JPH0968145A

JPH0968145A - ２サイクルエンジンの点火時期制御装置

Info

Publication number: JPH0968145A
Application number: JP7222216A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Motoyama; 雄本山
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】低中速度かつ中高負荷域での加速感を向上で
き、また、一時的な大きな負荷に対しても対応できる２
サイクルエンジンの点火時期制御装置を提供する。【解決手段】エンジン運転状態を検出する運転状態検
出手段として機能するクランク角センサ９，スロットル
開度センサ２７と、点火時期をエンジン運転状態に応じ
た基準点火時期（ＩＧＴ）に制御する点火時期制御手段
として機能するとともに、所定運転域（例えば低中速回
転かつ中高負荷運転域）ではトルク振幅が発生するよう
上記基準点火時期を例えば１サイクル毎に遅角させた補
正点火時期（ＩＧＴ′）に補正する点火時期補正手段と
して機能する制御装置１８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２サイクルエンジ
ンの点火時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２サイクルエンジンは、クランク軸１回
転（ピストン１往復，２ストローク）の間に１サイクル
を完了するエンジンであり、毎回爆発するので、２回転
に１回爆発する４サイクルエンジンに比べて、同一平均
トルクの場合、トルク変動が小さく、スムーズなトルク
特性が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
にクランク軸１回転に１回爆発するので、同一平均トル
クエンジンの場合、エンジン１回転当たりのトルクでみ
ると４サイクルエンジンよりも小さい。そのため、例え
ばスタート時のような低速回転低中負荷運転域ではエン
ジン停止し易い問題があり、また特に低中速かつ中高負
荷域での加速感（体感的トラクション感覚）が劣るとい
う問題がある。また、同様の運転状態において登坂中に
石等に乗り上げた場合のように、一時的に大きな負荷が
発生した時にもエンジン停止を起こしやすいと言う問題
もある。

【０００４】本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされ
たもので、低中速かつ中高負荷運転域での加速感を向上
でき、また、一時的な大きな負荷に対しても対応できる
とともに、スタートも容易な２サイクルエンジンの点火
時期制御装置を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジン運転状態を検出する運転状態検出手段と、点火時期
をエンジン運転状態に応じた基準点火時期に制御する点
火時期制御手段と、所定運転域ではトルク振幅が発生す
るよう上記基準点火時期を所定サイクル毎に遅角側に補
正する点火時期補正手段とを備えたことを特徴とする２
サイクルエンジンの点火時期制御装置である。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、上
記運転状態検出手段が、エンジン回転数を検出する回転
数検出手段，及びスロットル開度を検出する開度検出手
段を備えており、上記点火時期補正手段が、低中速回転
かつ中高負荷運転域において上記点火時期補正を行うこ
とを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１〜図１０は本発明の一実施形態
による自動二輪車用２サイクルエンジンの点火時期制御
装置を説明するための図であり、図１は上記２サイクル
エンジンの構成図、図２，３は点火時期補正制御領域を
示すエンジン回転数−負荷特性図、図４は点火時期補正
制御と燃焼圧との関係を説明するための特性図、図５は
上記制御装置の動作を説明するためのフローチャート
図、図６はサイクルと発生トルクとの関係を示す特性
図、図７，８はスロットル開度とトルクとの関係を示す
特性図、図９はスロットル開度と燃料噴射量とトルクと
の関係を示す特性図、図１０はアクセル入力とスロット
ル開度と燃料噴射量とトルクとの関係を示す特性図であ
る。

【０００８】図１は本発明が適用されるクランク室圧縮
式２サイクルエンジンの構成図である。このエンジン１
は、クランクケース２と、その上部のシリンダブロック
３と、シリンダヘッド４とにより構成されている。

【０００９】上記シリンダブロック３のシリンダボア３
ａ内には、ピストン５が摺動可能に挿入配置され、連接
棒６を介してクランク軸７に連結されている。このクラ
ンク軸７には、所定の歯数を有するリングギア８が装着
されており、このリングギア８の回転位置を検出してク
ランク角及びエンジン回転数を計測するためのエンジン
回転数センサーを兼ねるクランク角センサー９が備えら
れている。

【００１０】上記シリンダヘッド４には、燃焼室１０内
の燃焼圧力，温度を検出するための燃焼室圧センサー１
１，温度センサー２５が装着されており、該燃焼室１０
の燃焼圧力情報，温度情報及び上記クランク角センサー
９からのエンジン回転数信号Ｎはエンジン運転状態を制
御する制御装置（ＥＣＵ）１８に送られる。

【００１１】また、上記シリンダヘッド４には点火プラ
グ２６ａが取り付けられており、該点火プラグ２６ａに
高電圧を供給する点火回路２６の点火タイミングは上記
制御装置１８からの制御信号ａにより後述する要領で制
御される。なお、１２は上記燃焼室１０，シリンダボア
の周囲を囲む冷却水ジャケットである。

【００１２】上記シリンダブロック３の排気ポート３ｂ
には排気管１３が接続され、該排気管１３の途中には排
気管温度センサー１７が設けられており、該センサー１
７の検出信号は上記制御装置１８に入力される。

【００１３】上記クランクケース２に開口する吸気口２
ａには吸気通路１４が接続されており、該接続口にはリ
ードバルブ１５が配設されている。また上記吸気通路１
４には、スロットル弁２１を有するスロットルボディ２
２が介設されている。該スロットルボディ２２には吸気
管圧力センサー１９，吸入空気温度センサ２０が装着さ
れており、吸気管圧力情報，吸気温度情報が上記制御装
置１８に入力される。

【００１４】また上記スロットル弁２１は、ワイヤ２３
によりスロットルグリップ２４に連結されており、該グ
リップ２４を回動させることによりスロットル開度が調
整される。該スロットル開度はスロットル開度センサー
２７により検出され、該スロットル開度信号θは上記制
御装置１８に入力される。また、上記吸気通路１４内に
は、吸入空気量センサー（不図示）が設けられ、吸入空
気量情報が上記制御装置１８に送られる。

【００１５】上記クランクケース２内は掃気ポート２８
によって上記シリンダボア３ａ内に連通しており、該掃
気ポート２８には、上記シリンダボア３ａ内に向けて燃
料を噴射供給するインジェクター２９が設けられてい
る。このインジェクター２９は上記制御装置１８からの
燃料噴射信号ｂにより、運転状態に応じた燃料噴射量，
及び噴射時期となるように制御される。エンジン１には
不図示のクラッチ装置及び変速装置が搭載され、クラン
ク軸７の出力はクラッチ及び変速装置を経て、不図示の
チェーン駆動装置を経て、後輪に伝えられる。

【００１６】次に、上記制御装置１８による点火時期制
御について説明する。この点火時期制御では、エンジン
回転数Ｎ，及びスロットル開度θ（負荷）によって判定
されるエンジン運転状態に応じた最適の基準点火時期を
エンジン回転数−スロットル開度−点火時期の三次元マ
ップから求め、該基準点火時期（例えば上死点前２０
度）となるように点火回路２６ひいては点火プラグ２６
ａが制御される。

【００１７】一方、図２の斜線部Ａに示すように、エン
ジン回転数が低中速回転数でかつエンジン負荷が中高負
荷の敷居値θ₀より図示上側の運転域では、トルク振幅
を発生させるために図４に示すように、所定サイクル毎
（例えば１サイクル毎）に上記基準点火時期を補正点火
時期（例えば上死点０度）まで遅角させる点火時期補正
制御が行われる。

【００１８】なお、上記点火時期補正制御の適用される
運転域はエンジンの用途，あるいは特性等に応じて適宜
変更することができ、例えば図３の斜線部Ｂで示す運転
域で補正制御しても良い。この例では、所定回転以下の
場合には無負荷であっても上記補正制御を行う。このよ
うにした場合にはスタート時のエンジン停止を防止でき
る。

【００１９】上記点火時期補正制御を図５のフローチャ
ートに基づいてさらに詳述する。制御がスタートする
と、まず、変数（フラッグ）Ｉが０に設定され、上記ク
ランク角センサー（回転数検出手段）９，スロットル開
度センサー（開度検出手段）２７からのエンジン回転数
Ｎ，スロットル開度θが運転状態を表す因子として読み
込まれ、また、エンジン回転数Ｎに応じて点火時期補正
制御の開始される敷居値としてのスロットル開度θ₀が
図２から設定される（ステップＳ１〜Ｓ３）。

【００２０】なお、上記変数Ｉは、点火時期補正制御を
行うサイクルを決定するためのものであり、ここでは１
サイクル毎に上記点火時期補正を行うこととしており、
上記変数Ｉは０又は１となり、１の場合にのみ点火時期
補正制御が行われる。

【００２１】次に、上記設定されたθ₀と現在のスロッ
トル開度θとが比較されて、θがθ ₀より小さい場合に
は、エンジン回転数−スロットル開度−点火時期の三次
元マップより基準点火時期（クランク角）ＩＧＴが設定
され、また上記変数Ｉが０に設定される（ステップＳ
５，Ｓ６）。

【００２２】そして、点火回路２６が上記制御装置１８
により制御されて、上記設定された基準点火時期で点火
が行われる（ステップＳ７）。その後、イグニッション
キーのオフ等の停止条件が入力されていればエンジン制
御が停止され、入力されていなければ上記ステップＳ２
に戻り、再び上記処理が行われる（ステップＳ８）。

【００２３】また、上記ステップＳ４において、現在の
スロットル開度θが上記設定された敷居値開度θ₀より
大きい時は、上述の三次元マップより基準点火時期ＩＧ
Ｔが設定され（ステップＳ９）、その時の上記変数Ｉが
０であればこのＩが１に設定されるとともに（ステップ
Ｓ１０，Ｓ１１）、上記基準点火時期での点火が行われ
る（ステップＳ７）。

【００２４】また、上記ステップＳ１０において変数Ｉ
が０でない時は、上記設定された基準点火時期ＩＧＴか
ら所定角ΔＩＧＴだけ遅角された点火時期が新たな補正
点火時期ＩＧＴ′として設定される（ステップＳ１０，
Ｓ１２）。そして、上記変数Ｉが０に設定されるととも
に、上記ステップＳ７に移行し、上記補正点火時期で点
火される。

【００２５】このように、本実施形態では、変数Ｉが０
の時は基準点火時期で点火するとともにこのＩを１にセ
ットし、変数Ｉが１の時は上記基準点火時期を所定クラ
ンク角度だけ遅角させた補正点火時期で点火するととも
に上記変数Ｉを０にセットするようにしたので、図４に
示すように、補正点火時期ＩＧＴ′で点火した場合には
基準点火時期ＩＧＴで点火した場合に比較して燃焼圧が
低下し、図６に示すように、基準点火時期の場合のトル
クＴ１に対して補正点火時期の場合のトルクはＴ２と小
さくなり、トルク振幅が発生することとなる。その結
果、低中速かつ中高負荷運転域での体感的トラクショ
ン、ひいては加速感を向上できる。また、登坂中に石等
に乗り上げた場合のような一時的な負荷の増大時のエン
ジン停止を回避できる。特に荒地走行用オートバイにお
いては、低速において石，岩を駆け上がる使い方がなさ
れ、この駆け上がる瞬間においては大きなトルクが必要
とされる。本実施例の点火時期制御装置を搭載すること
により、より高い落差を駆け登るあるいはより大きな石
のある荒地を走破することが可能となる。また、これに
より自動二輪車のみでなく、急な凸地も走破する小型雪
上車，波を乗り越え航行する小型船舶等の機動性を要求
される他の輸送機器にも有効である。また、汎用エンジ
ンにおいても急な負荷変動があるものを駆動するものに
おいて有効である。

【００２６】ここで、上記点火時期補正制御が開始され
ると、図６に示すように、トルクが１サイクル毎にＴ２
に減少するから平均トルクもＴ３に低下することとな
り、図７に実線Ｌ１で示すように、スロットル開度がθ
₀の時にエンジントルクが一時的に低下することとな
る。なお、図７の破線Ｌo は点火時期補正制御が行われ
なかった時の特性を示している。

【００２７】このエンジントルクの一時的な低下は運転
者がスロットルグリップを少し開くことにより容易に修
正されるが、このトルク低下の回避方法として以下の点
火時期補正制御あるいは燃料増量制御が採用可能であ
る。

【００２８】まず点火時期補正制御としては、上記スロ
ットル開度θが敷居値開度θo を越えた場合において、
該開度θが小さいほど上記遅角補正量ΔＩＧＴを少なく
制御する方法がある。これにより図８の実線Ｌ２に示す
ようにトルクの急激な低下を回避できる。

【００２９】また、燃料供給量を増量制御する方法とし
ては、図９（ｂ），図１０（ｂ）に示すように、上記ス
ロットル開度（θ）がθ₀の時に燃料噴射量（ｑ）を一
時的に増加させる制御が採用できる。この制御によれ
ば、図９（ａ），図１０（ａ）に示すように、トルクの
急激な低下を回避できる。

【００３０】なお、燃料増量の具体的方法には、図９に
示すように、スロットルグリップ２４の操作によりスロ
ットル弁２１を直接回動させるように構成し、スロット
ルグリップ開度がθo を越えるとスロットル弁開度にか
かわらず燃料供給量を増加する方法と、図１０に示すよ
うに、スロットルグリップ２４の操作量に基づいてアク
チュエータにより上記スロットル弁２１を開閉するよう
に構成し、スロットルグリップ２４の開度がθo を越え
るとスロットル弁開度を一時的に増加するとともに燃料
供給量を増加する方法の両方が採用可能である。

【００３１】なお、上記実施形態では、１サイクル毎に
点火時期補正を行う方法を説明したが、この点火時期補
正は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すよう任意のＮサイクル
に１回行う、同図（ｄ）に示すように任意のＮサイクル
に（Ｎ−１）回行う、同図（ｅ）に示すように遅角の程
度を変化させる、同図（ｆ）に示すように不規則に行う
等、各種の態様が採用可能である。

【００３２】遅角程度を変化させる場合の具体例を図１
１，図１２に基づいて説明する。図５の制御ステップＳ
４においてそのときのスロットル開度θが敷居値開度θ
o を越えると図１１のステップＳ９に移行し、基準点火
時期を設定するとともに、ステップＳ１０以降の処理に
おいて、変数Ｉで示すサイクル番号を所定の変数Ｎまで
カウントし、このサイクル番号に応じて点火時期の補正
量ΔＩＧＴ（Ｉ）を可変制御する。

【００３３】詳細には、上記変数がＩ＝０の時は該変数
がＩ＝１に設定されるとともに、上記基準点火時期での
点火が行われる（ステップＳ１０，Ｓ１４，Ｓ７）。

【００３４】また、上記変数が０でなく、１である時は
（ステップＳ１５）、上記補正点火時期はＩＧＴ′＝Ｉ
ＧＴ−ΔＩＧＴ（１）に、変数Ｉは２にそれぞれ設定さ
れ（ステップＳ１６，１４）、ステップＳ７以降で変数
Ｉ＝１の場合の上記補正点火時期での点火処理が行われ
る。

【００３５】また、上記変数が０でも１でもなく２であ
る時は（ステップＳ１７）、上記補正点火時期ＩＧＴ′
＝ＩＧＴ−ΔＩＧＴ（２）に、Ｉは３にそれぞれ設定さ
れ（ステップＳ１８，Ｓ１４）、上記ステップＳ７以降
で上記補正点火時期での点火処理が行われる。

【００３６】同様にして上記変数Ｉ＝Ｎ−１の時は（ス
テップＳ１９）、上記補正点火時期ＩＧＴ′＝ＩＧＴ−
ΔＩＧＴ（Ｎ−１）に、またＩ＝Ｎにそれぞれ設定され
（ステップＳ２０，Ｓ１４）、上記ステップＳ７以降の
処理が行われる。

【００３７】そして、上記変数Ｉが０〜（Ｎ−１）でな
い時、つまＩ＝Ｎの時は、上記補正点火時期ＩＧＴ′＝
ＩＧＴ−ΔＩＧＴ（Ｎ）に、またＩ＝０にそれぞれ設定
され（ステップＳ２１，Ｓ１３）、上記ステップＳ７以
降の処理が行われる。

【００３８】図１１の制御を行った結果、図１２に示す
ように、トルクがサイクル毎にＴ４〜Ｔ６に変化するこ
ととなり、上記同様の効果を実現できるとともに、より
運転状況に適したエンジントルクを実現することができ
る。

【００３９】図１１の例では、上記補正量ΔＩＧＴをサ
イクル番号に応じて設定するよう構成したが、上記補正
量を負荷の大きさに応じて設定するようにしても良い。
具体的には、図１３に示すように、図５のステップＳ４
とステップＳ９との間に、その時のスロットル開度（負
荷）θと、敷居値開度θ₁〜θｎとの比較の結果に応じ
て点火時期補正量を設定する処理を設ける。

【００４０】詳細には、θ＞θ₀であってθ＞θ₁でな
い時、つまりθがθ₀〜θ₁の間にある時は、上記補正
点火時期ＩＧＴ′＝ＩＧＴ−ΔＩＧＴ（θ₁）に設定さ
れる（ステップＳ２２，Ｓ２３）。また、θ＞θ₁であ
ってθ＞θ₂でない時（θ＝θ₁〜θ₂）は、上記補正
点火時期ＩＧＴ′＝ＩＧＴ−ΔＩＧＴ（θ₂）に設定さ
れる（ステップＳ２４，Ｓ２５）。同様にθ＞θｎ-1で
あってθ＞θｎでない時は、上記補正点火時期ＩＧＴ′
＝ＩＧＴ−ΔＩＧＴ（θｎ）に設定される（ステップＳ
２６，Ｓ２７）。

【００４１】このように、負荷の大きさに応じて点火時
期補正量を設定するようにした場合も上記同様の作用効
果を実現できるとともに、図３に示すように、広い負荷
範囲を制御の対象領域とした場合にトルク感をより向上
することができる。

【００４２】また、上述のようにサイクル番号，負荷の
大きさに応じて点火時期補正量を制御するのと同様に、
エンジン回転数に応じて上記点火時期補正量を制御する
ようにしても良く、この場合も上記同様にトルク感を向
上することができる。

【００４３】さらにまた、上記点火時期補正量をエンジ
ン回転数と負荷との両方に基づいて制御しても良く、具
体的には図１４，１５に示すように、領域Ｃのトルク振
幅を、領域Ｄのトルク振幅より小さく制御する。このよ
うに、エンジン回転数と負荷とに基づいて点火時期補正
量，ひいてはエンジンのトルク振幅を制御した場合も上
記同様にトルク感を向上することができる。

【００４４】なお、加速中等のエンジンの過渡的運転域
のみに限定して上述の点火時期補正制御を行うようにし
ても良い。この場合は特に加速感を向上することができ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明に係る点
火時期制御装置によれば、特定の運転域では点火時期を
所定サイクル毎に遅角側に補正するようにしたので、当
該サイクルのトルクが基準点火時期のサイクルより減少
し、これによりトルク振幅が発生し、その結果、体感的
トラクションを向上できる効果がある。

【００４６】請求項２の発明によれば、低中速回転かつ
中高負荷運転域において、所定サイクル毎に点火時期を
遅角させるようにしたので、同運転域におけるトルク感
を向上でき、また一時的に負荷がかかった場合にも対応
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による点火時期制御装置
を備えた２サイクルエンジンの構成図である。

【図２】上記第１実施形態エンジンの点火時期補正制御
領域を示す回転数−負荷特性図である。

【図３】上記点火時期補正制御領域の変形例を示す回転
数−負荷特性図である。

【図４】上記第１実施形態エンジンの点火時期と燃焼圧
との関係を示す特性図である。

【図５】上記第１実施形態エンジンの点火時期補正制御
動作を説明するためのフローチャート図である。

【図６】上記第１実施形態エンジンのサイクル数とトル
クとの関係を示す特性図である。

【図７】上記第１実施形態エンジンにおけるスロットル
開度とトルクとの関係を示す特性図である。

【図８】上記第１実施形態エンジンのスロットル開度と
トルクとの関係の変形例を示す特性図である。

【図９】上記第１実施形態エンジンのスロットル開度と
燃料噴射量，及びトルクとの関係の変形例を示す特性図
である。

【図１０】上記第１実施形態エンジンのアクセル入力と
スロットル開度，燃料噴射量，及びトルクとの関係の他
の変形例を示す特性図である。

【図１１】本発明に係る第２実施形態制御装置の動作を
説明するためのフローチャート図である。

【図１２】上記第２実施形態制御装置の制御結果を示す
サイクル数とトルクとの関係を示す特性図である。

【図１３】本発明に係る第３実施形態制御装置の動作を
説明するためのフローチャート図である。

【図１４】本発明の点火時期補正制御の適用領域を示す
エンジン回転数−負荷特性図である。

【図１５】本発明の点火時期補正制御の適用領域を示す
エンジン回転数−負荷特性図である。

【符号の説明】

９クランク角センサ（回転数検出手段）１８制御装置（点火時期制御手段，点火時期補正手
段）２７スロットル開度センサ（開度検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン運転状態を検出する運転状態検
出手段と、点火時期をエンジン運転状態に応じた基準点
火時期に制御する点火時期制御手段と、所定運転域では
トルク振幅が発生するよう上記基準点火時期を所定サイ
クル毎に遅角側に補正する点火時期補正手段とを備えた
ことを特徴とする２サイクルエンジンの点火時期制御装
置。
【請求項２】請求項１において、上記運転状態検出手
段が、エンジン回転数を検出する回転数検出手段，及び
スロットル開度を検出する開度検出手段を備えており、
上記点火時期補正手段が、低中速回転かつ中高負荷運転
域において上記点火時期補正を行うことを特徴とする２
サイクルエンジンの点火時期制御装置。