JP2002138881A

JP2002138881A - 二輪車用エンジン

Info

Publication number: JP2002138881A
Application number: JP2000333161A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Isaka; 義治井坂; Masahiro Honda; 正弘本多
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】低回転低負荷域での運転が安定し、回転変動
の大きさによって負荷を検出する方式を採用して低コス
トを実現することができる二輪車用エンジンを提供する
こと。【構成】クランク軸の回転変動の大きさによって負荷
を検出し、低負荷域において点火時期を進角するように
した二輪車用エンジンにおいて、低回転低負荷域での混
合気濃度を常用運転域のそれよりもリッチに設定する。
本発明によれば、低回転低負荷域での混合気濃度を常用
運転域のそれよりもリッチに設定したため、低回転低負
荷域での運転が安定し、回転変動の大きさによって負荷
を検出する方式を採用して常用運転域における低燃費と
エンジンの低コストを実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低負荷域において
点火時期を進角するようにした二輪車用エンジンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に内燃エンジンにおいては、吸気量
が少ない低負荷域では点火時の圧力が低いために混合気
の燃焼速度（火炎伝播速度）が遅く、このために点火時
期を進角させることが行われる。

【０００３】ところで、負荷によって点火時期を制御す
るエンジンにおいては、負荷の検出が必須であるが、こ
の負荷の検出には一般にスロットル開度センサ（ＴＰ
Ｓ）が用いられている。

【０００４】しかしながら、スロットル開度センサは高
価であり、特に小型の二輪車用エンジンにスロットル開
度センサを設けることはコスト的にもスペース的にもメ
リットが小さい。

【０００５】そこで、クランク軸の回転変動の大きさに
よってエンジン負荷を検出する方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、クランク軸
の回転変動の大きさによって負荷を検出するようにした
エンジンにおいては、低回転低負荷域で正確な点火時期
制御を行うことができない場合がある。これは、低回転
低負荷域は元々不安定な領域であって、僅かな燃料流量
の変動等によってもトルク変動が大きくなるためであ
る。

【０００７】低回転低負荷域では体積効率も低く、筒内
での混合気の流動も遅いために燃焼変動が大きいが、混
合気の濃度をリーンに設定した場合には燃焼変動が更に
大きくなる。

【０００８】又、混合気のサイクル毎の空燃比（Ａ／
Ｆ）の変動によるトルク変動は、設定した空燃比によっ
て異なり、混合気の濃度をリーンに設定した場合には図
８に示すようにトルク変動が大きくなる。即ち、図８に
示すように、空燃比（Ａ／Ｆ）の同一変動幅に対して空
燃比（Ａ／Ｆ）がリーンになる程、トルク変動幅が大き
くなる。従って、低回転低負荷域ではスロットル開度一
定で運転していても回転変動が発生し、点火時期が安定
しないという問題が発生する。

【０００９】上記問題を点火系によって解決するには、
回転変動を多数の回転数の平均値から求める必要があ
り、追従性が悪化してしまう。このため、回転変動の大
きさによって負荷を検出するエンジンは、負荷検出にス
ロットル開度センサを用いるエンジンに正確さで及ばな
いという欠点があった。

【００１０】一方、回転変動の大きさによって負荷を検
出する小型エンジンには鋭いレスポンスが要求されるた
め、フライホイールマスも小さく、低回転域での回転変
動が元々大きい。このため、燃費の改善を目的として混
合気濃度をリーンに設定すると回転変動が更に大きくな
ってしまい、回転変動の大きさによって負荷を検出する
方式を採用することは安定性と追従性の点で困難であっ
た。

【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、低回転低負荷域での運転が安
定し、回転変動の大きさによって負荷を検出する方式を
採用して低コストを実現することができる二輪車用エン
ジンを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、クランク軸の回転変動の大
きさによって負荷を検出し、低負荷域において点火時期
を進角するようにした二輪車用エンジンにおいて、低回
転低負荷域での混合気濃度を常用運転域のそれよりもリ
ッチに設定したことを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、点火時期を進角すべき最低限の回転域を設
定し、該回転域以外では点火時期の進角を行わないよう
にしたことを特徴とする。

【００１４】従って、請求項１記載の発明によれば、低
回転低負荷域での混合気濃度を常用運転域のそれよりも
リッチに設定したため、低回転低負荷域での運転が安定
し、回転変動の大きさによって負荷を検出する方式を採
用して常用運転域における低燃費とエンジンの低コスト
を実現することができる。

【００１５】請求項２記載の発明によれば、点火時期を
進角すべき最低限の回転域（燃費が重視される走行領
域）以外では点火時期の進角を行わないようにしたた
め、回転変動が小さい高回転域での高精度な回転変動の
検出が不要となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１７】図１は自動二輪車１の側面図であり、同図
において、２は車体前方上部に位置するヘッドパイプで
あり、該ヘッドパイプ２内にはステアリング軸３が回動
自在に挿通している。そして、このステアリング軸３の
上端にはハンドル４が取り付けられ、下端にはフロント
フォーク５が取り付けられ、フロントフォーク５の下端
には前輪６が回転自在に軸支されている。

【００１８】又、前記ヘッドパイプ２からはメインフレ
ーム７が車体後方に向かって斜め下方に延出しており、
該メインフレーム７の後部からは左右一対のシートレー
ルフレーム８が車体後方に向かって斜め上方に延出して
いる。そして、車体の前後方向略中央下部にはエンジン
９がブラケット１０を介して前記メインフレーム７に支
持されて配設されており、該エンジン９のシリンダヘッ
ド１１には、エアクリーナボックス１２から下方に延び
る吸気管１３が接続され、該吸気管１３の途中にはキャ
ブレタ１４が設けられている。

【００１９】一方、上記エンジン９の後方には、リヤア
ーム１５の前端がピボット軸１６にて上下揺動自在に枢
着されており、該リヤアーム１５の後端部には後輪１７
が回転自在に軸支されている。そして、後輪１７は、リ
ヤアーム１５の後端部と前記シートレールフレーム８の
中間部に介設された左右一対のリヤクッション１８を介
して車体側に懸架されている。尚、図中、１９はチェー
ンケースである。

【００２０】又、前記ヘッドパイプ２の後方であって、
前記シートレールフレーム８上にはタンデム型のシート
２０が配置されており、該シート２０の下方には燃料タ
ンク２１が配され、その下方にはバッテリ２２が配置さ
れている。

【００２１】ここで、前記エンジン９の構成の詳細を図
２〜図４に基づいて説明する。尚、図２はエンジン要部
の側断面図、図３は同エンジンの平断面図、図４は図３
の矢視Ａ−Ａ方向の図である。

【００２２】本実施の形態に係るエンジン９は空冷４サ
イクル単気筒エンジンであって、シリンダボディ２３に
設けられたシリンダ２４内にはピストン２５が摺動自在
に嵌挿され、該ピストン２５はコンロッド２６を介して
クランク軸２７に連結されている。尚、ピストン２５の
シリンダ２４内での往復直線運動はコンロッド２６によ
ってクランク軸２７の回転運動に変換される。

【００２３】又、上記シリンダボディ２３の端部に被着
された前記シリンダヘッド１１には、図２に示すよう
に、燃焼室Ｓと吸気通路２８及び排気通路２９が形成さ
れており、吸気通路２８と排気通路２９が燃焼室Ｓにそ
れぞれ開口する吸気ポート２８ａと排気ポート２９ａは
吸気バルブ３０と排気バルブ３１によってそれぞれ適当
なタイミングで開閉されてシリンダ２４内で所要のガス
交換がなされる。

【００２４】即ち、上記吸気バルブ３０と排気バルブ３
１はシリンダヘッドに圧入されたバルブガイド３２，３
３にそれぞれ摺動自在に挿通保持されており、これらは
バルブスプリング３４，３５によってそれぞれ閉じ側に
付勢されている。

【００２５】又、シリンダヘット１１とこれに被着され
たヘッドカバー３６とで囲まれる空間内であって、吸気
バルブ３０と排気バルブ３１の間には、図２の紙面垂直
方向（車幅方向）に長いカム軸３７が回転自在に配され
ており、このカム軸３７に一体に形成された吸気カム３
７ａと排気カム３７ｂの各外周面にはロッカアーム３
８，３９の各一端が当接している。ここで、各ロッカア
ーム３８，３９はその中間部がロッカアーム軸４０，４
１によってそれぞれ回転自在に支持されており、これら
の他端は前記吸気バルブ３０と排気バルブ３１の各頂部
にそれぞれ当接している。

【００２６】更に、上記カム軸３７の一端には、図３に
示すように、スプロケット４２が取り付けられており、
このスプロケット４２とクランク軸２７に取り付けられ
た小径のスプロケット４３との間には無端状のチェーン
４４が巻装されている。

【００２７】而して、エンジン９が作動してクランク軸
２７が回転駆動されると、このクランク軸２７の回転は
スプロケット４３、チェーン４４及びスプロケット４２
を介してカム軸３７に伝達されて該カム軸３７がクラン
ク軸２７の１／２の速度で回転駆動され、このカム軸３
７に一体に形成された前記吸気カム３７ａと排気カム３
７ｂに当接する前記ロッカアーム３８，３９がそれぞれ
ロッカアーム軸４０，４１を中心として揺動するため、
吸気バルブ３０と排気バルブ３１がそれぞれ適当なタイ
ミングで開閉されて前述のようにシリンダ２４内で所要
のガス交換がなされる。

【００２８】尚、図３に示すように、シリンダヘッド１
１の側部には点火プラグ４５が斜めに螺着されており、
該点火プラグ４５の電極部は燃焼室Ｓ内に臨んでいる。

【００２９】他方、図２に示すように、シリンダヘッド
１１の吸気側端面（上面）には、吸気通路２８に連なる
前記吸気管１３が取り付けられており、この吸気管１３
には前記キャブレタ１４が連結されている。

【００３０】ところで、上記キャブレタ１４は所謂ＶＭ
キャブレタであって、これのベンチュリ管状のミキシン
グチャンバー４６内に形成された吸気通路４７の一部に
は断面積が急縮小するスロート部が形成されている。
又、このミキシングチャンバー４６の上部にはボス部４
６ａが一体に形成されており、該ボス部４６ａにはピス
トン状の摺動式スロットルバルブ４８が上下摺動自在に
嵌挿されている。

【００３１】上記スロットルバルブ４８はスプリング４
９によって常時下方（絞り側）に付勢されており、その
下端には下方に向かって先細のジェットニードル５０が
結着されている。そして、このスロットルバルブ４８は
スロットルワイヤー５１を介して自動二輪車１のハンド
ル４（図１参照）に設けられた不図示のスロットルグリ
ップに接続されている。

【００３２】又、前記ミキシングチャンバー４６の下部
にはフロートチャンバー５２が設けられており、このフ
ロートチャンバー５２内には燃料が収容されるととも
に、メインノズル５３が同軸的に設けられている。尚、
メインノズル５３の上端部はミキシングチャンバー４６
の吸気通路４７のスロート部に開口しており、その内部
には前記ジェットニードル５０が進退自在に臨んでい
る。

【００３３】ところで、図３に示すように、前記クラン
ク軸２７の一端には遠心クラッチ５７が設けられ、他端
にはフライホイールマグネトー５８が取り付けられてい
る。ここで、遠心クラッチ５７のアウターケース５９に
は小径のギヤ６０が一体に形成されている。

【００３４】又、前記フライホイールマグネトー５８
は、複数のコイル６１をカバー６２に固定して成るステ
ータ６３と、クランク軸２７の端部に固定されてコイル
６１の周囲を覆うドラム状のロータ６４とで構成されて
おり、図４に示すように、ロータ６４の外周側の所定位
置には回転センサ６５が固設されている。

【００３５】他方、図３に示すように、クランクケース
６６内には中間軸６７と出力軸６８が前後に平行を成し
て回転自在に配されており、中間軸６７の一端には多板
式のクラッチ６９が設けられており、このクラッチ６９
のクラッチアウター７０は中間軸６７に対して回転自在
に支承され、これには前記ギヤ６０に噛合するギヤ７１
が取り付けられている。そして、クラッチ６９のクラッ
チインナー７２は、中間軸６７と一体に回転するよう該
中間軸６７にスプライン嵌合されている。

【００３６】又、中間軸６７と出力軸６８には変速操作
によって選択的に噛合する複数の変速ギヤ７３〜７８が
設けられており、出力軸６８のクランクケース６６外へ
突出する端部には小径のドライブスプロケット７９が取
り付けられている。そして、このドライブスプロケット
７９と前記後輪１７（図１参照）に取り付けられた不図
示の大径のホイールスプロケットの間には無端状の不図
示のチェーンが巻装されており、このチェーンは前記チ
ェーンケース１９（図１参照）によって覆われている。

【００３７】而して、エンジン９が始動されてクランク
軸２７が回転駆動されると、その回転数は前記回転セン
サ６５によって検出されるが、このクランク軸２７の回
転数が一定値以上に達すると遠心クラッチ５７がＯＮさ
れ、該クランク軸２７の回転はギヤ６０，７１を経てク
ラッチ６９のクラッチアウター７０に伝達され、該クラ
ッチアウター７０が回転駆動される。

【００３８】クラッチ６９がＯＮ状態にあるとき、クラ
ッチアウター７０の回転はクラッチインナー７２を経て
中間軸６７に伝達され、該中間軸６７の回転は変速ギヤ
７３〜７８によって変速されて出力軸６８に伝達され
る。そして、この出力軸６８の回転はドライブスプロケ
ット７９、不図示のチェーン及びホイールスプロケット
を介して後輪１７に伝達され、該後輪１７が回転駆動さ
れて自動二輪車１が所定の速度で走行せしめられる。
尚、変速操作はクラッチ６９をＯＦＦした状態でなされ
る。

【００３９】ところで、本実施の形態に係るエンジン９
においては、クランク軸２７の回転は回転センサ６５に
よって検出されるが、検出されたクランク軸２７の回転
は不図示のエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣ
Ｕと略称する）に送信され、ＥＣＵではクランク軸２７
の回転変動度の大きさによってエンジン９の負荷が求め
られる。

【００４０】ここで、回転変動度とは、図４に示すフラ
イホイールマグネトー５８のロータ６４の外周に突設さ
れた突起６４ａの角度αの１回転の間の時間割合である
と定義される。尚、回転変動度にはバラツキが発生する
ため、何回転かの値を平均することによって安定した変
動度を求めることができる。

【００４１】図５に回転変動度とエンジントルク（負
荷）との関係をエンジン回転数をパラメータとして示す
が、同図に示すように回転変動度は回転数が高くなるに
従って小さくなる。そして、低回転では負荷（トルク）
による回転変動度の変化が大きいため、目的とする低回
転域では回転変動度によって負荷の変化を表すことがで
きることが分かる。

【００４２】而して、本実施の形態では、点火プラグ４
５による点火時期はＥＣＵによって制御されるが、ＥＣ
Ｕは低負荷域においては点火時期を進角する。ここで、
エンジン９の点火時期の負荷と回転速度に対する制御マ
ップを図６に示すが、本実施の形態では、負荷によって
点火時期を進角すべき最低限の回転域（図６に示すＡ領
域）を設定し、この回転域以外では点火時期の進角を行
わないようにした。

【００４３】又、キャブレタ１４は、低回転低負荷域で
の混合気濃度を常用運転域のそれよりもリッチに設定す
る。ここで、混合気濃度（空燃比Ａ／Ｆ）のエンジン回
転数（車速）に対する制御特性を図７に示すが、エンジ
ン９の常用運転域では燃費の改善を目的として空燃比
（Ａ／Ｆ）はリーンに設定されており、それよりも回転
数が低い低回転低負荷域では前述のように空燃比（Ａ／
Ｆ）を常用運転域のそれよりもリッチに設定している。
又、常用運転域よりも回転数が高い高回転域では空燃比
（Ａ／Ｆ）は回転数の増大と共にリッチになるよう制御
される。

【００４４】ところで、自動二輪車１の燃費を重視した
走行であっても、エンジン９を安定して運転できる範囲
で運転するのが一般的である。例えば、エンジンの排気
量が１００ｃｃ程度の自動二輪車ではトップギヤで車速
３０ｋｍ／ｈ以下で走行することは少なく、それ以下の
車速ではシフトダウンする。エンジンはこのような常用
運転域では安定して運転可能であるため、混合気濃度を
リーンに設定しても回転変動によって点火時期がばらつ
くことが少ない。従って、図６に示す領域Ａでの点火時
期の進角が可能となり、クランク軸の回転変動の大きさ
によって負荷を検出し、検出された負荷に基づいて点火
時期を制御する方式を採用しつつ、常用運転域において
混合気濃度をリーンに設定して燃費の改善を図ることが
できる。尚、常用回転域は前記最低限の領域Ａ内に入る
ように領域Ａの範囲が設定されている。

【００４５】ここで、問題となるのは常用運転域よりも
回転数と負荷が低い低回転低負荷域であるが、本実施の
形態では、前述のように混合気濃度を常用運転域のそれ
よりもリッチに設定したため、該二輪車用エンジンの低
回転低負荷域での運転が安定し、回転変動の大きさによ
って負荷を検出する方式を採用して低コストを実現する
ことができる。尚、低回転低負荷域で混合気濃度を常用
運転域のそれよりもリッチに設定すると、この運転域で
の燃費は若干悪化するが、低回転低負荷域は余り使用し
ない領域であるために殆ど問題とはならない。むしろ、
回転が下がったときのエンジン９の粘りや安定性、過渡
状態でのスロットル操作に対する応答性が向上するた
め、運転し易くなる等の運転性の点からも低回転低負荷
域で混合気濃度を常用運転域のそれよりもリッチに設定
することが望ましい。

【００４６】以上のように、本実施の形態においては、
通常は燃費が問題とならない低回転低負荷域において混
合気濃度を常用運転域のそれよりもリッチに設定したた
め、低回転低負荷域での運転が安定し、回転変動の大き
さによって負荷を検出する方式を採用して常用運転域に
おける低燃費とエンジン９の低コスト化を実現すること
ができる。そして、エンジン９の回転変動を抑えるため
にフライホイールを大きくしたりする必要がなく、エン
ジン９に要求される特性を何ら損なうことなく前記効果
を得ることができる。

【００４７】又、本実施の形態では、点火時期を進角す
べき最低限の回転域（燃費が重視される走行領域を含む
図６のＡ領域）以外では点火時期の進角を行わないよう
にしたため、回転変動が小さい高回転域での高精度な回
転変動の検出が不要となり、低コストを実現することが
できる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、クランク軸の回転変動の大きさによって負荷を
検出し、低負荷域において点火時期を進角するようにし
た二輪車用エンジンにおいて、低回転低負荷域での混合
気濃度を常用運転域のそれよりもリッチに設定したた
め、該二輪車用エンジンの低回転低負荷域での運転が安
定し、回転変動の大きさによって負荷を検出する方式を
採用して低コストを実現することができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジンを搭載する自動二輪車の
側面図である。

【図２】本発明に係るエンジン要部の側断面図である。

【図３】本発明に係るエンジンの平断面図である。

【図４】図３の矢視Ａ−Ａ方向の図である。

【図５】回転変動度とエンジントルク（負荷）との関係
をエンジン回転数をパラメータとして示す図である。

【図６】エンジンの点火時期の負荷と回転速度に対する
制御マップである。

【図７】空燃比（Ａ／Ｆ）のエンジン回転数に対する制
御特性図である。

【図８】空燃比（Ａ／Ｆ）の変動幅に対するエンジント
ルク変動幅を示す図である。

【符号の説明】

１自動二輪車９エンジン（二輪車用エンジン）１４キャブレタ２７クランク軸６５回転センサ

フロントページの続きＦターム(参考） 3G022 CA06 CA09 DA01 DA03 FA06 GA05 3G084 AA00 BA09 CA03 DA13 EA11 EB08 FA34 3G301 HA00 HA01 JA20 KA08 KA24 LA00 MA01 NC02 NE11 NE13 NE19 PE02Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランク軸の回転変動の大きさによって
負荷を検出し、低負荷域において点火時期を進角するよ
うにした二輪車用エンジンにおいて、低回転低負荷域での混合気濃度を常用運転域のそれより
もリッチに設定したことを特徴とする二輪車用エンジ
ン。
【請求項２】点火時期を進角すべき最低限の回転域を
設定し、該回転域以外では点火時期の進角を行わないよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の二輪車用エン
ジン。