JP3327047B2 - 内燃機関の排気タイミング制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気タイミ
ングを制御する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、排気孔が開いたと
きに正圧波が生じる。この正圧波は排気管内を伝搬し、
排気管の開口端で反射して負圧波として戻ってくる。こ
れらの圧力波（脈動波）により、排気孔に正圧と負圧と
が所定の周期で交互に作用し、内燃機関の体積効率及び
充填効率に影響を与えて機関の出力を左右する。圧力波
による効果としては、その圧力波が発生したサイクルの
体積効率及び充填効率に影響が及ぶ慣性効果と、次のサ
イクルの体積効率及び充填効率に影響が及ぶ脈動効果と
がある。

【０００３】慣性効果及び脈動効果による影響は特に２
サイクル機関において顕著に現れる。

【０００４】２サイクル機関において、排気ポートが開
いているときに該排気ポートに圧力波による正圧が作用
すると排気が抑制され、それに伴って機関の燃焼室内へ
の新気の流入が抑制されるため、充填効率が低下して機
関の出力が低下する。また排気ポートが開いているとき
に該排気ポートに圧力波による負圧が作用すると、排気
が促進されて燃焼室内への新気の流入が促進され、その
直後に作用する圧力波による正圧によって燃焼室に流入
した新気の流出が妨げられるため、燃料の充填効率が高
められて機関の出力が向上する。

【０００５】排気系に生じる圧力波は、排気系の機械的
な構成と機関の回転数とにより決る固有の周波数を持っ
ている。排気系の機械的構成を一定とすると、圧力波の
周波数は機関の回転数により変化し、機関の回転数によ
り圧力波が充填効率に与える影響が変化するため、排気
系の機械的な構成のみによっては、慣性効果及び脈動効
果を有効に利用して機関の出力を向上させることはでき
ない。

【０００６】そのため、２サイクル機関のように慣性効
果及び脈動効果の影響を大きく受ける機関においては、
排気ポートが開いたときに排気ポートに圧力波による負
圧を作用させるように、排気タイミングを機関の回転数
に応じて制御することにより、機関の全回転領域で慣性
効果及び脈動効果を有効に利用して機関の出力を向上さ
せることが行なわれている。

【０００７】排気タイミングを回転数に対して制御する
場合には、排気ポートに排気タイミングを調整する排気
バルブを設けるとともに、該排気バルブを操作するアク
チュエータを設けて、機関の回転数に応じて該アクチュ
エータを制御することにより排気バルブの開度を制御す
るようにしている。

【０００８】図７は、２サイクル機関において行なわれ
ている排気タイミング制御の制御特性の一例を示したも
ので、同図において横軸のＮは機関の回転数を示し、縦
軸のＡＣＴ動作角θは、モータ等を駆動源として用いた
回転形のアクチュエータの出力軸の動作角を示してい
る。この場合アクチュエータの動作角θは排気バルブの
開度に比例しており、アクチュエータの動作角θが増大
するにつれて排気バルブの開度が大きくなって排気タイ
ミングが早くなって行く。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように、機
関の回転数に対して排気タイミングを制御した場合、機
関を低地で使用した場合と高地で使用した場合とで、そ
の効果が異なることが明らかになった。例えば内燃機関
により駆動される乗物において、低地走行時に好結果が
得られるように排気タイミングの制御特性を設定してお
くと、高地走行時に機関から所期の出力を取り出すこと
ができないため、満足な走行性能を得ることができなか
った。

【００１０】本発明の目的は、低地においても高地にお
いても脈動効果を有効に利用して機関の出力を向上させ
ることができるようにした内燃機関の排気タイミング制
御方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関の排
気タイミングを調節する排気バルブを設けて、内燃機関
の回転数に対して排気バルブの開度を制御することによ
り内燃機関の排気タイミングを制御する内燃機関の排気
タイミング制御方法に係わるものである。

【００１２】本発明においては、大気圧と回転数と内燃
機関の出力を最大にするために必要 な排気バルブの適正
開度との関係を予め求めておき、大気圧と回転数とを検
出して、検出された大気圧及び回転数に対して排気バル
ブの適正開度を求め、排気バルブの開度を求められた適
正開度に一致させるように制御する。

【００１３】ここで、大気圧と回転数と排気バルブの適
正開度との関係は、大気圧が低い場合ほど各回転数にお
ける排気タイミングを遅らせるような関係である。各大
気圧に対して各回転数における排気タイミングをどの程
度遅らせるかは実験的に求めればよい。

【００１４】上記のような制御を行なわせるには、例え
ば、大気圧が設定された標準値（例えば１気圧）にある
ときに内燃機関の各回転数における出力を最大にするた
めに必要な排気バルブの開度を各回転数における基準開
度として定め、大気圧が標準値よりも低くなったときに
内燃機関の各回転数における出力を最大にするために必
要な排気バルブの適正開度を求めるために各回転数にお
ける基準開度に乗じる必要がある補正係数と大気圧との
関係を予め求めておく。そして、大気圧と機関の回転数
とを検出して、検出された大気圧における補正係数を前
記の関係から求め、検出された回転数における基準開度
に求められた補正係数を乗じることにより検出された回
転数における排気バルブの適正開度を演算して、排気バ
ルブの開度を演算された適正開度に保つように制御す
る。

【００１５】本発明においてはまた、次の方法により上
記の制御を行わせることもできる。即ち、大気圧が標準
値にあるときに内燃機関の各回転数における出力を最大
にするために必要な排気バルブの適正開度を各回転数に
おける基準開度として定め、大気圧が標準値よりも低く
なったときに内燃機関の各回転数における出力を最大に
するために必要な排気バルブの適正開度を求めるために
各回転数における基準開度から減じる必要がある補正値
を種々の回転数と大気圧とに対して予め求めて、回転数
及び大気圧と補正値との関係を与えるマップを用意す
る。そして大気圧と機関の回転数とを検出して、検出さ
れた大気圧及び回転数に対してマップを用いて補正値を
演算し、検出された回転数における基準開度から演算さ
れた補正値を減じることにより検出された回転数におけ
る基準開度を演算して、排気バルブの開度を演算された
適正開度に保つように制御する。

【００１６】排気バルブを操作する手段としては、通
常、電動機や電磁石等を駆動源とした電気式のアクチュ
エータを用いる。この場合には、例えば、大気圧が設定
された標準値にあるときに内燃機関の各回転数における
出力を最大にするために必要なアクチュエータの動作量
を各回転数における基準動作量として定めておき、大気
圧が標準値よりも低くなったときに内燃機関の各回転数
における出力を最大にするために必要なアクチュエータ
の適正動作量を求めるために各回転数における基準動作
量に乗じる必要がある補正係数と大気圧との関係を予め
求めておく。

【００１７】そして、この関係を用いて、検出された大
気圧における補正係数を求め、検出された回転数におけ
る基準動作量に求められた補正係数を乗じることによ
り、検出された回転数における適正動作量を演算して、
アクチュエータの動作量を演算された適正動作量に等し
くするように制御する。

【００１８】上記のようにアクチュエータを用いる場
合、次のようにして制御を行うこともできる。即ち、大
気圧が設定された標準値にあるときに内燃機関の各回転
数における出力を最大にするために必要なアクチュエー
タの動作量を各回転数における基準動作量として定めて
おき、大気圧が標準値よりも低くなったときに内燃機関
の各回転数における出力を最大にするために必要なアク
チュエータの適正動作量を求めるために各回転数におけ
る基準動作量から減じる必要がある補正値を種々の回転
数と大気圧とに対して予め求めて、回転数及び大気圧と
補正値との関係を与えるマップを用意する。そして、こ
のマップを用いて、検出された大気圧及び回転数に対し
て補正値を演算し、検出された回転数における基準動作
量から演算された補正値を減じることにより、検出され
た回転数における適正動作量を演算して、アクチュエー
タの動作量を演算された適正動作量に等しくするように
制御する。

【００１９】なお本発明において、排気バルブの開度ま
たはアクチュエータの動作量を演算する方法は上記の例
に限られるものではない。例えば大気圧と回転数と排気
バルブの開度との関係を与える演算式またはマップを用
いて検出された大気圧及び回転数に対して排気バルブの
適正開度を演算するようにしてもよく、大気圧と回転数
とアクチュエータの動作量との関係を与える演算式また
はマップを用いて検出された大気圧及び回転数に対する
アクチュエータの動作量を演算するようにしてもよい。

【００２０】

【作用】圧力波の周波数は、機関の回転数だけでなく、
排気管内のガス温度によっても変化する。従って、排気
管内のガス温度をほぼ一定と見做すことができる状況で
は、回転数に対して排気タイミングを制御することによ
り、使用回転領域の全域で慣性効果及び脈動効果を有効
に利用して機関の出力を向上させることができる。

【００２１】ところが、大気圧が大幅に変化すると、以
下に示す理由により、排気管内のガス温度が大幅に変化
するため、回転数に対してのみ排気タイミングを制御し
たのでは、慣性効果及び脈動効果を有効に利用すること
ができなくなる。即ち、低地走行時のように大気圧が高
い場合には、吸気ポートから十分な量の空気が吸入され
るため、燃焼室内に十分な量の燃料（混合気）が供給さ
れ、燃焼により生じる熱量が多くなるため、排気管内の
ガス温度が上昇する。これに対し、高地走行時のように
大気圧が低い状態では、吸気ポートを通して吸入される
空気の量が減少するため、燃焼室内に供給される燃料の
量が減少し、燃焼により発生する熱量が減少して排気管
内のガス温度が低下する。特に燃料噴射装置（インジェ
クタ）を用いてスロットルボディ内に燃料を噴射するこ
とにより混合気を得るようにした内燃機関においては、
空気の流入量により混合比が大きな影響を受けるため、
大気圧に起因する排気ガス温度の変動が大きくなる。

【００２２】図３は、燃料噴射装置を用いた２サイクル
機関において、大気圧Ｐが変化したときの排気管内ガス
温度ＴE の変化を示したもので、排気管内のガス温度は
大気圧の低下に伴ってほぼ直線的に低下して行く。

【００２３】上記のように、排気管内のガス温度は大気
圧の影響を受けて変化し、該ガス温度により圧力波の周
波数が変化するため、各回転数における最適の排気タイ
ミングは大気圧によって変化する。図２は排気バルブを
操作するアクチュエータの動作角θを回転数Ｎに対して
制御して排気タイミングを制御する場合の、最適の制御
特性の一例を大気圧をパラメータとして示したもので、
同図において曲線ａは大気圧が760mmHg （１気圧）の場
合を示し、曲線ｂは大気圧が１気圧よりも低い場合を示
している。

【００２４】このように、各回転数における最適の排気
タイミングは大気圧の影響を受けるため、単に回転数に
対してのみ排気タイミングを制御したのでは、低地走行
時にも高地走行時にも慣性効果及び脈動効果を有効に利
用して出力の向上を図ることができる機関を得ることは
困難である。

【００２５】そこで本発明にように、回転数の外に大気
圧をも検出して検出された大気圧と回転数とに対して排
気タイミングを定めるようにすれば、常に適正な排気タ
イミングを得ることができるため、低地においても高地
においても全回転領域で慣性効果及び脈動効果を有効に
利用して機関の特性の向上を図ることができる。

【００２６】

【実施例】図１は、本発明の方法を実施する制御装置の
ハードウェアの構成を示したもので、同図において１は
シリンダ１ａと吸気ポート１ｂと該吸気ポートに接続さ
れたスロットルボディ１ｃと、排気ポート１ｄと、排気
ポート１ｄに接続された排気管１ｅとを有する２サイク
ル内燃機関である。シリンダ１ａには点火プラグ１ｆが
取り付けられ、スロットルボディ１ｃにはスロットルバ
ルブ１ｇが取り付けられている。スロットルボディのス
ロットルバルブ１ｇよりも下流側の部分にインジェクタ
２が取り付けられ、該インジェクタ２には燃料ポンプ３
から燃料が一定の圧力で供給されている。排気ポートに
は排気バルブ１ｈが取り付けられている。図示の排気バ
ルブ１ｈは排気ポート１ｄ内に出入りするように設けら
れていて、排気バルブ１ｈが排気ポート１ｄ内に進入し
ていくにつれて（排気バルブの開度が小さくなるにつれ
て）排気タイミングが遅れるようになっている。

【００２７】排気バルブ１ｈを操作するためにアクチュ
エータ４が設けられ、該アクチュエータ４の出力軸が適
宜の動力伝達機構を介して排気バルブ１ｈに結合されて
いる。この例では、アクチュエータ４の動作角θが排気
バルブ１ｈの開度に比例しており、アクチュエータ４の
動作角θの増大に伴って排気タイミングが進むようにな
っている。

【００２８】スロットルバルブ１ｇの操作軸には該スロ
ットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ５が連
結されている。このスロットルセンサは、例えば直流定
電圧が両端に印加されたポテンショメータからなり、該
ポテンショメータの摺動子がスロットルバルブの操作軸
に連結される。

【００２９】内燃機関１の出力軸にはフライホイール６
が取り付けられ、該フライホイールの外周にリラクタ６
ａが設けられている。内燃機関のクランクケースに設け
られた発電子取付部（特に図示せず。）に信号発電子７
が取り付けられ、該信号発電子７の磁極部７ａがフライ
ホイール６の外周に対向させられている。信号発電子７
は、先端に磁極部７ａを有する鉄心と、該鉄心に巻回さ
れた信号コイルと、該鉄心に磁束を流す永久磁石とを備
えた周知の誘導子形の発電子である。リラクタ６ａは突
起や凹部からなっていて、信号発電子の磁極部７ａと対
向する際及び該対向を終了する際にそれぞれ磁極部７ａ
との間の磁気抵抗に変化を生じさせる。リラクタ６ａが
磁極部７ａに対向し始める際、及び該対向を終了する際
にそれぞれ鉄心内に生じる磁束の変化により、信号発電
子７内の信号コイルに極性が異なるパルス信号Ｖs1及び
Ｖs2が誘起する。この例では、リラクタ６ａを有するフ
ライホイール６と信号発電子７とにより、信号発電機が
構成されている。信号発電子７はその取付位置により決
まる一定の位置でパルス信号Ｖs1及びＶs2を発生し、こ
れらのパルス信号の周波数は機関の回転数に比例してい
る。従って、信号発電子７の出力パルスから機関の回転
角度情報と回転数情報とを得ることができる。信号発電
子７から得られる回転角度情報と回転数情報とは通常機
関の点火位置を制御するために用いられるため、信号発
電子がパルス信号Ｖs1及びＶs2を発生する位置は、内燃
機関を制御するために都合がよい位置に設定される。例
えば、機関の回転数が設定値以下の領域では固定点火位
置で機関を点火し、回転数が設定値を超える領域でマイ
クロコンピュータを用いて点火位置を制御する場合に
は、マイクロコンピュータにより演算された点火位置の
計測を開始する基準位置として都合がよい位置で最初の
パルス信号Ｖs1を発生させ、低速時の固定点火位置とし
て都合がよい位置で次のパルス信号Ｖs2を発生させる。

【００３０】なお信号発電子としては、リラクタにより
生じさせられる磁束の変化をホール素子などの磁気検出
素子を用いて検出することにより信号を発生するように
したものを用いることもできる。

【００３１】信号発電子７から得られるパルス信号Ｖs1
及びＶs2は制御装置８に入力されている。制御装置８
は、ＣＰＵ８ａと、アクチュエータ駆動回路８ｂと、点
火装置８ｃと、インジェクタ駆動回路８ｄと、波形整形
回路８ｅ及び８ｆとを備えている。なおここで「ＣＰ
Ｕ」なる語は、マイクロコンピュータの中央処理装置
と、入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの周辺
装置とを含む広義の意味で用いている。

【００３２】信号発電子７から得られるパルス信号Ｖs1
及びＶs2はそれぞれ波形整形回路８ｅ及び８ｆに入力さ
れてＣＰＵが認識し得るパルス信号Ｖp1及びＶp2に変換
され、これらのパルス信号がＣＰＵ８ａに入力されてい
る。ＣＰＵ８ａにはまた、スロットルセンサ５の出力Ｖ
thと、大気圧を検出する大気圧センサ９から得られる大
気圧検出信号Ｖatと、機関の温度を検出する温度センサ
１０の出力Ｖｔとが入力されている。

【００３３】ＣＰＵ８ａは、例えばパルス信号Ｖp1の発
生間隔を計測することにより機関の回転数を検出し、こ
の回転数と大気圧センサ９により検出された大気圧とを
用いて各回転数において機関の出力を最大にするために
必要なアクチュエータ４の適正動作角θを演算する。

【００３４】本発明においては、大気圧が設定された標
準値（通常は１気圧）にあるときに各回転数における排
気バルブの開度を適正開度とするために必要なアクチュ
エータの動作角を各回転数における基準動作角θ760 と
して定めておく。この基準動作角θ760 は、例えば図２
に示す曲線ａから求められるものである。基準動作角θ
760 と回転数Ｎとの関係は、演算式の形か、またはマッ
プの形でＲＯＭに記憶させておき、回転数Ｎが検出され
たときに、ＲＯＭに記憶された関係を用いてその回転数
における基準動作角を求める。

【００３５】本発明では、上記の基準動作角を大気圧に
応じて補正することにより、各回転数における排気バル
ブの開度を適正開度にするために必要なアクチュエータ
の適正動作角を求める。大気圧に応じて基準動作角を補
正して各回転数における適正動作角を求めるには、例え
ば、各回転数における機関の出力を最大にするために必
要なアクチュエータの適正動作角を求めるために、各回
転数における基準動作角θ760 に乗じる必要がある補正
係数Ｋact を種々の大気圧に対して予め求めておき、こ
の大気圧と補正係数との関係をＲＯＭに記憶させてお
く。そして、この関係を用いて、検出された大気圧にお
ける補正係数を演算し、検出された回転数における基準
動作角に演算された補正係数を乗じることにより、各回
転数におけるアクチュエータの適正動作角を演算する。
ＣＰＵ８ａは、アクチュエータ４の動作角を演算された
適正動作角に等しくするために必要な駆動信号をアクチ
ュエータ駆動回路８ｂに与える。アクチュエータ駆動回
路８ｂは与えられた駆動信号に応じてアクチュエータ４
に駆動電流を与えて、アクチュエータの動作角を演算さ
れた適正動作角に一致させる。

【００３６】図４は、大気圧の標準値を１気圧とした場
合の、大気圧Ｐと補正係数Ｋact との関係の一例を示し
たものである。補正係数Ｋact は、大気圧Ｐが１気圧の
ときに１であり、大気圧が１気圧よりも低くなっていく
につれて直線的に減少していく。この関係は演算式の形
でＲＯＭに記憶させてもよく、マップの形でＲＯＭに記
憶させてもよい。

【００３７】大気圧センサにより検出された大気圧がＰ
1 であるときには、図４の関係から補正係数Ｋact(P1)
を求め、１気圧のときの各回転数における基準動作角θ
760に補正係数Ｋact(P1) を乗じることにより、各回転
数におけるアクチュエータの適正動作角θp1を求める。

【００３８】上記の例では、アクチュエータの基準動作
角に補正係数を乗じることにより、各回転数における適
正動作角を演算するようにしたが、基準動作角から所定
の補正値を減算することにより各回転数における適正動
作角を求めるようにすることもできる。

【００３９】この場合には、各回転数における機関の出
力を最大にするために必要なアクチュエータの適正動作
角を求めるために各回転数における基準動作角から減じ
る必要がある補正値を種々の大気圧Ｐと回転数Ｎとに対
して予め求めて、大気圧Ｐと回転数Ｎと補正値との関係
を与えるマップを作成する。この場合に用いるマップの
一例を図５に示した。

【００４０】図５のマップによる場合に、例えば機関の
回転数が12000rpmであり、大気圧が510mmHg であったと
すると、補正値は１０［deg]となる。この場合には、回
転数が12000rpmのときの基準動作角θ760 から１０［de
g]を減じることにより適正動作角を求める。なお検出さ
れた回転数と大気圧とが図５のマップを構成する回転数
Ｎ及び大気圧Ｐに一致しない場合（回転数及び大気圧の
数値がマップを構成する数値の間の数値である場合）に
は、補間法により補正値を演算する。

【００４１】内燃機関が多気筒内燃機関であって、排気
管内のガス温度の大気圧による変化が気筒によって異な
る場合には、各気筒毎にマップを用意して、各気筒に対
する排気バルブの適正開度をその気筒用のマップを用い
て演算するようにすればよい。

【００４２】また２サイクル機関においては、図６に示
すように、スロットル開度の変化に対してアクチュエー
タの動作角を変化させることが行われている。図６にお
いて、曲線ａはスロットル開度が全開の場合を示し、曲
線ｂはスロットル開度が１／４の場合を示している。こ
のような制御が行われる場合には、各スロットル開度毎
に、補正係数または補正値を求めるためのマップを用意
して、アクチュエータの動作角に補正をかけるようにす
ればよい。

【００４３】上記の説明では、アクチュエータの適正動
作角を演算して、演算された適正動作角に等しい動作角
だけアクチュエータを動作させるようにアクチュエータ
に駆動電流を供給するようにしたが、排気バルブの開度
（位置）を検出する位置センサを設けて、該排気バルブ
の開度を目標開度に一致させるようにアクチュエータを
制御する位置制御系を構成する場合にも本発明を適用す
ることができる。この場合には、ＣＰＵにより各回転数
における排気バルブの適正開度を演算して、該適正開度
を排気バルブの位置制御系に目標開度として与えるよう
にすればよい。即ち、この場合には、大気圧が標準値
（例えば１気圧）のときの各回転数における排気バルブ
の適正開度を各回転数における基準開度として定めてお
き、大気圧が標準値よりも低くなったときの各回転数に
おける排気バルブの適正開度を求めるために各回転数に
おける基準開度に乗じる必要がある補正係数と大気圧と
の関係を求めておく。そして大気圧と機関の回転数とを
検出して、前記の関係から検出された大気圧に対する補
正係数を演算し、検出された回転数における基準開度に
演算された補正係数を乗じることにより、検出された回
転数における適正開度を演算する。この演算された適正
開度を排気バルブの位置を制御する制御系に目標開度と
して与えて、排気バルブの開度を演算された適正開度に
等しくするように制御する。

【００４４】また大気圧が標準値よりも低くなったとき
の各回転数における排気バルブの開度を求めるために各
回転数における基準開度から減じる必要がある補正値を
種々の回転数と大気圧とに対して予め求めて、回転数及
び大気圧と補正値との関係を与えるマップを用意してお
き、検出された大気圧及び回転数における補正値を前記
マップを用いて演算して、検出された回転数における基
準開度から演算された補正値を減じることにより検出さ
れた回転数における排気バルブの適正開度を演算するよ
うにしてもよい。

【００４５】図１に示した例では、ＣＰＵ８ａが更に機
関の点火位置と、インジェクタによる燃料の噴射時間と
を制御する。ＣＰＵ８ａは、機関の各回転数における点
火位置を演算して、演算された点火位置で点火装置８ｃ
に点火信号を与える。点火装置８ｃは点火信号が与えら
れたときに点火用の高電圧を発生して、点火プラグ１ｆ
に火花を生じさせる。この場合、大気圧センサ９により
検出される大気圧に対して各回転数における点火時期を
補正するようにすることもできる。

【００４６】ＣＰＵ８ａはまた、スロットルセンサ５が
検出したスロットル開度と、大気圧センサ９が検出した
大気圧と、温度センサ１０が検出した機関の温度とから
燃料の噴射時間を演算して、演算された噴射時間に相当
する時間幅を有する噴射指令パルスをインジェクタ駆動
回路８ｄに与える。インジェクタ駆動回路８ｄは、噴射
指令パルスが与えられている間だけインジェクタ２に駆
動電流を流して該インジェクタから燃料を噴射させる。

【００４７】上記のように、内燃機関用の制御装置が、
燃料の噴射時間の制御や点火時期の制御のために大気圧
センサを備えている場合には、本発明の方法により排気
タイミングを制御するに当り、特別に大気圧センサを設
ける必要がないため、本発明の実施を容易にすることが
できる。

【００４８】なお本発明のように大気圧に応じて排気バ
ルブの適正開度（またはアクチュエータの適正動作量）
に補正をかける代りに、排気管内のガス温度を検出し
て、該ガス温度に応じて排気バルブの適正開度に補正を
かけるようにすることも考えられる。しかしながら、排
気管内のガス温度に応じて排気バルブの適正開度に補正
をかけるようにした場合には、多気筒内燃機関において
気筒毎に排気管が設けられている場合に、気筒毎に排気
管内のガス温度を検出することが必要になるため、温度
センサの数が多くなってコストの上昇を招くのを避けら
れない。また排気管内のガス温度を検出する温度センサ
は高温にさらされるため、信頼性に乏しいという問題も
ある。

【００４９】これに対し、本発明のように、大気圧によ
り排気バルブの開度または排気バルブを操作するアクチ
ュエータの動作量を補正するようにすれば、１つの大気
圧センサで対応することができ、またＣＰＵを用いて点
火時期や燃料噴射時間を制御する最近の内燃機関用制御
装置には、殆どの場合大気圧センサが設けられているの
で、コストの大幅な上昇を招くことなく、また信頼性の
低下を招くことなく、適確な排気タイミングの制御を行
なわせることができる。

【００５０】上記の実施例では、排気バルブ１ｈが直線
変位して排気ポート内に出入りするように構成されてい
るが、回転変位しつつ排気ポート内に出入りして排気タ
イミングを変化させる回転形の排気バルブが用いられる
場合もある。

【００５１】上記の説明では、大気圧の標準値を１気圧
としたが、大気圧の標準値は任意の値に設定することが
できる。

【００５２】上記の実施例では、機関の出力を最大にす
るように排気タイミングを制御するとしたが、本発明に
おいては必ずしも機関の出力を最大にするように排気タ
イミングを制御する場合に限定されるものではなく、燃
費を向上させるように排気タイミングを制御したり、排
気ガスの浄化を図るように排気タイミングを制御したり
する場合にも本発明を適用することができる。

【００５３】本発明は、排気タイミングの影響を大きく
受ける２サイクル内燃機関を制御する場合に特に有用で
あるが、４サイクル内燃機関においても排気系における
慣性効果及び脈動効果の影響があるので、４サイクル機
関に対しても本発明を適用することができるのはもちろ
んである。

【００５４】以上、本発明の好ましい実施例につき説明
したが、本明細書に開示した発明の主な態様を挙げると
下記の通りである。

【００５５】（１） 内燃機関の排気タイミングを調節
する排気バルブを設けて、前記内燃機関の回転数に対し
て排気バルブの開度を制御することにより内燃機関の排
気タイミングを制御する内燃機関の排気タイミング制御
方法において、大気圧と回転数と内燃機関の出力を最大
にするために必要な排気バルブの適正開度との関係を予
め求めておき、大気圧と回転数とを検出して、検出され
た大気圧及び回転数に対して排気バルブの適正開度を求
め、排気バルブの開度を求められた適正開度に等しくす
るように制御することを特徴とする内燃機関の排気タイ
ミング制御方法。

【００５６】（２） 内燃機関の排気タイミングを調節
する排気バルブを設けて、前記内燃機関の回転数に対し
て排気バルブの開度を制御することにより内燃機関の排
気タイミングを制御する内燃機関の排気タイミング制御
方法において、大気圧が１気圧のときに内燃機関の各回
転数における出力を最大にするために必要な排気バルブ
の開度を各回転数における基準開度として定めておき、
大気圧が１気圧よりも低くなったときに内燃機関の各回
転数における出力を最大にするために必要な排気バルブ
の適正開度を求めるために各回転数における基準開度に
乗じる必要がある補正係数と大気圧との関係を求めてお
き、大気圧と機関の回転数とを検出して、前記の関係か
ら検出された大気圧に対する補正係数を演算し、検出さ
れた回転数における基準開度に演算された補正係数を乗
じることにより、検出された回転数における適正開度を
演算し、前記排気バルブの開度を演算された適正開度に
等しくするように制御することを特徴とする内燃機関の
排気タイミング制御方法。

【００５７】（３） 内燃機関の排気タイミングを調節
する排気バルブを設けて、前記内燃機関の回転数に対し
て前記排気バルブの開度を制御することにより内燃機関
の排気タイミングを制御する内燃機関の排気タイミング
制御方法において、大気圧が１気圧のときに各回転数に
おける出力を最大にするために必要な排気バルブの適正
開度を各回転数における基準開度として定めておき、大
気圧が１気圧よりも低くなったときに内燃機関の各回転
数における出力を最大にするために必要な排気バルブの
開度を求めるために各回転数における基準開度から減じ
る必要がある補正値を種々の回転数と大気圧とに対して
予め求めて、回転数及び大気圧と補正値との関係を与え
るマップを用意しておき、大気圧と機関の回転数とを検
出して、検出された大気圧及び回転数における補正値を
前記マップを用いて演算し、検出された回転数における
基準開度から演算された補正値を減じることにより検出
された回転数における前記排気バルブの適正開度を演算
し、前記排気バルブの開度を演算された適正開度に一致
させるように制御することを特徴とする内燃機関の排気
タイミング制御方法。

【００５８】（４） 内燃機関の排気タイミングを調節
する排気バルブと該排気バルブを操作するアクチュエー
タとを設けて、前記内燃機関の回転数に対して前記アク
チュエータを制御することにより内燃機関の排気タイミ
ングを制御する内燃機関の排気タイミング制御方法にお
いて、大気圧が１気圧のときに内燃機関の各回転数にお
ける出力を最大にするために必要な前記アクチュエータ
の動作量を各回転数における基準動作量として定めてお
き、大気圧が１気圧よりも低くなったときに内燃機関の
各回転数における出力を最大にするために必要な前記ア
クチュエータの適正動作量を求めるために各回転数にお
ける基準動作量に乗じる必要がある補正係数と大気圧と
の関係を予め求めておき、大気圧と機関の回転数とを検
出して、検出された大気圧に対して前記の関係から補正
係数を演算し、検出された回転数における基準動作量に
演算された補正係数を乗じることにより、検出された回
転数におけるアクチュエータの適正動作量を演算し、前
記アクチュエータの動作量を演算された適正動作量に等
しくするように制御することを特徴とする内燃機関の排
気タイミング制御方法。

【００５９】（５） 内燃機関の排気タイミングを調節
する排気バルブと該排気バルブを操作するアクチュエー
タとを設けて、前記内燃機関の回転数に対して前記アク
チュエータを制御することにより内燃機関の排気タイミ
ングを制御する内燃機関の排気タイミング制御方法にお
いて、大気圧が１気圧のときに内燃機関の各回転数にお
ける出力を最大にするために必要な前記アクチュエータ
の動作量を各回転数における基準動作量として定めてお
き、大気圧が１気圧よりも低くなったときに内燃機関の
各回転数における出力を最大にするために必要なアクチ
ュエータの適正動作量を求めるために各回転数における
基準動作量から減じる必要がある補正値を種々の回転数
と大気圧とに対して予め求めて、回転数及び大気圧と補
正値との関係を与えるマップを用意しておき、大気圧と
機関の回転数とを検出して、検出された大気圧及び回転
数に対して前記マップを用いて補正値を演算し、検出さ
れた回転数における基準動作量から演算された補正値を
減じることにより検出された回転数におけるアクチュエ
ータの適正動作量を演算し、前記アクチュエータの動作
量を演算された適正動作量に等しくするように制御する
ことを特徴とする内燃機関の排気タイミング制御方法。

【００６０】（６） 前記内燃機関は燃料噴射装置によ
り燃料が供給される機関である上記（１）項ないし
（５）項のいずれかに記載の内燃機関の排気タイミング
制御方法。

【００６１】（７） 前記内燃機関は多気筒内燃機関で
ある上記（１）項ないし（６）項のいずれかに記載の内
燃機関の排気タイミング制御方法。

【００６２】（８） 前記内燃機関は２サイクル機関で
ある上記（１）項ないし（７）項のいずれかに記載の内
燃機関の排気タイミング制御方法。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、大気圧
と回転数と内燃機関の出力を最大にするために必要な排
気バルブの適正開度との関係を予め求めておいて、検出
された大気圧及び回転数に対して排気バルブの適正開度
を求め、排気バルブの開度を求められた適正開度に等し
くするように制御するようにしたので、常に適正な排気
タイミングを得ることができ、低地においても、高地に
おいても全回転領域で慣性効果及び脈動効果を有効に利
用して内燃機関の出力の向上を図ることができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する装置の構成の一例を示
したブロック図である。

【図２】機関の回転数と排気バルブを操作するアクチュ
エータの動作角との関係を示した線図である。

【図３】排気管内のガス温度と大気圧との関係を示した
線図である。

【図４】本発明の実施例において排気バルブを操作する
ために用いるアクチュエータの動作角の補正係数と回転
数との関係の一例を示した線図である。

【図５】本発明の実施例においてアクチュエータの動作
角の補正値を演算するために用いるマップの構成を示し
た図である。

【図６】本発明の実施例において排気バルブを操作する
アクチュエータの動作角をスロットル開度毎に制御する
場合の制御特性の一例を示した線図である。

【図７】従来の制御方法による場合の排気バルブの動作
角と回転数との関係の一例を示した線図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 １ａ シリンダ １ｂ 吸気ポート １ｃ スロットルボディ １ｄ 排気ポート １ｅ 排気管 １ｆ 点火プラグ １ｇ スロットルバルブ １ｈ 排気バルブ ２ インジェクタ ６ フライホイール ６ａ リラクタ ７ 信号発電子 ８ 制御装置 ８ａ ＣＰＵ ８ｂ アクチュエータ駆動回路 ９ 大気圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−180556（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−35726（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−58075（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平４−20979（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 25/20 F02B 27/06 F02D 13/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気タイミングを調節する排
   気バルブを設けて、前記内燃機関の回転数に対して排気
   バルブの開度を制御することにより内燃機関の排気タイ
   ミングを制御する内燃機関の排気タイミング制御方法に
   おいて、 大気圧と回転数と前記内燃機関の出力を最大にするため
   に必要な排気バルブの適正開度との関係を予め求めてお
   き、 大気圧と回転数とを検出して、検出された大気圧及び回
   転数に対する排気バルブの適正開度を求め、 排気バルブの開度を求められた適正開度に等しくするよ
   うに制御することを特徴とする内燃機関の排気タイミン
   グ制御方法。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気タイミングを調節する排
   気バルブを設けて、前記内燃機関の回転数に対して前記
   排気バルブの開度を制御することにより内燃機関の排気
   タイミングを制御する内燃機関の排気タイミング制御方
   法において、 大気圧が設定された標準値にあるときに前記内燃機関の
   各回転数における出力を最大にするために必要な排気バ
   ルブの適正開度を各回転数における基準開度として定め
   ておき、 大気圧が前記標準値よりも低くなったときに内燃機関の
   各回転数における出力を最大にするために必要な排気バ
   ルブの適正開度を求めるために各回転数における基準開
   度に乗じる必要がある補正係数と大気圧との関係を求め
   ておき、 大気圧と機関の回転数とを検出して、前記の関係から検
   出された大気圧に対する補正係数を演算し、 検出された回転数における基準開度に演算された補正係
   数を乗じることにより、検出された回転数における適正
   開度を演算し、 前記排気バルブの開度を演算された適正開度に等しくす
   るように制御することを特徴とする内燃機関の排気タイ
   ミング制御方法。
3. 【請求項３】 内燃機関の排気タイミングを調節する排
   気バルブを設けて、前記内燃機関の回転数に対して前記
   排気バルブの開度を制御することにより内燃機関の排気
   タイミングを制御する内燃機関の排気タイミング制御方
   法において、 大気圧が設定された標準値にあるときに前記内燃機関の
   各回転数における出力を最大にするために必要な排気バ
   ルブの適正開度を各回転数における基準開度として定め
   ておき、 大気圧が前記標準値よりも低くなったときに内燃機関の
   各回転数における出力を最大にするために必要な排気バ
   ルブの適正開度を求めるために各回転数における基準開
   度から減じる必要がある補正値を種々の回転数と大気圧
   とに対して予め求めて、回転数及び大気圧と補正値との
   関係を与えるマップを用意しておき、 大気圧と機関の回転数とを検出して、検出された大気圧
   及び回転数における補正値を前記マップを用いて演算
   し、 検出された回転数における基準開度から演算された補正
   値を減じることにより検出された回転数における前記排
   気バルブの適正開度を演算し、 前記排気バルブの開度を演算された適正開度に一致させ
   るように制御することを特徴とする内燃機関の排気タイ
   ミング制御方法。
4. 【請求項４】 内燃機関の排気タイミングを調節する排
   気バルブと該排気バルブを操作するアクチュエータとを
   設けて、前記内燃機関の回転数に対して前記アクチュエ
   ータを制御することにより内燃機関の排気タイミングを
   制御する内燃機関の排気タイミング制御方法において、 大気圧が設定された標準値にあるときに前記内燃機関の
   各回転数における出力を最大にするために必要な前記ア
   クチュエータの動作量を各回転数における基準動作量と
   して定めておき、 大気圧が前記標準値よりも低くなったときに内燃機関の
   各回転数における出力を最大にするために必要な前記ア
   クチュエータの適正動作量を求めるために各回転数にお
   ける基準動作量に乗じる必要がある補正係数と大気圧と
   の関係を予め求めておき、 大気圧と機関の回転数とを検出して、検出された大気圧
   に対して前記の関係から補正係数を演算し、 検出された回転数における基準動作量に演算された補正
   係数を乗じることにより、検出された回転数におけるア
   クチュエータの適正動作量を演算し、 前記アクチュエータの動作量を演算された適正動作量に
   等しくするように制御することを特徴とする内燃機関の
   排気タイミング制御方法。
5. 【請求項５】 内燃機関の排気タイミングを調節する排
   気バルブと該排気バルブを操作するアクチュエータとを
   設けて、前記内燃機関の回転数に対して前記アクチュエ
   ータを制御することにより内燃機関の排気タイミングを
   制御する内燃機関の排気タイミング制御方法において、大気圧が設定された標準値にあるときに前記内燃機関の
   各回転数における出力を最大にするために必要な 前記ア
   クチュエータの動作量を各回転数における基準動作量と
   して定めておき、 大気圧が前記標準値よりも低くなったときに内燃機関の
   各回転数における出力を最大にするために必要な前記ア
   クチュエータの適正動作量を求めるために各回転数にお
   ける基準動作量から減じる必要がある補正値を種々の回
   転数と大気圧とに対して予め求めて、回転数及び大気圧
   と補正値との関係を与えるマップを用意しておき、 大気圧と機関の回転数とを検出して、検出された大気圧
   及び回転数に対して前記マップを用いて補正値を演算
   し、 検出された回転数における基準動作量から演算された補
   正値を減じることにより検出された回転数におけるアク
   チュエータの適正動作量を演算し、 前記アクチュエータの動作量を演算された適正動作量に
   等しくするように制御することを特徴とする内燃機関の
   排気タイミング制御方法。