JPH0740667Y2 - ２サイクル内燃機関の分割運転制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は２サイクル内燃機関の分割運転制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕 一般的に云ってスロットル弁開度が小さくなるほど、即
ち機関負荷が低くなるほど燃料消費率が悪化する。そこ
で機関低負荷運転時における燃料消費率を向上せしめる
ために気筒を第１の気筒群と第２の気筒群に分割し、第
１気筒群を共通の第１吸気通路および共通の第１排気通
路に連結すると共に第２気筒群を共通の第２吸気通路お
よび共通の第２排気通路に連結し、第１吸気通路内に吸
気遮断弁を配置し、吸気遮断弁下流の第１吸気通路と第
１排気通路を排気還流通路により互いに連結すると共に
排気還流通路内に還流制御弁を配置し、全気筒運転時に
は還流制御弁を閉弁すると共に吸気遮断弁を全開せしめ
て全気筒に燃料を供給することにより全気筒を稼動さ
せ、部分気筒運転時には第１気筒群への燃料の供給を停
止して第１気筒群を休止させると共に吸気遮断弁を閉弁
し、還流制御弁を開弁して排気ガスを第１排気通路から
第１気筒群内に還流せしめ、更に第２気筒群を高負荷運
転せしめるようにした４サイクル内燃機関が公知である
（特開昭55-64132号公報参照）。この４サイクル内燃機
関では機関低負荷運転時に全気筒運転から部分気筒運転
に切換えて第２気筒群を高負荷運転させることにより燃
料消費率を向上せしめ、更に休止している第１気筒群に
は排気ガスを還流させることによって第１気筒群のポン
ピング損失を低減するようにしている。

また上述の４サイクル内燃機関と同様な構造を有する４
サイクル内燃機関であって第１排気通路内に排気遮断弁
を設け、排気遮断弁上流の第１排気通路を排気還流通路
を介して第１吸気通路に連結し、排気遮断弁下流におい
て第１排気通路と第２排気通路を合流せしめて共通の触
媒コンバータに連結し、部分気筒運転時に排気遮断弁を
閉弁せしめるようにした４サイクル内燃機関も公知であ
る（特開昭55-93932号公報参照）。この４サイクル内燃
機関では部分気筒運転時に排気遮断弁を閉弁せしめるこ
とによって休止している第１気筒群から排出された冷た
い排気ガスが触媒コンバータ内に流入するのを阻止し、
それによって触媒温度が低下するのを防止するようにし
ている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで２サイクル内燃機関においても４サイクル内燃
機関とは根本的に異なる理由でもって機関低負荷運転時
には部分気筒運転を行なうことが必要となる。即ち、２
サイクル内燃機関では低負荷運転時に多量の既燃ガスが
燃焼室内に残留しており、従って低負荷運転時には少量
の混合気を点火栓の周りに集めることによって混合気を
着火燃焼せしめるようにしている。ところが負荷が小さ
くなればなるほど燃焼室内に供給される混合気の量が少
なくなり、従ってこの少量の混合気を点火栓の周りに集
めるのが次第に困難になってくる。そこで低負荷運転時
には一部の気筒を休止させ、残りの気筒に多量の混合気
を供給すれば混合気を点火栓の周りに容易に集めること
ができるようになり、斯くして２サイクル内燃機関にお
いても機関低負荷運転時に部分気筒運転を行なうことが
必要となるのである。

ところで２サイクル内燃機関は本来的にポンピング損失
がなく、従って一部の気筒を休止させる場合には休止気
筒への燃料の供給を単に停止すればよいと考えられてい
る。しかしながら給気弁および排気弁を具え、排気弁を
給気弁よりも先に開弁し、先に閉弁するようにした２サ
イクル内燃機関において一部の気筒を休止させた場合に
は給気ポート内の圧力が低い低負荷運転時において排気
弁が開弁した後給気弁が開弁するまでの間に排気ポート
内のガスを燃焼室内に吸込み、排気弁が開弁した後給気
弁が閉弁するまでの間に排気ポートから吸込まれたガス
を給気ポート内に吐き出すというポンプ作用が行なわれ
る。従って全気筒を共通の排気通路に連結した場合には
このポンプ作用によって稼動気筒から排出された排気ガ
スが休止通路内に吸込まれ、次いで休止気筒から給気ポ
ート内に吐き出される。このように排気ガスが休止気筒
内に吸込まれると休止気筒内には排気ガスが充満し、従
って部分気筒運転から全気筒運転に移行したときに失火
が生じるという問題を生じる。

また、休止気筒から給気ポート内に排気ガスが吐き出さ
れるとこの排気ガスが稼動気筒内に流入し、点火栓周り
の混合気内に排気ガスが混入するために失火を生ずると
いう問題を生じる。

一方、常時稼動される気筒と一時的に休止せしめられる
気筒の排気通路を別個にすると部分気筒運転が行なわれ
たときに上述のポンプ作用によって部分気筒運転移行当
初は排気ポート内の排気ガスが給気ポート内に送り込ま
れて上述の如き問題を生じ、次いで暫らくすると空気が
排気ポートから給気ポート内に送り込まれてこの空気が
稼動気筒内に流入する。この場合、エアフローメータに
より計測された吸入空気量に基いて燃料噴射量を制御し
ていると実際に稼動気筒内に供給される空気量がエアフ
ローメータにより計測された空気量よりも多くなるため
に混合気が稀薄となり、斯くして失火を生ずるという問
題を生じる。

これらの問題を解決するために上述の４サイクル内燃機
関のように一時的に休止される気筒の給気通路に対して
吸気遮断弁を配置し、部分負荷運転時に吸気遮断弁を閉
弁せしめることが考えられる。しかしながら吸気遮断弁
を設けてこれを閉弁すると上述のポンプ作用によって吸
気遮断弁下流の給気ポート内および燃焼室内には排気ガ
スが充満し、斯くして部分気筒運転から全気筒運転に移
行したときに失火を生ずるという問題を生じる。これは
以上の４サイクル内燃機関のように吸気遮断弁に加えて
排気遮断弁を設けたときも同様である。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば各気筒が給
気弁および排気弁を具備し、排気弁が給気弁よりも先に
開弁し、先に閉弁する２サイクル内燃機関において、気
筒を第１の気筒群と第２の気筒群に２分割し、第１気筒
群を共通の第１排気通路に連結すると共に第２気筒群を
共通の第２排気通路に連結し、第１排気通路内に排気遮
断弁を配置し、部分気筒運転時には第１気筒群への燃料
の供給を停止すると共に排気遮断弁を閉弁せしめるよう
にしている。

〔作用〕

排気遮断弁を閉弁すると休止気筒におけるポンプ作用が
実質的になくなるのでポンプ作用により排気ガス或いは
空気が稼動気筒に送り込まれることにより発生する稼動
気筒の失火が防止される。また、排気遮断弁が閉弁する
と休止気筒においては給気ポートと燃料室内で既燃ガス
および空気が往復することになる。このとき空気と既燃
ガスは次第に混合し、混合ガスの一部は少しずつ稼動気
筒に供給されるので休止気筒内の既燃ガス濃度が次第に
薄くなり、斯くして部分気筒運転から全気筒運転に移行
したときに失火を生ずるのが阻止される。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１は１番気筒、２は２番気筒、３
は３番気筒、４は４番気筒、５は５番気筒、６は６番気
筒を夫々示す。各気筒は夫々一対の吸気弁7,8と一対の
排気弁9,10を具備する。第２図は各気筒の側面断面図を
示しており、各気筒は同じ構造を有する。第３図は各気
筒の給気弁7,8および排気弁9,10の開弁期間を示してい
る。第３図からわかるように各気筒の排気弁9,10は給気
弁7,8よりも先に開弁し、先に閉弁する。

第１図を参照すると給気弁７を介して機関シリンダ内に
連結された給気ポート11は枝管12を介して集合管13に連
結され、各枝管12に夫々低負荷用燃料噴射弁14が取付け
られる。一方、給気弁８を介して機関シリンダ内に連結
された給気ポート15は枝管16を介して集合管17に連結さ
れ、各枝管16に夫々高負荷用燃料噴射弁18が取付けられ
る。各集合管13,17は夫々対応する入口導管19,20を介し
て互いに合流せしめられ、この合流部21はインタークー
ラ22、機械式過給機23、スロットル弁24およびエアフロ
ーメータ25を介してエアクリーナ26に連結される。集合
管17の入口導管20内には吸気制御弁27が配置される。吸
気制御弁27は機関低負荷運転時に閉弁せしめられ、機関
高負荷運転時に開弁せしめられる。吸気制御弁27が閉弁
せしめられると吸入空気は集合管13、枝管12、給気ポー
ト11および給気弁７を介して機関シリンダ内に供給さ
れ、このとき低負荷用燃料噴射弁14から燃料が供給され
る。一方、吸気制御弁27が開弁すると吸入空気は集合管
17内にも供給され、従ってこのとき吸入空気は両給気弁
7,8を介して機関シリンダ内に供給される。このときに
は高負荷用燃料噴射弁18から燃料が供給される。

気筒1,2,3,4,5,6は１番気筒１、２番気筒２、３番気筒
３からなる第１気筒群Ａと、４番気筒４、５番気筒５、
６番気筒６からなる第２気筒群Ｂとに分割される。第１
気筒群Ａは共通の第１排気通路30に連結され、第２気筒
群Ｂは共通の第２排気通路31に連結される。第一排気通
路30内には排気遮断弁32が配置され、この排気遮断弁32
は負圧ダイアフラム装置33に連結される。負圧ダイアフ
ラム装置33の負圧室34は大気に連通可能な電磁切換弁35
を介して負圧源36に連結され、この電磁切換弁35は電子
制御装置37に接続される。電磁切換弁35の切換作用によ
って負圧室34が大気に開放されると排気遮断弁32は全開
し、電磁切換弁35の切換作用によって負圧室34が負圧源
36に連結されると排気遮断弁32は第１図に示されるよう
に閉弁して第１排気通路30を遮断する。

全気筒運転時には排気制御弁32が全開せしめられる。こ
のとき全気筒1,2,3,4,5,6の低負荷用燃料噴射弁14或い
は高負荷用燃料噴射弁18から燃料が噴射され、この燃料
噴射量はエアフローメータ25の出力信号から求められた
吸入空気量および機関回転数に基いて計算される。

一方、機関低負荷運転時或いは機関アイドリング運転時
には全気筒運転から部分気筒運転に移行せしめられ、排
気制御弁32が閉弁せしめられる。このとき第１気筒群Ａ
の各燃料噴射弁14,18からの燃料噴射は停止せしめら
れ、斯くして第１気筒群Ａの各気筒1,2,3は休止せしめ
られる。一方、第２気筒群Ｂの低負荷用燃料噴射弁14或
いは高負荷用燃料噴射弁18からは燃料が噴射され、斯く
して第２気筒群Ｂの各気筒4,5,6は稼動され続ける。こ
のときも燃料噴射量はエアフローメータ25の出力信号か
ら求められた吸入空気量および機関回転数に基いて計算
される。排気遮断弁32が閉弁せしめられると機械式過給
機23から吐出された全ての吸入空気は第２気筒群Ｂの各
気筒4,5,6に供給される。従って各気筒4,5,6に供給され
る混合気量が増大するために混合気は点火栓（図示せ
ず）により容易に着火燃焼せしめられる。

排気遮断弁32が閉弁せしめられると第１気筒群Ａの各気
筒1,2,3のポンプ作用は実質的に行なわれない。従って
ポンプ作用によって排気ガス或いは空気が集合管13,17
を介して第２気筒群Ｂの各気筒4,5,6に供給されること
がないので各気筒4,5,6において失火が生じるのを阻止
することができる。また、第１気筒群Ａの各気筒1,2,3
では集合管13,17内の空気が各シリンダ内への流入、流
出を繰返すために各シリンダ内の既燃ガスと空気が次第
に混合し、この混合ガスの一部が順次少しずつ第２気筒
群Ｂの各気筒4,5,6に供給されるために各気筒1,2,3内の
既燃ガスの濃度は次第に薄くなり、従って部分気筒運転
から全気筒に移行したときに第１気筒群Ａの各気筒1,2,
3が失火するのを阻止することができる。

〔考案の効果〕

部分気筒運転時に稼動気筒が失火するのを阻止すること
ができ、部分気筒運転から全気筒運転に移行したときに
それまで休止していた気筒が失火するのを阻止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２サイクル内燃機関の平面図、第２図は機関本
体の断面図、第３図は給排気弁の開弁期間を示す線図で
ある。 7,8……給気弁、9,10……排気弁、30……第１排気通
路、31……第２排気通路、32……排気遮断弁、Ａ……第
１気筒群、Ｂ……第２気筒群。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 館 隆雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 増渕 匡彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−170440（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒が給気弁および排気弁を具備し、排
   気弁が給気弁よりも先に開弁し、先に閉弁する２サイク
   ル内燃機関において、気筒を第１の気筒群と第２の気筒
   群に２分割し、第１気筒群を共通の第１排気通路に連結
   すると共に第２気筒群を共通の第２排気通路に連結し、
   第１排気通路内に排気遮断弁を配置し、部分気筒運転時
   には第１気筒群への燃料の供給を停止すると共に上記排
   気遮断弁を閉弁せしめるようにした２サイクル内燃機関
   の分割運転制御装置。