JPS61215432A - 多気筒２サイクルエンジン - 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、シリンダ周壁にピストンにより開閉される掃
気ポートが開口した多気筒２サイクルエンジンの改良に
関する。

（従来の技術） 従来、２サイクルエンジンとして、例えば特開昭５９−
１５８３２９号公報に開示されているように、クランク
室に吸気通路を吸気ポートを介して開口し、シリンダ周
壁に、上記クランク室に連通ずる掃気通路を掃気ポート
を介して開口するとともに排気通路を排気ポートを介し
て開口し、掃気ポートと排気ポートとをピストンにより
所定のタイミングで開閉して、吸気ポートからクランク
室に吸入された混合気をピストンの下降により圧縮して
掃気ポートからシリンダに供給する一方、排気ポートか
ら排気ガスを排出するようにしたものは知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来の２サイクルエンジンでは、排気ガ
スをスムーズに排出させるべく掃気ポートの開期間と排
気ポートの開時期とをオーバラップさせて掃気ポートか
ら供給した混合気によってシリンダの排気ガスを押し出
すようにしているので、掃気ポートから吸入された混合
気がそのまま排気ポートへ吹き抜けて燃費の増大および
エミッション性の悪化を招くという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、ピストンに支配されないタイミング
で混合気の供給および排気の排出を行うとともに、掃気
ポートにはエアのみを供給することにより、排気ガスの
排出をスムーズに行いながら混合気の吹き抜けを防止す
ることにある。

しかし、このような２サイクルエンジンで混合気の空燃
比を適正空燃比にするべくエンジンの排気ガス中の酸素
濃度によりエンジンの空燃比を目標値にフィードバック
制御する場合、排気ガスはシリンダで燃焼した燃焼ガス
のみならず掃気ポートから排気ポートに吹ぎ抜けるエア
を含んでいるので、空燃比の検出値が実際の空燃比より
も稀薄な値となることから、このような検出値に基づい
て混合気の°空燃比がフィードバック制御されると、エ
ンジンに供給される混合気の空燃比が過濃となり、エミ
ッション性能の悪化や燃費の増大を招く。

また、多気筒エンジンにおいては、掃気ポートから排気
ポートへのエアの吹き抜けが燃焼気筒類に行われるので
、排気ガス中の酸素濃度と実際に各気筒で燃焼したガス
の酸素濃度との差が一層大きくなり、上記問題がより顕
著となる。

そのため、さらに本発明の目的は、排気ガス中の酸素濃
度の検出タイミングを適切に設定してシリンダで燃焼し
た燃焼ガスの酸素濃度を検出することにより、エンジン
の空燃比を正確に検出してそれに基づきエンジンに供給
される混合気の空燃比を適正空燃比に正確にかつ精度良
く制御することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、各気筒
のシリンダ周壁にピストンにより間開される掃気ポート
を開口するとともに、各気筒のシリンダのピストン、し
死点位置より上方位置に各気筒別に分岐した吸気通路と
排気通路とを各々吸・排気ポートを介して開口し、８吸
・排気ポートにそれぞれ各ポートを開開する吸・排気弁
を配設し、上記各掃気ポートをそれぞれ掃気通路により
各気筒別の吸気通路、もしくはその吸気通路の分岐部上
流側に連通接続する。また、各気筒の吸・排気弁の開閉
タイミングを、ピストン下死点近傍で吸気弁が開きかつ
排気弁が閉じるとともに、排気弁の開弁時期が掃気ポー
トの開時期よりも早くなるよう設定する。さらに、上記
各気筒別の排気通路の合流部下流側に、各気筒からの排
気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を設け
、また吸気通路の掃気通路接続部下流に、各気筒に燃料
を供給する燃料供給手段を設ける。そして、上記酸素濃
度検出手段により少なくとも１つの気筒の排気弁が開き
かつ金気筒の掃気ポートが閉じている期間に検出された
酸素濃度に基づいて各気筒に供給される混合気の空燃比
を設定するように上記各燃料供給手段を制御する制御手
段を設ける構成とするものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、吸気通路と排気通路と
をシリンダのピストン上死点位置より上方位置に間口し
てそれぞれ吸・排気弁により開閉するようにしたので、
ピストンに支配されない吸排気タイミングの設定が可能
となる。すなわち、ピストン下死点近傍では吸気弁が開
きかつ排気弁が閉じるよう設定されることにより吸気ポ
ートの開期間と排気ポートの開期間とのオーバラップが
狭められて吸気ポートから排気ポートへの混合気の吹き
抜けが抑制される。また、掃気ポートにはエアのみが供
給されるので、掃気ポートから排気ポートへはエアのみ
が掃気効率良く吹き扱けることになる。

さらに、排気弁の開弁時期が掃気ポートの開時期よりも
早くなるよう設定されることにより、少なくとも１つの
気筒の排気弁が開きかつ金気筒の掃気ポートが閉じてい
る期間が存在することになり、この期間では排気ガスは
シリンダで燃焼した燃焼ガスのみとなる。したがって、
この期間に検出された酸素濃度によればエンジンの空燃
比を正確に検出でき、この空燃比に基づいて各気筒に供
給される混合気の空燃比を設定することにより、混合気
の空燃比が適正空燃比に正確にかつ精度良く制御される
ことになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る２気筒２サイクルエン
ジンを示す。１はエンジン本体Ｅにおいて各気筒に形成
されたシリンダ、２は該シリンダ１内に摺動自在に配設
されたピストンであって、該エンジン本体Ｅの各気筒の
シリンダ周壁３にはピストン２の下降・上昇に伴い該ピ
ストン２の周壁によって開閉される掃気ポート４が開口
されている。また、上記エンジン本体Ｅにおいて各気筒
のシリンダ１のピストン上死点位Ｈ（第１図の実線位置
）より上方位置には、各気筒別に分岐した分岐吸気通路
５ａと分岐排気通路６ａとが各々吸・排気ポート８．９
を介して開口されており、該８吸・排気ポート８．９に
はそれぞれ各ポート８゜９を開閉する吸・排気弁１０．
１１が配設されている。また、上記各掃気ポート４は掃
気通路１２により各気筒別の分岐吸気通路５ａに連通接
続されている。また、各分岐吸気通路５ａの分岐部５ｂ
上流の主吸気通路５にはエアを過給するエアポンプ１３
が配設されており、該エアポンプ１３により過給された
エアに後述するインジェクタ２２から燃料を噴射供給し
て混合気を生成し、各吸気ポート８よりシリンダ１内に
供給する一方、上記過給エアを掃気ポート４にも各掃気
エアとして供給するようにしている。尚、６は各分岐排
気通路６ａの集合部下流側の主排気通路、１４は主吸気
通路５上流に配設されたエアクリーナ、１５は各掃気通
路１２の途中とエアポンプ１３上流の主吸気通路５とを
連通するバイパス通路、１Ｇは該各バイパス通路１５に
配設され過給圧を所定値以下に保持制御するリリーフ弁
である。また、１７は各分岐吸気通路５ａに配設された
スロットル弁、１８は各掃気通路１２に配設された流量
調整用の制御弁、１９は各気筒に配設された点火プラグ
である。

そして、上記８吸・排気弁１０．１１の９１１ｗ１タイ
ミングは、第２図に示すように、ピストン下死点近傍で
吸気弁１０が開きかつ排気弁１１が閉じるとともに、排
気弁１１の開弁時期が掃気ポート４の開時期よりも早く
、かつ吸気弁１ｏの閉弁時期が掃気ポート４の閉時期よ
りも遅くなるように設定されている。

さらに、上記主吸気通路５の分岐部５ｂ上流側で且つエ
アポンプ１３の上流側には各気筒への吸入空気流量を検
出するホットワイヤ式エアフローセンサ２１が配設され
ている。また、上記各分岐吸気通路５ａの掃気通路接続
部下流には、各気筒に燃料を供給する燃料供給手段とし
てのインジェクタ２２が配設されている。一方、上記主
排気通路６の合流部６ｂ下流側には各気筒からの排気ガ
ス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段としての０
２センサ２３が配設されている。上記各インジェクタ２
２には各インジェクタ２２を駆動制御するＣＰＵよりな
るコントロールユニット２４が接続されており、該コン
トロールユニット２４には上記エアフローセンサ２１．
０２センサ２３およびクランク角を検出するクランク角
センサ２５の各信号が入力されており、吸入空気流量、
酸素濃度およびクランク角に応じて各インジェクタ２２
を駆動制御し、第４図に示プ如く少なくとも１つの気筒
の排気弁１１が開きかつ全気筒の掃気ポート４が閉じて
いる期間Ｔ、Ｔ、・・・に検出された酸素濃度に曇づい
て各気筒に供給される混合気の空燃比を設定するよう上
記各インジェクタ２２゜２２．・・・を制御するように
した制御手段２６が構成されている。

尚、この酸素濃度を検出する場合、排気ガス（燃焼ガス
）が各シリンダ１から排出されてから０２センサ２３に
到達するまでに要する時間遅れｔを考慮して、上記期間
Ｔよりも【たけ遅く酸素濃度を検出するなどの補正処理
を行えば制御！ＩＩＩ度を向上することができ好ましい
。

次に、上記実施例の作動を第３図に基づいて説明するに
、各気筒において、吸・排気弁１０．１１および掃気ポ
ート４が閉じかつピストン２が上昇してシリンダ１内の
混合気が圧縮され、上死点前２０度で点火プラグ１９が
点火すると混合気が爆発燃焼する。そして、燃焼ガスの
膨張によりピストン２が下死点腕８０度まで下降すると
、排気弁１１が開いて排気が始まり、下死点１５０度ま
で下降すると、掃気ポート４が開く。このように、排気
弁１１の開弁時期が掃気ポー］・４の開時期よりも早い
ので、排気ガスの排出開始によりシリンダ圧力が十分低
下してからエアがシリンダ１に供給されることになり、
排気が掃気ポート４へ逆流するのを防止できる。また、
排気弁１１が開いてから掃気ポート４が開くまでの期間
では、シリンダ１で燃焼した燃焼ガスのみが排気ガスと
して排気ポート９から分岐排気通路６ａへ排出されるこ
とになる。そして、掃気ポート４が開くと、掃気　　゛
ポート４からはエアポンプ１３により過給された加圧エ
アがシリンダ１内に供給され、この加圧エアにより排気
ガスが加圧エアと共に排気ポート９から分岐排気通路６
ａへ効率良く掃気排出される。

このように掃気ポート４から排気ポート１１ヘエアが吹
き抜けるものの、このエア中には燃料成分は含まれてい
ないので、排気ガスの掃気を確実かつ効率良く行いなが
ら燃費の低減およびエミッションの改善を図ることがで
きる。

次に、ピストン２が下死点近傍まで下降すると、下死点
前１０度で吸気弁１０が開き、下死点後１０度で排気弁
１１が閉じて、吸気ポート８からはエアポンプ１３によ
り過給された混合気がシリンダ１内に供給されて給気が
始まる。このように吸気ポート８の開期間と排気ポート
９の開期間とのオーバラップが狭められることにより、
吸気ポート８から排気ポート９への混合気の吹き扱けが
可及的に抑制されて、燃費の低減およびエミッション性
の改善の実効を上げることができる。

さらに、ピストン２が下死点後５０１１まで上昇すると
、掃気ポート４が閉じるが、吸気弁１０はその後も下死
点１８０度まで開き続けて混合気がシリンダ１に供給さ
れる。このことにより、吸気ポート８の開く期間が良く
なるので、混合気の充填ｌを増大させることができる。

しかも、吸気ポート８にはエアポンプ１３によって送給
された混合気が供給されるので、ピストン２上昇により
シリンダ圧力の上昇に拘らず上記吸気ポート８の開期間
の間混合気をシリンダ１に強制的に充填することができ
るので、充填機を確実に増大させることができ、エンジ
ン出力を向上させることができる。

この場合、第４図に示す如く、少なくとも１つの気筒（
例えば第１気筒）の排気弁１１が開きかつ全気筒（第１
気筒および第２気筒）の掃気ポート４が閉じている期間
Ｔ、Ｔ、・・・での排気ガスは、排気弁１１が開いてい
る気筒（第１気筒）で燃焼した燃焼ガスそのものであり
、掃気ポート４から排気ポート９に吹き抜けたエアを含
んでいないので、この期間Ｔ、Ｔ・・・に検出された酸
素濃度によりエンジンの空燃比を正確に検出することが
できる。その結果、この空燃比に基づいて各気筒に供給
される混合気の空燃比を設定してインジェクタ２２から
燃料を噴射供給することにより、混合気の空燃比を適正
空燃比に正確にかつ精度良く制御することができ、エン
ジンの出力向上と、燃費低減との両立を図りつつ、空燃
比のリッチ化を防止してエミッション性の一層の改善を
図ることができる。

さらに、第５図は本考案を３気筒２サイクルエンジンに
適用した場合における酸素濃度検出タイミングを示し、
燃焼順序の隣り合う気筒の掃気ポート４の開いている期
間がオーバラップしない限リ、酸素濃度を検出する期間
Ｔを上記実施例と同一条件（少なくとも１つの気筒の排
気弁が開きかつ金気筒の掃気ポートが閉じている期間）
で設定することが可能であり、上記実施例と同様の作用
。

効果を賽する。

尚、上記実施例では掃気ポート４を掃気通路１２により
各気筒別の分岐吸気通路５ａに連通接続したが、掃気通
路１２により分岐部５ｂ上流でかつエアポンプ１３下流
の主吸気通路５に連通接続するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の多気筒２サイクルエンジ
ンによれば、ピストン下死点近傍では吸気弁が開きかつ
排気弁が閉じるよう設定できるので、吸気ポートから排
気ポートへの混合気の吹き抜けを抑制できるとともに、
掃気ポートにはエアのみを送給するので、掃気ポートか
ら排気ポートへはエアのみが吹ぎ抜けることになり、よ
ってエンジンの出力向上、燃費の低減およびエミッショ
ン性の改善を図ることができる。

さらに、いずれの気筒においても掃気ポートから排気ポ
ートへのエアの吹き抜けが行われないときに各気筒から
の排気ガス中の酸素濃度を検出し、この各気筒で燃焼し
た燃焼ガスの酸素濃度から検出された正確な空燃比に基
づいて各気筒に供給される混合気の空燃比を設定するよ
うにしたので、混合気の空燃比を正確にかつ精度良く制
御することができ、よってエンジンの出力向上を図りな
がらエミッション性の改善および燃費低減を一層図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成図
、第２図は掃気ポートおよび吸・排気弁の開閉タイミン
グを示す説明図、第３図はエンジンの作動行程を説明す
る説明図、第４図は２気筒２サイクルエンジンでの掃気
ポートおよび吸・排気弁の開期間に対する排気ガス中の
酸素濃度の検出タイミングを示す説明図であり、第５図
は３気筒２サイクルエンジンでの第４図相当図である。 Ｅ・・・エンジン本体、１・・・シリンダ、２・・・ピ
ストン、３・・・シリンダ周壁、４・・・掃気ポート、
５・・・主吸気通路、５ａ・・・分岐吸気通路、６・・
・主排気通路、６ａ・・・分岐排気通路、６ｂ・・・合
流部、８・・・吸気ポート、９・・・排気ポート、１０
・・・吸気弁、１１・・・排気弁、１２・・・掃気通路
、２１・・・エアフローセンサ、２２・・・インジェク
タ、２３・・・０２センサ、２４・・・コントロールユ
ニット、２６・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各気筒のシリンダ周壁にピストンにより開閉され
   る掃気ポートが開口するとともに、各気筒のシリンダの
   ピストン上死点位置より上方位置に各気筒別に分岐した
   吸気通路と排気通路とが各々吸・排気ポートを介して開
   口し、各吸・排気ポートにはそれぞれ各ポートを開閉す
   る吸・排気弁が配設され、上記各掃気ポートがそれぞれ
   掃気通路により各気筒別の吸気通路、もしくはその吸気
   通路の分岐部上流側に連通接続されており、各気筒の吸
   ・排気弁の開閉タイミングは、ピストン下死点近傍で吸
   気弁が開きかつ排気弁が閉じるとともに、排気弁の開弁
   時期が掃気ポートの開時期よりも早くなるよう設定され
   た多気筒２サイクルエンジンであつて、上記各気筒別の
   排気通路の合流部下流側に設けられ、該各気筒からの排
   気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、吸
   気通路の掃気通路接続部下流に設けられ、各気筒に燃料
   を供給する燃料供給手段と、上記酸素濃度検出手段によ
   り少なくとも１つの気筒の排気弁が開きかつ全気筒の掃
   気ポートが閉じている期間に検出された酸素濃度に基づ
   いて各気筒に供給される混合気の空燃比を設定するよう
   に上記各燃料供給手段を制御する制御手段とを設けたこ
   とを特徴とする多気筒２サイクルエンジン。