JP2838449B2 - Operating method of 2-4 cycle engine - Google Patents

Operating method of 2-4 cycle engine

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JP2838449B2
JP2838449B2 JP3106873A JP10687391A JP2838449B2 JP 2838449 B2 JP2838449 B2 JP 2838449B2 JP 3106873 A JP3106873 A JP 3106873A JP 10687391 A JP10687391 A JP 10687391A JP 2838449 B2 JP2838449 B2 JP 2838449B2
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valve
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河村英男
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株式会社いすゞセラミックス研究所
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの回転数や負荷
の変化などエンジンの運転状況に応じてタ−ボチャ−ジ
ャ、２サイクル運転および４サイクル運転を逐次選択し
切り換えることにより、エンジン効率を向上するように
した２−４サイクルエンジンの運転方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger, a two-cycle operation and a four-cycle operation, which are sequentially selected and switched according to the operating condition of the engine, such as changes in engine speed and load, thereby improving engine efficiency. The present invention relates to an improved operation method of a 2-4 cycle engine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来のピストン往復式エンジンはピスト
ンの一往復、すなわちクランク軸一回転にて吸入、圧
縮、爆発、排気の工程を行なう２サイクルエンジンと、
ピストンの二往復、すなわちクランク軸二回転の間に前
記の四工程を行なう４サイクルエンジンとに大別され
る。2. Description of the Related Art A conventional piston reciprocating engine is a two-stroke engine which performs suction, compression, explosion, and exhaust processes in one reciprocation of a piston, that is, one revolution of a crankshaft.
The engine is roughly classified into a four-cycle engine that performs the above-described four steps during two reciprocations of the piston, that is, two rotations of the crankshaft.

【０００３】そして２サイクルエンジンではシリンダス
リ−ブの下方に吸気ポ−トを配置し、ピストンの下降時
に圧送される空気により、吸入と排気とを同時平行して
行い、クランク軸の一回転毎に爆発が行なわれるため出
力軸の回転変動が少なく、高いトルクを発生することが
できるという特性を有する。その反面において２サイク
ルエンジンは吸入と排気を同時平行して行なうので、例
えばアイドリング時のようにエンジンの負荷が低くエン
ジンの回転数が低い段階では排気ガス圧力が低いので十
分な掃気を行なうことができず、このような段階では２
サイクルエンジンとして作動しにくいという特性があ
る。In a two-stroke engine, an intake port is arranged below a cylinder sleeve, and intake and exhaust are simultaneously performed in parallel by air pumped when the piston descends. Due to the explosion, there is a characteristic that the rotation fluctuation of the output shaft is small and a high torque can be generated. On the other hand, since the two-stroke engine simultaneously performs intake and exhaust in parallel, exhaust gas pressure is low when the engine load is low and the engine speed is low, such as during idling, so that sufficient scavenging can be performed. Not at this stage,
There is a characteristic that it is difficult to operate as a cycle engine.

【０００４】一方４サイクルエンジンでは吸入と排気と
がそれぞれ独立した工程にて行なわれるのでシリンダ内
の空気とガスの置換が十分に行なわれる。そのために４
サイクルエンジンは２サイクルエンジンに比べて低負荷
低速運転時における吸入効率がよいが、エンジンの運転
時には高いトルクを得ることができないという特性を有
する。しかしながら４サイクルエンジンはとくにエンジ
ン回転速度が高速時において吸入空気の量が確保でき、
燃料消費率が少ないという特性がある。On the other hand, in a four-cycle engine, intake and exhaust are performed in independent steps, so that air and gas in the cylinder are sufficiently replaced. 4 for that
The cycle engine has a higher suction efficiency during low-load low-speed operation than the two-cycle engine, but has a characteristic that high torque cannot be obtained during operation of the engine. However, the four-stroke engine can secure the amount of intake air especially when the engine speed is high,
There is a characteristic that the fuel consumption rate is small.

【０００５】次にタ−ボチャ−ジャはエンジンの排気ガ
スにてタ−ビンを回転し、このタ−ビンと同軸に設けら
れたコンプレッサを回転して空気を過給することにより
エンジンの効率を向上するようにしている。したがっ
て、このタ−ボチャ−ジャを駆動するためには、エンジ
ンの排気圧力と温度が高いことが必要であるので、排気
ガス圧力が低い段階、すなわちエンジン負荷が低い段階
ではタ−ボチャ−ジャによる過給ができないという実情
がある。この実情を回避するためにタ−ボチャ−ジャに
タ−ビンと同軸に電動−発電が出来る回転機を設け、エ
ンジンの負荷が高い段階では十分にエネルギを有する排
気によりタ−ビンを回転させ、その回転力で電動−発電
機を発電機として動作させて得られる電力を蓄電手段に
蓄えておく。エンジンの負荷が低い段階では、蓄電手段
に蓄えられている電力を用いて電動−発電機を電動機運
転してコンプレッサを駆動し、エンジンの負荷が低い段
階でも吸入空気の過給を可能にしている。[0005] Next, the turbocharger rotates the turbine with the exhaust gas of the engine, and rotates a compressor provided coaxially with the turbine to supercharge the air, thereby increasing the efficiency of the engine. I try to improve. Therefore, in order to drive the turbocharger, it is necessary that the exhaust pressure and temperature of the engine be high. Therefore, when the exhaust gas pressure is low, that is, when the engine load is low, the turbocharger is not used. There is a situation that cannot be supercharged. In order to avoid this situation, the turbocharger is provided with a rotating machine capable of electric-power generation coaxially with the turbine, and when the load of the engine is high, the turbine is rotated by exhaust having sufficient energy, The electric power obtained by operating the motor-generator as a generator with the rotational force is stored in the power storage means. When the engine load is low, the compressor is driven by operating the motor-generator with the electric power stored in the power storage means to drive the compressor, and the intake air can be supercharged even when the engine load is low. .

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記２サイ
クルエンジンは負荷の軽重にかかわらず、２サイクルの
運転方式でしか運転できず、また、上記４サイクルエン
ジンは同じく４サイクルの運転方式でしか運転できな
い。この実情に鑑みて出願人は一つのエンジンで２サイ
クルおよび４サイクルに切り換えて運転することができ
る２−４サイクルエンジンを例えば特願平１−１１２５
０７号としてすでに出願している。これら一連の２−４
サイクルエンジンは、一応２サイクルおよび４サイクル
の運転方式の長所を生かした切り替え運転を実現できる
が、まだそれら運転方式の長所を生かしきっていないの
が実情であり、更にエンジンの低速高負荷時の運転効率
を飛躍的に向上させることはできない。The two-cycle engine can operate only in the two-cycle operation mode regardless of the load, and the four-cycle engine operates only in the same four-cycle operation mode. Can not. In view of this situation, the applicant has proposed a 2-4 cycle engine that can be operated by switching between two and four cycles with one engine, for example, in Japanese Patent Application No. 1-1125.
No. 07 has already been filed. These series of 2-4
The cycle engine can realize the switching operation taking advantage of the two-cycle and four-cycle operation systems, but it is a fact that the advantages of these operation systems have not been fully exploited yet. Driving efficiency cannot be dramatically improved.

【０００７】本発明は２−４サイクルエンジンにおい
て、２サイクルエンジンと４サイクルエンジンの特性お
よびタ−ボチャ−ジャの特性をエンジンの運転状況に応
じて選択し、この三要素を切り換えて運転するようにし
た２−４サイクルエンジンの運転方法を提供するもので
ある。According to the present invention, in a 2-4 cycle engine, the characteristics of the two-cycle engine and the four-cycle engine and the characteristics of the turbocharger are selected according to the operating condition of the engine, and the three elements are switched and operated. The present invention provides a method for operating a 2-4 cycle engine.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係る手段は、電動機を付設したターボチャー
ジャを備えた２−４サイクル切り換え式のエンジンにお
いて、シリンダスリーブ１１下端の外周面に沿って湾曲
し、一方端で吸気管１３の吸入口１２と不一致となり、
他方端では一致する窓部３１を備えスライド自在な帯状
のスライドバルブ３と、圧縮空気の供給でシリンダスリ
ーブ１１を一方端側に駆動する気室３２とこれを他方端
に駆動する気室３３を備えたシリンダスリーブ１１の駆
動手段と、吸気バルブ５と連通する吸気管路１４と吸気
管１３とに圧気を送気し、該送気用のコンプレッサ７１
の回転を助成する回転電機７３を備えたターボチャージ
ャ７と、シリンダスリーブ１１の上部に設けられ、吸気
管路１４と燃焼室との間に設けられた吸気バルブ５と、
シリンダスリーブ１１の上部に設けられ、排気管路１５
と燃焼室との間に設けられた排気バルブ６と、これら吸
気バルブ５と排気バルブの開閉タイミングを自由に設定
できるこれら排気バルブと吸気バルブの駆動手段と、を
備え、エンジンに付設された回転数センサと負荷センサ
とアクセル条件とからエンジンが加速モードにありエン
ジンの回転数が所定値ＮＡより低いときは、回転電機７
３を電動機駆動してコンプレッサの回転を助勢すると共
に、シリンダスリーブ１１を他方端に駆動し吸気バルブ
５を閉弁して２サイクル運転し、エンジン回転が上記Ｎ
Ａ以上の中速でエンジン負荷が中負荷状態でシリンダス
リーブ１１を他方端に駆動し吸気バルブ５を閉弁して２
サイクル運転し、エンジン回転が高速状態で、シリンダ
スリーブ１１を一方端に駆動して４サイクル運転を実行
することを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided a 2-4 cycle switching type engine equipped with a turbocharger provided with an electric motor. Along one side, and at one end, it does not coincide with the intake port 12 of the intake pipe 13,
At the other end, a slidable band-shaped slide valve 3 having a window portion 31 that coincides therewith, an air chamber 32 for driving the cylinder sleeve 11 to one end by the supply of compressed air, and an air chamber 33 for driving this to the other end. Compressed air is supplied to the driving means for the cylinder sleeve 11 provided therein, and to the intake pipe 14 and the intake pipe 13 communicating with the intake valve 5.
A turbocharger 7 provided with a rotating electric machine 73 for assisting rotation of the intake valve 5, an intake valve 5 provided on an upper portion of the cylinder sleeve 11 and provided between an intake pipe 14 and a combustion chamber,
The exhaust pipe 15 is provided above the cylinder sleeve 11.
An exhaust valve provided between the engine and the combustion chamber; and a drive means for the exhaust valve and the intake valve, which can freely set the opening and closing timings of the intake valve and the exhaust valve. When the engine is in the acceleration mode based on the number sensor, the load sensor, and the accelerator condition and the engine speed is lower than the predetermined value NA, the rotating electric machine 7
3 is driven by an electric motor to assist the rotation of the compressor, the cylinder sleeve 11 is driven to the other end, the intake valve 5 is closed, and two cycles of operation are performed.
When the engine load is in the middle load condition at a middle speed of A or higher, the cylinder sleeve 11 is driven to the other end to close the intake valve 5 and
In a cycle operation, the cylinder sleeve 11 is driven to one end to execute a four-cycle operation while the engine speed is high.

【０００９】[0009]

【作用】本発明はこのように構成したので、エンジンス
タ−ト時には蓄電手段に蓄電された電力を利用して回転
される電動−発電機によりタ−ボチャ−ジャを駆動して
過給し２サイクルエンジンの空気と排気ガスの置換を効
率よく行いながら低回転時における２サイクルエンジン
の特性を生かして高いトルクを出力し、車両の発進をス
ム−スに行なう。そして車両発進後、エンジンの回転が
ある回転になるまでこの運転状態を保持することによ
り、低速回転時における２サイクルエンジンの掃気の問
題をタ−ボチャ−ジャにて回避しながら高いトルクを出
力する２サイクルエンジンの特性を生かして低速時の運
転をする。次にエンジン回転数がある回転数以上になっ
た時にタ−ボチャ−ジャを停止し、そのまま２サイクル
エンジンの運転を継続する。更に負荷が軽く高速回転状
態となったとき４サイクルエンジンに切り換え、高速運
転に４サイクルエンジンの特性を生かして燃費のよい高
速運転を行なう。Since the present invention is constructed as described above, at the time of engine start, the turbocharger is driven by a motor-generator which is rotated by using the electric power stored in the electric storage means, and the supercharger is used. While efficiently replacing the air and exhaust gas of the cycle engine, a high torque is output by utilizing the characteristics of the two-cycle engine at the time of low rotation, and the vehicle starts smoothly. After the vehicle starts, the engine is kept in this operating state until the engine reaches a certain rotation, thereby outputting a high torque while avoiding the problem of scavenging of the two-stroke engine during low-speed rotation by a turbocharger. Drives at low speeds utilizing the characteristics of a two-stroke engine. Next, when the engine speed exceeds a certain speed, the turbocharger is stopped, and the operation of the two-cycle engine is continued as it is. Further, when the load is light and the engine is in the high-speed rotation state, the engine is switched to the four-cycle engine.

【００１０】[0010]

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて詳細に
説明する。先ず、本発明にかかわる２−４サイクルエン
ジンの運転方法を実施するための装置について説明す
る。図１は、本発明の方法を実施するためのエンジンの
一例を示す断面図である。また、第２図は、図１の２−
２断面図である。尚、図１は図２における１−１断面図
に相当するものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, an apparatus for carrying out the method for operating a 2-4 cycle engine according to the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view showing an example of an engine for implementing the method of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG.
FIG. FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view taken along a line 1-1 in FIG.

【００１１】１はエンジン本体であり、該エンジン本体
１の内部にはシリンダスリーブ１１が嵌合されている。
該シリンダスリーブ１１の下部には、該エンジンが２サ
イクル作動する際に燃焼室内に吸気を導入する吸入口１
２が貫設されている。そして、上記エンジン本体１の吸
入口１２に対応する位置には、該吸入口１２へ吸気を導
く吸気管１３が設けられている。上記エンジン本体１に
は更に、シリンダヘッド部に燃焼室へ吸気を導く吸気管
路１４と燃焼室からの排気ガスを外部へ導く排気管路１
５とが設けられている。Reference numeral 1 denotes an engine body, and a cylinder sleeve 11 is fitted inside the engine body 1.
An intake port 1 for introducing intake air into a combustion chamber when the engine operates for two cycles is provided at a lower portion of the cylinder sleeve 11.
2 are penetrated. An intake pipe 13 that guides intake air to the intake port 12 is provided at a position corresponding to the intake port 12 of the engine body 1. The engine body 1 further includes an intake pipe 14 that guides intake air to a combustion chamber into a cylinder head, and an exhaust pipe 1 that guides exhaust gas from the combustion chamber to the outside.
5 are provided.

【００１２】２は、上記シリンダスリーブ１１の内部を
往復するピストンである。図１は、該ピストン２が上死
点近傍位置にある状態を示しており、該ピストン２の側
面によって上記吸入口１２は閉鎖されているが、該ピス
トン２が下死点まで移動すると吸入口１２は燃焼室側に
露出し開口することになる。Reference numeral 2 denotes a piston which reciprocates inside the cylinder sleeve 11. FIG. 1 shows a state in which the piston 2 is at a position near the top dead center. The suction port 12 is closed by a side surface of the piston 2, but when the piston 2 moves to the bottom dead center, the suction port is closed. Reference numeral 12 is exposed and opened to the combustion chamber side.

【００１３】３は、上記シリンダスリーブ１１の外周面
に沿って湾曲した帯状のスライドバルブであり、シリン
ダスリーブ１１の外周に摺動自在に２個配設されてい
る。該スライドバルブ３は窒化珪素等のセラミック焼結
体のように耐熱性に優れ、変形がなく、かつ軽量である
材料で形成されており、上記吸入口１２と同一ピッチで
窓部３１が貫設されている。該２個のスライドバルブ３
は互いの間に気室３２と気室３３とを形成し、該気室３
３には該気室３３を拡張する方向、すなわち気室３２を
減縮する方向に上記スライドバルブ３を付勢するスプリ
ング３４が配設されている。そして、上記エンジン本体
１には該気室３２と連通する送気管３５と、気室３３と
連通する送気管３６とが設けられている。Reference numeral 3 denotes a band-shaped slide valve curved along the outer peripheral surface of the cylinder sleeve 11, and two slide valves are slidably disposed on the outer periphery of the cylinder sleeve 11. The slide valve 3 is made of a material that is excellent in heat resistance, such as a ceramic sintered body such as silicon nitride, has no deformation, and is lightweight. Have been. The two slide valves 3
Form an air chamber 32 and an air chamber 33 between each other,
3 is provided with a spring 34 for urging the slide valve 3 in a direction in which the air chamber 33 is expanded, that is, in a direction in which the air chamber 32 is reduced. The engine main body 1 is provided with an air supply pipe 35 communicating with the air chamber 32 and an air supply pipe 36 communicating with the air chamber 33.

【００１４】そして、上記送気管３５には、外部からの
信号により上記気室３２に圧縮空気を供給し、また該気
室３２を外部に対して開放する圧力タンク４１が接続さ
れている。また、上記送気管３６には外部からの信号に
より上記気室３３を外部に対して開放する電磁バルブ４
２が接続されている。The air supply pipe 35 is connected to a pressure tank 41 for supplying compressed air to the air chamber 32 according to a signal from the outside and opening the air chamber 32 to the outside. An electromagnetic valve 4 that opens the air chamber 33 to the outside in response to an external signal is provided in the air supply pipe 36.
2 are connected.

【００１５】５は、上記吸気管路１４と燃焼室との間に
配設された吸気バルブであり、該吸気バルブ５は外部か
らの信号により該吸気バルブ５を自在に開閉駆動する吸
気バルブ駆動装置５１に連結されている。Reference numeral 5 denotes an intake valve disposed between the intake pipe 14 and the combustion chamber. The intake valve 5 drives the intake valve 5 to freely open and close by an external signal. It is connected to the device 51.

【００１６】６は、上記排気管路１５と燃焼室との間に
配設された排気バルブであり、該排気バルブ６は外部か
らの信号により該排気バルブ６を自在に開閉駆動する排
気バルブ駆動装置６１に連結されている。Reference numeral 6 denotes an exhaust valve disposed between the exhaust pipe 15 and the combustion chamber. The exhaust valve 6 is configured to open and close the exhaust valve 6 in response to a signal from the outside. It is connected to the device 61.

【００１７】尚、上記吸気バルブ駆動装置５１及び排気
バルブ駆動装置６１は共に、吸気バルブ５及び排気バル
ブ６に連結された磁性体を固定電磁石にて吸引あるいは
排斥して各バルブを駆動するものであり、例えば特願昭
６３−３３４９６０号等に記載されているものと同様の
構成を有している。Both the intake valve driving device 51 and the exhaust valve driving device 61 drive each valve by attracting or rejecting a magnetic material connected to the intake valve 5 and the exhaust valve 6 with a fixed electromagnet. It has a configuration similar to that described in, for example, Japanese Patent Application No. 63-334960.

【００１８】７は、ターボチャージャであり、上記排気
管路１５からの排気ガスにより駆動されるタービン７２
と、該タービン７２の回転力により吸気を圧縮し上記吸
気管１３及び吸気管路１４に供給するコンプレッサ７１
と、該コンプレッサ７１とタービン７２を連結する回転
軸に配設された回転電機７３とを有している。また、該
回転電機７３はインバータ／コンバータ７４が接続され
ており、外部からの信号により電動機として、あるいは
発電機として作動する。Reference numeral 7 denotes a turbocharger, which is a turbine 72 driven by exhaust gas from the exhaust pipe 15.
And a compressor 71 that compresses intake air by the rotational force of the turbine 72 and supplies the compressed air to the intake pipe 13 and the intake pipe 14.
And a rotating electric machine 73 disposed on a rotating shaft connecting the compressor 71 and the turbine 72. The rotating electric machine 73 is connected to an inverter / converter 74 and operates as a motor or a generator in response to an external signal.

【００１９】８はコントローラであり、上記圧力タンク
４１、電磁バルブ４２、吸気バルブ駆動装置５１、排気
バルブ駆動装置６１、インバータ／コンバータ７４に連
結し、これらに対して制御信号を出力する。尚、該コン
トローラ８はマイクロコンピュータからなり、演算処理
を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順などを格
納する各種メモリ、入／出力ポートなどを備えている。Reference numeral 8 denotes a controller, which is connected to the pressure tank 41, the electromagnetic valve 42, the intake valve driving device 51, the exhaust valve driving device 61, and the inverter / converter 74, and outputs control signals thereto. The controller 8 is composed of a microcomputer, and includes a central controller for performing arithmetic processing, various memories for storing arithmetic processing procedures and control procedures, input / output ports, and the like.

【００２０】次に、上記構成によるエンジンの作動につ
いて説明する。図３は、スライドバルブの作動を示す斜
視図である。エンジンの回転速度が所定速度以下で、か
つエンジンへの負荷が所定値以上の場合、すなわち低速
高負荷状態の場合には、上記コントローラ８はエンジン
を２サイクル作動させるため、吸気バルブ駆動装置５１
の作動を停止させ吸気バルブ５を閉鎖状態にて保持する
と共に、排気バルブ駆動装置６１を制御し排気バルブを
１回転毎に開放する。Next, the operation of the engine having the above configuration will be described. FIG. 3 is a perspective view showing the operation of the slide valve. When the rotational speed of the engine is equal to or lower than a predetermined speed and the load on the engine is equal to or higher than a predetermined value, that is, in a low-speed and high-load state, the controller 8 operates the engine for two cycles.
Is stopped, the intake valve 5 is held in a closed state, and the exhaust valve driving device 61 is controlled to open the exhaust valve every rotation.

【００２１】更にコントローラ８は、図３のＡにて示す
圧力タンク４１からの圧縮空気を気室３２に供給する。
また、電磁バルブ４２を開放し気室３３を外部に対して
開放する。すると、気室３２内部の圧力により２個のス
ライドバルブ３はスプリング３４の拡張力に抗して気室
３３を減縮する方向に移動する。このとき気室３３内部
の空気は図３のＢに示すように排出される。そして、ス
ライドバルブ３が停止すると吸入口１２と窓部３１とが
一致するためターボチャージャ７によって圧縮された吸
気は、該吸入口１２から燃焼室へと供給される。よっ
て、本エンジンはユニフロー式の２サイクルエンジンと
して作動することになる。Further, the controller 8 supplies the compressed air from the pressure tank 41 shown in FIG.
Further, the electromagnetic valve 42 is opened to open the air chamber 33 to the outside. Then, the two slide valves 3 move in a direction to reduce the air chamber 33 against the expanding force of the spring 34 due to the pressure inside the air chamber 32. At this time, the air in the air chamber 33 is discharged as shown in FIG. When the slide valve 3 stops, the intake port 12 and the window 31 coincide with each other, so that the intake air compressed by the turbocharger 7 is supplied from the intake port 12 to the combustion chamber. Therefore, the present engine operates as a uniflow two-stroke engine.

【００２２】次に、エンジンの運転状態が低速低負荷時
もしくは高速時には、圧力タンク４１から気室３２への
圧縮空気の供給を停止し該気室３２を外部に開放する。
すると、スプリング３４の拡張力によりスライドバルブ
３を摺動させ吸入口１２と窓部３１とが一致しない状態
にし、吸入口１２を閉鎖する。そして、上記吸気バルブ
駆動装置５１と排気バルブ駆動装置６１とにより通常の
４サイクル作動を行う。尚、上記回転電機７３は、急加
速時等、エンジンに高出力が要求される際には電動機と
して作動し過給作動を付勢すると共に、高速運転時等の
場合には発電機として作動し、排気ガスの熱エネルギを
電気エネルギに変換して回収する。Next, when the operating state of the engine is low speed, low load, or high speed, the supply of compressed air from the pressure tank 41 to the air chamber 32 is stopped, and the air chamber 32 is opened to the outside.
Then, the slide valve 3 is slid by the expansion force of the spring 34 so that the suction port 12 and the window 31 do not coincide with each other, and the suction port 12 is closed. Then, a normal four-cycle operation is performed by the intake valve driving device 51 and the exhaust valve driving device 61. The rotating electric machine 73 operates as an electric motor when a high output is required for the engine, such as during rapid acceleration, and energizes the supercharging operation, and operates as a generator during a high-speed operation. The heat energy of the exhaust gas is converted into electric energy and collected.

【００２３】以下本発明の一実施例について説明する。
図４に本発明の一実施例である２−４サイクルエンジン
の性能曲線を示す。この性能曲線は横軸にエンジンの回
転数を縦軸にエンジントルクを取ってトルクとエンジン
回転数との関係を示したものである。すなわち、エンジ
ンのスタ−ト時には２サイクルで運転し（性能曲線
Ｂ）、かつ、タ−ボチャ−ジャを駆動した運転をする
（性能曲線Ａ）。すなわち、エンジンの低回転時にタ−
ボチャ−ジャにて過給することにより、２サイクルエン
ジンの欠点である掃気を効率よく行いながら、低回転時
に高いトルクを出力するという２サイクルエンジンの特
性を利用するものである。次に性能曲線Ａと性能曲線Ｂ
との交点、すなわちエンジンの回転数がＮＡになったと
きにタ−ボチャ−ジャを停止し２サイクルエンジンとし
て運転する。次に２サイクルエンジンの性能曲線Ｂと４
サイクルエンジンの性能曲線Ｃとの交点、すなわちエン
ジンの回転数がＮＢになった時に４サイクルエンジンに
切り換えて高速運転を行なう。このよに、エンジンの運
転状況に応じてタ−ボチャ−ジャ、２サイクルモ−ド、
４サイクルモ−ドの運転の三要素を切り換えることによ
り、図４のような２−４サイクルエンジンの性能曲線を
得る。An embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 4 shows a performance curve of a 2-4 cycle engine according to one embodiment of the present invention. This performance curve shows the relationship between the torque and the engine speed by taking the engine speed on the horizontal axis and the engine torque on the vertical axis. That is, when the engine is started, the engine is operated in two cycles (performance curve B) and the turbocharger is driven (performance curve A). That is, when the engine is running at a low speed,
By utilizing the characteristics of a two-stroke engine, a supercharger using a bochure outputs a high torque at a low rotation speed while efficiently performing scavenging, which is a disadvantage of the two-stroke engine. Next, performance curve A and performance curve B
When the engine speed reaches NA, the turbocharger is stopped and the engine is operated as a two-cycle engine. Next, the performance curves B and 4 of the two-cycle engine
When the intersection with the performance curve C of the cycle engine, that is, when the engine speed reaches NB, the engine is switched to the four-cycle engine to perform high-speed operation. Thus, according to the operating condition of the engine, the turbocharger, the two-cycle mode,
By switching the three elements of the four-cycle mode operation, a performance curve of a two- to four-cycle engine as shown in FIG. 4 is obtained.

【００２４】次に図５を用いて本実施例の２−４サイク
ルエンジンの運転方法について説明する。先ず、エンジ
ンスタ−ト、タ−ボチャ−ジャを電動機にて付勢運転す
ることにより吸気圧を上昇させ始動を容易とするような
モ−ド（ステップＳ１）にし、燃料ポンプ、吸気排気弁
を２サイクルにし、始動を完了させた後エンジンの負荷
および回転数、アクセル条件をセンサにて検知しエンジ
ンが加速モ−ドにあるかどうかを判断する（ステップＳ
２）。そしてエンジンがまだ加速モ−ドにあるときには
タ−ボチャ−ジャの電動モ−ド算出、タ−ボチャ−ジャ
作動し、そのときのエンジン回転数Ｎが設定されてたエ
ンジン回転数ＮＡ（図４）と比較される（ステップＳ
３）。そしてＮ＜ＮＡの条件のときには現状を維持して
引きつづきタ−ボチャ−ジャを作動する。この条件でエ
ンジンの運転をつづけてエンジンの回転が上昇し、Ｎ＞
ＮＡの条件が成立した時にタ−ボチャ−ジャを停止し２
サイクル運転をする。この２サイクル運転によりエンジ
ンの回転が上昇しＮ＞ＮＡの条件が成立した時（ステッ
プＳ４）、燃料ポンプおよびカムを４サイクルにし、２
−４サイクルエンジンは４サイクルで運転される。この
ようにして車両はスタ−ト時にタ−ボチャ−ジャにて掃
気して２サイクルの欠点を回避しながら低速回転時に高
いトルクを出力する２サイクルエンジンの特性を生かし
て運転することにより、スム−スに発進される。Next, a method of operating the 2-4 cycle engine of this embodiment will be described with reference to FIG. First, the engine start and the turbocharger are urged by an electric motor so as to increase the intake pressure so as to facilitate the start (step S1), and the fuel pump and the intake / exhaust valve are operated. After two cycles, starting is completed, the load, the number of revolutions of the engine, and the accelerator condition are detected by a sensor to determine whether or not the engine is in the acceleration mode (step S).
2). When the engine is still in the acceleration mode, the electric mode of the turbocharger is calculated and the turbocharger operates, and the engine speed N at that time is set to the engine speed NA (FIG. 4). ) (Step S)
3). When the condition of N <NA is satisfied, the turbocharger is operated while maintaining the current condition. Under this condition, the operation of the engine is continued and the rotation of the engine increases, and N>
When the condition of NA is satisfied, the turbocharger is stopped and 2
Perform cycle operation. When the rotation of the engine is increased by the two-cycle operation and the condition of N> NA is satisfied (step S4), the fuel pump and the cam are switched to four cycles,
A -4 cycle engine is operated in 4 cycles. In this way, the vehicle is operated by taking advantage of the characteristics of a two-cycle engine that outputs high torque at low speed rotation while scavenging with a turbocharger at the start and avoiding the drawbacks of two cycles, thereby achieving smooth operation. -Is launched.

【００２５】このようにして車両が発進された後の通常
の走行状態においては次のように運転される。ステップ
Ｓ５において２サイクルモ−ドで運転されている状態に
おいて、エンジン負荷、エンジンの回転数がセンサにて
検知されエンジンの加速によりエンジン回転数が上昇し
ている段階でそのエンジンの回転数が２サイクルゾ−ン
かどうかを判断する（ステップＳ６）。そしてそのゾ−
ンがまだ２サイクルゾ−ンであるときには燃料ポンプ、
カムをそのままとしステップＳ７でその時のエンジンの
回転数Ｎと設定された回転数ＮＢ（図４）とが比較され
る。この比較によりＮ＜ＮＢの時には２サイクル運転が
持続されて低速時に高いトルクを出力する２サイクル運
転をし、Ｎ＞ＮＢの時には燃料ポンプ、吸気排気弁を４
サイクルに切り換えて高速運転時に燃費がよい４サイク
ル運転をする。また、ステップＳ５において走行中に２
サイクルモ−ドでないときには燃料ポンプ、カムが４サ
イクルに切り換えられ、ステップＳ６で２サイクルゾ−
ンでないときには同じく４サイクルに切り換えられる。In the normal running state after the vehicle is started in this way, the vehicle is driven as follows. In the state where the engine is operated in the two-cycle mode in step S5, the engine load and the engine speed are detected by the sensors, and when the engine speed is increasing due to the acceleration of the engine, the engine speed is increased to the two-cycle mode. Then, it is determined whether or not it is negative (step S6). And that zo
Fuel pump when the engine is still in a two-cycle zone,
In step S7, the cam is kept as it is, and the engine speed N at that time is compared with the set engine speed NB (FIG. 4). According to this comparison, when N <NB, the two-cycle operation is continued and the two-cycle operation that outputs a high torque at a low speed is performed, and when N> NB, the fuel pump and the intake / exhaust valve are switched to four.
The cycle is switched to a four-cycle operation with good fuel efficiency during high-speed operation. In addition, during traveling in step S5, 2
When the mode is not the cycle mode, the fuel pump and cam are switched to four cycles.
Otherwise, it is switched to four cycles.

【００２６】次に走行中において例えば登坂する加速モ
ードではない場合ステップＳ２で加速状態がチェックさ
れエンジンの負荷に応じたブ−ストレベル算出され、タ
−ボチャ−ジャ駆動条件が算出運転され、ステップＳ３
でＮ＜ＮＡの条件を判断しこの条件がまだ満たされてい
るときにはタ−ボチャ−ジャが作動される。これにより
低速時には２サイクルで運転され、かつ、タ−ボチャ−
ジャが作動して大きなトルクを出力する。Next, for example, if the vehicle is not in the acceleration mode in which the vehicle is traveling uphill, the acceleration state is checked in step S2, a boost level is calculated in accordance with the engine load, and a turbocharger driving condition is calculated. S3
Then, the condition of N <NA is judged, and when this condition is still satisfied, the turbocharger is operated. As a result, the motor is operated in two cycles at low speed, and
The jaws operate to output a large torque.

【００２７】このようにして、エンジンの運転状況によ
りタ−ボチャ−ジャ、２サイクルおよび４サイクルの運
転の三条件を切り換えることにより、低速時における２
サイクルエンジンの掃気に対する欠点を回避しながら２
サイクルエンジンの特性を生かした高いトルクの運転が
可能になり、高速時に４サイクルに切り換えて燃費のよ
い運転が実現される。As described above, the three conditions of the turbocharger, two-cycle and four-cycle operation are switched according to the operating condition of the engine, so that two conditions at low speed can be obtained.
2 while avoiding the drawbacks of cycle engine scavenging
High torque operation utilizing the characteristics of the cycle engine becomes possible, and the operation is switched to four cycles at high speed to achieve fuel efficient operation.

【００２８】[0028]

【発明の効果】以上詳述したとおり本発明によれば、エ
ンジンの運転状況に応じてタ−ボチャ−ジャ、２サイク
ルおよび４サイクルの運転三要件を選択的に切り換える
ようにしたので、２サイクルエンジンの低速時における
掃気の問題を回避しながら２サイクルエンジンの特性で
ある低速時における高いトルクを発生する性質利用し、
高速時には４サイクルにして燃費のよい運転をすること
ができる。これによりエンジンの効率を大幅に向上する
ことができるとともに、スタ−ト時に大きなトルクを得
ることができるので、従来の四段トランスミッションに
対して後退一段前進二段のトランスミッションにするこ
とも可能になり、その構造を簡単にすることができる。As described above in detail, according to the present invention, the three requirements of the turbocharger, two cycles and four cycles are selectively switched according to the operating condition of the engine. Utilizing the property of generating high torque at low speed, which is the characteristic of a two-stroke engine, while avoiding the problem of scavenging at low engine speeds,
At high speed, fuel efficient driving can be performed with four cycles. As a result, the efficiency of the engine can be greatly improved, and a large torque can be obtained at the start, so that it is possible to make the transmission one step forward and two steps forward compared to the conventional four-stage transmission. , Its structure can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明を実施するためのエンジンの一例を示す
縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an engine for carrying out the present invention.

【図２】図１の２−２線における横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.

【図３】図１におけるスライドバルブの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a slide valve in FIG. 1;

【図４】本発明の２−４サイクルエンジンの性能曲線を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a performance curve of a 2-4 cycle engine of the present invention.

【図５】図４の性能を有する２−４サイクルエンジンの
運転方法を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a method of operating a 2-4 cycle engine having the performance of FIG. 4;

【符合の説明】[Description of sign]

１…エンジン本体 ２…ピストン ３…スライドバルブ ５…吸気バルブ ６…排気バルブ ７…タ−ボチャ−ジャ ８…コントロ−ラ １２…吸入口 ３１…窓部 ３４…スプリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine main body 2 ... Piston 3 ... Slide valve 5 ... Intake valve 6 ... Exhaust valve 7 ... Turbocharger 8 ... Controller 12 ... Inlet 31 ... Window 34 ... Spring

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】電動機を付設したターボチャージャを備え
た２−４サイクル切り換え式のエンジンにおいて、 シリンダスリーブ１１下端の外周面に沿って湾曲し、一
方端で吸気管１３の吸入口１２と不一致となり、他方端
では一致する窓部３１を備えスライド自在な帯状のスラ
イドバルブ３と、 圧縮空気の供給でシリンダスリーブ１１を一方端側に駆
動する気室３２とこれを他方端に駆動する気室３３を備
えたシリンダスリーブ１１の駆動手段と、 吸気バルブ５と連通する吸気管路１４と吸気管１３とに
圧気を送気し、該送気用のコンプレッサ７１の回転を助
成する回転電機７３を備えたターボチャージャ７と、 シリンダスリーブ１１の上部に設けられ、吸気管路１４
と燃焼室との間に設けられた吸気バルブ５と、 シリンダスリーブ１１の上部に設けられ、排気管路１５
と燃焼室との間に設けられた排気バルブ６と、 これら吸気バルブ５と排気バルブの開閉タイミングを自
由に設定できるこれら排気バルブと吸気バルブの駆動手
段と、 を備え、エンジンに付設された回転数センサと負荷セン
サとアクセル条件とからエンジンが加速モードにありエ
ンジンの回転数が所定値ＮＡより低いときは、回転電機
７３を電動機駆動してコンプレッサの回転を助勢すると
共に、シリンダスリーブ１１を他方端に駆動し吸気バル
ブ５を閉弁して２サイクル運転し、エンジン回転が上記
ＮＡ以上の中速でエンジン負荷が中負荷状態でシリンダ
スリーブ１１を他方端に駆動し吸気バルブ５を閉弁して
２サイクル運転し、エンジン回転が高速状態で、シリン
ダスリーブ１１を一方端に駆動して４サイクル運転を実
行することを特徴とする２−４サイクルエンジンの運転
方法。1. An engine of a 2-4 cycle switching type equipped with a turbocharger provided with an electric motor, curves along the outer peripheral surface of a lower end of a cylinder sleeve 11 and becomes inconsistent with an inlet 12 of an intake pipe 13 at one end. A slidable band-shaped slide valve 3 having a window 31 at the other end thereof, an air chamber 32 for driving the cylinder sleeve 11 to one end by supplying compressed air, and an air chamber 33 for driving the cylinder sleeve 11 to the other end. And a rotating electric machine 73 for supplying compressed air to the intake pipe 14 and the intake pipe 13 communicating with the intake valve 5 and assisting the rotation of the compressor 71 for supplying the air. A turbocharger 7 and an intake pipe 14
An intake valve 5 provided between the cylinder and the combustion chamber; and an exhaust pipe 15 provided above the cylinder sleeve 11.
An exhaust valve provided between the engine and the combustion chamber; and a drive means for the exhaust valve and the intake valve, which can freely set the opening and closing timing of the intake valve 5 and the exhaust valve. When the engine is in the acceleration mode based on the number sensor, the load sensor, and the accelerator condition and the engine speed is lower than the predetermined value NA, the rotating electric machine 73 is driven by an electric motor to assist the rotation of the compressor, and the cylinder sleeve 11 is moved to the other side. The cylinder sleeve 11 is driven to the other end by driving the cylinder sleeve 11 to the other end while the engine speed is at or above the above NA and the engine load is medium load, and the intake valve 5 is closed. The cylinder sleeve 11 is driven to one end to perform the four-cycle operation while the engine is rotating at a high speed. Operating method of 2-4 cycle engine.
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