JPH07150954A - エンジンの出力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気管回りの温度の違いによって排気ガス流
の動的効果による出力特性が影響されないようにし、常
に高出力を発揮できるようにするエンジンの出力制御方
法を提供することにある。 【構成】 排気管にエンジン回転数と共に排気管内ガス
温度に応じて脈動反射波の排気孔への戻り時間を変化さ
せる手段を設け、前記エンジン回転数が増加するほど前
記戻り時間を早めると共に、前記排気管内ガス温度が低
くなるほど該戻り時間を早めるように補正して、エンジ
ン出力を最大にすべく制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの出力制御方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンの点火時期はエンジン
回転数に応じて最大出力を発揮させるため、高速回転に
なるほど進角するように制御されている。また、エンジ
ンの出力特性は、一般に慣性効果や脈動効果と呼ばれる
排気管内ガス流の動的効果によって大きく左右されるこ
とが知られている。すなわち、エンジンの排気孔から排
気管へ排出される排気ガスの脈動波は排気管端等から反
射して再び排気孔へ及ぶ現象があり、この脈動反射波の
正圧又は負圧のうちいずれが開口期間中の排気孔に及ぶ
かによって出力が大きく左右されることが知られてい
る。

【０００３】例えば２サイクルエンジンの場合、掃気孔
の開口期間中に排気孔に負圧の反射波が及ぶように制御
すると、この負圧波は燃焼室，掃気通路，クランクケー
スを経て吸気孔に及び、より多量の新気を吸い込むよう
になり、またその直後に正圧の反射波を排気孔に及ばせ
ると、燃焼室に押し込まれた新気の流出を防止する。そ
のため、これら負圧と正圧の脈動反射波の作用により充
填効率が向上し、出力を上げることができるのである。

【０００４】従来、このような排気管内ガス流の脈動反
射波の制御は、エンジンの回転数に応じて排気時期等の
排気系諸元を制御することによって行われていた。とこ
ろが、脈動反射波の伝播速度は温度によって変化し、温
度が高いときは速く、低くなるほど遅くなるという特性
がある。このため、上述のようにエンジン回転数に応じ
て排気時期を制御するだけでは、例えば雨中走行のよう
に排気管が雨により冷却されるときとか、あるいは冬の
厳寒時に走行するときのように排気管が強冷されるとき
等では、定常時に比べて脈動反射波の伝播速度が遅くな
るため、上記動的効果による出力向上が低減することに
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような問題を解消し、排気管回りの温度の違いによっ
て排気ガス流れの動的効果による出力特性が影響されな
いようにし、常に高出力を発揮できるようにするエンジ
ンの出力制御方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、排気管にエンジン回転数と共に排気管内ガス温度
に応じて脈動反射波の排気孔への戻り時間を変化させる
手段を設け、前記エンジン回転数が増加するほど前記戻
り時間を早めると共に、前記排気管内ガス温度が低くな
るほど前記戻り時間を早めるように補正して、エンジン
出力を最大にすべく制御することを特徴とするもので
あ。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例により説明す
る。図１は本発明が適用される自動二輪車用エンジンを
示し、１は２サイクルのエンジンである。この２サイク
ルエンジン１において、２はピストン、３はクランク
軸、４は点火栓、５は吸気孔、６は排気孔、７は排気孔
６に接続された排気管である。

【０００８】排気孔６の上部には、その排気孔６の上部
開口部の開度を変化させる回転弁８が設けられている。
この回転弁８は、後述するようにエンジン回転数と共に
排気管内ガス温度に応じてアクチュエータ１４を介して
制御され、排気孔６の上記開口部の開度を変化させるこ
とにより、ピストン２が排気孔６を閉じるときの排気時
期を調節するようにしている。

【０００９】排気管７は前部に同一径の直管部７ｆを有
し、その後部に径を拡大した拡径部７ｒを接続し、最後
部に消音部７ｍを接続している。直管部７ｆの前端部に
は共鳴室９が分岐するように設けられ、その入口に蝶形
の開閉弁１０が設けられている。この開閉弁１０は、後
述するようにエンジン回転数と共に排気管内ガス温度に
応じてアクチュエータ１５を介して制御され、その開度
が調節されるようになっている。

【００１０】また、排気管７の拡径部７ｒには排気ガス
温度を検出する熱電対又はサーミスタ等のセンサ１１が
設けられている。この拡径部７ｒ内は直管部７ｆに比べ
て排気ガスの流速が遅く、かつ温度変化が小さいため、
排気管内排気ガス温度としてほぼ平均値を検出すること
ができ、このため拡径部７ｒ内の排気ガス温度により制
御すれば、後述する点火時期等の制御の精度を上げるこ
とができる。また、クランク軸３にはエンジン回転数を
検出する電磁コイルなどのピックアップからなるセンサ
１２が対設されている。

【００１１】これら両センサ１１，１２の検出信号はマ
イコンからなる制御部１６に入力され、これらの信号に
基づいて制御部１６は駆動ユニット１７を駆動するよう
になっている。駆動ユニット１７のうち点火系ユニット
１７ａは点火コイル１８を介して点火栓４の点火時期を
制御し、また駆動ユニット１７の排気系ユニット１７ｂ
はアクチュエータ１４を介して回転弁８を駆動し、後述
する排気ガス流の動的効果による出力向上を得るように
排気時期を制御するようになっている。

【００１２】また、排気系ユニット１７ｃはアクチュエ
ータ１５を介して開閉弁１０を駆動することにより排気
ガスの圧力波形を変え、同じく排気ガス流の動的効果に
よる出力向上を得るようにしている。これら駆動ユニッ
ト１７の排気系ユニットには、図２に示すように、必要
により更に他の排気系諸元を制御するように加えてもよ
い。

【００１３】上述した制御において、エンジン回転数
(r.p.m.)に応じて出力を最大にする最適点火時期( °BT
DC…上死点前角度) は、図４に示すように、エンジン回
転速度が高速になるほど進角するように制御される。ま
た、エンジン回転数(r.p.m.)に応じて出力を最大にする
最適排気時期( °ATDC…上死点後角度) および最適開閉
弁回転角θ( °…閉状態を基準にした開度−図１参照）
は、それぞれ図５、図６のように制御される。

【００１４】図５の最適排気時期の制御は排気ガス流の
動的効果による出力増大を得るためのもので、掃気孔が
開口しているときに負圧の脈動反射波を排気孔６に及ば
せ、それを燃焼室，掃気通路，クランクケースを経て吸
気孔５に及ばせ、より多量の新気を吸い込むようにし、
次いで直後の排気孔６が開口しているとき正圧の脈動反
射波を及ばせることにより、燃焼室に押し込まれた新気
の流出を防止するようにする。これによって新気の充填
効率が向上し、出力が向上する。

【００１５】また、図６の最適開閉弁回転角θ（開度）
は、開閉弁１０の回転角の制御により圧力波形を変化さ
せ、同じく上述した負圧および正圧の脈動反射波の効果
が得られるようにする。すなわち、エンジンの回転数の
増加に対応して、脈動反射波の排気孔６への到達が遅れ
るが、エンジン回転数の増加と共に開閉弁回転角θ（開
度）を小さくすることにより、共鳴室９への排気ガス流
入量が低減し、脈動反射波の排気孔６への到達時間が早
くなり、上記充填効率の向上に利用することが出来る。

【００１６】本発明において、制御部１６による最適点
火時期、最適排気時期、最適開閉弁回転角の制御は、単
にエンジン回転数によってのみ行われるのではなく、セ
ンサ１１が検出する排気管内ガス温度に応じて補正され
る。すなわち、脈動反射波の伝播速度は温度により変化
し、図３に示すように、排気孔６出口Ｐにおける排気ガ
ス圧力は、排気管７が弱冷却されたときは曲線Ａのよう
になるが、強冷却されたときには曲線Ｂのように遅れた
状態になる。

【００１７】このため排気ガス流の動的効果による出力
向上特性も排気ガス温度により変化するので、これを排
気管内ガス温度に基づいて補正することにより、動的効
果による出力向上が最大になるようにし、常にエンジン
が高出力を発揮するようにするのである。このように排
気管内ガス温度に基づいて補正された最適点火時期、最
適排気時期、最適開閉弁回転角θは、図７、図８、図９
のように行われる。

【００１８】すなわち、点火時期の場合であれば、点火
時期を遅らせると排気ガス温度が上昇する特性があるの
で、例えば雨天走行時のように排気管が冷却されて排気
ガス温度が低くなるときは、図７のように排気ガス温度
が低くなるほど点火時期を上死点方向に遅らせて排気ガ
ス温度を上昇させるように補正する。また、排気時期の
場合は、排気時期を早くすると排気ガス温度が高くなる
特性があるので、例えば雨天走行時のように排気ガス温
度が低くなるときは、図８のように排気ガス温度が低く
なるほど排気時期を上死点方向に早めて排気ガス温度を
上昇させる補正をするのである。

【００１９】また、排気ガス温度が低くなると脈動反射
波の排気孔への到達が遅れるが、図９のように最適開閉
弁回転角θを排気ガス温度が低くなるほど開度を小さく
して、脈動反射波の排気孔への戻り到達時間を早くする
ように補正し、充填効率を向上させるようにすることに
よって最大出力を得るようにするのである。すなわち、
共鳴室９は排気孔６から下流の排気管内７の一部を構成
し開閉弁10の回転により排気管７の形状を実質的に変化
させ、これによって脈動反射波の排気孔６への戻り時間
を変化させる。共鳴室９と開閉弁10は排気管形状可変手
段となっている。

【００２０】

【発明の効果】上述したように本発明の出力制御方法
は、排気管にエンジン回転数と共に排気管内ガス温度に
応じて脈動反射波の排気孔への戻り時間を変化させる手
段を設け、前記エンジン回転数が増加するほど前記戻り
時間を早めると共に、前記排気管内ガス温度が低くなる
ほど該戻り時間を早めるように補正して、エンジン出力
を最大にすべく制御するので、排気管回りの温度変化に
よって排気ガス温度が変化したとき、排気ガス流の動的
効果による出力増加を減殺することがなく、常に高出力
を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法が適用される自動二輪車用エ
ンジンの概略図である。

【図２】同エンジンの出力制御方法の概念図である。

【図３】排気孔出口部における排気ガス圧力の変動図で
ある。

【図４】エンジン回転数と最適点火時期の関係図であ
る。

【図５】エンジン回転数と最適排気時期の関係図であ
る。

【図６】エンジン回転数と最適開閉弁回転角の関係図で
ある。

【図７】排気管内ガス温度と最適点火時期の関係図であ
る。

【図８】排気管内ガス温度と最適排気時期の関係図であ
る。

【図９】排気管内ガス温度と最適開閉弁回転角の関係図
である。

【符号の説明】 １ エンジン ３ クランク軸 ４ 点火栓 ５ 吸気孔 ６ 排気孔 ７ 排気管 ７ｆ 直管部 ７ｒ 拡径部 ８ 回転弁 ９ 共鳴室 １０ 開閉弁 １１ （排気管内ガス温度の）センサ １２ （エンジン回転数の）センサ １４，１５ アクチュエータ １６ 制御部 １７ 駆動ユニット １８ 点火系ユ
ニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気管にエンジン回転数と共に排気管内
   ガス温度に応じて脈動反射波の排気孔への戻り時間を変
   化させる手段を設け、前記エンジン回転数が増加するほ
   ど前記戻り時間を早めると共に、前記排気管内ガス温度
   が低くなるほど前記戻り時間を早めるように補正して、
   エンジン出力を最大にすべく制御することを特徴とする
   エンジンの出力制御方法。
2. 【請求項２】 前記エンジン回転数が増加するほど点火
   時期を進角させるように補正する特許請求の範囲第１項
   記載のエンジンの出力制御方法。
3. 【請求項３】 前記排気管内ガス温度が低いほど前記点
   火時期を遅らせるように補正する特許請求の範囲第２項
   記載のエンジンの出力制御方法。
4. 【請求項４】 前記排気管の途中に開閉弁を介して共鳴
   室を分岐させ、前記開閉弁の開度が小さくなるほど前記
   戻り時間が早くなるようにした特許請求の範囲第１項記
   載のエンジンの出力制御方法。