JP2014206127A - ユニフロー式２サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 ターボチャージャを備えたユニフロー２サイクルエンジンにおいて、始動時の燃焼を良好にする。【解決手段】 ユニフロー式２サイクルエンジン１であって、掃気孔１９と、吸気通路６４と、排気弁３１によって開閉される排気通路６９と、吸気通路に設けられたコンプレッサ８２を備えたターボチャージャ８０と、コンプレッサを迂回するバイパス通路７２と、バイパス通路を開閉するバイパス弁７３と、排気弁を開くタイミングを変化させる排気弁位相可変手段５０と、クランクシャフトを回転させるモータ９１とを有し、通常運転時に、掃気孔が開かれた期間と一部が重なる第１のタイミングで排気弁が開かれ、エンジン始動時に、バイパス弁が開かれると共に、掃気孔が閉じた後の第２のタイミングで排気弁が開かれ、モータによってクランクシャフトが回転するようにした。【選択図】 図１

Description

本発明は、過給機にターボチャージャを使用したユニフロー式２サイクルエンジンに関する。

２サイクルエンジンにおいて、シリンダボアに連通し、ピストンによって開閉される掃気孔と、掃気孔に連通した吸気通路と、シリンダボアに連続した燃焼室に連通し、排気弁によって燃焼室との連通状態が開閉される排気通路と、吸気通路に設けられた過給機としてのスーパーチャージャとを有するユニフロー式２サイクルエンジンが公知となっている（例えば、特許文献１）。ユニフロー式２サイクルエンジンでは、掃気孔と排気通路とが共に開かれる期間が設定され、スーパーチャージャによって加圧された空気がシリンダボアの下部から燃焼室へ一方向に流れることによって、掃気が確実に行われ、既燃焼ガスがシリンダボア内に残留し難くなる。

特開平８−１８９３６８号公報

このようなユニフロー式２サイクルエンジンにおいて、過給機をスーパーチャージャ（機械式過給機）からターボチャージャ（排気タービン式過給機）に変更すると、排気のエネルギーを有効利用してエンジンの熱効率を高めることができると共に、軽量化及び小型化が可能になる。しかしながら、過給機にターボチャージャを採用した場合、内燃機関の始動時には燃焼が行われておらず排気圧が低いため、ターボチャージャが必要な掃気圧を発生させることができない。そのため、前回の運転停止時にシリンダボア内に残留した既燃焼ガスや、今回の初回の燃焼によって発生した既燃焼ガスをシリンダボア外に確実に排出することができず、その後の燃焼が不安定になるという問題が生じる。また、回転が不十分なターボチャージャのコンプレッサが吸気通路における抵抗となり、吸気が阻害される。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであって、ターボチャージャを備えたユニフロー２サイクルエンジンにおいて、始動時の燃焼を良好にすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ユニフロー式２サイクルエンジン（１）であって、シリンダボア（８）に連通し、ピストン（１４）によって開閉される掃気孔（１９）と、前記掃気孔に連通した吸気通路（６４）と、前記シリンダボアに連続した燃焼室（２２）に連通し、排気弁（３１）によって開閉される排気通路（６９）と、前記排気通路に設けられたタービン（８１）及び前記吸気通路に設けられたコンプレッサ（８２）を備えたターボチャージャ（８０）と、前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流側と下流側とを連通するバイパス通路（７２）と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁（７３）と、前記排気弁を開くタイミングを変化させる排気弁位相可変手段（５０）と、クランクシャフトを回転させるモータ（９１）とを有し、通常運転時に、前記掃気孔が開かれた期間と一部が重なる第１のタイミングで前記排気弁が開かれ、エンジン始動時に、前記バイパス弁が開かれると共に、前記掃気孔が閉じた後の第２のタイミングで前記排気弁が開かれ、前記モータによって前記クランクシャフトが回転されることを特徴とする。

この構成によれば、エンジンの始動時のモータによるクランキング時において、バイパス通路が開かれるため、吸気はコンプレッサを迂回してシリンダボアへと流れることができる。そして、掃気孔が閉じた後の第２のタイミングに排気弁が開かれるため、掃気孔が閉じた後から排気弁が開くまでの期間にシリンダボア内のガスがピストンの上昇によって圧縮され、排気弁が開くと共に排気通路へと押し出される。これにより、シリンダボア内に残留した前回の運転停止時の既燃焼ガス等が排気通路に排出され易くなり、シリンダボア内が新気で満たされ、着火及び燃焼が安定する。また、排気通路のガス圧が上昇することによって、タービンの回転数が上昇し、コンプレッサによる掃気が可能になり、既燃焼ガスの排出が確実になる。

また、上記の発明において、ユニフロー式２サイクルエンジンは、前記排気通路の前記タービンよりも上流に設けられ、前記排気通路内のガス圧を検出するガス圧センサ（８８）を更に有し、前記エンジン始動時に、前記ガス圧センサの検出値が所定値以上になった場合にターボチャージャによる掃気が可能になったとして、前記バイパス弁を閉方向に変化させると共に、前記排気弁の開位相を前記第２のタイミングから前記第１のタイミングに変化させるとよい。

この構成によれば、ガス圧センサが検出した排気通路内のガス圧に基づいて、ターボチャージャによる掃気を開始することができる。

また、上記の発明において、ユニフロー式２サイクルエンジンは、前記バイパス弁を閉方向に変化させると共に、前記排気弁の開位相を前記第２のタイミングから前記第１のタイミングに変化させた後に、前記燃焼室内にインジェクタにより燃料噴射を行うと共に点火プラグによる着火を行うとよい。

この構成によれば、ターボチャージャによる掃気が可能になり、シリンダボア内が新気で満たされた後に燃料の噴射及び点火を行うことによって、安定した燃焼が開始される。また、燃焼が不安定となる状態での燃料噴射を抑制することによって燃料の節約が図れると共に、排気通路への未燃焼燃料の放出が避けられる。

以上の構成によれば、ターボチャージャを備えたユニフロー２サイクルエンジンにおいて、始動時の燃焼を良好にすることができる。

実施形態に係る内燃機関を示す構成図 実施形態に係る内燃機関の排気弁を開くタイミングを示す説明図 実施形態に係る内燃機関の始動制御を示すフロー図

以下、図面を参照して、本発明を自動車の内燃機関に適用した実施形態について詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る内燃機関１を示す構成図である。図１に示すように、内燃機関１は、ユニフロー式２サイクルエンジンであり、シリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に設けられたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の上部に設けられたヘッドカバー５と、シリンダブロック３の下部に設けられたオイルパン６とを有している。

シリンダブロック３の上部には、上端面に開口するシリンダボア８が形成されている。シリンダブロック３の下部は、下方に向けて開口したクランクケース９を形成している。クランクケース９の下部には、開口を閉じるようにオイルパン６が接合されている。クランクケース９の内側は、クランク室１１を形成している。クランク室１１には、シリンダボア８の下端が連通している。クランクケース９にはクランクシャフト１２が回転可能に支持されている。シリンダボア８には、シリンダボア８の軸線方向に沿って摺動可能にピストン１４が受容されている。ピストン１４は、コネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１２に連結されている。

シリンダブロック３のシリンダボア８の周囲には、シリンダボア８を囲むように環状の掃気室１８が形成されている。シリンダボア８と掃気室１８とは、複数の掃気孔１９によって連通している。複数の掃気孔１９は、シリンダボア８の周方向に沿って、互いに等間隔となるように配置されている。また、各掃気孔１９は、ピストン１４が所定の位置より下死点側に位置するときに、シリンダボア８と掃気室１８とを連通し、ピストン１４が所定の位置より上死点側に位置するときにピストン１４の側部（スカート部）によって閉塞され、シリンダボア８と掃気室１８との連通が遮断される位置に設けられている。

シリンダヘッド４は、シリンダブロック３の上端面に接合されている。シリンダヘッド４は、シリンダボア８の上端に対向する部分に燃焼室凹部２１が凹設されている。燃焼室凹部２１は、ピストン１４の頂部との間に燃焼室２２を形成する。シリンダヘッド４には、燃焼室２２に先端が臨むようにインジェクタ２４及び点火プラグ２５が設けられている。

燃焼室凹部２１には、排気ポート２７の一端が開口している。排気ポート２７は他端側がシリンダヘッド４の一側の側部へと延びて開口している。排気ポート２７の数は、適宜変更してよい。

排気ポート２７と燃焼室凹部２１との境界には、排気ポート２７を開閉する排気弁３１が設けられている。排気弁３１は、ポペット弁であり、バルブスプリング３３によって閉位置に付勢されている。排気弁３１は動弁機構３５によって開閉駆動される。

動弁機構３５は、シリンダヘッド４に回転可能に支持されたカムシャフト４１と、シリンダヘッド４に支持されたロッカシャフト４２と、ロッカシャフト４２に回転可能に支持されたロッカアーム４３と、カムシャフト４１の端部に設けられたカム位相可変装置（ＶＴＣ、排気弁位相可変手段）５０を有している。

カム位相可変装置５０は、公知のカム位相可変装置であってよく、カムシャフト４１の端部に一体に結合されたカム側部材と、カム側部材に対して同軸に相対回転可能に設けられたクランク側部材と、カム側部材とクランク側部材との相対回転位置を変更する駆動装置とを有してよい。駆動装置は、例えば油圧装置や電動モータであってよい。クランク側部材は、タイミングチェーン等の駆動伝達部材によってクランクシャフト１２に連結され、クランクシャフト１２と同位相で回転する。駆動装置がクランク側部材に対するカム側部材の回転位相を変化させることによって、カムシャフト４１のクランクシャフト１２に対する回転位相が変化する。

本実施形態では、カム位相可変装置５０は、カムシャフト４１の端部に同軸に一体に結合されたロータ（カム側部材）５１と、ロータ５１を所定の角度範囲で回転可能に同軸に受容するハウジング（クランク側部材）５２と、ハウジング５２の外周部に設けられたスプロケット５３と、スプロケット５３とクランクシャフト１２に設けられたクランクスプロケット（不図示）とに架け渡されたタイミングチェーン５４とを有している。ハウジング５２には油室５６が形成され、ロータ５１には径方向突出して油室５６に突入し、油室５６を区画するベーン５７が突設されている。ベーン５７と油室５６の一側の端壁との間には、ベーン５７を油室５６の他側の端壁へと付勢する圧縮コイルばねであるばね５８が介装されている。ばね５８によって、ロータ５１及びカムシャフト４１は常時、最遅角位置に付勢されている。油圧装置５９によって、ベーン５７に区画された各油室５６に選択的にオイルが供給されると、ばね５８の付勢力に抗してロータ５１及びカムシャフト４１がハウジング５２に対して回転し、クランクシャフト１２に対する位相を変化させる。油圧装置５９は、例えばクランクシャフト１２の回転に応じて回転されるオイルポンプ（不図示）を備える。

カムシャフト４１は、自身に設けられたカム４４でロッカアーム４３を所定のタイミングで押し、カムシャフト４１に駆動されたロッカアーム４３は、バルブスプリング３３の付勢力に抗して排気弁３１を開方向に押す。これにより、排気弁３１が開かれ、燃焼室２２と排気ポート２７とが連通する。このように、動弁機構３５は、排気カムシャフトの回転に応じた所定のタイミングで排気弁３１を開く。

カム位相可変装置５０を備えた動弁機構３５は、クランクシャフト１２に対して排気弁３１の開くタイミングを変化させることができる。図２は、実施形態に係る内燃機関１の排気弁３１を開くタイミングを示す説明図である。図２に示すように、ユニフロー２サイクルエンジンである内燃機関１は、クランクシャフト１２の１回転（３６０°）で１周期が完結し、燃焼はピストン１４が上死点（ＴＤＣ）に位置するときに行われる。ピストン１４の下降によって掃気孔１９が開かれる期間を掃気工程とすると、掃気工程はピストン１４が下死点（ＢＤＣ）に位置するクランク回転角が１８０°の位置を中央として前後に同じ角度範囲を有する。

排気弁３１は、第１のタイミング（最進角状態）と第２のタイミング（最遅角状態）との間で、カム位相可変装置５０によって連続的に開くタイミングを変更することができる。第１のタイミング（最進角状態）は、掃気孔１９が開かれた期間と一部が重なる。詳細には、第１のタイミングでは、排気弁３１は、ピストン１４が上死点から下死点へと下降するときであって、掃気孔１９が開かれる前に開かれ、ピストン１４が下死点を通過した直後であって、掃気孔１９が閉となる前に閉じられる。

第２のタイミング（最遅角状態）では、排気弁３１は、掃気孔１９が閉じられた後、すなわち掃気工程の後に開閉される。詳細には、第２のタイミングでは、排気弁３１は、ピストン１４が下死点から上死点へと上昇するときであって、掃気孔１９が閉じられた後に開かれ、ピストン１４が上死点に達する前に閉じられる。

なお、上記の排気弁３１の開かれている期間には、排気弁３１の緩衝曲線部に起因するリフトを考慮しないものとする。例えば、第２のタイミングでは、排気弁３１の緩衝曲線部に起因する開き始めのリフトは、掃気孔１９が閉じられる前に発生してもよいし、排気弁３１の緩衝曲線部に起因する閉じ終わりのリフトは、上死点を超えて発生してもよい。

図１に示すように、シリンダブロック３には、掃気室１８から外面へと延びる吸気ポート６１が形成されている。シリンダブロック３の外面には、吸気ポート６１と連通するように吸気管６２の下流端が接合されている。吸気管６２の上流端は吸気入口６３を構成する。吸気管６２の内側の通路、吸気ポート６１、及び掃気室１８は吸気通路６４を構成し、掃気孔１９を介してシリンダボア８と連通している。

シリンダヘッド４には、排気ポート２７と連通するように排気管６６の上流端が接合されている。排気管６６の経路上には、上流側から排気浄化装置６７、マフラー（不図示）が設けられ、排気管６６の下流端は排気出口６８を構成する。排気ポート２７及び排気管６６の内側の通路は、排気通路６９を構成し、上流端が排気弁３１を介して燃焼室２２に連通している。排気浄化装置６７は、酸化触媒や還元触媒等を含み、酸化や還元によって排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等を除去する装置である。本実施形態では、排気浄化装置６７は三元触媒を含む。

排気管６６の経路上にはターボチャージャ８０のタービン８１が設けられ、吸気管６２の経路上にはターボチャージャ８０のコンプレッサ８２が設けられている。タービン８１内にはタービンブレード８４が回転可能に配置され、コンプレッサ８２内にはコンプレッサブレード８５が回転可能に配置され、タービンブレード８４とコンプレッサブレード８５とはシャフト８６によって連結されている。これにより、タービン８１によって駆動されるコンプレッサ８２が構成されている。

吸気管６２には、コンプレッサ８２を迂回するようにバイパス管７１が設けられている。バイパス管７１の内側に形成されるバイパス通路７２は、その一端（上流端）が吸気通路６４のコンプレッサ８２よりも吸気入口６３側（上流側）に連通し、その他端（下流端）が吸気通路６４のコンプレッサ８２よりも吸気ポート６１側（下流側）に連通している。バイパス管７１には、バイパス通路７２の開度（流路断面籍）を連続的に変更可能なバイパス弁７３が設けられている。バイパス弁７３は、バタフライ弁等の公知の弁であってよい。

排気管６６のタービン８１よりも上流側には、その内側のガス圧を検出するガス圧センサ８８が設けられている。

内燃機関１のクランクシャフト１２は、電動モータ９１の回転軸に連結されている。電動モータ９１は、ハイブリッド車両において駆動源として使用されるものであってよい。クランクシャフト１２と電動モータ９１の回転軸との間にはクラッチが設けられてもよい。

自動車の適所には、イグニッションスイッチ９３が設けられている。イグニッションスイッチ９３は、内燃機関１を始動する際に運転者が操作するスイッチであり、操作された際に信号を出力する。

自動車には、内燃機関１を制御するＥＣＵ１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、マイクロプロセッサや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ９３及びガス圧センサ８８からの信号が入力される。ＥＣＵ１００は、バイパス弁７３及びカム位相可変装置５０を制御する。

図３を参照して、ＥＣＵ１００による制御について説明する。図３は、実施形態に係る内燃機関１の始動制御を示すフロー図である。ＥＣＵ１００に、イグニッションスイッチ９３からの操作信号が入力されると、ＥＣＵ１００は、図３に示す内燃機関始動制御を実行する。

最初に、Ｓ１でＥＣＵ１００は、バイパス弁７３の開度を全開にするためにバイパス弁７３を駆動制御すると共に、排気弁３１の開期間を第２のタイミングにするためにカム位相可変装置５０の油圧装置５９を制御する。なお、本実施形態では、カム位相可変装置５０は、ばね５８に付勢され、初期位置において最遅角位置に維持され、排気弁３１の開期間は第２のタイミングになっている。続いて、Ｓ２でＥＣＵ１００は電動モータ９１を回転させるために電動モータ９１を駆動制御する。

Ｓ１でのＥＣＵ１００によるバイパス弁７３の制御によって、バイパス通路７２が開かれ、吸気入口６３から掃気孔１９へターボチャージャ８０のコンプレッサ８２を迂回した流路が確保される。そして、Ｓ２でのＥＣＵ１００による電動モータ９１の駆動制御によって、電動モータ９１の回転軸に連結されたクランクシャフト１２が回転され、ピストン１４がシリンダボア８内を往復運動する。ピストン１４がシリンダボア８内を往復運動すると、吸気通路及びバイパス通路７２を通してシリンダボア８及び燃焼室２２内に空気が吸い込まれると共に、排気弁３１が開いた際に排気通路６９に排気が吐き出される。このとき、Ｓ１でのＥＣＵ１００によるカム位相可変装置５０の制御によって、排気弁３１は掃気孔１９が閉じられた後に開かれる第２のタイミングに開かれる。そのため、掃気孔１９が開かれたときにシリンダボア及び燃焼室２２内に吸い込まれた空気は、掃気孔１９が閉じられた後から排気弁３１が開くまでの間にピストン１４の上昇によって圧縮される。これにより、排気弁３１が開くと、シリンダ８及び燃焼室２２内に残留した前回の運転停止時の既燃焼ガスが排気通路６９へと流れ易くなる。

また、排気弁３１が開くと、圧縮された空気が排気通路６９へと流れ、排気通路６９のガス圧が上昇し、タービン８１が駆動される。電動モータ９１の回転数が上昇すると、それに応じてピストン１４の往復動の速度が上昇し、空気の吸い込み及び吐き出しが促進され、排気通路６９内のガス圧が増大する。これにより、タービン８１及びタービン８１に連結されたコンプレッサ８２が駆動される。

ステップＳ３では、ＥＣＵ１００は、圧力センサからの検出信号に基づいて、排気通路６９内のガス圧が所定の閾値Ｐｓ以上になったか否かを判定する。閾値Ｐｓは、タービン８１を回転させ、コンプレッサ８２による昇圧が掃気のために必要な最低限の圧力となるときの値として設定される。すなわち、ガス圧が閾値Ｐｓ以上になると、タービン８１の回転速度が所定値以上になり、コンプレッサ８２が掃気を行うために最低限の掃気圧を生じることができる。

Ｓ３での判定において、排気通路６９内のガス圧が所定の閾値Ｐｓ未満の場合（Ｎｏ）、排気通路６９内のガス圧が閾値Ｐｓ以上となるまで、Ｓ３の判定を繰り返す。電動モータ９１は始動直後、停止状態から時間の経過と共に回転数が増大するため、Ｓ３の判定は時間の経過に応じて比較的早期にＹｅｓになる。

Ｓ３での判定において、排気通路６９内のガス圧が所定の閾値Ｐｓ以上の場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ４において、バイパス弁７３の開度を全閉にするためにバイパス弁７３を駆動制御する。同時に、ＥＣＵ１００は、排気弁３１の開期間を第１のタイミングにするためにカム位相可変装置５０の油圧装置５９を駆動制御する。油圧装置５９は、油室５６にオイルを供給し、ばね５８の付勢力に抗してハウジング５２に対してロータ５１を回転させ、クランクシャフト１２に対するロータ５１及びカムシャフト４１の位相を最進角位置に移動させる。なお、油圧装置５９のオイルポンプをクランクシャフト１２によって駆動する構成とした場合でも、クランクシャフト１２は電動モータ９１に回転されているため、油圧装置５９は油圧を発生させることができる。

Ｓ４でのＥＣＵ１００によるバイパス弁７３の制御によって、バイパス通路７２が閉じられ、吸気は吸気入口６３からコンプレッサ８２を通って掃気孔１９へと流れるようになる。このとき、排気通路６９のガス圧が閾値Ｐｓ以上となっているため、コンプレッサ８２は掃気に必要な掃気圧を生じることができる。また、ＥＣＵ１００によるカム位相可変装置５０の制御によって、排気弁３１は掃気孔１９が開かれている期間に開かれる進角状態になっているため、コンプレッサ８２による掃気圧により、シリンダボア８及び燃焼室２２のガスが排気通路６９に掃気されるようになる。これにより、シリンダボア８内及び燃焼室２２内に前回の運転停止時に生じた既燃焼ガスが排気通路６９へと排出され、シリンダボア８及び燃焼室２２内が新気で満たされるようになる。この状態で、点火による燃焼開始が可能になる。

続いて、ＥＣＵ１００は、Ｓ５において、燃料噴射を開始するためにインジェクタ２４を駆動制御すると共に、点火を開始するために点火プラグ２５を駆動制御する。これにより、燃焼が開始される。

以上の構成によれば、ユニフロー式２サイクルエンジンである内燃機関１において、ターボチャージャ８０を過給機として使用することができる。内燃機関１の始動時、すなわちクランキング時に、バイパス通路７２を開くことによって、コンプレッサ８２を迂回した空気の流路が形成され、シリンダボア８の往復運動によってシリンダボア８内に空気が吸入される。内燃機関１の始動時には排気通路６９内のガス圧が低いために、ターボチャージャ８０は掃気を十分に行えないだけでなく、コンプレッサ８２が吸気の流路抵抗となることが懸念されるが、バイパス通路７２を開くことでコンプレッサ８２が吸気の抵抗となることがなくなる。

また、排気弁３１が、掃気孔１９が閉じられた後の第２のタイミングで開かれるため、シリンダボア８及び燃焼室２２内のガスは、ピストン１４の上昇によって圧縮される。そのため、排気弁３１が開かれた際に、排気通路６９に加圧されたガスが流れ、タービン８１の駆動（タービンブレード８４の回転）が促進される。これにより、コンプレッサ８２の駆動が促進され、ターボチャージャ８０による掃気が可能になる。排気通路６９のガス圧を一層増大させたい場合には、掃気孔１９が閉じられたときから排気弁３１が開かれるまでの期間を長くするとよい。掃気孔１９が閉じられたときから排気弁３１が開かれるまでの期間を長くするほど、シリンダボア８及び燃焼室２２内のガスの圧縮量が大きくなるため、排気弁３１が開かれた際に排気通路６９のガス圧が増大する。

ターボチャージャ８０による掃気が可能か否か、すなわちターボチャージャ８０による掃気圧がシリンダボア８及び燃焼室２２内のガスを十分に排出することができる圧力に達したか否かは、排気通路６９に設けられたガス圧センサ８８の検出値、すなわち排気通路６９内のガス圧に基づいて判断される。排気通路６９内のガス圧に応じてタービン８１の回転数が増大するため、コンプレッサ８２の回転数に応じて増大する掃気圧を排気通路６９内のガス圧から掃気に必要な値に達したか否かを判断することができる。

ガス圧センサ８８の検出値、すなわち排気通路６９内のガス圧に基づいて、ターボチャージャ８０による掃気が可能と判断された後は、バイパス弁７３を閉じる方向に制御することによって、コンプレッサ８２を通過する空気量がより増大する。同時に、カム位相可変装置５０を制御して排気弁３１を第１タイミングで開くことによって、掃気孔１９と排気弁３１とが共に開かれる期間が設定されるため、ターボチャージャ８０による掃気が行われるようになる。これにより、シリンダボア８及び燃焼室２２内に残留した既燃焼ガスが確実に排出され、シリンダボア８及び燃焼室２２内が新気で満たされるようになる。これにより、燃焼が安定する。

ターボチャージャ８０による掃気が開始され、シリンダボア８及び燃焼室２２内が新気で満たされた後にインジェクタ２４による燃料の噴射を開始し、同時に点火プラグ２５による点火を開始することによって、安定した燃焼が開始される。また、シリンダボア８及び燃焼室２２内に既燃焼ガスが残留している可能性がある状態でのインジェクタ２４による燃料噴射を抑制することによって燃料の節約が図れると共に、排気通路６９への未燃焼燃料の放出が避けられる。

本実施形態に使用される電動モータ９１は、ハイブリッド車等において駆動用に使用されるモータを兼用することができるため、別途モータを設ける必要がない。なお、他の実施形態では、電動モータ９１に従来のクランキングにおいて使用されるスタータモータを適用してもよい。

内燃機関１の始動が完了した通常状態では、バイパス弁７３の開度を制御することによって、バイパス通路７２及びコンプレッサ８２を流れるガス量を変更し、掃気圧を変更することができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記の実施形態ではガス圧センサ８８の検出値に基づいて、ターボチャージャ８０が掃気可能な状態であるか否かを判断したが、他の手法によっても判断することができる。例えば、イグニッションスイッチ９３が操作されてからの経過時間を計測し、経過時間が所定時間に達したときに、ターボチャージャ８０が掃気可能な状態であると判断してもよい。また、クランクケース９にクランクシャフト１２の回転角を検出するクランク角センサ９５を設け、クランク角センサ９５の検出値であるクランク角を微分することによってエンジン回転数を演算し、エンジン回転数が所定値（例えば、１０００ｒｐｍ）に達したときに、ターボチャージャ８０が掃気可能な状態であると判定してもよい。

上記実施形態では、排気弁位相可変手段の一例として公知のカム位相可変手段（ＶＴＣ）を適用したが、他の構成に代替してもよい。例えば、排気弁３１をソレノイドによって開閉駆動する場合には、ソレノイドに印加する電圧の位相を変化させることによって、排気弁３１を開くタイミングを変更してもよい。

１…内燃機関、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、８…シリンダボア、１２…クランクシャフト、１４…ピストン、１８…掃気室、１９…掃気孔、２２…燃焼室、２４…インジェクタ、２５…点火プラグ、２７…排気ポート、３１…排気弁、３５…動弁機構、４１…カムシャフト、５０…カム位相可変装置（排気弁位相可変手段）、５１…ロータ、５２…ハウジング、５３…スプロケット、５４…タイミングチェーン、５９…油圧装置、６１…吸気ポート、６２…吸気管、６４…吸気通路、６６…排気管、６８…排気出口、６９…排気通路、７１…バイパス管、７２…バイパス通路、７３…バイパス弁、８０…ターボチャージャ、８１…タービン、８２…コンプレッサ、８８…ガス圧センサ、９１…電動モータ、９３…イグニッションスイッチ、９５…クランク角センサ、１００…ＥＣＵ

Claims (3)

1. ユニフロー式２サイクルエンジンであって、
   シリンダボアに連通し、ピストンによって開閉される掃気孔と、
   前記掃気孔に連通した吸気通路と、
   前記シリンダボアに連続した燃焼室に連通し、排気弁によって開閉される排気通路と、
   前記排気通路に設けられたタービン及び前記吸気通路に設けられたコンプレッサを備えたターボチャージャと、
   前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流側と下流側とを連通するバイパス通路と、
   前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
   前記排気弁を開くタイミングを変化させる排気弁位相可変手段と、
   クランクシャフトを回転させるモータとを有し、
   通常運転時に、前記掃気孔が開かれた期間と一部が重なる第１のタイミングで前記排気弁が開かれ、エンジン始動時に、前記バイパス弁が開かれると共に、前記掃気孔が閉じた後の第２のタイミングで前記排気弁が開かれ、前記モータによって前記クランクシャフトが回転されることを特徴とすることを特徴とするユニフロー式２サイクルエンジン。
2. 前記排気通路の前記タービンよりも上流に設けられ、前記排気通路内のガス圧を検出するガス圧センサを更に有し、
   前記エンジン始動時に、前記ガス圧センサの検出値が所定値以上になった場合にターボチャージャによる掃気が可能になったとして、前記バイパス弁を閉方向に変化させると共に、前記排気弁の開位相を前記第２のタイミングから前記第１のタイミングに変化させることを特徴とする請求項１に記載のユニフロー式２サイクルエンジン。
3. 前記バイパス弁を閉方向に変化させると共に、前記排気弁の開位相を前記第２のタイミングから前記第１のタイミングに変化させた後に、前記燃焼室内にインジェクタにより燃料噴射を行うと共に点火プラグによる着火を行うことを特徴とする請求項２に記載のユニフロー式２サイクルエンジン。

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