JPH0427718A - ２サイクル内燃機関の気筒数制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 口産業上の利用分野〕 本発明は２サイクル内燃機関の気筒数制御方法に関する
。

〔従来の技術〕

２サイクル内燃機関では、機関低負荷時に多量の既燃ガ
スが燃焼室内に残留するために新気が少なくなり、その
結果混合気が着火しずらくなる。

この場合、着火しやすくするためには新気量を増大させ
ればよいことになる。

ところで多気筒２サイクル内燃機関、例えば６気筒２サ
イクル内燃機関で３気筒を休止させると、休止気筒では
ピストンによる吸い込み作用が実質的に生じないので、
この休止気筒には新気がさほど流入しない。一方、稼動
気筒ではブローダウンの反射波による負圧によって吸い
込み作用が生じるので、大６分の新気が稼動気筒に流入
する。従って一部の気筒を休止させれば稼動気筒への新
気量が増大することになり、斯くして良好な着火が得ら
れることになる。しかしながら、休止気筒では吸い込み
作用がないといっても実際には新気が休止気筒にも多少
流入するために、稼動気筒に供給される空気量がその分
だけ減少する。従って３気筒運転時における機関出力ト
ルクは、同一機関負荷における全気筒運転での機関出力
トルクよりも多少小さくなる。この結果、全気筒運転と
３気筒運転間での稼動気筒数切換の際に機関８カトルク
が急変し、このために乗り心地が悪化すると共に円滑な
車両操作ができなくなるという問題が生じる。

そこで、機械式過給機の上下流の給気通路を連結するバ
イパス通路を設け、３気筒運転を行う機関低負荷時に開
度が大きくなり且つ全気筒運転を行う機関高負荷時に開
度が小さくなるバイパス制御弁をバイパス通路内に配置
した６気筒２サイクル内燃機関において、全気筒運転と
３気筒運転との間の稼動気筒数切換時にバイパス制御弁
を漸進的に開閉させるようにし、機関出力トルクの変化
を滑らかにした過給制御方法が公知である（特開平１−
２１６０２１公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら６気筒運転と３気筒運転とではその機関出
力トルクがかなり異なる。従って、稼動気筒数切換の際
に発生する機関出力トルクの急変を上述の過給制御方法
によって多少緩和したとしても、この機関出力トルクの
変化は依然としてかなり急激な変化をなす。この機関出
力トルクの変化を小さくするためには、６気筒運転と３
気筒運転の間に４気筒運転および５気筒運転を入れれば
よいと考えられる。しかしながら、バランスの良い部分
気筒運転を行わないと、機関本体で発生する振動が大き
くなってしまう。

〔課題を解決するための手段〕

上言己問題点を解決するために本発明によれば、機関負
荷に応じて稼動気筒数を変えるようにした６気筒２サイ
クル内燃機関において、６気筒のうち４気筒を稼動して
いる４気筒運転時に２気筒を稼動させた後、１気筒を休
止させ、次いでこれを繰返すようにしている。

〔作　用〕

機関負荷に応じて稼動気筒数を変え、６気筒のうち４気
筒を稼動している４気筒運転時には２気筒を稼動させた
後、１気筒を休止させ、次いでこれを繰返す。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１は６気筒２サイクル内燃機関本
体、２は給気ボート、３は給気マニホルド、４はインタ
ーターラ、５は機関によって駆動される機械式過給機、
６は給気ダクト、７は給気ダクト６内に配置されたスロ
ットル弁、８はエアフローメータ、９はエアクリーナ、
１０は排気ポート、１１は排気マニホルド、１５は燃料
墳射弁、１６は点火栓を夫々示す。

電子制御ユニット２０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス２１によって相互に接続されたＲＯＭ
　（リードオンメモリ）２２、ＲＡＭ　（ランダムアク
セスメモリ）　２３、ＣＰＵ　（マイクロプロセッサ）
２４、入力ポート２５および出力ボート２６を具備する
。−スロットル弁７にはスロットル弁開度に比例した出
力電圧を発生するスロットルセンサ１８が連結され、こ
のスロットルセンサ１８の出力電圧がＡＤ変換器２９を
介して入力ポート２５に入力される。またエアフローメ
ータ８の出力信号がＡＤ変換器２８を介して入力ポート
２５に人力される。

更に人力ボート２５にはクランクシャフト　（図示しな
い）が一定角度だけ回転する毎に出力パルスを発生する
クランク角センサ１９が接続される。なお電子制御ユニ
ット２０内では、このクランク角センサ１９の出力信号
に基づいて機関回転数Ｎが算出される。−刃出力ポート
２６は夫々対応する駆動回路３１．３２を介して各気筒
の燃料墳射弁１５＄よび点火栓１６に接続される。

第１図において各気筒は′１１気筒、１６気筒、″２気
筒、１４気筒、１３気筒、″５気筒の順序でクランク角
の位相が６０°ずつ遅れており、従って各気筒の燃料噴
射制御および点火制御もこの順序で６０°ずつ位相をず
らせて行われる。なお全気筒運転時にこの気筒順序で稼
動させることにより、機関本体１の振動が少なく且つバ
ランスがとれた全気筒運転を行うことができる。また燃
料噴射および点火の制御は電子制御ユニット２０により
各気筒毎に行われるので、６気筒のうちの一部の気筒だ
けを稼動する部分気筒運転時に任意の気筒を休止気筒に
することができる。

次に第２図を参照して稼動気筒数と機関出力トルクの関
係について説明する。２サイクル内燃機関では給気弁お
よび排気弁がピストンの下死点前後に亘るほぼ同じ期間
において同時に開弁している。従って、一部の気筒だけ
を稼動する部分気筒運転時における休止気筒では、給気
ポート２内のガス圧と排気ポート１０内のガス圧とがほ
ぼ等しい場合、給気弁および排気弁の開弁期間中にピス
トンの下降に伴って給気ポート２および排気ポート１０
の双方から休止気筒内にガスが入り込み、次いでピスト
ンの上昇に伴って給気ポート２および排気ポート１０の
双方にガスが吐出される。即ち１サイクル全体で見れば
、休止気筒では給気ポート２から気筒内への新気の強制
的な吸い込み作用がないので、休止気筒に新気が入り込
みにくい。従って２サイクル内燃機関では、休止気筒の
給気ポート２内に開閉弁を設けてこの開閉弁を閉弁しな
くても、休止気筒には自動的に新気がほとんど供給され
なくなる。

一方稼動気筒では、給気弁より少し先に開弁する排気弁
が開弁すると、燃焼室内の高圧既燃ガスが排気ポート１
０内に流出し、その結果排気ポート１０内の圧力が一時
的に大きな正圧となる。この正圧は排気通路内を下流に
向けて伝播し、各気筒の排気通路の集合部において反射
し、今度は負圧となって再び排気ポート１０内に伝播し
てくる。この反射波の負圧によって、稼動気筒では給気
ポート２から新気が急激に吸い込まれる。

上述のように、２サイクル内燃機関の部分気筒運転時に
は、休止気筒には新気がほとんど入り込まず、また稼動
気筒は新気を吸い込みやすい。−方、同一スロットル弁
開度すなわち同一機関負荷の場合、機械式過給機５は稼
動気筒数によらず一定量の空気を機関本体１に押し込む
。従って機械式過給機５によって送り込まれる一定量の
空気のほとんどは稼動気筒に分配され、従って稼動気筒
数が少ないほど１稼動気筒当りに供給される新気量が多
くなる。従って、６気筒２サイクル内燃機関において機
関低負荷時に部分気筒運転を行えば、稼動気筒の点火栓
１６回りに新気が十分行き渡るようになり、斯くして確
実に混合気が着火せしｔられる。

ところで、休止気筒において給気ポート２内の圧力が排
気ポート１０内の圧力よりも高い場合には、休止気筒に
おいて給気ポート２から排気ポート１０へ新気が多少流
出する。実際には１稼動気筒当りの給気量と１休止気筒
当りの給気量との比率は例えば８：２程度になる。稼動
気筒に吸入される新気のみが機関出力を発生せしとるの
で、第２図に示すように同一スロットル弁開度において
稼動気筒数が少なくなるほど機関出力トルクは小さくな
る。従って、６気筒運転（全気筒運転）と３気筒運転と
の間で直接に気筒数切換を行うと、気筒数切換時の機関
出力トルクの変化が大きくなる。従って機関負荷Ｑ／Ｎ
またはスロットル弁開度ＴＡに応じて順次稼動気筒数を
切換えていけば、気筒数切換による機関出力トルクの変
化を小さく滑らかなものにすることができることがわか
る。

第３図は稼動気筒数と機関本体で発生する振動の振幅と
の関係の一例を示している。なお、第３図は機関回転数
が１ｌ１００ｒｐの場合の実験結果である。第３図（ｂ
）から５気筒運転の場合には機関本体の振動が大きくな
ってしまうことがわかる。

また４気筒運転の場合、第３図（Ｃ）に示すように２気
筒を稼動させた後、１気筒を休止させ、次いでこれを繰
返す運転パターンにすると、機関本体の振動が小さく且
つバランスがとれた４気筒運転状態が得られることがわ
かる。そこで本実施例では第４図に示すように、スロッ
トル弁開度ＴＡおよび機関回転数Ｎに応じて、６気筒運
転（全気筒運転）、４気筒運転および３気筒運転を行う
。

なお第４図に示す稼動気筒数のマツプは予め実験により
求めておき、これをＲ口Ｍ　２２内に記憶しておく。

次に第５図を参照して６気筒のうち３気筒を稼動する３
気筒運転の運転パターンについて説明する。３気筒運転
では第３図（ｅ）に示すように１気筒を稼動させた後、
１気筒を休止させ、次いでこれを繰返すように運転する
ことにより、機関本体の振動が小さくバランスがとれた
機関運転状態を得ることができる。上述のように全気筒
運転の場合に”１気筒、０６気筒、＋１２気筒、＃４気
筒、”３気筒、１５気筒の順序でクランク角位相が６０
°ずつずれて点火されるので、第５図に示すように３気
筒運転パターンには”１．”２及び＋′３気筒を稼動気
筒とする運転パターンＡ１　と、＃４＃５．１６気筒を
稼動気筒とする運転パターンＡ。

とがある。なお、３気筒運転時に運転パターンＡ１及び
Ａ２のどちらを選択するかは、後述するように稼動気筒
数切換前の運転パターンと気筒数切換タイミングとによ
って決まる。

次に第６図を参照して６気筒のうち４気筒を稼動する４
気筒運転の運転パターンについて説明する。４気筒運転
では第３図（Ｃ）に示すように２気筒を稼動させた後、
１気筒を休止させ、次いでこれを繰返すように運転する
ことにより、機関本体の振動が小さくバランスがとれた
機関運転状態を得ることができる。従って第６図に示す
ように４気筒運転パターンには”２及び０５気筒を休止
気筒とする運転パターンＢ１と、１′３及び”６気筒を
休止気筒とする運転パターンＢ２と、１及び１１４気筒
を休止気筒とする運転パターンＢ３とがある。おな、４
気筒運転時に運転パターンＢ。

Ｂ２及びＢ３の内のいずれを選択するかは、後述するよ
うに稼動気筒数切換前の運転パターンと気筒数切換タイ
ミングとによって決まる。

次に第７図から第１０図を参照して、稼動気筒数切換時
において、稼動気筒および休止気筒を決定するアルゴリ
ズムについて説明する。

第７図は３気筒運転から４気筒運転への稼動気筒数切換
時における４気筒運転パターンの選択方法を示している
。上述のように３気筒運転では稼動気筒と休止気筒とが
交互に繰返されている。第４図に示したスロットル弁開
度ＴＡおよび機関回転数Ｎに対する稼動気筒数のマツプ
に基づいて稼動気筒数切換の指令が電子制御ユニット２
０から出される直前の気筒が稼動気筒であった場合には
、第７図（ａ）に示すように１気筒稼動させた後、１気
筒体止させ、次いで２気筒稼動させた後、１気筒体止さ
せ、次いでこれを繰返すようにする４気筒運転パターン
が選択される。一方、稼動気筒数切換の直前の気筒が休
止気筒であった場合には、第７図（ｂ）に示すように２
気筒稼動させた後、１気筒体止させ、次いでこれを繰返
すようにする４気筒運転パターンが選択される。例えば
稼動気筒数切換直前の気筒がｓ５気筒であった場合、第
７図（ａ）では４気筒運転パターンＢ２が選択され、一
方案７図（ｂ）では４気筒運転パターンＢ＋が選択され
る。このように４気筒運転パターンを選択することによ
り、気筒数切換時に休止気筒が連続することがなく、か
つ稼動気筒が３気筒連続することがなく、しかもできる
だけ早く２気筒連続して稼動させることができる。従っ
て３気筒運転から４気筒運転への稼動気箇数増筒時にお
いて、機関出力トルクが落ち込んだり急増したりするこ
とがなく、機関出力トルクを応答性良く且つ滑らかに増
大せしめることができる。

なお、３気筒運転から６気１Ｗｉ（全気筒）運転への切
換時、および４気筒運転から６気筒運転への切換時には
、稼動気筒数切換の指令が出た直後から全気筒を稼動気
筒にすればよい。

第８図は６気筒運転から４気筒運転への稼動気筒数の切
換過程を示している。この場合には、稼動気筒数切換直
後の１気筒を休止させた後、２気筒を稼動させ、次いで
これを繰返すようにする４気筒運転パターンが選択され
る。この結果、応答性良く６気筒運転から４気筒運転に
移行することができる。

第９図は４気筒運転から３気筒運転への稼動気筒数の切
換過程を示している。まず第９図（ａ）に示すように稼
動気筒数切換直前の気筒が休止気筒であった場合には、
切換後の最初の１気筒を稼動させた後、１気筒を休止さ
せ、次いでこれを繰返すようにする３気筒運転パターン
が選択される。

一方第９図（ｂ）および（Ｃ）に示すように切換直前の
気筒が稼動気筒であった場合には、切換後の最初の１気
筒を休止させた後、１気筒を稼動させ、次いでこれを繰
返すようにする３気筒運転パターンが選択される。この
ように３気筒運転パターンを選択することにより、休止
気筒が連続することなく、しかも応答性良く３気筒運転
に移行することができる。

第１０図は６気筒（全気筒）運転から３気筒運転への稼
動気筒数の切換過程を示している。この場合には、稼動
気筒数切換後の最初の１気筒を休止させた後、１気筒を
稼動させ、次いでこれを繰返すようにする３気筒運転パ
ターンが選択される。

この結果、応答性良く３気筒運転に移行することができ
る。

次に、第１１図を参照して本実施例における稼動気筒数
の制御ルーチンについて説明する。このルーチンは例え
ば６０°クランク角間隔毎の割込みによって実行される
。

第１１図を参照するとまず始めにステップ４０において
、エアフローメータ８の出力信号から求まる吸入空気量
Ｏ５およびクランク角センサ１９の出力信号から求まる
機関回転数Ｎに基づいて、機関負荷Ｑ／Ｎが算圧される
。

次いでステップ４１では、スロットルセンサ１８により
検出されたスロットル弁開度ＴＡと機関回転数Ｎに基づ
いて、第４図に示すマツプから稼動気筒数Ｍが決定され
る。次いでステップ４２では稼動すべき気筒数Ｍが６気
筒（全気筒）である場合にはステップ４３に進み、Ｍが
４気筒である場合にはステップ４４に進み、またＭが３
気筒である場合にはステップ４９に進む。

全気筒運転の場合にはステップ４３において燃料噴射時
間ＴＡＵが計算される。燃料噴射時間ＴＡＵは、夫々の
稼動気筒数の運転の場合について機関回転数Ｎおよび機
関負荷Ｑ／Ｎ毎に予め実験によりマツプの形で求められ
ており、この燃料噴射時間ＴＡＵのマツプが予めＲＯＭ
　２２内に記憶されている。次いでステップ５４に進む
。

４気筒運転の場合にはステップ４４において、前回の処
理サイクル時における稼動気筒数Ｍ。が４気筒であった
か否かが調べられる。Ｍｏが４気筒以外であった場合に
は、第７図または第８図に示したアルゴリズムに従い４
気筒運転パターンを第６図の運転パターンＢ、、８２又
はＢ３の中から選択し、次いでステップ４６に進む。一
方ステップ４４において前回の処理サイクル時における
稼動気筒数Ｍ。が４気筒であった場合には、その４気筒
運転パターンを継続すればよいので、そのままステップ
４６に進む。

次いでステップ４６では次の気筒が稼動気筒であるか、
又は休止気筒であるかが判別される。次の気筒が稼動気
筒である場合にはステップ４７に進み、ステップ４３と
同様に燃料噴射時間ＴＡＵが計算され、次いでステップ
５４に進む。一方、次の気筒が休止気筒である場合には
ステップ４８に進み、燃料噴射時間ＴＡＵが０．０とさ
れ、次いでステップ５４に進む。

また３気筒運転の場合にはステップ４９において、前回
の処理サイクル時における稼動気筒数Ｍ。が３気筒であ
ったか否かが調べられる。Ｍｏが３気筒以外であった場
合には、第９図または第１０図に示したアルゴリズムに
従い３気筒運転パターンを第５図の運転パターンＡ＋又
はＡ２の内から選択し、次いでステップ５１に進む。一
方、ステップ４９において前回の処理サイクル時におけ
・る稼動気筒数Ｍ。が３気筒であった場合には、その３
気筒運転パターンを継続すればよいので、そのままステ
ップ５１に進む。

次いでステップ５１では次の気筒が稼動気筒であるか、
又は休止気筒であるかが判別される。次の気筒が稼動気
筒である場合にはステップ５２に進み、ステップ４３と
同様に燃料噴射時間ＴＡＵが計算され、次いでステップ
５４に進む。一方、次の気筒が休止気筒である場合には
ステップ５３に進み、燃料噴射時間ＴＡＵが０．０とさ
れ、次いでステップ５４に進む。

ステップ５４では燃料噴射時間ＴＡＵを出力して本制御
ルーチンを終了する。

第１２図は本発明により稼動気筒数を制御した場合にお
けるスロットル弁開度ＴＡと機関出力トルクとの関係を
示している。なお第１２図中における破線は、従来技術
において３気筒運転と６気筒運転のみを行う場合を示し
ている。第１２図かられかるように、機関負荷に応じて
６気筒運転と３気筒運転の他に４気筒運転を行うことに
より、稼動気筒数切換時における機関出力トルクの変化
を小さく且つ滑らかにすることができる。

なお本実施例においては第４図に示すように、稼動気筒
数のマツプがスロットル弁開度ＴＡ及び機関回転数Ｎに
対して与えられている。このマツプにおいてスロットル
弁開度ＴＡの代りに、機関負荷Ｑ／Ｎを用いてもよい。

〔発明の効果〕

６気筒のうち４気筒を稼動する４気筒運転時に２気筒を
稼動させた後、１気筒を休止させ、次いでこれを繰返す
ことにより、機関本体の振動が少なく且つバランスがと
れた４気筒運転を行うことができる。また、予め定めら
れた機関負荷領域において４気筒運転を行うことにより
、稼動気筒数の切換時における機関出力トルクの変化を
小さく且つ滑らかにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は６気筒２サイクル内燃機関の全体図、第２図は
稼動気筒数によるスロットル弁開度と機関出力トルクと
の関係を示す線図、第３図は稼動気筒数と機関本体で発
生する振動との関係を示す線図、第４図はスロットル弁
開度および機関回転数に対する稼動気筒数のマツプを示
す線図、第５図は３気筒運転パターンを示す図、第６図
は４気筒運転パターンを示す図、第７図は３気筒運転か
ら４気筒運転への切換過程を示す線図、第８図は６気筒
運転から４気筒運転への切換過程を示す線図、第９図は
４気筒運転から３気筒運転への切換過程を示す線図、第
１０図は６気筒運転から３気筒運転への切換過程を示す
線図、第１１図は稼動気筒数の制御のフローチャート、
第１２図は本実施例におけるスロットル弁開度と機関出
力トルクとの関係を示す線図である。 １・・・６気筒２サイクル内燃機関本体、５・・・機械
式過給機、　　１５・・・燃料噴射弁、１６・・・点火
栓。 第 回 ０−ｍ−稼動気筒 Ｘ−一一体止気惰 ＠５ 回 第 回 ３気惰運転 ０−・−稼動気筒 Ｘ−一一体止気惰 第７ 回 ４気筒運転 ４気筒運転 ４気筒道転 口 ３気筒運転 〇−稼動気笥 ｘ−−一体止気筒 第９ 回 ６気筒運転 凸 ３気筒運転 ＼稼動気筒数切換 ｘｏｘ。 ０−・−稼動気筒 ｘ−一一体止気情

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関負荷に応じて稼動気筒数を変えるようにした６気筒
   ２サイクル内燃機関において、６気筒のうち４気筒を稼
   動している４気筒運転時に２気筒を稼動させた後、１気
   筒を休止させ、次いでこれを繰返すようにした２サイク
   ル内燃機関の気筒数制御方法。