JP3084040B2 - Control device for two-stroke engine - Google Patents
Control device for two-stroke engineInfo
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- JP3084040B2 JP3084040B2 JP02113812A JP11381290A JP3084040B2 JP 3084040 B2 JP3084040 B2 JP 3084040B2 JP 02113812 A JP02113812 A JP 02113812A JP 11381290 A JP11381290 A JP 11381290A JP 3084040 B2 JP3084040 B2 JP 3084040B2
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用の２サイクルエンジンにおいて運転
条件に応じて燃料噴射量と共に燃焼方式を制御する制御
装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling a combustion method together with a fuel injection amount in a two-cycle engine for a vehicle in accordance with operating conditions.
一般に車両用２サイクルエンジンとして燃焼室にイン
ジェクタを装着し、少なくとも排気系を閉じた後で点火
する迄の間の圧縮行程において、インジェクタから燃料
を高圧で直接筒内に噴射する。そして燃料噴射の時期を
早く定めて均一燃焼し、遅く定めて成層燃焼する筒内直
接噴射（筒内直噴）方式が本件出願人により既に提案さ
れている。In general, an injector is mounted in a combustion chamber as a two-cycle engine for a vehicle, and at least in a compression stroke between closing an exhaust system and igniting, fuel is injected from the injector directly into a cylinder at a high pressure. The applicant has already proposed an in-cylinder direct injection (in-cylinder direct injection) system in which the fuel injection timing is set early to perform uniform combustion and the fuel injection timing is set later to achieve stratified combustion.
上記筒内直噴式２サイクルエンジンでは、給気系に掃
気ポンプを設けて掃気作用を効率的に行い、排気系に排
気ロータリ弁を設けて燃料噴射領域を拡大し、インジェ
クタと点火プラグの電極の位置関係を最適化し、低・中
負荷の成層燃焼，高負荷の均一燃焼を良好に行う技術思
想が開示されている。ここで、低・中負荷の成層，高負
荷の均一の各燃焼方式に円滑に移行するように制御する
ことが望まれる。In the above-described in-cylinder direct injection two-cycle engine, a scavenging pump is provided in an air supply system to efficiently perform a scavenging operation, an exhaust rotary valve is provided in an exhaust system to expand a fuel injection area, and an injector and an electrode of a spark plug are provided. A technical concept has been disclosed which optimizes the positional relationship and favorably performs stratified combustion with low / medium load and uniform combustion with high load. Here, it is desired to control so as to smoothly shift to stratified combustion with low / medium load and uniform combustion with high load.
そこで従来、この種の燃料噴射と燃焼方式とを共に制
御するエンジンの制御系に関しては、例えば特開昭60−
36719号公報の先行技術がある。ここで、低負荷時には
筒内直噴して成層燃焼し、所定の負荷以上では吸気系の
噴射ノズルにより燃料を分散して供給することで均一燃
焼することが示されている。Therefore, conventionally, an engine control system for controlling both the fuel injection and the combustion system of this type has been disclosed in, for example,
There is a prior art in 36719. Here, it is shown that when the load is low, the fuel is injected directly into the cylinder to perform stratified combustion, and when the load is equal to or higher than a predetermined load, the fuel is dispersed and supplied by the injection nozzles of the intake system to perform uniform combustion.
ところで、上記先行技術のものにあっては、低負荷の
成層燃焼時に一定の吸気量に定めて噴射ノズルにより筒
内噴射する方式であるから、本発明のように低・中負荷
の広範囲で成層燃焼するものには適用できない。By the way, in the above-mentioned prior art, since the in-cylinder injection is performed by the injection nozzle with a fixed intake air amount during the low-load stratified combustion, the stratification is performed over a wide range of low and medium loads as in the present invention. Not applicable to burning objects.
中・高速領域での低・中負荷時においては、燃圧が高
くなることで燃料噴射量が増大し、エンジントルクは負
荷に見合ったトルクより大となり、負荷に対応した燃焼
方式に基づくトルク特性のつながりが円滑に移行し難
く、この点で常に燃焼を良好に保ちながら適正に負荷制
御することが要求される。At low / medium loads in the middle / high speed range, the fuel pressure increases, the fuel injection amount increases, the engine torque becomes larger than the torque appropriate for the load, and the torque characteristics based on the combustion method corresponding to the load It is difficult for the connection to shift smoothly, and in this regard, it is required to appropriately control the load while always maintaining good combustion.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、アイドリングから高負荷に及ぶ広範
囲で燃焼と共に負荷を最適制御し、滑らかなトルク特性
を得ることが可能な２サイクルエンジンの制御装置を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a two-stroke engine capable of optimally controlling a load together with combustion over a wide range from idling to a high load and obtaining a smooth torque characteristic. To provide a control device.
上記目的を達成するため、本発明の２サイクルエンジ
ンの制御装置は、エンジン運転状態に応じて成層燃焼と
均一燃焼との間あるいは間引き燃焼と成層燃焼との間で
燃焼方式を切換える２サイクルエンジンの制御装置にお
いて、エンジン運転状態に応じてエンジンが要求する燃
料噴射量を算出する算出部と、上記算出部からの要求燃
料噴射量を、燃焼方式の切換点の指標としてエンジン回
転数に応じて可変に設定される基準燃料噴射量と比較す
ることにより、判定対象の両燃焼方式のうちいずれか一
方を選択する燃焼方式判定部と、上記燃焼方式判定部に
より選択されたいずれか一方の燃焼方式に対応して燃料
噴射時期を設定し、その燃料噴射時期でインジェクタを
駆動する燃料噴射時期決定手段と、上記燃焼方式判定部
により選択されたいずれか一方の燃焼方式に対応して点
火時期を設定し、その点火時期で点火プラグを駆動する
点火時期決定手段とを備えることを特徴としている。In order to achieve the above object, a control device for a two-stroke engine according to the present invention includes a two-stroke engine which switches a combustion mode between stratified combustion and uniform combustion or between thinned combustion and stratified combustion according to an engine operating state. A control unit for calculating a fuel injection amount required by the engine according to the engine operating state; and a request fuel injection amount from the calculation unit as an index of a switching point of a combustion method, which is variable according to an engine speed. By comparing with the reference fuel injection amount set to, a combustion method determination unit that selects one of the two combustion methods to be determined, and one of the combustion methods selected by the combustion method determination unit The fuel injection timing is set correspondingly, and the fuel injection timing should be selected by the fuel injection timing determination means for driving the injector at the fuel injection timing and the combustion method determination unit. Re either set the ignition timing in response to one of the combustion method is characterized in that it comprises an ignition timing determining means for driving the ignition plug at the ignition timing.
上記構成に基づき、２サイクルエンジンでは、間引き
燃焼、成層燃焼、均一燃焼の各燃焼方式間の切換点とし
て、エンジン回転数に応じて予め可変に設定された基準
燃料噴射量と現在のエンジンの要求燃料噴射量との比較
によって最適燃焼方式を判断することにより、判断され
た燃焼方式に応じた燃料噴射時期、点火時期にて燃焼制
御される。Based on the above configuration, in the two-cycle engine, a reference fuel injection amount variably set in advance according to the engine speed and a current engine demand are set as switching points between each of the thinning combustion, stratified combustion, and uniform combustion. By judging the optimal combustion method by comparing with the fuel injection amount, the combustion is controlled at the fuel injection timing and ignition timing according to the judged combustion method.
さらに、基準燃料噴射量は、一方の燃焼方式から他方
の燃焼方式に切換わる場合には略等しいトルクがエンジ
ンに発生するような燃料噴射量に設定されている。Further, the reference fuel injection amount is set to a fuel injection amount such that substantially the same torque is generated in the engine when switching from one combustion method to the other combustion method.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第２図において、２サイクル筒内直噴式ガソリンエン
ジンの全体の構成について述べると、符号１は２サイク
ルエンジンの本体であり、シリンダ２にピストン３が往
復動可能に挿入され、クランク室４のクランク軸５に対
し偏心して設けられたコンロッド６によりピストン３が
連結し、クランク軸５にはピストン３の往復動慣性力を
相殺するようにバランサ７が設けられる。燃焼室８は、
半球型，ウェッジ，カマボコ等の形状であり、中心頂部
付近の高い位置に高圧１流体式インジェクタ10が、パル
ス信号のオン時間（パルス幅）だけ開くようにして設置
される。また点火プラグ９は、電極9aがインジェクタ10
の噴射方向直下に位置するように傾いて取付けられる。Referring to FIG. 2, the overall configuration of a two-cycle in-cylinder direct injection gasoline engine will be described. Reference numeral 1 denotes a main body of the two-cycle engine, in which a piston 3 is inserted into a cylinder 2 so as to be able to reciprocate. The piston 3 is connected by a connecting rod 6 eccentrically provided with respect to the shaft 5, and a balancer 7 is provided on the crankshaft 5 so as to cancel the reciprocating inertial force of the piston 3. The combustion chamber 8
A high-pressure one-fluid injector 10 is installed at a high position near the top of the center, such as a hemispherical type, a wedge, or a crawling shape, so as to be opened for an ON time (pulse width) of a pulse signal. The spark plug 9 has an electrode 9a connected to the injector 10
It is attached at an angle so that it is located directly below the jetting direction.
インジェクタ10と電極9aとの距離は、低・中負荷で点
火直前に噴射されるコーン型の燃料噴霧を考慮して設定
される。即ち、距離が短い場合は霧化が不足し、長くな
ると噴霧が拡散することから、両者の間で噴霧の後端部
に着火して成層燃焼することが可能になっている。ま
た、インジェクタ10はシリンダ２の略中心線上に配置さ
れていることから、高負荷で早い時期に噴射された多量
の燃料は、シリンダ２の内部中心から全体に迅速に拡散
して均一に予混合し、均一燃焼することが可能になって
いる。The distance between the injector 10 and the electrode 9a is set in consideration of cone-shaped fuel spray injected immediately before ignition at low / medium load. That is, when the distance is short, atomization is insufficient, and when the distance is long, the spray is diffused. Therefore, it is possible to ignite the rear end of the spray between them and perform stratified combustion. Further, since the injector 10 is disposed substantially on the center line of the cylinder 2, a large amount of fuel injected at an early stage under a high load quickly diffuses from the inner center of the cylinder 2 to the whole and is uniformly premixed. And it is possible to perform uniform combustion.
シリンダ２にはピストン３により所定のタイミングで
開閉する排気ポート11が開口し、排気ポート11からの排
気管12に触媒装置13,マフラ14が設けられる。ここで、
排気ポート11には排気ロータリ弁15が設置され、ベルト
手段16によりクランク軸５に連結して排気ポート11の開
閉を各別に定めている。即ち、ピストン３の上昇時に下
死点側で排気ロータリ弁15により排気ポート11を早目に
閉じ、高負荷での均一燃焼方式において燃料噴射の時期
を早く設定することが可能になっている。An exhaust port 11 that opens and closes at a predetermined timing by the piston 3 is opened in the cylinder 2, and a catalyst device 13 and a muffler 14 are provided in an exhaust pipe 12 from the exhaust port 11. here,
The exhaust port 11 is provided with an exhaust rotary valve 15, which is connected to the crankshaft 5 by a belt means 16 to individually determine the opening and closing of the exhaust port 11. That is, the exhaust port 11 is closed early by the exhaust rotary valve 15 at the bottom dead center side when the piston 3 rises, so that the timing of fuel injection can be set earlier in the uniform combustion system under a high load.
また、シリンダ２において排気ポート11より下死点側
で、円周方向に略180度および90度ずれた位置に、同様
にピストン３により所定のタイミングで開閉する掃気ポ
ート17が開口して設けられる。そして掃気ポート17の給
気管18には、エアクリーナ19,アクセル開度に応じて開
くスロットル弁20が設けられ、スロットル弁20の下流に
は掃気ポンプ21が、ベルト手段22によりクランク軸５に
連結し、エンジン動力により常にポンプ駆動して掃気圧
が生じるように設けられる。ここで、スロットル弁20は
アクセル全閉でも少し開いて掃気ポンプ21の吸込みが可
能に設定され、この遊び範囲を越えるとアクセル開度に
応じスロットル弁20が開いて空気量を制御する。そして
空気のみの掃気圧で強制的に掃気作用し、空気を高い充
填効率で供給するようになっている。Further, a scavenging port 17 which is also opened and closed at a predetermined timing by the piston 3 is provided at a position shifted from the exhaust port 11 by approximately 180 degrees and 90 degrees in the circumferential direction on the lower dead center side of the exhaust port 11. . The air supply pipe 18 of the scavenging port 17 is provided with an air cleaner 19 and a throttle valve 20 that opens according to the accelerator opening. A scavenging pump 21 is connected to the crankshaft 5 by belt means 22 downstream of the throttle valve 20. The pump is always driven by the engine power to generate a scavenging pressure. Here, the throttle valve 20 is set to be slightly opened even when the accelerator is fully closed, so that the scavenging pump 21 can be sucked. When the play range is exceeded, the throttle valve 20 opens according to the accelerator opening to control the amount of air. Then, a scavenging operation is forcibly performed with a scavenging pressure of only air, so that air is supplied with high filling efficiency.
即ち、アクセル開度φに対し、スロットル開度φ′は
第３図（ａ）のように非線形の特性に設定され、このた
め充填空気量Gaも第３図（ｂ）のように非線形の特性に
なる。こうして、アクセル開放のアイドリング時にも掃
気ポンプ21による掃気と共に燃焼が良好に確保される。That is, the throttle opening φ ′ is set to a non-linear characteristic as shown in FIG. 3 (a) with respect to the accelerator opening φ, so that the charged air amount Ga is also non-linear as shown in FIG. 3 (b). become. In this way, even when the accelerator is idling, good combustion is ensured together with scavenging by the scavenging pump 21.
インジェクタ10の高圧燃料系について述べると、燃料
タンク30が、フィルタ31,燃料ポンプ32,燃圧レギュレー
タ33,圧力変動を吸収するアキュムレータ34を有する燃
料通路35を介してインジェクタ10に連通し、燃圧レギュ
レータ33からの戻り通路36が燃料タンク30に連通してい
る。そして燃圧レギュレータ33が燃料ポンプ32の高圧燃
料の戻りを調整してインジェクタ10の燃圧を制御する。
ここで、低負荷の充填空気量が少ない場合は燃圧が低
く、負荷の増大により充填空気量が多くなると、燃圧も
高く制御されている。Describing the high-pressure fuel system of the injector 10, the fuel tank 30 communicates with the injector 10 through a fuel passage 35 having a filter 31, a fuel pump 32, a fuel pressure regulator 33, and an accumulator 34 for absorbing pressure fluctuations. A return passage 36 communicates with the fuel tank 30. Then, the fuel pressure regulator 33 adjusts the return of the high-pressure fuel of the fuel pump 32 to control the fuel pressure of the injector 10.
Here, the fuel pressure is controlled to be low when the amount of charged air at a low load is small, and to be increased when the amount of charged air is increased by increasing the load.
続いて、第１図において電子制御系として燃料噴射，
点火時期の制御系について述べる。Subsequently, in FIG. 1, fuel injection as an electronic control system,
The ignition timing control system will be described.
先ず、クランク角センサ40,気筒判別センサ41,アクセ
ル開度センサ42を有し、これらのセンサ信号が制御ユニ
ット50に入力する。制御ユニット50は、クランク角セン
サ40のクランク角θが入力するエンジン回転数検出部51
を有し、クランクパルスの時間等によりエンジン回転数
Neを検出する。クランク角センサ40,気筒判別センサ41
の信号はクランク位置検出部52に入力し、各気筒での上
死点前の基準位置を検出する。First, it has a crank angle sensor 40, a cylinder discrimination sensor 41, and an accelerator opening sensor 42, and these sensor signals are input to the control unit 50. The control unit 50 includes an engine speed detection unit 51 to which the crank angle θ of the crank angle sensor 40 is input.
The engine speed depends on the crank pulse time, etc.
Detect Ne. Crank angle sensor 40, cylinder discrimination sensor 41
Is input to the crank position detection unit 52, and the reference position before the top dead center in each cylinder is detected.
また、エンジン回転数Neとアクセル開度センサ42のア
クセル開度φとが入力する燃料噴射パルス幅算出部53を
有し、エンジン回転数Ne,アクセル開度φによる各運転
条件に応じて燃料噴射量Gfをマップ検索する。ここで、
エンジン回転数Neが一定の場合に、燃料噴射量Gfはアク
セル開度φに対して第３図（ｃ）のように比例的に設定
されており、これと第３図（ｂ）の充填空気量Gaの特性
により、トルク特性は燃焼方式と無関係にアクセル開度
φに応じて増減したものになり得る。The fuel injection pulse width calculation unit 53 receives the engine speed Ne and the accelerator opening φ of the accelerator opening sensor 42. The fuel injection pulse width calculation unit 53 inputs the fuel injection pulse width in accordance with each operating condition based on the engine speed Ne and the accelerator opening φ. Map search for the quantity Gf. here,
When the engine speed Ne is constant, the fuel injection amount Gf is set in proportion to the accelerator opening φ as shown in FIG. 3 (c). Due to the characteristic of the quantity Ga, the torque characteristic can be increased or decreased according to the accelerator opening φ regardless of the combustion method.
また、燃料噴射パルス幅の決定要素として、燃料噴射
量Gfの他に燃圧Pfがある。特に、燃圧Pfは高圧燃料系で
給気系と各別に制御され、燃圧Pfが高い場合は同じ燃料
噴射パルス幅でも燃料が多くなる。そこで燃圧Pfに対
し、その補正係数Ｋが減少関数で設定される。こうし
て、燃料噴射パルス幅Tiは、燃料噴射量Gf,補正係数Ｋ
および電圧補正分Tsを用いて以下のように算出する。Further, as a determining factor of the fuel injection pulse width, there is a fuel pressure Pf in addition to the fuel injection amount Gf. In particular, the fuel pressure Pf is controlled separately from the supply system in a high-pressure fuel system. When the fuel pressure Pf is high, the amount of fuel increases even with the same fuel injection pulse width. Therefore, the correction coefficient K is set to the fuel pressure Pf by a decreasing function. Thus, the fuel injection pulse width Ti is determined by the fuel injection amount Gf and the correction coefficient K
And the voltage correction component Ts is used to calculate as follows.
Ti＝Ｋ・Gf＋Ts 次いで各運転条件の要素のエンジン回転数Ne,燃料噴
射量Gfは、間引きを含む成層，成層および均一の燃焼方
式に分ける燃料噴射時期決定部54,点火時期決定部55,お
よび燃焼方式判定部56に入力する。Ti = K · Gf + Ts Next, the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf of the elements of the respective operating conditions are divided into stratified, thinned and stratified and uniform combustion modes including thinning, by a fuel injection timing determining unit 54, an ignition timing determining unit 55, and It is input to the combustion method determination unit 56.
燃焼方式判定部56は、エンジン回転数Neが所定回転数
以上での低負荷の間引き燃焼，低・中負荷の成層燃焼，
および高負荷の均一燃焼を判断する。ここで、エンジン
回転数Neが、ある一定回転数の場合の各燃焼方式の最大
トルク特性が得られる充填空気量を示すと第４図（ａ）
のX,Y,Zようになり、アクセル全開状態で燃料噴射量Gf
を変化した場合のトルク特性は第４図（ｂ）のようにな
る。これにより、均一燃焼では燃料噴射量Gfに対し最大
トルクが得られる充填空気量Gaとに対し、実線Ｘで示さ
れる特性となり、この場合の可燃限界の特性は一点鎖線
Ｘ′となる。成層燃焼の最大トルクは実線Ｙで示される
充填空気量で得られ、可燃限界は一点鎖線Ｙ′となり、
間引き燃焼の最大トルクは実線Ｚで示される充填空気量
で得られ、可燃限界は一点鎖線Ｚ′となる。そしてアク
セル開度φの全閉から全開までの動作に対する充填空気
量Gaと燃料噴射量Gfとの関係に基づく作動サインは、太
い実線Ｄで示すようになる。The combustion method determination unit 56 performs thinning-out combustion with low load when the engine speed Ne is equal to or higher than a predetermined speed, stratified combustion with low / medium load,
And uniform combustion with high load. Here, FIG. 4A shows the charged air amount at which the maximum torque characteristic of each combustion system is obtained when the engine speed Ne is a certain constant speed.
X, Y, Z, the fuel injection amount Gf with the accelerator fully open
Are changed as shown in FIG. 4 (b). As a result, in the uniform combustion, the characteristic indicated by the solid line X is the characteristic indicated by the solid line X with respect to the fuel injection amount Gf and the charged air amount Ga at which the maximum torque is obtained. The maximum torque of the stratified combustion is obtained by the charged air amount indicated by the solid line Y, and the flammability limit is indicated by a one-dot chain line Y ′,
The maximum torque of the thinning combustion is obtained by the charged air amount indicated by the solid line Z, and the flammability limit is indicated by a chain line Z '. The operation sign based on the relationship between the charged air amount Ga and the fuel injection amount Gf for the operation from the fully closed to fully opened accelerator opening φ is indicated by a thick solid line D.
そこで、間引きと成層の燃焼方式の切換点C1と、成層
と均一の燃焼方式の切換点C2における燃料噴射量Gf1,Gf
2は、第５図（ａ）のように予めマップにより設定され
ている。そして、切換点C1,C2は、第４図（ａ）の点線
Ｃで示す特性に設定される。従って、燃焼方式判定部56
では、第５図（ａ）のマップより燃焼方式を切換える点
の燃料噴射量Gf1,Gf2と要求燃料噴射量Gfとをエンジン
回転数に基づいて比較して、Gf≦Gf1の場合に間引き燃
焼を、Gf1＜Gf≦Gf2の場合に成層燃焼を、Gf2≦Gfの場
合に均一燃焼をそれぞれ判断するのであり、この判定信
号が燃料噴射時期決定部54,点火時期決定部55に入力す
る。Therefore, the switching point C 1 of the combustion mode of decimation and stratified, fuel injection amount at the switching point C 2 of stratified and homogeneous combustion mode Gf 1, Gf
2 is set in advance by a map as shown in FIG. Then, the switching points C 1 and C 2 are set to the characteristics shown by the dotted line C in FIG. Therefore, the combustion method determination unit 56
Then, based on the engine speed, the fuel injection amounts Gf 1 , Gf 2 and the required fuel injection amount Gf at the point where the combustion method is switched are compared based on the map of FIG. 5A, and when Gf ≦ Gf 1 Thinning combustion is determined when Gf 1 <Gf ≦ Gf 2 , stratified combustion is determined, and when Gf 2 ≦ Gf, uniform combustion is determined.This determination signal is used to determine the fuel injection timing determination unit 54 and the ignition timing determination unit 55. To enter.
燃料噴射時期決定部54は、各燃焼方式毎の燃料噴射時
期マップを有し、このマップを燃焼方式判定信号により
選択してエンジン回転数Ne,燃料噴射量Gfに応じた最適
燃料噴射時期の信号を出力する。ここで成層燃焼では、
点火直前に所定の霧化時間を残して噴射終了する必要が
あるため、この燃焼式では第５図（ｃ）のように、最適
燃料噴射終了時期θiEが設定される。均一燃焼では、排
気系が閉じた後の早い時期に噴射開始する必要があるた
め、この場合は最適燃料噴射開始時期θisが第５図
（ｄ）のように設定される。一方、間引き燃焼では、燃
料噴射量Gfが少ないことで成層と類似の燃焼方式になる
が、数回に１回間引く場合の最適燃料噴射時期θieが第
５図（ｂ）のように設定される。こうして、これらの各
燃焼方式のマップで燃料噴射時期θie,θiEまたはθis
を出力することで、実質的に燃焼方式を切換える。The fuel injection timing determination unit 54 has a fuel injection timing map for each combustion method, selects this map based on the combustion method determination signal, and outputs a signal of the optimal fuel injection timing according to the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf. Is output. Here, in stratified combustion,
Since it is necessary to terminate the injection with a predetermined atomization time immediately before ignition, the optimum fuel injection end timing θiE is set in this combustion equation as shown in FIG. 5 (c). In the uniform combustion, it is necessary to start the injection at an early stage after the exhaust system is closed. In this case, the optimum fuel injection start timing θis is set as shown in FIG. On the other hand, in the thinning combustion, the combustion method is similar to that of the stratification because the fuel injection amount Gf is small, but the optimum fuel injection timing θie in the case of thinning once every several times is set as shown in FIG. 5 (b). . Thus, the fuel injection timing θie, θiE or θis
, The combustion system is substantially switched.
点火時期決定部55は、最適点火時期θｇを決定して出
力する。ここで、エンジン回転数Neと燃料噴射量Gfとに
より最適な点火時期θｇは１つ決定されるが、燃焼方式
が異なると各燃焼方式毎に点火時期θｇも異なったもの
になる。従って、第５図（ｂ），（ｃ），（ｄ）のよう
に間引き，成層，および均一の各燃焼方式でそれぞれ点
火時期θｇがマップで各別に設定されており、こうして
各燃焼方式で最適な点火時期θｇを出力する。The ignition timing determination unit 55 determines and outputs the optimum ignition timing θg. Here, one optimal ignition timing θg is determined based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf. However, if the combustion method is different, the ignition timing θg is different for each combustion method. Therefore, as shown in FIGS. 5 (b), 5 (c) and 5 (d), the ignition timing θg is individually set in the map for each of the thinning, stratified and uniform combustion methods, and thus the optimum for each combustion method. The ignition timing θg is output.
燃焼方式判定部56の判定信号は更に間引き回数設定部
57に入力し、間引き燃焼時の間引き回数を定める。ここ
で、例えば４気筒の場合は第５図（ｅ）のように、各気
筒および全体として３回に１回成層燃焼し、残りの２回
は燃料カットするように定め、この３回に１回の燃焼信
号を出力する。The determination signal of the combustion mode determination unit 56 is further set to a thinning number setting unit.
Input to 57 to determine the number of thinnings during thinning combustion. Here, in the case of a four-cylinder engine, for example, as shown in FIG. 5 (e), stratified combustion is performed once every three cylinders and as a whole, and the remaining two fuel cuts are determined. It outputs the combustion signal of times.
上記燃料噴射パルス幅Ti,燃料噴射時期θie,θiEまた
はθis,および間引きの燃焼信号は、燃料噴射タイミン
グ設定部58に入力する。そしてクランク角基準位置に基
づき燃料噴射パルス幅Tiと燃料噴射時期θiEまたはθis
に応じた燃料噴射信号を１サイクル毎に駆動部59を介し
てインジェクタ10に出力する。一方、燃料噴射時期θie
が入力する間引き燃焼時は、燃料噴射パルス幅Tiと燃料
噴射時期θieによる燃料噴射信号を燃焼信号に同期して
出力する。The fuel injection pulse width Ti, the fuel injection timing θie, θiE or θis, and the thinning combustion signal are input to the fuel injection timing setting unit 58. Then, the fuel injection pulse width Ti and the fuel injection timing θiE or θis
Is output to the injector 10 via the drive unit 59 every cycle. On the other hand, the fuel injection timing θie
At the time of thinning combustion, the fuel injection signal based on the fuel injection pulse width Ti and the fuel injection timing θie is output in synchronization with the combustion signal.
点火時期θｇは点火タイミング設定部60に入力し、ク
ランク角基準位置に基づき点火時期θｇに応じた点火タ
イミング，ドエル時間等の点火信号を駆動部61を介して
点火プラグ９に出力するように構成される。The ignition timing θg is inputted to an ignition timing setting unit 60, and an ignition signal such as an ignition timing and a dwell time corresponding to the ignition timing θg is output to the ignition plug 9 via a drive unit 61 based on the crank angle reference position. Is done.
次いで、かかる構成の２サイクルエンジンの制御装置
の作用について述べる。Next, the operation of the control device for a two-stroke engine having such a configuration will be described.
先ず、エンジン運転時に、アクセル開度に応じスロッ
トル弁20が開いて空気が掃気ポンプ21に吸入されて所定
の掃気圧が生じており、ピストン３の下降時に排気ポー
ト11が開き、次に掃気ポート17も開くと、この加圧空気
が掃気ポート17からシリンダ２の内部に流入する。そし
てこの給気の縦スワール流によりシリンダ２の残留ガス
を排気ポート11から押し出し、給気を高い充填効率で満
すように掃気作用される。一方、ピストン３が下死点か
ら上昇し始めると、排気ロータリ弁15が閉じて掃気が終
了し、燃料の吹き抜けが生じること無く燃料噴射するこ
とが可能になり、次いで掃気ポート17が閉じて圧縮行程
に移行する。一方、このときインジェクタ10の高圧燃料
系では運転条件に応じて燃圧レギュレータ33で燃圧が制
御され、この燃料がインジェクタ10に導かれている。First, during engine operation, the throttle valve 20 opens according to the accelerator opening, air is sucked into the scavenging pump 21, and a predetermined scavenging pressure is generated. When the piston 3 descends, the exhaust port 11 opens, and then the scavenging port When the cylinder 17 is also opened, the pressurized air flows into the cylinder 2 from the scavenging port 17. Then, the residual gas in the cylinder 2 is pushed out from the exhaust port 11 by the vertical swirl flow of the air supply, and a scavenging action is performed so that the air supply is filled with high filling efficiency. On the other hand, when the piston 3 starts to rise from the bottom dead center, the exhaust rotary valve 15 closes and the scavenging ends, so that fuel can be injected without fuel blow-through, and then the scavenging port 17 closes and compresses. Move to the process. On the other hand, at this time, in the high-pressure fuel system of the injector 10, the fuel pressure is controlled by the fuel pressure regulator 33 according to the operating conditions, and this fuel is guided to the injector 10.
また、制御ユニット50の燃料噴射パルス幅算出部53で
は、エンジン回転数Ne,アクセル開度φに応じて燃料噴
射量Gfがマップ検索され、更に燃料噴射量Gfに基づいて
燃料噴射パルス幅Tiが算出される。同時に燃焼方式判定
部56では、燃焼方式が判断され、燃料噴射時期決定部5
4,点火時期決定部55のマップがこの判断により選択され
る。Further, in the fuel injection pulse width calculation unit 53 of the control unit 50, a map search is performed for the fuel injection amount Gf according to the engine speed Ne and the accelerator opening φ, and the fuel injection pulse width Ti is further determined based on the fuel injection amount Gf. Is calculated. At the same time, the combustion mode determination section 56 determines the combustion mode, and the fuel injection timing determination section 5
4. The map of the ignition timing determination unit 55 is selected based on this determination.
そこで、エンジン回転数が所定回転数以上の低負荷
時，例えば第５図（ａ）に示されるエンジン回転数Neが
Ne2以上で、アクセル開度φが所定開度の時には、燃焼
方式判定部56で要求燃料噴射量Gfと切換点C1における燃
料噴射量Gf1との比較により、Gf≦Gf1の時には間引き燃
焼が判断される。このため、燃料噴射時期決定部54で第
５図（ｂ）の間引き燃焼用マップを選択して燃料噴射時
期θieが点火時期の直前に決定され、点火時期決定部55
で第５図（ｅ）の間引き燃焼方式の最適点火時期θｇが
マップ検索され、更に間引き回数設定部57から３回に１
回の燃焼信号が出力する。そしてこれらの燃料噴射パル
ス幅Ti,燃焼噴射時期θieによる燃料噴射信号が、燃料
噴射タイミング設定部58からインジェクタ10に燃焼信号
に同期して出力するのであり、このため第６図（ａ）の
ように、点火直前に少量の燃料が点火プラグ９の電極9a
に向けて噴射される。そして燃料噴霧の後端部に電極9a
により着火されるのであり、こうして３回に１回間引い
て成層燃焼される。この成層燃焼方式では、スロットル
弁20が開き掃気ポンプ21により充分に掃気されて充填空
気量Gaも比較的多いことで良好に燃焼される。従って、
間引き燃焼時のトルク特性は、第４図（ｂ），（ｃ），
（ｄ）に示すトルク曲線T1のように低くて緩やかに変化
した特性になる。Therefore, when the engine speed is a low load equal to or higher than the predetermined speed, for example, the engine speed Ne shown in FIG.
In Ne 2 above, by comparing the accelerator opening φ is when the predetermined opening, the fuel injection amount Gf 1 in the required fuel injection amount Gf and the switching point C 1 in the combustion mode determination unit 56, the thinning at the time of Gf ≦ Gf 1 Burning is determined. For this reason, the fuel injection timing determination unit 54 selects the thinned-out combustion map in FIG. 5B, and determines the fuel injection timing θie immediately before the ignition timing.
5 (e), the map is searched for the optimum ignition timing θg of the thinning combustion method, and the thinning number setting unit 57 further sets the optimum ignition timing θg to three times.
Times the combustion signal is output. A fuel injection signal based on the fuel injection pulse width Ti and the combustion injection timing θie is output from the fuel injection timing setting unit 58 to the injector 10 in synchronization with the combustion signal. For this reason, as shown in FIG. In addition, just before ignition, a small amount of fuel
Injected toward. And electrode 9a at the rear end of fuel spray
Thus, the fuel is stratified and thinned out once every three times. In this stratified combustion system, the throttle valve 20 is opened and scavenging is sufficiently performed by the scavenging pump 21, and the charged air amount Ga is relatively large, so that good combustion is performed. Therefore,
The torque characteristics during thinning combustion are shown in FIGS.
It becomes gradually altered properties as low as torque curve T 1 shown in (d).
次いで、アクセル開度φが一定状態で負荷が増大する
ことにより燃料噴射量Gfが増大し、切換点C1の燃料噴射
量Gf1より大きくなった低・中負荷時には、成層燃焼が
判断される。そこで、燃料噴射時期決定部54で成層燃焼
用マップが選択され、これにより燃料噴射時期θiEが点
火時期の近くに決定され、点火時期決定部55でも成層燃
焼用マップにより最適点火時期θｇが比較的上死点に近
く決定される。そして燃料噴射パルス幅Ti,燃料噴射時
期θieによる噴射信号が１サイクル毎にインジェクタ10
に出力することで、第６図（ｂ）のように、圧縮後期に
比較的少量の燃料が点火プラグ９の電極9aに向けて噴射
され、その直後に点火時期θｇによる点火信号が点火プ
ラグ９に出力する。このため、コーン型の燃料噴霧が拡
散する前にその後端部に電極9aで着火して成層燃焼に切
換わるのであり、こうして空気量に比べて燃料が非常に
少なくても、燃料の濃混合気を有効利用して安定した成
層燃焼が行われる。Then, the fuel injection amount Gf is increased, the low and medium during the load becomes larger than the fuel injection amount Gf 1 switching point C 1, stratified combustion is determined by the accelerator opening φ is the load increases at a constant state . Therefore, the stratified combustion map is selected by the fuel injection timing determination unit 54, whereby the fuel injection timing θiE is determined to be close to the ignition timing, and the ignition timing determination unit 55 also determines the optimum ignition timing θg by the stratified combustion map. Determined near top dead center. An injection signal based on the fuel injection pulse width Ti and the fuel injection timing θie is supplied to the injector 10 every cycle.
6B, a relatively small amount of fuel is injected toward the electrode 9a of the ignition plug 9 in the latter stage of compression, and immediately after that, an ignition signal based on the ignition timing θg is supplied to the ignition plug 9. Output to For this reason, before the cone-shaped fuel spray diffuses, the rear end ignites with the electrode 9a and switches to stratified combustion. Thus, even if the fuel is very small compared to the amount of air, a rich mixture of fuel is used. Stable stratified combustion is performed by effectively utilizing
かかる成層燃焼では、充填空気量Ga,燃料噴射量Gfが
増し、更に毎回燃焼されることで、第４図（ｂ），
（ｃ），（ｄ）に示すトルク曲線T2のようにトルクが増
す。そして間引きの場合と燃焼方式が略同一のため、ト
ルク曲線T1に対し滑らかにトルク曲線T2に移行すること
になる。In such stratified combustion, the charged air amount Ga and the fuel injection amount Gf are increased, and the fuel is burned every time.
(C), the torque is increased as the torque curve T 2 shown in (d). And for the case of thinning the combustion method is substantially the same, so that a smooth transition to the torque curve T 2 to the torque curve T 1.
更に、燃料噴射量Gfが切換点C2の燃料噴射量Gf2以上
に増大した高負荷時には、均一燃焼が判断される。そこ
で燃料噴射時期決定部54,点火時期決定部55では、均一
燃焼方式のマップ選択され、燃料噴射時期θisが排気ロ
ータリ弁15の閉後の早い時期に、点火時期θｇが最適値
に決定されることになる。このため第６図（ｃ）のよう
に、圧縮初期にインジェクタ10から多量の燃料がシリン
ダ２内に噴射され、圧縮中に燃料と空気とが充分混合す
る。そしてこの均一に混合した後に点火プラグ９で着火
して、均一燃焼に切換わる。かかる均一燃焼方式では、
多量の燃料が高い空気利用率で良好に燃焼し、第４図
（ｂ），（ｃ），（ｄ）のトルク曲線T3のようにトルク
が更に増大する。また、切換点C2では、設定値Gf2によ
り成層と均一の燃焼方式のトルクが等しくなるように設
定されているので、トルク曲線T2からT3に滑らかに移行
することになる。Furthermore, the fuel injection amount Gf is the high load which was increased switching point C 2 of the fuel injection amount Gf 2 or more, a uniform combustion is determined. Therefore, in the fuel injection timing determination unit 54 and the ignition timing determination unit 55, a map of the uniform combustion method is selected, and the fuel injection timing θis is determined to be an optimum value at an early stage after the exhaust rotary valve 15 is closed, and the ignition timing θg is determined to an optimum value. Will be. Therefore, as shown in FIG. 6 (c), a large amount of fuel is injected from the injector 10 into the cylinder 2 at the initial stage of compression, and the fuel and air are sufficiently mixed during compression. After the mixture is uniformly mixed, the mixture is ignited by the spark plug 9 to switch to uniform combustion. In such a uniform combustion system,
Satisfactorily burn with a large amount of fuel is high air utilization rate, Fig. 4 (b), (c), the torque is further increased as the torque curve T 3 of (d). Further, the switching point C 2, since it is set such that the torque of the stratification and uniform combustion mode becomes equal to the set value Gf 2, so that a smooth transition from the torque curve T 2 to T 3.
なお、アクセル開度φが減少し燃料噴射量Gfを減少す
ると、上述の場合と逆に燃焼方式が切換わり、エンジン
トルクは切換点C2,C1で滑らかに燃焼方式に対応して変
化する。When the accelerator opening φ decreases and the fuel injection amount Gf decreases, the combustion method is switched in the opposite manner to the above case, and the engine torque smoothly changes at the switching points C 2 and C 1 according to the combustion method. .
以上、本発明の実施例について述べたが、これのみに
限定されない。The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this.
以上述べてきたように、本発明の２サイクルエンジン
の制御装置によれば、間引き燃焼、成層燃焼、均一燃焼
の各燃焼方式間の切換点として、エンジン回転数に応じ
て予め可変に設定された基準燃料噴射量と現在のエンジ
ンの要求燃料噴射量との比較によって最適燃焼方式を判
断することにより、判断された燃焼方式に応じた燃料噴
射時期、点火時期にて燃焼制御することができるように
なると共に、基準燃料噴射量は、一方の燃焼方式から他
方の燃焼方式に切換わる場合には略等しいトルクがエン
ジンに発生するような燃料噴射量に設定されているの
で、間引き燃焼、成層燃焼、均一燃焼の各燃焼方式の切
換えを最適化して広範囲の運転領域で滑らかなトルク特
性を設定することができるようになる。As described above, according to the control apparatus for a two-cycle engine of the present invention, the switching point between each of the combustion modes of the thinning combustion, the stratified combustion, and the uniform combustion is variably set in advance in accordance with the engine speed. By judging the optimal combustion method by comparing the reference fuel injection amount and the current required fuel injection amount of the engine, the combustion control can be performed at the fuel injection timing and ignition timing according to the determined combustion method. At the same time, the reference fuel injection amount is set to a fuel injection amount such that substantially equal torque is generated in the engine when switching from one combustion method to the other combustion method, so that thinning combustion, stratified combustion, It is possible to optimize the switching of each combustion mode of the uniform combustion and set a smooth torque characteristic in a wide operating range.
第１図は本発明の２サイクルエンジンの制御装置の実施
例を示す電子制御系のブロック図、 第２図は本発明の２サイクルエンジンの全体の概略を示
す構成図、 第３図（ａ）ないし（ｃ）は各種特性図、 第４図は間引き，成層，および均一の燃焼方式のトルク
特性図、 第５図（ａ）ないし（ｄ）は各燃焼方式の燃料噴射量，
燃料噴射時期と点火時期のマップを示す図，（ｅ）は４
気筒の場合の間引き燃焼状態を示す図、 第６図は各燃焼方式の燃料噴射状態を示す図である。 １……２サイクルエンジン本体、９……点火プラグ、10
……インジェクタ、50……制御ユニット、53……燃料噴
射パルス幅算出部、54……燃料噴射時期決定部、55……
点火時期決定部、56……燃焼方式判定部、57……間引き
回数設定部、58……燃料噴射タイミング設定部FIG. 1 is a block diagram of an electronic control system showing an embodiment of a control device for a two-stroke engine of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of an entire two-stroke engine of the present invention. 4 (c) are various characteristic diagrams, FIG. 4 is a torque characteristic diagram of thinning, stratification, and uniform combustion systems, and FIGS. 5 (a) to (d) are fuel injection amounts of each combustion system.
FIG. 4 shows a map of fuel injection timing and ignition timing.
FIG. 6 is a view showing a thinned combustion state in the case of a cylinder, and FIG. 6 is a view showing a fuel injection state of each combustion system. 1 ... 2 cycle engine body, 9 ... spark plug, 10
... Injector, 50 ... Control unit, 53 ... Fuel injection pulse width calculator, 54 ... Fuel injection timing determiner, 55 ...
Ignition timing determination unit 56 Combustion method determination unit 57 Thinning number setting unit 58 Fuel injection timing setting unit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−64243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−41239（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−201341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−65039（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395 Continuation of the front page (56) References JP-A-2-64243 (JP, A) JP-A-58-41239 (JP, A) JP-A-63-201341 (JP, A) JP-A-61-65039 (JP, A) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/00-45/00 395
Claims (2)
燃焼との間あるいは間引き燃焼と成層燃焼との間で燃焼
方式を切換える２サイクルエンジンの制御装置におい
て、 エンジン運転状態に応じてエンジンが要求する燃料噴射
量を算出する算出部と、 上記算出部からの要求燃料噴射量を、燃焼方式の切換点
の指標としてエンジン回転数に応じて可変に設定される
基準燃料噴射量と比較することにより、判定対象の両燃
焼方式のうちいずれか一方を選択する燃焼方式判定部
と、 上記燃焼方式判定部により選択されたいずれか一方の燃
焼方式に対応して燃料噴射時期を設定し、その燃料噴射
時期でインジェクタを駆動する燃料噴射時期決定手段
と、 上記燃焼方式判定部により選択されたいずれか一方の燃
焼方式に対応して点火時期を設定し、その点火時期で点
火プラグを駆動する点火時期決定手段とを備えることを
特徴とする２サイクルエンジンの制御装置。1. A control device for a two-stroke engine for switching a combustion mode between stratified combustion and uniform combustion or between thinned combustion and stratified combustion according to an engine operating condition. Calculating a fuel injection amount to be calculated, and comparing the required fuel injection amount from the calculation unit with a reference fuel injection amount that is variably set according to the engine speed as an index of a switching point of the combustion method. A combustion method determination unit that selects one of the two combustion methods to be determined, and a fuel injection timing set corresponding to one of the combustion methods selected by the combustion method determination unit. A fuel injection timing determining means for driving the injector according to the timing; and an ignition timing corresponding to one of the combustion modes selected by the combustion mode determination section. And an ignition timing determining means for driving an ignition plug at the ignition timing of (i).
燃焼との間あるいは間引き燃焼と成層燃焼との間で燃焼
方式を切換える２サイクルエンジンの制御装置におい
て、 エンジン運転状態に応じてエンジンが要求する燃料噴射
量を算出する算出部と、 上記算出部からの要求燃料噴射量を、燃焼方式の切換点
の指標として予め設定されている基準燃料噴射量と比較
することにより、判定対象の両燃焼方式のうちいずれか
一方を選択する燃焼方式判定部と、 上記燃焼方式判定部により選択されたいずれか一方の燃
焼方式に対応して燃料噴射時期を設定し、その燃料噴射
時期でインジェクタを駆動する燃料噴射時期決定手段
と、 上記燃焼方式判定部により選択されたいずれか一方の燃
焼方式に対応して点火時期を設定し、その点火時期で点
火プラグを駆動する点火時期決定手段とを備えるととも
に、 上記基準燃料噴射量は、一方の燃焼方式を実行した場合
でも他方の燃焼方式を実行した場合でも略等しいトルク
を発生することのできる噴射量に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制御装置。2. A control device for a two-stroke engine for switching a combustion mode between stratified charge combustion and uniform combustion or between thinned combustion and stratified charge combustion according to an engine operating condition. Calculating a fuel injection amount to be performed, and comparing the required fuel injection amount from the calculation unit with a reference fuel injection amount that is set in advance as an index of a switching point of the combustion method. A combustion method determination unit that selects one of the methods, and a fuel injection timing set in accordance with one of the combustion methods selected by the combustion method determination unit, and the injector is driven at the fuel injection time. An ignition timing is set in accordance with one of the combustion methods selected by the fuel injection timing determining means and the combustion method determination unit, and the ignition timing is set based on the ignition timing. And the reference fuel injection amount is set to an injection amount that can generate substantially the same torque regardless of whether one of the combustion methods is executed or the other. A control device for a two-cycle engine, wherein the control device is set.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02113812A JP3084040B2 (en) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Control device for two-stroke engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02113812A JP3084040B2 (en) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Control device for two-stroke engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412153A JPH0412153A (en) | 1992-01-16 |
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ID=14621674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02113812A Expired - Fee Related JP3084040B2 (en) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Control device for two-stroke engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084040B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000322801A (en) | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Information recording/reproducing apparatus |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP02113812A patent/JP3084040B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0412153A (en) | 1992-01-16 |
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