JP2008291802A - 発電制御装置及び鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク位置を始動トルクが小さくなるようにして、始動性を向上させ、始動時のバッテリ消費電力を削減する発電制御装置及び鞍乗型車両を提供する。
【解決手段】エンジン１により回転されるマグネトウ２１と、マグネトウ２１が発電する交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器２４に供給する発電電流制御手段２２と、バッテリ２３とを具備した。整流部２２Ａの発電量を制御する制御部２２Ｂを具備した。制御部２２Ｂは、クランク軸２又はマグネトウ２１の回転周期に係る信号に基づいて回転速度と加速度とを算出し、回転速度と該加速度によりエンジン１の停止を予測し、排気行程でエンジン１が停止することが予想された場合、整流部２２Ａの発電量を大きくする制御を行う排気行程停止予測時制御手段を備えた。
【選択図】図３

Description

この発明は、内燃機関で駆動されるマグネトウにより発生する交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御する発電制御装置及び鞍乗型車両に関する。

図５（ａ）〜（ｄ）は、単気筒４サイクルエンジンのサイクル動作を示す縦断面図であり、（ａ）は吸入行程、（ｂ）は圧縮行程、（ｃ）は爆発行程、（ｄ）は排気行程を示す。図５（ａ）〜（ｄ）において、１は、エンジン、１ａはピストン、１ｂは吸気弁、１ｃは排気弁、１ｄは吸気口、１ｅは排気口、２ａはクランク軸の中心位置を示している。

図５（ａ）〜（ｄ）エンジンが圧縮行程又は爆発行程で停止した場合、吸入弁１ｂと排気弁１ｃが共に閉じているので、次のエンジン起動時に起動トルクが大きくなり、スタータモータの電力消耗が大きくなる。これに対して、エンジン１が排気行程又は吸入行程で停止した場合、排気弁１ｃ又は吸入弁１ｂが開いているので、次のエンジン起動時に起動トルクが小さくなり、スタータモータの電力消費を小さく抑えられる。

従って、エンジン１が排気行程又は吸入行程で停止するように制御できることが望まれる。

従来、キックスターター式の自動二輪車等の鞍乗型車両には、図４に示す発電制御装置１０が搭載されている。

発電制御装置１０は、内燃機関１のクランク軸２の回転により回転駆動されるマグネトウ１１で三相交流電流を発電し、レギュレータ１２により直流電流に整流し、この発電電流を電気機器１４（ヘッドランプ１４ａとブレーキランプ１４ｂとその他の電気機器１４ｃ）に供給すると共に、レギュレータ１２と並列に設けたバッテリ１３からの発電電流を電気機器１４に供給する構成である。

エンジン１の起動時には、クランク軸２をスタータモータ（図示しない；その他の電気機器１４ｃに含まれる）が起動回転し、起動後はレギュレータ１２により発電制御を行い、負荷電流Ｉｙの変動に対応して発電電流Ｉｘを変動して発電制御する。

このような構成の図４に示す発電制御装置１０においては、エンジン停止時のクランク軸の角度を制御する機能を備えていない。

特許文献１に開示されたエンジンの始動補助装置によれば、エンジン低回転時の圧縮行程中に、吸気弁と排気弁の少なくともいずれか一方を僅かに開いて燃焼室の圧縮圧力を低減することを、動弁カムとカムシャフトとデコンプ軸とリリースレバーとを有するメカニズムに対して機械的な工夫により行われている。
特開２００５−２４８７８０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたエンジンの始動補助装置によれば、自由度が小さい。

図４に示す発電制御装置１０においては、エンジンを排気行程又は吸入行程で停止させる制御は行えないため、エンジンを停止した時の様々な状況により、エンジン停止時のクランク軸の角度で成り行きで決まっている。その次に始動するときに、クランク位置によって始動トルクは変動するため、最大始動トルク時でも安定した始動ができる始動装置（モータとバッテリ）が必要となる。又、エンジン始動時、圧縮行程から回転が始まる場合、シリンダ内圧に打ち勝てる大きな始動トルクが必要となる。その場合は、始動性が悪く、始動時の消費電力が大きくなってしまう。

そこで、この発明は、クランク位置を始動トルクが小さくなるようにして、始動性を向上させ、始動時のバッテリ消費電力を削減する発電制御装置及び鞍乗型車両を提供することを課題とする。

かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンのクランク軸の回転により回転駆動され、交流電流を発電するマグネトウと、前記交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器に供給する発電電流制御手段と、前記電気機器に関し前記発電電流制御手段と並列接続されたバッテリとを具備し、前記発電電流制御手段は、前記マグネトウが発生する交流電流を直流電流に変換する整流部と、前記整流部の発電量を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記クランク軸又は前記マグネトウの回転周期に係る信号に基づいて回転速度と加速度とを算出し、該回転速度と該加速度により前記エンジンの停止を予測し、排気行程でエンジンが停止することが予想された場合、前記整流部の発電量を大きくする制御を行う排気行程停止予測時制御手段を備えた発電制御装置としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記制御部が、給排気弁が閉じた吸入行程から圧縮行程でエンジンが停止することが予想された場合、圧縮行程を乗り越えるまでの間、前記整流部の発電量を零にする制御を行う圧縮行程停止予測時制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記制御部が、前記エンジンの起動開始から起動完了時までの間は、前記整流部の発電量を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微弱電流値とする制御を行う起動時制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一に記載の構成に加え、前記クランク軸又は前記マグネトウの回転周期に係る信号に基づいて算出する回転速度と加速度により動作モードを特定し、該動作モードに前記整流部の発電電流が対応する制御を行う通常運転時制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一に記載の構成に加え、前記整流部の発電電流が前記電気機器の負荷電流に対応する制御を行う通常運転時制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一に記載の発電制御装置を備えた鞍乗型車両としたことを特徴とする。

本願の各請求項に記載の発明によれば、エンジン回転速度の変化を検出してエンジン停止を予測し、排気行程から吸気行程での停止が予測されたら、排気行程になったときに整流部の発電電流を大きく制御するので、エンジンが排気行程又は吸入行程で停止するようにエンジンの停止間際の発電制御が行える。すなわち、排気行程から吸気行程でマグネトウの発電による負荷トルクが大きくなり、エンジンの制動トルクとして利用できてエンジンを排気行程で停止させることができ、これにより、クランク位置を始動トルクを小さくなり、始動性が向上し、始動時のバッテリ消費電力を削減できる。

請求項２に記載の発明によれば、エンジンが吸入行程から圧縮行程で停止することが予想される場合、整流部の発電量を零乃至微小とする制御を行い、マグネトウの発電による負荷トルクを零乃至微小として圧縮行程を乗り越えさせ、停止予測を排気行程から吸気行程まで持ち越させて整流部の発電量を大きくし、排気行程から吸気行程にてエンジンを停止させる。もって、次に始動する際の始動トルクが小さくなり、さらに始動性を向上すると共に、始動時のバッテリ消費電力が削減する。

請求項３に記載の発明によれば、起動開始から起動完了時までの間は、整流部の発電量を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微弱電流値となるエンジン起動時発電量の制御を行うので、マグネトウの負荷トルクを零乃至小さくするので、始動性が向上すると共に、始動時のバッテリ消費電力が削減する。

請求項４に記載の発明によれば、通常運転時発電量の制御として、エンジンの動作モードに整流部の発電電流が対応するように整流部を変動制御することができる。

請求項５に記載の発明によれば、通常運転時発電量の制御として、整流部の発電電流が電気機器の負荷電流に対応するように整流部を変動制御することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の発電制御装置と同一の効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

〔発明の実施の形態１〕
自動二輪車等の鞍乗型車両に備えられる発電制御装置を図１乃至３に示す。

まず、構成を説明する。図１に示すように、発電制御装置２０は、交流電流を発電するマグネトウ２１と、前記交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器２４に供給する発電電流制御手段２２と、前記電気機器２４に関し前記発電電流制御手段２２と並列接続されたバッテリ２３とを備えている。

マグネトウ２１は、エンジン（内燃機関）１のクランク軸２の回転により駆動されロータに取付けられた永久磁石（図示しない）が回転してステータコイル２１ａ〜２１ｃで発電する磁石式三相交流発電体である。

発電電流制御手段２２は、マグネトウ２１が発生する交流電流を直流電流に変換しかつ発電電流量を制御する回路部であり、整流部２２Ａと、制御部２２Ｂとを備えている。

バッテリ２３は、発電電流制御手段２２からの発電電流Ｉｘが電気機器２４の負荷電流Ｉｙよりも小さいときに放電電流Ｉｄを前記電気機器２４に供給すると共に発電電流Ｉｘが負荷電流Ｉｙよりも大きいときに充電電流Ｉｑを供給される。

電気機器２４として、ここではヘッドランプ２４ａとブレーキランプ２４ｂとその他の電気機器２４ｃが示されている。その他の電気機器２４ｃとは、点火制御コントローラ、エンジンコントロールユニット、ＦＩコントローラ、テールランプ、ストップランプ、ニュートラルインジケータ、メーター、電動ポンプ等が該当する。

以下は、発明の要部である発電電流制御手段２２について詳述する。

整流部２２Ａは、マグネトウ２１が発生する交流電流を直流電流に変換する回路部である。この整流部２２Ａは、上流側のダイオード２５と下流側のサイリスタ２６とを直列接続した回路を三相ブリッジ混合接続し、マグネトウ２１の各ステータコイル２１ａ〜２１ｃに誘起された交流電流をダイオード２５とサイリスタ２６の中点位置に入力するように構成されている。

整流部２２Ａは、各サイリスタ２６のゲートに、後述するトリガー信号出力回路２９から出力する一定の大きさの電流を入力されることにより、サイリスタ２６のアノードとカソード間が導通（ターンオン）されて発電電流を可変出力するように構成されている。

サイリスタ２６の導通を停止（ターンオフ）するためには、アノードとカソード間の電流を一定値以下にする必要があるが、ここでは、交流電流が一定値以下になるとターンオフする。

ここで、図２を参照し位相角制御により発電量を可変出力することについて説明する。図２（ａ）は、電圧−時間を座標にとり、第一相のダイオード２５とサイリスタ２６との間の発電電圧曲線を示す。位相角制御は、発電電圧の大きさを常時検出し閾値電圧以上となる時点を検出しこの時点よりカウントを開始し、図２（ｂ）に示す時間ｔ１が経過したタイミングで、位相角制御信号（トリガー信号）ｂ１を出力する。すると、サイリスタ２６がターンオンし、図２（ａ）のターンオンからターンオフまでの間のハッチングのエリアが、図２（ｃ）に示す電流値ｃ１となって第一相のサイリスタ２６より出力する。図２（ｃ）に示す電流は、一相分である。図２（ｄ）と図２（ｅ）に第二相の電流と第三相の電流を示す。図２（ｃ）〜図２（ｅ）の三相分の電流が合わさって、図２（ｆ）に示す合成発電電流となって、整流部２２Ａより出力する。

図２（ａ）のグラフのハッチングのエリアは、電流の大きさを示している。カウントする時間がｔ２で示すように小さくなり（トリガー信号の出力タイミングが左にずれ）、トリガー信号ｂ２を出力すると、発電量がｄ１で示すように大きくなる。反対に、カウントする時間がｔ３で示すように大きくなり（トリガー信号の出力タイミングが右にずれ）トリガー信号ｂ３を出力すると、発電量がｅ１で示すように小さくなる。カウントする時間ｔ１、ｔ２、ｔ３は、回転周期に占める位相角データの割合を時間に換算したものである。

制御部２２Ｂは、電圧検出回路２７と、マイクロコンピュータ２８と、トリガー信号出力回路２９を備えている。

電圧検出回路２７は、ステータコイル２１ａ〜２１ｃ（＝整流部２２Ａの三相）から周波数信号を入力し該周波数信号の変化に対応した電圧を出力することを三相について行い、該三相の電圧（回転周期に係る信号）を、マイクロコンピュータ２８の３つのアナログポートＰ１，Ｐ２、Ｐ３へ入力するように構成されている。

マイクロコンピュータ２８は、不揮発メモリであるＲＯＭ２８ｃに、整流部２２Ａの各サイリスタ２６のゲートへ出力するトリガー信号の出力タイミングに用いる位相角データを、内燃機関の回転速度と加速度により決定される各動作モードに対応して記憶している。

すなわち、ＲＯＭ２８ｃに記憶する位相角データは、例えば、急加速状態や急減速状態について、走行実験を繰り返して回転速度の値の範囲と加速度の値の範囲を決めて、それに基づいて省エネルギー運転の観点から適切な目標発電量を決めて、そのときの回転速度や加速度との関係において目標発電量を決定し読み出せるようにＲＯＭ２８ｃに記憶しておく。

位相角データは、図２（ａ）に示す回転周期時間に対応して換算するトリガー信号出力時間と対応している。

この実施の形態でＲＯＭ２８ｃに記憶される位相角データを、トリガー信号出力時間に換算すると、一例として、以下のような関係になる。
（１）起動時（回転速度が０ｒｐｍから例えば２０００ｒｐｍになるまで）の動作モードのときに、最も長い時間のｔ３でトリガー信号出力指示信号ｂ３を出力するように対応する位相角データが設定される（図２参照）か、またはトリガー信号出力指示信号を出力しないように設定される。
（２）アイドリング状態の動作モードのときに、最も短い時間のｔ２トリガー信号出力指示信号ｂ２を出力するように対応する位相角データが設定される（図２参照）。
（３）加速状態の動作モードのときに、現時点の回転数が属する一定速の動作モードのときのトリガー信号出力時間よりも長くなる（発電量が小さくなる）ように設定される。
（４）減速状態の動作モードのときに、現時点のトリガー信号出力時間よりも短くなるように設定され、バッテリ上がりが起きないように発電量が電気機器２４の負荷電流よりも十分に大きくてバッテリ２３の充電が行えるように位相角データが設定される。
（５）前照灯を点灯した状態の動作モードのときに、前照灯を消灯した状態の現時点の動作モードのときよりも、トリガー信号出力時間を長くなるように設定され、長時間運転したときに、バッテリ上がりが起きない発電量となるように位相角データが設定される。
（６）高速一定状態の動作モードのときに、中速一定乃至低速一定状態のときよりも、トリガー信号出力時間を短くなるように設定される。中速一定乃至低速一定状態のときのトリガー信号出力時間は、長時間運転したときに、バッテリ上がりが起きない発電量となるように位相角データが設定される。

さらに、マイクロコンピュータ２８は、不揮発メモリ２８ｂに格納されたソフトウエアにより構成される回転速度・加速度算出手段（図３のフローチャートのＡの部分）と、エンジン始動時出力制御手段（図３のフローチャートのＢの部分）と、通常運転時出力制御手段（図３のフローチャートのＣの部分）と、カウント開始時点判断手段（図３のフローチャートのＤの部分）と、トリガー信号出力指示手段（図３のフローチャートのＥの部分）と、及びエンジン停止時出力制御手段（図３のフローチャートのＦの部分）とを備えている。

回転速度・加速度算出手段Ａは、マグネトウ２１（又はクランク軸２）の回転周期に係る信号を電圧検出回路２７から入力して回転速度と加速度とを算出する。

エンジン始動時出力制御手段Ｂは、回転速度・加速度算出手段Ａによって算出されるエンジン回転速度が２０００ｒｐｍになるまでの間、整流部２２Ａの発電電流を零乃至微小にして発電トルクを零乃至微小にする。

通常運転時出力制御手段Ｃは、エンジン回転速度が２０００ｒｐｍを越えたら、該回転速度と該加速度により動作モードを特定し該動作モードに対応した位相角を前記不揮発メモリ２８ｃから読み出してタイミング設定用位相角とする。

カウント開始時点判断手段Ｄは、動作モード特定・位相角データ読み出し手段Ａにより位相角データを読み出した後に、マグネトウ２１の電圧信号を入力して該電圧信号の電圧値が位相角を算出開始するための閾値電圧になったか否かを判断する。

トリガー信号出力指示手段Ｅは、カウント開始時点判断手段により判断されたカウント開始時点より随時に位相角を算出し、該位相角が前記タイミング設定用位相角と等しくなるか否かを判断し、等しくなったときにトリガー信号出力指示信号を出力する。

エンジン停止時出力制御手段Ｆは、エンジン１が停止する寸前の発電制御を行うもので、時回転速度・加速度算出手段Ａによって算出されるエンジン回転速度が１０ｒｐｍ以下になるかを判断し、１０ｒｐｍ以下になったときに、さらに、該回転速度と該加速度に基づいてエンジン１の停止を予測し、排気行程でエンジンが停止することが予想された場合、前記整流部の発電量を大きくする制御を行い（排気行程停止予測時制御手段：ステップＳ２２〜ステップＳ２４）、また給排気弁が閉じた吸入行程から圧縮行程でエンジンが停止することが予想された場合、圧縮行程を乗り越えるまでの間、前記整流部の発電量を零にする制御を行い（圧縮行程停止予測時制御手段：ステップＳ２２→ステップＳ２３）、再度、該回転速度と該加速度に基づいてエンジン１の停止を予測し、排気行程でエンジンが停止することが予想された場合、前記整流部の発電量を大きくする制御を行う（排気行程停止予測時制御手段：ステップＳ２２〜ステップＳ２４）。

これにより、マイクロコンピュータ２８は、ＣＰＵ２８ａが、不揮発メモリであるＲＯＭ２８ｂに格納されたプログラムソフトを読み出し、まず、回転速度・加速度算出手段Ａにより、３つのアナログポートｐ１〜ｐ３より入力される回転周期に係る信号に基づいて回転速度と加速度を算出し、エンジン始動時出力制御手段Ｂにより、エンジン回転速度が２０００ｒｐｍになるまでの間は、整流部２２Ａの発電電流を零乃至微小にして発電トルクを零乃至微小にして発電負荷トルクがエンジン１のクランク軸２にかからないようにする。次いで、エンジン回転速度が２０００ｒｐｍを越えたら、通常運転時出力制御手段Ｃにより、回転速度と加速度により動作モードを特定し該動作モードに対応した位相角を前記不揮発メモリ２８ｃから読み出してタイミング設定用位相角として、このときの回転周期に対応したタイミング時間を算出してレジスタにストアする。次いで、カウント開始時点判断手段Ｄにより、マグネトウ２１の電圧信号を入力して該電圧信号の電圧値が位相角を算出開始するための閾値電圧になるカウント開始時点を検出し、次いで、トリガー信号出力指示手段Ｅにより、回転周期に対するタイミング設定用位相角又は修正を加えたタイミング設定用位相角のカウント時間を算出し、カウント開始時点よりカウントして時間が来たら（位相角がタイミング設定用位相角と等しくなるか否かを判断し等しくなったとき）トリガー信号出力指示信号を出力し、通常運転時の発電制御を行う。

このときの動作モードの特定は、例えば、アイドリング状態、起動時、低速回転走行状態、中速回転走行状態、高速回転走行状態、急速加速状態、緩やかな加速状態、急速減速状態、緩やかな減速状態、前照灯点灯状態などの予め定めた動作モードについて行い、回転速度と加速度とから自動的に特定できるようにする。特定した動作モードに予め定めた固有コードを自動的に付与するようにする。ＲＯＭ２８ｃには、固有コードに応じた位相角データを記憶しておくことにより、動作モードを特定し、それによって得られる固有コードを指定してＲＯＭ２８ｃに記憶されている位相角データをリードできるようにしておく。

ＲＯＭ２８ｃに記憶する位相角データは、例えば、急加速状態や急減速状態について、走行実験を繰り返して回転速度の値の範囲と加速度の値の範囲を決めて、それに基づいて省エネルギー運転の観点から適切な目標発電量を決めて、そのときの回転速度や加速度との関係において目標発電量を決定し読み出せるようにＲＯＭ２８ｃに記憶しておく。

トリガー信号出力回路２９は、マイクロコンピュータ２８の３つのＩ／Ｏポートｐ４〜ｐ６より出力される３つのトリガー信号出力指示信号を入力すると、これらの信号に対応して、３つのサイリスタ２６のゲートに給電して各サイリスタ２６をターンオンできるトリガー信号を出力するように構成されている。

従って、整流部２２Ａは、３つのサイリスタ２６のゲートにトリガー信号出力回路２９からトリガー信号（パルス信号）を入力するときは位相角制御されて発電電流Ｉｘを所望に変動して出力する。

そして、クラッチをオフにして、クラッチオフにしてエンジン１を停止すると、エンジン停止時出力制御手段Ｆにより、エンジン回転速度の変化を検出してエンジン停止を予測し、排気行程から吸気行程での停止が予測されたら、エンジン１が停止する寸前に最大に発電制御を行い（図３のステップＳ２４→ステップＳ２５）、最大の発電負荷トルクをクラッチ軸２に掛けて、エンジン１の制動トルクとして利用してエンジン１を排気行程で停止させることができ、次に始動する際の始動トルクが小さくなり、始動性を向上すると共に、始動時のバッテリ消費電力が削減する。

また、エンジン１が排気弁と吸気弁の何れもが閉弁状態である吸入行程から圧縮行程で停止することが予想されたら、整流部２２Ａの発電量を零乃至微小とする制御を行い（図３のステップＳ２３）、マグネトウ２１の発電による負荷トルクを零乃至微小として圧縮行程を乗り越えさせ、停止予測を排気弁と吸気弁の何れかが開弁状態である排気行程から吸気行程まで持ち越させてから整流部２２Ａの発電量を大きくし（図３のステップＳ２５）、排気行程から吸気行程にてエンジン１を停止させる。

もって、次に始動する際の始動トルクが小さくなり、起動失敗が少なくなり始動性を向上すると共に、始動時のバッテリ消費電力が削減する。

図３は、マイクロコンピュータ２８のＣＰＵがＲＯＭ２８ｂからプログラムソフトを読み出して実行する制御手順を示すフローチャートである。

スタートすると、まず、回転周期信号を入力し回転周期を算出する（ステップＳ１１）。ここでは、電圧検出回路２７から変動出力する三相の検出電圧が回転周期信号であり、ＡＮポートｐ１〜ｐ３より入力した各電圧信号を２５６階調でＡ／Ｄ変換し、例えば、デジタル値のピーク値間の時間を算出し回転周期を算出しレジスタ（ＤＲＡＭに記憶しても良い。以下、同じ。）に記憶する。

次いで、回転速度・加速度を算出する（ステップＳ１２）。ここでは、ステップＳ１１で得られた三相の中の一相のデジタル値に基づいて、所定の演算を行って回転速度を算出してレジスタに記憶し、次いで加速度を算出してレジスタに記憶する。

次いで、ステップＳ１２で算出した回転速度が、１０ｒｐｍ以下であるかを判断し（ステップＳ１３）、次いで、２０００ｒｐｍ以下であるかを判断する（ステップＳ１４）。これらの判断は不揮発メモリ２８ｃに記憶された閾値を用いて比較して判断する。

エンジン起動時には、回転速度が１０ｒｐｍ以下であるときが一瞬あり、このときはステップＳ１３でＹＥＳの判断になるが、加速度がプラスの値でありエンジン停止が予測されないので、ステップＳ２２→ステップＳ２４→ステップＳ１１と進む循環を行いトリガー信号出力指示信号を出力することがなく、直ぐに回転速度が１０ｒｐｍ以上になり、２０００ｒｐｍ以下であるかの判断に移る（ステップＳ１４）。

これに対して、エンジン停止時には、回転速度が次第に落ちてきて停止直前にはステップＳ１２で算出した回転速度が１０ｒｐｍ以下になり、このときは、ステップＳ１３でＹＥＳの判断になり、ステップＳ２２に移る。

ステップＳ２２では、クランク軸の回転周期と減速の度合いから圧縮・爆発行程でエンジン１が停止するかの予測（判断）を行い、停止しないと予測するときはＮＯの判断となり、ステップＳ２４に移り、ステップＳ２４で排気・吸気行程でエンジン１が停止するかの予測（判断）を行い、停止しないと予測するときはＮＯの判断となり、ステップＳ１１に戻る。これにより、トリガー信号出力指示信号を出力しないから、マグネトウ２１に発電負荷トルクが発生せず、クランク軸２にも発電負荷トルクが加わらないので、この循環が行われると、残りの僅かなトルクでエンジン１の回転が継続される。

こうして、ステップＳ１１〜１３→ステップＳ２２→ステップＳ２４→ステップＳ１１の循環を１回又は複数回行うと、ステップＳ１２で算出する回転速度がその都度に低下し、かつ減速度が大きくなるから、ステップＳ２２でＹＥＳの判断となる。すると、このときも、トリガー信号出力指示信号を出力しないので（ステップＳ２３）、残りの僅かなトルクでエンジン１の回転が継続され圧縮・爆発行程をやり過ごす事ができる。

そして、ステップＳ２３→ステップＳ１１に戻ると、ステップＳ１２で算出する回転速度がさらに低下し、かつ減速度もさらに大きくなるから、ステップＳ２２では圧縮・爆発行程での停止を回避した後なので今度はＮＯの判断となり、ステップＳ２４でＹＥＳの判断となる。すると、このときは、トリガー信号出力指示信号を出力し続けるので（ステップＳ２５）、マグネトウ１にその回転速度に置いて誘起する電圧の全部又は略全部を直流電流として出力する発電制御を行うことになる。このため、マグネトウ１に大きな発電負荷トルクが生じて、このトルクがクランク軸２にもブレーキとなって伝わり、従って、エンジンを排気・吸入行程で停止することができる。

ステップＳ１２で算出する回転速度が２０００ｒｐｍを越えると、起動を完了したことになり、エンジンストールが起きる惧れがなくなり、ステップＳ１５に移る。

ステップＳ１５では、ステップＳ１２で算出した回転速度と加速度とから、動作モードを特定し、動作モードに対応するメモリ読み出しコードを用いてＲＯＭ２８ｃから位相角データを読み出す。

次いで、電圧信号をサンプル入力する（ステップＳ１６）。ここでは、電圧検出回路２７から出力する３つの電圧信号をＡＮポートｐ１〜ｐ３よりサンプル入力し各電圧信号を２５６階調でＡ／Ｄ変換してレジスタに入力する。

次いで、ＡＮポートｐ１〜ｐ３より入力する各電圧信号がカウント開始するための閾値電圧になったか否かを判断する（ステップＳ１７、図２（ａ）参照）。ステップＳ１７では、ステップＳ１６で得られた検出電圧を、閾値電圧と照合し該閾値電圧以上になる時点をウオッチングする。検出電圧の方が小さいときは、ＮＯの判断となり、ステップＳ１６に戻り再び新しい検出電圧を得て、再度の判断を繰り返す。レジスタの値が閾値電圧以上になったときは、ＹＥＳの判断となり、ステップＳ２５に移る。

ステップＳ１８では、ＡＮポートｐ１〜ｐ３より回転周期信号を新しく入力し回転周期を算出しレジスタに保存し、そして、ステップＳ１５で読み出した位相角データを回転周期に対応したトリガー信号出力時間に換算してレジスタに保存する。

次いで、時間をカウント開始し（ステップＳ１９）、ステップＳ２０に移る。

ステップＳ２０では、カウント時間が前記レジスタに保存したトリガー信号出力時間になったか否かを判断する。ここでは、カウント時間をステップＳ１８で算出したトリガー信号出力時間と照合し、カウント時間がトリガー信号出力時間と等しくなるまでカウントを継続し、カウント時間がトリガー信号出力時間と等しくなったら、トリガー信号出力指示信号を出力する（ステップＳ２１）。

このトリガー信号出力指示信号は、３つのＩ／Ｏポートｐ４〜ｐ６より出力し、トリガー信号出力回路２９に入力する。トリガー信号出力回路２９では、トリガー信号出力指示信号の入力に対応してトリガー信号を整流部２２Ａのサイリスタ２６のゲートに入力する。このため、サイリスタ２６は位相角制御され、エンジン１の運転が省エネルギーとなるように発電電流を変動して出力する。

この実施の形態によれば、エンジン回転速度の変化を検出してエンジン停止を予測し、排気行程から吸気行程での停止が予測されたら、クランク軸が下死点に位置し排気行程になったときに整流部の発電電流を大きく制御するので、マグネトウの発電による負荷トルクが大きくなり、エンジンの制動トルクとして利用できてエンジンを排気行程で停止させることができ、次に始動する際の始動トルクが小さくなり、始動性を向上すると共に、始動時のバッテリ消費電力が削減する。

この実施の形態によれば、エンジンが吸入行程から圧縮行程で停止することが予想される場合、整流部の発電量を零にする制御を行い、マグネトウの発電による負荷トルクを零にして圧縮行程を乗り越えさせ、停止予測を排気行程から吸気行程まで持ち越させて整流部の発電量を大きくし、排気行程から吸気行程にてエンジンを停止させる。もって、次に始動する際の始動トルクが小さくなり、始動性を向上すると共に、始動時のバッテリ消費電力が削減する。

この実施の形態によれば、起動開始から起動完了時までの間は、整流部の発電量を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微弱電流値となるエンジン起動時発電量の制御を行うので、マグネトウの負荷トルクを零乃至小さくするので、始動性が向上すると共に、始動時のバッテリ消費電力が削減する。

この実施の形態によれば、通常運転時発電量の制御として、エンジンの動作モードに整流部の発電電流が対応するように整流部を変動制御することができる。例えば、起動時、アイドリング状態、低速回転走行状態、中速回転走行状態、高速回転走行状態、加速状態、減速状態などの複数の動作モードに対応するように、位相角を固有の値に設定することにより、動作モードが変更する度に発電量を該動作モードに対応した適切な値に変更することができて、発電電流を動作モードに応じた必要かつ適切な負荷電流となるように対応させられ、円滑な運転とバッテリ上がりの回避と省エネルギー運転を達成できる。

本発明は、上記一実施の形態に限られるものではなく、その趣旨と技術思想の範囲を逸脱しない範囲でさらに種々の変形が可能である。

上記実施の形態によれば、通常運転時発電量の制御として、エンジンの動作モードに整流部の発電電流が対応するように整流部を変動制御する構成としたが、通常運転時発電量の制御として、整流部の発電電流が電気機器の負荷電流に対応するように整流部を変動制御する構成としても良い。

本発明の実施の形態１に係る発電制御装置の回路図である。 図１の発電制御装置の制御部の位相角制御と出力電流の関係を示す説明図である。 図１の発電制御装置の制御部の制御手順を示すフローチャートである。 従来のキックスターター式の自動二輪車等の発電制御装置の回路図である。 （ａ）〜（ｄ）は、単気筒４サイクルエンジンのサイクル動作を示す縦断面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ クランク軸
２０ 発電制御装置
２１ マグネトウ
２２ 発電電流制御手段
２２Ａ 整流部
２２Ｂ 制御部
２３ バッテリ
２４ 電気機器
２５ ダイオード
２６ サイリスタ
２７ 電圧検出回路
２８ マイクロコンピュータ
２８ｃ 不揮発メモリ
２９ トリガー信号出力回路（トリガー信号出力手段）
Ａ 位相角設定手段
Ｂ カウント開始時点判断手段
Ｃ トリガー信号出力指示手段

Claims (6)

1. エンジンのクランク軸の回転により回転駆動され、交流電流を発電するマグネトウと、
   前記交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器に供給する発電電流制御手段と、
   前記電気機器に関し前記発電電流制御手段と並列接続されたバッテリとを具備し、
   前記発電電流制御手段は、前記マグネトウが発生する交流電流を直流電流に変換する整流部と、前記整流部の発電量を制御する制御部とを具備し、
   前記制御部は、前記クランク軸又は前記マグネトウの回転周期に係る信号に基づいて回転速度と加速度とを算出し、該回転速度と該加速度により前記エンジンの停止を予測し、排気行程でエンジンが停止することが予想された場合、前記整流部の発電量を大きくする制御を行う排気行程停止予測時制御手段を備えたことを特徴とする発電制御装置。
2. 前記制御部は、給排気弁が閉じた吸入行程から圧縮行程でエンジンが停止することが予想された場合、圧縮行程を乗り越えるまでの間、前記整流部の発電量を零にする制御を行う圧縮行程停止予測時制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
3. さらに、前記制御部は、前記エンジンの起動開始から起動完了時までの間は、前記整流部の発電量を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微弱電流値とする制御を行う起動時制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の発電制御装置。
4. 前記クランク軸又は前記マグネトウの回転周期に係る信号に基づいて算出する回転速度と加速度により動作モードを特定し、該動作モードに前記整流部の発電電流が対応する制御を行う通常運転時制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の発電制御装置。
5. 前記整流部の発電電流が前記電気機器の負荷電流に対応する制御を行う通常運転時制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の発電制御装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一に記載の発電制御装置を備えたことを特徴とする鞍乗型車両。

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