JPH0419359A - 多気筒２サイクル内燃機関 - 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〕 本発明は多気筒２サイクル内燃機関に関する。

（従来の技術〕 特開平１−２５３５６５号公報には、圧縮空気通路の先
端にノズル口を形成すると共に、圧縮空気通路内に供給
された燃料を、空気圧縮機から圧縮空気通路内に供給さ
れる圧縮空気によってノズル口がら噴射せしめる燃料噴
射装置が開示されている。

一方、特開昭６４−１９１３４号公報には、機関低負荷
運転時に全気筒のうちの一部の気筒を休止せしめて部分
気筒運転を実行せしめる２サイクル内燃機関が開示され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで前述の従来の燃料噴射装置の空気圧縮機すなわ
ちニアコンプレッサを機関によって駆動すると、その駆
動トルクは損失となるために燃費が悪化するという問題
がある。特に、部分気筒運転が実行されているとき、す
なわち機関低負荷運転時においては機関出力トルクに対
するニアコンプレッサ駆動トルクの割合いが増大するた
めに燃費が悪化するという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明によれば、気筒内に臨
むノズル口を圧縮空気通路の先端に形成すると共に、空
気圧縮機から圧縮空気通路内に供給される圧縮空気によ
って、圧縮空気通路内に供給された燃料をノズル口から
気筒内に噴射せしめる燃料噴射装置を各気筒毎に備え、
機関低負圧運転時において金気筒のうちの一部の気筒を
休止して部分気筒運転を実行せしめるようにした多気筒
２サイクル内燃機関において、部分気筒運転時において
休止気筒に対応する燃料噴射装置のノズル口を開閉せし
めてこの燃料噴射装置の圧縮空気通路内に気筒内の圧縮
空気を導入すると共に導入された圧縮空気によって稼動
気筒に対応する燃料噴射装置のノズル口から燃料を噴射
せしめるようにしている。

〔作　用〕 部分気筒運転時においては、休止気筒に対応する燃料噴
射装置のノズル口を開閉せしめてこの燃料噴射装置の圧
縮空気通路内に気筒内の圧縮空気を導入し、この導入さ
れた圧縮空気によって稼動気筒に対応する燃料噴射装置
のノズル口から燃料を噴射せしめる。従って部分気筒運
転時においては空気圧縮機を停止せしめることができる
。

〔実施例］ 第２図および第３図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、
５は一対の給気弁、６は給気ボート、７は一対の排気弁
、８は排気ボート、９は点火栓を夫々示す。シリンダヘ
ッド３の内壁面上には排気弁７側の給気弁５周縁部と弁
座間の開口を給気弁５の全開弁期間に亘って閉鎖するマ
スク壁１０が形成される。従って給気弁５が開弁すると
新気が矢印Ａが示されるように排気弁７と反対側から燃
焼室４内に流入する。一対の給気弁５の間に位置するシ
リンダヘッド３の内壁面上にはエアブラスト弁２０が配
置される。

第４図はエアブラスト弁２０の一部断面側面図を示す。

第４図を参照すると、エアブラスト弁２０のハウジング
２１内にはまっすぐに延びるニードル挿入孔２２が形成
され、このニードル挿入孔２２内にニードル挿入孔２２
よりも小径のニードル２３が挿入される。ニードル挿入
孔２２の一端にはノズル口２４が形成され、このノズル
口２４はニードル２３の先端部に形成された弁部２５に
よって開閉制御される。このノズル口２４は燃焼室４内
に配置される。また、ニードル２３にはスプリングリテ
ーナ２６が固定され、このスプリングリテーナ２６とハ
ウジング２１間には圧縮ばね２７が挿入される。この圧
縮ばね２７のばね力によりノズル口２４は通常ニードル
２３の弁部２５によって閉鎖される。弁部２５と反対側
のニードル２３の端部には可動コア２８が圧縮ばね２９
のばね力により常時当接せしめられており、ハウジング
２１内には可動コア２８を吸引するだめのソレノイド３
０とステータ３１が配置される。ソレノイド３０が付勢
されると可動コア２８がステータ３１に向けて移動し、
その結果ニードル２３が圧縮ばね２７のばね力に抗して
ノズル口２４の方向に移動するのでノズル口２４が開口
せしめられる。

一方、ハウジング２１内には円筒状をなすノズル室３２
が形成される。ノズル室３２の一端３２ａは分岐管５８
を介してデリバリパイプ５６に連通せしめられ、（第５
図参照）、ノズル室３２の他端３２ｂは圧縮空気流出通
路３５を介してニードル挿入孔２２内に連通せしめられ
る。ノズル室３２内には燃料噴射弁３６の噴口３７が配
置され、更にこの噴口３７はノズル室３２内の一端３２
ａと他端３２ｂとの間に位置する。第４図に示されるよ
うに圧縮空気流出通路３５はまっすぐに延びている。噴
口３７は圧縮空気流出通路３５の軸線上に配置され、噴
口３７からは圧縮空気流出通路３５の軸線に沿って広が
り角の小さな燃料が供給される。圧縮空気流出通路３５
はノズル口２４方向に向けてニードル挿入孔２２に対し
て斜めに延びておリ、ニードル挿入孔２２に対し２０度
から４５度をなしてニードル挿入孔２２に斜めに接続さ
れる。

ニードル挿入孔２２、ノズル室３２および圧縮空気流出
通路３５は圧縮空気流入通路３３を介してニアコンプレ
ッサ４８（第１図参照）に連通している。従ってこれら
ニードル挿入孔２２、ノズル室３２および圧縮空気流出
通路３５内は圧縮空気で満たされている。この圧縮空気
中に噴口３７から圧縮空気流出通路３５の軸線に沿って
燃料が供給される。第４図に示されるように圧縮空気流
出通路３５がニードル挿入孔２２に斜めに接続されてい
るので供給燃料の大部分は弁部２５近傍のニードル２３
周りのニードル挿入孔２２内に達する。このとき一部の
燃料は庵空気流出通路３５の内壁面およびノズル室２３
の内壁面上に付着する。次いでソレノイド３０が付勢さ
れるとニードル２３がノズル口２４を開弁する。このと
き弁座２５近傍に供給燃料が集まっているのでニードル
２３がノズル口２４を開弁するや否や燃料と圧縮空気が
共にノズル口２４から燃焼室４内に噴出する。また、ニ
ードル２３がノズル口２４を開弁すると圧縮空気が圧縮
空気流入通路３３からノズル室３２内に流入し、次いで
圧縮空気流出通路３５を経てノズル口２４に向かうため
に圧縮空気流出通路３５の内壁面およびノズル室３２の
内壁面上に付着した燃料が圧縮空気流によって運び去ら
れ、ノズル口２４から噴出せしめられる。従ってニード
ル２３が開弁するや否や供給燃料の全てがノズル口２４
がら噴出せしめられ、次いでこれらの全供給燃料の噴出
が完了すると圧縮空気のみがノズル口２４から噴出せし
められる。

次いでソレノイド３０が消勢されてニードル２３がノズ
ル口２４を閉弁する。従ってニードル２３が閉弁せしめ
られる直前には空気のみがノズル口２４がら噴出せしめ
られている。

第１図には本実施例の多気筒２サイクル内燃機関の全体
構成図を示す。第１図を参照すると、４゜はインテーク
マニホルド、４１はサージタンク、４２はエアフローメ
ータ、４３はサージタンク４１とエアフローメータ４２
とを連結する給気管を夫々示す。

給気管４３の途中には、上流側がら順次スロットル弁４
５および機械式過給機４６が設けられる。エアフローメ
ータ４２とスロットル弁４５との間の給気管４３から導
管４７が分岐され、この導管４７は、ニアコンプレッサ
４８の吸入口４８ａに連結される。一方、ニアコンプレ
ッサ４８の吐出口４８ｂは、圧縮空気流入通路３３を介
してデリバリパイプ５６に接続される。

このニアコンプレッサ４８は図示しない電磁クラッチを
介して機関によって駆動され、エアブラスト弁２０に圧
縮空気を供給する。電磁クラッチをオンするとニアコン
プレッサ４８は駆動され、電磁クラッチをオフするとニ
アコンプレッサ４８は停止される。圧縮空気流入通路３
３の途中には圧力調整器４９が設けられ、圧力調整器４
９は戻し管５０を介して、導管４７の給気管４３への開
口とスロットル弁４５との間の給気管４３に連通される
。圧力調整器４９は、デリバリパイプ５６内の圧縮空気
圧力が所定圧力を越えると、戻し管５０を介して圧縮空
気を放出し、デリバリパイプ５６内の圧縮空気圧力を所
定圧力に調節する。デリバリパイプ５６と圧力調整器４
９の間の圧縮空気流入通路３３には逆止弁５５が設けら
れている。この逆止弁は圧力調整器４９からデリバリパ
イプ５６に向かう流れだけを許容する。

エアブラスト弁２０のソレノイド３ｏおよび燃料噴射弁
３６は電子制御ユニソ）６０に接続されて電子制御ユニ
ット６０の出力信号により制御される。電子制御ユニ・
ノド６０はディジタルコンピュータカラなり、双方向性
ハス６１により相互に接続された８０Ｍ（リードオンリ
メモリ）６２、ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）６
３、ｃｐｕ　（マイクロプロセッサ）６４、入力ポート
ロ５および出力ポートロ６を具備する。エアフローメー
タ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この
出力電圧はＡＤ変換器６７を介して入力ポートロ５に入
力される。デリバリパイプ５６にはデリバリパイプ５６
内の圧力に比例した出力電圧を発生する圧力センサ５２
が取付けられ、この圧力センサ５２の出力電圧はＡＤ変
換器６８を介して入力ポートロ５に入力される。更に、
入力ポートロ５には、機関回転数を表す出力パルスを発
生するクランク角センサ５３が接続される。一方、出力
ポートロ６は対応する駆動回路６９　、７０を介してエ
アブラスト弁２０のソレノイド３ｏおよび燃料噴射弁３
６に接続される。

第５図には第１図に示す多気筒２サイクル内燃機関の部
分的な概略平面図を示す。第５図を参照すると、７１か
ら７６は夫々第１から第６気筒を示しており、各気筒７
１から７６に対応する各エアブラスト弁２０は各分岐管
５８を介してデリバリパイプ５６に接続されている。

２サイクル内燃機関では低負荷時において、燃焼室内へ
の給気量が減少するために強力な掃気流が得られず、燃
焼室内に多量の既燃ガスが残留する。このため、低負荷
時においては、燃焼が不安定になったり、最悪の場合に
は失火に至るという問題がある。このため本実施例の内
燃機関では、低負荷時に全気筒のうちの一部の気筒への
燃料供給を禁止して休止せしめ、例えば３気筒だけ運転
して他の３気筒を休止することによって、１気筒当りの
給気量を増大せしめ強力な掃気流を発生せしめ、斯くし
て掃気効率を向上せしめて低負荷時においても良好な燃
焼を得ることができるようにしている。

ところで、エアブラスト弁２ｏに圧縮空気を供給するた
めのニアコンプレッサ４Ｂを機関によって駆動すると、
その駆動トルクは損失となるために燃費が悪化するとい
う問題がある。特に機関低負荷運転時においては機関出
力トルクに対するエアコンフツソサ４８の駆動トルクの
割合いが増大するために燃費が悪化するという問題があ
る。この問題を解決するため本実施例によれば、部分気
筒運転時において、ニアコンプレッサ４８の駆動を停止
せしめ、休止気筒内の圧力が予め定められた圧力より高
いときに休止気筒に対応するエアブラスト弁２０のノズ
ル口を開弁せしめ、これによって燃焼室内の圧縮空気を
エアブラスト弁２０内に逆流せしめるようにし、この圧
縮空気によって稼動気筒に対応するエアブラスト弁２０
が燃料を噴射せしめるようにしている。これによって部
分気筒運転時においてはニアコンプレッサ４８の駆動を
停止せしめることができ、斯くして機関の出力トルクの
損失を低減して燃費を向上せしめることができる。

第６図には全気筒運転と部分気筒運転を制御するだめの
ルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎の割込みに
よって実行される。

第６図を参照すると、まずステップ８０において機関運
転状態が部分気筒運転領域内にあるか否か判定される。

第７図には機関回転数と機関負荷との関係で部分気筒運
転領域を示す。ステップ８０において部分気筒運転領域
内と判定されるとステップ８１に進み部分気筒運転が実
行される。これによって休止気筒に対応するエアブラス
ト弁２０の作動が禁止される。一方、部分気筒運転領域
内でないと判定されるとステップ８２に進み、後述する
異常フラグＦＦがセットされているか否か判定される。

ＦＦがリセットされていると判定されたときにはステッ
プ８３に進み全気筒運転が実行される。従って所定時期
に各エアブラスト弁２０から燃料が圧縮空気によって噴
射される。一方、ＦＦがセントされていると判定された
ときにはステップ８１に進み部分気筒運転が実行される
。

第８図には燃料噴射動作時におけるエアブラスト弁２０
の各作動時期を示す。上死点後排気弁開弁前に燃料噴射
弁３６からエアブラスト弁２０内に燃料か供給され、続
いて給気弁閉弁直前にノズル口２４が開弁せしめられ、
燃料が圧縮空気と共にノズル口２４から噴射せしめられ
る。

第９図には休止気筒に対応するエアブラスト弁のノズル
口開閉を制御するためのルーチンを示す。

このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される
。

第９図を参照すると、まずステップ９０において部分気
筒運転中か否か判定される。部分気筒運転中でないと判
断された場合、すなわち全気筒運転中と判断された場合
にはステップ９１に進み、電磁フランチがオンされてニ
アコンプレッサが機関によって駆動せしめられる。これ
によってデリバリパイプ５６内に圧縮空気が供給され、
この圧縮空気によってエアブラスト弁２０から燃料が噴
射される。

次いでステップ９２では圧力センサ５２によって検出さ
れたデリバリパイプ５６内の圧縮空気の圧力Ｐが２、５
　ｋｇ　／　Ｃ苗取上か否か判定される。ニアコンプレ
ッサ４８が駆動されている場合には、正常時においては
Ｐ≧２．５　ｋｇ　／　ｃ４となるため、通常は肯定判
定される。次いでステップ９３ではフラグＦｌがリセッ
トされる。

一方、ステップ９０において部分気筒運転中と判定され
るとステップ９５に進み、異常フラグＦＦがリセットさ
れているか否か判定される。正常時においては肯定判定
されステップ９６に進む。ステップ９６では部分気筒運
転開始からの経過時間りが予め定められた時間ｔＡ以上
となったか否か判定さる。ｔＡは休止気筒内の既燃ガス
が新気によって置き換えられるに十分な時間である。ｔ
　＜　ｔ　Ａの場合、休止気筒内には既燃ガスが残留し
ていると判定され、ステップ９１に進み休止気筒内のガ
スをエアブラスト弁２０に逆流させない。この場合電磁
クラ・７チをオンせしめニアコンプレッサ４８によって
エアブラスト弁２０に圧縮空気を供給する。一方、Ｌ≧
ＬＡのときにはステ・７プ９７に進みフラグＦｌがリセ
ットされているか否か判定される。最初Ｆｌはリセ・ツ
トされているためステップ９８に進み、休止気筒に対応
するエアブラスト弁２０のノズル口開閉弁タイミングの
初期設定がなされる。第１０図に示されるようにノズル
口開閉弁タイミングの初期設定は、ノズル口開弁位置Ｎ
ｏは下死点後１００度でありノズル口閉弁位置ＮＣは上
死点前３０度であり、ノズル口開弁期間（クランク角）
はＴである。ノズル口は筒内圧が３　ｋｇ　／　ｃｉ以
上のときに開弁されるようにする。休止気筒に対応する
エアブラスト弁２０のノズル口を開弁せしめると筒内の
圧縮空気がエアブラスト弁２０を介してデリバリパイプ
５６（第５図参照）内に導入される。一方、デリバリパ
イプ５６内の圧縮空気は逆止弁５５によって漏れが阻止
されている。これによって稼動気筒に対応するエアブラ
スト弁を作動せしめるのに必要な圧縮空気を得ることが
できる。

ステップ９９ではフラグＦｌがセットされる。従って以
後の処理サイクルにおいては、ステップ９７において否
定判定されるため、ノズル口開閉タイミングの初期設定
は実行されない。ステップ１００では電磁クラッチがオ
フされニアコンプレッサ４８の駆動が停止される。この
ためニアコンプレッサ４８を駆動するためのトルクが不
要となり、機関出力の低減を防止することができる。

続くステップ１０１では圧力Ｐが目標圧力３ｋｇ／ｃｔ
より大きいか否か判定され、Ｐ　＞　３　ｋｇ／ｃｆｆ
ｌの場合ステップ１０２に進めノズル口開弁期間Ｔは減
少される。この場合、第１０図において、ＮＯは固定さ
れＮＣがＮＯに近づけられる。ステップ１０３では圧力
Ｐが目標圧力３　ｋｇ　／　ｃｎ！より小さいか否か判
定され、Ｐ　＜　３　ｋｇ／ｃ＋１１の場合ステップ１
０４に進みノズル口開弁期間Ｔは増大される。この場合
も、第１０図においてＮｏは固定されＮＣがＮＯから遠
ざけられる。このＴに基づいて図示しない他のルーチン
において休止気筒に対応するエアブラスト弁２０のノズ
ル口２４が開弁制御される。これにより、デリバリパイ
プ５６内の圧力が目標圧力となるようにノズル口が開閉
制御される。

一方、ステップ９２において、ニアコンプレッサ４８が
駆動されているにもかかわらずＰ＜２．５ｋｇ／ｃｉの
場合には、何らかの異常が発生しているために圧力が上
昇しないと判断されステップ１０６に進め異常フラグＦ
Ｆをセントする。これによって第６図のルーチンに示さ
れるように部分気筒運転が実行される。ＦＦがセントさ
れている場合、ステップ９５において否定判定されるた
め、ステップ９６がスキップされることになる。

このように何らかの異常によってデリバリパイプ５６内
の圧力を目標圧力まで上昇せしめることができず、この
ためにエアブラスト弁２０から燃料を噴射することがで
きず機関運転不能となるような状態においても、部分気
筒運転に切換え、休止気筒内の圧縮空気をエアブラスト
弁２０を介してデリバリパイプ５６に逆流せしめ、この
圧縮空気によって稼動気筒に対応するエアブラスト弁２
０から燃料を噴射せしめて機関運転を可能とすることが
できる。

〔発明の効果〕

部分気筒運転時には空気圧縮機を停止せしめることがで
きるため機関の出力トルクの損失を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多気筒２サイクル内燃機関の全体構成
図、第２図はシリンダヘッド内壁面の底面図、第３図は
２サイクル機関の側面断面図、第４図はエアブラスト弁
の一部断面側面図、第５図は多気筒２サイクル内燃機関
の部分的な概略平面図、第６図は全気筒運転と部分気筒
運転を制御するためのルーチン、第７図は部分気Ｎ運転
領域を示す線図、第８図は燃料噴射動作時におけるエア
ブラスト弁の各作動時期を示す線図、第９図は休止気筒
に対応するエアブラスト弁のノズル口開閉を制御するた
めのフローチャート、第１０図は休止気筒に対応するエ
アブラスト弁のノズル口開閉時期を示す線図である。 ２０−・エアブラスト弁、２４・・・ノズル口、６０・
・・電子制御ユニット。 第 図 第 図 第 図 ２４・・・ノズル口 第 図 第 図 機関回転数 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気筒内に臨むノズル口を圧縮空気通路の先端に形成する
   と共に、空気圧縮機から圧縮空気通路内に供給される圧
   縮空気によって、圧縮空気通路内に供給された燃料をノ
   ズル口から気筒内に噴射せしめる燃料噴射装置を各気筒
   毎に備え、機関低負圧運転時において全気筒のうちの一
   部の気筒を休止して部分気筒運転を実行せしめるように
   した多気筒２サイクル内燃機関において、部分気筒運転
   時において休止気筒に対応する燃料噴射装置のノズル口
   を開閉せしめて該燃料噴射装置の圧縮空気通路内に気筒
   内の圧縮空気を導入すると共に導入された圧縮空気によ
   って稼動気筒に対応する燃料噴射装置のノズル口から燃
   料を噴射せしめるようにした多気筒２サイクル内燃機関
   。