專利名稱：火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)，至少在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域使燃燒室內(nèi)新氣壓縮自燃、進(jìn)行活性熱氣體燃燒，在上述活性熱氣體運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和通常火花點(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，通過比通?；鸹c(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的火花點(diǎn)火時(shí)期早的火花點(diǎn)火，使燃燒狀態(tài)穩(wěn)定，能避免異常燃燒音及熱害。
以往，預(yù)先將燃料混合在空氣中形成新氣，將該新氣供給燃燒室內(nèi)的所謂帶氣化器的火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)中，在氣缸孔的內(nèi)周面上形成由活塞開閉的排氣口及掃氣口，在曲柄室內(nèi)被預(yù)壓的新氣從掃氣口供給到氣缸室內(nèi)，同時(shí)，將氣缸室內(nèi)的已燃?xì)怏w從排氣口排出，在氣缸室內(nèi)被壓縮的新氣通過火花塞點(diǎn)火。
在這種以往的火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)中，若使排氣口變大，以便將高速、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的輸出及效率設(shè)定在高水準(zhǔn)以上，則在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，由于新氣吸抽和燃燒不穩(wěn)定，所以排氣中的未燃燒氫化合物量增多，燃費(fèi)增加。
為了解決這個問題，本申請人開發(fā)了這樣一種發(fā)動機(jī)，對于與發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)和節(jié)流閥開度相對應(yīng)排氣通道開口率，是通過驅(qū)動作為排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)的排氣控制閥，至少在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，適當(dāng)控制因活塞而引起的排氣開口閉塞時(shí)的氣缸內(nèi)壓力，由于殘留在燃燒室內(nèi)的已燃?xì)怏w的熱能，使燃燒室內(nèi)的新氣活性化，在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的理想點(diǎn)火時(shí)期能壓縮燃燒室內(nèi)新氣自燃，本申請人已就此種發(fā)動機(jī)申請專利(特開平5—187488號)。
這樣，將在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，通過積極控制理想的點(diǎn)火時(shí)期進(jìn)行活性熱氣體燃燒下面稱為AR燃燒，進(jìn)行該AR燃燒的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域稱為AR運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域。
在這種可進(jìn)行AR燃燒的火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)中，無論在怎樣的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下火花塞也能在設(shè)定的點(diǎn)火時(shí)期產(chǎn)生火花，在利用已燃?xì)怏w熱能的AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于新氣的吸氣量少，從圖6的特性圖可以明白，在發(fā)動機(jī)速度(發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne rpm)為比極低速高的狀態(tài)下，與通過點(diǎn)火著火的通常的燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)相比，輸出小，而在該通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域A，通常燃燒與AR燃燒混雜。
在AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，若與比較低的發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)和比較小的節(jié)流閥開度相對應(yīng)用排氣控制閥設(shè)定合適的排氣通道開口率，那么火花塞的火花點(diǎn)火時(shí)期不會左右波動，能進(jìn)行著火時(shí)期穩(wěn)定的壓縮自燃。而在上述通常燃燒與AR燃燒混雜的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域A，在某沖程中，因已燃?xì)怏w的熱能而具有活性化的新氣早期發(fā)生壓縮自燃，產(chǎn)生劇烈燃燒反應(yīng)，如圖8的中段和下段所示，產(chǎn)生大的壓力變化和高壓力，在下一沖程中，因早期著火所引起的膨脹結(jié)束溫度降低，著火時(shí)期推遲，產(chǎn)生小的壓力變化和低壓力，這種現(xiàn)象交替發(fā)生，著火時(shí)期不穩(wěn)定，排氣音變高。
在特開昭53—109007號公報(bào)的權(quán)利要求書中，記載了“一種火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征在于，通常，使火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的氣缸作壓縮著火運(yùn)轉(zhuǎn)，在特定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對吸氣流和排氣流雙方或僅對排氣流進(jìn)行節(jié)流，作壓縮著火運(yùn)轉(zhuǎn)，并且移向壓縮著火運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在該氣缸中進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)期強(qiáng)制前移的火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)”，在恰好為一個的氣缸內(nèi)在通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域使點(diǎn)火時(shí)期提早，可是，當(dāng)移向不控制該壓縮自燃時(shí)期的壓縮自燃運(yùn)轉(zhuǎn)(與AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)不同)時(shí)，在二氣缸中的一方氣缸中，使排氣流節(jié)流進(jìn)行壓縮自燃運(yùn)轉(zhuǎn)，在另一方氣缸中排氣流不進(jìn)行節(jié)流，僅使著火時(shí)期向前移，所以在上死點(diǎn)前燃燒開始，成為過早著火狀態(tài)，結(jié)果招致熱害和異常燃燒音的發(fā)生。
本發(fā)明涉及克服上述難點(diǎn)的火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)的改進(jìn)，將預(yù)先把燃料混合在空氣中的新氣供給到燃燒室內(nèi)，至少在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域能壓縮該燃燒室內(nèi)新氣自燃進(jìn)行活性熱氣體燃燒；其特征在于，沒有排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)、點(diǎn)火時(shí)期調(diào)整機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)，所說排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整排氣通道的開口率，控制壓縮開始?xì)飧變?nèi)壓力，所說點(diǎn)火時(shí)期調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整點(diǎn)火時(shí)期，所說控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動上述排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)使排氣通道開口率至少與發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)和節(jié)流閥開度相對應(yīng)，將壓縮開始?xì)飧變?nèi)壓力控制在能使燃燒室內(nèi)新氣在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中最理想的著火時(shí)期壓縮自燃的壓縮開始時(shí)期氣缸內(nèi)目標(biāo)壓力，同時(shí)，在上述活性熱氣體燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和通常火花點(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，所說控制機(jī)構(gòu)使上述點(diǎn)火時(shí)期調(diào)整機(jī)構(gòu)動作，在比通?；鸹c(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的火花點(diǎn)火時(shí)期早時(shí)進(jìn)行火花點(diǎn)火，將因該火花點(diǎn)火的燃燒開始時(shí)期控制在上死點(diǎn)附近。
本發(fā)明如上所述，在AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，在比通常火花點(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的火花點(diǎn)火時(shí)期早時(shí)發(fā)生火花塞的火花點(diǎn)火，不通過壓縮自燃，使燃燒室內(nèi)新氣著火，不管怎樣的沖程也能使燃燒狀態(tài)大致保持一定，能使排氣音保持在低水平上，同時(shí)避免熱害。
本發(fā)明尤其在排氣通道內(nèi)裝有蝶閥構(gòu)成排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)、因排氣通路內(nèi)劇烈脈動擾亂而使著火滯后期間長的火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)中具有明顯效果。
附圖簡要說明如下

圖1是設(shè)有本發(fā)明燃燒控制裝置的火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)的氣缸部分縱剖側(cè)面圖；圖2是與圖1同側(cè)的氣缸部分的側(cè)面圖；圖3是沿圖1的III—III線的橫剖平面圖；圖4是圖1所示實(shí)施例的概略圖5是控制圖；圖6是橫軸為發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)、縱軸為平均有效壓力的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的特性圖；圖7是表示本發(fā)明上述實(shí)施例中燃燒時(shí)期、氣缸內(nèi)壓力變化和氣缸內(nèi)壓力的狀態(tài)的特性圖；圖8是表示以往的火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)中燃燒時(shí)期、氣缸內(nèi)壓力變化和氣缸內(nèi)壓力的狀態(tài)的特性圖。
下面，參照圖1—4，說明本發(fā)明的一實(shí)施例。
設(shè)有本發(fā)明的節(jié)流閥控制裝置的火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)1載置在沒有圖示的二輪摩托車上，在該火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)1上，在曲柄箱2的上方順次疊置氣缸體3及氣缸蓋4，相互結(jié)合成一體。
形成在氣缸體3上的氣缸孔5中，裝有活塞6，上下滑動自如，該活塞6與曲柄8通過連接桿7相互連接，隨著活塞6的升降，曲柄8被回轉(zhuǎn)驅(qū)動。
曲柄箱2內(nèi)的曲柄室9與吸氣通道10連接，在該吸氣通道10上氣化器11與針簧片閥13串列設(shè)置，氣化器11的活塞型節(jié)流閥12通過桿14和杠桿臂15與節(jié)流閥滾筒16連接，該節(jié)流滾筒16通過設(shè)有圖示的鋼絲繩與節(jié)流閥手柄連接，將該手柄往一方向扭轉(zhuǎn)，節(jié)流閥12上升，節(jié)流閥開度增大。
吸氣通道10在曲柄箱2上與曲柄室9連接，在氣缸孔5的內(nèi)周面上開有掃氣口17和排氣口18，該掃氣口17通過掃氣通道19與曲柄室9連通，同時(shí)，排氣口18與排氣通道20連通。
在氣缸孔5的上方的燃燒室21的凹部設(shè)有火花塞22，從氣化器11供給的與燃燒混合的新氣通過針簧片閥13吸入在上升行程時(shí)成為負(fù)壓的曲柄室9內(nèi)，在下降行程時(shí)被壓縮，同時(shí)，活塞6從掃氣口17下降，掃氣口17開放時(shí)，被壓縮的新氣供給燃燒室21內(nèi)，燃燒室21內(nèi)的已燃?xì)怏w的一部分因該壓縮的新氣的進(jìn)入而從排氣口18排到排氣通道20，通過活塞6的上升，掃氣口17、隨后排氣口18被閉塞，燃燒室21內(nèi)的混合氣體因活塞6的上升而進(jìn)一步壓縮，在上死點(diǎn)附近，由火花塞點(diǎn)火或由上一沖程殘留氣體的熱能進(jìn)行自燃。
在排氣口18的附近設(shè)有作為排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)的排氣控制閥23，該排氣控制閥23嵌裝在間隙26中，間隙26位于設(shè)在氣缸體3上的縱剖面呈圓縱弧狀的凹部24和形成與該凹部24大致相同的縱剖面形狀的排氣通道部件25之間，具有大致相同的間隔寬度，其以中心線G為中心上下擺動自如地樞支著，與排氣控制閥23成為一體的驅(qū)動軸27上一體地裝有驅(qū)動桿28，如圖2所示，該驅(qū)動桿28通過驅(qū)動鋼絲繩29與排氣控制伺服馬達(dá)30的皮帶輪31連接，通過該排氣控制伺服馬達(dá)30，排氣控制閥23被驅(qū)動作上下擺動，能在0—100％之間設(shè)定所需要的排氣通道開口率θe。
而且，排氣控制閥23的水平橫剖面形狀形成為コ字狀，其側(cè)面臂部23b嵌裝在位于排氣通道20外方的間隙部32中，除閉塞排氣口18的排氣控制閥23的圓弧狀部23a的側(cè)面臂部23b不會對排氣流帶來什么壞影響。
圖4表示火花點(diǎn)火式二中程發(fā)動機(jī)1的主要部分，手動操作的節(jié)流閥12的節(jié)流閥開度θth通過由電位差計(jì)等構(gòu)成的節(jié)流閥開度傳感器33檢測，輸入CPU38。
由發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)傳感器34檢測到的發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne、由吸氣壓力傳感器35檢測到的吸氣壓力Pi、由水溫計(jì)36檢測到的冷卻水溫度Tw、由壓力傳感器37檢測到的最大壓力發(fā)生期間或點(diǎn)火期間或壓縮開始壓力PEC、離合器的斷接、變速機(jī)的變速位置等也輸入CPU38中。
CPU38根據(jù)這些輸入值判斷火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)出各種控制信號，根據(jù)圖5，依據(jù)發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne與節(jié)流閥開度θth決定排氣通道開口率θe，將驅(qū)動信號Δθe送入排氣控制伺服馬達(dá)30，以成為該圖所示的排氣通道開口率θe。
圖5中的排氣通道開口率θe成為這樣的值氣缸內(nèi)充填氣體在火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)中當(dāng)最理想時(shí)能自燃。
火花塞22在通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域例如在上死點(diǎn)前10°(曲柄轉(zhuǎn)角)使火花飛濺，由發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)傳感器34和壓力傳感器37檢測而得的發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne和平均有效壓力PME，根據(jù)圖6所示曲線，當(dāng)CPU判斷發(fā)動機(jī)1在通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域A運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過CPU38的控制信號，使火花塞22的點(diǎn)火時(shí)期提早，在上死點(diǎn)前20°使火花飛濺。
圖1—4所示實(shí)施例如上所述，在發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne大的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，排氣控制閥23往上方擺動，到大致全開，排氣通道開口率θe設(shè)定為大致100％程度，同時(shí)，在上死點(diǎn)10°從火花塞22飛濺火花，火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)1通過該火花點(diǎn)火在通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。
并且，隨著發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne減少或發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne與節(jié)流閥開度θth一起減少，排氣控制閥23往下方擺動，排氣口18被節(jié)流，排氣通道開口率θe降低，當(dāng)移到通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域A時(shí)，火花塞22的點(diǎn)火時(shí)期成為上死點(diǎn)前20°?；鸹ㄈ?2的點(diǎn)火時(shí)期為上死點(diǎn)前10°狀態(tài)下，燃燒時(shí)期如圖8最上段所示，每個沖程都產(chǎn)生大幅度變動，而若根據(jù)本發(fā)明，則如圖7的最上段所示，燃燒開始時(shí)期在上死點(diǎn)附近大致均一化，如圖7的中段及下段所示，壓力變化及最大壓力減少，燃燒音降低，同時(shí)，阻止因異常燃燒而產(chǎn)生的熱害。
隨著發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne進(jìn)一步減少，或發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne和節(jié)流閥開度θth一起減少，排氣控制閥23進(jìn)一步朝下方擺動，排氣口18被節(jié)流，排氣通道開口率θe進(jìn)一步降低，對火花塞22的點(diǎn)火不會帶來明顯的影響，在發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，在最理想的點(diǎn)火時(shí)期燃燒室21內(nèi)的新氣被壓縮自燃，成為AR燃燒。
進(jìn)一步說，即使在AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和不規(guī)則燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域B中，火花塞22點(diǎn)火時(shí)期與通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的點(diǎn)火時(shí)期相比進(jìn)角10°(曲柄轉(zhuǎn)角)，所以不規(guī)則燃燒狀態(tài)減輕，未燃碳?xì)浠衔锱懦隽康玫较鳒p。
在上述實(shí)施例中，使用排氣控制閥23作為排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)，但是也可以將蝶閥開閉自如地裝在排氣通道20內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)，將預(yù)先把燃料混合在空氣中的新氣供給到燃燒室內(nèi)，至少在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域能壓縮該燃燒室內(nèi)新氣自燃進(jìn)行活性熱氣體燃燒；其特征在于，沒有排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)、點(diǎn)火時(shí)期調(diào)整機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)，所說排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整排氣通道的開口率，控制壓縮開始?xì)飧變?nèi)壓力，所說點(diǎn)火時(shí)期調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整點(diǎn)火時(shí)期，所說控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動上述排氣通道開口率調(diào)整機(jī)構(gòu)使排氣通道開口率至少與發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)和節(jié)流閥開度相對應(yīng)，將壓縮開始?xì)飧變?nèi)壓力控制在能使燃燒室內(nèi)新氣在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中最理想的著火時(shí)期壓縮自燃的壓縮開始時(shí)期氣缸內(nèi)目標(biāo)壓力，同時(shí)，在上述活性熱氣體燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和通?；鸹c(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，所說控制機(jī)構(gòu)使上述點(diǎn)火時(shí)期調(diào)整機(jī)構(gòu)動作，在比通?；鸹c(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的火花點(diǎn)火時(shí)期早時(shí)進(jìn)行火花點(diǎn)火，將因該火花點(diǎn)火的燃燒開始時(shí)期控制在上死點(diǎn)附近。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種火花點(diǎn)火式二沖程發(fā)動機(jī)，節(jié)流閥12的開度、發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)數(shù)Ne分別由傳感器33、34檢測，輸入CPU38，CPU38根據(jù)圖5依據(jù)Ne和θth決定排氣通道開口率θe，將驅(qū)動信號Δθe送到排氣控制伺服馬達(dá)30，火花栓22在通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)在上死點(diǎn)前10°(曲柄轉(zhuǎn)角)使火花飛濺，當(dāng)CPU38判斷在通常燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和AR燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過CPU38的控制信號在上死點(diǎn)前20°使火花飛濺。
文檔編號F02D13/02GK1127837SQ9411953
公開日1996年7月31日 申請日期1994年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月18日
發(fā)明者津島勇二, 黑崎隆晴, 齋藤賢二郎, 石橋羊一 申請人:本田技研工業(yè)株式會社