。
【００４８】
図２は、図１に示すエンジンユニットＥＵの概略構成を模式的に示す部分断面図である。
【００４９】
エンジンユニットＥＵは、単気筒エンジン１０と、永久磁石式モータ２０とを備えている。
単気筒エンジン１０は、クランクケース１１と、シリンダ１２と、ピストン１３と、コネクティングロッド１４と、クランクシャフト１５とを備えている。ピストン１３は、シリンダ１２内に往復動可能に設けられている。
クランクシャフト１５は、クランクケース１１内に回転可能に設けられている。クランクシャフト１５は、コネクティングロッド１４を介して、ピストン１３と連結されている。シリンダ１２の上部には、シリンダヘッド１６が取り付けられている。シリンダ１２とシリンダヘッド１６とピストン１３とによって、燃焼室が形成される。
シリンダヘッド１６には、排気バルブ１８及び図示しない吸気バルブが設けられている。排気バルブ１８は、シリンダ１２内の排ガスの排出を制御する。吸気バルブは、シリンダ１２内の燃焼室への混合気の供給を制御する。排気バルブ１８及び吸気バルブは、クランクシャフト１５と連動して回転するカムシャフトＣｓに設けられた図示しないカムの作用によって動作する。
クランクシャフト１５は、クランクケース１１に、一対のベアリング１７を介して、回転自在な態様で支持されている。クランクシャフト１５の一端部１５ａには、永久磁石式モータ２０が取り付けられている。クランクシャフト１５の他端部１５ｂには、変速機ＣＶＴが取り付けられている。変速機ＣＶＴは、入力の回転速度に対する出力の回転速度の比である変速比を変更することができる。変速機ＣＶＴは、クランクシャフト１５の回転速度に対する、車輪の回転速度に対応する変速比を変更することができる。
【００５０】
エンジンユニットＥＵには、デコンプレッション装置Ｄが設けられている。図２には、デコンプレッション装置Ｄが概略的に示されている。デコンプレッション装置Ｄは、圧縮行程でシリンダ１２内の圧力を減少させるように動作する。デコンプレッション装置Ｄは、圧縮行程で排気バルブ１８を開くことによって、シリンダ１２内から混合気の一部を排出する。デコンプレッション装置Ｄは、クランクシャフト１５の回転速度が、デコンプレッション装置Ｄに設定された減圧上限速度以下である場合に圧縮行程で排気バルブ１８を開く。
デコンプレッション装置Ｄは、クランクシャフト１５と連動して回転するカムシャフトＣｓに設けられた機構によって排気バルブ１８を開く。デコンプレッション装置Ｄは、例えば、カムシャフトＣｓの回転に伴う遠心力を利用して、排気バルブ１８を開く動作を行う。
デコンプレッション装置Ｄが圧縮行程でシリンダ１２内の混合気の圧力を減少させることによって、ピストン１３が受ける圧縮反力が減少する。高負荷領域において、ピストン１３の動作に対する負荷が低減される。
【００５１】
また、エンジンユニットＥＵには、図示しないスロットル弁及び燃料噴射装置Ｊ（図５参照）も備えられている。スロットル弁は、加速指示部８（図１参照）の操作量に基づく開度で開く。スロットル弁は、開度に応じて流れる空気の量を調整することによってシリンダ１２内に供給される空気の量を調整する。燃料噴射装置Ｊは、燃料を噴射することによって、シリンダ１２内の燃焼室に燃料を供給する。スロットル弁を通る空気と燃料噴射装置Ｊから噴射された燃料の混合気が、シリンダ１２内の燃焼室に供給される。
また、単気筒エンジン１０には、点火プラグ１９が設けられている。点火プラグ１９が、シリンダ１２内の混合気に点火することによって、混合気が燃焼する。
【００５２】
単気筒エンジン１０は、内燃機関である。単気筒エンジン１０は、燃料の供給を受ける。単気筒エンジン１０は、混合気を燃焼する燃焼動作によって回転力を出力する。
詳細には、ピストン１３が、燃焼室に供給された燃料を含む混合気の燃焼によって移動する。ピストン１３は、混合気の燃焼によって往復動する。ピストン１３の往復動に連動してクランクシャフト１５が回転する。回転力は、クランクシャフト１５を介して単気筒エンジン１０の外部に出力される。車輪３ｂ（図１参照）は、クランクシャフト１５を介して単気筒エンジン１０から出力される回転力を受け鞍乗型車両１を駆動する。
単気筒エンジン１０は、クランクシャフト１５を介して回転力を出力する。クランクシャフト１５の回転力は、変速機ＣＶＴ及びクラッチＣＬ（図１参照）を介して、車輪３ｂに伝達される。鞍乗型車両１は、単気筒エンジン１０からクランクシャフト１５を介して回転力を受ける車輪３ｂによって駆動される。
【００５３】
図３は、単気筒エンジン１０のクランク角度位置と必要トルクとの関係を模式的に示す説明図である。図３は、単気筒エンジン１０が燃焼動作を行っていない状態で、クランクシャフト１５を回転させるための必要トルクを示している。
【００５４】
単気筒エンジン１０は、４ストロークエンジンである。単気筒エンジン１０は、１回の燃焼サイクルである４ストロークの間に、クランクシャフト１５を回転させる負荷が大きい高負荷領域ＴＨと、クランクシャフト１５を回転させる負荷が高負荷領域ＴＨの負荷より小さい低負荷領域ＴＬとを有する。高負荷領域とは、単気筒エンジン１０の１燃焼サイクルのうち、負荷トルクが１燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値Ａｖよりも高い領域をいう。クランクシャフト１５の回転角度を基準として見ると、低負荷領域ＴＬは高負荷領域ＴＨ以上に広い。より詳細には、低負荷領域ＴＬは高負荷領域ＴＨよりも広い。言い換えると、低負荷領域ＴＬに相当する回転角度領域は、高負荷領域ＴＨに相当する回転角度領域よりも広い。単気筒エンジン１０は、燃焼行程（膨張行程）、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程を繰り返しながら回転する。圧縮行程は、高負荷領域ＴＨと重なりを有する。
【００５５】
単気筒エンジン１０の１回の燃焼サイクルには、燃焼行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程が１回ずつ含まれる。
吸気行程において、混合気が、燃焼室に供給される。圧縮行程において、ピストン１３が、燃焼室内の混合気を圧縮する。膨張行程において、点火プラグ１９で点火された混合気が燃焼するとともに、ピストン１３を押す。排気行程において、燃焼後の排ガスが燃焼室から排出される。
【００５６】
図４は、図２に示す永久磁石式モータ２０の回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。
図２及び図４を参照して永久磁石式モータ２０を説明する。
【００５７】
永久磁石式モータ２０は、永久磁石式三相ブラシレス型モータである。永久磁石式モータ２０は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機としても機能する。
【００５８】
永久磁石式モータ２０は、ロータ３０と、ステータ４０とを有する。本実施形態の永久磁石式モータ２０は、ラジアルギャップ型である。永久磁石式モータ２０は、アウターロータ型である。即ち、ロータ３０はアウターロータである。ステータ４０はインナーステータである。
ロータ３０は、ロータ本体部３１を有する。ロータ本体部３１は、例えば強磁性材料からなる。ロータ本体部３１は、有底筒状を有する。ロータ本体部３１は、筒状ボス部３２と、円板状の底壁部３３と、筒状のバックヨーク部３４とを有する。底壁部３３及びバックヨーク部３４は一体的に形成されている。なお、底壁部３３とバックヨーク部３４とは別体に構成されていてもよい。底壁部３３及びバックヨーク部３４は筒状ボス部３２を介してクランクシャフト１５に固定されている。
ロータ３０には、電流が供給される巻線が設けられていない。
【００５９】
ロータ３０は、永久磁石部３７を有する。ロータ３０は、複数の磁極部３７ａを有する。複数の磁極部３７ａは永久磁石部３７により形成されている。複数の磁極部３７ａは、バックヨーク部３４の内周面に、設けられている。本実施形態において、永久磁石部３７は、複数の永久磁石を有する。即ち、ロータ３０は、複数の永久磁石を有する。複数の磁極部３７ａは、複数の永久磁石のそれぞれに設けられている。
なお、永久磁石部３７は、１つの環状の永久磁石によって形成されることも可能である。この場合、１つの永久磁石は、複数の磁極部３７ａが内周面に並ぶように着磁される。
【００６０】
複数の磁極部３７ａは、永久磁石式モータ２０の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように設けられている。本実施形態では、ステータ４０と対向するロータ３０の磁極数が２４個である。ロータ３０の磁極数とは、ステータ４０と対向する磁極数をいう。磁極部３７ａとステータ４０との間には磁性体が設けられていない。
磁極部３７ａは、永久磁石式モータ２０の径方向におけるステータ４０の外側に設けられている。バックヨーク部３４は、径方向における磁極部３７ａの外側に設けられている。永久磁石式モータ２０は、歯部４３の数よりも多い磁極部３７ａを有している。
なお、ロータ３０は、磁極部３７ａが磁性材料に埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ型）であってもよいが、本実施形態のように、磁極部３７ａが磁性材料から露出した表面磁石型（ＳＰＭ型）であることが好ましい。
【００６１】
ロータ３０を構成する底壁部３３には、冷却ファンＦが設けられている。
【００６２】
ステータ４０は、ステータコアＳＴと複数のステータ巻線Ｗとを有する。ステータコアＳＴは、周方向に間隔を空けて設けられた複数の歯部（ティース）４３を有する。複数の歯部４３は、ステータコアＳＴから径方向外側に向かって一体的に延びている。本実施形態においては、合計１８個の歯部４３が周方向に間隔を空けて設けられている。換言すると、ステータコアＳＴは、周方向に間隔を空けて形成された合計１８個のスロットＳＬを有する。歯部４３は周方向に等間隔で配置されている。
【００６３】
ロータ３０は、歯部４３の数より多い数の磁極部３７ａを有する。磁極部の数は、スロット数の４／３である。
【００６４】
各歯部４３の周囲には、ステータ巻線Ｗが巻回している。つまり、複数相のステータ巻線Ｗは、スロットＳＬを通るように設けられている。図４には、ステータ巻線Ｗが、スロットＳＬの中にある状態が示されている。複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れかに属する。ステータ巻線Ｗは、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に並ぶように配置される。
【００６５】
ロータ３０の外面には、ロータ３０の回転位置を検出させるための複数の被検出部３８が備えられている。複数の被検出部３８は、磁気作用によって検出される。複数の被検出部３８は、周方向に間隔を空けてロータ３０の外面に設けられている。被検出部３８は、強磁性体で形成されている。
【００６６】
ロータ位置検出装置５０は、ロータ３０の位置を検出する装置である。ロータ位置検出装置５０は、複数の被検出部３８と対向する位置に設けられている。ロータ位置検出装置５０は、ピックアップコイル及び磁石を有している。ロータ位置検出装置５０は、被検出部３８を磁気的に検出する。なお、ロータの位置を検出するロータ位置検出装置は、磁極部３７を検出するホールＩＣで構成されていてもよい。
【００６７】
永久磁石式モータ２０のロータ３０は、クランクシャフト１５の回転に応じて回転するようにクランクシャフト１５と接続されている。詳細には、ロータ３０が、クランクシャフト１５に対し固定された速度比で回転するようクランクシャフト１５と接続されている。ロータ３０は、単気筒エンジン１０のクランクシャフト１５と直接的に接続されている。
本実施形態では、ロータ３０が、クランクシャフト１５に、動力伝達機構（例えば、ベルト、チェーン、ギア、減速機、増速機等）を介さずに取り付けられている。ロータ３０は、クランクシャフト１５に対し１：１の速度比で回転する。永久磁石式モータ２０が、単気筒エンジン１０の燃焼動作時にロータ３０が正回転するように構成されている。
永久磁石式モータ２０の回転軸線と、クランクシャフト１５の回転軸線とが略一致している。
【００６８】
永久磁石式モータ２０は、エンジン始動時には、クランクシャフト１５を正回転させて単気筒エンジン１０を始動させる。また、永久磁石式モータ２０は、単気筒エンジン１０が燃焼動作する場合に、単気筒エンジン１０に駆動されて発電する。即ち、永久磁石式モータ２０は、クランクシャフト１５を正回転させて単気筒エンジン１０を始動させる機能と、単気筒エンジン１０が燃焼動作する場合に、単気筒エンジン１０に駆動されて発電する機能の双方を兼ね備えている。永久磁石式モータ２０は、単気筒エンジン１０の始動後の期間の少なくとも一部には、クランクシャフト１５により正回転されてジェネレータとして機能する。
【００６９】
図５は、図１に示す鞍乗型車両１の電気的な概略構成を示すブロック図である。
鞍乗型車両１には、インバータ６１が備えられている。制御装置６０は、インバータ６１を含む鞍乗型車両１の各部を制御する。
【００７０】
インバータ６１には、永久磁石式モータ２０及びバッテリ４が接続されている。バッテリ４は、永久磁石式モータ２０がモータとして動作する場合、永久磁石式モータ２０に電力を供給する。また、バッテリ４は、永久磁石式モータ２０で発電された電力によって充電される。
【００７１】
バッテリ４は、メインスイッチ５を介して、インバータ６１及び電力消費機器７０と接続されている。電力消費機器７０は、電力を消費しながら動作する装置である。電力消費機器７０は、例えば、ヘッドライト７（図１参照）を含む。
【００７２】
インバータ６１は、複数のスイッチング部６１１〜６１６を備えている。本実施形態のインバータ６１は、６個のスイッチング部６１１〜６１６を有する。
スイッチング部６１１〜６１６は、三相ブリッジインバータを構成している。複数のスイッチング部６１１〜６１６は、複数相のステータ巻線Ｗの各相と接続されている。より詳細には、複数のスイッチング部６１１〜６１６のうち、直列に接続された２つのスイッチング部がハーフブリッジを構成している。各相のハーフブリッジは、バッテリ４に対し並列に接続されている。各相のハーフブリッジを構成するスイッチング部６１１〜６１６は、複数相のステータ巻線Ｗの各相とそれぞれ接続されている。
【００７３】
スイッチング部６１１〜６１６は、バッテリ４と永久磁石式モータ２０との間を流れる電流を制御する。詳細には、スイッチング部６１１〜６１６は、バッテリ４と複数相のステータ巻線Ｗとの間の電流の通過／遮断を切替える。
詳細には、永久磁石式モータ２０がモータとして機能する場合、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作によって複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれに対する通電及び通電停止が切替えられる。
また、永久磁石式モータ２０がジェネレータとして機能する場合、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作によって、ステータ巻線Ｗのそれぞれとバッテリ４との間の電流の通過／遮断が切替えられる。スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフが順次切替えられることによって、永久磁石式モータ２０から出力される三相交流の整流及び電圧の制御が行われる。スイッチング部６１１〜６１６は、永久磁石式モータ２０からバッテリ４に出力される電流を制御する。
【００７４】
スイッチング部６１１〜６１６のそれぞれは、スイッチング素子を有する。スイッチング素子は、例えばトランジスタであり、より詳細にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００７５】
制御装置６０には、燃料噴射装置Ｊ、点火プラグ１９、及びバッテリ４が接続されている。
また、制御装置６０には、ロータ位置検出装置５０が接続されている。制御装置６０は、ロータ位置検出装置５０の検出結果によって、クランクシャフト１５の回転速度を取得する。
また、制御装置６０は、加速指示部８の操作量、及び操作量の増加の速度を、例えば、図示しないスロットルポジションセンサの検出結果に基づいて、取得する。
制御装置６０は、始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とを備えている。
【００７６】
始動発電制御部６２は、スイッチング部６１１〜６１６のそれぞれのオン・オフ動作を制御することによって、永久磁石式モータ２０の動作を制御する。始動発電制御部６２は、開始制御部６２１、及び発電制御部６２２を含む。
燃焼制御部６３は、点火プラグ１９及び燃料噴射装置Ｊを制御することによって、単気筒エンジン１０の燃焼動作を制御する。燃焼制御部６３は、点火プラグ１９及び燃料噴射装置Ｊを制御することによって、単気筒エンジン１０の回転力を制御する。燃焼制御部６３は、スロットルポジションセンサ８０の出力信号に表されるスロットル弁ＳＶの開度に応じて、点火プラグ１９及び燃料噴射装置Ｊを制御する。
【００７７】
制御装置６０は、図示しない中央処理装置と、図示しない記憶装置とを有するコンピュータで構成されている。中央処理装置は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。記憶装置は、プログラム及び演算に関するデータを記憶する。
開始制御部６２１、及び発電制御部６２２を含む始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とは、図示しないコンピュータとコンピュータで実行される制御プログラムとによって実現される。従って、以降説明する、開始制御部６２１、及び発電制御部６２２を含む始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とのそれぞれによる動作は、制御装置６０の動作と言うことができる。なお、始動発電制御部６２及び燃焼制御部６３は、例えば互いに別の装置として互いに離れた位置に構成されてもよく、また、一体に構成されるものであってもよい。
【００７８】
制御装置６０には、スタータスイッチ６が接続されている。スタータスイッチ６は、単気筒エンジン１０の始動の際、運転者によって操作される。
メインスイッチ５は、操作に応じて制御装置６０に電力を供給する。
【００７９】
制御装置６０の始動発電制御部６２及び燃焼制御部６３は、単気筒エンジン１０及び永久磁石式モータ２０を制御する。始動発電制御部６２は、インバータ６１を制御する。
【００８０】
図６は、鞍乗型車両１のエンジン始動に関する動作を説明するフローチャートである。
【００８１】
図５及び図６を参照して、鞍乗型車両１の動作を説明する。鞍乗型車両１の動作は、制御装置６０によって制御される。
制御装置６０は、単気筒エンジン１０を始動するための始動指示が入力された場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、単気筒エンジン１０を始動させる。詳細には、メインスイッチ５がオン状態で、且つスタータスイッチ６がオン状態の場合、制御装置６０が、単気筒エンジン１０を始動させる。単気筒エンジン１０の始動において、制御装置６０は、ピストン１３を動作させる（Ｓ１２）。詳細には、始動発電制御部６２の開始制御部６２１がピストン１３を動作させる（Ｓ１２）。開始制御部６２１は、永久磁石式モータ２０がクランクシャフト１５を回転するよう、インバータ６１のスイッチング部６１１〜６１６を制御する。永久磁石式モータ２０は、クランクシャフト１５を介して、ピストン１３に対して力を付与する。これによって、ピストン１３が動作する。
【００８２】
ピストン１３の動作において、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０が、バッテリ４の電力で回転するよう、予め定められたタイミングで複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。
制御装置６０は、始動指示後の１回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフト１５の回転速度がデコンプレッション装置Ｄの減圧上限速度以下となるように、永久磁石式モータ２０を回転させる。詳細には、制御装置６０は、１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程でのクランクシャフト１５の回転速度が減圧上限速度以下となるように、永久磁石式モータ２０を回転させる。クランクシャフト１５の回転速度は、一般的に、回転の開始から増大する。永久磁石式モータ２０は、回転の開始後、増大した回転速度が、圧縮行程で減圧上限速度以下となるように、クランクシャフト１５を回転させる。
また、制御装置６０は、２回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフト１５の回転速度がデコンプレッション装置Ｄの減圧上限速度を超えるように、永久磁石式モータ２０を回転させる。１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程に続く燃焼によって、ピストン１３には、減圧上限速度を超える回転速度でクランクシャフト１５を回転させる力が付与される。永久磁石式モータ２０は、クランクシャフト１５の回転速度が減圧上限速度以下に低下しない程度にクランクシャフト１５を回転させる。制御装置６０は、１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程に続く燃焼行程の後、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、クランクシャフト１５の回転速度が増大することなく減少する程度に、永久磁石式モータ２０を回転させる。
【００８３】
制御装置６０は、例えば、スイッチング部６１１〜６１６をベクトル制御方式により制御することにより、バッテリ４の電力で永久磁石式モータ２０を駆動する。例えば、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０のトルクに寄与する電流指示値を制御することによって、永久磁石式モータ２０から出力されるトルクを制御する。即ち、制御装置６０が、永久磁石式モータ２０からクランクシャフト１５を介してピストン１３に付与される力を制御する。
【００８４】
永久磁石式モータ２０は、１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程に続く燃焼行程の後、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、クランクシャフト１５の回転速度が減圧上限速度を超える範囲で減少する程度に、クランクシャフト１５を回転させる。この間、永久磁石式モータ２０は、クランクシャフト１５の回転速度を増大させない。従って、永久磁石式モータ２０として、小型のモータが採用可能である。
【００８５】
続いて、制御装置６０は、初期燃焼動作の処理を実行する（Ｓ１３）。詳細には、燃焼制御部６３が、初期燃焼動作の処理を実行する。
燃焼制御部６３は、上記ステップＳ１３の初期燃焼動作の処理において、クランクシャフト１５が燃焼サイクル内の予め定めた燃料供給位置にある場合に、単気筒エンジン１０に燃料を供給する。燃焼制御部６３は、燃料噴射装置に燃料を噴射させる。本実施形態における燃料供給位置は、例えば、吸気行程より前の位置である。燃焼制御部６３は、吸気行程の前に燃料噴射装置に燃料を噴射させる。燃焼制御部６３は、始動指示以降における燃料の噴射回数を計数する。
また、上記ステップＳ１３の初期燃焼動作の処理において、燃焼制御部６３は、クランクシャフト１５が燃焼サイクル内の予め定めた点火位置にある場合に、シリンダ１２内の混合気に点火する。点火位置は、上死点近傍の位置である。燃焼制御部６３は、クランクシャフト１５が、点火位置にある場合、点火プラグ１９に点火させる。
【００８６】
次に、制御装置６０は、燃料の噴射回数が、予め定めた初期噴射回数以上か否か判別する（Ｓ１４）。初期噴射回数として、例えば、２以上の値が設定される。例えば、初期噴射回数として、２が設定される。なお、初期噴射回数として、例えば、３以上の値が設定されてもよい。
燃料の噴射回数が、少なくとも初期噴射回数未満の場合、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作（Ｓ１２）及び初期燃焼動作（Ｓ１３）を継続する。永久磁石式モータ２０は、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、クランクシャフト１５を介してピストン１３に対する力の付与を継続する。
【００８７】
燃料の噴射回数が、初期噴射回数以上の場合（S１４でＹｅｓ）、制御装置６０は、クランクシャフト１５の回転速度が、予め定めた始動終了速度以上であるか否か判別する（Ｓ１５）。
例えば、永久磁石式モータ２０による力の付与が終了した後クランクシャフト１５の回転速度が減速した場合、圧縮行程における回転速度がデコンプレッション装置Ｄの減圧上限速度を超えるように、始動終了速度が設定される。なお、始動終了速度は、クラッチＣＬの接続速度より低い速度である。
【００８８】
上記ステップＳ１５で、クランクシャフト１５の回転速度が始動終了速度以下であると判別される場合（Ｓ１５でＮｏ）、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作（Ｓ１２）及び初期燃焼動作（Ｓ１３）を継続する。
永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作（Ｓ１２）において、制御装置６０は、インバータ６１に備えられた複数のスイッチング部６１１〜６１６を、バッテリ４から永久磁石式モータ２０に電力が供給されるように制御する。これによって、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０にピストン１３を往復動させる。制御装置６０は、永久磁石式モータ２０を力行させる。単気筒エンジン１０で燃焼が生じた後、永久磁石式モータ２０は、クランクシャフト１５を介してピストン１３に対し力を付与することにより、単気筒エンジン１０の燃焼による力とともにピストン１３を往復動させる。
上記ステップＳ１５で、クランクシャフト１５の最大の回転速度が始動終了速度を超えたと判別される場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作を停止する（Ｓ１６）。
【００８９】
制御装置６０は、上記ステップＳ１４及びＳ１５の判別の結果、永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作（Ｓ１２）及び初期燃焼動作（Ｓ１３）を継続することによって、２回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフト１５の回転速度が減圧上限速度を超えるように、クランクシャフト１５を介してピストン１３に対して力を付与する。より詳細には、制御装置６０は、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程におけるクランクシャフト１５の回転速度が減圧上限速度を超えると見込まれるまで、永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作（Ｓ１２）を継続する。
【００９０】
上記ステップＳ１５で、クランクシャフト１５の回転速度が始動終了速度を超えたと判別される場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作を停止する（Ｓ１６）。また、制御装置６０は、発電制御を開始する（Ｓ１７）。詳細には、始動発電制御部６２の発電制御部６２２が発電制御を実施する。発電制御において、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０が発電機として動作するよう、スイッチング部６１１〜６１６を制御する。永久磁石式モータ２０が発電することによって、バッテリ４が充電される。
【００９１】
次に、制御装置６０は、通常燃焼動作を開始する（Ｓ１８）。制御装置６０は、通常燃焼動作で、シリンダ１２内に供給される空気の量に基づいて燃料の供給量を制御する。また、制御装置６０は、加速指示部８の操作量に基づいて燃料の供給量を制御する。
【００９２】
図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、単気筒エンジン１０の始動時の状態を示すタイミングチャートである。図７の（Ａ）は、本実施形態における単気筒エンジン１０の状態を概略的に示している。図７の（Ｂ）は、比較例における状態を示している。
図７のチャートには、クランクシャフトの回転速度Ｖ１，Ｖ２が示されている。また、図７のチャートには排気バルブの開度Ｅ１，Ｅ２、及び永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作期間Ｐ１，Ｐ２も示されている。排気バルブは、主に排気行程で開く。デコンプレッション装置Ｄが動作する場合、排気バルブは圧縮行程で開く。
【００９３】
図７の（Ａ）に示すように、時刻ｔ１１で始動指示が入力されると、永久磁石式モータ２０が、クランクシャフト１５を介してピストン１３に対して力を付与することにより、ピストン１３を移動させる。クランクシャフト１５の回転速度Ｖ１が「０」から増大する。永久磁石式モータ２０は、始動指示が入力された後の１回目の燃焼サイクルで、クランクシャフト１５の回転速度Ｖ１が減圧上限速度Ｌｄ以下となるように、クランクシャフト１５を回転させる。詳細には、永久磁石式モータ２０は、１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程で、クランクシャフト１５の回転速度Ｖ１が減圧上限速度Ｌｄ以下となるように、クランクシャフト１５を回転させる。
本実施形態では、クランクシャフト１５が少なくとも吸気行程よりも前の位置から、回転を開始する。従って、吸気行程よりも前に燃料の噴射が行われる。
この結果、時刻ｔ１２で、デコンプレッション装置Ｄが動作する。時刻ｔ１２における排気バルブの開度Ｅ１の０からの上昇が示すように、排気バルブが開く。圧縮行程で排気バルブが開くことによって、シリンダ１２内の混合気の一部が排出される。この結果、ピストン１３はシリンダ１２内の混合気を圧縮して、圧縮上死点を乗越すことができる。
【００９４】
上記圧縮行程に続く燃焼行程で、シリンダ１２内の混合気が燃焼する。ピストン１３が燃焼による力を受けることによって、クランクシャフト１５の回転速度Ｖ１が上昇する。
【００９５】
永久磁石式モータ２０が、クランクシャフト１５を介してピストン１３に対する力の付与を継続する。１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程の後の燃焼の後、クランクシャフト１５及びピストン１３は、この燃焼によるエネルギーとともに、永久磁石式モータ２０から付与される力によって回転する。ここで、１回目の燃焼サイクル内の圧縮行程の後の燃焼は、２回目の燃焼サイクル内の燃焼行程での燃焼である。
永久磁石式モータ２０は、２回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフト１５の回転速度がデコンプレッション装置Ｄの減圧上限速度Ｌｄを超えるように、クランクシャフト１５を介してピストン１３に対して力を付与する。永久磁石式モータ２０は、クランクシャフト１５を介してピストン１３に対して力を付与する。これによって、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程におけるクランクシャフト１５の回転速度が、デコンプレッション装置Ｄの減圧上限速度Ｌｄを超える。この結果、時刻ｔ１４における２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程で、混合気の圧縮が、永久磁石式モータ２０によって補助される。
永久磁石式モータ２０は、２回目の燃焼サイクル内の燃焼行程の後、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、クランクシャフト１５の回転速度が増大することなく減少する程度に、ピストン１３に対して力を付与する。このため、クランクシャフト１５の回転速度は、２回目の燃焼サイクル内の燃焼行程から、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程まで、増大することなく減少する。
【００９６】
２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程である時刻ｔ１４において、クランクシャフト１５の回転速度が減圧上限速度Ｌｄを超えているので、デコンプレッション装置Ｄは動作しない。従って、時刻ｔ１４において、排気バルブは開かない。
３回目の燃焼サイクル内の燃焼行程である時刻ｔ１５では、燃焼によって、クランクシャフト１５の回転速度が更に上昇する。
【００９７】
図７の（Ｂ）に示す比較例の場合、永久磁石式モータ２０は、１回目の燃焼サイクル内の燃焼行程で、ピストン１３に対する力の付与を停止している。時刻ｔ２３で、クランクシャフト１５の回転速度は、燃焼の力によって、デコンプレッション装置Ｄの減圧上限速度Ｌｄを超える。しかし、クランクシャフト１５の回転速度は低下し、減圧上限速度Ｌｄを下回る。このため、２回目の燃焼サイクルで、デコンプレッション装置Ｄが再度動作する。排気バルブの開度Ｅ２に示すように、２回目の燃焼サイクル内の圧縮行程である時刻ｔ２４で、排気バルブが開く。
２回目の燃焼サイクル内の燃焼行程である時刻ｔ２５では、燃焼によって、クランクシャフト１５の回転速度が更に上昇する。しかし、直前の圧縮行程でシリンダ１２内の混合気が減少している。混合気の圧縮率も減少している。
このため、圧縮行程に続く燃焼行程で生じるパワーが小さい。従って、２回目の燃焼サイクル内の燃焼行程の後のクランクシャフト１５の回転速度が、図７の（Ａ）に示す場合と比べて低い。
２回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフト１５の回転速度が低い場合、その後、図７（Ｂ）には示さないが、３回目の燃焼サイクルで、クランクシャフト１５の回転速度が減圧上限速度Ｌｄを再度下回る。３回目の燃焼サイクルの圧縮行程でデコンプレッション装置が再度動作する場合もある。
このように、図７の（Ｂ）に示す比較例では、デコンプレッション装置Ｄが動作する燃焼サイクルの数に応じて、エンジン始動の完了までの期間が長時間化する。
【００９８】
これに対し、図７の（Ａ）に示す本実施形態の例では、２回目の燃焼サイクルにおけるクランクシャフト１５の回転速度が減圧上限速度を超える。従って、デコンプレッション装置Ｄの動作による、シリンダ内の混合気の圧力が減少しない。燃焼による力が、１回目の燃焼サイクルの場合と比べて大きい。大きな力を受けたピストンと連動するクランクシャフトの回転速度がさらに増大する。この結果、エンジン始動の完了までの期間が短い。
【００９９】
上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。
クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１００】
１    鞍乗型車両
３ｂ  車輪（駆動輪）
４    バッテリ
８    加速指示部
１０    単気筒エンジン
１２    シリンダ
１３    ピストン
１５    クランクシャフト
２０    永久磁石式モータ
３０    ロータ
４０    ステータ
６０    制御装置
６１    インバータ
６１１〜６１６    スイッチング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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