JPH11182271A - 排気時期制御装置の駆動制御方法 - Google Patents

排気時期制御装置の駆動制御方法

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JPH11182271A
JPH11182271A JP9347567A JP34756797A JPH11182271A JP H11182271 A JPH11182271 A JP H11182271A JP 9347567 A JP9347567 A JP 9347567A JP 34756797 A JP34756797 A JP 34756797A JP H11182271 A JPH11182271 A JP H11182271A
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control valve
speed
exhaust timing
control device
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Yoshiaki Uchida
吉陽 内田
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/028Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation for two-stroke engines
    • F02D13/0284Variable control of exhaust valves only
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリーをもたない車両において、エンジ
ン始動時の低回転時に排気時期制御装置を適正に制御す
ることにより、制御弁の動作を円滑にし始動性の向上を
図った排気時期制御装置の駆動制御方法を提供する。 【解決手段】 電源としてエンジン回転による発電機の
みを有するエンジンに設けられ、電動駆動モータにより
開閉制御される制御弁を備えた排気時期制御装置の駆動
制御方法において、エンジン回転数に基づいて、回転数
が所定の範囲内のとき制御弁を閉じ、回転数がこの範囲
外のときは全開とするように前記駆動モータを制御し、
前記所定の範囲の下限回転数は、前記発電機の発電可能
な所定回転数以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は排気時期制御装置の
駆動制御方法に関し、特にバッテリーをもたない小型雪
上車等の排気時期制御装置の駆動制御方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般にスノーモービルとも呼ばれる小型
雪上車には、通常構成が簡単で高出力が得られる2サイ
クルエンジンが搭載される。この2サイクルエンジン
に、さらに運転領域全体にわたって安定した高出力が得
られるように排気時期制御装置を備えた小型雪上車が実
用化されている。
【0003】この排気時期制御装置は、排気ポートの上
部を覆うように開閉する弁体を備えた制御弁と、駆動モ
ータと、この駆動モータと前記弁体とを連結する操作ケ
ーブにより構成される。エンジン回転数に応じて駆動モ
ータを作動させ、高回転では弁体を開いて排気タイミン
グを早くし、低回転では弁体を閉じて排気タイミングを
遅くすることにより、低回転域から高回転域まで全域に
わたって高出力が得られる。
【0004】一方、2サイクルエンジンにおいては、燃
焼室内にオイルが供給されるため、このオイルが燃焼室
内のポート部分等に堆積し燃焼熱によりカーボン化して
付着する。このようなカーボン化したオイルは排気ポー
ト近傍に設けた排気時期制御装置の制御弁にも付着して
円滑な作動を阻害する。したがって、このようなカーボ
ン等の付着物を除去する必要がある。このため、制御弁
が開状態あるいは閉状態でのエンジン運転中に強制的に
制御弁を開閉駆動することにより、その弁体に付着した
カーボン等の堆積物を除去するクリーニングを行ってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小型雪
上車は通常軽量化のためにバッテリーを搭載せず、クラ
ンク軸に直結したフライホイルマグネットからなる発電
機を電源としている。このため、エンジン始動時の低回
転時においては、発電機の出力が得られず制御弁を駆動
することができない場合がある。この場合、通常の自動
二輪車等のようにバッテリーが搭載された車両であれ
ば、エンジン始動前に排気時期制御装置の制御弁をバッ
テリーで強制駆動してクリーニングを行ことができ又制
御弁を開状態に駆動して始動性をよくすることができ
る。
【0006】ところがバッテリーのない車両では、始動
時に発電機が発電可能なエンジン回転数に達するまでは
制御弁を駆動できないため、発電機から充分な出力が得
られるエンジン回転数に達してから排気時期制御装置の
駆動制御を行っていた。したがって、エンジン始動時の
発電開始直後のエンジン回転の立ち上がりの際には排気
時期制御装置は駆動制御せず、クリーニングも行ってい
なかった。このため、特にエンジン始動後の低回転時に
排気時期制御装置が円滑に作動せず充分なエンジン出力
が得られない場合があった。
【0007】本発明は上記従来技術に対処してなされた
ものであって、バッテリーをもたない車両において、エ
ンジン始動時の低回転時に排気時期制御装置を適正に制
御することにより、制御弁の動作を円滑にし始動性の向
上を図った排気時期制御装置の駆動制御方法の提供を目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、電源としてエンジン回転による発電機
のみを有するエンジンに設けられ、電動駆動モータによ
り開閉制御される制御弁を備えた排気時期制御装置の駆
動制御方法において、エンジン回転数に基づいて、回転
数が所定の範囲内のとき制御弁を閉じ、回転数がこの範
囲外のときは全開とするように前記駆動モータを制御
し、前記所定の範囲の下限回転数は、前記発電機の発電
可能な所定回転数以上であることを特徴とする排気時期
制御装置の駆動制御方法を提供する。
【0009】この構成によれば、発電可能なエンジン回
転数以上になったときに駆動モータを作動させて制御弁
を開から閉に駆動制御するため、始動直後においても排
気時期制御装置の制御弁を駆動してクリーニング動作を
行うことができ、始動直後から円滑な制御弁動作が行わ
れ安定したエンジン出力が得られる。また、始動時の初
期状態では制御弁は全開状態であるため、圧縮比が小さ
くなってピストン動作の負荷が軽くなり、エンジンの始
動性が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明方法が適用される
排気時期制御装置を備えた小型雪上車の全体構成図であ
る。この小型雪上車1は、車体前部の開閉可能なシュラ
ウド2とその下部の車体腹部カバーを構成するベリーパ
ン3と後部カバー4等からなる車体カバーにより覆わ
れ、車体前部の車体カバー内にエンジン5が収容され
る。運転者はシート6に跨がりハンドル7を操作してこ
れに連動する操舵軸8を回動させスキー9の方向を操作
する。エンジン5は図示しない減速機構を介して駆動輪
10に連結される。この駆動輪10により複数の従動輪
11を介してトラック12を駆動し車体を走行させる。
【0011】エンジン5は、シリンダヘッド5a、シリ
ンダ5bおよびクランク室5cからなり、防振マウント
13を介して車体フレーム(図示しない)に固定され
る。シリンダヘッド5aの上面には点火プラグ26が装
着される。このエンジン5のシリンダ5bの前側に排気
管14が接続される。エンジン5の後側には、エンジン
吸気系内への雪の侵入を防止し消音機能を有する樹脂製
の吸気箱15が配設される。この吸気箱15は、気化器
16が装着された吸気通路17を介してエンジン5のク
ランク室5cに接続される。シュラウド2には複数の外
気導入口18が形成され走行中にエンジン5を収容した
車体内部を冷却する。
【0012】エンジン5のシリンダ5b前側の排気管1
4の接続部近傍(排気ポート(図示しない)近傍)に制
御弁20が取付けられる。この制御弁20は、操作ケー
ブル21を介して駆動モータ22に連結される。この駆
動モータ22はステー19を介して吸気箱15の前側に
取付けられる。これらの制御弁20、操作ケーブル21
および駆動モータ22により排気時期制御装置を構成す
る。
【0013】この小型雪上車1はバッテリーをもたず、
エンジン5の始動は、リコイル(図示しない)を引いて
クランク軸(図示しない)を手動で回転させる。エンジ
ン始動後は、クランク軸に直結されたフライホイルマグ
ネットからなる発電機(図示しない)が発電し、定電圧
をチャージするコンデンサー等とともに電気系の電源を
構成する。
【0014】図2は、上記本発明方法が適用される小型
雪上車の排気時期制御装置の一例を示す構成図である。
エンジン5は、シリンダ5bのシリンダボア42に開口
する排気ポート30が前側に配置される。この排気ポー
ト30に連通する排気通路31の上部の肉厚側壁部32
に制御弁20が取付けられる。この制御弁20は、排気
ポート30の上部に臨んで矢印Bのように開閉動作可能
な弁体33を有する。弁体33はハウジング36内に挿
入された弁軸37の先端に固定される。ハウジング36
は、シリンダ5bの側壁部32に埋設されたカラー34
およびガスケット43を介してこの側壁部32にボルト
(図示しない)により固定される。
【0015】ハウジング36の内周の弁軸37の摺動面
にはオイルシール35が設けられ、ガスケット43とと
もにエンジン内部を密封しオイル漏れを防止する。弁軸
37の端部にはバネ受け40が装着されこの弁軸37に
一体的に固定されるとともにワイヤ38の端部が固定さ
れる。ハウジング36内には圧縮バネ41がその一端を
バネ受け40に当接させて装着される。この圧縮バネ4
1は、バネ受け40を介して弁軸37を常に押出す方向
に付勢し、弁体33が閉動作するように作用する。弁軸
37の端部に固定されたワイヤ38は、ハウジング36
端部に装着されたスリーブ39内を通り、外部に取り出
されて被覆され操作ケーブル21を構成する。
【0016】エンジン5は、例えばクランク軸を車幅方
向に配置した直列3気筒の2サイクルエンジンからな
り、この3気筒エンジン5の各気筒に設けた制御弁20
からの3本のワイヤ38は、ボルト45により前述のエ
ンジン吸気箱に取付けられた駆動モータ22に接続され
る。各ワイヤ38の端部は、駆動モータ22の駆動軸4
4に巻回されて固定される。この駆動モータ22は、エ
ンジンの運転制御部を構成するECU(図示しない)に
よって、後述のように、その駆動が制御される。この駆
動モータ22を作動させて駆動軸44を矢印D方向に回
転させることにより、制御弁20の圧縮バネ41に抗し
てワイヤ38を引張り弁体33を開動作させる。駆動モ
ータ22の作動を停止すると圧縮バネ41がワイヤを押
し戻すとともに駆動軸44を矢印Dと逆方向に回転させ
て弁体33を閉動作させる。
【0017】このように駆動モータ22は制御弁20の
開動作のみ行い、閉動作は制御弁20に常に作用する圧
縮バネ41により行うことにより、各制御弁20と駆動
モータ22を連結するワイヤ38は開動作用の(または
閉動作用の)ワイヤを各気筒ごとに一本のみ備えればよ
く、気筒ごとに開動作および閉動作用に2本のワイヤを
用いる構造に比べ車体内のケーブルレイアウトが簡素化
するとともに、ワイヤを介する駆動力伝達の信頼性が高
まる。これは特に多気筒エンジンの場合、気筒ごとのケ
ーブル簡素化の効果が大きく、また、駆動モータ22
を、エンジンを挟んで制御弁20と反対側に配置するこ
とによりワイヤ38をエンジンのシリンダヘッドを跨い
で配設する場合に、エンジンからの熱的影響を受ける部
分が少なくなって、精度の高い開閉制御ができる。
【0018】なお、この図2の排気時期制御装置は一例
であって、駆動モータの配置およびワイヤの本数や駆動
方法、制御弁の構造などは任意であり、本発明方法は、
従来から用いられていた各種構造の排気時期制御装置に
対し適用可能である。
【0019】図3は、本発明方法を実施するための駆動
制御系のブロック図である。エンジン5のクランク軸
(図示しない)に直結されたフライホイルマグネットか
らなる発電機70が制御ユニット(ECU)71に接続
される。発電機70はエンジン回転数が所定値以上のと
きに発電可能となる。この発電可能な回転数はリコイル
の状態や環境状態等により変動するが、500〜800
rpm程度である。この発電機70がコンデンサー73
とともにこの車両の唯一の電源を構成する。エンジン5
には回転数センサ74が備わり、この回転数センサ74
は制御ユニット71に接続される。制御ユニット71は
駆動回路(図示しない)を介して排気時期制御装置を構
成する駆動モータ22に連結される。この駆動モータ2
2にはポテンショメータ72が備わり、駆動モータ22
の回転角度を検出する。このポテンショメータ72は制
御ユニット71に接続される。
【0020】上記構成において、エンジン回転数が回転
数センサ74により検出され、その検出値が制御ユニッ
ト71に入力される。制御ユニット71は、検出された
回転数データに基づき、予め作成されメモリに格納され
たマップを用いて、回転数に応じて駆動モータ22をマ
ップから読み出した回転角度だけ開方向または閉方向に
回転させる。駆動モータ22の回転は操作ケーブル21
を介して制御弁20に伝達されこれを開閉動作させる。
駆動モータ22の回転角度はポテンショメータ72によ
り検出され、これを制御ユニット71にフィードバック
して指令した回転角度と一致するように駆動モータ22
を回転駆動制御する。
【0021】図4は、本発明方法に係る排気時期制御装
置の制御弁の開度に対応した駆動モータのポテンショ角
度を表わすグラフである。横軸はエンジン回転数、縦軸
は駆動モータのポテンショ角度を示し、駆動モータは全
開(例えば69度)と全閉(例えば130度)間で回転
駆動される。本発明において、エンジンを始動させる場
合、初期状態の制御弁は全開位置にある。これは、後述
のように、前回の運転終了時に制御弁が全開状態で停止
するように制御され、その状態が保持されているためで
ある。このように初期状態を全開とすることにより、圧
縮比が小さくなってピストン動作の負荷が軽くなり、エ
ンジンの始動性が向上する。また始動前に駆動モータと
制御弁とを結ぶワイヤの長さを調整する場合、駆動モー
タが長さ調整の基準となる全開位置にあるため、調整作
業が容易に確実に行われる。
【0022】リコイルによりクランク軸を回転させ例え
ば500rpmで発電機が発電を開始する。発電開始後
この発電可能な回転数を越えた所定の回転数(この例で
は1000rpm)で制御弁を閉じる方向に駆動開始
し、回転数が1100rpmで全閉となる。その後回転
数が増加し、アイドル状態(約1800rpm±150
rpm)を越え、6000rpm程度までの低回転域で
は全閉状態となるようにマップ制御する。このように低
回転域で排気時期制御装置の制御弁を閉じることによ
り、排気タイミングを遅らせて低回転域での出力特性の
向上が図られる。
【0023】回転数が6000rpmに達した時点で制
御弁を全閉から全開方向に駆動する。制御弁の動作時間
後この例では7250rpmで全開状態になる。このよ
うに回転数が6000rpm以上の高回転域で制御弁を
開くことにより、排気タイミングが早くなり、高回転域
での出力特性の向上が図られる。
【0024】エンジン回転数を減少させる場合にも、上
記回転数の増加の場合と同じグラフを描くように回転数
に応じて制御ユニットにより制御弁の駆動モータが制御
される。この場合、エンジンを停止したときに、駆動モ
ータが全開位置に達した状態で駆動モータが停止するよ
うに、すなわち、次回の運転開始時に駆動モータが必ず
全開位置の状態にあるように、全閉から全開への切換え
時点を設定する。すなわち、制御弁を全閉から全開方向
に駆動させたとき、制御弁の動作時間等を見込んで、全
開に達したときの回転数が発電機の発電可能回転数より
高い位置になるように駆動モータを動作制御する。これ
により、駆動モータの回転角度がその回転範囲内の途中
で停止することを防止して、次回の運転開始のときに、
制御弁が必ず全開状態の位置として、エンジンの始動性
を高めるとともにワイヤ等の整備性を向上させることが
できる。
【0025】本発明では、このように、エンジン始動時
に発電可能な回転数に達した後、所定の低回転範囲で排
気時期制御装置を全閉とするように予め回転数に応じた
マップを作成してこのマップにより駆動モータの動作制
御を行っている。さらに本発明では、この排気時期制御
装置が全閉状態のときに、所定条件で制御弁を強制駆動
してそのクリーニングを行う。このクリーニング動作
は、以下に説明するように、エンジン始動後最初に所定
の回転数(例えば2500rpm)に達した時点および
全閉範囲の最大回転数(6000rpm)から回転数が
低下して所定の回転数(例えば3500rpm)に達し
た時点で行われる。
【0026】最初に2500rpmに達した時点でクリ
ーニングを行うのは、制御弁の動作開始時にカーボン等
の付着物を除去してその後の制御弁動作を円滑にするた
めである。また、6000rpmから3500rpmに
低下した時点でクリーニングを行うのは、弁体が排気ポ
ート側に突出した全閉状態で燃焼温度が最高となる最大
回転数では最もカーボンが付着しやすく、この状態から
回転数が低下した時点でクリーニングを行うことがカー
ボン除去の上で有効だからである。
【0027】図5および図6は、このようなクリーニン
グ動作を含めた排気時期制御装置の駆動制御のフローチ
ャートである。まず、リコイルにより手動でエンジンを
始動させる(ステップS1)。このとき排気時期制御装
置の制御弁は前述のように全開状態である。次に発電機
が発電可能なエンジン回転数以上の所定回転数(例えば
図4で示す1000rpm)になったかが判別される
(ステップS2)。この所定回転数に達した時点で制御
弁を全開から全閉に駆動開始する(ステップS3)。そ
の後、予め作成しメモリに格納したマップに基づいて、
エンジン回転数に応じて制御弁を駆動制御する(ステッ
プS4)。これにより例えば1100rpm(図4)で
全閉に達する。さらに、このマップ制御において、回転
数が2500rpm以上になったかが判別される(ステ
ップS5)。回転数が2500rpmに達したら、それ
がエンジン始動後初めてかどうかが判別される(ステッ
プS6)。初めてであれば、ここで駆動モータを強制的
に駆動して全閉状態の制御弁を全開にし再び全閉に戻し
て制御弁のクリーニングを行う(ステップS7)。初め
てでなければ、クリーニングを行わず次のステップに進
む。
【0028】クリーニング後またはクリーニングを行わ
ない場合には、次のステップS8において、回転数が6
000rpm以上になったかが判別される。6000r
pmに達したら制御弁を全閉から全開側に駆動開始する
(ステップS9)。さらに、マップ制御により駆動モー
タのポテンショ角度を制御して6000rpm以上の回
転数で運転を継続する(ステップS10)。これによ
り、例えば回転数が7250rpmで全開に達する(図
4)。この状態でさらにマップ制御により運転を継続
し、回転数が低下して、回転数が6000rpmに達し
たら制御弁を再び全閉とする。
【0029】その後、この全閉状態で回転数が3500
rpmまで低下したかが判別される(ステップS1
1)。3500rpmまで低下したら駆動モータを強制
的に駆動して全閉状態の制御弁を全開にし再び全閉に戻
して制御弁のクリーニングを行う(ステップS12)。
その後マップ制御しながら運転を継続し、前述のステッ
プS2の所定回転数1000rpm近くの例えば110
0rpm(図4)で制御弁が開方向に駆動され、100
0rpmにまで低下したかが判別される(ステップS1
3)。1000rpmに達したら制御弁が全開となる
(ステップS14)。前述のように、この1000rp
mは、発電機の発電可能回転数より高い回転数である。
【0030】ステップS13で1000rpmまで達し
ない場合には、ステップS4に戻り、低回転域でのマッ
プ制御を繰り返す。この場合には、ステップS6の25
00rpmは2回目となるためクリーニングは省略され
る。その後、さらに回転数が低下してエンジンが停止す
る(ステップS15)。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、発電可能なエンジン回転数以上になったときに駆動
モータを作動させて制御弁を開から閉に駆動制御するた
め、始動直後においても排気時期制御装置の制御弁を駆
動してクリーニング動作を行うことができ、始動直後か
ら円滑な制御弁動作が行われ安定したエンジン出力が得
られる。また、始動時の初期状態では、この制御弁が全
開状態になるように制御されるため、始動時の圧縮比が
小さくなってピストン動作の負荷が軽くなり、エンジン
の始動性が向上する。なお、本発明は小型雪上車に限定
されず、水上バイクやヘリコプターその他のバッテリー
を備えないエンジンに対し適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される小型雪上車の全体構成
図。
【図2】 本発明で用いる排気時期制御装置の一例の構
成図。
【図3】 本発明方法を実施するための制御系のブロッ
ク図。
【図4】 本発明方法に係る制御弁駆動モータの開度説
明図。
【図5】 本発明方法のフローチャート。
【図6】 図5に続く部分のフローチャート。
【符号の説明】
5:エンジン、20:制御弁、21:操作ケーブル、2
2:駆動モータ、30:排気ポート、33:弁体、3
8:ワイヤ、70:発電機、71:制御ユニット、7
2:ポテンショメータ、73:コンデンサー、74:回
転数センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 45/00 310 F02D 45/00 310N F02P 1/02 F02P 1/02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源としてエンジン回転による発電機のみ
    を有するエンジンに設けられ、電動駆動モータにより開
    閉制御される制御弁を備えた排気時期制御装置の駆動制
    御方法において、 エンジン回転数に基づいて、回転数が所定の範囲内のと
    き制御弁を閉じ、回転数がこの範囲外のときは全開とす
    るように前記駆動モータを制御し、 前記所定の範囲の下限回転数は、前記発電機の発電可能
    な回転数以上であることを特徴とする排気時期制御装置
    の駆動制御方法。
  2. 【請求項2】エンジン始動時に、エンジン回転数が前記
    下限回転数を越えた後所定の回転数に最初に達したとき
    に1回のみ前記制御弁のクリーニング動作を行うことを
    特徴とする請求項1に記載の排気時期制御装置の駆動制
    御方法。
  3. 【請求項3】エンジン回転数が、前記所定の範囲内の全
    閉状態の上限回転数に達した後所定の回転数まで低下し
    たときにクリーニング動作を行うことを特徴とする請求
    項1または2に記載の排気時期制御装置の駆動制御方
    法。
  4. 【請求項4】エンジン停止時に、制御弁を全閉から全開
    方向へ駆動した後、この制御弁が全開位置に達したとき
    のエンジン回転数が前記発電機の発電可能な回転数以上
    になるように前記駆動モータを制御することを特徴とす
    る請求項1、2または3に記載の排気時期制御装置の駆
    動制御方法。
JP9347567A 1997-12-17 1997-12-17 排気時期制御装置の駆動制御方法 Pending JPH11182271A (ja)

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