JP2002138886A - 二輪車用エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常走行域での燃費の改善を図りつつ、エン
ジンブレーキの利きを良く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２７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９において、無負荷時におい
て点火時期を低負荷域でのそれと同等に維持するととも
に、混合気の空燃比をリーンに設定する。本発明によれ
ば、スロットルを戻したとき（つまり、無負荷時）の点
火時期を低負荷域と同様に進角させるようにしたため、
回転変動の僅かな違いを検出する必要がなく、高精度な
センサを用いることなく低負荷域を含む通常走行域での
燃費の改善を図ることができる。そして、スロットルを
戻したときには混合気の空燃比をリーンに設定するよう
にしたため、エンジン９の出力を抑制してエンジンブレ
ーキの利きを良くすることができる。

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】一方、自動二輪車においては、スロットル
を戻したとき（つまり、無負荷時）のエンジンブレーキ
の利きを良くしたいという要求があり、この要求を満た
すためには点火時期を遅角させることが有効である。

【０００７】従って、低負荷域でのエンジン出力の低下
を防ぎつつ、エンジンブレーキの利きを良くするために
は、無負荷と低負荷とを検出して点火時期を適正に制御
する必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、エンジンの
回転変動は回転数が高くなるに従って小さくなるため、
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
検出する方法では高回転域でのエンジン負荷を高精度に
検出することができず、無負荷と低負荷とを検出して点
火時期を適正に制御することが不可能であった。特に、
高い乗車感とレスポンスが求められる自動二輪車におい
てはエンジンブレーキの利きは重要視されている。

【０００９】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、通常走行域での燃費の改善を
図りつつ、エンジンブレーキの利きを良くすることがで
きる二輪車用エンジンを提供することにある。

【００１０】

【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、無負
荷時において点火時期を低負荷域でのそれと同等に維持
するとともに、混合気の空燃比をリーンに設定したこと
を特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、吸気通路の途中に摺動式スロットルバルブ
を設け、該スロットルバルブの下流の吸気通路を隔壁に
よってスロットルバルブの摺動方向に上下に仕切ったこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２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。

【００１３】従って、請求項１記載の発明によれば、ス
ロットルを戻したとき（つまり、無負荷時）の点火時期
を低負荷域と同様に進角させるようにしたため、回転変
動の僅かな違いを検出する必要がなく、高精度なセンサ
を用いることなく低負荷域を含む通常走行域での燃費の
改善を図ることができる。そして、スロットルを戻した
とき（つまり、無負荷時）には混合気の空燃比をリーン
に設定するようにしたため、エンジン出力を抑制してエ
ンジンブレーキの利きを良くすることができる。尚、無
負荷時に混合気の空燃比をリーンに設定することによる
燃焼速度の低下については、点火時期を早めることによ
って排気行程までの時間を或る程度確保することができ
るためにアフターバーン等の問題は発生しない。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、スロットル
バルブの下流の吸気通路を隔壁によってスロットルバル
ブの摺動方向に上下に仕切ったため、スロットルバルブ
の開度が小さい無負荷及び低負荷域での吸気の流速が高
められ、これによって燃焼速度が高められて混合気の確
実な燃焼が実現される。

【００１５】請求項３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】而して、本実施の形態においては、キャブ
レタ１４の吸気通路４７と前記吸気管１３内の吸気通路
及びシリンダヘッド１１に形成された前記吸気通路２８
は１つの連続した吸気通路を構成しており、この吸気通
路の前記スロットルバルブ４８よりも下流の部分は隔壁
５４によってスロットルバルブ４８の摺動方向に上下に
仕切られており、隔壁５４の上側部分は断面積の大きな
主吸気通路５５、同隔壁５４の下側部分は断面積の小さ
な副吸気通路５６として構成されている。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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回
転変動度を求めることができる。

【００４２】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。

【００４３】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。又、ＥＣ
Ｕは、ライダーがスロットルを戻したとき（つまり、無
負荷時であって、エンジンブレーキが必要な場合）には
点火時期を低負荷域と同様に進角させるとともに、キャ
ブレタ１４によって形成される混合気の空燃比をリーン
に設定する。

【００４４】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、点火時期を進角すべき最低限の回転域（図６に
示す領域Ａ）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。尚、図６に示す領域Ａの範
囲は負荷による進角を行った領域である。この中でも低
回転域であれば、図５に示したように僅かなトルク変化
も回転変動度の違いとして検出することができるため、
図６に示すＢ範囲については無負荷時と低回転時とで点
火時期を違えてエンジンブレーキを利かすことができ
る。しかし、Ｂ領域を超えた領域では、僅かなトルクの
変化を回転変動度で検出しにくいため、ここについては
低負荷時の進角させた点火時期の設定を無負荷時にも適
用している。

【００４５】以上のように、本実施の形態においては、
自動二輪車１の走行中にライダーがスロットルを戻した
とき（つまり、無負荷時）の点火時期を低負荷域と同様
に進角させるようにしたため、回転変動の僅かな違いを
検出する必要がなく、高精度なセンサを用いることなく
低負荷域を含む通常走行域での燃費の改善を図ることが
できる。

【００４６】そして、スロットルを戻したとき（つま
り、無負荷時）には、混合気の空燃比をリーンに設定す
るようにしたため、エンジン９の出力を抑制してエンジ
ンブレーキの利きを良くすることができる。尚、無負荷
時に混合気の空燃比をリーンに設定することによる燃焼
速度の低下については、点火時期を早めることによって
排気行程までの時間を或る程度確保することができるた
めにアフターバーン等の問題は発生しない。

【００４７】又、本実施の形態では、スロットルバルブ
４８の下流の吸気通路を隔壁５４によってスロットルバ
ルブ４８の摺動方向に上下に仕切って断面積の大きな主
吸気通路５５と断面積の小さな副吸気通路５６とに区画
したため、スロットルバルブ４８の開度が小さい無負荷
及び低負荷域においては混合気は断面積の小さな副吸気
通路５６を主に流れるためにその流速が高められ、これ
によってエンジン９の燃焼室Ｓでの混合気の燃焼速度が
高められ、リーンな混合気であっても該混合気の確実な
燃焼が実現される。

【００４８】更に、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の領域Ａ）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。

【００４９】

【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、無負荷時において点火時
期を低負荷域でのそれと同等に維持するとともに、混合
気の空燃比をリーンに設定したため、通常走行域での燃
費の改善を図りつつ、エンジンブレーキの利きを良くす
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。

【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 ４８ 摺動式スロットルバルブ ５４ 隔壁 ５５ 主吸気通路 ５６ 副吸気通路 ６５ 回転センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ｊ Ｆ０２Ｍ 35/10 １０１ Ｆ０２Ｍ 35/10 １０１Ｅ 35/108 ３０１Ｂ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｃ Ｆ Ｆターム(参考） 3G022 CA03 CA05 CA09 DA01 DA10 EA00 GA05 3G084 BA05 BA09 BA17 CA03 CA06 CA09 DA02 DA13 EB08 EC02 EC03 FA18 FA33 FA34 3G301 JA00 JA02 JA20 KA07 KA08 KA16 KA23 LA00 LA01 MA01 NC02 NE15 PA17Z PE01Z PE02Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 無負荷時において点火時期を低負荷域でのそれと同等に
   維持するとともに、混合気の空燃比をリーンに設定した
   ことを特徴とする二輪車用エンジン。
2. 【請求項２】 吸気通路の途中に摺動式スロットルバル
   ブを設け、該スロットルバルブの下流の吸気通路を隔壁
   によってスロットルバルブの摺動方向に上下に仕切った
   ことを特徴とする請求項１記載の二輪車用エンジン。
3. 【請求項３】 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又は２記載の二輪車
   用エンジン。