JP3598877B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２サイクル内燃機関により駆動される小型車両等の走行装置の走行方向を内燃機関の回転方向を反転させることによって切り替える内燃機関制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小形の２サイクル内燃機関は、スクータ、スノーモービル、バギーカー等のように簡便であることが重視される走行装置の駆動源として用いられている。この内燃機関の出力を走行装置の駆動輪に伝達する動力伝達手段としては、遠心クラッチ式の無段変速機（自動動力伝達手段）が多く用いられている。この種の簡便走行装置は、小形、軽量で、安価であることが要求されるため、無段変速機としては、バックギアが組み込まれていないものを用いることが多い。
【０００３】
このように、バックギアを備えていない変速機を用いた走行装置は、変速機を切り替えて後進することができないため、狭い場所等のように操舵方向を変えることができない場所で走行方向を反転させたい場合には、走行装置全体を持ち上げて走行方向を変える必要があり、走行装置の操作性が悪い欠点があった。
【０００４】
２サイクル内燃機関は、正逆両方向への回転が可能であり、且つ正回転のときも、逆回転のときも、正常運転を行うことができるので、バックギアを備えていない走行装置の走行方向は、この走行装置に搭載されている内燃機関の回転方向を切り替えることによって反転することができる。
【０００５】
２サイクル内燃機関においては、燃料噴射量を減少させたり、燃料の噴射を停止させたりすることにより回転数を十分に低下させた状態で点火位置（機関を点火する時の機関の回転軸の回転角度位置）を過進角位置（定常運転時の点火位置の許容最大進角位置よりも更に進角した位置）まで進角させると、シリンダ内の上死点に向けて移動しているピストンを押し戻して、機関の回転方向を反転させることができる。また、機関の回転方向の反転が確認された後、機関の点火位置を反転した方向への回転を正常に維持するのに適した位置に設定することにより、回転方向が反転した状態で内燃機関の運転を正常に継続することができる。
【０００６】
このように、走行装置の走行方向を切り替える目的で、それに搭載されている２サイクル内燃機関の回転方向を反転させるために、運転者の手動操作等によって内燃機関の回転方向を反転することを指令する反転指令を発生させ、この反転指令に応答して燃料噴射量を減少させるかまたは燃料の噴射を停止させて内燃機関の回転方向を反転させるために必要な程度に機関の回転速度を低下させた状態で、点火モードを、所定の過進角位置まで機関の点火位置を進角させる過進角点火モードとすることにより、機関の回転方向を反転させるようにした内燃機関制御装置が提案されている（例えば、特願平９−２４８９７０号、特願平９−２５２３７８号及び特願平９−２５２３７９号参照）。
【０００７】
しかし、上記の内燃機関制御装置では、稀ではあるが、回転方向の反転に失敗することがある。万一、運転者が回転方向の反転失敗を知らないままの状態で機関を加速するようなことがあると、走行装置は、運転者が意図する走行方向とは反対の方向に急速に走行することになるので、これを避けなければならない。
【０００８】
本出願人は、先に、反転指令を与えた後に、機関が実際にいずれの方向に回転しているかを報知したり、反転が失敗したことを報知する手段を備えた内燃機関制御装置を提案している（特願平１０−２６３４１３号参照）。このような報知手段を設けると、運転者が意図した走行方向と反対の方向に走行装置が走行している状態で機関を加速させる事態を回避することができるので好ましい。
【０００９】
しかし、内燃機関制御装置がこのような報知手段を有していても、報知手段が報知示する機関の回転方向を運転者が実際に確認することなく運転することがあったり、報知手段が報知する機関の回転方向を運転者が誤って認識したり、反転処理は正常に行われたが、報知手段である表示器等が故障して運転者が機関の実際の回転方向を確認することができないことがある。いずれの場合も、走行装置の走行方向が運転者が意図する方向と異なる方向になるように機関が回転していると、運転を安全に行うことができない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の反転指令が与えられたにも拘わらず、反転処理が失敗した場合には、運転者が機関を直ちに加速することができないようにして、走行装置が意図する方向とは反対の方向に加速されることがないようにした内燃機関制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２サイクル内燃機関により駆動されて走行する内燃機関駆動走行装置の走行方向を切り替えるために反転指令を発生する反転指令発生手段と、この反転指令発生手段からの反転指令に基づいて内燃機関の回転方向を反転させるのに必要な反転処理を行う反転処理手段とを備えた内燃機関制御装置を対象とする。
【００１２】
本明細書において、「走行装置」は、スクータ、スノーモビル、バギーカー、モータボート等のように２サイクル内燃機関を駆動源として走行するすべてのものを包含する意味で使用される。
【００１３】
本発明の課題は、この内燃機関制御装置に、反転失敗が判定されたときに、走行装置が走行しないか、走行しても緩慢に走行するように機関の駆動を制御することによって解決される。
【００１４】
本発明の課題解決手段は、内燃機関が正転しているときと逆転しているときとでそれぞれ異なる回転検出信号を発生してこの回転検出信号の状態から内燃機関の回転方向を検出する回転方向検出手段と、この回転方向検出手段が検出した回転方向と反転指令が指令する回転方向とを比較して両者が一致していないときに内燃機関の反転が失敗したことを判定する反転失敗判定手段と、この反転失敗判定手段により回転方向の反転に失敗したと判定されたときに走行装置が走行しないか走行しても緩慢な走行となるように内燃機関の駆動を制御する内燃機関駆動制御手段とを備えている。
【００１５】
この内燃機関駆動制御手段は、下記のいずれかとすることができる。
【００１６】
（１）内燃機関の駆動を停止する機関駆動停止手段。
【００１７】
（２）内燃機関の回転数を内燃機関から走行装置に動力を自動的に伝達する自動動力伝達手段が内燃機関に動力を伝達する状態になるのに必要な回転数より低い値に維持するように制御する第１の機関回転数制限手段。
【００１８】
（３）内燃機関の回転数を走行装置が緩慢に走行するのに必要な回転数より上昇することがないように制限する第２の機関回転数制限手段。
【００１９】
機関駆動停止手段は、内燃機関の点火動作を停止するか、内燃機関への燃料の供給を停止するか、またはこれら両方の動作を併用する構成をとることにより、内燃機関の駆動を停止する機能を達成するように構成することができる。
【００２０】
また機関回転数制限手段は、内燃機関の点火火花を間引くように点火回路を制御する構成をとるか、または内燃機関への燃料の供給を制限するように内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段を制御することによって内燃機関の回転数を制限する機能を達成するように構成することができる。
【００２１】
走行装置に動力を伝達する自動動力伝達手段は、例えば、遠心クラッチ式の無段変速機やトルクコンバータ等を用いた動力伝達装置であり、これらは、内燃機関の回転数が所定の回転数を超えないと、内燃機関の動力を走行装置に伝達することができない。
【００２２】
第１の機関回転数制限手段は、反転失敗の判定を受けたときに、遠心クラッチ等の自動動力伝達装置が自動的に動力を伝達する動作状態となることがない回転数以下に機関の回転数を制限するように機関の回転を制限する。
【００２３】
第２の機関回転数制限手段は、反転失敗の判定を受けたときに遠心クラッチ等が自動的に動力を伝達する動作状態となるが、運転者が加速指令を発生するように操作しても走行装置が緩慢に走行する程度の機関回転数を超えることがないように機関の回転数を制限するように機関を制御する。
【００２４】
ここで走行装置が緩慢に走行する程度とは、例えば人が歩く速さかそれよりも遅い速度であることが好ましく、運転者が意図する方向とは反対方向に走行装置が動いていることを認識するために必要最小限の速度であることが好ましい。
【００２５】
上記のように構成すると、運転者が反転指令を発生するように操作したにも拘わらず、内燃機関の反転が何らかの原因で失敗した場合に、運転者が意図する方向と反対の方向に走行装置を加速しようとしても、走行装置が走行しないか走行装置が加速されることがなく、走行装置を一層安全に運転することができる。
【００２６】
本発明の課題はまた、反転失敗判定手段が反転の失敗を判定したときに内燃機関から走行装置への動力の伝達を絶つように、機関から走行装置に動力を伝達する動力伝達装置を制御する動力伝達装置制御手段を設けることによっても達成することができる。
【００２７】
また、本発明の課題解決手段は、上記の機関駆動制御手段の外に、機関の回転方向の反転に失敗したと判定されたときにこの反転失敗を報知する報知手段を更に備えているのが好ましい。
【００２８】
機関の反転失敗によって機関が停止したり、機関の動力が走行装置に伝達されなかたっり、走行装置が緩慢に動くだけであると、運転者が機関の反転失敗に気付かないおそれがある。上記のように、報知手段を設けておくと、反転失敗によって走行装置が運転者が意図する方向とは反対の方向に誤って加速するのを避けることができる上に、運転者が反転の失敗を報知手段によって認識して反転を再指令することができる。もし、報知手段がないと、反転の失敗を知らないままとなるだけではなく、走行装置の加速不能が機関の故障や走行装置の動力系統の故障と誤って認識されるおそれもある。上記のような報知手段を設けておくと、これらの問題をも回避することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は本発明に係る内燃機関制御装置の全体的な構成を示している。この内燃機関制御装置は、スクータ等の内燃機関駆動走行装置１に搭載されてこの走行装置１を駆動する２サイクル内燃機関２に適用される。走行装置１の被駆動部（例えば駆動輪やスクリューの駆動軸）と２サイクル内燃機関２の出力軸との間には、バックギアを備えていない遠心クラッチ式無段変速機等の自動動力伝達装置３が設けられている。自動動力伝達装置３は、機関の回転数が設定値Ｎｓよりも低い時に機関から走行装置の被駆動部への動力の伝達を絶ち、機関の回転数が設定値Ｎｓ以上になったときに機関の動力を走行装置の被駆動部に伝達する。通常回転数の設定値Ｎｓは機関のアイドリング回転数Ｎｏ よりも高く設定されている。
【００３０】
本発明に係わる内燃機関制御装置では、走行装置１の走行方向を切り替えるために２サイクル内燃機関の回転方向を反転させることを指令する反転指令Ｄを発生する反転指令発生手段４と、この反転指令発生手段４が発生する反転指令Ｄに応答して内燃機関の回転方向を反転させるために必要な反転処理を行う反転処理手段５とを備えている。
【００３１】
反転指令発生手段４は、例えば図２（Ａ）に示すように、可動接点６ａと該可動接点が選択的に接触する固定接点６ｂ及び６ｃとを有していて、可動接点６ａを固定接点６ｂまたは６ｃのいずれかに接触させた状態に保持することができる自己保持形のスイッチ（例えばトグルスイッチ）６や、図２（Ｂ）に示すように、可動接点７ａと固定接点７ｂ，７ｃと可動接点７ａを固定接点７ｂ，７ｃから引き離す側に付勢するスプリング７ｄとを有して、可動接点７ａを固定接点７ｂ，７ｃ側に押している間だけオン状態を保持するモメンタリスイッチ（例えば押ボタンスイッチ）７により構成することができる。
【００３２】
図２（Ａ）に示した例では、可動接点６ａが反転処理手段５の入力線５ａに接続されるとともに、固定接点６ｂ及び６ｃの一方６ｂのみが接地されていて、反転処理手段の入力線５ａが接地された状態にあるか（可動接点６ａが固定接点６ｂに接触しているか）または接地から浮いた状態にあるか（可動接点６ａが固定接点６ｃに接触しているか）によって、反転処理手段５に反転指令Ｄ（正転指令信号Ｄｆまたは逆転指令信号Ｄｒ）を与えるようにしている。この場合反転処理手段５に与えられる正転指令信号及び逆転指令信号は図６（Ａ）に示すように連続的に発生する信号となる。
【００３３】
また図２（Ｂ）に示した例では、固定接点７ｂが反転処理手段５の入力線５ａに、固定接点７ｃが接地回路にそれぞれ接続されていて、押ボタン等により可動接点７ａが押されて入力線５ａが接地される毎に（可動接点７ａが固定接点７ｂ，７ｃに接触する毎に）回転方向を反転させることを指示する反転指令Ｄを反転処理手段５に与える（正転指令信号Ｄｆ及び逆転指令信号Ｄｒを交互に与える）ようにしている。この場合反転処理手段５に与えられる反転指令Ｄは、図６（Ｂ）に示すようなパルス波形の信号となる。
【００３４】
図１に示した例では、内燃機関２に燃料を供給するためにインジェクタ等からなる燃料供給手段８が設けられるとともに、該燃料供給手段８を制御する燃料供給制御手段８０が設けられていて、燃料供給制御手段８０により燃料供給手段８を制御することにより、内燃機関への燃料の供給量を増減したり、燃料の供給を停止させたりして、機関の回転数を加減することができるようになっている。
【００３５】
図１に示した例ではまた、内燃機関を点火する点火回路９を制御する点火制御手段９０が設けられていて、点火制御手段９０により点火回路９が点火動作を行う回転角度位置を適宜に制御することができるようになっている。
【００３６】
点火制御手段９０は、内燃機関２の回転方向を反転させる反転処理を行う際に点火制御モードを過進角制御モードとして点火位置を過進角位置まで進角させ、内燃機関２の定常運転時には点火制御モードを定常制御モードとして、点火位置を内燃機関の回転を維持するために適した所定の範囲内で回転数に応じて制御する。
【００３７】
反転処理手段５は、反転指令発生手段４から反転指令Ｄ（正転指令信号Ｄｆまたは逆転指令信号Ｄｒ）が与えられたときに、燃料供給制御手段８０に指令を与えて内燃機関への燃料の供給を停止させるかまたは燃料の供給量を減少させる。これにより、内燃機関２の回転数を反転に適した低い回転数まで低下させ、機関の回転数が反転に適した回転数まで低下したところで機関への燃料の供給量を回復させるとともに、点火制御手段９０に指令を与えて点火制御モードを過進角制御モードとすることにより、機関の点火位置を定常運転時の進角範囲を越える過進角位置まで進角させて機関の回転方向を反転させる。
【００３８】
内燃機関２の回転方向を反転させる際には、図６（Ｄ）に示すように、スロットルバルブをいっぱいに絞った状態にして、図６（Ｅ）に示すように内燃機関２をアイドリング状態にする。内燃機関２が設定値Ｎｓよりも低いアイドリング回転数Ｎｏ で回転しているときには、自動動力伝達装置３が内燃機関２から走行装置１への動力の伝達を絶っているので、走行装置１は停止した状態にある。
【００３９】
図６に示した時刻Ｔｏ において、反転指令発生手段４が反転指令を発生すると、反転処理手段５が燃料供給制御手段８０に指令を与えて、内燃機関への燃料の供給を停止させるか、または燃料の供給量を減少させるように燃料供給手段８を制御し、機関の回転数を回転方向の反転に適した回転数（機関の点火位置を過進角させると回転方向が反転する回転数）まで低下させる。
【００４０】
反転処理手段５は、時刻Ｔ１ で機関の回転数が回転方向の反転に適した回転数まで低下したところで、機関への燃料の供給量を時刻Ｔｏ における量まで回復させるとともに、点火制御手段９０に指令を与えて機関の点火位置を過進角位置まで進角させる。
【００４１】
このように、機関の回転数を十分に低くした状態で点火位置を過進角させると、機関２のピストンが上死点に至る前に押し戻されるため、機関２の回転方向を反転させることができる。機関２の回転方向が反転した後点火位置を正常な進角範囲に戻すことにより、機関を反転後の回転方向に回転させた状態で運転することができる。
【００４２】
図６（Ｅ）は、回転方向に失敗したときの回転数の変化を示している。図示の例では、機関の回転数が反転に適した回転数まで低下する時刻Ｔ１ で点火位置が過進角させられたことにより、機関の回転数が急激に低下して回転方向が反転しようとしたが、何らかの原因によりその反転に失敗したため、点火位置が過進角位置から正常な進角範囲まで戻されたときに機関の回転数がアイドリング回転数に戻されている。この状態に運転者が気付かずに時刻Ｔ３ でスロットルバルブを開くと、図６（Ｅ）の右端に示したように、機関の回転数が上昇して自動動力伝達装置３による動力の伝達が開始される設定値Ｎｓを超えるため、走行装置１は運転者が予想しない方向に発進することになる。
【００４３】
上記のような問題を解決するため、本発明に係わる内燃機関制御装置では、図１に示すように、内燃機関２が正転しているときと逆転しているときとでそれぞれ異なる状態をとる回転情報検出信号を発生してこの回転情報検出信号の状態から内燃機関２の回転方向を検出する回転方向検出手段１０と、回転方向検出手段１０が検出した回転方向と反転指令発生手段４が指令する回転方向とを比較して両者が一致していないときに内燃機関２の回転方向の反転に失敗したと判定する反転失敗判定手段１１と、反転失敗判定手段１１が反転の失敗を判定したときに走行装置１が走行しないか走行しても緩慢な走行となるように内燃機関２の駆動を制御する内燃機関駆動制御手段１２とを設けた。
【００４４】
回転方向検出手段１０は、例えば図３に示すように、内燃機関２により駆動される信号発電機１３と該信号発電機の出力から機関の回転方向を判定する回転方向判定手段１６とにより構成できる。
【００４５】
図示の信号発電機１３は、内燃機関２のクランク軸２ａに取り付けられた誘導子形の回転子１４と、内燃機関２のケース等に取り付けられた信号発電子１５とから成っている。
【００４６】
図示の例では、回転子１４の外周部に、その回転方向に沿って形状が２段階に変化する２段リラクタ１４Ａが設けられている。２段リラクタ１４Ａは、例えば、図４（Ａ）に示すように、幅が狭い第１の部分１４ａと該第１の部分よりも幅が広い第２の部分１４ｂとを有する突起により構成するか、または、図４（Ｂ）に示すように高さが低い第１の部分１４ａと高さが高い第２の部分１４ｂとを有する突起により構成することができる。
【００４７】
信号発電子１５は、先端に磁極部を有する鉄心１５ａと、鉄心１５ａに巻装された信号コイル１５ｂと、鉄心１５ａに磁気結合された永久磁石（図示せず。）とからなる周知のもので、鉄心１５ａの先端の磁極部を回転子１４の外周に向けた状態で機関のケース等に固定されている。
【００４８】
図５（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、回転子１４（クランク軸）が正回転した際及び逆回転した際に信号発電子１５の信号コイル１５ｂが発生する信号の波形をクランク軸の回転角θに対して示したものである。
【００４９】
即ち、信号コイル１５ｂは、機関が正回転する過程で、その鉄心１５ａの先端の磁極部が２段リラクタ１４Ａの第１の部分１４ａとの対向を開始する際、及び２段リラクタ１４Ａの第２の部分１４ｂとの対向を開始する際にそれぞれ図５（Ａ）に示すように一方の極性（図示の例では正極性）のパルスＳｆａ及びＳｆｂを発生し、磁極部が第２の部分１４ｂとの対向を終了する際に他方の極性（図示の例では負極性）のパルスＳｆｃを発生する。
【００５０】
また信号発電子１５の信号コイルは、機関が逆回転する過程で、鉄心１５ａの先端の磁極部が２段リラクタ１４Ａの第２の部分１４ｂとの対向を開始する際、及び２段リラクタ１４Ａの第１の部分１４ａとの対向を開始する際にそれぞれ図５（Ｂ）に示すように一方の極性（正極性）のパルスＳｒｃを発生し、鉄心１５ａの先端の磁極部が第１の部分１４ａとの対向を開始する際及び第１の部分１４ａとの対向を終了する際にそれぞれ他方の極性（負極性）のパルスＳｒｂ，Ｓｒａを発生する。
【００５１】
このように、信号発電機１３は、内燃機関２が正方向に回転したときと、逆方向に回転したときとで極性及び発生順序を異にするパルス信号を発生するので、これらのパルスを回転情報信号（回転方向検出信号）として用いて、パルスの極性と発生順序とを識別することにより、機関の回転方向を知ることができる。
【００５２】
信号発電機１３から得られる回転方向検出信号は、回転方向判定手段１６に与えられている。回転方向判定手段１６は、信号発電機１３から与えられる一連のパルスの極性と発生順序とから機関の回転方向を判定して、判定した回転方向が正方向のとき及び逆方向のときにそれぞれ正転検出信号Ｓｆ及び逆転検出信号Ｓｒを発生する。信号発電機１３と回転方向判定手段１６とにより回転方向検出手段が構成されている。この回転方向検出手段から得られる正転検出信号Ｓｆ及び逆転検出信号Ｓｒは反転失敗判定手段１１に与えられている。
【００５３】
信号発電機１３が発生するパルスはまた点火制御手段９０に与えられている。点火制御手段９０は、信号発電機１３が発生する特定のパルスの発生間隔、例えば、パルスＳｆａとＳｆｃとの発生間隔から機関２の回転数を検出し、運転モードが定常運転モードにあるときに、検出した回転数に対して点火時期を演算して、該点火時期に点火回路９に点火信号を与える。点火回路９は点火信号が与えられた時に機関の気筒に取り付けられた点火プラグに火花を生じさせて機関を点火する。
【００５４】
図３に示した反転失敗判定手段１１は、反転指令発生手段４が発生する反転指令信号Ｄｆ、Ｄｒと回転方向検出信号Ｓｆ，Ｓｒとを比較して、反転指令により指令された機関の回転方向と、回転方向検出手段１０により検出された回転方向とが異なるときに回転方向の反転に失敗したと判定して反転失敗信号Ｓ１１を発生する。
【００５５】
この反転失敗判定手段１１による判定は、反転指令発生手段４が反転指令Ｄ（ＤｆまたはＤｒ）を発生した後、回転方向の反転を完了させるために通常必要とされる時間が経過した時（図６に示した例では時刻Ｔ２ ）に行わせる。
【００５６】
図１に示した内燃機関駆動制御手段１２は、反転失敗判定手段１１が反転失敗信号Ｓ１１を発生したときに、走行装置１が走行しないか、走行してもその走行速度が、運転者の安全を脅かさない程度の緩慢な速度（好ましくは、機関の回転方向の反転に失敗したことを運転者に体感させるために必要最小限のきわめてゆっくりとした速度）以上には上昇しないように、内燃機関２を制御するか、または内燃機関と走行装置１との間に設ける動力伝達装置を制御する。
【００５７】
回転方向の反転に失敗したときに走行装置１を走行させないようにするためには、内燃機関２の駆動を停止するか、または内燃機関の回転数を、自動動力伝達装置３が走行装置１に機関の動力を伝達するために必要な回転数の最低値（図６Ｅに示した設定値Ｎｓ）よりも低い値（例えばアイドリング回転数Ｎｏ ）に制限して、自動動力伝達装置３が機関の回転を走行装置１の被駆動部に伝達しないようにすればよい。
【００５８】
回転方向の反転に失敗したことが検出されたときに内燃機関を停止するには、反転失敗信号Ｓ１１が内燃機関駆動制御手段１２に与えられた時に、該制御手段１２から燃料供給制御手段８０に停止指令を与えて、該制御手段８０による燃料供給手段８の駆動を停止させるか、または内燃機関２の点火動作を停止することを指令する点火停止指令を点火制御手段９０に与えて、点火回路９の点火動作を停止させるようにすればよい。
【００５９】
また内燃機関への燃料の供給の停止と、点火動作の停止とを同時に行わせることにより機関を停止させるようにしてもよい。
【００６０】
回転方向の反転に失敗したときに走行装置の走行速度を運転者に危害を加えない緩慢な設定速度以上に上昇させないようにするためには、例えば反転失敗信号が発生したときに、内燃機関駆動制御手段１２から燃料供給制御手段８０に燃料制限指令を与えて、燃料供給手段８が機関に与える燃料の量を制限することにより、運転者がスロットルバルブを開く操作をしても機関の回転速度が設定速度以上に上昇しないようにすればよい。
【００６１】
本発明の内燃機関制御装置においてはまた、反転失敗判定手段１１が反転失敗信号Ｓ１１を発生したときに、反転が失敗したことを報知する報知手段１９を設けて、図６（Ｃ）に示すように、時刻Ｔ２ で反転失敗信号が発生したときに報知手段を動作させるようにしている。
【００６２】
図１に示した内燃機関制御装置において、機関の回転方向の反転に失敗したときに機関を停止させるように内燃機関駆動制御装置１２を構成した場合には、図６（Ｆ）に示すように、時刻Ｔ２ で回転方向の反転に失敗したことが検出されると速やかに機関が停止させられる。したがって、時刻Ｔ３ において運転者が誤ってスロットルバルブを開いても、機関は停止したままの状態に保持される。
【００６３】
また時刻Ｔ２ で回転方向の反転に失敗したことが検出されたときに、機関の回転数を遠心クラッチがつながる回転数Ｎｓよりも低い値に制限するように内燃機関駆動制御手段１２を構成した場合には、回転方向の反転に失敗した後、機関の回転数は図６（Ｇ）に示したようにアイドリング回転数Ｎｏ に保たれる。時刻Ｔ３ で運転者がスロットルバルブを開くと、回転数は上昇するが、設定値Ｎｓに達しないように回転数が制御されるため、走行装置は停止したままの状態に保持される。
【００６４】
更に、回転方向の反転に失敗したときに、走行装置の走行速度を、運転者に危害を加えない程度に十分に低い速度Ｎｔ以下に制限するようにした場合には、図６（Ｈ）に示すように、時刻Ｔ３ で運転者がスロットルを開いたときに機関の回転数が上昇するが、設定速度Ｎｔを超えることはない。このとき走行装置は低速で走行するが、その走行速度は運転者に危害を加えることがない十分に低い速度Ｎｔ以下に制限されるため、運転者の安全を確保することができる。このように構成した場合には、運転者が走行装置の動きから回転方向の反転に失敗したことを体感できるので、再度反転指令を与えるための操作を速やかに行わせることができる。
【００６５】
上記のように、機関駆動制御手段１２に報知手段１９を設けておくと、運転者がこの報知手段１９の動作により回転方向の反転に失敗したことを認識することができるので、回転方向の反転を再度指令することができる。また報知手段１９を設けておくと、回転方向の反転に失敗して走行装置１が停止したり、加速不能となったりした時に、その状態を機関の故障や走行装置の動力系統の故障と誤認するおそれがなくなるので有利である。
【００６６】
報知手段１９としては、ランプ、発光ダイオードなどの発光表示器やブザー等の発音器、またはこれら双方を用いることができる。
【００６７】
また、報知手段１９は、反転失敗の指示のみでなく、内燃機関２の実際の回転方向毎に異なる状態の指示を行うように構成してもよい。
【００６８】
上記反転処理手段５、燃料供給制御手段８０、点火制御手段９０、回転方向検出手段１０の回転方向反転手段１６、点火制御手段９０はマイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。
【００６９】
上記の各手段をマイクロコンピュータを用いて実現する場合にマイクロコンピュータに実行させるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートの種々の例を図７ないし図９に示した。
【００７０】
図７に示した例では、ステップ１で反転指令が与えられたか否かを判定し、反転指令が与えられた時にステップ２に移行して反転処理を行う。この反転処理であは、内燃機関への燃料の供給を停止したり、内燃機関の点火動作を停止したりすることにより機関の回転数を低下させ、機関の回転数が反転が可能な値まで低下した時に過進角位置で点火動作を行わせて機関の回転方向を反転させる。
【００７１】
反転処理を行わせた後、ステップ３で反転が失敗したか否かを判定する。その結果、反転に成功しているときには、ステップ４に進んで機関の点火位置を回転方向が反転した状態での定常運転に適した位置とするように点火制御手段９０により点火回路９を制御して、回転方向が反転した状態での定常運転を行わせ、ステップ１に戻る。ステップ３において回転方向の反転が失敗したと判定されたときには、ステップ５に進んで反転失敗信号Ｓ１１を発生させ、次いでステップ６において燃料供給手段８による燃料の供給の停止及び（または）点火回路９による点火動作の停止を行わせることにより機関を停止させる。
【００７２】
図８に示した例では、ステップ５において反転失敗信号を発生させた後、ステップ６において、機関の回転数を遠心クラッチがつながるときの回転数である設定回転数Ｎｓよりも低い値に制限するように、機関への燃料の供給及び（または）機関の点火時期を制御し、これにより内燃機関から走行装置への動力の伝達を絶って、走行装置を停止させる。図８において他のステップは図７に示した例と同様である。
【００７３】
図９に示した例では、ステップ５において反転失敗信号を発生させた後、ステップ６において、走行装置の走行速度を緩慢な速度（運転者に危害を加えるおそれがない充分に低い速度以下）に制限するように機関の回転数を制限するべく、内燃機関への燃料の供給量及び（または）機関の点火時期を制御して、走行装置を運転者に危害を与えるおそれがないきわめてゆっくりとした速度（好ましくは、走行装置が意図した方向と反対の方向に走行しようとしていることを運転者に体感させるために必要最小限の速度）で走行させる。その他の点は図７及び図８に示した例と同様である。
【００７４】
上記の例では、内燃機関と走行装置との間に設ける動力伝達装置として遠心クラッチを備えた自動動力伝達装置を用いるとしたが、バックギアを有しないトルクコンバータ式の自動動力伝達装置やバックギアを有しない手動切替え式の動力伝達装置が用いられる場合にも本発明を適用することができる。トルクコンバータ式の自動動力伝達装置が用いられる場合に、反転失敗時に内燃機関を停止させることなく走行装置の走行速度を阻止するためには、反転の失敗が検出されたときにトルクコンバータをニュートラル位置に切替えるようにすればよい。
【００７５】
また手動切替式の動力伝達装置が用いられる場合に、機関を停止することなく走行装置の走行を阻止するためには、例えば内燃機関のクランク軸と走行装置の被駆動部との間の動力伝達系に電磁クラッチを挿入して、内燃機関の回転方向の反転に失敗したときに該電磁クラッチを開くようにすればよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、運転者が反転指令を発生するように操作したにも拘わらず、内燃機関の回転方向の反転に何らかの原因で失敗した場合に、機関の回転数を動力伝達装置がつながるときの回転数よりも低い値に制限することにより、走行装置が走行するのを阻止するようにしたので、運転者が意図する方向と反対の方向に走行装置が走行して事故が生じるのを防ぐことができる。
【００７７】
本発明においてはまた、運転者が反転指令を発生するように操作したにも拘わらず、内燃機関の回転方向の反転に何らかの原因で失敗した場合に、走行装置の走行速度を緩慢な速度以下に制限するようにした場合には、運転者が機関の回転方向を反転させるための操作を行った後、アクセルバルブを開いて加速操作を行ったときに、走行装置の走行速度を緩慢な速度に制限することができるので、運転者の保護を図ることができるだけでなく、走行装置が意図した方向と反対の方向に緩慢に動くことを運転者に危害を与えることなく体感させることにより、機関の回転方向の反転に失敗したことを感知させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関制御装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は反転指令発生手段の異なる構成例を示した概略構成図である。
【図３】本発明に係わる内燃機関制御装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図４】回転方向検出手段を構成する信号発電機の回転子の一部であるリラクタの構成例を拡大して示したもので、（Ａ）はその一例を示す平面図、（Ｂ）は他の例を示す側面図である。
【図５】機関の回転に伴って信号発電機が発生する信号の波形を示した波形図である。
【図６】図１の内燃機関制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】本発明に係わる内燃機関制御装置においてマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明に係わる内燃機関制御装置においてマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの他の例を示したフローチャートである。
【図９】本発明に係わる内燃機関制御装置においてマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの更に他の例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関駆動走行装置
２ ２サイクル内燃機関
２ａ クランク軸
３ 自動動力伝動装置（自動クラッチ）
４ 反転指令発生手段
５ 反転処理手段
８ 燃料供給手段
９ 点火回路
１０ 回転方向検出手段
１１ 反転失敗判定手段
１２ 内燃機関駆動制御手段
１３ 信号発電機
１４ 誘導子形回転子
１５ 信号発電子
１６ 回転方向判定手段
１９ 報知手段
８０ 燃料供給制御手段
９０ 点火制御手段
１４Ａ ２段リラクタ
１４ａ ２段リラクタの第１の部分
１４ｂ ２段リラクタの第２の部分
１５ 信号発電子
１５ａ 鉄心
１５ｂ 信号コイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、２サイクル内燃機関により駆動される小型車両等の走行装置の走行方向を内燃機関の回転方向を反転させることによって切り替える内燃機関制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小形の２サイクル内燃機関は、スクータ、スノーモービル、バギーカー等のように簡便であることが重視される走行装置の駆動源として用いられている。この内燃機関の出力を走行装置の駆動輪に伝達する動力伝達手段としては、遠心クラッチ式の無段変速機（自動動力伝達手段）が多く用いられている。この種の簡便走行装置は、小形、軽量で、安価であることが要求されるため、無段変速機としては、バックギアが組み込まれていないものを用いることが多い。
【０００３】
このように、バックギアを備えていない変速機を用いた走行装置は、変速機を切り替えて後進することができないため、狭い場所等のように操舵方向を変えることができない場所で走行方向を反転させたい場合には、走行装置全体を持ち上げて走行方向を変える必要があり、走行装置の操作性が悪い欠点があった。
【０００４】
２サイクル内燃機関は、正逆両方向への回転が可能であり、且つ正回転のときも、逆回転のときも、正常運転を行うことができるので、バックギアを備えていない走行装置の走行方向は、この走行装置に搭載されている内燃機関の回転方向を切り替えることによって反転することができる。
【０００５】
２サイクル内燃機関においては、燃料噴射量を減少させたり、燃料の噴射を停止させたりすることにより回転数を十分に低下させた状態で点火位置（機関を点火する時の機関の回転軸の回転角度位置）を過進角位置（定常運転時の点火位置の許容最大進角位置よりも更に進角した位置）まで進角させると、シリンダ内の上死点に向けて移動しているピストンを押し戻して、機関の回転方向を反転させることができる。また、機関の回転方向の反転が確認された後、機関の点火位置を反転した方向への回転を正常に維持するのに適した位置に設定することにより、回転方向が反転した状態で内燃機関の運転を正常に継続することができる。
【０００６】
このように、走行装置の走行方向を切り替える目的で、それに搭載されている２サイクル内燃機関の回転方向を反転させるために、運転者の手動操作等によって内燃機関の回転方向を反転することを指令する反転指令を発生させ、この反転指令に応答して燃料噴射量を減少させるかまたは燃料の噴射を停止させて内燃機関の回転方向を反転させるために必要な程度に機関の回転速度を低下させた状態で、点火モードを、所定の過進角位置まで機関の点火位置を進角させる過進角点火モードとすることにより、機関の回転方向を反転させるようにした内燃機関制御装置が提案されている（例えば、特願平９−２４８９７０号、特願平９−２５２３７８号及び特願平９−２５２３７９号参照）。
【０００７】
しかし、上記の内燃機関制御装置では、稀ではあるが、回転方向の反転に失敗することがある。万一、運転者が回転方向の反転失敗を知らないままの状態で機関を加速するようなことがあると、走行装置は、運転者が意図する走行方向とは反対の方向に急速に走行することになるので、これを避けなければならない。
【０００８】
本出願人は、先に、反転指令を与えた後に、機関が実際にいずれの方向に回転しているかを報知したり、反転が失敗したことを報知する手段を備えた内燃機関制御装置を提案している（特願平１０−２６３４１３号参照）。このような報知手段を設けると、運転者が意図した走行方向と反対の方向に走行装置が走行している状態で機関を加速させる事態を回避することができるので好ましい。
【０００９】
しかし、内燃機関制御装置がこのような報知手段を有していても、報知手段が報知示する機関の回転方向を運転者が実際に確認することなく運転することがあったり、報知手段が報知する機関の回転方向を運転者が誤って認識したり、反転処理は正常に行われたが、報知手段である表示器等が故障して運転者が機関の実際の回転方向を確認することができないことがある。いずれの場合も、走行装置の走行方向が運転者が意図する方向と異なる方向になるように機関が回転していると、運転を安全に行うことができない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の反転指令が与えられたにも拘わらず、反転処理が失敗した場合には、運転者が機関を直ちに加速することができないようにして、走行装置が意図する方向とは反対の方向に加速されることがないようにした内燃機関制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２サイクル内燃機関により駆動されて走行する内燃機関駆動走行装置の走行方向を切り替えるために反転指令を発生する反転指令発生手段と、この反転指令発生手段からの反転指令に基づいて内燃機関の回転方向を反転させるのに必要な反転処理を行う反転処理手段とを備えた内燃機関制御装置を対象とする。
【００１２】
本明細書において、「走行装置」は、スクータ、スノーモビル、バギーカー、モータボート等のように２サイクル内燃機関を駆動源として走行するすべてのものを包含する意味で使用される。
【００１３】
本発明の課題は、この内燃機関制御装置に、反転失敗が判定されたときに、走行装置が走行しないか、走行しても緩慢に走行するように機関の駆動を制御することによって解決される。
【００１４】
本発明の課題解決手段は、内燃機関が正転しているときと逆転しているときとでそれぞれ異なる回転検出信号を発生してこの回転検出信号の状態から内燃機関の回転方向を検出する回転方向検出手段と、この回転方向検出手段が検出した回転方向と反転指令が指令する回転方向とを比較して両者が一致していないときに内燃機関の反転が失敗したことを判定する反転失敗判定手段と、この反転失敗判定手段により回転方向の反転に失敗したと判定されたときに走行装置が走行しないか走行しても緩慢な走行となるように内燃機関の駆動を制御する内燃機関駆動制御手段とを備えている。
【００１５】
この内燃機関駆動制御手段は、下記のいずれかとすることができる。
【００１６】
（１）内燃機関の駆動を停止する機関駆動停止手段。
【００１７】
（２）内燃機関の回転数を内燃機関から走行装置に動力を自動的に伝達する自動動力伝達手段が内燃機関に動力を伝達する状態になるのに必要な回転数より低い値に維持するように制御する第１の機関回転数制限手段。
【００１８】
（３）内燃機関の回転数を走行装置が緩慢に走行するのに必要な回転数より上昇することがないように制限する第２の機関回転数制限手段。
【００１９】
機関駆動停止手段は、内燃機関の点火動作を停止するか、内燃機関への燃料の供給を停止するか、またはこれら両方の動作を併用する構成をとることにより、内燃機関の駆動を停止する機能を達成するように構成することができる。
【００２０】
また機関回転数制限手段は、内燃機関の点火火花を間引くように点火回路を制御する構成をとるか、または内燃機関への燃料の供給を制限するように内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段を制御することによって内燃機関の回転数を制限する機能を達成するように構成することができる。
【００２１】
走行装置に動力を伝達する自動動力伝達手段は、例えば、遠心クラッチ式の無段変速機やトルクコンバータ等を用いた動力伝達装置であり、これらは、内燃機関の回転数が所定の回転数を超えないと、内燃機関の動力を走行装置に伝達することができない。
【００２２】
第１の機関回転数制限手段は、反転失敗の判定を受けたときに、遠心クラッチ等の自動動力伝達装置が自動的に動力を伝達する動作状態となることがない回転数以下に機関の回転数を制限するように機関の回転を制限する。
【００２３】
第２の機関回転数制限手段は、反転失敗の判定を受けたときに遠心クラッチ等が自動的に動力を伝達する動作状態となるが、運転者が加速指令を発生するように操作しても走行装置が緩慢に走行する程度の機関回転数を超えることがないように機関の回転数を制限するように機関を制御する。
【００２４】
ここで走行装置が緩慢に走行する程度とは、例えば人が歩く速さかそれよりも遅い速度であることが好ましく、運転者が意図する方向とは反対方向に走行装置が動いていることを認識するために必要最小限の速度であることが好ましい。
【００２５】
上記のように構成すると、運転者が反転指令を発生するように操作したにも拘わらず、内燃機関の反転が何らかの原因で失敗した場合に、運転者が意図する方向と反対の方向に走行装置を加速しようとしても、走行装置が走行しないか走行装置が加速されることがなく、走行装置を一層安全に運転することができる。
【００２６】
本発明の課題はまた、反転失敗判定手段が反転の失敗を判定したときに内燃機関から走行装置への動力の伝達を絶つように、機関から走行装置に動力を伝達する動力伝達装置を制御する動力伝達装置制御手段を設けることによっても達成することができる。
【００２７】
また、本発明の課題解決手段は、上記の機関駆動制御手段の外に、機関の回転方向の反転に失敗したと判定されたときにこの反転失敗を報知する報知手段を更に備えているのが好ましい。
【００２８】
機関の反転失敗によって機関が停止したり、機関の動力が走行装置に伝達されなかたっり、走行装置が緩慢に動くだけであると、運転者が機関の反転失敗に気付かないおそれがある。上記のように、報知手段を設けておくと、反転失敗によって走行装置が運転者が意図する方向とは反対の方向に誤って加速するのを避けることができる上に、運転者が反転の失敗を報知手段によって認識して反転を再指令することができる。もし、報知手段がないと、反転の失敗を知らないままとなるだけではなく、走行装置の加速不能が機関の故障や走行装置の動力系統の故障と誤って認識されるおそれもある。上記のような報知手段を設けておくと、これらの問題をも回避することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は本発明に係る内燃機関制御装置の全体的な構成を示している。この内燃機関制御装置は、スクータ等の内燃機関駆動走行装置１に搭載されてこの走行装置１を駆動する２サイクル内燃機関２に適用される。走行装置１の被駆動部（例えば駆動輪やスクリューの駆動軸）と２サイクル内燃機関２の出力軸との間には、バックギアを備えていない遠心クラッチ式無段変速機等の自動動力伝達装置３が設けられている。自動動力伝達装置３は、機関の回転数が設定値Ｎｓよりも低い時に機関から走行装置の被駆動部への動力の伝達を絶ち、機関の回転数が設定値Ｎｓ以上になったときに機関の動力を走行装置の被駆動部に伝達する。通常回転数の設定値Ｎｓは機関のアイドリング回転数Ｎｏ よりも高く設定されている。
【００３０】
本発明に係わる内燃機関制御装置では、走行装置１の走行方向を切り替えるために２サイクル内燃機関の回転方向を反転させることを指令する反転指令Ｄを発生する反転指令発生手段４と、この反転指令発生手段４が発生する反転指令Ｄに応答して内燃機関の回転方向を反転させるために必要な反転処理を行う反転処理手段５とを備えている。
【００３１】
反転指令発生手段４は、例えば図２（Ａ）に示すように、可動接点６ａと該可動接点が選択的に接触する固定接点６ｂ及び６ｃとを有していて、可動接点６ａを固定接点６ｂまたは６ｃのいずれかに接触させた状態に保持することができる自己保持形のスイッチ（例えばトグルスイッチ）６や、図２（Ｂ）に示すように、可動接点７ａと固定接点７ｂ，７ｃと可動接点７ａを固定接点７ｂ，７ｃから引き離す側に付勢するスプリング７ｄとを有して、可動接点７ａを固定接点７ｂ，７ｃ側に押している間だけオン状態を保持するモメンタリスイッチ（例えば押ボタンスイッチ）７により構成することができる。
【００３２】
図２（Ａ）に示した例では、可動接点６ａが反転処理手段５の入力線５ａに接続されるとともに、固定接点６ｂ及び６ｃの一方６ｂのみが接地されていて、反転処理手段の入力線５ａが接地された状態にあるか（可動接点６ａが固定接点６ｂに接触しているか）または接地から浮いた状態にあるか（可動接点６ａが固定接点６ｃに接触しているか）によって、反転処理手段５に反転指令Ｄ（正転指令信号Ｄｆまたは逆転指令信号Ｄｒ）を与えるようにしている。この場合反転処理手段５に与えられる正転指令信号及び逆転指令信号は図６（Ａ）に示すように連続的に発生する信号となる。
【００３３】
また図２（Ｂ）に示した例では、固定接点７ｂが反転処理手段５の入力線５ａに、固定接点７ｃが接地回路にそれぞれ接続されていて、押ボタン等により可動接点７ａが押されて入力線５ａが接地される毎に（可動接点７ａが固定接点７ｂ，７ｃに接触する毎に）回転方向を反転させることを指示する反転指令Ｄを反転処理手段５に与える（正転指令信号Ｄｆ及び逆転指令信号Ｄｒを交互に与える）ようにしている。この場合反転処理手段５に与えられる反転指令Ｄは、図６（Ｂ）に示すようなパルス波形の信号となる。
【００３４】
図１に示した例では、内燃機関２に燃料を供給するためにインジェクタ等からなる燃料供給手段８が設けられるとともに、該燃料供給手段８を制御する燃料供給制御手段８０が設けられていて、燃料供給制御手段８０により燃料供給手段８を制御することにより、内燃機関への燃料の供給量を増減したり、燃料の供給を停止させたりして、機関の回転数を加減することができるようになっている。
【００３５】
図１に示した例ではまた、内燃機関を点火する点火回路９を制御する点火制御手段９０が設けられていて、点火制御手段９０により点火回路９が点火動作を行う回転角度位置を適宜に制御することができるようになっている。
【００３６】
点火制御手段９０は、内燃機関２の回転方向を反転させる反転処理を行う際に点火制御モードを過進角制御モードとして点火位置を過進角位置まで進角させ、内燃機関２の定常運転時には点火制御モードを定常制御モードとして、点火位置を内燃機関の回転を維持するために適した所定の範囲内で回転数に応じて制御する。
【００３７】
反転処理手段５は、反転指令発生手段４から反転指令Ｄ（正転指令信号Ｄｆまたは逆転指令信号Ｄｒ）が与えられたときに、燃料供給制御手段８０に指令を与えて内燃機関への燃料の供給を停止させるかまたは燃料の供給量を減少させる。これにより、内燃機関２の回転数を反転に適した低い回転数まで低下させ、機関の回転数が反転に適した回転数まで低下したところで機関への燃料の供給量を回復させるとともに、点火制御手段９０に指令を与えて点火制御モードを過進角制御モードとすることにより、機関の点火位置を定常運転時の進角範囲を越える過進角位置まで進角させて機関の回転方向を反転させる。
【００３８】
内燃機関２の回転方向を反転させる際には、図６（Ｄ）に示すように、スロットルバルブをいっぱいに絞った状態にして、図６（Ｅ）に示すように内燃機関２をアイドリング状態にする。内燃機関２が設定値Ｎｓよりも低いアイドリング回転数Ｎｏ で回転しているときには、自動動力伝達装置３が内燃機関２から走行装置１への動力の伝達を絶っているので、走行装置１は停止した状態にある。
【００３９】
図６に示した時刻Ｔｏ において、反転指令発生手段４が反転指令を発生すると、反転処理手段５が燃料供給制御手段８０に指令を与えて、内燃機関への燃料の供給を停止させるか、または燃料の供給量を減少させるように燃料供給手段８を制御し、機関の回転数を回転方向の反転に適した回転数（機関の点火位置を過進角させると回転方向が反転する回転数）まで低下させる。
【００４０】
反転処理手段５は、時刻Ｔ１ で機関の回転数が回転方向の反転に適した回転数まで低下したところで、機関への燃料の供給量を時刻Ｔｏ における量まで回復させるとともに、点火制御手段９０に指令を与えて機関の点火位置を過進角位置まで進角させる。
【００４１】
このように、機関の回転数を十分に低くした状態で点火位置を過進角させると、機関２のピストンが上死点に至る前に押し戻されるため、機関２の回転方向を反転させることができる。機関２の回転方向が反転した後点火位置を正常な進角範囲に戻すことにより、機関を反転後の回転方向に回転させた状態で運転することができる。
【００４２】
図６（Ｅ）は、回転方向に失敗したときの回転数の変化を示している。図示の例では、機関の回転数が反転に適した回転数まで低下する時刻Ｔ１ で点火位置が過進角させられたことにより、機関の回転数が急激に低下して回転方向が反転しようとしたが、何らかの原因によりその反転に失敗したため、点火位置が過進角位置から正常な進角範囲まで戻されたときに機関の回転数がアイドリング回転数に戻されている。この状態に運転者が気付かずに時刻Ｔ３ でスロットルバルブを開くと、図６（Ｅ）の右端に示したように、機関の回転数が上昇して自動動力伝達装置３による動力の伝達が開始される設定値Ｎｓを超えるため、走行装置１は運転者が予想しない方向に発進することになる。
【００４３】
上記のような問題を解決するため、本発明に係わる内燃機関制御装置では、図１に示すように、内燃機関２が正転しているときと逆転しているときとでそれぞれ異なる状態をとる回転情報検出信号を発生してこの回転情報検出信号の状態から内燃機関２の回転方向を検出する回転方向検出手段１０と、回転方向検出手段１０が検出した回転方向と反転指令発生手段４が指令する回転方向とを比較して両者が一致していないときに内燃機関２の回転方向の反転に失敗したと判定する反転失敗判定手段１１と、反転失敗判定手段１１が反転の失敗を判定したときに走行装置１が走行しないか走行しても緩慢な走行となるように内燃機関２の駆動を制御する内燃機関駆動制御手段１２とを設けた。
【００４４】
回転方向検出手段１０は、例えば図３に示すように、内燃機関２により駆動される信号発電機１３と該信号発電機の出力から機関の回転方向を判定する回転方向判定手段１６とにより構成できる。
【００４５】
図示の信号発電機１３は、内燃機関２のクランク軸２ａに取り付けられた誘導子形の回転子１４と、内燃機関２のケース等に取り付けられた信号発電子１５とから成っている。
【００４６】
図示の例では、回転子１４の外周部に、その回転方向に沿って形状が２段階に変化する２段リラクタ１４Ａが設けられている。２段リラクタ１４Ａは、例えば、図４（Ａ）に示すように、幅が狭い第１の部分１４ａと該第１の部分よりも幅が広い第２の部分１４ｂとを有する突起により構成するか、または、図４（Ｂ）に示すように高さが低い第１の部分１４ａと高さが高い第２の部分１４ｂとを有する突起により構成することができる。
【００４７】
信号発電子１５は、先端に磁極部を有する鉄心１５ａと、鉄心１５ａに巻装された信号コイル１５ｂと、鉄心１５ａに磁気結合された永久磁石（図示せず。）とからなる周知のもので、鉄心１５ａの先端の磁極部を回転子１４の外周に向けた状態で機関のケース等に固定されている。
【００４８】
図５（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、回転子１４（クランク軸）が正回転した際及び逆回転した際に信号発電子１５の信号コイル１５ｂが発生する信号の波形をクランク軸の回転角θに対して示したものである。
【００４９】
即ち、信号コイル１５ｂは、機関が正回転する過程で、その鉄心１５ａの先端の磁極部が２段リラクタ１４Ａの第１の部分１４ａとの対向を開始する際、及び２段リラクタ１４Ａの第２の部分１４ｂとの対向を開始する際にそれぞれ図５（Ａ）に示すように一方の極性（図示の例では正極性）のパルスＳｆａ及びＳｆｂを発生し、磁極部が第２の部分１４ｂとの対向を終了する際に他方の極性（図示の例では負極性）のパルスＳｆｃを発生する。
【００５０】
また信号発電子１５の信号コイルは、機関が逆回転する過程で、鉄心１５ａの先端の磁極部が２段リラクタ１４Ａの第２の部分１４ｂとの対向を開始する際、及び２段リラクタ１４Ａの第１の部分１４ａとの対向を開始する際にそれぞれ図５（Ｂ）に示すように一方の極性（正極性）のパルスＳｒｃを発生し、鉄心１５ａの先端の磁極部が第１の部分１４ａとの対向を開始する際及び第１の部分１４ａとの対向を終了する際にそれぞれ他方の極性（負極性）のパルスＳｒｂ，Ｓｒａを発生する。
【００５１】
このように、信号発電機１３は、内燃機関２が正方向に回転したときと、逆方向に回転したときとで極性及び発生順序を異にするパルス信号を発生するので、これらのパルスを回転情報信号（回転方向検出信号）として用いて、パルスの極性と発生順序とを識別することにより、機関の回転方向を知ることができる。
【００５２】
信号発電機１３から得られる回転方向検出信号は、回転方向判定手段１６に与えられている。回転方向判定手段１６は、信号発電機１３から与えられる一連のパルスの極性と発生順序とから機関の回転方向を判定して、判定した回転方向が正方向のとき及び逆方向のときにそれぞれ正転検出信号Ｓｆ及び逆転検出信号Ｓｒを発生する。信号発電機１３と回転方向判定手段１６とにより回転方向検出手段が構成されている。この回転方向検出手段から得られる正転検出信号Ｓｆ及び逆転検出信号Ｓｒは反転失敗判定手段１１に与えられている。
【００５３】
信号発電機１３が発生するパルスはまた点火制御手段９０に与えられている。点火制御手段９０は、信号発電機１３が発生する特定のパルスの発生間隔、例えば、パルスＳｆａとＳｆｃとの発生間隔から機関２の回転数を検出し、運転モードが定常運転モードにあるときに、検出した回転数に対して点火時期を演算して、該点火時期に点火回路９に点火信号を与える。点火回路９は点火信号が与えられた時に機関の気筒に取り付けられた点火プラグに火花を生じさせて機関を点火する。
【００５４】
図３に示した反転失敗判定手段１１は、反転指令発生手段４が発生する反転指令信号Ｄｆ、Ｄｒと回転方向検出信号Ｓｆ，Ｓｒとを比較して、反転指令により指令された機関の回転方向と、回転方向検出手段１０により検出された回転方向とが異なるときに回転方向の反転に失敗したと判定して反転失敗信号Ｓ１１を発生する。
【００５５】
この反転失敗判定手段１１による判定は、反転指令発生手段４が反転指令Ｄ（ＤｆまたはＤｒ）を発生した後、回転方向の反転を完了させるために通常必要とされる時間が経過した時（図６に示した例では時刻Ｔ２ ）に行わせる。
【００５６】
図１に示した内燃機関駆動制御手段１２は、反転失敗判定手段１１が反転失敗信号Ｓ１１を発生したときに、走行装置１が走行しないか、走行してもその走行速度が、運転者の安全を脅かさない程度の緩慢な速度（好ましくは、機関の回転方向の反転に失敗したことを運転者に体感させるために必要最小限のきわめてゆっくりとした速度）以上には上昇しないように、内燃機関２を制御するか、または内燃機関と走行装置１との間に設ける動力伝達装置を制御する。
【００５７】
回転方向の反転に失敗したときに走行装置１を走行させないようにするためには、内燃機関２の駆動を停止するか、または内燃機関の回転数を、自動動力伝達装置３が走行装置１に機関の動力を伝達するために必要な回転数の最低値（図６Ｅに示した設定値Ｎｓ）よりも低い値（例えばアイドリング回転数Ｎｏ ）に制限して、自動動力伝達装置３が機関の回転を走行装置１の被駆動部に伝達しないようにすればよい。
【００５８】
回転方向の反転に失敗したことが検出されたときに内燃機関を停止するには、反転失敗信号Ｓ１１が内燃機関駆動制御手段１２に与えられた時に、該制御手段１２から燃料供給制御手段８０に停止指令を与えて、該制御手段８０による燃料供給手段８の駆動を停止させるか、または内燃機関２の点火動作を停止することを指令する点火停止指令を点火制御手段９０に与えて、点火回路９の点火動作を停止させるようにすればよい。
【００５９】
また内燃機関への燃料の供給の停止と、点火動作の停止とを同時に行わせることにより機関を停止させるようにしてもよい。
【００６０】
回転方向の反転に失敗したときに走行装置の走行速度を運転者に危害を加えない緩慢な設定速度以上に上昇させないようにするためには、例えば反転失敗信号が発生したときに、内燃機関駆動制御手段１２から燃料供給制御手段８０に燃料制限指令を与えて、燃料供給手段８が機関に与える燃料の量を制限することにより、運転者がスロットルバルブを開く操作をしても機関の回転速度が設定速度以上に上昇しないようにすればよい。
【００６１】
本発明の内燃機関制御装置においてはまた、反転失敗判定手段１１が反転失敗信号Ｓ１１を発生したときに、反転が失敗したことを報知する報知手段１９を設けて、図６（Ｃ）に示すように、時刻Ｔ２ で反転失敗信号が発生したときに報知手段を動作させるようにしている。
【００６２】
図１に示した内燃機関制御装置において、機関の回転方向の反転に失敗したときに機関を停止させるように内燃機関駆動制御装置１２を構成した場合には、図６（Ｆ）に示すように、時刻Ｔ２ で回転方向の反転に失敗したことが検出されると速やかに機関が停止させられる。したがって、時刻Ｔ３ において運転者が誤ってスロットルバルブを開いても、機関は停止したままの状態に保持される。
【００６３】
また時刻Ｔ２ で回転方向の反転に失敗したことが検出されたときに、機関の回転数を遠心クラッチがつながる回転数Ｎｓよりも低い値に制限するように内燃機関駆動制御手段１２を構成した場合には、回転方向の反転に失敗した後、機関の回転数は図６（Ｇ）に示したようにアイドリング回転数Ｎｏ に保たれる。時刻Ｔ３ で運転者がスロットルバルブを開くと、回転数は上昇するが、設定値Ｎｓに達しないように回転数が制御されるため、走行装置は停止したままの状態に保持される。
【００６４】
更に、回転方向の反転に失敗したときに、走行装置の走行速度を、運転者に危害を加えない程度に十分に低い速度Ｎｔ以下に制限するようにした場合には、図６（Ｈ）に示すように、時刻Ｔ３ で運転者がスロットルを開いたときに機関の回転数が上昇するが、設定速度Ｎｔを超えることはない。このとき走行装置は低速で走行するが、その走行速度は運転者に危害を加えることがない十分に低い速度Ｎｔ以下に制限されるため、運転者の安全を確保することができる。このように構成した場合には、運転者が走行装置の動きから回転方向の反転に失敗したことを体感できるので、再度反転指令を与えるための操作を速やかに行わせることができる。
【００６５】
上記のように、機関駆動制御手段１２に報知手段１９を設けておくと、運転者がこの報知手段１９の動作により回転方向の反転に失敗したことを認識することができるので、回転方向の反転を再度指令することができる。また報知手段１９を設けておくと、回転方向の反転に失敗して走行装置１が停止したり、加速不能となったりした時に、その状態を機関の故障や走行装置の動力系統の故障と誤認するおそれがなくなるので有利である。
【００６６】
報知手段１９としては、ランプ、発光ダイオードなどの発光表示器やブザー等の発音器、またはこれら双方を用いることができる。
【００６７】
また、報知手段１９は、反転失敗の指示のみでなく、内燃機関２の実際の回転方向毎に異なる状態の指示を行うように構成してもよい。
【００６８】
上記反転処理手段５、燃料供給制御手段８０、点火制御手段９０、回転方向検出手段１０の回転方向反転手段１６、点火制御手段９０はマイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。
【００６９】
上記の各手段をマイクロコンピュータを用いて実現する場合にマイクロコンピュータに実行させるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートの種々の例を図７ないし図９に示した。
【００７０】
図７に示した例では、ステップ１で反転指令が与えられたか否かを判定し、反転指令が与えられた時にステップ２に移行して反転処理を行う。この反転処理であは、内燃機関への燃料の供給を停止したり、内燃機関の点火動作を停止したりすることにより機関の回転数を低下させ、機関の回転数が反転が可能な値まで低下した時に過進角位置で点火動作を行わせて機関の回転方向を反転させる。
【００７１】
反転処理を行わせた後、ステップ３で反転が失敗したか否かを判定する。その結果、反転に成功しているときには、ステップ４に進んで機関の点火位置を回転方向が反転した状態での定常運転に適した位置とするように点火制御手段９０により点火回路９を制御して、回転方向が反転した状態での定常運転を行わせ、ステップ１に戻る。ステップ３において回転方向の反転が失敗したと判定されたときには、ステップ５に進んで反転失敗信号Ｓ１１を発生させ、次いでステップ６において燃料供給手段８による燃料の供給の停止及び（または）点火回路９による点火動作の停止を行わせることにより機関を停止させる。
【００７２】
図８に示した例では、ステップ５において反転失敗信号を発生させた後、ステップ６において、機関の回転数を遠心クラッチがつながるときの回転数である設定回転数Ｎｓよりも低い値に制限するように、機関への燃料の供給及び（または）機関の点火時期を制御し、これにより内燃機関から走行装置への動力の伝達を絶って、走行装置を停止させる。図８において他のステップは図７に示した例と同様である。
【００７３】
図９に示した例では、ステップ５において反転失敗信号を発生させた後、ステップ６において、走行装置の走行速度を緩慢な速度（運転者に危害を加えるおそれがない充分に低い速度以下）に制限するように機関の回転数を制限するべく、内燃機関への燃料の供給量及び（または）機関の点火時期を制御して、走行装置を運転者に危害を与えるおそれがないきわめてゆっくりとした速度（好ましくは、走行装置が意図した方向と反対の方向に走行しようとしていることを運転者に体感させるために必要最小限の速度）で走行させる。その他の点は図７及び図８に示した例と同様である。
【００７４】
上記の例では、内燃機関と走行装置との間に設ける動力伝達装置として遠心クラッチを備えた自動動力伝達装置を用いるとしたが、バックギアを有しないトルクコンバータ式の自動動力伝達装置やバックギアを有しない手動切替え式の動力伝達装置が用いられる場合にも本発明を適用することができる。トルクコンバータ式の自動動力伝達装置が用いられる場合に、反転失敗時に内燃機関を停止させることなく走行装置の走行速度を阻止するためには、反転の失敗が検出されたときにトルクコンバータをニュートラル位置に切替えるようにすればよい。
【００７５】
また手動切替式の動力伝達装置が用いられる場合に、機関を停止することなく走行装置の走行を阻止するためには、例えば内燃機関のクランク軸と走行装置の被駆動部との間の動力伝達系に電磁クラッチを挿入して、内燃機関の回転方向の反転に失敗したときに該電磁クラッチを開くようにすればよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、運転者が反転指令を発生するように操作したにも拘わらず、内燃機関の回転方向の反転に何らかの原因で失敗した場合に、機関の回転数を動力伝達装置がつながるときの回転数よりも低い値に制限することにより、走行装置が走行するのを阻止するようにしたので、運転者が意図する方向と反対の方向に走行装置が走行して事故が生じるのを防ぐことができる。
【００７７】
本発明においてはまた、運転者が反転指令を発生するように操作したにも拘わらず、内燃機関の回転方向の反転に何らかの原因で失敗した場合に、走行装置の走行速度を緩慢な速度以下に制限するようにした場合には、運転者が機関の回転方向を反転させるための操作を行った後、アクセルバルブを開いて加速操作を行ったときに、走行装置の走行速度を緩慢な速度に制限することができるので、運転者の保護を図ることができるだけでなく、走行装置が意図した方向と反対の方向に緩慢に動くことを運転者に危害を与えることなく体感させることにより、機関の回転方向の反転に失敗したことを感知させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関制御装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は反転指令発生手段の異なる構成例を示した概略構成図である。
【図３】本発明に係わる内燃機関制御装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図４】回転方向検出手段を構成する信号発電機の回転子の一部であるリラクタの構成例を拡大して示したもので、（Ａ）はその一例を示す平面図、（Ｂ）は他の例を示す側面図である。
【図５】機関の回転に伴って信号発電機が発生する信号の波形を示した波形図である。
【図６】図１の内燃機関制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】本発明に係わる内燃機関制御装置においてマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明に係わる内燃機関制御装置においてマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの他の例を示したフローチャートである。
【図９】本発明に係わる内燃機関制御装置においてマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの更に他の例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関駆動走行装置
２ ２サイクル内燃機関
２ａ クランク軸
３ 自動動力伝動装置（自動クラッチ）
４ 反転指令発生手段
５ 反転処理手段
８ 燃料供給手段
９ 点火回路
１０ 回転方向検出手段
１１ 反転失敗判定手段
１２ 内燃機関駆動制御手段
１３ 信号発電機
１４ 誘導子形回転子
１５ 信号発電子
１６ 回転方向判定手段
１９ 報知手段
８０ 燃料供給制御手段
９０ 点火制御手段
１４Ａ ２段リラクタ
１４ａ ２段リラクタの第１の部分
１４ｂ ２段リラクタの第２の部分
１５ 信号発電子
１５ａ 鉄心
１５ｂ 信号コイル
Claims (3)
- ２サイクル内燃機関により駆動されて走行する内燃機関駆動走行装置の走行方向を切り替えるために反転指令を発生する反転指令発生手段と、前記反転指令発生手段からの反転指令に基づいて前記内燃機関の回転方向を反転させるために必要な反転処理を行う反転処理手段とを備えた内燃機関制御装置において、
前記内燃機関が正転しているときと逆転しているときとでそれぞれ状態が異なる回転検出信号を発生して前記回転検出信号の状態から前記内燃機関の回転方向を検出する回転方向検出手段と、
前記回転方向検出手段が検出した回転方向と前記反転指令により指令された回転方向とが一致していないときに前記内燃機関の反転が失敗したと判定する反転失敗判定手段と、
前記反転失敗判定手段により回転方向の反転に失敗したと判定されたときに前記走行装置の走行を阻止するように前記内燃機関を制御する内燃機関駆動制御手段とを備え、
前記内燃機関駆動制御手段は、前記内燃機関の回転数を前記内燃機関から前記走行装置に動力を自動的に伝達する自動動力伝達手段が前記内燃機関の動力を前記走行装置に伝達する状態になるのに必要な回転数よりも低い値に維持するように制御する機関回転数制限手段からなっていることを特徴とする記載の内燃機関制御装置。 - ２サイクル内燃機関により駆動されて走行する内燃機関駆動走行装置の走行方向を切り替えるために反転指令を発生する反転指令発生手段と、前記反転指令発生手段からの反転指令に基づいて前記内燃機関の回転方向を反転させるために必要な反転処理を行う反転処理手段とを備えた内燃機関制御装置において、
前記内燃機関が正転しているときと逆転しているときとでそれぞれ状態が異なる回転検出信号を発生して前記回転検出信号の状態から前記内燃機関の回転方向を検出する回転方向検出手段と、
前記回転方向検出手段が検出した回転方向と前記反転指令発生手段により指令された回転方向とが一致していないときに前記内燃機関の反転が失敗したと判定する反転失敗判定手段と、
前記反転失敗判定手段により回転方向の反転に失敗したと判定されたときに前記走行装置の走行速度を緩慢な速度に制限するように前記内燃機関を制御する内燃機関駆動制御手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関制御装置。 - 前記反転失敗判定手段が反転の失敗を判定したときに前記反転失敗を報知する報知手段を更に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関制御装置。
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