JPH09291827A

JPH09291827A - ２サイクルエンジン

Info

Publication number: JPH09291827A
Application number: JP8108903A
Authority: JP
Inventors: Takasuke Kato; 隆輔加藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【目的】低速・低負荷域においても燃料の霧化の促進
と混合気の均一化を図ってエンジン性能を高めることが
できる２サイクルエンジンを提供すること。【構成】複数の掃気通路２２〜２４を経て各掃気ポー
ト２２ａ〜２４ａからシリンダ３内に流入する掃気によ
ってシリンダ３内にスワールを発生させるようにした２
サイクルエンジンにおいて、前記掃気通路２２〜２４の
断面積を少なくとも負荷に応じて変化させる掃気通路面
積可変弁（掃気面積可変機構）２５を設け、少なくとも
低負荷域の所定負荷以上において掃気通路面積可変弁２
５を閉じて掃気通路２２の断面積を絞る。本発明によれ
ば、少なくとも低負荷域の所定負荷以上において掃気通
路２２の断面積が絞られるため、掃気流速が高められて
シリンダ３内に強いスワールが発生し、シリンダ３内で
の燃料の霧化の促進と混合気の均一化が図られ、この結
果、混合気の燃焼が安定化してエンジン性能の向上が図
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の掃気通路を
経て各掃気ポートからシリンダ内に流入する掃気によっ
てシリンダ内にスワールを発生させるようにした２サイ
クルエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】２サイクルエンジンに限らず一般に内燃
エンジンにおいては、シリンダ内での燃料の霧化の促進
と混合気の均一化は燃焼の安定化を図ってエンジン性能
を高める上で重要である。

【０００３】そこで、２サイクルエンジンにおいては、
掃気通路の配置を工夫することによってシリンダ内に掃
気流によるスワールを発生せしめ、このスワールによっ
て燃料の霧化の促進と混合気の均一化を図る試みがなさ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラン
ク軸１回転当たりの給気量（掃気量）が少ない低負荷域
においてはシリンダ内に掃気流による強いスワールを発
生させることができず、シリンダ内での燃料の霧化の促
進と混合気の均一化が十分行われないために燃焼が不安
定化し、排ガス特性や燃費の悪化を招くという問題があ
った。

【０００５】尚、所定負荷以下においては、給気量が少
なくなる分だけ燃料量も少なくなり、燃料の霧化の促進
をそれ程図らなくても混合気の形成が可能となる。それ
以上に給気量が少なくなると、圧縮行程中に残留する排
気ガス量の増加による着火性の低下に起因する失火、不
整燃焼が問題となる。掃気流の強化による残留掃気流に
よって新気と残留排気ガスが完全に混合すると、燃焼室
内の燃料分子間距離が増大することになり、着火しても
消炎して結果として失火する現象が発生してしまう。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、低速・低負荷域においても燃
料の霧化の促進と混合気の均一化を図ってエンジン性能
を高めることができる２サイクルエンジンを提供するこ
とにある。

【０００７】又、本発明は、所定負荷以下におけるクラ
ンク軸１回転当たりの給気量が少ない運転領域において
失火を防止し、不整燃焼の発生を防ぐことができる２サ
イクルエンジンを提供することにある。

【０００８】

【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、複数の掃気通路を経て各掃
気ポートからシリンダ内に流入する掃気によってシリン
ダ内にスワールを発生させるようにした２サイクルエン
ジンにおいて、前記掃気通路の断面積又は／及び前記掃
気ポートの開口面積を負荷に応じて変化させる掃気面積
可変機構を設け、少なくとも低負荷域の所定負荷以上に
おいて掃気通路の断面積又は／及び前記掃気ポートの開
口面積を絞るようにしたことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、複数の掃気通路を
経て各掃気ポートからシリンダ内に流入する掃気によっ
てシリンダ内にスワールを発生させるようにした２サイ
クルエンジンにおいて、前記掃気通路の断面積又は／及
び前記掃気ポートの開口面積を負荷に応じて変化させる
掃気面積可変機構を設け、低・中負荷の所定負荷以上に
おいては負荷が減る程、掃気通路の断面積又は／及び前
記掃気ポートの開口面積を絞るようにし、前記所定負荷
以下においては、負荷の減少に対する掃気通路の断面積
又は／及び掃気ポートの開口面積の絞り量の増加率を、
所定負荷における増加率よりは小さくするようにしたこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記掃気面積可変機構を、前記掃気
通路の少なくとも１つに設けられた開閉弁を含んで構成
したことを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記掃気面積可変機構を、前記掃気
ポートを部分的に開閉する開閉弁を含んで構成したこと
を特徴とする。

【００１２】従って、本発明によれば、低速・低負荷時
には掃気通路の断面積又は／及び掃気ポートの開口面積
が絞られるため、掃気流速が高められてシリンダ内に強
いスワールが発生し、この強いスワールによってシリン
ダ内での燃料の霧化の促進と混合気の均一化が図られ、
この結果、混合気の燃焼が安定化して排ガス特性や燃費
の改善を含むエンジン性能の向上が図られる。

【００１３】又、所定負荷以下においては、必要以上の
混合気の均一化が防がれるため、濃混合気域が形成さ
れ、これが着火すると確実に燃焼するため、失火の発生
を抑制することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１５】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る２サイクルエンジンを搭載する自動二輪車要
部（エンジン部分）の側断面図、図２は同２サイクルエ
ンジンの平面図、図３は同２サイクルエンジン上部の縦
断面図、図４は同２サイクルエンジンの模式的平断面
図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６はインジェクタ
の噴射孔の位置と大きさを示す図、図７は同２サイクル
エンジンの各気筒の下部断面を同一平面上に表した説明
図、図８は同２サイクルエンジンにおける燃料と新気の
流れを示すフローチャート、図９は同２サイクルエンジ
ンの制御系の主要な構成を示すブロック図、図１０は排
気ポートと掃気ポートの開閉タイミングと燃料噴射時期
及び点火時期との関係を示すタイミングチャート、図１
１は排気タイミングと負荷との関係をエンジン回転数
（低速、中速及び高速）をパラメータとして示す図、図
１２はクランク角度と掃気流速との関係を示す図、図１
３はエンジン回転数と燃料噴射開始時期との関係を示す
図、図１４は負荷と１次圧縮比との関係を示す図、図１
５は１次圧縮比と掃気流速との関係を示す図、図１６は
負荷と掃気通路面積可変弁の開度（バルブ開度）との関
係を示す図である。

【００１６】図１に示すように、本実施の形態に係る２
サイクルエンジン１は自動二輪車のメインフレーム７０
とダウンチューブ７１及びリヤアームブラケット７２に
よって囲まれる閉空間に配設されている。尚、リヤアー
ムブラケット７２にはリヤアーム７３の前端がピボット
軸７４によって上下に回動自在に枢着されており、該リ
ヤアーム７３の後端には不図示の後輪が回転自在に支承
されている。又、２サイクルエンジン１のミッションケ
ース１ａの側方に延出する出力軸７５にはスプロケット
７６が結着されており、該スプロケット７６と不図示の
後車軸に結着されたスプロケットの間には無端状のチェ
ーン７７が巻装されている。

【００１７】ここで、２サイクルエンジン１の構成につ
いて説明する。

【００１８】本実施の形態に係る２サイクルエンジン１
は３気筒エンジンであって、各気筒のシリンダボディ２
にはシリンダ３各々が形成されており、各シリンダ３に
はピストン４が上下摺動自在に嵌装されている。そし
て、各ピストン４はコンロッド５を介してクランク軸６
に連結されている。

【００１９】ところで、前記各シリンダボディ２の上部
にはシリンダヘッド７が被着され、下部にはクランクケ
ース８が取り付けられており、クランクケース８内に形
成されるクランク室９には前記クランク軸６が回転自在
に収納されている。

【００２０】而して、図１及び図７に示すように、各気
筒のクランク室９は掃気バイパス通路１０によって互い
に連通されており、該掃気バイパス通路１０の各気筒に
対応する分岐部１０ａには、各クランク室９の掃気バイ
パス通路１０への連通状態を制御するための掃気バイパ
ス弁１１が設けられている。尚、掃気バイパス弁１１は
図１に示すサーボモータ１２によって駆動されて同時に
開閉動作せしめられる。

【００２１】又、各シリンダボディ２の車体後部に開口
する吸気ポート１３にはリード弁１４が設けられるとと
もに、吸気マニホールド１５とスロットルボディ１６及
び吸気サイレンサ１７がこの順に連接されている。尚、
スロットルボディ１６内にはスロットル弁１６ａが収納
されており、該スロットル弁１６ａはスロットルグリッ
プ１８のスロットル操作によって開閉動作せしめられ
る。

【００２２】他方、図３に示すように、前記各シリンダ
ヘッド７には燃焼凹部７ａが形成されており、該燃焼凹
部７ａとシリンダ３及びピストン４によって燃焼室Ｓが
形成される。そして、シリンダヘッド７には点火プラグ
１９が螺着されており、該点火プラグ１９は図１に示す
点火回路２０に電気的に接続されている。

【００２３】又、各シリンダボディ２には各気筒につい
て１つの排気通路２１と３つの掃気通路２２，２３，２
４（図４参照）がそれぞれ形成されており、これらの排
気通路２１と掃気通路１２，２３，２４の各一端は排気
ポート２１ａ、掃気ポート２２ａ，２３ａ，２４ａとし
てそれぞれシリンダ３内に開口している。尚、各掃気通
路２２〜２４の他端は前記クランク室９に開口してい
る。

【００２４】ところで、図４に示すように、前記掃気通
路２２〜２４はシリンダ軸線Ｌ方向から見てその中心線
（掃気流の中心線）がシリンダ軸線Ｌを中心とする円に
対して接線を成す方向に配置されており、図４及び図５
に示すように、掃気通路２２には該掃気通路２２の断面
積（掃気通路面積）を可変とする掃気通路面積可変弁２
５が設けられている。尚、掃気通路面積可変弁２５は各
気筒毎に設けられたサーボモータ２６（図２及び図４参
照）によって駆動されて開閉動作せしめられ、両者は掃
気面積可変機構を構成している。

【００２５】又、前記各排気通路２１の上部には、図
１、図３及び図４に示すように、排気タイミングを制御
するためのロータリ式の排気制御バルブ２７がそれぞれ
設けられている。

【００２６】上記各排気制御バルブ２７は、図４に示す
ように鼓状に成形されており、その一部は図３に示すよ
うに切り欠かれて半円状断面を有している。そして、各
排気制御バルブ２７は図１に示すサーボモータ２８によ
って回転駆動されて開閉動作し（図３は全開状態を示
す）、該排気制御バルブ２７とサーボモータ２８は排気
タイミング制御装置を構成している。

【００２７】更に、図１乃至図３に示すように、シリン
ダボディ２には前記各排気通路２１に連通する排気管２
９がそれぞれ接続されており、各排気管２９内には排気
弁３０（図１参照）が設けられている。尚、各排気弁３
０は図１に示すサーボモータ３１によって駆動されて開
閉動作する。

【００２８】一方、図１乃至図４に示すように、各気筒
についてシリンダボディ２の掃気通路２３の上方にはイ
ンジェクタ３２がその先端部が排気ポート２１ａ側に向
くようにして水平に取り付けられている。尚、このイン
ジェクタ３２の先端部には、図６に示すように、燃焼室
Ｓ方向に向かって上向きに開口する小径の燃料噴射孔３
２ａと、下向きに開口する大径の燃料噴射孔３２ｂが開
口している。

【００２９】ここで、各インジェクタ３２に燃料を供給
するための燃料供給装置の構成を図２及び図８に基づい
て説明する。

【００３０】図２において、３３は燃料タンクであり、
この燃料タンク３３の下部には燃料コック３４が設けら
れ、該燃料コック３４には燃料フィルタ３５、燃料ポン
プ３６及び燃料配送管３７が順次接続されており、燃料
タンク３３内の燃料は燃料コック３４及び燃料フィルタ
３５を経て燃料ポンプ３６に吸引され、該燃料ポンプ３
６によって加圧されて燃料配送管３７と燃料分配管３８
を経て各インジェクタ３２に供給される。

【００３１】又、上記燃料配送管３７には、各インジェ
クタ３２に供給される燃料の圧力を所定値に調整するた
めの調圧器３９が設けられており、インジェクタ３２に
よって噴射されなかった余剰燃料は調圧器３９と戻し燃
料通路４０を通って燃料タンク３３に戻される。

【００３２】次に、２サイクルエンジン１の制御系の構
成を図１及び図９に基づいて説明する。

【００３３】図１において、４１はエンジン制御装置
（以下、ＥＣＵと略記する）であって、該ＥＣＵ４１に
は２サイクルエンジン１の運転状態を検出するための各
種センサが電気的に接続されている。即ち、ＥＣＵ４１
には、スロットルグリップ１８の操作量によってスロッ
トル弁１６ａの開度を検出するスロットル開度センサ４
２、クランク軸６の回転数を検出するエンジン回転セン
サ４３、同クランク軸６の回転角を検出するクランク角
センサ４４、シリンダ３の内圧を検出する筒内圧センサ
４５、燃焼室Ｓでの混合気の燃焼状態を検出するノック
センサ４６、クランク室９の内圧を検出するクランク室
内圧センサ４７、吸気圧を検出する吸気圧センサ４８、
吸気温度を検出する吸気温センサ４９、排気圧力を検出
する排気圧センサ５０及び排気温度を検出する排気温セ
ンサ５１がそれぞれ電気的に接続されている。

【００３４】而して、ＥＣＵ４１は上記各種センサ４２
〜５１によって検出される２サイクルエンジン１の運転
状態、特に図９に示すようにスロットル開度センサ４２
によって検出される負荷とエンジン回転センサ４３によ
って検出されるエンジン回転数に応じた制御信号を点火
回路２０とインジェクタ３２に対して出力して点火時期
と燃料噴射時期を制御するとともに、制御信号をサーボ
モータ１２，２６，２８に対してそれぞれ出力して掃気
バイパス弁１１と掃気通路面積可変弁２５及び排気制御
バルブ２７をそれぞれ開閉してクランク室９内での給気
（新気）の１次圧縮比、掃気通路２２の通路面積（掃気
流速）及び排気タイミングをそれぞれ最適に制御する。

【００３５】次に、２サイクルエンジン１の作用を説明
する。

【００３６】２サイクルエンジン１が始動され、ピスト
ン４がシリンダ３内を下死点（ＢＤＣ）から上死点（Ｔ
ＤＣ）に向かって上動する圧縮行程においては、クラン
ク室９に発生する負圧に引かれて新気（外気）が図８に
示すように吸気サイレンサ１７、スロットルボディ１６
（スロットル弁１６ａ）、吸気マニホールド１５及びリ
ード弁１４を経てクランク室９内に流入する。そして、
クランク室９に流入した新気はその後の膨張行程におい
て上死点から下死点に向かって移動するピストン４によ
って１次圧縮される。

【００３７】ここで、スロットル弁１６ａの開度が小さ
いためにクランク室９内に流入する新気の量（給気量）
が少ない低負荷域においては、ＥＣＵ４１からの制御信
号によってサーボモータ１２が駆動されて掃気バイパス
弁１１が閉じられる。すると、各気筒のクランク室９の
容積が小さくなるため、各クランク室９内での新気（給
気）の１次圧縮比が高められる。

【００３８】而して、膨張行程においては、図１０に示
すように、タイミングＥo で排気ポート２１ａが開き始
めると、燃焼室Ｓでの混合気の燃焼によって発生した高
温・高圧の排気ガスが排気ポート２１ａから排気通路２
１へと排出される排気ブローダウンが開始され、その後
のタイミングＳo で掃気ポート２２ａ〜２４ａが開く
と、前のサイクルで１次圧縮されたクランク室９内の新
気が掃気通路２２〜２４を通って掃気ポート２２ａ〜２
４ａからシリンダ３内に流入し、シリンダ３内の排気ガ
スを排気ポート２１ａから排気通路２１へと押し出す掃
気作用を行う。

【００３９】ここで、排気タイミング制御装置による排
気タイミングの制御について説明する。

【００４０】前述のように、ＥＣＵ４１はエンジン回転
センサ４３によって検出されるエンジン回転数とスロッ
トル開度センサ４２によって検出されるエンジン負荷
（スロットル弁１６ａの開度）をパラメータとしてサー
ボモータ２８を駆動制御して排気制御バルブ２７を開閉
し、排気タイミングを次のように制御する。

【００４１】即ち、図１１に示すように、一定のエンジ
ン回転数であれば、低負荷域において負荷が小さくなる
程、中負荷域におけるより排気ポート２１ａが開くタイ
ミングをより早くするとともに、同排気ポート２１ａが
閉じるタイミングをより遅くする。又、高負荷域におい
ては、負荷が大きくなる程、中負荷域におけるより排気
ポート２１ａが開くタイミングをより早くするととも
に、同排気ポート２１ａが閉じるタイミングをより遅く
する。

【００４２】更に、一定の負荷にあるときには、エンジ
ン回転数が高い程、排気ポート２１ａが開くタイミング
をより早くするとともに、同排気ポート２１ａが閉じる
タイミングをより遅くする。

【００４３】ここで、排気制御バルブ２７の開度と排気
タイミングとの関係について説明すると、図３に示すよ
うに排気制御バルブ２７が全開状態にあるときには、排
気行程においてピストン４が下動してその頂部が排気ポ
ート２１ａの上縁に達した時点で排気が開始されるが、
排気制御バルブ２７が全開状態から閉じて排気ポート２
１ａの上部を塞ぐと、ピストン４によって排気ポート２
１ａが開かれる時間が遅れるため、排気開始のタイミン
グは遅くなる。これと共にピストン４が上動して排気ポ
ート２１ａの上縁を閉じるタイミングを早めることにな
る。排気制御バルブ２７が閉じてその開度が小さくなる
に従って排気ポート２１ａが開くタイミングが遅くな
り、且つ、同排気ポート２１ａが閉じるタイミングが早
くなり、排気制御バルブ２７の全閉時に排気ポート２１
ａが開くタイミングは最も遅くなり、且つ、同排気ポー
ト２１ａが閉じるタイミングが最も早くなる。

【００４４】本実施の形態においては、従来は排気タイ
ミングが遅くなるよう制御されていた低速域において
も、掃気量が少ない低負荷域においては排気制御バルブ
２７を開いて排気タイミングを早めるようにしたため、
排気ブローダウンが早期に開始されて筒内圧力が素早く
低下し、掃気圧力と筒内圧力との差圧が大きくなって掃
気流速が高められる。

【００４５】又、前述のように低・中負荷域においては
掃気バイパス弁１１が閉じられてクランク室９内での給
気の１次圧縮比が高められるため、各掃気通路２２〜２
４を流れ給気（掃気）の流速が高められ、シリンダ３内
での掃気流速が高められる。尚、図１４に示すように１
次圧縮比は所定負荷Ｔ_O までは負荷の減少と共に次第に
高められ、このように１次圧縮比が高められると、図１
５に示すように掃気流速が次第に高められる。尚、所定
負荷Ｔ_O 以下では、図１４に示すように、負荷の減少と
共に１次圧縮比は却って減少させられる。これにより過
度の掃気流速の強化が防がれ、或は逆に掃気流速は弱め
られる。

【００４６】更に、本実施の形態においては、所定負荷
Ｔ_O 以上の低・中負荷域においては掃気通路面積可変弁
２５が図５に示すように閉じられて掃気通路２２の通路
面積が絞られるため、該掃気通路２１を流れる給気（掃
気）の流速が更に高められ、シリンダ３内での掃気流速
が更に高められる。尚、掃気通路面積可変弁２５の開度
（バルブ開度）の負荷に対する変化をエンジン回転数
（高速時と低速時）をパメータとして図１６に示すが、
同図に示すように、掃気通路面積可変弁２５は所定負荷
Ｔ_O までは負荷の低下と共に大きく絞られ、又、エンジ
ン回転数が低い低速時程、大きく絞られて掃気流速が高
められる。尚、所定負荷Ｔ_O 以下では、図１６に示すよ
うに、負荷が減少してもほぼ一定の１次圧縮比に保た
れ、これにより過度の掃気流速の強化が防がれる。

【００４７】ここで、図１２にクランク角度に対する掃
気流速の関係を示すが、同図に示すように、掃気流速は
ピストン４が下死点を過ぎた時点で最大値を示す。尚、
図１２において、Ｅc は掃気ポート２２ａ〜２４ａが閉
じるタイミングを示す。

【００４８】而して、以上のように少なくとも所定負荷
Ｔ_O 以上の低負荷域においてクランク室９での給気の１
次圧縮比を高め、排気タイミングを早め、更には掃気通
路２２の断面積を絞ることによって掃気流速を高めるこ
とに加え、本実施の形態では、前述のように（図４参
照）各掃気通路２２〜２４がシリンダ軸線Ｌ方向から見
てその中心線（掃気流の中心線）がシリンダ軸線Ｌを中
心とする円に対して接線を成す方向に配置されているた
め、各掃気通路２２〜２４を通って掃気ポート２２ａ〜
２４ａからシリンダ３内に流入する掃気（新気）はシリ
ンダ軸線Ｌを中心とする同一方向（図４において反時計
方向）の強いスワールを形成する。

【００４９】ところで、図１０に示すように、高負荷域
においては掃気ポート２２ａ〜２４ａが開くと同時にイ
ンジェクタ３２からの燃料の噴射が開始され、負荷に見
合った燃料量を供給可能とし、低負荷域においては遅い
タイミングで燃料の噴射が開始される。即ち、インジェ
クタ３２の先端部に形成された一方の燃料噴射孔３２ａ
（図６参照）からは燃料が点火プラグ１９を指向して噴
射されて図３に示すように上向噴射流Ｘを形成し、他方
の燃料噴射孔３２ｂ（図６参照）からは燃料がピストン
４の頂部を指向して噴射されて下向噴射流Ｙを形成す
る。

【００５０】図１０に示すように、燃料噴射開始のタイ
ミングは高負荷時ＩＳ₁ 、中負荷時ＩＳ₂ 、低負荷時Ｉ
Ｓ₃ のように、負荷の低下と共に遅くなる。このため、
排気ポート２１ａの閉じるタイミングが中負荷から低負
荷にかけて早まっても（ｅ₂’方向の変化）、外気によ
る掃気の吹き抜けは発生しても、掃気流により燃料粒が
排気ポート２１ａに到達する以前にピストン４が排気ポ
ート２１ａを閉じるようにすることができる。これによ
り燃料の吹き抜けを防ぐことができる。尚、排気ポート
２１ａが閉じた後にＩＳ₃ ’のタイミングで燃料の噴射
を開始するようにすれば、燃料の吹き抜けをより確実に
防ぐことができる。

【００５１】ここで、中負荷域又は高負荷域におけるエ
ンジン回転数と燃料噴射開始時期との関係を図１３に示
すが、高速時には混合気形成をより確実にするため、掃
気流速が最大となるクランク角度（図１２参照）にて５
０％以上の燃料が吹き終わるように早期に燃料噴射を開
始し、低速時には燃料の吹き抜けを抑えるために燃料の
噴射開始時期を遅角せしめる。

【００５２】而して、上述のようにインジェクタ３２に
よってシリンダ３内に噴射された燃料はシリンダ３内で
スワールを発生する掃気（新気）と混合され、これによ
って混合気が形成されるが、掃気量が多い中負荷域にお
いては勿論、掃気量の少ない低負荷域においても、所定
負荷Ｔ_O においては、前述のようにシリンダ３内には掃
気流によって強いスワールが形成されるため、インジェ
クタ３２によってシリンダ３内に噴射された燃料と掃気
（新気）との相対速度が大きくなって燃料の霧化が促進
されるとともに、混合気の均一化が図られる。

【００５３】その後、ピストン４が下死点を過ぎて上死
点に向かって上動すると、図１０に示すタイミングＳc
において先ず掃気ポート２２ａ〜２４ａが閉じられ、続
いてタイミングＥc において排気ポート２１ａが閉じら
れて圧縮工程に入る。高負荷域においてはインジェクタ
３２からの燃料噴射はΔＦ₁ のように実施され、又、低
負荷域においては、燃料噴射はΔＦ₃ のように実施され
る。尚、図１０において、ΔＳは掃気ポート２２ａ〜２
４ａの開口期間、ΔＥは排気ポート２１ａの開口期間、
タイミングＦo 〜Ｆc までの期間ΔＦは燃料噴射限界期
間、ΔＦ₂ は中負荷域での燃料噴射期間、ΔＦ₃ ’は低
負荷域での別の燃料噴射期間の実施例をそれぞれ示す。

【００５４】ところで、前記排気タイミング制御装置に
よって排気タイミングが早められて排気ポート２１ａが
開くタイミングＥo が図１０の矢印ｅ₁ 方向に移動する
と、同排気ポート２１ａが閉じられるタイミングＥc は
矢印ｅ₂ 方向に移動して遅くなり、結果として排気ポー
ト２１ａの開口期間ΔＥが長くなる。逆に、排気タイミ
ング制御装置によって排気タイミングが遅延されて排気
ポート２１ａが開くタイミングＥo が図１０の矢印ｅ
₁ ’方向に移動すると、同排気ポート２１ａが閉じられ
るタイミングＥc は矢印ｅ₂ ’方向に移動して早くな
り、結果として排気ポート２１ａの開口期間ΔＥが短く
なる。

【００５５】上述のように掃気ポート２２ａ〜２４ａと
排気ポート２１ａが閉じられると、シリンダ３内の混合
気はピストン４によって圧縮され、この圧縮された混合
気は図１０に示すように上死点の直前のタイミングＣに
おいて点火プラグ１９によって着火されて燃焼せしめら
れるが、前述のように、低速・低負荷域においても、シ
リンダ３内には掃気流によって強いスワールが形成され
て燃料の霧化の促進と混合気の均一化が図られるため、
燃焼室Ｓでの混合気の燃焼が安定化して排ガス特性と燃
費の改善を含むエンジン性能の向上が図られる。

【００５６】そして、混合気の燃焼によって生じた高温
・高圧の排気ガスは前述のように排気行程において排気
ポート２１ａを通って排気通路２１へと排出され、最終
的に排気管２９を通って大気中に排出される。

【００５７】以後、上記と同様の作用が繰り返され、当
該２サイクルエンジン１は連続して運転される。

【００５８】以上のように、本実施の形態においては、
掃気量が少ない低速・所定負荷Ｔ_O以上の低負荷域にお
いては掃気流速を高めてシリンダ３内に強いスワールを
発生せしめ、シリンダ３内に直接噴射される燃料の霧化
の促進と混合気の均一化を図るようにしたため、混合気
の燃焼が安定化して排ガス特性や燃費が改善される。
尚、所定負荷Ｔ_O 以下では、負荷の減少と共に１次圧縮
比はほぼ一定或は却って減少させられる。これにより過
度の掃気流速の強化が防がれる。給気量が少なくなる分
圧縮行程中に残留する排気ガス量が増加し、掃気流の強
化による残留掃気流により新気と増加した残留排気ガス
が完全に混合することによる燃焼室Ｓ内の燃料分子間距
離の増大と、これにより、着火しても消炎して結果とし
て失火する問題を解決することができる。

【００５９】ところで、図４に示すようにスワールを積
極的に実施するものにおいても、高速或は更に高負荷に
おいてスワールを弱めるように１次圧縮比を低下せしめ
ており、スワールを弱めることにより却って新気の燃焼
室Ｓへの充填量を増加できる。又、所定負荷Ｔ_O 以下の
負荷において過度のスワールを弱めるように１次圧縮比
を却って低下させている。そして、インジェクタ３２か
らの燃料噴射流は燃焼室Ｓの中心方向を指向しており、
燃焼室Ｓの外周部において燃料、外気及びＥＧＲが良く
混合するとともに、燃焼室Ｓの中心部に到達する燃料は
点火プラグ１９周りに濃混合気を形成することになり、
着火性、火炎伝播性を悪化させることなく不整燃焼を抑
制することができる。

【００６０】更に、失火し易いエンジンにおいては、中
負荷域における所定負荷Ｔ_O ’以下において過度のスワ
ールの発生を防ぐようにする。高負荷域においては、ス
ワールの発生は新気の充填効率を低下させるため、所定
負荷Ｔ_O ’以上の中負荷域においてスワールを発生させ
るようにし、混合気の燃焼を安定化させて排ガス特性や
燃費の改善を図るようにする。

【００６１】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図１７乃至図２１に基づいて説明する。尚、図１
７及び図１８は本発明の実施の形態２に係る２サイクル
エンジンの模式的平断面図、図１９は排気ポート面積可
変弁の開度（バルブ開度）と負荷との関係を示す図、図
２０は掃気流速とスロットル開度との関係を示す図、図
２１は掃気量とスロットル開度との関係を示す図であ
る。

【００６２】本実施の形態に係る２サイクルエンジンの
基本構成は前記実施の形態１に係る２サイクルエンジン
のそれと同様であるが、本実施の形態においては、図１
７及び図１８に示すように、前記実施の形態１における
掃気通路面積可変弁２５に代えて（或は掃気通路面積可
変弁２５と共に）各掃気ポート２２ａ〜２４ａを部分的
に開閉する掃気ポート面積可変弁５２を開閉自在に設け
られており、各掃気ポート面積可変弁５２は不図示のサ
ーボモータによって同時に開閉動作せしめられる。尚、
掃気ポート面積可変弁５２とこれらを駆動するサーボモ
ータとは掃気面積可変機構を構成している。

【００６３】而して、本実施の形態においては、図１９
に示すように、高速域においては負荷に拘らず掃気ポー
ト可変弁５２を図１７に示すように全開状態に保つが、
低速域においては、ｂ₀ 及びｂ₁ として示すように、負
荷の低下と共に掃気ポート面積可変弁５２を次第に閉じ
て各掃気ポート２２ａ〜２４ａを部分的に閉じてその開
口面積を絞るようにしている。尚、図１８は掃気ポート
面積可変弁５２の全閉状態を示す。

【００６４】上述のように、掃気量が少ない低速・低負
荷域において掃気ポート面積可変弁５２を閉じるように
すれば、各掃気ポート２２ａ〜２４ａの開口面積が絞ら
れるため、これらの掃気ポート２２ａ〜２４ａからシリ
ンダ３内に流入する掃気の流速が高められ、前記実施の
形態１と同様にシリンダ３内に強いスワールが形成され
ることとなり、シリンダ３内での燃料の霧化の促進と混
合気の均一化が図られて混合気の燃焼が安定化し、排ガ
ス特性や燃費が改善される。但し、低・中負荷域の所定
負荷以下において失火が発生するものにおいては、図１
９にｂ₁ ’にて示すように、掃気ポート面積可変弁５２
を開くようにし、スワールを発生しないようにし、不整
燃焼の抑制を図ることができる。

【００６５】ところで、図２１に示すように、掃気ポー
ト面積可変弁５２を閉じた場合（バルブ閉時）の掃気量
は同掃気ポート面積可変弁５２を開いた場合（バルブ開
時）のそれより若干減少する反面、図２０に示すよう
に、スロットル開度αがαo 以下（α≦αo ）となる低
負荷域においては、掃気ポート面積可変弁５２を閉じた
場合（バルブ閉時）の掃気流速は同掃気ポート面積可変
弁５２を開いた場合（バルブ開時）のそれよりも高くな
り、この結果、シリンダ３内に掃気流による強いスワー
ルが発生して前記と同様の効果が得られる。

【００６６】尚、実施の形態１と実施の形態２を組み合
わせて掃気面積可変機構として掃気通路面積可変弁２５
と（図４及び図５参照）と掃気ポート面積可変弁５２を
併用すれば、シリンダ３内により一層強いスワールを形
成することが可能となる。尚、所定負荷Ｔ_O 以下の低負
荷でスワールを大きくしても、圧縮行程中における新気
の量が多いために失火を起こしにくい。但し、気化器式
エンジンにおいては給気量が多いとエンジン出力そのも
のが負荷と見合わなくなり、エンジン回転数が増加して
しまうため、点火時期を上死点（ＴＤＣ）より遅角す
る。この場合には、不整燃焼を起こしにくいという特性
は維持されるが、その分燃焼が完了する前に排気ポート
が開く場合があり、その場合には燃費が若干悪くなる。

【００６７】一方、直接噴射式エンジンでは、点火時期
を上死点（ＴＤＣ）より進角したまま、排気ポートが閉
じるタイミングを遅くすることにより、圧縮行程に入っ
た後の燃焼室内のガス量を減らし得るため、それに見合
う燃料噴射量を少なくすることができる。又、圧縮行程
に入った後の燃焼室内のガス中に占める新気の割合が増
加するため、着火性を維持向上せしめることができる。
これにより、燃費の改善とともに不整燃焼の抑制を図る
ことができる。この場合、更に燃料噴射開始野タイミン
グを遅らせると、噴射された燃料が排気ポート２１ａに
到達する以前に該排気ポート２１ａをピストン４により
閉栓させることが可能となり、燃料の吹き抜けを確実に
防ぐことができる。

【００６８】又、以上は燃料をシリンダ内に直接噴射す
る筒内噴射式の２サイクルエンジンに対して本発明を適
用した場合について述べたが、本発明はキャブレタによ
って混合気を形成する２サイクルエンジンや吸気管に燃
料を噴射する方式を採用する２サイクルエンジン等に対
しても同様に適用可能であることは勿論である。

【００６９】更に、本発明の実施の形態として、掃気通
路２２に掃気通路面積可変弁２５又は／及び前記掃気ポ
ート２２ａ〜２４ａに掃気ポート面積可変弁５２を設
け、低・中負荷域の所定負荷Ｔ_O 以上においては負荷が
減る程、掃気通路面積可変弁２５の開度を絞るか、又は
／及び掃気ポート面積可変弁５２の開度を絞るように
し、前記所定負荷Ｔ_O 以下においては掃気通路２２の断
面積又は／及び掃気ポート２２ａ〜２４ａの開口面積を
所定量絞った状態状態で一定にするか、負荷が減る程掃
気通路２２の断面積又は／及び掃気ポート２２ａ〜２４
ａの開口面積を所定量絞った状態よりは増加するのみで
なく、掃気通路面積可変弁２５の開度の絞り量又は／及
び掃気ポート面積可変弁５２の絞り量を所定負荷Ｔ_O よ
りは大きくするものの、負荷の減少に対する掃気通路２
２の断面積又は／及び掃気ポート２２ａ〜２４ａの開口
面積の絞り量の増加率を、所定負荷Ｔ_O における増加率
よりは小さくするようにしたものも含まれる。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、掃気量の少ない低速・低負荷時には掃気通路の
断面積又は／及び掃気ポートの開口面積が絞られるた
め、掃気流速が高められてシリンダ内に強いスワールが
発生し、この強いスワールによってシリンダ内での燃料
の霧化の促進と混合気の均一化が図られ、混合気の燃焼
が安定化して排ガス特性や燃費の改善を含むエンジン性
能の向上が図られるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエンジ
ンを搭載する自動二輪車要部（エンジン部分）の側断面
図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエンジ
ンの平面図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエンジ
ン上部の縦断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエンジ
ンの模式的平断面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエンジ
ンのインジェクタの噴射孔の位置と大きさを示す図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエンジ
ンの各気筒の下部断面を同一平面上に表した説明図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエンジ
ンにおける燃料と新気の流れを示すフローチャートであ
る。

【図９】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエンジ
ンの制御系の主要な構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエン
ジンにおける排気ポートと掃気ポートの開閉タイミング
と燃料噴射時期及び点火時期との関係を示すタイミング
チャートである。

【図１１】本発明の実施の形態１に係る２サイクルエン
ジンにおける排気タイミングと負荷との関係をエンジン
回転数（低速、中速及び高速）をパラメータとして示す
図である。

【図１２】クランク角度と掃気流速との関係を示す図で
ある。

【図１３】エンジン回転数と燃料噴射開始時期との関係
を示す図である。

【図１４】負荷と１次圧縮比との関係を示す図である。

【図１５】１次圧縮比と掃気流速との関係を示す図であ
る。

【図１６】負荷と掃気通路面積可変弁の開度（バルブ開
度）との関係を示す図である。

【図１７】本発明の実施の形態２に係る２サイクルエン
ジンの模式的平断面図（バルブ開時）である。

【図１８】本発明の実施の形態２に係る２サイクルエン
ジンの模式的平断面図（バルブ閉時）である。

【図１９】本発明の実施の形態２に係る２サイクルエン
ジンにおける排気ポート面積可変弁の開度（バルブ開
度）と負荷との関係を示す図である。

【図２０】本発明の実施の形態２に係る２サイクルエン
ジンにおける掃気流速とスロットル開度との関係を示す
図である。

【図２１】本発明の実施の形態２に係る２サイクルエン
ジンにおける掃気量とスロットル開度との関係を示す図
である。

【符号の説明】

１２サイクルエンジン３シリンダ９クランク室２２〜２４掃気通路２２ａ〜２４ａ掃気ポート２５掃気通路面積可変弁（開閉弁）４１エンジン制御装置（ＥＣＵ）４２スロットル開度センサ４３エンジン回転センサ５２掃気ポート面積可変弁（開閉弁）

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/02 ３１０Ｆ０２Ｄ 41/02 ３１０Ｂ 45/00 ３１０ 45/00 ３１０ＪＦ０２Ｍ 29/00 Ｆ０２Ｍ 29/00 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の掃気通路を経て各掃気ポートから
シリンダ内に流入する掃気によってシリンダ内にスワー
ルを発生させるようにした２サイクルエンジンにおい
て、前記掃気通路の断面積又は／及び前記掃気ポートの開口
面積を負荷に応じて変化させる掃気面積可変機構を設
け、少なくとも低負荷域の所定負荷以上において掃気通
路の断面積又は／及び前記掃気ポートの開口面積を絞る
ようにしたことを特徴とする２サイクルエンジン。
【請求項２】複数の掃気通路を経て各掃気ポートから
シリンダ内に流入する掃気によってシリンダ内にスワー
ルを発生させるようにした２サイクルエンジンにおい
て、前記掃気通路の断面積又は／及び前記掃気ポートの開口
面積を負荷に応じて変化させる掃気面積可変機構を設
け、低・中負荷の所定負荷以上においては負荷が減る
程、掃気通路の断面積又は／及び前記掃気ポートの開口
面積を絞るようにし、前記所定負荷以下においては、負
荷の減少に対する掃気通路の断面積又は／及び掃気ポー
トの開口面積の絞り量の増加率を、所定負荷における増
加率よりは小さくするようにしたことを特徴とする２サ
イクルエンジン。
【請求項３】前記掃気面積可変機構は、前記掃気通路
の少なくとも１つに設けられた開閉弁を含んで構成され
ることを特徴とする請求項１又は２記載の２サイクルエ
ンジン。
【請求項４】前記掃気面積可変機構は、前記掃気ポー
トを部分的に開閉する開閉弁を含んで構成されることを
特徴とする請求項１又は２記載の２サイクルエンジン。