JP2691932B2 - 可変サイクルエンジンの制御装置 - Google Patents

可変サイクルエンジンの制御装置

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JP2691932B2
JP2691932B2 JP1226718A JP22671889A JP2691932B2 JP 2691932 B2 JP2691932 B2 JP 2691932B2 JP 1226718 A JP1226718 A JP 1226718A JP 22671889 A JP22671889 A JP 22671889A JP 2691932 B2 JP2691932 B2 JP 2691932B2
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株式会社いすゞセラミックス研究所
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電磁バルブを備え、エンジンの回転数やエン
ジン負荷に応じてサイクルを変更して効率よく運転する
可変サイクルエンジンの制御装置に関する。
(従来の技術) 従来よりエンジンの出力軸回転に対する行程の相違に
よって、2サイクルエンジンと4サイクルエンジンとに
大別されている。
そして2サイクルエンジンは低速回転では高トルクの
運転が可能であるが、高速回転ではシリンダ内のガス交
換が不良となってトルクが低下し、燃料消費率が悪化す
る。
また4サイクルエンジンは高速回転の領域でもシリン
ダ内のガス交換が確実に行われるため、高速におけるト
ルクは2サイクルエンジンより優れているが、低速の領
域ではガス交換時間が十分なため、2サイクルでもよい
性能が得られるものである。
一方、エンジン負荷については、部分負荷時ではエン
ジンへの燃料流量が小さいので、シリンダ内のガス交換
が不十分でも、余り燃焼には差支えがないため、2サイ
クルエンジンでもよいことになる。
(発明が解決しようとする課題) 上述のように2サイクルエンジンと4サイクルエンジ
ンとではエンジンの回転数や負荷の状態によって、それ
ぞれ長所・短所があるが、吸排気バルブを制御する通常
の機械的な動弁機構を用いたエンジンでは、1つのエン
ジンを2サイクルまたは4サイクルに切換えて運転する
ことは困難である。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的は電磁力によりバルブの開閉を制御し、エ
ンジンの回転数や負荷に応じてエンジンのサイクルの切
換えを自在に行おうとする可変サイクルエンジンの制御
装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明によれば、電磁力により開閉作動する吸排気バ
ルブを備えた可変サイクルエンジンの制御装置におい
て、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、エン
ジン負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンの吸気圧
を検出する吸気圧検出手段とを備えるとともに、これら
の検出手段からの信号に基づいて前記吸排気バルブの開
閉と燃料噴射装置とを制御し、エンジンを2サイクル/4
サイクルに切換え制御する制御手段を有することを特徴
とする可変サイクルエンジンの制御装置が提供される。
(作用) 本発明では、電磁力によって開閉作動する吸排気バル
ブをエンジンに取付け、エンジン回転センサ、アクセル
ペダルの踏込量によりエンジン負荷を検出する負荷セン
サ、吸気圧を検出するブースト圧センサなどからの検出
信号に応じて、吸排気バルブの開閉タイミングを2サイ
クルまたは4サイクルに設定して開閉駆動させ、エンジ
ンの運転状態に対して効率のよいサイクルに変換されて
運転が行われる。
(実施例) つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
同図において、1はエンジンで、シリンダ11とピスト
ン12とを有しており、シリンダ11の上部には燃焼室13が
備えられている。14は回転センサでシリンダ11に取付け
られ、図示していないクランク軸やピストン位置を検出
するものである。
2はエンジンに吸気を送る吸気管、3はエンジンから
の排気ガスを排出する排気管であり、燃焼室13の上方に
それぞれ接続されており、燃焼室13と吸気管2とが接続
する部分には吸気バルブ21が、燃焼室13と排気管3とが
接続する部分には排気バルブ31がそれぞれ配置されてい
る。
22は電磁ソレノイドからなる吸気バルブリフタで、該
吸気バルブリフタに通電されると、電磁吸引作用によっ
て、吸気バルブ21を開閉駆動するもので、その開閉駆動
指令は後述するコントローラから発令される。
32は電磁ソレノイドからなる排気バルブリフタで、前
述の吸気バルブリフタ22の場合と同様にコントローラ4
の指令に応じて電磁作用により排気バルブ31を開閉駆動
するものである。なお23は吸気管2に配置されたブース
ト圧センサで、エンジン1の吸気圧を計測してコントロ
ーラ4に送信するものである。
5はエンジンへの供給燃料を噴射する噴射ポンプであ
り、燃焼室13に取付けられた第1ノズル51、第2ノズル
52を介して燃焼室13に燃料を噴射し、エンジン1を駆動
させるもので、燃料噴射における第1ノズル51、第2ノ
ズル52の選択や燃料供給量はコントローラ4からの指令
により行われる。なお、2サイクル運転時にはクランク
軸回転毎に2つのノズルが交互に燃料を噴射し、4サイ
クル運転時にはクランク軸の2回転毎に片方のノズルか
ら燃料が噴射されるように構成されている。
コントローラ4はマイクロコンピュータからなり、演
算処理を行う中央制御装置、演算結果や制御プログラ
ム、燃料噴射タイミングマップ、バルブタイミングマッ
プ、所定の処理手順などを格納する各種メモリ装置、入
/出力ポートなどを備えている。そして、回転センサ1
4、ブースト圧センサ23、アクセルペダル6の踏込量や
踏込速度を検出するアクセルセンサ61などからの信号が
入力されると、所定の演算や処理が行われ、噴射ポンプ
5、吸気ポンプ5、吸気バルブリフタ22、排気バルブリ
フタ32にそれぞれ制御指令が発せられるように構成され
ている。
第2図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図で
あり、第3図は本実施例における2/4サイクルの変換領
域の一例を示す曲線図で、これらの図面に基づいて本実
施例の作動を説明する。
まずステップ1において、回転センサ14の信号からエ
ンジン1の回転数を読込み、ステップ2ではアクセルセ
ンサ61の信号から、アクセルペダル6の踏込量や踏込み
速度を読込む。
ついでステップ3ではアクセルペダルの踏込み速度を
チェックし、踏込み速度Acが所定のAco以上のときはス
テップ11に進むが、Ac<Acoの場合はステップ4に進ん
で、エンジン回転数Nのチェックを行う。そして、エン
ジン回転数Nを例えばアイドリング回転数よりやや高回
転数である800回転/分と比較し、N>N800の場合はス
テップ5に進み、アクセルペダルの踏込量を対応するエ
ンジン負荷の状態をチェックする。ここでエンジン負荷
Lが所定負荷のLaより大きいときは2サイクル運転とす
るための燃料の演算をステップ6にて行い、ステップ7,
8では噴射ポンプ5に指令して第1ノズル51および第2
ノズル52をオンに制御するとともに、ステップ9では吸
気バルブリフタ22、排気バルブリフタ32に指令して吸気
バルブ21、排気バルブ31を2サイクルに応じた開閉作動
を行うようにタイミングの設定を行う。ついで、ステッ
プ10では噴射ポンプ5からの供給燃料の調整を行ってエ
ンジン1を2サイクル運転させることになる。このよう
な2サイクル運転は第3図に示す負荷曲線Laの上方の部
分の領域に相当するものである。
ステップ4にてエンジン回転数Nが800回転/分に到
達しないときはステップ18,19に進んで吸気バルブ21、
排気バルブ31を2サイクル運転に設定するとともに、第
1および第2ノズルをオンにして燃料流量をアイドル運
転に相当する少ない量にして、2サイクルのアイドリン
グ運転を行わせ、ステップ20にて回転センサ14からの信
号をチェックする。そしてエンジン回転数Nがアイドル
回転数より小さいときはステップ21にて燃料流量を減ず
る制御を行い、アイドル回転数より大きいときはステッ
プ22にて流量を増加する制御を行った後、ステップ1に
戻ってフローを繰返すことになる。なおこのような2サ
イクル運転は第3図に示すアイドリング状態の領域に相
当するものである。
前述のステップ3において、アクセルペダル6の踏込
み速度が所定速度のAcoより早い場合は急加速と判断し
てステップ11に進み、ブースト圧センサ23からの圧力を
読込む。そして、該ブースト圧に相当する必要燃料の演
算をステップ12にて行い、演算した燃料を第1ノズル5
1、第2ノズル52に供給して燃焼室13に噴射してエンジ
ンを2サイクルにて駆動する(ステップ13〜15)。つい
でステップ16では燃料の実流量のチェックを行い、計算
値が実流量に達していない場合はステップ11からのフロ
ーを繰返すが、決算値>実流量の場合はステップ17に進
み、燃料調整を行い、エンジンの加速力を増加させる。
ステップ5にてエンジン負荷Lが所定のLaより小のと
きはステップ23に進み、吸気管2に取付けたブースト圧
センサ23からのブースト圧をチェックして、所定の圧力
Pbより大きい場合はステップ24に、小さい場合はステッ
プ34にそれぞれ移行する。
そしてステップ24では回転センサ14からのエンジン回
転数Nをチェックし、2000回転/分以上のときはステッ
プ25に、以下のときはステップ30に進む。
エンジン回転数が大でステップ25に進んだときは4サ
イクルとしての燃料計算を行い、第1、第2ノズルの片
方のみのノズルをオンとして、エンジンの2回転に対し
て1回の燃料噴射を行うとともに、吸気バルブリフタ2
2、排気バルブリフタ32には4サイクルとしてのバルブ
タイミングに設定し(ステップ26〜28)、ステップ29に
て供給燃料の調整を行い4サイクル運転を行わせる。
ステップ24からステップ30に進んだ場合は、アクセル
センサ61からの信号によってエンジン負荷Lをチェック
し、所定エンジン負荷Lbと比較して、L>Lbの場合はス
テップ31に、Lbが大きい場合はステップ34に進む。
そして、ステップ31では第1ノズル51、第2ノズル52
とを共にオンとなし、急排気バルブの開閉タイミングを
2サイクルに設定し(ステップ31,32)、ステップ33に
て供給燃料の調整を行い2サイクル運転を行わせる。な
お、このような2サイクル運転は第3図に示すLa線とLb
線の間の領域に相当するもので、前記のステップ25〜29
の4サイクル運転はLb線の下の領域に相当するものであ
る。
つぎに、ステップ23にてブースト圧Pが小さい場合、
およびステップ30にて負荷Lが小さい場合はステップ34
に進むが、ここでは第1ノズル51をオン、第2ノズルを
52にオフにして一方のノズルから燃料を噴射させるとと
もに、吸排気バルブの開閉タイミングを4サイクルの設
定にして(ステップ34〜36)、ステップ37にて燃料流量
を調節してエンジンを4サイクル駆動する。なお、この
ような運転は第3図に示すPb線から左の運転領域に相当
するものである。
以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本
発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これら
の変形を本発明の範囲から排除するものではない。
(発明の効果) 以上本発明について詳細に説明したが、本発明によれ
ば、電磁力によって開閉作動する吸排気バルブをエンジ
ンに取付け、エンジン回転センサ、エンジン負荷セン
サ、ブースト圧センサからの信号に応じて、吸排気バル
ブの開閉タイミングや燃料噴射のタイミングを切換えで
きるので、エンジンの運転状態によって効率のよいサイ
クルモードとして2サイクル運転、または4サイクル運
転が自在に切換えられるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図、第3図
は本実施例における2/4サイクルの変換範囲の一例を示
す曲線図である。 1……エンジン、4……コントローラ、5……噴射ポン
プ、13……燃焼室、14……回転センサ、21……吸気バル
ブ、22……吸気バルブリフタ、23……ブースト圧セン
サ、31……排気バルブ、32……排気バルブリフタ、61…
…アクセルセンサ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁力により開閉作動する吸排気バルブを
    備えた可変サイクルエンジンの制御装置において、エン
    ジン回転数を検出する回転数検出手段と、エンジン負荷
    を検出する負荷検出手段と、エンジンの吸気圧を検出す
    る吸気圧検出手段とを備えるとともに、これらの検出手
    段からの信号に基づいて前記吸排気バルブの開閉と燃料
    噴射装置とを制御し、エンジンを2サイクル/4サイクル
    に切換え制御する制御手段を有することを特徴とする可
    変サイクルエンジンの制御装置。
JP1226718A 1989-09-01 1989-09-01 可変サイクルエンジンの制御装置 Expired - Lifetime JP2691932B2 (ja)

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US5517951A (en) * 1994-12-02 1996-05-21 Paul; Marius A. Two stroke/four stroke engine
JP4062056B2 (ja) 2002-11-05 2008-03-19 トヨタ自動車株式会社 可変動弁系を有する内燃機関の制御装置

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