JPH0660565B2 - ２サイクルエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、排気タイミングを変えられるようにした分離
給油形の２サイクルエンジンに関する。

［従来の技術］ 分離給油形の２サイクルエンジンでは、クランク軸によ
って駆動されるプランジャ形のオイルポンプにより、エ
ンジン各部に潤滑オイルを供給しており、エンジン１回
転当りのオイル吐出量は、上記プランジャのストローク
量によって決定される。

この従来のオイルポンプでは、プランジャがスロットル
に連係されており、このプランジャのストローク量は、
スロットル開度に応じて変化されるようになっている。
したがって、エンジン各部には、オイルポンプを通じて
エンジン負荷に見合った量のオイルが供給され、このオ
イルポンプのオイル吐出量は、スロットルの各開度にお
いてエンジン回転数に直線的に比例するようになってい
る。

一方、２サイクルエンジンでは、排気口の開口高さを高
くして排気タイミングを早める程、高回転高出力形とな
り、逆に排気口の開口高さを低くして排気タイミングを
遅らせる程、低速形となる。

この相反する出力特性を両立させるために、従来、排気
タイミングをエンジン回転数に応じて自由に変えられる
ようにした２サイクルエンジンが知られている。このエ
ンジンは、排気口に連なる排気通路に、排気口の開口上
縁に臨む凹部を形成し、この凹部内に、エンジン回転数
に応じて回動される略鼓形の排気バルブを軸回り方向に
回動可能に装着した構成となっている。

この排気バルブは、エンジン回転数が予め設定された値
よりも低くなると、その外周面が排気口の開口上縁に進
出する方向に回動し、この排気口の開口高さを低くし
て、排気タイミングを遅らせるようになっている。そし
て、エンジン回転数が上記設定値を上回ると、排気バル
ブは、その外周面が排気口の開口上縁から退く方向に回
動し、この排気口の開口高さを高くして、排気タイミン
グを早めるようになっている。

したがって、低回転領域から高回転領域までの全回転領
域に亘って、最適な排気タイミングを得ることができ
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この種の排気バルブを備えた２サイクルエン
ジンでは、排気バルブが開いて排気タイミングが早くな
ると、エンジン出力が二次曲線的に上昇するため、ピス
トンに加わる熱負荷も出力に比例して大きくなる。この
ため、ピストンの焼き付きを防止するためには、潤滑オ
イルの供給量を増大させる必要が生じてくる。

しかしながら、エンジン１回転当りのオイル吐出量を、
スロットル開度に応じて制御する従来のエンジンでは、
第８図中破線で示すように、スロットル開度（エンジン
負荷）が一定であれば、エンジン１回転当りのオイル吐
出量は、エンジン回転数が変化しても略一定となってし
まう。

このことから、スロットル開度が全開で、エンジン回転
数が設定値を上回る高回転領域にあり、排気バルブが開
いて高出力の時と、同じくスロットル開度が全開で、エ
ンジン回転数が低回転領域にあり、排気バルブが閉じて
低出力の時において、エンジン１回転当りのオイル吐出
量が同じであると、上記のようにピストンの熱負荷は出
力に比例するので、ピストン等の潤滑を必要とする部分
に、発熱量に見合った充分な量のオイルを供給すること
ができなくなり、潤滑の信頼性が低下するといった問題
がある。

本発明は、このような事情にもとづいてなされたもの
で、排気バルブの作動に連動して適量のオイルを供給す
ることができ、潤滑の信頼性が格段に向上するととも
に、排気バルブとオイルポンプを連係して制御する場合
に、この制御系を簡素なものとして、コストを低減でき
る２サイクルエンジンの提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明においては、ピストンによって開閉され
る排気口の開口高さを変えることにより、排気タイミン
グを変化させるための排気バルブと、クランク軸からの
動力伝達によって軸方向に往復動するプランジャを備え
たオイルポンプと、このオイルポンプのプランジャのス
トローク量を変化させることにより、エンジン１回転当
りのオイル吐出量を増減調整する調整手段と、この調整
手段および上記排気バルブを作動させるための駆動手段
と、ＣＤＩユニットの点火パルスから検出されたエンジ
ン回転数にもとづいて上記駆動手段に駆動信号を送出
し、上記エンジン回転数に応じて排気バルブと調整手段
の作動を制御する単一のコントロールユニットとを具備
したことを特徴としている。

［作用］ この構成によれば、排気バルブとプランジャのストロー
クを調整する調整手段は、制御手段を介して連係されて
いるので、排気バルブが排気口の開口高さを高くする方
向に作動している限り、オイルポンプの調整手段は、プ
ランジャのストロークを長くする方向に操作される。

このため、排気バルブが開いて特にピストンの熱負荷が
大きい運転状態の時には、このピストン側に充分な量の
オイルを供給することができ、エンジンの焼き付きやオ
ーバーヒートを確実に防止することができる。

しかも、排気バルブおよび調整手段を作動させる駆動手
段は、単一のコントロールユニットから出力される駆動
信号によって制御されるので、制御すべき対象が二つあ
るにも拘らず、コントロールユニットは一つで済むこと
になる。このため、排気バルブとオイルポンプを連係し
て制御する場合に、この制御系を簡素化してコストを低
減できるとともに、コントロールユニットの設置も容易
に行うことができる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を、自動二輪車に適用した図面に
もとづいて説明する。

第９図は、自動二輪車のフロント回りを示すもので、符
号１はフレームである。フレーム１の前端には、フロン
トフォーク３を枢支するステアリングヘッドパイプ２が
設けられている。ステアリングヘッドパイプ２には、後
方斜め下向きに延びるメインパイプ４と、下向きに延び
るダウンチューブ５が連結されている。これらメインパ
イプ４とダウンチューブ５で囲まれる空間部分には、分
離給油形の２サイクルエンジン６が搭載されている。

このエンジン６のシリンダブロック１７内には、一対の
シリンダ７が並設されている。各シリンダ７の内面に
は、第４図に示すように、ピストン８によって開閉され
る吸気口９、排気口１０および掃気口１１が開口されて
いる。排気口１０は、シリンダブロック１７内の排気通
路１２に連なっている。そして、排気口１０は、第１図
に示すように、略矩形状をなしており、その開口上縁１
０ａの高さによって決定される排気タイミングが、予め
高回転形に設定されている。

排気通路１２の排気口１０に臨む上面には、排気口１０
の開口高さを変えることで、排気タイミングを変化させ
るための排気バルブ１３が装着されている。排気バルブ
１３は、概略鼓形状をなしており、この排気バルブ１３
の外周面の一部には、排気口１０の開口上縁１０ａの開
口形状に合致する切り欠き部１４が設けられている。排
気バルブ１３の軸方向に沿う両端部には、軸部１５が突
設されており、これら軸部１５が、軸受１６を介してシ
リンダブロック１７に軸支されている。そして、第１図
に示すように、各シリンダ７の排気バルブ１３は、ジョ
イント１３ａを介して同軸的に連結されており、これら
排気バルブ１３は、駆動手段としてのサーボモータ１９
により回動される。

すなわち、一方の排気バルブ１３の軸部１５は、シリン
ダブロック１７の外側に導出されている。この軸部１５
の導出端には、プーリ１８がボルト締めされており、こ
のプーリ１８とサーボモータ１９によって駆動されるプ
ーリ２０との間にワイヤ２１が巻回されている。サーボ
モータ１９は、コントロールユニット２３から出力され
る駆動信号により、エンジン６の回転数に応じて正逆方
向に所定角度回転される。

具体的には、第３図に示すように、コントロールユニッ
ト２３は、エンジン６の回転数（ｒｐｍ）をＣＤＩユニ
ット２２の点火パルスから検出し、このパルス信号が所
定レベル以上、例えばエンジン６の回転数にして５００
０（ｒｐｍ）を上回ると、上記サーボモータ１９に駆動
信号を出力するようになっている。この場合、エンジン
６の回転数が５０００（ｒｐｍ）に達しないような運転
状態では、排気バルブ１３の外周面が排気口１０の開口
上縁１０ａに進出しており、その分、排気口１０の開口
高さが低くなって、排気タイミングが遅くなっている。
そして、エンジン６の回転数が５０００（ｒｐｍ）を上
回ると、サーボモータ１９がプーリ１８，２０およびワ
イヤ２１を介して排気バルブ１３を第４図中時計回り方
向に所定角度回動させるので、排気バルブ１３の外周面
が排気口１０の開口上縁１０ａから退き、この排気バル
ブ１３の切り欠き部１４が排気口１０の開口上縁１０ａ
に合致する。このため、排気口１０の開口高さが高くな
り、排気タイミングが早くなる。

一方、エンジン６のクランクケース２４には、クランク
軸６ａを始めとするエンジン６の潤滑部分に潤滑オイル
を供給するオイルポンプ２５が取り付けられている。こ
のオイルポンプ２５の詳細については、第５図および第
６図に示されている。

すなわち、図中符号２６はポンプケースであり、このポ
ンプケース２６内には、案内孔２７が形成されている。
案内孔２７には、プランジャ２８が軸回り方向に回転可
能で、かつ軸方向に往復動可能に嵌入されている。この
プランジャ２８は、大径軸部２９と小径軸部３０を備え
ている。大径軸部２９の外周面には、ウォームホイール
３１が形成され、このウォームホイール３１は、クラン
ク軸６ａによって回転駆動されるウォーム３２と噛み合
っている。

したがって、プランジャ２８は、ウォームホイール３１
およびウォーム３２を介してクランク軸６ａに連動さ
れ、このクランク軸６ａからの動力伝達によって回転駆
動される。

大径軸部２９と小径軸部３０の境界部分には、周方向に
連続する凹溝３３が形成されている。凹溝３３は、上記
案内孔２７の内面の段部３４と対向しており、この段部
３４との間に環状の第１ポンプ室３５を形成している。
小径軸部３０の内部には、軸方向に延びるシリンダ孔３
６が形成されている。シリンダ孔３６内には、ロッド３
７が軸方向に摺動可能に嵌挿されており、このロッド３
７の先端面とシリンダ孔３６の終端との間には、第２ポ
ンプ室３８が形成されている。小径軸部３０の外周面に
は、プランジャ２８の径方向に延びる連通孔３９を介し
て第１ポンプ室３５に連なる吸入用切換口４０と吐出用
切換口４１および第２ポンプ室３８に連なる吸入用切換
口４２と吐出用切換口４３が開口されており、これら両
切換口４０と４１および４２と４３は、小径軸部３０の
径方向に対向した位置に設けられている。

第６図に示すように、案内孔２７の内面には、プランジ
ャ２８の回転に伴って上記吸入用切換口４０，４２と対
向合致する一対の吸入口４４が相対向して開設されてい
る。これら吸入口４４は、ポンプケース２６内の吸入通
路４６に連なっている。また、案内孔２７の内面には、
吸入口４４と直交する位置に、上記吐出用切換口４１，
４３と瞬間的に対向合致する四個の吐出口４５が、二個
づつ相対向して開設されている。これら吐出口４５は、
ポンプケース２６内の四個の吐出通路４７を介してエン
ジン６の各潤滑部分に連なっている。

ポンプケース２６内には、プランジャ２８と直交する方
向に延びる回転軸４８が軸回り方向に回動可能に収容さ
れている。回動軸４８の周面は、プランジャ２８の一端
面と対向されており、このプランジャ２８の一端面に
は、円筒カム４９が同軸的に形成されている。円筒カム
４９の端面には、谷部と山部を交互に有したカム面５０
が周方向に連続して形成され、このカム面５０がスプリ
ング５１の付勢力によって回動軸４８の周面に押し付け
られている。プランジャ２８の一端面中央には、円筒カ
ム４９の最大リフト量を上回る高さの突部５２が形成さ
れている。この突部５２と対向し合う回動軸４８の周面
には、周方向に連続する凹部５３が形成されている。凹
部５３の底面は、回動軸４８に対し偏心しているととも
に、この回動軸４８の回動に応じて上記突部５２に接離
するカム面５４をなしており、これら回動軸４８の凹部
５３とプランジャ２８の突部５２が、プランジャ２８の
ストローク量を変化させるための調整手段を構成してい
る。

したがって、回動軸４８が全閉位置に回動されている時
には、カム面５４に突部５２が最も近接し、プランジャ
２８のストロークが制限されるとともに、回動軸４８が
全閉位置から開方向に回動されると、カム面５４が突部
５２から離間し、プランジャ２８のストロークが増大す
るようになっている。

回動軸４８の先端は、ポンプケース２６の外方に導出さ
れている。回動軸４８の導出部には、スロットル５６の
開度およびエンジン６の回転数に応じて回動軸４８を軸
回り方向に回動させるためのレバー５５が取り付けられ
ている。この回動軸４８の操作系統について、第１図お
よび第２図を参照して説明すると、図中符号５７は、可
撓性の操作ワイヤである。操作ワイヤ５７は、アウタチ
ューブ５８と、このアウタチューブ５８内に摺動可能に
挿通されたインナワイヤ５９とで構成されている。操作
ワイヤ５７のアウタチューブ５８の両端部には、ワイヤ
ホルダ６０，６１がかしめ止めされている。一方のワイ
ヤホルダ６０は、上記サーボモータ１９のプーリ２０の
近傍に固定されているとともに、他方のワイヤホルダ６
１は、ピン６２を介して回動軸４８のレバー５５に回動
可能に連結されている。そして、操作ワイヤ５７は、プ
ーリ２０とレバー５５との間で円弧状に彎曲されてお
り、そのインナワイヤ５９の一端がプーリ２０に係止さ
れているとともに、他端がスロットル５６に連動されて
いる。

したがって、スロットル５６を開くと、操作ワイヤ５７
のインナワイヤ５９が、第１図中矢印Ａ方向に引かれる
ので、第２図に示すように、操作ワイヤ５７の彎曲部分
から他方のワイヤホルダ６１にかけての部分が、インナ
ワイヤ５９の引っ張り方向に移動し、レバー５５を全閉
位置から開方向に所定角度回動させる。また、エンジン
６の回転数が５０００（ｒｐｍ）を上回り、サーボモー
タ１９の作動によりプーリ２０が排気バルブ１３を開く
矢印Ｂ方向に回動されると、今度はインナワイヤ５９の
みが逆方向に引かれるので、アウタチューブ５８の彎曲
部分から他方のワイヤホルダ６１にかけての部分が、上
記と同様にインナワイヤ５９の引っ張り方向に移動す
る。このため、ワイヤホルダ６１が押し出され、上記ス
ロットル５６を開いた時と同様に、レバー５５が開方向
に所定角度回動される。

このことから、本実施例の場合は、排気バルブ１３を駆
動するサーボモータ１９が、回動軸４８を回動操作する
ための駆動手段を兼用している。

次に、上記構成の作用について説明する。

エンジン６の始動に伴い、プランジャ２８がクランク軸
６ａからの動力伝達により回転されると、円筒カム４９
のカム面５０が回動軸４８の周面に摺接し、プランジャ
２８は、カム面５０の形状に応じて往復動する。プラン
ジャ２８がスプリング５１の付勢力により第５図中右側
にスライドされると、第１ポンプ室３５および第２ポン
プ室３８の内容積が拡大されると同時に、吸入用切換口
４０，４２が吸入口４４と合致する。このため、プラン
ジャ２８は吸入行程に入り、潤滑オイルが上記吸入口４
４を通じてポンプ室３５，３８に吸入される。

次に、プランジャ２８がカム面５０の形状に応じて第５
図中左側にスライドされると、今度は第１ポンプ室３５
および第２ポンプ室３８の内容積が縮小され、吸入され
た潤滑オイルが加圧されると同時に、吐出用切換口４
１，４３が一方の吐出口４５と合致する。このため、ポ
ンプ室３５，３８で加圧された潤滑オイルが、吐出口４
５やこれに連なる吐出通路４７を介してエンジン６の各
潤滑部に吐出される。

なお、このような潤滑オイルの吐出動作は、吐出口４５
が案内孔２７の内面の相対向した位置に開口されてい
る、つまり、プランジャ２８の回転方向に１８０゜の位
相差を以て開口されていることから、プランジャ２８が
１回転する間に２回行われることになる。

ところで、エンジン６（クランク軸６ａ）の１回転当り
の潤滑オイルの吐出量は、プランジャ２８のストローク
量によって決定されることから、スロットル５６の開度
が小さく、しかも、エンジン６の回転数が５０００（ｒ
ｐｍ）に達しないような低回転領域にある時には、操作
ワイヤ５７の変位置が少ないので、回動軸４８は、全閉
位置に回動操作されている。回動軸４８が全閉位置にあ
る状態では、凹部５３のカム面５４とプランジャ２８の
突部５２とが最も近接した位置関係にある。このため、
プランジャ２８の回転に伴って円筒カム４９のカム面５
０の谷部が回動軸４８に摺接する以前に、突部５２が凹
部５３に接触する。この接触により、プランジャ２８
は、それ以上ストロークすることができなくなり、見掛
け上、円筒カム４９のリフト量が減じられた状態とな
る。

したがって、プランジャ２８のストロークが短くなり、
潤滑オイルの吐出量も少なくなる。

このような運転状態の時に、スロットル５６を全開にす
る、つまりスロットル５６の開度を１／１にすると、操
作ワイヤ５７およびレバー５５を介して回動軸４８が全
閉位置から開方向に所定角度回動され、回動軸４８の凹
部５３の底面がプランジャ２８の突部５２から離間す
る。このため、回動軸４８に対するカム面５０の摺接範
囲が長くなるので、第８図に示すように、プランジャ２
８のストロークが増大し、エンジン６の１回転当りのオ
イル吐出量が多くなる。

スロットル５６の開操作により、エンジン６の回転数が
５０００（ｒｐｍ）を上回り、中・高回転領域に達する
と、コントロールユニット２３がこのことを検出し、サ
ーボモータ１９に駆動信号を送出する。すると、サーボ
モータ１９が作動して、プーリ２０が回動するので、排
気バルブ１３が開き始め、排気タイミングが早くなる。
また、上記プーリ２０には、操作ワイヤ５７のインナワ
イヤ５９が連結されているので、このインナワイヤ５９
がプーリ２０に巻き取られていき、アウタチューブ５８
の彎曲部分から他方のワイヤホルダ６１にかけての部分
が、インナワイヤ５９の引っ張り方向に移動する。この
ため、レバー５５がさらに開方向に回動されるので、回
動軸４８に対するカム面５０の摺動範囲がより長くな
る。

したがって、プランジャ２８のストロークもより長くな
り、第８図に示すように、エンジン６の回転数が５００
０（ｒｐｍ）に達した時点で、潤滑オイルの吐出量が急
激に増大する。

一方、エンジン６の回転数が５０００（ｒｐｍ）を上回
る高回転領域にある時に、例えばスロットル５６を全閉
としてエンジンブレーキを働かせた場合でも、エンジン
６の回転数が５０００（ｒｐｍ）以上であれば、排気バ
ルブ１３は、排気口１０の開口上縁から退いた開位置に
保持される。このため、回動軸４８のレバー５５は、操
作ワイヤ５７によって開方向に回動されたままの状態に
保たれ、エンジン負荷が小さくなっても、エンジン６の
回転数が高回転領域にある限り、プランジャ２８のスト
ロークは長いままの状態に維持され、潤滑オイルの吐出
量を多くすることができる。

このような本発明の一実施例によれば、オイルポンプ２
５のオイル吐出量を増減調整する回動軸４８は、排気バ
ルブ１３を開閉操作するサーボモータ１９に操作ワイヤ
５７を介して連係されているので、排気バルブ１３が排
気口１０の開口高さを高くする方向に作動されている限
り、回動軸４８は、オイルポンプ２５のプランジャ２８
のストロークを長くする方向に作動される。

このため、特に排気タイミングが早くなってピストン８
の熱負荷が高くなるような運転状態の時には、ピストン
８を始めとするエンジン６の潤滑部分に充分な量の潤滑
オイルを供給することができる。よって、ピストン８の
焼き付きやエンジン６のオーバヒートを確実に防止する
ことができ、潤滑の信頼性が格段に向上する。

また、本実施例の場合、オイルポンプ２５のプランジャ
２８のストロークを、エンジン６の回転数とスロットル
５６の開度の双方で制御しているので、潤滑オイルの吐
出量を、エンジン６のあらゆる運転状況に応じた要求量
に自動的に調整することができ、潤滑の信頼性の向上に
寄与する利点がある。

しかも、排気バルブ１３および回動軸４８を回動させる
サーボモータ１９は、単一のコントロールユニット２３
から出力される駆動信号によって駆動されるので、制御
すべき対象が、オイル吐出量と排気タイミングの二つで
あるにも拘らず、コントロールユニット２３は一つで済
むことになる。

このため、排気バルブ１３とオイルポンプ２５とを連係
させて制御する場合に、この制御系を簡素化してコスト
を低減できるとともに、特に自動二輪車のようにフレー
ム１の限られたスペースにコントロールユニット２３を
設置する際に、この設置場所に苦慮することもないとい
った利点がある。

なお、上記実施例では、排気バルブを駆動するサーボモ
ータからの動力伝達により、オイルポンプの回動軸を操
作するようにしたが、本発明はこれに限らず、上記サー
ボモータとは別に回動軸を操作するための専用のモータ
を設け、これら二つのモータを、単一のコントロールユ
ニットからの駆動信号により制御するようにしても良
い。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、排気バルブが排気口の開
口高さを高くする方向に作動されている限り、オイルポ
ンプのプランジャは、ストロークが長くなる方向に作動
され続けるので、特に排気タイミングが早くなってピス
トンの熱負荷が高くなるような運転状態の時には、ピス
トンを始めとするエンジンの潤滑部分に充分な量のオイ
ルを供給することができる。このため、ピストンの焼き
付きやエンジンのオーバヒートを確実に防止することが
でき、潤滑の信頼性が格段に向上する。

その上、排気バルブおよびプランジャの調整手段を作動
させる駆動手段は、単一のコントロールユニットから出
力される駆動信号によって駆動されるので、制御すべき
対象が、オイル吐出量と排気タイミングの二つであるに
も拘らず、コントロールユニットは一つで済むことにな
る。したがって、排気バルブとオイルポンプとを連係さ
せて制御する場合に、この制御系を簡略化してコストを
低減できるとともに、このコントロールユニットの設置
も場所を取らず、設置を容易に行える利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示し、 第１図は、オイルポンプおよび排気バルブの制御系を示
す構成図、 第２図は、オイルポンプのレバーの作動説明図、 第３図は、排気バルブの制御系を示すブロック図、 第４図は、２サイクルエンジンの断面図、 第５図は、第１図中Ｖ−Ｖ線に沿う断面図、 第６図は、第５図中VI−VI線に沿う断面図、 第７図は、第１図中VII−VII線に沿う断面図、 第８図は、エンジン回転数およびプランジャのストロー
クに対するオイル吐出量の関係を示す特性図、 第９図は、自動二輪車のフロント回りの側面図である。 ６ａ……クランク軸、８……ピストン、１０……排気
口、１３……排気バルブ、１９……駆動手段（サーボモ
ータ）、２２……ＣＤＩユニット、２３……コントロー
ルユニット、２５……オイルポンプ、２８……プランジ
ャ、４８，５２，５３……調整手段（回動軸、突部、凹
部）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンによって開閉される排気口の開口
   高さを変えることにより、排気タイミングを変化させる
   ための排気バルブと、 クランク軸からの動力伝達によって軸方向に往復動する
   プランジャを備えたオイルポンプと、 このオイルポンプのプランジャのストローク量を変化さ
   せることにより、エンジン１回転当りのオイル吐出量を
   増減調整する調整手段と、 この調整手段および上記排気バルブを作動させるための
   駆動手段と、 ＣＤＩユニットの点火パルスから検出されたエンジン回
   転数にもとづいて上記駆動手段に駆動信号を送出し、上
   記エンジン回転数に応じて排気バルブと調整手段の作動
   を制御する単一のコントロールユニットと、 を具備したことを特徴とする２サイクルエンジン。