JPH03185219A - サイクル可変エンジンの制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの回転数が所定回転数以下の場合に
は２サイクル、所定回転数以上の場合には４サイクルで
稼動するエンジンのサイクルを変更するサイクル可変エ
ンジンの制御装置に関する。

（従来の技術） 従来のエンジンには、エンジン出力軸の回転毎の行程の
相違により２サイクルエンジンと４サイクルエンジンと
に大別される。２サイクルエンジンはエンジン出力軸の
１回転毎に爆発行程を実行するため、エンジン出力軸の
回転速度変動が小であり高トルクを発生せしめることが
できる。

方、４サイクルエンジンは２回転毎に爆発行程を実行し
、かつ、排気行程と吸気行程とが独立しているので、燃
料消費率が小であるという特徴がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記２サイクルエンジンは吸気行程と排
気行程とを同時に平行して実行するので吸排気が完全に
行なわれず効率が悪化し、よって燃料消費率が大である
という問題がある。一方、４サイクルエンジンはエンジ
ン出力軸の回転速度変動が犬であるため、低回転数領域
においてはトルクが不足し、滑らかな運転ができないと
いう問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、エンジン
回転数が所定回転数以下で、かつエンジン負荷が所定値
以上の領域においては２サイクルエンジンとして運転し
、エンジン回転数が所定回転数以上かエンジン負荷が所
定値以下の少なくとも一方の領域においては４サイクル
エンジンとして運転することのできるサイクル可変エン
ジンの制御装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、気筒上部に設けられた開閉時期可変の
吸排気口と、燃料噴射時期可変の噴射ノズルと、気筒下
部に設けられた開閉自在の吸気ポートからの吸気を過給
する過給装置を有するサイクル可変エンジンの制御装置
において、エンジンの回転数が低速全負荷時に、排気口
の開閉及び燃料噴射をエンジンの１回転毎に実行せしめ
、高速回転時と部分負荷時とに、吸排気口の開閉及び燃
料噴射をエンジンの２回転毎に実行せしめる制御信号を
出力する信号出力手段を有するサイクル可変エンジンの
制御装置を提供できる。

（作用） 本発明のサイクル可変エンジンの制御装置は、２サイク
ルエンジンしても４サイクルエンジンとしても運転可能
なサイクル数可変エンジンを制御し、所定回転数以下の
領域においては２サイクルエンジンとして、該所定回転
数以上の領域においては４サイクルエンジンとして運転
させ、低中回転数領域ではエンジン回転速度が円滑な高
トルクエンジンとし、中高回転数領域では燃料消費率が
小である高効率エンジンとする作用がある。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

第２図は、第１図のＩＩ　−ＩＩ断面図であり、シリン
ダスリーブの下方に設けられたスリーブ弁の構造を示す
ものである。

これらの図面において、シリンダ１の内壁にはシリンダ
スリーブ１１が設けられ、ピストン２の下死点位置にお
けるピストンヘッド２１の上部近傍に対応するシリンダ
スリーブ１１の周壁には複数個の吸気ポート１２が穿設
されている。

そして、これらの吸気ポート１２は吸気管１３からの吸
気が、シリンダ１の内部へ旋回して吸入されるように傾
斜して開口されている。

３はスリーブ弁であり、上述の吸気ポート１２の開口部
分を覆って、シリンダスリーブ１１の外周に嵌合し、摺
動するように帯状に配置されたものである。

そして、複数個の吸気ポート１２に対応する開口３１が
穿設されるとともに、該スリーブ弁３をシリンダスリー
ブ１１外周の円周方向に所定角度回動すると隣接する互
いの開口３１との間の部分が吸気ポート１２を塞ぎ、吸
気ポート１２の通気を遮断するように形成されている。

尚、３２は永久磁石であり、スリーブ弁３の所定の２位
置に設けられている。

４１及び４２はスリーブ弁の回動手段となる固定電磁石
であり、２個の永久磁石３２に各々対向している。但し
、第２図に示すように、固定電磁石４２が励磁され、固
定電磁石４２と永久磁石３２の一方とが対向している場
合には吸気ポート１２と開口３１とが一致しており、か
つ固定電磁石４１と永久磁石３２の他方とは完全に対向
していない。

逆に、固定電磁石４１が励磁され、固定電磁石４１と永
久磁石３２の他方とが完全に対向する場合には、吸気ポ
ート１２はスリーブ弁３によって閉鎖され、かつ固定電
磁石４２と一方の永久磁石３２とは対向しなくなる。

５は吸気バルブであり、シリンダ１の上方に設けられ、
吸気管１４からの吸気をエンジンの作動に応じてシリン
ダ１に導くものである。尚、吸気バルブ５の開閉駆動は
上部に配置された電磁バルブアクチュエータ５１により
制御される。

６はシリンダ１の上方に設けられた排気バルブであり、
エンジンの排気過程における排気ガスを排気流路１５に
導くものである。該排気バルブ６の開閉駆動は上部に配
置された電磁バルブアクチュエータに６１により制御さ
れる。

尚、上記電磁バルブアクチュエータ５１及び電磁バルブ
アクチュエータ６１はそれぞれ、吸気バルブ５及び排気
バルブ６に連結している可動磁極と、エンジン側に固定
された固定電磁石とを備え、該可！ｌｌ］１Ｉｉｉ極と
固定電磁石との間に作用する電磁力により吸排気バルブ
を駆動するものである。

そして、該固定電磁石への制御指令は後述するコントロ
ーラ８から発令される。

７はターボチャージャであり、内部には図示しないがタ
ービン、回転電機、コンプレッサとを同軸上に備えてい
る。排気流路１５から排出される排気ガスエネルギーに
より駆動されるタービンのトルクにてコンプレッサが駆
動され、２サイクルエンジンとして稼動する際には吸気
管１３を、４サイクルエンジンとして稼動する際には吸
気管１４を介してシリンダ１に過給気を圧送する。

そして、エンジンの運転状態に応じ、低速時においてエ
ンジントルクを増加させる場合には、回転電機に電力を
供給してカ行させ、コンプレッサの過給作動を付勢する
。また、エンジンからの排気エネルギが大である場合に
は回転電機を発電機作動させ、該発電電力をバッテリ等
に供給するよう構成されている。

８１は回転センサで、クランク軸の回転数を計測してエ
ンジンの回転数を検出するものである。

８２は負荷センサで、例えばエンジンへの燃料供給景を
検出してエンジン負荷を検知するものである。

８３は圧力センサで、ターボチャージャ７から送気され
る過給圧を検知するもので、これら各センサからの信号
はコントローラ８に入力されている。

コントローラ８はマイクロコンピュータからなり、演算
処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順など
を格納する各種メモリ、入／出力ポートなどを備えてお
り、前記の各種センサからの信号が人力されると所定の
演算処理が行われ、格納されている制御手順に基づき、
固定電磁石４１及び固定電磁石４２、電磁バルブアクチ
ュエータ５１及び電磁バルブアクチュエータ６１、ター
ボチャージャ７の回転電機などに制御指令が発せられる
よう構成されている。

次に、このように構成された本実施例の作動を説明する
。

第３図は、本発明によるサイクル可変エンジンの負荷と
回転数の関係を示す図である。

本図において、縦軸はエンジン負荷りを示し、横軸はエ
ンジン回転数Ｎを示している。また、領域Ａは２サイク
ルとして稼動する領域を示し、領域Ｂは４サイクルとし
て稼動する領域を示す。

第４図は、本発明の制御装置の制御内容を示すフロー図
である。

本発明の制御フローは、スタート時点において、４サイ
クル作動に設定されている状態からスタートする。

ステップ１にて回転センサ８１によりエンジン回転数Ｎ
を検知し、ステップ２にて負荷センサ８２によりエンジ
ン負荷りを検知する。

ステップ３にて、ステップ２にて検知したエンジン負荷
りと、予め設定された負荷Ｌｍとを比較し、Ｌ＞Ｌｍの
場合にはステップ４へ、Ｌ≦Ｌｍの場合にはステップ１
７へと進む。

ステップ１７へ進む場合は、エンジン負荷りが所定値Ｌ
ｍ以下の場合であるから、ターボチャージャ７に内蔵さ
れている回転型ｍ（以下ＴＣＧ）を発電機として作動さ
せ、発電電力をバッテリに蓄電するよう制御し、スター
ト時点にて設定されている４サイクル作動を維持し、ス
テップ１へと戻る。

ステップ３からステップ４へと進むと、ステンプ１にて
検知されたエンジン回転数Ｎと予め設定された回転数Ｎ
ｍとを比較し、Ｎ＜Ｎｍであればステップ５へ、Ｎ≧Ｎ
ｍであればステップ１ｏへと進む。

ステップ１０へのフローは４サイクル作動を維持するフ
ローである。該ステップ１ｏで、アクセルスピードＶを
時間ｔで微分し加速度を求め、該加速度が所定値α以上
であれば、すなわち加速モードであれば過給圧を検知す
るステップ１１へと進む。そして、所定値α以下であれ
ばステップ１６へと進む。

ステップ１１では、圧力センサ８３により検知される過
給圧Ｐと所定の過給圧値Ｐｄとを比較する。

モしてＰ≧Ｐｄの場合には過給圧Ｐは充分であるから、
ステップ１６に進みＴＣＧを発電機作動させ、エネルギ
を回収しステップ１へと戻る。

また、Ｐ＜Ｐｄの場合には、ステップ１２でＴＣＧを電
動機作動させ、過給圧が所定値Ｐｄ以上になるまで上昇
させる（ステップ１３）。

そして、過給圧Ｐが所定値Ｐｄに到達したなら、ステッ
プ１４にてＴＣＧの作動状態を安定するように駆動制御
し、ＴＣＧ駆動力ＴｗがＯ以下であればステップ１６へ
進み、０以上であれば再びステップ１２へ戻る。

さて、上記ステップ５へ進む場合とは２サイクルエンジ
ンとして作動させる場合であるから、まず、ステップ５
にて、各バルブを２サイクル作動させる場合の開閉タイ
ミング等を演算する。

そして、該演算結果に基づき、ステップ６ではシリンダ
スリーブ１１の吸気ポート１２とスリーブ弁３の開口３
１とが合致するように固定電磁石４２に指令が発せられ
、第１図及び第２図に示す状態にスリーブ弁３を位置さ
せる。

そしてステップ７で電磁バルブアクチュエータ５１の作
動を停止させ、続くステップ８にて電磁バルブアクチュ
エータ６１に対して２サイクル作動の駆動信号を出力す
る。

そして、過給圧Ｐが所定値Ｐｄ以下の場合には、ステッ
プ９にて所定＠　Ｐ　ｄに到達したか否かを判断し、到
達していなければステップ１９へ、到達していればステ
ップ１６へ進む。

ステップ１９では、ＴＣＧを電動機作動させ過給圧Ｐを
上昇させる。そして、所定値Ｐｄ以上になるまで、ステ
ップ１９及びステップ２０にてＴＣＧの電動機作動を継
続させる。

そして、ＴＣＧの状態をステップ２１で維持するように
制御すると共に、ステップ２２にて燃料供給タイミング
を２サイクル用に変更し、ステップ１へと戻る。

以上、本発明を上述の実施例によって詳細に説明したが
、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、こ
れらの変形を本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、２サイクルエンジンしても４サイクル
エンジンとしても運転可能なサイクル数可変エンジンを
制御し、所定回転数以下の領域においては２サイクルエ
ンジンとして、該所定回転数以上の領域においては４サ
イクルエンジンとして運転させ、低中回転数領域ではエ
ンジン回転速度が円滑な高トルクエンジンとし、中高回
転数領域では燃料消費率が小である高効率エンジンとす
るサイクル可変エンジンの制御装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第
２図は、ＩＩ　−ＩＩ断面図、第３図は、本発明による
サイクル可変エンジンの負荷と回転数の関係を示す図、
第４図は、本発明の制御装置の制御内容を示すフロー図
である。 １・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・スリー
ブ弁、７・・・ターボチャージャ、８・・・コントロー
ラ、１１・・・シリンダスリーブ、１２・・・吸気ポー
ト、１３・１４・・・吸気管、３２・・・永久磁石、４
１４２・・・固定電磁石、８１・・・回転センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）気筒上部に設けられた開閉時期可変の吸排気口と
   、燃料噴射時期可変の噴射ノズルと、気筒下部に設けら
   れた開閉自在の吸気ポートからの吸気を過給する過給装
   置を有するサイクル可変エンジンの制御装置において、
   エンジンの回転数が低速全負荷時に、排気口の開閉及び
   燃料噴射をエンジンの１回転毎に実行せしめ、高速回転
   時と部分負荷時とに、吸排気口の開閉及び燃料噴射をエ
   ンジンの２回転毎に実行せしめる制御信号を出力する信
   号出力手段を有するサイクル可変エンジンの制御装置。
2. （２）上記過給装置は過給動作を付勢する回転電機を有
   し、エンジン負荷が所定値以上の場合に該回転電機によ
   り過給動作を付勢することを特徴とする請求項（１）項
   記載のサイクル可変エンジンの制御装置。