JP2000145499A

JP2000145499A - 筒内噴射エンジンの始動方法

Info

Publication number: JP2000145499A
Application number: JP10315064A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Motoyama; 雄本山; Shinji Sasamoto; 真司笹本; Kenji Morikawa; 健志森川
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【目的】点火プラグの汚損や黒煙の排出等の問題を招
くことなくエンジンの迅速な始動を可能とする筒内噴射
エンジンの始動方法を提供すること。【構成】インジェクタ３４によって燃料をシリンダ１
２内に直接噴射する筒内噴射エンジン１の吸気系に気化
器２５を設け、該気化器２５に連なる燃料通路に燃料流
量を制御する制御弁を設け、エンジン始動時には前記制
御弁を開けて気化器２５に燃料を供給するとともに、少
なくともエンジン１の始動を感知するまでの間はインジ
ェクタ３４による燃料噴射を行わないようにする。本発
明によれば、エンジン１の始動時には気化器２５から混
合気が供給されてインジェクタ３４からの燃料噴射は行
われないため、インジェクタ３４に供給する燃料の圧力
が要求値に達するまでの時間に拘らず、エンジン１の迅
速な始動が可能となる。又、エンジン１の始動時には混
合気が気化器２５からシリンダ１２まで供給されるまで
の間に燃料が十分気化することができるため、点火プラ
グ３０の汚損や黒煙の排出等の問題が解消される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インジェクタによ
って燃料をシリンダ内に直接噴射する筒内噴射エンジン
の始動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】出力向上や燃費及び排ガス特性の改善を
目的としてインジェクタによって燃料をシリンダ内に直
接噴射する筒内噴射エンジンが提案され、既に実用に供
されているが、斯かる筒内噴射エンジンにおいてインジ
ェクタに供給される燃料は電磁燃料ポンプ又はエンジン
駆動ポンプによって所定圧に昇圧される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧燃料系
は燃料圧の脈動を抑えるために一定量以上の容積を有し
ていることが必要であり、従って、エンジン始動時には
電磁燃料ポンプ及びエンジン駆動ポンプの何れによって
も燃料圧が要求値に達するまでには一定の時間が必要に
なる。特に、電磁燃料ポンプにあってはセルモータの駆
動に所定の電流を要するために十分な電流を確保するこ
とができず、又、エンジン駆動ポンプではエンジン回転
数が低い間は燃料圧が要求値まで上がりにくいという問
題がある。

【０００４】従って、エンジン始動時に燃料圧不足が発
生し、例えばセルモータ起動後の数サイクルでエンジン
の始動が可能となるという要求を満たすことができない
等の状況が発生していた。

【０００５】又、エンジン始動時にインジェクタから噴
射される燃料の噴霧粒径が粗大化し、低いエンジン温度
と相俟って混合気形成が遅れ、点火プラグの汚損や黒煙
の排出等の問題が発生していた。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、点火プラグの汚損や黒煙の排
出等の問題を招くことなくエンジンの迅速な始動を可能
とする筒内噴射エンジンの始動方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、インジェクタによって燃料
をシリンダ内に直接噴射する筒内噴射エンジンの吸気系
に気化器を設け、該気化器に連なる燃料通路に燃料流量
を制御する制御弁を設け、エンジン始動時には前記制御
弁を開けて気化器に燃料を供給するとともに、少なくと
もエンジンの始動を感知するまでの間は前記インジェク
タによる燃料噴射を行わないようにしたことを特徴とす
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記気化器を始動系又は始動系とスロー系
のみの燃料系統を備える簡易型気化器で構成したことを
特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、エンジンの始動を感知すると前記制御弁を
閉じて前記気化器への燃料供給を遮断するとともに、気
化器への燃料供給の遮断と同時又は遮断の前後に前記イ
ンジェクタによる燃料噴射を開始することを特徴とす
る。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、エンジンの始動を感知してから前記制御弁
を閉じるまでのタイムラグを状況に応じて変化させるこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記タイムラグをエンジン温度によって変
化させ、エンジン温度が低い程タイムラグを長く設定す
ることを特徴とする。

【００１２】従って、本発明によれば、エンジンの始動
時には気化器から混合気が供給されてインジェクタから
の燃料噴射は行われないため、インジェクタに供給する
燃料の圧力が要求値に達するまでの時間に拘らず、セル
モータ起動後の数サイクルでエンジンの迅速な始動が可
能となる。

【００１３】又、本発明によれば、エンジンの始動時に
は混合気が気化器からシリンダまで供給されるまでの間
に燃料が十分気化することができるため、点火プラグの
汚損や黒煙の排出等の問題が発生することもない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は本発明方法が適用される筒内噴射エ
ンジンを搭載した自動二輪車要部（エンジン部分）の側
断面図であり、図示の筒内噴射エンジン１は２サイクル
エンジンであって、これは自動二輪車のメインフレーム
２とダウンチューブ３及びリヤアームブラケット４によ
って囲まれる閉空間に配設されている。尚、リヤアーム
ブラケット４にはリヤアーム５の前端がピボット軸６に
よって上下に回動自在に枢着されており、該リヤアーム
５の後端には不図示の後輪が回転自在に支承されてい
る。又、２サイクルエンジン１のミッションケース７の
側方に延出する出力軸８にはスプロケット９が結着され
ており、該スプロケット９と不図示の後車軸に結着され
たスプロケットとの間には無端状のチェーン１０が巻装
されている。

【００１６】ここで、２サイクルエンジン１の構成につ
いて説明する。

【００１７】２サイクルエンジン１のシリンダボディ１
１にはシリンダ１２が形成されており、該シリンダ１２
にはピストン１３が摺動自在に嵌装されている。そし
て、ピストン１３はコンロッド１４を介してクランク軸
１５に連結されている。

【００１８】ところで、前記シリンダボディ１１の上部
にはシリンダヘッド１６が被着され、下部にはクランク
ケース１７が取り付けられており、クランクケース１７
内に形成されるクランク室１８には前記クランク軸１５
が回転自在に収納されている。又、シリンダボディ１１
の車体後部に開口する吸気ポート１９にはリード弁２０
が設けられるとともに、吸気管２１とスロットルボディ
２２及びエアクリーナ２３がこの順に連設されている。

【００１９】そして、上記スロットルボディ２２にはス
ロットル弁２４が内蔵されるとともに、簡易型の気化器
２５が取り付けられている。尚、スロットル弁２４はア
クチュエータ２６によって開閉駆動され、アクチュエー
タ２６の駆動はハンドル２７の一端に設けられた回動可
能なスロットルグリップ２８によるスロットル操作によ
って開閉動作せしめられる。

【００２０】一方、前記シリンダヘッド１６には燃焼凹
部１６ａが形成されており、該燃焼凹部１６ａと前記シ
リンダ１２及びピストン１３によって燃焼室２９が形成
される。そして、シリンダヘッド１６の頂部には点火プ
ラグ３０が螺着されている。

【００２１】又、シリンダボディ１１には排気通路３１
と掃気通路３２が形成されており、排気通路３１には排
気管３３が接続されており、掃気通路３２の一端（上
端）はシリンダ１２内に開口し、他端（下端）はクラン
ク室１８内に開口している。

【００２２】更に、シリンダボディ１１の上部側壁には
インジェクタ３４がシリンダ軸線に対して所定角度傾斜
して取り付けられており、不図示の燃料タンクに収容さ
れた燃料は不図示の燃料ポンプによって昇圧されてイン
ジェクタ３４からシリンダ１２内に適当なタイミングで
直接噴射される。

【００２３】ここで、前記気化器２５の構成を図２に基
づいて説明する。

【００２４】図２は気化器２５の断面図であり、同図に
おいて、３５は燃料を収容するフロート室、３６はフロ
ート、３７はスタータジェット、３８はエアジェット、
３９はエアブリード孔、４０はスタータノズル、４１は
始動系用エア入口、４２は混合気出口である。

【００２５】而して、気化器２５においては始動系用エ
ア入口４１からのエアーの流れによって発生する負圧に
引かれてフロート室３５内の燃料がスタータノズル４０
から流出し、この燃料とエアーが混合することによって
所要の空燃比の混合気が形成され、この混合気は混合気
出口４２から吸気管２１（図１参照）へと排出される。

【００２６】ところで、混合気量及びスタータノズル４
０からの燃料の供給／遮断はプランジャ型のスタータ弁
４３によってなされ、このスタータ弁４３はアクチュエ
ータ４４によって開閉駆動される。尚、本実施の形態に
係る気化器２５は始動系のみの燃料系統を備える簡易型
の気化器であるが、始動系とスロー系のみの燃料系統を
備える簡易型気化器を採用しても良い。

【００２７】次に、２サイクルエンジン１の制御系の構
成を図３のブロック図に基づいて説明する。

【００２８】図３において、４５はエンジン制御装置
（以下、ＥＣＵと略称する）であって、該ＥＣＵ４５に
は２サイクルエンジン１の運転状態を検出するための各
種センサが電気的に接続されている。即ち、ＥＣＵ４５
には、スロットル弁２４の開度ＴＨを検出するためのス
ロットル開度センサ４６、エンジン回転数Ｎを検出する
ためのエンジン回転センサ４７、クランク軸１５の回転
角ＣＡを検出するためのクランク角センサ４８及びエン
ジン温度Ｔｅを検出するためのエンジン温度センサ４９
がそれぞれ電気的に接続されている。

【００２９】而して、ＥＣＵ４５は上記各種センサ４６
〜４９によって検出される２サイクルエンジン１の運転
状態に応じた制御信号をインジェクタドライバ５０、Ｃ
ＤＩユニット５１及びアクチュエータ４４に対して出力
し、インジェクタ３４からの燃料噴射時間（燃料噴射
量）と噴射タイミング、点火プラグ３０による点火タイ
ミング及びスタータ弁４３の開度をそれぞれ最適に制御
する。

【００３０】次に、２サイクルエンジン１の始動方法に
ついて説明する。本実施の形態に係る２サイクルエンジ
ン１の始動に際しては、スロットル弁２４を全閉に維持
した状態で前記気化器２５に設けられたスタータ弁４３
を開けて気化器２５において混合気を形成するととも
に、少なくともエンジン１の始動を感知するまでの間は
インジェクタ３４による燃料噴射を行わないようにして
いる。

【００３１】即ち、エンジン１の始動に際して不図示の
セルモータによってエンジン１がクランキングされ、ピ
ストン１３がシリンダ１２内を下死点（ＢＤＣ）から上
死点（ＴＤＣ）に向かって上動する圧縮行程に移行する
と、気化器２５において形成された混合気はクランク室
１８に発生する負圧に引かれて吸気管２１及びリード弁
２０を通ってクランク室１８内に流入する。そして、ク
ランク室１８内に流入した混合気はその後の膨張行程に
おいて上死点から下死点に向かって下降するピストン１
３によって一次圧縮され、この一次圧縮された混合気は
掃気ポートが開くと掃気通路３２からシリンダ１２内に
流入する。

【００３２】その後、ピストン１３が下死点から上死点
に向かって上動して該ピストン１３によって掃気ポート
が閉じられ、続いて排気ポートが閉じられると、シリン
ダ１２内の混合気はピストン１３によって圧縮され、こ
の圧縮された混合気は燃焼室２９において点火プラグ３
０によって着火されて燃焼する。そして、混合気の燃焼
によって発生した高温・高圧の排気ガスはその後の膨張
行程においてピストン１３が下降して排気ポートが開く
と排気ポートから排気通路３１へと吹き出し、その後、
掃気ポートが開くと掃気通路３１からシリンダ内１２に
流入する混合気の掃気作用によって３１排気通路へと排
出されて排気管３３を通って大気中に排出される。

【００３３】而して、エンジン１の始動時には気化器２
５から混合気が供給され、インジェクタ３４からの燃料
噴射は行われないため、インジェクタ３４に供給する燃
料の圧力が要求値に達するまでの時間に拘らず、セルモ
ータ起動後の数サイクルでエンジン１の迅速な始動が可
能となる。

【００３４】又、エンジン１の始動時には混合気が気化
器２５からシリンダ１２まで供給されるまでの間に燃料
が十分気化することができるため、点火プラグ３０の汚
損や黒煙の排出等の問題が発生することもない。

【００３５】そして、以上のようにしてエンジン１が迅
速に始動され、エンジン１の始動が感知されると燃料の
供給が気化器２５からインジェクタ３４に切り換えられ
る。

【００３６】ここで、気化器２５から供給される燃料と
インジェクタ３４から供給される燃料の割合（燃料割
合）の時間変化を図４に示すが、同図において、実線Ａ
にて区画される領域（ハッチングを付した領域）Ｓ１は
気化器２５によって燃料が供給される領域（気化器領
域）であり、領域Ｓ２はインジェクタ３４によって燃料
が供給（噴射）される領域（インジェクタ領域）であ
る。

【００３７】図４に示すように、エンジン１の始動を開
始してからエンジン１の始動が感知される時間ｔ₁ まで
の間においては、ＥＣＵ４５による制御によって前述の
ようにスロットル弁２４が全閉された状態でスタータ弁
４３が全開され、燃料の全て（１００％）は気化器２５
から供給される。

【００３８】而して、時間ｔ₁ においてエンジン１の始
動が感知されると、ＥＣＵ４５はスタータ弁４３を絞る
とともに、スロットル弁２４を開き始める。すると、燃
料の供給は気化器２５とインジェクタ３４の双方によっ
て行われ、その後、時間ｔの経過と共に気化器２５とイ
ンジェクタ３４からそれぞれ供給される燃料の割合は図
４の実線Ａに沿って変化し、インジェクタからの燃料の
供給割合が次第に増大する。

【００３９】そして、時間ｔ₂ に達するとＥＣＵ４５に
よってスタータ弁４３が全閉されて気化器２５からの燃
料供給が遮断され、燃料の全て（１００％）はインジェ
クタ３４からシリンダ１２内に直接噴射されてエンジン
１は筒内噴射エンジンとして運転され、その出力向上と
燃費及び排ガス特性の改善が図られる。即ち、エアクリ
ーナ２３から吸引された空気はスロットル弁２４によっ
て計量された後、吸気管２１とリード弁２０を通ってエ
ンジン１のクランク室１８に吸引されて一次圧縮され、
その後、ピストン１３によって排気ポートと掃気ポート
が開かれると、掃気通路３２からシリンダ１２内に流入
して所要の掃気作用を成した後にピストン１３によって
圧縮され、その過程でインジェクタ３４からの燃料噴射
を受ける。この燃料噴射によってシリンダ１２内に所定
の空燃比の混合気が形成され、この混合気は燃焼室２９
での燃焼に供され、この混合気の燃焼によって発生した
排気ガスは排気ポートが開くと排気通路３１へと吹き出
し、その後掃気ポートが開くと掃気通路３１からシリン
ダ１２内に流入する新気による掃気作用によって排気通
路３１へと押し出される。

【００４０】以上の作用が繰り返されることによってエ
ンジン１は連続的に運転されるが、特に筒内噴射式の２
サイクルエンジン１においては燃料の排気ポートへの吹
き抜けが生じないタイミングで燃料をシリンダ１２内に
噴射することができるため、燃費と排ガス特性の改善を
図ることができる。

【００４１】ここで、図５にインジェクタ３４による燃
料噴射タイミングと噴射時間（燃料噴射量）をクランク
角に対して示すが、図示の矢印区間，，，は図
４に示すタイミング，，，での燃料噴射タイミ
ングと噴射時間（燃料噴射量）に対応する。図５におい
て、ＥＯは排気ポート開、ＥＣは排気ポート閉、ＳＯは
掃気ポート開、ＳＣは掃気ポート閉、ＴＤＣは上死点、
ＢＤＣは下死点である。

【００４２】尚、ＥＣＵ４５は前記エンジン回転センサ
４７によって検出されるエンジン回転数Ｎと前記スロッ
トル開度センサ４６によって検出されるスロットル開度
ＴＨをパラメータとして燃料噴射タイミング、燃料噴射
時間及び点火タイミングを図６〜図８に示すようにそれ
ぞれ制御する。

【００４３】ところで、本実施の形態では、ＥＣＵ４５
はエンジン温度センサ４９によって検出されたエンジン
温度Ｔｅによって燃料割合を変化させ、例えば高温時に
おいては図４に破線Ａ’にて示す特性に従って、又、低
温時には鎖線Ａ”にて示す特性に従って燃料割合をそれ
ぞれ決定する。

【００４４】ここで、気化器２５からの燃料供給量に比
例するスタータ弁４３の開度（％）のエンジン温度Ｔｅ
と時間Ｓ（エンジン始動後の経過時間）に対する制御特
性を図９に示すが、同図に示すように、スタータ弁４３
の開度（気化器２５からの燃料供給量）はエンジン温度
Ｔｅが低い程大きく設定され、時間Ｓの経過と共に減少
し、或るエンジン温度Ｔｅ及び時間Ｓ（例えば、図４に
示す時間ｔ₂ ，ｔ₂ ’，ｔ₂ ”）において０に設定され
る。

【００４５】尚、本実施の形態ではスタータ弁４３を閉
じて気化器２５への燃料供給を遮断する以前にインジェ
クタ３４からの燃料供給を開始したが、インジェクタ３
４による燃料供給をスタータ弁４３を全閉すると同時又
は全閉した後にインジェクタ３４による燃料供給を開始
するようにしても良い。実際には、スタータ弁４３を閉
じて気化器２５への燃料供給を遮断した後においてもク
ランク室１８に燃料が残留するため、スタータ弁４３を
全閉した後しばらくしてインジェクタ３４による燃料供
給を開始しても差し支えない。

【００４６】ところで、図１０に示すように、エアクリ
ーナ２３から分岐してリード弁２０に合流する主吸気通
路５２と副吸気通路５３を設け、主吸気通路５２の途中
にはスロットル弁２４を介設し、副排気通路５３の途中
には簡易型気化器２５を介設し、エンジン始動後の低・
中負荷域では主吸気通路５２による新気の供給とインジ
ェクタ３４による燃料噴射によってエンジンを駆動し、
高負荷域においては主吸気通路５２による新気の供給と
インジェクタ３４による燃料噴射に加えて副吸気通路５
３と気化器２５による混合気の供給によってエンジンを
駆動するようにしても良い。図１０において、１８はク
ランク室、２９は燃焼室、３１は排気通路、３２は掃気
通路、５４は燃料タンク、５５はフィルタ、５６は燃料
ポンプ、５７は調圧弁、５８はアキュームレータであ
る。

【００４７】尚、以上の実施の形態では本発明を特に２
サイクルエンジンに適用した場合について述べたが、本
発明は筒内噴射式の４サイクルエンジンに対しても同様
に適用可能であることは勿論である。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、エンジンの始動時には気化器から混合気が供給
されてインジェクタからの燃料噴射は行われないため、
インジェクタに供給する燃料の圧力が要求値に達するま
での時間に拘らず、セルモータ起動後の数サイクルでエ
ンジンの迅速な始動が可能となるという効果が得られ
る。

【００４９】又、本発明によれば、エンジンの始動時に
は混合気が気化器からシリンダまで供給されるまでの間
に燃料が十分気化することができるため、点火プラグの
汚損や黒煙の排出等の問題を解消することができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法が適用される筒内噴射エンジンを搭
載した自動二輪車要部（エンジン部分）の側断面図であ
る。

【図２】本発明方法が適用される筒内噴射エンジンに設
けられる気化器の断面図である。

【図３】本発明方法が適用される筒内噴射エンジンの制
御形の構成を示すブロック図である。

【図４】気化器から供給される燃料とインジェクタから
供給される燃料の割合（燃料割合）の時間変化を示す図
である。

【図５】インジェクタによる燃料噴射タイミングと噴射
時間（燃料噴射量）をクランク角に対して示す図であ
る。

【図６】インジェクタによる燃料噴射タイミングのエン
ジン温度Ｎとスロットル開度ＴＨに対する制御特性図で
ある。

【図７】インジェクタによる燃料噴射時間（燃料噴射
量）のエンジン温度Ｎとスロットル開度ＴＨに対する制
御特性図である。

【図８】点火プラグによる点火タイミングのエンジン温
度Ｎとスロットル開度ＴＨに対する制御特性図である。

【図９】スタータ弁の開度のエンジン温度Ｔｅと時間Ｓ
（エンジン始動後の経過時間）に対する制御特性図であ
る。

【図１０】本発明の別形態を示す模式的説明図である。

【符号の説明】

１２サイクルエンジン（筒内噴射エンジン）１２シリンダ２４スロットル弁２５気化器３４インジェクタ４３スタータ弁（制御弁）４５エンジン制御装置（ＥＣＵ）４９エンジン温度センサＴｅエンジン温度 Δｔタイムラグ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｚ // Ｆ０２Ｍ 71/04 71/04 (72)発明者森川健志静岡県磐田市新貝2500番地ヤマハ発動機株式会社内Ｆターム(参考） 3G006 AE02 AE05 AE11 3G066 AA02 AA08 AB02 AD12 BA14 BA24 BA28 CB01 CD26 DC04 DC05 DC09 DC14 3G084 AA02 BA05 BA12 CA01 DA09 EB08 EC01 FA10 FA20 FA33 FA38 3G301 HA03 HA04 JA24 KA01 KA08 KA09 LA00 LB04 MA11 MA18 NE22 PA11Z PE01Z PE03Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インジェクタによって燃料をシリンダ内
に直接噴射する筒内噴射エンジンの吸気系に気化器を設
け、該気化器に連なる燃料通路に燃料流量を制御する制
御弁を設け、エンジン始動時には前記制御弁を開けて気
化器に燃料を供給するとともに、少なくともエンジンの
始動を感知するまでの間は前記インジェクタによる燃料
噴射を行わないようにしたことを特徴とする筒内噴射エ
ンジンの始動方法。
【請求項２】前記気化器を始動系又は始動系とスロー
系のみの燃料系統を備える簡易型気化器で構成したこと
を特徴とする請求項１記載の筒内噴射エンジンの始動方
法。
【請求項３】エンジンの始動を感知すると前記制御弁
を閉じて前記気化器への燃料供給を遮断するとともに、
気化器への燃料供給の遮断と同時又は遮断の前後に前記
インジェクタによる燃料噴射を開始することを特徴とす
る請求項１記載の筒内噴射エンジンの始動方法。
【請求項４】エンジンの始動を感知してから前記制御
弁を閉じるまでのタイムラグを状況に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項３記載の筒内噴射エンジンの始
動方法。
【請求項５】前記タイムラグをエンジン温度によって
変化させ、エンジン温度が低い程タイムラグを長く設定
することを特徴とする請求項４記載の筒内噴射エンジン
の始動方法。