JPH1047145A

JPH1047145A - 燃料噴射式２サイクルエンジン

Info

Publication number: JPH1047145A
Application number: JP10862797A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Suzuki; 隆広鈴木; Takeo Yoshida; 武雄吉田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【目的】低負荷時の燃料の気化混合を促進して燃焼の
安定化を図り、低負荷域での排ガス特性や燃費を改善す
ることができる燃料噴射式２サイクルエンジンを提供す
ること。【構成】燃料をシリンダ３内に直接噴射するととも
に、少なくとも低負荷時においてインジェクタ２７によ
って燃料を間欠噴射する燃料噴射式２サイクルエンジン
１において、少なくとも低負荷時には燃料噴射タイミン
グを進角する。本発明によれば、間欠噴射が行われるた
めに１回当たりの燃料噴射量が多い低負荷域において燃
料噴射開始タイミングが進角されるために燃料の気化混
合が促進されて混合気の着火性が高められ、排気までの
間により確実に燃料が燃焼するため、低負荷域での燃焼
が安定化して排ガス特性や燃費の改善を含むエンジン性
能の向上が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料をシリンダ内
に直接噴射するとともに、少なくとも低負荷時において
燃料を間欠噴射する燃料噴射式２サイクルエンジンに関
する。

【０００２】

【従来の技術】燃料をシリンダ内に直接噴射する方式
（筒内噴射方式）を採用する２サイクルエンジンの低負
荷時の燃焼を改善する方法として成層燃焼や間欠噴射等
が知られている。ここで、間欠噴射とは、各気筒につい
て各サイクル毎に毎回燃料を噴射しないで複数のサイク
ルに付き１回の割合で燃料を噴射する方式を言う。

【０００３】他方、斯かる燃料噴射式２サイクルエンジ
ンにおいては、シリンダ内での燃料と新気との混合を促
進して均一な混合気を形成することは、燃焼の安定化を
図ってエンジン性能を高める上で重要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】而して、燃料噴射式２
サイクルエンジンの低負荷時の燃焼を改善する方策とし
て前記間欠噴射を採用する場合、間欠回数（燃料噴射が
行われる間の間欠サイクルの回数であり、燃料噴射が行
われる周期サイクル数より１を引いた値となる。例え
ば、３サイクル毎に１回の燃料噴射を行う場合には間欠
回数は２となる。）を増やす必要がある。１回当たりの
燃料噴射量（燃料噴射期間）が増えると、噴射燃料の気
化混合に時間が掛かり、燃料の着火性が悪くなって燃焼
が完全に実施されないまま排気行程に移行し、燃費が悪
くなったり、排気特性が悪化する問題が発生する。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、低負荷時の燃料の気化混合を
促進して燃焼の安定化を図り、低負荷域での排ガス特性
や燃費を改善することができる燃料噴射式２サイクルエ
ンジンを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、燃料をシリンダ内に直接噴
射するとともに、所定負荷を境にして、該所定負荷より
低負荷域において間欠噴射し、前記所定負荷より高負荷
域において毎回燃料を噴射するようにした燃料噴射式２
サイクルエンジンにおいて、前記所定負荷の近傍におい
て、燃料噴射量を毎回噴射域側より間欠噴射域側の方を
多くするとともに、燃料噴射開始タイミングを毎回噴射
域側より間欠噴射側の方を早くするようにしたことを特
徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、排気タイミングを制御する排気タイミング
制御装置を配置するとともに、前記所定負荷の近傍にお
いて、排気タイミングを毎回噴射域側より間欠噴射域側
の方を遅くしたことを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、間欠噴射域においては、間欠回数を負荷の
低下と共に増加させるとともに、排気タイミングを間欠
回数の増加と共に遅角することを特徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、スロットル開度が小さい程、又、同一スロ
ットル開度においてはエンジン回転数が高い程、前記間
欠回数を増加させることを特徴とする。

【００１０】請求項５記載の発明は、燃料をシリンダ内
に直接噴射するとともに、少なくとも低負荷において燃
料を間欠噴射する燃料噴射式２サイクルエンジンにおい
て、間欠噴射域における第２の所定負荷域を境にして低
負荷側の間欠回数を、前記第２の所定負荷を境にして高
負荷域の間欠回数より大きくするとともに、前記第２の
所定負荷の近傍において、燃料噴射量を第２の所定負荷
を境にして高負荷側より低負荷側の方を多くするととも
に、燃料噴射開始タイミングを高負荷側より低負荷側の
方を早くするようにしたことを特徴とする。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、排気タイミングを制御する排気タイミング
制御装置を配置するとともに、前記第２の所定負荷の近
傍において、排気タイミングを第２の所定負荷を境にし
て高負荷側より低負荷側の方を遅くしたことを特徴とす
る。

【００１２】従って、本発明によれば、間欠噴射が行わ
れるために１回当たりの燃料噴射量が多い低負荷域にお
いて燃料噴射開始タイミングが進角されるために燃料の
気化混合が促進されて均一な混合気が形成され、該混合
気の着火性が高められるために排気行程までに燃料がよ
り確実に燃焼し、排気行程中に排出される不完全燃焼の
燃料分が低下して排ガス特性や燃費の改善を含むエンジ
ン性能の向上が図られる。

【００１３】更に、排気タイミングが進角されて排気ポ
ートが早く閉じられると、掃気中の新気と共に燃料が排
気ポートから流出する所謂吹き抜けが防がれ、又、燃焼
行程から排気行程に移行するタイミングも遅くなり、そ
の分燃料がより確実に燃焼するため、排ガス特性や燃費
の改善を含むエンジン性能の向上が図られる。

【００１４】尚、本願において負荷とは、運転者が随意
に与えるアクセル位置或はスロットル開度ことを言う。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１６】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態に係る燃料噴射式２サイクルエンジンを搭載する自動
二輪車要部（エンジン部分）の側断面図、図２は同２サ
イクルエンジンの平面図、図３は同２サイクルエンジン
上部の縦断面図、図４は同２サイクルエンジンの模式的
平断面図、図５はインジェクタの噴射孔の位置と大きさ
を示す図、図６は同２サイクルエンジンにおける燃料と
新気の流れを示すフローチャート、図７は同２サイクル
エンジンの制御系の主要な構成を示すブロック図、図８
は燃焼サイクル中の排気ポートと掃気ポートの開閉タイ
ミングを示すタイミングチャート、図９は低負荷時にお
ける燃料噴射及び点火タイミングを示すタイミングチャ
ート、図１０はエンジン回転数に対する外部負荷と間欠
回数を排気開始タイミングとスロットル開度をパラメー
タとして示す図である。

【００１７】図１に示すように、本実施の形態に係る燃
料噴射式２サイクルエンジン１は自動二輪車のメインフ
レーム５０とダウンチューブ５１及びリヤアームブラケ
ット５２によって囲まれる閉空間に配設されている。
尚、リヤアームブラケット５２にはリヤアーム５３の前
端がピボット軸５４によって上下に回動自在に枢着され
ており、該リヤアーム５３の後端には不図示の後輪が回
転自在に支承されている。又、２サイクルエンジン１の
ミッションケース１ａの側方に延出する出力軸５５には
スプロケット５６が結着されており、該スプロケット５
６と不図示の後車軸に結着されたスプロケットの間には
無端状のチェーン５７が巻装されている。

【００１８】ここで、本発明に係る前記燃料噴射式２サ
イクルエンジン１の構成について説明する。

【００１９】本実施の形態に係る２サイクルエンジン１
は３気筒エンジンであって、各気筒のシリンダボディ２
にはシリンダ３（図３参照）が各々が形成されており、
各シリンダ３にはピストン４が上下摺動自在に嵌装され
ている。そして、各ピストン４はコンロッド５を介して
クランク軸６に連結されている。

【００２０】ところで、前記各シリンダボディ２の上部
にはシリンダヘッド７が被着され、下部にはクランクケ
ース８が取り付けられており、クランクケース８内に形
成されるクランク室９には前記クランク軸６が回転自在
に収納されている。又、各シリンダボディ２の車体後部
に開口する吸気ポート１０にはリード弁１１が設けられ
るとともに、吸気マニホールド１２とスロットルボディ
１３及び吸気サイレンサ１４がこの順に連接されてい
る。尚、スロットルボディ１３内にはスロットル弁１３
ａが収納されており、該スロットル弁１３ａはスロット
ルグリップ１５のスロットル操作によって開閉動作せし
められる。

【００２１】他方、図３に示すように、前記各シリンダ
ヘッド７には燃焼凹部７ａが形成されており、該燃焼凹
部７ａとシリンダ３及びピストン４によって燃焼室Ｓが
形成される。そして、シリンダヘッド７には点火プラグ
１６が螺着されており、該点火プラグ１６は図１に示す
点火回路１７に電気的に接続されている。

【００２２】又、各シリンダボディ２には各気筒につい
て１つの排気通路１８と３つの掃気通路１９，２０，２
１（図４参照）がそれぞれ形成されており、これらの排
気通路１８と掃気通路１９，２０，２１の各一端は排気
ポート１８ａ、掃気ポート１９ａ，２０ａ，２１ａとし
てそれぞれシリンダ３内に開口している。尚、各掃気通
路１９〜２１の他端は前記クランク室９に開口してい
る。

【００２３】ところで、図４に示すように、前記掃気通
路１９は排気通路１８に対向する位置に形成され、他の
掃気通路２０，２１は排気通路１８と掃気通路１９を結
ぶ線を境としてこれの左右に相対向して形成されてお
り、掃気ポート１９ａは排気ポート１８ａに向かって開
口し、他の掃気ポート２０ａ，２１ａは掃気ポート１９
ａに向かって開口している。

【００２４】又、前記各排気通路１８の上部には、図
１、図３及び図４に示すように、排気タイミングを制御
するためのロータリ式の排気制御バルブ２２がそれぞれ
設けられている。

【００２５】ところで、上記各排気制御バルブ２２は、
図４に示すように鼓状に成形されており、その一部は図
３に示すように切り欠かれて半円状断面を有している。
そして、各排気制御バルブ２２は図１に示すサーボモー
タ２３によって回転駆動されて開閉動作し（図３は全開
状態を示す）、該排気制御バルブ２２とサーボモータ２
３は排気タイミング制御装置を構成している。

【００２６】更に、図１乃至図４に示すように、シリン
ダボディ２には前記各排気通路１８に連通する排気管２
４がそれぞれ接続されており、各排気管２４内には排気
弁２５（図１参照）が設けられている。尚、各排気弁２
５は図１に示すサーボモータ２６によって駆動されて開
閉動作する。

【００２７】一方、図１乃至図４に示すように、各気筒
についてシリンダボディ２の掃気通路１９の上方にはイ
ンジェクタ２７がその先端部が排気ポート１８ａ側に向
くようにして水平に取り付けられている。尚、このイン
ジェクタ２７の先端部には、図５に示すように、燃焼室
Ｓ方向に向かって上向きに開口する小径の燃料噴射孔２
７ａと下向きに開口する大径の燃料噴射孔２７ｂが開口
している。

【００２８】ここで、各インジェクタ２７に燃料を供給
するための燃料供給装置の構成を図２及び図６に基づい
て説明する。

【００２９】図２において、２８は燃料タンクであり、
この燃料タンク２８の下部には燃料コック２９が設けら
れ、該燃料コック２９には燃料フィルタ３０、燃料ポン
プ３１及び燃料配送管３２が順次接続されており、燃料
タンク２８内の燃料は燃料コック２９及び燃料フィルタ
３０を経て燃料ポンプ３１に吸引され、該燃料ポンプ３
１によって加圧されて燃料配送管３２と燃料分配管３３
を経て各インジェクタ２７に供給される。

【００３０】又、上記燃料配送管３２には、各インジェ
クタ２７に供給される燃料の圧力を所定値に調整するた
めの調圧器３４が設けられており、インジェクタ２７に
よって噴射されなかった余剰燃料は調圧器３４と戻し燃
料通路３５を通って燃料タンク２８に戻される。

【００３１】次に、２サイクルエンジン１の制御系の構
成を図１に基づいて説明する。

【００３２】図１において、３６はエンジン制御装置
（以下、ＥＣＵと略記する）であって、該ＥＣＵ３６に
は２サイクルエンジン１の運転状態を検出するための各
種センサが電気的に接続されている。即ち、ＥＣＵ３６
には、スロットルグリップ１５の操作量によってスロッ
トル弁１３ａの開度を検出するスロットル開度センサ３
７、クランク軸６の回転数を検出するエンジン回転セン
サ３８、同クランク軸６の回転角を検出するクランク角
センサ３９、シリンダ３の内圧を検出する筒内圧センサ
４０、燃焼室Ｓでの混合気の燃焼状態を検出するノック
センサ４１、クランク室９の内圧を検出するクランク室
内圧センサ４２、吸気圧を検出する吸気圧センサ４３、
吸気温度を検出する吸気温センサ４４、排気圧力を検出
する排気圧センサ４５及び排気温度を検出する排気温セ
ンサ４６がそれぞれ電気的に接続されている。

【００３３】而して、ＥＣＵ３６は上記各種センサ３７
〜４６によって検出される２サイクルエンジン１の運転
状態、特に図７に示すようにスロットル開度センサ３７
によって検出される負荷とエンジン回転センサ３８によ
って検出されるエンジン回転数に応じた制御信号を点火
回路１７、インジェクタ２７及びサーボモータ２３に対
してそれぞれ出力し、点火時期、燃料噴射タイミングと
燃料噴射期間（燃料噴射量）及び排気タイミングをそれ
ぞれ最適に制御する。

【００３４】次に、２サイクルエンジン１の作用を説明
する。

【００３５】２サイクルエンジン１が始動され、ピスト
ン４がシリンダ３内を下死点（ＢＤＣ）から上死点（Ｔ
ＤＣ）に向かって上動する圧縮行程においては、クラン
ク室９に発生する負圧に引かれて新気（外気）が図６に
示すように吸気サイレンサ１４、スロットルボディ１
３、吸気マニホールド１２及びリード弁１１を経てクラ
ンク室９内に流入する。そして、クランク室９に流入し
た新気はその後の膨張行程において上死点から下死点に
向かって移動するピストン４によって１次圧縮される。

【００３６】而して、中・高負荷時における膨張行程に
おいては、図８に示すように、各気筒についてタイミン
グｂ₁ で排気ポート１８ａが開き始めると、燃焼室Ｓで
の混合気によって発生した高温・高圧の排気ガスが排気
ポート１８ａから排気通路１８へと排出される排気ブロ
ーダウンが開始され、その後のタイミングａ₁ で掃気ポ
ート１９ａ〜２１ａが開くと、前のサイクルで１次圧縮
されたクランク室９内の新気が掃気通路１９〜２１を通
って掃気ポート１９ａ〜２１ａからシリンダ３内に流入
し、シリンダ３内の排気ガスを排気ポート１８ａから排
気通路１８へと押し出す掃気作用を行う。尚、図８にお
いて、ｅ₁ はインジェクタ２７がシリンダ３内に開口す
るタイミング、ｅ₂ は同インジェクタ２７がピストン４
によって閉じられるタイミングを示し、又、Ａは掃気ポ
ート１９ａ〜２１ａの開口期間、Ｂは排気ポート１８ａ
の開口期間、Ｅは燃料噴射限界期間をそれぞれ示す。

【００３７】ところで、本実施の形態に係る２サイクル
エンジン１においては、低負荷時においては燃焼の改善
を図るために間欠噴射が行われるが、図１０に示すよう
に、低負荷域においては排気タイミングが遅角せしめら
れるとともに、燃料の噴射タイミングが進角せしめられ
る。尚、図１０において、Ｉｄはアイドリング状態を示
す。

【００３８】ここで、排気タイミング制御装置による排
気タイミングの制御について説明する。

【００３９】前述のように、ＥＣＵ３６はエンジン回転
センサ３８によって検出されるエンジン回転数とスロッ
トル開度センサ３７によって検出されるエンジン負荷
（スロットル弁１３ａの開度）をパラメータとしてサー
ボモータ２３を駆動制御して排気制御バルブ２２を開閉
し、排気タイミングを次のように制御する。

【００４０】即ち、図１０に示すように、高速・高負荷
域においては排気制御バルブ２２の開度を大きくして排
気タイミングを進角し、低速・低負荷域においては排気
制御バルブ２２の開度を絞って排気タイミングを遅角す
る。つまり、低速・低負荷域においては、図１０に示す
ように、排気タイミングが遅角される結果、排気ポート
１８ａが開くタイミングｂ₁ が図８の矢印ｂ₁ ’方向に
移動すると、同排気ポート１８ａが閉じるタイミングｂ
₂ は図８の矢印ｂ₂ ’方向に移動して早くなり、結果的
に排気ポート１８ａの開口期間Ｂが短くなる。

【００４１】ここで、排気制御バルブ２２の開度と排気
タイミングとの関係について説明すると、図３に示すよ
うに排気制御バルブ２２が全開状態にあるときには、排
気行程においてピストン４が下動してその頂部が排気ポ
ート１８ａの上縁に達した時点で排気が開始されるが、
排気制御バルブ２２が全開状態から閉じて排気ポート１
８ａの上部を塞ぐと、ピストン４によって排気ポート１
８ａが開かれる時間が遅れるため、排気タイミングは遅
くなる。従って、排気タイミングは排気制御バルブ２２
の全開で最も早められ、排気制御バルブ２２が閉じてそ
の開度が小さくなるに従って排気タイミングが遅くな
り、排気制御バルブ２２の全閉時に排気タイミングは最
も遅くなる。

【００４２】而して、本実施の形態に係る２サイクルエ
ンジン１においては、インジェクタ２７によって燃料が
各気筒のシリンダ３内に直接噴射されるが、前記ＥＣＵ
３６は各インジェクタ２７に対して駆動信号を出力して
燃料の噴射タイミングをエンジン回転数と負荷に応じて
最適に制御する。即ち、図１０に示すように、低外部負
荷域或は低負荷域においては、間欠噴射（各気筒につい
て各サイクル毎に毎回燃料を噴射しないで複数のサイク
ルに付き１回の割合で燃料を噴射する方式）が行われる
が、この間欠噴射における間欠回数（燃料噴射が行われ
る間の間欠サイクルの回数）は外部負荷或は負荷の低下
と共に増加せしめられ、この間欠回数の増加と共に排気
タイミングが遅角せしめられる。そして、間欠回数はス
ロットル開度が高い程、又、同一スロットル開度におい
てはエンジン回転数が高い程、増加せしめられる。尚、
本願にて外部負荷とは、運動部品各部の摩擦抵抗、車輪
の転がり抵抗、空気抵抗及び正或は負の傾斜抵抗の総和
を言う。

【００４３】ここで、外部負荷が８％〜４％の間の低外
部負荷時において間欠回数が２である場合、即ち、各気
筒について３サイクル（クランク軸６の３回転）に付き
１回の燃料噴射を行う場合の各気筒（第１気筒〜第３気
筒）における燃料噴射タイミングと点火タイミングを図
９に示すが、同図に示すように、第１気筒と第２気筒、
第２気筒と第３気筒とはそれぞれ下死点（ＢＤＣ）の位
置が１２０°ずつずれている。

【００４４】而して、各気筒についてクランク軸６の３
回転に付き１回の燃料噴射（間欠噴射）が実施される
が、低負荷時での間欠噴射においては１回当たりの燃料
噴射量が多いため、又、混合気が点火されて燃焼するま
でに燃料と新気との混合が十分行われるようにするた
め、インジェクタ２７からシリンダ３内への燃料噴射タ
イミングが進角せしめられる。即ち、図９に示すよう
に、低負荷時においては排気ポート１８ａが閉じるタイ
ミングｂ₂ よりも早いタイミングで燃料噴射が開始さ
れ、インジェクタ２７がピストン４によって閉じられる
タイミングｅ₂ の直前に燃料噴射が終了している。尚、
図９において、ｑは燃料噴射期間、Ａ１〜Ａ４は各サイ
クル（クランク軸６の回転回数）での掃気ポート２２ａ
〜２４ａの開口期間、Ｂ１〜Ｂ４は同排気ポート２１ａ
の開口期間、Ｅ１〜Ｅ４は同燃料噴射限界期間をそれぞ
れ示す。

【００４５】而して、以上のようにインジェクタ２７か
らシリンダ３内に直接燃料が噴射されると、インジェク
タ２７に形成された一方の燃料噴射孔２７ａ（図５参
照）からは燃料が点火プラグ１６を指向して噴射されて
図３に示すように上向噴射流Ｘを形成し、他方の燃料噴
射孔２７ｂ（図５参照）からは燃料がピストン４の頂部
を指向して噴射されて下向噴射流Ｙを形成する。

【００４６】そして、上述のようにシリンダ３内で上向
噴射流Ｘと下向噴射流Ｙを形成する噴射燃料はシリンダ
３内でスワールやタンブルを発生する掃気（新気）と混
合され、これによって混合気が形成される。

【００４７】その後、ピストン４が下死点を過ぎて上死
点に向かって上動する圧縮行程に移行すると、図９に示
すタイミングａ₂ において先ず掃気ポート１９ａ〜２１
ａが閉じられ、続いてタイミングｂ₂ において排気ポー
ト１８ａが閉じられる。

【００４８】上述のように掃気ポート１９ａ〜２１ａと
排気ポート１８ａが閉じられると、シリンダ３内の混合
気はピストン４によって圧縮され、この圧縮された混合
気は図９に示すように上死点の直後のタイミングＣにお
いて点火プラグ１６によって着火されて燃焼せしめられ
る。

【００４９】そして、混合気の燃焼によって生じた高温
・高圧の排気ガスは前述のように排気行程において排気
ポート１８ａを通って排気通路１８へと排出される。

【００５０】以後、上記と同様の作用が繰り返され、当
該２サイクルエンジン１は連続して運転される。

【００５１】以上のように、本実施の形態においては、
間欠噴射が行われるために１回当たりの燃料噴射量が多
い低負荷域において燃料噴射タイミングが進角されるた
めに燃料と新気との混合の促進が図られて均一な混合気
が形成され、低負荷域での燃焼が安定化して排ガス特性
の改善を含むエンジン性能の向上が図られる。そして、
この低負荷域においては、排気タイミングが遅角されて
排気ポート１８ａが早く閉じられため、未燃燃料の排気
ポート１８ａへの吹き抜けが防がれて燃費が改善され
る。

【００５２】図１１はスロットルの変化に対応した燃料
噴射状況及び排気ポート開タイミングを示すタイミング
チャートである。

【００５３】スロットルが低負荷域と中負荷域への移行
負荷域であるスロットル開度ｔ₀ を境にして高負荷側よ
り低負荷側の方では間欠噴射をさせるため、エンジン回
転数が急変しないように低負荷側の方で燃料噴射量を多
くしている。又、スロットル開度ｔ₀ 以下のスロットル
開度域即ち低負荷域において、スロットル開度ｔ₁ ，ｔ
₂ のそれぞれを境にして、その前後のスロットル開度域
において間欠回数を変化させている。同様に、スロット
ル開度ｔ₁ ，ｔ₂ のそれぞれの境において、低負荷側の
燃料噴射量を多くしている。そして、同一噴射域におい
ては、負荷の低下と共に燃料噴射量を減少させている。

【００５４】一方、排気ポート開タイミングｂ₁ はスロ
ットル開度の低下と共に遅角させるようにしている。

【００５５】図８に示すように、高負荷域の燃料噴射ｑ
₁ は、スロットル開度ｔ₀ 近傍（但し、毎回噴射域にお
ける）燃料噴射ｑ₂ より噴射量が多く（噴射期間が長
く）、且つ、噴射開始のタイミングが早い。中負荷域に
おいては燃料噴射量は高負荷域の燃料噴射ｑ₁ と低負荷
域（但し、毎回噴射域における）の燃料噴射ｑ₂ の中間
となり、且つ、噴射開始のタイミングも両方の中間とな
る。

【００５６】スロットル開度がｔ₀ より小さくなると、
燃料噴射量は図１１に示すように増加される。即ち、燃
料噴射ｑ₃ ，ｑ₄ ，ｑ₅ の何れかとされる。何れも、燃
料噴射量（噴射期間の長さ）は同じであり、噴射開始の
タイミングが異なる。吹き抜けの影響が少ないエンジ
ン、例えばインジェクタの噴射方向が排気ポートから外
れるもの（図４において２７ａに示す位置に矢印方向が
噴射方向となるようにインジェクタを配置するもの）で
は、図８に示す燃料噴射ｑ₃ のように僅かに噴射開始タ
イミングを早め、点火タイミングＣまでに噴射した燃料
を気化混合させるとともに、余りにも早く噴射し過ぎる
ことによる吹き抜け新気中の燃料の混入割合を減らし、
或は点火プラグ１６を指向する図４の矢印２７ａにて示
す噴射方向とすることにより点火プラグ１６周りに濃混
合気を形成し、成層燃焼或は成層燃焼に近い予混合燃焼
を達成し、低負荷域での安定した燃焼による排気の清浄
化と燃費の向上を図ることができる。

【００５７】尚、燃料噴射開始のタイミングを変化させ
ないで、噴射終了のタイミングを遅らせる場合において
も、スロットル開度がｔ₀ より大きい場合に比べて排気
タイミングを遅くする（ｂ₁ 方向への変化）ことによ
り、点火タイミングＣから排気開始までの燃焼期間が長
くなるため、その分燃焼を完了させることができる。そ
して、排気タイミングを遅くすることは、排気ポート１
８ａを閉じるタイミングｂ₂ を早める（ｂ₂ ’方向への
変化）ことにもなり、燃料の吹き抜けを減らし、低負荷
域での安定した燃焼による排気の清浄化と燃費の向上を
達成することができる。

【００５８】又、燃料噴射開始のタイミングを変化させ
ないで、噴射終了のタイミングを遅らせる場合において
も、スロットル開度がｔ₀ より大きい場合に比べて点火
タイミングＣを遅角（Ｃ_d 方向への変化）することによ
り、点火までの燃料の気化に余裕を持たせ、その分燃焼
を完了することができ、低負荷域での安定した燃焼によ
る排気の清浄化と燃費の向上を達成することができる。
但し、点火タイミングＣを遅角し過ぎると排気開始まで
の燃焼行程で燃焼が完了せず、却って燃費や排気の清浄
性を悪化させる場合がある。

【００５９】スロットル開度がｔ₁ を境にして変化する
場合でも、高負荷側の燃料噴射を仮に図８におけるｑ₂
とすれば（実際にはｑ₃ 〜ｑ₅ の何れかの噴射となる
が）、低負荷側の燃料噴射をｑ₃ 〜ｑ₅ の何れかの噴射
とすることができる。この場合も上記と同様に、間欠噴
射域における低負荷域での安定した燃焼による排気の清
浄化と燃費の向上を達成することができる。

【００６０】尚、図１１に示す破線ｂ₁ ’は各所定開度
ｔ₀ ，ｔ₁ ，ｔ₂ を境として、それぞれスロットル開度
が小さい側で排気開始タイミングをより大きく遅らせる
ようにした場合の排気開始タイミング曲線である。

【００６１】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図１２に基づいて説明する。

【００６２】本発明は図１２に示す副排気通路１４７を
備える２サイクルエンジン１０１に対しても同様に適用
することができる。

【００６３】即ち、図１２は本発明の実施の形態２に係
る２サイクルエンジン１０１の模式的な側断面図であ
り、該２サイクルエンジン１０１は、主排気通路１１８
の他に前記副排気通路１４７を備えている。この副排気
通路１４７は主排気通路１１８の上方に形成され、その
一端は副排気ポート１４７ａとしてシリンダ１０３内の
主排気ポート１１８ａの上方に開口し、他端は主排気通
路１１８に連通している。

【００６４】そして、上記副排気通路１４７の途中に
は、排気タイミング制御装置を構成するロータリ式の排
気制御バルブ１２２が設けられており、副排気通路１４
７は排気制御バルブ１２２によって開閉される。

【００６５】従って、上記排気制御バルブ１２２によっ
て副排気通路１４７が開かれると、ピストン１０４が副
排気ポート１４７ａに達した時点で排気が開始されるた
めに排気タイミングが早められ、副排気通路１４７が排
気制御バルブ１２２によって閉じられると、ピストン１
０４が主排気ポート１１８ａに達するまで排気の開始が
遅れるため、逆に排気タイミングが遅角される。

【００６６】而して、本２サイクルエンジン１０１にお
いても、少なくとも低負荷時には間欠噴射が行われる
が、１回当たりの燃料噴射量が多い低負荷域においては
燃料噴射タイミングが進角されるために燃料と新気との
混合の促進が図られて均一な混合気が形成される一方、
排気タイミングが遅角されて未燃燃料の主排気ポート１
１８ａへの吹き抜けが防がれ、低負荷域での燃焼が安定
化して排ガス特性や燃費の改善を含むエンジン性能の向
上が図られる。尚、図１２において、１０４はピスト
ン、１１６は点火プラグ、１１９，１２０は掃気通路、
１２７はインジェクタである。

【００６７】尚、実施の形態１，２においては、シリン
ダ３の側壁にインジェクタ２７を配置したものを示した
が、インジェクタ２７をシリンダヘッド７に配置して燃
料を直接噴射する燃料噴射式２サイクルエンジンにおい
ても同様の構成により同様な効果が得られる。

【００６８】＜実施の形態３＞次に、本発明の実施の形
態２を図１３乃至図１５に基づいて説明する。

【００６９】図１３において、座標点Ｐ₅ は定格車体重
量及び所定体重の運転者１名が前傾姿勢で水平平坦路を
走行中にスロットル開度を全開（負荷を１００％）とし
た時の点であり、不図示の無段変速装置を経たエンジン
出力と外部負荷からエンジン回転数が約６０００ｒｐｍ
として求められるものを図示したものである。図１３は
この座標点Ｐ₅ の外部抵抗を１００％として、スロット
ル開度、走行路の勾配、エンジン回転数、外部負荷及び
排気開始タイミングの間の関係を示している。

【００７０】又、図１３において、Ｌ₀ は水平平坦路を
走行する時のエンジン回転数と外部負荷の関係を示し、
座標点Ｐ₀ において、スロットル開度全閉Ｉｄ（アイド
リング）状態の時に外部負荷は約０．７％であり、エン
ジン回転数はアイドル回転数Ｉｄ状態となる。この時の
排気開始タイミングは上死点前約１１２．８°とされ、
且つ、燃料噴射はクランク軸の６回転中、５回転中は燃
料噴射が無く（間引き回数＝間欠回数＝５）、１回転中
に噴射がなされる。水平平坦路を走行中、スロットル開
度を増加して開度１／８とすると、図１３のＬ₀ に沿っ
て座標点Ｐ₁ の外部負荷約７．２％、エンジン回転数約
２３００ｒｐｍとなる。この時の排気開始タイミングは
上死点前約１１０．７°とされ、且つ、燃料噴射はクラ
ンク軸の３回転中、２回転燃料噴射が間引かれ、１回転
中に噴射がなされる。

【００７１】更に、水平平坦路を走行中、スロットル開
度を増加して開度７／４８とすると、図１３のＬ₀ に沿
って座標点Ｐ₂ の外部負荷約９．８％、エンジン回転数
約２９００ｒｐｍとなる。この時の排気開始タイミング
は上死点前約１１０°とされ、且つ、燃料噴射はクラン
ク軸の２回転中、１回転燃料噴射が間引かれ、１回転中
に噴射がなされる。

【００７２】更に、水平平坦路を走行中、スロットル開
度を増加して開度１／４とすると、図１３のＬ₀ に沿っ
て座標点Ｐ₃ の外部負荷約３５％、エンジン回転数約３
８００ｒｐｍとなり、スロットル開度を更に増加して開
度１／２とすると、図１３のＬ₀ に沿って座標点Ｐ₄ の
外部負荷約６７％、エンジン回転数約５０００ｒｐｍと
なり、更にスロットル開度を増加して開度１／１とする
と、図１３のＬ₀ に沿って座標点Ｐ₅ の外部負荷約１０
０％、エンジン回転数約６０００ｒｐｍとなる。座標点
Ｐ₃ 〜Ｐ₅ においては、クランク軸の１回転毎に燃料噴
射が実施されるとともに、排気開始タイミングは座標点
Ｐ₃ で上死点前約１０６．５°、座標点Ｐ₃ で上死点前
約１０２．５°、座標点Ｐ₃ で上死点前約９７°とされ
る。

【００７３】図１３において、Ｌ₁ は勾配が例えば４／
１００の下り坂路を走行する時のエンジン回転数と外部
負荷の関係を示し、Ｌ₂ は勾配が例えば８／１００の下
り坂路を走行する時のエンジン回転数と外部負荷の関係
を示す。同様に、Ｌ_-1は勾配が例えば４／１００の上り
坂路を走行する時のエンジン回転数と外部負荷の関係を
示している。

【００７４】座標点Ｐ₆ は勾配４／１００の上り坂路を
走行中にスロットル開度が１／４にされた時の点であ
り、このとき外部負荷は約４０％、エンジン回転数は約
２３００ｒｐｍとなり、排気開始タイミングは上死点前
約１０６．５°とされる。この点では燃料噴射はクラン
ク軸の１回転毎に実施される。同様に座標点Ｐ₇ は勾配
８／１００の下り坂路を走行中にスロットル開度が１／
１０にされた時の点であり、このとき外部負荷は約２．
２％、エンジン回転数は約３６００ｒｐｍとなり、排気
開始タイミングは上死点前約１１１．５°とされる。こ
の点ではクランク軸の６回転中の燃料噴射の間欠回数が
５回とされ、クランク軸の６回転中の１回転中にのみ燃
料噴射が実施される。尚、この間欠噴射領域における燃
料噴射方法として、クランク軸の１回転中１回の噴射の
ものと、複数回のものが実施可能である。

【００７５】図１４は間欠噴射領域における燃料噴射方
法として、クランク軸の１回転中１回の噴射のものにお
ける、エンジン回転数を一定にした状態におけるスロッ
トル開度と噴射間引き回数及び噴射タイミングの関係を
示す図であり、図１５は間欠噴射領域における燃料噴射
方法として、クランク軸の１回転中複数回（例えば２
回）の噴射のものにおける、エンジン回転数を一定にし
た状態におけるスロットル開度と噴射間引き回数及び噴
射タイミングの関係を示す図である。

【００７６】図１４において、所定スロットル開度ｔ₀
以上で噴射間引き回数は０とされ、クランク軸の１回転
毎に噴射される。所定スロットル開度ｔ₀ は図１３から
分かるとように、外部負荷（即ち、特に傾斜抵抗となる
走行路の勾配）により、下り勾配が大きくなる程ど大き
くされ、下り勾配が小さくなる程、更に上り勾配が大き
くなる程小さくなる。図１３に従えば、例えばエンジン
回転数が約１８００ｒｐｍにおける場合、このスロット
ル開度ｔ₀ は１／７とされる。このスロットル開度は上
り勾配４／１００の坂道を上って行くことが可能であ
り、スロットル開度が大きくなる程エンジン回転数が約
１８００ｒｐｍでより勾配の急な上り坂を走行可能とな
る。この場合、所定スロットル開度ｔ₀ 以上で噴射間引
き回数は０とされ、クランク軸の１回転毎に噴射され
る。この領域において、スロットル開度が大きくなる程
噴射始めのタイミングが進められ、スロットル開度全開
においては、掃気ポート１９ａ〜２１ａが閉じられる前
から噴射が開始される。又、スロットル開度が大なる程
噴射終わりのタイミングが遅らされ、スロットル開度全
開においては、噴射が可能な燃料噴射限界期間Ｅの終端
直前に噴射が終了とされる。この噴射始めから噴射終了
の期間は、図１１に示す１回当たりの燃料噴射量Ｍに正
比例する。

【００７７】上り勾配が小さくなる程、エンジン回転数
を約１８００ｒｐｍに一定とする走行において、スロッ
トル開度を小さくして良く、スロットル開度がｔ₀ と所
定の開度ｔ₁ の間は噴射間引き回数は１とされ、スロッ
トル開度がｔ₁ と所定の開度ｔ₂ の間は噴射間引き回数
２とされ、スロットル開度がｔ₂ 以下において噴射間引
き回数は５とされる。各所定開度ｔ₀ ，ｔ₁ ，ｔ₂ を境
として、それぞれスロットル開度が小さい側で噴射始め
が進められ、噴射終わりタイミングは同じとされること
により１回の噴射当たりの燃料噴射量が増加され、間欠
回数の増加によるエンジン出力の低下を防止している。
且つ、噴射始めのタイミングを進めることにより、噴射
から点火までの期間を長くすることにより噴射燃料の気
化を促進可能であり、点火前により確実に適正混合気を
形成できる。又、図１１及び図１３に示すように、排気
開始タイミングを間欠回数の増加に対応して遅らせるよ
うにしており、且つ、ピストン上昇行程において排気ポ
ート１８ａを閉じるタイミングを進めて圧縮比を増加し
ており、又、間引きにより噴射点火のクランク軸回転サ
イクルにおける残留ガスを減少できるので、エンジン回
転の安定化、排気の清浄化及び燃費向上が可能となる。

【００７８】図１５において、間欠噴射域における第１
噴射の噴射始めは、各所定開度ｔ₀，ｔ₁ ，ｔ₂ を境と
して、それぞれスロットル開度が小さい側で噴射始めが
進められ、且つ、噴射終わり所定開度ｔ₀ を境として進
められるが、各所定開度ｔ₁，ｔ₂ を境としては同じと
される。且つ、第２噴射については間欠噴射域において
常に一定の噴射始め、噴射終わりとされる。この２段噴
射は、噴射方向の全て或は一部が点火プラグ１６を指向
する時に有効であり、点火時に点火プラグ１６の周囲に
濃混合気を形成して成層燃料を可能とする。

【００７９】尚、不図示の記憶装置には図１３に示すデ
ータがデジタル化され、スロットル開度とエンジン回転
数の２次元の各点に対応して排気開始タイミング値を与
える３次元マップ、スロットル開度とエンジン回転数の
２次元の各点に対応して間欠回数値を与える３次元マッ
プの２種がメモリーされる。更に、図１４或は図１５に
示すデータがデジタル化され、スロットル開度とエンジ
ン回転数の２次元の各点に対応した噴射始め値、噴射終
了値、点火時期値の各３次元マップもそれぞれ不図示の
記憶装置にメモリーされる。

【００８０】運転者がスロットルグリップ１５によりス
ロットル開度（負荷）を与えると、エンジン１は出力と
外部負荷が均衡する回転数で回転する。図７における制
御装置３６は、所定の微小時間毎にスロットル開度デー
タとエンジン回転数データを取り込み、各マップから点
火時期値、間欠回数値、噴射始め値、噴射終了値及び排
気開始タイミング値をそれぞれ求め、点火回路１７、イ
ンジェクタ２７、サーボモータ２３をそれぞれ制御す
る。

【００８１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、燃料をシリンダ内に直接噴射するとともに、少
なくとも低負荷時において燃料を間欠噴射する燃料噴射
式２サイクルエンジンにおいて、少なくとも低負荷時に
は燃料噴射開始タイミングを進角するようにしたため、
低負荷時の燃料の気化混合を促進して燃焼の安定化を図
り、低負荷域での排ガス特性や燃費を改善することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジンを搭載する自動二輪車要部（エンジン部
分）の側断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジンの平面図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジン上部の縦断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジンの模式的平断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジンのインジェクタの噴射孔の位置と大きさを
示す図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジンにおける燃料と新気の流れを示すフローチ
ャートである。

【図７】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジンの制御系の主要な構成を示すブロック図で
ある。

【図８】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジンの中・高負荷時の排気ポートと掃気ポート
の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。

【図９】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サイ
クルエンジンの低負荷時における燃料噴射及び点火タイ
ミングを示すタイミングチャートである。

【図１０】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射式２サ
イクルエンジンにおけるエンジン回転数に対する外部負
荷と間欠回数を排気開始タイミングとスロットル開度を
パラメータとして示す図である。

【図１１】スロットルの変化に対応した燃料噴射状況及
び排気ポート開タイミングを示すタイミングチャートで
ある。

【図１２】本発明の実施の形態２に係る燃料噴射式２サ
イクルエンジンの模式的な側断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態３に係る燃料噴射式２サ
イクルエンジンにおけるエンジン回転数に対する外部負
荷と間欠回数を排気開始タイミングとスロットル開度及
び走行路をパラメータとして示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態３に係る燃料噴射式２サ
イクルエンジンの間欠噴射領域における燃料噴射方法と
して、クランク軸の１回転中１回の噴射のものにおけ
る、エンジン回転数を一定にした状態におけるスロット
ル開度と噴射間引き回数及び噴射タイミングの関係を示
す図である。

【図１５】図１５は本発明の実施の形態３に係る燃料噴
射式２サイクルエンジンの間欠噴射領域における燃料噴
射方法として、クランク軸の１回転中複数回の噴射のも
のにおける、エンジン回転数を一定にした状態における
スロットル開度と噴射間引き回数及び噴射タイミングの
関係を示す図である。

【符号の説明】

１，１０１燃料噴射式２サイクルエンジン３，１０３シリンダ１８ａ，１１８ａ排気ポート２２，１２２排気制御バルブ（排気タイミング制
御装置）２７インジェクタ３６エンジン制御装置３７スロットル開度センサ３８エンジン回転センサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２５Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２５Ａ３２５Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料をシリンダ内に直接噴射するととも
に、所定負荷を境にして、該所定負荷より低負荷域にお
いて間欠噴射し、前記所定負荷より高負荷域において毎
回燃料を噴射するようにした燃料噴射式２サイクルエン
ジンにおいて、前記所定負荷の近傍において、燃料噴射量を毎回噴射域
側より間欠噴射域側の方を多くするとともに、燃料噴射
開始タイミングを毎回噴射域側より間欠噴射側の方を早
くするようにしたことを特徴とする燃料噴射式２サイク
ルエンジン。
【請求項２】排気タイミングを制御する排気タイミン
グ制御装置を配置するとともに、前記所定負荷の近傍に
おいて、排気タイミングを毎回噴射域側より間欠噴射域
側の方を遅くしたことを特徴とする請求項１記載の燃料
噴射式２サイクルエンジン。
【請求項３】間欠噴射域においては、間欠回数を負荷
の低下と共に増加させるとともに、排気タイミングを間
欠回数の増加と共に遅角することを特徴とする請求項１
記載の燃料噴射式２サイクルエンジン。
【請求項４】スロットル開度が小さい程、又、同一ス
ロットル開度においてはエンジン回転数が高い程、前記
間欠回数を増加させることを特徴とする請求項３記載の
燃料噴射式２サイクルエンジン。
【請求項５】燃料をシリンダ内に直接噴射するととも
に、少なくとも低負荷において燃料を間欠噴射する燃料
噴射式２サイクルエンジンにおいて、間欠噴射域における第２の所定負荷域を境にして低負荷
側の間欠回数を、前記第２の所定負荷を境にして高負荷
域の間欠回数より大きくするとともに、前記第２の所定
負荷の近傍において、燃料噴射量を第２の所定負荷を境
にして高負荷側より低負荷側の方を多くするとともに、
燃料噴射開始タイミングを高負荷側より低負荷側の方を
早くするようにしたことを特徴とする燃料噴射式２サイ
クルエンジン。
【請求項６】排気タイミングを制御する排気タイミン
グ制御装置を配置するとともに、前記第２の所定負荷の
近傍において、排気タイミングを第２の所定負荷を境に
して高負荷側より低負荷側の方を遅くしたことを特徴と
する請求項５記載の燃料噴射式２サイクルエンジン。