JPH0666175A - ２サイクル内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガソリンとアルコール混合燃料とが選択的に使
用される２サイクル機関において、前記使用燃料の性状
変化に対応して空燃比制御性を確保する。 【構成】ガソリンに適合する空燃比補正マップとアルコ
ール混合燃料に適合する空燃比補正マップとの２種類の
マップをそれぞれ記憶させておく。そして、ガソリンに
適合するマップを使用しているときに、基準燃焼圧力を
越える燃焼圧力が検出されたときには（Ｓ３）、これを
アルコール混合燃料の使用による空燃比リーン化に因る
ものであると判別する。そして、前記判別に基づいて空
燃比補正マップを、アルコール混合燃料に適合するもの
に切り換える（Ｓ４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２サイクル内燃機関の空
燃比制御装置に関し、詳しくは、使用される燃料の性状
（理論空燃比）が変化しても、機関吸入混合気の空燃比
を目標空燃比付近に維持し得る空燃比制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガソリンの代替燃料としてメタノ
ールなどのアルコールを用いるようにした内燃機関の開
発が進められている（特開昭５６−９８５４０号公報等
参照）。このものは、ガソリンとアルコールとを切り換
えて、若しくは、混合して使用できるようにしたもの
で、燃料性状の違いによる理論空燃比の変化に対応して
空燃比を調整する必要から、燃料中のアルコール濃度を
検出するアルコール濃度センサを備え、このアルコール
濃度センサで検出される燃料中のアルコール濃度に基づ
いて機関への燃料供給量を補正するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高出力化を
目指した２サイクル機関においては、目標空燃比に対し
て許容される空燃比幅が狭く（例えば目標空燃比に対し
て±３％程度）、僅かな空燃比のずれが、失火や温度の
異常上昇（機関の焼付き）を発生させてしまう惧れがあ
る。

【０００４】このため、例えばガソリン100 ％の燃料を
使用することを前提として、燃料供給制御の特性をマッ
チングさせてある２サイクル機関に対して、ガソリン中
にアルコールを混合させた燃料を用いる場合に、前記混
合割合が僅か（例えば５〜10％）であってもその影響が
大きく、空燃比のリーン化によって最悪の場合には機関
の焼付きを生じさせてしまう惧れがある。

【０００５】ここで、ガソリン100 ％の燃料にマッチン
グされている機関に対して、ガソリンにアルコールを混
合させた混合燃料として使用される可能性のある場合、
前述のように燃料中のアルコールの混合割合を検出する
センサを設け、このセンサで検出されたアルコール混合
割合に基づいて高精度な空燃比制御を実現させることは
可能である。

【０００６】しかしながら、アルコールの混合割合が比
較的小さい条件で、然も、スノーモービルなどのレギャ
ー用品に用いられることが多い２サイクル機関では、比
較的高価なアルコール濃度センサを設けることは実用的
ではない。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであ
り、アルコール濃度センサなどの高価なセンサを用いて
燃料性状（理論空燃比）の変化を直接検出することな
く、使用燃料の性状変化による目標空燃比からのずれを
検出して、かかる空燃比ずれを修正でき、以て、使用燃
料の性状変化に影響されずに目標空燃比付近に維持でき
る空燃比制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
２サイクル内燃機関の空燃比制御装置は、図１に示すよ
うに構成される。図１において、燃焼圧力検出手段は機
関の燃焼圧力を検出し、空燃比判別手段は、前記燃焼圧
力検出手段で検出された燃焼圧力と所定の基準圧力との
比較に基づいて機関吸入混合気の基準空燃比に対するリ
ッチ・リーンを判別する。また、記憶手段は、燃料性状
に応じて異なる少なくとも２種類の空燃比補正値を予め
記憶しており、燃料供給制御手段は、前記空燃比判別手
段によるリッチ・リーン判別に基づいて前記記憶手段に
記憶された複数種の空燃比補正値の中から１つを選択
し、該選択した空燃比補正値に基づいて機関への燃料供
給量を制御する。

【０００８】

【作用】２サイクル内燃機関では、図４に示すように、
理論空燃比近傍の空燃比範囲では、空燃比がリーン化す
ると燃焼圧力が上昇する傾向を示すので、基準圧力と実
際の燃焼圧力とを比較することで、前記基準燃焼圧力に
相当する基準空燃比に対してリッチであるかリーンであ
るかを判別することができる。

【０００９】そして、前記判別結果に基づいて使用燃料
の性状を間接的に知って、予め記憶されている複数種の
空燃比補正値の中から使用燃料に対応する空燃比補正値
を選択し、該選択した空燃比補正値を用いて燃料供給量
を制御する。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図２において、内燃機関１はクランク室２内に圧
縮された混合気をシリンダ３内に流入させて掃気を行う
クランク室圧縮型の２サイクル内燃機関である。

【００１１】ここで、前記シリンダ３の壁面には、吸気
孔４，掃気孔５，排気孔６が設けられており、圧縮行程
でピストン７の下部に生じた負圧によりクランク室２内
に吸気孔４から混合気を吸入し、仕事行程の終わりでピ
ストン７が排気孔６を通り越すとシリンダ３内の燃焼ガ
スが前記排気孔６を介して排出され、更に、ピストン７
が下がると掃気孔５とクランク室２とが連通して、クラ
ンク室２に圧縮された混合気がシリンダ３内に流入して
排気を掃気するものである。

【００１２】前記吸気孔４に連通する吸気マニホールド
８の集合部には、吸気系の有効開口面積を可変制御する
ことで吸入空気流量を制御するスロットル弁９が設けら
れている。また、該スロットル弁９の下流側で各気筒別
に分岐して延設される吸気マニホールド８の各ブランチ
部には、各気筒別（本実施例では＃１，＃２の２気筒）
に電磁式の燃料噴射弁10が設けられており、この燃料噴
射弁10から噴射供給される燃料によって混合気が形成さ
れて吸気孔４からクランク室２内に流入する。

【００１３】前記各気筒別に設けられた燃料噴射弁10
は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニ
ット11から送られる開弁駆動パルス信号によって開弁
し、所定圧力に調整された燃料を噴射供給するものであ
り、前記燃料噴射弁10の開弁時間を制御することで燃料
噴射量（燃料供給量）が制御できるようになっている。
前記コントロールユニット11には、図示しないディスト
リビュータに内蔵された回転センサ12，前記スロットル
弁９に付設されて該スロットル弁９の開度ＴＶＯをポテ
ンショメータによって検出するスロットルセンサ13など
からの検出信号がそれぞれ入力されるようになってい
る。

【００１４】尚、図２において、14は排気マニホール
ド、15は各気筒別に設けられた点火栓である。更に、本
実施例では、前記点火栓15の取り付け部に座形筒内圧セ
ンサ16（燃焼圧力検出手段）が介装されている。前記座
形筒内圧センサ16は、点火栓15とシリンダヘッドとの間
にガスケットを介して締結され、燃焼圧力で点火栓15が
押されて所期締結荷重が変化することを検出し、間接的
に燃焼圧力波形を得るものである。

【００１５】前記コントロールユニット11は、前記スロ
ットルセンサ13で検出されるスロットル弁開度ＴＶＯと
回転センサ12で検出される機関回転速度Ｎｅとに基づい
てシリンダ吸入空気量に見合った基本燃料噴射量Ｔｐを
演算する一方、機関運転条件に応じた空燃比補正係数Ｋ
ＭＲ等で前記基本燃料噴射量Ｔｐを補正して最終的な燃
料噴射量Ｔｉを求め、該噴射量Ｔｉに基づいて噴射弁10
を駆動制御するようになっている。

【００１６】但し、本実施例の２サイクル内燃機関１に
おいては、前記ガソリン100 ％の燃料と、ガソリンに対
して５〜10％のアルコールを混合させた混合燃料とが選
択的に使用されるものとし、主燃料としてはガソリン10
0 ％のものが使用されるものとする。ここで、アルコー
ル混合燃料を用いているときに、ガソリン100 ％に適合
させて演算した燃料噴射量をそのまま用いて燃料噴射制
御を行うと、空燃比がリーン化して焼付きを招く惧れが
生じる。

【００１７】そこで、本実施例では、機関運転条件（機
関負荷及び機関回転速度）に応じた最適空燃比に制御す
るための前記空燃比補正係数ＫＭＲ（空燃比補正値）の
マップとして、前記ガソリン100 ％の燃料に適合する空
燃比補正マップと、前記アルコール混合燃料に適合する
空燃比補正マップとの２種類を、コントロールユニット
11が予め記憶しており、初期設定としては前記ガソリン
100 ％の燃料に適合する空燃比補正マップを用いるよう
になっている。

【００１８】そして、後述するように、ガソリン100 ％
の燃料に適合するマップから検索した空燃比補正係数Ｋ
ＭＲで基本燃料噴射量Ｔｐを補正して噴射弁10による燃
料噴射量（燃料供給量）を制御しているときに、空燃比
のリーン化が検出されると、理論空燃比の異なるアルコ
ール混合燃料が使用されているものと推定し、空燃比補
正マップ（空燃比補正値）をアルコール混合燃料に適合
するものに切り換える。これにより、リーン化している
空燃比をアルコール混合燃料に適合した燃料噴射制御に
よって目標空燃比付近に修正し、アルコール混合燃料の
使用による空燃比のリーン化によって機関の焼付きなど
の不具合が発生することを未然に防止できるようにして
いる。

【００１９】次に、図３のフローチャートに従って前記
空燃比補正マップの切り換えの様子を詳細に説明する。
尚、本実施例において、コントロールユニット11は、前
記図３のフローチャートに示すように、空燃比判別手
段，燃料供給制御手段，記憶手段としての機能を備えて
いる。図３のフローチャートにおいて、まず、ステップ
１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、機関回
転速度Ｎｅ，スロットル弁開度ＴＶＯ，座形筒内圧セン
サ16で検出される燃焼圧Ｐなどを入力する。

【００２０】次のステップ２では、空燃比のリーン化を
判定する条件が成立しているか否かを判別する。ここ
で、定常運転状態が所定時間以上継続していて空燃比状
態が安定しているときを判定可能状態として判別する。
判定条件が成立しているときには、ステップ３へ進み、
予め基本燃料噴射量Ｔｐで代表される機関負荷と機関回
転速度Ｎｅによって区分される運転領域毎に記憶された
基準燃焼圧力と、座形筒内圧センサ16で検出された実際
の燃焼圧力Ｐとを比較する。

【００２１】前記基準燃焼圧力は、ガソリン100 ％の燃
料を使用していて、この使用燃料に適合する空燃比補正
マップを用いて空燃比補正しているときには、越えるこ
とのない燃焼圧力に設定してあり、アルコール混合燃料
を使用しているのに、ガソリン100 ％の燃料に適合する
噴射制御が行われて空燃比がリーン化すると、かかるリ
ーン化に伴う燃焼圧力の上昇によって、基準燃焼圧力を
越えるようになって、前記基準燃焼圧力相当の基準空燃
比を越えるリーン化、引いては、アルコール混合燃料の
使用が検知できるようになっている。

【００２２】即ち、２サイクル機関１において、理論空
燃比付近の空燃比範囲では、図４に示すように、空燃比
のリーン化に伴って燃焼圧力が上昇する傾向を示すか
ら、空燃比が目標に対してリーン化したときには、これ
が燃焼圧力の上昇として検知でき、以て、使用燃料が理
論空燃比のより小さなアルコール混合燃料に切り換えら
れたものと推定できる。

【００２３】ステップ３で、検出された燃焼圧力Ｐが基
準圧力以上であって、空燃比のリーン化が検知されたと
きには、アルコール混合燃料の使用を推定し、ステップ
４へ進み、予めアルコール混合燃料に適合して設定・記
憶されている空燃比補正マップの使用に切り換える。か
かるマップの切り換えによって、アルコール混合燃料に
適した噴射制御が行われ、リーン化によって焼付きの惧
れのある燃焼状態から、目標空燃比付近の焼付きの惧れ
のない空燃比状態に近づける調整が行われる。

【００２４】一方、ステップ３で燃焼圧力Ｐが基準圧力
を越えていないと判別されたとき、換言すれば、焼付き
の惧れのある空燃比のリーン化が検出されなかったとき
には、ガソリン100 ％の燃料が使用されているものと推
定し、ステップ５へ進み、初期設定されているガソリン
100 ％の燃料に適合する空燃比補正マップをそのまま選
択する。

【００２５】上記のようにして２つの空燃比補正マップ
を切り換え選択し、ステップ６では、前記選択されてい
る方のマップを参照し、現在の運転条件に対応する空燃
比補正係数ＫＭＲ（空燃比補正値）を検索して求める。
次いで、ステップ７では、前記空燃比補正係数ＫＭＲや
冷却水温度に基づいて設定される水温増量補正係数ＫＴ
Ｗ等によって各種補正係数ＣＯ（←１＋ＫＭＲ＋ＫＴＷ
＋・・・）を演算すると共に、この各種補正係数ＣＯを
前記基本燃料噴射量Ｔｐに乗算して有効噴射量Ｔｅを演
算する。

【００２６】そして、ステップ８では、前記有効噴射量
Ｔｅにバッテリ電圧による噴射弁10の有効噴射時間の変
化を補正するための電圧補正分Ｔｓを加算して、最終的
な燃料噴射量Ｔｉを求める。コントロールユニット11
は、所定の噴射タイミングにおいて、上記ステップ８で
演算された最新の燃料噴射量Ｔｉに対応するパルス幅の
開弁駆動パルス信号を噴射弁10に出力し、機関への燃料
供給量の制御によって機関吸入混合気の空燃比を調整す
る。

【００２７】このように、本実施例によると、ガソリン
100 ％の燃料を主燃料とする機関１において、ガソリン
に対して５〜10％のアルコールを混合させたアルコール
混合燃料が選択的に用いられることがあっても、前述の
ように燃焼圧力を介した空燃比のリーン化検出に基づい
て、前記アルコール混合燃料の使用を推定し、この推定
結果に基づいてアルコール混合燃料に適合する燃料供給
制御が行われる。従って、アルコール混合燃料が選択的
に使用されても、空燃比がリーン化して焼付きを生じる
ことが未然に防止され、然も、燃料中のアルコール濃度
を検出するための高価なアルコール濃度センサを必要と
せずに前記焼付き防止制御を実現できる。

【００２８】尚、燃焼圧力を検出するための手段は、前
記座形筒内圧センサ16に限定されるものではないことは
明らかであり、燃焼圧力を直接・間接に検出できるもの
であれば良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、２
サイクル機関において、例えばアルコール混合燃料の使
用によって空燃比がリーン化したときに、前記リーン化
を燃焼圧力の上昇に基づいて検知し、前記アルコール混
合燃料に適合する空燃比補正制御を切り換え実行できる
から、例えばガソリン燃料とアルコール混合燃料とが選
択的に用いられることがあっても、それぞれの燃料に適
合する燃料供給制御の実行によって空燃比を目標付近に
制御でき、空燃比のリーン化による焼付きの発生等を未
然に防止でき、然も、高価な燃料性状センサを用いる必
要がないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】実施例の燃料供給制御の様子を示すフローチャ
ート。

【図４】空燃比と燃焼圧力との関係を示す線図。

【符号の説明】

１ ２サイクル内燃機関 ９ スロットル弁 10 燃料噴射弁 11 コントロールユニット 12 回転センサ 13 スロットルセンサ 15 点火栓 16 座形筒内圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｓ 7536−3Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出手
   段と、 該燃焼圧力検出手段で検出された燃焼圧力と所定の基準
   圧力との比較に基づいて機関吸入混合気の基準空燃比に
   対するリッチ・リーンを判別する空燃比判別手段と、 燃料性状に応じて異なる少なくとも２種類の空燃比補正
   値を予め記憶した記憶手段と、 前記空燃比判別手段によるリッチ・リーン判別に基づい
   て前記記憶手段に記憶された複数種の空燃比補正値の中
   から１つを選択し、該選択した空燃比補正値に基づいて
   機関への燃料供給量を制御する燃料供給制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする２サイクル内燃機
   関の空燃比制御装置。