JPH0612198Y2 - 排気バルブの制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、２サイクルエンジンの排気通路に備えられ
た排気バルブを開閉制御する排気バルブの制御装置に関
する。

［従来の技術］ この種の制御装置を備えた２サイクルエンジンとして
は、エンジンの回転速度に応じて排気バルブ（弁機構）
の開度を自動調整するものが提案されている（実公昭５
８−７０５９号）。すなわち、エンジンの回転速度の検
出信号を排気バルブの開閉制御信号とし、排気バルブの
開度を検出する開度センサー（位置検出器）の開度検出
信号をフィードバック信号として、それらの信号を比較
して排気バルブを開閉制御するようになっている。

このような制御装置において、排気バルブの開度を検出
する開度センサーとしては、排気バルブの開度に比例し
てリニアに変化する開度検出信号を出力する特定のポテ
ンショメータが使用されており、第７図のように組み込
まれている。同図において、１はポテンショメータであ
り、排気バルブを開閉動作させる駆動モータ２に連動し
て、排気バルブの開度に比例する開度検出信号を出力す
る。比較器３は、その開度検出信号をフィードバック信
号として入力して、エンジン回転数に対応する開度制御
信号と比較し、その開度制御信号に対応する程度だけ排
気バルブを開閉するように、モータ駆動部４を制御す
る。開度制御信号は、エンジン回転数Ｎｅと排気バルブ
の目標開度とを関係付けたマップ５から求められるもの
であり、エンジン回転数Ｎｅは回転数検出器６にて検出
され、その検出信号は変換器７にてマップ５の読み出し
アドレスに変換される。マップ５においては、エンジン
回転数Ｎｅに対応するアドレスから、そのエンジン回転
数Ｎｅに応じた排気バルブの目標開度が読み出され、そ
の目標開度に対応する信号が開度制御信号として出力さ
れる。

したがって、比較器３は、排気バルブの開度をフィード
バックしつつ、排気バルブの開度をエンジン回転数Ｎｅ
に対応する排気バルブの目標開度とするように、モータ
駆動部４を制御することになる。なお、マップ５と変換
器７はマイクロコンピュータなどによって構成されてい
る。

［考案が解決しようとする問題点］ 上述したように、従来の制御装置は、エンジン回転数Ｎ
ｅに対応する排気バルブの開閉度合い、つまり排気バル
ブの制御特性をマップ５によって決定していた。

そのため、制御特性を変更する場合には、必然的にマッ
プ５を変更することが必要となり、高価な制御ユニット
を変換しなければならなかった。

この考案は、このような問題を解決し、制御特性を容易
に変更することができる排気バルブの制御装置を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案の排気バルブの制御装置は、 ２サイクルエンジンの排気通路に備えられた排気バルブ
の開度をポテンショメータによって検出し、そのポテン
ショメータの開度検出信号と、前記排気バルブの目標開
度に対応する開度制御信号とを比較しつつ、その開度制
御信号にしたがって前記排気バルブを開閉制御する駆動
モーターユニットを備える排気バルブの制御装置であっ
て、前記駆動モーターユニットは、断面略直方体状で一
側面および他側面がそれぞれカバー部材およびプレート
部材で構成されるケーシングと、このケーシング内にそ
の長さ方向にわたって配設されたギヤ群からなる減速機
構と、前記プレート部材にケース部材によって固定され
るとともに、前記減速機構の入力端にモーターピニオン
を介して連結された駆動モーターと、前記カバー部材に
回転自在に嵌挿されたシャフトを介して前記減速機構の
出力端に連結され、かつ前記排気バルブを開閉駆動する
ケーブルが連結される駆動プーリーと、前記プレート部
材に脱着可能に取り付けられるとともに前記シャフトに
対し同軸的に連結される前記ポテンショメータとからな
ることを特徴とする。

［作用］ この考案の排気バルブの制御装置によれば、駆動モータ
ーユニットのポテンショメータが排気バルブの開度を検
出し、その検出信号をフィードバック信号として排気バ
ルブの目標開度に対応する開度制御信号と比較し、この
開度制御信号にしたがって排気バルブを適宜に開閉制御
する。

排気バルブの開閉制御特性を変更する際にはポテンショ
メータを異なるものに交換することになるが、その交換
作業は、ポテンショメータがケーシングのプレート部材
に脱着可能に取り付けられているから容易に可能であ
る。

また、ポテンショメータは駆動モーターと同じくケーシ
ングのプレート部材に取り付けられ、さらに駆動プーリ
ーのシャフトに同軸的であるので、駆動モーターによっ
て生じるデッドスペースにポテンショメータが配され、
かつ駆動プーリーに対するポテンショメータの連結が単
純化され、もってコンパクトで安価な制御装置が得られ
る。

［実施例］ 以下、この考案の一実施例を第１図ないし第６図に基づ
いて説明する。

まず、制御対象となる排気バルブについて説明する。第
２図において、１０は２サイクルエンジンであり、シン
リダー１２内にて上下動するピストン１３によって開閉
される排気通路１４内の上側部分には、紙面の表裏方向
に延在するシャフト１５を中心として回動する排気バル
ブ１６が備えられている。排気バルブ１６は、図中２点
鎖線で表す位置を上限位置、実線で表す位置を下限位置
として回動することにより、排気通路１４の上部の開口
位置を図中の上下方向にずらして、排気タイミングを調
節できるようになっている。そして、排気バルブ１６
は、エンジンが高速回転のときには排気タイミングを早
めるように上方に回動し、エンジンが低速回転のときに
は排気タイミングを遅くするように下方に回動すること
によって、エンジンの広回転域における出力をアップさ
せる。排気バルブ１６は、従動プーリー１７に連結され
ており、その従動プーリー１７は２本のケーブル１８に
よって本実施例の制御装置２０の駆動プーリー２１に連
結されている。

次に、制御装置２０の構成について説明する。

第１図の符号５０は制御装置２０の主体を構成する駆動
モーターユニットで、この駆動モーターユニット５０
は、断面略直方体状で一側面および他側面がそれぞれカ
バー部材５１およびプレート部材５２で構成される装置
本体（ケーシング）２２と、この装置本体２２内にその
長さ方向にわたって配設されたギヤ２５〜３１よりなる
減速機構５３と、プレート部材５２にケース部材５４に
よって固定されるとともに、減速機構５３の入力端であ
るギヤ２５にモーターピニオン２４を介して連結された
駆動モーター２３と、カバー部材５１に回転自在に嵌挿
されたシャフト３２を介して減速機構の出力端であるギ
ヤ３１の軸芯に連結され、かつ前記排気バルブ１６を開
閉駆動する前記ケーブル１８が連結される駆動プーリー
２１と、プレート部材５２に脱着可能に取り付けられる
とともにシャフト３２に対し同軸的に連結されるポテン
ショメータ３３とから構成されている。

この駆動モーターユニット５０によると、駆動モーター
２３が作動すると、モーターピニオン２４、減速機構５
３、シャフト３２を介して駆動プーリー２１が回動し、
ケーブル１８を介して従動プーリー１７が回動させるよ
うになっている。

ポテンショメータ３３は、そのシャフト３３ａが駆動プ
ーリー２１と一体に回動することにより、間接的に排気
バルブ１６の開度を検出し、その排気バルブ１６の開度
に対応して抵抗値が変化するものであり、適宜、異なる
検出特性のものと交換できるように取り付けられてい
る。すなわち、ギヤ３１の中央部分の偏心位置に明けた
連結口３１ａに、シャフト３３ａの先端の連結突起３３
ｂを嵌め合わせることによって、シャフト３３ａと駆動
プーリー２１のシャフト３２とを連結する。また、装置
本体２２に明けた位置決め用の穴２２ａに、ポテンショ
メータ３３側の位置決め突起３３ｃを嵌め合わせること
によって、ポテンショメータ３３を位置決めする。そし
て、ポテンショメータ３３を収納するようにキャップ３
４を装置本体２２に取り付けることにより、ポテンショ
メータ３３を固定する。キャップ３４の取り付けはボル
ト３５によって行い、またキャップ３４の内部にはクッ
ションラバー３６を収める。ポテンショメータ３３の出
力端子には、コネクタ３７によってコード３８を接続す
る。このような取り付け構造により、ポテンショメータ
３３は適宜交換できるようになっている。

ポテンショメータ３３は、その抵抗値変化に基づいて、
排気バルブ１６の開度に対応する電圧を開度検出信号と
して出力する。排気バルブ１６の開度θと、開度検出信
号（Ｖ）との関係は、直線的な比例関係ではなく、第４
図（ａ）中にて実線あるいは点線で表すような非直線的
な関係に設定されている。開度検出信号は、フィードバ
ック信号として比較器４０に入力される。比較器４０
は、エンジンの回転数を検出する回転数検出器４１の検
出信号を排気バルブ１６の開度制御信号として入力す
る。この開度制御信号は、第４図（ｂ）に表すように、
エンジン回転数Ｎｅと直線的な比例関係にある電圧Ｖと
して出力されるものである。比較器４０は、開度検出信
号をフィードバックしつつ、開度制御信号にしたがって
モータ駆動部４２を制御する。なお、回転数検出器４１
がエンジン回転数θに応じた周波数を検出信号として出
力する場合には、第３図中にて点線で表すような変換器
４３を接続して電圧に変換する。

次に、作用について説明する。

いま、ポテンショメータ３３として、第４図（ａ）中に
て実線で表すような検出特性のものが取り付けられてい
る場合、比較器４０は、そのポテンショメータ３３の開
度検出信号と回転数検出器４１の開度制御信号から、エ
ンジン回転数Ｎｅと排気バルブ１６の開度θとを第４図
（ｃ）中にて実線に表すように関係付けて排気バルブ１
６を開閉制御する。

排気バルブ１６の制御特性を変更する場合には、ポテン
ショメータ３３を特性の異なるものと取り替える。その
取り替えたポテンショメータ３３が第４図中にて点線で
表すような検出特性のものである場合、比較器４０は、
エンジン回転数Ｎｅと排気バルブ１６の開度θとを第４
図（ｃ）中にて点線で表すように関係付けて排気バルブ
１６を開閉制御する。

上記本実施例の制御装置２０によれば、排気バルブ１６
の開閉制御特性を変更する際には、ポテンショメータ３
３を異なるものに交換することになるが、その交換作業
は、ポテンショメータがケーシングのプレート部材に脱
着可能に取り付けられているから容易に可能である。換
言すると、ポテンショメータ３３を異なる特性のものと
交換するのみで排気バルブ１６の制御特性を変更でき
る。

また、ポテンショメータ３３は駆動モーター２３と同じ
く装置本体２２のプレート部材５２に取り付けられ、さ
らに駆動プーリー２１のシャフト３２に同軸的かつ直接
に連結されているので、駆動モーター２３によって生じ
るデッドスペース、すなわち第１図で駆動モーター２３
の左側の空いているスペースにポテンショメータ３３が
配され、かつ駆動プーリー２１に対するポテンショメー
タ３３の連結が単純化され、もって制御装置２０はコン
パクトで安価なものとなる。

第５図（ａ）、（ｂ）は、駆動モーター２３の駆動回路
の構成例の説明図である。

駆動モーター２３を正逆転制御するＣＰＵ７１は、トラ
ンジスタＴｒ１、Ｔｒ２を同時にＯＮとすることにより
駆動モーター２３を一方向に回転させ、トランジスタＴ
ｒ３、Ｔｒ４を同時にＯＮとすることにより駆動モータ
ー２３を他方向に回転させるように回路構成されてい
る。駆動モーター２３の電源ラインＬにはダイオードＤ
が接続され、そのダイオードＤに昇圧回路７２が並列に
接続されている。昇圧回路７２は、電源電圧（ＤＣ１２
Ｖ）を一旦交流にして昇圧してから、再び直流に戻すも
のであって、その昇圧した直流電圧をコンデンサーＣに
充電するようになっている。

このような駆動回路によって駆動モーター２３を駆動さ
せた場合、その起動時には、コンデンサーＣの放電エネ
ルギーによって立ち上がり速度が速められることにな
る。第５図（ｂ）は、起動時における駆動モーター２３
の作動角と時間との関係を表し、図中の実線が本実施例
の駆動回路による立ち上がり曲線であり、図中の点線が
昇圧回路７２を備えていない従来の駆動回路（第６図参
照）による立ち上がり曲線である。同図から明らかなよ
うに、本実施例の駆動回路の場合、起動時における電圧
は、電源電圧の１２ＶよりもコンデンサーＣの放電エネ
ルギー分だけ大きくなり、その分、立ち上がり速度が速
まって応答性が良くなる。この結果、エンジンの回転速
度に応じて素早く排気バルブ１６の開度を調整すること
ができる。ちなみに、排気バルブ１６の開度調整が遅れ
た場合、特に、回転上昇が極端に速いエンジン（例え
ば、モトクロッサー等）において開度調整が遅れた場合
は、排気バルブ１６の動きがエンジンについてこない、
という現象が生じてしまう。

ところで、一般に、モーターの起動時の立ち上がり速度
は入力電圧によって決まる。しかし、応答性を上げるた
めに、単に、電圧を上げた場合には、発熱などによって
モーターの寿命や信頼性に悪影響を及ぼすことになる。
このような点において、昇圧回路７２によって充電した
コンデンサーＣの放電エネルギーを起動時にのみ利用す
ることは、駆動モーター２３への悪影響を回避すること
になる。また、昇圧回路７２も低容量で良いため、経済
的でもある。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案の排気バルブの制御装置
は、排気バルブの開度を検出するポテンショメータを適
宜検出特性の異なるものに容易に交換可能なようにケー
シングに対し脱着可能に取り付けたので、ポテンショメ
ータを異なる特性のものと交換してフィードバック信号
としての開度検出信号の特性を変更するのみで排気バル
ブの制御特性を容易に変更することができる。

また、ポテンショメータは駆動モーターと同じくケーシ
ングのプレート部材に取り付けられ、さらに駆動プーリ
ーのシャフトに同軸的であるので、駆動モーターによっ
て生じるデッドスペースにポテンショメータが配され、
かつ駆動プーリーに対するポテンショメータの連結が単
純化されることになり、その結果コンパクトで安価な制
御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの考案の第１実施例を説明する
ための図であり、第１図は要部の構成図、第２図は排気
バルブとの関係の説明図、第３図は制御系のブロック構
成図、第４図は制御特性の変更例の説明図である。 第５図（ａ）は排気バルブを開閉動作させる駆動モータ
ー用の駆動回路の構成例を説明するための回路図、同図
（ｂ）は駆動モータの起動時における立ち上がり特性の
説明図、第６図は排気バルブを開閉動作させる駆動モー
タ用の駆動回路の従来例を説明するための回路図であ
る。また、第７図は従来の制御装置のブロック構成図で
ある。 １１……２サイクルエンジン、１４……排気通路、１６
……排気バルブ、２０……制御装置、２３……駆動モー
ター、３３……ポテンショメータ、４０……比較器、４
１……回転数検出器、４２……モータ駆動部、５０……
駆動モーターユニット、５１……カバー部材、５２……
プレート部材、５３……減速機構、５４……ケース部
材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】２サイクルエンジンの排気通路に備えられ
   た排気バルブの開度をポテンショメータによって検出
   し、そのポテンショメータの開度検出信号と、前記排気
   バルブの目標開度に対応する開度制御信号とを比較しつ
   つ、その開度制御信号にしたがって前記排気バルブを開
   閉制御する駆動モーターユニットを備える排気バルブの
   制御装置であって、 前記駆動モーターユニットは、 断面略直方体状で一側面および他側面がそれぞれカバー
   部材およびプレート部材で構成されるケーシングと、 このケーシング内にその長さ方向にわたって配設された
   ギヤ群からなる減速機構と、 前記プレート部材にケース部材によって固定されるとと
   もに、前記減速機構の入力端にモーターピニオンを介し
   て連結された駆動モーターと、 前記カバー部材に回転自在に嵌挿されたシャフトを介し
   て前記減速機構の出力端に連結され、かつ前記排気バル
   ブを開閉駆動するケーブルが連結される駆動プーリー
   と、 前記プレート部材に脱着可能に取り付けられるとともに
   前記シャフトに対し同軸的に連結される前記ポテンショ
   メータと からなることを特徴とする排気バルブの制御装置。