(57)【要約】【課題】アイドル時のエンジンの回転数の制御性を向上する。【解決手段】エンジンの燃焼室に供給される混合気の量はスロットルバルブにより調整され、スロットルバルブは運転者のスロットルレバーの操作により駆動される。操作ハンドルには、アクセルレバーが操作されるとオフするアイドルスイッチと、アクセルレバーが操作されるとオンする走行スイッチとが設けられている。アイドルスイッチがオンし走行スイッチがオフしているときには点火プラグの点火時期は、アイドル用点火時期データに基づいて制御され、アイドルスイッチがオフし走行スイッチがオンしているときには点火プラグの点火時期は走行用点火時期データに基づいて制御される。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に供給された混合気を点火プラグにより点火するエンジンの点火時期制御装置であって、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
運転者により操作され、前記スロットルバルブの開度を変化させるアクセル部材と、
前記アクセル部材の操作状況を検出する操作状況検出手段と、
アイドル回転時におけるアイドル用点火時期データ、および通常走行回転における通常走行用点火時期データを格納する記憶手段と、
前記アクセル部材が操作されていないときには前記点火プラグの点火時期を前記アイドル用点火時期データに基づいて制御し、前記アクセル部材が操作されているときには前記点火プラグの点火時期を前記通常走行用点火時期データに基づいて制御する制御手段とを有することを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの点火時期制御装置において、前記操作状況検出手段は前記アクセル部材が操作されるとオフする第１のスイッチと、前記アクセル部材が操作されるとオンする第２のスイッチとを有し、前記制御手段は前記第１のスイッチがオンし前記第２のスイッチがオフしているときには前記点火プラグの点火時期を前記アイドル用点火時期データに基づいて制御し、前記第１のスイッチがオフし前記第２のスイッチがオンしているときには前記点火プラグの点火時期を前記走行用点火時期データに基づいて制御することを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【請求項３】
請求項１または２項記載のエンジンの点火時期制御装置において、前記エンジンはスノーモビルのトラックベルトを駆動することを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【請求項４】
請求項３記載のエンジンの点火時期制御装置において、前記アクセル部材は前記スノーモビルの操作ハンドルに回動自在に装着されたアクセルレバーであることを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサを具備しないエンジンに適用するエンジンの点火時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
雪上走行車両であるスノーモビルは、ループ状の駆動帯つまりトラックベルトを駆動することにより雪上を走行する。トラックベルトを駆動するためのエンジンには２サイクルエンジンが使用されており、燃料を霧化して空気との混合気を作り、エンジンに混合気を供給するためにキャブレータがエンジンに搭載されている。キャブレータには混合気通路の開度を変化させてエンジンに供給される混合気の量を調整するスロットルバルブが組み込まれている。スロットルバルブはスノーモビルではハンドルに回動自在に設けられたスロットルレバーにより操作されるようになっており、エンジンが駆動されている状態のもとで運転者がスロットルレバーを操作していないとき、つまり加速操作が行われないときにはエンジン回転数はアイドル回転となる。
【０００３】
一方、点火プラグによる混合気の点火時期は、エンジン回転数に応じて制御されるようになっており、点火時期を制御する点火制御ユニットのメモリには、エンジン回転数に応じて点火時期を設定するための点火時期データがテーブルとして格納されている（たとえば、特許文献１参照）。この点火時期テーブルに基づいて、エンジンはアイドル回転数からスロットル全開まで制御されることになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−６３１５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アイドル回転数からスロットル全開までの通常走行用の点火時期マップのみで点火時期を制御するようにした場合には、運転者に加速意思が無く、スロットルレバーが操作されないときのスロットルバルブの開度にバラツキがあると、アイドル回転数が所定の回転数とならないことがある。たとえば、スノーモビル用のエンジンにおいては、アイドル回転数は１０００〜１５００ｒｐｍ程度に設定されているが、アイドル時のスロットルバルブの開度にバラツキがあると、点火時期を制御してもエンジン始動時にアイドル回転数がそれよりも高くなることがある。また、走行時に運転者がアクセルレバーを戻した後に、迅速にエンジン回転数が設定アイドル回転数に低下しないことがある。
【０００６】
本発明の目的は、アイドル時のエンジンの回転数の制御性を向上することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエンジンの点火時期制御装置は、エンジンの燃焼室に供給された混合気を点火プラグにより点火するエンジンの点火時期制御装置であって、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、運転者により操作され、前記スロットルバルブの開度を変化させるアクセル部材と、前記アクセル部材の操作状況を検出する操作状況検出手段と、アイドル回転時におけるアイドル用点火時期データ、および通常走行回転における通常走行用点火時期データを格納する記憶手段と、前記アクセル部材が操作されていないときには前記点火プラグの点火時期を前記アイドル用点火時期データに基づいて制御し、前記アクセル部材が操作されているときには前記点火プラグの点火時期を前記通常走行用点火時期データに基づいて制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のエンジンの点火時期制御装置は、前記操作状況検出手段が前記アクセル部材が操作されるとオフする第１のスイッチと、前記アクセル部材が操作されるとオンする第２のスイッチとを有し、前記制御手段は前記第１のスイッチがオンし前記第２のスイッチがオフしているときには前記点火プラグの点火時期を前記アイドル用点火時期データに基づいて制御し、前記第１のスイッチがオフし前記第２のスイッチがオンしているときには前記点火プラグの点火時期を前記走行用点火時期データに基づいて制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明のエンジンの点火時期制御装置は、前記エンジンがスノーモビルのトラックベルトを駆動することを特徴とする。また、前記アクセル部材が前記スノーモビルの操作ハンドルに回動自在に装着されたアクセルレバーであることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、運転者によるアクセル操作が行われないときにはアイドル用点火時期データに基づいて点火時期を制御し、アクセル操作が行われているときには走行用点火時期データに基づいて点火時期を制御するので、走行状態のもとでアクセル操作が行われなくなったときには、迅速にエンジンを所定のアイドル回転に設定することができる。また、エンジン始動時にはエンジン回転数を所定のアイドル回転数に保持することができる。これにより、アイドル時のエンジンの回転数の制御性が向上することなる。また、スロットルバルブの開度を検出するためのセンサを設けることなく、エンジン回転数を最適状態に制御することができる。
【００１１】
本発明にあっては、トラックベルトを駆動するためのスノーモビル用のエンジンとして点火時期特性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）はスノーモビル用エンジンの一例を示す概略図であり、図１（Ｂ）はスノーモビルの動力伝達経路を示す概略図である。このエンジンは２気筒２サイクルエンジンであり、エンジン本体１０内のピストン１１は、クランクケース内に回転自在に装着されたクランク軸１２にコネクティングロッド１３を介して連結されている。シリンダヘッド１４には点火プラグ１５が設けられており、燃焼室１６内に供給された混合気は点火プラグ１５により点火されて燃焼する。
【００１３】
燃焼室１６に混合気を供給するために、図１（Ａ）に示すようにエンジン本体１０には吸気ポート１７が形成されており、吸気ポート１７から流入した混合気は掃気ポート１８を介して燃焼室１６に流入する。燃焼排気ガスを外部に排出するためにエンジン本体１０には排気ポート１９が形成されている。燃焼室１６に供給される混合気は、キャブレータつまり気化器２１により燃料タンク２２からの燃料と外気とにより形成され、供給量を調整するために気化器２１には混合気通路の開度を変化させるためのスロットルバルブ２３が設けられている。
【００１４】
図１（Ｂ）に示すようにクランク軸１２は遠心クラッチ２４を介してベルト式の無段変速機２５に連結され、無段変速機２５の出力軸にはホイールスプロケット２６が取り付けられている。このホイールスプロケット２６には駆動帯つまりトラックベルト２７が掛け渡されており、エンジンによりトラックベルト２７を駆動することによりスノーモビルは雪上を走行することができる。
【００１５】
図２（Ａ）はスノーモビルの操作ハンドルに設けられたアクセルレバーを示す概略図であり、図２（Ｂ）は第１のスイッチとしてのアイドルスイッチの拡大断面図であり、図２（Ｃ）は第２のスイッチとしての走行スイッチの拡大断面図である。
【００１６】
操作ハンドル２８には支持軸２９によりこれを中心に回動自在にアクセル部材としてのアクセルレバー３０が取り付けられ、アクセルレバー３０にはアイドル位置に向かう方向のばね力が図示しないばね部材により加えられている。アクセルレバー３０はワイヤ３０ａを介して気化器２１のスロットルバルブ２３に連結されており、アクセルレバー３０の操作によりスロットルバルブ２３の開度が調整されて燃焼室１６内に供給される混合気の量が変化する。
【００１７】
操作ハンドル２８にはアクセルレバー３０が運転者により操作されるとオフになり、操作されていないときにはオンになる第１のスイッチとしてのアイドルスイッチ３１が取り付けられている。さらに、操作ハンドル２８にはアクセルレバー３０が操作されるとオンになり、操作されないときにはオフになる第２のスイッチとしての走行スイッチ３２が取り付けられている。
【００１８】
アイドルスイッチ３１は、図２（Ｂ）に示すように、プランジャ３３が軸方向に移動自在に組み込まれたスイッチケース３４を有し、プランジャ３３にはばね部材３５によりスイッチケース３４から突出する方向のばね力が加えられている。プランジャ３３は図２（Ａ）に示されるようにアクセルレバー３０に設けられた作動部材３６に係合するようになっており、アクセルレバー３０が操作されて矢印で示すように回動されると、作動部材３６を介してプランジャ３３は後退移動することになる。プランジャ３３には、スイッチケース３４内に取り付けられた２つの導通端子３７ａ，３７ｂを電気的に接続させる導体３８が設けられるとともに、この導体３８に対してプランジャ３３の先端側に隣接させて絶縁体３９が設けられている。
【００１９】
したがって、アクセルレバー３０が操作されないときには、プランジャ３３はばね力により突出しており、図２（Ｂ）に示すように、２つの導通端子３７ａ，３７ｂが導体３８を介して電気的に接続され、アイドルスイッチ３１はクローズつまりオンとなっている。これに対して、アクセルレバー３０が操作されて所定の遊び角度以上回動すると、ばね力に抗してプランジャ３３が後退移動する。これにより、それぞれの導通端子３７ａ，３７ｂが絶縁体３９に接触することになり、アイドルスイッチ３１はオープンつまりオフとなる。
【００２０】
走行スイッチ３２は、図２（Ｃ）に示すように、プランジャ４１が軸方向に移動自在に組み込まれたスイッチケース４２を有し、プランジャ４１には図示しないばね部材によりスイッチケース４２から突出する方向のばね力が加えられている。プランジャ４１は図２（Ａ）に示されるようにアクセルレバー３０に接触するようになっており、アクセルレバー３０が矢印で示すように操作されると、プランジャ４１は突出する方向に移動することになる。プランジャ４１には、スイッチケース４２内に取り付けられた２つの導通端子４３ａ，４３ｂを電気的に接続させる導体４４が設けられるとともに、この導体４４に対してプランジャ４１の先端側に隣接させて絶縁体４５が設けられている。
【００２１】
したがって、アクセルレバー３０が操作されないときには、プランジャ４１はアクセルレバー３０により押されて後退限位置となっている。このときには、２つの導通端子４３ａ，４３ｂは絶縁体４５に接触しており、走行スイッチ３２はオフとなっている。これに対して、アクセルレバー３０が操作されて所定の遊び角度以上回動すると、プランジャ４１が突出移動し、それぞれの導通端子４３ａ，４３ｂが導体４４に接触することになり、走行スイッチ３２はクローズつまりオンとなる。このように、アイドルスイッチ３１と走行スイッチ３２によりアクセルレバー３０の操作状況を検出する操作状況検出手段が構成されている。
【００２２】
図２（Ｄ）はアクセルレバー３０が操作されないアイドル状態と、アクセルレバー３０が操作された通常走行状態とにおけるアイドルスイッチ３１と走行スイッチ３２とのオンオフ状態を示す作動表である。これら２つのスイッチ３１、３２を使用することにより、両方のスイッチ３１，３２が共にオフ状態のときは、スロットルが固着したアイシング状態であると判定し点火を行わないようにエンジンを制御し、エンジンを停止する。
【００２３】
なお、アイドルスイッチ３１と走行スイッチ３２のオンオフは、アクセルレバー３０が操作されて一方のスイッチがオンしたときに他方のスイッチがオフするように設定すれば、上述した場合に限られず、オンオフ関係を逆に設定するようにしても良い。
【００２４】
図３はエンジンの点火制御回路を示すブロック図である。点火プラグ１５にはディストリビュータつまり分配器４６を介してイグニッションコイル４７が接続されており、それぞれの点火プラグ１５には所定のタイミングで高電圧が供給される。イグニッションコイル４７の一次コイルに電気エネルギーを供給するために、一次コイルはコンデンサ放電式（ＣＤＩ）式の点火制御ユニット４８に接続されている。
【００２５】
点火制御ユニット４８には、図１（Ｂ）に示されるようにクランク軸１２に設けられた回転体の回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段としてのエンジン回転数検出センサ４９からの信号が送られるようになっている。図３に示すように、アイドルスイッチ３１と走行スイッチ３２の一方の導通端子３７ａ，４３ａは相互に接続されており、アイドルスイッチ３１の他方の導通端子３７ｂは点火制御ユニット４８の高電位側端子に接続され、走行スイッチ３２の他方の導通端子４３ｂはアースされている。したがって、それぞれのスイッチ３１，３２のオンオフ状態からアクセルレバー３０の操作状態が判定される。
【００２６】
図４は点火制御ユニット４８を示すブロック図であり、点火制御ユニット４８はエンジン回転数検出センサ４９の信号線と、アイドルスイッチ３１および走行スイッチ３２の信号線がそれぞれ接続される入力ポート５１を有している。また、点火制御ユニット４８は、制御プログラム、演算式、マップデータおよびテーブルデータなどが格納されるＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭと、制御信号を演算するＣＰＵとを有している。演算結果の信号は出力ポート５２を介して駆動回路５３に送られて、この駆動回路５３からはイグニッションコイル４７に制御信号が送られることになる。
【００２７】
図５はエンジン回転数に対する点火時期と遠心クラッチの係合度の関係を示す特性線図であり、この図において実線はスノーモビルが通常走行する際におけるエンジン回転数と点火時期との関係を示し、破線はアイドル時のエンジン回転数と点火時期との関係を示す。また、一点鎖線はエンジン回転数と遠心クラッチの係合度を示す。
【００２８】
実線で示されるように、通常走行時にはエンジンが約２０００ｒｐｍ回転となるまではエンジン回転数の上昇に伴って点火時期が早められ、約３８００ｒｐｍ回転を超えるとエンジン回転数の上昇に伴って点火時期が遅くなるように制御される。また、破線で示されるように、エンジンがアイドル回転しているときには、エンジン回転数が約２０００〜３０００ｒｐｍの範囲では点火時期が急激に遅くなるように制御される。一方、遠心クラッチ２４はエンジン回転数が約２１００ｒｐｍ程度となると係合を開始し、約４０００ｒｐｍで係合を完了する。
【００２９】
図５において実線で示される通常走行時の特性は、点火時期テーブルとしてＲＯＭに格納されており、このテーブルは通常走行用点火時期データとして機能する。また、破線で示されるアイドル時の特性は、点火時期テーブルとして同様にＲＯＭに格納されており、このテーブルはアイドル用点火時期データとして機能する。このように、エンジンがアイドル回転のときにはアイドル回転用の点火時期テーブルに基づいて点火プラグ１５の点火時期が制御され、走行時には通常走行用の点火時期テーブルに基づいて点火プラグ１５の点火時期が制御されるので、アイドル回転にバラツキが発生しても、アイドル回転が過度に高まることが防止される。たとえば、エンジン始動時にアイドル回転が２０００ｒｐｍを超えると、点火時期が急激に遅くなるので、アイドル回転はそれ以下の回転数に抑制される。アイドル回転が２１００ｒｍｐを超えると、遠心クラッチ２４が係合を開始し始めることになるが、アイドル回転専用の点火時期テーブルを具備しているので、アイドル回転が過度に高くなることが防止され、アイドル時に遠心クラッチ２４が係合することを防止できる。
【００３０】
一方、高速で走行している状態からアクセルレバー３０を戻した場合には、エンジン回転数が約３０００ｒｐｍまで低下すると、点火時期が急激に遅くなるので、アイドル回転数を迅速に低下させることができる。
【００３１】
図６は本発明の点火時期制御装置における点火時期制御ルーチンを示すフローチャートであり、この制御は所定周期毎に実行される。まず、ステップＳ１ではアイドルスイッチ３１がオンであるかオフであるかを判定し、アイドルスイッチ３１がオンなっている（アイドルスイッチ３１がオンかつ走行スイッチ３２がオフ）と判定されたら、ステップＳ２において、図５に破線で示したアイドル制御特性となるように、アイドル回転用の点火時期テーブルが選択される。
【００３２】
一方、ステップＳ１においてアイドルスイッチ３１がオフとなっていると判定されたときには、ステップＳ３において走行スイッチ３２がオンであるかオフであるかを判定し、走行スイッチ３２がオンであると判定されたら、図５に実線で示した通常走行用の制御特性となるように、ステップＳ４で通常走行用の点火時期テーブルが選択される。ステップＳ５においては、選択された点火時期テーブルに基づいてエンジン回転数をパラメータとして点火時期が読み出され、ステップＳ６において点火プラグ１５の点火時期が設定される。
【００３３】
なお、アイドルスイッチ３１および走行スイッチ３２が共にオフのときは、スロットルが固着したアイシング状態であると判定し、エンジンを停止する。
【００３４】
図７は高速で走行している状態からアクセルレバー３０を戻したときのエンジン回転数の低下状態を、通常走行時の点火時期テーブルとアイドル時の点火時期テーブルとを有する場合と、通常走行時の点火時期テーブルのみを有する場合とについて測定した結果を示す特性線図である。図７において実線は通常走行時の点火時期テーブルとアイドル時の点火時期テーブルとを有する本発明の特性を示し、破線は通常走行時の点火時期テーブルのみを有する比較例の特性を示す。図７に示されるように、本発明のエンジンはアイドル時専用の点火時期テーブルを有しているので、エンジン回転数を迅速に低下させることができる。
【００３５】
このように、気化器２１を備えるとともにエンジン回転数をパラメータとして点火時期を制御するようにしたエンジンにおいて、通常走行時の点火時期テーブルとアイドル時の点火時期テーブルとを設けて、アクセルレバー３０の状態に応じて点火時期を制御するようにしたので、スロットルバルブ２３の開度を検出するためのスロットルポジションセンサやスロットル開度センサを設けることなく、点火制御特性を向上させることができる。これにより、エンジンを最適な回転状態とすることができる。
【００３６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、本発明はスノーモビル用のエンジンのみならず、気化器を備えたエンジンであれば、ゴルフカートやマイクロカーなどに用いるエンジンの点火時期制御装置としても適用することができる。また、図示する実施の形態においては、２つのスイッチ３１，３２によりアクセルレバー３０の作動状態を検出するようにしているが、１つのスイッチにより検出するようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、運転者によるアクセル操作が行われないときと行われているときとで、点火プラグの点火時期を相違させるようにしたので、走行状態のもとでアクセル操作が行われなくなったときには、迅速にエンジンを所定のアイドル回転に設定することができ、エンジン始動時にはエンジン回転数を所定のアイドル回転数に保持することができる。これにより、アイドル時のエンジンの回転数の制御性が向上する。また、スロットルバルブの開度を検出するためのセンサを設けることなく、エンジン回転数を最適状態に制御することができる。本発明にあっては、トラックベルトを駆動するためのスノーモビル用のエンジンとして点火時期特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はスノーモビル用エンジンの一例を示す概略図であり、（Ｂ）はスノーモビルの動力伝達経路を示す概略図である。
【図２】（Ａ）はスノーモビルの操作ハンドルに設けられたアクセルレバーを示す概略図であり、（Ｂ）は第１のスイッチとしてのアイドルスイッチの拡大断面図であり、（Ｃ）は第２のスイッチとしての走行スイッチの拡大断面図であり、（Ｄ）はアイドル状態と通常走行状態とにおけるアイドルスイッチと走行スイッチのオンオフ状態を示す作動表である。
【図３】エンジンの点火制御回路を示すブロック図である。
【図４】点火制御ユニットを示すブロック図である。
【図５】エンジン回転数に対する点火時期と遠心クラッチの係合度の関係を示す特性線図である。
【図６】本発明の点火時期制御装置における点火時期制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】高速で走行している状態からアクセルレバーを戻したときのエンジン回転数の低下特性線図である。
【符号の説明】
１０      エンジン本体
１５      点火プラグ
２１      気化器
２３      スロットルバルブ
２４      遠心クラッチ
２７      トラックベルト
２８      操作ハンドル
３０      アクセルレバー（アクセル部材）
３１      アイドルスイッチ（第１のスイッチ）
３２      走行スイッチ（第２のスイッチ）
４８      点火制御ユニット（制御手段）
４９      エンジン回転数検出センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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