JPH09195775A - エンジンの運転状態制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多気筒エンジンにおいて各気筒の排気管壁温
を正確に検知し、検知した壁温をフィードバックして各
気筒に対してそれぞれ適正な排気脈動制御を行い、出力
及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。 【解決手段】 複数の気筒を有し、各気筒の燃焼室の排
気ガス出口に排気ガスを外部へ排出する排気管をそれぞ
れ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各気筒毎の排気ガス圧力波が
上記各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上記各気筒
毎に設ける一方、上記排気管のそれぞれに同排気管の壁
温を検知する壁温検知手段を設け、この壁温検知手段の
検知結果に基づき上記タイミング変更手段をそれぞれ別
個に動作させる制御手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒エンジンの
排気系の温度変化に応じて点火時期や排気系の等価管長
可変手段等の各種制御量を制御し、気筒毎の排気ガス圧
力波が各排気管により反射されて上記排気ガス出口に戻
るタイミングを適正化するエンジンの運転状態制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、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し、これを排気脈動波の伝
搬時間の調整に利用することが提案されている。しかし
ながら、排気ガス自体の温度は絶えず変化するとともに
その変化量も大きいので、単に排気ガスの温度を検出す
るだけでは信頼性に欠け、それを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
ガスの温度の代わりに排気管の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の
伝搬時間を調節し、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７−１００１５２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ができ、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】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気管壁温
をフィードバックすることにより排気脈動を制御する場
合、排気管温度を正確に検出することを前提として、各
種デバイスを制御して排気脈動波の伝搬速度を変えるた
め、前記排気管壁温を正確に検出しなければ、返ってエ
ンジンの出力や燃費を低下させる結果となる。しかし、
輸送機器用エンジンの場合、排気管の沿って流れる或い
は衝突する走行風や、気象上の風の影響を受け、特に、
排気管が外部に露出している場合には、雨或いは降雪の
影響を受け易く、従って、全長に亘って温度が異なり、
その結果、排気脈動の伝搬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傾向にある。特に、多気筒
エンジンの場合、複数の排気管の形状を全く同一にし
て、全ての気筒の排気管を走行風や、気象条件に対して
同一条件の下に置くことは困難であるため、排気管毎の
その壁温の温度条件は異なる。また、定置して使用され
る発電機等用のエンジンにおいても、排気管に外風や雨
あるいは降雪が作用する場合も排気管等に受ける影響度
合いが異なり、排気管等の壁温の温度条件は異なる。

【０００４】よって、本発明は、多気筒エンジンにおい
ても各気筒の排気管壁温を正確に検知し、検知した壁温
をフィードバックして各気筒に対してそれぞれ適正な排
気脈動制御を行い、出力及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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係るエンジンの運転状態制御装
置は、複数の気筒を有し、各気筒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それぞれ設けた
エンジンの運転状態制御装置において、上記排気ガス出
口から発せられる各気筒毎の排気ガス圧力波が上記各排
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上記各気筒毎に設け
る一方、上記排気管のそれぞれに同排気管の壁温を検知
する壁温検知手段を設け、この壁温検知手段の検知結果
に基づき上記タイミング変更手段をそれぞれ別個に動作
させる制御手段を設けたことを特徴としている。

【０００６】また、本発明の請求項２に係るエンジンの
運転状態制御装置は、複数の気筒を有し、各気筒の燃焼
室の排気ガス出口にそれぞれ接続される気筒別上流排気
管と、前記気筒別排気管を下流で集合させて一体化した
下流排気管とからな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
各気筒毎の排気ガス圧力波が上記各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、前記気筒別上流排気管のそれぞ
れに同排気管の壁温を検知する壁温検知手段を設け、こ
の壁温検知手段の検知結果に基づき前記タイミング変更
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。前記請求項２に係るエンジンの運転状態制御装置に
おいては、タイミング変更手段を、各気筒毎に設けても
よく、また、各気筒別の上流排気管を集合させて一体化
した下流排気管に設けてもよく、また、両方に設けても
よい。また、本発明に係る制御装置は、エンジン回転数
又はエンジン負荷の少なくとも一方を検知する運転状態
検知手段と、該運転状態検知手段が検知すべき運転状態
に対応した目標壁温データを記憶する記憶手段とを有
し、運転状態検知手段の検知結果に基づいて前記目標壁
温データから求めた目標壁温と、前記壁温検知手段で検
知した壁温との差を小さくするように、前記タイミング
変更手段を動作させるように構成され得る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関にお
けるエンジンの運転状態制御装置（以下、単に運転状態
制御装置と称する。）の幾つかの実施例を添付図面を参
照しながら説明する。

【０００８】図１は本発明に係る運転状態制御装置で制
御される２サイクルエンジンを搭載した自動二輪車の概
略側面図であり、図中１は自動二輪車を示している。図
中２はヘッドパイプであり、このヘッドパイプ２は上端
にハンドル３を有する操舵軸（図示せず）を回動自在に
支持している。操舵軸には左右一対のフロントフォーク
５が連結されており、フロントフォーク５はそれらの間
に前輪６を回転可能に支持している。また、ヘッドパイ
プ２にはフレーム７が連結されている。フレーム７は前
端がヘッドパイプ２に固定された左右一対のメインフレ
ーム７ａと、メインフレーム７ａの後側からさらに後方
に伸びるリアフレーム７ｂと、メインフレーム７ａの前
側から一度下方に伸びた後車両後方に略水平に伸び、そ
の後端がメインフレーム７ａの後端部に連結しているダ
ウンチューブ７ｃとから成り、前記メインフレーム７ａ
の上側には燃料タンク８が搭載されている。図中９はス
イングアームを示しており、このスイングアーム９は、
後端部で後輪１０を支持し、また前端部はメインフレー
ム７ａに回動自在に軸支されている。図中１１はエンジ
ンを示しており、このエンジン１１はメインフレーム７
ａ及びダウンチューブ７ｃに懸架されている。

【０００９】図２は前記エンジン１１の概略上面図、図
３は前記エンジン１１における第１気筒部分の概略縦断
面図である。図面に示すように、このエンジン１１は、
第１〜第３までの３つの気筒１１ａ，１１ｂ，１１ｃを
有する並列３気筒２サイクルエンジンであり、シリンダ
ヘッド１２、シリンダブロック１３及びクランクケース
１４，１５を積層締結して構成されており、その内部に
各気筒１１ａ〜１１ｃのシリンダが画定され、また、シ
リンダヘッド１２には各気筒１１ａ〜１１ｃに対応する
点火プラグ１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）が設けられ
ている。図３に示すように、各気筒１１ａ〜１１ｃのシ
リンダにはピストン１７が各々摺動自在に配置されてお
り、前記ピストン１７はコンロッド２１を介してクラン
ク軸２０に連結されている。前記シリンダはこのピスト
ン１７によって燃焼室１８とクランク室１９とに区画さ
れている。尚、図中２５は吸気管、２６は掃気通路、ま
た、２８はリードバルブを示しており、前記吸気管２５
にはバタフライ型スロットル弁２９及び気化器３０が設
けられている。また、図中２７は排気通路を示してお
り、この排気通路２７は一端がシリンダに開口して排気
出口２７ａを構成し、他端には排気管３１が連結してい
る。前記排気管は下流に膨脹室３２を備え、この膨脹室
３２の作用で排気出口から排気される排気ガスに圧力脈
動を生じさせ、排気行程初期には排気通路２７の排気出
口２７ａ付近を負圧にして燃焼室１８からの排気ガスの
排気を促進させ、また、排気行程後期には排気通路２７
の排気出口２７ａ付近を正圧にして燃焼室１８から漏れ
出す未燃混合気を再度燃焼室１８に押し込み漏れ出しを
防止する。尚、図１〜図３中、符号３３（３３ａ〜３３
ｃ）はマフラを示している。

【００１０】以上説明したように構成されたエンジンに
は、エンジン回転数検知手段３５、及びスロットル開度
検知手段３６が設けられ、また、各気筒１１ａ〜１１ｃ
の排気管３１（３１ａ，３１ｂ，１３ｃ）には各々排気
管壁温検知手段３７（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ）が設け
られている。前記排気管壁温検知手段３７は、各排気管
３１の側面に配置されており、これにより、例えば、燃
焼室１８から排気された排気ガスが直接壁温検出手段３
７に当たることはなく、排気ガスそのものの温度に左右
されずに、適正な排気管壁温を検出できるようにしてい
る。また、エンジンは制御手段４０を備え、この制御装
置４０で前記各検知手段３５，３６，３７から検知され
た情報に基づいて作動装置４１（例えば、ＣＤＩユニッ
ト等）を操作し、点火プラグ１６の点火時期を制御して
いる。

【００１１】図４は前記制御装置の概略ブロック図であ
る。図面に示すようにこの制御装置４０の演算部４０ａ
には各検知手段３５，３６，３７からの検知信号が入力
される。すなわち、エンジン１１のスロットル弁２９に
設けられたスロットル開度検知手段３６（例えば、エン
ジン負荷センサ）は、スロットル開度信号ＴＨを制御装
置４０に出力し、また、エンジン１１のクランク軸２０
に設けられたエンジン回転数検知手段３５は制御装置４
０にエンジン回転数信号ＮＥを出力する。また、各気筒
１１ａ〜１１ｃに対応する排気管３１ａ〜３１ｃに設け
られた排気管壁温検知手段３７ａ〜３７ｃは各排気管３
１ａ〜３１ｃの壁温信号Ｔ（ｉ）（但しｉ＝１〜３）を
制御装置４０に出力する。

【００１２】また、制御装置４０は、データメモリ４０
ｂを備えており、このデータメモリ４０ｂは、図５
（ａ）に示すように、スロットル開度ＴＨとエンジン回
転数ＮＥとに対応する各気筒毎の点火時期の基準制御量
Ｉｏ（ｉ）（ｉ＝１〜３）を示す各種マップを記憶して
いる。なお、この実施例では制御装置４０で点火時期を
制御するため、制御量Ｉｏ（ｉ）を点火時期の基準制御
量とした場合について説明するが、前記制御量Ｉｏは、
排気タイミングや背圧バルブ開度など種々の他のデバイ
スの基本制御量であってもよく、従って、このデータメ
モリには、他のデバイスの制御量Ｉｏ（ｉ）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。尚、これらの他のデバイス
の制御については後述する。

【００１３】図５（ｂ）は、各排気管３１における各壁
温検知手段３６が設けられた部分の基準壁温Ｔｏ（ｉ）
（ｉ＝１〜３）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４０ｂ
に記憶されている。ここで、基準壁温Ｔｏ（ｉ）とは、
排気管温度をこの基準温度Ｔｏ（ｉ）に保持すると、そ
の温度における音速と排気管長とが適応し、排気脈動効
果が十分に得られる温度のことを言い、実際には実験等
で求められるのが一般的である。制御装置４０の演算部
４０ａは、スロットル開度検知手段３６とエンジン回転
数検知手段３５の検知結果に基づいて、これらの運転状
態に対応する各排気管の基準温度Ｔｏ（ｉ）を、前記マ
ップから読み出すと共に、各排気管の基準温度Ｔｏ
（ｉ）と各壁温検知手段３７で検知された壁温の実際値
Ｔ（ｉ）との温度差δＴ（ｉ）（ｉ＝１〜３）を算出す
る。

【００１４】また、データメモリは図５（ｃ）に示すよ
うに、温度差δＴ（ｉ）とエンジン回転数ＮＥとに対応
する制御補正量δＩ（ｉ）（ｉ＝１〜３）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。このようなマップは
各気筒毎に設けられており、従って本実施例では図５
（ｃ）に係るマップは全部で３０個（１０×３）とな
る。制御装置４０の演算部４０ａは、スロットル開度検
知手段３６の検知信号ＴＨに基づいて、図５（ｃ）に係
るマップの中から、当該スロットル開度ＴＨに対応する
マップを選択し、上記温度差δＴ（ｉ）とエンジン回転
数検知手段３５の検知信号ＮＥとに基づいて、前記選択
したマップから制御補正量δＩ（ｉ）を読み出し、前記
点火時期基本制御量Ｉｏ（ｉ）を補正する。

【００１５】上記処理を終了した後、制御装置４０は、
補正した制御量（最終値）Ｉ（ｉ）（Ｉ(1)，Ｉ(2)，Ｉ
(3)）に基づいて作動装置４１に作動信号を出力し、作
動装置４１が対応する点火プラグ１６を、制御装置４０
から出力された制御量Ｉ（ｉ）に基づく点火時期で点火
させ、排気ガス出口２７ａから発せられる各気筒毎の排
気ガス圧力波が各排気管３１ａ〜３１ｃにより反射され
て排気ガス出口２７ａに戻るタイミングを、運転状態に
応じた最適のタイミングに合わせる。本実施例では制御
装置４０で点火プラグ１６の点火時期を制御して、排気
ガス圧力波の排気ガス出口２７ａに戻るタイミングを調
節しているが、制御装置４０によって制御されるデバイ
スは点火プラグに限られるものではなく、排気ガス出口
から発せられる各気筒毎の排気ガス圧力波が各排気管に
より反射されて排気ガス出口に戻るタイミングを変更す
ることのできるデバイスであれば、どのとうなものでも
よく、例えば、可変排気タイミング装置等、種々のもの
であり得る。尚、前記排気ガスが排気ガス出口に戻るタ
イミングを変更し得る他のデバイスについては後で説明
する。

【００１６】次に、図６に示すフローチャートを参照し
ながら制御装置４０の作用を順に説明する。始めに、制
御装置４０の演算部４０ａは、エンジン回転数検知手段
３５からエンジン回転数ＮＥを、スロットル開度検知手
段３６からスロットル開度ＴＨを各々入力し（ステップ
１）、次に各排気管壁温検知手段３７ａ，３７ｂ，３７
ｃから各排気管３１ａ，３１ｂ，３１ｃの実際の壁温Ｔ
（ｉ）を入力し（ステップ２）、ステップ１で入力した
エンジン回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに基づいて
データメモリ４０ｂに記憶した図５（ａ）に対応するマ
ップから各気筒１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃにおける点
火時期の基本制御量Ｉｏ（ｉ）を読み出す（ステップ
３）。

【００１７】次に、演算部４０ａでは、ステップ１で入
力したエンジン回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに基
づいてデータメモリ４０ｂに記憶した図５（ｂ）に対応
するマップから各排気管３１ａ，３１ｂ，３１ｃにおけ
る基準壁温Ｔｏ（ｉ）を読み込み（ステップ４）、ステ
ップ２で入力した各排気管３１ａ，３１ｂ，３１ｃの実
際の壁温Ｔ（ｉ）と基準壁温Ｔｏ（ｉ）との温度差δＴ
（ｉ）を算出する（ステップ５）。

【００１８】次いで、演算部４０ａは、ステップ１で入
力したスロットル開度ＴＨに対応する図５（ｃ）で示し
た各気筒別のマップから、ステップ１で入力したエンジ
ン回転数ＮＥとステップ５で算出された温度差δＴ
（ｉ）に基づいて制御補正量δＩ（ｉ）を読み出し（ス
テップ６）、前記制御補正量δＩ（ｉ）をステップ３で
読み込んだ基本制御量Ｉｏ（ｉ）に加算して、制御量の
最終値Ｉ（ｉ）を算出し（ステップ７）、作動装置４１
に出力する（ステップ８）。このようなアルゴリズム
は、エンジンの停止支持がなされるまえエンジンの点火
サイクル毎に行われ、エンジン停止と共に停止する（ス
テップ９）。また、上記した制御量の最終値Ｉ（ｉ）を
演算して出力するまでのあるアルゴリズムは、一度に全
ての気筒１１ａ，１１ｂ，１１ｃの制御量Ｉ（ｉ）（即
ち、Ｉ(1)、Ｉ(2)、Ｉ(3)）を算出するように動作させ
てもよく（図７参照）、また、各気筒についてステップ
１〜ステップ８の処理を並行に行うように動作させても
よい（図８参照）。

【００１９】以上の説明した本発明に係る運転状態制御
装置は、例えば、第１気筒１１ａについて、ステップ８
で算出される最終的な制御量Ｉ(1)が、基準制御量Ｉｏ
(1)より小さい場合には、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点火時
期より遅く設定し、より温度の高い排気ガスを発生さ
せ、排気管３１ａにおける音速を高くして、排気ガスの
圧力波が排気ガス出口に戻る時間を早くする。このよう
に制御することにより、例えば第１気筒１１ａに対応す
る排気管３１ａの壁温Ｔ(1)が基準壁温Ｔｏ(1)より低
く、排気ガスの圧力波が排気ガス出口に戻るタイミング
が設計値よりも遅くなり排気脈動を利用することができ
ない状態の時等でも、排気ガスの圧力波の伝搬速度を上
げて圧力波の戻りタイミングを設計値に近づけるように
点火時期が補正され、排気ガスの排気脈動を有効に利用
して出力及び燃費を向上させることができる。

【００２０】さらに、上記運転状態制御装置において
は、排気管壁温検知手段３７を各排気管毎に設け、か
つ、データメモリ４０ｂに各排気管毎の基準温度Ｔｏ
（ｉ）及び制御補正量δＩ（ｉ）に関するマップを記憶
させ、各排気管毎に別個に制御しているので、各排気管
の形状の相違や、また、配置の相違等の様々な条件の相
違に関係なく、各気筒毎に、最適な制御量Ｉ（ｉ）を算
出することができ、その時の運転状態に合った最適な排
気脈動が、各気筒毎に得られ、その結果、出力及び燃費
を向上することができる。

【００２１】図９（ａ）〜（ｄ）は、図１〜図３に示し
たエンジンの排気管とは異なる形式の排気管における壁
温検出手段の配置位置を示している。図中５０（ａ〜
ｄ）は気筒を、また、５１は排気管を各々示しており、
前記排気管５１は、各気筒別に分岐された分岐管５２
（ａ〜ｄ）と、分岐管５２の下流を集合して一体化した
集合管５３とから成る。上記したような形式の排気管の
場合は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように各分岐管５２
に各々壁温検知手段５４を設け、各排気管の反射波の戻
りタイミングに応じた各種デバイスの制御量を制御装置
を算出する。また、図９（ｄ）に示す分岐管５２ｃ及び
５２ｄのように、形状が類似し、その他の条件も類似し
ている複数の分岐管がある場合には、その何れか一方
（図９（ｄ）の場合には分岐管５２ｃ）に、壁温検知手
段５４を設け、係る検知手段の検知結果に基づいて算出
された制御量の最終値Ｉで、他方の分岐管（図９（ｄ）
の場合には分岐管５２ｄ）に対応するデバイスも制御さ
れ得る。これは図８に示すように、下流が集合した形式
の排気管に限られず、図１〜図３に示した排気管のよう
に各々独立した排気管であっても、形状や配置位置等を
考慮してほぼ同じ条件になる排気管が複数存在する場合
には適用され得る。

【００２２】以上は、本発明の運転状態制御装置に係る
タイミング変更手段として点火プラグを適用した例につ
いて説明しているが、前記タイミング変更手段は、排気
ガス出口から発せられる各気筒毎の排気ガス圧力波が上
記各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ことのできるものであれば、任意の
手段でよく、また一つに限定されるものではなく、複数
のタイミング変更手段を組み合わせて使用してもよい。
以下に、本発明のタイミング変更手段の他の実施例につ
いて幾つか説明する。尚、本発明の運転状態制御装置で
制御されるエンジンは、上記実施例の並列３気筒２サイ
クルエンジンに限定されず、複数の気筒を備えた任意の
エンジンに適用することができるが、以下の説明では、
特に構成を説明しないエンジンについては、便宜上、第
一実施例と同等のエンジンとして説明を行う。また、以
下の実施例はタイミング変更手段の他の実施例について
説明するものなので、各種センサや、制御装置の構成等
は省略しているが、特に説明のないものについては第１
実施例と同等か又は相当するものであり、勿論排気管壁
温検出手段は各排気管毎に設けられているものとする。
また、以下の実施例では、制御装置の構成、フローチャ
ート、及びデータメモリに記憶されたマップ等について
は省略してあるが、制御装置は、制御対象となるタイミ
ング変更手段の種類の応じて基本制御量や制御補正量等
の実際の値が異なるだけで、構成や処理方法は第一実施
例と同等である。

【００２３】図１０は本発明のタイミング変更手段に排
気タイミング可変バルブを適用した例を示す図である。
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、各気筒における排気通
路２７の排気出口２７ａ近くの上縁部分に排気タイミン
グ可変バルブ６０が各々回動自在に設けられており、こ
の排気タイミング可変バルブ６０で排気タイミングを変
化させることができるように構成されている。この排気
タイミング可変バルブ６０は作動装置６１により制御装
置４０−２の指示で回転駆動される。

【００２４】前記制御装置４０−２の演算部４０−２ａ
は、前記第１の実施例と同様、エンジン回転数、スロッ
トル開度、及び各排気管の壁温を対応する検知手段から
入力し、これらの情報及びデータメモリ部４０−２ｂに
記憶したマップに基づいて、始めに各運転状態における
排気タイミング可変バルブ６０の各気筒毎の基本制御量
Ｉｏ２（ｉ）を求め、これらの基本制御量Ｉｏ２（ｉ）
を、各排気管毎の排気管壁温Ｔ（ｉ）と基準壁温Ｔｏ
（ｉ）との温度差に基づいてマップから読み込んだ制御
補正量δＩ２（ｉ）で補正して、制御量の最終値Ｉ２
（ｉ）を求める。そして、前記制御補正量δＩ２（ｉ）
が０よりも小さく、よって、対応する気筒の排気管の各
壁温Ｔ（ｉ）が基準温度Ｔｏ（ｉ）より低い傾向にある
ほど、排気タイミング可変バルブ６０を開き始めるタイ
ミングを早め、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、排気圧力波が排気出口に戻るタイミング
が早くなって設計値に近づき、これにより、排気脈動を
有効に利用して出力及び燃費を向上させることができ
る。

【００２５】図１１は本発明のタイミング変更手段にブ
ランチ管及びブランチ開閉弁を適用し、排気管の等価管
長を変えることにより排気ガス圧力波の排気ガス出口に
戻るタイミングを制御する例を示す図である。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、排気管３１の上流側に開口する
ように接続形成されたブランチ管６３と、このブランチ
管６３の開口部を開閉するブランチ開閉弁６４とを各排
気管毎に各々有し、ブランチ開閉弁６４を開けてブラン
チ管６３を排気管３１に連通させると、排気管３１の等
価管長が長くなるようにされており、各ブランチ開閉弁
６４を制御装置４０−３の出力信号に基づいて作動装置
６５で作動するように構成されている。

【００２６】この運転状態制御装置における前記制御装
置４０−３の演算部４０−３ａは、前記第１の実施例と
同様、エンジン回転数、スロットル開度、及び各排気管
の壁温を対応する検知手段から入力し、これらの情報及
びデータメモリ部４０ｂに記憶したマップに基づいて、
始めに各運転状態におけるブランチ開閉弁６４の各気筒
毎の基本制御量Ｉｏ３（ｉ）を求め、これらの基本制御
量Ｉｏ３（ｉ）を、各排気管毎の排気管壁温Ｔ（ｉ）と
基準壁温Ｔｏ（ｉ）との温度差に基づいてマップから読
み込んだ制御補正量δＩ３（ｉ）で補正して、制御量の
最終値Ｉ３（ｉ）を求める。そして、前記制御補正量δ
Ｉ３（ｉ）が０よりも小さく、よって対応する排気管３
１の壁温Ｔ（ｉ）が基準温度Ｔｏ（ｉ）より低い傾向に
あるほど、ブランチ開閉弁６４を閉側に、また、前記壁
温Ｔ（ｉ）が基準温度Ｔｏ（ｉ）より高い傾向にあるほ
ど、ブランチ開閉弁６４を開側に動作させ、これによ
り、例えば、排気管３１の壁面温度が低いことによって
排気管３１の等価管長が実質的に延長された状態にある
場合は、ブランチ開閉弁６４を閉じて等価管長を短く
し、また逆の場合にはブランチ開閉弁６３を開いて等価
管長を長くする。この結果、排気管の等価管長を常時理
想の長さで動作させることが可能になり、排気脈動を有
効に利用して出力及び燃費を向上させることができるよ
うになる。

【００２７】図１２は本発明のタイミング変更手段にシ
リンダ長手方向の配置位置がメインの排気出口６７と異
なる補助排気ポートを開閉する開閉バルブを適用し、排
気ガスが排気出口から出るタイミングを変えることによ
り排気ガス圧力波の排気ガス出口に戻るタイミングを制
御する例を示す図である。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。このエンジンには、メ
インの排気出口６７をバイパスする一対の補助排気出口
６９，６９が排気出口６７より若干下方に形成されてお
り、運転状態制御装置は、前記補助排気出口６９，６９
を開閉する開閉バルブ７０を各気筒毎に備え、制御装置
４０−４からの信号に基づいて作動装置７１で前記開閉
バルブ７０を作動させることができるように構成されて
いる。

【００２８】この運転状態制御装置における前記制御装
置４０−４の演算部４０−４ａは、前記第一実施例と同
様、エンジン回転数、スロットル開度、及び各排気管の
壁温を対応する検知手段から入力し、これらの情報及び
データメモリ部４０ｂに記憶したマップに基づいて、始
めに各運転状態における開閉バルブ７０の各気筒毎の基
本制御量Ｉｏ４（ｉ）を求め、これらの基本制御量Ｉｏ
４（ｉ）を、各排気管毎の排気管壁温Ｔ（ｉ）と基準壁
温Ｔｏ（ｉ）との温度差に基づいてマップから読み込ん
だ制御補正量δＩ４（ｉ）で補正して、制御量の最終値
Ｉ４（ｉ）を求める。そして、前記制御補正量δＩ４
（ｉ）が０よりも小さく、よって、対応する排気管３１
の壁温Ｔ（ｉ）が基準温度Ｔｏ（ｉ）より低い傾向にあ
る場合には、補助排気出口６４を開いて排気ガスをより
高温の状態で排出して排気ガス温度を上昇させ、排気圧
力波の排気出口に戻るタイミングを速くして設計値に近
づける。これにより、排気脈動を有効に利用して出力及
び燃費を向上させることができる。

【００２９】図１３は本発明のタイミング変更手段に背
圧調整弁７３を適用した例を示す図である。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、各排気管３１における膨脹室３２
の後部、所謂コンバジェントコーンの下流側に開閉自在
に配設された背圧調整弁７３を各々有し、この背圧調整
弁７３を制御装置４０−５からの信号に基づいて作動装
置７４で駆動させることができるように構成されてい
る。

【００３０】この運転状態制御装置における前記制御装
置４０−５の演算部４０−５ａは、前記第１の実施例と
同様、エンジン回転数、スロットル開度、及び各排気管
の壁温を対応する検知手段から入力し、これらの情報及
びデータメモリ部４０−５ｂに記憶したマップに基づい
て、始めに各運転状態における背圧調整弁７３の各気筒
毎の基本制御量Ｉｏ５（ｉ）を求め、これらの基本制御
量Ｉｏ５（ｉ）を、各排気管毎の排気管壁温Ｔ（ｉ）と
基準壁温Ｔｏ（ｉ）との温度差に基づいてマップから読
み込んだ制御補正量δＩ５（ｉ）で補正して、制御量の
最終値Ｉ５（ｉ）を求める。そして、前記制御補正量δ
Ｉ５（ｉ）が０よりも小さく、よって、対応する気筒の
排気管の壁温Ｔ（ｉ）が基準温度Ｔｏ（ｉ）より低い傾
向にあるほど、背圧調整弁７３を閉じて、排気管内の圧
力を上昇させ、排気圧力波の伝搬速度を上げる。その結
果、排気圧力波が排気出口に戻るタイミングが早くなっ
て設計値に近づき、これにより、排気脈動を有効に利用
して出力及び燃費を向上させることができる。

【００３１】さらに、図１４は、本発明の運転状態制御
装置を複数の気筒を有する４サイクルエンジンに適用し
た例を示す図である。図７までの実施例と同一符号の部
材は同一又は相当部材を示す。図中符号７６は吸気バル
ブ、７７は排気バルブであり、これらのバルブはカム７
８及び７９を図中時計方向に回転させることにより駆動
される。ここで、排気バルブ７７を駆動させるカム７９
の回転開始位置を図中実線で示す位置から、二点鎖線で
示す位置まで制御装置４０−６の信号に基づいて作動装
置８０で連続的に変更できるように構成されており、カ
ム７９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７７が開くタイミングが早く
なる。

【００３２】この運転状態制御装置における前記制御装
置４０−６の演算部４０−６ａは、前記第一実施例と同
様、エンジン回転数、スロットル開度、及び各排気管の
壁温を対応する検知手段から入力し、これらの情報及び
データメモリ部４０−６ｂに記憶したマップに基づい
て、始めに各運転状態におけるカム７９の回転開始位置
の基本制御量Ｉｏ６（ｉ）を求め、これらの基本制御量
Ｉｏ６（ｉ）を、各排気管毎の排気管壁温Ｔ（ｉ）と基
準壁温Ｔｏ（ｉ）との温度差に基づいてマップから読み
込んだ制御補正量δＩ６（ｉ）で補正して、制御量の最
終値Ｉ６（ｉ）を求める。そして、前記制御補正量δＩ
６（ｉ）が０よりも小さく、よって、対応する気筒の排
気管の壁温Ｔ（ｉ）が基準温度Ｔｏ（ｉ）より低い傾向
にあるほど、カム７９の回転開始位置を排気バルブ７７
が開き始めるタイミングを早くする方に動かし、排気ガ
スを高温の状態で排気管内に排出して排気管内での排気
ガス温度を上昇させる。その結果、排気圧力波が排気出
口に戻るタイミングが早くなって設計値に近づき、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。

【００３３】また、図１５は、図８に示したように、上
流が各気筒に連結され、下流が集合して一体にされた排
気管を有するエンジンに本発明の運転状態制御装置を適
用し、下流の集合部分にタイミング変更手段を設けて、
排気管の等価管長を変更できるようにした例を示す図で
ある。図７までの実施例と同一符号の部材は同一又は相
当部材を示し、また、排気壁温検知手段は、各気筒に連
結された上流部分に各々設けられているものとする。図
中８１は排気管を示しており、この排気管８１は前述の
ように各気筒に連結するように分岐された上流管８１ａ
と、下流で前記上流管８１ａを集合させ一体化した下流
集合管８１ｂとから成り、前記上流管８１ａには各々排
気管壁温検知手段が設けられている。また、前記下流集
合管８１ｂは制御装置４０−７の信号に基づいて作動装
置８３によって軸方向に移動可能な可変式膨脹室８２を
備えており、これにより運転状態に応じて排気管の管長
を自由に変更することができるようになっている。８４
は大気への出口である。

【００３４】この運転状態制御装置における前記制御装
置４０−７の演算部４０−７ａは、前記第１の実施例と
同様、エンジン回転数及びスロットル開度を入力し、こ
れらの情報に基づいてデータメモリ部４０−７ｂに記憶
したマップから可変式膨脹室８２の位置の基本制御量Ｉ
ｏ７を読み込む。次に各排気管の壁温Ｔ（ｉ）を対応す
る検知手段から入力し、次式に従って、これらの壁温Ｔ
（ｉ）の平均壁温Ｔを求める。尚、次式においてＣ
（ｉ）（但しｉ＝１〜３）は、各壁温検知手段の取付環
境を考慮して各壁温Ｔ（ｉ）に対して重みづけをするた
めの係数である。 Ｔ＝[Ｃ（１）＊Ｔ（１）＋Ｃ（２）＊Ｔ（２）＋Ｃ
（３）＊Ｔ（３）]／[Ｃ（１）＋Ｃ（２）＋Ｃ（３）] 次に、当該平均壁温Ｔと予めデータメモリ部４０−７ｂ
にマップの形式で記憶されている基準平均壁温Ｔとの温
度差に基づいてマップから制御補正量δＩ７を読み込
み、この制御補正量δＩ７で基準制御量Ｉｏ７を補正し
て制御量の最終値Ｉ７を求める。そして、前記制御補正
量δＩ７が０よりも小さく、よって、対応する気筒の排
気管の壁温が基準温度より低い傾向にあるほど、作動装
置８３で可変膨脹室８２を膨脹室が狭くなる方向に作動
して排気管長を短くし、排気圧力波が排気出口に戻るタ
イミングを早くして設計値に近づけ、排気脈動を有効に
利用して出力及び燃費を向上させることができるように
する。

【００３５】尚、各排気管の壁温Ｔ（ｉ）の平均Ｔを求
める際の重みづけ係数Ｃ（ｉ）は、各排気管の形状、配
置位置、及び気候条件等も考慮して、影響度の大小に応
じて決められる。例えば、図８（ｃ）に示すように、３
本の分岐管を有し、これらの３本の分岐管の１本だけが
直線的形状をなし、他の二つが屈曲形状を成している場
合等は、直線形状の方が影響度が高いため、上流排気管
５２ａ，５２ｂ，５２ｃの順に、係数Ｃ（１）＝２．
５、Ｃ（２）＝５．０、Ｃ（３）＝２．５のように設定
する。

【００３６】以上説明した各実施例では、点火プラグ１
６や排気タイミング可変バルブ６０等の種々タイミング
変更手段を別々の運転状態制御装置で各々制御する例に
ついて説明しているが、これは本実施例に限定されるこ
となく、複数のタイミング変更手段を一つの運転状態制
御装置で同時に制御するように構成してもよいことはも
ちろんである。

【００３７】

【発明の効果】以上説明した本発明に係るエンジンの運
転状態制御装置によれば、各気筒毎に排気管が連結され
た複数の気筒を有するエンジンにおいて、排気管のそれ
ぞれに同排気管の壁温を検知する検知手段を設け、これ
らの検知手段の情報、即ち、各排気管の壁温に基づい
て、タイミング変更手段を制御して、排気ガス圧力波の
排気ガス出口に戻るタイミングを調節しているので、形
状や配置等の条件が異なる複数の排気管においても各排
気管の壁温を正確に検知することができ、従って排気脈
動が有効に利用できエンジンの出力及び燃費を向上させ
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の運転状態制御装置の第一実施例を適
用した２サイクルエンジンを搭載する自動二輪車の概略
側面図である。

【図２】 第一実施例が適用されたエンジン１１の概略
上面図である。

【図３】 エンジン１１における第１気筒部分の概略縦
断面図である。

【図４】 第一実施例に係る制御装置の概略ブロック図
である。

【図５】 （ａ）〜（ｃ）は第一実施例におけるエンジ
ンの制御マップを各々示している。

【図６】 第一実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図７】 第一実施例における各気筒の点火時期と制御
装置の演算時期との関係の一例を示す図である。

【図８】 第一実施例における各気筒の点火時期と制御
装置の演算時期との関係の他の例を示す図である。

【図９】 （ａ）〜（ｄ）は、図９は排気管の別の形態
を示す図である。

【図１０】 タイミング変更手段の別の実施例である。

【図１１】 タイミング変更手段の別の実施例である。

【図１２】 タイミング変更手段の別の実施例である。

【図１３】 タイミング変更手段の別の実施例である。

【図１４】 エンジン及びタイミング変更手段の別の実
施例である。

【図１５】 タイミング変更手段の別の実施例である。

【符号の説明】

１ 自動二輪車 ２ ヘッドパイプ ３ ハンドル ５ フロントフォーク ６ 前輪 ７ フレーム ７ａ メインフレーム ７ｂ リアフレーム ７ｃ ダウンチューブ ８ 燃料タンク ９ スイングアーム １０ 後輪 １１ エンジン １１ａ 第１気筒 １１ｂ 第２気筒 １１ｃ 第３気筒 １２ シリンダヘッド １３ シリンダブロック １４ クランクケース １５ クランクケース １６ 点火プラグ １７ ピストン １８ 燃焼室 １９ クランク室 ２０ クランク軸 ２１ コンロッド ２５ 吸気管 ２６ 掃気通路 ２７ 排気通路 ２７ａ 排気出口 ２８ リードバルブ ２９ バタフライ型スロットル弁 ３０ 気化器 ３１ 排気管 ３２ 膨脹室 ３３ マフラ ３５ エンジン回転数検知手段 ３６ スロットル開度検知手段 ３７ 排気管壁温検知手段 ４０ 制御装置 ４０ａ 演算部 ４０ｂ データメモリ ４１ 作動装置 ５０ 気筒 ５１ 排気管 ５２ 分岐管 ５３ 集合管 ５４ 壁温検知手段 ６０ 排気タイミング可変バルブ ６１ 作動装置 ６３ ブランチ管 ６４ ブランチ開閉弁 ６７ 排気出口 ６９ 補助排気出口 ７０ 開閉バルブ ７１ 作動装置 ７３ 背圧調整弁 ７４ 作動装置 ７６ 吸気バルブ ７７ 排気バルブ ７８ カム ７９ カム ８０ 作動装置 ８１ 排気管 ８１ａ 上流管 ８１ｂ 下流集合管 ８２ 可変式膨脹室 ８３ 作動装置 ＴＨ スロットル開度信号 ＮＥ エンジン回転数信号 Ｔ（ｉ） 壁温信号（実際値） Ｔｏ（ｉ） 基準壁温 δＴ（ｉ） 温度差 Ｉｏ（ｉ） 点火時期基本制御量 δＩ（ｉ） 制御補正量 Ｉ（ｉ） 制御量（最終値）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｂ 45/00 ３６０ 45/00 ３６０Ｃ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｋ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒を有し、各気筒の燃焼室の排
   気ガス出口に排気ガスを外部へ排出する排気管をそれぞ
   れ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各気筒毎の排気ガス圧
   力波が上記各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上記
   各気筒毎に設ける一方、 上記排気管のそれぞれに同排気管の壁温を検知する壁温
   検知手段を設け、 この壁温検知手段の検知結果に基づき上記タイミング変
   更手段をそれぞれ別個に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。
2. 【請求項２】 複数の気筒を有し、各気筒の燃焼室の排
   気ガス出口にそれぞれ接続される気筒別上流排気管と、
   前記気筒別排気管を下流で集合させて一体化した下流排
   気管とからな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各気筒毎の排気ガス圧
   力波が上記各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、 前記気筒別上流排気管のそれぞれに同排気管の壁温を検
   知する壁温検知手段を設け、 この壁温検知手段の検知結果に基づき前記タイミング変
   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。
3. 【請求項３】 前記タイミング変更手段を各気筒毎に設
   けたことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの運転
   状態制御装置。
4. 【請求項４】 前記タイミング変更手段を前記下流排気
   管に設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載のエ
   ンジンの運転状態制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段が、 エンジン回転数又はエンジン負荷の少なくとも一方を検
   知する運転状態検知手段と、 該運転状態検知手段が検知すべき運転状態に対応した目
   標壁温データを記憶する記憶手段とを有し、 運転状態検知手段の検知結果に基づいて前記目標壁温デ
   ータから求めた目標壁温と、前記壁温検知手段で検知し
   た壁温との差を小さくするように、前記タイミング変更
   手段を動作させることを特徴とする請求項１〜４の何れ
   か一項に記載のエンジンの運転状態制御装置。