JPH0861203A - エンジンの排気脈動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気象条件等のエンジンの運転条件が変化して
も、排気脈動における反射波が排気ポート側に対し所定
時期に到達するようにして、反射波の有効利用を図り、
特に、反射波の到達時期が遅れがちになる高速高負荷域
におけるエンジン性能を向上させるようにする。 【構成】 エンジン２３の排気６２の排気通路５３にお
ける圧力を検出する圧力検出センサー６３と、同上エン
ジン２３の点火時期を変更させる点火時期変更装置６７
と、上記圧力検出センサー６３の検出信号に基づき、上
記点火時期変更装置６７をフィードバック制御する制御
装置６８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動二輪車等に搭載
されるエンジンに関し、より詳しくは、エンジンの排気
脈動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン性能の向上のために、排気脈動
の反射波を利用することが従来より行われている。しか
し、特に２サイクルエンジンでは、最大出力を過ぎた高
速高負荷域になると、排気ポート側に対する反射波の到
達時期が遅れがちとなり、このため、上記高速高負荷域
になると、上記反射波の利用が不十分となって、エンジ
ン出力が急激に低下すると現象がみられる。

【０００３】そこで、従来、エンジンが高速高負荷域に
なったことを検出し、この検出信号により、点火時期を
ある程度遅らせることによって混合気の燃焼を遅らせる
ものがあった。このものでは、燃焼室から排気通路に排
出される排気の温度が上昇し、これによって、排気通路
における音速が早くなり、上記反射波の到達時期が早ま
り、結果として、所定の到達時期に反射波が到達するよ
うになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、上
記エンジンが自動二輪車に搭載されたものである場合に
は、排気通路を構成する排気管は、通常、車体の外部に
露出している。このため、排気管の外部の雰囲気温度や
天候など気象条件が変化して、例えば、雨天によって、
排気通路を流れる排気の温度が低くなると、その分、反
射波の伝達速度が遅くなる。すると、前記したように高
速高負荷域の検出信号により、反射波の到達時期を制御
したとしても、上記反射波の伝達速度が遅くなる分、排
気ポート側に対する反射波の到達時期が遅れて、反射波
の利用が不十分となり、もって、エンジンの出力向上が
不十分になるという問題がある。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、上記のような事情に注目し
てなされたもので、気象条件等のエンジンの運転条件が
変化しても、排気脈動における反射波が排気ポート側に
対し所定時期に到達するようにして、反射波の有効利用
を図り、特に、反射波の到達時期が遅れがちになる高速
高負荷域におけるエンジン性能を向上させるようにする
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明のエンジンの排気脈動制御装置は、エンジン
２３の排気６２の排気通路５３における圧力を検出する
圧力検出センサー６３と、同上エンジン２３の点火時期
を変更させる点火時期変更装置６７と、上記圧力検出セ
ンサー６３の検出信号に基づき、上記点火時期変更装置
６７をフィードバック制御する制御装置６８とを備えた
ものである。

【０００７】

【作 用】上記構成による作用は次の如くである。

【０００８】排気通路５３の排気６２の圧力が圧力検出
センサー６３によって検出されると共に、この検出信号
が制御装置６８に入力される。この制御装置６８におい
て、上記検出信号により、排気ポート５４側のある位置
に対する排気６２の反射波の到達時期が所定時期よりも
遅れて（もしくは進んで）いると判断されると、この制
御装置６８が点火時期変更装置６７をフィードバック制
御して点火時期を遅らせ（もしくは進ませ）、これによ
って混合気６１の燃焼を遅らせる（もしくは進ませ
る）。

【０００９】すると、燃焼室４８から排気通路５３に排
出される排気６２の温度が上昇し（もしくは下降し）、
これによって排気通路５３における音速が早く（もしく
は遅く）なることにより、上記反射波の到達時期が早め
られ（もしくは遅くされ）、もって、所定の到達時期に
反射波が到達することとなる。この結果、エンジン２３
の運転において、排気脈動の反射波が有効利用されるこ
ととなる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１１】図２において、図中符号１は、乗物の一例
であって鞍乗型車両たる自動二輪車であり、矢印Ｆｒは
その進行方向の前方を示している。また、下記する左右
とは、上記前方に向っての方向をいうものとする。ま
た、２は上記自動二輪車１が走行可能な路面である。

【００１２】上記自動二輪車１の車体３は車体静止側で
ある車体フレーム４を有している。この車体フレーム４
は、その前端にヘッドパイプ５を有し、このヘッドパイ
プ５から後下方に向って左右一対の主フレーム６が延出
し、これら各主フレーム６の各延出端から更に後下方に
向ってそれぞれシートピラーチューブ７が延出してい
る。一方、上記各主フレーム６の前部下面からそれぞれ
後下方に向ってダウンチューブ８が延出し、これらダウ
ンチューブ８の延出端と上記シートピラーチューブ７の
延出端とが互いに結合させられている。

【００１３】上記各主フレーム６の後部から後上方に向
ってそれぞれシートレール１０が延出し、このシートレ
ール１０は左右一対のバックステー１１，１１によって
上記シートピラーチューブ７に支持されている。上記各
バックステー１１とシートピラーチューブ７とが結合し
た部分はリヤアームブラケット１２とされている。

【００１４】上記ヘッドパイプ５にはフロントフォーク
１４が操向自在に支承されている。このフロントフォー
ク１４の下端に前輪１５が支承され、かつ、この前輪１
５を上方から覆うフロントフェンダ１６が設けられ、こ
のフロントフェンダ１６は同上フロントフォーク１４の
上下方向の中途部に固着されている。一方、同上フロン
トフォーク１４の上端にはハンドル１７が取り付けられ
ている。

【００１５】上記リヤアームブラケット１２に枢支軸１
８によりリヤアーム１９が上下揺動自在に枢支されてい
る。このリヤアーム１９の揺動端に後輪２０が支承さ
れ、上記シートレール１０とリヤアーム１９との間に緩
衝器２１が架設されている。

【００１６】上記主フレーム６、シートピラーチューブ
７、およびダウンチューブ８で囲まれた空間に、つま
り、車体フレーム４の枠内に内燃機関であるエンジン２
３が設けられている。このエンジン２３は２サイクルエ
ンジンであって、クランクケース２４と、このクランク
ケース２４から前上方に突出するシリンダ２５を有し、
上記車体フレーム４に締結具により着脱自在に支持され
ている。上記クランクケース２４の後面に動力伝達装置
２６が連設され、この動力伝達装置２６の出力側に、上
記後輪２０がチェーン伝動機構２７により連結されてい
る。

【００１７】上記シリンダ２５の後面にはリード弁２
８、吸気管２９、気化器３０、およびエアクリーナ３１
がこの順序で連設され、上記気化器３０はスロットル弁
を備えている。一方、同上シリンダ２５の前面には排気
管３３の一端が連結され、この排気管３３の他端側は上
記ダウンチューブ８の下側近傍を通って後方に延び、そ
の後端にサイレンサ３４が連結されている。

【００１８】上記主フレーム６には燃料タンク３５が支
持され、この燃料タンク３５から上記気化器３０に燃料
が供給される。一方、上記シートレール１０には、シー
ト３６が支持されている。また、上記車体３の後部をそ
の各側方から覆うサイドカバー３７が設けられている。

【００１９】そして、上記エンジン２３の駆動により、
その動力が動力伝達装置２６とチェーン伝動機構２７等
を介し、後輪２０に伝達されれば、上記自動二輪車１が
路面２上を前方に向って走行可能とされる。

【００２０】図１において、上記エンジン２３のクラン
クケース２４内のクランク室４０にはクランク軸４１が
収容され、このクランク軸４１は上記クランクケース２
４にその軸心回りに回転自在に支承されている。

【００２１】同上エンジン２３のシリンダ２５は、軸心
がほぼ縦向きのシリンダ孔４２を有するシリンダ本体４
３と、このシリンダ本体４３の突出端に取り付けられる
シリンダヘッド４４とを有している。上記シリンダ孔４
２にピストン４５が軸方向摺動自在に嵌入され、このピ
ストン４５は上記クランク軸４１に連接棒４６により連
結されている。

【００２２】上記ピストン４５が上記シリンダヘッド４
４にある程度接近したとき、上記シリンダ孔４２内でシ
リンダヘッド４４とピストン４５で囲まれた空間が燃焼
室４８となる。上記シリンダヘッド４４には、点火プラ
グ４９が取り付けられ、この点火プラグ４９の放電部が
上記燃焼室４８に臨んでいる。

【００２３】上記クランクケース２４の後上部には吸気
ポート５１が形成され、この吸気ポート５１に前記リー
ド弁２８が連通している。上記シリンダ孔４２周りのシ
リンダ本体４３にはクランク室４０を燃焼室４８に連通
させる掃気通路５２が形成され、この掃気通路５２のう
ち、上記燃焼室４８に向って開口する部分が掃気ポート
５２ａとなっている。また、上記燃焼室４８を前記排気
管３３の前端内に連通させる排気ポート５４が上記シリ
ンダ本体４３の前部に形成されている。上記排気管３３
と排気ポート５４は互いに連通する排気通路５３を構成
している。

【００２４】上記点火プラグ４９は電子的な点火回路５
６に電気的に接続され（以下、単に接続という）、この
点火回路５６は電子的なエンジン制御装置５７に接続さ
れている。また、上記クランク軸４１のクランク角を検
出するクランク角検出センサー５８が設けられ、このク
ランク角検出センサー５８も上記エンジン制御装置５７
に接続されている。

【００２５】同上図１において、エンジン２３の駆動時
に、ピストン４５がクランク軸４１側の下死点位置（図
２中二点鎖線図示）から燃焼室４８側に移動すると、上
記ピストン４５によって掃気ポート５２ａと排気ポート
５４とがこの順序で閉じられる。また、このように、ピ
ストン４５が燃焼室４８側に移動すると、クランク室４
０内が負圧にされる。すると、上記エアクリーナ３１を
通って、空気である外気５９が上記気化器３０内に吸入
され、これが吸気６０とされる。

【００２６】次に、上記吸気６０に対し気化器３０にお
いて燃料が供給され、混合気６１が生成される。そし
て、この混合気６１が上記吸気管２９とリード弁２８と
を通ってクランク室４０内に吸入される。これが「吸入
過程」である。

【００２７】一方、上記のように掃気通路５２と排気ポ
ート５４とが閉じられた後、更に、同上ピストン４５が
燃焼室４８側へ移動すれば、この燃焼室４８に既に吸入
されていた混合気６１が圧縮される。これが「圧縮過
程」である。

【００２８】上記ピストン４５が上死点（図１中実線図
示）に達する直前で、前記クランク角検出センサー５８
により検出される所望のクランク角のときに、つまり、
所定の点火時期に、エンジン制御装置５７により制御さ
れた点火回路５６からの出力信号で、点火プラグ４９の
放電部が放電する。すると、上記混合気６１が着火、燃
焼させられて気体が膨張し、これにより、上記ピストン
４５が上記上死点を越えた後、クランク室４０側に押し
戻される。これが「爆発過程」である。図３で示すよう
に、上記点火時期は、概ね５〜３０°ＢＴＤＣ（上死点
の手前５〜３０°）であり、より好ましくは１５〜２５
°ＢＴＤＣである。

【００２９】上記ピストン４５のクランク室４０側への
移動により、前記クランク室４０内に吸入されていた混
合気６１が予圧縮される。前記リード弁２８はこのとき
のクランク室４０内の圧力で閉弁させられている。

【００３０】上記ピストン４５がクランク室４０側へ移
動する途中で、まず、排気ポート５４が開かれる。する
と、この排気ポート５４を通し、混合気６１の既燃ガス
が排気６２として上記排気ポート５４を通って燃焼室４
８から排出される。これが「排気過程」である。そし
て、上記排気６２は排気管３３内の排気通路５３を通っ
て外部に排出される。

【００３１】上記したように、ピストン４５がクランク
室４０側に移動して排気ポート５４が開かれると、これ
に続いて掃気ポート５２ａが開かれる。すると、上記し
たようにクランク室４０内で予圧縮されていた混合気６
１が上記掃気通路５２を通って燃焼室４８に流入させら
れ、この混合気６１が上記燃焼室４８に残留している上
記既燃ガスの一部を排気ポート５４に押し出すと共に、
上記混合気６１が上記燃焼室４８に充満する。これが
「掃気過程」である。そして、この後、ピストン４５は
前記下死点位置に戻る。

【００３２】上記状態から、ピストン４５が再び燃焼室
４８側に移動し、以下、上記した各過程が繰り返され
て、クランク軸４１が回転させられる。そして、このク
ランク軸４１を通しエンジン２３が動力を出力し、この
動力は、前記のように動力伝達装置２６やチェーン伝動
機構２７等を介して後輪２０に伝えられる。

【００３３】上記エンジン２３の排気脈動の反射波を利
用して、エンジン性能を向上させるためのエンジン２３
の排気脈動制御装置が設けられている。

【００３４】上記装置は、上記排気通路５３内の排気６
２の圧力を検出する圧力検出センサー６３を備え、この
圧力検出センサー６３は、上記排気通路５３の上流端で
ある上記排気ポート５４の燃焼室４８に対する開口部５
４ａの近傍に設けられる上流側センサー６４と、排気管
３３内の排気通路５３の上流端の近傍に設けられる下流
側センサー６５とで構成され、これら上流側センサー６
４と下流側センサー６５とは排気通路５３の長手方向で
少し離されている。

【００３５】上記エンジン２３の燃焼状態変更手段であ
る点火時期変更装置６７が設けられている。この点火時
期変更装置６７は前記点火回路５６、エンジン制御装置
５７の一部を構成する制御装置６８、およびクランク角
検出センサー５８によって構成され、上記制御装置６８
は、上記圧力検出センサー６３の検出信号に基づき、上
記点火時期変更装置６７をフィードバック制御する。

【００３６】上記エンジン２３の回転数、つまり、クラ
ンク軸４１の回転数を検出するエンジン回転数センサー
７０が設けられ、このエンジン回転数センサー７０は上
記エンジン制御装置５７に接続されている。また、前記
気化器３０におけるスロットル開度を検出するスロット
ル開度センサー７１が設けられ、このスロットル開度セ
ンサー７１も上記エンジン制御装置５７に接続されてい
る。

【００３７】前記圧力検出センサー６３の上流側センサ
ー６４と下流側センサー６５とによって排気６２の圧力
が検出され、この検出信号が制御装置６８に入力され
る。この場合、上流側センサー６４と下流側センサー６
５の各検出信号により、排気６２の圧力がこの排気６２
の流れと順方向のもの（進行圧）か、同上排気６２の流
れに逆行する反射波のもの（逆行圧）かが判断され、上
記上流側センサー６４によって、反射波の圧力だけが検
出される。

【００３８】図３において、上記上流側センサー６４に
よって検出された排気６２の圧力は、図中破線で示され
たものであり、クランク角の進角に伴って変動する様子
を示している。上記の場合、排気ポート５４側のある位
置である前記開口部５４ａを設けた位置と、上記上流側
センサー６４を設けた位置とは排気通路５３の長手方向
において、ある距離だけ離れている。

【００３９】そこで、上記上流側センサー６４を設けた
位置で、この上流側センサー６４で検出された反射波の
圧力が、上記排気ポート５４の開口部５４ａにはどのよ
うに伝わるかが、上記距離等に基づき、上記制御装置６
８によって演算される。そして、この演算により求めら
れた圧力は、図中実線で示されたものである。

【００４０】同上図３において、上記排気ポート５４の
開口部５４ａに対する反射波の最高値７２の到達時期
は、掃気ポート５２ａが閉じるときのクランク角と、排
気ポート５４が閉じるときのクランク角とのほぼ中心に
位置する中心角７３に対し、前後各５°以内であること
が、エンジン性能上好ましい。

【００４１】上記の場合、中心角７３の手前の５°が進
角リミットであり、中心角７３の後の５°が遅角リミッ
トである。

【００４２】図４において、この図は、点火時期変更装
置６７に関する制御装置６８についてのフローチャート
を示し、（Ｐ‐１）〜（Ｐ‐９）はプログラムの各ステ
ップを示している。

【００４３】（Ｐ‐２）で、エンジン回転数センサー７
０の検出信号により、エンジン回転数が急上昇していな
いか否かが判断され、つまり、加速が緩やかであるか否
かが判断される。

【００４４】上記（Ｐ‐２）で、加速で緩やかであると
判断されれば、（Ｐ‐３）で、同上エンジン回転数セン
サー７０の検出信号により、エンジン回転数がある回転
数以上（高速）か否かが判断される。

【００４５】上記（Ｐ‐３）で、エンジン回転数が高速
であると判断されれば、（Ｐ‐４）で、前記スロットル
開度センサー７１の検出信号により、気化器３０がある
スロットル開度以上（エンジン２３が高負荷）か否かが
判断される。

【００４６】上記（Ｐ‐４）で、エンジン２３が高負荷
であると判断されれば、（Ｐ‐５）で、排気ポート５４
の開口部５４ａへの反射波の到達時期が遅いか否かが判
断される。

【００４７】上記（Ｐ‐５）で、反射波の最高値７２の
到達時期が、中心角７３からみて遅いと判断されれば、
（Ｐ‐６）で、上記到達時期が遅角リミット（中心角７
３の後の５°）以内であるか否かが判断される。

【００４８】上記（Ｐ‐６）で、到達時期が遅角リミッ
ト以内であると判断されれば、（Ｐ‐７）で、予め設定
された少しのクランク角だけ、点火時期が遅らせられ、
つまり、遅角される。

【００４９】すると、燃焼室４８から排気通路５３に排
出される排気６２の温度が上昇し、これによって排気通
路５３における音速が早くなることにより、上記反射波
の到達時期が早められ、もって、所定の到達時期に反射
波が到達することとなる。この結果、エンジン２３の運
転において、排気脈動の反射波が有効利用され、特に、
排気ポート５４側に対する反射波の到達時期が遅れがち
になる高速高負荷域におけるエンジン性能の向上が達成
される。

【００５０】前記（Ｐ‐５）で、反射波の最高値７２の
到達時期が、中心角７３からみて進み過ぎであると判断
されれば、（Ｐ‐８）で、上記到達時期が進角リミット
（中心角７３の手前の５°）以内であるか否かが判断さ
れる。

【００５１】上記（Ｐ‐８）で、到達時期が進角リミッ
ト以内であると判断されれば、（Ｐ‐９）で、予め設定
されたクランク角だけ、点火時期が進められ、つまり、
進角される。

【００５２】すると、燃焼室４８から排気通路５３に排
出される排気６２の温度が下降し、これによって排気通
路５３における音速が遅くなることにより、上記反射波
の到達時期が遅くされ、もって、所定の到達時期に反射
波が到達することとなる。この結果、エンジン２３の運
転において、排気脈動の反射波が有効利用される。

【００５３】

【発明の効果】この発明によれば、エンジンの排気の排
気通路における圧力を検出する圧力検出センサーと、同
上エンジンの点火時期を変更させる点火時期変更装置
と、上記圧力検出センサーの検出信号に基づき、上記点
火時期変更装置をフィードバック制御する制御装置とを
備えてある。

【００５４】このため、排気通路の排気の圧力が圧力検
出センサーによって検出されると共に、この検出信号が
制御装置に入力される。そして、この制御装置におい
て、上記検出信号により、排気ポート側のある位置に対
する排気の反射波の到達時期が所定時期よりも遅れて
（もしくは進んで）いると判断されると、この制御装置
が点火時期変更装置をフィードバック制御して点火時期
を遅らせ（もしくは進ませ）、これによって混合気の燃
焼を遅らせる（もしくは進ませる）。

【００５５】すると、燃焼室から排気通路に排出される
排気の温度が上昇し（もしくは下降し）、これによって
排気通路における音速が早く（もしくは遅く）なること
により、上記反射波の到達時期が早められ（もしくは遅
くされ）、もって、所定の到達時期に反射波が到達する
こととなる。

【００５６】よって、エンジンの運転において、排気脈
動の反射波が有効利用されることとなって、特に、排気
ポート側に対する反射波の到達時期が遅れがちになる高
速高負荷域において、エンジン性能の向上が確実に達成
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の部分拡大断面図である。

【図２】自動二輪車の全体側面図である。

【図３】クランク角と反射波との関係を示すグラフ図で
ある。

【図４】制御装置のフローチャートを示す図である。

【符号の説明】

２３ エンジン ３３ 排気管 ４８ 燃焼室 ５３ 排気通路 ５４ 排気ポート ５４ａ 開口部 ６２ 排気 ６３ 圧力検出センサー ６４ 上流側センサー ６５ 下流側センサー ６７ 点火時期変更装置 ７０ エンジン回転数センサー ７１ スロットル開度センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気の排気通路における圧力
   を検出する圧力検出センサーと、同上エンジンの点火時
   期を変更させる点火時期変更装置と、上記圧力検出セン
   サーの検出信号に基づき、上記点火時期変更装置をフィ
   ードバック制御する制御装置とを備えたエンジンの排気
   脈動制御装置。