JP3331101B2 - エンジンの運転状態制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気系
の温度変化に応じて点火時期や空燃比等の各種制御量を
制御する技術に係り、特に、排気系の温度を正確に把握
して最適な制御を行うことができるエンジンの運転状態
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、排気ガスの温度を検出してエンジ
ン制御にフィードバックする技術が提案されている。し
かしながら、排気ガスの温度は絶えず変化するとともに
その変化量も大きく、よって、排気ガスの温度を検出し
てもエンジンの制御に利用することは不可能であった。
そこで、本出願人は、排気管壁温を検出して燃料供給量
の制御にフィードバックすることにより、排気脈動波を
エンジンの運転に有効に利用する技術を開示した（特願
平７ー１００１５２号）。この技術によれば、排気管壁
温の変化が緩やかであるため、エンジンを精度よくかつ
安定的に制御することでき、これにより、当初の目的で
あるエンジンの出力および燃費の向上が可能となる。

【０００３】ところで、排気管の温度は、排気管に沿っ
てあるいは衝突して流れる走行中の相対空気流や、気象
上の風、雨あるいは降雪を受け、その全長に渡って低下
する。これにより、排気脈動波の伝わる速度は、エンジ
ンに近く排気管壁温度が高い箇所程速く、エンジンから
遠ざかり排気管壁温度が低い箇所程遅くなる。このよう
に、排気管の温度低下は気象条件等の外部環境により大
きく影響を受け、温度低下の程度は走行時に一定となる
ことはない。もっとも、外部環境が逐次変化したとして
も、排気管の壁温を正確に検出してエンジンの運転を制
御すれば、エンジンの出力および燃費を向上させること
は可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンを
用いた自動二輪車のような輸送車両においては、加速時
や登坂路走行の際などに大きなトルクを得るために、エ
ンジンのクランク軸から出力端に至るいずれかの箇所に
変速装置を配置することが一般的である。ところが、エ
ンジン回転数およびエンジン負荷（スロットル開度）が
同じであっても、減速装置による減速比が異なると、エ
ンジンに要求される燃料流量、空気流量、点火時期等が
異なってくる。このため、減速比に応じて燃料流量等を
制御するようにした技術も開発されているが、そのよう
な制御を行うと、燃焼室から排出される排気ガスの温
度、ひいては排気管壁温度も変化してしまい、排気脈動
波を有効に利用できなくなる場合が生じる。

【０００５】一方、減速比に基づいて燃料流量等を制御
しない場合には、減速比が変化すると輸送車両の移動速
度が変化し、エンジン回転数およびエンジン負荷が同じ
であっても排気管の出口の大気圧が変化する。また、排
気管の外側から排気管を冷却する空気流の速度が変化す
る。このため、いずれにしても排気脈動波を有効に利用
できないのが現状であった。

【０００６】よって、この発明は、エンジンの変速比が
変化しても排気脈動波が排気ガス出口に戻るタイミング
を適切に制御することができ、よって、排気脈動波を有
効に利用して出力および燃費を向上させることができる
エンジンの運転状態制御装置を提供することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンの回
転を変速する変速機構を有し、上記エンジンの燃焼室の
排気ガス出口に排気ガスを外部へ排出する排気管を設け
たエンジンの運転状態制御装置において、上記排気ガス
出口から発せられる排気ガス圧力波が上記排気管により
反射されて上記排気ガス出口に戻るタイミングを変更す
るタイミング変更手段を設け、上記排気管に同排気管の
壁温を検出する壁温検出手段を設け、上記エンジンのス
ロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル
開度検出手段を設け、上記変速機構の変速比を検出する
変速比検出手段を設け、この変速比検出手段の検出結果
と上記壁温検出手段の検出結果と上記スロットル開度検
出手段の検出結果とに基づいて上記タイミング変更手段
を動作させる制御手段を設けたことを特徴としている。

【０００８】上記構成のエンジンの運転状態制御装置に
あっては、変速比と排気管の壁温とスロットル開度に応
じてタイミング変更手段が作動する。よって、例えば、
シフト段がトップ位置にあって輸送車両の走行速度が速
い場合には、より高温の排気ガスを排出するように点火
時期を遅らせるなどタイミング変更手段を動作させるこ
とにより、排気ガス圧力波が排気ガス出口に戻るタイミ
ングを適切に設定することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】

Ａ．点火時期の制御への適用 （１）自動二輪車の構成 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら
説明する。まず、図１を参照してエンジンの運転状態制
御装置（以下、運転状態制御装置と略称する）を有する
エンジンが搭載された自動二輪車について説明する。図
１において符号１フレームであり、フレーム１は、ヘッ
ドパイプ２と、このヘッドパイプ２に連結された左右一
対のメインフレーム５と、これらメインフレーム５の間
に架設されてクロスメンバを形成するバックステー６
と、メインフレーム５の下部に連結されたリヤアームブ
ラケット７等から構成されている。

【００１０】ここで、メインフレーム５には燃料タンク
３とＶ型４気筒エンジン４が取り付けられ、ヘッドパイ
プ２には、前輪８を懸架するフロントフォーク９および
このフロントフォーク９を操作するハンドル１０が回動
自在に支持されている。また、バックステー６には、後
述するシートカウル１６を固定するためのブラケット６
ａが車体後方へ向けて突設されている。また、リアアー
ムブラケット７にはリアアーム１１が回動自在に支持さ
れ、リアアーム１１には後輪１２が回転自在に支持され
ている。なお、符号１３はリアアーム１１とバックステ
ー６との間に介装されたクッションユニットである。

【００１１】次に、エンジン４の下部気筒（第１、第３
気筒）４ａには、エンジン４の下方から車体の右側後部
へ延在する排気管１４が取り付けられ、排気管１４の先
端部には消音器１４ａが取り付けられている。また、エ
ンジン４の上部気筒（第２、第４気筒）４ｂには、燃料
タンク３の下方から後輪１２の上方へ延在する排気管１
４が取り付けられ、排気管１４の先端部には消音器１４
ａが取り付けられている。なお、符号１５は空気抵抗を
減少させるとともに運転者を風圧から保護するためのフ
ロントカウリングである。

【００１２】次に、シートカウル１６は、後輪の上方に
配置された２本の排気管１４の上方および両側方を覆う
ように断面略門型状に形成されており、シート１７が装
着されかつフレーム１のブラケット６ａに取付ボルト１
８によって取り付けられた前部シートカウル１９と、こ
の前部シートカウル１９の後部に係止部２０を介して着
脱自在に取り付けられた後部シートカウル２１とに２分
割形成されている。前後シートカウル１９，２１を分割
する分割線は、シート１７の後方からシートカウル１６
の両側部を排気管１４の最も太い部分を避けて前下がり
に斜めに横切るように配置されている。すなわち、上述
した分割線からシートカウル１６を分割することによっ
て、前部シートカウル１９が側面視略三角形状の片持ち
梁として作用することになり、これによって前部シート
カウル１９を必要最小限度の寸法をもって形成すること
ができる。

【００１３】後部シートカウル２１は、係止部２０によ
って前部シートカウル１９に着脱自在に取り付けられて
いる。後部シートカウル２１は、前部シートカウル１９
よりも剛性が低い材料で構成されている。そして、後部
シートカウル２１を取り外すには、その前側部分を内側
へ撓ませることにより、係止部２０の係合状態を解除し
て後方へ引き離す。また、後部シートカウル２１を取り
付けるには、排気管１４を覆うようにして車体後方から
前部シートカウル１９に近接させ、その前側部分を撓ま
せて係止部を係止する。

【００１４】（２）エンジン等の構成 次に、図２を参照してエンジン４等の構成について説明
する。エンジン４は、下側に配列された第１気筒４ａお
よび第３気筒４ｃ、上側に配列された第２気筒４ｂおよ
び第４気筒４ｄから構成されている。図において符号４
１はシリンダボデイ３、４２はシリンダヘッド、４３は
点火プラグ（タイミング変更手段）である。また、４４
はエンジン４のクランク軸１１０（図３参照）の回転を
変速する変速機（変速機構）である。

【００１５】ここで、第１、第４気筒４ａ，４ｄに接続
された排気管１４には、熱電対又はサーミスタ等からな
る壁温センサ（壁温検出手段）２４が設けられている。
図４は壁温センサ２４の取付状態を示す図である。壁温
センサ２４は、排気管１４の外壁に凸部１４ｂを膨出形
成し、この凸部１４ｂ内に壁温センサ２４の先端部をロ
ウ付けして固定され、排気管１４の通路抵抗を小さくす
るようになされている。なお、壁温センサ４２の代わり
に熱電対あるいはサーミスタを排気管１４の中心部に突
出させ、排気ガス温度を計測させてこの計測出力をＥＣ
Ｕ１００へ入力させる途中において、出力が変動すると
き、この変動の時定数を増大させる遅延回路を介在させ
るようにしても良い。

【００１６】次に、図３を参照して減速機４４の構成を
説明する。なお、図３は、第１速減速状態から第６速減
速状態（トップ）までの減速状態の内、第１速減速状態
から第３速減速状態までの歯車列及びシフト状態を示
す。図中符号１００はエンジン４のシリンダ本体、１０
１はクラッチユニット、１０２はトランスミッションで
ある。エンジン４のクランク軸１１０の回転は、駆動歯
車１１１および被駆動歯車１１２を介して、クラッチ１
１３およびトランスミッション１０２にわたって配置さ
れたメイン軸１１４に伝達される。メイン軸１１４の回
転は、以下に説明する減速歯車列１１６により段階的に
減速されるようになっている。すなわち、メイン軸１１
４には、第１駆動歯車１２１が固定されるとともに第２
駆動歯車１２３が回転自在に支持されている。また、メ
イン軸１１４の外周にはスプライン部１１４ａが設けら
れ、このスプライン部１１４ａには、第３駆動歯車１２
５がスプライン嵌合している。第２駆動歯車１２３と第
３駆動歯車１２５には、ドッグ１２３ａとドッグ１２５
ａがそれぞれ形成されており、第３被駆動歯車１２５が
第２駆動歯車１２３に接近または離間することにより、
ドッグ１２５ａおよびドッグ１２３ａが係脱自在に係合
するようになっている。

【００１７】また、トランスミッション１０２には、カ
ウンタ軸１１７が回転自在に支持されている。カウンタ
軸１１７には第１被駆動歯車１２２および第３被駆動歯
車１２６が回転自在に支持されている。また、カウンタ
軸１１７の外周にはスプライン部１１７ａが設けられ、
このスプライン部１１７ａには、第２被駆動歯車１２４
がスプライン嵌合している。第１被駆動歯車１２２と第
２被駆動歯車１２４には、ドッグ嵌合孔１２２ａと第１
ドッグ１２４ａがそれぞれ形成されており、第１被駆動
歯車１２２に第２被駆動歯車１２４が接近または離間す
ることにより、ドッグ嵌合孔１２２ａおよび第１ドッグ
１２４ａが係脱自在に係合するようになっている。ま
た、第２被駆動歯車１２４と第３被駆動歯車１２６に
は、第２ドッグ１２４ｂとドッグ嵌合孔１２６ａがそれ
ぞれ形成されており、第２被駆動歯車１２４が第３被駆
動歯車１２６に接近または離間することにより、第２ド
ッグ１２４ｂとドッグ嵌合孔１２６ａが係脱自在に係合
するようになっている。

【００１８】さらに、トランスミッション部１０２に
は、ヨークガイド１２９が支持され、ヨークガイド１２
９には第１ヨーク１２７と第２ヨーク１２８がその軸方
向へ摺動自在に支持されている。また、トランスミッシ
ョン１０２には、その外周に第１カム溝１３０ａおよび
第２カム溝１３０ｂが形成されたシフト用円筒カム１３
０が回転自在に配置されている。第１ヨーク１２７の一
端部は第１カム溝１３０ａに係合するとともに、他端部
は第２被駆動歯車１２４に設けられたヨーク嵌合溝１２
４ｃに係合している。また、第２ヨーク１２８の一端部
は１３０ｂに係合するとともに、他端部は第３駆動歯車
１２５に設けられたヨーク嵌合溝１２５ｂに係合してい
る。なお、図中符号１１５はメイン軸支持軸受、１１８
はカウンタ軸支持軸受である。

【００１９】そして、足踏みシフトレバー（図示略）を
操作することにより、シフト用円筒カム１３０がニュー
トラル位置から回転すると、第１ヨーク１２７が図中右
側へ移動し、ヨーク嵌合溝１２４ｃを押圧して第２被駆
動歯車１２４を右側へ移動させる。その結果、第１ドッ
グ１２４ａがドッグ嵌合孔１２２ａに嵌合し、メイン軸
１１４の回転は、第１駆動歯車１２１、第１被駆動歯車
１２２、第２被駆動歯車１２４およびカウンタ軸１１７
へと順次に伝達され、カウンタ軸１１７の回転は駆動ス
プロケット１１９によってチェーン１２０に伝達されて
後輪１２（図３参照）を回転させる。この状態は第１減
速状態（シフト位置は第１速）である。

【００２０】次に、シフト用円筒カム１３０が上記と同
一方向へさらに回転すると、第１ヨーク１２７が左側へ
移動してヨーク嵌合溝１２４ｃを押圧し、第２被駆動歯
車１２４を左側へ移動させる。その結果、第１ドッグ１
２４ａとドッグ嵌合孔１２２ａとの係合状態が解除され
る。これと同時に、第２ヨーク１２８が右側に移動して
ヨーク嵌合溝１２５ｂを押圧し、これによって第３駆動
歯車１２５が移動してドッグ１２５ａがドッグ１２３ａ
と嵌合する。その結果、メイン軸１１４の回転は、第３
駆動歯車１２５、第２駆動歯車１２３、第２被駆動歯車
１２４およびカウンタ軸１１７へと順次伝達される。こ
の状態は第２減速状態（シフト位置は第２速）である。

【００２１】次に、シフト用円筒カム１３０が上記と同
一方向へさらに回転すると、第１ヨーク１２７が左側へ
移動してヨーク嵌合溝１２４ｃを押圧し、第２被駆動歯
車１２４が左側へ移動して第２ドッグ１２４ｂがドッグ
嵌合孔１２６ａと嵌合する。これと同時に、第２ヨーク
１２８が左側に移動してヨーク嵌合溝１２５ｂを押圧
し、これによってドッグ１２５ａとドッグ１２３ａとの
係合状態が解除される。その結果、メイン軸１１４の回
転は、第３駆動歯車１２５、第３被駆動歯車１２６、第
２被駆動歯車１２４およびカウンタ軸１１７へと順次伝
達される。この状態は第３減速状態（シフト位置は第３
速）である。

【００２２】上記のような各減速状態は、シフト用円筒
カム１３０の外周に円周方向に沿って形成した凸条１３
０ｃとシフト位置検出センサ１３１によって検出され
る。すなわち、凸条１３０ｃの高さは、シフト用円筒カ
ム１３０がニュートラルの位置から第１速、第２速、第
３速の位置へ回転するに従って段階的に低くなるか、高
くなるように設定されている。これにより、シフト用円
筒カム１３０が回転するに従って、シフト位置検出セン
サ１３１が出力するシフト位置信号ＫＧの出力電圧が段
階的に変化し、出力電圧の値に基づいて後述するＥＣＵ
２００がシフト位置を認識する。

【００２３】（３）制御回路の構成 次に、図５は運転状態制御装置の制御ブロック図であ
る。図中符号２００は、エンジン４の各部を制御するＥ
ＣＵ（制御手段）である。このＥＣＵ２００には各種セ
ンサから検出結果を示す信号が入力される。すなわち、
エンジン４のスロットルバルブ（図示略）に設けられた
エンジン負荷センサ（スロットル開度センサ）２０１
は、スロットル開度信号ＴＨをＥＣＵ２００に出力す
る。また、エンジン４のクランク軸に設けられたエンジ
ン回転数センサ２０２は、ＥＣＵ２００にエンジン回転
数信号ＮＥを出力する。また、第１、第４気筒４ａ，４
ｄに属する壁温センサ２４，…は、壁温信号ＴＷをＥＣ
Ｕ２００に出力する。

【００２４】次に、符号２０５はデータメモリであり、
図６（ａ）に示すように、スロットル開度ＴＨとエンジ
ン回転数ＮＥに対応する基準制御量Ｉ0を示す各種マッ
プを記憶している。これらマップは、シフト段数がｎ段
であるとすると（この実施の形態では第３速まで３
段）、各シフト位置毎に設けられている。なお、図中符
号（１）で示すマップは減速比が最大の第１速のもの、
符号（ｎ）で示すマップは、減速比が最小か減速しない
同一回転数である場合、あるいはオーバードライブのも
のを示す。また、この実施例では、制御量Ｉ0を点火時
期とした場合について説明するが、その他、排気タイミ
ングや背圧バルブ開度など種々の制御量Ｉ0をスロット
ル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥに対応するマップとし
て記憶させることができる。また、これらその他の制御
量Ｉ0の制御については後述する。

【００２５】図６（ｂ）は、各壁温センサ２４が設けら
れた位置の排気管１４の基準温度Ｔ0を、スロットル開
度ＴＨとエンジン回転数ＮＥに対応させたマップであ
り、データメモリ２０５はこれらマップも記憶してい
る。これらマップは、各シフト位置毎に設けられ（符号
（１）〜（ｎ）までｎ個）、各シフト位置における排気
管１４の基準温度Ｔ0を指示している。そして、ＥＣＵ
２００は、シフト位置に応じていずれかのマップを選択
し、選択したマップを参照してスロットル開度ＴＨとエ
ンジン回転数ＮＥに対応する基準温度Ｔ0を読み出すと
ともに、基準温度Ｔ0と壁温ＴＷとの壁温差δＴＷを算
出する。ここで、基準温度Ｔ0とは、上述のように排気
管１４の長さを設定する場合の計算基準となる温度であ
り、排気管温度をこの基準温度Ｔ0に保持すると、その
温度における音速と排気管長さが適応し、排気脈動効果
が充分に得られる温度であり、実際には実験により求め
るのが一般的である。

【００２６】また、データメモリ２０５は、図６（ｃ）
に示すように、壁温差δＴＷとエンジン回転数ＮＥとに
対応する制御補正量δＩを示すマップを記憶している。
このマップは、スロットル開度の全閉状態を０％、全開
状態を１００％とした場合に、０％から１００％までを
例えば１０等分した場合の各スロットル開度の範囲毎に
設けられている。さらに、このようなマップは、ｎ段の
各シフト位置毎に設けられており、よって、この実施例
の場合には、マップの数は２０個（１０×ｎ）となる。
そして、ＥＣＵ２００は、シフト位置検出センサ１３１
とエンジン負荷センサ２０１の検出結果に基づいて、図
６（ｃ）に示すマップのうち当該スロットル開度ＴＨと
シフト位置に対応するものを選択し、選択したマップを
参照して壁温差δＴＷとエンジン回転数ＮＥに対応する
制御補正量δＩを読み出して制御量Ｉを補正する。

【００２７】そして、ＥＣＵ２００は、補正した制御量
Ｉに基づいて全部でｍ個（この例では４個）ある気筒４
ａ，…のアクチュエータ群２１０，…２１４にそれぞれ
制御信号を出力する。アクチュエータ群２１０，…は、
点火プラグ４３などのように排気ガス圧力波が排気管１
４により反射されて排気ガス出口に戻るタイミングを変
更し得る種々のアクチュエータを含む。

【００２８】（４）運転状態制御装置の動作 次に、図７を参照して上記構成の運転状態制御装置の動
作について説明する。まず、ＥＣＵ２００は、シフト位
置検出センサ１３１からシフト位置ＫＧ、エンジン回転
数センサ２０２からエンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷
センサ２０１からスロットル開度ＴＨ、２つの壁温セン
サ２４から壁温ＴＷを入力する（ステップＳ１）。この
場合、ＥＣＵ２００は、各壁温センサ２４から入力され
た壁温ＴＷを平均して次の処理に用いる。次に、シフト
位置検出センサ１３１の入力信号に基づいて図６（ａ）
に示すマップのいずれかを選択し、選択したマップを参
照して各気筒における基準制御量Ｉ0（点火時期）を読
み出す（ステップＳ２）。

【００２９】次いで、ＥＣＵ１００は、図６（ｂ）に示
すマップからシフト位置に対応するものを選択し、選択
したマップを参照してエンジン回転数ＮＥとスロットル
開度ＴＨにより定まる運転点における基準温度Ｔ0を読
み出す（ステップＳ３）。そして、各壁温センサ２４に
より検出された壁温ＴＷと基準温度Ｔ0との壁温差δＴ
Ｗを算出する（ステップＳ４）。

【００３０】ここで、第１速でエンジン４を運転する場
合と第３速でエンジン４を運転する場合とでは、第３速
の場合の方が平均すると２００゜Ｃほど排気管１４の壁
温が低くなり、このため、壁温センサ２４で検出された
壁温ＴＷと実際の壁温との間の差が大きくなる。そこ
で、データメモリ２０５は、そのようなシフト位置の相
異による壁温ＴＷと実際の壁温との差を加味した基準壁
温Ｔ0のマップを記憶している。例えば、第３速で運転
して排気管１４がかなり冷却され、検出された壁温ＴＷ
よりも実際の壁温の方が低い傾向にあるとすると、図６
（ｂ）のマップが指示する基準壁温Ｔ0は低めに設定さ
れる。これにより、第３速においては、算出された壁温
差δＴＷの値はマイナス側になる傾向を示し、これがエ
ンジン４の制御に反映される。

【００３１】次に、ＥＣＵ２００は、図６（ｃ）に示す
マップから、シフト位置とスロットル開度ＴＨに対応す
るものを選択し、選択したマップを参照して壁温差δＴ
とエンジン回転数ＮＥに対応する制御補正量δＩを読み
出す（ステップＳ５）。次いで、ＥＣＵ２００は、図６
（ａ）に示すマップから読み出した基準制御量Ｉ0に上
記演算により求めた制御補正量δＩを加算し（ステップ
Ｓ６）、こうして求めた制御量Ｉに基づいて各気筒４
ａ，…の点火プラグ４３を作動させる（ステップＳ
７）。このようなアルゴリズムは、エンジンの停止の指
示がなされるまでエンジンの点火サイクル毎に行われ、
補正された制御量Ｉ、つまり補正された点火時期により
以下のような点火が行われる。

【００３２】たとえば、エンジン４が第３速で運転され
ているために検出された壁温ＴＷよりも実際の壁温の方
が低い傾向にあるとすると、前述のように、壁温差δＴ
Ｗの値はマイナス側になる傾向を示し、上記のようにし
て求められる制御補正量δＩがマイナス側になる傾向を
示す。これにより、制御量Ｉは基準制御量Ｉ0よりも小
さくなる。この場合、ＥＣＵ２００は、点火時期をスロ
ットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥにより定められた
基準の点火時期より遅く設定し、その結果、より温度の
高い排気ガスが発生する。これにより、排気管１４にお
ける音速が高くなり、排気ガスの圧力波が排気ガス出口
に戻る時期が早くなる。すなわち、排気管１４の実際の
壁温が検出された壁温ＴＷよりも低いときに何ら手だて
を施さなければ、排気ガスの圧力波が排気ガス出口に戻
る時期が設計値よりも遅くなって排気脈動を利用するこ
とができないが、上記のように制御することにより、排
気ガスの圧力波の伝搬速度が引き上げられて、圧力波の
戻りタイミングが設計値に近付くように補正される。よ
って、排気ガスの脈動効果を有効に利用して出力および
燃費を向上させることができる。

【００３３】Ｂ．その他の制御への適用例 以上は本発明を点火時期の制御に適用したものである
が、以下に説明するような排気管１４の背圧の制御や空
燃比の制御にも適用することができる。以下、本発明の
他の適用例について説明する。

【００３４】（１）排気タイミングの制御 図８は本発明を２サイクルエンジンにおける排気タイミ
ングの制御に適用した例を示す図であり、図中符号５０
は吸気ポート、５１はピストン、５２は排気ポート（排
気ガス出口）である。なお、図７までのものと同一符号
は同一又は相当部分を示す。この運転状態制御装置は、
排気ポート５２の上縁部に回転自在に配設され、排気開
始時期を変化させる排気可変バルブ５３と、この排気可
変バルブ５３を回転駆動するアクチュエータ５４とを備
えている。

【００３５】そして、この運転状態制御装置におけるＥ
ＣＵ２００は、前記第１または第２実施例のようにして
算出された最終的な制御補正量δＩが０よりも小さく、
よって、各気筒に属する排気管の各壁温が基準温度より
低い傾向にあるほど、排気可変バルブ５３を開き始める
タイミングを早める。これにより、排気ガスが高温の状
態で排気管内に排出されて排気管内での排気ガス温度が
上昇する。その結果、排気圧力波が排気ポート５２に戻
るタイミングが速くなって設計値に近付き、これによ
り、排気脈動を有効に利用して出力および燃費を向上さ
せることができる。

【００３６】（２）排気管の等価管長の制御 図９は本発明を排気管１４の等価管長の制御に適用した
例を示す図である。なお、図８までのものと同一符号は
同一又は相当部分を示す。この運転状態制御装置は、排
気管１４の上流側に開口するように接続形成されたブラ
ンチ管５６と、このブランチ管５６の開口部を開閉する
ブランチ開閉弁５７と、このブランチ開閉弁５７を開閉
駆動するアクチュエータ５８とを備えている。そして、
ブランチ開閉弁５７を開けてブランチ管５６を排気管１
４に連通させると、排気管１４の等価管長が長くなるよ
うになっている。

【００３７】そして、この運転状態制御装置におけるＥ
ＣＵ２００は、上述のようにして算出された最終的な制
御補正量δＩが０よりも小さく、よって、排気管１４の
各壁温が基準温度より低い傾向にあるほど、ブランチ開
閉弁５７を閉じる。よって、排気管１４の壁面温度が低
いことによって等価管長が実質的に延長された状態とな
っても、ブランチ開閉弁５７を閉じて等価管長を短縮す
ることにより相殺することができる。その結果、排気圧
力波が排気ポート５２に戻るタイミングが速くなって設
計値に近付き、これにより、排気脈動を有効に利用して
出力および燃費を向上させることができる。

【００３８】（３）排気管の背圧の制御 図１０は本発明を排気管の背圧の制御に適用した例を示
す図である。なお、図９までのものと同一符号は同一又
は相当部分を示す。この運転状態制御装置は、排気管１
４の端部に設けられたコンバジェントコーン１４ｃの下
流側に開閉自在に配設された背圧調整バルブ６０と、こ
の背圧バルブ６０を開閉駆動するアクチュエータ６１と
を備えている。

【００３９】そして、この運転状態制御装置においてＥ
ＣＵ２００は、上述のようにして算出された最終的な制
御補正量δＩが０よりも小さく、よって、排気管１４の
各壁温が基準温度より低い傾向にあるほど背圧調整バル
ブ６１を閉じるようにしたので、排気管１４の壁面温度
が低い傾向にある場合は、排気管１４内の圧力が上昇
し、排気圧力波の伝搬速度が上昇する。その結果、排気
圧力波が排気ポートに戻るタイミングが速くなって設計
値に近付き、よって、排気脈動を有効に利用して出力お
よび燃費を向上させることができる。

【００４０】（４）補助排気ポートの流量制御 図１１は、本発明を補助排気ポートの流量の制御に適用
した例を示す図である。なお、図１０までのものと同一
符号は同一又は相当部分を示す。この運転状態制御装置
は、メインの排気ポート５２をバイパスする一対の補助
排気ポート６４，６４を開閉する開閉バルブ６５と、こ
の開閉バルブ６５を開閉駆動するアクチュエータ６６と
を備えている。

【００４１】そして、この運転状態制御装置におけるＥ
ＣＵ２００は、上述のようにして算出された最終的な制
御補正量δＩが０よりも小さく、よって、排気管の各壁
温が基準温度より低い傾向にあるほど補助排気ポート６
４を開くので、排気ガスが高温の状態で排出されて排気
ガス温度が上昇する。その結果、排気圧力波が排気ポー
トに戻るタイミングが速くなって設計値に近付き、よっ
て、排気脈動を有効に利用して出力および燃費を向上さ
せることができる。

【００４２】（５）排気タイミングの制御の他の例 図１２は本発明を４サイクルエンジンの排気タイミング
の制御に適用したその他の例を示す図である。なお、図
１１までのものと同一符号は同一又は相当部分を示す。
図中符号７０は吸気バルブ、７１は排気バルブである。
また、７２は吸気バルブ７０を駆動するカム、７３は排
気バルブ７１を駆動するカムであり、これらカム７２，
７３は図中時計方向へ回転させられる。この運転状態制
御装置では、カム７３の回転開始位置が図中実線で示す
位置から二点鎖線で示す位置まで連続的に可変とされて
いる。この構成により、カム７３の回転開始位置を図中
二点鎖線で示す側へ移動させるに従って、排気バルブ７
１が開くタイミングが速くなる。

【００４３】そして、この運転状態制御装置におけるＥ
ＣＵ２００は、前述のようにして算出された最終的な制
御補正量δＩが０よりも小さく、よって、各気筒に属す
る排気管の各壁温が基準温度より低い傾向にあるほど、
排気バルブ７３の回転開始位置を図中二点鎖線で示す位
置の方へずらす。これにより、排気バルブ７３が開き始
めるタイミングが早くなり、排気ガスが高温の状態で排
気管内に排出されて排気管内での排気ガス温度が上昇す
る。その結果、排気圧力波が排気ポート５２に戻るタイ
ミングが速くなって設計値に近付き、よって、排気脈動
を有効に利用して出力および燃費を向上させることがで
きる。

【００４４】（６）空燃比の制御 本発明は、空燃比の制御にも適用することができる。図
１２は、空燃比と排気ガス温度との関係を示す線図であ
る。図１２に示すように、排気ガスの温度は空燃比が範
囲Ａにあるときは空燃比の増加とともに上昇し、空燃比
がＣのときに極大値をとり、空燃比が範囲Ｂにあるとき
は空燃比の増加に従って減少する。そして、データメモ
リは、図１２に示すデータをマップとして記憶してい
る。

【００４５】この運転状態制御装置におけるＥＣＵは、
図６（ｂ）に示すマップを参照し、スロットル開度ＴＨ
とエンジン回転数ＮＥに対応する基準温度Ｔ0を読み出
す。そして、基準温度Ｔ0と壁温センサにより検出され
た壁温Ｔとを比較し、壁温差δＴに応じて以下のように
して排気ガス温度を調整する。たとえば、壁温差δＴが
０よりも小さい場合において、空燃比が範囲Ａにあると
すると、ＥＣＵは空燃比を上げて排気ガス温度を上昇さ
せる。また、空燃比が範囲Ｂにある場合には、ＥＣＵは
空燃比を下げて排気ガス温度を上昇させる。その結果、
排気圧力波が排気ポート５２に戻るタイミングが速くな
って設計値に近付き、よって、排気脈動を有効に利用し
て出力および燃費を向上させることができる。

【００４６】（７）その他の適用例 本発明は、無段変速機を有するエンジンにも適用するこ
とができる。たとえば、Ｖベルト式無段変速機のＶベル
トの外周位置を検出するセンサを設けて変速比を検出す
るように構成することができる。あるいは、Ｖベルトが
巻回されるプーリの２つのディスクの離間距離を検出す
るセンサを設けることもできる。また、この場合におい
て、図６に示すマップは、減速比の最大値から最小値
（あるいはオーバードライブ時の変速比）までを等分割
し、各減速比の範囲毎に設けることができる。

【００４７】排気管１４の内部に、同排気管の有効管長
を変更する部材を配置することができる。たとえば、図
１０に示すコンバージェントコーン１４ｃの内部に、こ
れとほぼ相似形の部材を長手方向へ移動可能に設けるこ
とができる。また、図９に示すブランチ開閉弁５７に代
えて、ブランチ管５６の軸線方向に摺動可能なピストン
を配置して等価管長を変更するように構成することもで
きる。なお、本発明は、２サイクルエンジンおよび４サ
イクルエンジンに適用することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、変
速比と排気管の壁温に応じてタイミング変更手段が作動
するから、例えば、シフト段がトップ位置にあって輸送
車両の走行速度が速い場合には、より高温の排気ガスを
排出するように点火時期を遅らせるなどタイミング変更
手段を動作させることにより、排気ガス圧力波が排気ガ
ス出口に戻るタイミングを適切に設定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を適用した自動二輪車を示
す側面図である。

【図２】実施の形態を適用したエンジンの側面図であ
る。

【図３】変速機を示す概略図である。

【図４】実施の形態における壁温センサの取付け構造を
示す図である。

【図５】実施の形態の制御回路を示すブロック図であ
る。

【図６】実施の形態におけるエンジンの制御マップを示
す図である。

【図７】実施の形態の動作を示すフローチャートであ
る。

【図８】本発明の他の適用例におけるタイミング制御手
段を示す図である。

【図９】本発明の他の適用例におけるタイミング変更手
段示す図である。

【図１０】本発明の他の適用例におけるタイミング変更
手段を示す図である。

【図１１】本発明の他の適用例におけるタイミング変更
手段を示す図である。

【図１２】本発明の他の適用例におけるエンジンの要部
を示す側断面図である。

【図１３】本発明の他の適用例を説明するための空燃比
と検出排気温度との一般的関係を示す線図である。

【符号の説明】

４ エンジン １４ 排気管 ２１ エンジン回転数センサ ２２ 開度センサ ２４ 壁温センサ（壁温検出手段） ４３ 点火プラグ（タイミング変更手段） ４４ 減速機（変速機構） ５２ 排気ポート（排気ガス出口） ５３ 排気可変バルブ（タイミング変更手段） ５６ ブランチ管 ５７ ブランチ管開閉バルブ（タイミング変更手段） ６０ 背圧調整バルブ（タイミング変更手段） ６５ 補助排気ポート開閉バルブ（タイミング変更手
段） １００ ＥＣＵ（運転状態制御手段） １３１ シフト位置検出センサ（変速比検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ａ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 27/06 F01N 7/00 F02B 25/20 F02D 41/14 310 F02P 5/15

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの回転を変速する変速機構を
   有し、上記エンジンの燃焼室の排気ガス出口に排気ガス
   を外部へ排出する排気管を設けたエンジンの運転状態制
   御装置において、 上記排気ガス出口から発せられる排気ガス圧力波が上記
   排気管により反射されて上記排気ガス出口に戻るタイミ
   ングを変更するタイミング変更手段を設け、 上記排気管に同排気管の壁温を検出する壁温検出手段を
   設け、上記エンジンのスロットルバルブのスロットル開度を検
   出するスロットル開度検出手段を設け、 上記変速機構の変速比を検出する変速比検出手段を設
   け、この変速比検出手段の検出結果と上記壁温検出手段
   の検出結果と上記スロットル開度検出手段の検出結果と
   に基づいて上記タイミング変更手段を動作させる制御手
   段を設けたことを特徴とするエンジンの運転状態制御装
   置。