JPH02153225A - ２サイクル内燃機関の給気制御装置 - Google Patents

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サイクル内燃機関の給気制御装置に関する。

〔従来の技術〕

機械排気通路内に配置された排気ターピンと、スロット
ル弁上流の吸気通路内に配置されたコンプレッサからな
る排気ターボチャージャを具備し、ターボチャージャが
作動しない機関低中負荷運転時にはスロットル弁をアイ
ドリング開度から全開まで開弁制御し、ターボチャージ
ャのコンプレッサを迂回する吸気バイパス通路内にバイ
パス制御弁を配置してターボチャージャが作動する機関
高負荷運転時にはスロットル弁を全開状態に保持しつつ
バイパス制御弁によって過給圧を制御するようにした４
サイクル内燃機関が公知である（特開昭６１−８３４６
０号公報参照）。このように通常４サイクル内燃機関で
は機関高負荷運転時にターボチャージャを作動させて過
給作用を行うようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら給気弁を備えた２サイクル内燃機関では４
サイクル内燃機関と異なって機関シリンダに新気を押し
込むために給気ボート内の圧力を常時正圧に維持してお
く必要があり、そのために常時機関によって駆動される
機械式過給機が用いられる。この機械式過給機は通常ス
ロットル弁下流の給気通路内に設けられており、従って
スロットル弁開度が小さいアイドリング運転時にはスロ
ットル弁下流に発生した大きな負圧の新気を機械式過給
機によって正圧まで昇圧しなければならない。しかしな
がら機械式過給機の圧縮仕事は機械式過給機の吸込側と
吐出側の圧力差に比例しており、この圧力差が大きくな
るほど機械式過給機の圧縮仕事が増大する。従ってスロ
ットル弁下流に機械式過給機を配置した場合にはアイド
リング運転時のような軽負荷運転時に機械式過給機の吸
込側と吐出側の圧力差が大きくなるために機械式過給機
の圧縮仕事が増大し、斯くして機械式過給機を駆動する
だめの駆動損失が増大するので燃料消費率が悪化すると
いう問題を生ずる。更に機械式過給機の圧縮仕事が増大
すると機械式過給機の吐出空気温が上昇し、その結果ノ
ックを生したり或いは自己着火を生じたりするという問
題を生ずる。

従ってこれらの問題を解決するためには機械式過給機の
吸込側の負圧を小さくすればよいことになるが吸込側の
負圧を小さくしすぎると今度は機関回転数が不安定にな
るという問題を生ずる。即ら、機械式過給機の吸込側の
負圧、即ちスロットル弁下流の負圧が大きい場合にはス
ロットル弁を通過する空気流速が音速に近くなるために
スロットル弁を通過する空気量はスロットル弁下流の負
圧の影響をほとんど受けることなくほぼ−・定に維持さ
れる。従って第８図の曲線Ａ、Ｂで示されるように機関
回転数ＮＥがＮＥ、から上昇すると機関シリンダ内に供
給される新気量が減少するために機関の出力トルクが低
下し、機関回転数ＮＥが低下する。これに対して機関回
転数ＮＥがＮＥ、から下降すると機関シリンダ内に供給
される新気量が増大するために機関の出力トルクが増大
し、機関回転数ＮＥが上昇する。従って機関回転数ＮＥ
はＮＥ、に維持されることになる。なお、曲線Ａは曲線
Ｂに比べてスロ７）ル弁下流の負圧が大きい場合を示し
ており、従ってスロットル弁下流の負圧を大きくするほ
ど機関回転数ＮＥが安定することがわかる。

これに対してスロットル弁下流の負圧が小さい場合には
機関回転数ＮＥがＮＥ、よりも大きくなってスロットル
弁下流の負圧が大きくなるとそれに伴ってスロットル弁
を通過する空気量が増大するために第８図の破線Ｃで示
されるように機関の出力トルクはさほど低下しない。同
様に機関回転数ＮＥがＮ　Ｅ　ｏよりも下降した場合に
は機関の出力トルクはさほど上昇しない。従ってこの場
合には機関回転数ＮＥがＮ　Ｅ　ｏからずれた場合には
なかなかＮＥ、に戻らず、斯くして機関回転数ＮＥが不
安定となる。

従って機械式過給機の駆動損失を低減し、ノックや自己
着火の発生を阻止しつつ機関回転数を安定させるにはス
ロットル弁下流の負圧を大きくもなく小さくもない一定
値に維持する必要がある。

しかしながら上述の特開昭６１−８３４６０号公報はこ
のようなスロットル弁下流の負圧を制御することに関し
て何ら示唆していない。

〔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発明によればスロットル
弁下流の給気通路内に機関駆動の機械式過給機を配置し
、スロットル弁と機械式過給機関の給気通路からバイパ
ス通路を分岐してこのバイパス通路を機械式過給機下流
の給気通路内に連結し、バイパス通路内にバイパス弁を
配置すると共にスロットル弁と機械式過給機間の給気通
路内に圧力センサを配置し、機関アイドリング運転時に
圧力センサの出力信号に基づいてスロットル弁と機械式
過給機間の給気通路内の負圧が予め定められた負圧とな
るようにバイパス弁を制御するバイパス弁制御装置を具
備している。

〔作　用〕 機械式過給機の駆動損失を低減し、ノックや自己着火の
発生を阻止しつつ機関回転数を安定させるのに適した負
圧にスロットル弁と機械式過給機間の給気通路内の負圧
が維持される。

〔実施例〕

第２図を参照すると、１ば２サイクル内燃機関本体、２
はビス１−ン、３は燃焼室、４は点火栓、５は圧縮空気
によって燃料を噴射する、いわゆるエアブラスト弁、６
は給気弁、７は給気ボート、８は排気弁、９は排気ボー
トを夫々示す。給気ポート７は給気ダクト１０およびイ
ンククーラ１１を介して機関駆動の機械式過給機１２の
吐出側に接続され、機械式過給機１２の吸込側は給気ダ
クト１３およびエアフローメータ１４を介してエアクリ
ーナ１５に接続される。給気ダクト１３内にはスロット
ル弁１６が配置され、更に給気ダクト１３にはスロット
ル弁１６を迂回するバイパス通路１７が接続される。こ
のバイパス通路１７内にはバイパス空気量を制御するバ
イパス空気量制御弁１８が配置され、機関アイドリング
運転時は機関回転数が目標回転数となるようにバイパス
通路１７内を流れるバイパス空気量がバイパス空気量制
御弁１８によって制御される。機械式過給機１２とスロ
ットル弁１６間の給気ダク１へ１３からはバイパス通路
１９が分岐され、このバイパス通路１９は機械式過給機
１２下流の給気ダク１川０内に接続される。このバイパ
ス通路１９内にはバイパス弁２０が配置される。スロッ
トル弁１６にはスロットル弁１６を開弁駆動するアクチ
ュエタ２１と、スロソ］・ル弁１６の開度を検出するポ
テンショメータ２２が接続され、バイパス弁２０にはバ
イパス弁２０を開弁駆動するアクチ、１エータ２３と、
バイパス弁２０の開度を検出するポテンショメータ２４
が接続される。これらのアクチュエータ２１　、２３は
ソレノイド弁によってダイアフラム負圧室の負圧が制御
される負圧ダイアフラム装置、或いはステップモータか
らなり、これらのソレノイド弁或いはステップモータは
電子制御ユニット３０の出力信号に基づいて制御される
。

ｔ　子側ＪＢユニット３０はディジタルコンピュタから
なり、双方向性ハス３１によって相ｎに接続されたＲＯ
Ｍ　（ソーｌオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムア
クセスメモリ）３３、ｃｐｕ（マイクロプロセッサ）３
４、人力ボート３５および出力ボート３６を具備する。

アクセルペダル２５はアクセルペダル２５の踏み込み量
に比例した出力電圧を発生ずるポテンショメータ２６に
接続され、ポテンショメータ２６の出力電圧はＡＤ変換
器３７を介して人力ボート３５に入力される。

また、機械式過給機」２とスロットル弁１６間の給気ダ
クト１３内には給気ダクト１３内の絶対圧に比例した出
力電圧を発生ずる絶対圧センサ２７が配置され、この絶
対圧センサ２７の出力電圧はＡＤ変換器３８を介して入
カポ−１−３５に入力される。ポテンショメータ２２は
スロットル弁１６の開度に比例した出力電圧を発生し、
この出力電圧はＡＤ変換器３９を介して入力ボート３５
に人力される。ポテンショメータ２４はバイパス弁２０
の開度に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧はＡ
Ｄ変換器４０を介して入力ボート３５に入力される。更
に入力ボート３５には機関回転数を表ず回転数センサ２
８の出力信号が入力される。一方、出力ボート３６は対
応する駆動回路４１４２を介して夫々アクチ１エータ２
１　、２３に接続される。

次に第１図を参照しつつスロットル弁１６およびバイパ
ス弁２０の開度制御について説明する。

第１図においてθ８ｏはスロットル弁１Ｇの目標開度、
θ、０はバイパス弁２０の目標開度、Ｐは機械式過給機
１２とスロットル弁１６間の給気ダクト１３内の絶対圧
を夫々示し、横軸はアクセルペダル２５の踏み込み量を
示す。スロットル弁１６およびバイパス弁２０は夫々対
応する目標開度θａｏ＋θｂｏとなるようにアクチュエ
ータ２１　、２３によって開弁制御される。

第１図に示すようにアクセルペダル２５の踏み込み量が
零のとき、即ちアイドリング運転時にはスロットル弁１
６は全開状態に保持される。このときバイパス空気量制
御弁１８によって機関回転数が目標回転数となるように
バイパス空気量が制御される。一方、アイドリング運転
時にはバイパス弁２０が開弁しており、従ってこのとき
機械式過給機１２から給気デク１−１０内に吐出された
空気の一部がバイパス通路１９を介して給気ダクト１３
内に返戻されるためにスロットル弁１６下流の給気ダク
ト１３内の絶対圧が上昇する、即ちスロットル弁１６下
流の給気ダクト１３内の負圧が小さくなる。このとき絶
対圧センサ２７の出力信号に基づいてスロットル弁１６
下流の負圧が予め定められた一定値、例えば−１００ｍ
ｍＨｇ程度となるようにバイパス弁２０の開度が制御さ
れる。なお、このときのバイパス弁２０の開度はほぼθ
ｌとなる。このときの機関回転数ＮＥと機関出力トルク
の関係は第８図の曲線Ａで示される関係となる。

機関アイドリング運転時は機関回転数ＮＥが変動しやす
いのでスロットル弁１６下流の負圧を若干高くして機関
回転数ＮＥの安定化を図っている。

次いでアクセルペダル２５かに１まで踏み込まれる間は
スロットル弁１６が全閉状態から半開状態θｋまで徐々
に開弁せしめられ、同時にバイパス弁２０もθ！からス
ロットル弁１６よりも小さな割合で開弁せしめられる。

アクセルペダル２５の踏み込み量かに、のときのバイパ
ス弁２０の開度はアクセルペダル２５の踏み込み量かに
１のときにスロットル弁１６下流の給気ダクト１３内の
負圧が例えばほぼ−３０ｍｍＨｇよりも小さくなるよう
に定められる。即ち、スロットル弁１６が成る程度開弁
して機関回転数が高くなると機関回転数はアイドリング
運転時に比べて安定する。従ってこのときにはスロット
ル弁１６下流の給気ダクト１３内の負圧は第８図の曲線
Ｂ程度になれば十分である。また、またこのような小さ
な負圧にすることによって機械式過給機１２の圧縮仕事
が小さくなるために燃料消費率が向上し、しかも機械式
過給機１２の吐出空気温が低下するためにノックや自己
着火の発生を阻止することができる。

アクセルペダル２５の踏み込み量かに、とに２の間では
スロットル弁１６の開度は一定の目標開度θ３ｏに維持
され、一方バイパス弁２０はアクセルペダル２５が踏み
込まれるについて目標開度θゎ。に沿い徐々に減少せし
められる。即ち、アクセルペダル２５の踏み込み量かに
１とに２の間ではバイパス弁２０の開度によって給気量
が制御される。バイパス弁２０の開度が小さくなると機
械式過給機１２下流の給気ダクト１０内の圧力が上昇す
るために機関シリンダ内に供給される新気量が増大する
がこのときスロットル弁１６はがなり開弁しているので
スロットル弁Ｉ６下流の負圧は小さな負圧に維持される
。従って機械式過給機１２の圧縮仕事が小さくなるため
に燃料消費率が向上し、しかも機械式過給機１２の吐出
空気温が低下するためにノックや自己着火の発生を阻止
することができる。

次いでアクセルペダル２５の踏み込み量かに２を越える
とスロットル弁１６は全開に向けて開弁せしめられる。

なお、バイパス弁２０が全閉する直前ハバイパス弁２０
の開度変化に対して機関シリンダ内に供給される空気量
が大きく変動するがこのときスロットル弁１６によって
吸入空気量を制御するとスロットル弁１６による吸入空
気量の変化の方が支配的となるために機関シリンダ内に
供給される空気量がバイパス弁２０が全閉する直前で大
きく変動することがない。なお、第１図に示すアクセル
ペダル２５の踏み込み量と目標開度θｉｏｎθ、０の関
係は予めＲＯＭ　３２内に記憶されている。

第３図は第１図に示すスロットル弁１６およびバイパス
弁２００開度制御を実行するためのルーチンを示す。こ
のルーチンは−・定時間毎の割り込みによって実行され
る。

第３図を参照するとまず始めにポテンショメータ２２の
出力信号からスロットル弁Ｉ６が全開しているか否かが
判別される。スロットル弁１６が全閉しているときには
ステップ５１に進んで回転数センサ２８の出力信号に基
づき機関回転数ＮＥが予め定められた回転数Ｎ　Ｅ　ｏ
よりも低いか否かが判別される。ＮＥ＜ＮＥｏのとき、
即ちアイドリング運転時にはステップ５２に進んで絶対
圧センサ２７の出力信号に基づきスロッ１−ル弁１６下
流の絶対圧Ｐが目標絶対圧Ｐ。（負圧でいうと例えば−
１００＋ｎｍＨｇ）に微少値ΔＰを加算した値よりも大
きいか否かが判別される。Ｐ＞Ｐａ　＋ΔＰであればス
テップ５３に進んでバイパス弁２０の開度θ、をΔθ、
だけ大きくする制御信号をアクチュエータ２３に送る。

一方、Ｐ＜ＰＧ　＋ΔＰであればステップ５４に進んで
ＰＤＰ。−ΔＰであるか否かが判別される。Ｐ＜Ｐ。−
ΔＰであればステップ５５に進んでバイパス弁２０の開
度θ、をΔθ、だけ小さくする制御信号を送る。その結
果スロットル弁１６下流の絶対圧ＰはＰ。１−ΔＰ〉Ｉ
）＞ＰＯ−ΔＰに維持される。

一方、アイドリング運転時でないときにはステ・７１５
６に進んでポテンショメータ２２の出力信号からスロッ
トル弁１６の開度が第１図に示す目標開度θ３ｏに微少
値Δθが加算した値よりも大きいか否かが判別される。

θａンθ８ｏ＋Δθであればステップ５７に進んでスロ
ットル弁１６の開度θ３をΔθ３だけ小さ（する制御信
号をアクチュエータ２２に送る。一方、θ８〈θ８０＋
Δθ８であればステップ５８に進んでθ３≦θ３゜−Δ
θ３であるか否かが判別され、θ３くθａＯ−Δθ８で
あればステップ５９に進んでスロットル弁１６の開度θ
３をΔθ８だけ大きくする制御信号をアクチュエータ２
１に送る。従ってスロットル弁１６の開度θ８はθ３ｏ
＋Δθ〉θ３〉θａｏ−Δθに維持される。

ステップ６０ではポテンショメータ２４の出力信号に基
づいてバイパス弁２０の開度θ、が第１図に示ず目標開
度θ、。に微少値Δθを加算した値よりも大きいか否か
が判別される。θ、ンθｂｏ’−Δθであればステップ
６１に進んでバイパス弁２０の開度θ、をΔθ５だけ大
きくする制御信号をアクチュエータ２３に送る。一方、
θ、〈θ、。

十Δθであればステップ°６２に進んでθｂくθｂ。

Δθであるか否かが判別され、θ、くθ、０Δθであれ
ばステップ６３に進んでバイパス弁２０の開度θ、をΔ
θ、だけ小さくする制御信号をアクチュエータ２３に送
る。その結果、バイパス弁２０の開度θ、ばθ、。＋Δ
Ｐ〉θ、〉θ、。

ΔＰに維持される。

第４図から第７図に別の実施例を示す。この実施例でも
第４図かられかるようにアイドリング連転時にはスロッ
トル弁１６下流の絶対圧ＰがＰ。

（負圧でいうと例えば−１００ｍｍＨｇ）となるように
バイパス弁２０の開度が制御される。一方、アクセルペ
ダル２５の踏み込み量かに３まで達する間にスロットル
弁１６は全閉から全開まで目標開度θａｏに沿って開弁
せしめられ、一方この間バイパス弁２０もスロットル弁
１６に比べて小さな割合で目標開度θ、０に沿って開弁
せしめられる。アクセルペダル２５の踏み込み量かに３
を越えるとスロットル弁１６は全開状態に保持され、こ
のときバイパス弁２０は機械式過給機１２下流の給気ダ
クト１０内の過給圧ＰＣが目標過給圧ｐ　ｃｏとなるよ
うに制御される。第４図に示すアクセルペダル２５の踏
み込み量と実線で示ず目標開度θｌｌｏ＋θ、。、およ
び実線で示す目標過給圧ｐ　ｃｏとの関係は予めＲＯＭ
　３２内に記憶されている。なお、第４図において破線
部分はとるであろう値を示している。

このようにこの実施例ではアクセルペダル２５の踏み込
み量かに３以上では過給圧ＰＣに基づいて制御しており
、従って第５図に示すように過給圧ＰＣを検出するため
に機械式過給機１２下流の給気ダクト１０内には給気ダ
クト１０内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する絶対
圧センサ２９が取り付けられ、この絶対圧センサ２９の
出力電圧がＡＤ変換器４３を介し゛ζζ入来ボート３５
入力される。なお、第５図の他の部分は第２図と同様で
あるので説明を省略する。

第６図および第７図にスロットル弁１６とバイパス弁２
０の開度制御を実行するためのルーチンを示す。このル
ーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。

第６図および第７図に示すルーチンと第３図に示すルー
チンとの異なるところは第６図ではステップ６０の前に
ステップ６０ａが挿入されており、更にステップ６４ａ
からステップ６７ａが追加されていることであってその
他は第３図と同様であるのでこれらステップ６０ａおよ
びステップ６４ａから６７ａを中心に説明する。

ステップ６０ａではアクセルペダル２５の踏み込み量Ｋ
かに３よりも小さいか否かが判別され、Ｋ＜Ｋ３であれ
ばステップ６０に進んでバイパス弁２０の開度θ５がθ
、。＋Δθ〉θ、〉θ５゜−Δθに維持される。一方、
Ｋ＞Ｋ３のときはステップ６４ａに進んで絶対圧センサ
２９の出力信号に基づいて機械式過給機１２下流の給気
ダクトＩＯ内の過給圧Ｐｃが第４図に示す目標過給圧Ｐ
ＣＯに微少値ΔＰを加算した値よりも大きいか否かが判
別される。Ｐｃ＞Ｐｃ。＋ΔＰであればステップ６５ａ
に進んでバイパス弁２０の開度θ、をΔθ、たけ大きく
する制御信号をアクチュエータ２３に送る。

一方、ＰＣ＜Ｐ。０＋ΔＰであるときにはステップ６６
ａに進んでＰＣ＜ＰＣＯ−ΔＰであるか否かが判別され
、ＰＣ＜ＰＣＯ−ΔＰであればステップ６７ａに進んで
バイパス弁２０の開度θ、をΔθ、だけ小さくする制御
信号をアクチュエータ２３に送る。

その結果、過給圧ＰｃがＰＣＯ＋ΔＰ＞Ｐｃ＞ＰｅａΔ
Ｐに維持される。

〔発明の効果〕

機関アイドリング運転時にスロットル弁と機械式過給機
間の給気ダクト内の負圧が予め定められた負圧に維持さ
れるので燃料消費率を向上し、かつノックや自己着火の
発生を阻止しつつ安定したアイドリング運転を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスロットル弁、バイパス弁の目標開度上スロッ
トル弁下流の負圧を示す線図、第２図は２サイクル内燃
機関の全体図、第３図はスロットル弁、バイパス弁の開
度を制御するためのフローチャー１・、第４図はスロッ
トル弁、バイパス弁の目標開度とスロットル弁下流の負
圧の別の実施例を示す線図、第５図は２サイクル内燃機
関の別の実施例を示す線図、第６図および第７図はスロ
ットル弁、バイパス弁の開度を制御するだめの別の実施
例を示すフローチャート、第８図は機関回転数と出力ｌ
−ルクの関係を示す線図である。 ６・・・吸気弁、　　　　　１０　、１３・・・給気ダ
クト、１２・・・機械式過給機、　　１６・・・スロッ
トル弁、１９・・・バイパス通路、　２０・・・バイパ
ス弁、２７・・・絶対圧センサ。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スロットル弁下流の給気通路内に機関駆動の機械式過給
   機を配置し、スロットル弁と機械式過給機間の給気通路
   からバイパス通路を分岐して該バイパス通路を機械式過
   給機下流の給気通路内に連結し、該バイパス通路内にバ
   イパス弁を配置すると共にスロットル弁と機械式過給機
   間の給気通路内に圧力センサを配置し、機関アイドリン
   グ運転時に該圧力センサの出力信号に基づいてスロット
   ル弁と機械式過給機間の給気通路内の負圧が予め定めら
   れた負圧となるようにバイパス弁を制御するバイパス弁
   制御装置を具備した２サイクル内燃機関の給気制御装置
   。