JPS62157220A

JPS62157220A - ２サイクル内燃機関の点火制御装置

Info

Publication number: JPS62157220A
Application number: JP29347985A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tanahashi; 敏雄棚橋; Masanobu Kanamaru; 昌宣金丸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1987-07-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は２サイクル内燃機関、特に点火栓の放電によら
ずに着火することのできる自己着火領域と、始動、暖機
、高負荷時のように自己着火の困難な運転領域とを有す
る、２サイクル内燃機関における点火制御装置に関する
。

〔従来の技術〕

所定負荷までの運転域において、シリンダ内に新気を低
速度で流入させ、高温の残留排気ガスとの間で成層化さ
せ、圧縮行程時に断熱圧縮して自己着火燃焼を生じさせ
る内燃機関において、自己着火領域と火花点火領域との
境界付近における燃焼変動を軽減するために点火時期の
制御を行うようＧこしたものは既に提案されている（特
開昭５５−３５１４９号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の内燃機関では、自己着火領域と火花点火領域との
境界が狭いので、この間における要求される点火時期の
変化率は非常に大きく、！・ルク変動、失火等の問題を
発生するおそれがあった。本発明では２サイクル内燃機
関において、点火栓を複数個設け、エンジンの運転条件
により複数点火、１点点火又は放電停止と使い分けるこ
とによりトルク変動や失火を防止することである。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題点を解決するために、本発明によれば、
点火栓の放電によらずに着火することのできる自己着火
運転領域と、始動、暖機、高負荷時のように自己着火で
きない領域又は自己着火の困難な火花点火運転領域とを
有する２サイクル内燃機関において、エンジンの負荷、
回転数、温度等より自己着火領域であるか火花点火領域
であるかを判別する手段を設けると共に、点火栓を少な
くとも２個設け、少なくとも、自己着火領域と火花点火
領域との間で相互に切り替わる過渡運転時には２個以上
の点火栓を点火させ、完全火花点火領域には火花点火す
べき点火栓の数を減少させたことを特徴とする２サイク
ル内燃機関の点火制御装置が提供される。

〔作　用〕

本発明によれば、少なくとも自己着火運転領域と火花点
火運転領域との間で相互に切り替わ蔦過渡運転時には複
数の点火栓により放電が行なわれるので、速い燃焼速度
が得られトルク変動を小さくすることができる。また、
点火数を減少させる域、あるいは放電を停止する域があ
るので放電エネルギーの節約となり点火栓の電極の消耗
が防止される。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照し実施例に基づいて本発明の詳細
な説明する。

第１図は制御ユニットの構成を示す図である。

１０はクランク角度位置、回転数、回転数変動を検出す
るための公知のクランク角センサ、２０は始動時を検出
するための公知のスタータスイッチ、４０は暖機状態を
検出する為の公知の水温センサ、５０は暖機状態及び燃
焼状態を検出する公知の排気温センサ、６０はスロット
ルの開度及び急激な変化（過渡状態）を検出する公知の
スロットル弁開度センサ、７０は吸入空気流量及び負荷
状態を検出するための公知のエアフローメータ、８０は
制御システムを予め定められた手順に基いて動作させる
ためのマイクロコンピュータ（ＥＣｔｌ）、１００は運
転状態により燃料量を制御する公知の燃料噴射制御部、
１１０は運転状態に応じて通電進角の制御を行う通電進
角制御部及び高電圧発生器である。

第２図および第３図は本発明の第１実施例で、２つの点
火プラグを備えた２サイクル内燃機関において運転条件
に応じて２点点火、１点点火又は放電停止を行う実施例
である。

第２図は通電進角制御部及び高電圧発生器１１０の構成
を示す図である。図示のように、発振回路１１１、イン
バータ１１２，１２２アンド（ＡＮＤ）ゲート１１３　
　、１１４．１２３　　、１２４　、トランジスタ１１
５．１１６、１２５　　、１２６　、ダイオード１１７
　　、１１８．１２７　　、１２８及びトランス１１９
，１２９から構成されている。ここで、発振回路１１１
は公知の無安定マルチバイブレークで構成されており、
１０　ｋ　ＩＩ　ｚ程度の方形波パルスを発生する。こ
の方形波パルスはＡＮＤゲート１１３．１２３にインバ
ータ１１２，１２２を介して加えられ、他方＾ＮＤゲー
目１４，１２４にはそのまま加えられており、両へＮＤ
ゲート（１１３、１１４）と（１２３。

１２４）は互いに逆位相のパルスが加えられる。またノ
ＮＮＤゲート（１１３、１１４）と（１２３、１２４）
にはＥＣＵ３Ｏのｉｂｌ　？Ｉｎ信号１ｇｔｌ　、　Ｉ
ｇｊｚがそれぞれ入力されている。

トランジスタ１１５　　、１１６．１２５，１２６はそ
れぞれベースがへＮＤゲー■１３　　、１１４．１２３
　　、１２４の出力端子に接続されており、またエミ・
ツタは接地、コレクタはそれぞれダイオード１１７　　
、１１８．１２７　　。

１２８を経てトランス１１９　．１２９に接続されてい
る。

トランス１１９，１２９は巻線比１００程度の一次コイ
ル１１９ａ　、　１２９ａ及び二次コイル１１９ｃ　、
　１２９ｃを有し、−次コイル１１９ａ　、　１２９ａ
に加えられるパルス電圧を昇圧して二次コイル１１９ｃ
　、　１２９ｃから出力するもので中間端子１１９ｂ　
、　１２９ｂは電源１２１　．１３１のプラス端子に接
続されている。二次コイル１１９ｃ　、　１２９ｃは図
示しない配電器に接続され、火花点火プラグ１２０ａ　
、　１２０ｂにそれぞれ接続されている。ＥＣＵ３Ｏか
らのルベルのＩｇｔ、　、　ｔｇｔ２信号が加わると連
続的に貰電圧を発生し、火花点火プラグ１２０ａ　、　
１２０ｂのギャップに放電が発生する。またＥＣＵ３Ｏ
がらの０レベルのｒｇｔ、　、　Ｉｇｔｚ信号が加わる
と高電圧を発生しなくなり、火花点火プラグ１’２０ａ
　、　１２０ｂのギャップの放電が停止する。またＩｇ
ｔ、のみルベルでＩｇｔ２がＯレベルの場合は、一方の
火花点火プラグ１２０ａは放電し、他方の火花点火プラ
グ１２０ｂは放電せず、１点点火となる。

第３図（ａ）　、　（ｂｌのフローチャートに基づいて
、本発明の第１実施例を説明する。９０’ＣＡ割り込み
によりプログラムが実行される。ステップ２０１では、
スタータスイッチ２０よりの信号ＳＴＡが呼び込まれる
。ステップ２０２では５ＴＡ＝１か否か判定しく！５Ｔ
Ａ＝１ならばスタート状態、ＳＴ＾＝Ｏならばスタート
状態ではない）、ＳＴ／ｌ＝１つまりスタート状態なら
ばステップ２２１に進む。５ＴＡ＝Ｏつまりスタート状
態でなければステップ２０３に進む。

ステップ２０３では排気温センサ５０の出力から排気温
Ｔ。を呼び込む。ステップ２０４では排気温がある温度
以上（本実施例では２００℃）になった状態、つまり暖
機状態かどうかを判定する。暖機状態でなければステッ
プ２２１に進む。暖機状態ならばステップ２０５に進む
。ステップ２０５では水温センサ４０の出力から水温Ｔ
。を呼び込む。ステップ２０６では水温がある温度以上
（本実施例では６０℃）になった状態、つまり暖機状態
かどうか判定する。暖機状態でなければステップ２２１
に進む。暖機状態ならばステップ２０７に進む。以上、
ステップ２０３からステップ２０６までは暖機状態を検
出して、暖機状態でなければ火花点火を実行するフロー
チャートであるが、ステップ２０３　．２０４の排気温
だけで暖機状態を検出しても良く、またステップ２０５
　．２０６の水温だけで暖機状態を検出してもよい。ス
テップ２０７では第４図に示すごとく、あらかじめエン
ジン回転数Ｎｅと負荷（吸入空気量／回転）Ｑ／Ｎｅの
マツプで定められた火花点火領域を呼び込む。

なお、第４図に示したマツプでは、負荷を代表する、排
気量に対する１回転あたりの吸入空気量（Ｑ／Ｎｅ）が
相対的に高い領域および機関回転数（Ｎｅ）が相対的に
低い領域（アイドリング域を含む）を自己着火の困難な
火花点火領域としている。

火花点火領域外ならばＦ、はルベルになり、火花点火領
域ならばＦ、はＯレベルになる。ステップ２０８ではＦ
ｌが１か否かの判定がなされ、Ｆｌが１でない、つまり
第４図のマツプで定められる火花点火領域ならばステッ
プ２２１に進む。また、Ｆ、が１ならば火花点火領域外
と判定され、ステップ２１４に進む。ステップ２１４は
クランク角センサ１０の出力から算出された回転変動（
本実施例では２秒間の回転数変化）ΔＮｅを呼び込む。

ステップ２１５は回転変動ΔＮｅがある値以上（本実施
例では５００ｒｐｍ）になったかどうかを判定する。

５００ｒｐｍ以上になった場合、つまり、回転変動が大
きい場合にはステップ２２１に進む。回転変動が小さな
場合はステップ２１６に進む。ステップ２１６はエアフ
ローメータ７０（第１図）の出力と回転数から算出され
た、負荷に相当する排気量あたりのＱ／Ｎｅの変動（Δ
Ｑ／Ｎｅ）を呼び込む（本実施例では２秒間の負荷変化
）。ステップ２１７ではΔＱ／Ｎ　ｅ　＞０．５の時、
つまり負荷変化が大きい場合にはステップ２２１に進む
。ΔＱ／Ｎｅ＞０．５ではない時は負荷変動が小さい、
つまり、定常状態とみなしてステップ２２０に進みＩｇ
ｔ、およびＩｇＬ２を両者とも０レベルにし２つの点火
プラグ１２０ａ　。

１２０ｂの火花点火を停止する。

ステップ２２１は負荷（排気量あたりのＱ／Ｎｅ）を呼
び込みステップ２２２に進む。ステップ２２２は負荷、
すなわち排気量あたりのＱ／Ｎｅが０．３以上か否かを
判定し、０．３より大であればステップ２２３に進み、
０．３以下であればステップ２２８に進む。ステップ２
２８は負荷（排気量あたりのＱ／Ｎｅ）が０．１以上か
否かを判定し、０．１より大であればステップ２２０に
進みｔｇｔ、およびＩｇｔ、をＯレベルにし放電を停止
する。負荷（排気量あたりのＱ／Ｎｅ）が０．１以下で
あればステップ２２６に進み、ＩｇＬ、　、　ＩｇＬ２
をルベルにし、両点火プラグ１２０□　、　１２０　ｂ
より放電を行う。つまり２点点火を行う。ステップ２２
３は負荷（排気量あたりのＱ／Ｎｅ）が０．５以上か否
かを判定し、０．５以下であればステップ２２６に進み
、ｉｇｔ、　、　Ｉｇｔｚをルベルにし、２点点火を行
う。負荷（排気量あたりのＱ／Ｎｅ）が０．５より大で
あればステップ２２４に進む。ステップ２２４は負荷（
排気量あたりのＱ／Ｎｅ）が０．７以上か否かを判定し
、０．７より大であればステップ２２６に進み、２点点
火を行う。

また負荷（排気量あたりのＱ／Ｎｅ）が０．７以下の時
にはステップ２２５に進み、Ｉｇｔ、をｌレベルにし、
Ｉｇｔ、をＯレベルにし１点点火を行う。つまり、本実
施例では、負荷（排気量あたりのＱ　／　Ｎ　ｅ　）が
０．１〜０．３の軽負荷域であれば放電を停止し、負荷
（排気量あたりのＱ／Ｎｅ）が０．１以下、又ハ０．３
〜０．５、又は０．７以上であれば２点点火を行い、０
．５〜０．７であれば完全火花点火領域であるとみなし
て１点点火を行う。

第５図および第６図は本発明の第２実施例で、２つの点
火プラグを備えた２サイクル内燃機関において２つの点
火プラグを同時に放電又は停止させる実施例である。

第５図は第２実施例における通電進角制御及び高電圧発
生器１１０（第１図）の構成を示す図である。

第２図と同一のものは同じ番号で示し説明を省略する。

二次コイル１１９ｃの出力側に２つの点火プラグ１２０
ａ　、　１２０ｂが取り付けられており、Ｉｇｔがルベ
ルの時には両点火プラグ１２０ａ　、　１２０ｂが同時
に点火する。

第６図は第２実施例のフローチャートであって、第１実
施例における第３図（ａ）の■よりステップ２０９に進
み、ＩｇｔをＯレベルにし両点火プラグ１２０ａ　、　
１２０ｂとも放電を停止する。■よりステップ２１０に
進み、Ｉｇｔをルベルにし両点火プラグ１２０ａ　、　
１２０ｂにより２点点火を行う。すなわち、始動時、暖
機時、火花点火領域又は過渡域においては２点点火を行
い。定常時であって自己着火領域でかつ回転変動や負荷
変動の小さい域では両点火プラグ１２０ａ　、　１２Ｏ
ｂとも放電を停止する。

第７図は本発明を適用することのできる２サイクル内燃
機関の断面図である。第１図に示した各種センサ、即ち
、クランク角センサ１０、スタータスイッチ（Ｓ／Ｗ）
２０　　（第７図には図示せず）、水温センサ４０．排
気温センサ５０．スロットル開度センサ６０およびエア
フローメータ７ｏは第７図に示す如く２サイクル内燃機
関の適切な位置に取付けられている。また、第１図に示
したマイクロコンピュータ（ＥＣＵ）８０　、燃料噴射
制御部１００、通電進角制御及び高電圧発生器１１０は
第７図ではブロック線で示しである。

２サイクル内燃機関の構造としては、第７図において、
ｌはクランクケース、２はクランクケース１上に固定さ
れたシリンダブロック、３はシリンダブロック２上に固
定されたシリンダヘッド、４はシリンダブロック２内の
シリンダボア５内で往復動するピストン、６はシリンダ
ヘッド３とピストン４間に形成された燃焼室、８はクラ
ンクケ−ス１内に形成されたクランク室、９はバランス
ウェイト、１１はコネクティングロッド、１２は吸気管
、１８は排気ポート、１９はエンジン自体により駆動さ
れる機械式過給機、２１は電磁クラッチ、２３はエアク
リーナをそれぞれ示す。

２個の点火プラグ１２０ａ　、　１２０ｂはシリンダヘ
ッド３に例えればねじ締結により固定されている。第７
図では、点火プラグ１２０ａ　、　１２０ｂを２個設け
ているが、必要に応し点火プラグの数を更に増加しても
よいことは勿論である。このように複数の点火プラグを
燃焼室６の上部に適切に配置することにより、複数同時
点火の場合に複数部位における放電の相互作用により着
火領域を拡大することができる。

エンジン本体に吸入される全空気量はエアクリーナ２３
のすぐ下流に設けられたエアフローメータ７０により測
定される。エアフローメータ７０の下流はエンジンの全
運転域で新気を供給する第１吸気系Ａと、所定負荷以上
の運転域で空気のみを供給する第２吸気系Ｂとに分割さ
れる。

第１吸気系Ａには、エンジンの全運転域でアクセルペダ
ル２７に連動し空気流量を制御する第１スロツトル弁２
６が設けられる。流量制御された空気は吸気通路１３お
よびリード弁より成る逆止弁２８を介してシリンダ５内
壁面に開口する吸気口、ピストン４とシリンダ壁面との
間隙２９、ピストン４裏部を通ってクランク室８に吸入
される。

クランク室８内には空気と共にクランクシャフトやピス
トン等を潤滑するための潤滑油も吸入される。クランク
室８内で１次圧縮（過給）された空気は潤滑油ミストと
一緒にクランク室８底部に開口した新気流人口３１より
比較的細長い掃気通路部分（第１掃気通路）３０に脈動
流となって流入゛する。この掃気通路部分３０はクラン
ク室８の外側を円弧状に延びている。掃気通路部分３０
の途中に軽油を噴射する第１燃料インジエクタ２５ａが
配置され、その下流にガソリンを噴射する第２燃料イン
ジエクタ２５ｂが配置される。第１燃料インジエクタ２
５ａは所定負荷までの軽中負荷域で軽油をパイロット噴
射し、一方、第２燃料インジエクタ２５ｂは全運転域に
おいてガソリンを噴射する。

細長い掃気通路部分３０の下流側は二叉に分かれていて
、断面積の大きい掃気通路部分となっており、混合気は
この部分に流入して減速され、排気ボー１−１８から離
れた位置でシリンダ５に開口している第１掃気ポート３
２よりシリンダ燃焼室６へ低速度で流入する。従って、
所定負荷までの運転域では、シリンダ燃焼室６内に残留
している高温の排気ガスと、流入した軽油・ガソリンの
混合気との間で成層状態が維持され、そのまま圧縮行程
に移って断熱圧縮される結果、高温雰囲気による燃料の
加熱が行なわれ、点火栓１２０ａ　、　１２０ｂによら
ずに混合気は自己着火する。

第２吸気系Ｂは第２掃気通路４１に接続され、この第２
掃気通路４１には少な（とも所定負荷以上の運転域でア
クセルペダル２７に連動して開く第２スロットル弁４２
が設けられる。その下流には機械式過給機１９が設けら
れ、更にその下流は各気筒ごとに設けたり−ド弁より成
る第２逆止弁４３を介して二叉に分岐した第２掃気ポー
ト４４で直接シリンダ５の内壁面の排気ポート１８に比
較的近い位置に開口される。従って、エンジンの所定負
荷以上の運転域では、機械式過給機１９の電磁クラッチ
２１がＯＮとなって過給機１９のポンプが駆動されて掃
気が過給される。従って、第２スロツトル弁４２で流量
制御された過給空気が逆止弁４３を介して第２掃気通路
４１から燃焼室６へ直接かつ高速度で流入され、燃焼室
６内に残留している排気ガスを素早く排気ポート１８よ
り掃気する。その後、第１吸気系Ａよりの混合気、すな
わち吸気通路１３、クランク室８、細長い掃気通路３０
を経由した空気に、第２燃料インジエクタ２５ｂより噴
射された燃料（ガソリン）が混合された混合気が第１掃
気ポート３２より低速度で燃焼室６内へ流入する。第１
掃気ポート３２より流入する空気の一部は排気ポート１
８へ吹き抜けるが、第１梅気ポート３２より流入する混
合気は第２掃気ポート４４から流入する過給空気による
残存排気ガスの掃気が終わる頃に燃焼室６の排気ポート
１８から遠い位置に流入するので、混合気の排気ポート
１８への吹き抜けが防止される。なお、所定負荷以上の
運転域では、燃料インジェクタ２５ｂから噴射される燃
料（ガソリン）量は、第２掃気ボート４４から流入する
空気量分濃くする必要があるが、このような濃混合気で
も細長い掃気通路部分３０を通過する間に十分気化され
、燃焼室６に流入後は点火栓１２０ａ　、　１２０ｂに
より点火・燃焼される。尚、細長い掃気通路部分３０を
冷却水、排気等で加熱すれば混合気の気化が促進される
ことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、過渡運転域で燃焼室の複数部位で点火
することにより燃焼速度が速くなり、失火のおそれがな
くなりかつトルク変動が小さくなる。完全自己着火領域
では点火数を減少させ、また通常運転で最も使用時間の
長い完全自己着火領域ではすべての点火栓の放電を停止
することができるので、放電エネルギーの損失、点火栓
電極の消耗を大幅に減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２サイクル内燃機関の点火制御ユニッ
トを示すブロック図、第２図は本発明の第１実施例にお
ける通電進角制御及び高電圧発生器の構成を示す図、第
３図は本発明の第１実施例の制御フローチャート、第４
図は火花点火領域を示すマツプ、第５図は本発明の第２
実施例における通電進角制御及び高電圧発生器の構成を
示す図、第６図は本発明の第２実施例の制御フローチャ
ート、第７図は本発明を適用することのできる２サイク
ル内燃機関の断面図である。１０・・・クランク角センサ、２０・・・スタータスイッチ（Ｓ／Ｗ）、４０・・・水
温センサ、５０・・・排気温センサ、６０・・・スロットル開度センサ、７０・・・エアフローメータ、８０・・・マイクロコンピュータ（ＥＣＵ）、９０・・
・燃焼圧センサ、１００・・・燃料噴射制御部、１１０・・・通電進角制御及び高電圧発生器、１２０ａ
　、　１２０ｂ・・一点火栓。

Claims

【特許請求の範囲】１、点火栓の放電によらず着火することのできる自己着
火運転領域と、始動、暖機、高負荷時のように自己着火
できない領域又は自己着火の困難な火花点火運転領域と
を有する２サイクル内燃機関において、エンジンの負荷
、回転数、温度等より自己着火領域であるか火花点火領
域であるかを判別する手段を設けると共に、点火栓を少
なくとも２個設け、少なくとも、自己着火領域と火花点
火領域との間で相互に切り替わる過渡運転時には２個以
上の点火栓を点火させ、完全火花点火領域には火花点火
すべき点火栓の数を減少させたことを特徴とする２サイ
クル内燃機関の点火制御装置。２、始動又は暖機運転時、あるいは急加速時は２個以上
の点火栓をすべて点火させるようにした特許請求の範囲
第１項記載の点火制御装置。３、エンジン回転数が相対的に低い領域および負荷が相
対的に高い領域を火花点火領域とする所定のマップがあ
らかじめ記憶されており、エンジンの暖機後、火花点火
領域でないことが検出され、かつエンジン回転数又はエ
ンジン負荷の単位時間あたりの変化量が所定値以下の時
、少なくとも１つの点火栓の放電を停止するようにした
特許請求の範囲第１項記載の点火制御装置。４、点火栓の放電によらず着火することのできる自己着
火運転領域と、始動、暖機、高負荷時のように自己着火
できない領域又は自己着火の困難な火花点火運転領域と
を有する２サイクル内燃機関において、エンジンの負荷
、回転数、温度等より自己着火領域であるか火花点火領
域であるかを判別する手段を設けると共に、点火栓を少
なくとも２個設け、少なくとも、自己着火領域と火花点
火領域との間で相互に切り替わる過渡運転時には２個以
上の点火栓を点火させるようにしたことを特徴とする２
サイクル内燃機関の点火制御装置。