JPH03149313A - 空気燃料噴射式２サイクルエンジンの低速回転制御装置 - 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、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サイクルニシジンの低速回転
制御装置に関し、特に低速回転時に噴射燃料が燃焼室内
の所定領域にて確実に層状をなすようにしてエンジン回
転数を安定化てきるようにした装置に関する。本発明は
アイドリング回転数の制御に特に効果的であるので、以
下アイドリング制御を例にとって説明する。

〔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する
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、上記バルプの開時間長
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〕

ところで上記空気燃焼噴射装置を備えたエンジンでは、
特にアイドリング状態では、噴射された燃料を点火プラ
グ近傍の所定領域に層状に滞留させ、この状態で燃焼さ
せるいわゆる層状燃焼を行うようにしている。従って、
アイドリング制御においては、上述のように燃料の噴射
量を制御するだけでなく、噴射された燃料が確実に上記
層状をなすように噴射することが重要である。即ち噴射
方法の如何によっては、噴射された燃料が燃焼室全体に
拡散され、掃気ボートからの空気と混合されてしまい、
上記層状燃焼が行えず、結局アイドリング回転数が不安
定になる懸念がある。

本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたちので、噴射
燃料を確実に層状に滞留させて層状燃焼を確保し、もっ
てアイドリング状態の低速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低速回転制御
ＡＷＩを捉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、燃焼室内に臨む噴射口をバルブで開閉するこ
とにより燃料を空気とともに気筒内に直接噴射する空気
燃料噴射式２サイクルエンジンの低速回転制御装置にお
いて、エンジンの低速回転状態を検出する検出手段と、
低速回転状態が検出されたとき上記バルブのリフト量を
他のエンジン回転数時のリフト量より小さく制御するリ
フト量制御手段とを備えたことを特徴としている。

ここで本発明におけるリフト量の制御は、例えばバルブ
駆動用電磁コイルへの電流を全開時の電流値に達する前
に遮断することにより実現できる。

また本発明の低速回転制御においては、低速回転状態が
検出された後、検出エンジン回転数が設定回転数から振
れた場合、バルブリフト量は所定の小リフト量−定とし
、かつ燃料噴射量のみを変化させるのが好ましい。即ち
検出エンジン回転数が設定回転数より高いときは燃料噴
射量を減少させ、低いときは増加させるが、この場合で
もリフト量は小さい値で一定とするのが好ましい。

〔作用〕

本発明に係る低速回転制御装置によれば、低速回転以外
の通常運転状態では、バルブは全閉から全開の間でフル
リフトし、該リフト量に応じた燃料及び空気が噴射され
る。一方、低速回転状態が検出されると、リフト量制御
手段がバルブリフト量を他のエンジン回転数におけるフ
ルリフトより小さい値、例えば１／２に制御する。その
結果、噴射空気量が少なくなって流速が低下し、燃料の
単位時間あたりの飛距離で表されるいわゆる貫通力が弱
くなり、燃料粒が噴射口から遠くへ飛ばされることなく
噴射口近傍に層状に滞留し、その結果層状燃焼が確実に
行われ、エンジン回転数の安定性が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第７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図第３図はその動作を説明するための図、第４図第
５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６図第７図は該実施例エンジンの断面右側面
図、正面図である。

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、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を搭載してポ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内に配置されノ４２クランク軸
６のクランクアーム６ａにコンロソド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。また各クラ
ンク室２ａの車戦時後側（第６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り一ド弁７が配
設されている。なお、上記吸気口はクランク室２ａの前
側に形成してもよい。また上記各吸気口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の一端には、スロット
ルバルブを内蔵するスロットルボディ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。

なお、１２は上記スロットルバルブが所定開度以上のと
き該バルブの上流側に燃料を噴射する副燃料噴射弁、１
３はスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度
センサ、１４は発電機、１５は各種補器頬駆動プーリで
ある。

また上記シリンダボディ３の背面側の上記吸気口２ｂ上
方部分には排気ボー）３ｂが形成されており、該各排気
ボー）３ｂに接続された排気マニホールド１６の各分岐
管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、車両後方に延びている。なお、図示して
いないが、上記シリンダボディ３には上記各クランク室
２ａと各気筒３ａの上部とを連通させる掃気道路が形成
されている。

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を構成する燃焼四部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
フト４に斜め後方から螺挿された点火プラグＩ８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フト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２
０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とから構成される装置上記噴射ボ
ディ２０１よ、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、
上記バルプ機構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２
４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（円筒状の胴部２６Ｍの上端にフランジ部２６
ｂ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
ｌ７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２６ｄ．２６ｅがリング状に凹設されており、該
上．下横凹溝２６ｄ．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．そして上記各横口溝２６ｄ．２６ｅ及び縦凹溝
２６ｆ内が燃料室２８になっており、該燃料室２８は内
側ハウジング２Ｇ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、３０はシ
ールリングである。

また上記各ボディ本体２４の車載時後側に位置する部分
の上記点火プラグｌ８上方に、上記噴射弁２２を取り付
けるため取付四部２４ａが該点火プラグｌ８と略平行に
凹設されている。この各取門部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、２５
ｃ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。

また上記各燃料噴射弁２２の上端の燃料供給口２２ｂは
体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！ｌ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ｉ」２６Ｃ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３
３ｄ。

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、ロックナツト３
５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
むようにキャッブ４３が着説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ントボルトである。

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２
６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］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
端は圧力鯛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。

本実施例のアイドリング制御装置のブロック構成を示す
第１図において、５１はＩＥｃＵ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５２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、該状態に応したリフト量及び開タイミングを実
現するための電流制御信号Ａをバルブ機構２０に出力す
るリフト量制御手段として機能する。またこのＥＣＵ５
１は、上記スロットル開度、エンジン回転数に応じた燃
料噴射量を求め、これを実現するための開時間長信号Ｂ
を燃料噴射弁２２に出力する燃料噴射量制御手段として
も機能する。

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ｌの−般的存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、
新気が掃気ポートから供給され、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Ｎ１
９の空気室２７内には所定圧の圧縮空気がエアレール４
０の空気通路４０ａ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３ｂの開タイミングに合わせて各
空気燃料噴射装Ｗ１９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。これによりバルブ３
３がリフトして空気噴射口２６Ｃ及び燃料噴射口２６ｇ
を開き、空気室２７内の圧縮空気が空気噴射口２６ｃ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。

次に上記バルブ３３のリフト動作について、主として第
１図〜第３図を用いて詳述する。まず、ＥＣＵ５１が、
スロットル開度信号ａ及びエンジン回転数信号すからエ
ンジンの運転状態の判別を行い、アイドリング以外の通
常運転状態であると判別すると、電磁コイル３６への電
流を、第２図（ａ）に破線で示す曲線に従って制御する
。即ち、制御電流をリテーナ３４を吸着するに必要な電
流１１に増加させた後、上記吸着状態を保持するに必要
な電流ｉ１に減少させ、これを所定の噴射時間を１だけ
保持する。これによりバルブ３３は第２図一）及び第３
図（ａ）、　（ｂ）に示すように全閉から全開までフル
リフト（リフト量Ｈ）することとなる。

一方、スロットルが全閉でエンジン回転数が所定のアイ
ドル回転数領域になると、上記ＥＣＵ５１がアイドリン
グ状態と判別し、上記電磁コイル３６への電流を、第２
図（Ｊｌ）に実線で示すように、上記電流ｉ１より小さ
い１２まで増加した時点で、つまり給電開始から噴射時
間を２経過時に遮断する。

これにより、バルブ３３は第２図（ｂ）及び第３図（ｅ
）に示すように、上記全閉から例えば半開（リフト量ｈ
）だけリフトすることとなる。

このように本実施例装置では、アイドリング状態では、
バルブ３３のリフト量を、例えば他の運転状態のリフト
量の１７２に減じるようにしたので、それだけ空気噴射
量が減少して噴射速度が低下する。そのため噴射の貫通
力が低下し、噴射燃料が遠くまで飛ばされることなく、
噴射口近傍の所定領域に層状に滞留することとなり、層
状燃焼がより確実に行われ、その結果アイドリング回転
数が安定化する。なおこの場合、エンジン回転数が所定
のアイドリング回転数より高い側に振れた場合は燃料噴
射弁２２からの燃料噴射量を減少させ、逆の場合は増大
させる。

一方、アイドリング以外の領域では、バルブリフト量は
従来どおりであるから、必要な流速が得られ、燃料と空
気が燃焼室全体に拡散され、いわゆる均一混合燃焼が可
能である。

また上記アイドリング状態ではバルブ３３がフルリフト
しないので、リテーナ３４が電磁コイル３６に当たるこ
とがなく、従ってリテーナ打音が無くなる分だけ空気燃
料噴射装置付近からの騒音が軽減される。

なお、上記実施例ではアイドリング時の場合を説明した
が、本発明では、アイドリング時を含む低速低負荷時に
もリフト量を減少させるようにしても良い。

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、アイドリング等の低速回転時にバルブリフト
量を減少させることにより、噴射体の貫通力を軽減して
層状燃焼をより確実に行うことができ、エンジン回転数
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
ンジンの低速回転制御装置によれば、低速回転時にバル
ブリフト量を減少させるようにしたので、噴射流速が低
下する分だけ貫通力を低下させて噴射燃料を層状にでき
、層状燃焼をより確実に行うことができ、その結果アイ
ドリング回転数等の低速回転数を安定化できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７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、第３図は動作を説明するための図であり、第２図（
ａｌ　、第２図山）はそれぞれ噴射時間−Ｍ御電流特性
図、噴射時間−リフト量特性図、第３図（ａ）〜第３図
（Ｃ）はパルプのリフト動作を示す行程図、第４図、第
５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６図、第７図はそれぞれ該実施例エンジン
の断面右側面図、一部断面正面図である。 図において、ｌは空気燃料噴射式２サイクルエンジン、
３ａは気筒、１３．５２はスロットル開度センサ、回転
数センサ（検出手段）、１７は燃焼室、２６ｃ、２６ｇ
は空気、燃料噴射口、３３はバルブ、５１はＥＣＵ　（
リフト量ｆＩ１ｍ手段）である。 特許出願人　ヤマハ発動機株式会社 〜　　−貢ヨ　、７−−−−−−ｉ ０】 懐

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室内に臨む噴射口をバルブで開閉することに
   より燃料を空気とともに気筒内に直接噴射する空気燃料
   噴射式２サイクルエンジンの低速回転制御装置において
   、エンジンの低速回転状態を検出する検出手段と、低速
   回転状態が検出されたとき上記バルブのリフト量を他の
   エンジン回転数時のリフト量より小さく制御するリフト
   量制御手段と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低速回転制御装置。