JP2008019863A - 内燃エンジンの作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃エンジンの作動方法において、急に負荷が小さくなったとき、過回転にならないように構成する。
【解決手段】燃焼室を形成したシリンダと、燃料供給装置および燃焼空気供給装置と、燃焼室内の混合気を点火するための点火装置とを有する内燃エンジンの作動方法であって、燃料の供給と燃焼室内の混合気の点火とを制御する制御部が設けられ、少なくとも１つの作動状態で、燃焼回数が同じ時間内でのエンジンサイクル回数よりも小さいように内燃エンジンを制御するようにした、内燃エンジンの作動方法に関わる。本発明によれば、前記作動状態は、回転数が定格回転数よりも大きく且つカットオフ領域での回転数よりも低い高回転数領域にあるような作動状態である。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載した種類の内燃エンジンの作動方法に関するものである。この種の内燃エンジンの作動方法は、本願の主出願であるＤＥ１０２００５００２２７３．１（特願２００６−９８４６、特開２００６−２００５３３）に記載されている。

特許文献１から知られている２サイクルエンジンでは、クランク軸が回転するたびにピストンの下死点範囲で燃料が燃焼室内へ噴射され、燃焼室内で生成される燃料空気混合気はピストンの上死点の範囲で点火される。

前記主出願である特許文献２では、少なくとも１つの作動状態において、燃焼回数が同じ時間内でのクランク軸の回転回数よりも小さいように２サイクルエンジンを制御することが提案されている。

内燃エンジンの回転数を制御するため、特許文献３からは、最大回転数を越えたときに点火スイッチを開状態に維持して、少なくとも１回のクランク軸回転を介して点火火花を抑止することが知られている。点火火花の抑止は次のエンジンサイクルでの燃焼を阻止するためである。これにより回転数を低下させて、回転数が最大回転数以上に上昇し制御不能にならないようにするためのものである。

しかしながら、このように制御される内燃エンジンの場合、負荷が急激に変化すると、回転数が完全負荷回転数から強く上昇することが明らかになった。これはたとえば刈払い機の場合において糸が切れたときに発生する。回転数が急激に上昇して制御不能になると、部材に高負荷がかかる。さらに、回転数が制御不能に上昇すると、排ガス値が著しく悪化することが明らかになった。

独国特許出願公開第１９７４５５１１Ａ１号明細書 特願２００６−９８４６、特開２００６−２００５３３号明細書 独国特許出願公開第１０３２３５５８Ａ１号明細書

本発明の課題は、内燃エンジンの作動方法において、回転数が完全負荷回転数から強く上昇して制御不能にならないように構成することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の構成を備えた内燃エンジン作動方法により解決される。

内燃エンジンの完全負荷作動時に白熱点火（もしくは自然点火）の発生があることが確認された。これが意味するところは、燃焼室内の高温および圧力のために、点火装置が点火火花を生成する前に、燃焼室内の混合気がひとりでに点火するということである。白熱点火が発生する傾向は、エンジンの負荷が急激に且つ強く減少するときに高くなる。負荷の減少は同時に回転数を上昇させる。回転数が点火特性曲線のカットオフ領域(Abregelbereich)に入ると、制御部は回転数が減少するように内燃エンジンを制御する。これは点火を中断させることにより行なうことができる。しかし、混合気がひとりでに点火するような回転数では点火の中断は効を奏さないので、回転数は負荷がなくなった後に当初強く上昇する。クランクケース内部の重量により、エンジンははじめて漸次制動される。ある程度時間が経過した後にエンジンはカットオフ領域以下の回転数へ戻ることが確認された。

過度の回転数上昇を避けるため、本発明によれば、定格回転数よりも大きく且つカットオフ領域での回転数よりも低い高回転数領域でエンジンを燃焼回数が同じ時間内でのエンジンサイクル回数よりも小さくなるように制御する。なお、定格回転数とは最大出力時の内燃エンジンの回転数である。燃焼回数が同じ時間内でのエンジンサイクル回数よりも小さくなるように内燃エンジンを制御することにより、完全負荷回転数以上での白熱点火の傾向を著しく低減できることが明らかになった。クランク軸が１回転するたびの１回の燃焼を行えば、燃焼室内にまだ前回のエンジンサイクルの排ガスが残っていることがあるので、発生する燃焼は比較的弱い。各エンジンサイクルごとに燃焼が起こらないようにエンジンを制御することにより、発生する燃焼は非常に強い。内燃エンジンが２サイクルエンジンであれば、燃焼室内での非常に強い燃焼により、２サイクルエンジンの掃気通路を介してクランクケース内の圧力が上昇する。この圧力上昇のために、次のエンジンサイクルで新鮮な燃焼空気または新鮮な混合気の吸込みが悪化する。次のエンジンサイクルに対しては、白熱点火に十分な量の混合気は提供されない。このエンジンサイクルで燃焼が起こらないことにより、内燃エンジン内部の圧力および温度はさらに低下し、その結果白熱点火が起こる確率は以後の燃焼に対しても減少する。燃焼回数が同じ時間内でのエンジンサイクル回数よりも小さくなるように内燃エンジンを制御することにより、高回転数領域では、白熱点火が生じることはない。

これに対応することは、内燃エンジンが４サイクルエンジンである場合にも適用される。この場合には、１回のエンジンサイクルはクランク軸の２回の回転を含んでおり、他方２サイクルエンジンの場合には１回のエンジンサイクルがクランク軸の１回の回転を含んでいる。４歳繰るんえ人の場合も、高回転数領域での非常に好適な燃焼により、次の吸込みサイクルでの燃焼室内の圧力レベルは高くなり、その結果白熱点火に十分であるような量の混合気が吸い込まれることはない。以後のエンジンサイクルでは、圧力と温度は、白熱点火が起こる確率がかなり少する程度に低下する。４サイクルエンジンの場合もこのようにして白熱点火を効果的に抑止させることができる。

高回転数領域での白熱点火の発生が阻止されているので、カットオフ領域での内燃エンジンの回転数は通常のごとくたとえば点火の中断により低下させることができる。したがって、カットオフ領域以下での回転数領域でエンジンを燃焼回数が同じ時間内でのエンジンサイクル回数よりも小さくなるように制御することにより、回転数の制御不能な強い上昇を回避することができる。

高回転数領域において１０回のエンジンサイクルで高々９回の燃焼が起こるように内燃エンジンを制御すれば、白熱点火の発生を効果的に阻止できることが明らかになった。たとえば点火を中断させることで個々の燃焼を阻止することにより白熱点火を回避できる。有利には、内燃エンジンを適宜制御することにより７回の燃焼ごとに燃焼を抑止させるのがよいが、しかしこれよりも少ない燃焼が起こるように内燃エンジンを制御するようにしてもよい。特に、高回転数領域において高々４回のエンジンサイクルごとに１回の燃焼が起こるように内燃エンジンを制御する。有利には、高回転数領域において燃焼回数がエンジンサイクル回数に対し１：４ないし１：１０の比であるように内燃エンジンを制御するのがよい。１回の燃焼が生じた後に燃焼室を３回ないし９回のエンジンサイクルにわたって掃気することにより、次の燃焼も非常に好適になり、非常に高い圧力が燃焼室に発生して、次のエンジンサイクルで白熱点火に十分な量の混合気が吸い込まれないようにする。

有利には、高回転数領域における燃焼回数を所定の規則的なパターンに従って制御するのがよい。有利には、Ｎ回転（Ｎ＝４ないし１０）ごとに１回の燃焼が起こるのがよい。また、Ｎ回転（Ｎ＝４ないし１０）ごとに燃焼を抑止させてもよい。

合目的には、カットオフ領域において回転数が低下するように内燃エンジンを制御するのがよい。カットオフ領域における内燃エンジンの制御は、高回転数領域での所定回数のエンジンサイクルが終了した後に回転数を低下させるために適用するのが有利である。高回転数領域において所定回数のエンジンサイクルが実施されたことにより、内燃エンジンには、燃焼が起こらないような所定パターンの燃焼およびサイクルが強制されるよう保証されている。白熱点火が起こらないよう保証されているので、点火の中断により回転数が低下するように内燃エンジンを制御することができる。有利には、内燃エンジンのカットオフ領域において、点火時点をより遅い時点へ調整するのがよい。点火時点調整も、点火の前に白熱点火が生じなかった場合にのみ内燃エンジンの回転数に対する影響力を持つことができる。合目的には、燃焼回数が同じ時間内でのエンジンサイクル回数よりも小さいように内燃エンジンをカットオフ領域で制御するのがよい。カットオフ領域における燃焼回数は、特に確率論的要素を含んでいるパターンに従って制御される。しかし、カットオフ領域における燃焼回数の制御が高回転数領域での燃焼回数の制御に対応しているようにしてもよい。

有利には、燃焼を起こさないエンジンサイクルで、点火を中断させるのがよい。他方、燃焼回数を燃料供給を介して制御するようにしてもよい。特に、燃焼を起こさないエンジンサイクルでは燃料を供給しない。しかし、燃焼を起こさないエンジンサイクルでも少量の燃料を供給して２サイクルエンジンのクランクケースを潤滑させるようにしてもよい。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１に図示した内燃エンジンは２サイクルエンジン１として構成されている。２サイクルエンジン１はシリンダ２を有し、シリンダ２の外面には冷却フィン２４が配置されている。シリンダ２内には、図１で破線で示したピストン７が往復動可能に支持されている。ピストン７は、連接棒１５を介して、クランクケース３内にクランク軸軸線１０のまわりに回転可能に支持されているクランク軸２５を駆動する。シリンダ２には、単気筒エンジンとして構成された２サイクルエンジン１に燃料をほとんど含んでいない燃焼空気を供給するための吸気口４が開口している。

２サイクルエンジン１は少なくとも１つの掃気通路１２を有し、掃気通路１２はピストン７の下死点の範囲でクランクケース３を燃焼室５と連通させる。燃焼室５はシリンダ２とピストン７とによって画成される。特に、吸気口４を中心で分割する中心面に対し対称に配置される２個または４個の掃気通路１２が設けられている。ピストン７は図１で破線で示したピストンポケット３０を有している。吸気口４の両側に配置される２つのピストンポケット３０を設けてもよい。空気通路を、１個または複数個の逆止弁（特にダイヤフラム弁）を介して掃気通路に開口させてもよい。ピストンポケット３０はピストン７の上死点の範囲で吸気口４を掃気通路１２と連通させ、その結果燃焼空気は吸気口４とピストンポケット３０とを介して掃気通路１２内へ流動し、そこからクランクケース３内へ流入する。これにより掃気通路１２は燃料をほとんど含んでいない燃焼空気により完全に掃気される。シリンダ２内には減圧弁１９を配置してもよく、該減圧弁１９を介して燃焼室５を脱気できるので、２サイクルエンジン１の始動が容易になる。シリンダ２には、燃焼室５内へ突出している点火プラグ８が配置されている。シリンダ２からは排気口６が出ており、該排気口６により排ガスを燃焼室５から流出させることができる。

燃料を供給するため、弁１８が設けられている。弁１８は特に電磁弁として形成されている。弁１８を噴射ノズルに一体的に設けてもよい。弁１８は点火モジュール２０に組み込まれている。弁１８は点火モジュール２０内に配置される制御部（たとえば中央制御ユニットＣＰＵ）により制御される。導線１９を介して点火モジュール２０は点火プラグ８の点火を制御する。点火エネルギーを発生させるため、クランク軸２５には、該クランク軸２５に相対回転不能に配置されるファンホイール１１に磁石２１が固定されている。図２が示すように、ファンホイール１１の周囲には、点火モジュール２０に、点火コイル（図示せず）を備えた成層鉄芯２６が配置されている。磁石２１は点火コイル内に電圧を発生させ、この電圧が点火プラグ８に点火火花を発生させる。点火モジュール２０は固定ねじ２３を介してシリンダ２に固定されている。しかし、点火火花用および制御用のエネルギーを発生させるため、クランク軸２５に配置される発電機を設けてもよい。

点火モジュール２０に一体的に設けられた弁１８は、燃料管１４を介して、燃料タンク１３内に配置された燃料ポンプ１６と連通している。燃料ポンプ１６はダイヤフラムポンプとして構成されていてよく、変動するクランクケース内圧によって駆動される。このため、燃料ポンプ１６はインパルス管２２を介してクランクケース３と連結されている。燃料ポンプ１６は燃料を燃料タンク１３から燃料アキュムレータ１７へ搬送し、燃料は該燃料アキュムレータ１７から電磁弁１８へ達する。燃料アキュムレータ１７内には圧力制限弁を配置してもよく、圧力制限弁は還流管を介して燃料タンクと接続されていてよい。回転数ｎを検出するため、クランク軸２５にはセンサ３７が配置されている。センサ３７は、導線３８を介して、点火モジュール２０内に配置されている制御部と接続されている。

図２が示すように、２サイクルエンジン１に吸気口４を介して供給される燃焼空気は、エアフィルタ２９と空気通路２７とを介して吸い込まれる。空気通路２７内には、供給された空気量を制御するためのスロットルバルブ２８が配置されている。

２サイクルエンジン１の作動時、ピストン７の上死点範囲で、燃料をほとんど含んでいない燃焼空気が吸気口４からピストン窓３０と掃気通路１２とを介してクランクケース３内に吸い込まれる。クランクケース３を潤滑するため、弁１８は２サイクルに典型的な燃料・オイル混合物を吸込み段階の開始時に燃焼空気に供給する。燃料・オイル混合物は燃焼空気によりクランクケース３内へ搬送され、その後掃気通路１２は燃料を含んでいない空気でほぼ完全に充填される。燃料・オイル混合物と燃焼空気とはピストン７の下降行程の際にクランクケース３内で圧縮される。ピストン７が掃気通路１２を燃焼室５のほうへ開口させると、まず、燃料をほとんど含んでいない空気が、そして次に燃料・オイル空気混合気がクランクケース３から燃焼室５内へ流れる。次のピストン７が上昇行程で混合気は燃焼室５内で圧縮され、点火モジュール２０に一体的に設けられている制御部により制御されて点火プラグ８により点火される。点火された混合気は燃焼時に爆発し、その結果ピストン７はクランクケース３の方向へ押される。排ガスは排気口６を通じて燃焼室５から流出し、掃気通路１２を通じて流れてくる、燃料をほとんど含んでいない空気により、掃気される。

２サイクルエンジン１の制御部は、点火プラグ８が点火火花を発生させる時点を制御する。点火時点ＺＺＰの制御は図４に図示したグラフに基づき行う。このグラフはクランク軸角度に相当する点火時点ＺＺＰと回転数ｎとの関係を示している。図示した角度は図２に図示したクランク軸角度αに関連している。クランク軸２５の１回転はクランク軸角度αの３６０゜に相当している。

図４では、点火時点ＺＺＰはピストン７の上死点前のクランク軸角度で記載されている。グラフが示すように、点火時点は定格回転数ｎ_ｖでピストンの上死点手前ほぼ３０゜にある。点火特性曲線は定格回転数ｎ_ｖ上方に高回転数領域４０を有し、この高回転数領域４０においても点火は上死点手前の点火時点３０゜で行なわれる。なお、定格回転数ｎ_ｖとは最大パワー時の内燃エンジンの回転数である。下側高回転数ｎ_Ｈ、すなわち高回転数領域４０の下限は、本実施形態の場合、８５００回転／分のときである。高回転数領域４０にはカットオフ領域４１が続いている。このカットオフ領域４１では、点火時点は上死点のほうへシフトし、すなわちより遅い時点へシフトする。点火時点ＺＺＰがより遅い時点へシフトすることにより、２サイクルエンジン１の回転数ｎを減少させることができる。下側カットオフ回転数ｎ_Ａ、すなわちカットオフ領域４１の回転数下限は、高回転数領域４０の上側回転数でもある。カットオフ領域４１は高回転数領域４０に接続している。カットオフ領域４１は２サイクルエンジン１が最大に作動することのできる最大回転数ｎ_ｍａｘまで続いている。本実施形態では最大回転数ｎ_ｍａｘは１００００回転数／分であるが、これより上であってもよい。

高回転数領域４０およびカットオフ領域４１での点火時点ＺＺＰは上側許容帯域４０と下側許容帯域４３との間にある。上側許容帯域４０と下側許容帯域４３との間にある点火時点ＺＺＰ実際の位置はそれぞれの２サイクルエンジン１に依存していてよい。しかし、点火時点ＺＺＰは高回転数領域４０およびカットオフ領域４１において他のファクタに依存していてもよく、たとえばエンジンのサイクル回数に対する燃焼回数に依存していてもよい。

図７および図８は、クランク軸が１回転するたびに１回の燃焼を行うことができるように制御される２サイクルエンジン１のグラフである。曲線４４は燃焼室５内での圧力ｐ_Ｂの経過を示している。曲線４５はクランクケース３内での圧力ｐ_ＫＧＨの経過を表わしている。グラフが示すように、エンジンサイクル４６において１回の白熱点火が行なわれる。ここでは、曲線４４によって表わした燃焼室５内での圧力上昇は、これに続く次のエンジンサイクルの場合よりも早く行なわれる。燃焼室５内での圧力発生は燃焼ごとに非常に強く変動し、図示したエンジンサイクルではほぼ１５バールとほぼ２８バールとの間にある。クランクケース３内の圧力ｐ_ＫＧＨは不規則に変動する。

図８は時間ｔに対する回転数ｎの経過を示している。完全負荷回転数はほぼ８５００回転のときである。時点ｔ_１で回転数ｎは急激に強く上昇する。このような回転数の上昇は、たとえば刈払い機の切断糸が切れたときのように、２サイクルエンジン１によって駆動される工具の抵抗が急激に落ちることによって生じる。回転数ｎは時点ｔ_２で１２０００回転／分よりもわずかに下の値まで上昇する。この後になってはじめて回転数は降下する。時点ｔ_３から回転数はほぼ１００００回転／分の値のまわりに変動する。時点ｔ_２と時点ｔ_３の間での回転数降下はたとえばエンジンによって運動せしめられる質量体によって生じ、或いは、工具の新たな係合によって生じる。時点ｔ_３の後は、制御部は２サイクルエンジン１の回転数ｎを、たとえば限界回転数を超える際に点火時点ＺＺＰを調整することで制御する。

時点ｔ_１後の急激な回転数上昇を避けるため、本発明によれば、高回転数領域４０における２サイクルエンジン１の燃焼を、図５に図示したように制御する。図５は燃焼３９とクランク軸角度αとの関係を示している。図５が示すように、２サイクルエンジン１は、４回転ごとに、すなわちクランク軸角度αの１４４０゜ごとに１回の燃焼が行われるように制御される。燃焼回数制御は、図１に図示した２サイクルエンジン１の場合には、燃料供給を中断することで行なうことができる。したがって、１回の燃焼が行われる複数のエンジンサイクルで燃料が供給される。これに加えて、或いは、これとは択一的に、点火を中断してよい。高回転数領域４０では白熱点火が散発的に行なわれるにすぎないので、点火を中断することにより、１回の燃焼を行うエンジンサイクルから燃焼を行なわないエンジンサイクルまでの所定のパターンを形成させることができる。１回の燃焼が行われる燃焼過程と、燃焼が行われないエンジンサイクルとの比は、１：４ないし１：１０である。

高回転数領域４０における２サイクルエンジン１の燃焼を、図６に図示したグラフに従って制御してもよい。図６も燃焼３９とクランク軸角度αとの関係を示している。２サイクルエンジン１は、連続して６回の燃焼が行われ、それぞれ７回目のエンジンサイクルで、すなわちクランク軸２５のそれぞれ７回目の回転で、燃焼が中断されるように制御される。燃焼の中断はたとえば点火の中断、或いは、２サイクルエンジン１に燃料を供給しないことで行なう。

図９は、クランク軸２５の４回転ごとに、すなわち４回のエンジンサイクルごとに１回の燃焼を行うように高回転数領域４０でエンジンを制御するようにした、２サイクルエンジン１のクランクケース３内部の圧力ｐ_ＫＧＨおよび燃焼室５内部の圧力ｐ_Ｂの経過を示すものである。このため、クランク軸２５の４回転ごとに１回の点火を行う。点火は図９において曲線４９で示してある。また、クランクケース３内部の圧力ｐ_ＫＧＨを曲線４８で、燃焼室５内部の圧力ｐ_Ｂを曲線４７で示した。

最初のエンジンサイクル５０で１回の点火が行なわれる。それに続く燃焼室５内での燃焼により、圧力は４０バールへ強く上昇する。この非常に強い燃焼により、掃気通路１２を介してクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨが０．８バール以上へ強く上昇する。このようにクランクケース３内で圧力が非常に強く上昇するため、その次のエンジンサイクル５１でのクランクケース３内の圧力ｐ_ＫＧＨは周囲圧（グラフでは「０」で示してある）よりもわずかに低い圧力へ下降する。クランクケース３内の大きな圧力ｐ_ＫＧＨのために、わずかだか少量の燃料がクランクケース３内へ吸い込まれる。エンジンサイクル５０では燃焼室５内で燃料は十分に燃焼し、燃焼室５内の排ガスは次のサイクルで不完全に掃気される。それ故、エンジンサイクル５１では十分な量の新鮮な混合気が燃焼室５内にないため、白熱点火が起こらない。次のエンジンサイクル５２でも、クランクケース３内の高圧のために燃焼室５内への新鮮な混合気の吸込みが阻害されるため、わずかな量の新鮮な混合気が燃焼室５内へ達するにすぎない。エンジンサイクル５２でも白熱点火は起こらない。エンジンサイクル５３で燃焼室５は再度新鮮な混合気で掃気される。エンジンサイクル５３でも白熱点火は起こらない。というのは、燃焼室５は複数回の掃気により冷えており、圧力も降下しているからである。５回目のエンジンサイクル５４で再び混合気の点火が行なわれる。これはほぼ３５バールへの圧力上昇を伴う好適な強い燃焼である。強い燃焼が生じるのは、それまでのエンジンサイクル５１ないし５３で燃焼室５が何度も掃気されているので、燃焼室５内にある混合気に排ガスがほとんど含まれていないからである。燃焼室５内の強い圧力上昇はクランクケース３内へ伝達され、クランクケース３内ではそのクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨが０．８バール以上の圧力へ強く上昇する。クランクケース３内のこの高圧は次の新鮮な混合気の吸込みを阻止し、その結果次のエンジンサイクルに対しても白熱点火が回避される。

図１０は、高回転数領域４０での燃焼回数を図９に図示したように制御する２サイクルエンジン１の回転数ｎと時間ｔとの関係を示すグラフである。図１０が示すように、回転数ｎは完全負荷回転数ｎ_ｖから当初強く上昇する。しかしこの回転数上昇は、最大回転数ｎ_ｍａｘ（本実施形態ではほぼ１００００回転／分である）まで行なわれるにすぎない。その後回転数はこの最大回転数ｎ_ｍａｘの前後で変動する。図７に図示したように回転数ｎが最大回転数ｎ_ｍａｘをかなり上回る回転数へ上昇することは回避されている。下側高回転数ｎ_Ｈに達すると、２サイクルエンジン１はこの時点ですでに、最大でクランク軸２５の４回転ごとに１回の燃焼しか行われないように制御される。これにより複数回の白熱点火が回避される。回転数ｎが下側カットオフ回転数ｎ_Ａに達すると、回転数ｎが低下するような２サイクルエンジン１の制御が開始される。これは点火の中断、点火時点ＺＺＰの調整および／または２サイクルエンジン１への燃料供給量の減少または中断により行なうことができる。

図１１は内燃エンジンを作動させる方法のタイミングチャートである。方法ステップ５５では、エンジン回転数ｎが下側高回転数ｎ_Ｈよりも大きいかどうかを調べる。下側高回転数ｎ_Ｈよりも大きくなければ、方法ステップ５６において、通常のごとくエンジンを下側高回転数ｎ_Ｈ以下で作動させる。かいてんすうｎが下側高回転数ｎ_Ｈよりも大きければ、方法ステップ５７において、燃焼回数がエンジンサイクル回数よりも小さくなるように内燃エンジンを制御する。この場合２サイクルエンジン１は、４回ないし１０回のエンジンサイクルごとに１回の燃焼が行われるように制御される。この制御は、たとえば点火の中断により４回目ないし１０回目の燃焼を抑止することによっても行なうことができる。方法ステップ５８において、各エンジンサイクルでエンジンサイクル回数ｘを１回分だけ増加させる。次に、方法ステップ５９で、エンジンサイクル回数が限界値Ｘ_Ｇｒよりも大きいかどうかを調べる。エンジンサイクル回数が限界値Ｘ_Ｇｒよりも小さければ、方法ステップ５５からループを繰り返す。この場合、実際の回転数ｎがまだ下側高回転数ｎ_Ｈよりも大きいかどうかを調べる。実際の回転数ｎが下側高回転数ｎ_Ｈ以下に下がれば、エンジンサイクル回数ｘをゼロにリセットする。エンジンサイクル回数ｘが限界値Ｘ_Ｇｒよりも大きければ、方法ステップ６０で、実際の回転数ｎが下側カットオフ回転数ｎ_Ａよりも大きいかどうかを調べる。もし大きくなければ、方法ステップ５５からのループをさらに実施する。実際の回転数ｎが下側カットオフ回転数ｎ_Ａよりも大きければ、方法ステップ６１において、実際の回転数ｎが下側カットオフ回転数ｎ_Ａよりも大きい間、回転数が降下するように内燃エンジンを制御する。

当初ある程度の回数のエンジンサイクルを実施し、他方同じ時間内で燃焼回数がエンジンサイクル回数よりも小さくなるように内燃エンジンを制御することにより、燃焼は強制的なパターンでしか行なわれず、白熱点火が行なわれないよう保証される。また、カットオフ領域４１においても各エンジンサイクルごとに燃焼が起こらないように内燃エンジンを制御するようにしてもよい。なお、カットオフ領域での燃焼の回数は、確率論的要素を含んでいるパターンに従って制御することができる。しかし、カットオフ領域での制御が高回転数領域での燃焼回数の制御に対応するようにしてもよい。高回転数領域とカットオフ領域とで同じパターンに従って燃焼制御を行うことができる。

図３は単気筒２サイクルエンジン３１の１実施形態である。図１および図２と同一の符号は同一の部材を示している。２サイクルエンジン３１は燃料をほとんど含んでいない空気のための吸気口４と、混合気吸込み口３４とを有している。混合気吸込み口３４には、図３では概略的に図示した気化器３２が配置されている。気化器３２内には絞り装置、ここでは回動可能に支持されているスロットルバルブ３６が配置されている。スロットルバルブ３６の領域で、気化器３２内に形成された混合気通路３３に、混合気通路３３に燃料を供給する燃料供給口３５が開口している。２サイクルエンジン３１の完全負荷時に気化器３２を介して燃料の少なくとも一部が供給されるようになっている。アイドリング作動時には、点火モジュール２０に一体的に設けられた弁１８を介して燃料の供給が行なわれる。これにより、完全負荷作動時のクランクケース３の潤滑を簡単に達成できる。同時に十分な量の燃料供給も保証できる。しかし、２サイクルエンジン１に供給されるべき全燃料を気化器３２を介して供給するようにしてもよい。このようにすれば、弁１８を設ける必要はない。２サイクルエンジン１に供給されるべき全燃料を気化器を介して供給するようにした内燃エンジンの場合には、燃焼回数は点火を中断させることでしか制御できない。気化器３２だけを介して燃料を供給するようにした内燃エンジンの場合には、好適な燃焼の際に図９のエンジンサイクル５０と５４で示したようにクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨを高くすることにより、燃焼空気の更なる吸込みばかりでなく、燃料の更なる吸込みも阻止される。これにより次のサイクルでの白熱点火を特に効果的に回避できる。

以上説明した、白熱点火を回避させ、内燃エンジンの回転数を制限するための方法は、４サイクルエンジンにも適用できる。

以上説明した内燃エンジン作動方法に加えて、本願の主出願である前記ＤＥ１０２００５００２２７３．１に開示された内燃エンジン制御方法のすべてを適用することができる。

燃焼空気をピストンポケットを介して吸い込む２サイクルエンジンの概略側面図である。 図１の２サイクルエンジンを図１の矢印ＩＩ−ＩＩ方向に見た側面図である。 掃気時空気予備蓄積機能型２サイクルエンジンの概略側面図である。 点火時点と回転数との関係を示すグラフである。 燃焼とクランク軸角度との関係を示すグラフである。 白熱点火が発生する内燃エンジンにおける、クランクケース内および燃焼室内の圧力の変化とクランク軸角度との関係を示すグラフである。 白熱点火が発生する内燃エンジンにおける、回転数と時間との関係を示すグラフである。 白熱点火の発生を阻止した内燃エンジンにおける、クランクケース内および燃焼室内の圧力の変化とクランク軸角度との関係を示すグラフである。 白熱点火の発生を阻止した内燃エンジンにおける、回転数と時間との関係を示すグラフである。 内燃エンジンを制御するための方法のタイミングチャートである。

符号の説明

１ ２サイクルエンジン
２ シリンダ
３ クランクケース
５ 燃焼室
７ ピストン
２５ クランク軸
４０ 高回転数領域
４１ カットオフ領域
ｎ 回転数
ｎ_ｖ 定格回転数
ｎ_Ａ カットオフ領域における回転数
ＺＺＰ 点火時点
ｘ 高回転数領域におけるエンジンサイクルの回数

Claims (14)

1. 燃焼室（５）を形成したシリンダ（２）と、燃料供給装置および燃焼空気供給装置と、燃焼室（５）内の混合気を点火するための点火装置とを有する内燃エンジンの作動方法であって、内燃エンジンに燃料と燃焼空気とを供給し、混合気を燃焼室（５）内で点火し、燃焼室（５）がクランクケース（３）内に回転可能に支持されているクランク軸（２５）を駆動するピストン（７）によって画成され、燃料の供給と燃焼室（５）内の混合気の点火とを制御する制御部が設けられ、少なくとも１つの作動状態で、燃焼回数が同じ時間内でのエンジンサイクル回数よりも小さいように内燃エンジンを制御するようにした、内燃エンジンの作動方法において、
   前記作動状態は、回転数（ｎ）が定格回転数（ｎ_ｖ）よりも大きく且つカットオフ領域（４１）での回転数（ｎ_Ａ）よりも低い高回転数領域（４０）にあるような作動状態であることを特徴とする内燃エンジンの作動方法。
2. 高回転数領域（４０）において１０回のエンジンサイクルで高々９回の燃焼が起こるように内燃エンジンを制御することを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジンの作動方法。
3. 高回転数領域（４０）において高々４回のエンジンサイクルごとに１回の燃焼が起こるように内燃エンジンを制御することを特徴とする、請求項２に記載の内燃エンジンの作動方法。
4. 高回転数領域（４０）において燃焼回数がエンジンサイクル回数に対し１：４ないし１：１０の比であるように内燃エンジンを制御することを特徴とする、請求項２または３に記載の内燃エンジンの作動方法。
5. 高回転数領域（４０）における燃焼回数を所定の規則的なパターンに従って制御することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の内燃エンジンの作動方法。
6. カットオフ領域（４１）において回転数（ｎ）が低下するように内燃エンジンを制御することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の内燃エンジンの作動方法。
7. カットオフ領域（４１）における内燃エンジンの制御を、高回転数領域（４０）での所定回数（ｘ）のエンジンサイクルが終了した後に回転数（ｎ）を低下させるために適用することを特徴とする、請求項６に記載の内燃エンジンの作動方法。
8. 内燃エンジンのカットオフ領域（４１）において、点火時点（ＺＺＰ）をより遅い時点へ調整することを特徴とする、請求項６または７に記載の内燃エンジンの作動方法。
9. 燃焼回数が同じ時間内でのエンジンサイクル回数（ｘ）よりも小さいように内燃エンジンをカットオフ領域（４１）で制御することを特徴とする、請求項６から８までのいずれか一つに記載の内燃エンジンの作動方法。
10. カットオフ領域（４１）における燃焼回数を、確率論的要素を含んでいるパターンに従って制御することを特徴とする、請求項９に記載の内燃エンジンの作動方法。
11. カットオフ領域（４１）における燃焼回数の制御が高回転数領域（４０）での燃焼回数の制御に対応していることを特徴とする、請求項６から１０までのいずれか一つに記載の内燃エンジンの作動方法。
12. 燃焼を起こさないエンジンサイクルで、点火を中断させることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の内燃エンジンの作動方法。
13. 燃焼回数を燃料供給を介して制御することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の内燃エンジンの作動方法。
14. 燃焼を起こさないエンジンサイクルで、燃料を供給しないことを特徴とする、請求項１３に記載の内燃エンジンの作動方法。

Images