JPS6132148Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、車両用の多気筒内燃機関に関し、特
にその点火時期制御装置に関する。

従来、多気筒内燃機関において、各気筒に２系
統の吸気通路を設け、吸気通路の一方の吸気ポー
トには常時開閉作動される第１吸気弁を設け、吸
気通路の他方の吸気ポートには油圧式弁作動停止
機構により低速運転域で非作動にされる第２吸気
弁を設け、低速運転域では第１吸気弁のみを作動
させ、吸気の流速を大きくし燃焼室内でのスワー
ルを強くすることにより燃料の霧化を促進して燃
焼を改善し、高速運転域では両吸気弁を作動さ
せ、吸気抵抗を減らし充填効率を高めることによ
り出力を向上させるようにすることが提案されて
いる。

ところで、この種の多気筒内燃機関では、特に
高負荷運転状態において、その機関温度が高いほ
ど、第２吸気弁の非作動時の点火時期を第１，第
２吸気弁両作動時の点火時期に対して遅らせなけ
れば、低速高負荷域でノツキングが発生する。

しかしながら、従来のこの種の多気筒内燃機関
では、特に高負荷運転状態における、その機関温
度に応じて、第２吸気弁非作動時と第１，第２吸
気弁の両作動時とで最適点火時期の調整が行なわ
れていないので、低速高負荷域でノツキングが発
生しやすくなつたり、機関温度によつて不具合が
生じたり、十分な出力が得られないという問題点
がある。

本考案は、このような問題点を解決しようとす
るもので、内燃機関の高負荷運転状態において上
記機関温度に応じ、第２吸気弁非作動時の点火時
期を、第１，第２吸気弁両作動時の点火時期に対
し遅角制御するようにして、ノツキングを防止す
るとともに、十分な出力を得ることができるよう
にした車両用多気筒内燃機関の点火時期制御装置
を提供することを目的とする。

このため、本考案の装置は、電磁式燃料噴射装
置から噴射される燃料とエアクリーナからの空気
との混合気を供給され内部に混合気スロツトル弁
を有する混合気用吸気通路と、エアクリーナから
空気のみを供給され内部に２次空気スロツトル弁
を有する２次空気用吸気通路とが内燃機関の各気
筒に接続され、上記２次空気用吸気通路は上記混
合気用吸気通路よりも大きい断面積を有するよう
に形成されて、上記混合気用吸気通路が上記気筒
に接続する部分の吸気ポートには常時開閉作動さ
れる第１吸気弁が設けられ、上記２次空気用吸気
通路が上記気筒に接続する部分の吸気ポートには
この内燃機関の運転状態に応じて弁作動停止機構
により作動または非作動にされる第２吸気弁が設
けられた車両用多気筒内燃機関において、同内燃
機関の機関温度を検出する温度センサと、上記内
燃機関の負荷状態を検出する負荷センサとをそな
え、上記内燃機関の高負荷運転状態における上記
機関温度に応じ、上記第２吸気弁非作動時の点火
時期を、上記の第１吸気弁および第２吸気弁の両
作動時の点火時期に対し遅角制御すべく、上記の
温度センサと負荷センサとに接続された点火時期
制御回路が設けられていることを特徴としてい
る。

以下、図面により本考案の一実施例としての車
両用多気筒内燃機関の点火時期制御装置について
説明すると、第１図は本装置を装備する機関の平
面図、第２図は本装置を装備する機関の概略断面
図、第３，４図はその要部を示す電気回路図、第
５図はその内燃機関の回転速度と出力との関係を
示すグラフ、第６図はその内燃機関の水温とリタ
ード量との関係を示すグラフ、第７図ａ〜ｆはい
ずれもその作用を説明するための波形図である。

第１図および第２図において、多気筒内燃機関
１０はシリンダヘツド１２とシリンダブロツク１
４を有し、図示しないクランク軸に連結されたピ
ストン１６が配設される複数の燃焼室１８が形成
されている。

各燃焼室１８には互いに独立した比較的小さい
断面積の第１吸気ポート２０とこれより大きい断
面積の第２吸気ポート２２が連通され、それぞれ
第１吸気弁２４と第２吸気弁２６によつて開閉制
御される。

第１および第２吸気ポート２０，２２はシリン
ダヘツド１２の両側面から互いに対向して延び、
燃焼室１８を中心として略対角線上の位置におい
て燃焼室を開口して、両吸気ポート２０，２２を
介して燃焼室１８内に供給される吸気に同一方向
のスワールを発生させるようになつている。

また、燃焼室１８には、第１吸気ポート２０と
同じシリンダヘツド１２の側面から同吸気ポート
と略平行に延びた排気ポート２８が開口してお
り、排気ポート２８は図示しない排気弁によつて
開閉されて排気ガスを排気マニホルド３０へ排出
する。

さらに、燃焼室１８には、第１吸気ポート２０
からの吸気の流入方向線上に点火プラグ３２の電
極部を配置するように設けられたプラグ孔３４が
開口している。

第１吸気ポート２０は吸気マニホルド３６に連
通され、吸気マニホルド３６の上流側集合部には
図示の実施例では２つのインジエクタ３８を有す
る電磁式燃料噴射装置４０が配置されている。

この燃料噴射装置４０の内部に形成されている
混合気用吸気通路としての第１吸気通路４２の部
分内にはインジエクタ３８の下流側で混合気スロ
ツトル弁としての１次スロツトル弁４４が配設さ
れている。

また燃料噴射装置４０の上流側は、ロツカカバ
ー４６の上方を越えて燃料噴射装置が配置されて
いる側とは反対の側へ延びている吸気管４８によ
つてエアクリーナ５０に連結されている。従つ
て、第１吸気通路４２からは、燃料噴射装置４０
から噴射される燃料とエアクリーナ５０からの空
気との混合気が供給されるものである。

吸気マニホルド３６は排気マニホルド３０に近
接しまたは一部接触するように形成されており、
排気マニホルド３０によつて混合気を加熱するよ
うになつている。

エアクリーナ５０の直下流側の吸気管４８の部
分内にはエアフローセンサ５２が配設されてお
り、図示の実施例ではこのエアフローセンサ５２
は、吸入空気流がその内部通路に設けられた渦発
生柱５４を通過したときに同柱の下流側に発生す
るカルマン渦数を超音波検出器５６により検出
し、これにより空気の流量に比例するパルス信号
を発生するものである。

エアフローセンサ５２からのパルス信号は図示
しない電気的制御装置の入力側に伝達され、この
制御装置は基本的にはこの入力パルス信号に応じ
て単位時間当りの燃料噴射回数及び噴射量即ちイ
ンジエクタ３８による噴射時間を決定して出力信
号を発し、実際には機関の運転状態に応じて上記
基本的な噴射量を補正しながら、燃料噴射装置４
０のインジエクタ３８を交互に駆動するようにな
つている。

なお、エアフローセンサ５２には流量調整用バ
イパス５８が設けられており、これは吸入空気の
一部を上記渦発生柱５４をバイパスさせて、機関
のアイドル時から高速回転域まで広範囲にわたつ
て変化し得るカルマン渦の発生数を所望の範囲内
に制限してエアフローセンサ５２の精度安定性を
保ち、エアフローセンサ５２からのパルス信号は
吸入空気のバイパス流量分を上記制御装置で補正
されるようになつている。

第２吸気ポート２２は吸気管６０に連通され、
吸気管の一端はエアクリーナ５０に連通するサー
ジタンク６２の内部に開口しており、エアクリー
ナ５０とサージタンク６２との間の２次空気用吸
気通路としての第２吸気通路６４の部分内には２
次空気スロツトル弁としての２次スロツトル弁６
６が配設されている。

したがつて、第２吸気通路６４からはエアクリ
ーナ５０からの空気のみが供給されるものであ
る。

２次スロツトル弁６６はケーブル６８を介して
１次スロツトル弁４４に連結され、１次スロツト
ル弁４４が所定の開度となつた後開動するように
アクセルに機械的に連動している。なお、第２吸
気通路６４へはエアクリーナ５０とは別の他のエ
アクリーナからの空気のみが供給されるようにし
てもよい。

第１吸気弁２４はカムシヤフト７０が形成され
た図示しないカム及び同カムによつて揺動される
図示しないロツカアームにより常時開閉作動され
ると共に、低速軽負荷運転に適するようにその弁
リフトを小さく、弁開期間を短く且つ排気弁の弁
開期間とのオーバラツプを少なくするように設定
されている。

また、第２吸気弁２６はカムシヤフト７０に形
成されたカム７２及びロツカシヤフト７４上を揺
動する油圧式の弁作動停止機構７６を備えたロツ
カアーム７８により開閉作動されあるいは作動を
停止されて閉位置に保持されると共に、高速高負
荷運転に適するように弁リフトを大きく、弁開期
間を長く且つ排気弁の弁開期間とのオーバラツプ
を大きくするように設定されている。

弁作動停止機構７６は、その構造については詳
述しないが、ロツカアーム７８に装着されたシリ
ンダ内を摺動可能なプランジヤにストツパを係脱
させるように構成されており、例えば機関の運転
状態に応じて作動される制御装置から制御信号
（電気信号）Socvが発せられたときに油圧切換装
置から油圧を供給されてストツパをプランジヤと
の係合から外し第２吸気弁２６の作動を停止さ
せ、上記制御信号Socvが遮断されたときに油圧
切換装置を介して油圧を排出されてストツパをプ
ランジヤと係合させ第２吸気弁２６を開閉作動さ
せるようになつている。

ところで、上述のごとく、第１，第２吸気弁２
４，２６をそなえ第２吸気弁２６を機関の運転状
態に応じて作動状態にしたり非作動状態にしたり
することのできる内燃機関１０においては、例え
ば第５図に符号Ｅで示す領域で、第２吸気弁２６
を非作動状態にして第１吸気弁２４だけを作動状
態にし、同図に符号Ｆで示す領域で、第１，第２
吸気弁２４，２６を両方作動状態にして使用され
る。

また、特に内燃機関１０の高負荷運転状態（第
５図に符号ＢやＣで示す特性の近傍での運転状
態）においては、機関冷態時では、第２吸気弁２
６の非作動時の点火時期を第１，第２吸気弁両作
動時の点火時期に対して遅らせることを要しな
い、すなわち両進角をほぼ等しくしておいてもよ
いが、機関温度が高くなるほど、第２吸気弁２６
の非作動時の点火時期を第１，第２吸気弁両作動
時の点火時期に対して遅らせなければ、ノツキン
グ等が発生する。

なお、このような機関温度（この場合水温）と
遅角量（リタード量）との関係を負荷状態をパラ
メータとして表わすと第６図のようになる。

また、第５図中の符号Ｄは全閉出力特性を示し
ている。

そして、本実施例では、機関温度の状態と負荷
状態とに応じ、第２吸気弁非作動時の点火時期
を、第１，第２吸気弁両作動時の点火時期に対し
適切に遅角制御（遅角量ゼロを含む。）すること
ができるようになつている。

すなわち、第３，４図に示すごとく、内燃機関
１０の機関温度としての冷却水温度を検出するた
め、温度センサとしての水温センサ１１５が設け
られており、この水温センサ１１５はバツテリー
１１２および抵抗１１３，１１４に接続されてい
る。これによりこの水温センサ１１５から水温に
応じた電気信号Saが出力され、この水温信号Sa
は点火時期演算回路１０４へ供給される。

さらに、内燃機関１０の負荷状態を検出する負
荷センサとしてのブーストセンサ１１６が設けら
れており、このブーストセンサ１１６から吸気マ
ニホルド３６の負圧に応じた電気信号Sbが出力
され、このブーストセンサ信号Sbも点火時期演
算回路１０４へ供給される。

点火時期演算回路１０４は積算回路１１７とト
ランジスタ１１８とで構成されており、この回路
１０４は、水温信号Saおよびブーストセンサ信
号Sbを基に、第１，第２吸気弁両作動時の点火
時期を基準にして、これから第２吸気弁非作動時
の点火時期をどの位遅らせればよいのかを計算し
て、イグナイタ１０６を構成する遅角演算回路１
０５へ遅角量信号として信号Scを出力するよう
になつている。

一方、点火位置のタイミングを検出するピツク
アツプ回路１００が設けられており、このピツク
アツプ回路１００からの信号Aa〔第７図ａ参
照〕は、イグナイタ１０６を構成する波形整形回
路１０１へ供給されるようになつている。

イグナイタ１０６では、点火位置タイミンダ信
号Aaおよび遅角量信号Scを入力して、遅角制御
された点火時期信号を点火コイル１０８へ供給す
るようになつている。

まず波形整形回路１０１で、点火位置タイミン
グ信号Aaが波形整形され、その後この波形整形
された信号が閉路率制御回路１０２を介して、閉
路率を制御された信号Ab〔第７図ｂ参照〕とし
て遅角演算回路１０５へ供給されるようになつて
いる。

遅角演算回路１０５は、上記の遅角量信号Sc
と閉路率制御信号Abとから、遅角量θ_１，θ_２
を制御された点火時期制御信号Acもしくは
Ac′〔第７図ｃ，ｅ参照〕を出力するようになつ
ており、この信号AcもしくはAc′は増幅回路１０
３へ供給されるようになつている。

増幅回路１０３では、点火時期制御信号Acも
しくはAc′を入力して、その制御信号Acもしくは
Ac′の大きさを適宜調整し、この大きさを調整さ
れた信号をパワートランジスタ１０７を介して点
火コイル１０８へ供給するようになつている。

点火コイル１０８では、パワートランジスタ１
０７から出力された点火時期信号Adもしくは
Ad′〔第７図ｄ，ｆ参照〕を入力して、その信号
（電圧）が急に立ち下がるときに、点火プラグ３
２へ大電圧が出力されるようになつている。

なお、バツテリー１１０から各回路１０１，１
０２，１０３へ電圧がキースイツチ１０９を介し
て供給されるようになつている。

上述の構成により、ブーストセンサ１１６から
の信号Sbを点火時期演算回路１０４が受けるこ
とによつて、高負荷運転状態であることが検出さ
れた場合において、水温センサ１１５からの信号
Saを点火時期演算回路が受けることによつて、
水温が低い（例えば20℃以下）ことすなわち機関
が冷態時にあることが検出されると、点火時期演
算回路１０４からは信号は発せられず、これによ
り制御信号Socvが入力された場合でも、第２吸
気弁非作動時の点火時期を、第１、第２吸気弁両
作動時の点火時期に対し遅らせることはされな
い。すなわち、両吸気弁作動時の進角と第１吸気
弁のみの作動時の進角とがほぼ等しく設定され
る。

次に、高負荷運転状態において、水温が高い
（前記の例では20℃以上）ことが検出されると、
点火時期演算回路１０４から負荷状態と水温とに
応じた信号Scが発せられ、これにより制御信号
Socvが入力されると、第２吸気弁非作動時の点
火時期を、第１，第２吸気弁両作動時の点火時期
に対し所定量だけ遅らせることが行なわれる。

このときのリタード量制御は第６図に示す特性
にしたがつてなされる。

なお、前述の各実施例での処理をマイクロコン
ピユータにて行なうことも可能である。

さらに、水温センサを用いる代わりに、内燃機
関１０の他の温度、例えば油温を検出するセンサ
を用いてもよい。

また、負荷センサとして、吸気マニホルド３６
の負圧を検出するブーストセンサ１１６の代わり
に、スロツトルバルブの開度を検出するセンサ
等、各種機関の負荷を検出するセンサを用いても
よい。

以上詳述したように、本考案の車両用多気筒内
燃機関の点火時期制御装置によれば、内燃機関の
高負荷運転状態において上記機関温度に応じ、第
２吸気弁非作動時の点火時期を、第１、第２吸気
弁両作動時の点火時期に対し遅角制御することが
できるので、ノツキングを確実に防止できるとと
もに、十分な出力を得ることができるという利点
があり、さらに内燃機関冷態時にも円滑な運転状
態を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例としての車両用多気筒内
燃機関の点火時期制御装置を示すもので、第１図
は本装置を装備する機関の平面図、第２図は本装
置を装備する機関の概略断面図、第３，４図はそ
の要部を示す電気回路図、第５図はその内燃機関
の回転速度と出力との関係を示すグラフ、第６図
はその内燃機関の水温とリタード量との関係を示
すグラフ、第７図ａ〜ｆはいずれもその作用を説
明するための波形図である。 １０……多気筒内燃機関、１２……シリンダヘ
ツド、１４……シリンダブロツク、１６……ピス
トン、１８……燃焼室、２０……第１吸気ポー
ト、２２……第２吸気ポート、２４……第１吸気
弁、２６……第２吸気弁、２８……排気ポート、
３０……排気マニホルド、３２……点火プラグ、
３４……プラグ孔、３６……吸気マニホルド、３
８……インジエクタ、４０……電磁式燃料噴射装
置、４２……混合気用吸気通路としての第１吸気
通路、４４……混合気スロツトル弁としての１次
スロツトル弁、４６……ロツカカバー、４８……
吸気管、５０……エアクリーナ、５２……エアフ
ローセンサ、５４……渦発生柱、５６……超音波
検出器、５８……流量調整用バイパス、６０……
吸気管、６２……サージタンク、６４……２次空
気用吸気通路としての第２吸気通路、６６……２
次空気スロツトル弁としての２次スロツトル弁、
６８……ケーブル、７０……カム、シヤフト、７
２……カム、７４……ロツカシヤフト、７６……
油圧式弁作動停止機構、７８……ロツカアーム、
１００……ピツクアツプ回路、１０１……波形整
形回路、１０２……閉路率制御回路、１０３……
増幅回路、１０４……点火時期演算回路、１０５
……遅角演算回路、１０６……イグナイタ、１０
７……パワートランジスタ、１０８……点火コイ
ル、１０９……キースイツチ、１１０……バツテ
リー、１１２……バツテリー、１１３，１１４…
…抵抗、１１５……温度センサとしての水温セン
サ、１１６……負荷センサとしてのブーストセン
サ、１１７……積算回路、１１８……トランジス
タ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電磁式燃料噴射装置から噴射される燃料とエア
   クリーナからの空気との混合気を供給され内部に
   混合気スロツトル弁を有する混合気用吸気通路
   と、エアクリーナから空気のみを供給され内部に
   ２次空気スロツトル弁を有する２次空気用吸気通
   路とが内燃機関の各気筒に接続され、上記２次空
   気用吸気通路は上記混合気用吸気通路よりも大き
   い断面積を有するように形成されて、上記混合気
   用吸気通路が上記気筒に接続する部分の吸気ポー
   トには常時開閉作動される第１吸気弁が設けら
   れ、上記２次空気用吸気通路が上記気筒に接続す
   る部分の吸気ポートにはこの内燃機関の運転状態
   に応じて弁作動停止機構により作動または非作動
   にされる第２吸気弁が設けられた車両用多気筒内
   燃機関において、同内燃機関の機関温度を検出す
   る温度センサと、上記内燃機関の負荷状態を検出
   する負荷センサとをそなえ、上記内燃機関の高負
   荷運転状態における上記機関温度に応じ、上記第
   ２吸気弁非作動時の点火時期を、上記の第１吸気
   弁および第２吸気弁の両作動時の点火時期に対し
   遅角制御すべく、上記の温度センサと負荷センサ
   とに接続された点火時期制御回路が設けられてい
   ることを特徴とする、車両用多気筒内燃機関の点
   火時期制御装置。