JP3777917B2 - ２サイクル内燃機関の回転方向切替制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掃気通路を通してシリンダ内に混合気が供給される２サイクル内燃機関の回転方向を反転させる回転方向切替制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スクータ、スノーモービル、バギーカー等のように、操作が簡便であることを尊ぶ走行装置の原動機としては、リコイルスタートやキックスタートにより容易に始動することができ、しかも小型、軽量かつ安価である２サイクルガソリン機関（以下２サイクル内燃機関という。）が多く用いられている。また内燃機関の回転を走行装置の被駆動部（例えば駆動輪）に伝達する動力伝達系統に設ける変速機としては、バックギアを持たない遠心クラッチ式の無断変速機が多く用いられている。
【０００３】
この種の走行装置では、その変速機がバックギアを備えていないため、狭い場所等で走行装置の向きを反転させる必要が生じたときに、車体全体を持ち上げてその向きを変える必要があり、操作性が悪かった。
【０００４】
そこで、最近、回転方向が正逆いずれの方向であっても正常な運転ができる２サイクル内燃機関の特性に着目して、内燃機関の回転方向を正回転から逆回転に反転させることにより、走行装置に後退機能を持たせることが検討されている。２サイクル内燃機関の回転方向を反転させることにより、走行装置を前進または後退させるためには、運転者の指令に応じて内燃機関の回転方向を任意に切り替え得るようにすることが必要である。
【０００５】
内燃機関の回転方向を反転させる方法としては、米国特許第３，０３６，８０２号に示されているように、機関の回転数［ｒｐｍ］をアイドリング回転数よりも低い過進角開始回転数まで低下させて機関の慣性を低下させた状態で、機関を過進角位置（定常運転時の点火位置の適性な最大進角位置よりも更に進角した位置）で点火することによりピストンを押し戻して回転方向を反転させ、その後反転した方向への機関の回転を維持するために適した点火位置で機関を点火することにより、回転方向が反転した状態での機関の運転を維持する方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、米国特許第３，０３６，８０２号に示された方法では、機関の回転数を低下させる際に、機関を失火させる方法をとっていたため、機関の回転方向を切り替える際に未燃焼ガスが大気中に排出されるという問題があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、特開平１１−９３７１９号において、反転指令が与えられた際に、機関の点火動作を停止させることなく、機関への燃料の供給を停止することにより回転数を過進角開始回転数まで低下させる方法を提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記既提案の回転方向切替制御方法のように、点火動作を停止させることなく、燃料の供給を停止することにより機関の回転数を低下させる方法をとれば、機関の回転方向を切り替える際に、大気中に未燃焼ガスが排出されるのを防ぐことができる。
【０００９】
しかしながら、機関の回転数を低下させる際に、点火動作を維持したままの状態で燃料の供給を停止する方法をとると、回転数を過進角開始回転数まで低下させるために相当の時間を必要とするため、反転指令が与えられた後、機関の回転方向が切り替わるまでの間に時間がかかるという問題があった。
【００１０】
例えば、吸気通路内やクランクケース内にインジェクタから燃料を噴射することにより燃料を供給するようにした２サイクル内燃機関では、インジェクタからの燃料の噴射を止めた後も、吸気通路の内壁や、クランクケースの内壁に付着した燃料が気化して掃気通路を通してシリンダ内に供給される。したがって、インジェクタからの燃料の噴射を停止した後もある程度の時間はシリンダ内に混合気が供給され続け、その間は、機関の回転数を低下させることができない。
【００１１】
特に、スノーモビルのように、寒冷地で使用される走行装置に搭載される内燃機関の場合には、吸気温度が低い時に、アイドリング運転領域で燃料の噴射量を増加させる制御を行なうことがあるが、このような制御が行われる機関では、周囲の気温が低い状態でインジェクタからの燃料の噴射を止めた際にクランク室内に多くの燃料が残留した状態になっているため、燃料の噴射を止めた後回転数が低下するまでに相当の時間がかかることが明かになった。
【００１２】
例えば、低温時に燃料の噴射量を増加させる制御を行うスノーモビル用の２サイクル内燃機関において、大気温を摂氏−３０度として、１８００ｒｐｍのアイドリング状態で、インジェクタからの燃料の噴射を停止させると、機関の回転数は３０００ｒｐｍ程度まで上昇してその状態を相当の時間の間保持し、その後回転数が低下していく現象が見られる。この場合、燃料の噴射を停止させた後、機関の回転数を過進角開始回転数まで低下させるのに３０秒程の時間がかかる。
【００１３】
燃料の噴射を停止させた後、機関の回転数が一旦上昇した後に低下するのは、クランクケース内に残留した燃料の気化が進むにつれて混合気の空燃比が一旦理想の値に近付いた後にリーンな状態になっていくことによるものと思われる。
【００１４】
上記のように、機関の回転方向を切り替える際に、機関の回転数を低下させる手段として、インジェクタからの燃料の噴射を停止させる方法をとった場合には、反転指令が与えられた後、機関の回転数が過進角開始回転数に達するまでに時間がかかるため、回転方向を反転させるまでに長い時間がかかり、運転者に違和感を与えるという問題があった。
【００１５】
また、機関の回転方向を切り替える際に機関の回転数を低下させる手段として、燃料の供給を停止する方法を採用するようにした既提案の発明は、キャブレターから吸気通路内に燃料を噴出させることにより混合気を得る２サイクル内燃機関に対しては適用し難いという問題があった。
【００１６】
すなわち、キャブレターを用いる２サイクル内燃機関において、燃料の供給を停止するためには、キャブレターからの燃料の噴出及び停止を自在にコントロールすることができるようにしておく必要があるが、その様な機能を有する現用のキャブレターは存在しないため、キャブレターを用いる機関に上記既提案の発明を適用しようとすると、新たにキャブレターを開発しなければならず、面倒であった。
【００１７】
本発明の目的は、反転指令が与えられたときに速やかに機関の回転数を過進角開始回転数まで低下させて、機関の回転方向を短時間で切り替えることができるようにした２サイクル内燃機関の回転方向切替制御方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明は、掃気通路を通して燃焼室内に混合気が与えられる２サイクル内燃機関の回転方向を切り替える回転方向切替制御方法に係わるものである。
【００１８】
本発明においては、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が与えられた時に、先ず内燃機関の吸気通路内への空気の流入（吸気）を実質的に遮断することにより内燃機関の回転数を低下させ、内燃機関の回転数が低下してアイドル回転数よりも低く設定された設定回転数に達した時に吸気通路内への空気の流入を再開させる。そして、内燃機関の回転数が設定回転数以下になっている状態で内燃機関の点火を過進角位置で行なわせて内燃機関の回転方向を反転させ、その後回転方向が反転した状態での内燃機関の回転を維持するために適した位置で前記内燃機関を点火して回転方向が反転した状態での内燃機関の運転を行わせる。
【００１９】
本明細書において、「内燃機関の吸気通路内への空気の流入（吸気）を実質的に遮断する」とは、吸気通路内への空気の流入を完全に遮断するか、または少なくともシリンダ内で燃焼が行なわれるのが困難になる程度に吸気通路内に流入する空気の量を少なくすることを意味する。
【００２０】
上記のように、反転指令が与えられたときに吸気を実質的に遮断すると、シリンダ内で燃焼が行われなくなるため、吸気を遮断するとほぼ同時に機関の回転数を低下させることができ、設定回転数で吸気を再開させた後、過進角位置で点火を行なわせることにより、機関の回転方向の切替を短時間で行わせることができる。
【００２１】
本発明は、インジェクタを用いる機関だけでなく、キャブレターから吸気通路内に燃料を噴出させることにより混合気を生成する内燃機関にも発明を適用することができる。
【００２２】
吸気通路内、クランクケース内、または掃気通路内にインジェクタから燃料を噴射することにより混合気を生成する内燃機関に本発明を適用する場合、反転指令に応答して吸気を実質的に遮断している間、インジェクタからの燃料の噴射を継続させたままの状態にしてもよく、インジェクタからの燃料の噴射を停止させるようにしてもよい。
【００２３】
吸気を遮断している間燃料の噴射を継続させた場合には、吸気を再開させた際に遅滞なく混合気をシリンダ内に流入させて、過進角位置での点火が行われた際に確実に燃焼を行わせることができる。
【００２４】
吸気を遮断している間燃料の噴射を継続させた場合、インジェクタの取り付け位置によっては、吸気を再開させた際に混合気が濃くなり過ぎて機関の燃焼がうまく行われないことがあり得る。その場合には、反転指令に応答して吸気を遮断する期間の少なくとも一部の期間、インジェクタからの燃料の噴射を停止させるようにするのが好ましい。
【００２５】
本発明を実施するに際しては、２サイクル内燃機関の吸気通路内への空気の流入量をコントロールするスロットルバルブを、吸気通路内への空気の流入を実質的に阻止する状態になる全閉位置まで変位し得るように設けるとともに、アクセル操作部材の変位に追従して該スロットルバルブを遠隔操作する電子式のバルブ操作機構を設けて、該バルブ操作機構によりスロットルバルブを操作するようにしておくのが好ましい。このような電子式のバルブ操作機構はＥＴＣ機構として知られており、既に広く用いられている。
【００２６】
このようなバルブ操作機構を用いる場合には、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が与えられた時にスロットルバルブを全閉位置まで変位させ、内燃機関の回転数がアイドル回転数よりも低く設定された設定回転数まで低下した時にスロットルバルブを開くようにバルブ操作機構を制御する。そして、内燃機関の回転数が設定回転数以下になっている状態で内燃機関の点火を過進角位置で行わせて内燃機関の回転方向を反転させ、その後回転方向が反転した状態での内燃機関の回転を維持するために適した位置で内燃機関を点火して回転方向が反転した状態での内燃機関の運転を行わせる。
【００２７】
また吸気通路内への空気の流入を実質的に阻止する状態になる全閉位置まで変位し得るように設けられたスロットルバルブと、該スロットルバルブをバイパスするように設けられてスロットルバルブが全閉位置にあるときにアイドリング時に必要な空気を吸気通路内に流入させるバイパス通路と、吸気通路から掃気通路に至る新気の流路に燃料を供給する燃料供給手段とを備えた２サイクル内燃機関も用いられている。
【００２８】
このような内燃機関の回転方向を反転させる場合には、バイパス通路を開閉する電動バルブを設けておき、スロットルバルブが全閉位置にある状態で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が与えられた時に電動バルブを閉じ、内燃機関の回転数がアイドル回転数よりも低く設定された設定回転数まで低下した時に電動バルブを開くように電動バルブを制御する。そして、内燃機関の回転数が設定回転数以下になっている状態で内燃機関の点火を過進角位置で行わせて内燃機関の回転方向を反転させ、その後回転方向が反転した状態での内燃機関の回転を維持するために適した位置で内燃機関を点火して回転方向が反転した状態での内燃機関の運転を行わせる。
【００２９】
上記のように、バイパス通路が設けられる場合にも、スロットルバルブを操作するために電子式のバルブ操作機構を用いることができる。この場合には、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が与えられた時にスロットルバルブを全閉位置に変位させるとともに、バイパス通路を開閉する電動バルブを閉じ、内燃機関の回転数がアイドル回転数よりも低く設定された設定回転数まで低下した時に電動バルブを開くようにバルブ操作機構及び電動バルブを制御する。その他の点は前記の場合と同様である。
【００３０】
上記電動バルブとしては、駆動電流が与えられていない状態でバイパス通路を開き、駆動電流が与えられた時にバイパス通路を閉じるように構成されたバルブを用いるのが好ましい。
【００３１】
上記のように、バイパス通路が設けられる内燃機関を始動する際には、機関の始動時にバイパス通路を開いておく必要がある。バッテリが搭載さている場合には、バイパス通路を開閉する電動式のバルブをバッテリにより駆動することができるため、電動バルブとして、駆動電流が与えられていない状態で閉じ、駆動電流が与えられた時に開くバルブを用いても、機関の始動時に電動バルブを開いて、機関の始動を支障なく行なうことができる。
【００３２】
しかしながら、バッテリが搭載されず、機関により駆動される発電機の出力により電動バルブやマイクロコンピュータ等に電源電圧を与える場合には、駆動電流が与えられていない状態で閉じ、駆動電流が与えられた時に開くバルブを用いると、機関の始動時に電動バルブを開くことができないため、機関の始動を行なわせることができない。
【００３３】
バッテリが搭載さない場合にも機関を始動させることができるようにするために、上記電動バルブとしては、駆動電流が与えられていない状態でバイパス通路を開き、駆動電流が与えられた時にバイパス通路を閉じるように構成されたバルブを用いるのが好ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明により制御する２サイクル内燃機関１の一例を示したもので、同図において１０１はクランクケース、１０２はクランクケースに接続されたシリンダで、クランクケース１０１内には各シリンダに対応するクランク室１０３が形成されている。１０４はクランク室１０３内に空気を導入する吸気通路で、図示の例では、この吸気通路が管状の部材（吸気管）からなっている。また１０５はクランク室１０３とシリンダ１０２内とを接続するように設けられた掃気通路、１０６はシリンダ１０２に接続された排気ポートである。
【００３５】
シリンダ１０２内にはピストン１０７が嵌合され、ピストン１０７とクランクケース１０１内に設けられたクランク軸１０８とがクランク機構１０９を介して連結されている。シリンダ１０２の頂部には点火プラグ１１０が取り付けられ、吸気通路１０４を構成する管状部材にインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）１１１が取り付けられている。
【００３６】
吸気通路１０４を構成する管状部材には吸気通路内に流入する空気の流量を調節するスロットルバルブ１１２が取り付けられている。この例では、スロットルバルブを操作するアクチュエータと、図示しないアクセル操作部材の位置に応じて該アクチュエータを制御する制御部とを備えた電子式バルブ操作機構（ＥＴＣ）１２０が設けられていて、該ＥＴＣにより、スロットルバルブ１１２がアクセル操作部材の変位に追従するように遠隔操作されるようになっている。スロットルバルブ１１２は、吸気通路１０４内への空気の流入を実質的に遮断した状態になる全閉位置まで変位し得るように設けられていて、アイドリング運転時には該スロットルバルブ１１２が全閉位置まで変位させられる。
【００３７】
また吸気通路１０４を構成する管状部材には、スロットルバルブ１１２をバイパスするようにバイパス通路１１３が設けられ、スロットルバルブ１１２が全閉位置にあるときに、バイパス通路１１３を通してアイドリング運転時に必要な空気が吸気通路１０４内に供給されるようになっている。
【００３８】
バイパス通路１１３を開閉するため、電動バルブ１１４が取り付けられている。図示の例では、電動バルブ１１４がソレノイド１１５により駆動されて動作する電磁バルブからなっている。この電磁バルブは、ソレノイド１１５に駆動電流が与えられていない状態でバイパス通路１１３を開き、ソレノイド１１５に駆動電流が与えられた際にバイパス通路を閉じる常開形のバルブからなっていて、ソレノイド１１５に駆動転流を与えられた時に、バイパス通路１１３を完全に閉じることができるようになっている。
【００３９】
このような電動バルブを用いると、機関の始動時にバイパス通路を開いた状態にして吸気を確保するために電動バルブに駆動電流を与える必要がないため、バッテリを用いずに、後記するＥＣＵや点火装置等の各部の電源を内燃機関により駆動される磁石発電機の出力から得る場合にも機関の始動を支障なく行なうことができる。
【００４０】
なお図１にはシリンダ１０２が１つしか示されていないが、図示の内燃機関１は２気筒内燃機関であるとする。
【００４１】
この内燃機関においては、インジェクタ１１１から吸気通路内に噴射された燃料Ｆが吸気通路内の管壁やクランク室１０３の内壁に付着して液膜を形成し、該燃料が気化して吸気通路１０４内を通して供給される空気と混合されることにより、混合気ｆが形成される。混合気ｆはピストン１０７の下降に伴って生じるクランク室内の圧力上昇により掃気通路１０５を通してシリンダ１０２内に導入される。シリンダ１０２内に導入された混合気ｆは、上昇に転じたピストン１０７により掃気ポート及び排気ポートが塞がれた時点から圧縮され、ピストンが上死点付近に到達したときに点火プラグ１１０に生じる火花により着火される。
【００４２】
上記内燃機関はスノーモービルなどの走行装置に搭載されて、クランク軸１０８の回転が遠心クラッチを備えた図示しない無段変速機を介して走行装置の被駆動部（スノーモービルの場合にはキャタピラ）に伝達される。
【００４３】
図２は上記の内燃機関１を制御する制御装置の要部の構成を概略的に示したものである。同図において１０は走行装置の走行方向を反転させる際に操作される反転指令スイッチで、この例では、反転指令スイッチ１０により反転指令発生手段が構成されている。反転指令スイッチ１０としては、複数の固定接点と該複数の固定接点に選択的に接触させられる可動接点とを備えた切替スイッチを用いてもよく、押ボタンスイッチのように、操作力を与えている間だけオン状態またはオフ状態になるモメンタリスイッチを用いてもよい。反転指令スイッチ１０として切替スイッチを用いる場合には、走行装置を前進させるときと後退させるときとで可動接点を異なる固定接点に接触させることにより、反転指令を発生させる。
【００４４】
また反転指令スイッチとしてモメンタリスイッチを用いる場合には、該スイッチを操作する毎に走行方向を反転させる反転指令を発生させる。
【００４５】
図２において１１及び１２はそれぞれ機関により駆動される信号発電機に設けられた第１及び第２パルサで、これらのパルサは、機関のクランク軸の回転に同期して、その回転情報を含むパルス信号を発生する。
【００４６】
１３は反転指令スイッチ１０により与えられる反転指令と、第１パルサ及び第２パルサ１１及び１２が発生するパルスとを入力として、内燃機関点火装置１４、燃料供給装置１５及び電動バルブ１１４を制御するＥＣＵ（電子式制御ユニット）である。図１に示した例では、機関の各気筒に対して設けられたインジェクタ１１１と、各インジェクタに駆動電流を与える駆動回路（図示せず。）とにより燃料供給装置１５が構成されている。
【００４７】
図示してないが、ＥＣＵ１３には、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサの出力、機関の冷却水の温度を検出する温度センサの出力、吸気温度を検出するセンサの出力、大気圧を検出するセンサの出力等が更に入力されている。これらのセンサから得られる検出出力は、機関の点火位置及びインジェクタから燃料を噴射する時間（燃料噴射時間）を演算するために用いられる。
【００４８】
図３は第１パルサ１１及び第２パルサ１２が設けられる信号発電機１６の構成を模式的に示したものである。この例では、機関のクランク軸１０８の先端に取り付けられたカップ状のフライホイール１７の外周に、１８０度間隔で配置された形状が異なる２つの第１リラクタ１８，１８´と、同じく１８０度間隔で配置された同形状の第２リラクタ１９，１９´とを軸線方向に位置をずらした状態で形成して構成したロータ２０と、第１リラクタ１８，１８´及び第２リラクタ１９，１９´にそれぞれ対向するように配置されて機関のケースなどに取り付けられた第１パルサ１１及び第２パルサ１２とにより信号発電機１６が構成されている。
【００４９】
第１リラクタ１８，１８´のうちの一方１８は図４（Ａ）に示すように、幅が狭い第１の部分１８ａと幅が広い第２の部分１８ｂとがフライホイールの周方向に並ぶ形状を有する２段リラクタからなり、他方のリラクタ１８´はフライホイールの周方向に沿って均一な幅寸法を有する１段リラクタからなっている。また第２リラクタ１９，１９´は図４（Ｃ）に示すように、フライホイールの周方向に沿って均一な幅寸法を有する１段リラクタからなっている。
【００５０】
第１パルサ１１は第１リラクタ１８，１８´に対向する磁極部を先端に有する鉄心と該鉄心に巻回された信号コイルと該鉄心に磁気結合された永久磁石とを有する周知のもので、リラクタ１８の第１の部分１８ａ側の端部を検出したとき及び第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとの境界部を検出したときに同極性のパルス信号を発生し、第２の部分１８ｂ側の端部を検出したときに異極性のパルス信号を発生する。第１パルサ１１はまた、リラクタ１８´の両端をそれぞれ検出したときに極性が異なるパルス信号を発生する。
【００５１】
第２パルサ１２は第１パルサと同様に構成されていて、リラクタ１９の両端をそれぞれ検出したときに極性が異なるパルス信号を発生する。
【００５２】
内燃機関が正回転しているときに第１パルサ及び第２パルサが発生するパルス信号の波形を図４に示し、内燃機関が逆回転しているときに第１パルサ及び第２パルサが発生するパルス信号の波形を図５に示した。
【００５３】
図４及び図５に示された符号ＢＴ（Before Top Dead Centre) は、その後に続けて表示された数字が、上死点を基準にして進角側に測った角度であることを意味し、ＡＴ（After Top Dead Centre)はその後に続けて表示された数字が上死点を基準にして遅角側に測った角度であることを意味している。また＃１及び＃２はそれぞれ機関の第１気筒及び第２気筒に関連する回転角度位置であることを意味している。例えば、＃１ＢＴ５２は第１気筒の上死点前５２度の位置であることを意味し、＃２ＡＴ１２は第２気筒の上死点後１２度の位置であることを意味している。
【００５４】
図示の例では、内燃機関が正回転しているとき（走行装置が前進しているとき）に、図４（Ａ）に示すように、リラクタ１８の第１の部分１８ａが第２の部分１８ｂよりも先に第１パルサ１１の磁極部に対向し、機関が逆回転しているときに、図５（Ａ）に示すように、リラクタ１８の第２の部分１８ｂが第１の部分１８ａよりも先に第１パルサ１１の磁極部に対向するようにリラクタ１８が設けられている。
【００５５】
図示の例では、機関が正回転しているときに、図４（Ｂ）に示すように、第１パルサ１１が第１気筒の上死点前７２度の位置でリラクタ１８の第１の部分１８ａ側の端部１８a1を検出して負極性のパルス信号Ｓn1を発生し、第１気筒の上死点前５２度の位置で第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとの境界部を検出して負極性のパルス信号Ｓn2を発生する。第１パルサ１１はまた、機関の正回転時に第１気筒の上死点前１２度の位置でリラクタ１８の第２の部分側の端部１８b1を検出して正極性のパルス信号Ｓｐを発生し、第２気筒の上死点前７２度の位置及び１２度の位置でそれぞれリラクタ１８´の一端及び他端をそれぞれ検出して負極性のパルス信号Ｓｎ´及び正極性のパルス信号Ｓｐ´を発生する。
【００５６】
また第２パルサ１２は、機関の正回転時に、図４（Ｄ）に示すように、第１気筒の上死点前１２度の位置及び上死点後１２度の位置でリラクタ１９の両端をそれぞれ検出して負極性のパルス信号Ｖｎ及び正極性のパルス信号Ｖｐを発生し、第２気筒の上死点前１２度の位置及び上死点後１２度の位置でそれぞれリラクタ１９´の一端及び多端を検出して負極性のパルス信号Ｖｎ´及び正極性のパルス信号Ｖｐ´を発生する。
【００５７】
機関が逆回転している時には、図５（Ｂ）に示すように、第１パルサ１１が、第１気筒の上死点後１２度の位置で負極性のパルス信号Ｓｎを発生し、第１気筒の上死点後５２度の位置及び上死点後７２度の位置でそれぞれ正極性のパルス信号Ｓp1及びＳp2を発生する。
【００５８】
また内燃機関の逆転時に第２パルサ１２は、第１気筒の上死点前１２度の位置及び上死点後１２度の位置でそれぞれ負極性のパルス信号Ｖｎ及び正極性のパルス信号Ｖｐを発生し、第２気筒の上死点前１２度の位置及び上死点後１２度の位置でそれぞれ負極性のパルス信号Ｖｎ´及び正極性のパルス信号Ｖｐ´を発生する。
【００５９】
図示の例では、フライホイール１７の周壁部の内周に永久磁石２１が取り付けられてフライホイール磁石回転子が構成され、この磁石回転子とその内側に配置されて機関のケースに固定された固定子（電機子鉄心と該鉄心に巻回された電機子コイルとからなる）２２とにより、磁石発電機が構成されている。この磁石発電機の出力は、内燃機関点火装置１４に点火エネルギを与えたり、ＥＣＵ１３を駆動するための電源電圧を得たり、ヘッドランプなどの電装品負荷を駆動したりするために用いられる。
【００６０】
図２に示されたＥＣＵ１３はマイクロコンピュータを備えていて、第１パルサ１１が負極性パルス及び正極性パルスを発生する順序から機関の回転方向を認識するとともに、機関の気筒を判別し、パルサ１１または１２が発生するパルスの発生間隔から機関の回転数を演算する。またＥＣＵ１３は、スロットルバルブ開度と機関の回転数と点火位置との関係を与える点火位置演算用マップを用いて各気筒の点火位置を演算する。
【００６１】
ＥＣＵ１３はまた、スロットルバルブ開度と機関の回転数と燃料噴射時間との関係を与える噴射時間演算用マップを用いて各回転数における基本燃料噴射時間を演算し、機関の冷却水温度、大気圧、吸気温度等により決まる補正係数を演算した基本燃料噴射時間に乗じることにより、各気筒用のインジェクタ１１１から燃料を噴射する時間（燃料噴射時間）を演算する。
【００６２】
ＥＣＵ１３は、所定のタイミングで燃料供給装置１５に噴射指令信号を与えて、演算した噴射時間の間各気筒用のインジェクタ１１１から燃料を噴射させ、演算した点火位置で内燃機関点火装置１４に点火指令信号を与えて各気筒で点火動作を行わせる。
【００６３】
本発明の回転方向切替制御方法により図１の内燃機関の回転方向を切り替える際の機関の回転数の変化と点火位置及び電磁バルブの制御のタイミングとを図６に示した。
【００６４】
本発明の回転方向切替制御方法を適用して機関の回転方向を反転させる際には、先ずスロットルバルブ１１２を全閉位置まで変位させて機関をアイドリング状態にし、その後図２に示した反転指令スイッチ１０をオン状態にして反転指令を発生させる。図６に示した例では、時刻ｔo において反転指令を発生させている。
【００６５】
反転指令が発生した時にＥＣＵ１３から電磁バルブ１１４のソレノイド１１５に励磁電流を流して電磁バルブ１１４を閉じ、内燃機関１の吸気通路１０４内への空気の流入を遮断する。内燃機関点火装置１４は、定常運転状態におけるアイドリング時の正常点火位置で点火動作を行なうが、この点火動作はそのまま継続させておく。
【００６６】
吸気通路１０４内への空気の流入を遮断すると、機関のシリンダ内に混合気が供給されなくなってシリンダ内で燃焼が行なわれなくなるため、機関の回転数が低下していく。吸気通路内への空気の流入を遮断した状態では、ピストンの往復変位に伴うシリンダ１０２内の圧力変化により、シリンダ内のガスが排気ポート１０６を通して出入りするが、ピストンが上昇した際に排気ポートから押し出されたガスはピストンが下降した際にシリンダ内に戻されるため、シリンダ内のガスが排気ポートから外部に排出されることはない。
【００６７】
上記のように、吸気通路内への空気の流入を遮断した後、時刻ｔ1 において機関の回転数がアイドル回転数Ｎo よりも十分に低く設定された設定回転数Ｎ1 に達した時に、電動バルブ１１４のソレノイド１１５への励磁電流の供給を停止して吸気通路１０４内への空気の流入を再開させると同時に、点火位置を過進角位置まで進角させる。
【００６８】
時刻ｔ1 で吸気通路内への空気の流入を再開させると、シリンダ内への新気の供給が再開されるが、新気の供給が再開された直後はシリンダ内の新気の空燃比が燃焼可能な値に達していないため、燃焼は行なわれず、機関の回転数は低下し続ける。その後回転数がＮ2 まで低下して時刻ｔ2 になると、シリンダ内の新気の空燃比が燃焼し得る値になるため、過進角位置で点火が行なわれた際にシリンダ内で燃焼が行なわれる。このとき機関の慣性が十分に小さくなっているため、時刻ｔ3 でピストンが押し戻されて内燃機関の回転方向が反転させられる。その後回転方向が反転した状態での内燃機関の回転を維持するために適した点火位置（逆転時の通常点火位置）で内燃機関を点火して回転方向が反転した状態での内燃機関の運転を行わせる。
【００６９】
内燃機関の吸気を再開させるタイミングを与える設定回転数Ｎ1 の値は、過進角位置での点火により燃焼が開始される時の回転数Ｎ2 が機関の回転方向を反転させる動作を行なわせるのに適した値となるように（過進角位置での点火により燃焼が開始される際に機関の慣性が回転方向の反転を成功させ得る程度に十分に小さくなっているように）決める。この設定回転数Ｎ1 の値は実験的に決めることができる。
【００７０】
上記の例では、スロットルバルブ１１２を全閉位置まで変位させた状態でアイドリング時の吸気を確保するためにスロットルバルブ１１２をバイパスするバイパス通路１１３を設けているが、スロットルバルブ１１２を電子式バルブ操作機構（ＥＴＣ）１２０により操作する場合には、バイパス通路を設けることなく、機関のアイドリング運転を行なう際に該スロットルバルブ１１２をアイドル開度の位置に保つようにＥＴＣを制御するようにしてもよい。このように、全閉位置まで変位し得るように設けられたスロットルバルブ１１２を操作するＥＴＣ１２０を制御することにより、アイドリング運転時にスロットルバルブをアイドル位置に保つようにする場合の機関の構成を図７に示し、図７の機関に本発明を適用して機関の回転方向を反転させる場合のタイミングチャートを図８に示した。
【００７１】
図７の機関に本発明を適用する場合には、機関の回転方向を反転させる際に先ずスロットルバルブの開度をアイドル開度の位置にして機関の回転数をアイドル回転数とする。この状態で反転指令スイッチをオン状態にして反転指令を発生させる。図８に示した例では、時刻ｔo において反転指令を発生させている。
【００７２】
反転指令が発生した時にＥＣＵ１３からＥＴＣ１２０に指令を与えてスロットルバルブ１１２を全閉位置に変位させ、内燃機関１の吸気通路１０４内への空気の流入を遮断することにより機関の回転数を低下させる。内燃機関点火装置１４は、定常運転状態におけるアイドリング時の正常点火位置で点火動作を行なっているが、この点火動作はそのまま継続させておく。
【００７３】
時刻ｔ1 において機関の回転数が設定回転数Ｎ1 まで低下した時にスロットルバルブ１１２をアイドル開度の位置まで変位させて吸気通路１０４内への空気の流入を再開させるとともに、点火位置を過進角位置まで進角させる。時刻ｔ2 においてシリンダ内の混合気の空燃比が燃焼に適した値になると、過進角位置での点火により燃焼が行なわれてピストンが押し戻され、時刻ｔ3 において機関の回転方向が反転する。機関の回転方向が反転した後は、反転した方向への機関の回転を維持するために適した位置で点火を行なわせる。
【００７４】
上記の説明では、反転指令を与える前に、運転者の操作により、機関をアイドリング状態にするとしたが、図１及び図７に示した例のように、ＥＴＣ１２０が設けられている場合には、運転者の操作に頼らずに、反転指令が与えられたときに強制的に機関をアイドリング状態にするようにしてもよい。
【００７５】
即ち、図１に示した例では、反転指令が与えられた時にスロットルバルブ１１２を全閉位置に変位させて機関をアイドリング状態とした後に電動バルブ１１４を閉じて吸気通路１０４内への空気の流入を遮断するようにしてもよい。
【００７６】
また図７に示した例では、反転指令が与えられた時にスロットルバルブ１１２をアイドル開度にして機関をアイドリング状態とした後に、スロットルバルブ１１２を全閉位置まで変位させて吸気通路内への空気の流入を遮断するようにしてもよい。
【００７７】
図１に示した例では、スロットルバルブ１１２をＥＴＣ１２０により遠隔操作するとしたが、スロットルバルブ１１２を機械式の操作機構により直接操作するようにしてもよい。
【００７８】
図１に示した例では、電動バルブ１１４として電磁バルブを用いたが、電動バルブ１１４として、電動機により駆動されるバルブを用いてもよい。
【００７９】
上記の説明では、機関の吸気を遮断してその回転数を設定回転数Ｎ1 まで低下させた際に、吸気を再開すると同時に点火位置を過進角位置まで進角させるようにしたが、吸気を再開させた後、更に機関の回転数が回転数Ｎ2 まで低下して、シリンダ内の新気の空燃比が燃焼に適した値になった時に、点火位置を過進角位置まで進角させるようにしてもよい。この場合回転数Ｎ2 の値は実験により決めるようにすればよい。
【００８０】
図１及び図７に示した例では、吸気ポートを開閉するバルブとしてピストンバルブが用いられているが、リードバルブやロータリディスクバルブ等が用いられる２サイクル内燃機関にも本発明を適用することができるのはもちろんである。
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、反転指令が与えられたときに吸気を実質的に遮断することにより機関の回転数を低下させるようにしたので、反転指令が与えられた時に遅滞なく機関の回転数を低下させることができる。したがって、反転指令に応答して機関の回転数を低下させる過程と、回転数が十分に低下した状態で過進角位置で点火を行なわせて機関の回転方向を反転させる過程とを短時間のうちに行なって、機関の回転方向の切替を迅速に行わせることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により制御する２サイクル内燃機関の一例を示した構成図である。
【図２】本発明に係わる回転方向切替制御方法を実施する制御装置の要部の構成例を示した構成図である。
【図３】本発明に係わる回転方向切替制御方法において、機関の回転情報を得るために用いる発電機の構成例を示した断面図である。
【図４】機関が正回転している時にパルサから得られるパルス信号の波形を示した波形図である。
【図５】機関が逆回転している時にパルサから得られるパルス信号の波形を示した波形図である。
【図６】本発明に係わる回転方向切替制御方法により図１の内燃機関の回転方向を反転させる際の回転数の時間的な変化と、点火位置の変化及び電動バルブの開度の変化のタイミングとを示したタイミングチャートである。
【図７】本発明により制御し得る内燃機関の他の例を示した構成図である。
【図８】本発明に係わる回転方向切替制御方法により図７の内燃機関の回転方向を反転させる際の回転数の時間的な変化と、点火位置の変化及びスロットルバルブの開度の変化のタイミングとを示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…２サイクル内燃機関、１０１…クランクケース、１０２…シリンダ、１０４…吸気通路、１０５…掃気通路、１０６…排気ポート、１１０…点火プラグ、１１１…インジェクタ、１１２…スロットルバルブ、１１３…バイパス通路、１２０…ＥＴＣ（電子式バルブ操作機構）、１３…ＥＣＵ（電子式制御ユニット）。

Claims (2)

1. 吸気通路内、クランクケース内、または掃気通路内にインジェクタから燃料を噴射することにより混合気を生成し、前記混合気を前記掃気通路内を通してシリンダ内に供給する２サイクル内燃機関の回転方向を反転させる回転方向切替制御方法において、
   前記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が与えられた時に、前記インジェクタからの燃料の噴射を継続させたままの状態で前記吸気通路内への空気の流入を実質的に遮断することにより前記内燃機関の回転数を低下させ、
   前記内燃機関の回転数が低下してアイドル回転数よりも低く設定された設定回転数に達した時に前記吸気通路内への空気の流入を再開させ、
   前記内燃機関の回転数が前記設定回転数以下になっている状態で前記内燃機関の点火を過進角位置で行わせて前記内燃機関の回転方向を反転させ、
   その後回転方向が反転した状態での内燃機関の回転を維持するために適した位置で前記内燃機関を点火して回転方向が反転した状態での前記内燃機関の運転を行わせることを特徴とする２サイクル内燃機関の回転方向切替制御方法。
2. 吸気通路内、クランクケース内、または掃気通路内にインジェクタから燃料を噴射することにより混合気を生成し、前記混合気を前記掃気通路内を通してシリンダ内に供給する２サイクル内燃機関の回転方向を反転させる回転方向切替制御方法において、
   前記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が与えられた時に、前記インジェクタからの燃料の噴射を停止するとともに前記吸気通路内への空気の流入を実質的に遮断することにより前記内燃機関の回転数を低下させ、
   前記内燃機関の回転数が低下してアイドル回転数よりも低く設定された設定回転数に達するまでの間に前記吸気通路内への空気の流入とインジェクタからの燃料の噴射を再開させ、
   前記内燃機関の回転数が前記設定回転数以下になっている状態で前記内燃機関の点火を過進角位置で行わせて前記内燃機関の回転方向を反転させ、
   その後回転方向が反転した状態での内燃機関の回転を維持するために適した位置で前記内燃機関を点火して回転方向が反転した状態での前記内燃機関の運転を行わせることを特徴とする２サイクル内燃機関の回転方向切替制御方法。

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