JP2008069667A - 2サイクルエンジンの始動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】2サイクルエンジンでは、スーパーチャージャがエンジンに対して負荷となるとともに、新気がシリンダ内を素通りすることで残留する新気の量が十分でなくなり圧縮熱が上昇し難いものとなり、その結果、エンジンが冷えている冷間時には、筒内温度を上昇させるのに時間がかかり、始動性を向上させることが難しかった。
【解決手段】吸入空気を圧縮することにより燃料に着火させる2サイクルエンジンと、2サイクルエンジンに空気を圧送するスーパーチャージャと、給気迂回弁を備えてスーパーチャージャを迂回する給気迂回通路と、排気ガスの流量を調節する排気ガス量調節手段とを備える車両において、2サイクルエンジンの始動時に、少なくとも初爆までは給気迂回弁を閉じるとともに排気ガス量調節手段を閉じ、初爆の後は、給気迂回弁を徐々に開くとともに排気ガス量調節手段を徐々に開くように制御する。
【選択図】図2
【解決手段】吸入空気を圧縮することにより燃料に着火させる2サイクルエンジンと、2サイクルエンジンに空気を圧送するスーパーチャージャと、給気迂回弁を備えてスーパーチャージャを迂回する給気迂回通路と、排気ガスの流量を調節する排気ガス量調節手段とを備える車両において、2サイクルエンジンの始動時に、少なくとも初爆までは給気迂回弁を閉じるとともに排気ガス量調節手段を閉じ、初爆の後は、給気迂回弁を徐々に開くとともに排気ガス量調節手段を徐々に開くように制御する。
【選択図】図2
Description
本発明は、スーパーチャージャを備える2サイクルエンジンの始動方法に関するものである。
従来、スーパーチャージャを備える2サイクルエンジンでは、アイドル運転時などの低負荷運転時にスーパーチャージャが負荷となり、エンジンの駆動損失が生じるため、このような運転時にはスーパーチャージャによるエンジンへの送風量を少なくするように構成してある。この一方で、エンジンの始動時にスーパーチャージャの作動を停止させると、吸気の充填量が不足し、冷寒地などにおいては始動性が低下する。
このような不具合に対して、例えば特許文献1に記載のものでは、スーパーチャージャから吐出される空気を、所定の条件が成立した場合にスーパーチャージャの上流にバイパスするよう構成するものである。具体的には、エンジンの始動時においては、スーパーチャージャを迂回するバイパス通路に設けたエアバイパス弁を閉成してスーパーチャージャにより過給し、エンジンが自励回転状態となった時点以降にエアバイパス弁を開成して空気をバイパスするものである。
特開平9−324638号公報
ところで、圧縮熱によって着火するエンジンつまりディーゼルエンジンは、始動時にあっては短時間で気筒内温度を上昇させる必要がある。2サイクルエンジンはその構造上、給気を行うと同時にその給気により気筒内の燃焼ガスつまり排気ガスを掃気(排気)するので、給気がシリンダ内を素通りすることがある。このことにより、スーパーチャージャを作動させて給気量を増やしても、気筒内の空気量すなわち新気の量は必要な量にまで増加し得ない。つまり、スーパーチャージャを作動させると、スーパーチャージャにより供給される給気量は増加するが、その一方で筒内に残留する給気(新気)は給気量に対応して増えるものでもない。
したがって、上記した引用文献1に記載の構成をディーゼルエンジンに適用した場合では、スーパーチャージャがエンジンに対して負荷となり、また、シリンダ内に残留した新気の量が十分でないために圧縮熱が上昇し難いものである。この結果、エンジンが冷えている冷間時には、筒内温度を上昇させるのに時間がかかるものとなり、始動性を向上させることが難しかった。
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
すなわち、本発明の2サイクルエンジンの始動方法は、吸入空気を圧縮することにより燃料に着火させる2サイクルエンジンと、2サイクルエンジンに空気を圧送するスーパーチャージャと、給気迂回弁を備えてスーパーチャージャを迂回する給気迂回通路と、排気ガスの流量を調節する排気ガス量調節手段とを備える車両において、2サイクルエンジンの始動時に、少なくとも初爆までは給気迂回弁を閉じるとともに排気ガス量調節手段を閉じ、初爆の後は、給気迂回弁を徐々に開くとともに排気ガス量調節手段を徐々に開くように制御することを特徴とする。
このような構成によれば、初爆に至るまでの間は、給気迂回弁と排気ガス量調整手段とを閉じるので、2サイクルエンジンの気筒内の空気量が増加する。したがって、気筒内の空気を圧縮した際、圧縮した空気の温度が高くなるので、筒内温度を短時間で上昇させることが可能になる。この結果、2サイクルエンジンを始動した後、燃料が着火し、燃焼に至った少なくとも最初の状態である初爆が容易になり、初爆に至るまでの時間を短縮することが可能になる。
そして、初爆の後は、給気迂回弁と排気ガス量調節手段とを徐々に開くので、2サイクルエンジンの気筒内は、給気が減少することで燃焼済みの排気ガス(気筒内残留ガス)が残るとともに、背圧が低減することになる。これと同時に、給気迂回弁を開くことにより、スーパーチャージャによる2サイクルエンジンに対する負荷が低減する。このため、スーパーチャージャによる2サイクルエンジンの負荷を軽減させるものとなる。したがって、2サイクルエンジンの回転を円滑に上昇させることが可能になる。
2サイクルエンジンの回転上昇を速くするには、エンジン回転数が始動開始からクランキングにおける規定回転数に達するまでの間は、給気迂回弁と排気ガス量調節手段とを開き、エンジン回転数が規定回転数に達した時点から初爆までの間は、給気迂回弁と排気ガス量調節手段とを閉じるものが好ましい。
筒内温度の上昇を促進するためには、エンジン温度が低い場合には、初爆から完爆までの間、排気ガス量調節手段をエンジン温度の高温時よりも閉じた開度にするものが好適である。
本発明は、以上説明したような構成であり、2サイクルエンジンの始動時において、初爆の前後において、給気迂回弁と排気ガス量調節手段との開閉状態を切り替えることにより、初爆に要するまでの時間を短縮することができるとともに、次行程における燃焼を促進させて回転の上昇を容易にさせることができる。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図1において、2サイクルエンジン(以下、エンジンと略記する)1は、圧縮着火式のディーゼルエンジンであり、給気通路2にスーパーチャージャ3を備え、シリンダヘッド6aに取り付けられた排気弁5を介して排気通路4に排気ガスを排出する、いわゆるユニフロー式と呼ばれる形式のものである。すなわち、このエンジン1は、気筒すなわちシリンダ6の周囲に形成された掃気室7に流入した新気が、シリンダ6の周壁の下死点近傍の中間高さ位置に設けられた掃気孔8から燃焼室9へ導入され、排気バルブ5が開成している間に燃焼ガスを排気通路4に掃気するように構成してある。燃焼室9へは、燃料噴射弁10により燃料が噴射され、燃料噴射弁10には燃料噴射ポンプ11から燃料が供給される。
給気通路2は、その最も上流にエアクリーナ31を備え、その下流に、通常ディーゼルエンジンにおける吸気系統には必要でない、新気の量を調整するための制御弁である吸気絞りバルブ16が設けてあり、さらにその下流にスーパーチャージャ3が配置されている。スーパーチャージャ3は、この分野でよく知られたものを使用することができ、作動することによって新気を、掃気室7及び掃気孔8を介して燃焼室9に供給するように構成してある。この場合に新気は、吸気絞り弁16の開度を制御することにより、燃焼室9への供給量が調整される。吸気絞り弁16は、後述の電子制御装置15により制御されるもので、開度は直線的にすなわちリニアに変化するように制御される。
給気通路2には、スーパーチャージャ3を迂回する給気迂回通路12が接続される。給気迂回通路12は、給気迂回通路12を開閉する給気迂回弁13を備えてなり、その一端がスーパーチャージャ3より上流の給気通路2に接続されるとともに、その他端がスーパーチャージャ3より下流の給気通路2に接続される。そして給気迂回弁13が開いた際にスーパーチャージャ3の上流側と下流側とが給気迂回通路12により連通するものである。
排気通路4は、通過する排気ガスの流量を調節する排気ガス量調節手段である排気絞り弁14を備えている。この排気絞り弁14は、吸気絞り弁16と同様のものであってよく、例えば、駆動信号のデューティ比を変更することにより開度を変更する電気式のバルブや、バキュームコントロールバルブ等と組み合わされて弁体のリフト量を制御して開度を変更する機械式のバルブ、あるいはバタフライバルブをモータにより駆動するもの等を使用することができる。
電子制御装置15は、マイクロコンピュータを中心にして構成されており、メモリ、入力インターフェース、出力インターフェース、A/Dコンバータ等を具備して構成される。入力インターフェースには、エンジン回転数NEを検出する回転数センサ17から出力される回転数信号a、冷却水温THWを検出する水温センサ18から出力される水温信号b、エンジン1の負荷を検出するためのアクセルセンサ19から出力されるアクセルペダル20の踏込量信号c等が入力される。一方、出力インターフェースからは、エンジン回転数、アクセルペダル20の踏込量、冷却水温等の諸条件から決定した噴射量に対応する信号が燃料噴射ポンプ11に出力されるとともに、吸気絞り弁16、給気迂回弁13及び排気絞り弁14には、それぞれ設定された制御量により電気信号が出力される。
以上の構成において、エンジン1の始動時には、図2に示す手順により給気迂回弁13及び排気絞り弁14を制御するものである。図2において、まず電子制御装置15は、図示しないスタータスイッチが操作されてエンジン1を始動する信号が入力されると、図示しないスタータに通電する。スタータが作動することによって、エンジン1は始動を開始しクランキング状態となる。このクランキング状態において、電子制御装置15は、回転数センサ17から出力される回転数信号aによりエンジン回転数を検出する(ステップS1)。
次に、検出したエンジン回転数が設定された規定回転数に達したか否かを判定する(ステップS2)。規定回転数は、エンジン1を始動し、エンジン1がクランキングにより回転している状態における回転数に対応して設定するものである。
そして、ステップS2において、エンジン回転数が規定回転数に達していないと判定した場合は、給気迂回弁13及び排気絞り弁14を開く(ステップS3)。給気迂回弁13は、通常のエンジン1の運転状態にあっては閉じられているものであるので、始動開始とほぼ同時にほぼ全開になるような操作速度で開成させる。これに対して、排気絞り弁14は、本来開いておくものであるので、始動開始からの全開状態を維持する。
このようにして給気迂回弁13及び排気絞り弁14を制御している状態で、再度ステップS2を実行し、その時点のエンジン回転数が規定回転数に達したか否かを判定する。判定の結果、エンジン回転数が規定回転数に達したと判定した場合は、初爆を検出する(ステップS4)。初爆とは、エンジン1を始動した後、燃料が着火し、燃焼に至った少なくとも最初の状態を指すものである。初爆は、エンジン回転数が設定した検出用回転数以上あるいは上回ったか否かにより検出する。検出用回転数は、スタータによる回転数よりも高く、アイドリング回転数よりも低いもので、例えばアイドリング回転数の1/2より低い値に設定するものであってよい。なお、初爆を、燃料が着火し、燃焼に至った状態を含んで、着火と失火とがある期間において任意に入り交じる運転状態までを包含するものであってもよい。
ステップS4において、初爆を検出しなかった場合は、給気迂回弁13及び排気絞り弁14を閉じる(ステップS5)。具体的には、給気迂回弁13及び排気絞り弁14は、瞬時に閉じてしまうのではなく、設定された操作速度により徐々に閉じるものである。
この後、ステップS4において初爆を検出した場合は、給気迂回弁13及び排気絞り弁14を開く(ステップS6)。この場合にあっても、給気迂回弁13及び排気絞り弁14は、瞬時に全開にするのではなく、設定された操作速度により徐々に開くものである。
エンジン1を始動した場合の給気迂回弁13及び排気絞り弁14の作動の変化を、図3を交えて説明する。
エンジン1を始動すると、その始動開始から規定回転数までの期間(図3におけるT1)は、給気迂回弁13及び排気絞り弁14を開く(ステップS1〜ステップS3を繰り返し実行)。これによって、スーパーチャージャ3により過給された新気の一部は給気迂回路12を迂回してスーパーチャージャ3の上流に戻され、スーパーチャージャ3によるエンジン1の負荷が低減される。また、排気絞り弁14を開いているので、背圧が高くなることもない。この結果、エンジン1の回転が上昇しやすいクランキングの状態になり、規定回転数までの期間を可能な限り短くすることができる。
そして、エンジン回転数が規定回転数に達すると、給気迂回弁13及び排気絞り弁14を開く制御の目的を達成したので、初爆を検出するまでの期間(図3におけるT2)は、給気迂回弁13及び排気絞り弁14を徐々に閉じる制御に移る(ステップS4及びステップS5を繰り返し実行)。給気迂回弁13を徐々に閉じるようにすることによりスーパーチャージャ3が機能し、給気迂回路12に流入する空気量が減少してシリンダ9に送り込まれる新気の空気量が増加する。またこの時に、排気絞り弁14も徐々に閉じるようにしているので、排気通路4における背圧が高くなり、吹き抜ける新気の量が減じられる。したがって、始動時の、規定回転数を上回るエンジン回転数におけるクランキング状態で、シリンダ9内の圧縮空気の温度を上昇させることができ、初爆が生じやすい状態を作り出すことができる。この結果、初爆までに要する時間を短縮することができる。
この後、ステップS4において、初爆を検出した場合には、給気迂回弁13及び排気絞り弁14を徐々に開くように制御する(図3におけるT3及びT4)。給気迂回弁13を開くようにすることにより、初爆までとは反対に、新気が給気迂回路12に流入しやすくなってスーパーチャージャ3の過給機能が抑制されるので、新気の空気量が減少するとともに、エンジン1に対する負荷を軽減する。また、エンジン1に対する負荷が軽減されているので、エンジン回転がそれまでより急激に上昇させることができ、アイドリング回転数に達するまでの時間を短縮することができる。
なお、上記実施形態においては、初爆を検出した後、排気絞り弁14を開くように制御したが、エンジン1を始動する際の温度に応じて、図3に点線で示すように、初爆を検出した時点の開度を維持するか、もしくは閉じ気味に制御するものであってもよい。すなわち、前記温度が、低温である場合には、初爆から完爆までの期間(図3におけるT3)にあっては、高温時に比較して排気絞り弁14を現状維持もしくは閉じ気味に制御するものである。そして、完爆を検出した後に、排気絞り弁14を徐々に開くように制御する(図3におけるT4)ものである。完爆は例えば、アイドリング回転数近傍の完爆用回転数を設定しておき、エンジン回転数がその完爆用回転数以上あるいは上回ることにより検出するものである。このように排気絞り弁14を制御する間(図3におけるT3〜T4)、給気迂回弁13は、徐々に開くように制御する。
このように排気絞り弁14を、初爆から完爆までの期間、初爆までよりさらに開けることなく初爆時の開度を維持するかもしくは閉じ気味に制御することによって、シリンダ9内に存在するガス温度を上げることができる。つまり、低温時においては、このようにしてシリンダ9内のガス温度を上昇させることにより、機関温度(冷却水温度、潤滑油温度など)を短時間に上昇させることができる。そして、この間に給気迂回弁13を徐々に開いているので、エンジン1に対してのスーパーチャージャ3による負荷が軽減されるので、ガス温度の上昇による低温時のメカニカルロスの低減と相乗して、始動性を向上させるものである。
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
1…2サイクルエンジン
3…スーパーチャージャ
9…シリンダ
12…給気迂回路
13…給気迂回弁
14…排気絞り弁
3…スーパーチャージャ
9…シリンダ
12…給気迂回路
13…給気迂回弁
14…排気絞り弁
Claims (3)
- 吸入空気を圧縮することにより燃料に着火させる2サイクルエンジンと、2サイクルエンジンに空気を圧送するスーパーチャージャと、給気迂回弁を備えてスーパーチャージャを迂回する給気迂回通路と、排気ガスの流量を調節する排気ガス量調節手段とを備える車両において、
2サイクルエンジンの始動時に、
少なくとも初爆までは給気迂回弁を閉じるとともに排気ガス量調節手段を閉じ、
初爆の後は、給気迂回弁を徐々に開くとともに排気ガス量調節手段を徐々に開くように制御する2サイクルエンジンの始動方法。 - エンジン回転数が始動開始からクランキングにおける規定回転数に達するまでの間は、給気迂回弁と排気ガス量調節手段とを開き、
エンジン回転数が規定回転数に達した時点から初爆までの間は、給気迂回弁と排気ガス量調節手段とを閉じる請求項1記載の2サイクルエンジンの始動方法。 - エンジン温度が低い場合には、初爆から完爆までの間、排気ガス量調節手段をエンジン温度の高温時よりも閉じた開度にする請求項1又は2記載の2サイクルエンジンの始動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006247218A JP2008069667A (ja) | 2006-09-12 | 2006-09-12 | 2サイクルエンジンの始動方法 |
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2006
- 2006-09-12 JP JP2006247218A patent/JP2008069667A/ja active Pending
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