KR0130022B1 - 차량용불꽃점화식 2싸이클엔진의 감속제어장치 - Google Patents

차량용불꽃점화식 2싸이클엔진의 감속제어장치

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KR0130022B1
KR0130022B1 KR1019940031287A KR19940031287A KR0130022B1 KR 0130022 B1 KR0130022 B1 KR 0130022B1 KR 1019940031287 A KR1019940031287 A KR 1019940031287A KR 19940031287 A KR19940031287 A KR 19940031287A KR 0130022 B1 KR0130022 B1 KR 0130022B1
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가와보토 노부히코
혼다기켄고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 적어도 저부하 운전시에 엔진의 운전에 바람직한 착화시기에 연소실내의 새로운 공기를 자기착화시킬 수 있는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진을 엔진급감속 필요조건이 성립했을 경우에, 활성열분위기 연소상태로부터 통상연소상태로 자동적으로 전환하여 급감속을 가능케 한 감속제어장치를 제공하는 것을 목적으로하는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진의 감속제어장치에 관한 것으로서, 차량의 급감속을 필요로 하는 조건을 판별하는 급감속 필요조건 판별CPU(33)는, 스로틀밸브 개방도센서(30)로부터의 검출신호이외에, 차속센서(34), 킬스위치(35), 메인스위치(36), 브레이크가 걸린 것을 검출하는 브레이크 스위치(37), 클러치가 차단된 것을 검출하는 클러치스위치(38) 및 변속조작위치가 중립으로 조작된 것을 검출하는 기어포지션스위치(39)로부터의 검출신호를 수신하여, 급감속을 필요로 하는 조건이 성립했을때에 배기제어밸브 개방도 보정신호를 배기제어밸브CPU(32)에 송신하도록 구성되어 있다.

Description

차량용불꽃점화식 2싸이클엔진의 감속제어장치
제1도는 본 발명의 감속제어장치를 구비한 불꽃점화식 2싸이클엔진의 실린더부분을 종단하여 도시한 종단측면도이다.
제2도는 제1도와 같은 측의 측면을 도시하는 실린더부분의 측면도이다.
제3도는 제1도의 III-III선을 따라서 절단한 횡단평면도이다.
제4도는 본 발명의 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진의 감속제어장치의 일실시예를 도시한 개략도이다.
제5도는 제어맵을 도시한 도면이다.
제6도는 AR연소와 통상연소에 있어서의 상기 불꽃점화식 2싸이클엔진의 스로틀밸브 개방도(θth)와 출력과의 관계를 도시한 특성도이다.
제7도는 공연비를 바꿨을 경우의 출력발생범위가 변하는 상태를 도시한 특성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 불꽃점화식2싸이클엔진 2 : 크랭크 케이스
3 : 실린더 블록 4 : 실린더 헤드
5 : 실린더홀 6 : 피스톤
7 : 연접봉 8 : 크랭크
9 : 크랭크실 10 : 흡기통로
11 : 연료분사밸브 12 : 스로틀밸브
13 : 리드밸브 14 : 소기포트
15 : 배기포트 16 : 소기통로
17 : 배기통로 18 : 연소실
19 : 점화플러그 20 : 배기제어밸브
21 : 오목부 22 : 배기통로부재
23 : 간극 24 : 구동축
25 : 구동레버 26 : 구동케이블
27 : 배기제어 서보모터 28 : 풀리
29 : 간극부 30 : 스로틀밸브 개방도 센서
31 : 엔진 회전수 센서 32 : 배기제어밸브CPU
33 : 급감속 필요조건 판별CPU 34 : 차속센서
35 : 킬 스위치 36 : 메인스위치
37 : 브레이크 스위치 38 : 클러치 스위치
39 : 기어포지션 스위치 40 : 연료분사제어CPU
41 : 배기개구율 센서
본 발명은, 적어도 저부하 운전시에 엔진의 운전에 바람직한 착화시기에 연소실내의 새로운 공기를 자기착화시킬 수 있는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진을 엔진급감속 필요조건이 성립한 경우에, 활성열분위기 연소상태로부터 통상연소상태로 자동적으로 전환하여 급감속을 가능케 한 감속제어장치에 관한 것이다.
자동2륜차 등에 탑재되는 종래의 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진에 있어서는, 실린더홀의 내주면에 피스톤에 의해 개폐되는 배기포트 및 소기포트를 형성하며, 크랭트실내에서 예압된 새로운 공기를 소기포트로부터 실린더실내에 공급함과 동시에, 실린더실내의 기연(旣燃)가스를 배기포트로부터 배출하고, 실린더실내에서 압축된 새로운 공기를 점화플러그에 의해 착화시키도록 되어 있으며, 아이들 운전시에 있어서도 어느 정도이상의 새로운 공기를 기통내에 공급해야 하는 필요상의 문제로, 흡기통로내의 스로틀밸브를 어느 정도의 스로틀밸브 개방도, 구체적으로는 전체 스로틀량의 약 10%이상 개방시켜야만 했었다.
또, 이와 같은 종래의 불꽃점화식 2싸이클엔진에서는 고속, 고부하 운전영역에서의 출력 및 효율을 높은 수준이상으로 설정하기 위하여 배기포트를 크게 하면, 저부하운전영역에서는 새로운 공기의 블로우-바이(blow-by)나 연소불안정에 의해, 배기가스중의 미연소 탄화수소량이 증대하여, 연비가 악화되었다.
이를 해소하기 위해, 엔진회전수와 스로틀밸브 개방도에 따른 배기개구율에 배기제어밸브를 구동시킴으로써, 적어도 저부하 운전영역에 있어서, 피스톤에 의한 배기개구폐색시의 기통내압력을 적정하게 제어하여, 엔진의 운전에 바람직한 착화시기에 연소실내의 새로운 공기를 자기착화시킬 수 있는 불꽃점화식 2싸이클엔진을 개발하여, 본 출원인은 출원하였다(일본국 특원평5-187488호).
이와 같이 엔진의 운전에 바람직한 착화시기를 적극적으로 제어함으로써, 활성열분위기 연소를 행하게 하는 연소를 이하 AR연소라고 칭한다.
AR연소가능한 불꽃점화식 2싸이클엔진에 있어서는, 제6도에 도시되는 바와 같이, 스로틀밸브 개방도(θth)를 교축한 저부하 운전영역에서는, 앞 싸이클의 기연가스에 포함된 열에너지를 충분히 유효이용하여 연소실내의 새로운 공기를 활성화하고, 완전연소에 가까운 상태에서 엔진을 운전할 수 있기 때문에, 부정(不整)연소를 동반하는 통상연소상태에 비해 높은 출력특성을 가지고 있으며, 그 결과, 상기 엔진을 차량 등에 탑재한 경우에는, 고속ㆍ고부하 운전상태로 운전하고 있을 때에, 스로틀밸브 개방도(θth)를 대폭적으로 교축해도, 엔진의 급격한 출력저하에 따른, 소위 엔진브레이크의 효과를 충분히 기대할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 난점을 극복한 불꽃점화식 2싸이클엔진 제어장치의 개량에 관한 것으로서, 적어도 저부하 운전영역에서 엔진의 운전에 바람직한 착화시기에 연소실내의 새로운 공기를 자기착화시킬 수 있는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진에 있어서, 압축개시 기통내 압력을 조정하는 압축개시 기통내 압력조정수단과, 엔진운전중에 급감속 필요조건을 판별하는 급감속 필요조건판별수단과, 상기 급감속 필요조건 판별수단으로부터의 출력신호에 따라 엔진의 운전에 바람직한 착화시기에 활성열분위기연소를 행하는 AR연소가 불가능한 기통내 압력에 상기 압력개시 기통내 압력조정수단을 동작시키는 압축개시 기통내 압력제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같이 구성되어 있으므로, 어느 차속이하로 스로틀밸브 개방도(θth)를 교축시키면, 브레이클 건다,클러치를 뗀다.
킬스위치를 끈다, 메인스위치를 끈다, 또는 제어신호에 에러가 났을 경우, 혹은 이상신호(역전 등)가 입력되었을 경우에, 상기 급감속 필요조건 판별수단이 이것을 판별하여, 상기 압축개시 기통내 압력제어수단에 출력신호를 발신하고, 상기 제어수단에 의해 상기 압축개시 기통내압력 조정수단이 동작하여, 압축개시기통내 압력이 AR연소 불가능한 기통내 압력으로 조정되며, 엔진은 출력이 낮은 통상연소 운전상태로 자동적으로 즉시 전환되며, 이렇게 해서 엔진은 급속을 감속된다.
또 본 발명은, 적어도 저부하 운전영역에서 엔지의 운전에 적합한 착화시기에 연소실내의 새로운 공기를 자기착화시킬 수 있는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진에 있어서, 공연비 조정수단과, 엔진운전중에 급감속 필요조건을 판별하는 급감속 필요조건 판별수단과, 상기 급감속 필요조건 판별수단으로부터의 출력신호에 의해 이론 공연비로부터 벗어난 공연비로 상기 공연비 조정수단을 동작시키는 공연비 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것으로서, 이러한 구성에 의해, 상기한 바와 가타은 급감속을 필요로 하는 조건이 성립했을 때에, 공연비 조정수단이 동작하여 연소실내의 혼합가스가 AR연소 불가능한 공연비로 조정되며, 엔진은 출력이 낮은 통상연소 운전상태로 자동적으로 즉시 전환되며, 이 결과 엔진은 급속하게 감속된다.
이와 같이 본 발명에 있어서는, 급감속을 필요로 하는 상태가 되었을 경우에는, 운전자가 하등의 조작을 행하지 않고, AR연소를 피해 통상연소로 엔진을 운전시키고, 엔진을 급속하게 감속시킬 수 있으므로, 운전자는 매우 용이하고 또 정확하게 운전할 수 있다.
이하, 제1도 내지 제4도에 도시된 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 스로틀밸브 제어장치를 구비한 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)은, 도시되어 있지 않은 자동2륜차에 탑재되는 것으로서, 상기 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)에서는, 크랭크 케이스(2)의 상부에 실린더블록(3) 및 실린더헤드(4)가 순차적으로 겹쳐서 상호 일체적으로 결합되어 있다.
또 실린더 블록(3)에 형성된 실린더홀(5)에 피스톤(6)이 상하로 슬라이딩이 자유롭게 끼워지고, 상기 피스톤(6)과 크랭크(8)는 연접봉(7)에 의해 상호 연결되어 있으며, 피스톤(6)의 승강에 따라서 크랭크(8)가 회전구동되도록 되어 있다.
또한, 크랭크 케이스(2)내의 크랭크실(9)에 흡기통로(10)가 접속되고, 상기흡기통로(10)에 버터플라이형 스로틀밸브(12)와 리드밸브(13)가 직렬로 설치되어 있으며, 상기 스로틀밸브(12)와 리드밸브(13)의 중간에 연소분사밸브(11)가 배설되며, 상기 스로틀밸브(12)는 도시되지 않은 와이어를 통해서 스로틀 그립에 연결되어 있으며, 스로틀 그립을 한 방향으로 틀면, 스로틀밸브(12)가 열리게 되어 있다.
또한, 흡기통로(10)는 크랭크 케이스(2)와 크랭크실(9)에 접속되고, 실린더홀(5)의 내주면에 소기포트(14)와 배기포트(15)가 개구되며, 상기 소기포트(14)는 소기통로(16)를 통해서 크랭크실(9)에 연통됨과 동시에, 배기포 특허 제130022호 4/9트(15)는 배기통로(17)에 연통되어 있다.
또 실린더홀(5) 상부의 연소실(18)의 오목부는 배기포트(15)에 의해 오프셋되고, 상기 연소실(18)의 오목부에 점화플러그(19)가 설치되어 있으며, 연소분사밸브(11)로부터 공급된 연료와 혼합된 새로운 공기는, 상승행정시에 부압으로 된 크랭크실(9)내에 리드밸브(13)를 통해서 흡입되며, 하강행정시에 압축됨과 동시에, 소기포트(14)로부터 피스톤(6)이 하강하여 소기포트(14)가 개방되었을 때에 압축된 새로운 공기가 연소실(18)내에 공급되며, 이 압축된 새로운 공기의 진입을 연소실(18)내의 기연가스의 일부는 배기포트(15)로부터 배기통로(17)로 배출되며, 피스톤(6)의 상승에 의해 소기포트(14), 이어서 배기포트(15)가 폐색되면, 연소실(18)내의 혼합공기는 피스톤(6)이 상승으로 압축되고, 상사점 근방에서 점화플러그(19)에 의한 착화 또는 앞 싸이클의 잔류가스의 열에너지에 의한 자기착화가 행해지도록 되어 있다.
또한, 배기포트(15)의 근처에는 배기제어밸브(20)가 형성되고, 상기 배기제어밸브(20)는 실린더블록(3)에 형성된 종단면이 원호형상인 오목부(21)와, 상기 오목부(21)와 거의 동일한 종단면형상으로 형성된 배기통로부재(22) 사이에 위치한 거의 동일한 간격폭을 갖는 간극(23)으로 설치되고, 중심선(c)을 중심으로 하여 상하로 스윙이 자유롭게 지지되어 있으며, 배기제어밸브(20)와 일체인 구동축(24)에, 제2도에 도시하는 구동레버(25)가 일체로 장착되고, 상기 구동레버(25)는 구동케이블(26)을 통해서 배기제어 서보모터(27)의 풀리(28)에 연결되어 있으며, 상기 배기제어 서보모터(27)에 의해 배기제어밸브(20)는 상하로 스윙구동되어 0 내지 100% 사이의 배기개구율(θe)로 설정될 수 있도록 되어 있다.
또한, 배기제어밸브(20)의 수평횡단면 형상은 그자형으로 형성되며, 그측면 아암부(20b)는 배기통로(17)보다 외측에 위치한 간극부(29)에 장착되어 있으며, 배기포트(15)를 폐색하는 배기제어밸브(20)의 원호형상부(20a)를 제외한 측면아암부(20b)는 배기의 흐름에 하등의 악영향을 주지 않도록 되어 있다.
또, 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)의 요부를 도시적으로 도시한 제4도에 있어서, 수동조작된 스로틀밸브(12)의 스로틀밸브 개방도(θth)는, 포텐시오미터등으로 이루어진 스로틀밸브 개방도 센서(30)에 의해 검출되어, 배기제어밸브(32)에 입력되도록 되어 있다.
또한, 엔진회전수 센서(31)에 의해 검출된 엔진회전수(Ne), 도시되지 않은 흡기압력센서에 의해 검출된 흡기압력(P1), 수온계에 의해 검출된 냉각수온도(Tw), 지압 또는 광센서에 의해 검출된 지압최대발생시기 또는 착화시기 혹은 압축개시압력(PEC) 등도 배기제어밸브CPU(32)에 입력되도록 되어 있다.
또한, 배기제어밸브CPU(32)는, 이들 각 입력값에 의해 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)의 운전상태를 판단하여 각종 제어신호를 발신하지만, 엔진회전수(Ne)와 스로틀밸브 개방도(θth)에 따라 배기개구율(θe)을 정한 제5도의 제어맵을 따라 동작하고, 상기 맵에 따른 배기개구율(θe)이 되는 구동신호(△θe)를 배기제어 서보모터(27)에 송신하도록 되어 있다.
제5도의 맵에 있어서의 배기개구율(θe)은, 기통내 충전가스가 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)의 운전에 가장 바람직한 착화시기에 착화할 수 있는 값으로 되어 있다.
또, 차량의 급감속을 필요로 하는 조건을 판별하는 급감속 필요조건 판별수단CPU(33)는, 스로틀밸브 개방도 센서(30)로부터의 검출신호, 이외에, 차속센서(34), 킬스위치(35), 메인스위치(36), 브레이크가 걸린 것을 검출하는 브레이크스위치(37), 클러치가 차단된 것을 검출하는 클러치 스위치(38) 및 변속조작위치가 중립으로 조작된 것을 검출하는 기어포지션 스위치(39)로부터의 검출신호를 수신하고, 급감속을 필요로 하는 조건이 성립했을 때에 배기제어밸브개방도 보정신호를 배기제어밸브CPU(32)에 송신하도록 되어 있다.
또한, 연료분사밸브(11)에는 연료분사제어CPU(40)가 부설되고, 상기 연료분사제어CPU(40)는 스로틀밸브 개방도 센서(30)로부터의 스로틀밸브 개방도 및 배기제어 서보모터(27)에 부설된 배기개구율 센서(41)로부터의 배기개구율(θe) 및 급감속 필요조건 판별CPU(33)로부터의 연료분사량 보정신호를 수신하고, 연료분사밸브(11)에 적정량의 연료를 분사시키도록 되어 있다.
제1도 내지 제4도에 도시하는 실시예는 상기한 바와 같이 구성되어 있으므로, 시동시에는, 클러치는 차단됨과 동시에 변속조작위치는 중립위치로 설정되며, 또한 차속이 0이기 때문에, 급감속 필요조건은 성립하고 있는 결과, 급감속 필요조건 판별CPU(33)로부터 배기제어밸브CPU(32)로의 배기제어밸브개방도 보정신호는 발신되어, 배기제어밸브(20)는 AR연소가능한 배기개구율(θe)보다 큰 배기개구율(θe)로 설정되며, 연소실(18)내로의 새로운 공기의 충분한 공급에 의해 용이하게 시동된다.
그리고, 차량이 주행하여, 스로틀밸브(12)의 개방도도 급격한 변화가 없는 상태에서, 저부하 운전을 행하고 있는 경우에는, 급감속 필요조건판별CPU(33)에서는, 급감속 필요조건이 성립하지 않고, 배기제어밸브CPU(32)에서는 제5도에 도시하는 맵에 따라 제어신호가 발신되며, 배기제어밸브(20)는 통상연소운전시의 배기개구율(θe)보다 작은 개방도로 교축되어, 연소실(18)내에서는 AR연소가 행해져서 양호한 연비로 차량은 그다지 차속의 저하를 동반하지 않고 주행할 수 있다.
그러나, 운전자가 스로틀밸브(12)를 급격하게 교축해서 엔진브레이크를 걸려고 했을 경우나, 급브레이크를 걸려고 한 경우나, 클러치를 차단했을경우에는 급감속 필요조건이 성립하며, 급감속 필요조건 판별CPU(33)로부터 배기제어밸브CPU(32)에 배기제어밸브 개방도 보정신호가 발신되며, 그 보정에 근거하여 개방도가 증가하는 방향으로 배기제어 서보모터(27)가 작동하여, 배기제어밸브(20)가 개방되므로, 연소실(18)내의 충전가스의 자기착화가 회피되어서 통상연소상태가 되고, 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)의 출력이 대폭적으로 저하되며, 이렇게 해서 차량은 급감속된다.
또 이와 동시에 급감속 필요조건 판별CPU(33)로부터의 연료분사량 보정신호에 따라, 연료분사제어CPU(40)의 제어신호에 의해 연료분사밸브(11)의 연료분사량이 제7도에 도시되는 바와 같이, 이론 공연비로부터 크게 벗어나는 방향으로 증가 또는 감소하며, 출력이 대폭적으로 저하되어 급감속한다.
이와 같이 제1도 내지 제4도에 도시하는 실시예에는, 운전자가 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)을 급감속할려고 각종 조작을 하면, 이를 검지하여 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)의 연소실(18)의 연소를 AR연소시키지 않고 통상의 연소를 시킬 수 있으며, 불꽃점화식 2싸이클엔진(1)의 출력을 대폭으로 저하시킬 수 있으므로, 양호한 제어성능으로 차량의 감속을 매우 용이하고 또 확실하게 수행할 수 있다.
불꽃점화식 2싸이클엔진(1)의 제어시스템에서 제어신호에 에러가 발생한 겨우에, 급감속 필요조건 판별CPU(33)에 이 에러검출신호를 송신하도록 하면, 차량은 보다 안전하게 주행할 수 있다.

Claims (2)

  1. 적어도 저부하 운전영역에서 엔진의 운전에 바람직한 착화시기에 연소실내의 새로운 공기를 자기착화시킬 수 있는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진에 있어서, 압축개시 기통내 압력을 조종하는 압축개시 기통내 압력조종수단과 엔진운전중에 급감속 필요조건을 판별하는 급감속 필요조건 판별수단과, 상기 급감속 필요조건 판별수단으로부터의 출력신호에 의해 엔진의 운전에 바람직한 착화시기에 활성열분위기 연소를 행하는 AR연소가 불가능한 기통내 압력에 상기 압축개시 기통내 압력조정수단을 작동시키는 압축개시 기통내압력 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진의 감속제어장치.
  2. 적어도 저부하 운전영역에서 엔진의 운전에 바람직한 착화시기에 연소실내의 새로운 공기를 자기착화시킬 수 있는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진에 있어서, 공연비 조정수단과, 엔진의 운전중에 급감속 필요조건을 판별하는 급감속 필요조건 판별수단과, 상기 급감속 필요조건 판별수단으로부터의 출력신호에 의해 이론 공연비로부터 벗어난 공연비로 상기 공연비 조정수단을 동작시키는 공연비제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 불꽃점화식 2싸이클엔진의 감속제어장치.
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