JPH08189386A

JPH08189386A - ２サイクルエンジンの空燃比検知装置

Info

Publication number: JPH08189386A
Application number: JP7002004A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Motoyama; 雄本山; Yoshihiko Moriya; 美彦守屋
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】少なくとも使用頻度の高い常用回転域又は常
用負荷域において混合気の空燃比を正確に検知すること
ができる２サイクルエンジンの空燃比検知装置を提供す
ること。【構成】２サイクルエンジン１の燃焼室Ｓから外部に
既燃ガスを導く副排気通路１４の途中に設けられたＯ₂
センサーと、該Ｏ₂ センサーからの信号に基づいて混合
気の空燃比を求める混合比検知手段を含んで構成され、
点火から掃気流が前記副排気通路１４の導入口１４ａに
到達するまでの期間のみ副排気通路１４の導入口１４ａ
から既燃ガスを導入可能とした２サイクルエンジンの空
燃比検知装置において、前記副排気通路１４の前記Ｏ₂
センサーよりも上流側に所定値以上の差圧で開く第１開
閉弁１５を設け、同副排気通路１４の導入口１４ａと前
記第１開閉弁１５の間に第２開閉弁１６を設け、該第２
開閉弁１６を所定値以上のエンジン速度又は／及びエン
ジン負荷において閉じ、所定値以下のエンジン速度又は
／及びエンジン負荷において開くよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｏ₂ センサーによって
検出された既燃ガスのＯ₂ 濃度から混合気の空燃比を検
知する２サイクルエンジンの空燃比検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの運転状態に応じて混合気の空
燃比を最適値に保つことは、エンジン性能の向上、燃費
の改善等の点から望ましい。

【０００３】ところで、混合気の空燃比を検知する方法
としては、吸気通路に設けられたＯ₂ センサーによって
検出された混合気中のＯ₂ 濃度に基づいて空燃比を求め
る方法が考えられるが、混合気中の末気化燃料が吸気通
路の壁面に沿って流れ、この未気化燃料は燃焼室に入る
途中或は入ってから気化するため、該方法では燃焼室内
に供給された混合気の空燃比を正確に検知することがで
きない。

【０００４】そこで、排気通路にＯ₂ センサーを配置
し、該Ｏ₂ センサーによって検出された排気ガス（既燃
ガス）中のＯ₂ 濃度に基づいて燃焼前の混合気の空燃比
を算出し、算出された空燃比とエンジン運転状態に基づ
いて燃焼室に供給される空気或は燃料量を制御する空燃
比制御が４サイクルエンジンにおいて従来から実施され
ている。

【０００５】而して、２サイクルエンジンの空燃比制御
においても、Ｏ₂ センサーを排気通路に配置することが
考えられる。

【０００６】しかしながら、２サイクルエンジンにあっ
ては、掃・排気行程時には掃気口と排気口が共に開くた
め、掃気に供される未気化燃料を含む新気が燃焼室から
排気通路に流出する所謂吹き抜け現象が発生して排気ガ
ス中に２０％近くの酸素を含む新気が含まれ、排気通路
に設置されたＯ₂ センサーでそこを流れる排気ガスのＯ
₂ 濃度を検出しても、燃焼室に供給される混合気の空燃
比を正確に検知することができないという問題がある。

【０００７】そこで、本出願人は、２サイクルエンジン
の燃焼室から外部に既燃ガスを導く副排気通路を設ける
とともに、該副排気通路にＯ₂ センサーを設け、点火か
ら掃気流が副排気通路の導入口に到達するまでの期間の
み副排気通路の導入口からチェック弁を介して既燃ガス
を導入可能とした２サイクルエンジンの空燃比検知装置
を先に提案した（特願平６−２８１６９７号におい
て）。

【０００８】而して、上記提案に係る空燃比検知装置に
よれば、点火から掃気流が副排気通路の導入口に到達す
るまでの期間内に限って既燃ガスが副排気通路に導入さ
れるため、該副排気通路を流れる既燃ガスには吹き抜け
による新気が含まれず、この既燃ガス中のＯ₂ 濃度がＯ
₂ センサーによって検出され、燃焼室に供給される混合
気の空燃比がＯ₂ 濃度の検出値に基づいて正確に求めら
れる。

【０００９】ところで、斯かる空燃比検知装置にあって
は、チェック弁の開弁圧を、副排気通路の導入口に掃気
流が到達するときのシリンダ内圧及び圧縮行程時にピス
トンが導入口を塞ぐときのシリンダ内圧の双方よりも高
い範囲で出来るだけ低く設定する程、膨張行程において
既燃ガスを副排気通路に長い期間導くことができるため
好都合である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ここで、シリンダ内圧
のクランク角に対する変化を図１１に基づいて説明す
る。

【００１１】図１１において、Ａは高回転又は高負荷時
のシリンダ内圧の変化を示す曲線、Ｂは低回転又は低負
荷時のシリンダ内圧の変化を示す曲線、Ｃは燃焼完了曲
線でである。又、は低回転又は低負荷時の点火タイミ
ング、’は高回転又は高負荷時の点火タイミング、
は排気ポートが開くタイミング、は掃気ポートが開く
タイミング、は掃気ポートが閉じるタイミング、は
排気ポートが閉じるタイミング、は掃気流が副排気通
路の導入口に到達するタイミングである。

【００１２】更に、Ｄ₁ はシリンダ側壁に開口する副排
気通路の導入口が排気ポートよりシリンダヘッド側に設
けられる場合にピストンが副排気通路の導入口をシリン
ダ内に露出させる期間であって、この期間Ｄ₁ は排気ポ
ートが開いている期間よりも長い（これをケース１とす
る）。Ｄ₂ はシリンダ側壁に開口する副排気通路の導入
口が排気ポートの上端と掃気ポートの上端との間に設け
られる場合にピストンが副排気通路の導入口をシリンダ
内に露出させる期間である（これをケース２とする）。

【００１３】ａ₁ は低回転又は低負荷時に排気ポートが
閉じた後、ケース１の副排気通路の導入口がピストンに
よって閉じられる瞬間のシリンダ内圧であって、チェッ
ク弁の開弁圧をこの圧力ａ₁ 以上に保っておかなけれ
ば、前記Ｄ₁ の期間だけ副排気通路の導入口が露出する
場合には、低回転又は低負荷時において排気ポートが閉
じた後に新気が導入口から副排気通路に導入される可能
性があり、既燃ガスのＯ₂ 濃度を正確に検出することが
できない。

【００１４】ａ₂ は高回転又は高負荷時に排気ポートが
閉じた後、ケース１の副排気通路の導入口がピストンに
よって閉じられる瞬間のシリンダ内圧であって、チェッ
ク弁の開弁圧をこの圧力ａ₂ 以上に保っておかなけれ
ば、前記Ｄ₁ の期間だけ副排気通路の導入口が露出する
場合には、高回転又は高負荷時において排気ポートが閉
じた後に新気が導入口から副排気通路に導入される可能
性があり、既燃ガスのＯ₂ 濃度を正確に検出することが
できない。

【００１５】ａ₃ は高回転又は高負荷時に掃気流が副排
気通路の導入口に到達するタイミングにおけるシリンダ
内圧であって、チェック弁の開弁圧をこの圧力ａ₃ 以上
に保っておかなければ、前記Ｄ₁ 又はＤ₂ の期間だけ副
排気通路の導入口が露出する場合には、新気が導入口か
ら副排気通路に導入される可能性があり、既燃ガスのＯ
₂ 濃度を正確に検出することができない。尚、ケース２
の場合のａ₃ はケース１の場合より若干低くなる。

【００１６】ａ₀ は低回転又は低負荷時に掃気流が副排
気通路の導入口に到達するタイミングにおけるシリンダ
内圧である。

【００１７】Ｅ₀ ，Ｅ₁ ，Ｅ₂ は前記Ｄ₁ の期間だけ副
排気通路の導入口を露出させる場合においてチェック弁
の開弁圧をそれぞれａ₃ ，ａ₂ ，ａ₁ に設定した場合、
高回転又は高負荷時に既燃ガスを副排気通路に導入する
期間である。

【００１８】Ｅ₃ ，Ｅ₄ ，Ｅ₅ は前記Ｄ₁ の期間だけ副
排気通路の導入口を露出させる場合においてチェック弁
の開弁圧をそれぞれａ₃ ，ａ₂ ，ａ₁ に設定した場合、
低回転又は低負荷時に既燃ガスを副排気通路に導入する
期間である。

【００１９】ところで、Ｏ₂ センサーによって混合気の
空燃比を正確に検知するためには、次の３つの条件が必
要である。

【００２０】１）燃焼室内のガスを副排気通路の導入口
からＯ₂ センサーに導くタイミングを少なくとも燃焼完
了曲線Ｃと各回転数又は各負荷におけるシリンダ内圧燃
焼曲線（Ａ，Ｂ等）とが交わるタイミング以降に設定す
ること。

【００２１】２）燃焼室内のガスを副排気通路の導入口
からＯ₂ センサーに導入する終期を各回転数又は各負荷
において掃気流が副排気通路の導入口に到達するタイミ
ングより前に設定すること。

【００２２】３）排気ポートが閉じるタイミング以降に
おいては、副排気通路の導入口から燃焼室内のガスが進
入しないようにすること。

【００２３】ところで、２サイクルエンジンのクランク
室の１次圧縮比は高回転又は高負荷程高くなり、この１
次圧縮比の増加に伴って前記シリンダ内圧ｐ₁ が高くな
る。

【００２４】又、燃焼室からの既燃ガスの排出効率は、
エンジン回転数が高い程或はエンジン負荷が高い程低下
し、このため排気ポートが開いても燃焼室の圧力低下が
遅れ、残留ガス量が増える分だけシリンダ内圧が高くな
る。

【００２５】更に、エンジン回転数が高い程或はエンジ
ン負荷が高い程、燃焼室への充填新気量が増えるために
燃焼圧力が上昇し、排気ポートが開くときシリンダ内圧
そのものが高くなる。

【００２６】而して、シリンダ内圧が高くなれば、圧縮
比も高くなってシリンダ内圧が更に高くなる。これが、
低回転又は低負荷時のシリンダ内圧の変化曲線Ｂより高
回転又は高負荷時のシリンダ内圧曲線Ａの方が全体とし
て高いシリンダ内圧となる理由である。このため、エン
ジンの低回転或は低負荷に合わせてチェック弁の開弁圧
を設定すると、高回転或は高負荷域での圧縮行程におい
てチェック弁が開いてしまい、圧縮行程時に導入口から
副排気通路に進入する混合気（新気）或はこの混合気が
残留して膨張行程の既燃ガスと混合したもののＯ₂ 濃度
を検知することとなり、高回転又は高負荷時の空燃比を
正確に検知することができないという問題が発生する。

【００２７】そして、エンジンの使用頻度の低い高回転
域又は高負荷域において導入口から副排気通路に進入す
る未燃焼の混合気が残留する場合には、導入口から排気
通路に混合気（新気）が進入することのない常用回転域
又は常用負荷域においても空燃比を正確に検知すること
ができないという問題が発生する。

【００２８】一方、エンジンの高回転或は高負荷に合わ
せてチェック弁の開弁圧を設定すると、低回転或は低負
荷域においてチェック弁が開となるクランク角が短くな
り、Ｏ₂ センサーが副排気通路を流れる既燃ガスと接触
する時間が短くなり、Ｏ₂ 濃度を検知することができな
いという問題が発生する。

【００２９】従って、第１発明の目的とする処は、少な
くとも使用頻度の高い常用回転域又は常用負荷域におい
て混合気の空燃比を正確に検知することができる２サイ
クルエンジンの空燃比検知装置を提供することにある。

【００３０】又、第２発明の目的とする処は、全回転域
又は全負荷域に亘って混合気の空燃比を正確に検知する
ことができる２サイクルエンジンの空燃比検知装置を提
供することにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、２サイクルエンジンの燃焼
室から外部に既燃ガスを導く副排気通路の途中に設けら
れたＯ₂ センサーと、該Ｏ₂ センサーからの信号に基づ
いて混合気の空燃比を求める混合比検知手段を含んで構
成され、点火から掃気流が前記副排気通路の導入口に到
達するまでの期間のみ前記副排気通路の導入口から既燃
ガスを導入可能とした２サイクルエンジンの空燃比検知
装置において、前記副排気通路の前記Ｏ₂ センサーより
も上流側に所定値以上の差圧で開く第１開閉弁を設け、
同副排気通路の導入口と前記第１開閉弁の間に第２開閉
弁を設け、該第２開閉弁を所定値以上のエンジン速度又
は／及びエンジン負荷において閉じ、所定値以下のエン
ジン速度又は／及びエンジン負荷において開くよう構成
したことを特徴とする。

【００３２】請求項２記載の発明は、２サイクルエンジ
ンの燃焼室から外部に既燃ガスを導く副排気通路の途中
に設けられたＯ₂ センサーと、該Ｏ₂ センサーからの信
号に基づいて混合気の空燃比を求める混合比検知手段を
含んで構成され、点火から掃気流が前記副排気通路の導
入口に到達するまでの期間のみ前記副排気通路の導入口
から既燃ガスを導入可能とした２サイクルエンジンの空
燃比検知装置において、前記副排気通路の前記Ｏ₂ セン
サーよりも上流側に差圧で開く開閉弁を設けるととも
に、該開閉弁が開くときの圧力差をエンジン速度又は／
及びエンジン負荷が高い程高く設定する開弁圧可変手段
を設けたことを特徴とする。

【００３３】

【作用】請求項１記載の発明によれば、エンジン速度又
は／及びエンジン負荷が所定値以下の常用回転域又は常
用負荷域においては第２開閉弁が開いているため、点火
から掃気流が副排気通路の導入口に到達するまでの期間
内に限って既燃ガスが第１開閉弁を通って副排気通路に
導入されるが、この副排気通路を流れる既燃ガスには未
気化燃料を含む新気が含まれないため、この既燃ガス中
のＯ₂ 濃度がＯ₂センサーによって検出され、燃焼室に
供給される混合気の空燃比が空燃比検知手段によってＯ
₂ 濃度の検出値に基づいて正確に求められる。そして、
エンジン速度又は／及びエンジン負荷が所定値以上の高
速域又は高回転域においては第２制御弁が閉じて既燃ガ
スの副排気通路への導入が遮断されるため、Ｏ₂ センサ
ーは圧縮行程時に導入口から副排気通路に進入する混合
気（新気）或はこの混合気が残留して膨張行程の既燃ガ
スと混合したもののＯ₂ 濃度を検知することがなく、常
用回転域又は常用負荷域での混合気の空燃比を正確に検
知することができる。尚、この場合、第１開閉弁は常用
回転域又は常用負荷域においてのみ開くため、その開弁
圧（差圧）を出来るだけ低く抑えることができ、膨張行
程において既燃ガスを副排気通路に長い期間導くことが
できる。

【００３４】又、請求項２記載の発明によれば、開閉弁
の開弁圧（差圧）がエンジン速度又は／及びエンジン負
荷が高い程高く設定されるため、エンジンが回転或は負
荷の全域に亘って膨張行程においてのみ既燃ガスを副排
気通路に導くことができる。そして、エンジンの低回転
或は低負荷の場合、既燃ガスの導入クランク角幅を大き
くできる。又、エンジンが高回転或は高負荷の場合、既
燃ガスの導入クランク角幅を更に大きくできるととも
に、導入ガス流のスピードが早い分Ｏ₂ センサーのＯ₂
濃度検知機能が活性化される。圧縮行程時に導入口から
副排気通路に混合気（新気）が侵入することはなく、こ
のため、混合気が残留して膨張行程の既燃ガスと混合し
たもののＯ₂ 濃度を検知することはない。従って、全回
転域又は全負荷域に亘って混合気の空燃比を正確に検知
することができる。

【００３５】

【実施例】

［第１発明］以下に第１発明の実施例を添付図面に基づ
いて説明する。

【００３６】＜第１実施例＞図１は本発明に係る空燃比
検知装置を備える２サイクルエンジン要部の断面図、図
２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は本発明に係る空燃比
検知装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は第２
開閉弁の制御特性図である。

【００３７】図１に示す２サイクルエンジン１は水冷単
気筒エンジンであって、これのシリンダボディ２に形成
されたシリンダ２ａにはピストン３が摺動自在に嵌装さ
れており、該ピストン３はクランク室４に回転自在に収
納された不図示のクランク軸にコンロッド５を介して連
結されている。

【００３８】又、シリンダボディ２に形成された吸気通
路６には吸気管７が接続されており、同じくシリンダボ
ディ２に形成された排気通路８には排気管９が接続され
ている。尚、不図示のクランクケースの底部には、エン
ジン回転数を検出するための回転センサー２０（図３参
照）が取り付けられており、又、前記吸気管７には不図
示のスロットルバルブの開度を検出するためのスロット
ルセンサー２１（図３参照）が設けられており、回転セ
ンサー２０とスロットルセンサー２１は図３に示すエン
ジン制御装置（以下、ＥＣＵと称す）５０に電気的に接
続されている。

【００３９】他方、シリンダボディ２の上部に被着され
たシリンダヘッド１０には、前記ピストン３の頂面との
間に燃焼室Ｓを形成する凹部１０ａが形成されており、
同シリンダヘッド１０の中央部には点火プラグ１１が螺
着されている。

【００４０】又、上記シリンダボディ２には、前記吸気
通路６、排気通路８の他に主掃気通路１２と副掃気通路
１３が形成されており、吸気通路６は吸気ポート６ａを
介してクランク室４内に連通し、排気通路８は排気ポー
ト８ａを介してシリンダ２ａ内に開口している。又、前
記主掃気通路１２の一端は主掃気ポート１２ａを介して
シリンダ２ａ内に開口しており、他端はクランク室４内
に開口している。そして、吸気通路６に連なる前記副掃
気通路１３は副掃気ポート１３ａを介してシリンダ２ａ
内に開口している。

【００４１】ここで、本発明に係る空燃比検知装置につ
いて説明する。

【００４２】図１に詳細に示すように、シリンダボディ
２の吸気通路６の上方には副排気通路１４が形成されて
おり、該副排気通路１４の一端はシリンダ２ａ内に開口
する導入口１４ａを構成している。そして、副排気通路
１４には所定値以上の差圧で開く第１開閉弁１５が設け
られており、同副排気通路１４の導入口１４ａと第１開
閉弁１５との間には第２開閉弁１６が設けられている。

【００４３】上記第１開閉弁１５は逆止弁であって、こ
れはボール１７と該ボール１７を閉じ方向に付勢するス
プリング１８によって構成されている。又、前記第２開
閉弁１６はロータリ弁であって、これには副排気通路に
１４に選択的に連通する連通孔１６ａが形成されてお
り、図２に示すように、そのシリンダボディ２外へ延出
する端部にはプーリ１９が設けられている。尚、１６ｂ
はオイルシールである。そして、プーリ１９には前記Ｅ
ＣＵ５０によって駆動制御される第２開閉弁駆動アクチ
ュエータ２２（図３参照）が接続されており、第２開閉
弁１６はアクチュエータ２２によってプーリ１９が駆動
されることによって回動せしめられる。

【００４４】そして、上記副排気通路１４はシリンダボ
ディ２内、更にシリンダボディ２に螺着されたホース２
３内、そして、Ｏ₂ センサー３０を収容するケース３０
ａ内で形成され、出口１４は大気開放又は排気管９の途
中に接続され、或はプローバイガスと同様に不図示のエ
アクリーナに戻される。

【００４５】尚、上記Ｏ₂ センサー３０は図３に示すよ
うにＥＣＵ５０に電気的に接続されている。又、前記第
１開閉弁１５はシリンダ２ａからＯ₂ センサー３０方向
への既燃ガスの流れを許容するものであって、これは２
サイクルエンジン１の回転数が所定値以下の常用回転域
又は／及び負荷が所定値以下の常用負荷域における掃・
排気行程後の圧縮圧力では開かないが点火燃焼完了後の
燃焼圧力で開くように、そのスプリング１８の荷重が設
定されている（例えば、第１開閉弁１５の開弁圧は図１
１に示すａ₁ に設定されている）。

【００４６】又、副排気通路１４の導入口１４ａは、排
気ポート８ａよりも上方であって、且つ、燃焼室Ｓでの
混合気の燃焼中にはピストン３によって閉じられ、混合
気の燃焼が完了したタイミングよりも後に開くような位
置に開口している。

【００４７】而して、本発明に係る空燃比検知装置は、
副排気通路１４、Ｏ₂ センサー３０、第１及び第２開閉
弁１５，１６及び空燃比検知手段としても機能するＥＣ
Ｕ５０を含んで構成されるが、次に、その作用を図４を
参照しながら以下に説明する。

【００４８】回転センサー２０によって検出されるエン
ジン回転数が所定値以下の常用回転域又は／及びスロッ
トルセンサー２１によって検出されるスロットル開度
（エンジン負荷）が所定値以下の常用負荷域において
は、図４に示すように、ＥＣＵ５０は前記第２開閉弁駆
動アクチュエータ２２に制御信号を送って第２開閉弁１
６を開き、このとき、第２開閉弁１６の連通孔１６ａは
図１及び図２に示すように副排気通路１４に連通してい
る。

【００４９】而して、ピストン３がシリンダ２ａ内で上
動する圧縮行程においてクランク室４内に発生する負圧
に引かれて新気が不図示のエアクリーナから吸引され、
不図示のキャブレタにおいて新気に燃料が混合されて混
合気が形成され、この混合気は吸気管７及びリード弁２
４を通って吸気通路６からクランク室４内に導入され
る。尚、クランク室４内に導入された混合気は、膨張行
程において下動するピストン３によって１次圧縮され
る。

【００５０】一方、圧縮行程において主掃気ポート１２
ａと副掃気ポート１３ａ及び排気ポート８ａがピストン
３によって閉じられると、シリンダ２ａ内に供給された
混合気はピストン３によって圧縮され、ピストン３が上
死点（ＴＤＣ）に到達する直前に燃焼室Ｓ内の混合気が
点火プラグ１１によって点火されて着火燃焼せしめられ
る。尚、前述のように副排気通路１４の第１開閉弁１５
は常用域（常用回転域又は／及び常用負荷域）における
圧縮圧力では開かないため、未燃混合気が副排気通路１
４側へ流れることがない。

【００５１】而して、燃焼室Ｓでの混合気の燃焼によっ
て生じた高い燃焼圧力によってピストン３が下動する膨
張行程に移動すると、先ず、副排気通路１４の導入口１
４ａが混合気の燃焼が完了するタイミングよりも後に開
き、前述のように常用域において第２開閉弁１６が開い
ているため、第１開閉弁１５が燃焼圧力によって押し開
かれる。すると、混合気の燃焼によって生じた既燃ガス
が導入口１４ａから副排気通路１４内に流入し、第１開
閉弁１５及びホース２３を通ってＯ₂ センサー３０を流
れ、そのＯ₂ 濃度がＯ₂ センサー３０によって検出され
る。

【００５２】その後、更にピストン３が下動すると、次
に排気ポート８ａが開き、既燃ガスは排気ポート８ａか
ら排気通路８へと吹き出し、排気管９を通って大気中に
排出されるが、その後、主掃気ポート１２ａと副掃気ポ
ート１３ａが開くと、前のサイクルにおいて１次圧縮さ
れたクランク室４内の混合気が主掃気通路１２と副掃気
通路１３を通って主掃気ポート１２ａと副掃気ポート１
３ａからシリンダ２ａ内に流入し、シリンダ２ａ内に残
留する既燃ガスを排気通路８へ押し出す掃気作用をな
し、その一部は排気通路８へ吹き抜ける。

【００５３】而して、主掃気ポート１２ａと副掃気ポー
ト１３ａから混合気がシリンダ２ａ内に流入してこれが
副排気通路１４の導入口１４ａに到達するまでの間には
シリンダ２ａ内に残留する既燃ガスの圧力は十分低下
し、又、シリンダ２ａに流入する混合気の圧力は低く、
常用域においては既燃ガスと混合気は第１開閉弁１５を
開くまでには至らないため、少なくとも混合気が副排気
通路１４の導入口１４ａに到達する以前にＯ₂ センサー
３０による既燃ガスのＯ₂ 濃度の検出が終了する。従っ
て、副排気通路１４を流れる既燃ガスには混合気（新
気）が含まれず、Ｏ₂ センサー３０は混合気（新気）を
含まない既燃ガスのＯ₂ 濃度を検出する。

【００５４】尚、低回転或は低負荷時において混合気が
副排気通路１４の導入口１４ａに到達する時のシリンダ
内圧ａ₀ が排気ポート１２ａ，１３ａが閉じる瞬間のシ
リンダ内圧ａ₁ より高い場合には、第１開閉弁１５の開
弁圧はａ₀ より高い圧力に設定する。

【００５５】他方、回転センサー２０によって検出され
るエンジン回転数が所定値以上の高回転域又は／及びス
ロットルセンサー２１によって検出されるスロットル開
度（エンジン負荷）が所定値以上の高負荷域において
は、図４に示すように、ＥＣＵ５０は前記第２開閉弁駆
動アクチュエータ２２に制御信号を送って第２開閉弁１
６を閉じる。従って、このとき、第２開閉弁１６は副排
気通路１４を閉じ、既燃ガスの副排気通路１４への導入
が遮断されるため、Ｏ₂ センサー３０は圧縮行程時に導
入口１４ａから副排気通路１４に進入する混合気（新
気）或はこの混合気が残留して膨張行程の既燃ガスと混
合したもののＯ₂ 濃度を検知することがない。

【００５６】従って、本実施例によれば、常用回転域又
は／及び常用負荷域での混合気の空燃比を正確に検知す
ることができる。そして、この場合、第１開閉弁１５は
常用回転域又は／及び常用負荷域においてのみ開くた
め、その開弁圧（差圧）を出来るだけ低く抑えることが
でき、膨張行程において既燃ガスを副排気通路１４に長
い期間導くことができる。つまり、図１０に示す期間Ｄ
₁ の間だけ副排気通路１４の導入口１４ａを露出させる
場合において、低回転又は低負荷における第１開閉弁１
５の開弁圧をａ₁ に設定する一方、高回転又は高負荷に
おいて第２開閉弁１６を閉じるようにすれば、特に使用
頻度の高い常用回転域又は／及び常用負荷域での混合気
の空燃比を正確に検知することができる。

【００５７】以上のようにしてＯ₂ センサー３０によっ
て既燃ガスのＯ₂ 濃度が検出されると、その信号はＥＣ
Ｕ５０に入力され、ＥＣＵ５０はＯ₂ 濃度の検出値から
混合気の空燃比を求める。

【００５８】ところで、ピストン３が下死点（ＢＤＣ）
を通過してこれが上動すると、該ピストン３によって主
掃気ポート１２ａ及び副掃気ポート１３ａが先ず閉じら
れ、これに続いて排気ポート８ａ、副排気通路１４の導
入口１４ａが閉じられる。そして、排気ポート８ａが閉
じられると、シリンダ２ａ内に供給された混合気はピス
トン３によって圧縮され、以後は前述と同様の作用が繰
り返されて２サイクルエンジン１が連続的に運転され
る。

【００５９】＜第２実施例＞次に、第１発明の第２実施
例を図５乃至図７に基づいて説明する。尚、図５は本実
施例に係る空燃比検知装置を備える２サイクルエンジン
要部の断面図、図６は排気タイミング可変弁（第２開閉
弁）をシリンダ内側から見た図、図７は第２開閉弁の制
御特性図であり、図５及び図６においては図１及び図２
において示したと同一要素には同一符号を付している。

【００６０】本実施例では、図５に示すように、排気通
路８に第２開閉弁を兼ねるロータリ式の排気タイミング
可変弁２５が回動自在に設けられており、該排気タイミ
ング可変弁２５の外周の一部には溝２５ａが形成されて
いる。そして、シリンダボディ２とシリンダヘッド１０
には、前記排気タイミング可変弁２５に形成された溝２
５ａを一部に含む副排気通路１４が形成されており、該
副排気通路１４の一端はシリンダ２ａ内に開口して導入
口１４ａを構成している。

【００６１】そして、副排気通路１４には所定値以上の
差圧で開く第１開閉弁１５が設けられている。この第１
開閉弁１５は逆止弁であって、これはボール１７と該ボ
ール１７を閉じ方向に付勢するスプリング１８によって
構成されている。

【００６２】そして、上記副排気通路１４はシリンダヘ
ッド１０に螺着されたホース２３を介してＯ₂ センサー
３０（図３参照）に接続されている。

【００６３】而して、第２開閉弁を兼ねる前記排気タイ
ミング可変弁２５はエンジン回転数又は／及びエンジン
負荷に対して回動して図７に破線にて示すように排気ポ
ート８ａを開くタイミング（つまり、排気ポート８ａが
ピストン３によって開き始められるタイミング（排気タ
イミング））を変えるが、エンジン回転数が所定値以下
の常用回転域又は／及びスロットル開度（エンジン負
荷）が所定値以下の常用負荷域においては、図７に示す
ように、該排気タイミング可変弁２５が開き、このと
き、排気タイミング可変弁２５の溝２５ａは図５に示す
ように副排気通路１４に連通している。

【００６４】而して、本実施例においても、２サイクル
エンジン１が膨張行程に移行すると、先ず、副排気通路
１４の導入口１４ａが混合気の燃焼が完了するタイミン
グよりも後に開き、前述のように常用域において排気タ
イミング可変弁２５が開いているため、第１開閉弁１５
が燃焼圧力によって押し開かれる。すると、混合気の燃
焼によって生じた既燃ガスが導入口１４ａから副排気通
路１４内に流入し、第１開閉弁１５及びホース２３を通
ってＯ₂ センサー３０を流れ、そのＯ₂ 濃度がＯ₂ セン
サー３０によって検出される。

【００６５】而して、主掃気ポート１２ａと副掃気ポー
ト１３ａから混合気がシリンダ２ａ内に流入してこれが
副排気通路１４の導入口１４ａに到達するまでの間には
シリンダ２ａ内に残留する既燃ガスの圧力は十分低下
し、又、シリンダ２ａに流入する混合気の圧力は低く、
常用域においては既燃ガスと混合気は第１開閉弁１５を
開くまでには至らないため、少なくとも混合気が副排気
通路１４の導入口１４ａに到達する以前にＯ₂ センサー
３０による既燃ガスのＯ₂ 濃度の検出が終了する。従っ
て、副排気通路１４を流れる既燃ガスには混合気（新
気）が含まれず、Ｏ₂ センサー３０は混合気（新気）を
含まない既燃ガスのＯ₂ 濃度を検出する。

【００６６】他方、エンジン回転数が所定値以上の高回
転域又は／及びスロットル開度（エンジン負荷）が所定
値以上の高負荷域においては、図７に示すように、排気
タイミング可変弁２５が閉じられる。従って、このと
き、排気タイミング可変弁２５は副排気通路１４を閉
じ、既燃ガスの副排気通路１４への導入が遮断されるた
め、Ｏ₂ センサー３０は圧縮行程時に導入口１４ａから
副排気通路１４に進入する混合気（新気）或はこの混合
気が残留して膨張行程の既燃ガスと混合したもののＯ₂
濃度を検知することがない。

【００６７】従って、本実施例によれば、常用回転域又
は／及び常用負荷域での混合気の空燃比を正確に検知す
ることができる。そして、この場合、第１開閉弁１５は
常用回転域又は／及び常用負荷域においてのみ開くた
め、その開弁圧（差圧）を出来るだけ低く抑えることが
でき、膨張行程において既燃ガスを副排気通路１４に長
い期間導くことができる。

【００６８】而して、以上のようにしてＯ₂ センサー３
０によって既燃ガスのＯ₂ 濃度が検出されると、前記Ｅ
ＣＵ５０（図３参照）に入力され、ＥＣＵ５０はＯ₂ 濃
度の検出値から混合気の空燃比を求める。

【００６９】尚、Ｏ₂ 濃度が低い場合、より希薄燃焼に
なるよう空気量を増加すべくスロットル弁を制御した
り、排気タイミング可変弁２５の排気タイミングを回転
数或は負荷により設定される値に更に補正をかける補正
をかけること等が実施される。この補正によっても、第
２開閉弁としての開状態は維持されるよう溝２５ａの長
さが確保される。［第２発明］以下に第２発明の実施例を添付図面に基づ
いて説明する。

【００７０】図８は第２発明に係る空燃比検知装置を備
える２サイクルエンジン要部の模式的断面図、図９は開
閉弁の開弁圧制御特性図である。

【００７１】本実施例では、図８に示すように、シリン
ダボディ２の排気通路８及び掃気通路１２よりも上方に
副排気通路１４が形成されており、該副排気通路１４の
導入口１４ａはシリンダ２ａ内に開口している。

【００７２】そして、上記副排気通路１４の途中にはチ
ャンバー２６が形成されており、該チャンバー２６内に
は所定値以上の差圧で開く開閉弁２７とＯ₂ センサー３
０が設けられている。開閉弁２７は既燃ガスのシリンダ
２ａからＯ₂ センサー３０方向への流れを許容する逆止
弁であって、これはボール１７と該ボール１７を閉じ方
向に付勢するスプリング１８によって構成されている。
尚、図８において、３はピストン、１１は点火プラグ、
Ｓは燃焼室である。

【００７３】ところで、本実施例では、チャンバー２６
内にロータリカム２８が設けられており、該ロータリカ
ム２８は開閉弁２７のスプリング受け３１に当接してお
り、これは図３に示すロータリカム駆動アクチュエータ
２９によって駆動され、エンジン速度又は／及びエンジ
ン負荷に応じて回動して開閉弁２７のスプリング１８の
設定荷重、つまり、開閉弁２７が開くときの圧力差（開
弁圧）を図９に示すようにエンジン速度又は／及びエン
ジン負荷の増加に対してリニアに増加させている。従っ
て、該ロータリカム２８は開閉弁２７の開弁圧をエンジ
ン速度又は／及びエンジン負荷が高い程高く設定する開
弁圧可変手段を構成している。

【００７４】而して、本実施例においては、開閉弁２７
の開弁圧（差圧）がエンジン速度又は／及びエンジン負
荷が高い程高く設定されるため、膨張行程において既燃
ガスを副排気通路１４に長い期間導くことができるよう
にエンジンの低回転或は低負荷に合わせて開閉弁２７の
開弁圧を設定しても、高回転或は高負荷域における圧縮
行程において開閉弁２７が開くことがなく、Ｏ₂ センサ
ー３０は圧縮行程時に導入口１４ａから副排気通路１４
に進入する混合気（新気）或はこの混合気が残留して膨
張行程の既燃ガスと混合したもののＯ₂ 濃度を検知する
ことがなく、従って、全回転域又は全負荷域に亘って混
合気の空燃比を正確に検知することができる。つまり、
図１０に示す期間Ｄ₁ の間だけ副排気通路１４の導入口
１４ａを露出させる場合において、高回転又は高負荷に
おける開閉弁２７の開弁圧をａ₃に設定する一方、低回
転又は低負荷における開閉弁２７の開弁圧をａ₁ に設定
すれば、既燃ガスを副排気通路１４に導入する期間を常
時Ｅ₀ とすることができ、全回転域又は全負荷域に亘っ
て混合気の空燃比を高精度に検知することができる。［他の実施例］次に、他の実施例を図１０に基づいて説
明する。尚、図１０は２サイクルエンジン要部の模式的
断面図であり、本図においては図８において示したと同
一要素には同一符号を付している。

【００７５】本実施例においては、副排気通路１４に開
閉弁２７とＯ₂ センサー３０を設け、開閉弁２７をＥＣ
Ｕ５０によってクランク軸の回転と同期して開閉するよ
うにしたものであって、開閉弁２７は図１１に示したＦ
の期間（高回転又は高負荷時の燃焼完了〜掃気流が副排
気通路１４の導入口１４ａに到達するまでの期間）のみ
開かれる。

【００７６】従って、本実施例によれば、高回転或は高
負荷域における圧縮行程において開閉弁２７が開くこと
がなく、Ｏ₂ センサー３０は圧縮行程時に導入口１４ａ
から副排気通路１４に進入する混合気（新気）或はこの
混合気が残留して膨張行程の既燃ガスと混合したものの
Ｏ₂ 濃度を検知することがなく、従って、全回転域又は
全負荷域に亘って混合気の空燃比を正確に検知すること
ができる。

【００７７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、エンジン速度又は／及びエンジン
負荷が所定値以下の常用回転域又は常用負荷域において
は第２開閉弁が開いているため、点火から掃気流が副排
気通路の導入口に到達するまでの期間内に限って既燃ガ
スが第１開閉弁を通って副排気通路に導入されるが、こ
の副排気通路を流れる既燃ガスには未気化燃料を含む新
気が含まれないため、この既燃ガス中のＯ₂ 濃度がＯ₂
センサーによって検出され、燃焼室に供給される混合気
の空燃比が空燃比検知手段によってＯ₂ 濃度の検出値に
基づいて正確に求められる。そして、エンジン速度又は
／及びエンジン負荷が所定値以上の高速域又は高回転域
においては第２制御弁が閉じて既燃ガスの副排気通路へ
の導入が遮断されるため、Ｏ₂ センサーは圧縮行程時に
導入口から副排気通路に進入する混合気（新気）或はこ
の混合気が残留して膨張行程の既燃ガスと混合したもの
のＯ₂ 濃度を検知することがなく、常用回転域又は常用
負荷域での混合気の空燃比を正確に検知することができ
る。尚、この場合、第１開閉弁は常用回転域又は常用負
荷域においてのみ開くため、その開弁圧（差圧）を出来
るだけ低く抑えることができ、膨張行程において既燃ガ
スを副排気通路に長い期間導くことができる。

【００７８】又、請求項２記載の発明によれば、開閉弁
の開弁圧（差圧）がエンジン速度又は／及びエンジン負
荷が高い程高く設定されるため、膨張行程において既燃
ガスを副排気通路に長い期間導くことができるようにエ
ンジンの低回転或は低負荷に合わせて開閉弁の開弁圧を
設定しても、高回転或は高負荷域における圧縮行程にお
いて開閉弁が開くことがなく、Ｏ₂ センサーは圧縮行程
時に導入口から副排気通路に進入する混合気（新気）或
はこの混合気が残留して膨張行程の既燃ガスと混合した
もののＯ₂ 濃度を検知することがなく、従って、全回転
域又は全負荷域に亘って混合気の空燃比を正確に検知す
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】第１発明の第１実施例に係る空燃比検知装置を
備える２サイクルエンジン要部の断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】第１発明に係る空燃比検知装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】第１発明の第１実施例に係る空燃比検知装置の
第２開閉弁の制御特性図である。

【図５】第１発明の第２実施例に係る空燃比検知装置を
備える２サイクルエンジン要部の断面図である。

【図６】第１発明の第２実施例に係る空燃比検知装置の
第２開閉弁をシリンダの内側から見た図である。

【図７】第１発明の第２実施例に係る空燃比検知装置の
第２開閉弁の制御特性図である。

【図８】第２発明に係る空燃比検知装置を備える２サイ
クルエンジン要部の模式的断面図である。

【図９】第２発明に係る空燃比検知装置の開閉弁の開弁
圧制御特性図である。

【図１０】他の実施例を示す２サイクルエンジン要部の
模式的断面図である。

【図１１】シリンダ内圧のクランク角に対する変化を示
す図である。

【符号の説明】

１２サイクルエンジン１４副排気通路１４ａ導入口１５第１開閉弁１６第２開閉弁２０回転センサー２１スロツトルセンサー２５排気タイミング可変弁（第２開閉弁）２７開閉弁２８ロータリカム（開弁圧可変手段）３０Ｏ₂ センサーＳ燃焼室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２サイクルエンジンの燃焼室から外部に
既燃ガスを導く副排気通路の途中に設けられたＯ₂ セン
サーと、該Ｏ₂ センサーからの信号に基づいて混合気の
空燃比を求める混合比検知手段を含んで構成され、点火
から掃気流が前記副排気通路の導入口に到達するまでの
期間のみ前記副排気通路の導入口から既燃ガスを導入可
能とした２サイクルエンジンの空燃比検知装置におい
て、前記副排気通路の前記Ｏ₂ センサーよりも上流側に
所定値以上の差圧で開く第１開閉弁を設け、同副排気通
路の導入口と前記第１開閉弁の間に第２開閉弁を設け、
該第２開閉弁を所定値以上のエンジン速度又は／及びエ
ンジン負荷において閉じ、所定値以下のエンジン速度又
は／及びエンジン負荷において開くよう構成したことを
特徴とする２サイクルエンジンの空燃比検知装置。
【請求項２】２サイクルエンジンの燃焼室から外部に
既燃ガスを導く副排気通路の途中に設けられたＯ₂ セン
サーと、該Ｏ₂ センサーからの信号に基づいて混合気の
空燃比を求める混合比検知手段を含んで構成され、点火
から掃気流が前記副排気通路の導入口に到達するまでの
期間のみ前記副排気通路の導入口から既燃ガスを導入可
能とした２サイクルエンジンの空燃比検知装置におい
て、前記副排気通路の前記Ｏ₂ センサーよりも上流側に
差圧で開く開閉弁を設けるとともに、該開閉弁が開くと
きの圧力差をエンジン速度又は／及びエンジン負荷が高
い程高く設定する開弁圧可変手段を設けたことを特徴と
する２サイクルエンジンの空燃比検知装置。