JPH09209765A - 多気筒排気管集合エンジンの運転状態制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転状態制御装置において、エンジンの排気系
の温度変化に応じて、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
伝搬時間を調節するという技術を多気筒排気管集合エン
ジンに適用した場合、複数の壁温検出手段を必要とし、
また、扱うデータや演算量が膨大になり、製造に手間が
かかり、かつ、製造コストも上がるという問題がある。 【解決手段】 本発明に係る多気筒排気管集合エンジン
の運転状態制御装置では、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上流
排気管をそれぞれ設け、これらの上流排気管を下流で制
御する集合排気管に連結したエンジンの運転状態制御方
法において、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排気管及び集合排気管により反
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る一方、集合排気管に同排気
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タイミング変更手段を動作させ
る制御手段を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気系
の温度変化に応じて排気ガス圧力波が排気管により反射
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）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の制御方
法は、変化が緩やかな排気管壁温に基づいて制御を行う
ので、検出結果が安定した信頼性を持ち、エンジンを精
度よくかつ安定的に制御することができるという利点を
有する。しかし、この制御方法を、近年多く利用されて
いる多気筒排気管集合エンジンに適用し、各排気管毎に
壁温検出手段を設けて各排気管毎の壁温を検出し、この
検出結果に基づいてエンジンを制御しようとすると、複
数の壁温検出手段を必要とし、また、扱うデータや演算
量が膨大になるためＥＣＵの処理能力を高める必要が生
じ、製造に手間がかかり、かつ、製造コストも上がると
いう問題がある。

【０００４】よって、本発明は、上記した様々な問題が
生じることなく、エンジンの排気系の温度変化に応じて
排気ガス圧力波が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して、エンジンの出力及
び燃費を向上させることのできる多気筒排気管集合エン
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】上記目的を達成するため
に、本発明に係る多気筒排気管集合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上流排気管をそれ
ぞれ設け、これらの上流排気管を下流で集合排気管に連
結したエンジンの運転状態制御方法において、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
記排気管及び集合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
設ける一方、集合排気管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
とを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関にお
ける多気筒排気管集合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。

【０００７】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、中間部は不図示のサスペン
ション機構を介してメインフレーム７と連結され、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１
１はメインフレーム７ａ及びダウンチューブ７ｃに懸架
されている。１００はダウンチューブ７ｃに支持される
ラジエータである。

【０００８】図２は前記エンジン１１の概略上面図、図
３はエンジン１１の概略底面図、図４はエンジン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気筒水冷式
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〜１
１ｃ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４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１０１は減速歯車を収容した減速変速装置である。

【０００９】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３１ａ〜３１ｃは各気筒１１ａ〜１１ｃの燃
焼室毎に設けられており、これらの排気管３１ａ〜３１
ｃは他部品と干渉せずに十分な排気管長を得るために、
各々上流部分が一度、若干車両前方に伸ばされ、その
後、他部品と干渉しないように車両後方に向けて湾曲さ
れて、図３に示すように下流で一本の集合排気管３２に
連結されている。前記集合排気管３２はその下流部に膨
張管部３３ａと収縮管部３３ｂを備え、前記膨張管部３
３ａの作用で各気筒１１ａ〜１１ｃの排気出口から排気
される排気ガスに負圧反射波を生じさせ、排気行程初期
に各気筒１１ａ〜１１ｃの排気通路２７の排気出口２７
ａ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、収縮管部３３ｂで排気ガスに正反射波
を生じさせ、排気行程後期に排気通路２７の排気出口２
７ａ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４中、符号３４は排気サイレンサを示して
いる。

【００１０】以上説明したように構成されたエンジンに
は、クランク各検知手段を兼ねる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、集合排気管３２には、同排気管の壁温を検知する
排気管壁温検知手段３７が設けられている。この排気管
壁温検知手段３７は、図３に示すように、集合排気管３
２の上流側、即ち各気筒１１ａ〜１１ｃからの排気管３
１ａ〜３１ｃが集合している位置にできるだけ近い位置
に設けるのが好ましく、これにより、集合排気管３２に
おける壁温の温度変化の影響を受けずに、正確な壁温を
検知することが可能になる。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１
６の点火時期を制御している。

【００１１】図５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
に設けられたクランク角信号検知兼エンジン回転数検知
手段３５は制御装置４０にクランク角信号ＡＬ及びエン
ジン回転数信号ＮＥを出力する。また、排気管壁温検知
手段３７は、集合排気管３２の壁温を検知し、壁温信号
Ｔ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とに対応する点火時期の基準制御量Ｉｏを示す
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６（ｂ）は、集合排気管３２における壁
温検知手段３７が設けられている部分の基準壁温Ｔｏ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とは、集合排気管３２の温度をこ
の基準温度Ｔｏ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を、前記マップから読み出すと共に、こ
の基準温度Ｔｏ（ｉ）と壁温検知手段３７で検知された
壁温の実際値Ｔとの温度差δＴを算出する。

【００１４】また、データメモリ４０ｂは図６（ｃ）に
示すように、温度差δＴ（ｉ）とエンジン回転数ＮＥと
に対応した制御補正量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。各気筒１１ａ
〜１１ｃから集合管３２までの排気管３１ａ〜３１ｃ
は、その長さが異なることにより、排気脈動の伝搬速度
が同じでも排気脈動の利用タイミングに差異が生じる。
また、寒冷な冬季走行中あるいは雨天走行中排気管が外
部から冷却され、さらに排気ガス温度が低下させる。こ
の低下具合は排気管３１ａ〜３１ｃの形状、配置レイア
ウトにより異なり、従って排気脈動の伝搬速度が異な
る。長さの違いによる影響度、外部冷却が排気管３１ａ
〜３１ｃごとの伝搬速度に及ぼす影響度を予めテストに
より求めて置き、これ等を考慮して前記した制御補正量
δＩ（ｉ）は各気筒毎に異なるものを用意している。従
って本実施例では図６（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６（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、基本制御量Ｉｏを補正し、各気筒毎
の点火時期の制御量の最終値Ｉ（ｉ）を算出する。

【００１５】上記処理を終了した後、制御装置４０は、
クランク角信号ＡＬと対比しつつ補正した制御量（最終
値）Ｉ（ｉ）（Ｉ(1)，Ｉ(2)，Ｉ(3)）に基づいたクラ
ンク角で作動装置４１に作動信号を出力し、作動装置４
１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、集合排気管３２の膨張管部３３ａ及び収縮管部
３３ｂで反射されて各排気管３１ａ〜３１ｃを通って各
気筒１１ａ〜１１ｃの排気ガス出口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（例えば点火時期を遅
らせて排気ガス温度を高めて圧力波の戻るのタイミング
を早める）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７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）、次に排気管壁温検知手段３７から集合排気管３２
の実際の壁温Ｔを入力し（ステップ２）、その後ステッ
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６
（ａ）に対応するマップから点火時期の基本制御量Ｉｏ
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６（ｂ）に対応
するマップから集合排気管３２における基準壁温Ｔｏを
読み込み（ステップ４）、ステップ２で入力した集合排
気管３２の実際の壁温Ｔと基準壁温Ｔｏとの温度差δＴ
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６（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に基
づいて各気筒別の制御補正量δＩ（ｉ）を読み出し（ス
テップ６）、各制御補正量δＩ（ｉ）をステップ３で読
み込んだ基本制御量Ｉｏに加算して、各気筒１１ａ〜１
１ｃ毎の制御量の最終値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）。制御装
置４０はクランク角信号ＡＬを常時入力している。制御
量の最低値Ｉ（ｉ）が燃焼サイクル毎の作動クランク角
タイミングの場合、クランク信号ＡＬと対比してエンジ
ンのクランク角が作動クランク角と一致する時、あるい
は作動装置４１の応答遅れ分だけ作動クランク角より先
行したクランク角の時、制御装置は、作動装置４１に起
動信号を出力する。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）。上記した説明では、図８に示すように、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
ズムを、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いるが、図９に示すように、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。また、上記した説明では、制御
補正量δＩ（ｉ）を各気筒毎に求め、それをマップとし
てデータメモリ４０ｂに記憶させ、基本制御量Ｉｏを、
この制御補正量δＩ（ｉ）を用いて、各気筒１１ａ〜１
１ｃの制御に適応する制御量Ｉ（ｉ）に補正している
が、これは、上記説明に限定されることなく、例えば、
制御補正量δＩを代表値だけ求めておき、この制御補正
量δＩとは別に各気筒別の補正係数を予め求めておき、
基本制御量Ｉｏを、前記制御補正量の代表値δＩで補正
した値に、前記各気筒別の補正係数を乗算して各気筒毎
の制御量の最終値Ｉ（ｉ）を求めてもよい。

【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
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から集合管３２までを流れる排気ガスの音速
を速くして、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
集合排気管３２の壁温Ｔが基準壁温Ｔｏ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は、一つの
排気管壁温検知手段３７で検知した壁温データに基づい
て、各気筒別の排気圧力波の伝搬タイミングのずれを補
正するように構成されているので、複数気筒を有するエ
ンジンでも多数の排気管壁温検知手段を必要としないと
いう効果を奏し、また、各気筒毎に壁温検知手段を設け
て制御量を算出する場合に比べて、制御装置での演算が
簡単になり、かつ制御装置に記憶させるデータ量も格段
に少なくてすむという効果を奏する。

【００２１】図１０（ａ）〜（ｃ）、図１１（ａ）及び
（ｂ）は、図１〜図４に示したエンジンの排気管とは異
なる形状の排気管における壁温検知手段の配置位置を示
している。図１０及び図１１中５０（ａ〜ｆ）は気筒
を、また、５１（ａ〜ｆ）は各気筒５０（ａ〜ｆ）に連
結された排気管を、５２は各排気管５１（ａ〜ｆ）が下
流で連結する集合排気管を各々示している。図中５３
は、排気管壁温検知手段を示しており、図面に示すよう
に、各々集合排気管５２の上流部分に設けられる。尚、
これらの排気管に上記した運転制御装置を適用する場合
には、形状が類似している排気管（図１０（ａ）におけ
る排気管５１ａ及び５１ｂ、図１０（ｃ）における排気
管５１ａ及び５１ｃ、図１１（ａ）における排気管５１
ａ及び５１ｂ、排気管５１ｃ及び５１ｄ、及び図１１
（ｂ）における排気管５１ａ及び５１ｄ，排気管５１ｂ
及び５１ｅ、排気管５１ｃ及び５１ｆ）における基本制
御量Ｉｏの補正制御量δＩ又は補正係数は、これらの排
気管の配置等の形状以外の他の条件を考慮して、共通化
できる場合には共通のデータを使用してもよい。

【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、本発明を構成する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、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
は集合排気管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１２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、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、及び集合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の基本制御量Ｉｏ２を
求め、この基本制御量Ｉｏ２を、集合排気管の排気管壁
温Ｔと基準壁温Ｔｏとの温度差δＴ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、各気
筒別の制御量の最終値Ｉ２（ｉ）を求める。そして、前
記制御補正量δＩ２が０よりも小さく、よって、集合排
気管の壁温Ｔが基準温度Ｔｏ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１３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
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。尚、図中３５は
大気への出口である。

【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、及び集合排気
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の基
本制御量Ｉｏ３を求め、この基本制御量Ｉｏ３を、集合
排気管の排気管壁温Ｔと基準壁温Ｔｏとの温度差δＴに
基づいてマップから読み込んだ各気筒別の制御補正量δ
Ｉ３（ｉ）で補正して、各気筒別の制御量の最終値Ｉ３
（ｉ）を求める。そして、前記制御補正量δＩ３が０よ
りも小さく、よって集合排気管３２の壁温Ｔが基準温度
Ｔｏ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が基準温度Ｔｏ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、集合排気管３２の壁面温度が低いこと
によって排気管３１及び集合排気管３２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６
４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、
排気管及び集合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１４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６９，６
９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、及び集合排気管
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の基本制御量
Ｉｏ４を求め、この基本制御量Ｉｏ４を、集合排気管の
排気管壁温Ｔと基準壁温Ｔｏとの温度差δＴに基づいて
マップから読み込んだ各気筒別の制御補正量δＩ４
（ｉ）で補正して、各気筒別の制御量の最終値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、対応する集合排気管３２の
壁温Ｔが基準温度Ｔｏ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１５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、集合排気管３２における膨張室３
３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、及び集合排気
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の基本
制御量Ｉｏ５を求め、この基本制御量Ｉｏ５を、集合排
気管の排気管壁温Ｔと基準壁温Ｔｏとの温度差δＴに基
づいてマップから読み込んだ制御補正量δＩ５で補正し
て、制御量の最終値Ｉ５を求める。そして、前記制御補
正量δＩ５が０よりも小さく、よって、集合排気管の壁
温Ｔが基準温度Ｔｏ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。本実施例の様に、集合排気管に設
けたタイミング変更手段は複数の気筒に影響するので、
制御装置の演算部４０−５ａは１つの制御量の最低値Ｉ
５を求めるとともに、制御装置量δＩ５は各気筒を合わ
せた出力あるいは燃費が最適となる様にマップ化される
ことが必要である。

【００３１】さらに、図１６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８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、及び集合排気管
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を求め、この基本制御量Ｉｏ６を、
集合排気管の排気管壁温Ｔと基準壁温Ｔｏとの温度差δ
Ｔに基づいてマップから読み込んだ各気筒別の制御補正
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δＩ６（ｉ）が０よ
りも小さく、よって、集合排気管の壁温Ｔが基準温度Ｔ
ｏ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１７は、本発明のタイミング変更
手段を集合排気管に設けて、集合排気管の長さを可変す
ることで、排気管及び集合排気管からなる排気系路の等
価管長を可変させ、これ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。
尚、図８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８１は集合排気管を示しており、この
集合排気管８１の上流側には図示していないが各気筒の
燃焼室に連結された複数の排気管が連結されている。こ
の集合排気管８１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張
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。尚、図中符号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、スロットル開度、及び集合排気
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４０−７ｂ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可変式膨張室８２の位
置の基本制御量Ｉｏを求め、この基本制御量Ｉｏ７を、
集合排気管の排気管壁温Ｔと基準壁温Ｔｏとの温度差δ
Ｔに基づいてマップから読み込んだ制御補正量δＩ７
（この場合は、タイミング変更手段が一つなので、制御
補正量δＩ７も一つである。）で補正して、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、集合排気管の壁温Ｔが基準温度
Ｔｏより低い傾向にあるほど、作動装置８３で可変膨張
室８２を膨張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】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。なお例えば、図１８（ａ）の排気管の別
の形態を示す図のように、４気筒エンジンにおいて２気
筒づつ一つの集合排気管に連結したエンジンの運転状態
制御方法においても、各集合排気管単位で１つの排気管
壁温検知手段と、１つあるいは気筒ごとのタイミング変
更手段を設け、制御装置については１つで両集合排気管
単位のタイミング変更制御を実施させるようにしてもよ
い。また、図１８（ｂ）に示すように３気筒エンジンに
おいて、２気筒について一つの集合排気管に連結し、残
りの１気筒については一つの排気管で大気中に排気ガス
を導くようにしても良い。この場合もタイミング変更制
御は２つの排気管系において実施される。以下同様に６
あるいは８気筒かつ２つあるいは３つの集合排気管を持
つエンジンにおいても、本発明は適用可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した本発明の多気筒排気集合エ
ンジンの運転状態制御装置は、各気筒に連結された排気
管を下流で集合排気管に連結した排気系を有するエンジ
ンにおいて、前記集合排気管に排気管壁温検知手段を設
け、この排気管壁温検知手段の検知結果に基づいて、制
御手段で、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及び集合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
ミング変更手段を動作させるように構成されているの
で、複数の気筒を有するエンジンであっても、複数の排
気管壁温検知手段を必要とせず、一つの排気管検知手段
でタイミング変更手段を動作させて、排気ガス圧力波の
伝搬速度を調節すること可能になるので、製造が簡単で
コストも低くなり、従って当初の目的であるエンジンの
出力及び燃費の向上が、低コストで得られるという効果
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】 第一実施例が適用されたエンジン１１の概略
底面図である。

【図４】 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５】 第一実施例に係る制御装置の概略ブロック図
である。

【図６】 （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７】 第一実施例の動作を示すフローチャートであ
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一例を示す図である。

【図９】 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１０】 （ａ）〜（ｃ）は、各々、排気管の別の形
態を示す図である。

【図１１】 （ａ）及び（ｂ）は、各々、排気管のさら
に別の形態を示す図である。

【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】 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。

【図１６】 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１７】 タイミング変更手段の別の実施例である。

【図１８】 （ａ）及び（ｂ）は、各々、排気管のさら
に別の形態を示す図である。

【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 集合排気管 ３３ａ 膨張管部 ３３ｂ 収縮管部 ３４ 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 集合排気管管 ５３ 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 集合排気管 ８２ 可変式膨張室 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 壁温信号（実際値） Ｔｏ 基準壁温 δＴ 温度差 Ｉｏ 点火時期基本制御量 δＩ（ｉ） 制御補正量 Ｉ（ｉ） 制御量（最終値）

Claims (1)

【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、これらの排気管を下流で集合排気管に連結した
   エンジンの運転状態制御方法において、 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
   力波が上記排気管及び集合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
   更手段を設ける一方、 集合排気管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多気
   筒排気管集合エンジンの運転状態制御装置。