JP2002309989A - ２サイクル筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制御方法 - Google Patents

２サイクル筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制御方法

Info

Publication number
JP2002309989A
JP2002309989A JP2001112509A JP2001112509A JP2002309989A JP 2002309989 A JP2002309989 A JP 2002309989A JP 2001112509 A JP2001112509 A JP 2001112509A JP 2001112509 A JP2001112509 A JP 2001112509A JP 2002309989 A JP2002309989 A JP 2002309989A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
fuel
timing
fuel injection
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001112509A
Other languages
English (en)
Inventor
Tokiaki Endo
常昭 遠藤
Jun Kawagoe
純 川越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Original Assignee
Kokusan Denki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusan Denki Co Ltd filed Critical Kokusan Denki Co Ltd
Priority to JP2001112509A priority Critical patent/JP2002309989A/ja
Priority to US10/118,411 priority patent/US6722341B2/en
Publication of JP2002309989A publication Critical patent/JP2002309989A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • F02B25/16—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke the charge flowing upward essentially along cylinder wall opposite the inlet ports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B5/00—Engines characterised by positive ignition
    • F02B5/02—Methods of operating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/345—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015—Engines misfires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/04—Two-stroke combustion engines with electronic control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】アイドリング回転を安定に行わせ、排気ガスの
浄化を図ることができる２サイクル筒内直接噴射エンジ
ンの燃料噴射制御方法を提案する。 【解決手段】エンジンの低速回転領域での燃料の噴射を
掃気ポートが閉じた直後に開始し、排気ポートが開いて
いる間にすべての燃料の噴射を行わせる。エンジンの中
高速領域では、掃気ポートが閉じるタイミングから排気
ポートが閉じるタイミングまでの期間から外れた期間で
も燃料の噴射を行わせて、エンジンが要求する量の燃料
を噴射させる。エンジンの高速回転時には、燃料の噴射
を開始するタイミングを回転速度の上昇に伴って進ま
せ、最終的には、掃気ポートが開くタイミングまたはそ
の直後のタイミングまで燃料の噴射を開始するタイミン
グを進める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２サイクル筒内直
接噴射エンジンの燃料噴射を制御する方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室内にインジェクタから直接燃料を
噴射する２サイクルエンジンの燃料噴射制御方法とし
て、特公平７−８１５３４号に示されているように、エ
ンジンの低速時に噴射すべき燃料の８０％以上を排気ポ
ートが閉じた後の圧縮行程で噴射するように燃料の噴射
タイミングを制御する方法が提案されている。
【０００３】周知のように、インジェクタからの燃料の
噴射量は、インジェクタに与える燃料の圧力（燃圧）と
燃料噴射空間（インジェクタの噴射口が臨む空間）の圧
力との差圧と、インジェクタの噴射口を開いて燃料の噴
射を行わせる時間（燃料噴射時間）との積により決ま
る。従って、燃料の噴射量を正確に制御するためには、
燃圧と燃料噴射空間の圧力との差圧と燃料噴射時間との
双方を制御することが必要であるが、実際には、これら
の双方を制御することは困難であるため、差圧をほぼ一
定と見なして、燃料噴射時間のみを制御することによ
り、燃料の噴射量を制御するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】エンジンの低速領域で
は、アイドリングを安定にするために、燃料の噴射量を
正確に管理することが望ましい。
【０００５】ところが、既提案の燃料噴射制御方法のよ
うに、エンジンの低速領域で、排気ポートが閉じた後の
圧縮行程で燃料の大部分を噴射する方法をとった場合に
は、インジェクタに与えられる燃圧と燃料噴射空間（燃
焼室内の空間）の圧力との差圧が時々刻々変化していく
状態で大部分の燃料を噴射することになるため、噴射時
間を制御しただけでは噴射量を正確に管理することがで
きない。そのため従来の制御方法のように、排気ポート
が閉じた後に大部分の燃料を噴射するようにした場合に
は、エンジンのアイドリング時の空燃比を所望の値に保
つことが困難であった。エンジンのアイドリング運転時
にはその回転速度が低く、慣性が小さいため、燃料の噴
射量が計算値からずれて燃焼が不安定になると、その影
響が直ちにエンジンの回転に現れて、アイドリング回転
が不安定になるという問題があった。
【０００６】また従来の燃料噴射制御方法では、エンジ
ンの高速領域での燃料噴射開始タイミングを掃気ポート
が開くタイミングよりもかなり遅らせていたため、回転
速度が上昇するにつれて燃焼室内に流入する新気と燃料
との混合を均一に行わせることが困難になり、エンジン
の高速領域の上限寄りの領域で、燃焼室内に存在する混
合気の空燃比分布が不均一になって、火炎伝搬速度が低
下し、エンジンの出力トルクが低下するという問題があ
った。
【０００７】船外機のように、走行抵抗が常にほぼ一定
の状況下で運転される乗り物に用いるエンジンの場合に
は、高速領域の上限寄りの領域で回転速度を上昇させた
際に出力トルクが低下する特性であってもよいが、スノ
ーモービルのように、走行抵抗が非常に大きい状況で運
転される乗り物に用いるエンジンの場合には、スロット
ル全開時に高速領域の上限寄りの領域まで、回転速度の
上昇に伴って出力トルクが増加する、いわゆるピーキー
な特性を持たせることが要求される。従来の制御方法で
は、高速回転時に燃焼室内の空燃比分布が不均一になっ
て燃料の着火性が悪くなるため、このような要求に応え
ることが困難であった。
【０００８】本発明の目的は、エンジンのアイドリング
時の回転を安定に保つことができるようにした２サイク
ル筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制御方法を提案する
ことにある。
【０００９】本発明の他の目的は、エンジンのアイドリ
ング時の回転を安定にすることができるだけでなく、高
速領域において、スロットル全開時に回転速度の上昇に
伴って出力トルクが増大する特性を得ることができるよ
うにした２サイクル筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制
御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃焼室と、該
燃焼室内に開口し、該燃焼室内を上下するピストンによ
り開閉させられる掃気ポート及び排気ポートと、燃焼室
内に燃料噴射口が臨むように取り付けられたインジェク
タと、ピストンに連結されたクランク軸とを備えた２サ
イクル筒内直接噴射エンジンのインジェクタからの燃料
の噴射を制御する燃料噴射制御方法に係わるもので、本
発明においては、エンジンの回転速度が設定値以下の値
を示す低速領域では、エンジンの掃気ポートが閉じた後
にインジェクタからの燃料の噴射を開始して、排気ポー
トが開いている間にすべての燃料の噴射を終了させ、エ
ンジンの回転速度が設定値を超える値を示す中高速領域
では、掃気ポートが閉じるタイミングと排気ポートが閉
じるタイミングとの間の期間から外れた期間でも燃料の
噴射を行わせてエンジンが要求する噴射時間を確保す
る。
【００１１】本明細書では、エンジンにより駆動される
負荷が動き出す前の回転速度領域を低速度領域としてい
る。この低速度領域にはアイドリング領域が含まれる。
またエンジンのクランク軸を遠心クラッチを介して負荷
の駆動軸に連結する場合には、アイドリング領域の上限
からクラッチエンゲージ回転速度までの領域も低速領域
に含まれる。
【００１２】一般にエンジンの低速領域では、エンジン
が待機状態にあってその負荷が軽く、スロットルバルブ
開度が小さいため、掃気ポートから燃焼室内に流入する
新気の量が絞られており、給気比が低い値に保たれてい
る。また低速領域では、掃気の流速が低いため、新気が
吹き抜けてしまうことはほとんどなく、充填効率は８０
％以上になる。そのため、上記のように、排気ポートが
開いているときにすべての燃料を噴射しても、混合気が
吹き抜けることはほとんどない。
【００１３】しかも、排気ポートが開いている状態で
は、燃焼室内の圧力がほぼ一定であるため、噴射時間を
管理するだけで、インジェクタからの燃料噴射量を正確
に管理することができる。
【００１４】従って、上記のように、低速領域におい
て、すべての燃料の噴射を、排気ポートが開いている間
に行わせるようにすると、低速領域での燃料噴射量を正
確に管理して、燃料の燃焼を良好に行わせることがで
き、エンジンのアイドリング運転を安定に行わせること
ができる。また低速領域での燃焼を良好に行わせること
ができることにより、ＨＣの生成量を少なくして、排気
ガスの浄化を図ることができる。
【００１５】２サイクルエンジンをスノーモービル等の
車両の駆動源として用いる場合、エンジンのクランク軸
は、車両の駆動軸に遠心クラッチを介して連結されるこ
とが多い。このようなエンジンに本発明を適用する場合
には、以下のようにして燃料の噴射を制御する。
【００１６】即ち、エンジンの回転速度が、遠心クラッ
チがつながる時の回転速度であるクラッチエンゲージ速
度よりも低い第１の設定値以下の値を示す低速領域で
は、エンジンの掃気ポートが閉じた後にインジェクタか
らの燃料の噴射を開始して、排気ポートが開いている間
にすべての燃料の噴射を終了し、エンジンの回転速度が
第１の設定値を超え、クラッチエンゲージ速度よりも高
い第２の設定値以下の値を示す中速領域では、インジェ
クタからの燃料の噴射を開始するタイミングを掃気ポー
トが閉じるタイミングよりも遅らせるとともに、燃料の
噴射を終了するタイミングを排気ポートが閉じるタイミ
ングよりも遅らせて、排気ポートが閉じた後に噴射する
燃料の量を増加させる。
【００１７】またエンジンの回転速度が第２の設定値を
超える高速領域では、燃料の噴射を開始するタイミング
を回転速度の上昇に伴って進角させるとともに、排気ポ
ートが閉じるタイミングよりも遅れたタイミングで燃料
の噴射を終了させる。この高速領域における燃料の噴射
開始タイミングは最終的には掃気ポートが開くタイミン
グまたはその直後のタイミングまで進角させる。
【００１８】スノーモビルのように走行抵抗が大きい状
況下で運転される車両を駆動するエンジンにおいては、
遠心クラッチがつながる際の回転速度であるクラックエ
ンゲージ速度を例えば４０００〜５０００［ｒ／ｍｉ
ｎ］程度の中速領域の速度に設定する必要がある。
【００１９】クラッチエンゲージ速度を含む２サイクル
エンジンの中速領域では、遠心クラッチがつながった際
の負荷の急増に備えて、十分な出力トルクを発生させ得
るようにしておく必要がある。２サイクルエンジンの中
速領域では、給気比が０．４〜０．６程度で、新気の吹
き抜けが多い状況にあるため、噴射開始タイミングを掃
気ポートが閉じるタイミングよりも遅角させて多くの燃
料を排気ポートが閉じた後に噴射するようにするのが好
ましい。
【００２０】そのため、本発明では、エンジンの回転速
度が第１の設定値を超え、第１の設定値及びクラッチエ
ンゲージ速度よりも高い第２の設定値以下の値を示す中
速領域において、掃気ポートが閉じるタイミングよりも
遅れたタイミングでインジェクタからの燃料の噴射を開
始し、排気ポートが閉じた後に多くの燃料を噴射させ
る。
【００２１】また高速領域では、必要な量の燃料を噴射
させるために必要なクランク角が大きくなる。そのた
め、エンジンの高速領域では、燃料の噴射を開始するタ
イミングを回転速度の上昇に伴って進角させるととも
に、噴射を終了するタイミングを排気バルブが閉じるタ
イミングよりも遅角させる。噴射開始タイミングは、最
終的には、掃気ポートが開くタイミングまたはその直後
のタイミングまで進角させる。
【００２２】エンジンの高速領域では、クランク軸が１
回転するのに要する時間が短くなり、噴射した燃料を新
気と混合するために用いることができる時間が短くなる
が、上記のように、掃気ポートが開くと同時に、または
その直後に燃料の噴射を開始するようにすると、燃焼室
内に新気が流入している間絶えず燃料が噴射することに
なるため、新気と燃料との混合を良好に行わせることが
でき、点火時期における燃焼室内の空燃比分布を均一に
することができる。そのため、上記のような制御を行う
と、高速領域の上限付近でも、燃料の着火性を良好にし
てエンジンの出力トルクを高めることができ、回転速度
の上昇に伴って出力トルクが増大するピーキーな特性を
容易に得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の一
実施形態における燃料噴射制御方法を説明する。
【００２４】本発明は、燃焼室と、該燃焼室内に開口
し、該燃焼室内を上下するピストンにより開閉させられ
る掃気ポート及び排気ポートと、燃焼室内に燃料噴射口
が臨むように取り付けられたインジェクタと、ピストン
に連結されたクランク軸とを備えた２サイクル筒内直接
噴射エンジンのインジェクタからの燃料の噴射を制御す
る燃料噴射制御方法である。
【００２５】図１は、本発明を適用する２サイクル筒内
直接噴射エンジン１の構成例を示したもので、同図にお
いて１０１はエンジンのシリンダブロック、１０２はシ
リンダブロック１０１内に嵌合されたピストン、１０３
はシリンダブロック１０１の上部に取り付けられたシリ
ンダヘッドであり、シリンダブロック１０１とピストン
１０２とシリンダヘッド１０３とにより燃焼室１０４が
構成されている。
【００２６】シリンダブロック１０１には、掃気通路１
０５と、排気通路１０６とが設けられている。掃気通路
１０５の一端は燃焼室内に開口した掃気ポート１０５ａ
を通して燃焼室１０４に接続され、他端はシリンダブロ
ック１０１の下部に取り付けられた図示しないクランク
ケースに接続されている。また排気通路１０６は一端か
ら他端側に向かって次第に内径が大きくなるようにテー
パが付けられた形状を呈するように形成されていて、そ
の一端は燃焼室１０４内に開口した排気ポート１０６ａ
を通して燃焼室に接続され、他端は図示しないマフラに
接続されている。掃気ポート１０５ａ及び排気ポート１
０６ａは、互いに９０°位置をずらした状態で設けられ
ている。
【００２７】シリンダヘッド１０３には点火プラグ２と
インジェクタ３とが取り付けられている。インジェクタ
３は先端に燃料噴射口３０１が形成されたインジェクタ
ボディ３０２と、インジェクタボディ内に収容されたバ
ルブ機構とを備えた周知のもので、インジェクタボディ
の後端部に形成された燃料供給口が配管５を通して図示
しない燃料ポンプに接続されている。インジェクタボデ
ィ内に配置されたバルブ機構は、噴射口３０１を開閉す
るニードルバルブと、該バルブを閉位置側に付勢する復
帰バネと、励磁された際にニードルバルブを復帰バネの
付勢力に抗して開位置側に駆動するソレノイド（電磁
石）とをを備えたもので、ソレノイドに所定のレベル以
上の開弁電流が供給されたときにそのニードルバルブが
開位置に変位させられて噴射口が開き、ソレノイドに開
弁電流よりも小さい値の保持電流が供給されている間ニ
ードルバルブが開位置に保持されて噴射口が開かれた状
態に保持されるようになっている。図示のインジェクタ
３は、その噴射口３０１を排気ポート１０６ａからほぼ
１８０°離れ、掃気ポート１０５からほぼ９０°離れた
箇所に向けた状態で取り付けられている。
【００２８】インジェクタ３には、図示しない燃料ポン
プから配管５を通して所定の圧力で燃料が供給される
が、この燃料の圧力（燃圧）は、図示しないレギュレー
タにより一定に保持されている。インジェクタ３はその
噴射口が開かれている間エンジンの燃焼室１０４内に燃
料を噴射する。インジェクタから噴射される燃料の量
（噴射量）は、インジェクタに与えられている燃料の圧
力（燃圧）と燃焼室１０４内の圧力との差圧と、噴射口
が開かれている時間との積により決まる。インジェクタ
のソレノイドは、図示しない配線を通してインジェクタ
駆動回路に接続され、該駆動回路からインジェクタのソ
レノイドに開弁電流及び保持電流からなる駆動電流が供
給される。インジェクタ駆動回路は、図示しないＥＣＵ
（電子式制御ユニット）により制御されるインジェクタ
駆動用スイッチを備えていて、ＥＣＵから噴射指令信号
が与えられている間インジェクタ駆動用スイッチを開い
て燃料の噴射を行わせる。
【００２９】点火プラグ２は、図示しない高圧コードを
通して点火装置に接続されていて、該点火装置から高電
圧が印加されたときに火花放電を生じて燃焼室１０４内
の燃料に点火する。
【００３０】今図１に示したエンジン１によりスノーモ
ビルを駆動するものとし、該エンジン１のクランク軸
（図示せず。）は、遠心クラッチを介してスノーモビル
のキャタピラの駆動軸に連結されているものとする。
【００３１】スノーモビルにおいては、エンジンにより
キャタピラを駆動するため、スクーター等、遠心クラッ
チを使用した他の乗り物に比べてエンジンの負荷が大き
くなっている。またキャタピラが凍結している場合でも
発進することが必要とされるため、遠心クラッチを用い
た他の乗り物に比べてクラッチエンゲージ直後の駆動ト
ルクを大きくする必要がある。またスノーモビル用のエ
ンジンでは、高速走行時に雪面から大きい走行抵抗を受
けることが多いため、図３に示すように、スロットル全
開時のエンジンの出力トルクが回転速度の上昇に伴って
大きくなっていく、いわゆるピーキーな出力特性を持つ
ことが要求される。図３に示すような出力特性を得る場
合、エンジンの充填効率（掃気後燃焼室内に溜まった新
気量の行程容積に対する重量割合）と給気比（掃気ポー
トから供給された新気量の行程容積に対する重量割合）
との関係を示す掃気線図は図４のようになり、吸気比は
１．０を超える範囲まで変化させられる。
【００３２】なおスクーターや船外機などに用いられて
いる２サイクルエンジンのスロットル全開時の出力特性
は、図５のような特性であり、掃気線図は図６の通りで
ある。この場合、給気比は１．０を超えることがない。
【００３３】なお図４及び図６において、直線ａは、燃
料と新気とが完全に混合するときの充填効率と給気比と
の関係を示すものである。
【００３４】本発明に係わる制御方法は、エンジンの低
速領域での回転を安定にし、しかもピーキーな出力特性
を得ることができるようにインジェクタからの燃料噴射
を制御するもので、本発明に係わる燃料噴射制御方法に
より、図１に示したエンジンのインジェクタ３からの燃
料の噴射を制御する場合の、噴射開始位置及び噴射終了
位置とエンジンの回転速度との関係の一例を図２に示し
た。
【００３５】図２の縦軸は、エンジンのクランク軸の回
転角度（クランク角）［ＢＴＤＣ］を示し、横軸はエン
ジンのクランク軸の回転速度［ｒ／ｍｉｎ］を示してい
る。ここでＢＴＤＣは、図２の縦軸のクランク角度が、
エンジンのピストンが上死点ＴＤＣに達したときのクラ
ンク軸の回転角度位置（上死点位置という。）を基準に
して進角側に測った角度であることを示している。
【００３６】また図２において、黒丸でプロットされた
各点は、噴射開始位置（燃料の噴射が開始される時のク
ランク軸の回転角度位置）を示し、白丸でプロットされ
た各点は噴射終了位置（燃料の噴射が終了した時のクラ
ンク軸の回転角度位置）を示している。更にＥｘ．Ｏ
は、排気ポート１０６ａが開くときのクランク軸の回転
角度位置（排気ポートが開くタイミング）を示し、Ｅ
ｘ．Ｃは排気ポート１０６ａが閉じるときのクランク軸
の回転角度位置（排気ポートが閉じるタイミング）を示
している。またＳｃ．Ｏは掃気ポートが開くときのクラ
ンク軸の回転角度位置（掃気ポートが開くタイミング）
を示し、Ｓｃ．Ｃは掃気ポートが閉じるときのクランク
軸の回転角度位置を示している。
【００３７】本発明の制御方法による場合、エンジン１
の回転速度が第１の設定値Ｎs1（図２参照）以下の値を
示す低速領域では、エンジンの掃気ポート１０５ａが閉
じるタイミング（図２のＳＣ．Ｃ）よりも後のタイミン
グでインジェクタからの燃料の噴射を開始して、排気ポ
ートが開いている間にすべての燃料の噴射を終了する。
この低速領域では、噴射開始位置を一定とし、噴射終了
位置を、排気ボートが閉じるタイミング（Ｅｘ．Ｃ）を
超えない範囲で、回転速度の上昇に伴って遅角させる
（クランク軸の上死点位置側にシフトさせていく）こと
により、回転速度の上昇に伴って燃料の噴射量を増大さ
せる。このように、本発明においては、排気ポートが開
いている間にすべての燃料の噴射を行わせる。
【００３８】２サイクルエンジンにおいて、ピストンが
下死点から上死点に向けて上昇していく過程では、シリ
ンダ内の容積が減少していくため、掃気ポートが開いて
いる間に一旦掃気ポートから燃焼室内に流入した新気の
一部が再び掃気通路に戻ることがある。機関の高速回転
域では、掃気流の速度が早いため、上記のような新気の
逆流現象は抑制されるが、低速回転域では、掃気流の速
度が遅いため、上記の逆流現象が顕著に生じる。したが
って、低速回転域で掃気ポートが閉じる以前に燃料を噴
射すると、燃料が混ざった新気が掃気通路に逆流するこ
とがあり、これが今回の燃焼サイクルにおける混合気の
空燃比を狂わせるだけでなく、次回の燃焼サイクルにお
ける空燃比をも狂わせる原因になる。
【００３９】したがって、本発明においては、低速領域
で、燃料の噴射を開始するタイミングを掃気ポートが閉
じた後のタイミングとする。排気ポートが開いている間
にすべての燃料の噴射を行わせるためには、燃料の噴射
を開始するタイミングは、図２に示したように掃気ポー
トが閉じた直後のタイミングとするのが好ましい。
【００４０】またエンジンの回転速度が設定値Ｎs1を超
える値を示す中高速領域では、掃気ポート１０５ａが閉
じるタイミング（Ｓｃ．Ｃ）と排気ポート１０６ａが閉
じるタイミング（Ｅｘ．Ｃ）との間の期間から外れた期
間でも燃料の噴射を行わせてエンジンが要求する噴射時
間を確保する。
【００４１】エンジン１の回転速度が第１の設定値Ｎs1
以下の値を示す低速領域では、遠心クラッチが未だつな
がっておらず、エンジンは待機状態にあるため、エンジ
ンの負荷は軽くなっている。またこの低速領域では、ス
ロットルバルブ開度が小さいため、掃気ポートから燃焼
室内に流入する新気の量が絞られており、給気比が低い
値に保たれている。そのため、排気行程が終了した時点
で、燃焼室内に比較的多くの（例えば筒内容積の６５％
ないし８０％の量の）既燃ガスが残留する。
【００４２】また低速領域では、掃気の流速が低いた
め、新気が吹き抜けてしまうことはほとんどなく、充填
効率は８０％以上になる。そのため、上記のように排気
ポートが開いているときにすべての燃料を噴射しても、
混合気が吹き抜けることはほとんどない。
【００４３】またエンジンの最高出力時の回転速度に合
わせてインジェクタの噴射率を設定する場合、低速領域
での燃料噴射角度（燃料を噴射する間のクランク軸の回
転角度）は長くても１５°程度である。従って、エンジ
ンの低速領域では、噴射すべき燃料の全量を、掃気バル
ブが閉じてから排気バルブが閉じるまでの期間（図２の
Ｓｃ．ＣとＥｘ．Ｃとの間の区間に相当する期間）に問
題なく噴射させることができる。
【００４４】そして、排気ポートが開いている状態で
は、燃焼室内の圧力がほぼ一定であるため、上記のよう
に、すべての燃料を排気ポートが開いている間に噴射さ
せるようにすると、噴射時間を管理するだけでインジェ
クタからの燃料噴射量の管理を正確に行うことができ
る。
【００４５】従って、上記のように、エンジンの低速領
域において、すべての燃料の噴射を、排気ポートが開い
ている間に行わせるようにすると、低速領域での燃料噴
射量を正確に管理して、燃料の燃焼を良好に行わせるこ
とができ、エンジンのアイドリング運転を安定に行わせ
ることができる。
【００４６】また低速領域での燃料噴射量を正確に管理
して燃焼を良好に行わせることができるため、ＨＣの生
成量を少なくして、排気ガスの浄化を図ることができ
る。
【００４７】次に図２に示した例における中高速領域で
の燃料噴射制御方法を更に詳細に説明すると下記の通り
である。
【００４８】エンジンの回転速度が第１の設定値Ｎs1を
超え、クラッチエンゲージ速度Ｎceよりも高い第２の設
定値Ｎs2以下の値を示す中速領域では、インジェクタか
らの燃料の噴射を開始するタイミングを掃気ポート１０
５ａが閉じるタイミングよりも遅らせるとともに、燃料
の噴射を終了するタイミングを排気ポート１０６ａが閉
じるタイミングよりも遅らせて、排気ポートが閉じた後
に噴射する燃料の量を増加させる。
【００４９】この中速領域では、スノーモービルを始動
する際に、スロットルバルブ開度が開かれるため、掃気
の流速が高くなり、新気の吹き抜けが生じやすい状態に
なる。そのため、排気バルブが閉じた後に多くの燃料を
噴射させるようにして、吹き抜けを抑制する。この場
合、エンジンが圧縮行程に入ってから相当量の燃料が噴
射されることになるが、既にエンジンの回転速度がある
程度上昇していて、その慣性が大きくなっているため、
燃料の噴射量が多少計算値からずれてもエンジンは安定
に回転する。
【００５０】エンジンの回転速度が第２の設定値Ｎs2を
超える高速領域では、燃料の噴射を開始するタイミング
を回転速度の上昇に伴って進角させるとともに、噴射を
終了するタイミングを排気ポート１０６ａが閉じるタイ
ミングよりも遅角させて、エンジンの要求に応える。高
速領域における燃料の噴射開始タイミングは最終的には
掃気ポート１０５ａが開くタイミングまたはその直後の
タイミングまで進角させる。
【００５１】エンジンの高速領域では、クランク軸が１
回転するのに要する時間が短くなり、噴射した燃料を新
気と混合するために用いることができる時間が短くな
る。そこで上記のように、掃気ポート１０５ａが開くと
同時に、またはその直後に燃料の噴射を開始するように
すると、掃気ポート１０５ａから燃焼室１０４内に新気
が流入している間絶えず燃料が噴射することになるた
め、新気と燃料との混合を良好に行わせて、点火時期に
おける燃焼室内の空燃比分布を均一にすることができ
る。そのため、上記のような制御を行うと、高速領域の
上限付近でも、燃料の着火性を良好にしてエンジンの出
力トルクを高めることができ、図３に示すようにスロッ
トル全開時に回転速度の上昇に伴って出力トルクが増大
するピーキーな特性を容易に得ることができる。
【００５２】更に上記のように、燃料の噴射を開始する
位置を掃気バルブが開く位置付近まで進角させると、ガ
ソリンの気化潜熱により混合気の温度を低下させること
ができるため、ノッキングやデトネーションの発生を防
止することができる。また混合気の温度を下げることに
より、燃焼時の到達温度を下げて、ＮＯｘの生成を抑制
することができるため、高速回転時の排気ガスの浄化を
図ることができる。
【００５３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、低速領
域において、掃気ポートが閉じた後に燃料の噴射を開始
し、排気ポートが開いている間にすべての燃料の噴射を
行わせるようにしたので、低速領域での燃料噴射量を正
確に管理して、燃料の燃焼を良好に行わせることがで
き、エンジンのアイドリング運転を安定に行わせるとと
もに、ＨＣの生成量を少なくして、排気ガスの浄化を図
ることができる。
【００５４】また特に請求項２に記載した発明によれ
ば、高速領域で、燃料の噴射開始タイミングを掃気ポー
トが開くタイミングまたはその直後のタイミングまで進
めるようにしたので、燃料と新気との混合を良好に行わ
せて、高速回転時の出力トルクを向上させることがで
き、スロットル全開時に回転速度の上昇に伴って出力ト
ルクが増加するピーキーな特性を容易に得ることができ
る。
【００５５】更に、請求項２に記載した発明によれば、
高速回転時に燃料の噴射を開始する位置を掃気バルブが
開く位置付近まで進角させることにより、ガソリンの気
化潜熱により混合気の温度を低下させることができるた
め、ノッキングやデトネーションの発生を防止したり、
ＮＯｘの生成を抑制して高速回転時の排気ガスの浄化を
図ったりすることができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御方法を適用する２サイクルエンジ
ンの構造の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の制御方法により、図１に示したエンジ
ンのインジェクタからの燃料の噴射を制御する場合の、
噴射開始位置及び噴射終了位置とエンジンの回転速度と
の関係の一例を示した線図である。
【図３】スノーモビルが要求するピーキーなエンジンの
出力特性の一例を示した線図である。
【図４】図３に示す特性を得る場合のエンジンの充填効
率と給気比との関係を示した掃気線図である。
【図５】一般的なエンジンのスロットル全開時の出力特
性の一例を示した線図である。
【図６】図５に示す特性を得る場合のエンジンの充填効
率と給気比との関係を示した掃気線図である。
【符号の説明】
１…２サイクル筒内直接噴射エンジン、１０１…シリン
ダブロック、１０２…ピストン、１０４…燃焼室、１０
５ａ…掃気ポート、１０６ａ…排気ポート、２…点火プ
ラグ、３…インジェクタ。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３５Ｆ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｍ ３１２Ｎ Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA04 AA05 AA06 AA18 AB01 AC05 AF02 3G084 AA02 BA15 CA03 CA09 DA05 DA10 DA38 EA11 EC01 FA06 FA33 3G301 HA03 HA04 JA03 JA22 KA07 KA24 KA25 LB04 MA11 MA18 NA08 NE11 NE12 PE01Z PE10Z PF06Z

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室と、前記燃焼室内に開口し、該燃
    焼室内を上下するピストンにより開閉させられる掃気ポ
    ート及び排気ポートと、前記燃焼室内に燃料噴射口が臨
    むように取り付けられたインジェクタと、前記ピストン
    に連結されたクランク軸とを備えた２サイクル筒内直接
    噴射エンジンの前記インジェクタからの燃料の噴射を制
    御する燃料噴射制御方法において、 前記エンジンの回転速度が設定値以下の値を示す低速領
    域では、前記エンジンの掃気ポートが閉じた後に前記イ
    ンジェクタからの燃料の噴射を開始して、前記排気ポー
    トが開いている間にすべての燃料の噴射を終了し、 前記エンジンの回転速度が前記設定値を超える値を示す
    中高速領域では、前記掃気ポートが閉じるタイミングと
    前記排気ポートが閉じるタイミングとの間の期間から外
    れた期間でも前記燃料の噴射を行わせてエンジンが要求
    する噴射時間を確保することを特徴とする２サイクル筒
    内直接噴射エンジンの燃料噴射制御方法。
  2. 【請求項２】 燃焼室と、前記燃焼室内に開口し、該燃
    焼室内を上下するピストンにより開閉させられる掃気ポ
    ート及び排気ポートと、前記燃焼室内に燃料噴射口が臨
    むように取り付けられたインジェクタと、前記ピストン
    に連結されたクランク軸とを備えて、前記クランク軸が
    遠心クラッチを介して車両の駆動軸に連結される２サイ
    クル筒内直接噴射エンジンの前記インジェクタからの燃
    料の噴射を制御する燃料噴射制御方法において、 前記エンジンの回転速度が、前記遠心クラッチがつなが
    る時の回転速度であるクラッチエンゲージ速度よりも低
    い第１の設定値以下の値を示す低速領域では、前記エン
    ジンの掃気ポートが閉じた後に前記インジェクタからの
    燃料の噴射を開始して、前記排気ポートが開いている間
    にすべての燃料の噴射を終了し、 前記エンジンの回転速度が前記第１の設定値を超え、前
    記クラッチエンゲージ速度よりも高い第２の設定値以下
    の値を示す中速領域では、前記インジェクタからの燃料
    の噴射を開始するタイミングを前記掃気ポートが閉じる
    タイミングよりも遅らせるとともに、燃料の噴射を終了
    するタイミングを排気ポートが閉じるタイミングよりも
    遅らせて、前記排気ポートが閉じた後に噴射する燃料の
    量を増加させ、 前記エンジンの回転速度が前記第２の設定値を超える高
    速領域では、前記燃料の噴射を開始するタイミングを回
    転速度の上昇に伴って進角させるとともに、前記燃料の
    噴射を終了するタイミングを前記排気ポートが閉じるタ
    イミングよりも遅角させ、 前記高速領域における燃料の噴射開始タイミングを、最
    終的には前記掃気ポートが開くタイミングまたはその直
    後のタイミングまで進角させること、 を特徴とする２サイクル筒内直接噴射エンジンの燃料噴
    射制御方法。
JP2001112509A 2001-04-11 2001-04-11 ２サイクル筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制御方法 Withdrawn JP2002309989A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001112509A JP2002309989A (ja) 2001-04-11 2001-04-11 ２サイクル筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制御方法
US10/118,411 US6722341B2 (en) 2001-04-11 2002-04-08 Fuel injection control system and control method for two-cycle in-cylinder direct injection engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001112509A JP2002309989A (ja) 2001-04-11 2001-04-11 ２サイクル筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002309989A true JP2002309989A (ja) 2002-10-23

Family

ID=18963912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001112509A Withdrawn JP2002309989A (ja) 2001-04-11 2001-04-11 ２サイクル筒内直接噴射エンジンの燃料噴射制御方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6722341B2 (ja)
JP (1) JP2002309989A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6011477B2 (ja) * 2013-06-28 2016-10-19 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
JPWO2018135191A1 (ja) * 2017-01-18 2019-06-27 本田技研工業株式会社 ２ストロークエンジン

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2001026A6 (es) 1985-07-19 1988-04-16 Orbital Eng Pty Motor de combustion interna de dos tiempos y metodo de reglaje de su inyeccion de combustible
JPH08232742A (ja) * 1995-02-28 1996-09-10 Sanshin Ind Co Ltd 筒内噴射式２サイクルエンジンの運転制御装置
US5720254A (en) * 1995-05-19 1998-02-24 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel injection system for engine
JPH11141371A (ja) * 1997-11-10 1999-05-25 Sanshin Ind Co Ltd 直接筒内噴射式２サイクルエンジン
JP3348659B2 (ja) 1998-02-13 2002-11-20 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射型内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
US20020148436A1 (en) 2002-10-17
US6722341B2 (en) 2004-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6044642A (en) Direct fuel injection engine
US6318074B1 (en) Control device for direct injection engine
KR940001928B1 (ko) 연료분사 엔진의 타이밍
US7051693B2 (en) Engine starting system
US8522730B2 (en) Homogenous charge compression ignition engine and controlling method of the engine
JPH08312401A (ja) 筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置
JPH0735726B2 (ja) 内燃機関およびその運転方法
CN100422534C (zh) 用于直接喷射火花塞点火式内燃机的燃烧控制系统和方法
KR100320489B1 (ko) 기통내분사형불꽃점화식내연기관의점화시기제어장치및방법
JP4089109B2 (ja) 内燃機関の点火制御装置
US5826558A (en) Control unit for high-compression ratio engines using vaporizing fuels
JP3257430B2 (ja) 排気昇温装置
JP2001355449A (ja) 圧縮自己着火式内燃機関
GB2112859A (en) Spark ignition direct injection i.c. engine
JP3062576B2 (ja) ２サイクル内燃エンジン
US6722341B2 (en) Fuel injection control system and control method for two-cycle in-cylinder direct injection engine
JP2002147272A (ja) エンジンの制御装置
JP2929781B2 (ja) 燃料噴射時期制御式層状燃焼内燃機関
JP2001107809A (ja) ガス燃料内燃機関
JP7499164B2 (ja) 内燃機関の制御方法及び制御装置
JP3843501B2 (ja) 筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置
JPS6045754A (ja) デイ−ゼルエンジンの燃料供給装置
JP5834699B2 (ja) 圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置
JPH0599032A (ja) 筒内噴射式内燃機関のアイドリング制御装置
JPH0693943A (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060228

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20060420