JP2006283629A

JP2006283629A - ２サイクルエンジン

Info

Publication number: JP2006283629A
Application number: JP2005103389A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sakai; 幸男堺
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】２サイクルエンジンにおいて、掃気通路を介してシリンダ空間に取り入れられた新気がクランクケースの内部空間に吸い戻されることを低減、防止し、燃費の向上を図る。
【解決手段】
掃気通路５２内に設けられて掃気通路５２を開閉可能な掃気弁手段５５と、エンジンＥの回転速度を検出する回転速度検出手段Ｓ１と、エンジンＥの負荷を検出する負荷検出手段Ｓ２と、ピストン１４が下死点近傍に位置したときに、回転速度検出手段Ｓ１により検出されるエンジンＥの回転速度に基づく速度で、負荷検出手段Ｓ２により検出されるエンジンＥの負荷に基づく開度で掃気通路５２を開放するように掃気弁手段５５の開閉駆動制御を行う掃気弁駆動制御手段１００とを設けて構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ空間とクランクケースの内部空間とを連通する掃気通路を有して構成される２サイクルエンジン、また、シリンダ空間の排気ポートに繋がる排気通路に排気制御弁を設けて自着火燃焼可能に構成される２サイクルエンジンに関する。

二輪車等に搭載される２サイクルエンジンは、シリンダ空間の内周面に摺接してシリンダ空間内を往復動するピストンにより、シリンダ空間の内周面に開口形成される排気ポートおよび掃気ポートを開閉するように構成されており、掃気ポートとクランクケースの内部空間とを連通する掃気通路を設け、クランクケースの内部空間で圧縮された新気をこの掃気通路を介してシリンダ空間内に供給し、この供給された新気によりシリンダ空間内の既燃気を排気ポートから排出し、ピストンの上動により圧縮された燃料混合気を点火プラグで着火させるようになっている（例えば特許文献１参照）。

２サイクルエンジンでは、中低負荷運転領域において混合気の不整燃焼が生じて低燃費になるという問題があった。これを解消するため、エンジン回転速度とスロットル開度とに対応した開度に開閉駆動制御される排気制御バルブを排気通路中に設け、中低負荷運転領域において排気制御バルブの作動により排気通路を絞ることで圧縮行程開始時のシリンダ空間の内圧を適正に制御することにより、シリンダ空間に蓄えられる既燃気の熱エネルギを利用して圧縮行程でエンジンの運転に好ましい着火時期に燃焼室内のエアを自着火させる２サイクルエンジンが知られている。このようにして行われる混合気の自着火燃焼を積極的に行わせることにより２サイクルエンジンの燃費を向上させることができる。
特開平５−２９６０４９号公報

２サイクルエンジンは、掃気ポートがピストンの下動行程において開放されて上動行程において閉塞されるようになっている（図３参照）。このような構造上、上記のように自着火燃焼を制御可能に構成されたものであるか否かに関わらず、ピストンの下動行程においてクランクケースの内部空間で圧縮されて掃気通路を介してシリンダ空間内に導かれた新気が、ピストンの上動行程において負圧になるクランクケースの内部空間に吸い戻される現象が生じる。このような吸い戻しがあると、シリンダ空間内への掃気量が不充分となってエンジン出力が不足する要因となるとともに、低負荷運転領域においては不整燃焼の要因となる。このようなことから、掃気通路からの吸い戻しを回避できるように構成された２サイクルエンジンの提供が課題となっている。

また、自着火燃焼を制御可能に構成される２サイクルエンジンにおいては、排気通路を絞ることにより蓄えられた既燃気の熱エネルギが掃気ポートから掃気通路を介してクランクケース側に漏れ、自着火燃焼を生じさせる上で妨げとなっていた。また、自着火燃焼を制御可能に構成される２サイクルエンジンは、例えばこのような熱エネルギの漏れ等様々な要因があって不整燃焼し得る運転領域の全てに渡って自着火燃焼を生じさせるように制御することが困難であるという問題があり、２サイクルエンジンのさらなる燃費向上を図るため、自着火燃焼を制御可能な運転領域を拡大させることが課題となっている。

上記課題に鑑み、本発明は、掃気通路を介してシリンダ空間に取り入れられた新気がクランクケースの内部空間に吸い戻されることを低減、防止し、燃費の向上が図られた２サイクルエンジンを提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る２サイクルエンジンは、シリンダ空間を有してこのシリンダ空間に往復動自在にピストンを収容したシリンダと、シリンダに結合されて内部空間がシリンダ空間に連通し、この内部空間にピストンの往復動を受けて回転駆動されるクランクシャフトを収容したクランクケースと、シリンダ空間の内周面に開口形成された掃気ポートおよびクランクケースの内部空間を連通する掃気通路とを有し、クランクケースの内部空間のエアを掃気通路を介してシリンダ空間に取り入れ、シリンダ空間内の燃料混合気を燃焼させるように構成された２サイクルエンジンに関するものである。この２サイクルエンジンにおいて、掃気通路内に設けられて掃気通路を開閉可能な掃気弁手段と、エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、ピストンが下死点近傍に位置したときに、回転速度検出手段により検出されるエンジンの回転速度に基づく速度で、負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷に基づく開度で掃気通路を開放するように掃気弁手段の開閉駆動制御を行う掃気弁駆動制御手段とを設けて構成している。

また、２サイクルエンジンが、シリンダ空間の内周面に開口形成された排気ポートに繋がる排気通路内に設けられてこの排気通路を開閉可能な排気弁手段と、排気弁手段の開閉駆動制御を行う排気弁駆動制御手段とを有し、排気弁駆動制御手段による排気弁手段の開閉駆動制御によりシリンダ空間内の燃料混合気を自着火燃焼可能に構成されることが好ましい。

また、掃気弁駆動制御手段が、負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷が小さいときよりも大きいときにおいて、掃気通路の開度が大きくなるように掃気弁手段を駆動制御するように構成することが好ましい。

また、掃気弁駆動制御手段が、回転速度検出手段により検出されるエンジンの回転速度が所定の回転速度を超えるときに、クランクシャフトのクランク角に関わらず掃気通路が常に全開で開放されるように掃気弁手段を駆動制御するように構成することが好ましい。

また、負荷検出手段は、エンジンに設けられるスロットル弁の開度を検出するスロットル開度検出手段であってもよい。

このような本発明に係る２サイクルエンジンの構成によると、掃気弁駆動制御手段による掃気弁手段の作動により、クランクシャフトが回転して下死点近傍に位置してから掃気通路が開放されるようになっている。従来下動行程中に掃気ポートが開口されることでクランクケースの内圧が下降するとともに、上動行程中にシリンダ空間が圧縮されてクランクケースの内部空間が負圧になることで掃気通路への吸い戻しが生じていたが、本構成によると、掃気ポートが開口されてもピストンが下死点近傍に位置するまでは掃気弁手段により掃気通路が閉塞されるため、クランクケースの内圧が下降せず、掃気弁手段が開放されてからピストンの上動行程においてクランクケースで圧縮された新気がシリンダ空間に供給される。これにより、ピストンの上動行程における掃気通路への吸い戻しが防止、低減され、エンジン出力の低下を防止できるとともに、中低負荷領域での不整燃焼の防止を図ることができる。

また、排気弁手段による排気通路の閉塞により燃料混合気の自着火燃焼を可能に構成された２サイクルエンジンにおいては、上記構成の掃気弁手段の作動により、自着火燃焼に利用される既燃気の熱エネルギのクランクケース側への漏れを防止、低減できる。これにより、従来よりも自着火燃焼を的確に行えるようになるとともに、熱エネルギの不足により制御できなかった運転領域において自着火燃焼を制御することができ、自着火燃焼を制御可能な運転領域の下限側を拡大させることができる。

また、掃気弁駆動制御手段が、負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷が小さいときよりも大きいときにおいて、掃気通路の開度が大きくなるように掃気弁手段を駆動制御している。すなわち、負荷検出手段の検出する負荷が大きいときには掃気通路の開度を大きくし、負荷検出手段の検出する負荷が小さいときには掃気通路の開度を小さくしている。このように制御することにより、要求される負荷に必要な掃気量が確保され、エンジンの作動を安定して行わせることができる。また、自着火燃焼を行わせる構成の２サイクルエンジンにおいては、低負荷時に掃気通路の開度が小さくなるため、熱エネルギの漏れを効果的に防止することができる。

また、クランクシャフトの回転に同期させて排気弁手段の開閉作動を行わせる形態であると、エンジンが高回転領域にあるときはクランクシャフトの回転速度に追従させて排気弁手段の開閉作動を行わせることが困難となり、充分な掃気作用が行われなくなるおそれがある。本構成のように、エンジンの回転速度が所定の回転速度を超える場合に、排気弁手段が常に掃気通路の開度が全開となるように駆動制御することで、エンジンの回転速度が小さいときにおいては吸い戻しを効果的に防止するとともに、エンジンの回転速度が大きいときにはエンジンの作動を安定して行わせることができる２サイクルエンジンを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に本発明に係る２サイクルエンジンが適用された二輪車の駆動装置を示している。この駆動装置はエンジンＥと、図示しない変速機とを備え、エンジンＥのクランクシャフトの回転駆動力を変速機で変速して図示しない後輪を駆動するように構成されている。

エンジンＥは、シリンダ空間１１ａを有したシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面を覆って取り付けられるシリンダヘッド１３と、シリンダ空間１１ａ内に往復動自在に配設されるピストン１４と、内部空間１２ａをシリンダ空間１１ａに連通させてシリンダブロック１１に結合されるクランクケース１２と、クランクケース１２の内部空間１２ａに回転自在に支持されるクランクシャフト１５とを有して構成され、ピストン１４およびクランクシャフト１５は、先端部がピストンピン１６ａを介してピストン１４に枢結されるとともに基端部がクランクピン１６ｂを介してクランクシャフト１５のクランク部に枢結されたコンロッド１６を介して連結されており、ピストン１４の往復動を受けてクランクシャフト１５が回転駆動される。シリンダヘッド１３、シリンダブロック１１、クランクケース１２は順次重ねられて相互に一体のハウジングＨＳＧを形成する。また、シリンダ空間１１ａの内周面１１ｂ、シリンダヘッド１３、およびピストン１４の上面とで囲まれて燃焼室１０ａが形成される。

シリンダ空間１１ａの内周面１１ｂの上部にはチャージポート２１およびミクスチャーポート２２が開口形成され、このチャージポート２１に繋がりシリンダブロック１１に形成される圧縮気通路２３と、ミクスチャーポート２２に繋がりシリンダブロック１１に形成される混合気通路通路２４とが、シリンダブロック１１およびチャンバケース１７により囲まれて形成されるエアチャンバ１７ａにそれぞれ連通しており、このエアチャンバ１７ａを介して一体の通路を形成している。また、圧縮気通路２３および混合気通路２４には、これらの通路を開閉可能なロータリー式の燃料噴射バルブ２５が設けられている。燃料噴射バルブ２５は、燃料噴射バルブ２５に一体の図示しない駆動シャフトとクランクシャフト１５とにそれぞれ設けられた図示しないプーリと、両プーリ間に掛け渡された図示しないコグドベルトとによりクランクシャフト１５の回転が燃料噴射バルブ２５の駆動シャフトに同一回転速度で伝達され、クランクシャフト１５の回転に同期して駆動されて圧縮気通路２３および混合気通路２４を開閉する。

また、シリンダブロック１１には図示しない燃料ポンプから供給される燃料を噴射するインジェクタ２６が設けられ、ノズル部２６ａを混合気通路２４に臨ませて配設されている。このインジェクタ２６は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）１００により励磁されて開弁駆動される図示しないソレノイドバルブを有し、ソレノイドバルブが開弁するとノズル部２６ａから燃料が噴射されるように構成されている。ＥＣＵ１００は、燃料噴射バルブ２５が混合気通路２４を開放するタイミングに合わせてインジェクタ２６のソレノイドバルブを開弁するように駆動制御する。

燃料噴射バルブ２５は、ピストン１４の上動行程において圧縮気通路２３を開放するように作動し、燃焼室１０ａ内の圧縮気がチャージポート２１から圧縮気通路２３に流入してエアチャンバ１７ａに送られる。さらにピストン１４が上動して燃料噴射バルブが２５が回転して混合気通路２４が開放されると、エアチャンバ１７ａで蓄えられたエアが混合気通路２４を介してミクスチャーポート２２から燃焼室１０ａ内に送られる。このとき、ＥＣＵ１００によりインジェクタ２６のソレノイドバルブが開弁駆動されるように制御されており、ノズル部２６ａが臨む混合気通路２４に噴射された燃料はエアチャンバ１７ａからのエアとともに燃焼室１０ａ内に送られる。このように、本実施例のエンジンＥへの燃料供給は、燃焼室１０ａに直接噴射する形態であるとともに燃焼室１０ａ内の圧縮気に燃料を混合させて噴射する形態がとられている。

シリンダヘッド１２には、燃焼室１０ａ内に先端部を臨ませて点火プラグ２７が設けられており、先端部２７ａの放電により燃焼室１０ａ内の燃料混合気の点火燃焼が行われる。点火プラグ２７の放電作動はＥＣＵ１００により制御されており、ピストン１４が上死点近傍に到達する直前に点火燃焼が行われるように制御される。

また、シリンダ空間１１ａの内周面１１ｂには排気ポート３１が開口形成されている。この排気ポート３１にはシリンダブロック１１に成形される排気通路３２が繋がっている。排気通路３２には外部に繋がる排気マニホールド３３が接続される。

クランクケース１２の内側壁の略中央部には吸気ポート４１が開口形成され、この吸気ポート４１に繋がる吸気通路４２がクランクケース１２に成形される。吸気通路４２には図示しないエアクリーナに繋がる吸気マニホールド４３が接続される。また、吸気通路４２には弾性変形可能な金属片４４ａから構成されるリードバルブ４４が設けられており、吸気マニホールド４３にはスロットルバルブ４５が設けられている。

リードバルブ４４は、常には吸気通路４２が閉塞されるように片持ち支持されて取り付けられた金属片４４ａ，４４ａからなり、クランクケース１２の内圧が負圧になると二点鎖線で示すようにこれら金属片４４ａ，４４ａが撓んで吸気通路４２を開放する。スロットルバルブ４５は、図示しないスロットルレバーの手動操作に応じてスロットル開度を変化させて駆動されるように構成される。このようにスロットルバルブ４５のスロットル開度に応じて吸気量が変化し、エンジンＥの要求負荷が決定される。

また、シリンダ空間１１ａの内周面１１ｂには、それぞれ排気ポート３１よりも下方に位置して掃気ポート５１が開口形成されている。なお、掃気ポート５１は所定の角度だけ上方に傾けられて形成される。これら掃気ポート５１のそれぞれに繋がる掃気通路５２がクランクケース１２に接続されて設けられており、掃気通路５２を介してクランクケース１２の内部空間１２ａとシリンダ空間１１ａとが連通される。

ＥＣＵ１００は、入力される運転状態の検出結果に基づき、上記のようにインジェクタ２６のソレノイドバルブ、点火プラグ２７等を作動制御する。運転状態を検出する検出器として、クランクケース１２にエンジンＥの回転速度を検出するエンジン回転速度検出センサＳ１が設けられ、吸気マニホールド４３にスロットルバルブ４５のスロットル開度を検出するスロットル開度センサＳ２が設けられており、それぞれのセンサＳ１，Ｓ２からの検出信号がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。また、これらセンサＳ１，Ｓ２の他にも、クランク角θCAを検出するクランク角検出センサ、吸気圧力を検出する吸気圧センサ、変速段を検出する変速段センサ、冷却水の水温を検出する水温センサ等が設けられており、それぞれのセンサからの検出信号がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。

このような構成のエンジンＥは、ピストン１４が上動すると、燃焼室１０ａ内のエアが圧縮され（圧縮行程）、同時にクランクケース１２の内圧が負圧になってリードバルブ４４が開弁し、エアクリーナからの新気がクランクケース１２の内部空間１２ａに吸気される（吸気行程）。また、このピストン１４の上動行程において、燃料噴射バルブ２５が圧縮気通路２３を開放してチャージポート２１から燃焼室１０ａ内の圧縮気がエアチャンバ１７ａ内に送られる。次いで燃料噴射バルブ２５により混合気通路２４が開放されるとともにインジェクタ２６からの燃料噴射が行われ、エアチャンバ１７ａ内のエアが燃料混合気としてミクスチャーポート２２から燃焼室１０ａ内に供給される。このような燃料混合気はピストン１４が上死点近傍に位置したときに点火プラグ２７により点火燃焼され（燃焼行程）、燃焼室１０ａ内のエアが膨張してピストン１４が下動する。ピストン１４の下動によりピストン１４の側壁により閉塞されていた排気ポート３１が開放され、燃焼室１０ａ内のエアが燃焼で発生した熱エネルギとともに排出される（排気行程）。さらにピストン１４が下動することにより同様にして掃気ポート５１が開放され、圧縮されたクランクケース１２の内部空間１２ａ内の新気が掃気通路５２を介して燃焼室１０ａ内に送られる。掃気ポート５１は上方に向いて開口していることから、燃焼室１０ａ内に流入する新気は上方に吹き出され、燃焼室１０ａ内を反転しながら燃焼室１０ａ内に残留するエアを掃気する。なお、掃気通路５２を介して燃焼室１０ａ内に送られた新気が次のピストン１４の上動で圧縮され、このピストン１４の上動行程において、掃気ポート５１および排気ポート３１が順次閉塞される。このようにピストン１４が１往復する間にエンジンＥの一連の作動行程が完結する。

また、このエンジンＥには、低負荷低回転領域において燃焼室１０ａ内の燃料混合気の自着火燃焼を促してこれを制御可能にするため、排気通路３２を開度可変に開閉する排気制御バルブ３５が設けられている。排気制御バルブ３５は、側面視扇状に形成されてシリンダブロック１１に成形される収容間隙１１ｃ内に配設された金属片３６からなり、この金属片３６が金属片３６に一体に設けられた駆動シャフトの回転を受けて収容間隙１１ｃ内を上下に揺動されるように取り付けられている。金属片３６を揺動させる駆動シャフトには一体の回転レバーが揺動可能に取り付けられて回転レバーの揺動と連動して回転するようになっており、この回転レバーがＥＣＵ１００により駆動制御されるサーボモータ３７に設けられたプーリとケーブル３８を介して機械的に接続されている。このようなＥＣＵ１００の駆動制御を受けてサーボモータ３７が駆動されると、プーリが回転してケーブル３８を介してサーボモータ３７の駆動力が回転レバーに伝達され、回転レバー、回転シャフトが駆動されて金属片３６がサーボモータ３７の駆動方向に応じて上下に揺動する。金属片３６が上方に揺動すると排気通路３２が開放され、下方に揺動すると排気通路３２が閉塞される。

ＥＣＵ１００の記憶部には、自着火燃焼を適正に行わせる排気制御バルブ３５の開度をエンジンＥの回転速度、スロットルバルブ４５のスロットル開度に対応付けた３次元マップが予め記憶されており、ＥＣＵ１００は、エンジン回転速度センサＳ１から入力されるエンジンＥの回転速度の検出信号、スロットル開度センサＳ２から入力されるスロットルバルブ４５のスロットル開度の検出信号に基づき、排気制御バルブ３５の開度が３次元マップに対応した開度になるように、サーボモータ３７を駆動制御する。

このような排気制御バルブ３５は、スロットルバルブ４５のスロットル開度が小さく充分な掃気量が得られないようなとき等、サーボモータ３７により排気通路３２の開度を小さくするように駆動され、ピストン１４が上動行程を開始する時点のシリンダ空間１１ａの内圧が制御される。また、排気通路３２が閉塞されるため、燃焼室１０ａには未燃気が燃焼室１０ａ内に残留されるとともに、燃焼で発生される熱エネルギーが蓄えられる。このような状態で、ピストン１４の上動行程において燃焼室１０ａ内のエアが圧縮されるときに、点火プラグ２７の作動に関わらずエアを自着火させることができる。このようにして、自着火燃焼の制御がなされており、これにより低負荷運転領域での不整燃焼が解消されてエンジンＥの燃費を向上させることができるとともに、排気中に含まれる未燃炭化水素量が低減される。

また、自着火燃焼の制御には、上記エンジンＥの回転速度、スロットル開度だけでなく、冷却水温、変速段位置等もパラメータとして用いられ、水温センサ、変速段位置センサ等からの検出信号に基づいてＥＣＵ１００により所定の制御が行われる。なお、エンジンの回転速度、スロットル開度の値に応じて自着火燃焼を制御することが可能な運転領域には限界があり、このような運転領域にない場合には排気制御バルブは全開として通常の燃焼が行われて従来の２サイクルエンジンと同様に作用する。また、インジェクタ２６の燃料噴射は、同一のスロットル開度であっても、自着火燃焼時が通常燃焼時に対してリーン側となる空燃比になるようにＥＣＵ１００により駆動制御されている。

図１，図２に示すように、本実施例においては、複数設けられる掃気通路５２にそれぞれ掃気制御バルブ５５が設けられている。この掃気制御バルブ５５は、ロータリー式のバルブであり、円柱状の回転体５６に径方向に貫通する矩形状の連通孔５７，５７を穿設して構成され、それぞれの連通孔５７が掃気通路上に配置されるようになっている。この回転体５６の一端面には駆動シャフト５８が同軸上に一体に設けられており、駆動シャフト５８にはバルブ駆動モータ５９が連結されている。バルブ駆動モータ５９が駆動されると、バルブ駆動モータ５９の駆動力が駆動シャフト５８を介して回転体５６に伝達され、回転体５６が回転駆動されるようになっている。

回転体５６が回転することにより、連通孔５７の開口位置が変位し、掃気通路５２が開閉されるようになっている。また、この連通孔５７の変位により、掃気制御バルブ５５は開度Ｔｈscを可変にして掃気通路５２を開放できるようになっている。

この掃気制御バルブ５５による掃気通路５２の開閉は、図３に示すように、クランクシャフト１５の回転と同期して行われる。ＥＣＵ１００は、クランク角検出センサからの検出信号に基づき、クランク角θCAが１８０度になる直前の所定の角度、すなわちピストン１４の下動行程において掃気ポート５１が開放されてさらにクランクシャフト１５が回転して下死点近傍に位置したときに、掃気通路バルブ５５による掃気通路５２の開放作動が開始されるようにバルブ駆動モータ５９の駆動制御を行う。掃気通路バルブ５５は、回転体５５の回転に伴って連通孔５７の回転位置を変位させて開度Ｔｈscを増加させながら掃気通路５２を開放する。そして、掃気通路バルブ５５の開度が所定の最大開度ＴｈscmとなったときにＥＣＵ１００によりバルブ駆動モータ５９の駆動を停止し、駆動シャフト５８および回転体５６の回転が停止される。さらに、ＥＣＵ１００により、ピストン１４の上動行程により掃気ポート５１が閉塞された後に、掃気制御バルブ５５により掃気通路５２が全閉されるようにバルブ駆動モータ５９が逆回転に駆動制御されて掃気制御バルブ５５により早期津ロ５２が全閉される。このように、一連の掃気制御バルブ５５の作動がクランクシャフト１５の回転に同期して行われる。

また、エンジンＥの回転速度が増加すると各行程に要する時間が短くなる。従って、ＥＣＵ１００はエンジン回転速度センサＳ１からの検出信号に基づき、クランクシャフト１５の回転速度に応じた駆動速度でバルブ駆動モータを駆動制御するように構成されている。

なお、このような作動タイミングで開閉駆動される掃気制御バルブ５５により、ピストン１４の下動行程において掃気ポート５１が開放されても掃気制御バルブ５５により掃気通路５２は閉塞されたままであるため、従来よりも掃気ポート５１が開放されてからのクランクケース１５の内圧の下降が緩和される。そしてピストン１４が下死点近傍に到達して掃気制御バルブ５５が掃気通路５２を開放するように作動し、クランククケース１２の内部空間１２ａと燃焼室１０ａとが連通するようになると、クランクケース１２の内圧が下降するとともに、クランクケース１２の内部空間１２ａに圧縮された新気が掃気通路５２を介して燃焼室１０ａ内に導かれるようになっている。

このような作動タイミングで作動する掃気制御バルブ５５において、最大開度Ｔｈscmは、スロットルバルブ４５のスロットル開度に対応して設定されている。ＥＣＵ１００は、スロットル開度センサＳ２からの検出信号を受けると、この検出信号に基づいてＥＣＵ１００の記憶部に予め記憶されたスロットルバルブ４５のスロットル開度に対応付けられた最大開度Ｔｈscmのマップから掃気制御バルブ５５の最大開度Ｔｈscmを決定し、決定された最大開度Ｔｈscmで掃気制御バルブ５５が掃気通路５２を上記作動タイミングで開放するように駆動信号をバルブ駆動モータ５９に出力する。そして、このような駆動信号を受けたバルブ駆動モータ５９が掃気制御バルブ５５を回転駆動し、開度Ｔｈscを上昇させてＥＣＵ１００により決定される最大開度Ｔｈscmで掃気通路５２が開放される。

また、ＥＣＵ１００の記憶部に記憶されるスロットル開度と最大開度Ｔｈscmとを対応付けたマップは、スロットルバルブ４５のスロットル開度が大きいときに掃気制御バルブ５５の最大開度Ｔｈscmが大きく、スロットルバルブ４５のスロットル開度が小さいときに掃気制御バルブ５５の最大開度Ｔｈscmが小さくなるように設定される。すなわち、エンジンＥの負荷が大きいときには掃気制御バルブ５５の最大開度Ｔｈscmが大きく、エンジンＥの負荷が小さいときには掃気制御バルブ５５の最大開度Ｔｈscmが小さくなるように設定されている。

なお、このような掃気制御バルブ５５の作動は、エンジンの回転速度が高回転領域となって所定の回転速度を超えた場合、クランクシャフト１５の回転に同期させて所望の最大開度Ｔｈscmで掃気通路５２を開放するように掃気制御バルブ５５を作動させることが困難となり、行われるべき掃気作用が達成されなくなるおそれがある。このため、ＥＣＵ１００は、エンジン回転速度センサＳ１からの検出信号によりエンジンＥが所定の回転速度を超えて回転していると判断したときには、図３に示すように掃気制御バルブ５５を作動させる駆動制御信号を出力せず、掃気制御バルブ５５の開度Ｔｈscが常に全開状態となるような駆動制御信号をバルブ駆動モータ５９に出力する。すなわち、図３に示す作動タイミングで掃気制御バルブ５５を作動させる開閉駆動制御は、ＥＣＵ１００によりエンジンＥの回転速度が上記所定の回転速度以下であると判断されたときにおいて行われる。

このような、本実施例の２サイクルエンジンの構成によると、ＥＣＵ１００による掃気制御バルブによるバルブ駆動モータ５９の駆動制御により、クランクシャフト１５が回転して下死点近傍に位置するときに掃気制御バルブ５５による掃気通路５２の開放を行うようになっている。

従来は下動行程中に掃気ポート５１が開口されることでクランクケース１２の内圧が下降するとともに、上動行程中にシリンダ空間１１ａが圧縮されてクランクケース１２の内部空間１２ａが負圧になることで掃気通路５２への吸い戻しが生じていたが、本構成によると、掃気ポート５１が開口されてもピストン１４が下死点近傍に位置するまでは掃気制御バルブ５５により掃気通路５２が閉塞されるため、クランクケース１２の内圧が下降せず、掃気制御バルブ５５が開放されてからピストン１４の上動行程においてクランクケース１２で圧縮された新気がシリンダ空間１１ａに供給される。これにより、ピストン１４の上動行程における掃気通路５２への吸い戻しが防止、低減され、エンジン出力の低下を防止できるとともに、中低負荷領域での不整燃焼の防止を図ることができる。これにより、燃費の向上が図られる。

また、排気制御バルブ３５による排気通路３２の閉塞により、自着火燃焼を可能に構成された２サイクルエンジンにおいては、このような掃気制御バルブ５５の作動により自着火燃焼に利用される既燃気の熱エネルギのクランクケース側への漏れを低減できる。このため、従来よりも自着火燃焼を的確に行えるようになるとともに、自着火燃焼を制御可能な運転領域の下限側を拡大することができる。これにより、燃費を向上させることができる。

また、スロットルバルブ４５のスロットル開度に応じて掃気制御バルブ５５の開度Ｔｈscを決定するようになっており、スロットルバルブ４５スロットル開度が小さいときには掃気制御バルブ５５の開度Ｔｈscを小さくし、スロットル開度Ｔｈscが大きいときには掃気制御バルブ５５の開度Ｔｈscを大きくするようにＥＣＵ１００によるバルブ駆動モータ５９の駆動制御が行われる。これにより、要求される負荷に応じて必要な掃気量でクランクケース１２から燃焼室１０ａに新気を供給することができ、エンジンＥを安定して作動させることができる。

また、このように掃気制御バルブ５５の開度Ｔｈscを制御することで、吹き戻しが生じても低負荷時においては開度Ｔｈscが小さいため、その吹き戻し量を低減することができる。本実施例のように自着火燃焼を行わせることを可能にしたエンジンＥにおいては、低負荷時の吹き戻し量が低減されることにより、熱エネルギの漏れをより効果的に防ぐことになり、自着火燃焼可能な運転領域の拡大を図ることができる。

また、エンジン回転速度センサからの検出信号に基づいてバルブ駆動モータ５９の駆動速度を適正に設定して掃気制御バルブ５５が作動するが、高回転領域にあるときはエンジンＥの回転速度に追従させて排気制御バルブを開閉駆動させることが困難となり、充分な掃気作用が行われなくなるおそれがある。ここで、本実施例のように、エンジンの回転速度が所定の回転速度を超える場合に、排気制御バルブ５５が常に掃気通路５２の開度Ｔｈscが全開となるように駆動制御することで、エンジンの回転速度が小さいときにおいては上記吸い戻しを効果的に防止するとともに、エンジンの回転速度が大きいときにはエンジンの作動を安定して行わせることができる２サイクルエンジンを提供することができる。

また、本実施例においては、自着火燃焼を行わせるために設けられた排気制御バルブ３５の駆動制御においても、スロットル開度センサＳ２が検出するスロットルバルブ４５の開度に基づいて駆動制御を行うように構成しており、装置構成を複雑化することなく本発明に係る２サイクルエンジンを構成することができる。

なお、本発明に係る２サイクルエンジンは、上記実施例の形態に限られない。例えば、燃料を噴射するシステムとして、燃焼室内で圧縮されたエアで燃料噴射のアシストを行う形態としたが、外部エアをエアポンプで圧縮して燃料噴射弁に供給する形態であってもよい。また、燃焼室内に直接燃料を噴射する形態に限らず、吸気マニホールド内において新気に燃料を混合させる形態であってもよい。どのような形態であっても本発明を同様に実施可能であり、同様の効果を得ることができる。

また、上記実施例では、本発明に係る２サイクルエンジンを二輪車に搭載した場合を例示したが、他の装置の内燃機関として搭載しても同様に実施可能であり、同様の効果を得ることができる。

本発明に係る２サイクルエンジンの構成ブロック図である。上記２サイクルエンジンの排気通路を拡大して示す側断面図である。掃気制御バルブの作動について示すタイミングチャートである。

符号の説明

Ｅエンジン
Ｓ１エンジン回転速度センサ（エンジン回転速度検出手段）
Ｓ２スロットル開度センサ（負荷検出手段、スロットル開度検出手段）
１１シリンダボディ
１１ａシリンダ空間
１２クランクケース
１２ａ内部空間
１４ピストン
１５クランクシャフト
３１排気ポート
３２排気通路
３５排気制御バルブ（排気弁手段）
４５スロットルバルブ
５１掃気ポート
５２掃気通路
５５掃気制御バルブ（掃気弁手段）
５９バルブ駆動モータ（掃気弁手段）
１００ＥＣＵ（掃気弁駆動制御手段、排気弁駆動制御手段）

Claims

シリンダ空間を有して前記シリンダ空間に往復動自在にピストンを収容したシリンダと、
前記シリンダに結合されて内部空間が前記シリンダ空間に連通し、前記内部空間に前記ピストンの往復動を受けて回転駆動されるクランクシャフトを収容したクランクケースと、
前記シリンダ空間の内周面に開口形成されて前記ピストンの往復動に伴って開閉される掃気ポートおよび前記クランクケースの内部空間を連通する掃気通路とを有し、
前記クランクケースの内部空間のエアを前記掃気通路を介して前記シリンダ空間に取り入れ、前記シリンダ空間内の燃料混合気を燃焼させるように構成された２サイクルエンジンにおいて、
前記掃気通路内に設けられて前記掃気通路を開閉可能な掃気弁手段と、
エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記ピストンが下死点近傍に位置したときに、前記回転速度検出手段により検出されるエンジンの回転速度に基づく速度で、前記負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷に基づく開度で前記掃気通路を開放するように前記掃気弁手段の開閉駆動制御を行う掃気弁駆動制御手段とを設けて構成されることを特徴とする２サイクルエンジン。
前記シリンダ空間の内周面に開口形成された排気ポートに繋がる排気通路内に設けられて前記排気通路を開閉可能な排気弁手段と、
前記排気弁手段の開閉駆動制御を行う排気弁駆動制御手段とを有し、
前記排気弁駆動制御手段による前記排気弁手段の開閉駆動制御により前記シリンダ空間内の燃料混合気を自着火燃焼可能に構成されることを特徴とする２サイクルエンジン。
前記掃気弁駆動制御手段は、前記負荷検出手段により検出されるエンジンの負荷が小さいときよりも大きいときに、前記掃気通路の開度が大きくなるように前記掃気弁手段を駆動制御することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の２サイクルエンジン。
前記掃気弁駆動制御手段は、前記回転速度検出手段により検出されるエンジンの回転速度が所定の回転速度を超えるときに、前記クランクシャフトのクランク角に関わらず前記掃気通路が常に全開で開放されるように前記掃気弁手段を駆動制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の２サイクルエンジン。
前記負荷検出手段は、エンジンに設けられるスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手段からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の２サイクルエンジン。