JPS6223553A - 自動二輪車用２サイクルエンジンの特性選択装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は特に自動二輪車のエンジンの特性を選択する内
燃エンジンの特性選択装置に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 周知のように、自動車ではエンジン回転数、エンジン冷
却水温度等のエンジン運転状態や吸気温度、大気圧等の
気象条件に対応して燃費特性や出力特性を自動制御する
ＥＦＩ　（電子制御燃料噴射）やＡＴＡＣ（排気系可変
装置）等の制御技術が採用されている。また、自動二輪
車では１例えば排気ポート上縁が実質的に上げられるよ
うにし、これにより圧縮比を下げ早期着火による異常燃
焼の発生を防止しエンジン特性の向上を図ったものが知
られている（実公昭５５−５７１１号）。

ところが、上述した措置はいずれも運転性能やエンジン
特性の向上を図ったものであり、必ずしもユーザの希望
を反映したものではない。特に自動二輪車のユーザの趣
向は、例えば静かに走行したい、音の大きさを楽しみな
がら走行したい、最も経済的に走行したい、エンジンの
長命化が図れる走行をしたい、発進・停止の繰り返しが
多い場合の運転が円滑に行えること、あるいは全体的な
エンジン特性には満足しているが、一部のエンジン特性
が不満である等多岐に亘っている。このようなユーザの
趣向に応える為にはユーザが自らの意志でエンジン特性
の変更が出来るようにすることが好ましい。

（発明の目的） 本発明は上述した問題に鑑みなされたもので、ユーザが
自らの意志でエンジン特性を運転状況に応じて変更でき
る内燃エンジンの特性選択装置を提供することを目的と
する。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明に依れば、内燃エン
ジンの圧縮比を任意に選択指定する第１のセレクタと、
前記第１のセレクタの指定に基づき該圧縮比を所定の値
に変更する圧縮比変更手段と、前記エンジンの点火時期
を任意に選択指定する第２のセレクタと、前記第２のセ
レクタの指定に基づき点火時期を所定の時期に変更する
点火時期変更手段とを備えたことを特徴とする内燃エン
ジンの特性選択装置が提供される。

（実施例の説明） 第１図は本発明の一実施例に係る内燃エンジンの特性選
択装置の構成を示すブロック阻である。

このエンジン特性選択装置は、ユーザが諸元Ａセレクタ
１００及び諸元Ｂセレクタ２００を手操作するだけで、
点火時期制御及び燃焼制御に係るエンジン特性を任意に
変更しユーザが好むエンジン運転状態にするもので、諸
元Ａセレクタ１００及び諸元Ｂセレクタ２００は例えば
後述するようにエンジン本体に夫々取り付けられる。

諸元Ａセレクタ１００の手操作により点火時期特性を例
えば５段階に亘り遅角変化をさせることができる。この
実施例では、点火装置３００の点火時期制御回路（第２
図）の抵抗Ｒ１，Ｒ２の各抵抗値を回路定数変更スイッ
チ４００により切換えることにより行なう。回路定数変
更スイッチ４００は、例えば第３図に示すようにスイッ
チＡとスイッチＢが連動するロータリスイッチからなる
。スイッチＡ、Ｂは抵抗Ｒ□、Ｒ２の各抵抗値を夫々５
段階に亘り変更設定するもので、諸元Ａセレクタ１００
を例えば番号３に設定するとロータが回転し、スイッチ
Ａ、Ｂは共に対応する接続端子３に切換るようになって
いる。その結果、点火装置３００は諸元Ａセレクタ１０
０が選択指定した番号３の遅角特性上で点火時期を制御
することになる。尚、点火時期制御回路（第２図）の詳
細は後述する。

また、諸元Ｂセレクタ２００の手操作により圧縮比を例
えば５段階に亘り変更設定できる（従って排気ポート、
掃気ボートの開閉タイミングも５段階に亘り変更設定さ
れる）。具体的には、圧縮比変更機構５００及びこれを
駆動するサーボモータ６００は第６図及び第７図に示す
ように配設され、諸元Ｂセレクタ２００により番号の設
定を行なうと、諸元選択信号がサーボモータ６００に出
力され、サーボモータ６００が所定角度回転する。

その結果、圧縮比変更機［５００が後述するように駆動
され、当該エンジンはユーザが選択した圧縮比でもって
運転を継続することになる。

以上のように、諸元Ａセレクタ１００．’１元Ｂセレク
タ２００の操作により、ユーザは最大２５通りのエンジ
ン特性が選択できるようになっている。

さらに、このエンジン特性選択装置は第１１図に例示す
る如きコントロールパネル７００と該コントロールパネ
ル７００への表示制御を行なうマイクロコンピュータ８
００を備える。コントロールパネル７００はモード表示
部７ａとＰＳカーブ（出力特性）表示部７ｂとを備える
。ＰＳカーブ表示部７ｂは、第１１図に例示する如く、
エンジン出力（縦軸）−エンジン速度（横軸）の特性曲
線を表示する。また、モード表示部７ａの表示内容とし
ては、例えばｒＯＰＥＮＪ　　ｒｓＰＯＲＴＹＪｒＥｃ
ＯＮＯＭＹＪｒｓＩＬＥＮＴＪｒＡｃｃｅｓ　５ＪｒＤ
ＵＲＡＢＩＬＩＴＹＪ及びｒＷＡＲＮＩＮＧＪ等である
。一方、マイクロコンピュータ８００はモード表示制御
プログラム８ａとＰＳカーブ表示制御プログラム８ｂと
を備え、これらのプログラム８ａ、８ｂは諸元Ａセレク
タ１００及び諸元Ｂセレクタ２００の各諸元選択信号の
入力に応答して起動される。モード表示制御プログラム
８ａは前記２５通りのエンジン特性（モード）のうちの
いずれが選択されたか判断し、これに基づきコントロへ
ルパネル７００のモード表示部７ａにユーザが意図した
所望のモード表示を行なうことを実行する。また、ＰＳ
カーブ表示制御プログラム８ｂはユーザが選択したエン
ジン状態におけるエンジン出力とエンジン回転数の関係
をグラフ化し、これをＰＳカーブ表示部７ｂに表示する
ことを実行する。

以上のように、ユーザは、当該エンジン特性が自らの意
志で変更設定したものに係る特性であることを目視確認
しながら、例えば自動二輪車の運転を楽しむことができ
るようになっている。

次に、点火時期制御回路（第２図）、及び圧縮比変更機
構（第６図、第７図）について説明する。

第２図において、図示しない交流発電機の交流出力が印
加される端子ＥＸには整流用のダイオードＤ□のアノー
ドが接続される。ダイオード口工のカソードには点火用
充電コンデンサＣ８の一方の接続端子が接続され、コン
デンサＣ０の他方の接続端子は端子Ｉｇに接続される。

端子Ｉｇには図示しないイグニッションコイルの一次側
コイルが接続される。

このダイオードＤ□のカソードとコンデンサＣ０の接続
点にはスイッチング素子、例えばサイリスタＳＣＲのア
ノードが接続され、サイリスタＳＣＲのカソードはアー
スに接続されている。また、端子ＰＣには図示しないパ
ルサの出力が印加される。パルサの出力波形は非正弦波
形であり、その波高値はエンジン回転数に応じて変化す
る（第４図（ａ））。この端子ＰＣには抵抗Ｒ９を介し
てダイオードＤ２のアノードが接続され、ダイオードＤ
２のカソードはＰＮＰ　トランジスタＴｒのベースに接
続されている。ダイオードＤ２のカソードとトランジス
タＴｒのベースとの接続点Ａとアース間には抵抗Ｒ２が
接続されると共に、定電圧ダイオードＤ、のカソードが
接続され、定電圧ダイオードＤ３のアノードとアース間
には抵抗Ｒ□が接続されている。また、トランジスタＴ
ｒのエミッタとアース間にはコンデンサＣ□が介挿され
、エミッタとコンデンサＣ１との接続点と前記接続点Ａ
間には接続点Ａの電圧でコンデンサＣ工を充電すべくダ
イオードＤ４が順方向接続されている。

そして、トランジスタＴｒのコレクタは抵抗Ｒ３を介し
て前記サイリスタＳＣＲのゲートに接続され、抵抗Ｒ１
とサイリスタＳＣＲのゲートとの接続点とアース間には
抵抗Ｒ４が接続されている。

尚、端子ＥＸとダイオードＤ□のアノードの接続点には
ダイオードＤ、のカソードが接続されると共に、ダイオ
ードＤ、、のアノードが接続され、ダイオードＤ５のア
ノードはアースに、またダイオードＤ、、のカソードは
端子ＳＷに夫々接続されている。端子ＳＷは図示しない
イグニッションキースイッチに接続され、該キースイッ
チをオフしたとき端子ＥＸをアースに接続し、コンデン
サＣ６が充電されないようにしている。

このような構成において、コンデンサＣ０は端子ＥＸに
印加される交流出力でダイオード口工を介して充電され
る。一方、コンデンサＣ１は抵抗Ｒ０、ダイオードＤ２
、及びＤ４を介して端子ＰＣに印加されるパルサ出力に
より充電される。トランジスタＴｒはコンデンサＣ□の
端子電圧が接続点Ａの電圧を超えたときオン作動をし、
またコンデンサＣ２の端子電圧が接続点Ａの電圧以下と
なったときオフ作動する。トランジスタＴｒがオン作動
すると、コンデンサＣ工の放電電流がトランジスタＴｒ
、抵抗Ｒ，，Ｒ，及びアースと流れ、サイリスタＳＣＲ
をオン作動させる。すると、コンデンサＣ６がサイリス
タＳＣＲを介して急激に放電し、端子Ｉｇに接続される
図示しないイグニッションコイルを介した点火が行なわ
れる。この点火時期は一般には圧縮行程終了前の上死点
（ＴＤＣ）前の所定クランク角度位置（例えば２０’　
ＢＴＤＣ）に設定されるが、本発明においては点火時期
が１ヘランジスタＴｒがオン作動する時点であることに
着目し、接続点Ａの電圧を変えることにより、点火時期
を遅角させるのであり、この作用を行なうのが前記回路
定数変更スイッチ４００　（第１，３図）である。

接続点Ａの電圧は抵抗Ｒ２の端子電圧に等しいと共に、
定電圧ダイオードＤ３のツェナー電圧Ｖｚと抵抗Ｒ工の
端子電圧の和に等しいが、ツェナー電圧Ｖｚは一定であ
るので、接続点Ａの電圧は実質上抵抗Ｒ，，Ｒ，の各端
子電圧に依存することになる。ここで、抵抗Ｒ１＝Ｏと
した場合に点火時期を遅角させる様子を第４図を参照し
て説明する。

第４図（ａ）（ｄ）は端子ＰＣに印加されるパルサ出力
電圧の波形を示し、その波高値はエンジン回転数の上昇
と共に増大する。今、エンジン回転数が例えば３０００
ｒｐｍである場合の波高値が約４０Ｖ　（第４図（ａ、
））　、　６０００ｒｐｍである場合の波高値が約７０
Ｖ　（第４図（ｄ））であるとする。

そして、接続点Ａの電圧は抵抗Ｒ，，Ｒ２で分圧した値
に等しいから、Ｒ，＝　Ｒ２とすると端子ＰＣに印加さ
れるパルサ出力電圧の半分の電圧が接続点Ａの電圧にな
る。従って、定電圧ダイオードＤ３のツェナー電圧Ｖｚ
が例えば２５Ｖであるとした場合に、接続点Ａの電圧波
形を求めると第４図（ｂ）に示すようになる。即ち、エ
ンジン回転数が３０００ｒｐ＋！＋である場合には接続
点Ａの電圧は最大２０Ｖであるから、コンデンサＣ工の
充電電圧も２ＯＶ付近まで達し、その時点はパルサ出力
電圧の正方向波高値の時点と略一致する。そして、接続
点Ａの電圧が最大値を過ぎその値がコンデンサＣ工の充
電電圧以下になると、１〜ランジスタＴｒはオン作動を
し、パルサ出力電圧の正方向波高値を僅かに過ぎた時点
（第４図（Ｃ））で点火が行なわれる。ここで、パルサ
出力電圧はその正方向波高値が例えば２０ａＢＴＤＣの
クランク角度位置で生ずるようになされているので、略
２０’ＢＴＤＣで点火が行なわれることになる。

一方、エンジン回転数が６０００ｒｐｍの場合には接続
点Ａの電圧は本来最大３５Ｖまで上昇するはずであるが
、定電圧ダイオードＤ、のツェー電圧Ｖｚ（２５Ｖ）以
上にはなり得ないので、第４図（ｅ）に示すようにツェ
ナー電圧以上の電圧領域（図示破線部分）はクリップさ
れ実線で示す波形となる。コンデンサＣ工の充電電圧は
ツェナー電圧Ｖｚ　　（＝２５Ｖ）であるから、パルサ
出力電圧が正方向波高値から所定クランク角度位置を経
過したｔ□時点で５０Ｖ以下になると、その時点でトラ
ンジスタＴｒがオン作動をし、第４図（ｆ）に示すよう
に点火が行なわれる。ここに、点火時期は２０”　ＢＴ
ＤＣ位置からクランク角度位置θだけＴＩ）Ｃ位置に近
付く、即ち遅角される。

このとき、抵抗Ｒ１≠０とすると、トランジスタＴｒが
オン作動をするときの接続点Ａの電圧は抵抗Ｒ工の端子
電圧の分だけ増加するから、点火時期の遅角量は前述の
場合よりも小さくなる。

以上の動作説明から明らかなように、抵抗Ｒ１゜Ｒ２の
値を変更することにより、点火時期の遅角制御が行なえ
る。第５図は第３図に示した回路定数変更スイッチ４で
抵抗Ｒ□、Ｒ２の値を５段階に亘り変更設定した場合の
各点火時期特性を示す。

尚、点火進角値θＩＧはエンジン回転数Ｎｅが４００Ｏ
ｒｐｍ以下では２０’　ＢＴＤＣに設定される。図にお
いて、諸元Ａセレクタ１００で例えば番号５を選択する
と１回路定数変更スイッチ４００の接点は端子５に切換
えられて、抵抗Ｒ１゜Ｒ２は例えばＲ１＝０Ω、Ｒ２＝
２７０Ωと夫々切換設定される。その結果１点火進角値
０工Ｇは略８’　ＢＴＤＣに遅角される。そして、５段
階に亘り行なわれる遅角制御の開始時点と終了時点は各
段階で夫々異なっており、開始時点は抵抗Ｒ２で、また
終了時点は抵抗Ｒ工で夫々規定される。

次いで、第６図乃至第９図を参照して圧縮比変更機構５
００の具体例を説明する。

第６図及び第７図は２サイクル内燃エンジンの要部を示
す一部破断正面図及び側断面図である。

図において、この内燃エンジンはシリンダヘッド１と、
シリンダ２と、クランクケース３を備える。

シリンダーラド１には点火プラグ４が設けられている。

シリンダ２内にはシリンダボア５が嵌め込まれ、シリン
ダボア５にはピストン６が摺動自在に嵌装されている。

ピストン６のピストンピン７にはコンロッド８の小端部
が回転自在に連結されている。一方、コンロッド８の大
端部を回転自在に支持するクランクピン９はクランク軸
１０に一体的に突設されたクランクアーム１１に固定さ
れ、クランク軸１０はベアリング１０ａを介してクラン
クケース３の支持部分に回転自在に支持されている。

また、第６図において、掃気通路１２は上部開口端がシ
リンダボア５の側壁を貫通してシリンダ室に連通可能と
され、かつ下部開口端がクランクケース３内に画成され
るクランク室１３に連通している。尚、第７図中符号１
４は吸気通路、符号１５は排気通路である。

以上の如く構成される従来の内燃エンジンにおいて、次
のような圧縮比変更機構が付加される。

即ち、クランクピン９にはカム部材１６が回転可能に外
嵌されている。このカム部材１６は略円筒上に形成され
、その長さ方向一端（第６図中右側）外周部にはカム部
１６ａが形成されている。前記コンロッド８の大端部は
カム部材１６のカム部１６ａに回転自在に外嵌されてお
り、このカム部１６ａを介してクランクピン９に回転自
在に軸支されていることになる。また、カム部材１６の
他端（第６図中左側）にはピニオン１７が外嵌固定され
、カム部材１６と一体的に回転する。

ライナ１８はクランクケース３に回転自在に支持され、
かつクランク軸１０と同軸上に配置されている。そして
、このライナ１８の一端面には全周に亘り内歯１８′ａ
が形成された歯車１８′が固着されており、この内歯１
８′　ａは前記ピニオン１７に噛合するようになってい
る。ここで、前記歯車１８′とピニオン１７との歯数の
比は所定値、例えば３：１に設定されており、ピニオン
１７が歯車１８′の内周を一周する間に、該ピニオン１
７は３回自転することになる。

また、クランクケース３の下端部には前記サーボモータ
６００が固定され、該サーボモータ６００の出方軸にウ
オーム１９が固定されている。ウオーム１９は前記歯車
１８′の外周の一部に形成されたウオームホイール２０
と噛合するようになっている。

さらに、クランクケース３の上端部には前記諸元Ａセレ
クタ１００及び諸元Ｂセレクタ２００が取り付けられて
いる。各セレクタ１００，２００の操作ツマミ表面には
選択諸元を示す番号（この実施例では１〜５）が付され
、操作ツマミを手指で回転させ諸元番号をカーソル位置
にセットするのである。前述したように、サーボモータ
６００は諸元Ｂセレクタ２よりの諸元選択信号で駆動さ
れる。

次いで、上述のように構成される圧縮比変更機構の作用
を説明する。第８図はクランクピン９及びカム部材１６
の動きを説明する図である。図中符号Ａはクランクピン
９の中心の軌跡、符号Ｂはカム部１６ａの中心の軌跡（
従って、コンロッド８の大端部中心の軌跡）、符号りは
カム部１６ａの中心の偏心量、符号Ｃはクランクピンの
中心位置を夫々示す。

図から明らかなように、カム部１６ａ中心の動きは、ク
ランク軸１０を中心として１２ｏ°回動する毎に、クラ
ンクピン９の中心の動きに対し径方向外側へ突出したり
内側へ凹んだりして、大略正三角形を描く。これは、ク
ランク軸１０の回転に伴ない、歯車１８′の内周を公転
するピニオン１７が当該歯車１８′の内歯１８′　ａに
より強制的に回転させられ、これと同時にカム部１６ａ
の中心がクランクピン９に対して偏心させられているた
めである。

次に、第９図はサーボモータ６００を駆動した場合のカ
ム部１６ａ中心の軌跡の変化を示す。図中実線で示す軌
跡は前記第８図中の符号Ｂで示す軌跡に相当し、諸元Ｂ
セレクタ２００の例えば番号１を選択した場合を示す。

この場合におけるピストン６は、上死点位置が前記偏心
量りの分（最大２ｈまで可能）だけ押し上げられる（従
って、圧縮比が高くなる）と共に、下降時期が遅くなり
。

かつ上昇時期が早くなる（従って、排気口や掃気口の開
閉タイミングがずらされている）、従って、番号１の選
択をエンジンが低速回転のときに行なえば出力特性が向
上する。また、第９図中破線で示す軌跡は例えば番号３
を選択し、サーボモータ６が所定角度回転した場合を示
し、カム部１６ａ中心の軌跡が前記実線で示す軌跡の状
態から３０’回転した状態が示されている。これはサー
ボモータ６００により歯車１８′が回転されると、カム
部材１６はその位置を保持したまま所定角度（図示例で
は９０°）自転することによる。この場合のピストン６
は、上死点位置が前述の場合よりも若干下がる（従って
、圧縮比が前述の場合よりも小さくなる）と共に、下降
時期が早くなり、かつ上昇時期が遅くなる（従って、排
気口や掃気口の開閉タイミングが前述とは異なるタイミ
ングにずらされる）。この番号３の選択をエンジンが高
速回転のときに行なえばノッキングの発生を防止できる
。尚、第９図中の符号ａ工、！２２は夫々ピストン７の
ストロークを示す。

次に、第１０図（Ａ）（Ｂ）は諸元Ａセレクタｉｏ。

及び諸元Ｂセレクタ２００を夫々各別に適宜に操作設定
した場合のエンジン回転数Ｎｅとエンジン出力ＰＳの関
係の一例を示す。第１０図（Ａ）は諸元Ａセレクタ１０
０を番号３に設定し、諸元Ｂセレクタ２００を番号１か
ら順に番号５まで変化させた場合、第１ｏ図（Ｂ）は諸
元Ｂセレクタ２００を例えば番号３に設定し、諸元Ａセ
レクタ１００を番号１，３及び５と変化させた場合のエ
ンジン出力特性を夫々示す。この特性曲線は前述したよ
うにマイクロコンピュータ８００で求められ、コントロ
ールパネル７００（第１１図）のＰＳカーブ表示部７ｂ
に表示されるのである。そして、モード表示部７ａには
各セレクタ１００，２００を操作したことによるエンジ
ン特性上の特徴が表示される。例えば諸元Ａ＝５．諸元
Ｂ＝１の場合にはｒＳＰＯＲＴＹＪが、諸元Ａ＝１．諸
元Ｂ＝５の場合にはｒＥｃＯＮＯＭＹＪが、また諸元Ａ
＝３゜諸元Ｂ＝３の場合にはｒＤＵＲＡＢ丁Ｉ、、ＩＴ
ＹＪが夫々点灯する。尚、モード表示部７ａの各文字は
ＬＥＤ表示によるものであり、またＰＣカーブ表示部７
ａは液晶表示器で構成されている。

（発明の効果） 以上詳述したように１本発明の内燃エンジンの特性選択
装置に依れば、内燃エンジンの圧縮比を任意に選択指定
する第１のセレクタと、前記第１のセレクタの指定に基
づき該圧縮比を所定の値に変更する圧縮比変更手段と、
前記エンジンの点火時期を任意に選択指定する第２のセ
レクタと、前記第２のセレクタの指定にもどつき点火時
期を所定の時期に変更する点火時期変更手段とを備えた
ものであるので、セレクタを操作するだけで簡単にエン
ジン特性の変更ができ、使用者の好みに合わせて多用な
要求に応えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃エンジンの°特性
選択装置の全体構成を示すブロック図、第２図は第１図
中の点火装置が備える点火時期制御回路を示す回路図、
第３図は前記点火時期制御回路の抵抗Ｒ工、Ｒ２の値を
切換設定する回路定数変更スイッチを示す接続図、第４
図は前記点火時期制御回路の作用を説明する波形図、第
５図は前記回路定数変更スイッチの操作により各種に遅
角制御される点火進角値ＯＩＧの変化を示す線図、第６
図及び第７図は２サイクル内燃エンジンの要部を示す一
部破断圧面図及び側断面図、第８図及び第９図は圧縮比
変更機構の作用を説明する図、第１０図（Ａ）（Ｂ）は
諸元Ａセレクタ及び諸元Ｂセレクタの操作により得られ
る各種のエンジン出力特性を示す特性図、第１１図はコ
ントロールパネルを示す正面図である。 １００・・・諸元Ａセレクタ、２００・・・諸元Ｂセレ
クタ、３００・・・点火装置、４００・・・回路定数変
更スイッチ、５００・・・圧縮比変更機構、６００・・
・サーボモータ、７００・・・コントロールパネル、８
００・・・マイクロコンピュータ、６・・・ピストン、
９・・・クランクピン、１６・・・カム部材、１６ａ・
・・カム部、１７・・・ピニオン、１８・・・ライナ、
１９・・・ウオーム、２０・・・ウオームホイール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃エンジンの圧縮比を任意に選択指定する第１の
   セレクタと、前記第１のセレクタの指定に基づき該圧縮
   比を所定の値に変更する圧縮比変更手段と、前記エンジ
   ンの点火時期を任意に選択指定する第２のセレクタと、
   前記第２のセレクタの指定に基づき点火時期を所定の時
   期に変更する点火時期変更手段とを備えたことを特徴と
   する内燃エンジンの特性選択装置。