JP2014077405A - エンジンシステムおよび鞍乗り型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを安定に始動させることができかつエンジンを小型化させることができるエンジンシステムおよびそれを備えた鞍乗り型車両を提供する。
【解決手段】エンジンシステム２００は、単気筒のエンジン１０、およびＥＣＵ６を備える。エンジン１０の始動時に、始動兼発電機１４によりクランク軸１３が逆方向に回転される。バルブ駆動部１７は、クランク軸１３が逆方向に回転される期間における第１の時点で、インジェクタ１９により噴射された燃料が吸気通路２２から吸気口２１を通して燃焼室３１ａ内に導かれるように吸気バルブ１５を駆動する。その後、クランク軸１３の逆方向の回転により燃焼室３１ａ内で混合気が圧縮された状態にありかつピストン１１が圧縮上死点に達しない第２の時点で、点火プラグ１８により混合気に点火される。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンシステムおよびそれを備えた鞍乗り型車両に関する。

単気筒のエンジンを備えた自動二輪車等の鞍乗り型車両として、スタータモータの機能を有する発電機（以下、始動兼発電機と呼ぶ）がクランク軸に設けられたものがある。このような車両においては、始動兼発電機から減速機を介さずにクランク軸に直接的にトルクが伝達されるので、発電機とは別体で設けられたスタータモータから減速機を介してクランク軸にトルクが伝達される場合と比べて、クランク軸に伝達されるトルクが著しく小さい。

単気筒のエンジンが停止される際には、通常、燃焼室内の圧力がピークとなる圧縮上死点に達する直前の位置までピストンが慣性によって移動する。そのため、エンジンの始動時には、ピストンが最初の圧縮上死点を越えるために大きなトルクが必要となる。しかしながら、上記のように、始動兼発電機からクランク軸に直接的にトルクが伝達される場合、エンジンを始動させるための十分なトルクが得られず、ピストンが最初の圧縮上死点を越えることができないことがある。そこで、エンジンの始動性を高めるために、クランク軸を逆方向に回転させた後に正方向に回転させる技術がある。

特許文献１に記載されるエンジン始動制御装置においては、エンジンの停止後に、クランク軸に設けられた始動兼発電機によってクランク軸が所定の位置まで逆回転され、エンジンの始動時にクランク軸がその位置から正方向に回転される。この場合、始動兼発電機のロータ位置がロータセンサにより検出され、ロータセンサの出力信号に基づいてエンジンの回転方向が判別される。その判別結果に基づいて、エンジンの逆転時には、燃料噴射および点火が禁止される。

特開２００５−２４８９２１号公報

しかしながら、クランク軸が逆方向に回転された後に正方向に回転されても、十分なトルクが得られず、ピストンが最初の圧縮上死点を越えることができないことがある。

上記のような始動兼発電機を用いてエンジンを安定に始動させるためには、スタータモータから減速機を介してクランク軸に伝達されるトルクと同程度のトルクが始動兼発電機により発生されることが求められる。そのためには、高性能の始動兼発電機を用いる必要がある。しかしながら、そのような始動兼発電機は、スタータモータとは別体で設けられる発電機と比べて大型である。そのため、エンジンが大型化する。また、大型の始動兼発電機が発電機として機能する場合であって特にエンジンの回転速度が高い場合には、余剰の電力が発生しやすくなり、発電ロスが増加する。

本発明の目的は、エンジンを安定に始動させることができかつエンジンを小型化させることができるエンジンシステムおよびそれを備えた鞍乗り型車両を提供することである。

（１）第１の発明に係るエンジンシステムは、単気筒エンジンと、単気筒エンジンを制御するように構成された制御部とを備え、単気筒エンジンは、吸気通路に配置された燃料噴射装置と、吸気口を開閉する吸気バルブおよび排気口を開閉する排気バルブをそれぞれ駆動するように構成されたバルブ駆動部と、燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火装置と、クランク軸に設けられ、クランク軸を正方向または逆方向に回転駆動しかつクランク軸の回転により電力を発生するように構成された始動兼発電部とを含み、制御部は、始動時において、クランク軸を逆方向に回転させるように始動兼発電部を制御し、バルブ駆動部は、燃料噴射装置により噴射された燃料が、クランク軸が逆方向に回転される期間における第１の時点で、吸気通路から吸気口を通して燃焼室内に導かれるように吸気バルブを駆動し、制御部は、第１の時点で燃焼室内に燃料が導かれた後、クランク軸の逆方向の回転により燃焼室内で混合気が圧縮された状態にありかつピストンが圧縮上死点に達しない第２の時点で混合気に点火させるように点火装置を制御するものである。

このエンジンシステムにおいては、単気筒エンジンの始動時に、始動兼発電部によりクランク軸が逆方向に回転される。クランク軸が逆方向に回転される期間における第１の時点で、燃料噴射装置により噴射された燃料が吸気通路から吸気口を通して燃焼室内に導かれるようにバルブ駆動部により吸気バルブが駆動される。第１の時点で燃焼室内に燃料が導かれた後、クランク軸の逆方向の回転により燃焼室内で混合気が圧縮された状態にありかつピストンが圧縮上死点に達しない第２の時点で点火装置により混合気に点火される。

この場合、燃焼室内で生じる爆発のエネルギーにより、クランク軸が正方向に回転するようにピストンが駆動される。それにより、正方向への十分なトルクが得られ、ピストンが圧縮上死点を容易に越えることができる。したがって、エンジンを安定に始動させることができる。また、大型の始動兼発電部を用いることなく、混合気の点火によってエンジンの始動のために十分なトルクを得ることができるので、エンジンを小型化することができる。一方、最初の圧縮上死点を越えることがより困難な排気量が大きいエンジンであっても、減速機を介してクランク軸にトルクを伝達するスタータモータではなく、クランク軸に直接的にトルクを伝達する始動兼発動部を用いることが可能となる。さらに、大型の始動兼発電部を用いる必要がないので、余剰の電力が発生されることを抑制することができる。

（２）第１の時点は、クランク軸の逆方向の回転時において、ピストンが排気上死点から下降する期間に含まれてもよい。

この場合、クランク軸の逆方向の回転時に、燃焼室内に燃料および空気を確実に導くことができる。

（３）バルブ駆動部は、クランク軸の正方向の回転時に、クランク軸の回転角度が第１の範囲にある期間に排気口が開かれるように排気バルブを駆動し、かつクランク軸の回転角度が第２の範囲にある期間に吸気口が開かれるように吸気バルブを駆動し、クランク軸の逆方向の回転時に、クランク軸の回転角度が第１の範囲内の第３の範囲にある期間に吸気口が開かれるように吸気バルブを駆動し、第１の範囲内の第２の範囲の部分より第３の範囲が大きくてもよい。

クランク軸が正方向に回転される場合と逆方向に回転される場合とでは、ピストンの移動方向が逆になる。そのため、クランク軸の正方向の回転時に排気が行われるべき角度範囲において、クランク軸の逆方向の回転時には吸気が行われる。そこで、第１の範囲内の第２の範囲の部分よりも第３の範囲が大きく設定されることにより、クランク軸の逆方向の回転時に十分に吸気が行われる。それにより、燃焼室内に十分に燃料および空気を導入することができる。その結果、燃焼室内で適正に爆発を生じさせることができる。

（４）第２の範囲と第３の範囲との間に間隔があってもよい。この場合、適切なタイミングで燃焼室内に燃料および空気を導くことができる。

（５）バルブ駆動部は、クランク軸の逆方向の回転時に、クランク軸の回転角度が少なくとも第３の範囲にある期間に排気口が開かれないように排気バルブを駆動してもよい。

この場合、クランク軸の逆方向の回転時に、第３の範囲において吸気口が開かれかつ排気口が閉じられるので、効率よく燃焼室内に燃料および空気を導くことができる。

（６）制御部は、クランク軸の正方向の回転時に、クランク軸の回転角度が第４の範囲にあるときに燃料が噴射され、クランク軸の逆方向の回転時に、クランク軸の回転角度が第４の範囲と異なる第５の範囲にあるときに燃料が噴射されるように燃料噴射装置を制御してもよい。

この場合、クランク軸の正方向の回転時および逆方向の回転時の各々において、適切なタイミングで燃料を噴射することができる。それにより、燃焼室内に適切に燃料を導くことができる。

（７）第５の範囲は、クランク軸の逆方向の回転時に第４の範囲よりも進角側に位置するように設定されてもよい。

この場合、クランク軸の逆方向の回転時に、適切なタイミングで燃料を噴射することができる。それにより、燃焼室内に適切に燃料を導くことができる。

（８）第５の範囲は第２の範囲内にあってもよい。この場合、クランク軸の逆方向の回転時に、吸気口が開かれる前に燃料を噴射することができる。それにより、吸気時に燃焼室内に十分に燃料を導くことができる。

（９）バルブ駆動部は、クランク軸の回転に連動して回転するように設けられた軸部と、軸部と一体的に回転するように設けられ、吸気バルブに作用するように構成された第１の吸気カムと、軸部に対して回転可能に設けられ、吸気バルブに作用するように構成された第２の吸気カムと、軸部に対する第２の吸気カムの移動を制限するように構成された第１の制限機構と、第２の吸気カムを付勢するように構成された第１の付勢部材とを含み、第１の制限機構は、第１の方向への第２の吸気カムの回転を軸部の第１の位置で制止し、第１の方向と反対の第２の方向への第２の吸気カムの回転を軸部の第２の位置で制止するように設けられ、第２の吸気カムは、第１の位置では吸気バルブに作用し、第２の位置では吸気バルブに作用しないように構成され、第１の付勢部材は、第２の吸気カムを第１の方向に付勢するように構成され、クランク軸の正方向の回転時に、吸気バルブから第２の吸気カムに第１の付勢部材の付勢力よりも大きい反力が加わることにより第２の吸気カムが第２の方向に移動され、クランク軸の逆方向の回転時に、第２の吸気カムが吸気バルブに作用するように第１の付勢部材の付勢力により吸気カムが第１の位置に移動されてもよい。

この場合、クランク軸の正方向の回転時には、第１の吸気カムのみが吸気バルブに作用し、第２の吸気カムは第２の方向に移動されることにより吸気バルブに作用しない。一方、クランク軸の逆方向の回転時には、第１の吸気カムが吸気バルブに作用するとともに、第２の吸気カムが第１の位置に移動されることにより吸気バルブに作用する。これにより、クランク軸の正方向の回転時に排気が行われるべき角度範囲において、クランク軸の逆方向の回転時に吸気口を開くことが可能となる。それにより、燃焼室内に十分に燃料を導入することができる。

（１０）第１の吸気カムは第１のカムノーズを有し、第２の吸気カムは第２のカムノーズを有し、第２の吸気カムが第２の位置にある場合、第２のカムノーズの全体が第１のカムノーズと重なり、第２の吸気カムが第１の位置にある場合、第２のカムノーズの少なくとも一部が第１のカムノーズと重ならなくてもよい。

この場合、簡単な構成で、第２の吸気カムが吸気バルブに作用する状態と作用しない状態とに切り替えることができる。

（１１）バルブ駆動部は、軸部に対して回転可能に設けられ、排気バルブに作用するように構成された排気カムと、軸部の予め定められた位置で軸部に対する排気カムの回転を制止する回転制止位置と、軸部に対する排気カムの回転を可能とする回転可能位置との間で移動可能に設けられた制止部と、クランク軸の正方向の回転時に制止部を回転制止位置に移動させ、クランク軸の逆方向の回転時に制止部を回転可能位置に移動させる移動部とをさらに含んでもよい。

この場合、クランク軸の正方向の回転時には、移動部によって制止部が回転制止位置に移動されるので、排気カムが軸部の予め定められた位置に固定される。それにより、排気カムが排気バルブに作用する。一方、クランク軸の逆方向の回転時には、移動部によって制止部が回転可能位置に移動されるので、排気カムが軸部に対して回転可能となる。それにより、少なくとも一定の角度範囲において、排気カムが排気バルブに作用しない。したがって、クランク軸の正方向の回転時に適切に排気口を開き、クランク軸の逆方向の回転時に排気口を閉じたまま維持することができる。その結果、クランク軸の逆方向の回転時に効率よく吸気を行うことができる。

（１２）バルブ駆動部は、軸部に対する排気カムの移動を制限するように構成された第２の制限機構をさらに含み、第２の制限機構は、第１の方向への排気カムの回転を軸部の第３の位置で制止し、第２の方向への排気カムの回転を軸部の第４の位置で制止するように設けられ、クランク軸の逆方向の回転時に、排気バルブから排気カムに反力が加わることにより排気カムが第１の方向に移動され、制止部は、回転制止位置において排気カムを第４の位置で制止してもよい。

この場合、クランク軸の正方向の回転時には、第２の制限機構により排気カムが第４の位置で制止される。その状態で、制止部により排気カムが軸部に対して固定される。一方、クランク軸の逆方向の回転時には、排気バルブからの反力により排気カムが第１の方向に回転される。したがって、簡単な構成で、一定の角度範囲において、第２の吸気カムが吸気バルブに作用する状態と作用しない状態とに切り替えることができる。

（１３）バルブ駆動部は、排気カムを第２の方向に付勢するように構成された第２の付勢部材をさらに含み、第２の付勢部材の付勢力は、クランク軸の逆方向の回転時に排気バルブから排気カムに加わる第１の方向への反力よりも小さくてもよい。

この場合、クランク軸の逆方向の回転時には、第２の付勢部材による第２の方向への付勢力が排気バルブからの第１の方向への反力よりも小さいので、排気カムが第４の位置で排気バルブに作用することが防止される。一方、クランク軸の正方向の回転時には、排気カムが第２の方向に付勢されることにより、排気カムが確実に第４の位置に移動される。

（１４）制御部は、第２の時点において、クランク軸が正方向に回転する状態で点火装置により混合気に点火させてもよい。この場合、第２の時点の後に、クランク軸を確実に正方向に回転させることができる。

（１５）制御部は、第２の時点の後、始動兼発電部によりクランク軸を正方向に駆動させてもよい。この場合、第２の時点の後に、正方向へのより大きなトルクが得られる。それにより、ピストンが圧縮上死点を容易に越えることができる。

（１６）第２の発明に係る鞍乗り型車両は、駆動輪を有する本体部と、駆動輪を回転させるための動力を発生する上記第１の発明に係るエンジンシステムとを備えたものである。

この鞍乗り型車両においては、エンジンシステムにより発生される動力により駆動輪が回転される。それにより、本体部が移動する。この場合、上記第１の発明に係るエンジンシステムが用いられるので、エンジンを安定に始動させることができ、かつエンジンを小型化することができる。

本発明によれば、エンジンを安定に始動させることができ、かつエンジンの大型化を抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。 エンジンシステムの構成について説明するための模式図である。 エンジンの動作について説明するための図である。 エンジンの動作について説明するための図である。 エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。 エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。 エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。 エンジン始動処理の第２の例のフローチャートである。 バルブ駆動部の具体例について説明するための模式的側面図である。 バルブ駆動部およびその周辺部分の断面図である。 バルブ駆動部の外観斜視図であり バルブ駆動部の断面図である。 バルブ駆動部の部分分解斜視図である。 バルブ駆動部の部分分解斜視図である。 切替機構の外観斜視図である。 切替機構の断面図である。 押圧機構の分解斜視図である。 メイン吸気カムおよびサブ吸気カムについて説明するための図である。 クランク軸の正回転時におけるメイン吸気カムおよびサブ吸気カムの作用について説明するための図である。 クランク軸の逆回転時におけるメイン吸気カムおよびサブ吸気カムの作用について説明するための図である。 吸気バルブのリフト量を表す図である。 排気カムについて説明するための断面図である クランク軸の正回転時における排気カムの作用について説明するための図である。 クランク軸の逆回転時における排気カムの作用について説明するための図である。 クランク軸の回転方向が逆方向から正方向に切り替わった直後の排気カムの動作を示す図である。 切替機構の動作について説明するための図である。 切替機構の他の例について説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態に係る鞍乗り型車両の一例として、自動二輪車について図面を用いて説明する。

（１）自動二輪車
図１は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。図１の自動二輪車１００においては、車体１の前部にフロントフォーク２が左右方向に揺動可能に設けられる。フロントフォーク２の上端にハンドル４が取り付けられ、フロントフォーク２の下端に前輪３が回転可能に取り付けられる。

車体１の略中央上部にシート５が設けられる。シート５の後方下部にＥＣＵ（Engine Control Unit；エンジン制御装置）６が配置され、シート５の下方に単気筒のエンジン１０が設けられる。ＥＣＵ６およびエンジン１０によりエンジンシステム２００が構成される。車体１の後端下部には後輪７が回転可能に取り付けられる。エンジン１０により発生される動力により後輪７が回転駆動される。

（２）エンジンシステム
図２は、エンジンシステム２００の構成について説明するための模式図である。図２に示すように、エンジン１０は、ピストン１１、コンロッド１２、クランク軸１３、始動兼発電機１４、吸気バルブ１５、排気バルブ１６、バルブ駆動部１７、点火プラグ１８およびインジェクタ１９を備える。

ピストン１１はシリンダ３１内で往復動可能に設けられ、コンロッド１２を介してクランク軸１３に接続される。ピストン１１の往復運動がクランク軸１３の回転運動に変換される。クランク軸１３に始動兼発電機１４が設けられる。始動兼発電機１４は、スタータモータの機能を有する発電機であり、クランク軸１３を正方向および逆方向に回転駆動しかつクランク軸１３の回転により電力を発生する。始動兼発電機１４は、減速機を介することなく直接的にクランク軸１３にトルクを伝達する。クランク軸１３と後輪７との間にはワンウェイクラッチ（図示せず）が設けられる。クランク軸１３の正方向の回転（以下、正回転と呼ぶ）はワンウェイクラッチを介して後輪７に伝達され、クランク軸１３の逆方向の回転（以下、逆回転と呼ぶ）は後輪７に伝達されない。

ピストン１１上に燃焼室３１ａが形成される。燃焼室３１ａは、吸気口２１を介して吸気通路２２に連通し、排気口２３を介して排気通路２４に連通する。吸気口２１を開閉するように吸気バルブ１５が設けられ、排気口２３を開閉するように排気バルブ１６が設けられる。吸気バルブ１５および排気バルブ１６は、バルブ駆動部１７により駆動される。吸気通路２２には、外部から流入する空気の流量を調整するためのスロットルバルブＳＬが設けられる。点火プラグ１８は、燃焼室３１ａ内の混合気に点火するように構成される。インジェクタ１９は、吸気通路２２に燃料を噴射するように構成される。

ＥＣＵ６は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリを含む。ＣＰＵおよびメモリの代わりに、マイクロコンピュータが用いられてもよい。ＥＣＵ６には、スタータスイッチ４１、吸気圧力センサ４２、クランク角度センサ４３および電流センサ４４が電気的に接続される。スタータスイッチ４１は、例えば図１のハンドル４に設けられ、運転者により操作される。吸気圧力センサ４２は、吸気通路２２内の圧力を検出する。クランク角度センサ４３は、クランク軸１３の回転角度を検出する。電流センサ４４は、始動兼発電機１４に流れる電流（以下、モータ電流と呼ぶ）を検出する。

スタータスイッチ４１の操作が操作信号としてＥＣＵ６に与えられ、吸気圧力センサ４２、クランク角度センサ４３および電流センサ４４による検出結果が検出信号としてＥＣＵ６に与えられる。ＥＣＵ６は、与えられた操作信号および検出信号に基づいて、始動兼発電機１４、点火プラグ１８およびインジェクタ１９を制御する。

（３）エンジンの動作
図３および図４は、エンジン１０の動作について説明するための図である。図３は、通常運転時におけるエンジン１０の動作を示し、図４は、始動時におけるエンジン１０の動作を示す。ここで、通常運転とは、エンジン１０の始動後において、エンジン１０が安定に動作する状態をいう。

図３および図４においては、クランク軸１３の２回転（７２０度）の範囲における回転角度が１つの円で表される。クランク軸１３の２回転はエンジン１０の１サイクルに相当する。エンジン１０の１サイクルは、吸気工程、圧縮工程、燃焼行程および排気工程を含む。以下、クランク軸１３の回転角度をクランク角度と呼ぶ。

図２のクランク角度センサ４３は、クランク軸１３の１回転（３６０度）の範囲における回転角度を検出する。ＥＣＵ６は、吸気圧力センサ４２により検出された吸気通路２２内の圧力に基づいて、クランク角度センサ４３により検出されたクランク角度が、エンジン１０の１サイクルに相当するクランク軸１３の２回転のうちいずれの回転に対応するかを判定する。それにより、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の２回転（７２０度）の範囲における回転角度を取得することができる。

図３および図４において、角度Ａ０は、ピストン１１（図２）が排気上死点に位置するときのクランク角度であり、角度Ａ２は、ピストン１１が圧縮上死点に位置するときのクランク角度であり、角度Ａ１，Ａ３は、ピストン１１が下死点に位置するときのクランク角度である。矢印Ｒ１は、クランク軸１３の正回転時におけるクランク角度の変化の方向を表し、矢印Ｒ２は、クランク軸１３の逆回転時におけるクランク角度の変化の方向を表す。矢印Ｐ１〜Ｐ４は、クランク軸１３の正回転時におけるピストン１１の移動方向を表し、矢印Ｐ５〜Ｐ８は、クランク軸１３の逆回転時におけるピストン１１の移動方向を表す。

（３−１）通常運転時
まず、図３を参照しながら通常運転時におけるエンジン１０の動作について説明する。通常運転時には、クランク軸１３（図２）が正方向に回転する。そのため、クランク角度が矢印Ｒ１の方向に変化する。この場合、矢印Ｐ１〜Ｐ４で示されるように、角度Ａ０から角度Ａ１までの範囲でピストン１１（図２）が下降し、角度Ａ１から角度Ａ２までの範囲でピストン１１が上昇し、角度Ａ２から角度Ａ３までの範囲でピストン１１が下降し、角度Ａ３から角度Ａ０までの範囲でピストン１１が上昇する。

角度Ａ１１において、インジェクタ１９（図２）により吸気通路２２（図２）に燃料が噴射される。正方向において、角度Ａ１１は角度Ａ０よりも進角側に位置する。角度Ａ１１が第４の範囲の例である。続いて、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲において、吸気バルブ１５（図２）により吸気口２１（図２）が開かれる。正方向において、角度Ａ１２は角度Ａ１１よりも遅角側でかつ角度Ａ０よりも進角側に位置し、角度Ａ１３は角度Ａ１よりも遅角側に位置する。角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲が第２の範囲の例である。これにより、空気および燃料を含む混合気が吸気口２１を通して燃焼室３１ａ（図２）内に導入される。

次に、角度Ａ１４において、点火プラグ１８（図２）により燃焼室３１ａ（図２）内の混合気に点火される。角度Ａ１４は角度Ａ２とほぼ一致する。これにより、燃焼室３１ａ内で爆発が生じる。爆発のエネルギーがピストン１１の駆動力となる。その後、角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲において、排気バルブ１６（図２）により排気口２３（図２）が開かれる。正方向において、角度Ａ１５は角度Ａ３よりも進角側に位置し、角度Ａ１６は角度Ａ０よりも遅角側に位置する。角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲が第１の範囲の例である。これにより、燃焼室３１ａから排気口２３を通して燃焼後の気体が排出される。

（３−２）始動時
次に、図４を参照しながら始動時におけるエンジン１０の動作について説明する。図４において、まず、クランク軸１３（図２）が正方向または逆方向に回転されることにより、クランク角度が角度Ａ３０に調整される。角度Ａ３０は、角度Ａ１と角度Ａ２との間に位置する。続いて、角度Ａ３０からクランク軸１３が逆方向に回転される。

クランク軸１３の逆回転時には、クランク角度が矢印Ｒ２の方向に変化する。この場合、矢印Ｐ５〜Ｐ８で示されるように、角度Ａ２から角度Ａ１までの範囲でピストン１１が下降し、角度Ａ１から角度Ａ０までの範囲でピストン１１が上昇し、角度Ａ０から角度Ａ３までの範囲でピストン１１が下降し、角度Ａ３から角度Ａ２までの範囲でピストン１１が上昇する。クランク軸１３の逆回転時におけるピストン１１の移動方向は、クランク軸１３の正回転時におけるピストン１１の移動方向と逆になる。

角度Ａ２３において、インジェクタ１９（図２）により吸気通路２２（図２）に燃料が噴射される。逆方向において、角度Ａ２３は、角度Ａ０より進角側に位置する。角度Ａ２３が第５の範囲の例である。また、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲および角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲において、吸気バルブ１５（図２）により吸気口２１（図２）が開かれる。逆方向において、角度Ａ２１，Ａ２２は、角度Ａ０より遅角側に位置する。この場合、角度Ａ１から角度Ａ０までの範囲でピストン１１が上昇するので、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲においては、燃焼室３１ａに空気および燃料がほとんど導入されない。その後、角度Ａ０から角度Ａ３までの範囲でピストン１１が下降するので、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲において、空気および燃料を含む混合気が吸気口２１を通して燃焼室３１ａ内に導入される。クランク角度が角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲にある一時点が、第１の時点の例である。また、角度Ａ１６から角度Ａ１２までの範囲および角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲が第３の範囲の例である。

続いて、角度Ａ３１において、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替えられる。逆方向において、角度Ａ３１は、角度Ａ２より僅かに進角側に位置する。それにより、クランク角度が矢印Ｒ１の方向に変化する。また、角度Ａ３１において、点火プラグ１８（図２）により燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。これにより、燃焼室３１ａ内で爆発が生じ、クランク軸１３が駆動される。クランク角度が角度Ａ３１である時点が、第２の時点の例である。

本実施の形態では、クランク軸１３の逆回転が停止された後に、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。これにより、クランク軸１３を確実に正方向に駆動することができる。点火のタイミング等を調整することにより、クランク軸１３を正方向に駆動することが可能であれば、クランク軸１３の逆回転が停止される前に、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火されてもよい。

その後、図３と同様の動作が行われる。具体的には、図３の角度Ａ１１において、吸気通路２２（図２）に燃料が噴射され、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲において、燃焼室３１ａに混合気が導入される。続いて、角度Ａ１４において、点火プラグ１８（図２）により燃焼室３１ａ内の混合気に点火され、角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲において、燃焼室３１ａから排気口２３を通して燃焼後の気体が排出される。その後、エンジン１０が通常運転に移行する。

このように、本実施の形態では、エンジン１０の始動時に、始動兼発電機１４によりクランク軸１３が逆回転されつつ燃焼室３１ａに混合気が導かれ、その後、ピストン１１が圧縮上死点に近づいた状態で、燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。それにより、クランク軸１３が正方向に回転するようにピストン１１が駆動され、正方向への十分なトルクが得られる。その結果、ピストン１１が最初の圧縮上死点を容易に越えることができる。

なお、角度Ａ３１においてクランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替えられた後であって、図３の角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲で吸気バルブ１５により吸気口２１が開かれる前に、角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲で排気バルブ１６により排気口２３が開かれてもよい。この場合、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲で吸気が行われる前に、角度Ａ３１での点火による燃焼後の気体が燃焼室３１ａから排出される。

（４）エンジン始動処理
（４−１）第１の例
エンジン１０の始動時には、ＥＣＵ６が、予めメモリに記憶された制御プログラムに基づいて、エンジン始動処理を行う。図５〜図７は、エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。エンジン始動処理は、例えば、図示しないメインスイッチがオンされることにより開始される。

図５に示すように、まず、ＥＣＵ６は、現在のクランク角度がメモリに記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１）。現在のクランク角度は、例えば、前回のエンジン１０の停止時にメモリに記憶される。現在のクランク角度が記憶されている場合、ＥＣＵ６は、現在のクランク角度が図４の角度Ａ３０と一致するように、始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ２）。

現在のクランク角度が記憶されていない場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が正方向に回転するように始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ３）。この場合、ピストン１１が圧縮上死点（図３および図４の角度Ａ２）を超えないように、電流センサ４４（図２）からの検出信号に基づいて、始動兼発電機１４のトルクが調整される。

次に、ＥＣＵ６は、ステップＳ３でクランク軸１３の回転が開始されてから規定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ４）。規定時間が経過していない場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の正方向の回転が継続されるように始動兼発電機１４を制御する。規定時間が経過すると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ５）。これにより、クランク角度が図４の角度Ａ３０の近くに調整される。

なお、ステップＳ３において、クランク軸１３が正方向に回転される際にクランク角度が検出され、その検出値に基づいてクランク角度が図４の角度Ａ３０に調整されてもよい。

続いて、図６に示すように、ＥＣＵ６は、予め定められたエンジン１０の始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ６）。エンジン１０の始動条件は、例えば、スタータスイッチ４１（図２）がオンされることである。エンジン１０の始動条件として、図示しないブレーキスイッチがオフされる、図示しないアクセルグリップが操作される、または図示しないバッテリの電圧が低下する等の他の条件が設定されてもよい。

エンジン１０の始動条件が成立した場合、ＥＣＵ６は、エンジン始動処理のタイムアウト設定を行う（ステップＳ７）。具体的には、その時点から経過時間が計測される。経過時間が予め定められた終了時間に達すると、エンジン始動処理が強制的に終了される（後述のステップＳ１７）。

次に、ＥＣＵ６は、クランク軸６が逆方向に回転されるように始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ８）。次に、ＥＣＵ６は、吸気圧力センサ４２（図２）およびクランク角度センサ４３（図２）からの検出信号に基づいて、現在のクランク角度が図４の角度Ａ２３に達したか否かを判定する（ステップＳ９）。現在のクランク角度が角度Ａ２３に達するまで、ＥＣＵ６は、ステップＳ９の処理を繰り返す。現在のクランク角度が角度Ａ２３に達すると、ＥＣＵ６は、吸気通路２２（図２）への燃料の噴射が開始されるように、インジェクタ１９を制御する（ステップＳ１０）。

次に、ＥＣＵ６は、ステップＳ１０で燃料の噴射が開始されてから予め定められた噴射時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。予め定められた噴射時間が経過するまで、ＥＣＵ６は、燃料の噴射が継続されるようにインジェクタ１９を制御する。予め定められた噴射時間が経過すると、ＥＣＵ６は、燃料の噴射が停止されるように、インジェクタ１９を制御する（ステップＳ１２）。

次に、図７に示すように、ＥＣＵ６は、電流センサ４４からの検出信号に基づいて、モータ電流が予め定められたしきい値に達したか否かを判定する（ステップＳ１３）。この場合、クランク角度が図４の角度Ａ２に近づくほど、モータ電流が大きくなる。本例では、クランク角度が図４の角度Ａ３１に達したときに、モータ電流がしきい値に達する。

始動兼発電機１４に流れる電流が予め定められたしきい値に達した場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の逆方向の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御し（ステップＳ１４）、点火プラグ１８への通電を開始する（ステップＳ１５）。次に、ＥＣＵ６は、ステップＳ１５で通電が開始されてから予め定められた通電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１６）。予め定められた通電時間が経過するまで、ＥＣＵ６は、点火プラグ１８への通電を継続する。予め定められた通電時間が経過すると、ＥＣＵ６は、点火プラグ１８への通電を停止する（ステップＳ１７）。これにより、燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。また、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が正方向に回転するように、始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ１８）。これにより、ＥＣＵ６は、エンジン始動処理を終了する。その後、ＥＣＵ６は、図３の通常運転の動作に対応する制御動作を行う。なお、始動兼発電機１４によるクランク軸１３の駆動は、例えばステップＳ１８の処理から一定時間が経過した後に停止される。

ステップＳ１３において、モータ電流がしきい値に達していない場合、ＥＣＵ６は、図６のステップＳ７のタイムアウト設定から予め定められた終了時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１９）。エンジン１０の異常により、始動兼発電機１４に流れる電流がしきい値に達することなく、タイムアウト設定から予め定められた終了時間が経過することがある。エンジン１０の異常としては、始動兼発電機１４の動作不良またはバルブ駆動部１７の動作不良等がある。終了時間が経過していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ１３の処理に戻る。終了時間が経過すると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の逆方向の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御するとともに（ステップＳ２０）、エンジン１０に異常が生じたことを運転者に警告する（ステップＳ２１）。具体的には、例えば図示しない警告ランプが点灯される。これにより、ＥＣＵ６は、エンジン始動処理を終了する。

（４−２）第２の例
図８は、エンジン始動処理の第２の例のフローチャートである。ＥＣＵ６は、図７のステップＳ１３〜Ｓ２１の処理の代わりに、図８のステップＳ３１〜Ｓ４１の処理を行ってもよい。

図８の例では、ＥＣＵ６は、クランク角度センサ４３（図２）からの検出信号に基づいて、図６のステップＳ８でクランク軸１３の逆回転が開始された後、クランク軸１３が予め定められた逆回転角度回転したか否かを判定する（ステップＳ３１）。逆回転角度は、図４の角度Ａ３０から角度Ａ３１までの角度に相当する。例えば、クランク軸１３の逆回転が開始された後、クランク角度センサ４３から検出信号として逆回転角度に対応する規定数のパルスが与えられると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が逆回転角度回転したと判定する。

クランク軸１３が逆回転角度回転した場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の逆方向の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御し（ステップＳ３２）、点火プラグ１８への通電を開始する（ステップＳ３３）。

次に、ＥＣＵ６は、ステップＳ３３で通電が開始された後、クランク軸１３が予め定められた通電角度回転したか否かを判定する（ステップＳ３４）。通電角度は、図７のステップＳ１６の通電時間においてクランク軸１３が回転する角度に相当する。例えば、通電が開始された後、クランク角度センサ４３から検出信号として通電角度に対応する規定数のパルスが与えられると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が通電角度回転したと判定する。

クランク軸１３が通電角度回転した場合、ＥＣＵ６は、点火プラグ１８への通電を停止するとともに（ステップＳ３５）、クランク軸１３が正方向に回転するように始動兼発電機１４を制御し（ステップＳ３６）、エンジン始動処理を終了する。

一方、ステップＳ３１において、クランク軸１３が逆回転角度回転していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ７のタイムアウト設定から予め定められた第１の終了時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３７）。第１の終了時間が経過していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ３１の処理に戻る。第１の終了時間が経過すると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の逆方向の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御するとともに（ステップＳ３８）、エンジン１０に異常が生じたことを運転者に警告し（ステップＳ４１）、エンジン始動処理を終了する。

また、ステップＳ３４において、クランク軸１３が通電角度回転していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ７のタイムアウト設定から予め定められた第２の終了時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３７）。第２の終了時間は、上記の第１の終了時間よりも長く設定される。第２の終了時間が経過していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ３４の処理に戻る。第２の終了時間が経過すると、ＥＣＵ６は、点火プラグ１８への通電を停止するとともに（ステップＳ４０）、エンジン１０に異常が生じたことを運転者に警告し（ステップＳ４１）、エンジン始動処理を終了する。

このように、第２の例では、クランク角度センサ４３からの検出信号に基づいて、クランク軸１３の逆回転が停止される（ステップＳ３１，Ｓ３２）。また、クランク角度センサ４３からの検出信号に基づいて、点火プラグ１８への通電が停止される（ステップＳ３４，Ｓ３５）。これにより、適切なタイミングでクランク軸１３の逆回転および点火プラグ１８への通電を停止することができる。

また、ステップＳ３３で点火プラグ１８への通電が開始された後、ステップＳ３９で第２の終了時間が経過した場合、ステップＳ４０で点火プラグ１８への通電が停止される。これにより、点火プラグ１８への通電が長時間にわたって継続されることが防止される。

（５）バルブ駆動部
（５−１）構成
バルブ駆動部１７の具体例について説明する。図９は、バルブ駆動部１７の具体例について説明するための模式的側面図である。図９のバルブ駆動部１７はカムシャフトであり、後述の吸気ロッカーアーム５１０（図１０）および排気ロッカーアーム５２０（図１０）を介して図２の吸気バルブ１５および排気バルブ１６を駆動する。バルブ駆動部１７はシリンダヘッド３２内に回転可能に設けられる。バルブ駆動部１７はスプロケット１７ａを有し、クランク軸１３はスプロケット１３ａを有する。スプロケット１３ａおよびスプロケット１７ａに無端のチェーン２５が取り付けられる。これにより、クランク軸１３の回転がチェーン２５を介してバルブ駆動部１７に伝達される。バルブ駆動部１７の回転速度はクランク軸１３の回転速度の半分である。

（５−２）バルブの駆動
図１０は、バルブ駆動部１７およびその周辺部分の断面図である。図１０においては、図９の矢印Ｇの方向から見たバルブ駆動部１７が示される。図１０に示すように、シリンダヘッド３２内には、吸気ロッカーアーム５１０および排気ロッカーアーム５２０が設けられる。吸気ロッカーアーム５１０はシャフト５１１を中心として揺動可能に設けられる。吸気ロッカーアーム５１０の一端部にローラ５１２が設けられ、他端部にアジャスタ５１３が設けられる。ローラ５１２は、バルブ駆動部１７のメイン吸気カム２４０またはサブ吸気カム２４５に当接する。メイン吸気カム２４０またはサブ吸気カム２４５の詳細については後述する。アジャスタ５１３は、吸気バルブ１５の上端部に当接する。吸気バルブ１５は、バルブスプリング１５ａにより吸気口２１を閉じる方向に付勢される。この場合、吸気バルブ１５から吸気ロッカーアーム５１０にアジャスタ５１３を押し上げる方向に力が加わる。それにより、吸気ロッカーアーム５１０のローラ５１２がメイン吸気カム２４０またはサブ吸気カム２４５に押し当てられる。

排気ロッカーアーム５２０はシャフト５２１を中心として揺動可能に設けられる。排気ロッカーアーム５２０の一端部にローラ５２２が設けられ、他端部にアジャスタ５２３が設けられる。ローラ５２２は、バルブ駆動部１７の排気カム２３０に当接する。排気カム２３０の詳細については後述する。アジャスタ５２３は、排気バルブ１６の上端部に当接する。排気バルブ１６は、バルブスプリング１６ａにより排気口２３を閉じる方向に付勢される。それにより、排気バルブ１６から排気ロッカーアーム５２０にアジャスタ５２３を押し上げる方向に力が加わり、排気ロッカーアーム５２０のローラ５２２が排気カム２３０に押し当てられる。

クランク軸１３（図９）の正回転時には、バルブ駆動部１７が第１の方向Ｑ１に回転し、クランク軸１３の逆回転時には、バルブ駆動部１７が第２の方向Ｑ２に回転する。バルブ駆動部１７が回転することにより、メイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５が吸気ロッカーアーム５１０を揺動させ、排気カム２３０が排気ロッカーアーム５２０を揺動させる。それにより、吸気バルブ１５が吸気口２１を開閉するとともに、排気バルブ１６が排気口２３を開閉する。

図１１は、バルブ駆動部１７の外観斜視図であり、図１２は、バルブ駆動部１７の断面図である。図１３および図１４は、互いに異なる方向から見たバルブ駆動部１７の部分分解斜視図である。図１１および図１２に示すように、バルブ駆動部１７は、スプロケット１７ａ、軸部材２１０、ばね固定部材２２０、排気カム２３０、サブ吸気カム２４５、ばね固定部材２５０および切替機構３００を含む。

図１３および図１４に示すように、軸部材２１０は略円筒形状を有し、軸心に沿った貫通孔２１０ａを有する。以下の説明において、軸方向とは、軸部材２１０の軸心に平行な方向を意味し、周方向とは、軸部材２１０の軸心を中心とする周方向を意味する。軸部材２１０には、メイン吸気カム２４０が一体的に設けられる。メイン吸気カム２４０の一方側における軸部材２１０の部分に、排気カム２３０およびばね固定部材２２０が取り付けられる。また、メイン吸気カム２４０の他方側における軸部材２１０の部分に、サブ吸気カム２４５およびばね固定部材２５０が取り付けられる。

図１３に示すように、メイン吸気カム２４０の一方側における軸部材２１０の部分には、フランジ部２１１、カム取付部２１２および軸受部２１３が設けられる。カム取付部２１２の外径はフランジ部２１１の外径より小さく、軸受部２１３の外径はカム取付部２１２の外径より小さい。カム取付部２１２には、貫通孔２１０ｂが形成される。後述のように、貫通孔２１０ａおよび貫通孔２１０ｂは互いに連通する。

排気カム２３０は略環形状を有する。排気カム２３０の内径は、軸部材２１０のカム取付部２１２の外径と略等しい。排気カム２３０は、フランジ部２１２に当接するように軸部材２１０のカム取付部２１２上に位置決めされる。後述のように、排気カム２３０は、軸部材２１０に対して一定の角度範囲内で周方向に回転可能に設けられる。

ばね固定部材２２０は略円筒形状を有する。ばね固定部材２２０の内径は、軸部材２１０の軸受部２１３の外径と略等しい。ばね固定部材２２０は、カム取付部２１２の側面に当接するように軸部材２１０の軸受部２１３上に位置決めされる。ばね固定部材２２０は、軸部材２１０に対して周方向に回転しないように設けられる。

ばね固定部材２２０の端部にフランジ部２２１が設けられる。フランジ部２２１を除くばね固定部材２２０の外周面上に、ねじりコイルばね２２５が配置される。図１２に示すように、ねじりコイルばね２２５の一端部はばね固定部材２２０のフランジ部２２１に固定され、他端部は排気カム２３０の側面に固定される。排気カム２３０は、ねじりコイルばね２２５により軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２（図１０）に付勢される。

図１４に示すように、メイン吸気カム２４０の他方側における軸部材２１０の部分には、カム取付部２１４、ばね取付部２１５および軸受部２１６が設けられる。ばね取付部２１５の外径はカム取付部２１４の外径より小さく、軸受部２１６の外径はばね取付部２１５の外径より小さい。

サブ吸気カム２４５は略環形状を有する。サブ吸気カム２４５の内径は、軸部材２１０のカム取付部２１４の外径と略等しい。サブ吸気カム２４５は、メイン吸気カム２４０に当接するように軸部材２１０のカム取付部２１４上に位置決めされる。サブ吸気カム２４５には、周方向に沿った長尺状の開口２４６が形成される。また、メイン吸気カム２４０には、他方側に突出するように嵌合ピン２４１（図１２）が固定される。嵌合ピン２４１の先端部は、サブ吸気カム２４５の開口２４６に嵌合される。サブ吸気カム２４５の詳細については後述する。

ばね固定部材２５０は略環形状を有する。ばね固定部材２５０の内径は、軸部材２１０のばね取付部２１５の外径と略等しい。ばね固定部材２５０は、カム取付部２１４の側面に当接するようにばね取付部２１５上に位置決めされる。ばね固定部材２５０は、軸部材２１０に対して周方向に回転しないように設けられる。

ばね固定部材２５０の端部に突起部２５１が設けられる。ばね固定部材２５０の外周面上に、ねじりコイルばね２５５が配置される。図１２に示すように、ねじりコイルばね２５５の一端部はばね固定部材２５０の突起部２５１に固定され、他端部はサブ吸気カム２４５の側面に固定される。サブ吸気カム２４５は、ねじりコイルばね２５５により軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１（図１０）に付勢される。

図１２に示すように、軸部材２１０の軸受部２１３の一端部にスプロケット１７ａが軸方向に垂直に配置される。スプロケット１７ａの中心部には開口１７ｂが形成される。また、貫通孔２１０ａの一端部の内周面にねじ山が形成される。スプロケット１７ａの開口１７ｂを通してボルト２６０が貫通孔２１０ａにねじ込まれる。これにより、スプロケット１７ａが軸部材２１０に固定される。

図１０のシリンダヘッド３２内において、軸部材２１０の軸受部２１３の外周面に当接するように軸受Ｂ１が設けられ、軸受部２１６の外周面に当接するように軸受Ｂ２が設けられる。軸受Ｂ１，Ｂ２により軸部材２１０が周方向に回転可能に保持される。

図１５は、切替機構３００の外観斜視図であり、図１６は、切替機構３００の断面図である。図１５および図１６に示すように、切替機構３００は、ばね係止部材３１０、ばね３１５、移動部材３２０、嵌合部材３３０、ばね３３５、押圧機構３４０および摺動機構３５０を含む。

図１６に示すように、ばね係止部材３１０は、軸部材２１０の貫通孔２１０ａ内において図１２のボルト２６０の先端部に対向するように配置される。ばね係止部材３１０にばね３１５の一端部が係止される。

ばね係止部材３１０に隣り合うように、移動部材３２０が軸部材２１０の貫通孔２１０ａ内に軸方向に移動可能に配置される。移動部材３２０は、移動制止部３２１、ばね係止部３２２、第１の当接部３２３、テーパ部３２４、第２の当接部３２５および被押圧部３２６を有する。移動制止部３２１は、ばね係止部３２２から軸方向に突出するように設けられる。ばね係止部３２２の外径は、移動制止部３２１の外径より大きく、貫通孔２１０ａの内径と略等しい。移動制止部３２１の外周面を取り囲むようにばね３１５が配置され、ばね３１５の他端部がばね係止部３２２に係止される。

第１および第２の当接部３２３，３２５の間にテーパ部３２４が設けられる。第２の当接部３２５の外径は第１の当接部３２３の外径より大きい。テーパ部３２４は、第１の当接部３２３から第２の当接部３２５に向かって外径が漸次大きくなるように形成される。これにより、第１の当接部３２３の外周面と第２の当接部３２５の外周面とがテーパ部３２４の外周面を介してつながる。被押圧部３２６は、移動部材３２０の他端部に設けられる。

軸部材２１０には、貫通孔２１０ａと垂直に交差するように、貫通孔２１０ｂが形成される。貫通孔２１０ｂは、カム取付部２１２の外周面上で開口する。貫通孔２１０ｂ内に、嵌合部材３３０が配置される。嵌合部材３３０は、当接部３３１および嵌合部３３２からなる。当接部３３１の外径は嵌合部３３２の外径より大きい。当接部３３１は、凸状に湾曲する当接面を有する。当接部３３１の当接面は、軸方向における移動部材３２０の位置に応じて、移動部材３２０の第１の当接部３２３、テーパ部３２４または第２の当接部３２５に当接する。嵌合部３３２の外周面を取り囲むようにばね３３５が配置される。ばね３３５の一端部は、当接部３３１に係止され、他端部は、貫通孔２１０ｂの端部に形成された段差部に係止される。当接部３３１が第１の当接部３２３に当接する状態では、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される。一方、当接部３３１が第２の当接部３２５に当接する状態では、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０のカム取付部２１２の外周面上に突出する。

図１７は、押圧機構３４０の分解斜視図である。図１７に示すように、押圧機構３４０は、カバー部材４１０、回転部材４２０、環状部材４３０、球状部材４３１ａ，４３１ｂ、保持部材４４０および棒状部材４５０を含む。カバー部材４１０は略円筒形状を有する。図１６に示すように、カバー部材４１０の内径は、一端部から他端部に向かって段階的に小さくなるように設定される。これにより、カバー部材４１０の内部に、段差部４１１，４１２が形成される。

図１７に示すように、回転部材４２０は略円柱形状を有し、球受け部４２１、フランジ部４２２および摺動部４２３を有する。球受け部４２１の外周面に、螺旋状に延びる一対の溝４２４ａ，４２４ｂが回転部材４２０の軸心に関して対称に設けられる。保持部材４４０は略円筒形状を有し、球保持部４４１および棒保持部４４２を有する。球保持部４４１の外径および内径は棒保持部４４２の外径および内径よりもそれぞれ大きい。

図１６に示すように、保持部材４４０の棒保持部４４２に棒状部材４５０が挿入される。棒保持部４４２は、軸部材２１０の貫通孔２１０ａに挿入される。棒状部材４５０は、棒保持部４４２により軸部材２１０の軸方向に延びるように保持される。貫通孔２１０ａ内において棒状部材４５０の一端部は移動部材３２０の被押圧部３２６に当接する。保持部材４４０の球保持部４４１の内周面には、一対の凹部４４１ａ，４４１ｂが形成される。凹部４４１ａ，４４１ｂに、球状部材４３１ａ，４３１ｂがそれぞれ嵌合される。また、球保持部４４１の一端部と当接するように環状部材４３０が配置される。球保持部４４１の凹部４４１ａ，４４１ｂおよび環状部材４３０により球保持部４４１に対する球状部材４３１ａ，４３１ｂの軸方向および周方向の移動が阻止される。保持部材４４０の球保持部４４１内に回転部材４２０の球受け部４２１の一端部が挿入され、球状部材４３１ａ，４３１ｂが溝４２４ａ，４２４ｂにそれぞれ嵌合される。棒状部材４５０の他端部は回転部材４２０の球受け部４２１の端面に当接する。

保持部材４４０の球保持部４４１の外周面および回転部材４２０の球受け部４２１の外周面を覆うように、カバー部材４１０が保持部材４４０および回転部材４２０に取り付けられる。カバー部材４１０の一端部の内径は、保持部材４４０の球保持部４４１および環状部材４３０の外径と略等しく、カバー部材４１０の他端部の内径は、回転部材４２０の摺動部４２３の外径と略等しい。カバー部材４１０の中間部の内径は、回転部材４２０のフランジ部４２２の外径と略等しい。

カバー部材４１０内において、環状部材４３０がカバー部材４１０の段差部４１１に当接する。また、図１６の状態では、回転部材４２０のフランジ部４２２が段差部４１２に当接する。回転部材４２０の摺動部４２３は、カバー部材４１０の他端部から軸方向に突出する。

押圧機構３４０は、回転部材４２０を除いて軸部材２１０と一体的に回転する。回転部材４２０は、軸部材２１０に対して周方向に一定角度回転可能に設けられる。

摺動機構３５０は、固定部材３５１および摺動部材３５２を含む。固定部材３５１は略円筒形状を有し、回転部材４２０の摺動部４２３の外周面を取り囲むように、図１０のシリンダヘッド３２に固定される。摺動部材３５２は円環形状を有し、固定部材３５１の内周面に取り付けられる。摺動部材３５２は弾性を有し、回転部材４２０の摺動部４２３の外周面に当接する。

上記のように、回転部材４２０の外周面に形成された螺旋状の溝４２４ａ，４２４ｂには、球状部材４３１ａ，４３１ｂが嵌合されている。そのため、回転部材４２０が軸部材２１０に対して回転することにより、回転部材４２０が軸部材２１０に対して軸方向に移動する。本実施の形態では、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転することにより、回転部材４２０が軸部材２１０から遠ざかる方向に移動する。一方、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転することにより、回転部材４２０が軸部材２１０に近づく方向に移動する。

クランク軸１３の正回転時には、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０のカム取付部２１２の外周面上に突出する状態（以下、回転阻止状態）に維持される。一方、クランク軸１３の逆回転時には、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される状態（以下、回転可能状態と呼ぶ）に維持される。回転阻止状態と回転可能状態との切り替わりについては後述する。

（５−３）メイン吸気カムおよびサブ吸気カム
図１８は、メイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５について説明するための図である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、メイン吸気カム２４０に取り付けられた嵌合ピン２４１が、サブ吸気カム２４５の開口２４６に嵌合される。メイン吸気カム２４０は軸部材２１０と一体的に設けられ、サブ吸気カム２４５は軸部材２１０に対して周方向に回転可能である。サブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して回転することにより、開口２４６内で嵌合ピン２４１が周方向に移動する。軸部材２１０に対するサブ吸気カム２４５の回転可能な角度範囲は、開口２４６の長さに依存する。

図１８（ａ）に示すように、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接することにより、吸気カム２４５の第１の方向Ｑ１の回転が制止される。この状態では、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔがメイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔに重ならない。図１８（ａ）のサブ吸気カム２４５の位置が第１の位置の例である。

一方、図１８（ｂ）に示すように、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の他端部ＣＢに当接することにより、吸気カム２４５の第２の方向Ｑ２への回転が制止される。この状態では、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔの全体がメイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔに重なる。図１８（ｂ）のサブ吸気カム２４５の位置が第２の位置の例である。

軸部材２１０の軸心からカムノーズ２４０Ｔの先端部までの長さは、軸部材２１０の軸心からカムノーズ２４５Ｔの先端部までの長さより小さい。ここで、カムノーズの先端部とは、軸部材２１０の軸心からの長さが最大となるカムノーズの外周面の部分をいう。また、以下の説明において、カムノーズの立ち上がり部とは、カムノーズと他の部分との境界部分であり、軸部材２１０の軸心からの長さが最小となるカムノーズの外周面の部分をいう。

上記のように、サブ吸気カム２４５は、図１２のねじりコイルばね２５５により第１の方向Ｑ１（図１６）に付勢される。ねじりコイルばね２５５からサブ吸気カム２４５に加わる第１の方向Ｑ１への付勢力は、バルブ駆動部１７の回転時に図１０の吸気ロッカーアーム５１０からサブ吸気カム２４５に反力として加わる第２の方向Ｑ２への力よりも小さい。そのため、バルブ駆動部１７の回転時に、吸気ロッカーアーム５１０からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わると、サブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して回転可能な範囲内で第２の方向Ｑ２に回転される。

図１０の吸気ロッカーアーム５１０のローラ５１２に対するメイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５の作用について説明する。図１９は、クランク軸１３の正回転時におけるメイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５の作用について説明するための図であり、図２０は、クランク軸１３の逆回転時におけるメイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５の作用について説明するための図である。図２１は、吸気バルブ１５のリフト量を表す図である。

クランク軸１３の正回転時には、軸部材２１０が第１の方向Ｑ１に回転する。図１９（ａ）に示すように、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔおよびメイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔがいずれもローラ５１２に当接していない状態では、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わらない。この場合、ねじりコイルばね２５５（図１２）の付勢力により、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接する状態が維持される。また、図１０の吸気バルブ１５がリフトせず、吸気口２１が閉じられた状態となる。以下、吸気バルブ１５がリフトされない状態でのローラ５１２の位置を初期位置と呼ぶ。

図１９（ｂ）に示すように、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔの立ち上がり部がローラ５１２に当接すると、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わる。この場合、カムノーズ２４５Ｔの立ち上がり部がローラ５１２に当接する状態が維持されるようにサブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転する。そのため、ローラ５１２はサブ吸気カム２４５によって駆動されず、初期位置に維持される。

続いて、図１９（ｃ）に示すように、メイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔがローラ５１２に達すると、カムノーズ２４０Ｔがローラ５１２を押し上げる。これにより、図２１（ａ）に示すように、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲で吸気バルブ１５がリフトし、吸気口２１が開かれる。

続いて、図１９（ｄ）に示すように、メイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔの先端部がローラ５１２に近づくと、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔがローラ５１２から離間する。この場合、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わらなくなる。そのため、ねじりコイルばね２５５（図１２）の付勢力により、サブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転する。それにより、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接する状態に戻る。その後、図１９（ａ）〜図１９（ｄ）の動作が繰り返される。

このように、クランク軸１３の正回転時には、サブ吸気カム２４５が吸気ロッカーアーム５１０を駆動することなく、メイン吸気カム２４０のみが吸気ロッカーアーム５１０を駆動する。したがって、図２１（ａ）の角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲でのみ、図１０の吸気バルブ１５がリフトされ、吸気口２１が開かれる。

クランク軸１３の逆回転時には、軸部材２１０が第２の方向Ｑ２に回転する。図２０（ａ）に示すように、ローラ５１２がサブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔに当接していない状態では、図１９（ａ）の状態と同様に、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わらない。この場合、ねじりコイルばね２５５（図１２）の付勢力により、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接する状態が維持される。

図２０（ｂ）に示すように、メイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔがローラ５１２に達すると、カムノーズ２４０Ｔがローラ５１２を押し上げる。これにより、図２１（ｂ）に示すように、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲で吸気バルブ１５がリフトし、吸気口２１が開かれる。

続いて、図２０（ｃ）に示すように、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔがローラ５１２に達すると、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第１の方向Ｑ１への力が加わる。この場合、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接する状態が維持され、カムノーズ２４５Ｔがローラ５１２を押し上げる。それにより、図２１（ｂ）に示すように、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で吸気バルブ１５がリフトし、吸気口２１が開かれる。

続いて、図２０（ｄ）に示すように、ローラ５１２の当接位置がカムノーズ２４５Ｔの先端部を超えると、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わる。これにより、サブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転し、ローラ５１２が初期位置に戻る。この場合、図２１（ｂ）に示すように、角度Ａ２２において、吸気バルブ１５のリフト量が急峻に減少する。

このように、クランク軸１３の逆回転時には、メイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５がいずれも吸気ロッカーアーム５１０を駆動する。したがって、図２１（ｂ）の角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲および角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で、図１０の吸気バルブ１５がリフトされ、吸気口２１が開かれる。

これらにより、図３に示した通常運転時における吸気口２１の開閉動作、および図４に示した始動時における吸気口２１の開閉動作が実現される。

（５−４）排気カム
図２２は、排気カム２３０について説明するための図である。図２２（ａ）に示すように、軸部材２１０のカム取付部２１２には、外周面から軸方向に垂直な方向に突出するように、嵌合ピン２１７が固定される。排気カム２３０の内周面には、周方向に沿うように溝２３１が形成される。嵌合ピン２１７の先端部は、排気カム２３０の溝２３１内に配置される。

軸部材２１０に対して排気カム２３０が回転することにより、溝２３１内で嵌合ピン２１７が移動する。軸部材２１０に対する排気カム２３０の回転可能な角度範囲は、溝２３１の長さに依存する。

図２２（ａ）に示すように、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接することにより、軸部材２１０に対する排気カム２３０の第２の方向Ｑ２の回転が制止される。また、図２２（ｂ）に示すように、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の他端部ＤＢに当接することにより、軸部材２１０に対する排気カム２３０の第１の方向Ｑ１の回転が制止される。図２２（ａ）の排気カム２３０の位置が第４の位置の例であり、図２２（ｂ）の排気カム２３０の位置が第３の位置の例である。

排気カム２３０の内周面には、凹部２３２が形成される。嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接する状態（図２２（ａ）の状態）では、貫通孔２１０ｂの延長線上に凹部２３２が位置する。この状態で、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が凹部２３２に嵌合されると、軸部材２１０に対する排気カム２３０の回転が阻止される。

後述のように、クランク軸１３の正回転時には、切替機構３００（図１６）が回転阻止状態に維持される。この場合、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接する状態で嵌合部材３３０の嵌合部３３２が凹部２３２に嵌合され、軸部材２１０に対する排気カム２３０の回転が阻止される。一方、クランク軸１３の逆回転時には、切替機構３００（図１２）が回転可能状態に維持される。それにより、軸部材２１０に対して排気カム２３０が一定範囲内で回転可能となる。

上記のように、排気カム２３０は、図１２のねじりコイルばね２２５により第２の方向Ｑ２に付勢される。ねじりコイルばね２２５から排気カム２３０に加わる第２の方向Ｑ２への付勢力は、バルブ駆動部１７の回転時に図１０の排気ロッカーアーム５２０から排気カム２３０に反力として加わる第１の方向Ｑ１への力よりも小さい。そのため、バルブ駆動部１７の回転時に、排気ロッカーアーム５２０から排気カム２３０に第１の方向Ｑ１への力が加わると、排気カム２３０が軸部材２１０に対して回転可能な範囲内で第１の方向Ｑ１に回転される。

図１０の排気ロッカーアーム５２０のローラ５２２に対する排気カム２３０の作用について説明する。図２３は、クランク軸１３の正回転時における排気カム２３０の作用について説明するための図であり、図２４は、クランク軸１３の逆回転時における排気カム２３０の作用について説明するための図である。

クランク軸１３の正回転時には、図２３（ａ）〜（ｄ）に示すように、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接する状態で、排気カム２３０が軸部材２１０と一体的に第１の方向Ｑ１に回転する。この場合、排気カム２３０のカムノーズ２３０Ｔがローラ５２２を押し上げる。これにより、図３の角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲で図１０の排気バルブ１６がリフトし、排気口２３が開かれる。

図２４（ａ）には、クランク角度が図４の角度Ａ３０であるときの排気カム２３０の状態が示され、図２４（ｄ）には、クランク角度が図４の角度Ａ３１であるときの排気カム２３０の状態が示される。図２４（ｂ）および図２４（ｃ）には、図２４（ａ）の状態と図２４（ｄ）の状態との間の排気カム２３０の状態が示される。上記のように、クランク軸１３の逆回転は、図４の角度Ａ３０から角度Ａ３１までの範囲で行われる。

クランク軸１３の逆回転時には、排気カム２３０が軸部材２１０に対して回転可能である。また、図１２のねじりコイルばね２２５により排気カム２３０が第２の方向Ｑ２に付勢される。クランク角度が図４の角度Ａ３０にあるときには、図２４（ａ）に示すように、排気カム２３０のカムノーズ２３０Ｔがローラ５２２に当接していない。そのため、ローラ５２２から排気カム２３０に第１の方向Ｑ１への力が加わらず、ねじりコイルばね２２５の付勢力により嵌合ピン２１７が溝２３１の一端部ＤＡに当接する状態が維持される。

続いて、図２４（ｂ）に示すように、排気カム２３０のカムノーズ２３０Ｔの立ち上がり部がローラ５２２に当接すると、ローラ５２２から排気カム２３０に第１の方向Ｑ１への力が加わる。ローラ５２２からカムノーズ２３０Ｔに加わる第１の方向Ｑ１への力は、ねじりコイルばね２２５から排気カム２３０に加わる第２の方向Ｑ２への力よりも大きい。そのため、図２４（ｃ）に示すように、カムノーズ２３０Ｔがローラ５２２を押し上げることなく、カムノーズ２３０Ｔの立ち上がり部がローラ５２２に当接する状態が維持されつつ軸部材２１０のみが第２の方向Ｑ２に回転する。

その後、軸部材２１０の第２の方向Ｑ２への回転が継続されると、嵌合ピン２１７が溝２３１の他端部ＤＢに当接し、排気カム２３０が軸部材２１０と一体的に回転する。その場合、ローラ５２２がカムノーズ２３０Ｔにより押し上げられる。しかしながら、本実施の形態では、クランク角度が図４の角度Ａ３１に達しても、図２４（ｄ）に示すように、嵌合ピン２１７が溝２３１の他端部ＤＢに当接しない。したがって、クランク軸１３の逆回転時には、排気ロッカーアーム５２０が駆動されず、排気口２３が開かれない。

図２５は、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わった直後の排気カム２３０の動作を示す図である。クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わった直後には、図２５（ａ）に示すように、カムノーズ２３０Ｔの立ち上がり部がローラ５２２に当接し、嵌合ピン２１７が溝２３１の一端部ＤＡと他端部ＤＢとの間にある。この場合、図１２のねじりコイルばね２２５の付勢力によりカムノーズ２３０Ｔの立ち上がり部がローラ５２２に当接する状態が維持されつつ軸部材２１０のみが第１の方向Ｑ１に回転する。

その後、図２５（ｂ）に示すように、嵌合ピン２１７が溝２３１の一端部ＤＡに当接すると、切替機構３００が回転阻止状態に切り替わり、軸部材２１０に対する排気カム２３１の回転が阻止される。その後、図２３に示したように、排気カム２３０が軸部材２１０と一体的に回転し、排気ロッカーアーム５２０を駆動する。

これらにより、図３に示した通常運転時における排気口２３の開閉動作、および図４に示した始動時における排気口２３の開閉動作が実現される。

（５−５）切替機構
図２６は、切替機構３００の動作について説明するための図である。図２６（ａ）には、回転可能状態の切替機構３００が示され、図２６（ｂ）には、回転阻止状態の切替機構３００が示される。図２６において、軸方向における一方の向きを第３の方向Ｑ３とし、他方の向きを第４の方向Ｑ４とする。第３の方向Ｑ３は、移動部材３２０がばね係止部材３１０に近づく方向であり、第４の方向Ｑ４は、移動部材３２０がばね係止部材３１０から遠ざかる方向である。

図２６（ａ）に示すように、回転可能状態では、回転部材４２０のフランジ部４２２がカバー部材４１０の段差部４１２に当接し、棒状部材４５０が保持部材４４０内に収納される。この場合、移動部材３２０の被押圧部３２６が保持部材４４０の一端部に当接し、移動部材３２０の第１の当接部３２３が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂの延長線上に位置する。それにより、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第１の当接部３２３に当接し、嵌合部３２２が貫通孔２１０ｂ内に収納される。図２６（ａ）の嵌合部材３３０の位置が回転可能位置の例である。

図２６（ｂ）に示すように、回転阻止状態では、回転部材４２０のフランジ部４２２が環状部材３０に当接し、棒状部材４５０が保持部材４４０の一端部から第３の方向Ｑ３に突出する。この場合、移動部材３２０の第２の当接部３２５が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂの延長線上に位置する。それにより、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第２の当接部３２５に当接し、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０のカム取付部２１２の外周面から突出する。そのため、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が排気カム２３０（図２２）の凹部２３２に嵌合される。図２６（ｂ）の嵌合部材３３０の位置が回転制止位置の例である。

エンジン１０の始動前には、切替機構３００が図２６（ｂ）の回転阻止状態にある。エンジン１０の始動時に、クランク軸１３が逆方向に回転され、軸部材２１０が第２の方向Ｑ２に回転される。摺動機構３５０を除く切替機構３００の各部は、軸部材２１０とともに第２の方向Ｑ２に回転する。この場合、摺動機構３５０の摺動部材３５２から回転部材４２０の摺動部４２３に第１の方向Ｑ１への摩擦力が働く。そのため、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転するとともに、軸方向に沿って第４の方向Ｑ４に移動する。回転部材４２０の第１の方向Ｑ１への回転および第４の方向Ｑ４への移動は、回転部材４２０のフランジ部４２２がカバー部材４１０の段差部４１２に当接することにより制止される。

回転部材４２０が第４の方向Ｑ４へ移動すると、ばね３１５の付勢力により移動部材３２０および棒状部材４５０が第４の方向Ｑ４に移動する。それにより、棒状部材４５０が保持部材４４０内に収納されるとともに、移動部材３２０の被押圧部３２６が保持部材４４０の一端部に当接する。また、ばね３３５の付勢力により、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第１の当接部３２３に当接する。それにより、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される。このようにして、切替機構３００が図２６（ｂ）の回転阻止状態から図２６（ａ）の回転可能状態に切り替わる。

その後、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わり、軸部材２１０が第１の方向にＱ１に回転される。しかしながら、図２５（ａ）に示したように、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わった直後には、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接しておらず、軸部材２１０の貫通孔２１０ｂの延長線上に排気カム２３０の凹部２３２が位置しない。したがって、嵌合部材３３０の嵌合部３３２は、軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納された状態に維持される。

図２５（ｂ）に示したように、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接すると、切替機構３００が図２６（ａ）の回転可能状態から図２６（ｂ）の回転阻止状態に切り替わる。具体的には、軸部材２１０が第１の方向にＱ１に回転することにより、摺動機構３５０の摺動部材３５２から回転部材４２０の摺動部４２３に第２の方向Ｑ２への摩擦力が働く。そのため、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転するとともに、軸方向に沿って第３の方向Ｑ３に移動する。回転部材４２０の第２の方向Ｑ２への回転および第３の方向Ｑ３への移動は、回転部材４２０のフランジ部４２２が環状部材４３０に当接することにより制止される。

回転部材４２０が第３の方向Ｑ３へ移動することにより、棒状部材４５０の一端部が保持部材４４０から第３の方向Ｑ３に突出する。それにより、移動部材３２０が第３の方向Ｑ３に移動し、移動部材３２０の移動制止部３２１がばね係止部材３１０に当接する。また、移動部材３２０のテーパ部３２４により嵌合部材３３０の当接部３３１が軸部材２１０の軸心から遠ざかる方向に押圧される。それにより、ばね３３５の付勢力に抗して嵌合部材３３０が軸部材２１０の軸心から遠ざかる方向に移動し、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が貫通孔２１０ｂの外側に突出する。それにより、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が排気カム２３０（図２２）の凹部２３２に嵌合される。このようにして、切替機構３００が図２６（ａ）の回転可能状態から図２６（ｂ）の回転阻止状態に切り替わる。

（５−６）切替機構の他の例
図２７は、切替機構３００の他の例について説明するための図である。図２７の切替機構３００について、図２６の例と異なる点を説明する。図２７の切替機構３００においては、移動部材３２０の第１の当接部３２３の外径が第２の当接部３２５の外径より大きい。テーパ部３２４は、第１の当接部３２３から第２の当接部３２５に向かって外径が漸次小さくなるように形成される。これにより、第１の当接部３２３の外周面と第２の当接部３２５の外周面とがテーパ部３２４の外周面を介してつながる。

図２７（ａ）に示すように、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第１の当接部３２３に当接する状態では、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０のカム取付部２１２の外周面から突出する。それにより、切替機構３００が回転阻止状態になる。一方、図２７（ｂ）に示すように、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第２の当接部３２５に当接する状態では、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される。それにより、切替機構３００が回転可能状態になる。

回転部材４２０の球受け部４２１の外周面には、図２６の溝４２４ａ，４２４ｂの代わりに螺旋状の溝４２４ｃ，４２４ｄが形成される。回転部材４２０の軸心に関して、溝４２４ｃの螺旋の方向は、溝４２４ａの螺旋の方向と反対であり、溝４２４ｄの螺旋の方向は、溝４２４ｂの螺旋の方向と反対である。溝４２４ｃに球状部材４３１ａが嵌合され、溝４２４ｄに球状部材４３１ｂが嵌合される。

この場合、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転することにより、回転部材４２０が第３の方向Ｑ３に移動する。一方、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転することにより、回転部材４２０が第４の方向Ｑ４に移動する。

エンジン１０の始動前には、切替機構３００が図２７（ａ）の回転阻止状態にある。エンジン１０の始動時に、クランク軸１３が逆方向に回転され、軸部材２１０が第２の方向Ｑ２に回転される。それにより、摺動機構３５０の摺動部材３５２から回転部材４２０の摺動部４２３に第１の方向Ｑ１への摩擦力が働く。したがって、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転するとともに、軸方向に沿って第３の方向Ｑ３に移動する。

回転部材４２０が第３の方向Ｑ３へ移動することにより、棒状部材４５０の一端部が保持部材４４０から第３の方向Ｑ３に突出する。それにより、移動部材３２０が第３の方向Ｑ３に移動し、移動部材３２０の移動制止部３２１がばね係止部材３１０に当接する。また、ばね３３５の付勢力により、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第２の当接部３２５に当接する。それにより、嵌合部材３３０が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される。このようにして、切替機構３００が図２７（ａ）の回転阻止状態から図２７（ｂ）の回転可能状態に切り替わる。

その後、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わると、軸部材２１０が第１の方向Ｑ１に回転される。それにより、摺動機構３５０の摺動部材３５２から回転部材４２０の摺動部４２３に第２の方向Ｑ２への摩擦力が働く。図２５（ｂ）に示したように、嵌合ピン２１７が溝２３１の一端部に当接すると、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転するとともに、軸方向に沿って第４の方向Ｑ４に移動する。

回転部材４２０が第４の方向Ｑ４へ移動すると、ばね３１５の付勢力により移動部材３２０および棒状部材４５０が第４の方向Ｑ４に移動する。それにより、棒状部材４５０が保持部材４４０内に収納されるとともに、移動部材３２０の被押圧部３２６が保持部材４４０の一端部に当接する。また、移動部材３２０のテーパ部３２４により嵌合部材３３０の当接部３３１が軸部材２１０の軸心から遠ざかる方向に押圧される。それにより、ばね３３５の付勢力に抗して嵌合部材３３０が軸部材２１０の軸心から遠ざかる方向に移動し、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が貫通孔２１０ｂの外側に突出する。その結果、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が排気カム２３０（図２２）の凹部２３２に嵌合される。このようにして、切替機構３００が図２７（ｂ）の回転可能状態から図２７（ａ）の回転阻止状態に切り替わる。

（６）効果
本実施の形態に係るエンジンシステム２００においては、エンジン１０の始動時に、始動兼発電機１４によりクランク軸１３が逆回転される。クランク軸１３の逆回転時に、インジェクタ１９により噴射された燃料が燃焼室３１ａに導かれるように、バルブ駆動部１７により吸気バルブ１５が駆動される。その後、ピストン１１が圧縮上死点に近づいた状態で、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。

これにより、クランク軸１３が正方向に回転するようにピストン１１が駆動される。そのため、正方向への十分なトルクが得られ、ピストン１１が圧縮上死点を容易に越えることができる。したがって、エンジン１０を安定に始動させることができる。また、大型の始動兼発電機１４を用いることなく、混合気の点火によってエンジン１０の始動のために十分なトルクを得ることができるので、エンジン１０を小型化することができる。さらに、大型の始動兼発電機１４を用いる必要がないので、余剰の電力が発生されることを抑制することができる。

また、本実施の形態では、クランク軸１３の逆回転時にのみ角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で吸気口２１が開かれるように、バルブ駆動部１７により吸気バルブ１５が駆動される。これにより、クランク軸１３の正回転時に燃焼後の気体が吸気通路２２に逆流することを防止しつつ、クランク軸１３の逆回転時に燃焼室３１ａ内に混合気を確実に導くことができる。

また、本実施の形態では、クランク軸１３の逆回転時に排気口２３が開かれないように、バルブ駆動部１７により排気バルブ１６が駆動される。これにより、クランク軸１３の逆回転時に、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で効率よく燃焼室３１ａ内に混合気を導くことができる。

また、本実施の形態では、クランク軸１３の正回転時に、角度Ａ０と角度Ａ３との間に位置する角度Ａ１１でインジェクタ１９により燃料が噴射され、クランク軸１３の逆回転時に、角度Ａ０と角度Ａ１との間に位置する角度Ａ２３でインジェクタイ１９により燃料が噴射される。これにより、クランク軸１３の正回転時および逆回転時の各々において、吸気口２１が開かれる前に吸気通路２２に燃料が噴射される。その結果、燃焼室３１ａ内に適切に燃料を導くことができる。

また、本実施の形態では、角度Ａ３１において、クランク軸１３の逆方向の回転が停止された後に、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。これにより、混合気の点火後にクランク軸１３を確実に正方向に回転させることができる。

また、本実施の形態では、角度Ａ３１における混合気の点火後に、始動兼発電機１４によりクランク軸１３が正方向に駆動される。これにより、正方向へのより大きなトルクが得られる。したがって、ピストン１１が圧縮上死点を確実に越えることができる。

（７）他の実施の形態
（７−１）
上記実施の形態では、吸気口２１が閉じられた状態でインジェクタ１９により吸気通路２２に燃料が噴射され、その後、吸気口２１が開かれることにより吸気通路２２から吸気口２１を通して燃焼室３１ａ内に燃料が導かれるが、これに限らない。吸気口２１が開かれた状態で、インジェクタ１９により吸気口２１を通して燃焼室３１ａ内に燃料が直接噴射されてもよい。

（７−２）
上記実施の形態では、クランク軸１３の正回転時および逆回転時のいずれにおいても、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲で吸気口２１が開かれるが、これに限らない。クランク軸１３の逆回転時には、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲で吸気口２１が開かれなくてもよい。

（７−３）
上記実施の形態では、クランク角度が角度Ａ３０に調整された後にクランク軸１３の逆回転が開始されるが、クランク軸１３の逆回転時に燃焼室３１ａ内に混合気を導入することが可能であれば、任意の位置からクランク軸１３の逆回転が開始されてもよい。

（７−４）
上記実施の形態では、バルブ駆動部１７としてカムシャフトが用いられるが、これに限らない。バルブ駆動部１７として、例えば油圧式動弁機構または電磁式動弁機構等が用いられてもよい。

（７−５）
上記実施の形態では、クランク角度センサ４３により検出されたクランク角度、および吸気圧力センサ４２により検出された吸気通路２２内の圧力に基づいて、クランク軸１３の２回転（７２０度）の範囲における回転角度が取得されるが、これに限らない。例えば、バルブ駆動部１７の回転角度（以下、カム角度と呼ぶ）を検出するカム角度センサが設けられ、カム角度センサの検出結果に基づいてクランク軸１３の２回転の範囲における回転角度が取得されてもよい。あるいは、クランク角度センサ４３により検出されたクランク角度、およびカム角度センサにより検出されたカム角度に基づいて、クランク軸１３の２回転の範囲における回転角度が取得されてもよい。この場合、クランク軸１３の２回転の範囲におけるより正確な回転角度が取得可能となる。

（７−６）
上記実施の形態では、電流センサ２５により始動兼発電機１４に流れる電流が検出されるが、始動兼発電機１４を適切に制御可能であれば、電流センサ２５が設けられなくてもよい。

（７−７）
上記実施の形態は、本発明を自動二輪車に適用した例であるが、これに限らず、自動三輪車もしくはＡＴＶ（All Terrain Vehicle；不整地走行車両）等の他の鞍乗り型車両に本発明を適用してもよい。

（８）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、エンジンシステム２００がエンジンシステムの例であり、エンジン１０が単気筒エンジンの例であり、ＥＣＵ６が制御部の例であり、吸気通路２２が吸気通路の例であり、インジェクタ１９が燃料噴射装置の例であり、吸気口２１が吸気口の例であり、排気口２３が排気口の例であり、吸気バルブ１５が吸気バルブの例であり、排気バルブ１６が排気バルブの例であり、バルブ駆動部１７がバルブ駆動部の例である。また、燃焼室３１ａが燃焼室の例であり、点火プラグ１８が点火装置の例であり、クランク軸１３がクランク軸の例であり、始動兼発電機１４が始動兼発電部の例であり、ピストン１１がピストンの例である。

また、軸部材２１０が軸部の例であり、メイン吸気カム２４０が第１の吸気カムの例であり、サブ吸気カム２４５が第２の吸気カムの例であり、開口２４６および嵌合ピン２４１が第１の制限機構の例であり、ねじりコイルばね２５５が第１の付勢部材の例であり、第１の方向Ｑ１が第１の方向の例であり、第２の方向Ｑ２が第２の方向の例である。

また、カムノーズ２４０Ｔが第１のカムノーズの例であり、カムノーズ２４５Ｔが第２のカムノーズの例であり、排気カム２３０が排気カムの例であり、嵌合部材３３０が制止部の例であり、移動部材３２０が移動部の例であり、溝部２３１および嵌合ピン２１７が第２の制限機構の例であり、ねじりコイルばね２２５が第２の付勢部材の例である。また、自動二輪車１００が鞍乗り型車両の例であり、後輪７が駆動輪の例であり、車体１が本体部の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

本発明は、種々の車両に有効に利用することができる。

１ 車体
３ 前輪
６ ＥＣＵ
７ 後輪
１０ エンジン
１１ ピストン
１２ コンロッド
１３ クランク軸
１４ 始動兼発電機
１５ 吸気バルブ
１６ 排気バルブ
１７ バルブ駆動部
１７ａ スプロケット
１８ 点火プラグ
１９ インジェクタ
２１ 吸気口
２２ 吸気通路
２３ 排気口
２４ 排気通路
３１ シリンダ
３１ａ 内燃焼室
４１ スタータスイッチ
４２ 吸気圧力センサ
４３ クランク角度センサ
４４ 電流センサ
１００ 自動二輪車
２００ エンジンシステム
２１０ 軸部材
２２０，２５０ ばね固定部材
２２５，２５５ ねじりコイルばね
２３０ 排気カム
２４０ メイン吸気カム
２４５ サブ吸気カム
３００ 切替機構
３１０ ばね係止部材
３１５，３３５ ばね
３２０ 移動部材
３３０ 嵌合部材
３４０ 押圧機構
３５０ 摺動機構

Claims (16)

1. 単気筒エンジンと、
   前記単気筒エンジンを制御するように構成された制御部とを備え、
   前記単気筒エンジンは、
   吸気通路に配置された燃料噴射装置と、
   吸気口を開閉する吸気バルブおよび排気口を開閉する排気バルブをそれぞれ駆動するように構成されたバルブ駆動部と、
   燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火装置と、
   クランク軸に設けられ、前記クランク軸を正方向または逆方向に回転駆動しかつ前記クランク軸の回転により電力を発生するように構成された始動兼発電部とを含み、
   前記制御部は、始動時において、前記クランク軸を前記逆方向に回転させるように前記始動兼発電部を制御し、
   前記バルブ駆動部は、前記燃料噴射装置により噴射された燃料が、前記クランク軸が前記逆方向に回転される期間における第１の時点で、前記吸気通路から前記吸気口を通して前記燃焼室内に導かれるように前記吸気バルブを駆動し、
   前記制御部は、前記第１の時点で前記燃焼室内に燃料が導かれた後、前記クランク軸の前記逆方向の回転により前記燃焼室内で混合気が圧縮された状態にありかつピストンが圧縮上死点に達しない第２の時点で混合気に点火させるように前記点火装置を制御する、エンジンシステム。
2. 前記第１の時点は、前記クランク軸の前記逆方向の回転時において、前記ピストンが排気上死点から下降する期間に含まれる、請求項１記載のエンジンシステム。
3. 前記バルブ駆動部は、
   前記クランク軸の前記正方向の回転時に、前記クランク軸の回転角度が第１の範囲にある期間に前記排気口が開かれるように前記排気バルブを駆動し、かつ前記クランク軸の回転角度が第２の範囲にある期間に前記吸気口が開かれるように前記吸気バルブを駆動し、
   前記クランク軸の前記逆方向の回転時に、前記クランク軸の回転角度が第１の範囲内の第３の範囲にある期間に前記吸気口が開かれるように前記吸気バルブを駆動し、
   前記第１の範囲内の前記第２の範囲の部分より前記第３の範囲が大きい、請求項１または２記載のエンジンシステム。
4. 前記第２の範囲と前記第３の範囲との間に間隔がある、請求項３記載のエンジンシステム。
5. 前記バルブ駆動部は、
   前記クランク軸の前記逆方向の回転時に、前記クランク軸の回転角度が少なくとも前記第３の範囲にある期間に前記排気口が開かれないように前記排気バルブを駆動する、請求項３または４記載のエンジンシステム。
6. 前記制御部は、前記クランク軸の前記正方向の回転時に、前記クランク軸の回転角度が第４の範囲にあるときに燃料が噴射され、前記クランク軸の前記逆方向の回転時に、前記クランク軸の回転角度が前記第４の範囲と異なる第５の範囲にあるときに燃料が噴射されるように前記燃料噴射装置を制御する、請求項３〜５のいずれかに記載のエンジンシステム。
7. 前記第５の範囲は、前記クランク軸の前記逆方向の回転時に前記第４の範囲よりも進角側に位置するように設定される、請求項６記載のエンジンシステム。
8. 前記第５の範囲は前記第２の範囲内にある、請求項６または７記載のエンジンシステム。
9. 前記バルブ駆動部は、
   前記クランク軸の回転に連動して回転するように設けられた軸部と、
   前記軸部と一体的に回転するように設けられ、前記吸気バルブに作用するように構成された第１の吸気カムと、
   前記軸部に対して回転可能に設けられ、前記吸気バルブに作用するように構成された第２の吸気カムと、
   前記軸部に対する前記第２の吸気カムの移動を制限するように構成された第１の制限機構と、
   前記第２の吸気カムを付勢するように構成された第１の付勢部材とを含み、
   前記第１の制限機構は、第１の方向への前記第２の吸気カムの回転を前記軸部の第１の位置で制止し、前記第１の方向と反対の第２の方向への前記第２の吸気カムの回転を前記軸部の第２の位置で制止するように設けられ、
   前記第２の吸気カムは、前記第１の位置では前記吸気バルブに作用し、前記第２の位置では前記吸気バルブに作用しないように構成され、
   前記第１の付勢部材は、前記第２の吸気カムを前記第１の方向に付勢するように構成され、
   前記クランク軸の前記正方向の回転時に、前記吸気バルブから前記第２の吸気カムに前記第１の付勢部材の付勢力よりも大きい反力が加わることにより前記第２の吸気カムが前記第２の方向に移動され、
   前記クランク軸の前記逆方向の回転時に、前記第２の吸気カムが前記吸気バルブに作用するように前記第１の付勢部材の付勢力により前記吸気カムが前記第１の位置に移動される、請求項３〜８のいずれかに記載のエンジンシステム。
10. 前記第１の吸気カムは第１のカムノーズを有し、
    前記第２の吸気カムは第２のカムノーズを有し、
    前記第２の吸気カムが前記第２の位置にある場合、前記第２のカムノーズの全体が前記第１のカムノーズと重なり、前記第２の吸気カムが前記第１の位置にある場合、前記第２のカムノーズの少なくとも一部が前記第１のカムノーズと重ならない、請求項９記載のエンジンシステム。
11. 前記バルブ駆動部は、
    前記軸部に対して回転可能に設けられ、前記排気バルブに作用するように構成された排気カムと、
    前記軸部の予め定められた位置で前記軸部に対する前記排気カムの回転を制止する回転制止位置と、前記軸部に対する前記排気カムの回転を可能とする回転可能位置との間で移動可能に設けられた制止部と、
    前記クランク軸の前記正方向の回転時に前記制止部を前記回転制止位置に移動させ、前記クランク軸の前記逆方向の回転時に前記制止部を前記回転可能位置に移動させる移動部とをさらに含む、請求項９または１０記載のエンジンシステム。
12. 前記バルブ駆動部は、
    前記軸部に対する前記排気カムの移動を制限するように構成された第２の制限機構をさらに含み、
    前記第２の制限機構は、前記第１の方向への前記排気カムの回転を前記軸部の第３の位置で制止し、前記第２の方向への前記排気カムの回転を前記軸部の第４の位置で制止するように設けられ、
    クランク軸の前記逆方向の回転時に、前記排気バルブから前記排気カムに反力が加わることにより前記排気カムが前記第１の方向に移動され、
    前記制止部は、前記回転制止位置において前記排気カムを前記第４の位置で制止する、請求項１１記載のエンジンシステム。
13. 前記バルブ駆動部は、前記排気カムを前記第２の方向に付勢するように構成された第２の付勢部材をさらに含み、
    前記第２の付勢部材の付勢力は、前記クランク軸の前記逆方向の回転時に前記排気バルブから前記排気カムに加わる第１の方向への反力よりも小さい、請求項１２記載のエンジンシステム。
14. 制御部は、前記第２の時点において、前記クランク軸が前記正方向に回転する状態で前記点火装置により混合気に点火させる、請求項１〜１３のいずれかに記載のエンジンシステム。
15. 前記制御部は、前記第２の時点の後、前記始動兼発電部により前記クランク軸を前記正方向に駆動させる、請求項１４記載のエンジンシステム。
16. 駆動輪を有する本体部と、
    前記駆動輪を回転させるための動力を発生する請求項１〜１５のいずれかに記載のエンジンシステムとを備えた、鞍乗り型車両。

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