JPH0626390A

JPH0626390A - ２サイクルエンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH0626390A
Application number: JP18109892A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Yasuoka; 剛彦安岡; Yoichi Kuji; 洋一久慈; Noboru Hashimoto; 昇橋本; Shigeru Sakurai; 茂櫻井
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1994-02-01
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: JP3286760B2

Abstract

(57)【要約】【目的】筒内噴射式の２サイクルエンジンにおいて低
負荷域での燃料の微粒化を促進する。【構成】２サイクルエンジンの低負荷域で、かつ、吹
き抜けの生じない領域において、噴射圧を下げ、また、
噴射開始時期を早めるとともに噴射期間を拡大し、イン
ジェクタ通電後の経過時間が長くして、噴霧粒径が小さ
くなる領域（Ｂ）を利用できるようにする。【効果】低負荷域で噴射圧を下げることによりエンジ
ン負荷が低減されて回転安定性が高まり、また、噴射期
間が拡大されることによって噴霧粒径が小さくなる領域
が利用でき、燃料の微粒化が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２サイクルエンジンに
おいて燃料の微粒化により燃焼性を改善するための制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用等の２サイクルエンジンにおいて
は、例えば特開平２−４９９３９号に記載されているよ
うに、燃料の吹き抜けを防止するため筒内噴射型のイン
ジェクタによってシリンダ内に直接燃料を噴射するのが
普通である。そして、このようにシリンダ内に直接燃料
を噴射すると燃料の微粒化が悪化することから、エアブ
ラス弁を用いて圧縮空気と共に燃料を噴射するようにし
たり、燃料の噴射圧を高くしたりして微粒化促進を図る
ことが行われている。また、特開平３ー１０５０５９号
公報に記載された２サイクルエンジンは、シリンダ内に
直接燃料を噴射するインジェクタと、吸気通路内に燃料
を噴射するインジェクタとを備えたものであって、燃料
噴射量が少ないときは筒内噴射のみとし、噴射量が多い
ときは一部を微粒化の良好な吸気通路内噴射とすること
で燃料微粒化の改善を図っている。

【０００３】また、それとは別に、ディゼルエンジン等
においては、噴射圧を調整可能なインジェクタを用いた
ものが従来から知られている。

【０００４】図６に示すインジェクタは、噴射圧を調整
可能な筒内噴射型のインジェクタの一例である。図のイ
ンジェクタ１００は、本体ケーシング１０１内に管状の
可動要素１０２と該可動要素１０２を駆動するソレノイ
ドコイル１０３を保持し、本体ケーシング１０１の一端
側に連結されたキャップ１０４内に筒内圧力に対しチェ
ックバルブとして機能する外開きのニードル１０５（弁
部材）を保持している。また、本体ケーシング１０１の
他端側に装着されたソケット１０６には燃料入口管１０
７が連結されている。そして、可動要素１０２の下端が
当接可能なシート面を形成する連結要素１０８がニード
ル１０５の頭部に固定され、この連結要素１０８とキャ
ップ１０４の間にはニードル１０５を閉じ側に付勢する
第１のスプリング１０９が設置されている。また、上記
可動要素１０２の頭部には可動板１１０が固定され、該
可動板とソケット１０６の間には可動要素１０２をニー
ドル１０５側へ付勢する第２のスプリング１１１が設置
されている。

【０００５】上記インジェクタ１００のソレノイドコイ
ル１０３に通電すると、可動要素１０２が図で上方に持
ち上げられ、可動要素１０２と連結要素１０８の間が開
いて、燃料入口管１０７から供給された高圧の燃料が連
結要素１０８外周の溝を介しニードル１０５の周囲に流
れ込む。そして、燃圧により第１のスプリング１０９の
付勢力に抗してニードル１０５が圧し開かれ、燃料が噴
射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】２サイクルエンジンに
おいて筒内噴射による燃料微粒化の悪化を防止するため
に噴射圧の設定を高くすると、燃料ポンプの仕事量が多
くなってエンジン負荷が増大し、その結果、もともと回
転不安定な低負荷域のエンジン回転が一層不安定とな
る。また、例えば上記図６に示すインジェクタは、弾性
部材により付勢された弁部材が燃圧により弾性部材の付
勢力に抗して開弁し燃料を噴射するものであって、初期
の噴射圧はその弁部材を付勢する弾性部材（図６の第１
のスプリング１０９）のセット荷重によって決定される
ため、通電初期は噴射圧が低くて図２に示すように噴霧
粒径が大きく、時間がある程度経過した後初めて噴射圧
が上がって噴霧粒度が小さくなるという噴射特性を有す
るものであるので、このようなインジェクタにおいて噴
射圧の設定を高くすると、低負荷域のように要求燃料噴
射量が少ない領域でインジェクタへの通電時間が一層短
くなり、その結果、図２の特性図にＡで示す噴霧粒径が
大きい領域だけで噴射が終了してしまうことになって、
燃料の微粒化が達成できない。

【０００７】また、上記特開平３ー１０５０５９号公報
に記載された２サイクルエンジンのように燃料の一部を
吸気通路内に噴射するものでは、燃料の微粒化は一部し
か達成できないし、燃料の吹き抜けも発生する。また、
エアブラスト弁を用いて燃料の微粒化を図るものでは、
圧縮空気噴射のためにやはりエンジン負荷が増大する。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、２サイクルエンジンにおいて低負荷域でエン
ジン負荷の増大による回転不安定を招くことなく燃料の
微粒化を促進して燃焼性を改善することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、噴射圧を調整
可能で弾性部材により付勢された弁部材が燃圧により弾
性部材の付勢力に抗して開弁し燃料を噴射する筒内噴射
型のインジェクタを２サイクルエンジンに用い、エンジ
ンの低負荷域では噴射圧を下げ、その分噴射期間を延長
することによって、要求燃料噴射量の少ない低負荷域で
も噴霧粒径が小さくなる領域（図２の特性図にＢで示す
領域）を利用することができるようになり、それによっ
てエンジン負荷を増大させることなく燃料の微粒化を促
進できることを見いだしたものであって、その構成は、
図１に示すとおりである。すなわち、本発明に係る２サ
イクルエンジンの制御装置は、噴射圧を調整可能な筒内
噴射型のインジェクタと、エンジンの運転状態を検出す
る運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の出力を
受け、エンジンの運転状態に応じた要求燃料噴射量を演
算する要求燃料噴射量演算手段と、この要求燃料噴射量
演算手段の出力を受け、要求燃料噴射量に相当する噴射
期間を設定して該噴射期間を得るよう所定の噴射開始時
期よりインジェクタを駆動するインジェクタ駆動手段
と、エンジンの運転状態が所定の低負荷域にあることを
検出する低負荷域検出手段と、この低負荷域検出手段の
出力を受け、前記低負荷域においてインジェクタの噴射
圧を低下させる噴射圧低減手段と、低負荷域検出手段の
出力を受け、前記低負荷域において噴射圧の低下による
噴射率の低下を噴射期間によって補い要求燃料噴射量を
噴射するよう噴射期間を拡大する噴射期間拡大手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１０】また、低負荷域において燃料の吹き抜けを
防止しつつできるだけ長い噴射期間を得るようにするに
は、インジェクタによる燃料の噴射開始時期を常時は吸
気ポートおよび排気ポートの少なくとも一方が閉じた後
の所定時期に設定するとともに、エンジンの運転状態が
掃気効率と給気比とが比例する非吹き抜け領域にあるこ
とを検出する非吹き抜け領域検出手段と、この非吹き抜
け領域検出手段の出力を受け、非吹き抜け領域において
は吸気ポートと排気ポートが共に開いた掃気中に燃料噴
射を開始するよう噴射開始時期を変更する噴射開始時期
変更手段を設けるのがよい。

【００１１】

【作用】エンジンが所定の低負荷域にあるときには、筒
内噴射型のインジェクタの噴射圧の設定が下げられると
ともに、要求燃料噴射量が得られるよう噴射期間が拡大
される。その結果、噴霧粒径が小さくなるインジェクタ
通電領域（図２の特性図にＢで示す領域）が利用でき、
それによって低負荷域での燃料の微粒化が達成される。
また、噴射圧を下げることでエンジン負荷の増大が防止
される。

【００１２】また、掃気効率と給気比とが比例する非吹
き抜け領域で吸気ポートと排気ポートが共に開いた掃気
中に燃料噴射が開始されることにより、燃料の吹き抜け
を防止しつつ噴射期間を最大限に拡大することが可能と
なる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図３乃至図５に基づ
いて説明する。

【００１４】図３は本発明の第１実施例の全体システム
図である。図において、１はユニフロー式２サイクルエ
ンジンであって、シリンダブロック２の内部にシリンダ
室３が形成され、その上部にシリンダヘッド４が連結さ
れている。そして、シリンダヘッド４の内面には燃焼室
凹部５が形成されている。また、シリンダブロック２の
下部にはピストン６の上下動に伴って所定のタイミング
で開閉されるよう吸気ポート７が形成されている。一
方、シリンダヘッド４の上記燃焼室凹部５には、排気ポ
ート８と、この排気ポート８を開閉する排気弁９とが設
けられている。燃焼室凹部５には、また、噴射圧を調整
可能な燃料噴射用のインジェクタ１０が設置され、ま
た、点火プラグ１１が設置されている。上記インジェク
タ１０としては、例えば上述の図６に示したものが使用
される。

【００１５】シリンダブロック２には、上記吸気ポート
７の上流にサージタンク１２が形成されている。そし
て、このサージタンク１２の入口に接続された吸気通路
１３には、上流から順にスロットル弁１４，機械式過給
機１５およびインタークーラ１６が設置されている。ま
た、吸気通路１３のスロットルボディ１４下流から分岐
して機械式過給機１５およびインタークーラ１６をバイ
パスするバイパス通路１７が設けられ、このバイパス通
路１７にバイパス制御弁１８が設置されている。

【００１６】そして、エンジン１には、コントロールユ
ニット１９が搭載され、また、クランク軸２０の回転角
を検出するクランク角センサ２１と、サージタンク１２
上流のブースト圧を検出するブーストセンサ２２が設け
られ、また、排気ポート８下流の図示しない排気通路に
排気温度センサが設定されている。

【００１７】排気ポート８は膨張行程後期の所定クラン
ク角で開かれ、圧縮行程初期の所定クランク角で閉じら
れる。また、吸気ポート７は膨張行程において排気ポー
ト８が閉じた後所定期間をおいたクランク角で開かれ、
圧縮行程において排気ポート８が閉じた後所定期間をお
いたクランク角で閉じられる。

【００１８】コントロールユニット１９には、上記クラ
ンク角センサ２１からクランク角信号およびエンジン回
転信号が入力され、ブーストセンサ２２からブースト圧
信号が入力され、また、図示しない排気温度センサから
排気温度信号が入力される。そして、コントロールユニ
ット１９では、上記クランク角センサ２１の出力から演
算したエンジン回転数とブースト圧に基づいてエンジン
の要求燃料噴射量が決定される。そして、ブースト圧か
ら所定の低負荷域が検出され、予め設定されたエンジン
回転数と負荷（ブースト圧）のマップから、掃気効率と
給気比が比例する領域が検出される。

【００１９】図４は、掃気効率と給気比の関係を示して
いる。掃気効率すなわち掃気完了後のシリンダ内の全ガ
ス量に対する新気量の割合と、給気比すなわち標準状態
で行程容積を占める給気量に対する供給された全給気量
の割合は、図に実線で示すような関係にある。この図か
わかるように、低給気比領域では供給された全新気がシ
リンダ内にとどまるため、掃気効率と給気比が比例し、
高給気比領域では掃気吹き抜けが多くなるため掃気効率
と給気比が比例しなくなる。なお、図で一点鎖線は理想
状態での掃気効率と給気比の関係を示している。

【００２０】掃気効率と給気比が比例する領域というの
は、上記のように供給された全新気がシリンダ内にとど
まる領域であって、ここでは新気とともに供給される燃
料が排気側に吹き抜けることはない。そこで、低負荷域
で、かつ、掃気効率と給気比とが比例する図４のＣの領
域にあるときは、通常は排気ポート８が閉じた後とされ
る噴射開始時期が、排気ポート８の閉じる前となるよう
制御され、同時に、インジェクタ１０の噴射圧が低圧側
に制御される。しかし、低負荷域であっても、吹き抜け
が生ずる領域では、排気ポート８が閉じた後で燃料が噴
射され、その際、噴射期間が長くとれないために噴射圧
は最大に設定される。なお、この噴射圧の制御はインジ
ェクタ１０に供給する燃圧の制御によって行うが、図で
は燃圧制御の信号はインジェクタ制御信号に含まてい
る。

【００２１】また、エンジンの高負荷域には、やはり排
気ポート８が閉じた後燃料が噴射されるよう噴射開始時
期が設定され、噴射圧の方は、エンジン回転数とブース
ト圧のマップに基づいて制御される。また、高負荷域に
おいて排気温度が上がりすぎた場合には、燃料冷却を図
るため、掃気中に最大噴射圧で燃料を噴射するよう制御
が行われる。

【００２２】図５は上記実施例の燃料噴射制御を実行す
るフローチャートであり、Ｓ１〜Ｓ１３はその各ステッ
プを示す。

【００２３】図５のフローチャートでは、スタートする
と、Ｓ１でエンジン回転数Ｎｅ，ブースト圧，クランク
角および排気温度を読み込む。そして、Ｓ２でエンジン
回転数とブースト圧から要求燃料噴射量を決定する。

【００２４】つぎに、Ｓ３で、ブースト圧からエンジン
が所定の低負荷域にあるかどうかを判定する。そして、
低負荷域のときは、Ｓ４へ進み、エンジン回転数と負荷
（ブースト圧）のマップによって吹き抜け領域かどうか
を判定し、吹き抜け領域であれば、Ｓ５で噴射時期を排
気閉後と設定し、Ｓ６で噴射圧を最大とする。

【００２５】また、Ｓ４で吹き抜け領域でないというと
きは、Ｓ７へ進んで噴射開始時期を掃気中に燃料噴射が
開始されるよう設定し、Ｓ８で噴射圧の設定を下げる。

【００２６】また、Ｓ３で低負荷域でないというとき
は、Ｓ９で排気温度が９００゜Ｃを越えたかどうかを判
定する。そして、９００゜Ｃを越えたときは、Ｓ１０へ
進んで燃料を掃気中に噴射するよう噴射時期を設定し、
Ｓ１１で噴射圧を最大にする。また、排気温度が９００
゜Ｃ以下のときは、Ｓ１２へ進んで燃料噴射時期を排気
閉後とし、Ｓ１３で噴射圧をエンジン回転数Ｎｅとブー
スト圧のマップに基づいて制御する。

【００２７】なお、上記実施例では、バルブ開閉式の排
気ポートを備えたユニフロー式２サイクルエンジンに関
するものを説明したが、本発明は他の形式の２サイクル
エンジンに対しても適用することも可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、２サイクルエンジンの低負荷域においてエンジン負
荷の増大による回転不安定を招くことなく燃料の微粒化
を促進し、良好な燃焼性を得るようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成図

【図２】本発明の課題および作用を説明するための噴射
特性図

【図３】本発明の一実施例のシステム図

【図４】本発明の一実施例に係る吹き抜け領域説明図

【図５】本発明の一実施例の制御を実行するフローチャ
ート

【図６】筒内噴射型のインジェクタの一例を示す構造図

【符号の説明】

１ユニフロー式２サイクルエンジン７吸気ポート８排気ポート１０インジェクタ１９コントロールユニット２１クランク角センサ２２ブーストセンサ

フロントページの続き (72)発明者櫻井茂広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】噴射圧を調整可能で弾性部材により付勢
された弁部材が燃圧により前記弾性部材の付勢力に抗し
て開弁し燃料を噴射する筒内噴射型のインジェクタと、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該
運転状態検出手段の出力を受け、前記エンジンの運転状
態に応じた要求燃料噴射量を演算する要求燃料噴射量演
算手段と、該要求燃料噴射量演算手段の出力を受け、前
記要求燃料噴射量に相当する噴射期間を設定して該噴射
期間を得るよう所定の噴射開始時期より前記インジェク
タを駆動するインジェクタ駆動手段と、該エンジンの運
転状態が所定の低負荷域にあることを検出する低負荷域
検出手段と、該低負荷域検出手段の出力を受け、前記低
負荷域において前記インジェクタの噴射圧を低下させる
噴射圧低減手段と、前記低負荷域検出手段の出力を受
け、前記低負荷域において噴射圧の低下による噴射率の
低下を噴射期間によって補い前記要求燃料噴射量を噴射
するよう前記噴射期間を拡大する噴射期間拡大手段とを
備えたことを特徴とする２サイクルエンジンの制御装
置。
【請求項２】前記噴射開始時期は常時は吸気ポートお
よび排気ポートの少なくとも一方が閉じた後の所定時期
に設定するとともに、エンジンの運転状態が掃気効率と
給気比とが比例する非吹き抜け領域にあることを検出す
る非吹き抜け領域検出手段と、該非吹き抜け領域検出手
段の出力を受け、前記非吹き抜け領域においては吸気ポ
ートと排気ポートが共に開いて掃気中に燃料噴射を開始
するよう前記噴射開始時期を変更する噴射開始時期変更
手段を設けた請求項１記載の２サイクルエンジンの制御
装置。