JPS635112A - ２サイクルエンジンの排気時期制御装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明はエンジンの排気時期制御装置に係わり、特に、
２サイクルエンジンに用いられる排気時期制御装置に関
する乙のである。

「従来の技術」 一般に、車両等に用いられているエンジンは、低速走行
時（低回転時）における動力特性に重点をおいた低回転
型と、高速走行時（高回転時）における動力特性に重点
をおいた高回転型とに大略２分され゛ており、前者は、
エンジン出力のピークが低回転域において得られるよう
に、また、後者は、エンジン出力のピークが高回転域に
おいて得られるようになっているが、前者の場合には、
高回転域での出力が頭打ちとなり、後者の場合には、低
回転域での出力が前者に比して低く、なってしまうとい
った特性をも合わせ持っている。

そこで、高回転域での高い出力を維持しつつ、低中回転
域での出力を高めることにより、低速走行時（低中回転
時）から高速走行時（高回転時）に至る広い回転域で動
力特性を向上させることが検討されており、その具体的
な解決手段の一例として、低回転時と高回転時とで、エ
ンジンの排気時期を変化させることが挙げられている。

と、二ろ′で、２サイクルエンジン１こおいては、その
排気操作が、ピストンの下死点側への移動によって排気
ポートが開放されて、排気通路とシリンダ内部とが連通
させられることによって行なわれることから、前述した
ように排気時期を変化させろためには、排気ポートの上
縁（以降、ピストン（ｆ）　、４死点側を上とし１．下
死点側を下とする）の位置を、ピストンの移動方向に沿
って変化させる必要かちる。

そこで従来では、排気ポート上部の開閉を行な）〆一め
の具体的な解決手段として、例えば、特公昭４７−３６
０４７号公報や、実公昭５８−３６８１８号公報に示さ
れる技術が既に提案されている。

前者は、排気通路の排気ポート近傍に配設しｌこ円弧状
の可動板を、前記排気通路内に位置させた揺動レバーに
よって支持し、前記可動板をレバーの揺動によって、ピ
ストンの移動方向に沿って上下動させることにより、該
可動板を排気ポートの上部と、排気通路の内壁下部に形
成した凹所とのいずれかに選択的に位置させて、排気ポ
ートの上端縁の位置変更を行なうようにしたもので、ま
た、後者は、断面半月状の制御弁を排気ポートの上部近
傍に回動自在に配設し、該制御弁の回動にとり、その外
周面の一部を前記排気ポートの上部に突出および後退さ
せて排気ポート上部の開閉を行なうことによって、ピス
トンの下降動作時における排気通路と゛シリング内部と
の連通時期を変化させろようにしたものである。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、前述し、た従来の技術におりる次のような問
題点を解決仕んとするものである１、すなわち、２サイ
クルエンジンにおいては、排気ポートの上部を閉塞して
排気時期を遅くした場合、その分、圧縮工程の開始時期
が早められて、Ｉ″ＥＥ縮比高められるととらに発生ト
ルクが増加する傾向を有しているが、前述した従来技術
のよう（こ、エンジンが低回転域で運転されている間、
可動板２制回弁によって排気ポートの上部を閉塞しＩ−
状態に保持しておくと、アイドル回転域での新気交換率
が低下する（排気チャンバは高速出力特性向きにセツテ
ィングされているため、特に低回転域での新気交換率が
低くなる）。これにより、アイドル回転数域での不整燃
焼および回転変動が大きくなるという問題へである。

この表うな問題点は、特に、単気筒や９０度のＶ型２気
筒の２サイクルエンジンおいて顕著に現れも。

一方、このような間笛点を解消するための一手段として
、前記クランクソナツトに取り付けられるフライホイー
ルの慣性質量を大きくすることが挙げられるが、この方
法であると、エンノンの回転を滑らかにする場合に、前
記フライホイールの質量増加に伴うクランク系の慣性質
量が増加し、エンジンの応答性を低下させてしまうこと
から、さらなる改善が必要とされる。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前述し、た従来の問題点をａ効に解消し得る
２サイクルエンジンの排気時期制御袋ｐを提供せんとす
るもので、該排気時期制御装置は、特に、排気ポート近
傍の排気通路の上部壁に取り付けられて、前記排気ポー
トの開閉をなす制御午と、該制御弁を開閉駆動するアク
チュエータと、萌ｌ己２サイクルエンジンの回Ｉ云散を
検出する回転数検出手段と、該回転数検出手段からの出
力信号に基づき、前記２サイクルエンジンの回転数がア
イドリング回転数を含む数１０００回転の範囲内の低回
転域に′ある場合に、前記制御弁を開方向へ作動させろ
へぐ、また、前記低回転域以上の中回転域に至った場合
に、前記制御弁を閉方向へ作動させるべく、さらに、該
中回転域以上の高回転域に至った場合に、前記制御弁を
開方向へ作動させるべく、前記アクチュエータへ駆動信
号を出力する制砂ユニットとからなることを特徴とする
。

「作用　」 本発明に係わる２サイクルエンジンの排気時期制御装置
は、前述した構成とすることにより、エンジンかアイド
リング回転数を含む数１０００回転の範囲内において運
転させられている場合には、排気時期を制御する制御弁
を開方向へ作動させておくことにより、エンジンの圧縮
比を下げてクランクシャフトのトルク（回転）の変動を
抑え、また、爆発間隔が狭められて、前述したトルク変
動の影響が微少となる回転域に至った時点で制御弁を開
方向に作動させて出力特性を向上させ、さらに、高回転
域に至った場合においては制御弁を開方向に作動させて
高回転域における出力特性を向上させるものである。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。・ 第１図および第２図は、本実施例ＩＳ係わる排気時期制
御装置か４月された２サイクルエンジンの要部を示すも
ので、該２サイクルエンジン１は、筒状のシリンダブロ
ック２と、該シリンダブロック２に取り付けられて燃焼
室３を形成するシリンダヘッド４と、前記燃焼室３内に
摺動自在に嵌装されたピストン５と、前記燃焼室３内に
開口するととらに、前記ピストン５の摺動に伴って開閉
させられる複数の掃気ポート６および単一の排気ポート
７と、首記掃気ポート６および排気ポート７のそれぞれ
に連続して、前記シリンダブロック２の周壁内に形成さ
れた掃気通路８および排気通路９とを備えており、該排
気通路９の上部壁で前記排気ポート７の近傍に、本実施
例に係わる排気時期制御装置１０が設けられている。

該排気時期制御装置１０は、第１図に示すように。

前記排気通路９の上部壁に取り付けられて、面記排気ポ
ート７上部の開閉をなす制御弁１１と、第２図に示すよ
うに、該制御弁１１を開閉駆動するアクチュエータ１２
と、該アクチュエータ１２の作動量を制御する制御ユニ
ット１３とを備え、該制御ユニット１３には、前記２サ
イクルエンジンｌの回転数を検出する回転数検出手段１
４か取り付けられていて、該回転数検出手段１４からの
出力信号に基づき、前記２サイクルエンジン１の回転数
がアイドリングβ１１転数を含む数１０００回転の範囲
内の低回転域にある場合に、前記制御弁１１を開方向へ
作動させるべく、また、前記低回転域以上の中回転域に
至った場合に、前記制御弁１１を閉方向へ作動させるべ
く、さらに、該中回転域以上の高回転域に至った場合に
、前記制御弁１１を開方向へ作動させるべく、前記アク
チュエータ１２へ駆動信号を出力するようになっている
。

次いで、これらの詳細について説明すれば、前記排気通
路９の上部壁には、第１図および第２図Ｉ、：示すよう
に、排気ポート７の近傍から下流側へ向かって所定距離
、排気通路９内に開口する凹部１５が形成されていると
とらに、該凹部１５の下流側の端部を貫通するように、
シリンダブロック２の中心線と直交する方向に沿う回動
軸１６が取り付けられ、また、排気ポート７から下流側
へ向かって、該排気ポート７および排気通路９をシリン
ダブロック２の周方向に２分割するリブ１７が設けられ
ている。

前記制御弁１１は、第１図および第２図に示すように、
はぼ板状に形成されているとともにシリンダブロック２
の周方向に２分割され、それぞれの−端部が、前記回動
軸１６に相対回動が拘束された状態で連結されることに
より、前記リブ１７の両側に配設され、かつ、該回動軸
１６の所定角度の範囲内における往復回動によって、該
回動軸１６を中心として同期して揺動させられるように
なっている。

そして、該制御弁１１は、第１図に鎖線で示すように、
上方の揺動限度まで揺動させられた状態において、前記
凹部Ｉ５内に収納されるようにその形状が設定され、ま
た、召勤側の端部は、前記燃焼室３とほぼ、同等の曲率
で湾曲さけられており、下方の揺動限度まで揺動させら
れた状態において、第２図に示すように、燃焼室３の内
面とほぼ連続させられるようになっている。さらに、前
記制御弁１１の揺動中心側の端部は、前記凹部１．５の
内壁面との間にシール機能を発生させ、かつ、制御弁１
１自体の揺動動作を許容し得る程度の隙間を形成するよ
うになされ、また、前記凹部１５内に収納された状態に
おいて、その下面が、前記排気通路９の内面に連続する
湾曲面となされている。

したがって、このように形成された制御弁１１は、凹部
１５から突出させられて下方の揺動限度に位置させられ
た状態において、前記排気ポート７の上部を閉塞し、ま
た、上方の揺動限度に位置させられた状態において、排
気ポート７の上部を開放するようになっている。

一方、前記回動軸１６は、−端部がシリンダブロック２
の壁を貫通して外部へ突出させられており、その突出さ
せられた部分に、前記アクチュエータ１２が連結されて
いる。

すなわち、前記回動軸１６の一端部には、ワイヤドラム
１８が一体に取り付けられており、該ワイヤドラム１８
に巻回されたワイヤ１９を介してアクチュエータ１２が
連結されている。

該アクチュエータＩ２は、例えば、サーボモータが用い
られ、前記シリンダブロック２やそのｆ也のエンジン構
成体、あるいは、車体フレームのシリンダブロック２の
近傍に取り付けられる。そして、その制御された回転に
より、前記ワイヤ１９およびワイヤドラム１８を介して
前記回動軸１６（すなわち制御弁ｉｔ　）を所定角度の
範囲内で、回動あるいは揺動させるようになっている。

前記制御ユニット１３に接続された回転数検出手段１４
は、例え゛ば、２サイクルエンジンｌのクランクシャフ
ト（図示路）に取り付けられたパルスジェネレータであ
って、２サイクルエンジン１の回転数に応じたパルスを
発生するとともに、該パルス数に比例した電気信号を後
段の制御ユニット１３に出力するようになっている。

該制御ユニット１３は、アイドル回転数を含む数１００
０回転の範囲の下限のエンジン回転数Ａおよび上限のエ
ンジン回転数Ｂ、中回転域の上限を設定するエンジン回
転数Ｃ１および、高回転域の下限を設定するエンジン回
転敗りが予め入力されており、前記回転数検出手段１４
からの情報に基づき、第３、（に示すように、エンジン
か、回転数Ａ未満である場合には、制御弁１１を全閉位
置に位置させるべくアクチュエータエ２に駆動信号を出
力し、回転数Ａ以上回転数Ｂ未満の範囲内にある場合に
、前記制御弁１１を全開位置と全閉位置との間の中間位
置に位置させるべく、前記アクチュエータＩ２に駆動信
号を出力し、また、回転数Ｂ以上回転数Ｃ未満の範囲内
にある場合に、制御弁１１を全閉位置に位置させるべく
駆動信号を出力し、さらに、回転数Ｃ以上回転数り未満
にある場合に、その回転数に比例して制御弁１１を全閉
位置から全開位置へ向けて移動さ仕るとともに、回転数
り以上に至った際に、制御弁１１を全開位置に位置させ
るべく、前記アクチュエータ１２へ駆動信号を出力する
ようになっている。

そして、前記エンジン回転数Ｃは、前記２サイクルエン
ジンｌを例えば自動二輪車に適用する場合においては、
−般の市街地走行で多用される回転数の上限で約５００
０〜７０００ｒｐｍである。

さらに、本実施例では、２サイクルエンジンｌの始動後
においてエンジンの回転数がアイドル回転数以上の回転
数Ｘに至った時点で、制御弁１１を１度全開位置まで往
復させるようになっている。

この回転数Ｘは、前記アイドル回転数とごく近い値に設
定される。

しかしてこのように構成された本実施例の排気時期制御
装置１０の作動について、第４図のフロー図を参照して
説明すれば以下のとおりである。

２サイクルエンジンｌか停止状聾にある場合には、制御
弁１１は全開位置に位置させられているとともに、排気
ポート７の上部を閉塞した状態に保持されている。

これより、２サイクルエンジンＩが始動させられると、
該２サイクルエンジン１の回転数が回転数検出手段１４
によって検出されるとともに、該回転数の情報が電気信
号に変換されて回転数検出手段１４から連続して制御ユ
ニット１３へ出力される。

始動後における２サイクルエンジンＩの回転数がアイド
リング回転数以上に至ると、制御ユニット１３からアク
チュエータ１２へ駆動信号が出力されて、該アクチュエ
ータ１２により制御弁１１が−旦全開位置まで移動させ
られたのちに、閉方向へ向けて移動させられる。

このような制御弁１１の往復動により、前記制御弁１１
に付着したカーボンが、制御弁１１と前記凹部１５の内
面との摺接によって強制的に掻き落とされる。

このようにして制御弁１１の往復動がなされたのちに、
２サイクルエンジン１の回転数が回転数Ａ〜回転数Ｂの
低回転域にある場合、この情報が回転数検出手段１４か
ら制御ユニット１３へ出力されるとともに、制御ユニッ
ト１３からアクチュエータ１２へ駆動信号が出力される
ことにより、前記制御弁１１が全開位置と全開位置との
間の中間位置に揺動さ仕られる。このように、低回転域
において、制御弁１１が中間位置に位置させられると、
排気ポート６の上縁が上死点側に変位させられて圧縮比
が減少させられることになり、この結果、アイドル回転
域付近での新気交換率が向上し、不整燃焼およびこれに
伴うトルク変動が減少させられる。そして、低回転域に
おいて制御弁１１を中間位置に保持するのは、前述した
ように圧縮比を下げてトルク変動を小さくすることと、
低回転域において制御弁１１を全開にして高速回転側に
セットした場合、燃焼音が大きくなる傾向があり、この
燃焼音を極力小さくすることとの兼合いで設定されるも
のである。

さらに、２サイクルエンジン１が前述した低回転域から
回転数Ｂ−Ｃの間の通常走行時に多用される中回転域に
至ると、回転数検出手段１４からの信号に基づき、制御
ユニット１３からアクチュエータ１２へ駆動信号が出力
されて、首記制御弁１１が全閉位置に揺動さ仕られる。

これによって、トルク変動に与える影響が小さい爆発間
隔に至った時点で、排気時期が適切な状態となされて、
通常走行時におけ゛る回転の変動が抑制されるとともに
出力特性の向上が図られる。

一方、２サイクルエンジン１の回転が、前記中回転域の
上限回転数Ｃを越えた場合には、高回転域の下限回転数
りに至る間に、制御弁１１が全閉状態から徐々に開放さ
れて、前記回転数りに至った時点で全開位置に保持され
、２サイクルエンジンｌの排気時期が高回転域において
適正な状態となされる。

以上の操作を２サイクルエンジンｌの回転数に対応して
行なうことにより、低回転域から高回転域に至る広い回
転域で出力特性の向上が図れるとともに、特に、爆発間
隔が長いトルク変動の影響の出やすい回転域である、ア
イドリング回転数を含む数１０００回転の低回転域での
トルク変動すなわち回転変動を抑制し、かつ、本実施例
では、低回転域での制御弁１１の開度を中間開度として
いることから、爆発音の低減が図られる。

−方、２サイクルエンジンｌの回転が前述した低回転域
にある場合に、前記制御弁１１がカーボンが最も付着し
やすい条件下に置かれるが、本実施例では、高回転域あ
るいは中回転域から回転数Ｂ未満の低回転域に下降した
場合に、制御弁１１が全閉位置を経て中間開度まで揺動
させられるから、運転中における制御弁１１の揺動回数
が増加させられ、この結果、制御弁１１に付着したカー
ボンの掻き落とし作用が向上させられる。したがって制
御弁１１の作動の円滑性が常時確保され、高精度の排気
時期の制御が可能となる。

なお、前記実施例において示した各構成部材の諸形状や
寸法等は一例であって、適用する２サイクルエンジンｌ
の種類や設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、前記各回転域の範囲を設定する回転数は、車両
や２サイクルエンジンｌの仕様等により変更されるもの
であり、また、制御弁１１の中間開度における保持位置
も、２サイクルエンジン１の工程容積を決定するシリン
ダ内径と工程距離との兼合い等により変更され得るもの
である。さらに、前記回転数の検出は、２サイクルエン
ジンの点火パルスを極比するεとによっても行なうこと
ができ、また、アクチュエータは電気的な制御によるも
のに限定されるものではなく、流体圧、例えば、空気圧
を利用したものであってもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる２サイクルエンジ
ンの排気時期制御装置は、２サイクルエンノンのンリン
ダ内に開口する排気ポートの上死点側を開閉して、該排
気ポートに連続して形成された排気通路と前記シリンダ
の内部との連通時期を変化させるようにした排気時期制
御装置であって、前記排気通路の上部壁に取り付けられ
て、前記排気ポートの開閉をなす制御弁と、該制御弁を
開閉駆動するアクチュエータと、前記２サイクルエンジ
ンの回転数を検出する回転数検出手段と、該回転数検出
手段からの出力信号に基づき、前記２サイクルエンジン
の回転数がアイドリング回転数を含む数１０００回転の
範囲内の低回転域にある場合に、前記制御弁を開方向へ
作動させるべく、また、前記低回転域以上の低中回転域
に至った場合に、前記制御弁を開方向へ作動させるべく
、さらに、該低中回転域以上の高回転域に至った場合に
、前記制御弁を開方向へ作動させるべく、前記アクチュ
エータへ駆動信号を出力する制御ユニットと力＼らなる
ことを特徴とするもので、低回転域から高回転域に至る
広い回転域で出力特性の向上を図ることかできるとと乙
に、特に、爆発間隔が長いトルク変動の影響の出やすい
回転域であるアイドリング回転数を含む数１０００回転
の低回転域での田縮比を下げるとともに新気交換率を高
めて、２＋イクルエンジンのトルク変動を抑制し、この
結果、低回転域から高回転域まで高い出力特性を維持し
つつ、円滑な作動状態を維持することができる等の優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は一実施
例が適用された２サイクルエンジンの要部を示す縦断面
図、第２図は第１図の■−■線に沿う矢視断面図、第３
図は制御弁の作動時期とエンジン回転数との対応を示す
図、第４図はフロー図である・。 １・・・・・・２サイクルエンジン、５・・・・・・ピ
ストン、７・・・・・・排気ポート、　　　　　９・・
・・・・排気通路、１０・・・・・排気時期制御装置、
　１１・・・・・制御弁、１２・・・・・・アクチュエ
ータ、　　１３・・・・・・制御ユニット、１４・・・
・・・回転数検出手段、　　１５・・・・・凹部、１６
・・・・・・回動軸、　　　　　　　１８・・・・・ワ
イヤドラム、［９・ワイヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２サイクルエンジンのシリンダ内に開口する排気ポート
   の上死点側を開閉して、該排気ポートに連続して形成さ
   れた排気通路と前記シリンダの内部との連通時期を変化
   させるようにした排気時期制御装置であって、前記排気
   通路の上部壁に取り付けられて、前記排気ポートの開閉
   をなす制御弁と、該制御弁を開閉駆動するアクチュエー
   タと、前記２サイクルエンジンの回転数を検出する回転
   数検出手段と、該回転数検出手段からの出力信号に基づ
   き、前記２サイクルエンジンの回転数がアイドリング回
   転数を含む数１０００回転の範囲内の低回転域にある場
   合に、前記制御弁を開方向へ作動させるべく、また、前
   記低回転域以上の中回転域に至った場合に、前記制御弁
   を閉方向へ作動させるべく、さらに、該中回転域以上の
   高回転域に至った場合に、前記制御弁を開方向へ作動さ
   せるべく、前記アクチュエータへ駆動信号を出力する制
   御ユニットとからなることを特徴とする２サイクルエン
   ジンの排気時期制御装置。