JP2792573B2 - 燃料噴射式２サイクルエンジンの回転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料を気筒内に直接噴射するようにした燃
料噴射式２サイクルエンジンの回転制御装置に関し、特
にスロットル開度を全閉（アイドリング開度）から所定
開度に繰り返し開き閉めする、いわゆるレーシング操作
を行っている場合のエンジン応答性を、エンジン回転が
アイドリング回転に素早く戻るようにすることによって
改善した回転制御装置に関する。

〔従来の技術〕

燃料噴射式２サイクルエンジンにおけるアイドリング
制御装置として、検出されたスロットル開度からアイド
リング状態であると判定すると、空気燃料の噴射量，及
び噴射時期を、目標アイドリング回転数に対応した噴射
量，噴射時期に制御することが考えられる。このように
制御することによりエンジン回転数は目標アイドリング
回転数に落ち着くこととなる。

一方、いわゆるレーシング操作を行う場合の感覚的な
エンジン応答性を改善するには、エンジン回転の上昇の
みでなく、エンジン回転のアイドリング回転への復帰も
速いことが必要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが上記のような燃料の噴射量，噴射時期を目標
アイドリング回転数に対応した噴射量，噴射時期に制御
する方法では、上記レーシング操作において要請される
所定回転数からアイドリング回転数への復帰速度は充分
ではない。そのため上記の回転制御ではレーシング操作
時の感覚的エンジン応答性の改善は期待できない。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、アイドリ
ング回転数への復帰速度を増大することができ、レーシ
ング操作時のエンジン回転の応答性を改善できるように
した燃料噴射式２サイクルエンジンの回転制御装置を提
供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は燃料を気筒内に直接噴射するようにした燃料
噴射式２サイクルエンジンの回転制御装置において、エ
ンジン回転数を検出する回転数検出手段と、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と、検
出スロットル開度が所定値以上の開度からアイドル開度
に所定時間内に戻ったときレーシング戻り状態と判定す
るレーシング判定手段と、燃料噴射時期を、レーシング
戻り状態と判定されたとき目標アイドリング回転数より
低い仮目標エンジン回転数に対応した噴射時期に遅角
し、検出エンジン回転数が目標アイドリング回転数より
低下したとき目標アイドリング回転数に対応した噴射時
期に進角する燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴と
している。

ここで本発明は、空気と燃料をほぼ同時にシリンダ内
に噴射し、この時点で両者を混合させるいわゆる同時噴
射タイプのエンジン、あるいは燃料のみを噴射するタイ
プのエンジン、及びチャンバ内に空気と燃料を予め噴射
して混合させておき、この混合気をシリンダ内に噴射す
るいわゆるプリチャージタイプのエンジンのいずれにも
適用できる。

そして本発明における噴射時期を遅角あるいは進角さ
せるとは、少なくとも噴射開始時期を遅角あるいは進角
させればよく、必ずしも噴射終了時期については遅角あ
るいは進角させる必要はない。また、上記各タイプのエ
ンジンにおける噴射時期とは、シリンダ内への噴射開始
時期の意味である。

〔作用〕

本発明に係る燃料噴射式２サイクルエンジンの回転制
御装置によれば、スロットル開度の変化速度からレーシ
ング戻り状態と判定されると、燃料の噴射時期が、目標
アイドリング回転数より低い仮目標エンジン回転数に対
応した噴射時期に制御される。従って、通常のアイドリ
ング回転数に戻る場合よりさらに大きく遅角されること
となる。これによりシリンダ内圧が高くなるため燃料の
噴射速度が遅くなり、空気内貫通力が小さくなって霧化
が悪くなる。その結果エンジン回転数が急激に低下し、
アイドリング回転数への復帰速度が速くなって感覚的な
エンジン応答性が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図〜第６図は本発明の一実施例による空気燃料噴
射式２サイクルエンジンの回転制御装置を説明するため
の図であり、第１図はその全体構成を示すブロック図、
第２図は本実施例の制御目標回転数を示す回転数特性
図、第３図はアイドリング状態を説明するための図、第
４図は空気燃料噴射量，噴射時期を各ポートタイミング
とともに示す図、第５図は空気燃料噴射装置本体を示す
断面図、第６図は本実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャート図である。

まず、空気燃料噴射装置本体の構造について第５図を
参照して詳述する。

該空気燃料噴射装置本体２は主として、シリンダヘッ
ド８に挿入固着された噴射ボディ９と、該噴射ボディ９
内に形成された空気室及び燃料室の噴射口を開閉するバ
ルブ機構10と、上記噴射ボディ９の外壁の後側部分に装
着され、上記燃料室に燃料を供給する燃料噴射弁11とか
ら構成されている。

上記噴射ボディ９は、シリンダヘッド８の燃焼室12に
臨む取付孔8b内に挿入されたハウジング13と、該ハウジ
ング13をシリンダヘッド８上に押圧固定するとともに、
上記バルブ機構10及び上記燃料噴射弁11を保持するボデ
ィ本体14とから構成されており、該ボディ本体14のフラ
ンジ（図示せず）がシリンダヘッド８にボルト締め固定
されている。

上記ハウジング13は、円筒状の胴部15aの上端にフラ
ンジ部15bを一体形成してなる外側ハウジング15内に同
じく円筒状の胴部16aの上端にフランジ部16bを一体成形
してなる内側ハウジング16を上側から挿入した２分割構
造のもので、外側ハウジング15のフランジ部15bが上記
ボディ本体14によってシリンダヘッド８上に押圧固定さ
れている。

ここで上記内側ハウジング16の軸心を貫通する孔内が
空気室17になっており、該貫通孔の下端開口が燃焼室12
に臨む空気噴射口16cとなっている。また上記内側ハウ
ジング16の外周面の上部，及び下部には上，下横凹溝16
d,16eがリング状に凹設されており、該上，下横凹溝16
d,16e同士は上記外周面に軸方向に延びるよう形成され
た一対の縦凹溝16fで連通されている。そして上記各横
凹溝16d,16e及び縦凹溝16f内が燃焼室18になっており、
該燃料室18は内側ハウジング16の下端に形成された燃料
噴射口16gによって燃焼室12内に連通している。なお、1
9はシールリングである。

また上記ボディ本体14の車載時後側に位置する部分の
点火プラグ35上方に、上記噴射弁11を取り付けるため取
付凹部14aが該点火プラグと略平行に凹設されている。
この取付凹部14a内は、該ボディ本体14,上記外側ハウジ
ング15のフランジ部15bに斜め下方に延びるよう形成さ
れた燃料通路14b,15cによって上記燃料室18の上側の横
凹溝16dに連通している。そして上記取付凹部14a内に上
記燃料噴射弁11の噴射ノズル側端部が挿入されており、
該噴射弁11の先端面11aが取付凹部14aの底面14cに若干
の隙間を開けて対向し、かつ該先端部と底面14cとの間
にはゴム製の緩衝部材20が介在されている。

また上記各燃料噴射弁11の上端の燃料供給口11bは１
本のフューエルレール21内に挿入され、該レール21内の
燃料通路21aに連通している。このフューエルレール21
はアルミ合金引き抜き材からなり、ステー22によって上
記シリンダヘッド８の上面にボルト締め固定されてい
る。

また上記内側ハウジング16の貫通孔には、上記バルブ
機構10を構成するバルブ23が下側から挿入されている。
このバルブ23は弁軸23aの下端に茸状の弁板23bを一体形
成してなり、この弁板23bによって上記空気噴射口16c及
び燃料噴射口16gを開閉する。また上記弁軸23aは、ボデ
ィ本体14の上面から突出し、該突出部23cには円盤状の
リテーナ24が螺装され、ロックナット25で固定されてお
り、該リテーナ24はキャップ26で囲まれている。また上
記リテーナ24の下方には通電時に励磁されて該リテーナ
24を下方に吸引する電磁コイル27が埋設されている。さ
らに該電磁コイル27の軸心には円筒状のばね座28がその
上下位置を可変に螺挿されており、該ばね座28と上記リ
テーナ24との間には該バルブ23を閉方向に付勢する付勢
バネ29が介設されている。なお、30は上記ばね座を所定
位置に固定するためのセットボルトである。

さらにまた上記ボディ本体14には、空気導入口14dが
形成されており、該導入組14dは上記ばね座28に形成さ
れた連通孔28aを介して上記内側ハウジング16内の空気
室17に連通している。また該空気燃料噴射装置本体２の
前側には、上記空気導入口14dを覆うようにエアレール3
1が配設されている。このエアレール31はアルミ合金引
き抜き材からなるものであり、これに貫通形成された空
気通路31aは、分岐通路31bにより上記ボディ本体14側の
空気導入口14dに連通している。なお32は分岐通路31b形
成時の加工孔を閉塞するプラグであり、また図示してい
ないが上記空気通路31aの一端は圧縮空気源に、他端は
圧力調整弁に接続されており、これにより該空気通路31
a内、ひいては上記内側ハウジング16の空気室17内は所
定空気圧に調整されている。

次に上記空気燃料噴射装置本体２の制御系を第１図な
いし第４図を参照して説明する。

第１図において、40はエンジン回転数を検出する回転
数検出センサ、41はスロットルバルブの開度位置を電圧
に変換して取り出すポテンショナからなるスロットル開
度検出センサ、43はエンジンの運転状態全般を制御する
コントロールユニットであり、これはレーシング判定部
43aと空気燃料噴射制御部43bとを備えている。

上記レーシング判定部43aは、検出スロットル開度が
所定開度（例えば1/2）以上の開度からアイドリング開
度（第３図参照）に所定時間内に変化したとき、つまり
所定速度以上でアイドリング開度に戻されたときレーシ
ング戻り状態と判定する。

また上記空気燃料噴射制御部43bは、レーシング判定
部43aによりレーシング戻り状態と判定されたとき、空
気，燃料の噴射時期を目標アイドリング回転数より低く
設定された仮目標エンジン回転数に対応した噴射時期に
それぞれ遅角し、これを上述のバルブ機構10,燃料噴射
弁11に出力する。またこの空気燃料噴射制御部43bは検
出エンジン回転数が目標アイドリング回転数より低下し
たとき、上記仮目標エンジン回転数に対応して遅角され
ていた噴射時期を目標アイドリング回転数に対応した噴
射時期に進角させる。

次に第６図のフローチャートに沿ってレーシング操作
時の回転制御動作を説明する。

まず、ステップS1において、スロットル開度検出セン
サ41からのスロットル開度を読み込み、該検出スロット
ル開度の、所定値以上の開度からアイドリング開度まで
の変化速度を基準速度と比較することによってレーシン
グ戻り状態か否かの判定を行う（ステップS2）。検出開
度の変化速度が基準速度より遅い場合はレーシング戻り
状態ではないとして制御動作を終了する。一方、速い場
合はレーシング戻り状態であるとして、スロットル全閉
時、つまりアイドリング開度時における空気，燃料の噴
射時期を目標アイドリング回転数より低い仮目標エンジ
ン回転数（第２図参照）に対応した噴射時期に遅角し、
これを上述のバルブ機構10,燃料噴射弁11に出力する
（ステップS3）。これによりシリンダ内圧力が高くなっ
た時点で噴射されることとなり、それだけ燃料の噴射速
度が遅くなり、燃料の空気内貫通力が小さくなって霧化
が悪化し、エンジン回転数は上記仮目標回転数に向かっ
て急速に低下することとなる。なお、第４図に示すよう
に噴射時期は通常アイドル時の噴射時期ａからレーシン
グ時における全閉時の噴射時期ａ′に遅角される。な
お、この時、噴射期間は遅角前と同じであり、これによ
り燃料量が低下し、この点からもエンジン回転数の低下
速度が速くなる。

一定時間経過後上記回転数検出センサ40からのエンジ
ン回転数を読み込み、検出回転数と上記目標アイドリン
グ回転数とを比較する（ステップS4,S5）。検出エンジ
ン回転数が目標アイドリング回転数より高い場合はステ
ップS4に戻り、低くなった時点で、空気，燃料の噴射時
期を目標アイドリング回転数に対応した基準噴射時期に
設定し直して、つまり上記仮目標回転数に対応した噴射
時期に比べると進角させて出力する（ステップS6）。す
るとこれによりエンジン回転数は通常のアイドリング回
転数に落ち着くこととなる。

なおここで上記目標アイドリング回転数に対応した基
準噴射時期に進角させた場合に、エンジン回転数が目標
アイドリング回転数を越えて上昇する場合は、この進角
を再度遅角させることとなるが、この場合は、上記仮目
標の噴射時期に一気に遅角させるのではなく段階的に行
うのが好ましい。

このように本実施例では、レーシング操作中であると
判定されると、まず目標アイドリング回転数より低い仮
目標のエンジン回転数に対応した噴射時期に遅角させ
る、つまり通常のアイドリング回転数を目標とする場合
よりさらに遅角させるようにするとともに、検出エンジ
ン回転数が目標アイドリング回転数より低下した時点で
噴射時期を直ちに目標アイドリング回転数に合わせるよ
うにしたので、レーシング時の高回転状態からアイドリ
ング回転状態への復帰速度が大幅に速くなり、従ってそ
れだけレーシング操作時の感覚的エンジン応答性が向上
する。

また本実施例では噴射時期によりエンジン回転数を制
御しているので、エンジン回転数を増減するにあたり、
燃料の噴射弁の噴射時間を調整する必要がないか、ある
いは少なくて済む。このためアイドリング時はダイナミ
ックレンジぎりぎりの不安定領域であるにもかかわらず
アイドリング回転数が安定する。

なお、上記実施例では燃料の噴射時期だけを制御でき
るようにしている。噴射時期を変更するだけで、所定の
エンジン回転数が得られれば燃料噴射量はそのままでも
よい。しかし仮に噴射時期の進角，遅角だけで不充分な
場合は、同時に燃料噴射量をそれぞれ増減させてもよ
い。

ここで燃料噴射量を減量させる手段としては噴射期間
の長さを変える方法だけでなく、以下の方法も採用でき
る。

本実施例のように同時噴射タイプであって、燃料通路
が空気通路を開閉するバルブ近傍に開口している場合
は、噴射期間はそのままで噴射開始時期を遅角させるこ
とによっても噴射量を減量できる。これは噴射開始時期
の遅角によって噴射圧力とシリンダ内圧力との差圧力が
小さくなり、その結果噴射量が減量するものである。な
お、遅角量を大幅に大きくした場合は噴射期間を長くし
ても噴射量の減小が可能となる場合がある。

なお、同時噴射タイプの場合は、噴射開始時期を遅角
して噴射期間を短くする。この場合、噴射終了時期はそ
のまま又は遅角あるいは進角させても良い。

またプリチャージタイプの場合は、チャンバ内への噴
射期間を短くすることによって噴射量の減小を図ること
ができる。なお、この場合、シリンダへの開口を開閉す
るバルブの開タイミングを遅くする必要があるが、該バ
ルブの開期間自体は短くする必要は必ずしもない。

さらにまた、全てのタイプにおいて、燃料圧力を下げ
ることにより噴射量を減少させることもできる。

なお、噴射量を増量させる手段は減量の場合の逆であ
り、噴射期間を長くする、噴射開始時期を進角させる、
燃料圧力を上げることで実現できる。

また、上記実施例では、燃料，空気を別個に供給する
ようにしたが、本発明は燃料，空気を予めチャンバ内に
噴射して混合し、この混合気をシリンダ内に噴射供給す
るプリチャージ方式のものにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る燃料噴射式２サイクルエン
ジンの回転制御装置によれば、レーシング戻り状態と判
定された場合は、燃料噴射時期を、目標アイドリング回
転数より低く設定された仮目標エンジン回転数に対応し
た噴射時期に遅角したので、レーシング操作時のアイド
リング回転数への復帰速度が大幅に増大し、それだけエ
ンジン応答性を改善できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６は本発明の一実施例による空気燃料噴射式
２サイクルエンジンの回転制御装置を説明するための図
であり、第１図はその全体構成を示すブロック図、第２
図は本実施例の制御目標回転数を説明するための回転特
性図、第３図はアイドリング領域を説明するためのスロ
ットル開度−ポテンショナ出力特性図、第４図は噴射時
期を各ポートタイミングとともに示す図、第５図は空気
燃料噴射装置本体を示す断面図、第６図は本実施例の動
作を説明するためのフローチャート図である。 図において、40は回転数検出センサ（回転数検出手
段）、41はスロットル開度検出センサ、（スロットル開
度検出手段）、43aはレーシング判定部、43bは空気燃料
噴射制御部である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を気筒内に直接噴射するようにした燃
   料噴射式２サイクルエンジンの回転制御装置において、
   エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、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と、
   検出スロットル開度が所定値以上の開度からアイドリン
   グ開度に所定時間内に戻ったときレーシング戻り状態と
   判定するレーシング判定手段と、燃料噴射時期を、レー
   シング戻り状態と判定されたとき目標アイドリング回転
   数より低い仮目標エンジン回転数に対応した噴射時期に
   遅角し、検出エンジン回転数が目標アイドリング回転数
   より低下したとき目標アイドリング回転数に対応した噴
   射時期に進角する燃料噴射制御手段とを備えたことを特
   徴とする燃料噴射式２サイクルエンジンの回転制御装
   置。