(57)【要約】【課題】各エンジンサイクルで燃焼が行われているかどうかを確実に且つ余分なセンサを用いずに検知することができる、２サイクルエンジンの作動方法を提供する。【解決手段】各エンジンサイクルごとにクランクケース圧力（ｐクランクケース）を検出し、検出したクランクケース圧力（ｐクランクケース）の変動を検出し、各エンジンサイクルごとに燃焼が行われているかどうかを検出するためにクランクケース圧力（ｐクランクケース）の変動を限界値（Δｐ限界値）と比較する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２サイクルエンジン（１）の作動方法であって、該２サイクルエンジン（１）がシリンダ（２）を有し、該シリンダ（２）内にピストン（５）によって画成されている燃焼室（３）が形成され、ピストン（５）がクランクケース（４）内に回転可能に支持されるクランク軸（７）を駆動し、前記クランクケース（４）が前記ピストン（５）の少なくとも１つの位置で少なくとも１つの掃気通路（１７）を介して前記燃焼室（３）と連通し、前記クランクケース（４）への吸気部（１１）と、前記燃焼室（３）からの排気部（１９）と、燃料供給装置と、制御部（２０）と、クランクケース圧力（ｐクランクケース）を検出する手段とが設けられている前記２サイクルエンジン（１）の前記作動方法において、
各エンジンサイクルごとにクランクケース圧力（ｐクランクケース）を検出し、検出したクランクケース圧力（ｐクランクケース）の変動を検出し、各エンジンサイクルごとに燃焼が行われているかどうかを検出するために前記クランクケース圧力（ｐクランクケース）の変動を限界値（Δｐ限界値）と比較するようにした作動方法。
【請求項２】
クランクケース圧力（ｐクランクケース）の変動を、該クランクケース圧力（ｐクランクケース）の平均値（ｐ平均値）に対する該クランクケース圧力（ｐクランクケース）の差圧として検出することを特徴とする、請求項１に記載の作動方法。
【請求項３】
前記クランクケース圧力（ｐクランクケース）を各エンジンサイクルごとに同じクランク軸角度（ＫＷ１）で測定することを特徴とする、請求項１または２に記載の作動方法。
【請求項４】
前記クランクケース圧力（ｐクランクケース）を、前記クランクケース（４）が閉じているときのクランク軸角度（ＫＷ１）で測定することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項５】
前記クランクケース圧力（ｐクランクケース）を、前記ピストン（５）の上昇行程時に、前記掃気通路（１７）の閉鎖後にして前記吸気部（１１）の開口前に測定することを特徴とする、請求項４に記載の作動方法。
【請求項６】
前記クランクケース圧力（ｐクランクケース）の変動から、前記２サイクルエンジン（１）が４サイクル作動で作動しているかどうかを検出することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項７】
４サイクル作動を検知したときに、４サイクル作動でなくなるまで、前記２サイクルエンジン（１）に供給される燃料供給量（ｘ）を減少させることを特徴とする、請求項６に記載の作動方法。
【請求項８】
前記クランクケース圧力（ｐクランクケース）に加えて、前記２サイクルエンジンの回転数（ｎ）および／または給気比（ＬＡ）を監視し、これをその限界値（Δｎ限界値，ΔＬＡ限界値）と比較することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されている種類の２サイクルエンジンの作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２サイクルエンジンが４サイクル作動に移行することがあることは知られている。この作動状態では、クランク軸の２回転ごとに１回の燃焼が行われるにすぎない。この作動状態では、２サイクルエンジンの排ガス値が増大することがある。さらに、４サイクル作動で燃料供給量を調整する際に誤調整になることがある。それ故、内燃エンジンの各エンジンサイクルで燃焼が行われているかどうかを検知することが望ましい。
【０００３】
特許文献１からは、４サイクル作動がクランクケース内の圧力レベルに影響することが知られている。しかしながら、クランクケース内の圧力レベルは回転数或いは他のエンジンパラメータのような別の影響ファクタによっても影響されるので、クランクケース内の圧力レベルだけから４サイクル作動を確実に推定することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００５００２２７３Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、各エンジンサイクルで燃焼が行われているかどうかを確実に且つ余分なセンサを用いずに検知することができる、２サイクルエンジンの作動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の構成を備えた方法により解決される。
【０００７】
クランクケース圧力の変動が、各エンジンサイクルで燃焼が行われているかどうか、或いは、エンジンサイクルが燃焼なしに行われているかどうかについての信頼性のある証拠となりうることが明らかになった。クランクケース圧力の変動を検知するには、たとえばクランクケース内に簡単な圧力センサを配置するというような圧力検知手段だけが必要である。このような圧力検知手段はすでに既存のものであることが多いので、補助的なセンサは必要ない。
【０００８】
１回のエンジンサイクルの所定の時点でのクランクケース圧力は、各エンジンサイクルで１回の燃焼が行われれば比較的コンスタントになることが明らかになった。これに対し、いくつかのエンジンサイクルで燃焼が行われなければ、クランクケース内の圧力レベルは非常強く変動する。クランクケース内の圧力変動を手掛かりにすると、クランク軸が１回転するたびに１回の燃焼が行われているかどうかを検知できるばかりでなく、エンジンサイクルが規則的に２回転ごとに燃焼していないかどうか、すなわち４サイクル作動で作動しているかどうか、或いは、燃焼ありのエンジンサイクルと燃焼なしのエンジンサイクルとが別の回転ごとに与えられているかどうか、たとえばクランク軸の３回転ごと、４回転ごと、または５回転ごとに１回の燃焼が行われているかどうかを検知することができる。この場合、燃焼ありのエンジンサイクルと燃焼なしのエンジンサイクルとの検知したパターンに基づいてエンジンを制御することができる。
【０００９】
有利には、クランクケース圧力の変動を、該クランクケース圧力の平均値に対する該クランクケース圧力の差圧として検出する。クランクケース圧力の平均値は、たとえば連続する複数のクランクケース圧力測定値の平均値であってよい。有利には、クランクケース圧力を各エンジンサイクルごとに同じクランク軸角度で測定する。この場合、クランクケース圧力を、特にクランクケースが閉じているときのクランク軸角度で測定する。特に、クランクケース圧力を、ピストンの上昇行程時に、掃気通路の閉鎖後にして吸気部の開口前に測定する。クランクケース内の圧力変動は、掃気通路を介してクランクケースへ伝達される燃焼室内の圧力変動から結果するものであることが明らかになった。クランクケース内の圧力を掃気通路の閉鎖後にして吸気部の開口前に測定すると、クランクケース内の圧力変動がきわめて明瞭に把握できる。というのは、燃焼室の圧力は掃気通路を介してクランクケース内へ伝達されたものであり、吸気部はまだ閉鎖しておらず、すなわち新鮮な燃焼空気はまだ吸い込まれていないからである。
【００１０】
有利には、クランクケース圧力の変動から、２サイクルエンジンが４サイクル作動で作動しているかどうかを検出する。４サイクル作動が検知されると、本発明によれば、４サイクル作動でなくなるまで、２サイクルエンジンに供給される燃料供給量を減少させる。クランクケース内の圧力が燃焼が行われなかったことによって変動するのではなく、たとえば回転数の変化等の他の影響によって変化するのを阻止するため、本発明によれば、クランクケース圧力に加えて、２サイクルエンジンの回転数および／または給気比(Luftaufwand)を監視し、これをその限界値と比較する。給気比は、同様に、掃気通路の開口前と掃気通路の開口後の２つの所定のクランク軸角度に対するクランクケース圧力信号から簡単に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】２サイクルエンジンの部分断面斜視図である。
【図２】図１の２サイクルエンジンの制御タイミングのグラフである。
【図３】クランクケース圧力と時間との関係を表わすグラフである。
【図４】燃料供給量と時間の関係を表わすグラフである。
【図５】本発明による方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は２サイクルエンジン１を示している。この２サイクルエンジン１は単気筒エンジンとして構成され、たとえばパワーソー、研磨切断機、刈払い機、芝刈り機等の手で操縦される作業機の駆動原動機である。２サイクルエンジン１はシリンダ２を有し、シリンダ２内には燃焼室３が形成されている。燃焼室３はシリンダ２内を往復動するように支持されているピストン５によって画成されている。ピストン５は、連接棒６を介して、クランクケース４内に回転可能に支持されているクランク軸７を駆動する。図１に図示したピストン５の下死点範囲では、クランクケース４の内部空間は全部で４個の掃気通路１７（そのうち図１には２個の掃気通路が図示されている）を介して燃焼室３と連通している。掃気通路１７は掃気窓１８を介して燃焼室３に開口している。燃焼室３からは排ガス用の排気部１９が出ている。クランクケース４には、ピストン５によって開閉制御される吸気部１１が開口している。吸気部１１には吸気通路１２が開口し、吸気通路１２を介して２サイクルエンジン１に燃焼空気が供給される。吸気部１２を介して燃料・空気混合気がクランクケース４内へ供給されるようにしてもよい。吸気通路１２内には、空気供給量を制御するために用いるスロットルバルブ１３が回動可能に支持されている。スロットルバルブ１３にはスロットルバルブセンサ１４が配置され、該スロットルバルブセンサ１４を介してスロットルバルブ１３の位置を検出することができる。しかし、スロットルバルブセンサ１４は設けなくてもよい。
【００１３】
燃料を供給するため、燃料弁１５が設けられている。本実施形態では、燃料弁１５は掃気通路１７に臨んでいる。しかし、燃料弁１５はクランクケース４または吸気通路１２に臨んでいてもよい。クランクケース４には温度センサ２１と圧力センサ２２が配置されている。温度センサ２１と圧力センサ２２と燃料弁１５とは制御部２０に接続されている。
【００１４】
クランク軸７には、制御部２０に回転数信号を送る発電機９が配置されている。発電機９は、さらに、他の電気機器を作動させるためのエネルギーおよび点火プラグ１６のためのエネルギーを提供することができる。点火プラグ１６は燃焼室３内に突出し、燃焼室３内の混合気を点火するために用いる。クランク軸７には、さらに、ファンホイール８が相対回転不能に配置されている。ファンホイール８の外周には点火モジュール１０が設けられ、点火モジュール１０内には、点火プラグ１６を作動させるために発電機９を利用しないときに、点火用のエネルギーを誘導させる。さらに、点火モジュール１０も同様に回転数信号を送る。点火モジュール１０は、発電機９と同様に制御部２０に接続されている。
【００１５】
２サイクルエンジン１の作動時には、クランクケース４内に燃焼空気が供給される。燃焼空気はピストン５の下降行程時にクランクケース４内で圧縮され、ピストン５の下死点範囲で掃気通路１７を介して燃焼室３内へ溢流する。溢流時に、または、圧縮の間に、燃料弁１５は燃焼空気に燃料を供給する。燃焼室３内では、ピストン５の上昇行程時に燃料・空気混合気が圧縮され、ピストン５の上死点範囲で点火プラグ１６により点火される。燃焼室３内での混合気の燃焼により、ピストン５はクランクケース４の方向へ加速される。排気部１９がピストン５によって開口すると、排ガスは燃焼室３から排気される。２サイクルエンジン１が補助的に空気通路を有し、該空気通路を介して掃気通路１７内に燃料をほとんど含んでいない燃焼空気を予蓄積させて、排ガスと流動してくる新鮮な混合気とを分離させるするようにしてもよい。
【００１６】
２サイクルエンジン１に供給されるべき燃料の量は制御部２０によって制御される。このため、制御部２０は、２サイクルエンジン１の回転数ｎを評価する。供給されるべき燃料の量ｘを好適に特定することができるようにするため、各エンジンサイクルで燃焼室３内での燃焼が行われないときにこれを制御部２０が検知するのが有利である。
【００１７】
図２には、２サイクルエンジン１の制御タイミングが図示されている。ピストン５が上死点ＯＴから下降する際に、まず吸気部１１が時点ＥＳで開く。次に、排気部１９が時点ＡＯで開く。ピストン５がさらに下降すると、掃気通路１７が時点ＵＯで開く。ピストン５の上昇行程時にはこれらの窓は逆の順番で開閉される。まず、掃気通路１７が時点ＵＳで閉じる。次に、排気部１９が時点ＡＳで閉じる。その後、吸気部１１が時点ＥＯで開く。クランク軸７の各回転ごとに燃焼室３内での燃焼が行われているかどうかを検知するため、クランクケース４が完全に閉じているときのクランク軸角度ＫＷ１でのクランクケース圧力ｐクランクケースを測定する。これは、掃気通路１７が閉じており、吸気部１１がまだ開いていない場合である。有利には、圧力ｐクランクケースを、吸気部１が開く時点ＥＯ直前のクランク軸角度ＫＷ１で圧力センサ２２によって測定するのがよい。
【００１８】
図３は、クランク軸角度ＫＷ１の時のクランクケース圧力に対する個々の測定圧力値ｐクランクケースと時間ｔの関係を示すグラフである。このグラフが示すように、クランクケース圧力に対する圧力値ｐクランクケースは当初非常に強く変動している。時点ｔ３以降は圧力値はほぼ一定のレベルにある。時点ｔ３までは２サイクルエンジン１を４サイクル作動で作動させる。すなわち、燃焼室３内での燃焼はクランク軸７の２回転ごとにしか行わない。圧力値ｐ１は、燃焼室３内での燃焼を行った後の時点ｔ１でのクランクケース圧力ｐクランクケースを表わしている。圧力値ｐ２は、燃焼室３内で燃焼を行わなかったエンジンサイクル後の時点ｔ２でのクランクケース４内の圧力ｐクランクケースを表わしている。
【００１９】
図３には、さらに、クランクケース圧力ｐクランクケースの平均値ｐ平均値が記入されている。２サイクルエンジン１が４サイクル作動で作動しているかどうかを簡単に検知するため、圧力値ｐ１と平均値ｐ平均値との差圧Δｐ１を求める。同様に、圧力値ｐ２と平均値ｐ平均値との差圧Δｐ２を求める。なお、平均値ｐ平均値は複数の圧力値ｐ１，ｐ２の平均値であり、たとえば連続する８つのエンジンサイクルから検出した、クランク軸角度ＫＷ１の時の圧力値の平均値である。図３が示すように、差圧Δｐ１と差圧Δｐ２は比較的大きい。差圧Δｐ１と差圧Δｐ２は１個または複数個の限界値Δｐ限界値と比較される。この比較から、制御部２０は、２サイクルエンジン１が４サイクル作動で作動していることを検知する。圧力値ｐ１は時点ｔ１で支配的であり、圧力値ｐ２は時点ｔ２で支配的である。これらの時点では、図４に示すように、燃料供給量ｘをそれぞれ減少させる。図３に示すように、その後もまだクランクケース圧力ｐクランクケースの大きな圧力変動があるので、燃料供給量ｘをさらに減少させる。時点ｔ３では、クランク軸角度ＫＷ１でのクランクケース４内の圧力は、平均値ｐ平均値に対し非常にわずかな差圧Δｐ３しか有しない圧力ｐ３が支配的である。以後の圧力値はほぼ同じレベルであり、従ってクランク軸角度ＫＷ１に対するクランクケース圧力ｐクランクケースは時点ｔ３以降はほぼ一定である。時点ｔ３以降は、クランク軸７が１回転するたびに燃焼室３内で燃焼が行われる。それ故、燃料供給量ｘをさらに減少させることはしない。時点ｔ３以降の燃料供給量ｘは再び通常のごとく制御部２０によって特定される。
【００２０】
図５は本発明による方法のステップを図式的に示している。方法ステップ２６では、クランクケース圧力ｐクランクケースを検出し、実際のクランクケース圧力ｐクランクケースと平均値ｐ平均値との間の差圧Δｐを形成させる。方法ステップ２７では、差圧Δｐを限界値Δｐ限界値と比較する。さらに、方法ステップ２８では、回転数ｎの変化が回転数ｎの変化に対する限界値Δｎ限界値よりも小さいかどうか、そして給気比ＬＡの変化が給気比ＬＡの変化に対する限界値ΔＬＡ限界値よりも小さいかどうかを調べる。もし回転数ｎと給気比ＬＡとがほぼ一定であれば、燃料供給量ｘを減少させる。他方、一定でなければ、燃料供給量ｘは制御せずに、次のエンジンサイクルでこの方法を新たに実施する。
【００２１】
本実施形態では、４サイクル作動の検知について説明したが、本発明による方法によれば、他の燃焼パターンをも検知することができる。本発明による方法は、所望の燃焼パターン（たとえば３回、４回、５回、または６回のエンジンサイクルすべてが燃焼）が実際に存在するかどうかを調べるために利用することもできる。本発明による方法は２サイクルエンジン１の完全負荷で実施するのが有利であるが、２サイクルエンジン１の他の作動状態でも有利に適用することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１          ２サイクルエンジン
２          シリンダ
３          燃焼室
４          クランクケース
５          ピストン
７          クランク軸
１１        吸気部
１７        掃気通路
１９        排気部
２０        制御部
ｎ          エンジン回転数
Δｎ限界値        エンジン回転数限界値
ＬＡ        給気比
ΔＬＡ限界値  給気比限界値
ｐクランクケース          クランクケース圧力
Δｐ限界値              クランクケース圧力の変動限界値
ｐ平均値              クランクケース圧力平均値
ＫＷ１              クランク軸角度
ｘ                燃料供給量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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