JPH03149346A - 空気燃料噴射式２サイクルエンジンのアイドリング制御装置 - 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、燃料を空気とともに気筒内に直接噴射するよ
うにした空気燃料噴射式２サイクルエンジンのアイドリ
ング制御装置に関し、特許にアイドリング時に何れかの
気筒又は所定回転毎の燃料供給を停止する、いわゆる間
引き運転によりアイドリングａｍを行うようにした装置
に関する。

〔従来の技術〕

２サイクルエンジンは、小型軽量であり、しかも簡単な
構造で高出力が得られる点で有利であるが、低速低負荷
時に失火を含む不整燃焼が生じ易い等の構造上の問題点
を有している。空気燃料噴射式２サイクルエンジンはこ
のような問題点の解消が期待される２サイクルエンジン
として最近注目されている。

このエンジンに採用される空気燃料噴射装置として、従
来、例えば特許出願公表昭和６１−５０３０４３号公報
に記載されたものがある。これは、燃焼室に向かって開
口するチャンバに燃料通路及び圧縮空気通路を接続し、
該燃料通路の途中に燃料噴射弁を設けるとともに、上記
開口をバルブで開閉するように構成されている。

このような空気燃焼噴射装置を備えたエンジンにおける
アイドリング制御方法としては、上記バルブの開時間長
を制御することによって調整するのが一般的である。即
ち、例えばアイドリング回転数が高い側に変動した場合
は噴射時間を短くして噴射量を減少させ、低い側に変動
した場合は長くして噴射量を増大させ、もってアイドリ
ング回転数を一定回転数に安定化させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記バルブの開時間長を調整して燃料噴射
量を制御し、もってアイドリング回転数を安定化する方
法では、以下の理由から制御精度が低く、アイドリング
の安定性が低い問題がある。

一般に車両用エンジンは、高速高負荷から低速低負荷ま
での極めて広い範囲で使用されるから、空気燃料噴射装
置における噴射量の可変範囲（ダイナミックレンジ）も
非常に大きいものが要求され、該ダイナミックレンジの
全範囲に渡って使用しているのが実情である。そのため
例えば第８図に示すように、アイドリング時の噴射量Ｑ
１は、上記ダイナミックレンジぎりぎりの不安定な領域
に位！する噴射時間ＴＩによって決定され、例えば噴射
時間を僅かに変化させたにも関わらず、噴射量が大きく
変動する可能性がある。その結果、噴射時間長の制御に
よってアイドリングを安定化させるのは困難である。

本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、１回
あたりの噴射量を増大させて安定した噴射特性領域でア
イドリング制御を行うことにより、アイドリング回転数
を安定化できるようにした空気燃料噴射式２サイクルエ
ンジンのアイドリング制御装置を提供することを目的と
している。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、燃料を空気とともに気筒内に直接噴射する空
気燃料噴射式２サイクルエンジンのアイドリング制御装
置において、エンジンのアイドリング状態を検出するア
イドル検出手段と、アイドリング状態が検出されたとき
、何れかの気筒の又は所定回転毎の燃料噴射を停止し、
かつ空気噴射を継続する噴射制御手段とを備えたことを
特徴としている。

ここで本発明は複数気筒エンジン、単気筒エンジンの何
れにも適用でき、複数気筒エンジンの場合は何れかの気
筒の燃料噴射を停止するか又は所定回転毎に燃料噴射を
停止することとなるが、単気筒エンジンの場合は所定回
転毎に燃料噴射を停止することとなる。

〔作用〕

本発明に係るアイドリング制御装置によれば、何れかの
気筒又は所定回転ごとの燃料噴射を停止する、いわゆる
間引き運転を行うようにしたので、燃料噴射を停止しな
い気筒又は回転における燃料噴射量は、上記停止した分
だけ増大する。

従って、例えば第８図に示すように、アイドリング時の
燃料噴射量が０２に、噴射時間がＴ２にそれぞれ増大す
ることとなり、燃料噴射弁に要求されるダイナミックレ
ンジＤ２は停止しない場合のダイナミックレンジＤ１に
比較して小さくなる。その結果、噴射時間の変化に精度
良く対応する噴射特性の安定した領域でアイドリング制
御ができ、アイドリング回転数が安定化する。

また、燃料噴射のみ停止し、空気噴射は継続するように
したので、噴射口回り、及び該噴射口を開閉するバルブ
回りにカーボンが堆積するのを防止できる。また空気噴
射の継続によりバルブを冷却してバルブの熱変形を防止
でき、バルブ閉時のシール性を維持できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第８図は本発明の一実施例による空気燃料
噴射式２サイクルエンジンのアイドリング制御装置を説
明するための図であり、第１図はそのブロック構成図、
第２図は全体構成を示す模式図、第３図第４図は空気燃
料噴射装置部分の断面側面図正面図、第５図第６図は該
実施例エンジンの一部断面側面図正面図、第７図は間引
き運転の態様を示す図、第８図は噴射特性を示す図であ
る。

図において、１は空気及び燃料を気筒内に直接噴射する
ように構成された水冷式２サイクル並列３気筒エンジン
であり、該エンジン１はクランクケース２上に、第１〜
第３気筒３ａ〜３Ｃがクランク軸方向に並列に形成され
たシリンダボディ３を搭載してボルト締め固定するとと
もに、該シリンダボディ３上にシリンダへラド４を配置
してボルト締め固定した構成になっている。

上記各気筒３ａ〜３Ｃ内に摺動自在に挿入されたピスト
ン５は、上記クランクケース２内に配置されたクランク
軸６のクランクアーム６ａにコンロッド６ｂを介して連
結されており、該各クランクアーム６ａは上記クランク
ケース２のクランク室２ａ内に位置している。また上記
シリンダへラド４の下面の上記各気筒３ａ〜３Ｃに対向
する部分には、上記ピストン５の上面に凹設された四部
５ａとで燃焼室１７を構成する燃焼凹部４ａが半球状に
四段されている。該各燃焼室１７内には、シリンダヘッ
ド４に斜め後方から螺挿された点火プラグ１８の電極部
をｅａが挿入されている。なお、１４は発電機、１５は
各種補器類用プーリである。

また上記シリンダヘッド４の上面の各燃焼室１７の上方
部分には、それぞれ空気燃料噴射装置１９が装着されて
いる。該各空気燃料噴射装Ｗ１９は主として、上記シリ
ンダへラド４に挿入固着された噴射ボディ２０と、該噴
射ボディ２０内に形成された空気室及び燃料室の噴射口
を開閉するバルブ機構２１と、上艷噴射ボディ２０の外
壁の後側部分に装着され、上記燃料室に燃料を供給する
燃料噴射弁２２とから構成される装置 上記噴射ボディ２０は、シリンダへラド４の燃焼室１７
に臨む取付孔４ｂ内に挿入されたハウジング２３と、該
ハウジング２３をシリンダヘッド４上に押圧固定すると
ともに、上記バルブ機構２１及び上記燃料噴射弁２２を
保持するボデ体体２４とから構成されており、該ボディ
本体２４のフランジ２４ｅがボルト４４でシリンダヘッ
ド４に固定されている。

上記ハウジング２３は、円筒状の胴部２５Ｍの上端にフ
ランジ部２５ｂを一体形成してなる外側ハウジング２５
内に同じく円筒状の胴部２６ａの上端にフランジ部２６
ｂを一体形成してなる内側ハウジング２６を上側から挿
入した２分割構造のもので、外側ハウジング２５のフラ
ンジ部２５ｂが上記ボディ本体２４によってシリンダへ
ラド４上に押圧固定されている。

ここで上記内側ハウジング２６の軸心を貫通する孔内が
空気室２７になっており、該貫通孔の下端開口が燃焼室
ｌ７に臨む空気噴射口２６Ｃとなっている．また上記内
側ハウジング２６の外周面の上部，及び下部には上，下
横凹溝２６ｄ．２６ｅがリング状に凹設されており、線
上，下横凹溝２６ｄ，２６ｅ同士は上記外周面に軸方向
に延びるよう形成された一対の縦凹溝２６ｆで連通され
ている．そして上記各機凹溝２６ｄ，２６ｅ及び縦凹溝
２６ｆ内が燃料室２８になっており、該燃料室２８は内
側ハウジング２６の下端に形成された燃料噴射口２６ｇ
によって燃焼室１７内に連通している．なお、３０はシ
ールリングである。

上記各ボディ本体２４の車載時後側に位置する部分の上
記点火プラグ１８上方に、上記噴射弁２２を取り付ける
ため取付凹部２４ａが該点火プラグ１８と略平行に凹設
されている．この各取口部２４ａ内は、該ボディ本体２
４，上記外側ハウジング２５のフランジ部２５ｂに斜め
下方に延びるよう形成された燃料通路２４ｂ．２５ｃに
よって上記燃料室２８の上側の横凹溝２６ｄに連通して
いる．そして上記各取付凹部２４ａ内に上記燃料噴射弁
２２の噴射ノズル側端部が挿入されており、該噴射弁２
２の先端面２２ａが取付凹部２４ａの底面２４ｃに若干
の隙間を開けて対向し、かつ該先端部と底面２４ｃとの
間にはゴム製の緩衝部材２９が介在されている。

上記各燃料噴射弁２２の上端の燃料供給口２２ｂは体の
フューエルレール３ｌ内に挿入され、該レール３１内の
燃料通路３１ａに連通している。

このフューエルレール３１は３本の燃料噴射弁２２の配
置幅に渡る長さのアルミ合金鋳造品であり、ステ−３２
によって上記シリンダヘッド４の上面にボルト締め固定
されている。このようにして該各燃料噴射弁２２は、相
互にはフューエルレール３Ｉによって連結されてユニッ
ト化されており、また上記ボディ本体２４に対しては、
保持四部２４ａ内に緩衝部材２９が介在されていること
がら弾性支持されている。

また上記内側ハウジング２６の貫通孔内には、上述のバ
ルブ機構２１を構成するバルブ３３が下側から挿入され
ている。このバルブ３３は弁軸３３ａの下端に茸状の弁
板３３ｂを一体形成してなり、この弁板３３ｂによって
上記空気噴射口２６Ｃ及び燃料噴射口２６ｇを開閉する
。また上記弁軸３３ａには、上、下２箇所にガイド片３
３ｄ。

３３ａが一体形成されており、該ガイド片が上記内側ハ
ウジング２６の内周面に摺接する。また上記弁軸３３ａ
は、ボディ本体２４の上面から突出し、該突出部３３ｃ
には円盤状のリテーナ３４が螺装され、ロックナツト３
５で固定されている。

また上記ボディ本体２４の上端面にはリテーナ３４を囲
むようにキャップ４３が着脱可能に配設されており、該
キャップ４３の内周面に上記リテーナ３４の外周面が摺
接している。またボデ体体２４のリテーナ３４下方部分
には通電時に励磁されて該リテーナ３４を下方に吸引す
る電磁コイル３６が埋設されている。さらに該電磁コイ
ル３６の軸心には円筒状のばね座３７がその上下位置を
可変に螺挿されており、該ばね座３７と上記リテーナ３
４との間には該バルブ３３を閉方向に付勢する付勢ばね
３８が介設されている。なお、３９は上記ばね座を所定
位置に固定するためのセットボルトである。

さらにまた上記ボディ本体２４には、空気導入口２４ｄ
が形成されており、該導入口２４ｄは上記ばね座３７に
形成された連通孔３７ａを介して上記内側ハウジング２
６内の空気室２７に連通している。また該各空気燃料噴
射装置１９の前側には、上記空気導入口２４ｄを覆うよ
うにエアレール４０が配設されている。このエアレール
４０は、上記３つの空気燃料噴射装置１９の配置幅に渡
る長さのアルミ合金引き抜き材からなるものであり、該
各噴射装置１９に圧縮空気を供給するとともに、該各噴
射装置１９を相互に連結してユニット化するステーとし
ても機能している。即ち、該各噴射装置１９は固定ボル
ト４１によりこのエアレール４０に固定されており、ま
た該エアレール４０に貫通形成された空気通路４０．ｉ
ｉは、分岐通路４０ｂにより上記ボディ本体２４側の空
気導入口２４ｄに連通している。なお４２は分岐通ｓ４
０ｂ形成時の加工孔を閉塞するプラグであり、また図示
していないが上記空気通路４０ａの一端は圧縮空気源に
、他端は圧力調整弁に接続されており、これにより該空
気通路４０ａ内、ひいては上記内側ハウジング２６の空
気室２７内は所定の空気圧に調整されている。

そして上記各クランク室２ａの車戦時後側（第５図左側
）に位置する青面部には外気を導入するための吸気口２
ｂが形成されており、該各吸気口２ｂにはこれを開閉す
るり一ド弁７が配設されている。上記各吸気口２ｂには
吸気マニホールド８の分岐管８ａがそれぞれ接続されて
おり、該各分岐管８ａが合流するエアチャンバ８ｂは上
記シリンダボディ３の背面にてクランク軸６と略平行に
延びている。またこのエアチャンバ８ｂには、スロット
ルボディ９が接続されており、図示していないがこのス
ロットルボディ９は空気ダクトを介してエアクリーナに
接続されてる。上記スロットルボディ９内には空気通路
を開閉する絞り弁８Ｃが配設され、さらに該絞り弁８Ｃ
の開度を検出するスロットル開度センサＪ３が装着され
ている。

なお、１２は上記絞り弁８Ｃが所定開度以上のとき該絞
り弁８Ｃの上流側に燃料を噴射する副燃料噴射弁である
。

また上記シリンダボディ３の第１〜第３気筒３３〜３Ｃ
の背面側の上記吸気口２１〕上方部分には、それぞれ排
気ボート３ｄが形成されており、該各排気ポート３ｄに
は排気マニホールド１６の各分岐管１６ｄが接続されて
いる。該各分岐管１６ｄは上記エアチャンバ８ｂの上方
付近で合流した後、下方に屈曲され、車両後方に延びて
おり、その途中には排気ガス浄化用触媒１６ａが介設さ
れている。また上記第２．第３気筒３ｂ、３ｃに接続さ
れた分岐管１６ｄには、これを開閉する排気通路バルブ
１６ｂ、１６ｃが配設されており、該各バルブ１６ｂ、
１６ｃは電磁コイル等のバルブアクチュエータ４４で開
閉される。

第１図は本実施例のアイドリング制御装置のブロック図
である。図中、４１はＥＣＵであり、これはスロットル
開度センサ１３及び回転数センサ４２からの検出信号ａ
、ｂにより、通常運転状態か了イドリング状態かを判別
し、該状態に応じた間引き運転を行うための電流制御信
号Ａ−Ｄをバルブ機構２０．燃料噴射弁２２．イグニフ
シッン装置４３．及びバルブアクチェエータ４４に出力
する噴射制御手段として機能する。

次に本実施例の作用効果について説明する。

まず本実施例エンジンｌの一般的な作動について説明す
れば、ピストン５の上昇に伴ってクランク室２ａ内が負
正になるとり一ド弁７が開いて外気が導入され、ピスト
ン５の下降に伴ってクランク室２ａ内の空気が一次圧縮
されるとともに、排気ボート３ｂが開き、またこれに少
し遅れて掃気ボートが開き、これにより各気筒３ａ〜３
Ｃ内に、新気が掃気ポートから供給され、燃焼ガスが排
気ボートから排出される。またこのとき、各空気燃料噴
射装置ｆ１９の空気室２７内には所定圧の圧縮空気がエ
アレール４０を介して供給されており、また燃料噴射弁
２２には所定圧の燃料がフューエルレール３１を介して
供給されている。そして上記排気ポート３ｂの開タイミ
ングに合わせて各空気燃料噴射装置１９の電磁コイル３
６．及び燃料噴射弁２２に制御電流が供給される。これ
により空気噴射口２６Ｃ及び燃料噴射口２６ｇが開き、
空気室２７内の圧縮空気が空気噴射口２６ｅから、燃料
噴射弁２２からの燃料が燃料噴射口２６ｇからそれぞれ
燃焼室１７内に噴射される。

次にアイドリング時の間引き運転について、主として第
１図、第２図、及び第７図を用いて詳述する。まず、Ｅ
ＣＵ４１が、スロットル開度センサ１３からのスロット
ル開度信号ａ及び回転数センサ４２からのエンジン回転
数信号すによりエンジンの運転状態の判別を行い、アイ
ドリング状態であると判別すると、第７図（ａ）に示す
ように、第１気筒３ａにのみ燃料を噴射し、第２．第３
気筒３ｂ、３ｃには燃料を噴射しない、いわゆる間引き
運転を行う。即ち、第１気筒３ａ用燃料噴射弁２２にの
みｉＩｉｌＩｌ信号Ｂが供給され、他の気筒用燃料噴射
弁２２への制御信号は停止される。ここで上記第１気筒
３ａへの燃料噴射においては、噴射量が増大した分だけ
噴射時間が長くなる訳であるが、噴射開始タイミング、
噴射終了タイミングとも間引き運転を行わない場合に比
較して進角させることが望ましい、噴射終了タイミング
を進角させるのは、噴射から点火までの時間を確保する
ことにより空気・燃料の混合を充分に行うためである。

またこのとき、イグニッション装置ｆ４３は制御Ｉ信号
Ｃにより、第１気筒３ａ用点火プラグ１８のみ点火させ
、他の気筒用点火プラグについては点火を停止する。一
方、バルブ機構２０への制御信号Ａについては全ての気
筒用バルブ機構２０に継続して供給され、これにより、
空気噴射は全ての気筒において継続される。

また上記ＥＣＵ４１からの駆動信号りにより、第２．第
３気筒３ｂ、３ｃ用排気通路バルブ１６ｂ、ｌ（ｉｃが
分岐管１６ｄを閉じる。これにより、触媒１６ａには、
第１気筒３ａからの温度の高い排気ガスのみが流入する
こととなる。

このように本実施例装置によれば、アイドリング状態で
は第２．第３気筒３ｂ、３ｃへの燃料噴射を停止したの
で、第１気筒３ａへの燃料噴射量を、上記停止を行わな
い場合の略３倍に設定することができ、このようにアイ
ドリング時における噴射量が増加した分だけダイナミッ
クレンジが小さくて済む、、従って第８図に示すように
、燃料噴射弁２２の噴射特性が安定した領域を使用して
アイドリング制御を行うことができ、それだけアイドリ
ング回転数の安定化を図ることができる。

また上記燃料噴射を停止した第２．第３気筒３ｂ、３ｃ
の分岐管１６ｄについては、バルブ１６ｂ、１６ｃで閉
じたので、触媒１６ａに低温の空気が流入することはな
く、従って触媒温度の低下を防止して排気浄化力の低下
を回避できる。

また、本実施例では、第２．第３気筒３ｂ、３Ｃについ
ては点火動作も停止したので、不快な不整音の発生を防
止できる。即ち、本実施例の噴射装置１９では燃料圧力
を空気圧力より高く設定しているので、通常走行におい
て燃料の一部が空気通路内に進入して滞留している場合
があり、これが上記アイドリング時に燃料噴射を停止し
た際に気筒内に供給されることがある。このような場合
に点火プラグが作−していると、上述の不整音が発生す
るものと考えられるが、本実施例ではこのような問題が
生じることはない。

さらにまた、本実施例では上記燃料噴射を停止した気筒
についても空気噴射を継続したので、噴射口２６ｃ、２
６ｇ付近のカーボンを吹き飛ばすことができ、該部分へ
のカーボンの堆積を防止できる。また上記噴射空気の継
続によってバルブ３３を冷却でき、該バルブ３３の熱歪
を防止してシール性を確保できる。

なお上記実施例では、アイドリング時には第２゜第３気
筒３ｂ、３ｃへの燃料噴射を停止したが、この燃料噴射
の停止には各種の態様が採用できる。

例えば第３気筒のみを停止させる（第７図（ｂ））、１
回転毎に何れかの気筒を停止させる（同図（Ｃ））、１
回転毎に全ての気筒を同時に停止させる（同図（ｄｌ＞
、全ての気筒を２回転づつ停止させる（同図（ｅ）　）
ことが考えられる。これらの何れの場合にも、１回あた
りの燃料噴射量が増加し、それだけ要求ダイナミックレ
ンジが小さくなり、アイドリング回転数の安定化を図る
ことができる。

また、上記実施例では、空気室と燃料室とを別個に設け
、これをバルブで開閉することによって燃料と空気とが
混合される、いわゆる後混合式の空気燃料噴射装置を例
にとって説明したが、本発明は、空気、及び燃料を１つ
のチャンバ内に供給し、該チャンバの開口をバルブで開
閉することにより空気及び燃料の予混合体を噴射する、
いわゆる予混合式の空気燃料噴射装置にも適用できる。

この場合にも、アイドリング時に間引き運転をすること
により、１回あたりの噴射量が増加し、アイドリングを
安定化できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る空気燃料噴射式２サイクルエ
ンジンのアイドリング制御装置によれば、アイドリング
時に何れかの気筒の、又は所定回転毎の燃料噴射を停止
したので、停止しない燃料噴射弁については１回あたり
の燃料噴射量を増大でき、要求ダイナミックレンジが小
さくなってアイドリング回転数の安定性を向上できる効
果があり、また燃料噴射を停止した気筒についても空気
噴射を継続するようにしたので、噴射口回りのカーボン
堆積を防止できるとともに、バルブの過熱を防止してシ
ール性を維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の一実施例による空気燃料
噴射式２サイクルエンジンのアイドリング制御装置を説
明するための図であり、第１図はブロック構成図、第２
図は全体構成を示す模式図、第３図、第４図はそれぞれ
空気燃料噴射装置単体の断面側面図断面正面図、第５図
第６図は該実施例エンジンの断面右側面図一部断面正面
図、第７図（ａ）ないし第７図（ｅ）は間引き運転の態
様を示す図、第８図はその効果を説明するための噴射特
性図である。 図において、１は空気燃料噴射式２サイクルエンジン、
３３〜３Ｃは第１〜第３気筒、１３．４２はスロットル
開度七ンサ、回転数センサ（アイドル検出手段）、４１
はＥＣＵ　（空気燃料噴射制御手段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気及び燃料を気筒内に直接噴射するようにした
   空気燃料噴射式２サイクルエンジンのアイドリング制御
   装置において、エンジンのアイドリング状態を検出する
   アイドル検出手段と、アイドリング状態が検出されたと
   き何れかの気筒の、又は所定回転毎の燃料噴射を停止し
   、かつ空気噴射を継続する噴射制御手段とを備えたこと
   を特徴とする空気燃料噴射式２サイクルエンジンのアイ
   ドリング制御装置。