JPH07119509A

JPH07119509A - ２サイクルエンジンの燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH07119509A
Application number: JP26481793A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yoshida; 武雄吉田; Ryoichi Hirai; 良一平井; Yuji Moriwaki; 勇治森脇; Takahiro Suzuki; 隆広鈴木
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼状態の切り換え時の失火やエンジン音の
頻繁な変化を防いでエンジンの動作フィーリング及び排
気ガス特性の改善を図ることができる２サイクルエンジ
ンの燃焼制御装置を提供すること。【構成】少なくとも負荷をパラメータとして吸気量を
制御する吸気量制御装置１７と、燃料を供給する燃料供
給手段（第１、第２燃料噴射弁３１，３２）と、前記吸
気量制御装置１７と燃料供給手段（第１、第２燃料噴射
弁３１，３２）を制御して負荷が設定値以下の低負荷領
域においては成層燃焼を行なわせ、負荷が設定値以上の
中・高負荷域においては予混合燃焼を行なわしめるエン
ジン制御装置（ＥＣＵ）４３を有する２サイクルエンジ
ンの燃焼制御装置において、燃焼状態を成層燃焼或いは
予混合燃焼に切り換えるべき切換信号が入力されると、
前記エンジン制御装置４３が、その切換信号が入力され
たサイクルの次のサイクルでは燃焼状態をそのまま維持
し、その次のサイクルで燃焼状態を成層燃焼或いは予混
合燃焼に切り換えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランク室圧掃気の２
サイクルエンジンの燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】クランク室圧掃気の２サイクルエンジン
においては、吸気量制御手段及び吸気通路とクランク室
との間に配置された逆流防止手段を介してクランク室に
導入された新気によって燃焼室の掃気を行ない、この掃
気開始以降にクランク室を含んで逆流防止手段から燃焼
室に至る新気供給通路又は／及び燃焼室に燃料を供給し
ている。この場合、吸気量制御手段の制御量に対応する
燃料供給制御は、当該吸気量制御が行なわれた新気がク
ランク室に導入される吸気行程の次の吸気行程での吸気
量制御手段の制御量に基づいて行なわれている。

【０００３】更に、燃焼室内に形成される混合気への点
火のタイミングを吸気量制御手段の制御量に基づいて行
なわせる場合もある。この場合、燃料供給手段を上記の
通り実施する方法と、吸気量制御手段と燃料供給手段を
一体化したもの（例えば、気化器）において、点火タイ
ミングをエンジン回転数のみでなく吸気量制御手段の制
御量にも基づいて行なわせる方法がある。

【０００４】ところで、本出願人は、クランク室圧掃気
式であって、且つ、シリンダ内に噴射された燃料に着火
する２サイクルエンジンにおいて、排気ガス対策や燃費
の改善等を目的として、中・高負荷域において予混合燃
焼させる一方、低負荷域において成層燃焼を行なわせる
ものを先に提案した。

【０００５】上記成層燃焼は、低負荷域においてシリン
ダ内を新気で満たし、点火プラグ近傍に局所的に燃料を
噴射してその周囲に形成される濃混合気に着火すること
によって実現される。又、前記予混合燃焼は、シリンダ
内に噴射された燃料が十分拡散した後に点火着火させる
ことによって実現される。

【０００６】更に、本出願人は、一般に低負荷域ではシ
リンダ内に十分な量の新気が導入されないために燃焼室
内の掃気が十分行なえず、燃焼室内に燃焼ガスが残留し
て成層燃焼を行なえない場合があることを考慮し、成層
燃焼時（低負荷運転時）にシリンダ内への空気供給量を
一時的に増加させるための空気量制御（調整）手段を設
けた燃焼制御装置を先に提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２サイ
クルエンジンにおいてシリンダ内で圧縮されて混合気の
形成に供される新気は、その前のサイクルでクランク室
に吸入された新気であるため、吸気量に対する燃料供給
制御が１サイクルずつズレるという問題がある。

【０００８】更に、本出願人が先に提案したものについ
て言えば、負荷が設定値を超えて増大したために燃焼状
態を成層燃焼から予混合燃焼に直ちに切り換えてしまう
と、前のサイクル（成層燃焼が行なわれたサイクル）で
クランク室に吸入された多量の新気が燃焼室内に導入さ
れるため、予混合燃焼における最初の１サイクルで燃焼
室内の混合気が過薄となって失火するという問題が発生
する。

【０００９】又、逆に負荷が所定値を超えて下がったた
めに燃焼状態を予混合燃焼から成層燃焼に直ちに切り換
えてしまうと、前のサイクル（予混合燃焼が行なわれた
サイクル）でクランク室内に吸引された少量の新気が燃
焼室内に導入されるため、成層燃焼における最初の１サ
イクルで燃焼室内の混合気が過濃となって失火するとい
う問題が発生する。

【００１０】上述のように、燃焼状態の切り換え時に失
火が発生すると、エンジンの動作フィーリングや排気ガ
ス特性が悪化する。

【００１１】ところで、従来、成層燃焼から予混合燃焼
へ切り換えるべき負荷の設定値と、逆に予混合燃焼から
成層燃焼へ切り換えるべき負荷の設定値とが同一であっ
たため、その設定値近傍の負荷域においては燃焼状態の
切り換えが頻繁に行なわれ、エンジン音の変化が激し
く、エンジンの動作フィーリングの悪化を招く他、吸気
量制御手段等の機器の耐久性が低下する等の問題が発生
していた。

【００１２】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、第１の目的とする処は、吸気量に対するエンジンの
燃焼状態を常に適正に保ち、エンジンの動作フィーリン
グの改善を図ることができる２サイクルエンジンの燃焼
制御装置を提供することにある。

【００１３】又、本発明の第２の目的とする処は、吸気
量に対する燃料供給制御や点火タイミング制御を常に適
正に行なうことができ、燃焼状態の切り換え時の失火や
エンジン音の頻繁な変化を防いでエンジンの動作フィー
リング及び排気ガス特性の改善を図ることができるとと
もに、吸気量制御手段等の機器の耐久性向上を図ること
ができる２サイクルエンジンの燃焼制御装置を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、吸気量制御手段及び吸気通路とクランク室との
間に配置された逆流防止手段を介してクランク室に導入
された新気によって燃焼室の掃気を行ない、この掃気開
始以降にクランク室から燃焼室に到る新気に作用してエ
ンジンの燃焼状態を変化させる制御手段の制御量を、前
記吸気量制御手段の制御量に対応して制御するととも
に、該制御を、吸気量制御が行なわれた新気がクランク
室に導入される吸気行程の次の掃気行程が開始された後
に行なうことを特徴とする。

【００１５】又、本発明は、燃料供給制御によって、負
荷が設定値以下の低負荷域においては成層燃焼を行なわ
せ、負荷が設定値以上の中・項負荷域においては予混合
燃焼を行なわしめるエンジン制御手段を有する２サイク
ルエンジンの燃焼制御装置において、燃焼状態を成層燃
焼或いは予混合燃焼に切り換えるべき切換信号が入力さ
れると、前記エンジン制御手段が、その切換信号が入力
されたサイクルの次のサイクルでは燃焼状態をそのまま
維持し、その次のサイクルで燃焼状態を成層燃焼或いは
予混合燃焼に切り換えるようにしたことを特徴とする。

【００１６】更に、本発明は、燃焼状態が成層燃焼から
予混合燃焼に切り換えられるときの前記負荷の設定値
を、予混合燃焼から成層燃焼に切り換えられるときの負
荷の設定値よりも大きくしたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明によれば、吸気量に対する燃料供給制御
のズレが解消され、燃料供給制御が常に適正に行なわれ
る。

【００１８】従って、例えば、燃焼状態を成層燃焼から
予混合燃焼に切り換える場合、前のサイクル（成層燃焼
が行なわれたサイクル）でクランク室に吸入された多量
の新気がそのまま成層燃焼に供された後、次のサイクル
で予混合燃焼が行なわれるため、最後に成層燃焼が行な
われたサイクルでクランク室内に吸入された少量の新気
が次のサイクル（予混合燃焼が行なわれる最初の１サイ
クル）において予混合燃焼に供されるため、予混合燃焼
が行なわれる最初の１サイクルで燃焼室内の混合気が過
薄となって失火するという従来の問題が解消される。

【００１９】又、逆に燃焼状態を予混合燃焼から成層燃
焼に切り換える場合、前のサイクル（予混合燃焼が行な
われたサイクル）でクランク室に吸入された少量の新気
がそのまま予混合燃焼に供された後、次のサイクルで成
層燃焼が行なわれるため、最後に予混合燃焼が行なわれ
たサイクルでクランク室内に吸入された多量の新気が次
のサイクル（予混合燃焼が行なわれる最初の１サイク
ル）において予混合燃焼に供されるため、成層燃焼が行
なわれる最初の１サイクルで燃焼室内の混合気が過濃と
なって失火するという問題も解消される。

【００２０】更に、本発明によれば、燃焼状態を切り換
えるべき負荷の設定値を、成層燃焼から予混合燃焼に切
り換えときと予混合燃焼から成層燃焼に切り換えるとき
で異ならせたため（つまり、負荷の設定値にヒステリシ
スを持たせたため）、設定値近傍の負荷域において燃焼
状態の切り換えが頻繁に行なわれることがなく、エンジ
ン音の変化が抑えられ、エンジンの動作フィーリングの
悪化や吸気量制御手段等の機器の耐久性低下等が防がれ
る。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００２２】図１は本発明に係る燃焼制御装置の構成を
示すブロック図、図２は２サイクルエンジンの縦断面
図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ
線断面図、図５は吸気量制御手段の作用説明図である。

【００２３】先ず、図２に基づいて２サイクルエンジン
１の構成を説明する。

【００２４】本実施例に係る２サイクルエンジン１は、
混合気の燃焼状態が本発明に係る燃焼制御装置によって
制御されるエンジンであって、そのシリンダブロック２
に形成されたシリンダ２ａ内にはピストン３が上下摺動
自在に嵌装されている。そして、ピストン３は、これの
下方に図２の紙面垂直方向に長く配されたクランク軸４
にコンロッド５を介して連結されている。尚、シリンダ
ブロック２に一体に形成されたアッパークランクケース
２ｂとこれの下面に結着されたロアークランクケース６
の内部にはクランク室７が形成されており、該クランク
室７内に前記クランク軸４が回転自在に支承されて収納
されている。

【００２５】又、上記シリンダブロック２の上面にはシ
リンダヘッド８が被着されており、該シリンダヘッド８
には燃焼凹部８ａが形成されており、該燃焼凹部８ａと
前記ピストン３とで燃焼室Ｓが画成されている。更に、
シリンダヘッド８の頂部には点火プラグ９が螺着されて
おり、該点火プラグ９の電極部９ａは前記燃焼室Ｓに臨
んでいる。

【００２６】ところで、前記シリンダヘッド８には、図
３に示すように、２つの主掃気ポート１０，１１と１つ
の補助掃気ポート１２及び１つの排気ポート１３がそれ
ぞれ形成されている。尚、上記２つの主掃気ポート１
０，１１は相対向する位置に形成されており、補助掃気
ポート１２は排気ポート１３に対向する位置に形成され
ている。そして、補助掃気ポート１２は、その上端開口
部１２ａがシリンダ２ａの上方に向かって開口してお
り、このため、該補助掃気ポート１２からの掃気流の排
気ポート１３への吹き抜けは殆んど生じない。

【００２７】一方、前記シリンダブロック２の下部に
は、クランク室７に開口する空気導入口１４が形成され
ており、該空気導入口１４には、空気のクランク室７方
向への流れのみを許容するリードバルブ１５が設けられ
ている。

【００２８】又、上記空気導入口１４には吸気管１６が
接続されており、該吸気管１６には吸気量調整装置１７
を介して吸気マニホールド１８が接続されている。

【００２９】上記吸気量制御装置１７は、図１に示すア
クセル装置１９における不図示のアクセルペダルの操作
量（エンジン負荷）とエンジン回転数をパラメータとし
て、空気導入口１４からリードバルブ１５を経てクラン
ク室７に吸入される新気の吸気量を制御するものであ
り、これは上下に形成された吸気ポート２０ａ，２１ａ
をそれぞれ開閉するメインバルブ２０とサブバルブ２１
を有している。尚、メインバルブ２０とサブバルブ２１
は不図示の付勢手段によって閉じ方向に常時付勢されて
いる。

【００３０】而して、図４に示すように、メインバルブ
２０、サブバルブ２１の各駆動軸２２，２３には、これ
らのバルブ２０，２１の各開度を検出するためのポテン
ショメータ２４，２５がそれぞれ設けられており、サブ
バルブ２１の駆動軸２３にはモータ２６が連結されてい
る。

【００３１】又、図５に示すように、メインバルブ２０
の駆動軸２２の一端には第１揺動片２７が、サブバルブ
２１の駆動軸２３の一端には第２揺動片２８がそれぞれ
結着されている。そして、上記第１揺動片２７の外周部
には溝２７ａ（図４参照）と係止孔２７ｂ（図５参照）
が形成されており、溝２７ａには、その一端が前記アク
セル装置１９に連結されたスロットルワイヤー２９が巻
装され、該スロットルワイヤー２９の他端は第１揺動片
２７の前記係止孔２７ｂに係止されている。

【００３２】更に、図５に示すように、第１揺動片２７
と第２揺動片２８の間には連結ロッド３０が配設されて
おり、該連結ロッド３０の一端３０ａは第１揺動片２７
に回動自在に枢着され、他端３０ｂは第２揺動片２８に
形成された円弧状のガイド溝２８ａに摺動自在に係合さ
れている。

【００３３】一方、図２に示すように、前記シリンダヘ
ッド８の側壁部分には、主に低負荷域において成層燃焼
を行なわせるとともに、中・高負荷域においても補助的
に燃料を供給するための第１燃料噴射弁３１が装着され
ており、又、前記シリンダブロック２の側壁には、中・
高負荷域において予混合燃焼を行なわせるための第２燃
料噴射弁３２が装着されている。尚、上記第１燃料噴射
弁３１は、噴射された燃料が点火プラグ９の電極部９ａ
の近傍に局所的に供給されるように、その噴射孔のサイ
ズ、方向等が設定されている。又、前記第２噴射弁３２
は、噴射された燃料が排気ポート１３に吹き抜けないよ
うに、前記補助掃気ポート１２の上方で、且つ、排気ポ
ート１３の天壁１３ａよりも若干下方に取り付けられて
いる。

【００３４】ここで、本発明に係る燃焼制御装置の全体
構成を図１に基づいて説明する。尚、図１においては、
図２〜図５に示したと同一要素には同一符号を付してお
り、以下、それらについての説明は省略する。

【００３５】図１において、３３は前記吸気マニホール
ド１８の吸気口であり、図示矢印ａは該吸気口３３から
吸入された空気（新気）の流れを、矢印ｂは２サイクル
エンジン１から排出される排気ガスの流れをそれぞれ示
す。

【００３６】ところで、２サイクルエンジン１のクラン
ク軸４の回転動力は、出力軸３４、ギヤ３５，３６及び
入力軸３７を経て外部負荷３８に伝達されるが、クラン
ク軸４の端部には、エンジン回転数とクランク角を検出
するための計測用ギヤ３９が結着されている。尚、上記
計測用ギヤ３９には基準クランク角表示歯が形成されて
いる。

【００３７】又、図１において、４０は前記第１燃料噴
射弁３１と第２燃料噴射弁３２に一定圧の燃料を供給す
るするための燃料供給装置、４１は前記点火プラグ９に
よる点火の時期を制御するための点火時期制御装置、４
２はクランク角センサを兼ねる回転数センサであり、該
回転数センサ４２は前記計測用ギヤ３９の近傍に配置さ
れている。尚、計測用ギヤ３９においては、ピストン３
が下死点（B.D.C ）にある時に対応して回転数センサ４
２と対向する歯のみの幅が小さく設定されており、これ
に基づき回転数センサ４２は基準クランク角信号を後述
のエンジン制御装置（ＥＣＵ：Engine Control Unit ）
４３に送るとともに、クランク軸４の基準クランク角位
置からの回転量を示すクランク角信号をエンジン制御装
置４３に送る。

【００３８】而して、当該燃焼制御装置には、上記エン
ジン制御装置（ＥＣＵ）４３が設けられており、このエ
ンジン制御装置４３は、前記回転数センサ４２によって
検出されたエンジン回転数とクランク角、前記ポテンシ
ョメータ２４，２５によって検出されたメインバルブ２
０とサブバルブ２１の各開度（特に、メインバルブ２０
の開度、つまり、エンジン負荷（アクセル装置１９にお
けるアクセル操作量））に基づいて空気量制御手段１７
（モータ２６（サブバルブ２１の開度））と第１、第２
燃料噴射弁３１，３２（燃料噴射タイミングと燃料噴射
量）及び点火時期制御装置４１（点火時期）を制御する
ことによって、エンジン負荷が小さな低負荷域において
は成層燃焼を行なわしめ、中・高負荷域においては予混
合燃焼を行なわしめるものである。

【００３９】ここで、２サイクルエンジン１の作動を概
説する。

【００４０】図２に示すように、ピストン３が下死点
（B.D.C ）に位置するときには、主掃気ポート１０，１
１と補助掃気ポート１２及び排気ポート１３は開口して
おり、このとき、前のサイクルでクランク室７に導入さ
れてピストン３で圧縮された新気は、主掃気ポート１
０，１１と補助掃気ポート１２を経てシリンダ２ａ内に
流入し、シリンダ２ａ内に残留する排気ガスを排気ポー
ト１３からシリンダ２ａ外へ押し出す掃気作用を行な
う。

【００４１】次に、ピストン３がシリンダ２ａ内を下死
点から上方へ移動すると、先ず主掃気ポート１０，１１
と補助掃気ポート１２がピストン３によって閉じられ、
その後、排気ポート１３が同じくピストン３によって閉
じられ、シリンダ２ａ内に導入された新気が圧縮される
圧縮行程に移行するが、エンジン負荷が小さな低負荷域
においては前記掃気行程の後の圧縮行程中に第１燃料噴
射弁３１から燃料が点火プラグ９の電極部９ａに向かっ
て局所的に噴射され、電極部９ａの周りに濃混合気が形
成され、この濃混合気が点火プラグ９により点火されて
着火し、成層燃焼がなされる。

【００４２】又、エンジン負荷が所定値より大きな中・
高負荷域においては、掃気行程中に既に第１燃料噴射弁
３１又は第１及び第２燃料噴射弁３１，３２からシリン
ダ２ａ内への燃料の噴射が開始され、この燃料の噴射は
圧縮行程前に終了し、シリンダ２ａ内には燃料の十分な
拡散によって混合気が形成される。

【００４３】そして、ピストン３が上死点（T.D.C ）近
くに達すると、点火プラグ９からの火花によって燃焼室
Ｓ内の混合気が着火燃焼せしめられ、所謂予混合燃焼が
なされる。定る。

【００４４】一方、ピストン３の上昇によってクランク
室７内には負圧が発生し、この負圧によって新気が吸気
マニホールド１８、吸気量制御装置１７、吸気管１６及
びリードバルブ１５を経て空気導入口１４からクランク
室７内に導入される。

【００４５】而して、燃焼室Ｓでの混合気の燃焼による
爆発力によってピストン３が上死点を過ぎて下降する
と、クランク室７内に導入された新気はピストン３によ
って圧縮され、圧縮された新気は次のサイクルにおける
掃気及び混合気形成に供される。そして、ピストン３が
下死点近くまで下降すると、先ず排気ポート１３が開
き、混合気の燃焼によって生じた排気ガスが排気ポート
１３から排出される。その後、続いて主掃気ポート１
０，１１と補助排気ポート１２が開くと、クランク室７
内で圧縮された新気は、主掃気ポート１０，１１と補助
掃気ポート１２からシリンダ２ａ内に流入して前記掃気
作用を行なう。

【００４６】以後、上述と同様の作動が繰り返されて２
サイクルエンジン１は連続的に運転されるが、斯かる２
サイクルエンジン１においては、前述のようにシリンダ
２ａ内で圧縮されて混合気の形成に供される新気は、そ
の前のサイクルでクランク室７に吸入された新気であ
る。

【００４７】次に、本燃焼制御装置の作用を図５及び図
６に基づいて説明する。尚、図６はメインバルブ２０の
開度α（エンジン負荷）に対する吸気ポート２０ａの開
口面積の変化を示す図である。

【００４８】２サイクルエンジン１が停止状態にあると
きには、メインバルブ２０とサブバルブ２１は共に全閉
状態にあり、アイドリング状態にあるときには、エンジ
ン制御装置４３からの制御信号によってモータ２６が駆
動され、サブバルブ２１は図５に鎖線にて示すように矢
印方向に所定角度だけ開く。従って、エンジン１のアイ
ドリング状態（メインバルブ２０の開度α＝０）におい
ては、吸気ポートの開口面積は図６の点ＩＤにて示す値
（吸気ポート２１ａの開口面積）を示し、不図示のアイ
ドルポート及びサブバルブ２１を通過した空気がリード
バルブ１５を通って空気導入口１４からクランク室６内
に導入され、これにより従来のアイドリング状態よりも
多量の空気がシリンダ２ａ内に導入されて掃気に供され
るため、アイドリング時の掃気効率が高められる。

【００４９】尚、図６において、破線Ｃはメインバルブ
２０の吸気ポート２０ａの開口面積を、鎖線Ｄは両バル
ブ２０，２１の吸気ポート２０ａ，２１ａの開口面積の
合計をそれぞれ示している。又、破線Ｅはエンジン回転
数を１５００ｒｐｍに保持した状態におけるサブバルブ
２１の吸気ポート２１ａの開口面積の変化を、実線Ｆは
エンジン回転数を４０００ｒｐｍに保持した状態におけ
るサブバルブ２１の吸気ポート２１ａの開口面積の変化
をそれぞれ示している。

【００５０】而して、アクセル装置１９におけるアクセ
ルペダルの踏み込み量が小さく、スロットルワイヤー２
９によって回動せしめられる第１揺動片２７とメインバ
ルブ２０の回動角が小さいために、ポテンショメータ２
４によって検出されるメインバルブ２０の開度αが設定
値α₀ （この値α₀ はエンジン回転数によって変化す
る）よりも小さな低負荷域（α＜α₀ ）においては、エ
ンジン制御装置４３は連結ロッド３０によりサブバルブ
２１を駆動制御するのではなく、モータ２６を駆動制御
してサブバルブ２１を図５に実線にて示すように矢印方
向に回動せしめてこれを開くとともに、第１燃料制御弁
３１と点火時期制御装置４１を制御して燃焼室Ｓで混合
気の成層燃焼を行なわしめる。

【００５１】従って、成層燃焼が実行される低負荷域に
おいては、アクセル装置１９のアクセルペダルを徐々に
踏み込むと、メインバルブ２０が徐々に開くとともに、
該メインバルブ２０の動作により直接駆動されることな
く、エンジン制御装置４３はメインバルブ２０の動作
（エンジン負荷）をポテンショメータ２４により読み取
り、この値に基づく所定の開度とするようポテンショメ
ータ２５によるフィードバックを掛けながらモータ２６
を制御する。そして、モータ２６の駆動制御によってサ
ブバルブ２１が開き、該サブバルブ２１の吸気ポート２
１ａの開口面積は図６の破線Ｅ（エンジン回転数が１５
００ｒｐｍのとき）又は実線Ｆ（エンジン回転数が４０
００ｒｐｍのとき）に沿って増加する。このように、成
層燃焼が行なわれる低負荷域においては、サブバルブ２
１を通しても新気が供給されるため、一時的に多量の新
気がシリンダ２ａでの掃気に供され、掃気効率及び排気
ガス特性の改善が図られる。

【００５２】そして、メインバルブ２０の開度αが設定
値α₀ （エンジン回転数が１５００ｒｐｍではα₀ ＝１
５°、４０００ｒｐｍではα₀ ＝２５°）に達すると、
エンジン制御装置４３はモータ２６の駆動制御を解除す
るため、サブバルブ２１は第２揺動片２８に形成された
ガイド溝２８ａの端部が連結ロッド３０の端部３０ｂに
当接するまで閉じ方向に急速に回動する。この結果、図
６に示すように、サブバルブ２１の吸気ポート２１ａの
開口面積は急激に減少し、それ以後、アクセルペダルの
踏み込みによってメインバルブ２０の開度αが増加する
と、第２揺動片２８は連結ロッド３０により駆動されて
第１揺動片２７の回動に連動する。これによって、サブ
バルブ２１はメインバルブ２０と一体的に開き方向に回
動し、両バルブ２０，２１の吸気ポート２０ａ，２１ａ
の開口面積の和は図６の鎖線Ｄに沿って増加する。尚、
図６において斜線を付す領域は成層燃焼領域を示す。

【００５３】而して、メインバルブ２０の開度αが設定
値α₀ 以上（α≧α₀ ）となる中・高負荷域において
は、前述のように予混合燃焼が行なわれる。先ず、メイ
ンバルブ２０の開度αが或る設定値α₁ （＞α₀ ）未満
であるとき、つまり、サブバルブ２１が急激に閉じた後
に開くまでの間では、低負荷域におけると同様に、第１
噴射弁３１のみから燃料が噴射され、点火時期制御装置
４１によって点火時期が低負荷域における値より十分遅
角され、十分に拡散された燃料によって形成された混合
気に点火が行なわれ、該混合気が着火燃焼されて予混合
燃焼が行なわれる。

【００５４】そして、メインバルブ２０の開度αが前記
設定値α₁ を超えると、第１噴射弁３１と第２噴射弁３
２の双方から燃料が供給されるとともに、点火時期制御
装置４１によって点火時期が制御され、十分に拡散され
た燃料によって形成された混合気に点火され、該混合気
が着火燃焼されて予混合燃焼が行なわれる。

【００５５】次に、エンジン制御装置４３による制御動
作を図７乃至図１０に基づいて説明する。尚、図７はエ
ンジン制御装置４３による制御手順を示すフローチャー
ト、図８は成層燃焼から予混合燃焼に移行する場合のタ
イミングチャート、図９は予混合燃焼から成層燃焼に移
行する場合のタイミングチャート、図１０は成層燃焼か
ら予混合燃焼への移行と予混合燃焼から成層燃焼への移
行の状態を示す説明図である。

【００５６】前記ポテンショメータ２４によって検出さ
れたメインバルブ２０の開度αがエンジン制御装置４３
に入力されると（図７のSTEP１）、その開度αの時間的
な変化割合ｄα／ｄｔ（ここに、ｔは時間）が判定され
（図７のSTEP２）、ｄα／ｄｔ＝０（等速）であれば、
開度αが前記設定値α₀ より大きい（α＞α₀ ）か否か
が判断され（図７のSTEP３）、α≦α₀ であれば、成層
燃焼用の制御が実施される（図７のSTEP４）。

【００５７】又、α＞α₀ であれば、更に、メインバル
ブ２０の開度αが前記設定値α₁ よりも大きいか否かが
判断され（図７のSTEP５）、α≦α₁ であれば、前述の
ように第１噴射弁３１のみから燃料が噴射されて予混合
燃焼用の制御が実施され（図７のSTEP６）、α＞α₁ で
あれば、第１噴射弁３１と第２噴射弁３２の双方から燃
料が噴射されて予混合燃焼用の制御がなされる（図７の
STEP７）。

【００５８】一方、STEP２での判断において、ｄα／ｄ
ｔ＞０（加速）であれば、メインバルブ２０の開度αが
前記設定値α₀ を通過したか否かが判断され（図７のST
EP８）、通過しなければ、前記STEP３〜STEP７までの処
理が実行され、通過すれば、燃焼状態を成層燃焼から予
混合燃焼に切り換える制御がなされる（図７のSTEP
９）。

【００５９】ここで、燃焼状態を成層燃焼から予混合燃
焼に切り換える制御を図８のタイミングチャートに従っ
て説明する。

【００６０】図８に示すように、（ｎ−１）サイクルに
てクランク角が上死点（T.D.C ）位置から約３５°過ぎ
た時期からｎサイクルにおいて同クランク角が上死点位
置から３５°までの時期の間に燃焼状態を成層燃焼から
予混合燃焼に切り換えるべき切換信号が出力された場
合、サブバルブ２１は次の（ｎ＋１）サイクルでクラン
ク室吸気が開始されるまでに急速に閉じ方向に回動せし
められる。

【００６１】ところが、次の（ｎ＋１）サイクルでシリ
ンダ２ａ内に供給される新気は１つ前のｎサイクル（成
層燃焼が行なわれたサイクル）でクランク室７に吸入さ
れた多量の新気であるため、切換信号が発せられたｎサ
イクルの次の（ｎ＋１）サイクルで直ちに予混合燃焼さ
せるための燃料噴射制御及び点火時期制御を実施する
と、成層燃焼用としての多量の新気が燃焼室Ｓ内に導入
されるため、予混合燃焼が行なわれるべき多サイクルの
内の最初の（ｎ＋１）サイクルで燃焼室Ｓ内の混合気が
過薄となって失火するという問題が発生する。

【００６２】そこで、本実施例では、（ｎ＋１）サイク
ルではそのまま第１燃料噴射弁３１による燃料噴射をク
ランク角約−３５°から約−８°にかけて実施して成層
燃焼を行なわしめ、次の（ｎ＋２）サイクルで初めて予
混合燃焼を実施させるようにした。即ち、（ｎ＋２）サ
イクルにおいては、点火タイミングはクランク角約−２
０°のままであるが、第１燃料噴射弁３１による燃料噴
射のタイミングがクランク角で約１４５°から１７０°
にかけて既にサブバルブ２１が閉じられた後の（ｎ＋
１）サイクルにおいて吸入された少量の新気が予混合燃
焼に供されるため、予混合燃焼が行なわれる多サイクル
の内の最初の（ｎ＋２）サイクルで燃焼室Ｓ内の混合気
が過薄となって失火するという問題が解消される。

【００６３】他方、STEP２での判断がｄα／ｄｔ＜０
（減速）であれば、メインバルブ２０の開度αが設定値
α₀ ’（＜α₀ ）を通過したか否かが判断され（図７の
STEP１０）、通過しなければ、前記STEP３〜STEP７まで
の処理が実行され、通過すれば、燃焼状態を予混合燃焼
から成層燃焼に切り換える制御がなされる（図７のSTEP
１１）。

【００６４】尚、本実施例においては、図１０に示すよ
うに、成層燃焼から予混合燃焼に切り換えるときのメイ
ンバルブ２１の開度αの設定値α₀ と予混合燃焼から成
層燃焼に切り換えるときの設定値α₀ ’を異ならせ、α
₀ ＞α₀ ’として両設定値α₀ ，α₀ ’間にヒステリシ
スを持たせている。

【００６５】ここで、燃焼状態を予混合燃焼から成層燃
焼に切り換える制御を図９のタイミングチャートに従っ
て説明する。

【００６６】図９に示すように、（ｎ＋１）サイクルに
てクランク角が上死点位置から約８５°を過ぎた時期か
らｎサイクルにおいてクランク角が上死点位置から約ゆ
え°までの時期の間に燃焼状態を予混合燃焼から成層燃
焼に切り換えるべき切換信号が出力された場合、サブバ
ルブ２１は次の（ｎ＋１）サイクルでクランク室吸気が
開始されるまで（或いは、クランク室吸気が開始されて
から所定時間内）に急速に開き方向に回動せしめられ
て、吸入吸気量が成層燃焼用に増量される。

【００６７】ところが、次の（ｎ＋１）サイクルでシリ
ンダ２ａ内に供給される空気は１つ前のｎサイクル（予
混合燃焼が行なわれていたサイクル）でクランク室７に
吸入された少量の新気であるため、切換信号が発せられ
たｎサイクルの次の（ｎ＋１）サイクルで直ちに成層燃
焼させるための燃料噴射及び点火時期制御を実施する
と、予混合燃焼用としての少量の新気が燃焼室Ｓ内に導
入されるため、成層燃焼が行なわれるべき多く最初の
（ｎ＋１）サイクルで燃焼室Ｓ内の混合気が過濃となっ
て失火するという問題が発生する。

【００６８】そこで、本実施例では、（ｎ＋１）サイク
ルではそのまま第１燃料噴射弁３１による燃料噴射をク
ランク角約１４５°から約１７０°にかけて実施し、点
火をクランク角約−２０°で実施して予混合燃焼を行な
わしめ、次の（ｎ＋２）サイクルで初めて成層燃焼を実
施させるようにした。即ち、（ｎ＋２）サイクルにおい
ては、点火タイミングはクランク角約−２０°のままで
あるが、第１燃料噴射弁３１による燃料噴射がクランク
角で約−３５°から約−８°にかけて実施され、既にサ
ブバルブ２１が開かれた後の（ｎ＋１）サイクルにおい
て吸入された多量の新気が成層燃焼に供されるため、成
層燃焼が行なわれるべき多サイクルの内の最初の（ｎ＋
２）サイクルで燃焼室Ｓ内の混合気が過濃となって失火
するという問題が解消される。

【００６９】又、本実施例においては、前述のように、
燃焼状態を切り換えるべきメインバルブ２１の設定値α
₀ ，α₀ ’を、成層燃焼から予混合燃焼に切り換えとき
と予定混合燃焼から成層燃焼に切り換えるときで異なら
せたため（つまり、設定値α₀ ，α₀ ’の間にヒステリ
シスを持たせたため）、設定値α₀ ，α₀ ’近傍の負荷
域において燃焼状態の切り換えが頻繁に行なわれること
がなく、エンジン音の変化が抑えられ、エンジン１の動
作フィーリングの悪化や空気量制御装置１７等の機器の
耐久性低下等が防がれる。

【００７０】而して、図７のSTEP４，６，７，９，１１
の何れかの処理が終了すると、不図示のエンジン停止ス
イッチが作動するまで以上の制御動作が繰り返され（図
７のSTEP１２）、エンジン停止スイッチが作動すると、
点火が停止されるか、或いは燃料噴射弁３１，３２が全
閉されて（図７のSTEP１３）エンジン１が停止され、制
御動作も停止される（図７のSTEP１４）。

【００７１】次に、本発明の別実施例を図１１及び図１
２に基づいて説明する。尚、図１１は別実施例に係る燃
焼制御装置の構成を示すブロック図、図１２は同燃焼制
御装置による燃焼制御のタイミングチャートであり、図
１１においては図１に示したと同一要素には同一符号を
付している。

【００７２】本実施例においては、吸気量制御入力（ア
クセル装置１９におけるアクセルペダルの操作）に基づ
いて吸気量制御手段１７（スロットルバルブ２０）を制
御するとともに、該吸気量制御手段１７の制御量（スロ
ットルバルブ２０の開度）に対応する燃料供給制御（燃
料噴射弁３１による燃料噴射タイミングと燃料噴射量）
を、当該吸気量制御が行なわれた新気がクランク室７に
導入される吸気行程の次の掃気行程が開始された後に行
なうことを特徴とする。尚、図１１において、４５は燃
料噴射圧調整用のレギュレータ、Ｓは燃焼室である。

【００７３】而して、例えば図１２に示すｎサイクルに
おいて圧縮されて点火・燃焼の後に膨張する新気（混合
気）はその前の（ｎ−１）サイクルにおいてクランク室
７に吸引された新気である。

【００７４】従って、本実施例によれば、（ｎ−１）サ
イクルにおいてクランク室７に吸引された新気の制御量
に基づいてその新気（ｎサイクルにおいて掃気、混合気
形成及び圧縮・膨張に供される新気）に対して燃料供給
制御（燃料噴射タイミングと燃料噴射量の制御）と点火
タイミングの制御（（ｎ＋１）サイクルにおいては点火
タイミングをｎサイクルのそれよりも進める）がなされ
るため、従来の吸気量に対する燃料供給制御のズレが解
消され、燃料供給制御が常に適正に行なわれる。特に、
本実施例を前記実施例に適用すると、燃焼状態を成層燃
焼或いは予混合燃焼に切り換えるべき切換信号の有無に
関係なく、燃焼状態の切り換えを常に円滑に行なうこと
ができる。

【００７５】尚、吸気量制御手段１７として気化器を配
置するとともに、燃料噴射弁３１とレギュレータ４５を
廃し、点火タイミングの制御のみを同様に行なう場合で
も、同様の効果が得られる。

【００７６】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、吸気量に対するエンジンの燃焼状態を常に適正に
保ち、エンジンの動作フィーリングの改善を図ることが
できるという効果が得られる。

【００７７】又、本発明によれば、吸気量に対する燃料
供給制御や点火タイミング制御を常に適正に行なうこと
ができ、燃焼状態の切り換え時の失火やエンジン音の頻
繁な変化を防いでエンジンの動作フィーリング及び排気
ガス特性の改善を図ることができるとともに、吸気量制
御手段等の機器の耐久性向上を図ることができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】２サイクルエンジンの縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】吸気量制御手段の作用説明図である。

【図６】メインバルブの開度（エンジン負荷）に対する
吸気ポートの開口面積の変化を示す図である。

【図７】燃焼制御装置による制御手順を示すフローチャ
ートである。

【図８】成層燃焼から予混合燃焼に移行する場合のタイ
ミングチャートである。

【図９】予混合燃焼から成層燃焼に移行する場合のタイ
ミングチャートである。

【図１０】成層燃焼から予混合燃焼への移行と予混合燃
焼から成層燃焼への移行の状態を示す説明図である。

【図１１】本発明の別実施例に係る燃焼制御装置の構成
を示すブロック図である。

【図１２】本発明の別実施例に係る燃焼制御装置による
燃焼制御のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１２サイクルエンジン１７吸気量制御装置（吸気量制御手段）２０メインバルブ２１サブバルブ３１第１燃料噴射弁（燃料供給手段）３２第２燃料噴射弁（燃料供給手段）４０燃料供給装置（燃料供給手段）４３エンジン制御装置（エンジン制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｂ 25/14 ＺＦ０２Ｄ 41/34 Ｅ 8011−3ＧＣ 8011−3Ｇ (72)発明者鈴木隆広静岡県磐田市新貝2500番地ヤマハ発動機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気量制御手段及び吸気通路とクランク
室との間に配置された逆流防止手段を介してクランク室
に導入された新気によって燃焼室の掃気を行ない、この
掃気開始以降にクランク室から燃焼室に到る新気に作用
してエンジンの燃焼状態を変化させる制御手段の制御量
を、前記吸気量制御手段の制御量に対応して制御すると
ともに、該制御を、吸気量制御が行なわれた新気がクラ
ンク室に導入される吸気行程の次の掃気行程が開始され
た後に行なうことを特徴とする２サイクルエンジンの燃
焼制御装置。
【請求項２】前記エンジンの燃焼状態を変化させる制
御手段として、点火制御手段を配置したことを特徴とす
る請求項１記載の２サイクルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】前記エンジンの燃焼状態を変化させる制
御手段として、クランク室を含んで逆流防止手段から燃
焼室に到る新気供給通路又は／及び燃焼室に燃料を供給
する燃料供給手段を配置した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燃焼制御装置。
【請求項４】燃料供給制御によって、負荷が設定値以
下の低負荷域においては成層燃焼を行なわせ、負荷が設
定値以上の中・項負荷域においては予混合燃焼を行なわ
しめるエンジン制御手段を有し、燃焼状態を成層燃焼或
いは予混合燃焼に切り換えるべき切換信号が入力される
と、前記エンジン制御手段は、その切換信号が入力され
たサイクルの次のサイクルでは燃焼状態をそのまま維持
し、その次のサイクルで燃焼状態を成層燃焼或いは予混
合燃焼に切り換えることを特徴とする請求項３記載の２
サイクルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】燃焼状態が成層燃焼から予混合燃焼に切
り換えられるときの前記負荷の設定値を、予混合燃焼か
ら成層燃焼に切り換えられるときの負荷の設定値よりも
大きくしたことを特徴とする請求項４記載の２サイクル
エンジンの燃焼制御装置。