JPH02238168A

JPH02238168A - ２サイクル直噴エンジン

Info

Publication number: JPH02238168A
Application number: JP5889989A
Authority: JP
Inventors: Koji Morikawa; 弘二森川
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-09-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、インジェクタから空気と共に燃料を直接シリ
ンダ内に噴射するようにした２サイクル直噴エンジンに
関する。

〔従来の技術〕

２サイクルエンジンでは、掃気ボートから給気して掃気
する際に、必然的に混合気の一部がそのまま排出される
という不都合がある。そこでこのような未燃混合気の排
出を防止すべく、空気のみで掃気作用し、排気ポートが
閉じた後にシリンダ内にインジエクタから燃料噴射する
ようにした２サイクル直噴エンジンが提案されている。

そして前記インジエクタに関しては、あらかじめチャン
バ内に計量噴射された燃料を空気と共にシリンダ内に噴
射して燃料の微粒化を図った２流体式インジエクタも提
案されている（特開昭５８−１５５２７６号公報参照）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記公報に記載の２流体式インジエクタでは、空気の割
合により燃料の微粒化の度合が異なり、空気量が多い程
微粒化が進んで良好な成層燃焼ができる。この点から空
気／燃料の重量比は０．０８以上が推奨されている。

ここで、前記公報に記載のものは吸入管内に燃料噴射す
る型式で、燃料噴射後からシリンダ内に吸入されて点火
するまでに充分な予混合気化の時間が得られる。

しかしシリンダ内に直接燃料噴射する型式では、燃料噴
射から点火までの時間が非常に短かくて予混合気化が不
充分となることがら、空気／燃料の重量比を０．０８以
上としてそのまま適用することには問題がある。

そこで本発明は、シリンダ内に直接燃料噴射する２サイ
クル直噴エンジンを対象として出力損失を招くことなく
燃料の微粒化を図ることにより、低負荷域での良好な成
層燃焼を確保し、以って低燃費，低エミッションを達成
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的のため本発明は、シリンダ内に空気と共に燃料
を直接噴射する２流体式インジエクタを備えた２サイク
ル直噴エンジンにおいて、上記２流体式インジェクタか
ら噴射する空気と燃料との重量比（空気／燃料）を少な
くとも低負荷域で略０，２〜０．６内に設定する噴射制
御装置を設けてなる。

〔作　　　用〕

以上の構成では、少なくとも低負荷域において２流体式
インジェクタからシリンダ内に空気／燃料の重量比が略
０．２〜０．６内に設定された燃料が空気と共に直接噴
射されるのであり、燃料は充分に微粒化される。従って
失火し易い低負荷域で良好な成層燃焼が確保され、低燃
費，低エミッションが達成される。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、２サイクルエンジンの全体の構成につ
いて述べると、符号１は２サイクル直噴エンジンの本体
であり、シリンダ２にピストン３が往復動可能に挿入さ
れ、クランク室４のクランク軸５に対し偏心したコンロ
ツド６によりピストン３が連結し、クランク軸５にはピ
ストン３の往復動慣性力を相殺するようにバランサ７が
設けられる。燃焼室８の頂部には点火プラグ９とインジ
エクタ■０とが取付けられている。

シリンダ２にはピストン３によって所定のタイミングで
開閉される排気ボート１１が開口し、この排気ボート１
１と連通ずる排気管ｌ２に触媒装置１３，排気チャンバ
１４，マフラー１５が配設される。また、シリンダ２の
排気ポートｌ１の位置から円周方向に略９０度ずれた位
置（または排気ボート１ｌに対向した位置）には、ピス
トン３によって所定のタイミングで開閉する掃気ボート
１６が開口し、この掃気ポート１６に掃気系が設けられ
る。

前記インジエクタＩＯは２流体式であって、所定の燃料
を貯えた後にこれを加圧空気により燃料と空気とを混合
した状態で直接噴射するものである。

そこで、インジエクタ１０の燃料通路２ｏがフィルタ２
１，燃料ボンブ２２を介して燃料タンク２３に連通し、
燃料通路２０の途中に調圧弁２４が設けられ、常に一定
の低い燃圧（上記加圧空気より若干高い圧力）を生じる
。また、インジェクタ１ｏの空気通路２５には調圧弁２
６，アキュムレータ２７，コンブレッサ２８が連結し、
加圧空気を生じるようになっている。

そして、予め燃料パルスにより所定の燃料をインジエク
タ１０に貯え、排気ボート■１の閉じた後に空気パルス
で加圧空気を燃料に付与して噴射する。

次いで、掃気ボート１６の掃気系について述べると、掃
気ボート１６と連通する掃気管３０に掃気ポートＩＢＭ
閉時の掃気圧力波を吸収する掃気チャンバ３１，掃気を
冷却するインタークーラ３２を介して容積型の掃気ボン
ブ３３が連設される。また、掃気ポンブ３３の上流のエ
アクリーナ３４側とインタークーラ３２の下流との間に
はバイパス通路３５が連通し、このバイパス通路３５に
負荷制御用の制御弁３６が設けられている。

掃気ポンブ３３は伝動手段３７によりクランク軸５に連
結し、エンジン出力により常にポンプを駆動して掃気圧
を生じるようになっている。

制御系について述べると、アクセルペダル４０が開度変
更手段４１を介して制御弁３６に、アクセル開度に対し
制御弁３６の開度を反比例的に開閉するように連結する
。また、各運転条件を定めるエンジン回転数Ｎおよびア
クセル開度φを検出するエンジン回転数センサ４２，ア
クセル開度センサ４３を有し、エアクリーナ３４の直下
流には吸入空気量Ｑを計測するエアフローメータ４４が
取付けられている。

そしてエンジン回転数センサ４２，アクセル開度センサ
４３，エアフローメータ４４の信号は制御ユニット４５
に入力して処理され、制御ユニット４５からインジエク
タ［０に燃料，空気パルスの信号を、また点火ブラグ９
に点火信号を出力するようになっている。

第２図において噴射制御装置４５について述べる。

先ず、エンジン回転数センサ４２，アクセル開度センサ
４３のエンジン回転数Ｎ．アクセル開度φが入力する運
転条件判定部４６を有し、この各運転条件の信号が吹き
抜け率設定部４７に入力する。ここでマップ設定部４８
には、各運転条件で予め実験的に定めた第３図のような
アクセル開度φに対して増大関数の吹き抜け率ｅのマッ
プが記憶され、吹き抜け率設定部４７ではこのマップを
参照して掃気時の空気の吹き抜け率ｅを定める。

この吹き抜け率ｅとエアフローメータ４の吸入空気ｆｆ
ｉＱは筒内空気量算出部４９に人力し、筒内空気ｆｆｉ
Ｑ’がＱ’−ｅ−Ｑにより算出される。この筒内空気量
Ｑ′と前記エンジン回転数Ｎとは燃料噴射量設定部５０
に人力し、マップ設定部５１の目標空燃比に応じた係数
αを用いて燃料噴射量Ｇ［が、Ｇｒ−Ｑ’　／Ｎ・αに
より求められる。そしてこの燃料噴射量Ｇｒは空気噴射
量設定部５２に入力し、そこて空気噴射ｌｉｔ　Ｇ　ａ
がＧａ一β・Ｇｒにより定められる。

前記βは空気噴射量Ｇａ／燃料噴射ｊｌＧｆの重量比で
あり、βが大きい方が燃料は微粒化するが、その分、空
気噴射のための出力損失が大きくなる。

そこでこのβとしては、第４図に示すように０．２〜０
．６の範囲が妥当なものとして実験的に求められている
。

さてこのような空気噴射量Ｇａおよび前記燃料噴射量Ｇ
ｒは駆動部５３に入力し、そこから燃料，空気パルス信
号としてインジエクタ１０に出力される構成となってい
る。

ここで前記燃料噴射量Ｇｒは、インジエクタ１０の特性
係数Ｋｆ，噴射圧力Ｐｆ，噴射時間Ｔｐｒの関数としテ
Ｇｆ　−Ｋｒ　−ｒ＜Ｐ　ｆ，　”ｒｐ　ｆ）　テ表ｂ
される。また空気噴射量Ｇａは、インジエクタ１０の特
性係数Ｋａ，噴射圧力Ｐａ，噴射時間Ｔｐａの関数とし
てＧａ　−Ｋａ　−　ｆ’（Ｐａ　，　Ｔｐａ）で表わ
される。そこで駆動部５３は、燃料噴射量Ｇｒに応じた
噴射圧力Ｐｆ，噴射時間Ｔｐｒおよび空気噴射量Ｇａに
応じた噴射圧力Ｐａ，噴射時間Ｔｐａを燃料，空気パル
ス信号としてインジェクタ１０に出力する。

次いで、このように構成された２サイクル直噴エンジン
の作用について述べる。

先ず、掃気ポンプ３３から吐出してインタークーラ３２
により冷却される給気は、常にバイパス通路３５により
吸気側に戻るように循環し、制御弁３Ｂでこの戻り量を
制限した分の掃気量がシリンダ２側に導入されることに
なる。ここで、アクセル開度φに対し制御弁３６の開度
θは反比例的に設定され、アクセル開度φが小さい場合
は制御弁３もの開度θが大きいことからより多く戻され
て掃気量が少なくなるのであり、こうしてアクセル開度
φに応じた掃気量に調整される。

そこで、第１図のようにピストン３が下死点付近に位置
して排気ボート■１と共に掃気ボート１６を開くと、ア
クセル開度に応じた掃気量が掃気ボンプ３３により加圧
され、インタークーラ３２で冷却されて掃気ボート１６
よりシリンダ２の内部に流入する。そして、この掃気に
より排気ボート１１がら残留ガスを押し出して掃気作用
するのであり、こうして短時間に空気のみの新気がシリ
ンダ２に導入される。そして、ピストン３の上昇時に掃
気ボート１Ｂ，排気ボートＩ１が閉じることで、上記掃
気が終了して圧縮行程に移行する。

圧縮行程において排気ボートＩ１が閉じると、噴射制御
装置４５からの燃料パルス信号に応じてあらかじめイン
ジェクタＩＯに貯えられた所定の燃料が、空気パルス信
号に応じた加圧空気で噴射してシリンダ内に混合気を生
成する。この場合、インジェクタ１０から噴射する空気
と燃料の重量比は略０．２〜０．６内の所定値に設定さ
れており、燃料は低負荷域でも良好に成層燃焼できる程
度に微粒化される。

圧縮行程でピストン３が上死点直前に達すると、点火プ
ラグ９が着火することで燃焼するが、この場合に掃気ポ
ート１６から流入した掃気流に燃焼室８の頂部のインジ
ェクタ１０から適切なタイミングおよび時間で噴射され
た燃料が乗り、適切に配置された点火プラグ位置に導か
れることで、点火プラグ９の付近が濃い混合気になり、
これにより成層燃焼されるのである。この燃焼による爆
発後にピストン３は下降して膨脹行程に移り、排気ボー
ト１１が開いてシリンダ内圧により或る程度の排気が行
われ、更に下死点付近で上述のように掃気作用を伴う掃
気行程に戻るのであり、こうしてエンジンを運転する。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり本発明によれば、少なくとも低負荷
域において２流体式インジエクタからシリンダ内に空気
／燃料の重量比が略０．２〜０．６内に設定された燃料
が空気と共に直接噴射されるのであり、燃料は充分に微
粒化される。従って失火し易い低負荷域で良好な成層燃
焼が確保される。

また空気噴射量が出力損失を招くほど多すぎず、この点
からも低燃費，低エミッションが達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
制御系のブロック図、第３図は空気吹き抜け率のマップ
を示す図、第４図は空気／燃料の重量比と燃料粒径．出
力損失との関係線図である。 ■・・・２サイクル直噴エンジン本体、２・・・シリン
ダ、３・・・ピストン、４　・・クランク室、５・・・
クランク軸、６・・・コンロツド、７・・・バランサ、
８・・・燃焼室、９・・・点火プラグ、１０・・・イン
ジエクタ、１１・・・排気ボート、１２・・・排気管、
ｌ３・・・触媒装置、１４・・・排気チャンバ　１５・
・・マフラー、■６・・・掃気ポート、２０・・・燃料
通路、２１・・・フィルタ、２２・・・燃料ポンプ、２
３・・燃料タンク、２４・・・調圧弁、２５・・・空気
通路、２６・・調圧弁、２７・・・アキュムレー夕、８
・・・コンプレツサ、３０・・・掃気管、３１・・・掃
気チャンバ、３２・・インタークーラ、３３・・・掃気
ポンプ、３４・・・エアクリーナ、３５・・・バイパス
通路、３６・・・制御弁、３７・・・伝動手段、４０・
・・アクセルペダル、４１・・・開度変更手段、４２・
・・エンジン回転数センサ、４３・・・アクセル開度セ
ンサ、４４・・・エアフローメータ、４５・・・制御ユ
ニット、４Ｂ・・・運転条件判定部、４７・・・空気吹
き抜け率設定部、４８・・・マップ設定部、４９・・・
筒内空気量算出部、５０・・・燃料噴射量設定部、５１
・・・マップ設定部、５２・・・空気噴射量設定部、５
３・・・駆動部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダ内に空気と共に燃料を直接噴射する２流
体式インジェクタを備えた２サイクル直噴エンジンにお
いて、上記２流体式インジェクタから噴射する空気と燃料との
重量比（空気／燃料）を少なくとも低負荷域で略０．２
〜０．６内に設定する噴射制御装置を設けてなる２サイ
クル直噴エンジン。
（２）上記噴射制御装置は、エンジン負荷に応じた必要
燃料噴射量を基準に空気噴射量を調整して所要の重量比
に設定してなる請求項（１）記載の２サイクル直噴エン
ジン。