JPH0814092A - 2サイクルエンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

2サイクルエンジンの燃焼制御装置

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JPH0814092A
JPH0814092A JP6143666A JP14366694A JPH0814092A JP H0814092 A JPH0814092 A JP H0814092A JP 6143666 A JP6143666 A JP 6143666A JP 14366694 A JP14366694 A JP 14366694A JP H0814092 A JPH0814092 A JP H0814092A
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misfire
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air
sensor
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JP6143666A
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Kimihiro Nonaka
公裕 野中
Masahiko Kato
雅彦 加藤
Kazuhiro Nakamura
和広 中村
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Yamaha Marine Co Ltd
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Sanshin Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 失火が生じた場合でも燃焼をすみやかに
正常にもどすことができ、もって検出センサの耐久性を
向上でき、エンジンの燃焼状態を安定化できる2サイク
ルエンジンの燃焼制御装置を提供する。 【構成】 位相差を有する一方の気筒と他方の気
筒とを連通する検出通路40の途中に既燃ガスの酸素
濃度を検出するO2 センサ35を介設し、該O2センサ
35より検出された既燃ガスの空燃比が、時間Tだけリ
ーン状態を継続したときには、失火の発生として燃料供
給量を減少させる。この場合、ECU30が失火検出手
段と、燃料供給量制御手段として機能し、また、上記O
2 センサ35が空燃比検出手段として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2サイクルエンジンの
燃焼制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車や船外機等のエンジンにあって
は、空燃比を制御することにより、エンジンの燃焼状態
を良好にし、もってエンジン出力の向上を図るとともに
排気ガス中の有害成分を低減するようにしている。この
空燃比の制御では、排ガスセンサを設置して排ガス中の
酸素量を検出し、該検出値から空燃比を求め、これが目
標空燃比に一致するように燃料供給量を制御するのが一
般的である。
【0003】一方、2サイクルエンジンは新気により既
燃ガスを排出する掃気行程を備えており、そのため2サ
イクルエンジンでは排気ガス中に新気が混合する吹き抜
け現象がある。従って排気管内を流れる排気ガス中の酸
素濃度を検出した場合、正確な空燃比を求めることはで
きない。そこで、2サイクルエンジンの空燃比制御で
は、燃焼室内の既燃ガスの酸素濃度を検出し、これによ
り空燃比を求めるようにしている。この酸素濃度の検出
においては、位相差を有する隣接気筒同士を検出通路で
連通接続し、該通路にO2 センサを介設し、一方の気筒
から他方の気筒に既燃ガスを流動させることにより被検
出ガスを採取することが考えられる。なお、本発明にお
いて、既燃ガスとは吹き抜けガスを含まない燃焼ガスの
みのガス、又は吹き抜けガスの含有量が酸素濃度検出に
それほど支障とならない程度である場合のガスの意味で
あり、排気ガスとは吹き抜けガスと燃焼ガスとの混合ガ
スの意味である。また、混合気とは、新気と燃料との混
合ガスの意味である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、2サイクル
エンジンでは、上記掃気行程を終えてもシリンダ内に既
燃ガスが残留し易いことから失火を生じやすい傾向があ
る。上述の酸素濃度を検出するO2 フィードバック制御
を行っている場合、失火時には排気圧力が無いため吸入
空気量が減少することから、エンジンの適正な燃料量は
減少するにもかかわらず、O2 センサはリーン状態を示
すため逆に燃料噴射量が増加して失火が継続する。その
結果、未燃の液状燃料が上記O2 センサに付着し、該セ
ンサの異常,劣化が発生するとともに、エンジンの燃焼
状態が不安定になる問題がある。
【0005】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、失火が生じた場合でも燃焼をすみやかに正
常にもどすことができ、もって検出センサの耐久性を向
上でき、エンジンの燃焼状態を安定化できる2サイクル
エンジンの燃焼制御装置を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、2サ
イクルエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの失
火の発生を検出する失火検出手段と、該失火検出時に燃
料供給量を減少させる燃料供給量制御手段とを備えたこ
とを特徴としている。
【0007】請求項2の発明は、請求項1において、既
燃ガスの性状から混合気の空燃比を求める空燃比演算手
段を備えるとともに、上記失火検出手段が、検出空燃比
のリーン状態が所定期間継続したとき失火の発生を検出
するよう構成されていることを特徴としている。
【0008】本発明における失火検出方法としては、請
求項2の他に、爆発行程における筒内圧力が所定値以下
である場合に失火発生とする方法が採用可能である。
【0009】請求項3の発明は、請求項2において、上
記空燃比演算手段が、既燃ガスの酸素濃度を検出するO
2 センサを有しており、該O2 センサは位相差を有する
一方の気筒と他方の気筒とを連通する検出通路の途中に
介設されており、該検出通路の導入口は上記一方の気筒
の排気ポートと掃気ポートとの間に位置しており、排出
口は上記他方の気筒の上記排気ポートより下死点側に位
置しており、上記導入口,排出口が、一方の気筒の排気
行程開始後の一定期間と上記他方の気筒の圧縮行程開始
前の一定期間とにおいて同時に開き、この期間において
一方の気筒内の既燃ガスが他方の気筒に向かって流れる
ように上記位相差が設定されていることを特徴としてい
る。
【0010】
【作用】請求項1の発明の2サイクルエンジンの燃焼制
御装置によれば、失火検出手段によりエンジンの失火の
発生が検出されると、燃料供給量制御手段により燃料供
給量が減少するので、燃焼を直ちに正常に戻すことがで
きる。即ち、失火があった場合、排気ガス圧力が無いの
で気筒内に既燃ガスが残留し易く、従って気筒内に導入
される空気量は減少するが、燃料量も減少するので、空
燃比が適正になり、燃焼が正常に戻る。その結果、エン
ジンの燃焼状態が不安定になることを回避できる。
【0011】請求項2の発明の2サイクルエンジンの燃
焼制御装置によれば、空燃比演算手段が所定期間継続し
てリーン状態を検出したときに、失火検出手段が失火の
発生を検出して燃料供給量を減少するようにしたので、
2 フィードバック制御を行っている場合に失火が生じ
た場合にも、直ちに正常な燃焼に戻すことができ、もっ
てO2 センサの耐久性を向上でき、エンジンの燃焼状態
を安定化することができる。ちなみに、O2 フィードバ
ック制御を行っている場合には、一旦失火が発生すると
新気導入量は少ないのにO2 センサがリーンを示すので
燃料噴射量が増加し、悪循環となり、回復しにくいが、
本発明では、上記悪循環を停止でき、失火を正常燃焼に
戻すことができる。
【0012】請求項3の発明の2サイクルエンジンの燃
焼制御装置によれば、既燃ガスの酸素濃度を検出するO
2 センサを、位相差を有する気筒同士を一方の気筒が排
気行程開始時で、他方の気筒が圧縮行程開始前の所定期
間のみ連通する検出通路の途中に設けたので、吹き抜け
ガスをほとんど含まない略既燃ガスのみの空燃比を検出
でき、フィードバック制御の精度を向上することがで
き、エンジンの燃焼状態を常に安定化できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1ないし図7は本発明の一実施例による2サイク
ルエンジンの燃焼制御装置を説明するための図であり、
図1は本実施例装置が適用された船外機用3気筒2サイ
クルエンジンの概略構成図、図2はO2 センサの取り付
け構造を説明するための模式図、図3は,番気筒ク
ランク角度と筒内圧との関係を示す特性図、図4はO2
センサの出力と目標A/F値との関係を示す特性図、図
5は検出A/F値と燃料噴射幅との関係を示す特性図、
図6はエンジン回転数とエンジン負荷とに基づく燃料噴
射量を示すマップ図、図7は機能ブロック図である。
【0014】図1において、1はクランク軸縦置き3気
筒2サイクル船外機用エンジンであり、これはシリンダ
ブロック2のシリンダボア3a内にピストン3を摺動自
在に配置し、該ピストン3をコンロッド4でクランク軸
5に連結した構造のものである。なお、図1のA−A断
面中、〜は気筒番号を示しており、各気筒〜の
位相差は120°に設定されている。
【0015】上記シリンダブロック2の合面にはシリン
ダヘッド6が装着されており、該シリンダヘッド6に形
成された燃焼凹部内には点火プラグ7が挿入されてい
る。なお、2aは排気ポート、2bは掃気ポートであ
る。上記シリンダヘッド6には筒内圧を測定するための
圧力センサ31が装着され、上記クランク軸5にはクラ
ンク角度(エンジン回転数)を検出するための角度セン
サ33が設けられている。上記シリンダブロック2の反
ヘッド側にはクランク室8が設けられている。該クラン
ク室8には吸気温または機関の温度を測定するための温
度センサ32と、クランク室内圧を測定するための圧力
センサ34とが設けられている。
【0016】また番気筒(他方の気筒)と番気筒
(一方の気筒)との間にはバイパス通路(検出通路)4
0が配設されており、該通路40の途中部分に、既燃ガ
スの空燃比を検出するためのO2 センサ35が設けられ
ている。この場合、図2に示すように、上記バイパス通
路40の導入口65は、番気筒の排気ポート2aの開
タインミング位置H1と掃気ポート2bの開タイミング
位置H2との間に、例えば排気ポート2aと同時に開閉
されるように配設されている。また、上記通路40の排
出口68は、番気筒の上記排気ポート2aの閉タイミ
ング位置H1より進角側(下死点側)位置に、例えば掃
気ポート2bの開直前に開き、閉直後に閉じるように配
設されており、上記各導入口65,排出口68はそれぞ
れの気筒のピストン3により開閉される。
【0017】ここで、図3に示すように、番気筒のシ
リンダ内圧力P2と、番気筒のシリンダ内圧力P1と
は、両気筒の位相差 120°をもって変動する。また上記
導入口65は、番気筒において、上記排気ポート2a
の開タインミングクランク角Aから閉タイミングクラン
ク角Bまで開となる。一方、上記排出口68は、番気
筒の掃気ポート2bの開タイミングクランク角(図示せ
ず)から閉タイミング直後クランク角Dまで開となる。
従って、上記導入口65と排出口68とは上記クランク
角A〜Dの期間は同時に開き、この間は圧力差によって
ガスが番気筒から番気筒に向かって流動する。な
お、符号Eは番気筒の排気ポート2aの閉タイミング
クランク角を示す。
【0018】ここで上記導入口65を番気筒の排気ポ
ート2aと掃気ポート2bとの間に配置したのは排気ポ
ート2aより上死点側に配置すると、番気筒の圧縮過
程で、圧縮されるべき新気が上記通路40を通って逃
げ、圧縮効率が低下してしまうからである。また、掃気
ポート2bより下死点側に配置すると導入口65と排出
口68が同時に開き、既燃ガスが番気筒から番気筒
に向かって流れる期間が短くなってしまうからである。
【0019】通路40の導入口65,排出口68の位置
を上述のように設定したので、番気筒のピストン3に
よって導入口65が排気行程開始直後に開いたときに
は、番気筒の流出口68は圧縮行程開始直前位置に位
置するピストン3によってまだ開いているので、上記導
入口65の開と同時に、番気筒及び番気筒間のシリ
ンダ内圧力の圧力差によって、番気筒内の既燃ガスが
導入口65から排出口68へ向かって上記通路40内を
流れ、上記センサ35がこの既燃ガスの中の酸素量を測
定する。なお、排出口68が、番気筒において掃気ポ
ート2bが開く直前に閉じるので、上記通路40内を流
れる既燃ガス中に吹き抜け新気が含まれない。このた
め、上記センサ35は、吹き抜け新気を含まない既燃ガ
ス中の酸素量を測定でき、吹き抜け新気を含まない既燃
ガスの空燃比を検出できる。
【0020】また、上記通路40は絞り部がない均一径
に形成されているので、船外機のトローリング運転時の
ようなエンジン1の極低速運転時に、不完全燃焼によっ
てカーボンやスラッジ等が発生しても、これらのカーボ
ン等によって上記通路40内が閉塞されることはない。
【0021】更に、上記通路40の導入口65,排出口
68は番気筒,番気筒のそれぞれのピストン3によ
り開閉操作され、上述のようにクランク角A〜Dの期間
のみ同時に開くようになっており、つまりいずれかの開
口がほとんど常時閉じているので、導入口65又は排出
口68から上記通路40内へいずれかの気筒内の既燃ガ
スが逆流することはない。
【0022】また、上記通路40はシンプルな構成であ
るため、流体抵抗が少なく、このため、例えば過度運転
時においてもサイクル毎の空燃比を検出でき、過度運転
時に最適な空燃比制御が実施できる。
【0023】なお、上記実施例ではエンジン1が3気筒
2サイクルエンジンの場合を説明したが、各気筒間に位
相差があり、上記通路40の導入口65,排出口68を
適切なタイミング位置に配置できれば良いので、V型4
気筒あるいはV型6気筒の2サイクルエンジンについて
も適用できる。
【0024】また、上記O2 センサ35の出力は、図4
の特性線7−1に示すように、A/Fが理論空燃比近傍
のa〜bのときにa´〜b´となる。本実施例では、目
標A/F値をエンジン運転状態に応じて上記(a〜b)
の範囲で可変制御するものである。なお、上記O2 セン
サとして図4の特性線7−2に示すような直線的な出力
特性を備えるリニア型のセンサを用いても良い。このリ
ニヤ型センサを用いた場合には目標A/Fの可変範囲を
大幅に拡大できる。
【0025】上記各クランク室8には吸気通路10がシ
リンダボア3aを介して連通するようにそれぞれ接続さ
れている。該各吸気通路10のクランク室側開口近傍に
は、吸気の逆流を防止するためのリードバルブ11が配
設されている。また上記各吸気通路10には該吸気通路
内に燃料を噴射するためのインジェクタ12が装着され
ており、該インジェクタ12には燃料供給装置13が接
続されている。なお、インジェクタを全気筒共通として
もよい。この場合には吸気マニホールドの集合部に設け
ることになる。また上記吸気通路10内にはスロットル
バルブ15が配設されており、該スロットルバルブ15
の回転量すなわちスロットル角はセンサ41により検出
されるようになっている。さらに船外機本体50には、
トリム角βを検出するためのトリム角検出センサ42が
設けられている。
【0026】上記エンジン1は制御部としてのECU3
0を備えている。該ECU30には、上記筒内圧検出セ
ンサ31,吸気温検出センサ32,クランク角度検出セ
ンサ33,クランク室内圧検出センサ34,O2 センサ
35,背圧検出センサ36,エンジン温度検出センサ3
7,スロットル角検出センサ41,大気圧検出センサ,
シフトスイッチ,冷却水温度検出センサ,及びエンジン
振動センサの各検出信号が入力されている。
【0027】上記ECU30は、図7に示すように、エ
ンジンの失火状態を検出する失火検出手段70として、
また上記失火時にインジェクタ12を制御して燃料供給
量を減少させる燃料供給量制御手段71として機能す
る。そして、上記失火検出手段70は、上記O2 センサ
35のリーン状態が所定期間継続したときに失火の発生
を検出するよう構成されている。また、上記ECU35
には、図6に示すような、エンジン回転数とエンジン負
荷とに基づいて設定される燃料噴射量F11〜Fnmが
マップデータとして格納されている。なお、上記失火の
検出方法として、爆発行程における筒内圧力が所定値以
下である場合に失火発生とする方法でも良く、この場
合、上記O2 センサ35を不要とすることができる。
【0028】次に、本実施例の動作を主に図5に基づい
て説明する。本実施例装置では、上記O2 センサ35に
より既燃ガスのA/F値が検出され、このA/F値に基
づいて燃料噴射量がフィードバック制御される。この場
合、上記検出A/F値がリッチ領域から目標A/F値
(図4のa〜bの範囲)を越えてリーン域に変化し、リ
ーン状態が時間Tだけ継続すると、失火が発生したと検
知される。このとき、O2 センサ35がリーン出力を継
続することにより燃料噴射量は大きく増加しているが、
上記失火が検知されると、フィードバック制御は停止さ
れ、図6に示すマップより燃料噴射量がその時のエンジ
ン回転数,負荷に応じた値に設定されるとともに、その
値から燃料噴射量を時間の経過にともないマップとは無
関係に減少させる。これにより新気の減少に応じた適正
な燃料量となり、正常燃焼に戻ることとなる。正常燃焼
に戻ったことにより、検出A/F値が上記目標A/F値
に到達するか、リッチ領域に変化すると、上記O2 セン
サ35の検出値に基づくフィードバック制御が開始され
る。
【0029】このように、本実施例の2サイクルエンジ
ンの燃焼制御装置では、検出空燃比のリーン状態が所定
時間Tだけ継続したときに、失火状態として検知して、
燃料噴射幅を減少するよう構成したので、失火発生によ
る新気減少に応じた適正燃料量にすることができ、これ
により直ちに正常燃焼に戻すことができ、上記センサ3
5に液状の生ガスが付着することを防止でき、もって耐
久性を向上することができる。
【0030】また、上記O2 センサ35を上記既燃ガス
を採取する検出通路40に配置したので、既燃ガスのみ
の空燃比を正確に検出でき、もってフィードバック制御
の精度を向上することができる。
【0031】なお、上記実施例では、一方の気筒と他方
の気筒を連通する検出通路の途中にO2 センサを設けた
場合を示したが、これ以外のO2 センサの設置方法も採
用可能である。すなわち、2番気筒に連結された通路の
一端を、該通路の断面積よりも大きな断面積を有する蓄
圧室に連結し、この蓄圧室にO2 センサを臨ませ、蓄圧
室内に蓄えられた既燃ガスの酸素濃度を検出する方法が
採用できる。ここで蓄圧室に導かれた既燃ガスを排出す
る通路の設け方としては、他気筒に接続する、排気
通路に接続する、既燃ガスが入ってくる入口側通路を
そのまま使い、自気筒(2番気筒)に戻す、等の方法が
採用できる。このようにすることによって、排出通路を
設ける自由度、すなわちレイアウトの自由度を拡大でき
る。
【0032】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明に係る2サ
イクルエンジンの燃焼制御装置では、失火発生が検出さ
れたときには燃料供給量を減少するようにしたので、失
火状態での空燃比を適正値として直ちに正常燃焼に戻す
ことができ、エンジンの燃焼状態を安定化することがで
きる効果がある。
【0033】また、請求項2の発明に係る2サイクルエ
ンジンの燃焼制御装置では、検出空燃比のリーン状態が
所定期間以上継続したときに失火発生を検出するよう構
成したので、O2 フィードバック制御を行っている場合
に失火が生じても直ちに正常燃焼に戻して燃焼状態を安
定化できる効果があるとともに、空燃比の検出手段の劣
化を防止して耐久性を向上することができる効果があ
る。
【0034】また、請求項3の発明に係る2サイクルエ
ンジンの燃焼制御装置では、位相差を有する一方,他方
の気筒を、一方が排気行程開始時で、他方が圧縮行程開
始前の所定期間のみ連通する検出通路で接続し、該検出
通路の途中に、既燃ガスの酸素濃度を検出するO2 セン
サを設けたので、吹き抜け新気を含まない既燃ガスのみ
の空燃比を検出できる効果があり、もって上記既燃ガス
のみの空燃比によりフィードバック制御することでエン
ジンの運転状態を常に安定化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による2サイクルエンジンの
燃焼制御装置の概略構成図である。
【図2】上記実施例装置の検出通路の取り付け位置を説
明するための模式図である。
【図3】上記実施例装置の,番気筒のクランク角
度,筒内圧及び検出通路の開閉の関係を示す特性図であ
る。
【図4】上記実施例装置のO2 センサの出力とA/F値
との関係を示す特性図である。
【図5】上記実施例装置の検出A/F値と燃料噴射幅
(フィードバック係数)との関係を示す特性図である。
【図6】上記実施例装置のエンジン回転数とエンジン負
荷とに基づいて設定される燃料噴射量を示すマップ図で
ある。
【図7】上記実施例装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
2a 排気ポート 2b 掃気ポート 30 ECU(失火検出手段,燃料供給量制御手段) 35 O2 センサ(空燃比検出手段) 40 検出通路 65 導入口 68 排出口 他方の気筒 一方の気筒

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2サイクルエンジンの燃焼制御装置にお
    いて、エンジンの失火の発生を検出する失火検出手段
    と、該失火検出時に燃料供給量を減少させる燃料供給量
    制御手段とを備えたことを特徴とする2サイクルエンジ
    ンの燃焼制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、既燃ガスの性状から
    混合気の空燃比を求める空燃比演算手段を備えるととも
    に、上記失火検出手段が、検出空燃比のリーン状態が所
    定期間継続したとき失火の発生を検出するよう構成され
    ていることを特徴とする2サイクルエンジンの燃焼制御
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、上記空燃比演算手段
    が、既燃ガスの酸素濃度を検出するO2 センサを有して
    おり、該O2 センサは位相差を有する一方の気筒と他方
    の気筒とを連通する検出通路の途中に介設されており、
    該検出通路の導入口は上記一方の気筒の排気ポートと掃
    気ポートとの間に位置しており、排出口は上記他方の気
    筒の上記排気ポートより下死点側に位置しており、上記
    導入口,排出口が、一方の気筒の排気行程開始後の一定
    期間と上記他方の気筒の圧縮行程開始前の一定期間とに
    おいて同時に開き、この期間において一方の気筒内の既
    燃ガスが他方の気筒に向かって流れるように上記位相差
    が設定されていることを特徴とする2サイクルエンジン
    の燃焼制御装置。
JP6143666A 1994-06-24 1994-06-24 2サイクルエンジンの燃焼制御装置 Withdrawn JPH0814092A (ja)

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