JP2798743B2 - 空気燃料噴射式２サイクルエンジンのアイドリング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料を空気とともに気筒内に直接噴射する
ようにした空気燃料噴射式２サイクルエンジンのアイド
リング制御装置に関し、特にアイドリング時に何れかの
気筒又は所定回転毎の燃料供給を停止する、いわわゆ間
引き運転によりアイドリング制御を行うようにした装置
に関する。

〔従来の技術〕

２サイクルエンジンは、小型軽量であり、しかも簡単
な構造で高出力が得られる点で有利であるが、低速低負
荷時に失火を含む不整燃焼が生じ易い等の構造上の問題
点を有している。空気燃料噴射式２サイクルエンジンは
このような問題点の解消が期待される２サイクルエンジ
ンとして最近注目されている。

このエンジンに採用される空気燃料噴射装置として、
従来、例えば特許出願公表昭和61−503043号公報に記載
されたものがある。これは、燃焼室に向かって開口する
チャンバに燃料通路及び圧縮空気通路を接続し、該燃料
通路の途中に燃料噴射弁を設けるとともに、上記開口を
バルブで開閉するように構成されている。

このような空気燃焼噴射装置を備えたエンジンにおけ
るアイドリング制御方法としては、上記バルブの開時間
長を制御することによって調整するのが一般的である。
即ち、例えばアイドリング回転数が高い側に変動した場
合は噴射時間を短くして噴射量を減少させ、低い側に変
動した場合は長くして噴射量を増大させ、もってアイド
リング回転数を一定回転数に安定化させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記バルブの開時間長を調整して燃料噴
射量を制御し、もってアイドリング回転数を安定化する
方法では、以下の理由から制御精度が低く、アイドリン
グの安定性が低い問題がある。一般に車両用エンジン
は、高速高負荷から低速低負荷までの極めて広い範囲で
使用されるから、空気燃料噴射装置における噴射量の可
変範囲（ダイナミックレンジ）も非常に大きいものが要
求され、該ダイナミックレンジの全範囲に渡って使用し
ているのが実情である。そのため例えば第８図に示すよ
うに、アイドリング時の噴射量Q1は、上記ダイナミック
レンジぎりぎりの不安定な領域に位置する噴射時間T1に
よって決定され、例えば噴射時間を僅かに変化させたに
も関わらず、噴射量が大きく変動する可能性がある。そ
の結果、噴射時間長の制御によってアイドリングを安定
化させるのは困難である。

本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、１
回あたりの噴射量を増大させて安定した噴射特性領域で
アイドリング制御を行うことにより、アイドリング回転
数を安定化できるようにした空気燃料噴射式２サイクル
エンジンのアイドリング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、複数の気筒に吸気を吸気マニホールドの分
岐管を介して供給し、該各気筒から排気ガスを排気マニ
ホールドの分岐管を介して排出し、該排気マニホールド
の合流部に触媒を配置し、上記各気筒内に空気及び燃料
を直接噴射するようにした空気燃料噴射式２サイクルエ
ンジンのアイドリング制御装置において、上記排気マニ
ホールドの１つ以上の気筒に対応する分岐管の途中に該
分岐管を開閉する排気通路バルブを設け、エンジンのア
イドリング状態を検出するアイドル検出手段と、アイド
リング状態が検出されたとき上記排気通路バルブが設け
られた気筒の少なくとも一部気筒への燃料噴射を停止
し、かつ全気筒への空気噴射を継続する噴射制御手段
と、上記アイドリング状態検出時に上記燃料噴射が停止
された気筒に対応する上記排気通路バルブを閉じる排気
制御手段とを備えたことを特徴としている。

〔作用〕

本発明に係るアイドリング制御装置によれば、何れか
の気筒の燃料噴射を停止する、いわゆる間引き運転を行
うようにしたので、燃料噴射を停止しない気筒における
燃料噴射量は、上記停止した分だけ増大する。従って、
例えば第８図に示すように、アイドリング時の燃料噴射
量がQ2に、噴射時間がT2にそれぞれ増大することとな
り、燃料噴射弁に要求されるダイナミックレンジD2は停
止しない場合のダイナミックレンジD1に比較して小さく
なる。その結果、噴射時間の変化に精度良く対応する噴
射特性の安定した領域でアイドリング制御ができ、アイ
ドリング回転数が安定化する。

また、燃料噴射のみ停止し、空気噴射は継続するよう
にしたので、噴射口回り，及び該噴射口を開閉するバル
ブ回りにカーボンが堆積するのを防止できる。また空気
噴射の継続によりバルブを冷却してバルブの熱変形を防
止でき、バルブ閉時のシール性を維持できる。

またアイドリング状態で燃料噴射が停止される気筒の
排気通路バルブを閉じるようにしたので、吸気マニホー
ルドを介して供給された空気が低温のまま排気マニホー
ルドの合流部の触媒に到達することはなく、従って燃料
噴射の停止により触媒温度が低下して排気ガス浄化能力
が低下するといった問題を回避できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第８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アイドリング制御装置を
説明するための図であり、第１図はそのブロック構成
図、第２図は全体構成を示す模式図、第３図，第４図は
空気燃料噴射装置部分の断面側面図，正面図、第５図，
第６図は該実施例エンジンの一部断面側面図，正面図、
第７図は間引き運転の態様を示す図、第８図は噴射特性
を示す図である。

図において、１は空気及び燃料を気筒内に直接噴射す
るように構成された水冷式２サイクル並列３気筒エンジ
ンであり、該エンジン１はクランクケース２上に、第１
〜第３気筒3a〜3cがクランク軸方向に並列に形成された
シリンダボディ３を搭載してボルト締め固定するととも
に、該シリンダボディ３上にシリンダヘッド４を配置し
てボルト締め固定した構成になっている。

上記各気筒3a〜3c内に摺動自在に挿入されたピストン
５は、上記クランクケース２内に配置されたクランク軸
６のクランクアーム6aにコンロッド6bを介して連結され
ており、該各クランクアーム6aは上記クランクケース２
のクランク室2a内に位置している。また上記シリンダヘ
ッド４の下面の上記各気筒3a〜3cに対向する部分には、
上記ピストン５の上面に凹設された凹部5aとで燃焼室17
を構成する燃焼凹部4aが半球状に凹設されている。該各
燃焼室17内には、シリンダヘッド４に斜め後方から螺挿
された点火プラグ18の電極部18aが挿入されている。な
お、14は発電機,15は各種補器類用プーリである。

また上記シリンダヘッド４の上面の各燃焼室17の上方
部分には、それぞれ空気燃料噴射装置19が装着されてい
る。該各空気燃料噴射装置19は主として、上記シリンダ
ヘッド４に挿入固着された噴射ボディ20と、該噴射ボデ
ィ20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21と、上記噴射ボディ20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22
とから構成されている。

上記噴射ボディ20は、シリンダヘッド４の燃焼室17に
臨む取付孔4b内に挿入されたハウジング23と、該ハウジ
ング23をシリンダヘッド４上に押圧固定するとともに、
上記バルブ機構21及び上記燃料噴射弁22を保持するボデ
ィ本体24とから構成されており、該ボディ本体24のフラ
ンジ24eがボルト44でシリンダヘッド４に固定されてい
る。

上記ハウジング23は、円筒状の胴部25aの上端にフラ
ンジ部25bを一体形成してなる外側ハウジング25内に同
じく円筒状の胴部26aの上端にフランジ部26bを一体形成
してなる内側ハウジング26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25のフランジ部25bが上記
ボディ本体24によってシリンダヘッド４上に押圧固定さ
れている。

ここで上記内側ハウジング26の軸心を貫通する孔内が
空気室27になっており、該貫通孔の下端開口が燃焼室17
に臨む空気噴射口26cとなっている。また上記内側ハウ
ジング26の外周面の上部，及び下部には上，下横凹溝26
d,26eがリング状に凹設されており、該上，下横凹溝26
d,26e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26fで連通されている。そして上記各横
凹溝26d,26e及び縦凹溝26f内が燃焼室28になっており、
該燃料室28は内側ハウジング26の下端に形成された燃料
噴射口26gによって燃焼室17内に連通している。なお、3
0はシールリングである。

上記各ボディ本体24の車載時後側に位置する部分の上
記点火プラグ18上方に、上記噴射弁22を取り付けるため
取付凹部24aが該点火プラグ18と略平行に凹設されてい
る。この各取凹部24a内は、該ボディ本体24,上記外側ハ
ウジング25のフランジ部25bに斜め下方に延びるよう形
成された燃料通路24b,25cによって上記燃料室28の上側
の横凹溝26dに連通している。そして上記各取付凹部24a
内に上記燃料噴射弁22の噴射ノズル側端部が挿入されて
おり、該噴射弁22の先端面22aが取付凹部24aの底面24c
に若干の隙間を開けて対向し、かつ該先端部と底面24c
との間にはゴム製の緩衝部材29が介在されている。

上記各燃料噴射弁22の上端の燃料供給口22bは１本の
フューエルレール31内に挿入され、該レール31内の燃料
通路31aに連通している。このフューエルレール31は３
本の燃料噴射弁22の配置幅に渡る長さのアルミ合金鋳造
品であり、ステー32によって上記シリンダヘッド４の上
面にボルト締め固定されている。このようにして該各燃
料噴射弁22は、相互にはフューエルレール31によって連
結されてユニット化されており、また上記ボディ本体24
に対しては、保持凹部24a内に緩衝部材29が介在されて
いることから弾性支持されている。

また上記内側ハウジング26の貫通孔内には、上述のバ
ルブ機構21を構成するバルブ33が下側から挿入されてい
る。このバルブ33は弁軸33aの下端に茸状の弁板33bを一
体形成してなり、この弁板33bによって上記空気噴射口2
6c及び燃料噴射口26gを開閉する。また上記弁軸33aに
は、上，下２箇所にガイド片33d,33eが一体形成されて
おり、該ガイド片が上記内側ハウジング26の内周面に摺
接する。また上記弁軸33aは、ボディ本体24の上面から
突出し、該突出部33cには円盤状のリテーナ34が螺装さ
れ、ロックナット35で固定されている。また上記ボディ
本体24の上端面にはリテーナ34を囲むようにキャップ43
が着脱可能に配設されており、該キャップ43の内周面に
上記リテーナ34の外周面が摺接している。またボディ本
体24のリテーナ34下方部分には通電時に励磁されて該リ
テーナ34を下方に吸引する電磁コイル36が埋設されてい
る。さらに該電磁コイル36の軸心には円筒状のばね座37
がその上下位置を可変に螺挿されており、該ばね座37と
上記リテーナ34との間には該バルブ33を閉方向に付勢す
る付勢ばね38が介設されている。なお、39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24には、空気導入口24dが
形成されており、該導入口24dは上記ばね座37に形成さ
れた連通孔37aを介して上記内側ハウジング26内の空気
室27に連通している。また該各空気燃料噴射装置19の前
側には、上記空気導入口24dを覆うようにエアレール40
が配設されている。このエアレール40は、上記３つの空
気燃料噴射装置19の配置幅に渡る長さのアルミ合金引き
抜き材からなるものであり、該各噴射装置19に圧縮空気
を供給するとともに、該各噴射装置19を相互に連結して
ユニット化するステーとしても機能している。即ち、該
各噴射装置19は固定ボルト41によりこのエアレール40に
固定されており、また該エアレール40に貫通形成された
空気通路40aは、分岐通路40bにより上記ボディ本体24側
の空気導入口24dに連通している。なお42は分岐通路40b
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40a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
40a内、ひいては上記内側ハウジング26の空気室27内は
所定の空気圧に調整されている。

そして上記各クランク室2aの車載時後側（第５図左
側）に位置する背面部には外気を導入するための吸気口
2bが形成されており、該各吸気口2bにはこれを開閉する
リード弁７が配設されている。上記各吸気口2bには吸気
マニホールド８の分岐管8aがそれぞれ接続されており、
該各分岐管8aが合流するエアチャンバ8bは上記シリンダ
ボディ３の背面にてクランク軸６と略平行に延びてい
る。またこのエアチャンバ8bには、スロットルボディ９
が接続されており、図示していないがこのスロットルボ
ディ９は空気ダクトを介してエアクリーナに接続されて
る。上記スロットルボディ９内には空気通路を開閉する
絞り弁8cが配設され、さらに該絞り弁8cの開度を検出す
るスロットル開度センサ13が装着されている。なお、12
は上記絞り弁8cが所定開度以上のとき該絞り弁8cの上流
側に燃料を噴射する副燃料噴射弁である。

また上記シリンダボディ３の第１〜第３気筒3a〜3cの
背面側の上記吸気口2b上方部分には、それぞれ排気ポー
ト3dが形成されており、該各排気ポート3dには排気マニ
ホールド16の各分岐管16dが接続されている。該各分岐
管16dは上記エアチャンバ8bの上方付近で合流した後、
下方に屈曲され、車両後方に延びており、その途中には
排気ガス浄化用触媒16aが介設されている。また上記第
2,第３気筒3b,3cに接続された分岐管16dには、これを開
閉する排気通路バルブ16b,16cが配設されており、該各
バルブ16b,16cは電磁コイル等のバルブアクチュエータ4
4で開閉される。

第１図は本実施例のアイドリング制御装置のブロック
図である。図中、41はECUであり、これはスロットル開
度センサ13及び回転数センサ42からの検出信号a,bによ
り、通常運転状態かアイドリング状態かを判別し、該状
態に応じた間引き運転を行うための電流制御信号Ａ〜Ｄ
をバルブ機構20,燃料噴射弁22,イグニッション装置43,
及びバルブアクチュエータ44に出力する噴射制御手段と
して機能する。

次に本実施例の作用効果について説明する。

まず本実施例エンジン１の一般的な作動について説明
すれば、ピストン５の上昇に伴ってクランク室2a内が負
圧になるとリード弁７が開いて外気が導入され、ピスト
ン５の下降に伴ってクランク室2a内の空気が一次圧縮さ
れるとともに、排気ポート3bが開き、またこれに少し遅
れて掃気ポートが開き、これにより各気筒3a〜3c内に、
新気が掃気ポートから供給され、燃焼ガスが排気ポート
から排出される。またこのとき、各空気燃料噴射装置19
の空気室27内には所定圧の圧縮空気がエアレール40を介
して供給されており、また燃料噴射弁22には所定圧の燃
料がフューエルレール31を介して供給されている。そし
て上記排気ポート3bの間タイミングに合わせて各空気燃
料噴射装置19の電磁コイル36,及び燃料噴射弁22に制御
電流が供給される。これにより空気噴射口26c及び燃料
噴射口26gが開き、空気室27内の圧縮空気が空気噴射口2
6cから、燃料噴射弁22からの燃料が燃料噴射口26gから
それぞれ燃焼室17内に噴射される。

次にアイドリング時の間引き運転について、主として
第１図，第２図，及び第７図を用いて詳述する。まず、
ECU14が、スロットル開度センサ13からのスロットル開
度信号ａ及び回転数センサ42からのエンジン回転数信号
ｂによりエンジンの運転状態の判別を行い、アイドリン
グ状態であると判別すると、第７図（ａ）に示すよう
に、第１気筒3aにのみ燃料を噴射し、第2,第３気筒3b,3
cには燃料を噴射しない、いわゆる間引き運転を行う。
即ち、第１気筒3a用燃料噴射弁22にのみ制御信号Ｂが供
給され、他の気筒用燃料噴射弁22への制御信号は停止さ
れる。ここで上記第１気筒3aへの燃料噴射においては、
噴射量が増大した分だけ噴射時間が長くなる訳である
が、噴射開始タイミング，噴射終了タイミングとも間引
き運転を行わない場合に比較して進角させることが望ま
しい。噴射終了タイミングを進角させるのは、噴射から
点火までの時間を確保することにより空気・燃料の混合
を充分に行うためである。またこのとき、イグニッショ
ン装置43は制御信号Ｃにより、第１気筒3a用点火プラグ
18のみ点火させ、他の気筒用点火プラグについては点火
を停止する。一方、バルブ機構20への制御信号Ａについ
ては全ての気筒用バルブ機構20に継続して供給され、こ
れにより、空気噴射は全ての気筒において継続される。

また上記ECU41からの駆動信号Ｄにより、第2,第３気
筒3b,3c用排気通路バルブ16b,16cが分岐間16dを閉じ
る。これにより、触媒16aには、第１気筒3aからの温度
の高い排気ガスのみが流入することとなる。

このように本実施例装置によれば、アイドリング状態
では第2,第３気筒3b,3cへの燃料噴射を停止したので、
第１気筒3aへの燃料噴射量を、上記停止を行わない場合
の略３倍に設定することができ、このようにアイドリン
グ時における噴射量が増加した分だけダイナミックレン
ジが小さくて済む。従って第８図に示すように、燃料噴
射弁22の噴射特性が安定した領域を使用してアイドリン
グ制御を行うことができ、それだけアイドリング回転数
の安定化を図ることができる。

また上記燃料噴射を停止した第2,第３気筒3b,3cの分
岐管16dについては、バルブ16b,16cで閉じたので、触媒
16aに低温の空気が流入することはなく、従って触媒温
度の低下を防止して排気浄化力の低下を回避できる。

また、本実施例では、第2,第３気筒3b,3cについては
点火動作も停止したので、不快な不整音の発生を防止で
きる。即ち、本実施例の噴射装置19では燃料圧力を空気
圧力より高く設定しているので、通常走行において燃料
の一部が空気通路内に進入して滞留している場合があ
り、これが上記アイドリング時に燃料噴射を停止した際
に気筒内に供給されることがある。このような場合に点
火プラグが作動していると、上述の不整音が発生するも
のと考えられるが、本実施例ではこのような問題が生じ
ることはない。

さらにまた、本実施例では上記燃料噴射を停止した気
筒についても空気噴射を継続したので、噴射口26c,26g
付近のカーボンを吹き飛ばすことができ、該部分へのカ
ーボンの堆積を防止できる。また上記噴射空気の継続に
よってバルブ33を冷却でき、該バルブ33の熱歪を防止し
てシール性を確保できる。

なお上記実施例では、アイドリング時には第2,第３気
筒3b,3cへの燃料噴射を停止したが、この燃料噴射の停
止には各種の態様が採用できる。例えば第３気筒のみを
停止させる（第７図（ｂ））ことが考えられる。これら
の何れの場合にも１回あたりの燃料噴射量が増加し、そ
れだけ要求ダイナミックレンジが小さくなり、アイドリ
ング回転数の安定化を図ることができる。

また、上記実施例では、空気室と燃料室とを別個に設
け、これをバルブで開閉することによって燃料と空気と
が混合される、いわゆる後混合式の空気燃料噴射装置を
例にとって説明したが、本発明は、空気，及び燃料を１
つのチャンバ内に供給し、該チャンバの開口をバルブで
開閉することにより空気及び燃料の予混合体を噴射す
る、いわゆる予混合式の空気燃料噴射装置にも適用でき
る。この場合にも、アイドリング時に間引き運転をする
ことにより、１回あたりの噴射量が増加し、アイドリン
グを安定化できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る空気燃料噴射式２サイクル
エンジンのアイドリング制御装置によれば、アイドリン
グ時に何れかの気筒の燃料噴射を停止したので、停止し
ない燃料噴射弁については１回あたりの燃料噴射量を増
大でき、要求ダイナミックレンジが小さくなってアイド
リング回転数の安定性を向上できる効果があり、また燃
料噴射を停止した気筒についても空気噴射を継続するよ
うにしたので、噴射口回りのカーボン堆積を防止できる
とともに、バルブの過熱を防止してシール性を維持でき
る効果があり、またアイドリング状態で燃料噴射が停止
される気筒の排気通路バルブを閉じるようにしたので、
吸気マニホールドを介して供給された空気が低温のまま
排気マニホールドの合流部の触媒に到達することはな
く、従って燃料噴射の停止により触媒温度が低下して排
気ガス浄化能力が低下するといった問題を回避できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８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アイドリング制御装置を説
明するための図であり、第１図はブロック構成図、第２
図は全体構成を示す模式図、第３図，第４図はそれぞれ
空気燃料噴射装置単体の断面側面図，断面正面図、第５
図，第６図は該実施例エンジンの断面右側面図，一部断
面正面図、第７図（ａ）及び第７図（ｂ）は間引き運転
の態様を示す図、第８図はその効果を説明するための噴
射特性図である。 図において、１は空気燃料噴射式２サイクルエンジン、
3a〜3cは第１〜第３気筒、13,42はスロットル開度セン
サ，回転数センサ（アイドル検出手段）、41はECU（空
気燃料噴射制御手段）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｒ 41/08 ３２５ 41/08 ３２５ Ｆ０２Ｍ 67/12 Ｆ０２Ｍ 67/12 (56)参考文献 特開 昭62−126270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−57430（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−298636（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−157341（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭61−503043（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 67/02 - 67/14 F02D 41/00 - 41/40 F02D 17/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の気筒に吸気を吸気マニホールドの分
   岐管を介して供給し、該各気筒から排気ガスを排気マニ
   ホールドの分岐管を介して排出し、該排気マニホールド
   の合流部に触媒を配置し、上記各気筒内に空気及び燃料
   を直接噴射するようにした空気燃料噴射式２サイクルエ
   ンジンのアイドリング制御装置において、上記排気マニ
   ホールドの１つ以上の気筒に対応する分岐管の途中に該
   分岐管を開閉する排気通路バルブを設け、エンジンのア
   イドリング状態を検出するアイドル検出手段と、アイド
   リング状態が検出されたとき上記排気通路バルブが設け
   られた気筒の少なくとも一部気筒への燃料噴射を停止
   し、かつ全気筒への空気噴射を継続する噴射制御手段
   と、上記アイドリング状態検出時に上記燃料噴射が停止
   された気筒に対応する上記排気通路バルブを閉じる排気
   制御手段とを備えたとことを特徴とする空気燃料噴射式
   ２サイクルエンジンのアイドリング制御装置。