JPH0746736Y2 - ２サイクルエンジンの排気制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） この考案は、排気通路から排気チャンバへ送り込まれる
エンジン排気の制御と排気タイミングの調整とを１つの
装置内で単一の駆動源によって実施する２サイクルエン
ジンの排気制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の２サイクルエンジンでは、エンジンの出
力向上を図るために、例えば特開昭60−26121号公報に
見られるように、排気通路の途中に排気チャンバを連設
し、排気チャンバ入口に設けたロータリ開閉バルブの回
転によって排気チャンバへ送り込まれるエンジン排気量
を変化させ、排気圧脈動を利用して新混合気の吹抜けを
防止して効率を向上させ、出力の向上を図るようにした
ものがある。

また、他のエンジン出力向上策として、例えば実願昭61
−199677号明細書に示すように、排気口上部に排気タイ
ミングバルブを出没自在に配置しておき、エンジン低中
回転域では排気タイミングを遅くし、エンジン高回転域
において排気タイミングバルブを排気口から後退させて
排気タイミングを早め、このようにして新混合気の充填
率を向上させ、出力の向上を図るものが考えられてい
る。

さらに本出願人は、エンジン全回転域でエンジン出力を
より一層向上させるために、上記両技術を組み合せ、ロ
ータリ開閉バルブと排気タイミングバルブとを単一のア
クチュエータ装置を用いて一系統で作動させる２サイク
ルエンジンの排気制御装置を実用新案登録出願した（実
願昭62−45303号明細書）。

この排気制御装置は第８図に示すものであり、２サイク
ルエンジン１のシリンダ２に設けられたロータリ開閉バ
ルブ３は、アクチュエータ装置（図示せず）によりエン
ジン回転数に応じて回転駆動される。

一方、同じくシリンダ２に設置された排気タイミングバ
ルブ４は、スプリング５により常時排気通路６内へ突出
する方向に付勢され、排気タイミングを遅くするよう配
置される。また、ロータリ開閉バルブ３には突出部７が
取り付けられ、排気タイミングバルブ４に係合可能に設
けられる。

ロータリ開閉バルブ３は、エンジン回転数の上昇に伴っ
てアクチュエータ装置の作動により回転するが、エンジ
ン高速回転域に至ると突出部７が排気タイミングバルブ
４に係合し、排気タイミングバルブ４はスプリング５の
付勢力に抗して徐々に後退し、排気タイミングが早めら
れる。なお、エンジン高速回転域に至る前のエンジン低
中速回転域において、ロータリ開閉バルブ３により排気
通路６と排気チャンバ８との連通が遮断される。

このように、エンジン低速回転域では排気通路６から排
気チャンバ８へエンジン排気が流入し、かつ排気タイミ
ングバルブ４を排気通路６に突出状態に保持して排気タ
イミングが遅くなるように設定される。エンジン回転数
の上昇に伴い、やがて排気通路６と排気チャンバ８との
連通が遮断される。さらにエンジン回転数が上昇してエ
ンジンが高速回転域に至ると、突出部７が排気タイミン
グバルブ４に係合し、この排気タイミングバルブ４を徐
々に後退させて排気タイミングが早められる。このよう
にして、エンジンの全回転域に亘ってエンジン出力の向
上が図られる。

（考案が解決しようとする問題点） 第８図に示す２サイクルエンジンの排気制御装置では、
ロータリ開閉バルブ３および排気タイミングバルブ４の
位置は、図示しないバルブ位置検出用ポテンショメータ
によって検出されるが、排気タイミングバルブ４が完全
に後退した段階（エンジン回転数が第７図のN₃rpm以
上）では、もはや両バルブ3,4の位置を検出する必要が
ない。そのため、アクチュエータ装置の作動を制御する
図示しないコントロールユニットは、アクチュエータ装
置へ電流を流さないよう制御し、作動を停止させる。

しかし、このときアクチュエータ装置に備えられた減速
ギア列のバックラッシュに起因してスプリング５の付勢
力によって、排気タイミングバルブ４が排気通路６への
突出方向に微小移動してしまうことがある。この場合に
は位置検出用ポテンショメータは排気タイミングバルブ
４が微小突出したことを検出するので、その検出信号が
コントロールユニットへ出力され、コントロールユニッ
トはアクチュエータ装置を再び作動させる信号を出力し
て、排気タイミングバルブ４を完全に後退させる。排気
タイミングバルブ４が完全に後退したときには、上述の
ようにアクチュエータ装置へ通電されないので、排気タ
イミングバルブ４はまたスプリング５の付勢力によって
微小量突出してしまう。その結果、再びアクチュエータ
装置が作動して排気タイミングバルブ４を完全に後退さ
せる。

このようにアクチュエータ装置のON−OFF作動が繰り返
されることになるので、排気タイミングバルブ４が完全
に後退したエンジン高速回転域において、第７図の一点
鎖線で示すように、アクチュエータ装置のモータ回転角
が変動し、モータが過熱して焼損するおそれがある。

アクチュエータ装置のモータが焼損すると、アクチュエ
ータ装置は作動しなくなり、排気タイミングバルブおよ
びアクチュエータ装置の健全性が損われる。

この考案は上記事実を考慮してなされたものであり、エ
ンジン高速回転域においてアクチュエータ装置の焼損を
未然にかつ確実に防止して排気タイミングバルブおよび
ロータリ開閉バルブ駆動用のアクチュエータ装置の健全
性を確保することができる２サイクルエンジンの排気制
御装置を提供することを目的とする。

〔考案の構成〕

（問題点を解決するための手段） この考案は、２サイクルエンジンの排気通路に連通して
排気チャンバが設けられ、この排気チャンバへのエンジ
ン排気の流入を制御するロータリ開閉バルブと、このロ
ータリ開閉バルブにより連動機構を介して駆動され、排
気タイミングを調整する排気タイミングバルブと、エン
ジン回転数検出器およびバルブ位置検出用ポテンショメ
ータからの信号を入力し、アクチュエータ装置を介して
上記ロータリ開閉バルブを駆動させるコントロールユニ
ットとを有し、上記バルブ位置検出用ポテンショメータ
は、抵抗板およびこの抵抗板上を摺動する摺動子を備
え、上記抵抗板の抵抗値は、摺動子が上記抵抗板上を摺
動して、排気タイミングバルブが完全に後退したことを
検出する所定領域においてステップ状に変化するよう構
成され、前記バルブ位置検出用ポテンショメータは排気
タイミングバルブの完全後退位置検出時，排気タイミン
グバルブが微小移動しても抵抗板の抵抗値を一定に保持
したものである。

（作用） したがって、この考案に係る２サイクルエンジンの排気
制御装置によれば、バルブ位置検出用ポテンショメータ
が排気タイミングバルブの完全後退位置を検出したと
き、バルブ位置検出用ポテンショメータの摺動子が抵抗
板の所定領域において微小移動しても抵抗板の抵抗値に
変化がないので、バルブ位置検出用ポテンショメータか
らコントロールユニットへ信号が出力されず、その結
果、エンジン高速回転域においてコントロールユニット
はアクチュエータ装置を常に停止状態に保持でき、アク
チュエータ装置および排気タイミングバルブの健全性を
確保できる。

（実施例） 以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、符号10は２サイクルエンジンを示し、
このエンジン10のシリンダ11内にピストン12が摺動自在
に収容される。シリンダ11の側壁には、ピストン12の作
動に連動して新混合気をシリンダ室13内へ案内する掃気
口（図示せず）と、シリンダ室13内で燃焼した燃焼ガス
を排出する排気口14が開口しており、この排気口14から
排気通路15が外部に向って延びている。

排気通路15の途中には分岐路16aが設けられ、この分岐
路16aに排気チャンバ16が連通されている。また、分岐
路16aには、排気制御装置17が設けられている。この排
気制御装置17は排気通路15から排気チャンバ16に送り込
まれるエンジン排気をコントロールする一方、エンジン
がある回転数（N₂rpm）に達すると排気タイミングを早
めるようになっている。

この排気制御装置17は排気タイミングを調整する排気タ
イミングバルブ18と、排気チャンバ16に送り込まれるエ
ンジン排気を制御するロータリ開閉バルブ19と、このロ
ータリ開閉バルブ19を駆動させるアクチュエータ装置21
と、アクチュエータ装置21の作動を制御するコントロー
ルユニット20とを備えて構成される。

排気タイミングバルブ18にはピストン装置22が連設さ
れ、このピストン装置22に組み込まれたセットスプリン
グ23によって、排気タイミングバルブ18が常時排気通路
15内に突出するようにばね付勢されている。この排気タ
イミングバルブ18の全突出時における排気口14がエンジ
ン低速回転時の排気タイミングになるように、排気タイ
ミングバルブ18の突出量がセットされる。また、セット
スプリング23のばね力は、キャップ24のねじ込み量を調
整することによって自由に調整可能であるが、このばね
力は排気タイミングバルブ18を排気通路15内に突出させ
るのに必要最小限の微小な力に調整される。

他方、ロータリ開閉バルブ19は、排気通路15と排気チャ
ンバ16とを結ぶ分岐路16aに回転自在に設けられる。こ
のロータリ開閉バルブ19は、アクチュエータ装置21によ
り正逆方向に回転可能とされる。また、ロータリ開閉バ
ルブ19には連通口25が穿設され、ロータリ開閉バルブ19
の回転に伴って連通口25の位置が変わり、これによって
排気通路15から排気チャンバ16へ送り込まれるエンジン
排気の流入が制御される。

また、ロータリ開閉バルブ19には連動突起26、例えば係
止ピン等が螺着または一体に結合される。そして、排気
タイミングバルブ18の基端部には、連動突起26と係合可
能な連動係合部27が形成される。これらの連動突起26お
よび連動係合部27が連動機構として機能する。つまり、
ロータリ開閉バルブ19の回転に伴って連動突起26が連動
係合部27に係合し、この係合状態でさらにロータリ開閉
バルブ19が回転すると、この回転力によって連動突起26
が排気タイミングバルブ18を排気通路15から後退させる
よう設けられる。

アクチュエータ装置21は駆動モータとしてのステッピン
グモータ28、減速ギヤ列29およびバルブ位置検出用ポテ
ンショメータ30a、アクチュエータ側プーリ30を有して
構成される。ステッピングモータ28の駆動力は、第３図
に示すように、減速ギヤ列29を構成するギヤ31,32,33を
介してアクチュエータ側プーリ30に伝達される。

第１図に示すように、このアクチュエータ側プーリ30
と、ロータリ開閉バルブ19に連結されたバルブ用プーリ
34とにはベルト35が巻き掛けられ、ステッピングモータ
28の駆動力が両プーリ30,34およびベルト35を介してロ
ータリ開閉バルブ19へ伝導される。

また、第３図に示すように、バルブ位置検出用ポテンシ
ョメータ30aはアクチュエータ側プーリ30に連結された
ギヤ33に同軸に連結されて、ステッピングモータ28の回
転角、つまりロータリ開閉バルブ19の回転角および排気
タイミングバルブ18の位置が検出される。

ところで、コントロールユニット20は、第２図に示すよ
うに、アクチュエータ装置21へ作動指令を出力するよう
になっている。このコントロールユニット20は、エンジ
ン回転数検出器36で検出されたエンジン実回転数信号を
入力してカウントし、パルス信号としてアクチュエータ
装置21のステッピングモータ28へ出力する。

さらに、コントロールユニット20は、バルブ位置検出用
ポテンショメータ30aで検出されたロータリ開閉バルブ1
9および排気タイミングバルブ18のバルブ位置を信号と
して入力し、その信号をステッピングモータ28へ出力す
る。これらの信号を受けたステッピングモータ28はそれ
らの信号に基づきロータリ開閉バルブ19を規定回転角度
だけ回転させ、その位置で保持する。

実際には、第７図の実線で示すように、エンジン回転数
が低速回転域から上昇し、エンジンが回転数N₁rpm（中
高速回転域）に至ると、エンジン回転数検出器36がその
回転数N₁rpmを検出し、コントロールユニット20はアク
チュエータ装置21を作動させ、アクチュエータ装置21は
エンジン回転数N₁rpmに相当する位置までロータリ開閉
バルブ19を回転させ始める。また、コントロールユニッ
ト20は、バルブ位置検出用ポテンショメータ30aからの
信号によりロータリ開閉バルブ19の回転角を補正する。
さらに、コントロールユニット20は、アクチュエータ装
置21のステッピングモータ28の回転角を、エンジン回転
数に対し一定の増加率となるよう制御する。

このようなコントロールユニット20の制御により、第７
図に示すように、エンジン回転数がN₁rpmに至るまで
は、排気タイミングバルブ18がLow位置に保持されて排
気タイミングが遅く、一方、ロータリ開閉バルブ19は開
位置にあってエンジン排気が排気チャンバ16内へ流入さ
れるようになっている。

エンジン回転数がN₂rpmに至ると、ロータリ開閉バルブ1
9が閉となり、エンジン排気が排気チャンバ16内へ流入
しないようになる。と同時に、このエンジン回転数（N₂
rpm）のときにロータリ開閉バルブ19の連動突起26が排
気タイミングバルブ18の連動係合部27に係合する。エン
ジン回転数がさらに上昇すると、連動突起26が連動係合
部27を押圧して排気タイミングバルブ18が後退し始め、
エンジン回転数N₃rpmで、排気タイミングバルブ18が完
全に後退して（High状態）、排気タイミングが早くな
る。

さて、バルブ位置検出用ポテンショメータ30aは第４図
に示すように、ほぼ円弧状の抵抗板37と、この抵抗板37
上を摺動する摺動子38とを有して構成される。摺動子38
は、減速ギヤ列29のギヤ33と同軸に回転一体に連結さ
れ、このギヤ33の回転に同期して抵抗板37上を摺動す
る。抵抗板37の所定領域は排気タイミングバルブ18が完
全に後退したことを検出するステップ抵抗部39aとされ
て、抵抗板37の抵抗値がステップ状に変化するよう構成
される。抵抗板37の他の領域は連続抵抗部39bとされ、
抵抗値が連続的にリニアに変化するよう構成される。

具体的には、第４図および第５図に示すように、ステッ
プ抵抗部39aは抵抗値の異なる抵抗材からなる小片40a,4
0b,40c,…が飛び石状に配置され、これらの小片40a,40
b,40c,…が導体41により連続抵抗部39bに連続される。
ここで、各小片40a,40b,40c,…の抵抗値は、40a＜40b＜
40c…となるように設定される。

したがって、摺動子38が小片40aに接触開始する第５図
中のＡ位置からＢ位置まで移動する間には摺動子38は小
片40aに接触し続け、第６図に示すように抵抗値の変化
がなく、その抵抗値は小片40aおよび連続抵抗部39b（39
bのうち摺動子38が既に摺動した部分）の抵抗値の和と
なる。また、摺動子38が第５図中のＢ位置からＣ位置ま
で移動する間は抵抗値は変化しないが、摺動子38がＣ位
置に移動したときには、このＣ位置において第６図に示
すように抵抗値が急激に上昇する。

実際には、摺動子38は円周方向に幅を有しており、摺動
子38がＢ位置からＣ位置に移動する間は、摺動子38は小
片40aと接触し続け、Ｃ位置で小片40aとの接触から解放
され、次の小片40bとだけ接触するようになる。そのと
きの抵抗値は、連続抵抗部39bおよび小片40bの抵抗値の
和となり、ステップ状に増大する。

また、摺動子38がＢ位置およびＣ位置間のように各小片
40a,40b,40c…の間で小片の間隙に入ってしまい、いず
れの小片とも接触しないことがないように、各小片40a,
40b,40c…は、第５図に示すように、摺動子38と微小角
度をなして配置されている。

しかして、摺動子38が第４図に示すように、矢印方向に
回転してステップ抵抗部39a上を摺動する間、抵抗値は
第６図に示すようにステップ状に変化する。

そこで、抵抗板37のステップ状抵抗部39aのうち、摺動
子38が特定の小片に接触し始める位置から少し通り過ぎ
た位置を排気タイミングバルブ18の完全後退位置として
設定する。すなわち、抵抗板37のステップ抵抗部39aを
回転方向に摺動する摺動子38が、例えば小片40aと接触
開始する第５図のＡ位置を通り過ぎてＢ位置に達したと
きを、排気タイミングバルブ18が完全に後退した完全後
退位置として検出するように予め設定しておく。完全後
退位置（Ｂ位置）は、例えば接触子38が小片40aに接触
開始してから僅か所要時間経過後にアクチュエータ装置
21を作動停止させた位置とする。

すなわち、摺動子38がステップ抵抗部39aの各小片のう
ち、例えば小片40aのＡ位置からＢ位置に達したときを
排気ミイミングバルブ18が完全に後退した位置であると
予め設定し、この完全後退位置をバルブ位置検出用ポテ
ンショメータ30aで検出してコントロールユニット20を
作動制御し、このコントロールユニット20によりアクチ
ュエータ装置21への通電を停止してアクチュエータ装置
21の作動を停止させる。

アクチュエータ装置21の作動が停止すると、排気タイミ
ングバルブ18はその後退位置に保持されるが、セットス
プリング23のばね力が作用するために、減速ギア列29の
バックラッシュ相当分だけ、排気タイミングバルブ18が
微小量突出する一方、このバルブ18の微小移動に連動し
てバルブ位置検出用ポテンショメータ30aの摺動子38が
微小回転する。

すなわち、アクチュエータ装置21の作動が停止すると、
セットスプリング23のばね力が排気タイミングバルブ1
8,ロータリ開閉バルブ19,バルブ側プーリ34,ベルト35お
よびアクチュエータ側プーリ30を介して減速ギア列29に
作用し、排気タイミングバルブ18を微小移動させる一
方、ギア33をバックラッシュ相当分だけ微小移動させ
る。このギア33の微小移動に伴ってバルブ検出用ポテン
ショメータ30aの摺動子38を第５図において反時計方向
側に微小回転させる。

このとき、摺動子38の微小回転量は、小片40a,40b,40c
…の周方向幅を適宜設定することで、例えば小片40aの
Ａ位置およびＢ位置間に納めることができる。したがっ
て、バルブ位置検出ポテンショメータ30aで排気タイミ
ングバルブ18が完全後退位置に達したことを検出してコ
ントロールユニット20を作動させてアクチュエータ装置
21の作動を停止させても、この停止後にセットスプリン
グ23のばね力で排気タイミングバルブ18が微小量突出
（微小移動）してしまう。しかしながら、この微小移動
に伴ってバルブ位置検出ポテンショメータ30aの摺動子3
8が微小回転しても、摺動子38は第５図においてＡ位置
およびＢ位置間で回転移動するにすぎず、バルブ位置検
出ポテンショメータ30aの抵抗値が変化しないので、コ
ントロールユニット20へ信号が出力されることがなく、
コントロールユニット20は作動しない。したがって、ア
クチュエータ装置21を駆動させることがなく、停止状態
に保持できる。すなわち、バルブ位置検出用ポテンショ
メータ30aからコントロールユニット20へ、排気タイミ
ングバルブ18が微小量移動（突出）した旨の信号が出力
されない。

このため、コントロールユニット20から、アクチュエー
タ装置21のステッピングモータ28を作動させる信号が出
力されず、第７図の実線に示すように、ステッピングモ
ータ28の回転角はエンジン高速回転域で一定となる。し
たがって、エンジン高速回転域においてステッピングモ
ータ28の焼損のおそれがなくなり、アクチュエータ装置
21の健全性を確保できる。

〔従来の効果〕

以上のように、この考案に係る２サイクルエンジンの排
気制御装置によれば、ロータリ開閉バルブおよび排気タ
イミングバルブの位置を検出するバルブ位置検出用ポテ
ンショメータが抵抗板およびこの抵抗板を摺動する摺動
子を有して構成され、抵抗板の抵抗値は、摺動子が抵抗
板上を摺動して、排気タイミングバルブが完全に後退し
たことを検出する所定領域においてステップ状に変化す
るよう構成され、バルブ位置検出用ポテンショメータは
排気タイミングバルブの完全後退位置検出時、排気タイ
ミングバルブが微小移動しても抵抗板の抵抗値を一定に
保持したことから、エンジン高速回転域において摺動子
が抵抗板の所定領域上を微小移動しても、コントロール
ユニットはアクチュエータ装置を常に停止状態に保持で
き、そのアクチュエータ装置および排気タイミングバル
ブの健全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る２サイクルエンジンの排気制御
装置を示す図、第２図はロータリ開閉バルブおよび排気
タイミングバルブを制御する制御系のブロック図、第３
図はアクチュエータ装置の内部構造を示す断面図、第４
図はバルブ位置検出用ポテンショメータの構造を簡略化
して示す平面図、第５図は第４図のＶ部拡大図、第６図
はバルブ位置検出用ポテンショメータの抵抗値の変化を
示すグラフ、第７図は第１図に示す一実施例のエンジン
回転数とモータ回転角との関係を示すグラフ、第８図は
本出願人が先に出願した２サイクルエンジンの制御装置
を示す断面図である。 10…２サイクルエンジン、11…シリンダ、15…排気通
路、16…排気チャンバ、16a…分岐路、17…排気制御装
置、18…排気タイミングバルブ、19…ロータリ開閉バル
ブ、20…コントロールユニット、21…アクチュエータ装
置、26…連動突起、27…連動係合部、30a…バルブ位置
検出用ポテンショメータ、36…エンジン回転数検出器、
37…抵抗板、38…摺動子、39a…ステップ抵抗部。

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連通して
   排気チャンバが設けられ、この排気チャンバへのエンジ
   ン排気の流入を制御するロータリ開閉バルブと、このロ
   ータリ開閉バルブにより連動機構を介して駆動され、排
   気タイミングを調整する排気タイミングバルブと、エン
   ジン回転数検出器およびバルブ位置検出用ポテンショメ
   ータからの信号を入力し、アクチュエータ装置を介して
   上記ロータリ開閉バルブを駆動させるコントロールユニ
   ットとを有し、上記バルブ位置検出用ポテンショメータ
   は、抵抗板およびこの抵抗板上を摺動する摺動子を備
   え、上記抵抗板の抵抗値は、摺動子が上記抵抗板上を摺
   動して、排気タイミングバルブが完全に後退したことを
   検出する所定領域においてステップ状に変化するよう構
   成され、前記バルブ位置検出用ポテンショメータは排気
   タイミングバルブの完全後退位置検出時，排気タイミン
   グバルブが微小移動しても抵抗板の抵抗値を一定に保持
   したことを特徴とする２サイクルエンジンの排気制御装
   置。