JPH0460148A - ２サイクルエンジンの制御装置 - 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、車両用の２サイクルエンジンにおいて運転条
件に応じて燃料噴射量と共に燃焼方式を制御する制御装
置に関し、詳しくは、減速時および高車速・高回転時の
燃料カットおよび復帰制御に関する。

〔従来の技術〕

一般に車両用２サイクルエンジンとして燃焼室にインジ
ェクタを装着し、ピストンが掃気ボートを閉した後で点
火する迄の間の圧縮行程において、インジェクタから燃
料を高圧で直接筒内に噴射する。そして燃料噴射の時期
を早く定めて均一燃焼し、遅く定めて成層燃焼する方式
が本件出願人により既に提案されている。そこで、かか
るエンジン付車両で減速時又は高車速・高回転時に燃料
カットおよび復帰制御する場合について述べると、均−
燃焼状態において急に燃料をカットしたりまたは復帰す
ると、エン天川・ルクか大きく変化する。２サイクルエ
ンジンではクランク軸の１回転毎に１回の割合で点火燃
焼するため、上記トルク変化が特に大きくなり、車体等
にショックを生して好ましくなく、乗心地も悪化する。

従って、かかる２サイクルエンジンの燃料カットおよび
復帰の制御においては、トルク変化を円滑化することか
望まれる。

そこで従来、上記燃料カット、復帰時のトルク円滑化対
策に関しては、例えば特開昭５８−２３２３８号公報７
特開昭５９−２８０２９号公報の先行技術がある。ここ
で、前者では、燃料カット時に一定時間たけ機関の失火
が生じないような燃料噴射量に維持し、その後に完全に
燃料を遮断して不整燃焼等が生じることなくエンジン出
力の急変を防くことか示しである。また、後者では、燃
専４カットからの復帰に際して先ず復帰時に減量し、次
に減速増量して徐々に燃料を増加し、復帰ンヨックを低
減することか示しである。

〔発明か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、燃料カット
および復帰の際に燃料噴射量のみを徐々に増減する方法
であるから、４サイクルエンジンにのみ適用できるもの
の、２サイクルエンジンには適用し難い。即ち、２サイ
クルエンジンでは、高負荷の場合と同一の燃焼方式（均
一燃焼）で燃料噴射量を減じると、燃焼か極度に悪化し
てギクシャクした運転になる。従って、燃料カットおよ
び復帰時の燃料噴射量の少ない領域では、燃焼を良好に
確保しつつ噴射制御することか必要になる。

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サイクルで運転条件に応して燃焼方
式を変更するエンジンにおいて、燃料カットおよび復帰
時に燃焼方式と共に燃料噴射量を制御して、トルク変化
を最適に制御することが可能な２サイクルエンジンの制
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、本発明の２サイクルエンジン
の制御装置は、運転条件により燃焼方式を判断し、少な
くとも低・中負荷時には成層燃焼の燃料噴射および点火
時期を制御し、高負荷時には均一燃焼の燃料噴射および
点火時期を制御する２サイクルエンジンの制御系におい
て、燃料カットおよび燃料カットからの復帰を判断する
手段と、燃料カットおよび復帰時に成層燃焼方式に切換
える切換制御手段と、燃料カットおよび復帰時に燃料噴
射量を徐々に減少および増大するカット・復帰係数設定
手段とを備えるものである。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、２サイクルエンジンにおいて燃料カ
ット中、燃料カットからの復帰の条件が成立すると、切
換制御手段により燃焼方式が低・中負荷に適した成層燃
焼に切換わり、この燃焼状態で燃料噴射量か徐々に減少
、増加するように制御される。これにより燃焼を良好に
確保しつつ、トルクが滑らかに変化してエンジンか停止
または再開するようになる。

〔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２図において、２サイクル筒内直噴式ガソリンエンジ
ンの全体の構成について述べると、符号Ｉ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
偏心して設けられたコンロッド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は、オ
フセット、ウェッジ、カマボコ等の形状であり、中心頂
部付近の高い位置に高圧１流体式インジェクタＩＯが、
パルス信号のオン時間（パルス幅）だけ開くようにして
設置される。また点火プラグ９は、電極９ａがインジェ
クタ１０の噴射方向直下に位置するように傾いて取付け
られる。

インジェクタ１０と電極９ａとの距離は、低・中負荷で
点火直前に噴射されるコーン型の燃料噴霧を考慮して設
定される。即ち、距離が短い場合は霧化が不足し、長く
なると噴霧が拡散することから、両者の間て噴霧の後端
部に着火して成層燃焼することが可能になっている。ま
た、インジェクタＩＯはシリンダ２の略中心線上に配置
されていることから、高負荷で早い時期に噴射された多
量の燃料は、シリンダ２の内部中心から全体に迅速に拡
散して均一に予混合し、均一燃焼することか可能になっ
ている。

シリンダ２にはピストン３により所定のタイミングで開
閉する排気ポート１１が開口し、排気ポート１１からの
排気管１２に触媒装置１３．マフラ１４が設けられる。

ここで、排気ポート■１には排気ロータリ弁１５が設置
され、ヘルド手段１６によりクランク軸５に連結して排
気ポート１１の開閉を各別に定めている。即ち、ピスト
ン３が下死点側から上昇し始めると排気ロータリ弁１５
により排気ポートＩＩを早目に閉じ、高負荷での均一燃
焼方式において燃料噴射の時期を早く設定することが可
能になっている。

また、シリンダ２において排気ポート１１に対して円周
方向に１８０度および略９０度前後ずれた位置に、同様
にピストン３により所定のタイミングで開閉する掃気ポ
ート１７か開口して設けられる。

そして掃気ポート１７の吸気管１８には、エアクリーナ
１９．アクセル開度に応じて開くスロットル弁２０が設
けられ、スロットル弁２０の下流には掃気ポンプ２Ｉが
、ヘルド手段２２によりクランク軸５に連結し、エンジ
ン動力より常にポンプ駆動して掃気圧が生じるように設
けられる。ここで、スロットル弁２０はアクセル全閉で
も少し開いて掃気ポンプ２１の吸込みが可能に設定され
、この遊び範囲を越えるとアクセル開度に応しスロット
ル弁２０か開いて空気量を制御する。そして空気のみの
掃気圧で強制的に掃気作用し、空気を高い充填効率で供
給するようになっている。

インジェクタＩＯの高圧燃料系について述べると、燃料
タンク３０か、フィルタ３１．燃料ポンプ３２．燃圧レ
ギュレータ３３．圧力変動を吸収するアキュムレータ３
４を有する燃料通路３５を介してインジェクタＩＯに連
通し、燃圧レギュレータ３３からの戻り通路３６か燃料
タンク３０に連通している。そして燃圧レギュレータ３
３が燃料ポンプ３２の高圧燃料の戻りを調整してインジ
ェクタＩＯの燃圧を制御する。ここで、低負荷の充填空
気量が少ない場合は燃圧が低く、負荷の増大により充填
空気量が多くなると、燃圧も高く制御されている。

続いて、第１図において電子制御系として燃料噴射１点
火時期の制御系について述べる。

先ず、クランク角センサ４０．気筒判別センサ４１゜ア
クセル開度センサ４２．および車速センサ４３を有し、
これらのセンサ信号が制御ユニット５０に入力する。制
御ユニット５０は、クランク角センサ４０のクランク角
θが入力するエンジン回転数検出部５１を有し、クラン
クパルスの時間等によりエンジン回転数Ｎｅを検出する
。クランク角センサ４０．気筒判別センサ４Ｉの信号は
クランク位置検出部５２に人力し、各気筒での上死点前
の基準位置を検出する。

また、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度センサ４２の
アクセル開度φとか入力する燃料噴射パルス幅算出部５
３を有し、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度φによる
各運転条件に応した燃料噴射量Ｇｆをマツプ検索する。

そして燃圧に応した係数に、電圧補正分子ｓを加味して
燃料噴射パルス幅Ｔｉを、Ｔｊ−に−Ｇｆ＋Ｔｓにより
算出する。

エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｇｒは燃料噴射時期決
定部５４１点火時期決定部５５に入力し、更に燃焼方式
判定部５６に入力する。燃焼方式判定部５６では、成層
と均一の燃焼方式の切換点が予めＮｅ−Ｇｆのマツプに
より設定されており、この切換点の燃料噴射量設定値Ｇ
ｆｏと燃料噴射量Ｇｒとを比較し、低・中負荷のＧｆ＜
Ｇｆｏの場合に成層燃焼を、高負荷のＧｆ≧Ｇｆｏの場
合に均一燃焼を判断するのであり、この判定信号が燃料
噴射時期決定部５４１点火時期決定部５５に出力する。

燃料噴射時期決定部５４は、エンジン回転数Ｎｅと燃料
噴射量Ｇｆとによる成層と均一の各燃焼方式毎の燃料噴
射時期θｉＥ、θｉｓのマツプを有し、成層燃焼では成
層燃焼方式の燃料噴射時期θｉＥを、均一燃焼では均一
燃焼方式の燃料噴射時期θｉｓをマツプ検索して出力す
る。ここで成層燃焼では、点火直前に所定の霧化時間を
残して噴射終了する必要があるため、この場合は噴射終
了時期θｊＥが設定される。一方、均一燃焼では、排気
が閉じた後の早い時期に噴射開始する必要があるため、
この場合は噴射開始時期θｉｓが設定される。点火時期
決定部５５も、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｇｆと
による各燃焼方式毎の点火時期θｇのマツプを有し、各
燃焼方式で点火時期θｇをマツプ検索するのであり、こ
うして低・中負荷で成層燃焼し、高負荷で均一燃焼する
ようになっている。

燃料噴射パルス幅Ｔｉと燃料噴射時期θｉＥまたはθｉ
ｓは燃料噴射タイミング設定部５７に入力し、クランク
角基準位置に基づき燃料噴射パルス幅Ｔｉ、燃料噴射時
期θｉＥまたはθ１ｓに応じた噴射信号を駆動部５８に
出力してインジェクタ１０を作動させる。また、点火時
期θｇは点火タイミング設定部５９に入力し、クランク
角基準位置に基づき点火時期θｇに応した点火タイミン
グ、ドエル時間等の点火信号を駆動部６０に出力して点
火プラク９を作動させるように構成される。

続いて、燃料カットおよび復帰の制御系について述べる
。

先ず、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度φおよび車速
センサ４３の車速Ｖが入力する燃料カット・復帰判定部
６１を有し、減速時（エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖが設
定値以上、アクセル開度φが設定値以下の場合）、また
は過回転防止時（エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖが上記設
定値より高い他の設定値以上の場合）に燃料カットを判
断し、所定の条件になると復帰を判断する。この燃料カ
ット等の判定信号および燃焼方式の判定信号は切換制御
手段としての切換制御部６２に入力し、両者を判断して
燃料噴射時期決定部５４７点火時期決定部５５て燃料カ
ットおよび復帰時には強制的に成層燃焼に切換える。切
換信号は、カット・復帰係数設定手段としてのカット・
復帰係数算出部６３に人力し、カット係数αを燃料カッ
ト時に第３図の実線のように徐々に減少（噴射量を徐々
に減少）し、復帰時は復帰係数βを第３図の破線のよう
に徐々に増大（噴射量を徐々に増大）して定める。

なお、第３図ではカット係数αおよび復帰係数βは時間
ｔに対して一次関数的に変化する例を示したが、この例
に限定しない。

そしてカット係数αまたは復帰係数βは燃料噴射パルス
幅算出部５３に入力し、燃料噴射量としてＧｆ・αまた
はＧｆ・βを算出して燃料噴射量。

燃料噴射時期を制御する。ここで、復帰時は燃焼方式判
定部５６で燃料噴射量設定値Ｇｆ、と燃料噴射量Ｇｆ・
βとを比較し、Ｇｆｏ≦Ｇｆ・βの条件が成立すると均
一燃焼に移行するように構成される。

次いで、かかる構成の２サイクルエンジンの制御装置の
作用についてべる。

先ず、エンジン運転時に、アクセル開度に応じスロット
ル弁２０か開いて空気が掃気ポンプ２１に吸入されて所
定の掃気圧が生じており、ピストン３の下降時に排気ポ
ート１１か開き、次に掃気ポートＪ７も開くと、この加
圧空気が掃気ポート１７からシリンダ２の内部に流入す
る。そしてこの給気の縦スワール流によりシリンダ２の
残留ガスを排気ポ）ＩＩから押し出し、給気を高い充填
効率で満すように掃気作用される。一方、ピストン３が
下死点から上昇し始めると、排気ロータリ弁１５が閉し
て掃気が終了し、燃料の吹き抜けが生じること無く燃料
噴射することが可能になり、次いて掃気ホト１７が閉じ
て圧縮行程に移行する。一方、このときインジェクタ１
０の高圧燃料系では運転条件に応じて燃圧レギュレータ
３３て燃圧が制御され、この燃料がインジェクタ１０に
導かれている。

また、制御ユニット５０の燃料噴射パルス幅算出部５３
では、エンジン回転数Ｎｅ、　アクセル開度φに応じて
燃料噴射量Ｇｆがマツプ検索され、更に燃料噴射！Ｇｆ
に基づいて燃料噴射パルス幅Ｔ１が算出される。同時に
燃焼方式判定部５６では、燃焼方式が判断され、燃料噴
射時期決定部５４１点火時期決定部５５のマツプがこの
判断により選択される。

そこで低・中負荷時には、燃料噴射時期決定部５４で成
層燃焼用マツプが選択され、これにより燃料噴射時期θ
ｊＥが点火時期の近くに決定され、点火時期決定部５５
でも成層燃焼用マツプにより点火時期θｇが比較的上死
点に近く決定される。そして燃料噴射パルス幅ＴＩ、燃
料噴射時期θｉＥによる噴射信号がインジェクタ１０に
出力することで、圧縮後期に比較的少量の燃料が点火プ
ラグ９の電極９ａに向けて噴射され、その直後に点火時
期θｇによる点火信号が点火プラグ９に出力する。この
ため、コーン型の燃料噴霧が拡散する前にその後端部に
電極９ａで着火して成層燃焼するのであり、こうして空
気量に比べて燃料が非常に少なくても、燃料の濃混合気
を有効利用して安定した燃焼が行われる。

次いで高負荷時には、燃料噴射ＩＧｆが多くなると均一
燃焼方式のマツプが燃料噴射時期決定部５４、点火時期
決定部５５で選択される。そこで燃料噴射時期θｉｓが
排気ロータリ弁１５の閉後の早い時期に、点火時期θｇ
が最適値に決定されることになり、このため圧縮初期に
インジェクタＩＯから多量の燃料がシリンダ２内に噴射
され、圧縮中に燃料と空気とが充分混合する。そしてこ
の均一に混合した後に点火プラグ９て着火して、空気利
用率の高い均一燃焼か行われ、エンジン出力をアップす
るのである。

一方、上記エンジンの燃焼により運転して走行する場合
において、エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖ。

アクセル開度φか上記条件の場合は、減速時又は過回転
防止時と判断し、燃料カット・復帰判定部６１て燃料カ
ットが判断され、燃料カット制御が開始されて第４図（
ａ）のフローチャートが一定時間（例えば１０ｍ５）毎
に実行される。すなわち、燃料カット・復帰判定部６１
て現在の運転状態をみて、燃料カット条件か成立してい
るか否かを判断する（ステップＳｌ）。次に、成層燃焼
であると判断すると（ステップＳ２）、ステップＳ３で
フラグＦを０としステップＳ６に進む。

均一燃焼であればステップＳ４てフラグＦを１として、
燃焼方式判定部５６で燃焼状態を判定した後、切換制御
部６２を紅で燃料噴射時期決定部５４゜点火時期決定部
５５に切換信号か出力して、成層燃焼用マツプに切換え
られる（ステップＳ５）。また、カット・復帰係数算出
部６３のカット係数αが出力しくステップＳ６）、これ
により、燃料噴射パルス幅算出部５３で燃料噴射パルス
幅Ｔｉが演算され（ステップＳ７）、燃料噴射タイミン
グ設定部５７に出力する。そして、燃料噴射量Ｇｆ・α
が徐々に減少補正される。この間、ステップＳ８でα−
０か否かをみて、α≠０の間はステップＳ６に戻り、α
−０の時点でルーチンを抜ける。このため、燃料噴射時
期θｌＥ１点火時期θｇによる成層燃焼方式に切換わっ
た後、噴射量が徐々に減少するので燃焼状態は良好に確
保され、エンジントルクが低下した運転状態になる。そ
して燃料噴射量Ｇｆ・αの減少により、第５図のように
エンジントルクが急速であるが円滑に低下してエンジン
停止に至る。

次いで、上記燃料カット制御中に、エンジン回転数Ｎｅ
、車速Ｖが燃料カットの条件を満足しなくなると（ステ
ップ３１．１）、燃料カット・復帰判定部６１て燃料復
帰が判断され、第４図（ｂ）のフローチャートが一定時
間（例えば１０ｍ５）毎に実行される。即ち、フローチ
ャートの実行で、ステップＳ１２で現在の燃焼状態をみ
て、フラグＦ−〇（成層燃焼）を判断すると、ステップ
５１３で成層燃焼用の燃料噴射時期θｉＥのマツプを検
索しして出力する。ステップＳ１４てフラグＦ−０とす
る。

一方、ステップＳ１２において、フラグＦ−１（均一燃
焼）であれば、ステップ５１．５に進み、カット・復帰
係数算出部６３により復帰係数βが出力される。この復
帰係数βは、燃料噴射パルス幅算出部５３に入力して燃
料噴射パルス幅ＴｉをステップＳ１６に示した演算によ
り算出し、燃料噴射時期は成層燃焼用の噴射時期θｉＥ
とし、燃料噴射量Ｇｆ・βが徐々に増大される。このた
め、第５図のように成層で円滑に燃焼と共にエンジン運
転か再開してエンジントルクは滑らかに立上り、燃料噴
射量と共にトルクか急速に増して復帰する。

そして復帰係数βが例えば１に達するまで継続されると
、燃焼方式判定部５６で均一燃焼か判断される（ステッ
プＳ］７）。燃料噴射時期決定部５４゜点火時期決定部
５５が均一燃焼用マツプに切換わって均一燃焼に移行す
ることになる。

そしてフラグＦを１としくステップ８１９）、燃料カッ
トを実行する前の状態に戻る。

以上、本発明の実施例について述べたが、燃焼方式の切
換、燃料噴射量の増減の方法等はこれに限定されない。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、２サイクルエ
ンジンにおいて減速時又は過回転防止時の燃料カット時
には、成層燃焼に切換わり、この燃焼方式で燃料噴射量
を減少制御するので、減速時にはトルク変動か滑らかに
低下してフィリングが向上する。過回転防止の際にはエ
ンジンの回転数が徐々に低下する。

さらに、燃料カットから復帰する場合は、成層燃焼で燃
料噴射量を増大制御するので、トルクが滑らかに増して
フィーリンクか向上し、駆動系の保護にもなる。

また、上記燃料カットと復帰時には低負荷に適した成層
燃焼方式のため、燃焼が良好に確保されて好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２サイクルエンジンの制御装置の実施
例を示す電子制御系のブロック図、第２図は本発明の２
サイクルエンジンの全体の概略を示す構成図、 第３図は燃料のカット係数と復帰係数のマツプを示す図
、 第４図（ａ）　、　（ｂ）は燃料カットと復帰の場合の
作用を示すフローチャート図、 第５図は燃料カットと復帰時のトルク変化を示す図であ
る。 １・・２サイクル工ンジン本体、９・・・点火プラグ、
１０・・・インジェクタ、５０・・・制御ユニット、５
３・・・燃料噴射パルス幅算出部、５４・・燃料噴射時
期決定部、５５・・・点火時期決定部、５６・・・燃焼
方式判定部、６１・・・燃料カット・復帰判定部、６２
・・切換制御部、６３・・カット・復帰係数算出部 第 図 一一一・−−−一均一燃焼トルク曲線 −一一一一一一〜成層燃焼トルク曲線 燃

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　運転条件により燃焼方式を判断し、少なくとも
   低・中負荷時には成層燃焼の燃料噴射および点火時期を
   制御し、高負荷時には均一燃焼の燃料噴射および点火時
   期を制御する２サイクルエンジンの制御系において、 燃料カットおよび燃料カットからの復帰を判断する手段
   と、燃料カットおよび復帰時に成層燃焼方式に切換える
   切換制御手段と、燃料カットおよび復帰時に燃料噴射量
   を徐々に減少および増大するカット・復帰係数設定手段
   とを備えることを特徴とする２サイクルエンジンの制御
   装置。
2. （２）　切換制御手段は、成層燃焼用の燃料噴射および
   点火時期に切換えることを特徴とする請求項（１）記載
   の２サイクルエンジンの制御装置。
3. （３）　カット・復帰係数設定手段は、運転条件に応じ
   た燃料噴射量に乗算するカットまたは復帰の係数を、時
   間の関数で変化して定めることを特徴とする請求項（１
   ）記載の２サイクルエンジンの制御装置。