JP2004011522A - ２サイクルエンジンの始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時に気筒判別を遅れなく判別できるので、各気筒に適切な点火や噴射制御が適切かつ正確に行なえて始動性が向上でき、スムーズなエンジン始動ができる２サイクルエンジンの始動制御装置を提供する。
【解決手段】リコイルスタータ型２サイクル多気筒エンジンにおいて、クランク軸２８と同時に回転する被検出用のリラクタ３８と、前記リラクタ３８の検出により気筒判別用の信号を出力するパルサーコイル４２（リラクタセンサ）とを有し、リラクタ３８およびパルサーコイルの設置位置をエンジン一回転中で最大回転速度位置に対応させた位置とし、エンジン始動時に、リラクタセンサの出力信号に基き気筒判別を行う。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雪上車（スノーモービル）、船外機、汎用エンジン、芝刈り機、あるいは水上バイク用エンジンなどのリコイルスタータ型２サイクル気筒内燃料噴射エンジンの制御に好適な、多気筒エンジンの始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
雪上車は、レジャースポーツ用という商品性から、エンジン構造が比較的簡単で、軽量コンパクト、ハイパワーという特性の２サイクルエンジンを搭載するのが主流である。
【０００３】
雪上車のエンジンに、この２サイクルエンジンを用いたものにおいて、燃料噴射装置を採用してインジェクタからの噴射燃料を運転状況や走行状態に応じて適切に制御しようとするものがある（例えば特開２００１−２８９１３４号、特開２００１−２８９１３５号参照）。
この種の雪上車では、前記公報に記載されるようにリコイルロープを引いて始動する、リコイルスタータを搭載しているのが通常である。一方、雪上車には、エンジン始動用のスタータモータを設けた機種も有るが、低温時の始動ではバッテリーの自己放電などが発生する可能性があるため、スタータモータと共に手動でエンジンンを起動できるリコイルスタータも装備している。
【０００４】
そして、雪上車用のエンジンにおいては、燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御に必要な信号を検出するため、フライホイールの外周には、クランク角センサで検出するストライカーとしてのクランク角検出ギヤが設置され、フライホイール回転の際の外面通過軌跡に検出端が対面するようにセンサがクランクケースに設置・固定される。
【０００５】
上記のような雪上車における電源システムとしては、軽量コンパクトという観点から、エンジン回転によって発電機（マグネトーなど）で発電した電力を、各電装部品（ＥＣＭ（エンジン制御用電子制御モジュール）、ＣＤＩ（容量点火装置の電源）、インジェクター電源、ポンプ（低圧側ポンプ電源）、可変Ｐｒｅｇ（プレッシャーレギュレータ：燃料圧制御用電源）など）へ供給するバッテリーレスシステムとしている。
【０００６】
ここで、雪上車における始動時の制御は、図７のフローチャートに示すように、キースイッチのオン（ＯＮ）したときに（ステップ（Ｓ）１）、リコイル（リコイルロープ）を引いて（リコイルコイルプーリを介して）エンジンを回すと（Ｓ２）、マグネトーから発電する。このマグネトーから各電装部品（前記ＥＣＭなど）に電源を供給する（Ｓ３）。そして、フライホイール外周に設置したリラクタの抜き側信号によって気筒判別する（Ｓ４）。判別後フライホイールの外周に設置されたクランクギヤ信号（例えば３０歯のクランク回転角度検出用ギヤ歯であり、クランク軸１回転で３０回の信号になる）を検知し、この検知したクランクギヤ信号から回転速度情報を検出し、各気筒のクランク角度位置を検出する（Ｓ５）。次いで、これらのクランクギヤ信号に基き、要求された噴射タイミングに来たならば（Ｓ６：Ｙｅｓ）、噴射し（Ｓ７）、クランクギヤ信号に基き、要求された点火時期に来たならば（Ｓ８：Ｙｅｓ）、点火する（Ｓ９）。
【０００７】
上記構成の制御信号検出装置において、気筒判別・各気筒毎のクランク位置を検出し、電子制御モジュール（ＥＣＭ）に通信するようにしている。要求された位置での点火・噴射を行うための気筒判別はリラクタの信号に基き行い、回転速度情報は、クランクギヤ３０歯の一部の固定区間を利用して取得する。始動時の制御は、いかに正確に回転速度情報を得るかが重要になる。
【０００８】
ここで、フライホイール外周に設置されたリラクタはＢＴＤＣ（ｂｅｆｏｒｅ　ｔｏｐ　ｄｅａｄ　ｃｅｎｔｅｒ：上死点手前）４２〜１２間に対応しており、気筒判別用の抜き側はＢＴＤＣ１２で、圧縮上死点手前より回転速度が低下する位置である。そして、リラクタ信号はパルサーコイルとリラクタとの磁束変化で出力されるため、回転速度が早いほど、リラクタ信号出力が大きくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、現状のリラクタ抜き側は回転速度が落ち込む位置よりリラクタ信号出力レベルが低く、気筒判別可能な電圧レベルに達しづらい。その結果、エンジン始動時には、回転変動が大きいため、回転速度情報が適切とはならず、要求通りの点火・噴射ができない場合が多く、また、不正燃焼の原因になりやすいという問題点がある。
現状では始動時の回転速度が上昇するまで気筒判別ができず、現状の１回転に１回のリラクタ信号では、早くとも１回転後の気筒判別になってしまう。また、リコイルのロープ長さからクランキング回数が約２回転半であり、その間に回転速度を上昇させ、気筒判別しなければならない。この点よりも、気筒判別が遅れることは、始動性を悪くする要因になることが理解できる。
【００１０】
上記始動時の問題の対策として、気筒判別可能な電圧レベルを下げて、検出精度を上げることが考えられるが、その反面、ノイズ等の影響を受けやすくなり、誤検出を招き易い。
また、特開平６−１０７３０号のように、バッテリレス電子燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁を制御するマイクロコンピュータが立ち上がるまではそのコンピュータのリセットライン入力に現れる電圧に基いて燃料噴射弁に開弁指示を与えて出力する技術があるが、燃料噴射はリラクタ信号に基かずに予定のパターンの噴射になり、始動性の悪化の虞がある。
【００１１】
本発明は、前記問題点を解消するべくなされたものであって、エンジン始動時に気筒判別を遅れなく判別できるので、各気筒に適切な点火や噴射制御が適切かつ正確に行なえて始動性が向上でき、スムーズなエンジン始動ができる２サイクルエンジンの始動制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、リコイルスタータ型２サイクル多気筒エンジンにおいて、クランク軸と同時に回転する被検出用のリラクタと、前記リラクタの検出により気筒判別用の信号を出力するリラクタセンサとを有し、リラクタおよびリラクタセンサの設置位置をエンジン一回転中で最大回転速度位置に対応させた位置とし、エンジン始動時に、リラクタセンサの出力信号に基き気筒判別を行うことを特徴とする２サイクルエンジンの始動制御装置である。
本発明において、エンジンに設置されるマグネトーがフライホイールとステイター巻き線とを有するものであり、リラクタは、マグネトーフライホイールの外周面に設けられ、検出センサはフライホイールの周囲に位置してクランクケースに設けられたものにできる。
また、本発明において、リラクタおよび検出センサは、エンジン一回転における最大速度位置として上死点前であってリラクタを検出センサで検出する入側位置に設置されていることものにできる。
また、本発明において、マグネトーのフライホイール外周面には、クランク回転角センサの検出対象の検出ギヤが設けられ、リラクタセンサとクランク回転角センサは、クランク軸を挟んで反対側に位置して設けられたことが好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は実施形態にかかる２サイクル多気筒エンジンを搭載したスノーモービルの全体側面図、図２は該スノーモービルの全体平面図を示す。また、図３はスノーモービルに搭載されたエンジン１０のリコイルスタータ付近の側面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５はリラクタとリラクタセンサの配置説明図、図６は始動時のエンジン回転とリラクタセンサの出力レベルの説明図である。
【００１４】
図１および図２に示すように、スノーモービルは、車体長さが車体幅よりも長く形成されており、車体８の前部８ａが後部８ｂよりも幅広く形成されている。この車体前部８ａのエンジンルーム１２内にエンジン１０が収容・搭載されており、また、車体前部８ａの下部には、左右対の操舵用スキー１４ａがハンドル１４の操舵で左右揺動可能に設けられている。また、車体後部８ｂには、上部に搭乗員着席用のシート１６が設けられ、下部に走行駆動用のクローラ１８が設けられる。前記車体の中央部であってシート１６の前側の上部には、ハンドル１４を覆ってウインドシールド２０が立設している。ウインドシールド２０の内部には、電源メインスイッチであるキースイッチが設けられ、エンジンルーム内に電源であるバッテリーが収容される。
【００１５】
前記エンジンルーム１２内に搭載されたエンジン１０は、２気筒の２サイクルエンジンであって、エンジン１０のクランクケース１０ａの下部後部にエアクリーナ２２ａの設けられた給気通路２２ｂの給気系（吸気系）２２がリード弁を介して繋がり、また、エンジン１０のシリンダー１０ｂ前部には、排気マニホールド２４ａ、エキスパンションチャンバー２４ｂおよびマフラ２４ｃの排気系（前方から車体右後側へ曲る弧状を呈している）が繋がる。エンジン１０でシリンダー１０ｂ上部にはシリンダー１０ｂ燃焼室内（気筒内）に燃料を噴射するインジェクターが設けられ、各気筒の気筒内に直接かつ独立して燃料を噴射するようになっている。
【００１６】
前記エンジン１０は、クランク軸２８がスノーモービルの車体幅方向に沿って設置されたものであって、このエンジン１０右側部にリコイルスタータ２６（始動用リコイルロープ２６ａ付き）が設けられる。
【００１７】
詳細には図４に示すように、エンジン１０のクランク軸２８軸端部（第１シリンダの右側）には、エンジン１０および車両に必要な電力を発生するマグネトー３０の回転子のフライホイール３０ａと、その外側に位置して前記のリコイルスタータ２６のリコイルプーリ２６ｂとが設置されている。マグネトー３０では、固定子であるステイター巻き線３０ｂが前記回転子である椀状のフライホイール３０ａの内周部に位置して設置されている。
【００１８】
また、リコイルスタータ２６は、このフライホイール３０ａより先方（車体幅方向右側先方）に配設されたリコイルスタータプーリ２６ｂの周囲に設置されている。前記リコイルスタータ２６の始動機構では、ロープ２６ａをユーザが手で引っ張ることにより、リコイルスタータの回転部にあるラチェット（図示省略）が飛び出しリコイルスタータプーリ２６ｂ周縁部の孔２６ｃと噛合い、エンジン１０のクランク軸２８が回転してエンジン１０を運転始動させる。
【００１９】
なお、図１〜４のエンジン１０は、燃料噴射式のものであって、符号３２で示す高圧燃料ポンプが設けられており、そのポンプ３２のプーリ（ドリブンプーリ）３２ａとクランク軸端部（マグネトー３０とリコイルプーリ２６ｂの間に設けられる）の高圧燃料ポンプ駆動用プーリ（ドライブプーリ）３４との間にタイミングベルト３６が巻き掛けられて駆動するようになっている。
【００２０】
ここで、エンジン始動時に、リラクタ３８の検出用パルサーコイル（リラクタセンサ）４２の出力信号に基き第１気筒（特定の気筒の例）の点火制御・燃料噴射制御を行うと共に、ギヤ検出用クランク回転角センサの出力する被検出構造の検出信号に基き第２気筒（他の気筒の例）の点火制御・燃料噴射制御を行うエンジン制御モジュール（エンジン制御部）：ＥＣＭを有している。
【００２１】
すなわち、始動からエンジン制御に必要な信号を検出するための構造・手段として、前記フライホイール３０ａの外周には、周方向にある程度の長さで板状に板の厚さ分フライホイール周面よりも突出したリラクタ３８と複数歯（実施形態では３０歯）のあるギヤ４０が設置され、フライホイール３０ａ回転の際のリラクタ３８とギヤ４０の外面通過軌跡に検出端が対面するように気筒判別用パルサーコイル４２とクランク軸回転角検出用パルサーコイル４４がそれぞれクランクケース１０ａに設置・固定される。
【００２２】
また、前記リラクタ３８とパルサーコイル４２とは、図５に示すように、ピストン５０が最上部に到達する以前の上死点手前のＢＴＤＣ４２の入側位置に設けられている。
また、各パルサーコイル４２、４４は、クランク軸２８を挟んで反対側に配置されており、設置、点検作業の容易化を図っている。これら各パルサーコイル４２、４４の出力信号は、エンジン制御用の電子制御モジュール（ＥＣＭ）に入力される。
【００２３】
マグネトー３０のフライホイール３０ａは、クランク軸２８の一回転で一回転し、そのクランク軸２８の一回転毎にパルサーコイル４２がリラクタ３８を一回検出する。リラクタ３８はクランク軸２８の所定回転角度位置に対応して設置されているので、ＥＣＵではそれを基準にしてクランク角度位置すなわち各気筒のサイクル動作位置を判別する。この場合に、別のパルサーコイル４４ではクランク軸の所定角度毎に形成された前記ギヤ４０の歯を検出して、検出歯数に基づきクランク軸の回転角度を知ることができるようになっている。
【００２４】
エンジン制御ユニットは、図示しないが、前記各パルサーコイル４２，４４の信号の他、エンジン冷却水温や大気圧など種々の検出信号が入力され、また、点火制御ユニット（ＣＤＩユニット）や燃料噴射ユニットその他の補機に駆動信号を出力するなど周知の構成を有している。
各制御ユニットやアクチュエータの電源はバッテリーよりキースイッチを介して供給される。
【００２５】
実施形態に係るエンジンのおける始動時回転速度とパルサーコイル４２（リラクタセンサ）の出力の関係は、図６に示すようになる。図６のように、エンジン始動時では回転速度があがらずに、リラクタ３８の入側位置を上死点手前のＢＴＤＣ４２に設置すると入側信号として大きな波形が得られているが、リラクタ３８の抜き側信号はマイナス側に小さい波形になる。
このリラクタの入側位置を上死点手前のＢＴＤＣ４２に設置することにより、エンジン１回転で最大回転速度になるところで最大検出信号が得られる。このため、図６では、ＢＴＤＣ４２の入側では第２回転目で十分な信号出力電圧が得られているのに対して、ＢＴＤＣ１２の抜き側では第３回転目になってやっと十分な信号出力電圧が得られていることが理解される。つまり、従来技術では、ＢＴＤＣ１２の抜き側でリラクタ信号を検出して気筒判別しているのでエンジンが３回転しないと十分な信号を得られなかったのに比較して、実施形態では、ＢＴＤＣ４２の入側でリラクタ信号を検出しているのでエンジンが２回転で十分な信号が得られている。
【００２６】
実施形態によれば、リラクタ位置による気筒の判別遅れを防止でき、始動性が向上する。特に雪上車のように、製品上寒冷期に慣例記低温始動による始動回転速度が低い状態でも、気筒判別遅れを防止し、始動性を向上できる。また、信号の検出精度を上げないので、ノイズの影響を受けずに始動性を改善できる。また、少ないクランキング回数で気筒判別でき、完爆状態に早くなる。完爆が早いため、リコイル引きの感覚が軽く感じることができる。また、バッテリレスシステムにおいても始動性を向上できる。
また、パルサーコイル４２（リラクタセンサ）とクランク回転角センサのパルサーコイル４４を、クランク軸を挟んで反対側に位置して設けられたものにするので、各センサの取り付けにおいてそれぞれが緩衝し合うことがなく、組立て作業負荷をさらに軽減できる。
【００２７】
なお、本発明においては、前記雪上車用のエンジンに限定されず、船外機用エンジン、汎用エンジン、芝刈り機用エンジン、あるいは水上バイク用エンジンの制御信号検出装置として採用することもできる。また、リラクタ信号による気筒判別を行なって、点火制御と燃料噴射制御を行っていたが、本発明では点火制御のみをする場合ももちろん採用できる。また、筒内噴射２サイクルエンジンに適用するのに好適であるが、他の種類のエンジン、例えば４サイクルエンジンや吸気通路への噴射エンジンへも適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、２サイクルエンジンにおいて、リラクタ位置による気筒の判別遅れを防止でき、始動性が向上する。特に雪上車のように、製品上寒冷期に慣例記低温始動による始動回転速度が低い状態でも、気筒判別遅れを防止し、始動性を向上できる。
また、信号の検出精度を上げないので、ノイズの影響を受けずに始動性を改善できる。
また、少ないクランキング回数で気筒判別でき、完爆状態に早くなる。完爆が早いため、リコイル引きの感覚が軽く感じることができる。
また、バッテリレスシステムにおいても始動性を向上できる。
また、リラクタセンサとクランク回転角センサは、クランク軸を挟んで反対側に位置して設けられたものにすれば、各センサの取り付けにおいてそれぞれが緩衝し合わないので、組立て作業負荷をさらに軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる２サイクルエンジンを搭載したスノーモービルの全体側面図である。
【図２】前記スノーモービルの全体平面図を示す。
【図３】スノーモービルに搭載されたエンジンのリコイルスタータ付近の側面図である。
【図４】図３のエンジンのＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】リラクタとリラクタセンサの配置説明図である。
【図６】エンジン始動時のエンジン回転とリラクタセンサの出力レベルの説明図である。
【図７】一般的なエンジン制御時の制御フローチャートを示す。
【符号の説明】
１０　エンジン
２４　排気系
２６　リコイルスタート
２６ａ　リコイルロープ
２６ｂ　リコイルプーリ
２８　クランク軸
３０　マグネトー
３０ａ　フライホイール
３０ｂ　ステータ巻き線
３２　高圧燃料ポンプ
３８　気筒判別用リラクタ
４０　クランク軸回転角度検出用ギヤ
４２　リラクタ検出用パルサーコイル
４４　ギヤ検出用パルサーコイル

Claims (4)

1. リコイルスタータ型２サイクル多気筒エンジンにおいて、
   クランク軸と同時に回転する被検出用のリラクタと、
   前記リラクタの検出により気筒判別用の信号を出力するリラクタセンサとを有し、
   リラクタおよびリラクタセンサの設置位置をエンジン一回転中で最大回転速度位置に対応させた位置とし、
   エンジン始動時に、リラクタセンサの出力信号に基き気筒判別を行うことを特徴とする２サイクルエンジンの始動制御装置。
2. エンジンに設置されるマグネトーがフライホイールとステイター巻き線とを有するものであり、リラクタは、マグネトーフライホイールの外周面に設けられ、検出センサはフライホイールの周囲に位置してクランクケースに設けられたことを特徴とする請求項１に記載の２サイクルエンジンの始動制御装置。
3. リラクタおよび検出センサは、エンジン一回転における最大速度位置として上死点前であってリラクタを検出センサで検出する入側位置に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の２サイクルエンジンの始動制御装置。
4. マグネトーのフライホイール外周面には、クランク回転角センサの検出対象の検出ギヤが設けられ、リラクタセンサとクランク回転角センサは、クランク軸を挟んで反対側に位置して設けられたことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の２サイクルエンジンの始動制御装置。

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