JPS6232223A - エンジンの点火時期制御装置 - 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、エンジンの点火時期制御装置に関し、詳しく
は燃焼室に流入する吸気により発生するスワールの強さ
を変更するために吸気ポート近傍の吸気通路の実質的流
路面積を変更する切換手段を備え、この切換手段をエン
ジンの運転状態に応じて切換制御するようにしたエンジ
ンにおいて、上記切換手段の作動応答遅れによる点火時
期の不、整合対策に関するものである。

（従来の技術） 従来より、この種のエンジンの吸気システムの一つとし
て、例えば実開昭５７−１８６６２４号公報に開示され
るように、燃焼室に流入する吸気により発生するスワー
ルの強度を変更するため、燃焼室に互いに独立して連通
する第１および第２吸気通路のうちの第１吸気通路を開
閉し、吸気ポート近傍の吸気通路の実質的流路面積を変
更する切換手段としての開閉弁を設け、該開閉弁の開閉
をエンジンの運転状態に応じて制御し、例えば低負荷運
転時には開閉弁を」じて吸気を第２吸気通路のみから吸
入することにより、吸気流速を速めＣスワールを生成し
燃焼室での燃焼速麿を速め、このことにより燃焼安定性
の悪い低負荷時でもリーン燃焼を可能にする一方、畠負
荷運転時には開閉弁を、開いて両吸気通路から吸気を燃
焼室に供給することにより、吸気の充填効率を高めて出
力向上を図るようにしたものは知られている。このよう
な吸気システムとしては、スワールコントロールバルブ
システム、デュアルインダクシコンシスデムなどがある
。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このような吸気システムを備えたエンジンに
Ｊ）いて、エンジンの運転状態の変化による切換手段（
開閉弁）の切換時、点火時期はこの運転状態の変化に応
じて直ちに変更されるものの、切換手段はその作動に応
答遅れがあるため、この応答遅れの間、燃焼室内の吸気
流状態（特に吸気流速状態）と点火時期とが整合せず、
燃焼状態を悪化させることになる。例えば、開閉弁の間
切換時、その応答遅れにより燃焼室への吸気の流速が速
い状態にあるにも拘らず点火時期が進角されて、失火を
生じる恐れがある。逆に、開閉弁の閉切換時には、燃焼
室への吸気流速が遅い状態にあるにも拘らず点火時期が
遅角されて燃焼性の悪化を１８く。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、切換手段の切ｊ負時、切換手段の作動応
答遅れに着目し、その間は点火時期の変更をせずにその
後に変更を行うようにすることにより、ｌ；７Ｊ換手段
の応答遅れによる点火時期の不整合を解消して、燃焼性
の向上を図ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、燃焼室３に流入する吸気により発生づ
゛るスワールの強さを変更するため吸気ポート近（力の
吸気通路の実質的流路面積を変更する切換手段１４を備
え、該切換手段１４をエンジンの運転状態に応じて制′
ｎするようにしたエンジンを前提とする。そして、点火
時期を調整する点火時期Ｕ！Ｊ整手段１７を設ける一方
、上記切換手段１４の切換時期を判別する切換時期判別
手段３１と、該切換時期判別手段３１の出力を受け、切
換手段１４の切換時期から所定期間経過後に点火時期を
そのときのエンジン運転状態に応じた最適値に変更する
よう上記点火時期調整手段１７を１１制御する制御手段
３２とを備える構成としている。

（作用） 上記の構成により、本発明では、切換手段１４の切換時
、この切換時期から切換手段１４の作動応答遅れに相当
する所定期間の間は点火時期の変更はなされず、所定期
間経過後に点火時期がそのときのエンジン運転状態に応
じた最適値になるように変更されるので、切換手段１４
の応答遅れによる点火時期の不整合が解消され、燃焼室
の吸気流状態（例えば吸気流速状態）と点火時期とが整
容して、燃焼状態を常に良好に維持することができるこ
とになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて説
明する。

第２図は本発明をスワールコントロールバルブシステム
を備えたエンジンの点火時期制御装置に適用した実施例
の全体概略構造を示す。同図において、１はピストン２
の往復動により容積可変となる燃焼室３を有するエンジ
ン、４は一端がエアクリーナ５を介して大気に開口し他
端が吸気ポート４ａを介して燃焼室３に開口してエンジ
ン１の燃焼室３に吸気を供給する主吸気通路、６は一端
が燃焼室３に開口し他端が大気に開口してエンジン１の
燃焼室３からの排気を排出するための排気通路である。

また、７は主吸気通路４の燃焼室３間口部（吸気ポート
４ａ）に配設された吸気弁、８は排気通路６の燃焼室３
間口部に配設された排気弁である。

上記主吸気通路４には、吸入空気量を制御するスロット
ル弁９が配設され、その下流に吸気拡大空としてのサー
ジタンク１０が設けられ、さらにその下流に燃料を噴射
供給する燃料噴射弁１１が配設されている。また、上記
主吸気通路４には、スロットル弁９の上下流を該スロッ
トル弁９をバイパスして連通し、スロットル弁９をバイ
パスしてエンジン１の燃焼室３に補助空気を供給する補
助空気通路１２が設けられており、該補助空気通路１２
の途中には、補助空気通路１２を開閉する補助空気制御
弁１３が配設されている。

さらに、上記主吸気通路４の燃料噴射弁１１直上流には
、主吸気通路４を開閉する切換手段としての開閉弁（ス
ワールコントロールバルブ）１４が配設されており、該
開閉弁１４には開閉弁１４を開閉作動させるアクチュエ
ータ１５が′ａ結されている。また、主吸気通路４のス
ロットル弁９下流には、上記開閉弁１４直上流と吸気ポ
ート４ａ直上流とを開閉弁１４をバイパスして連通し、
上記主吸気通路４とは独立して燃焼室３に連通づるバイ
パス通路１６が設けられている。該バイパス通路１６は
主吸気通路４よりも通路断面積が小に設定され、かつ好
ましくはその下流端開口部１６ａが燃焼室３の周方向に
向って開口していて、吸入空気をバイパス通路１６を通
して燃焼室３に吸入さぜることにより、燃焼室３内に周
方向に沿って旋回する吸気スワールを生成させるように
なされている。

また、１７は点火時期を調整する点火時ｌＩＩ］調整手
段としてのディストリビュータ、１８は上記吸・排気弁
７．８を所定のタイミングで開閉５％動する動弁（幾構
におけるカムシャツ１〜である。

一方、２０は上記主吸気通路４のスロットル弁９上流に
配設され吸入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ、
２１は主吸気通路４のスロットル弁９上流に配設され吸
入空気の温度（吸気温）を検出でる吸気ン晶センサ、２
２はスロットル弁９の開度を検出するとともにスロット
ル弁９全閉時によりアイドリング時を検出するアイドル
スイッヂ内蔵のスロットル開１立センサ、２３はカムシ
ャフト１８の回転角にＪ：リフランク角を検出するクラ
ンク角センサ、２４はディス１−リビュータ１７に配設
されエンジン回転数ＮＥを検出する回転数センサである
。これら各センサ２０〜２４の出力は、上記燃料噴口→
弁１１、補助空気制御弁１３、開閉弁１４のアクチュエ
ータ１５およびディストリビュータ１７をそれぞれ作動
制御するＣＰＵよりなるコントロールユニット３０に入
力可能になっている。しかして、該コントロールユニッ
ト３０により、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１
１を制御して該燃料噴射弁１１からの燃料噴射ｍを調整
するとともに、エンジン運転状態に応じて補助空気制御
弁１３をデユーティ制御して補助空気通路１２による補
助空気流量を調整・するようにしている。さらに、エン
ジン運転状態に応じてアクチュエータ１５を作動制御し
て、低負荷又は低回転時には開閉弁１４を閉じて吸入空
気をバイパス通路１６のみを通して燃焼室３に吸入する
ことにより、吸気流速を速めかつ燃焼室３内に吸気のス
ワールを生成させて燃焼速度を速め、このことにより空
燃比のリーン限界付近での燃焼を可能にする一方、高負
荷高回転時には開閉弁１４を開いて吸気を主吸気通路４
から燃焼室３に供給することにより、吸気の充噴効率を
高めるようにしている。

また、ディストリビュータ１７による点火時期をエンジ
ン運転状態並びに上記開閉弁１４のエンジン運転状態の
変化に伴う開閉切換に応じて制御するようにしている。

次に、上記コン１−ロールユニット３０による点火時期
制御について第３図に示すフローチャートにより詳述す
るに、スタートして、先ずステップＳ１で吸入空気ｆｆ
１Ｑａおよびエンジン回転数ＮＥを読込み、次のステッ
プＳ２でこれらＱａ、Ｎεに基づいて吸気負圧信号に相
当する魁本噴射パルス幅Ｔｐを、Ｔｐ　＝に−Ｑａ　／
ＮＥ　（Ｋ　：定数）の式より演算する。そして、エン
ジン回転数Ｎεと基本噴銅パルス幅Ｔｐ　（吸気負圧）
との関係マツプより点火時期が求められてディストリビ
ュータ１７を制御することになる。

その際、ステップＳ３　ｒ％本噴射パルス幅Ｔｐ（吸気
負圧）が所定１ｍＡより大きいか否かを、ステップ＄４
でエンジン回転数ＮＥが所定１直Ｂより大ぎいか否かを
それぞれ判別し、これらの判別のいずれかがＮＯの場合
には低負荷又は低回転の低吸気量運転域と判断して、°
ステップＳ５で開閉弁１４を閉じるようにそのアクチュ
エータ１５に閉信号を出力する。一方、ステップＳ３　
、Ｓ４の刈別が共にＹＥＳの場合には高負荷高回転の高
吸気量運転域と判断して、ステップＳ６で開閉弁１４を
開くようにアクチュエータ１５に開信号を出力する。

次に、この開閉弁１４の開弁時には、ステップＳ７にお
いて開閉弁１４が前回閉じていたか否かを判別し、前回
も開弁状態であったＮｏの場合にはそのまま進む一方、
前回が閉弁状態であったＹＥＳの場合には開閉弁１４が
今回はじめて開弁する開切換時であると判断して、ステ
ップＳ８でタイマをカラン１−グウンすべくセットして
次のステップＳ・）に進む。そして、ステップＳ３でタ
イマが高値Ｈであるか否かを、またステップＳ　１０で
タイマが高値Ｈから低ｆ１１［Ｌにカウントダウンした
か否かをそれぞれ判別し、これらの判別のいずれかがＹ
ＥＳの場合にはステップＳＩＩでカウント数ｉを零に設
定する一方、上記両判別が共にＮｏの場合、つまりタイ
マの高ｗ１日から低値りへの移行時にはステップＳ　１
２でカウント数ｉを“１゛°ずつ加算する処理を行って
それぞれ次のステップＳ　１３に進む。

そして、ステップＳ　１３において開閉ブ？１４の開作
動の応答遅れに対する点火時期の遅角補正量θＴＩＳを
、θｖ＋５＝ｃ−Ｄ−ｉ　　（Ｃ：ｊＦ２大遅角補正酊
、Ｄ：定数）の式より演弾する。このことにより、上記
遅角補正量θＴＩ’Ｓは第４図（ｄ　）に示すように、
タイマが高値Ｈのときには最大遅角補正量Ｃに保持され
、その後徐々に減少する特性となる。その後、タイマの
カウントダウン１餐（ま進角補正を行わないようにする
べく、ステップＳ１４でこのθＴ［Ｓが零以上であるか
否かを判別し、θＴＩＳ≧ＯのＹＥＳの場合にはステッ
プＳ　＋ｓでこのθＴＩＳをそのまま進角補正量とする
が、θＴＩＳ＜Ｏのときには−Ｆ記スステップＳ５の開
閉弁１４の閉弁時の場合と共にステップＳ　１６でθＴ
１ｓを零にしてそれぞれ次のステップＳ　＋ｙに進む。

続いて、ステップＳ　＋ｙにおいて点火進角値θＩＧを
、θｒ　ｃ＝ｆ　　（Ｑａ　、　ＮＥ　）−θＴＩＳの
式より演算する。ここで、ｆ（Ｑａ、ＮＥ）は、吸入空
気ｆｆ１Ｑａとエンジン回転数ＮＥとに基づいてマツプ
より設定される点火進角量であって、開閉弁１４の閉弁
時（低吸気量時）にはスワールの生成によるリーン燃焼
により点火時期を遅らせる一方、開閉弁１４の開弁時（
ｉｉ！吸気量時）には点火時期を進めるように設定され
る。このため、開閉弁１４の間切換時期から所定期間の
間は、点火進角値θＩ（、は第４図（Ｃ）に示すように
開閉弁１４の開弁により設定される点火進角ｍｆ（Ｑａ
。

ＮＥ＞から遅角補正量θＴＩＳを引き算した圃に遅角補
正されて、第４図（ｂ　）に示す開閉弁１４の開作動の
応答遅れが補償され、所定期間経過後に徐々に目標進角
直に進角されることになる。しかる１変、ステップＳ　
＋ａでこの点火進角１直θＩＧで点火プラグを点火作動
さぼる。以後、ステップＳ１に戻って上記動作を繰返し
て点火時期を制御する。

以上のフローにおいて、ステップＳ６　、Ｓ７により、
開閉弁１４（切換手段）の切換時期を判別する切換時期
判別手段３１を構成している。また、ステップ８８〜Ｓ
　１１３により、開閉弁１４（切換手段）の切換時期か
ら所定期間経過後に点火時期をそのときのエンジン運転
状！♂に応じた最適値ｆ（Ｑａ　、ＮＥ）に変更するよ
うにディストリビュータ１７を制御づるυ制御手段３２
を構成している。

したがって、エンジンの低負荷又は低回転域（低吸気量
時）から高負荷高回転域（高吸気ｍ時）への運転状態の
変化に伴う開閉弁１４の間切換時、この間切換時期を判
別する切換時期判別手段３１（コントロールユニット３
０）からは第４図（ａ）に示すように直ちに開信号が開
閉弁１４のアクチュエータ１５に出力されるが、開閉弁
１４【よ直ちに開作動せず、その作動応答遅れにより同
図（ｂ）に示すように所定時間経過後に徐々に開作動す
る。

このため、この応答遅れの間は、開閉弁１４の開弁状態
により吸気流速が高く維持され燃焼室３内に吸気のスワ
ールが生成された状態にある。

これに対し、点火時期はそのときの運転状態に応じて制
御され、開閉弁１４の閉弁域では収らせる一方、開弁域
では進ませるように制御されるものの、上記開閉弁１４
の開切換時期から上記応答遅れ期間に相当する所定期間
の間は、第４図（ｄ）に示すような遅角補正量θＴＩＳ
でもって遅角補正されて、同図（Ｃ）に示す如くスワー
ルに対する最適遅角量となる。すなわち、間切換時期か
ら所定期間の間は、点火時期は開閉弁゛１４への開信号
に応じで変更されずに開閉弁１４の閉弁時と同じ遅角量
に維持されることになる。このことにより、開閉弁１４
の応答遅れによる点火時期の不整合を生じることがなく
、点火時期が燃焼室３内の吸気流状態（スワール生成状
態）に整合づるので、失火等の発生を奉仕して、良好な
燃焼性を確保することができる。そして、上記所定期間
経過後は、点火時期は遅角補正されずに開閉弁１４の開
封域に応じた最適値に進角制御されることになる。

尚、上記第３図のフローチャートでは開閉弁１４の間切
換時における点火時期制御について述べたが、開閉弁１
４の閉切換時についても同様に、この閉切換時期から所
定期間経過後に点火時期をそのときの運転状態に応じた
最適値に変更するように点火時期制御してもよく、同様
に開閉弁１４の閉作動の応答遅れによる点火時期の不整
合をなく　Ｌ、て良好な燃焼性を確保することができる
。

また、上記実施例ではスワールコントロールバルブシス
テムを備えたエンジンに適用した場合について説明した
が、本発明はその他デュアルインダクシコンシステム等
、燃焼室に流入する吸気により発生するスワールの強さ
を変更するため吸気ポート近傍の吸気通路の大質的流路
面積を変更する切換手段をエンジン運転状態に応じて制
御するようにした吸気システムを備えたエンジンに対し
て広く適用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの点火時期制御
装置によれば、燃焼室に流入する吸気により発生するス
ワールの強さを変更りるため吸気ポート近１角の吸気通
路の実質的流路面積を変更する切換手段をエンジンの運
転状態に応じて制御するようにした吸気システムを備え
たエンジンにおいて、上記切換手段の切換時、この切換
時期から所定期間経過後に点火時期を変更４るようにし
たので、切換手段の応答遅れによる点火時期の不整合を
解消して燃焼状態を常に良好に維持でき、よって燃焼性
の向上を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す概略図である。第２図〜第
４図は本発明の実施例を示し、第２図はその全体概略構
造図、第３図はコントロールユニッ［・の点火時期制御
の作動を示すフローチャート図、第４図（ａ　）〜（ｄ
　）はそれぞれ開閉弁の間切換時における開閉弁への出
力信号、開閉弁の開度、スワールに対する最適遅角量お
よび遅角補正量の特性図である。 １・・・エンジン、３・・・燃焼室、４・・・主吸気通
路、１４・・・開閉弁、１６・・・バイパス通路、１７
・・・ディストリビュータ、３０・・・コントロールユ
ニット、３１・・・切換時期判別手段、３２・・・制御
手段。 第１図 （燃゛焼室） 第４図 手続補正型（方式）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室に流入する吸気により発生するスワールの
   強さを変更するため吸気ポート近傍の吸気通路の実質的
   流路面積を変更する切換手段を備え、該切換手段をエン
   ジンの運転状態に応じて制御するようにしたエンジンに
   おいて、点火時期を調整する点火時期調整手段と、上記
   切換手段の切換時期を判別する切換時期判別手段と、該
   切換時期判別手段の出力を受け、切換手段の切換時期か
   ら所定期間経過後に点火時期をそのときのエンジン運転
   状態に応じた最適値に変更するよう上記点火時期調整手
   段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするエン
   ジンの点火時期制御装置。