JPH048847A - ２サイクルエンジンの燃料噴射制御装置 - 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〕 本発明は燃料噴射装置を備えた２サイクルエンジンに関
し、特に点火プラグがホットポイントとなって生じるプ
レイグニツシヨン及び端ガスの発火によるノッキングを
燃料の噴射時期の補正によって防止できるようにした燃
料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

燃料を圧縮空気とともにシリンダ内に直接噴射する空気
燃料噴射装置を備えた２サイクルエンジンが最近注目さ
れている。この種のエンジンでは、例えば低速低負荷運
転域では、燃料を燃焼室の一部領域に雪塊状に供給し、
該燃料雪塊に点火する、いわゆる層状燃焼を行うように
している。そのため、点火プラグは、上記雪塊への点火
を確実にするためその電極部がシリンダ内に突出するよ
うに配置されるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが上述のように点火プラグをシリンダ内に突出さ
せると、点火プラグの電極が運転中に高温になりがちで
あり、そのため電極部分がホットポイントとなってプレ
イグニツシヨンが生じ易いという問題がある。

また噴射された燃料が燃焼室内に広く拡散された状態で
の燃焼、つまりいわゆる予混合燃焼が行われる運転領域
では、火花点火による火炎が燃焼室端部に位置する端ガ
スを断熱圧縮することとなる。そしてこのような端ガス
は、温度が所定値以上になると発火して一度に燃焼し、
この急激な燃焼により著しい圧力非平衡状態、いわゆる
ノッキングが発生する。

本発明の目的は、上記プレイグニツシヨン、及びノッキ
ングを防止できるようにした２サイクルエンジンの燃料
噴射制御装置を提供する点にある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、燃料をシリンダ内に直接噴射する燃料噴射装
置と、該噴射装置から噴射された燃料に点火する点火プ
ラグとを備えた２サイクルエンジンにおいて、上記燃料
の噴射時期及び噴射期間を制御する燃料噴射制御装置で
あって、プレイグニツシヨン又はノッキングの発生を検
出する検出手段と、該検出手段からの検出信号に基づい
て上記燃料噴射装置からの燃料の少なくとも噴射終了時
期を遅角させる噴射時期補正手段とを備えたことを特徴
としている。

ここで本発明において燃料の少なくとも噴射終了時期を
遅角させるとは、噴射開始時期及び終了時期の両方を、
つまり全体的に遅角させる場合、及び開始時期はそのま
まで終了時期のみを遅角させる場合の両方を含む趣旨で
ある。

〔作用〕

本発明に係る燃料噴射制御装置によれば、プレイグニツ
シヨン、ノッキング発生時には燃料の少なくとも噴射終
了時期を遅角させたので、シリンダ内圧が上昇してプレ
イグニツシヨンが生じやすい圧縮行程後期においても燃
料が噴射されることとなり、点火プラグが上記噴射され
た燃料によって冷却されて電極付近の温度上昇が抑制さ
れ、プレイグニツシヨンが発生し難くなる。

また燃料の噴射終了時期を遅らせたので、シリンダ内圧
力が上昇した時点で燃料を噴射することとなる。従って
それだけシリンダ内圧力と燃料噴射圧力との差が小さく
なり、噴霧の貫通力が弱くなって燃料がシリンダ内にて
拡散しにくくなり、そのため端ガスの発生量が減少し、
その結果ノッキングが抑制される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例による空気燃料
噴射式２サイクルエンジンの空気燃料噴射制御装置を説
明するための図であり、第１図はその構成図、第２図は
噴射条件を示す噴射タイミング図、第３図は空気燃料噴
射式２サイクルエンジンの断面側面図、第４図はプレイ
グニツシヨン。

ノッキング状態を説明するためのクランク角−シリンダ
内圧力特性図、第５図は動作を説明するためのフローチ
ャート図である。

図において、１は空気及び燃料をシリンダ内に直接噴射
するように構成された水冷式２サイクル並列３気筒エン
ジンであり、該エンジン１はクランクケース２上に、３
つのシリンダ３ａがクランク軸方向に並列に形成された
シリンダボディ３を搭載してボルト締め固定するととも
に、該シリンダボディ３上にシリンダヘッド４を締結ボ
ルト４ｂで固定した構造のものである。ここで上記締結
ボルト４ｂにはロードワンシャタイプの圧力センサ２３
が装着されており、これは後述の燃焼室１７の内の圧力
変動を検出する。

上記シリンダへ７ド４の下面の上記各シリンダ３ａに対
応する部分には、該シリンダ３ａ内に挿入されたピスト
ン５の上面に形成された凹部５ａとで燃焼室１７を構成
する燃焼凹部４ａが形成されており、該燃焼室１７内に
は点火プラグ１８の電極部１８ａが挿入されている。そ
して上記シリンダヘッド４の上面の各燃焼室１７の上方
部分には、それぞれ空気燃料噴射装置１９が装着されて
いる。該各空気燃料噴射装置１９は主として、上記シリ
ンダヘッド４に挿入固着された噴射ボディ２０と、該噴
射ボディ２０内に形成された空気室及び燃料室の噴射口
を弁体で開閉するバルブ機構２１と、上記噴射ボディ２
０の外壁の後側部分ムこ装着され、上記燃料室に燃料を
供給する燃料噴射弁２２とから構成されている。また、
１４ａは燃料供給用フューエルレール、１４ｂは圧縮空
気供給用エアレールである。上記バルブ機構２１が弁体
で噴射口を開いている間、空気室内の圧縮空気がシリン
ダ内に噴射されるとともに、燃料噴射弁２２からの燃料
がシリンダ内に噴射される。

上記各ピストン５はクランク軸６のクランクアーム６ａ
にコンロッド６ｂを介して連結されており、該クランク
アーム６ａはクランク室２ａ内に位置している。また各
クランク室２ａの背面側には外気導入用吸気口２ｂが形
成されている。該各吸気口２ｂにはこれを開閉するり一
ド弁７が配設されており、さらに吸気マニホールド８が
接続されている。

また上記シリンダボディ３の上記各吸気口２ｂ上方部分
に形成された排気口３ｂには排気管１６の各分岐部が接
続されており、この排気管１６は１本に合流した後、下
方に屈曲され、車両後方に延びている。

２４は上記バルブ機構２１．燃料噴射弁２２による空気
、燃料の噴射時期、噴射期間等、及びイグニッション装
置２５による点火タイミングを制御するＥＣＵである。

該ＥＣＵ２５は上記締結ポル）４ｂに装着された圧力セ
ンサ２３からの圧力信号ａ及びアクセル開度、エンジン
回転速度、クランク角度等のエンジン運転状態を示す信
号すが入力され、圧縮空気の噴射時期、噴射期間を制御
する空気噴射制御信号Ａをバルブ機構２１に、燃料の噴
射時期、噴射期間を制御する燃料噴射制御信号Ｂを燃料
噴射弁２２にそれぞれ出力し、さらに点火タイミング制
御信号Ｃをイブニラシラン装置２５に出力する。

ここで上記ＥＣＵ２４は、圧力センサ２３からの圧力波
形によってプレイグニツシヨン又はノッキングの発生を
判定する０例えばシリンダ内圧力ｐｌが上死点（ＴＤＣ
）から所定クランク角度θにて最大値に達する通常運転
状態（第４図ｉ８）参照）に対し、上記圧力ｐ２が上記
所定角度θ後に最大圧力に達し、その積数ＫＨｚの周波
数で圧力変動を示す場合（第４図山）参照）はノッキン
グと判定し、また圧力ｐ３が上死点付近で最大圧力に達
し、かつ通常の最大圧力より著しく高い場合（例えば低
負荷時３０ｋｇ／ｃｍ”、全負荷時７　Ｑ　ｋｇ／　ｃ
ｓ”　、第４図（Ｃ１参照）はプレイグニツシヨンが発
生していると判定する。

そしてＥＣＵ２４は噴射時期、及び点火時期の補正手段
としても機能するのもであり、プレイグニツシヨンが発
生している七判定した場合は、空気、燃料の噴射終了時
期が遅角するように制御信号Ａ、　Ｂを補正して出力す
る。この場合、例えば第２図に示すように、噴射条件Ｒ
１においてプレイグニツシヨンが発生した場合は、噴射
開始時期はそのままで噴射終了時期のみを遅角させる方
法（Ｒ２）、又は噴射開始時期及び終了時期の両方を遅
角させる方法（Ｒ３）の何れかが採用される。

また上記プレイゲニンシランの発生頻度が大きいはど遅
角量を大きく設定する。

またノッキングが発生していると判定した場合は、この
ノッキングの発生強度１発注額度が比較的小さい場合は
、点火タイミングが遅角するよう上記タイミング制御信
号Ｃのみを補正し、大きい場合は点火タイミングを遅角
させるとともに空気燃料の噴射終了時期が遅角するよう
上記制御信号ＡＢを補正する。なお、この場合も上述の
方法Ｒ２゜Ｒ３のいずれを採用しても良い。

次に本実施例の作用効果について第５図を参照しながら
説明する。

圧力センサ２３からの圧力信号ａは増幅回路で増幅され
た後、バイパスフィルタでノイズ成分が除去され、ノッ
キングが発生しているか否かの判定がなされる（ステッ
プ５ｌ−３４）、ノッキングが発生していない場合は、
制御信号Ａ−Ｃがそのまま出力され、通常通りの点火タ
イミング、及び空気燃料噴射タイミングで運転される（
ステップＳ６）、一方、ノッキングが発生していると判
定された場合は、その発生強度、頻度に応じて、点火タ
イミングが遅角するように制御信号Ｃのみが補正されて
出力され、あるいはさらに空気燃料の噴射終了時期が遅
角されるように制御信号ＡＢが補正されて出力される（
ステップＳ５．Ｓ６）。

また上記増幅信号は、ローパスフィルタでノイズ成分が
除去された後、プレイグニツシヨンが発生しているか否
か判定され（ステップＳ７．Ｓ８）、発生していない場
合は通常通りの噴射タイミングで運転される（ステップ
５１０）、一方プレイグニッションが発生している場合
は、空気燃料の噴射終了時期が遅角するように制御信号
ＡＢが補正して出力され、該遅角状態で運転される（ス
テップ３９，３１０）。

このように本実施例では、プレイグニツシヨンが発生し
た場合は、空気燃料の噴射終了時期を遅角させたので、
点火プラグ１８の電極１８ａ部分が温度上昇し易い圧縮
行程後期においても燃料が噴射されることとなり、この
燃料によって電極１８ａを冷却して温度上昇を抑制でき
、プレイグニツシヨンの発生を抑制できる。ここで、上
記噴射終了時期のみを遅角させる方法（Ｒ２）を採用し
た場合は、噴射時間が延びて噴射量が増加するので、上
記冷却効果がより向上する。

また、ノッキングが発生した場合は、その強度。

顧度に応じて空気燃料の噴射時期を遅角させたので、シ
リンダ内圧力が上昇した時点で燃料を噴射することとな
る。従ってそれだけシリンダ内圧力と燃料噴射圧力との
差が小さくなり、噴霧の貫通力が弱くなって燃料がシリ
ンダ内にて拡散しにくくなり、そのため端ガスの発注量
が減少し、その結果ノッキングが抑制される。また点火
時期はそのままで噴射時期のみを遅角させた場合は、空
気燃料が噴射されてから点火までの時間、つまり燃料の
拡散できる時間が短くなり、この点からも燃料の拡散が
抑制されて端ガスの発生量が減少し、その結果ノッキン
グが抑制される。さらにまた、燃料噴射時期を遅角させ
たので、シリンダ内の掃気流が減衰し、この点からも燃
料の拡散が抑制される。

なお上記実施例では、プレイグニツシヨン又はノッキン
グの何れが発生した場合にも燃料噴射終了時期を遅角さ
せるようにしたが、本発明では必ずしも両方の場合に遅
角させる必要はなく、例えばノッキングの場合は点火時
期だけで対応し、プレイグニツシヨンの場合のみ燃料噴
射終了時期の遅角で対応するようにすることもできる。

また上記実施例では、燃料を圧縮空気と共に噴射する場
合を説明したが、本発明は燃料のみを噴射するタイプの
エンジンにも勿論通用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る２サイクルエンジンの燃料噴
射制御装置によれば、プレイグニツシヨン又はノッキン
グの発生時に、燃料の少なくとも噴射終了時期を遅角さ
せるようにしたので、点火プラグがホットポイントとな
るのを防止してプレイグニツシヨンを抑制でき、また端
ガスの発生量を減少してノアキングを抑制できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例による燃料噴射
制御装置を説明するための図であり、第１図はその構成
図、第２図はその燃料噴射タイミングを示す特性図、第
３図は２サイクルエンジンの断面側面図、第４図（ａｌ
、　（ｂｌ、　ｔｅｌはそれぞれクランク角−シリンダ
内圧力特性図、第５図はフローチ十−ト図である。 図において、１は２サイクルエンジン、３ａはシリンダ
、１８は点火プラグ、２２は燃料噴射弁（燃料噴射装置
）、２３は圧力センサ（圧力検出手段）、２４はＥＣＵ
　（噴射時期補正手段）、ａは検出圧力信号である。 特許出願人　ヤマハ発動機株式会社 代理人　　　　弁理士　下布　努 第１ 図 第２図 第４ 図 フル７用− 第３図 第　　５ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料をシリンダ内に直接噴射する燃料噴射装置と
   、該噴射装置から噴射された燃料に点火する点火プラグ
   とを備えた２サイクルエンジンにおいて、上記燃料の噴
   射時期及び噴射期間を制御する燃料噴射制御装置であっ
   て、プレイグニッション又はノッキングの発生を検出す
   る検出手段と、該検出手段からの検出信号に基づいて上
   記燃料噴射装置からの燃料の少なくとも噴射終了時期を
   遅角させる噴射時期補正手段とを備えたことを特徴とす
   る２サイクルエンジンの燃料噴射制御装置。