JPH06307263A - ２サイクルエンジンの排気時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドライバビリティを悪化させることなく制御
弁の十分なセルフクリーニングを可能にする２サイクル
エンジンの排気時期制御装置を提供する。 【構成】 排気ポートの上部を開閉することにより排気
ポートの上端位置を実質的に上下動させる制御弁を具備
し、エンジン回転数が高回転域にあると制御弁を開状態
とし、低回転域にあると閉状態とするようにした２サイ
クルエンジンの排気時期制御装置において、エンジン回
転数が下降過程で基準回転数Ｂを通過したことを検出し
て制御弁を強制的に開状態に至らしめる手段を具備し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気時期制御
装置に係り、特に、２サイクルエンジンに用いられる排
気時期制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両等に用いられているエンジ
ンは、低速走行時（低回転時）における動力特性に重点
をおいた低回転型と、高速走行時（高回転時）における
動力特性に重点をおいた高回転型とに大別することがで
きる。前者は、エンジン出力のピークが低回転域におい
て得られるように、また、後者はエンジン出力のピーク
が高回転域において得られるようになっているが、前者
の場合には高回転域での出力が頭打ちとなり、後者の場
合には、低回転域での出力が前者に比べて低くなってし
まうという特性をも合わせ持っている。

【０００３】そこで、高回転域での高い出力を維持しつ
つ、低中回転域での出力を高めることにより、低速走行
時（低中回転時）から高速走行時（高回転時）に至る広
い回転域で動力特性を向上させることが検討されてお
り、その具体的な解決手段の一例として、低回転時と高
回転時とで、エンジンの排気時期を変化させる方式が検
討されている。

【０００４】ところで、２サイクルエンジンにおいて
は、その排気操作が、ピストンの下死点側への移動によ
って排気ポートが開放されて、排気通路とシリンダ内部
とが連通させられることによって行われることから、前
述したように排気時期を変化させるためには、排気ポー
トの上縁（以下、ピストンの上死点側を上とし、下死点
側を下とする）の位置を、ピストンの移動方向に沿って
変化させる必要がある。

【０００５】そこで、例えば特開昭５４−１５８５１号
公報では、排気ポートの上部を開閉することにより排気
ポートの上端位置を実質的に上下動させるための制御弁
を設け、エンジン回転数に応じて制御弁を駆動し、排気
時期を制御しようとするものがある。この制御弁は、高
回転時には開度を大きくとり、低回転時には開度を小さ
くとるように制御される。

【０００６】ところで、このような構成では制御弁にカ
ーボンが付着し、その動作に支障をきたす場合がある。
そこで、例えば特開昭６３−２５５５１３号公報では、
エンジン回転数が低回転域内の特定の範囲内に入ると、
全閉状態にある制御弁を強制的に全開状態へ至らしめ、
付着したカーボンを掻き落とすようにしている。

【０００７】また、特開昭６２−３２２６２号公報で
は、イグニッションスイッチをオンしたときに一旦全開
状態とし、その後、通常の制御を行うようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、エン
ジン回転数が低回転域内の特定の範囲内に入ると全閉状
態から全開状態へする方式では、特にそれがエンジン回
転数の上昇過程であると、当該セルフクリーニング時に
所望のエンジン特性が得られず、ドライバビリティ（走
行感）が悪化してしまうという恐れがあった。

【０００９】さらに、セルフクリーニングを行うエンジ
ン回転領域をアイドリング回転近傍に設置すると、アイ
ドリング回転が不安定である場合には当該領域を入った
り出たりするため、制御弁がハンチングを始め、弁の耐
久性を下げたり、また弁動作をモータで行った場合に
は、消費電力が増えてしまうという問題があった。

【００１０】一方、イグニッションスイッチをオンした
ときにセルフクリーニングを行う方式では、弁の開閉動
作が一回の走行中に１度しか行われないので、十分なセ
ルフクリーニングが期待できないという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、ドライバビリティを悪化させることなく十
分なクリーニングを可能にすると共に、弁の耐久性や消
費電力に悪影響を与えないようにした２サイクルエンジ
ンの排気時期制御装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、排気ポートの上部を開閉することに
より排気ポートの上端位置を実質的に上下動させる制御
弁を具備し、エンジン回転数が高回転域にあると制御弁
を開状態とし、低回転域にあると閉状態とするようにし
た２サイクルエンジンの排気時期制御装置において、以
下のような手段を講じた点に特徴がある。 (1) エンジン回転数が下降過程で第１の基準回転数を通
過したことを検出して制御弁を強制的に開状態に至らし
める手段を具備した。 (2) エンジン回転数が下降過程で第１の基準回転数およ
びこれより低い第２の基準回転数を連続的に通過したこ
とを検出して制御弁を強制的に開状態に至らしめる手段
と、エンジン回転数が上昇過程で第１の基準回転数を通
過したことを検出して制御弁を前記強制的開状態から解
放する手段とを具備した。

【００１３】

【作用】上記した構成(1) によれば、エンジン回転数の
上昇時にはセルフクリーニングが行われず下降時のみ行
われるので、セルフクリーニングによってドライバビリ
ティが損なわれることがない。また、条件さえ揃えば１
回の走行中に多数回のセルフクリーニングが行われるの
で十分なセルフクリーニングが可能になる。

【００１４】上記した構成(2) によれば、セルフクリー
ニングを開始する回転数と終了する回転数とが異なるの
で、エンジン回転数が変動しても制御弁がハンチングす
ることがない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図７は、本発明を適用した排気時期
制御装置を備えた２サイクルエンジンの主要部の断面
図、図８は図７のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【００１６】同図において、２サイクルエンジン本体
は、シリンダブロック１、シリンダヘッド２、シリンダ
内に摺動自在に嵌挿されたピストン３、シリンダの内壁
に設けられた掃気通路４および排気通路５によって構成
されている。排気時期制御装置１０は、排気通路５の上
部壁に取り付けられて排気ポート７上部の開閉をなす制
御弁１１と、図８に示すように、制御弁１１を回動軸１
６を介して開閉駆動する駆動手段１２と、駆動手段１２
を制御する制御器１３とを備えている。制御器１３に
は、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段１４が
取り付けられていて、回転数検出手段１４からの信号に
基づいて制御弁１１の開度を調整する。

【００１７】さらに具体的に説明すると、前記排気通路
５の上部壁の排気ポート７近傍から下流側へ向かった予
定位置には、排気通路５内に開口する凹部１５が形成さ
れており、当該凹部１５の下流側の端部には、シリンダ
ブロック１の中心線と直交する方向に沿う前記回動軸１
６が、当該端部を貫通するように取り付けられている。
また、排気ポート７から下流側へ向うように、排気ポー
ト７および排気通路５をシリンダブロック１の周方向に
２分割するリブ１７が設けられている。

【００１８】前記制御弁１１は、ほぼ板状に形成される
と共にシリンダヘッド２の周方向に２分割され、それぞ
れの一端部は、前記回動軸１６に相対回動が拘束された
状態で連結されることにより前記リブ１７の両側に配設
されている。そして、当該２分割された制御弁１１は、
回動軸１６の所定角度の範囲内における往復回動によっ
て、該回動軸１６を中心に同期して揺動されるようにな
っている。

【００１９】制御弁１１は、図７に鎖線で示すように、
上方の揺動限界まで揺動された状態において前記凹部１
５に収容されるようにその形状が規定され、また揺動側
の端部は、シリンダの内周面とほぼ同等の曲率で湾曲し
ており、下方の揺動限界まで揺動された状態では、図８
に示すように、シリンダの内周面とほぼ連続されるよう
になっている。

【００２０】さらに、前記制御弁１１の揺動中心側の端
部は、前記凹部１５の内壁面との間にシール機能を発生
させ、かつ、制御弁１１自体の揺動動作を許容し得る程
度の隙間を形成すると共に、前記凹部１５内に収容され
た状態においては、その下面が前記排気通路５の内面と
連続する湾曲面となるようにその形状が規定されてい
る。したがって、制御弁１１は、凹部１５から突き出さ
れて下方の揺動限界に位置した状態においては前記排気
ポート７の上部を閉塞し、また、上方の揺動限界に位置
した状態においては排気ポート７の上部を開放する。

【００２１】本実施例による制御弁１１のセルフクリー
ニングは、制御弁１１を強制的に全開状態に至らしめ、
制御弁１１に付着したカーボンを制御弁１１と前記凹部
１５の内面との摺接により強制的に掻き落すことにより
行われる。

【００２２】なお、制御弁１１のほぼ中央には貫通孔１
１ａが形成されている。この貫通孔１１ａは、排気通路
５中を流れる排気ガスを制御弁１１とその上部の凹部１
５との間の空間に導き、この部分にカーボンが付着堆積
するのを未然に防止する機能を果たす。

【００２３】一方、前記回動軸１６は、一端部がシリン
ダブロック１の壁を貫通して外部へ突き出されており、
その突き出された端部には、ワイヤガイド１８がボルト
１８ａにより固定されている。ワイヤガイド１８は、ワ
イヤ１９を介してサーボモータ等の駆動源２０に連結さ
れている。すなわち、ワイヤガイド１８、ワイヤ１９お
よび駆動源２０は、回動軸１６を介して制御弁１１を駆
動させる駆動手段１２を構成している。

【００２４】制御器１３に接続された前記回転数検出手
段１４は、例えば、２サイクルエンジンのクランクシャ
フト（図示せず）に取り付けられたパルスジェネレータ
であって、２サイクルエンジンの回転数に応じたパルス
を発生すると共に、該パルス数に比例した電気信号を後
段の制御器１３に出力するようになっている。

【００２５】制御器１３には、後に図１ないし図４に関
して説明するように、制御弁１１のセルフクリーニング
の実行可否を判断するための基準値Ａ、Ｂ、Ｃが予め登
録されており、各基準値Ａ、Ｂ、Ｃとエンジン回転数と
を比較し、比較結果に応じてセルフクリーニングを実行
する。

【００２６】ここで、本発明の実施例の動作を説明す
る。図１、図２は本発明の第１実施例による制御弁の開
閉制御方法を模式的に示した図、図３、図４は本発明の
第２実施例による制御弁の開閉制御方法を模式的に示し
た図である。

【００２７】本実施例による制御弁１１のセルフクリー
ニングは、制御弁１１が全閉状態とされる低回転域にお
いてエンジン回転数が下降状態にあるときのみ行われる
ようにすると共に、セルフクリーニングの開始タイミン
グと終了タイミングとを異ならせて一種のヒステリシス
を設けた点に特徴がある。

【００２８】すなわち、本発明の第１実施例では、図２
に示したように、エンジン回転数が下降過程において基
準値Ｃおよび基準値Ｂを連続的に通過［同図(a),(b) ］
すると制御弁を強制的に全開状態に至らしめ、エンジン
回転数が上昇過程で基準値Ｃを通過［同図(a) ］する
か、あるいは下降過程で基準値Ａを通過［同図(b) ］す
ると制御弁を前記強制的全開状態から解放するようにし
ている。また、エンジン回転数が下降過程で基準値Ｂを
通過しても、基準値Ｃを通過していない［同図(c) ］と
全開状態としないようにした。

【００２９】次に、図５のフローチャートを参照して本
発明の第１実施例の動作を詳細に説明する。

【００３０】エンジン始動後、ステップＳ１０において
フラグＦＪおよびフラグＦＫに“０”をセットした後、
エンジン回転数に応じて以下のような制御が行われる。 Ｎｅ＜Ａの場合 ステップＳ１１では、回転数検出手段１４によって検出
されたエンジン回転数Ｎｅと基準値Ａとが比較される。
エンジン始動後のアイドリング状態あるいは極めて低速
での走行時には回転数Ｎｅが基準値Ａよりも小さいの
で、当該処理はステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２
ではフラグＦＪに“０”がセットされ、続くステップＳ
１３ではフラグＦＪが判断される。ここでは、フラグＦ
Ｊに“０”がセットされているので当該処理はステップ
Ｓ１４へ進み、エンジン回転数に応じて制御弁１１を開
閉制御する通常制御が行われるようになる。 Ｃ＜Ｎｅの場合 その後、高速走行状態となって回転数Ｎｅが基準値Ｃを
越えると、ステップＳ１１の判断が否定、ステップＳ１
５の判断が肯定となって当該処理はステップＳ１６へ進
む。ステップＳ１６ではフラグＦＫに“１”がセットさ
れ、その後、前記と同様にステップＳ１２、Ｓ１３を経
てステップＳ１４へ進み、通常制御が継続される。 Ｃ＜ＮｅからＢ＜Ｎｅ＜Ｃへ移行した場合 その後、基準値Ｃ以上であった回転数Ｎｅが低下してＢ
＜Ｎｅ＜Ｃになると、ステップＳ１１、Ｓ１５の判断が
共に否定となって当該処理はステップＳ１７へ進む。ス
テップＳ１７では、回転数Ｎｅが基準値Ｂと比較され、
ここではＮｅ＜Ｂが不成立となってステップＳ１３へ進
む。このとき、フラグＦＪは相変わらず“０”なのでス
テップＳ１４において引き続き通常制御が行われる。 Ｂ＜Ｎｅ＜ＣからＮｅ＜Ｂへ移行した場合 また、回転数Ｎｅが更に低下してＮｅ＜Ｂになると、ス
テップＳ１１、Ｓ１５の判断が共に否定，ステップＳ１
７の判断が肯定となってステップＳ１８へ進み、フラグ
ＦＫが判断される。このとき、前記ステップＳ１６にお
いてフラグＦＫに“１”がセットされているので当該処
理はステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９では、回転
数Ｎｅが下降状態にあるか否かが判断され、上記したよ
うに下降状態にあると、ステップＳ２０ではフラグＦＪ
に“１”がセットされ、フラグＦＫに“０”がセットさ
れる。ステップＳ１３では判断が否定となってステップ
Ｓ２１へ進み、制御弁１１が強制的に全開状態にされて
セルフクリーニングが実行される。

【００３１】その後、Ａ＜Ｎｅ＜Ｂの状態が継続してい
る間、当該処理はステップＳ１１、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ
１８、Ｓ１３を経てステップＳ２１を実行するので、制
御弁１１が全開状態に保たれ、その後、回転数Ｎｅが基
準値Ａを下回る（ステップＳ１１の判断が肯定）か、あ
るいは回転数Ｎｅが基準値Ｃを上回ることによってステ
ップＳ１２でフラグＦＪに“０”がセットされるまで全
開状態が保たれる。 Ｎｅ＜ＢからＢ＜Ｎｅ＜Ｃへ移行した場合 その後、基準値Ｂ以下であったエンジン回転数Ｎｅが上
昇してＢ＜Ｎｅ＜Ｃとなると、ステップＳ１１、Ｓ１５
の判断が共に否定となって当該処理はステップＳ１７へ
進む。ステップＳ１７では、Ｎｅ＜Ｂが不成立となって
ステップＳ１３へ進む。このとき、フラグＦＪには前記
Ｎｅ＜Ｂ時のステップＳ２０において“１”がセット
されたままなので、全開状態が保たれる。

【００３２】一方、フラグＦＪには、回転数Ｎｅが基準
値Ｃを上回らない限り“１”がセットされないので、前
記図２(c) に示したように、回転数Ｎｅが基準値Ｃを上
回ることなく下降過程において基準値Ｂを下回った場合
にはセルフクリーニングは行われない。

【００３３】本実施例によれば、エンジン回転数Ｎｅ上
昇時にはセルフクリーニングが行われず下降時のみ行わ
れるので、セルフクリーニングによってドライバビリテ
ィが損なわれることがない。また、セルフクリーニング
を開始する回転数Ｂと終了する回転数Ｃとを異ならせる
ことにより一種のヒステリシスを設けたので、エンジン
回転数がばらついたりノイズが多い条件下でも制御弁が
ハンチングしないので、弁の耐久性が向上し、消費電力
の増加を防止することができる。しかも、上記した条件
さえ満足すれば１回の走行中に多数回のセルフクリーニ
ングが行われるので、十分なセルフクリーニングが可能
になる。

【００３４】一方、本発明の第２実施例では、図４に示
したように、エンジン回転数が下降過程において基準値
Ｃおよび基準値Ｂを連続的に通過［同図(a),(b) ］する
と制御弁を一定時間だけ強制的に開状態に至らしめ、エ
ンジン回転数が下降過程で基準値Ｂを通過しても、基準
値Ｃを通過していない［同図(c) ］と開状態としないよ
うにした。

【００３５】次に、図６のフローチャートを参照して本
発明の第２実施例の動作を詳細に説明する。 Ｎｅ＜Ａの場合 ステップＳ３１においてフラグＦＫに“０”がセットさ
れた後、ステップＳ３２では、エンジン回転数Ｎｅと基
準値Ｂとが比較され、エンジン始動後のアイドリング状
態あるいは低速での走行時には回転数Ｎｅが基準値Ｂよ
りも小さいので当該処理はステップＳ３３へ進む。ステ
ップＳ３３ではフラグＦＫが判断されるが、ここではフ
ラグＦＫに“０”がセットされているので当該処理はス
テップＳ３９へ進み、エンジン回転数に応じて制御弁１
１を開閉制御する通常制御が行われるようになる。 Ｃ＜Ｎｅの場合 その後、高速走行状態となって回転数Ｎｅが基準値Ｃを
越えると、ステップＳ３２、Ｓ３８の判断が共に否定と
なるのでステップＳ４０においてフラグＦＫに“１”が
セットされ、その後、前記と同様にステップＳ３９へ進
んで通常制御が行われる。 Ｃ＜ＮｅからＢ＜Ｎｅ＜Ｃへ移行した場合 その後、基準値Ｃ以上であった回転数Ｎｅが低下してＢ
＜Ｎｅ＜Ｃとなると、ステップＳ３２の判断が否定、ス
テップＳ３８の判断が肯定となって当該処理はステップ
Ｓ１９へ進み、引き続き通常制御が行われる。 Ｂ＜Ｎｅ＜ＣからＮｅ＜Ｂへ移行した場合 また、回転数Ｎｅが更に低下してＮｅ＜Ｂになると、ス
テップＳ３２の判断が肯定となり、ステップＳ３３にお
いてフラグＦＫが判断される。このとき、前記ステップ
Ｓ４０においてフラグＦＫに“１”がセットされている
ので当該処理はステップＳ３４へ進む。ステップＳ３４
では、回転数Ｎｅが下降状態にあるか否かが判断され、
上記したように下降状態にあると、ステップＳ３５では
制御弁１１が強制的に全開状態にされてセルフクリーニ
ングが実行される。ステップＳ３６ではフラグＦＫに
“０”がセットされ、ステップＳ３７では、タイマーが
スタートして予定時間が経過すると当該処理はステップ
Ｓ３２へ戻る。 Ｎｅ＜ＢからＢ＜Ｎｅ＜Ｃへ移行した場合 その後、基準値Ｂ以下であったエンジン回転数Ｎｅが上
昇して基準値Ｂを通過し、Ｂ＜Ｎｅ＜Ｃとなると、ステ
ップＳ３２の判断が否定、ステップＳ３８の判断が肯定
となって通常制御が行われる。明らかなように、本実施
例によっても前記と同様の効果が達成される。

【００３６】なお、上記した各実施例では、セルフクリ
ーニングの開始タイミングと終了タイミングとを異なら
せて一種のヒステリシスを設けるものとして説明した
が、本発明はこれのみに限定されず、弁の耐久性や消費
電力を無視してドライバビリティの悪化防止および十分
なセルフクリーニングのみを目的とするのであれば、図
９に示したように、エンジン回転数が下降過程で基準回
転数Ｂを通過すると制御弁を強制的に開状態に至らしめ
ると共に、その後の上昇過程で当該基準回転数Ｂを通過
すると前記強制的開状態から解放するようにして、セル
フクリーニングの開始タイミングと終了タイミングとを
一致させるようにしても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような効果が達成される。 (1) エンジン回転数の上昇時にはセルフクリーニングが
行われず下降時のみ行われるので、セルフクリーニング
によってドライバビリティが損なわれることがない。 (2) セルフクリーニングを開始する回転数と終了する回
転数とを異ならせることにより一種のヒステリシスを設
けたので、エンジン回転数がばらついたりノイズが多い
条件下でも制御弁がハンチングしない。したがって、弁
の耐久性が向上し、消費電力の増加を防止することがで
きる。 (3) 条件さえ満足すれば１回の走行中に多数回のセルフ
クリーニングが行われるので、十分なセルフクリーニン
グが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の動作を模式的に示した
図である。

【図２】 本発明の第１実施例の動作を模式的に示した
図である。

【図３】 本発明の第２実施例の動作を模式的に示した
図である。

【図４】 本発明の第２実施例の動作を模式的に示した
図である。

【図５】 第１実施例の動作を示したフローチャートで
ある。

【図６】 第２実施例の動作を示したフローチャートで
ある。

【図７】 本発明を適用した２サイクルエンジンの主要
部断面図である。

【図８】 図７のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図９】 本発明の第３実施例の動作を模式的に示した
図である。

【符号の説明】

１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、３…ピス
トン、４…掃気通路、５…排気通路、１０…排気時期制
御装置、１１…制御弁、１１ａ…貫通孔、１２…駆動手
段、１３…制御器、１４…回転数検出手段、１５…凹
部、１６…回動軸、１７…リブ、１８…ワイヤガイド、
１９…ワイヤ、２０…駆動源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ポートの上部を開閉することにより
   排気ポートの上端位置を実質的に上下動させるための制
   御弁と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 前記制御弁を開閉動作させる駆動手段と、 エンジン回転数が高回転域にあると制御弁を開状態に至
   らしめ、低回転域にあると閉状態に至らしめるように制
   御する手段と、 エンジン回転数が下降過程で予定の基準回転数を通過し
   たことを検出して制御弁を強制的に開状態に至らしめる
   手段とを具備したことを特徴とする２サイクルエンジン
   の排気時期制御装置。
2. 【請求項２】 排気ポートの上部を開閉することにより
   排気ポートの上端位置を実質的に上下動させるための制
   御弁と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 前記制御弁を開閉動作させる駆動手段と、 エンジン回転数が高回転域にあると制御弁を開状態に至
   らしめ、低回転域にあると閉状態に至らしめるように制
   御する手段と、 エンジン回転数が下降過程で第１の基準回転数および第
   １の基準回転数より低い第２の基準回転数を連続的に通
   過したことを検出して制御弁を強制的に開状態に至らし
   める手段と、 エンジン回転数が上昇過程で第１の基準回転数を通過し
   たことを検出して制御弁を前記強制的開状態から解放す
   る手段とを具備したことを特徴とする２サイクルエンジ
   ンの排気時期制御装置。
3. 【請求項３】 エンジン回転数が下降過程で第２の基準
   回転数より低い第３の基準回転数を通過したことを検出
   して制御弁を前記強制的開状態から解放する手段を更に
   具備したことを特徴とする請求項２記載の２サイクルエ
   ンジンの排気時期制御装置。
4. 【請求項４】 排気ポートの上部を開閉することにより
   排気ポートの上端位置を実質的に上下動させるための制
   御弁と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 前記制御弁を開閉動作させる駆動手段と、 エンジン回転数が高回転域にあると制御弁を開状態に至
   らしめ、低回転域にあると閉状態に至らしめるように制
   御する手段と、 エンジン回転数が下降過程で第１の基準回転数および第
   １の基準回転数より低い第２の基準回転数を連続的に通
   過したことを検出して制御弁を一定時間だけ強制的に開
   状態に至らしめる手段とを具備したことを特徴とする２
   サイクルエンジンの排気時期制御装置。