JP3076556B1 - ４ストロークエンジンにおける行程判別方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 ４ストロークエンジンにおいて、構造が簡単
で、低コストのダイレクトイグニッション装置を採用し
つつ、圧縮行程を簡単に判別して、捨て火を阻止するこ
とができる行程判別方法を提供することを目的としてい
る。 【解決手段】 クランク軸の回転を点火用ピックコイル
で検知して、連続する２回転の各点火用パルス信号のパ
ルス幅Ｗf2,Ｗf1を比較し、あるいは２気筒エンジンに
おいて２つの気筒の互いに最も近くで発生する各点火用
パルス信号のパルス幅Ｗf2，Ｗr2を比較して、パルス幅
の長い方を圧縮行程と、短い方を排気行程と判別する。
従来のようにカム軸センサー等を利用する場合に比べ、
点火装置自体が複雑化せず、加工費及び設備費を節約で
き、コストを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、単気筒４ストロ
ークエンジンまたは２つの気筒が不等間隔に配置された
２気筒４ストロークエンジンの行程判別方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】４ストロークエンジンでは、周知のよう
に吸入、圧縮の２行程（２ストローク）で１回転し、続
いて爆発、排気の２行程で１回転する構成となってお
り、点火に関しては、通常は圧縮行程の終端（上死点）
付近で行われ、爆発行程へと移行し、一方、同じ上昇行
程でも排気行程の終端付近での点火は不要である。

【０００３】デイストリビュータを使用せずに、クラン
ク軸の回転信号を点火用パルス信号に変換するダイレク
トイグニッション装置においては、回転毎に点火動作が
行われるようになっているため、圧縮行程終端の正規点
火位置以外に、前記排気行程の終端でも点火動作が行わ
れ、捨て火が発生することになる。この捨て火の発生
は、点火エネルギーの無駄な消費となり、また、点火装
置の温度上昇にもつながる。

【０００４】このような捨て火の発生をなくすために、
従来は、カム軸にセンサーを配置し、正規点火位置を検
出するようにしている。すなわち、カム軸はクランク軸
の１／２の速度で回転し、前記４行程で１回転するた
め、カム軸に設けた突起等の被検出子をカム軸センサー
で検出することにより、圧縮行程と排気行程とを判別
し、排気行程終端での捨て火の発生をなくしている。カ
ム軸センサーの先行技術文献としては、特公昭６３−２
６２６７号公報がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カム軸センサ
ーを備える場合には、カム軸及びその周囲に各種部品を
設置するための加工等に手間がかかり、点火装置自体も
複雑化し、コストが高くなる。

【０００６】

【発明の目的】本願発明は、同じ上昇行程でも圧縮行程
と排気行程とでは回転変動によりパルス幅が異なること
に着目し、クランク軸の回転を直接検知するダイレクト
イグニッション装置を採用してコストアップを抑えつ
つ、上記両行程を簡単に判別できるようにすることを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願請求項１記載の４ストロークエンジンの行程判別
方法は、ピックアップコイルによりクランク軸の回転を
上昇行程終端付近で検知して、点火用パルス信号を発生
する単気筒の４ストロークエンジンにおいて、連続する
２回転の各点火用パルス信号のパルス幅を比較し、２つ
の上昇行程のち、相対的に長いパルス幅の回転を圧縮行
程と、短いパルス幅の回転を排気行程と判別することを
特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、２つの気筒がＶ
型、クランク角間隔が３６０°以外の並列型あるいは水
平対向型に配置され、ピックアップコイルによりクラン
ク軸の回転を各気筒の上昇行程終端付近で検知して、各
気筒用にそれぞれ点火用パルス信号を発生する２気筒の
４ストロークエンジンにおいて、いずれか一方の気筒の
連続する２回転の各点火用パルス信号のパルス幅を比較
し、２つの上昇行程のうち、相対的に長いパルス幅の回
転を圧縮行程、短いパルス幅の回転を排気行程と判別す
ることを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、２つの気筒がＶ
型、クランク角間隔が３６０°以外の並列型あるいは水
平対向型に配置され、ピックアップコイルによりクラン
ク軸の回転を各気筒の上昇行程終端付近で検知して、各
気筒用にそれぞれ点火用パルス信号を発生する２気筒の
４ストロークエンジンにおいて、一方の気筒の点火用パ
ルス信号と該点火用パルス信号に最も近くに位置する他
方の気筒の点火用パルス信号との各パルス幅を比較し、
２つの上昇行程のうち、相対的に長いパルス幅の気筒を
圧縮行程、短いパルス幅の気筒を排気行程と判別するこ
とを特徴としている。

【００１０】上記いずれの判別方法によっても、クラン
ク軸の回転から簡単に圧縮行程と排気行程とを判別する
ことすることができ、該判別に基づき、適宜の制御機構
により、圧縮行程時の正規の点火時期には点火作動さ
せ、排気行程時には点火作動しないように制御する。

【００１１】

【発明の実施の形態１】図１は本願請求項１記載の発明
が適用される自動二輪車用単気筒エンジンの側面図であ
り、前傾姿勢の単一の気筒１と、クランク軸４を内蔵し
たクランクケース３と、キャブレータ５と、排気管６等
を備えており、クランクケース３の側端部にロータカバ
ー７が設けられている。

【００１２】図２はロータカバー７内の略図であり、ク
ランク軸４の端部に円板状のロータ８が固着され、クラ
ンク軸４と一体的に矢印Ａ方向に回転するようになって
いる。前記ロータ８の外周端には、被検出子として、所
定のクランク角度位置に突起９が形成されており、前記
ロータ８の外周端縁に径方向の外方から対向して、点火
用のピックアップコイル１０が配置されている。ピック
アップコイル１０はロータカバー７あるいはエンジン本
体に固定されており、図示しない点火装置に接続してい
る。前記突起９は周方向に一定の長さを有しており、該
突起９とピックアップコイル１０との協働作業により点
火パルス信号を発生する。

【００１３】図３はクランク軸の回転速度、前記点火用
パルス信号、行程及び回転の時間的変化を示しており、
特に、スタータモータによる始動クランキング時の状態
を示している。ＴＤＣ1，ＴＤＣ2，ＴＤＣ3は上死点、
ＢＤＣ2，ＢＤＣ3は下死点、（Ｑ1，Ｐ1），（Ｑ2，Ｐ
2），（Ｑ3，Ｐ3）とＷ1，Ｗ2，Ｗ3は点火パルス信号と
それらのパルス幅、Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，Ｎ4は、吸入及び圧
縮行程と、爆発及び排気行程をそれぞれ１回転とした各
回転を示している。

【００１４】図２の突起始端９ａがピックアップコイル
１０を通過することにより、図３に示すパルスＱ1，Ｑ
2，Ｑ3，…が発生し、図２の突起終端９ｂがピックアッ
プコイル１０を通過することにより、図３に示す各点火
用のパルスＰ1，Ｐ2，Ｐ3が発生する。

【００１５】始動クランキング時には、爆発がないので
爆発力による回転変動は受けないが、図３の回転速度の
変化曲線で示すように、圧縮行程での圧縮抵抗による回
転速度の低下と、爆発行程での圧縮反発力による回転速
度の上昇が生じる。前記点火用のパルスＰ1，Ｐ2，Ｐ3
は上昇行程終端（圧縮行程と排気行程の終端）付近で発
生するように設定されているが、前記のように圧縮行程
では回転速度の低下により点火用パルス信号（Ｑ2,Ｐ
2）の幅Ｗ2が長くなり、排気行程では圧縮行程時と比較
すると相対的に点火用パルス信号（Ｑ1,Ｐ1），(Ｑ3，
Ｐ3）のパルス幅Ｗ1，Ｗ3が短くなる。

【００１６】したがって任意の連続する２回転Ｎ2，Ｎ1
を選び、各回転のパルス幅Ｗ2，Ｗ1を比較すれば、長い
パルス幅Ｗ2の回転Ｎ2は圧縮行程、短いパルス幅Ｗ1の
回転Ｎ1は排気行程と判別することができる。

【００１７】上記判定は、任意の２回転として回転Ｎ3
と回転Ｎ2を選んだ場合も同様であり、各回転のパルス
幅Ｗ3，Ｗ2を比較すれば、長いパルス幅Ｗ2の回転Ｎ２
は圧縮行程、短いパルス幅Ｗ3の回転Ｎ3は排気行程と判
別することができる。

【００１８】このように、任意の回転とその前の回転の
連続する２回転の各パルス幅を比較すれば、長い方は圧
縮行程と判別できるので、該圧縮行程で点火動作を実行
し、一方、短い方は排気行程と判別できるので、点火動
作しないように制御し、捨て火の発生を防止する。

【００１９】前記行程判別は、エンジンのクランキング
始動時に一度行えば、後は、両行程が交互に発生するこ
とにより、１回転毎に点火動作と非点火動作とを繰り返
すように制御すればよい。

【００２０】なお、前記行程判別の時期は、クランキン
グ始動後、点火、爆発が実行されている回転時でも可能
である。この場合は、爆発力が影響するため、回転変動
が上記クランキング時に比べると複雑になるが、圧縮行
程と排気行程を比較すると、圧縮行程の方が圧縮抵抗に
より排気行程よりも回転速度が遅く、パルス幅が相対的
に長くなることには変りない。ただし、加速時あるいは
減速時には、加速度の影響がさらに加わり、回転変動が
一層複雑になるので、できる限り、一定速度の運転状態
で行うのが好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態２】図４は本願請求項２又は３記載
の発明が適用される自動二輪車用Ｖ型２気筒４ストロー
クエンジンの側面図であり、前傾姿勢の前気筒１１と、
後傾姿勢の後気筒１２と、共通のクランク軸１４を内蔵
したクランクケース１３と、キャブレータ１５と、排気
管１６等を備えており、クランクケース１３の側端部に
ロータカバー１７が設けられている。両気筒１１，１２
間は不等間隔であり、気筒間角度θ１はたとえば６０°
に設定されている。

【００２２】図５はロータカバー１７内の略図であり、
クランク軸１４の端部に円板状のロータ１８が固着さ
れ、クランク軸１４と一体的に矢印Ａ方向に回転するよ
うになっている。前記ロータ１８の外周端には、後気筒
用並びに前気筒用の各被検出子として、回転方向の前側
から順にそれぞれ所定のクランク角度位置に突起１９，
２０が形成されており、両突起１９，２０間の角度θ２
は前記図１の気筒間角度θ１と一致するように設定され
ている。

【００２３】前記ロータ１８の外周端縁に径方向の外方
から対向して、１個の点火用のピックアップコイル２２
が配置されている。該ピックアップコイル２２はロータ
カバー１７あるいはエンジン本体に固定されており、図
示しない点火装置に接続している。前記突起１９，２０
は同じ周方向長さを有しており、回転方向前方側の突起
１９とピックアップコイル２２との協働作業により、後
気筒用の点火パルス信号を発生し、回転方向後方側の突
起２０とピックアップコイル２２により前気筒用点火パ
ルス信号を発生する。

【００２４】図６はクランク軸の回転速度、点火用パル
ス信号、各気筒１１,１２の行程及び各気筒１１，１２
の回転の時間的変化を示しており、図３と同様に、スタ
ータモータによる始動クランキング時の状態を示してい
る。図６において、ＴＤＣr1,ＴＤＣr2，ＴＤＣr3は後
気筒１２の上死点、ＴＤＣf1，ＴＤＣf2，ＴＤＣf3は前
気筒１１の上死点、（Ｑr1，Ｐr1），（Ｑr2，Ｐr2），
（Ｑr3，Ｐr3）とＷr1，Ｗr2，Ｗr3は後気筒１２の点火
パルス信号とそれらのパルス幅、（Ｑf1，Ｐf1），（Ｑ
f2，Ｐf2），（Ｑf3，Ｐf3）とＷf1，Ｗf2，Ｗf3は前気
筒１１の点火パルス信号とそれらのパルス幅、Ｎr1，Ｎ
r2，Ｎr3，Ｎr4は、後気筒１２の吸入、圧縮行程と、爆
発、排気行程とをそれぞれクランク軸の１回転と仮定し
た場合の各回転、Ｎf1，Ｎf2，Ｎf3，Ｎf4は、前気筒１
１の吸入、圧縮行程と、爆発、排気行程とをそれぞれク
ランク軸の１回転と仮定した場合の各回転を示してい
る。

【００２５】後気筒１２の各パルスＱr1，Ｑr2，Ｑr3は
図５の後気筒用突起１９の始端１９ａにより発生し、図
６の点火用の各パルスＰr1，Ｐr2，Ｐr3は図５の後気筒
用突起１９の終端１９ｂにより発生する。一方、図６の
前気筒１１の各パルスＱf1，Ｑf2，Ｑf3は図５の前気筒
用突起２０の始端２０ａにより発生し、図６の点火用の
各パルスＰf1，Ｐf2，Ｐf3は図５の前気筒用突起２０の
終端２０ｂにより発生する。

【００２６】図６の後気筒１２の各パルスＰr1，Ｐr2，
Ｐr3と前気筒１１の各パルスＰf1，Ｐf2，Ｐf3のうち、
下線を引いたパルスＰr1，Ｐf2，Ｐr3は正規点火に対応
し、下線を引いていないパルス各Ｐf1，Ｐr2，Ｐf3は非
点火に対応する。すなわち、後気筒１２と前気筒１１と
で、正規点火用のパルスＰr1，Ｐf2，Ｐr3を交互に発生
させるようになっている。また、後気筒１２の圧縮行程
が終了した後、前記突起間角度θ２遅れて前気筒１１の
排気行程が終了し、また、後気筒１２の排気行程が終了
した後、前記突起間角度θ２遅れて前気筒１１の圧縮行
程が終了するようになっている。

【００２７】このようなＶ型２気筒４ストロークエンジ
ンにおいて、まず、請求項２記載の発明による判別方法
を説明する。２つの気筒１１,１２のうちいずれか一方
の気筒のみに着目して、連続する２回転、すなわち任意
の回転とその前の回転の各パルス幅を比較して、パルス
幅の長い方の回転を上記一方の気筒の圧縮行程と判別
し、パルス幅の短い方の回転を上記一方の気筒の排気行
程と判別する方法である。

【００２８】一方の気筒のみに着目すると、前記単気筒
エンジンの場合と同様、圧縮行程での圧縮抵抗による回
転速度の低下と、爆発行程での圧縮反発力による回転速
度の上昇が特徴的に生じ、そのため圧縮行程では回転速
度の低下によりパルス幅が長くなり、排気行程では圧縮
行程時と比較すると相対的にパルス幅が短くなる。

【００２９】したがって、たとえば前気筒１１のみに着
目した場合に、前気筒１１の任意の回転Ｎf2とその前の
回転Ｎf1の各パルス幅Ｗf2，Ｗf1を比較すると、相対的
に長いパルス幅Ｗf2の回転Ｎf2は圧縮行程、短いパルス
幅Ｗf1の回転Ｎf1は排気行程と判別することができる。
この前気筒１１の行程判別から、上記長いパルス幅Ｗf2
のパルスＰf2に最も近い後気筒１２のパルスＰr2は排気
行程であると判別することができる。これらの判別に基
づき、前気筒１１の上記パルスＰf2では正規点火を行
い、一方、後気筒１２の上記パルスＰr2では点火動作を
実行しないようにする。

【００３０】一旦前気筒１１と後気筒１２の圧縮行程及
び排気行程を判別した後は、前気筒１１内でも後気筒１
２内でも、圧縮行程と排気行程は単気筒エンジンと同様
に交互に発生するので、それぞれの気筒１１，１２で１
回転毎に点火動作と非点火動作とを繰り返すように制御
する。

【００３１】次に図４及び図５に示すＶ型２気筒４スト
ロークエンジンにおいて、請求項３記載の発明による判
別方法を説明する。各気筒１１，１２の点火用パルス信
号のうち、互いに最も近い２つの点火パルス信号のパル
ス幅を比較し、長いパルス幅の気筒を圧縮行程と判別す
る方法である。

【００３２】図６において、２つの気筒１１，１２の互
いに最も近いパルスとして、前気筒１１を基準とした任
意の一回転Ｎf1内における後気筒１２の正規点火のパル
スＰr1とそれに続く前気筒１１の非点火のパルスＰf1と
の関係を見ると、後気筒１２がパルスＰr1で正規点火し
た後、続く前気筒１のパルスＰf1は、後気筒１２の圧縮
反発による回転速度上昇により、そのパルス幅Ｗf1が短
くなる。すなわち後気筒１２の圧縮時のパルス幅Ｗr1に
対しそれに続く前気筒１１のパルス幅Ｗf1は相対的に短
くなる。

【００３３】また、前気筒１１の別の一回転Ｎf2内にお
ける後気筒１２のパルスＰr2とそれに続く前気筒１１の
パルスＰf2との関係を見ると、前気筒１１のパルスＰf2
で正規点火する時は、圧縮圧の高い前気筒１１での圧縮
抵抗により、回転速度が低下し、パルス幅Ｗf2が長くな
る。すなわち、圧縮行程時の前気筒１１のパルス幅Ｗf2
は、その直前の後気筒１２のパルス幅Ｗr2よりも相対的
に長くなる。

【００３４】つまり、二つの気筒１１，１２の互いに最
も近くで発生する２つの点火パルス信号の幅は、いずれ
の気筒が正規点火時であるかにかかわらず、圧縮行程に
ある気筒の点火パルス信号のパルス幅が相対的に長くな
るのである。すなわち、Ｗr1＞Ｗf1、Ｗr2＜Ｗf2、Ｗr3
＞Ｗf3となる。この現象を利用して前記のように長いパ
ルス幅の気筒を圧縮行程と判別し、短いパルス幅の気筒
を排気行程と判別するのである。

【００３５】なお、上記のように前気筒１１を基準とし
たクランク軸回転Ｎf1，Ｎf2，Ｎf3,Ｎf4,…に着目して
いる場合には、任意の１回転中の前気筒１１と後気筒１
２の各点火パルス信号のパルス幅を比較することにな
り、この１回転中において、長いパルス幅の気筒を圧縮
行程、短いパルス幅の気筒を排気行程と判別することに
なる。

【００３６】一度上記のように前気筒と後気筒の各圧縮
行程を判別した後は、前気筒１１内でも後気筒内でも、
圧縮行程と排気行程は単気筒エンジンと同様に交互に発
生するので、それぞれの気筒１１，１２で１回転毎に点
火動作と非点火動作とを繰り返すように制御する。

【００３７】なお、上記のようなＶ型２気筒エンジンの
場合も、クランキング時ばかりでなく、始動後の爆発作
動時でも判別可能である。

【００３８】

【発明の実施の形態３】（１）本願請求項２及び３の発
明が適用できる不等間隔配置の２気筒４ストロークエン
ジンとしては、図４のようなＶ型２気筒エンジンには限
定されず、各種気筒間角度のＶ型エンジン、クランク角
度間隔が３６０°以外の並列２気筒エンジンまたは水平
対向型の２気筒エンジンでも適用可能である。

【００３９】（２）判別時期については、前記いずれの
実施の形態の場合もクランキング時に一度判別するだけ
であるが、毎回転時に判別するようにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本願発明は、単気筒
あるいは不等間隔配置の２気筒４ストロークエンジンに
おいて、クランク軸の回転を点火用ピックアップコイル
で検知して、連続する２回転の各点火用パルス信号のパ
ルス幅を比較し、あるいは２気筒エンジンにおいては２
つの気筒の互いに最も近くで発生する各点火用パルス信
号のパルス幅を比較して、パルス幅の長い方を圧縮行程
と、短い方を排気行程と判別するので、従来のようにカ
ム軸センサー等を利用する場合に比べ、点火装置自体が
複雑化せず、加工費及び設備費を節約でき、コストを低
減できる。

【００４１】（２）圧縮行程と排気行程とを判別できる
ことにより、従来、クランク軸の回転を利用したダイレ
クトイグニッション装置において発生する排気行程での
捨て火をなくすことができ、点火エネルギーの無駄な消
費を防ぎ、イグニッション装置の温度上昇も防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願請求項１記載の発明が適用される自動二
輪車用の単気筒４ストロークエンジンの側面図である。

【図２】 図１のロータ及びピックアップコイル部分の
略図である。

【図３】 本願請求項１記載の発明の回転速度、点火用
パルス信号、行程及び回転の時間的変化図である。

【図４】 本願請求項２及び３記載の発明が適用される
自動二輪車用のＶ型２気筒４ストロークエンジンの側面
図である。

【図５】 図４のロータ及びピックアップコイル部分の
略図である。

【図６】 本願請求項２及び記載の発明の回転速度、点
火用パルス信号、行程及び回転等の時間的変化図であ
る。

【符号の説明】

１ 単一の気筒 ４，１４ クランク軸 ９，１９，２０ 突起 １０，２２ ピックアップコイル １１，１２ 前気筒，後気筒

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピックアップコイルによりクランク軸の
   回転を上昇行程終端付近で検知して、点火用パルス信号
   を発生する単気筒の４ストロークエンジンにおいて、連
   続する２回転の各点火用パルス信号のパルス幅を比較
   し、２つの上昇行程のち、相対的に長いパルス幅の回転
   を圧縮行程と、短いパルス幅の回転を排気行程と判別す
   ることを特徴とする４ストロークエンジンにおける行程
   判別方法。
2. 【請求項２】 ２つの気筒がＶ型、クランク角間隔が３
   ６０°以外の並列型あるいは水平対向型に配置され、ピ
   ックアップコイルによりクランク軸の回転を各気筒の上
   昇行程終端付近で検知して、各気筒用にそれぞれ点火用
   パルス信号を発生する２気筒の４ストロークエンジンに
   おいて、いずれか一方の気筒の連続する２回転の各点火
   用パルス信号のパルス幅を比較し、２つの上昇行程のう
   ち、相対的に長いパルス幅の回転を圧縮行程、短いパル
   ス幅の回転を排気行程と判別することを特徴とする２気
   筒の４ストロークエンジンにおける行程判別方法。
3. 【請求項３】 ２つの気筒がＶ型、クランク角間隔が３
   ６０°以外の並列型あるいは水平対向型に配置され、ピ
   ックアップコイルによりクランク軸の回転を各気筒の上
   昇行程終端付近で検知して、各気筒用にそれぞれ点火用
   パルス信号を発生する２気筒の４ストロークエンジンに
   おいて、一方の気筒の点火用パルス信号と該点火用パル
   ス信号に最も近くに位置する他方の気筒の点火用パルス
   信号との各パルス幅を比較し、２つの上昇行程のうち、
   相対的に長いパルス幅の気筒を圧縮行程、短いパルス幅
   の気筒を排気行程と判別することを特徴とする２気筒の
   ４ストロークエンジンにおける行程判別方法。