JPH07174064A - 火花点火式２サイクルエンジン - Google Patents

火花点火式２サイクルエンジン

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JPH07174064A
JPH07174064A JP5343911A JP34391193A JPH07174064A JP H07174064 A JPH07174064 A JP H07174064A JP 5343911 A JP5343911 A JP 5343911A JP 34391193 A JP34391193 A JP 34391193A JP H07174064 A JPH07174064 A JP H07174064A
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Takaharu Kurosaki
隆晴 黒埼
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 少なくとも低負荷運転領域にて新気を圧縮自
己着火させて活性熱雰囲気燃焼（ＡＲ燃焼）を行なうこ
とができる火花点火式２サイクルエンジンに関し燃焼状
態を安定化して異常燃焼音や熱害を避けることができる
火花点火２サイクルエンジンを提供する。 【構成】 絞り弁12の絞り弁開度は、絞り弁開度センサ
33により検出され、エンジン回転数はエンジン回転数セ
ンサ34によって検出され、ＣＰＵ38に入力される。ＣＰ
Ｕ38は、制御マップに従って動作し、駆動信号を排気制
御サーボモータ30に送信する。点火栓22は通常燃焼運転
領域では、上死点前10°で火花を飛ばすようになって、
通常燃焼運転領域とＡＲ燃焼運転領域との遷移運転領域
Ａで運転されている場合には、上死点前20°で火花を飛
ばすようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも低負荷運転
領域にて燃焼室内の新気を圧縮自己着火させて活性熱雰
囲気燃焼を行なうことができる火花点火式２サイクルエ
ンジンにおいて、前記活性熱雰囲気運転領域と通常火花
点火燃焼運転領域の遷移運転領域にて通常火花点火燃焼
運転領域の火花点火時期よりも早期に火花点火すること
により、燃焼状態を安定化して異常燃焼音や熱害を避け
ることができる火花点火２サイクルエンジンに関するも
のである。
【０００２】
【従来技術】空気に燃料を予め混合した新気を燃焼室内
に供給するいわゆる気化器付火花点火式２サイクルエン
ジンにおいては、シリンダ孔の内周面にピストンにより
開閉される排気ポートおよび掃気ポートを形成し、クラ
ンク室内で予圧された新気を掃気ポートからシリンダ室
内に供給するとともにシリンダ室内の既燃ガスを排気ポ
ートから排出し、シリンダ室内で圧縮された新気を点火
栓により着火させるようになっていた。
【０００３】このような従来の火花点火式２サイクルエ
ンジンでは、高速、高負荷運転領域での出力および効率
を高い水準以上に設定すべく排気ポートを大きくする
と、低負荷運転領域では、新気の吸抜けや燃焼不安定に
より、排気ガス中の未燃炭化水素量が増大して、燃費が
悪化した。
【０００４】これを解消するために、エンジン回転数と
絞り弁開度とに応じた排気通路開口率に排気通路開口率
調整手段たる排気制御弁を駆動させることにより、少な
くとも低負荷運転領域において、ピストンによる排気開
口閉塞時の気筒内圧力を適正に制御し、燃焼室内に残留
した既燃ガスの熱エネルギにより燃焼室内の新気を活性
化し、エンジンの運転に好ましい着火時期に燃焼室内の
新気を圧縮自己着火させることができるエンジンを開発
して、本出願人は出願した（特開平５−187488号) 。
【０００５】このようにエンジンの運転に好ましい着火
時期を積極的に制御することにより活性熱雰囲気燃焼を
行なわせる燃焼を以下ＡＲ燃焼と称し、このＡＲ燃焼が
行なわれる運転領域をＡＲ運転領域と称す。
【０００６】
【解決しようとする課題】このようなＡＲ燃焼可能な火
花点火式２サイクルエンジンにおいて、点火栓はどのよ
うな運転状態でも、所定の点火時期に火花を発生するよ
うになっており、既燃ガスの熱エネルギを利用したＡＲ
燃焼運転では、新気の吸気量が少ないため、図６の特性
図から明らかなように、エンジン速度 (エンジン回転数
Ｎe rpm)が極低速より高い状態では、点火着火による通
常の燃焼運転に比べると、出力が小さいが、この通常燃
焼運転領域とＡＲ燃焼運転領域との遷移運転領域Ａで
は、通常燃焼とＡＲ燃焼とが混在している。
【０００７】そしてＡＲ燃焼運転領域では、比較的低速
のエンジン回転数と比較的小さな絞り弁開度とに応じて
排気制御弁でもって適正な排気通路開口率に設定すれ
ば、点火栓による火花点火時期に左右されることなく着
火時期が安定した圧縮自己着火が行なわれるが、前記し
た通常燃焼とＡＲ燃焼とが混在した遷移運転領域Ａで
は、或るサイクルでは、既燃ガスの熱エネルギーでもっ
て活性化された新気が早期に圧縮自己着火を起こして急
激な燃焼反応を生じ、図８の中段および下段に図示され
るように、大きな圧力変化と高い指圧圧力とが発生し、
次のサイクルでは、早期着火による膨張終了温度の低下
でもって、着火時期が遅れ、小さな圧力変化と低い指圧
圧力てが発生し、このような現象が交互に生じ、着火時
期が安定せす、排気音が高くなる。
【０００８】また特開昭53−109007号公報の特許請求の
範囲では、「火花点火機関において、通常は火花点火運
転される気筒を、特定運転時には吸気流および排気流の
双方もしくは排気流のみを絞って圧縮着火運転させ、か
つこの圧縮着火運転への移行の際、当該気筒では強制的
に進められた点火時期での火花点火運転を行なうことを
特徴とする火花点火機関の運転方法」となって、あたか
も１個の気筒内で通常燃焼運転領域とＡＲ燃焼運転領域
との遷移運転領域で点火時期を早めるようになっている
ように理解されるが、この圧縮自己着火時期を制御して
いない圧縮自己着火運転（ＡＲ燃焼運転とは異なる）へ
の移行の際には、２気筒の内の一方の気筒では、排気流
を絞って圧縮自己着火運転させ、他方の気筒では排気流
を絞らないまま着火時期のみを進めているため、上死点
前で燃焼が開始されて過早着火状態となるので、熱害や
異常燃焼音の発生を招く結果となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用効果】本発明
は、このような難点を克服した火花点火式２サイクルエ
ンジンの改良に係り、空気に燃料を予め混合した新気を
燃焼室内に供給し、少なくとも低負荷運転領域にて該燃
焼室内の新気を圧縮自己着火させて活性熱雰囲気燃焼を
行なうことができる火花点火式２サイクルエンジンにお
いて、排気通路の開口率を調整して圧縮開始気筒内圧力
を制御する排気通路開口率調整手段と、点火時期を調整
する点火時期調整手段と、少なくともエンジン回転数と
絞り弁開度に対応した排気通路開口率に前記排気通路開
度調整手段を駆動して、エンジンの運転に好ましい着火
時期に燃焼室内の新気を圧縮自己着火させることができ
る目標圧縮開始時期気筒内圧力に圧縮開始気筒内圧力を
制御するとともに、前記活性熱雰囲気燃焼運転領域およ
び通常火花点火燃焼運転領域の遷移運転領域にて前記点
火時期調整手段を動作させて、通常火花点火燃焼運転領
域の火花点火時期よりも早期に火花点火させ該火花点火
による燃焼開始時期を上死点近傍に制御する制御手段と
を具備したことを特徴とするものである。
【００１０】本発明は前記したように構成されているの
で、ＡＲ燃焼運転領域と通常燃焼運転領域との遷移運転
領域において、通常火花点火燃焼運転領域の火花点火時
期よりも早期に点火栓による火花点火を起させて、圧縮
自己着火によらず燃焼室内の新気を着火させ、燃焼状態
をサイクルの如何を問わずに略一定にすることができ、
排気音を低いレベルに保持することができるとともに、
熱害を避けることができる。
【００１１】本発明は、特に排気通路内にバタフライバ
ルブでもって排気通路開口率調整手段を構成した排気通
路内の強い脈動擾乱により着火遅れ期間の長い火花点火
式２サイクルエンジンにおいて、顕著な効果を奏するこ
とができる。
【００１２】
【実施例】以下、図１ないし図４に図示された本発明の
一実施例について説明する。本発明の絞り弁制御装置を
備えた火花点火式２サイクルエンジン１は、図示されな
い自動二輪車に搭載されるもので、該火花点火式２サイ
クルエンジン１では、クランクケース２の上方にシリン
ダブロック３およびシリンダヘッド４が順次重ねられて
相互に一体に結合されている。
【００１３】またシリンダブロック３に形成されたシリ
ンダ孔５にピストン６が上下に摺動自在に嵌装され、該
ピストン６とクランク８とは連接棒７によって相互に連
結されており、ピストン６の昇降に伴なってクランク８
が回転駆動されるようになっている。
【００１４】さらにクランクケース２内のクランク室９
に吸気通路10が接続され、該吸気通路10に気化器11とリ
ード弁13とが直列に介装され、気化器11のピストン型絞
り弁12は、ロッド14およびレバー15を介してスロットル
ドラム16に連結され、該スロットルドラム16は図示され
ないワイヤを介してスロットルグリップに連結されてお
り、スロットルグリップを一方向へ捩ると、絞り弁12が
上昇して絞り弁開度が増大するようになっている。
【００１５】さらにまた吸気通路10はクランクケース２
にクランク室９に接続され、シリンダ孔５の内周面に掃
気ポート17と排気ポート18とが開口され、該掃気ポート
17は掃気通路19を介してクランク室９に連通されるとと
もに、排気ポート18は排気通路20に連通されている。
【００１６】またシリンダ孔５の上方の燃焼室21の凹部
に点火栓22が設けられており、気化器11から供給された
燃料と混合した新気は、上昇行程時で負圧となったクラ
ンク室９内にリード弁13を介して吸入され、下降行程時
に圧縮されるとともに、掃気ポート17よりピストン６が
下降して掃気ポート17が開放された時に圧縮新気が燃焼
室21内に供給され、この圧縮新気の進入で燃焼室21内の
既燃ガスの一部は排気ポート18より排気通路20へ排出さ
れ、ピストン６の上昇により掃気ポート17、次いで排気
ポート18が閉塞されると、燃焼室21内の混合気はピスト
ン６の上昇でもって圧縮され、上死点近傍で点火栓22に
よる着火または前サイクルの残留ガスの熱エネルギによ
る自己着火が行われるようになっている。
【００１７】さらに排気ポート18の近くには排気通路開
口率調整手段たる排気制御弁23が設けられ、該排気制御
弁23は、シリンダブロック３に設けられた縦断面円弧状
の凹部24と、該凹部24と略同一の縦断面形状に形成され
た排気通路部材25との間に位置した略同一間隔巾を有す
る間隙26に嵌装され、中心線ｃを中心として上下に揺動
自在に枢支されており、排気制御弁23と一体の駆動軸27
に、図２に図示の駆動レバー28が一体に装着され、該駆
動レバー28は駆動ケーブル29を介して排気制御サーボモ
ータ30のプーリ31に連結されており、該排気制御サーボ
モータ30でもって排気制御弁23は上下に揺動駆動されて
０から 100％の間の所要の排気通路開口率θe に設定さ
れうるようになっている。
【００１８】しかも排気制御弁23の水平横断面形状はコ
字状に形成され、その側面アーム部23ｂは排気通路20よ
り外方に位置した間隙部32に嵌装されており、排気ポー
ト18を閉塞する排気制御弁23の円弧状部23ａを除いた側
面アーム部23ｂは排気の流れに何等の悪影響を与えるこ
とがないようになっている。
【００１９】また火花点火式２サイクルエンジン１の要
部を図式的に示した図４において、手動操作された絞り
弁12の絞り弁開度θthは、ポテンシォメータ等からなる
絞り弁開度センサ33により検出され、ＣＰＵ38に入力さ
れるようになっている。
【００２０】またエンジン回転数センサ34により検出さ
れたエンジン回転数Ｎｅ、吸気圧力センサ35により検出
された吸気圧力Ｐi 、水温計36により検出された冷却水
温度Ｔw 、指圧センサ37により検出された指圧最大圧発
生時期または着火時期もしくは圧縮開始圧力ＰEC、クラ
ッチの断続、変速機の変速位置等もＣＰＵ38に入力され
るようになっている。
【００２１】ＣＰＵ38は、これら各入力値により火花点
火式２サイクルエンジン１の運転状態を判断して各種の
制御信号を発信するが、エンジン回転数Ｎｅと絞り弁開
度θthとに応じて排気通路開口率θe を定めた図５の制
御マップに従って動作し、該マップによる排気通路開口
率θe となるような駆動信号Δθe を排気制御サーボモ
ータ30に送信するようになっている。
【００２２】また図５のマップにおける排気通路開口率
θe は、気筒内充填ガスが火花点火式２サイクルエンジ
ン１の運転に最も好ましいタイミングで自己着火するこ
とができる値となっている。
【００２３】さらに点火栓22は通常燃焼運転領域では、
例えば上死点前10°（クランク角）で火花を飛ばすよう
になっており、エンジン回転数センサ34と指圧センサ37
とで検出されたエンジン回転数Neと平均有効圧力ＰＭＥ
から図６に示されるマップに基づき、エンジン１が通常
燃焼運転領域とＡＲ燃焼運転領域との遷移運転領域Ａで
運転されていることがＣＰＵ38で判断された場合には、
ＣＰＵ38の制御信号により点火栓22の点火時期を早めて
上死点前20°で火花を飛ばすようになっている。
【００２４】図１ないし図４に図示の実施例は前記した
ように構成されているので、エンジン回転数Neが大きな
運転領域においては、排気制御弁23が上方へ揺動されて
略全開に開放され、排気通路開口率θe は略100 ％程度
に設定されるとともに上死点10°で点火栓22から火花が
飛され、火花点火式２サイクルエンジン１はこの火花点
火により通常燃焼運転状態で運転している。
【００２５】そしてエンジン回転数Neが減少するに伴
い、またはエンジン回転数Neと絞り弁開度θthが共に減
少するに伴って、排気制御弁23が下方へ揺動され、排気
ポート18が絞られて排気通路開口率θe が低下し、通常
燃焼運転領域とＡＲ燃焼運転領域との遷移運転領域Ａに
移行したときに、点火栓22の点火時期が上死点前20°と
なるので、点火栓22の点火時期が上死点前10°のままで
燃焼時期が図８の最上段に示されるように、サイクル毎
に大巾に変動する処、図７の最上段に示されるように、
燃焼開始時期が上死点近傍に略均一化され、図７の中段
および下段に図示されるように、圧力変動および最大圧
力が減少し、燃焼音が低下するとともに異常燃焼による
熱害が阻止される。
【００２６】またエンジン回転数Neが一段と減少し、ま
たはエンジン回転数Neと絞り弁開度θthが共に減少する
に伴なって、排気制御弁23がさらに下方へ揺動され、排
気ポート18が絞られて排気通路開口率θe が一段と低下
し、点火栓22の点火に著しく影響を受けることなく、エ
ンジンの運転に最も好ましい着火時期に燃焼室21内の新
気が圧縮自己着火され、ＡＲ燃焼状態となる。
【００２７】さらにＡＲ燃焼運転領域と不整燃焼運転領
域との遷移運転領域Ｂにおいても、点火栓22による着火
時期が通常燃焼運転領域の点火時期に比べて10°（クラ
ンク角）進角されるので、不整燃焼状態が軽減され、未
燃炭化水素排出量が削減される。
【００２８】前記実施例では、排気通路開口率調整手段
として排気制御弁23を用いたが、排気通路20内にバタフ
ライバルブを開閉自在に介装してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼制御装置を備えた火花点火式２サ
イクルエンジンのシリンダ部分を縦断した縦断側面図で
ある。
【図２】図１と同じ側の側面を示したシリンダ部分の側
面図である。
【図３】図１のIII −III 栓に沿って截断した横断平面
図である。
【図４】図１に図示の実施例の概略を図示した概略図で
ある。
【図５】制御マップを示した図面である。
【図６】横軸にエンジン回転数、縦軸に平均有効圧力を
示したエンジンの運転状態を示した特性図である。
【図７】本発明の前記実施例における燃焼時期と気筒内
圧力変化と気筒内圧力との状態を示した特性図である。
【図８】従来の火花点火式２サイクルエンジンにおける
燃焼時期と気筒内圧力変化と気筒内圧力との状態を示し
た特性図である。
【符号の説明】
１…火花点火式２サイクルエンジン、２…クランクケー
ス、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…
シリンダ孔、６…ピストン、７…連接棒、８…クラン
ク、９…クランク室、10…吸気通路、11…気化器、12…
絞り弁、13…リード弁、14…ロッド、15…レバー、16…
スロットルドラム、17…掃気ポート、18…排気ポート、
19…掃気通路、20…排気通路、21…燃焼室、22…点火
栓、23…排気制御弁、24…凹部、25…排気通路部材、26
…間隙、27…駆動軸、28…駆動レバー、29…駆動ケーブ
ル、30…排気制御サーボモータ、31…プーリ、32…間隙
部、33…絞り弁開度センサ、34…エンジン回転数セン
サ、35…吸気圧力センサ、36…水温計、37…指圧セン
サ、38…ＣＰＵ。
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 Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｈ 13/02 Ｈ Ａ 43/00 ３０１ Ｂ Ｚ (72)発明者 斉藤 賢二郎 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気に燃料を予め混合した新気を燃焼室
    内に供給し、少なくとも低負荷運転領域にて該燃焼室内
    の新気を圧縮自己着火させて活性熱雰囲気燃焼を行なう
    ことができる火花点火式２サイクルエンジンにおいて、
    排気通路の開口率を調整して圧縮開始気筒内圧力を制御
    する排気通路開口率調整手段と、点火時期を調整する点
    火時期調整手段と、少なくともエンジン回転数と絞り弁
    開度に対応した排気通路開口率に前記排気通路開度調整
    手段を駆動して、エンジンの運転に好ましい着火時期に
    燃焼室内の新気を圧縮自己着火させることができる目標
    圧縮開始時期気筒内圧力に圧縮開始気筒内圧力を制御す
    るとともに、前記活性熱雰囲気燃焼運転領域および通常
    火花点火燃焼運転領域の遷移運転領域にて前記点火時期
    調整手段を動作させて、通常火花点火燃焼運転領域の火
    花点火時期よりも早期に火花点火させ該火花点火による
    燃焼開始時期を上死点近傍に制御する制御手段とを具備
    したことを特徴とする火花点火式２サイクルエンジン。
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