JPH0240052A - ２サイクル直噴エンジンのアイドル回転数制御装置 - Google Patents

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、インジェクタにより筒内へ燃料を直接噴射す
る２サイクル直噴エンジンにおいて、アイドリング時の
回転数を一定に制御するアイドル回転数制御装置に関し
、詳しくは、２流体式インジェクタを用いた場合の制御
に関する。

【従来の技術】

−ｍに２サイクルエンジンは、クランク軸の１回転で１
サイクルを終了するので、シリンダへの自吸作用ができ
ない。このなめ、例えばピストン上昇時におけるクラン
ク室に発生する負圧でクランクケース内に吸気し、ピス
トン下降時のケース圧で新気を掃気ポートよりシリンダ
に導入し、同時に燃焼ガスを押出して掃気しなから新気
を導入する方法が用いられている。また、負荷制御とし
て吸気系にスロットル弁を設け、この弁開度で吸気量を
調整している。 ところでかかる方式によると、低負荷時に給気量が少な
いことで掃気が不充分になり、失火を生じて安定した運
転が不可能になる。また、運転条件に応じたトルク特性
を平滑に得がなくなる。クランクケース圧による掃気能
力には限界があるので、高負荷でのトルクも充分増大し
歎い等の問題がある。従って、掃気能力を増大して常に
良好に掃気し、かつ燃料の吹き抜けを低減することが望
まれ、この点で掃気ポンプにより掃気圧を上昇し、イン
ジェクタにより燃料を筒内に直接噴射して掃気時の燃料
吹き抜けを防ぐことが提案されている。 そこで従来、上記掃気ポンプ、インジェクタを備えた２
サイクルエンジンに関しては、例えば特開昭５７−２０
３８２１号公報の先行技術がある。 ここで、掃気ポンプをクランク軸と等速回転し、この掃
気ポンプにより掃気ポートを介してシリンダに新気を導
入する。また、燃焼室に噴射ノズルを取付けて、直接燃
料噴射することが示されている。

【発明が解決しようとする課題】 ところで、上記先行技術のものにあっては、掃気ポート
に掃気ポンプを、燃焼室にインジェクタを取付けた構成
であって、負荷制御の特にアイドル回転数制御には言及
していない。ここで負荷制御する場合は、掃気量を調整
するため掃気ポンプの上流にスロットル弁を設けること
が考えられるが、アイドリング時のように掃気量が少な
い場合にはポンプ損失の増大を生じないように工夫する
必要がある。また、アイドリング時のような掃気量の少
ない掃気量制御には別系統の制御系が望まれる。 ここで、筒内直噴式インジェクタとして燃料および加圧
空気を用いた２流体式のものが、例えば特開昭６０−５
０１９６３号公報により提案されている。この２流体式
では、アイドリング時のような掃気量の少ない状態にお
いてインジェクタの燃料、空気により混合気空燃比を効
果的に制御し得る。このことから、アイドリンク時にお
いては２流体式インジェクタの特性を利用し、通常の負
荷制御と別にして最適制御することが望まれる。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、２流体式の筒内直噴インジェクタを備
え、掃気ポンプにより強制掃気する方式において、アイ
ドリング時の回転数制御を安定かつ適切に行うことが可
能な２サイクル直噴エンジンのアイドル回転数制御装置
を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本発明アイドル回転数制御装
置は１．２サイクルエンジン本体の燃焼室に２流体式イ
ンジェクタを取付け、シリンダの掃気ポートには空気の
み給気する掃気ポンプを連設し、上記インジェクタは、
制御ユニットからの燃料と空気のパルス信号とにより所
定量の燃料を加圧空気で押出して噴射する２サイクル直
噴エンジンにおいて、上記制御ユニットは、アイドリン
ク状態を検出するアイドル検出部と、アイドリング時に
目標アイドル回転数に対する実際のアイドル回転数の変
動を判断するアイドル回転数判定部とを有し、アイドル
回転数変動時に、上記燃料と空気のパルス信号の一方ま
たは両方を、増量または減量するように補正する燃料パ
ルス出力部と空気パルス出力部の何れか一方または両方
を備えたものである。

【作　　　用】

上記構成に基づき、掃気ポンプの掃気圧で掃気作用しな
がら給気され、２流体式インジェクタにより加圧空気で
燃料噴射してエンジンは作動する。 そしてアイドリング時は、アイドル回転数の変動が判断
され、例えば回転数上昇時は燃料パルス信号の減量補正
により空燃比をリーン化して回転数の上昇を抑え、逆の
回転数低下時には増量補正により空燃比をリッチ化して
回転数の上昇を促し、一定回転数に制御するようになる
。

【実　施　例】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 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ッド
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と筒内直接噴射式のイ
ンジェクタ１０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
開閉される排気ポート１１が開口し、この排気ポート１
１と連通ずる排気管１２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１１の位置から略９０度ずれた位置（または
排気ポート１１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ポート１６か開口
し、この掃気ポート１６に掃気系が設けられる。 上記インジェクタ１０は２流体式であって、所定の燃料
を貯えた後に加圧空気で押圧し、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、インジェクタ１０の燃料通路２０がフィルタ２
１、燃料ポンプ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か設けられ、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１０の空気通路２５には調圧弁２
６．アキュムレータ２７．コンプレッサ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ェク
タ１０に貯え、排気ポート１１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、掃気ポート１６の掃気系について述べると、掃
気ポート１６と連通する掃気管３０に掃気ポート１６開
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ポン
プ３３が連設される。また、掃気ポンプ３３の上流のエ
アクリーナ３４１１１１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。 掃気ポンプ３３は伝動手段３７によりクランク軸５に３
［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センサ４２
．アクセル開度センサ４３を有する。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
らインジェクタ１０に燃料、空気パルスの信号を、点火
プラグ９に点火信号を出力するようになっている。 第２図において制御ユニット４５について述べる。 先ず、エンジン回転数センサ４２のエンジン回転数Ｎお
よびアクセル開度センサ４３のアクセル開度φが入力す
る運転条件検出部４６を有し、この運転条件の信号が燃
料噴射量算出部４７に入力して、目標空燃比のマツプ等
を用いて運転条件に応じた燃料噴射量を定める。また、
運転条件の信号は空気噴射量算出部４８に入力して燃料
に対応した空気量を定めるのであり、これらの燃料、空
気量の信号は燃料パルス出力部４９．空気パルス出力部
５０に入力し、パルス信号Ｔｆ　、Ｔａに変換してイン
ジェフタ１０に出力する。 アイドル回転数制御用としてエンジン回転数Ｎ。 アクセル開度φが入力するアイドル検出部５１を有し、
エンジン回転数Ｎ、アクセル開度φが共に設定値以下の
場合にアイドルを検出する。このアイドル信号は上記燃
料噴射量算出部４７．空気噴射量算出部４８に入力して
、マツプ等によりアイドリング時の燃料および空気量を
定める。また、アイドル信号およびエンジン回転数Ｎは
アイドル回転数判定部５２に入力し、アイドル回転数の
目標回転数Ｎｄに対するエンジン回転数Ｎの変動状態を
判断する。そして目標回転数Ｎｄおよびエンジン回転数
Ｎの関係がＮｄ　＞Ｈの場合は、燃料パルス出力部４９
でパルス信号ＴｆをＴｆ−αに減電補正し、Ｎｄ　＞Ｎ
ａの場合は、逆にパルス信号ＴｆをＴｆ＋αに増量補正
するように構成される。 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３６で給気の戻り量
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３６の開度により給気は多く戻されて掃気量
が少なくなるのであり、こうしてポンプ損失を生じるこ
となくアクセル開度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
して排気ポート１１と共に掃気ポート１６を開くと、ア
クセル開度に応じた掃気量が掃気ポンプ３３により加圧
され、インタークーラ３２で冷却されて掃気ポート１６
よりシリンダ２の内部に流入する。そして、この掃気に
より排気ポート１１か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。ピストン３の上昇時に掃気ポート
１６．排気ポート１１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。 また、排気ポート１１が閉じた後に予め燃料パルス信号
によりインジェクタ１０に貯えられた所定の燃料が、空
気パルス信号による加圧空気で噴射して混合気を生成す
る。そして、上死点直前で点火プラグ９により着火され
ることで燃焼するが、この場合に掃気ポート１６から流
入する掃気流に燃焼室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る燃料が乗り、
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は下降して彫版行程
に移り、排気ポート１１が開いてシリンダ内圧により成
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。 一方、上記エンジン運転時に、エンジン回転数Ｎおよび
アクセル開度φにより運転条件検出部４６で運転条件が
検出され、燃料噴射量算出部４７および空気噴射量算出
部４８で燃料および空気の噴射量が算出され、これに基
づく燃料パルス信号Ｔｆ。 空気パルス信号Ｔａが燃料パルス出力部４９．空気パル
ス出力部５０からインジェクタ１０に出力して、各運転
条件に応じ燃料制御される。このため、混合気空燃比は
常に略目標空燃比と一致し、混合気量により負荷制御さ
れる。 アイドリング時は、第３図（ａ）のフローチャートで示
すようにエンジン回転数Ｎおよびアクセル開度φにより
アイドル検出部５１でアイドルが検出されるとくステッ
プＳ１．ステップＳ２）、燃料噴射量算出部４７．空気
噴射量算出部４８でこの場合の燃料等が算出されて（ス
テップＳ３）上述のようにインジェクタ１０から燃料噴
射する。このとき掃気ポンプ３３による掃気量は、制御
弁３６で略最適の一定に保持され、所定の空燃比になる
。またアイドル回転数判定部５２においてエンジン回転
数Ｎの変動状態が判断されており、エンジン回転数Ｎと
目標回転数Ｎｄとの関係がＮｄ　＜Ｈの場合はくステッ
プＳ４）、燃料パルス出力部４９にて燃料パルス信号Ｔ
ｆがＴｆ−αに減量補正されることで（ステップＳ５）
、インジェクタ１０の燃料噴射量は減じて空燃比が第３
図（ｂ）のようにリーン化する。このため、エンジン回
転数Ｎの上昇が押えられて低下に向う。一方、エンジン
回転数Ｎと目標回転数Ｎｄとの関係がＮｄ　＞Ｎの場合
はくステップＳ６）、燃料パルス出力部４９にて燃料パ
ルス信号ＴｆがＴｆ＋αに増量補正されることで（ステ
ップＳ７）、空燃比はリッチ化してエンジン回転数Ｎの
上昇を促すのであり、こうして目標回転数Ｎｄを保つよ
うにフィードバック制御される。 第４図（ａ）の他の実施例によると、アイドル回転数判
定部５２の判断により空気パルス出力部５０で空気パル
ス信号Ｔａを補正するようになっている。 即ちエンジン回転数Ｎと目標回転数Ｎｄとの関係がＮｄ
　＜Ｈの場合は（ステップ５１３）、空気パルス信号Ｔ
ａをＴａ＋βに増量補正しくステップ５１４）、エンジ
ン回転数Ｎと目標回転数Ｎｄとの関係がＮｄ　＞Ｈの場
合はくステップ５１５）、逆に空気パルス信号ＴａをＴ
ａ−βに減量補正する（ステップ８１６）。これにより
アイドリンク時は、第４図（ｂ）のフローチャート図の
ように実行され、上記実施例と同様に空燃比がリーンま
たはリッチ化されてアイドル回転数制御される。 第５図（ａ）の更に他の実施例によると、アイドル回転
数判定部５２の判断によりパルス出力部４９゜５０で燃
料パルス信号Ｔｆ、空気パルス信号Ｔａを同時に、Ｔｆ
−α、Ｔａ−αに減量（ステップ５２４）またはＴｆ＋
α、Ｔａ±αに増量（ステップ。 ５２６）補正する。これによりアイドリンク時は、第５
図［ｂ）のフローチャート図のように実行される。 この実施例では、エンジン回転数Ｎと目標回転数Ｎｄと
の関係がＮｄ　＜Ｈの場合に（ステップ５２３）インジ
ェクタ１０からの混合気量が減じてエンジン回転数Ｎの
上昇を抑え、エンジン回転数Ｎと目標回転数Ｎｄとの関
係がＮｄ＞Ｈの場合に（ステップ８２６）インジェクタ
１０からの混合気量が増してエンジン回転数Ｎの上昇を
促すようになり、こうして同様にアイドル回転数制御さ
れる。 なお、この実施例では空燃比が変化しないように制御す
れは更に好ましい。

【発明の効果】

以上述べてきたように、本発明によれば、２流体式の直
噴インジェクタを備えた２サイクルエンジンにおいて、
アイドリンク時を検出してアイドル回転数を空燃比まな
は混合気量で制御するので、アイドルの安定性が向上す
る。 さらに、２流体式インジェクタの燃料と空気の一方また
は両方により制御するので、微小制御を容易に行うこと
ができ、スロットル弁による流量制御に比べて応答性か
よく、オーバシュートが少ない。 さらにまた、インジェクタの燃料、空気のパルス信号を
補正するので、制御が容易化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２サイクル直噴エンジンのアイドル回
転数制御装置の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（ａ）は作用のフローチャート図、（ｂ）はアイ
ドル回転数制御のタイムチャート図、第４図（ａ）、　
（ｂ）および５図ｆａ）、　（ｂ）は他の実施例のブロ
ック図と作用のフローチャート図である。 １・・・２サイクルエンジン本体、２・・・シリンダ、
８・・・燃焼室、１０・・・インジェクタ、１６・・・
掃気ポート、２０・・・燃料通路、２５・・・空気通路
、３３・・・掃気ポンプ、４５・・・制御ユニット、４
７・・・燃料噴射量算出部、４８・・・空気噴射量算出
部、４９・・・燃料パルス出力部、５０・・・空気パル
ス出力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２サイクルエンジン本体の燃焼室に２流体式インジェク
   タを取付け、シリンダの掃気ポートには空気のみ給気す
   る掃気ポンプを連設し、上記インジェクタは、制御ユニ
   ットからの燃料と空気のパルス信号とにより所定量の燃
   料を加圧空気で押出して噴射する２サイクル直噴エンジ
   ンにおいて、上記制御ユニットは、アイドリング状態を
   検出するアイドル検出部と、アイドリング時に目標アイ
   ドル回転数に対する実際のアイドル回転数の変動を判断
   するアイドル回転数判定部とを有し、アイドル回転数変
   動時に、上記燃料と空気のパルス信号の一方または両方
   を、増量または減量するように補正する燃料パルス出力
   部と空気パルス出力部の何れか一方または両方を備えた
   ことを特徴とする２サイクル直噴エンジンのアイドル回
   転数制御装置。