JPH03121261A - 空気燃料噴射式２サイクルエンジンの噴射量制御装置 - 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、空気燃料噴射装置により空気及び燃料を気筒
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
エンジンに関し、特にエンジンの高速回転時においても
必要な燃料噴射量を確保できるようにした噴射量制御方
法の改善に関する。

〔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を利であるが、低速低負荷
時に失火を含む不整燃焼が生じ易く、排気ガス中に炭化
水素が多く、また掃気方式に起因する吹き抜けにより燃
料消費率が悪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。

上記２サイクルエンジンにおいて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６１−５０
３０４３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、所定圧力
の燃料、圧縮空気を供給する燃料ダクト。

及び圧縮空気ダクトを接続するとともに、上記開口をパ
ルプで開閉するように構成されている。

〔発明が解決しようとす墨問題点〕

ところで当然ながらエンジン回転速度が高くなるほど上
記バルブの１サイクル毎の許容開時間は短くなる。従っ
て燃料噴射弁としては、高速回転時においても必要な燃
料噴射量を確保できるよう噴射容量を設定することが必
要であり、その結果高回転型エンジンはど大容量の燃料
噴射弁が必要となる。しかしながら燃料噴射弁の構造上
噴射量の可変範囲（ダイナミックレンジ）に限界がある
ことから、噴射容量を大きくするほど最低噴射量も大き
くなり、結局燃料噴射弁自体を大容量にするとアイドリ
ング時のエンジン回転が不安定になり易い問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、燃料
噴射弁自体の容量をそれほど大きくすることなく、エン
ジンの高回転時に必要な噴射量を確保でき、従ってアイ
ドリングから高速高負荷域まで安定した燃料噴射を実現
できる空気燃料噴射式２サイクルエンジンの噴射量制御
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〕

そこで本発明は、燃焼室への噴射口を有するチャンバ内
に空気、燃料を単独で又は混合状態で供給するとともに
、上記噴射口をバルブで開閉することにより空気及び燃
料を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噴射量制御装置において、上記燃料
圧力！’ｆと空気圧力Ｐａとの差圧力ΔＰ　（＝Ｐｆ−
Ｐａ）をエンジン回転速度が高いほど大きく設定する燃
料噴射量設定手段を備えたことを特徴としている。

ここで本発明において、差圧力ΔＰの増大パターンには
各種のＬｉ様が含まれる。例えばアイドリング回転から
最大回転まで全範囲に渡って略比例的に増加させる、又
は所定回転までは一定とし、該所定回転以上において略
比例的に増加させる、等の態様が含まれ、必要なエンジ
ン特性あるいは燃料噴射弁自体の容量等に応じて適宜選
択することとなる。

また、本発明における燃料噴射量設定手段は、マイクロ
コンピュータ等で実現されるものであり、上述の差圧力
ΔＰの増大パターンを記憶しておき、これに基づいて差
圧力設定信号を圧力調整弁に出力することとなる。

〔作用〕

第６図はエンジン回転速度と最大噴射量、許容噴射時間
との関係を示す特性図である。この図から明らかなよう
に、エンジン回転速度が高くなるほど許容噴射時間（バ
ルブの最大開時間）は減少するのに対し、必要噴射量は
増大する。一方、実際の噴射量は、燃料圧力Ｐｆが空気
圧力Ｐａより大きいほど、つまり両者の差圧力ΔＰが大
きくなるほど増大することが判る。

本発明では、エンジン回転速度が高くなるほど上記差圧
力ΔＰを大きく設定したので、高回転時においても必要
な噴射量を確保できる。また噴射弁自体の容量をそれほ
ど大きくすることなく、差圧力を大きくして噴射量を確
保する方法であるから、アイドリング時のような噴射量
の少ない場合にも噴射状態が安定することとなり、その
結果低速低負荷から高速高負荷までの全域に渡って必要
な燃料量を精度良く確保できる。

〔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５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噴射量制御装置を説明する
ための図であり、第１図は制御系統図、第２図はエンジ
ン回転−差圧力特性図、第３図はフロートチャート図、
第４図、第５図は該実施例エンジンの断面側面図、正面
図である。

まず第４図、第５図において、１は空気及び燃料を気筒
内に直接噴射させ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、３つの気筒３ａ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上にシリンダへラド
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にコンロフト６ｂを介して連結され
ており、該各クランクアームロａ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。また各クランク
室２ａの車載時後側（第４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、
咳各吸気口２ｂにはこれを開閉するリード弁７が配設さ
れている。またこの各吸気口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。なお
、１４は発電機、１５は各種補具類駆動プーリである。

また上記シリンダへラド４の下面の上記各気筒３ａ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。

さらに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内に形成されたチャンバとしての空
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。なお、４０は圧縮空気供給用エアレール、３１
は燃料供給用フューエルレールである。

次に第１図において、上記吸気マニホールド８のエアチ
ャンバ８ｂはエアダクト１０によってエアクリーナ１１
に接続されており、その途中にはスロットルバルブ５１
．エアフローメータ５２が介設されている。なお、６０
Ｃはスロットル開度を検出するスロットルセンサである
。また、上記空気燃料噴射装置１９には、上記噴射ボデ
ィ２０内の空気室に圧縮空気を所定圧力で供給する空気
供給装置５５と、上記燃料噴射弁２２に燃料を所定圧力
でもって供給する燃料供給装置６１とが接続されている
。

上記空気供給装置５５は、コンプレッサ５６の吸込側に
エアクリーナ５７を接続し、吐出側を空気供給通路５８
ａにより上記エアレール４０の入側端に接続し、該エア
レール４０の出側端に接続された空気排出通路５８ｂに
エアレギュレータ５９を接続した構造となっている。な
お、６０ｄは空気圧センサである。

上記燃料供給装置６１は、燃料タンク６２を燃料吸引通
路６３ａ、オイルフィルタ６４を介してオイルポンプ６
５に接続し、該ポンプ６５の吐出口を燃料供給通路６３
ｂを介して上記フューエルレール３１の入側端に接続す
るとともに、該燃料供給通路６３ｂの下流端に燃料レギ
ュレータ６６を接続し、該レギュレータ６６の二次側を
戻り通路６３ｄにより上記燃料タンク６２に連通させた
構造となっている。上記燃料レギュレータ６６は開閉弁
６６ａを電磁コイルで移動させることにより上記フュー
エルレール３１内の圧力を所定値に設定する。なお６０
ｅは圧力センサ、６６ｂは異常圧時にバイパス通路６３
ｃを開くためのリリーフ弁である。

６７はエンジン運転状態に応じた燃料噴射量を確保する
ためのコントロールユニットであり、これは本発明の燃
料噴射量設定手段を構成している。

このコントロールユニット６７には、上記圧力センサ６
０ｅからの燃料圧、水温センサ６０ａからの水温、回転
数センサ６０ｂからのエンジン回転数、スロットルセン
サ６０（、からのスロットル開度、エアフローメータ５
２からの空気流量、空気圧センサ６０ｄからの空気圧が
入力される。そして内蔵するたエンジン回転数−差圧力
マツプ（第２図参照）から検出エンジン回転数に応じた
差圧力ΔＰ　（＝燃料圧力Ｐｆ−空気圧力Ｐａ）を求め
、該差圧力を実現するための駆動信号ａ　−ｙ　ｄをそ
れぞれ空気燃料噴射装置１９のバルブ機構２１、燃料噴
射弁２２、燃料ポンプ６５、燃料レギュレータ６６に出
力する。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例エンジン１では、ピストン５の上昇に伴ってク
ランク室２ａ内が負圧になるとり一ド弁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、排気ボート３ｂが
開き、またこれに少し遅れて掃気ボートが開き、これに
より気筒３ａ内に、新気が掃気ボートから供給され、燃
焼ガスが排気ボ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。そして上記排気ボートの開タイミ
ングに合わせて各空気燃料噴射装置１９のバルブ機構２
１の電磁コイルが通電され、またこれと略同時に燃料噴
射弁２２の電磁コイルにも通電される。これによりバル
ブが下降して空気噴射口及び燃料噴射口を開き、空気室
内の圧縮空気が空気噴射口から燃焼室１７内に噴射され
、また上記燃料室内に貯溜されていた燃料が燃料噴射弁
２２からの噴射燃料量に相当する量だけ燃料噴射口から
燃焼室１７内に噴射される。

そして本実施例では、上記圧縮空気及び燃料の供給にお
いて、上記コントロールユニット６７が燃料圧力Ｐｆと
空気圧力Ｐａとの差圧力ΔＰを第２図（ａｌに示すエン
ジン回転数−差圧力特性図に沿って制御する。即ち、上
記コントロールユニット６７は、第３図の制御フローに
示すように、一定時間毎に回転数センサ６０ｂからの検
出エンジン回転数Ｎ、燃料圧カセンサ６０ｅからの検出
燃料圧力Ｐｆ、及び空気圧力センサ６０ｄからの検出空
気圧力Ｐａを読み込み（ステップＳ１）、内蔵するエン
ジン回転数−差圧力マツプから検出エンジン回転数Ｎに
応じた目標差圧力ΔＰｏを求める（ステップ３２）とと
もに、上記検出燃料圧力Ｐｆから検出空気圧力Ｐａを差
し引いて検出差圧力ΔＰｃを演算しくステップＳ３）、
上記目標差圧力ΔＰｏと検出差圧力ΔＰｃとを比較しく
ステップＳ４）、検出差圧力ΔＰｃがΔＰＯより大きい
場合は、燃料レギュレータ６６の開閉弁６６ａに開信号
を出力し、検出差圧力ΔＰｃがΔＰａと等しいか、小さ
い場合は開閉弁６６ａへの開信号を停止する。なお、目
標とする上記エンジン回転数−差圧力特性としては各種
の変形例が考えられ、例えば第２図（ｂｌに示すうに、
所定回転数までは差圧力ΔＰを一定に保ち、該所定回転
数以上においては差圧力ΔＰをエンジン回転数が高くな
るほど増大するようにしてもよい、ここで差圧力ΔＰを
増大させる方法には、上記のように空気圧力Ｐａを基準
にして燃料圧力Ｐｆを大きくする方法、及び燃料圧力Ｐ
ｆを基準にして空気圧力Ｐａを低下させる方法が採用で
きる。

このように本実施例では、エンジン回転数が高くなるほ
ど燃料圧力Ｐｆと空気圧力Ｐａとの差圧力ΔＰを大きく
設定したので、許容噴射時間が短くなっても必要な噴射
量を確保でき、エンジンの高回転化に対応できる。また
、燃料噴射弁２２の噴射容量自体はそれほど大きくする
必要は無いから、アイドリング時のような噴射量が少な
い場合に噴射状態が不安定になることもない。

〔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
ンジンの噴射量制御装置によれば、差圧力ΔＰ（−燃料
圧力Ｐｆ−空気圧力Ｐａ）を、エンジン回転速度が高い
ほど大きく設定したので、許容噴射時間が短くなっても
必要な噴射量を確保でき、また噴射量を少なくすべき低
速低負荷時においても噴射状態が不安定になることがな
く、アイドリングから高速高負荷までの広範囲において
必要な噴射量を精度よく確保できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例による空気燃料
噴射式２サイクルエンジンを説明するための図であり、
第１図は空気、燃料制御系統図、第２図ｆａｌ、　（ｂ
ｌはそれぞれエンジン回転数−差圧力特性図、第３図は
制御フローを示すフローチャート図、第４図、第５図は
該実施例エンジンの断面側面図、正面図、第６図は本発
明の詳細な説明するための差圧力と噴射量との関係を示
す特性図である。 図において、１は空気燃料噴射式２サイクルエンジン、
６７はコントロールユニット（燃料ｊ［耐量設定手段）
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室への噴射口を有するチャンバ内に空気、燃
   料を単独で又は混合状態で供給するとともに、上記噴射
   口をバルブで開閉することにより空気及び燃料を気筒内
   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
   ンジンの噴射量制御装置において、上記燃料圧力Ｐｆと
   空気圧力Ｐａとの差圧力ΔＰ（＝Ｐｆ−Ｐａ）をエンジ
   ン回転速度が高いほど大きく設定する燃料噴射量設定手
   段を備えたことを特徴とする空気燃料噴射式２サイクル
   エンジンの噴射量制御装置。