JPH04132824A - エンジンの制御装置 - 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、吸気過給手段が設けられている２サイクルエ
ンジンの制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、２サイクルエンジンにおいて、その掃気ポー
トに通じる吸気通路に吸気過給手段が設けられていもの
は一般に知られている。例えば特開昭５９−４９３１６
号公報に示された装置では、シリンダの燃焼室下方に位
置してピストンの上下動により開閉される掃気ポートと
燃焼室上方に位置して排気弁により開閉される排気ポー
トとを有する上方流れユニフロー式２サイクルエンジン
において、過給機により加圧された吸気が掃気ポートか
ら燃焼室内に送込まれ、上方の排気ポートから廃ガスが
押出されるようになっている。

なお、上記公報に示されたものは２サイクルデイーゼル
エンジンであるが、２サイクルガソリンエンジンでも、
上記のような上方流れユニフロー式やその他のタイプに
おいて過給機を具備したものが知られており、２サイク
ルガソリンエンジンの場合は上記掃気ポート、排気ポー
ト、過給機等の他に点火プラグ、インジェクタ、スロッ
トル弁等が具備される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のこの種の２サイクルエンジンでは、掃気ポートは
予め定められた一定のタイミングで開閉されるようにな
っている。ところで、上記吸気過給手段による過給を適
度に行わせるため、過給圧調整手段により過給圧を運転
状態に応じて変更できるようにすることが望ましいが、
掃気ポートが一定のタイミングで開閉されるだけでは、
過給圧に応じた適切な掃気を行わせることが難しかった
。

すなわち、掃気ポートから燃焼室内に送り込まれる吸気
の過給圧が比較的低いときには、単位時間当たりの掃気
量が比較的少なくなり、この状況下で充分に廃ガスの排
出を行わせるには予め掃気時間を比較的長くとるように
排気ポート閉時期を設定しておく必要があるが、このよ
うに設定した場合に、上記過給圧が＾くなったときに、
廃ガスの排出が早くなるために廃ガスに続いて新気も排
気ポートから流出する吹き抜けが生じ、過給による効果
が低減されてしまうという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑み、吸気過給手段を備えた２サ
イクルエンジンにおいて、過給圧を調整することができ
るようにするとともに、過給圧が低いときの掃気作用を
確保しつつ、過給圧が高いときに排気ポートからの新気
の流出を抑制して過給効果を高めることができるエンジ
ンの制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記のような目的を達成するため、掃気ポート
に通じる吸気通路に吸気過給手段が設けられている２サ
イクルエンジンにおいて、上記吸気過給手段による過給
圧を調整する過給圧調整手段と、排気ポートの閉タイミ
ングを可変とする排気タイミング可変手段と、上記過給
圧の上昇に応じて排気ポートの閉タイミングを早くする
ように上記タイミング可変手段を一重部する排気タイミ
ング制御手段とを備えたものである。

この構成の装置が適用される２サイクルエンジンは燃焼
室下方に掃気ポート、燃焼室上方に排気ポートを有する
上方流れユニフロー式２サイクルエンジンであることが
好ましい。さらにこの装置において、過給圧を負荷の上
昇に応じて増大させるように過給圧調整手段を制御する
過給制御手段を設けることが好ましい。

〔作用〕

上記構成によると、低過給圧時には、排気ポートの閉時
期が比較的遅いことにより、排気ポートが閉じられるま
でに充分に掃気が行われ、一方、高過給圧時には、排気
ポートの閉時期が早くされることにより、排気ポートが
閉じられてから掃気ポートが閉じられるまでの過給時間
が長くされる。

また、この構成が上方流れユニフロー式２サイクルエン
ジンに適用された場合は、高過給時に燃焼室内の縦渦の
生成が促進される。

さらに、過給圧を負荷の上昇に応じて増大させるように
した場合は、低負荷時には低過給状態で成層燃焼が良好
に行われ、高負荷時には高過給状態で充填率が高められ
つつ均一燃焼が行われる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例についての装置の全体構成を
概略的に示し、第２図はこの装置の具体構造を示してい
る。これらの図において、２サイクルエンジンのシリン
ダ１の内部にはピストン２が嵌挿され、このピストン２
の上方に１１！焼室３が形成されている。この燃焼室３
の下方には、ピストン２の上下動によって開閉される掃
気ポート４が設けられ、一方、燃焼室３の上方に位置す
るシリンダヘッド５には、排気弁６によって開閉される
排気ポート７が設けられている。さらに、点火プラグ８
と、燃焼室３に燃料を噴射するインジェクタ９も、上記
シリンダヘッド５に取付けられて燃焼室３の上部に配置
されている。

上記掃気ポート４に通じる吸気通路１ｏには過給機１１
が設けられ、この過給機１１によって加圧された吸気が
逆止弁１２を介して掃気ポート４へ送られるようになっ
ている。そして、爆発膨脹を経て上記ピストン２が下方
位置にあるときに、上記排気弁６が開かれるとともに、
過給機１１からの吸気が掃気ポート４より燃焼室３内に
送り込まれることにより、上方流れユニフロー式の掃気
が行われ、排気弁６が閉じられた後に掃気ポート４がピ
ストン２の上昇によって閉じられるようになっている。

上記排気弁６の開閉作動はカムシャフト１４等の勘弁機
構により行われ、この勘弁機構には、排気タイミング可
変手段（ＶＶＴ）１５が具備されている。この排気タイ
ミング可変手段１５は、少なくとも排気弁６の閉タイミ
ングを可変とするものであって、例えば第３図に示すよ
うに排気弁６の作動の位相をずらすことによって開、閉
の両タイミングを可変としている。この排気タイミング
可変手段１５としては、４サイクルエンジンの吸。

排気弁の動弁機構において知られているようなバルブタ
イミング可変機構を適用すればよいので、その詳しい構
造の図示および説明は省略するが、例えば、エンジンと
同期して回転するカムプーリ等の回転入力部と上記カム
シャフト１４との間に設けられてこれらの相対位相を変
化させる可動部材と、この可動部材を作動させる作動機
構等によって排気タイミング可変手段１５が構成されて
いる。

また、上記過給機１１に対し、過給圧調整手段が設けら
れている。この過給圧調整手段は、過給機１１から掃気
ポート４に送られる吸気の過給圧を調整するものであり
、図に示す実施例では、吸気通路１０の過給機１１下流
側と上流側とを連通して過給気の一部をリリーフするリ
リーフ通路１６と、このリリーフ通路１６に設けられて
リリーフ量をコントロールするリリーフバルブ１７と、
このリリーフバルブ１７を作動するアクチュエータ１８
とで過給圧調整手段が構成されている。なお、上記吸気
通路１０には、アクセル操作に応じて作動するスロット
ル弁１９、吸入空気量を検出するエアフローメータ（図
示せず）等も設けられている。

第１図に示すように上記排気タイミング可変手段９と上
記過給圧調整手段のリリーフバルブ１７は、マイクロコ
ンピュータ等からなるコントロールユニット（ＥＣＵ）
２０により制御される。このコントロールユニット２０
には、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度セ
ンサ２６およびエンジ・ンロ転数を検出する回転数セン
サ２７等からの検出信号が入力されている。

コントロールユニット２０は、排気タイミング制御手段
２１と、過給制御手段２２とを含んでいる。上記排気タ
イミング制御手段２１は、過給圧調整手段により過給圧
が変えられることに対応して排気タイミング可変手段１
５の制御を行うものであって、上記過給圧の上昇に応じ
て排気弁６の閉タイミングを早くするようになっている
。また、上記過給制御手段２２は、上記スロットル開度
センサ２６等からのエンジン負荷に相当する信号に基づ
き、過給圧を負荷の上昇に応じて増大させるように上記
過給圧調整手段のリリーフバルブ１７を制御している。

このコントロールユニット２０による上記排気タイミン
グ制御手段２１および過給制御手段２２としてのｔ！１
ＩＩＩＩＩの具体例を、第４図のフローチャートによっ
て説明する。

このフローチャートにおいては、先ずステップＳ１でス
ロットル開度θを読込み、ステップＳ２で上記スロット
ル開度θが設定開度θ０より小さい低負荷域か否かを判
定する。

上記ステップＳ２の判定がＹＥＳとなる低負荷時には、
ステップＳ３で、上記リリーフバルブ１７を所定開度に
開くことにより過給圧を比較的低い所定圧に設定すると
ともに、ステップＳ４で、排気弁閉時期を第３図中に実
線で示した基本タイミングとするように、排気タイミン
グ可変手段１５を制御する。この基本タイミングは、過
給圧が上記所定圧とされている場合の掃気確保に適した
タイミングとなるように予め定められている。

また、上記ステップＳ２の判定がＮｏとなる高負荷時に
は、ステップＳ５で、上記リリーフバルブ１７を閉作動
することにより過給圧を低負荷時よりも上昇させるとと
もに、ステップＳ６で、排気弁閉タイミングを第３図中
に破線で示した早開じのタイミングとするように、排気
タイミング可変手段１５を制御する。

なお、このフローチャートの例では上記過給圧および排
気弁閉タイミングを、低負荷時と高負荷時とに応じて２
段階に変更しているが、上記過給圧等を運転状態に応じ
て連続的もしくは多段階に変化させるように制御するこ
ともできる。例えば第５図のように、エンジン負荷（ス
ロットル開度θ）とエンジン回転数Ｎｅとに応じ、運転
状態が高負荷側、高回転側となるにつれて過給圧が次第
に上昇し、かつ、排気弁閉タイミングが次第に早くなる
ように、上記リリーフバルブ１８の開度および排気タイ
ミング可変手段１５のタイミング変更量を制御してもよ
い。

このような当実施例の装置によると、運転状態に応じて
過給圧が調整されるとともに、過給圧が比較的低い所定
圧に設定される（ステップ８３　）ときは、排気弁閉タ
イミングが上記基本タイミングに制御される（ステップ
Ｓ４　）ことにより、掃気ポート４が開かれている期間
内の比較的遅い時期まで排気ポートが開かれて、低過給
圧状態での掃気が達成される。一方、過給圧が高い圧力
に制御される（ステップ８５　）ときは、単位時間当た
りの掃気量が多くなって掃気達成に要する時間が短くな
ることから、それに見合うように排気弁閉タイミングが
早められる（ステップＳｓ）ことにより、排気ポート７
からの廃ガス流出後の新気の流出が防止され、排気弁６
が閉じられてから掃気ポート４が閉じられるまでの過給
時間が長くされる。従って、高過給時の過給作用が有効
に発揮され、吸気充填率が高められる。

さらに、当実施例のような上方流れユニフロー式２サイ
クルエンジンにおいては、排気弁６が閉じられた後の過
給時間中は、過給気が下方の掃気ポート４から流入する
ことにより燃焼室３内にタンブル（縦渦）が生じるので
、過給圧が高くされるとともにそれに応じて排気弁閉タ
イミングが早くされたときに、上記タンブル生成が促進
されて空気とのミキシング作用が高められる。

また、このエンジンにおいてエンジン負荷に応じ、高負
荷時に過給圧を高めるように制御すると、低負荷時には
、低過給圧とされることにより燃料拡散が抑制されて成
層燃焼が行われる一方、高負荷時には、上記タンブル生
成の促進により燃料が拡散されて均一燃焼が行われる。

従って、高負荷時には、均一燃焼により空気利用率が＾
められ、その上に、上記のような過給圧制御に対応した
上記排気タイミングの制御により充填率も高められるこ
ととなる。

なお、上記実施例では上方流れユニフロー式エンジンに
適用したものを示しているが、これ以外のタイプの２サ
イクルエンジンであっても、掃気ポートに通じる吸気通
路に過給機を設け、この過給機に対して過給圧調整手段
を設ける一方、掃気ポートに対してその閉タイミングを
可変とする排気タイミング可変機構を設け、かつ、過給
圧の上昇に応じて排気ポート閉タイミングを早くする排
気タイミング制御手段を設けることにより、低過給時の
掃気確保と高過給時の吸気充填率向上の作用は得られる
。

また、この種のエンジンにおいて、燃焼室３内の燃料を
噴射する場合のインジェクタ９として第６図および第７
図に示すような構造のものを用いれば、成層燃焼と均一
燃焼の変更に有利となる。

すなわち、第６図に示すインジェクタ９は、二ドルバル
ブ９１と、このバルブ９１を開方向に作動する噴射制御
用電磁コイル９２と、このバルブ９１に対する可動スト
ッパ９３と、この可動ストッパ９３を移動させるリフト
制御用電磁コイル９４とを備え、上記リフト制御用電磁
コイル９４による上記可動ストッパ９３の作動により、
上記ニードルバルブ９１の開弁リフト量が高リフトと低
リフトとに切換られる。そして、第７図（ａ）に示す高
リフト状態では噴霧角が小さく、第７図（ｂ）に示す低
リフト状態では噴霧角が大きくなるように構成されてい
る。この構造のインジェクタを用いる場合、低負荷時に
は噴霧角の小さい高リフト状態とすることにより成層燃
焼に有利となり、高負荷時には低リフト状態とすること
により広角に燃料が噴射されて均一燃焼に有利となる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、吸気過給手段が設けられている
２サイクルエンジンにおいて、過給圧調整手段と、排気
タイミング可変手段と、過給圧の上昇に応じて排気ポー
トの閉タイミングを早くするように排気タイミング可変
手段を制御する排気タイミング制御手段とを備えている
ため、過給圧が比較的低いときにも掃気が良好に行なわ
れるようにしつつ、過給圧が高いときに排気ポートから
の新気の流出を抑制して有効に充填量を高め、エンジン
出力を増大することができる。

また、とくにこの装置を上方流れユニフロー式２サイク
ルエンジンに適用した場合、過給圧が高いときに、掃気
ポートから燃焼室内に流入する吸気の流れによるタンブ
ルの生成が促進されるため、出力増大により一層有利と
なる。

さらに、上方流れユニフロー式２サイクルエンジンに適
用するとともに過給圧を負荷の上昇に応じて増大させる
ようにすれば、低負荷時に成層燃焼が有効に行なわれる
とともに、高負荷時に均一燃焼が行なわれ、充填量が高
められることとあいまってエンジン出力が増大されるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例についての装置全体の構成の
概略図、第２図は具体的構造を示す断面図、第３図は排
気タイミングを示す説明図、第４図は制御のフローチャ
ート、第５図は過給圧および排気タイミングの制御特性
の一例を示す説明図、第６図はインジェクタの構造の一
例を示す断面図、第７図（ａ）（ｂ）は同インジェクタ
の作動説明図である。 １・・・シリンダ、３・・・燃焼室、４・・・掃気ポー
ト、６・・・排気弁、７・・・排気ポート、１１・・・
過給機、１５・・・排気タイミング可変手段、１７・・
・リリーフバルブ、２０・・・コントロールユニット、
２１・・・排気タイミング制御手段、２２・・・過給制
御手段。 第　　１ 図 第　　２ 図 第　　３ 図 第 図 第 図 第 図 ｅ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、掃気ポートに通じる吸気通路に吸気過給手段が設け
   られている２サイクルエンジンにおいて、上記吸気過給
   手段による過給圧を調整する過給圧調整手段と、排気ポ
   ートの閉タイミングを可変とする排気タイミング可変手
   段と、上記過給圧の上昇に応じて排気ポートの閉タイミ
   ングを早くするように上記タイミング可変手段を制御す
   る排気タイミング制御手段とを備えたことを特徴とする
   エンジンの制御装置。 ２、上記２サイクルエンジンが、燃焼室下方に掃気ポー
   ト、燃焼室上方に排気ポートを有する上方流れユニフロ
   ー式２サイクルエンジンであることを特徴とする請求項
   １記載のエンジンの制御装置。 ３、過給圧を負荷の上昇に応じて増大させるように過給
   圧調整手段を制御する過給制御手段を備えたことを特徴
   とする請求項２記載のエンジンの制御装置。