JPH0385346A - ２サイクルエンジンのアイドリング回転数制御装置 - 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、掃気ポンプにより給気し、一流体式インジェ
クタにより筒内へ燃料を直接噴射する２サイクルエンジ
ンにおいて、燃料噴射量を制御するパルス幅によりアイ
ドリング時の回転数を一定に制御する２サイクルエンジ
ンのアイドリング回転数制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に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。このため、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ボートよりシリンダ
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
を平滑に得がたくなる。クランクケース圧による掃気能
力には限界があるので、アイドリング時の燃焼が不安定
であり、アイドリング回転数を一定に保持することは困
難であると共に、高負荷でのトルクも充分増大し難い等
の問題がある。

そこで従来、上記アイドリング時の燃焼改善に関し、例
えば特開昭５７−８６５２２号公報の先行技術がある。

ここで、シリンダとクランクケースとの間に掃気連路と
各別に抽気路を設け、圧縮行程でシリンダ内の混合気の
一部を抽気路によりクランクケースに戻し、ピストンの
有効圧縮行程を減少することが示されている。

また、特開昭５６−１１３０２０号公報には、ディーゼ
ル機関の電子式調速装置に関し、供給燃料量を制御して
目標回転数と実際回転数との差を僅少の制御量誤差内に
抑え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、上記第１の先行技術のものにあっては、シリ
ンダの混合気の抽出により、圧縮比、燃焼圧力が直接影
響を受けて所定の動力が得られないことがある。また、
抽気によるクランクケース内圧の増大で吸気が制限され
る恐れがあり、新気の導入に対し好ましくない。

１２の先行技術のものにあっては、電磁弁に印加されて
いる一定周期のパルスのデユーティ比を変化させて供給
燃料量を制御する装置であるので、比較的エンジン回転
数の変動幅の小さいエンジンには適用可能であるが、２
サイクルエンジンにおける如く燃焼の不安定によってア
イドリング回転数の変動幅が大きい場合、燃焼の安定性
を得るための成層燃焼では成層化に望ましい燃料噴射タ
イミングに噴射時期を設定する必要がある。

なお、成層燃焼方式を行なっているエンジンでは、空気
量を多少調整したところでアイドリング回転数は変化し
ない。従って、スロットルバルブに対してバイパスした
通路を設けて空気量を調整する４サイクルエンジン用の
アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）装置等を使用
することはできないという問題がある。

本発明は、上述した点に鑑みて提案されたもので、掃気
ポンプにより給気し、一流体式インジェクタにより筒内
へ直接燃料を噴射する方式の２サイクルエンジンにおい
て、実際と目標のアイドリング回転数との偏差に基づい
て燃料噴射パルス幅を補正し、所定の噴射タイミングで
燃料噴射することによりアイドリング回転数を目標アイ
ドリング回転数へ収束させ、かつ成層燃焼の可能な２サ
イクルエンジンのアイドリング回転数制御装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、掃気ポンプによ
り給気し、一流体式インジェクタより制御ユニットから
の燃料噴射パルス信号で所定量の燃料を直接筒内へ噴射
する２サイクルエンジンにおいて、上記制御ユニットは
、エンジン回転数センサとアクセル開度センサとにより
検出された信号に基づいて上記エンジンの運転条件を判
定する運転条件判定手段と、アイドリング時の噴射タイ
ミングを設定する噴射タイミング設定手段と、上記運転
条件判定手段にてアイドリング状態と判定された信号と
エンジン回転数センサにより検出された信号とに基づい
てアイドリング回転数を検出するアイドリング回転数検
出手段と、アイドリング回転数と目標アイドリング回転
数とを比較して目標アイドリング回転数との偏差を判定
する比較判定手段と、目標アイドリング回転数との偏差
に応じて燃料噴射量の補正量を決定する燃料補正量決定
手段と、燃料噴射量の補正量により補正燃料のパルス幅
を決定する補正燃料パルス幅決定手段とを有し、上記噴
射タイミング設定手段にて設定された噴射タイミングで
上記補正燃料パルス幅決定手段によって求めるれた補正
燃料パルス幅により燃料噴射パルス幅を補正し、上記噴
射タイミング設定手段にて設定された所定の噴射タイミ
ングで燃料噴射して、アイドリング回転数を目標アイド
リング回転数に保持することを特徴とするものである。

〔作　　　用〕

このような構成に基づいて、本発明の２サイクルエンジ
ンのアイドリング回転数制御装置によれば、アイドリン
グ状態で実際のアイドリング回転数と目標アイドリング
回転数との偏差を求め、所定の噴射タイミングで、アイ
ドリング回転数が目標アイドリング回転数より高い場合
は、燃料噴射パルス幅を短くして回転数が下がるように
制御し、アイドリング回転数が目標アイドリング回転数
より低い場合は、燃料噴射パルス幅を長くして回転数が
上がるように制御することにより、アイドリング回転数
は外乱および負荷の変化等に影響されることなく目標ア
イドリング回転数に保持され、かつ成層燃焼が可能とさ
れる。

〔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２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ｌ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８が往復動可能に挿入され、
クランク室４のクランク軸５のバランサ７に偏心して回
転自在に連結されたコネクティングロッド６に、ピスト
ン３が連結されている。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８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ｌ
ｌと連通ずる排気管１２に触媒装置Ｉｇ。

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の排気ボート１１の位置から略９０度ずれた
位置（または排気ボート１１に対向した位置）には、ピ
ストン８によって所定のタイミングで開閉する掃気ボー
ト１Ｂが開口し、この掃気ボート１Ｂに掃気系が設けら
れる。

上記インジェクタ１０は一流体式であって、インジェク
タ１０の燃料通路２０がフィルタ２１．燃料ポンプ２２
を介して燃料タンク２３に連通し、燃料通路２Ｇの途中
に調圧弁２４が設けられ、常に一定の圧力の燃圧を生じ
、予め燃料パルスにより所定の燃料をインジェクタｉｏ
より噴射する。

次いで、掃気ポー）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に掃気ボート１Ｂ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８３が連設される。また、掃気ポンプ３８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８５が連通し、このバイパス通路３５に
負荷制御用の制御弁３Ｂ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３Ｂの開度を反比例的に開閉するように連結する
。また、エンジン回転数センサ４２゜アクセル開度セン
サ４８．クランク角センサ４４の信号は制御ユニット４
５に人力して処理され、制御ユニット４５からインジェ
クタＩＯに燃料パルスの信号を、点火プラグ９に点火信
号を出力するようになっている。

制御ユニット４５は、第１図に示すように、エンジン回
転数センサ４２の信号によりエンジン回転数Ｎを検出す
るエンジン回転数算出手段４Ｂと、アクセル開度センサ
４３の信号によりアクセル開度φを検出するアクセル開
度検出手段４７とを有し、上記エンジン回転数算出手段
４６．アクセル開度検出手段４７の検出信号は運転条件
を判定する運転条件判定手段４８に入力し、運転条件判
定手段４８の出力信号は基本燃料噴射量設定手段４９に
人力して、運転条件に応じた基本燃料噴射量Ｔｐを決定
する。

また基本燃料噴射量設定手段４９からの信号Ｔｐが燃料
噴射パルス幅決定手段５１に人力して決定された燃料噴
射パルス幅の信号ＴＩは、インジェクタ駆動手段５２を
介してインジェクタｌＯに出力される。

また、運転条件判定手段４８からの信号とクランク角セ
ンサ４４によって検出されたクランク角θの信号とが、
噴射タイミング設定手段５０に入力して噴射タイミング
Ｔθが求められ、噴射タイミングＴθがインジェクタ駆
動手段５２に人力して所定のタイミングでインジェクタ
ＩＯから燃料が噴射される。

一方、エンジン回転数算出手段４Ｂと運転条件判定手段
４８との信号が人力することによりアイドリング回転数
を検出するアイドリング回転数検出手段５３を有し、ア
イドリング回転数検出手段５３にて検出されたアイドリ
ング回転数Ｎｉと目標アイドリング回転数設定手段５４
にて設定された目標アイドリング回転数Ｎｓとが比較判
定手段５５に入力し、実際のアイドリング回転数Ｎｌと
目標アイドリング回転数Ｎｓとの偏差ΔＮが求められる
。

比較判定手段５５により求められた偏差ΔＮの信号は、
燃料補正量決定手段５Ｂに入力して実際のアイドリング
回転数Ｎｌと目標アイドリング回転数Ｎｓとの偏差ΔＮ
に対する燃料補正量ｋｌ’が決定され、燃料補正量ｋｆ
の信号が補正燃料パルス幅決定手段５７に人力する。

補正燃料パルス幅決定手段５７からの補正燃料パルス幅
の信号ｋｆｉは燃料噴射パルス幅決定手段５１に入力し
、実際のアイドリング回転数Ｎｌと目標アイドリング回
転数Ｎ８との偏差ΔＮに基づいて燃料噴射パルス幅を補
正決定する。

なお、第２図に示した点火信号の詳細は第１図では省い
である。

次いで、このように構成された２サイクルエンジンの作
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８Ｂ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８６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３Ｂ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２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）１１と共に掃気ボー）１Ｂを開くと、ア
クセル開度に応じた掃気量が掃気ポンプ８３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の上昇時に掃気ボート
１Ｂ、排気ボート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、排気ボート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ｌＯに貯えられた所定の燃料が噴
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
掃気ボートｔｅ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がら第４図に示すように、成層化に望
ましい所定のタイミングおよび時間で噴射される燃料が
給気に乗り、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８は下降して膨脂行程
に移り、排気ボート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。

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により運転条件判定手段４８で運転条件
が判定され、基本燃料噴射量設定手段４９で基本燃料噴
射量Ｔｐが算出され、これに基づく燃料噴射パルス幅Ｔ
Ｉの信号がインジェクタ駆動手段５２からインジェクタ
１０に出力して、各運転条件に応じた燃料が制御される
。

次いで、制御ユニット４５におけるアイドリング回転数
の制御作用を、第３図のフローチャートに基づいて説明
する。

まず、エンジンの運転が開始されると、ステップ５ｔｏ
ｔでエンジン回転数センサ４２．アクセル開度センサ４
３．クランク角センサ４４によりエンジン回転数Ｎ、ア
クセル開度φ、クランク角θが読み込まれ、ステップ５
１０２で運転条件が判定される。次に、ステップ５１０
３でアイドリング状態か否がか判定され、アイドリング
状態であればステップ８１０４゜５１０５で成層化に望
ましい噴射タイミングと、実際のアイドリング回転数と
が検出される。そしてステップ５１０Ｂで実際のアイド
リング回転数が目標アイドリング回転数に対して高いか
低いかが判定され、第４図に示すように、実際のアイド
リング回転数が目標アイドリング回転数より高い場合は
、ステップ８１０９により補正燃料パルス幅が短くなる
ように減量補正され、ステップｓｔｏｇで所定の噴射タ
イミングにインジェクタＩＯから噴射されるので、アイ
ドリング回転数は低下し、目標アイドリング回転数へ収
束する。

またステップ９１０７において実際のアイドリング回転
数が目標アイドリング回転数より低い場合は、ステップ
８１０７で補正燃料パルス幅が長くなるように増量補正
され、ステップｓｔｏｇで所定の噴射タイミングにイン
ジェクタＩＯより噴射されるので、アイドリング回転数
は上昇し、目標アイドリング回転数へ収束する。

従って、燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）に対するエン
ジン回転数は、空気量（給気比）が一定の成層燃焼の場
合には第５図の実線で示すようになる。そして無負荷状
態、すなわちアイドリング時のエンジン回転数ＮＩにお
いて、ニアコンディショナあるいは電気系統の負荷が加
わっても、これ等の負荷に対応した燃料噴射量を増量補
正することにより、負荷時においても無負荷時のアイド
リング回転数Ｎ１と同じアイドリング回転数Ｎｌへ一定
に保持して、第５図の点線で示すように、燃料噴射量に
対するエンジン回転数は実線の特性を平行移動した特性
となり、成層燃焼を損うことなく、アイドリング回転数
を目標アイドリング回転数に収束させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、掃気ポンプによ
り給気し、一流体式インジェクタにより筒内へ直接燃料
を噴射する方式の２サイクルエンジンにおいて、実際の
アイドリング回転数と目標アイドリング回転数との偏差
に基づく補正燃料パルス幅で燃料噴射パルス幅が補正制
御され、所定の噴射タイミングで燃料噴射されるため、
アイドリング回転数が外乱および負荷の変化に影響され
ることなく目標アイドリング回転数に保持され、かつ成
層燃焼が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御ユニットのブロック図、第２図は本発明に
よる２サイクルエンジンのアイドリング回転数制御装置
を示す全体構成図、第３図は作用を説明するフローチャ
ート図、第４図は燃料噴射時期の制御例を示すタイムチ
ャート図、第５図は燃料噴射量とエンジン回転数との関
係を示す特性図である。 ｌ・・・エンジン本体、２・・・シリンダ、８・・・燃
焼室、ｌＯ・・・インジェクタ、１６・・・掃気ボート
、３３・・・掃気ポンプ、４２・・・エンジン回転数セ
ンサ、４８・・・アクセル開度センサ、４４・・・クラ
ンク角センサ、４５・・・制御ユニット、４８・・・運
転条件判定手段、５ｏ・・・噴射タイミング設定手段、
５１・・・燃料噴射パルス幅決定手段、５２・・・イン
ジェクタ駆動手段、５３・・・アイドリング回転数検出
手段、５５・・・比較判定手段、５Ｂ・・・燃料補正量
決定手段、５７・・・補正燃料パルス幅決定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 掃気ポンプにより給気し、一流体式インジェクタより制
   御ユニットからの燃料噴射パルス信号で所定量の燃料を
   直接筒内へ噴射する２サイクルエンジンにおいて、 上記制御ユニットは、エンジン回転数センサとアクセル
   開度センサとにより検出された信号に基づいて上記エン
   ジンの運転条件を判定する運転条件判定手段と、アイド
   リング時の噴射タイミングを設定する噴射タイミング設
   定手段と、上記運転条件判定手段にてアイドリング状態
   と判定された信号とエンジン回転数センサにより検出さ
   れた信号とに基づいてアイドリング回転数を検出するア
   イドリング回転数検出手段と、アイドリング回転数と目
   標アイドリング回転数とを比較して目標アイドリング回
   転数との偏差を判定する比較判定手段と、目標アイドリ
   ング回転数との偏差に応じて燃料噴射量の補正量を決定
   する燃料補正量決定手段と、燃料噴射量の補正量により
   補正燃料のパルス幅を決定する補正燃料パルス幅決定手
   段とを有し、 上記噴射タイミング設定手段にて設定された噴射タイミ
   ングで上記補正燃料パルス幅決定手段によって求められ
   た補正燃料パルス幅により燃料噴射パルス幅を補正し、
   上記噴射タイミング設定手段にて設定された所定の噴射
   タイミングで燃料噴射して、アイドリング回転数を目標
   アイドリング回転数に保持することを特徴とする２サイ
   クルエンジンのアイドリング回転数制御装置。