(57)【要約】【課題】ノックセンサを用いることなく簡易にノッキングを回避しつつ効率的な運転が可能となる内燃機関を提供する。【解決手段】点火タイミングを制御する制御装置７０を備える内燃機関において、制御装置７０が、内燃機関稼動時におけるエンジン回転数とスロットル開度との関係で定まる領域全体を複数の区画に区画し、それぞれの区画に対応する油温・点火タイミング補正テーブルを記憶する記憶部８３を有し、内燃機関稼動時におけるエンジン回転数及びスロットル開度の検出値に基づき、前記複数の区画のうちのいずれの区画であるかを判定し、判定した区画に対応する前記油温・点火タイミング補正テーブルにて、油温に基づき点火タイミングを決定する。【選択図】図２
2014199037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関内部の油温を検出する油温センサ（７２）と、
前記油温センサ（７２）を含む各種センサの検出値を入力するとともに、その検出値に応じて、点火タイミングを制御する制御装置（７０）と、を備える内燃機関において、
前記制御装置（７０）は、
前記内燃機関稼動時におけるエンジン回転数とスロットル開度との関係で定まる領域全体を複数の区画に区画し、それぞれの区画に対応する油温・点火タイミング補正テーブルを記憶する記憶部（８３）を有し、
前記内燃機関稼動時におけるエンジン回転数及びスロットル開度の検出値に基づき、前記複数の区画のうちのいずれの区画であるかを判定し、判定した区画に対応する前記油温・点火タイミング補正テーブルにて、油温に基づき点火タイミングを決定する、ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
エンジン回転数は少なくとも低回転領域及び高回転領域に、スロットル開度は少なくとも低スロットル領域及び高スロットル領域に仕切られ、
前記内燃機関稼動時におけるエンジン回転数とスロットル開度との関係で定まる領域全体は、少なくとも前記低回転領域、前記高回転領域、前記低スロットル領域及び前記高スロットル領域によって複数に区画され、
前記記憶部（８３）には、前記複数の区画に対応する、それぞれ異なる前記油温・点火タイミング補正テーブルが記憶されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記低回転領域及び前記高スロットル領域で区画される区画における前記油温・点火タイミング補正テーブルでは、低油温の点火タイミングと高油温の際の点火タイミングとの遅角側での変化量が、他の区画の前記油温・点火タイミングテーブルよりも大きく設定されるとともに、低油温の際の点火タイミングは進角位置に設定されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記複数の区画には、前記低回転領域及び前記高スロットル領域で区画される前記区画に対応する低回転・高スロットル区画を含む複数の区画が含まれ、
前記低回転・高スロットル区画における前記油温・点火タイミング補正テーブルでは、高油温の点火タイミングの遅角量が、他の区画の前記油温・点火タイミング補正テーブルよりも大きく、
前記他の区画における前記油温・点火タイミング補正テーブルでは、前記低回転・高スロットル区画に対してスロットル開度が小及びエンジン回転数が高回転になる程、前記低回転・高スロットル区画における高油温の点火タイミングの遅角量に対して、その高油温の点火タイミングの遅角量が小さくなるように設定されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
吸気バルブ（４６）により開閉される吸気ポート（４４）及び排気バルブ（４７）により開閉される排気ポート（４５）を有するシリンダヘッド（１７）と、
前記吸気ポート（４４）に接続されるインレットパイプ（２０）と、
前記インレットパイプ（２０）内に形成され、少なくとも該インレットパイプ（２０）内を２つの通路（ＰＬ，ＰＵ）に仕切る仕切り板（６０）と、
前記仕切り板（６０）の上流側端部近傍を支軸とするフラップバルブであり、前記仕切り板（６０）によって仕切られた前記２つの通路（ＰＬ，ＰＵ）における空気量を調整するタンブル制御バルブ（６５）と、を備え、
前記タンブル制御バルブ（６５）は、所定のスロットル開度までは前記２つの通路（ＰＬ，ＰＵ）のうちの一方を閉じ、他方を開放することで、前記吸気ポート（４４）に連通するシリンダ内にタンブル流を発生させ、前記所定のスロットル開度よりもスロットル開度が増すにつれ前記２つの通路（ＰＬ，ＰＵ）のうちの一方を次第に開放してタンブル流を抑制して吸入空気量を増加させるものであり、
前記複数の区画には、前記タンブル制御バルブ（６５）が閉時から開時になるスロットル開度で仕切られる区画があり、
前記記憶部（８３）には、前記タンブル制御バルブ（６５）が閉時から開時になるスロットル開度で仕切られる区画に対応する異なる前記油温・点火タイミング補正テーブルが記憶されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ノックセンサを用いて点火タイミングを決定する内燃機関の点火時期制御装置が開示されている。内燃機関では、ノッキングを回避しつつ圧縮比を高めることが望まれ、特許文献１のようにノックセンサを用いて点火タイミングを制御するものが従来からある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５５２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の点火時期制御装置のようにノックセンサを用いるものでは、部品点数が増加し制御も複雑となる。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ノックセンサを用いることなく簡易にノッキングを回避しつつ効率的な運転が可能となる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載の発明は、機関内部の油温を検出する油温センサ（７２）と、前記油温センサ（７２）を含む各種センサの検出値を入力するとともに、その検出値に応じて、点火タイミングを制御する制御装置（７０）と、を備える内燃機関において、前記制御装置（７０）は、前記内燃機関稼動時におけるエンジン回転数とスロットル開度との関係で定まる領域全体を複数の区画に区画し、それぞれの区画に対応する油温・点火タイミング補正テーブルを記憶する記憶部（８３）を有し、前記内燃機関稼動時におけるエンジン回転数及びスロットル開度の検出値に基づき、前記複数の区画のうちのいずれの区画であるかを判定し、判定した区画に対応する前記油温・点火タイミング補正テーブルにて、油温に基づき点火タイミングを決定する、ことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、エンジン回転数は少なくとも低回転領域及び高回転領域に、スロットル開度は少なくとも低スロットル領域及び高スロットル領域に仕切られ、前記内燃機関稼動時におけるエンジン回転数とスロットル開度との関係で定まる領域全体は、少なくとも前記低回転領域、前記高回転領域、前記低スロットル領域及び前記高スロットル領域によって複数に区画され、前記記憶部（８３）には、前記複数の区画に対応する、それぞれ異なる前記油温・点火タイミング補正テーブルが記憶されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記低回転領域及び前記高スロットル領域で区画される区画における前記油温・点火タイミング補正テーブルでは、低油温の点火タイミングと高油温の際の点火タイミングとの遅角側での変化量が、他の区画の前記油温・点火タイミング補正テーブルよりも大きく設定されるとともに、低油温の際の点火タイミングは進角位置に設定されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記複数の区画には、前記低回転領域及び前記高スロットル領域で区画される前記区画に対応する低回転・高スロットル区画を含む複数の区画が含まれ、前記低回転・高スロットル区画における前記油温・点火タイミング補正テーブルでは、高油温の点火タイミングの遅角量が、他の区画の前記油温・点火タイミング補正テーブルよりも大きく、前記他の区画における前記油温・点火タイミング補正テーブルでは、前記低回転・高スロットル区画に対してスロットル開度が小及びエンジン回転数が高回転になる程、前記低回転・高スロットル区画における高油温の点火タイミングの遅角量に対して、その高油温の点火タイミングの遅角量が小さくなるように設定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、吸気バルブ（４６）により開閉される吸気ポート（４４）及び排気バルブ（４７）により開閉される排気ポート（４５）を有するシリンダヘッド（１７）と、前記吸気ポート（４４）に接続されるインレットパイプ（２０）と、前記インレットパイプ（２０）内に形成され、少なくとも該インレットパイプ（２０）内を２つの通路（ＰＬ，ＰＵ）に仕切る仕切り板（６０）と、前記仕切り板（６０）の上流側端部近傍を支軸とするフラップバルブであり、前記仕切り板（６０）によって仕切られた前記２つの通路（ＰＬ，ＰＵ）における空気量を調整するタンブル制御バルブ（６５）と、を備え、前記タンブル制御バルブ（６５）は、所定のスロットル開度までは前記２つの通路（ＰＬ，ＰＵ）のうちの一方を閉じ、他方を開放することで、前記吸気ポート（４４）に連通するシリンダ内にタンブル流を発生させ、前記所定のスロットル開度よりもスロットル開度が増すにつれ前記２つの通路（ＰＬ，ＰＵ）のうちの一方を次第に開放してタンブル流を抑制して吸入空気量を増加させるものであり、前記複数の区画には、前記タンブル制御バルブ（６５）が閉時から開時になるスロットル開度で仕切られる区画があり、前記記憶部（８３）には、前記タンブル制御バルブ（６５）が閉時から開時になるスロットル開度で仕切られる区画に対応する異なる前記油温・点火タイミング補正テーブルが記憶されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１，２に記載の発明では、ノックセンサを用いることなく、内燃機関のそれぞれの所定稼動状態区画と油温とによって最適な点火タイミングを与えることで、実用温度域では圧縮比を高めて高い熱効率を維持しながら、油温が高温の状態ではノッキングを回避することができ、ノックセンサを用いずに簡易にノッキングを回避しつつ効率的な運転が可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、低回転領域及び高スロットル領域で区画される内燃機関稼動状態においては、高油温ではノッキングが生じ易くなりノッキング回避条件が厳しくなる一方で、油温が低い場合にはノッキングが起こらない場合が多いため、この稼動状態において、低油温の際の点火タイミングは進角位置にするとともに、高油温の際は遅角量を大きくしてノッキングを回避することで、ノッキング回避条件が厳しい状態においてもノッキングを起こさずに高い熱効率を確保できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、内燃機関の状態に合わせた油温・点火タイミング補正テーブルを用いることでノッキングを起こさずに高い熱効率を確保できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、例えば、エンジン回転数が低回転でタンブル制御バルブを閉じタンブル発生時には空燃比をリーンにし、タンブル制御バルブを開くスロットル開度領域では空燃比をリッチにする燃料噴射制御を行うことが可能となるが、タンブル制御バルブが閉時から開時になるスロットル開度で仕切られる区画それぞれで別々の油温・点火タイミング補正テーブルを持つことで、ノッキングを抑えつつ自由なセッティングが可能で、高い熱効率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関を示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係る内燃機関を制御する制御装置の機能構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る内燃機関稼動時におけるエンジン回転数とスロットル開度との関係の特性図である。
【図４】上記制御装置の記憶部に記憶される油温・点火タイミング補正テーブルを示した図である。
【図５】上記制御装置による点火タイミング決定処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る内燃機関に備えられるタンブル制御バルブの開閉タイミングを説明するグラフを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ本実施形態のエンジン１０を搭載する車両における向きと同一とする。以下の説明に用いる図中適所には、前方を示す矢印ＦＲ、及び上方を示す矢印ＵＰが示されている。
【００１７】
図１に示すエンジン（内燃機関）１０は、空冷四ストロークＯＨＣ二バルブ式の単気筒エンジンであり、自動二輪車等の鞍乗り型車両の原動機に用いられる。エンジン１０は、クランク軸１２の回転中心軸線（クランク軸線）Ｃ１を左右方向（車体幅方向）に指向させる。エンジン１０は、クランクケース１１の前部上方にシリンダ１３を起立させる。クランクケース１１の前部内にはクランク軸１２が収容され、クランクケース１１の後部内にはトランスミッション１４が収容される。
【００１８】
クランクケース１１及びシリンダ１３等の本体部品はアルミ合金製であるが、シリンダ１３内には鉄製のシリンダスリーブ１５が鋳込み等により一体的に鋳込まれる。シリンダ１３の起立方向に沿う軸線（シリンダ軸線）Ｃ２は、鉛直方向に対して上部が前方に位置するように傾斜する。図中矢印Ｆ１はクランク軸１２のエンジン運転時の回転方向（正転方向）を示す。
【００１９】
シリンダ１３は、クランクケース１１の前部上方に取り付けられる（又は一体形成される）シリンダブロック１６と、シリンダブロック１６の上方に取り付けられるシリンダヘッド１７と、シリンダヘッド１７の上方に取り付けられるヘッドカバー１８とを有する。シリンダブロック１６内には、シリンダ軸線Ｃ２に沿う円筒状の上記したシリンダスリーブ１５が設けられる。また、シリンダスリーブ１５内には、ピストン２５が往復動可能に嵌装される。
【００２０】
ピストン２５を左右方向で貫通するピストンピン２５ａには、コネクティングロッド２６の小端部２７が揺動自在に取り付けられる。コネクティングロッド２６の大端部２８は、クランク軸１２のクランクピン１２ａに回転自在に取り付けられる。図中符号２９はコネクティングロッド２６における小端部２７及び大端部２８間に渡って延びる柄部を示す。
【００２１】
シリンダヘッド１７の後部内には吸気ポート４４が形成され、シリンダヘッド１７の前部内には排気ポート４５が形成される。吸気ポート４４の燃焼室側開口である吸気弁口４２は吸気バルブ４６によって開閉され、排気ポート４５の燃焼室側開口である排気弁口４３は排気バルブ４７によって開閉される。吸気ポート４４のシリンダ外側開口には吸気系部品であるインレットパイプ２０等が接続され、排気ポート４５のシリンダ外側開口には排気系部品である不図示の排気管が接続される。
【００２２】
吸気ポート４４及び排気ポート４５は、それぞれのシリンダ外側開口からシリンダ中心側に延びた後、シリンダブロック１６側に向けて下方に湾曲し、吸気弁口４２及び排気弁口４３に至る。吸気弁口４２及び排気弁口４３は、シリンダヘッド１７におけるシリンダブロック１６の上端部に対向する下端部に形成されたドーム状凹部５１の前後に振り分けて配置される。吸気弁口４２は排気弁口４３よりも大径であり、シリンダ軸線Ｃ２を対称軸にした振り分け位置よりもやや前方にオフセットして配置される。これに伴い、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７もやや前方にオフセットして配置される。
【００２３】
シリンダヘッド１７内には、クランク軸１２と平行をなして左右に延びるカム軸３８が配設される。カム軸３８は、吸気ロッカーアーム３９ａを介して吸気バルブ４６を作動させる吸気カム、及び排気ロッカーアーム３９ｂを介して排気バルブ４７を作動させる排気カムを有する。カム軸３８は、例えばカムチェーンを介してクランク軸１２と同期して連係駆動する。
【００２４】
吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、それぞれ吸気ロッカーアーム３９ａ及び排気ロッカーアーム３９ｂを介して、カム軸３８の吸気カム及び排気カムによって開作動する。吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、それぞれ吸気弁口４２及び排気弁口４３に整合する傘状の弁体４６ａ，４７ａと、各弁体４６ａ，４７ａからヘッドカバー１８側に延びる棒状のステム４６ｂ，４７ｂと、を有する。両ステム４６ｂ，４７ｂは、側面視でヘッドカバー１８側に開くＶ字状をなすように、シリンダ軸線Ｃ２に対して傾斜して配置される。両ステム４６ｂ，４７ｂ間には、上記したカム軸３８が配置される。各ロッカーアーム３９ａ，３９ｂ及びカム軸３８は、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７と同様、シリンダ軸線Ｃ２に対してやや前方にオフセットして配置される。
【００２５】
各ステム４６ｂ，４７ｂの先端部（上端部）には、それぞれリテーナ４６ｃ，４７ｃが取り付けられる。各リテーナ４６ｃ，４７ｃとシリンダヘッド１７の座面との間には、それぞれバルブスプリング４６ｄ，４７ｄが縮設される。これら各バルブスプリング４６ｄ，４７ｄのバネ力によって、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７がヘッドカバー１８側に付勢され、吸気弁口４２及び排気弁口４３を閉塞する。
一方、カム軸３８の作動により、各バルブスプリング４６ｄ，４７ｄの付勢力に抗して吸気バルブ４６及び排気バルブ４７を燃焼室４０側にストロークさせることで、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７が吸気弁口４２及び排気弁口４３を開放する。各ステム４６ｂ，４７ｂは、それぞれ筒状のバルブガイド４６ｅ，４７ｅを介してシリンダヘッド１７にストローク可能に保持される。
【００２６】
吸気バルブ４６の開弁時にピストン２５が下降すると、インレットパイプ２０を通じて吸気ポート４４内に外気が導入されるとともに、インジェクタ２３から燃料が噴射され、これらが混合気となって燃焼室４０に導入される。この混合気は、吸気バルブ４６の閉弁後にピストン２５の上昇により圧縮され、不図示の点火プラグにより点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気バルブ４７の開弁時にピストン２５の上昇により燃焼室４０から排気ポート４５を通じて排出され、不図示の排気管等を介して排気される。
【００２７】
このエンジン１０では、燃焼室４０内での最大圧力時（燃焼行程初期、ピストン２５が上死点から下降し始めたとき）におけるピストン２５のシリンダ内壁への押し付け力（摺動抵抗）の低減を目的として、シリンダ軸線Ｃ２をクランク軸線Ｃ１よりも前方（ピストン２５が上死点にあるときのクランクピン１２ａの正転方向下流側）へ所定量だけオフセットさせたオフセットシリンダ機構を採用する。
【００２８】
インレットパイプ２０は、シリンダヘッド１７の吸気ポート４４に連結管１９を介して接続されており、インレットパイプ２０の後部にはスロットルボディ２１が接続される。スロットルボディ２１内には、スロットル弁２２、タンブル制御バルブ６５が設けられる。また、インレットパイプ２０には、インジェクタ２３が設けられる。
【００２９】
スロットルボディ２１の後方には、不図示のエアクリーナが接続され、このエアクリーナを経た外気が、スロットルボディ２１及びインレットパイプ２０を経てエンジン１０内に導入される。以下、吸気上流側、吸気下流側を単に上流側、下流側ということがある。ここで、スロットル弁２２はタンブル制御バルブ６５よりも上流側に位置する。
【００３０】
燃焼室４０は、シリンダスリーブ１５内のピストン２５の頂面２５ｂと、シリンダヘッド１７におけるピストン２５の頂面２５ｂに対向する天井面４１との間に形成される。
天井面４１の周縁は、シリンダ軸線Ｃ２方向から見て、シリンダスリーブ１５の内周面とほぼ一致する円形とされる。天井面４１は、上気した前後に長い楕円形状のドーム状凹部５１を形成する。ドーム状凹部５１の前後方向に沿う長軸方向両側には、吸気弁口４２及び排気弁口４３がそれぞれ開口する。ドーム状凹部５１の左右両側方には、ドーム状凹部５１の周縁と天井面４１の周縁との間に挟まれた三日月形状の左右一対の図示省略するスキッシュが形成される。
【００３１】
ドーム状凹部５１における吸気弁口４２及び排気弁口４３間でこれらを避けた左右一側には、点火プラグの電極部分を臨ませるプラグ取り付け孔が形成される。図中では、このプラグ取り付け孔から燃焼室４０側に臨む点火プラグ１００を便宜上二点鎖線で示している。上気したプラグ取り付け孔周り、すなわち点火プラグ１００の先端部周りに混合気を集めるように、本実施形態では、タンブル制御バルブ６５の開閉により吸気流をコントロールし、特に低負荷時における吸気流の流れ（タンブル流）の最適化を図っている。
【００３２】
インレットパイプ２０及び吸気ポート４４に跨って延びる吸気通路Ｐには、インレットパイプ２０の下流側から吸気ポート４４の下流側（湾曲部）まで延びる仕切り板６０が設けられる。仕切り板６０は、吸気通路Ｐを上吸気通路ＰＵ及び下吸気通路ＰＬに仕切る。仕切り板６０は、インレットパイプ２０下流側の樹脂形成部分に一体形成されるインレットパイプ側仕切り板６１と、アルミ合金製のシリンダヘッド１７に一体形成される吸気ポート側仕切り板６２と、を有する。
【００３３】
インレットパイプ側仕切り板６１は、その下流側端部がインレットパイプ２０の下流側開口端よりも下流側に突出して吸気ポート４４内に入り込む。このインレットパイプ側仕切り板６１の下流側端部が、弾性変形による押圧力をもって吸気ポート側仕切り板６２の上流側端部上に圧接される。これにより、インレットパイプ側仕切り板６１と吸気ポート側仕切り板６２とが連続的に連なる。
【００３４】
仕切り板６０は、断面円形状の吸気通路Ｐの上下幅中心を延びる通路中心線Ｃ３よりも上方に偏って配置される。これにより、上吸気通路ＰＵの通路断面積が下吸気通路ＰＬの通路断面積よりも小さくなる。本実施形態では、上吸気通路ＰＵの通路断面積と下吸気通路ＰＬの断面積との割合は、両通路の上流側端から下流側端に至るまで略３対７とされる。
【００３５】
吸気ポート側仕切り板６２は、吸気ポート４４の長手方向に沿うように曲げられる。吸気ポート側仕切り板６２の下流側端部は、Ｕ字状に切り欠かれて下流側に開放し、この下流側端部内に吸気バルブ４６のバルブガイド４６ｅの下端部が整合するように入り込む。これにより、吸気ポート側仕切り板６２の下流側端部が吸気バルブ４６のバルブガイド４６ｅの下端部と側面視で重なる位置まで可及的に延び、吸気通路Ｐの下流端（吸気弁口４２）近傍まで吸気通路Ｐを上吸気通路ＰＵ及び下吸気通路ＰＬに区画する。
【００３６】
上吸気通路ＰＵは、ヘッドカバー１８側からシリンダ内周側に至り、吸気弁口４２のシリンダ内周側を経て燃焼室４０の中央部に通じる。下吸気通路ＰＬは、シリンダブロック１６側からシリンダ外周側に至り、吸気弁口４２のシリンダ外周側を経て燃焼室４０の外周部に通じる。上吸気通路ＰＵにはインジェクタ２３の燃料噴射口が臨み、上吸気通路ＰＵを流れる吸気に対して燃料を噴射する。
【００３７】
スロットル弁２２は、例えば左右方向に延びて両端部をインレットパイプ２０に支持された第一回動軸２２ａの径方向両側に、一対の半円形状の板弁体２２ｂを延ばしたバタフライバルブである。スロットル弁２２は、両板弁体２２ｂの外周縁をスロットルボディ２１内の吸気通路の内周面に整合又は近接させることで、吸気通路Ｐを最小に絞った全閉状態となる。
【００３８】
スロットル弁２２は、全閉状態から紙面時計回りに回動することで、吸気通路Ｐを開き、両板弁体２２ｂを通路中心線Ｃ３と平行にすることで全開状態となる。スロットル弁２２は、付勢バネ等により吸気通路Ｐを閉じる側に付勢され、この付勢力に抗して回動することで吸気通路Ｐを開く。
【００３９】
インレットパイプ２０におけるスロットル弁２２よりも下流側でインレットパイプ側仕切り板６１の上流側端部の直下（近傍）となる部位には、上下吸気通路ＰＵ，ＰＬの吸気流量を調整して燃焼室４０内のタンブル流を制御する上気したタンブル制御バルブ６５が配置される。タンブル制御バルブ６５は、スロットル弁２２の第一回動軸２２ａと平行に延びて両端部をインレットパイプ２０に支持された第二回動軸６５ａの径方向一側に、単一の半円形状の板弁体６５ｂを延ばしたフラップバルブである。タンブル制御バルブ６５は、図示省略するリンク機構を介してスロットル弁２２と連動し、スロットル弁２２とともに開閉可能である。なお、本実施形態では、タンブル制御バルブ６５とスロットル弁２２とを電気的に制御して連動させる構成でもよい。
【００４０】
タンブル制御バルブ６５は、板弁体６５ｂを通路中心線Ｃ３に対して上流側ほど下側に位置するように傾斜させ、板弁体６５ｂの外周縁をスロットルボディ２１内の吸気通路の内周面に整合させるように当接させるとともに、板弁体６５ｂの直線状の基端縁をインレットパイプ側仕切り板６１の上流側端部の下面に当接させる。これにより、タンブル制御バルブ６５が下吸気通路ＰＬの上流端を閉塞した全閉状態となる。
【００４１】
タンブル制御バルブ６５は、全閉状態から紙面時計回りに回動することで、下吸気通路ＰＬの上流端を開き、板弁体６５ｂを通路中心線Ｃ３と略平行にすることで全開状態となる。タンブル制御バルブ６５は、付勢バネ等により下吸気通路ＰＬを閉じる側に付勢され、この付勢力に抗して回動することで下吸気通路ＰＬを開く。このタンブル制御バルブ６５の回動によって、上下吸気通路ＰＵ，ＰＬの吸気流量の割合が変更される。
【００４２】
エンジン１０において、スロットル開度（スロットル弁２２の全閉状態からの回動角度）が小さいときは低負荷状態（低負荷モード）であり、スロットル開度が大きいときは高負荷状態（高負荷モード）である。タンブル制御バルブ６５は、スロットル開度に応じて（すなわちエンジン１０の負荷状態に応じて）、本実施形態では機械的に回動制御される。
【００４３】
図６のグラフは、スロットル弁２２の全閉状態を０°としたときのスロットル開度（横軸）に対するタンブル制御バルブ６５の回動角度（縦軸）の変化を示す。
タンブル制御バルブ６５は、スロットル開度が所定角度θ１となるまでは開作動せず、上吸気通路ＰＵのみを開放し、吸気ポート４４に連通するシリンダスリーブ１５によって形成されるシリンダ内にタンブル流を発生させる。また、タンブル制御バルブ６５は、前記所定角度θ１を過ぎてからはスロットル開度の増加に伴い開作動し、次第に下吸気通路ＰＬを開放し、タンブル流を抑制し、吸入空気量を増加させる。タンブル制御バルブ６５は、スロットル弁２２が全開状態になったときに全開状態となる。
【００４４】
より詳しくは、エンジン１０が低負荷運転状態のとき、スロットル開度が前記所定角度未満の小開度であると、タンブル制御バルブ６５は開作動せず、下吸気通路ＰＬの吸気入口を閉じたままとする。これにより、スロットル弁２２の周囲を流れた吸気は全て比較的狭い上吸気通路ＰＵに流入し、上吸気通路ＰＵを高速で流れる。この吸気は、仕切り板６０によって吸気弁口４２近傍まで案内された後、吸気弁口４２のシリンダ外周側の流路が絞られることと相まって、大部分が吸気弁口４２のシリンダ内周側から燃焼室４０の中央部に導入される。この吸気は、排気弁口４３側を指向する高速の流れを伴うことで、燃焼室４０内に強いタンブル流を発生させる。またこのとき、吸気弁口４２のシリンダ外周側からの吸気が抑えられることで、この吸気による逆タンブル流の発生も抑えられる。これにより、燃焼室４０内のタンブル流が強まって低負荷時の燃焼が促進される。
【００４５】
また、エンジン１０が中負荷運転状態のとき、スロットル開度が前記所定角度を超えた中開度になると、タンブル制御バルブ６５が開作動して下吸気通路ＰＬを開き始める。この開き量に応じて下吸気通路ＰＬへの吸気流入量が増し、吸気通路Ｐ全体の吸気流量を増加させる。このとき、上吸気通路ＰＵの吸気流速が抑えられるとともに、下吸気通路ＰＬを通じても吸気がなされることで、上吸気通路ＰＵを流れる吸気による燃焼室４０内のタンブル流が抑えられるとともに、下吸気通路ＰＬを流れる吸気による逆タンブル流によっても燃焼室４０内のタンブル流が抑えられる。
【００４６】
また、エンジン１０が高負荷運転状態のとき、スロットル開度が最大（全開）になると、タンブル制御バルブ６５も全開となって下吸気通路ＰＬへの吸気導入量が最大になる。これにより、上下吸気通路ＰＵ，ＰＬに十分な吸気が流れ、燃焼室４０内のタンブル流がより抑えられるとともに、吸気通路Ｐ全体で十分な吸気量が確保される。
【００４７】
このように、本実施形態のエンジン１０では、吸気通路Ｐを区画する仕切り板６０の上流側端部近傍にタンブル制御バルブ６５を設け、このタンブル制御バルブ６５をスロットル開度に応じて開閉し、上下吸気通路ＰＵ，ＰＬを流れる吸気（空気量）の割合を変化させることで、エンジン１０の負荷状態に応じてタンブル流の強さ及び吸気流量を調整して良好な燃焼を実現することができる。
【００４８】
図中において、符合７０は、エンジン１０の制御装置（ＥＣＵ）を示し、符号７１は、スロットルボディ２１に取り付けられ、スロットル弁２２のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ（Ｔｈセンサ）を示している。符号７２は、クランクケース１１に取り付けられ、機関内部の油温を検出する油温センサ（Ｔｗセンサ）を示し、符号７３はクランクケース１１に取り付けられ、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ（Ｎｅセンサ）示している。
【００４９】
図２を参照し、ＥＣＵ７０は、スロットル開度センサ７１、油温センサ７２、エンジン回転数センサ７３等の各種センサの検出値を入力するとともに、各種センサの検出値に基づき、燃料噴射制御部８１によりインジェクタ２３の燃料噴射量（燃料噴射時間）を制御したり、点火制御部８２により点火プラグ１００の点火タイミングを制御したりする。点火制御部８２は、基本点火時期マップを有し、基準点火タイミングマップ値を決定する。
【００５０】
ここで、本実施形態においてＥＣＵ７０は、油温・点火タイミング補正テーブルが記憶された記憶部８３を有し、油温・点火タイミング補正テーブルに基づき点火制御部８２の基準点火タイミングマップ値を補正するように点火プラグ１００を制御する。
【００５１】
図３には、エンジン１０の稼動時におけるエンジン回転数（Ｎｅ）とスロットル開度（Ｔｈ）との関係で定まる特性領域が示されており、特性領域は、区画Ａ〜Ｆに区画されている。本実施形態では、区画Ａ〜Ｆそれぞれに対応する油温・点火タイミング補正テーブルが、記憶部８３に記憶されている。ＥＣＵ７０は、スロットル開度センサ７１からのスロットル開度（Ｔｈ）の検出値、及びエンジン回転数センサ７３からのエンジン回転数（Ｎｅ）に基づき、現在の稼動状態が区画Ａ〜Ｆのいずれの区画であるかを判定し、判定した区画に対応する油温・点火タイミング補正テーブルを選択し、選択した油温・点火タイミング補正テーブルと油温センサ７２の検出値に基づき、点火制御部８２に設定する点火タイミングを決定する。油温・点火タイミング補正テーブルは、油温に応じて点火タイミングを定めたテーブルである。
【００５２】
図３において、区画Ａは、所定のエンジン回転数領域で規定される低回転領域（低Ｎｅ）と、スロットル開度がθ１（図６も参照）までの低スロットル領域と、で区画される区画である。以下では、区画Ａを、低回転・低スロットル（低負荷運転状態）区画と呼ぶ場合がある。
【００５３】
区画Ｂは、上気した低回転領域（低Ｎｅ）と、スロットル開度がθ１よりも大きい所定のスロットル開度領域で規定される高スロットル領域と、で区画される区画である。以下では、区画Ｂを、低回転・高スロットル（中・高負荷運転状態）区画と呼ぶ場合がある。
【００５４】
区画Ｃは、上記した低回転領域（低Ｎｅ）よりも高いエンジン回転数領域で規定される中回転領域（中Ｎｅ）と、中回転領域において低負荷運転状態と評価される所定のスロットル開度領域で規定される中回転低スロットル領域と、で区画される区画である。以下では、区画Ｃを、中回転・低スロットル（低負荷運転状態）区画と呼ぶ場合がある。
【００５５】
区画Ｄは、上気した中回転領域（中Ｎｅ）と、中回転低スロットル領域の上限値よりも大きい所定のスロットル開度領域で規定される中回転高スロットル領域と、で区画される区画である。以下では、区画Ｄを、中回転・高スロットル（中・高負荷運転状態）区画と呼ぶ場合がある。
【００５６】
区画Ｅは、上記した中回転領域（中Ｎｅ）よりも高いエンジン回転数領域で規定される高回転領域（高Ｎｅ）と、高回転領域において低負荷運転状態と評価される所定のスロットル開度領域で規定される高回転低スロットル領域と、で区画される区画である。以下では、区画Ｅを、高回転・低スロットル（低負荷運転状態）区画と呼ぶ場合がある。
【００５７】
区画Ｆは、上気した高回転領域（高Ｎｅ）と、高回転低スロットル領域の上限値よりも大きい所定のスロットル開度領域で規定される高回転高スロットル領域と、で区画される区画である。以下では、区画Ｆを、高回転・高スロットル開度（中・高負荷運転状態）区画と呼ぶ場合がある。
【００５８】
区画Ａ〜Ｆに対応する油温・点火タイミング補正テーブルが、この順で図４（Ａ）〜（Ｆ）に示されている。図中の油温・点火タイミング補正テーブルは、横軸が油温（ＴＷ）に対応し、縦軸が点火タイミング補正量（ＩＧＴＷ）に対応している。点火タイミング補正量を示す縦軸は、上側が遅角方向となっている。
【００５９】
区画Ａ〜Ｆに対応する油温・点火タイミング補正テーブルでは、油温が、０〜ＴＷ１で区画される低油温領域、ＴＷ１〜ＴＷ２で区画される中低油温領域、ＴＷ２〜ＴＷ３で区画される中油温領域、ＴＷ３〜ＴＷ４で区画される高油温領域に区画されている。
また、区画Ａ〜Ｆに対応する油温・点火タイミング補正テーブルでは、０〜ＴＷ１で区画される低油温領域に設定される点火タイミング補正量θＡＡ、θＢＡ、θＣＡ、θＤＡ、θＥＡ、θＦＡが一定とされている。低油温領域に設定される点火タイミング補正量θＡＡ、θＢＡ、θＣＡ、θＤＡ、θＥＡ、θＦＡはそれぞれ、稼動状態（エンジン回転数・スロットル開度の状況）に応じたノッキングの発生し易さ、高い圧縮比の実現を考慮して定められており、低油温である場合にはノッキングは発生し難いため、ノッキングが生じない範囲で可及的に高い圧縮比を実現する点火タイミングとするような値に設定されており、それぞれの値は相互に異なっている。
また、ＴＷ４に設定される点火タイミング補正量θＡＲ、θＢＲ、θＣＲ、θＤＲ、θＥＲ、θＦＲも、稼動状態（エンジン回転数・スロットル開度の状況）に応じたノッキングの発生し易さ、高い圧縮比の実現を考慮して定められ、高油温である場合にはノッキングが発生し易いため、低油温の点火タイミング補正量に比べて大きく遅角され、ノッキング限界値から十分な余裕を持たせて設定されている。そして、稼動状態に応じてノッキングのし易さは変化するため、点火タイミング補正量θＡＲ、θＢＲ、θＣＲ、θＤＲ、θＥＲ、θＦＲの値は、相互に異なっている。
【００６０】
なお、本実施形態の油温・点火タイミング補正テーブルでは、ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３，ＴＷ４において所定の点火タイミング補正量を設定し、これらの間に位置する点火タイミング補正量は、線形補間で定めている。なお、ＴＷ２，ＴＷ３における点火タイミング補正量の設定は、これらが挟まれるＴＷ１及びＴＷ４と同様の基準で稼動状態に応じて設定されている。
【００６１】
ここで、区画Ａ〜Ｆに対応する各稼動状態では、ノッキングの発生し易さが異なり、この例においては、区画Ｂである低回転・高スロットル（中・高負荷運転状態）区画が、最もノッキングが発生し易く、ノッキング回避条件が厳しくなっている。このため、本実施形態では、区画Ｂに対応する油温・点火タイミング補正テーブルにおいて高油温であるＴＷ４に設定される点火タイミング補正量θＢＲを、他の油温・点火タイミング補正テーブルにおけるＴＷ４に設定される点火タイミング補正量よりも遅角側に大きくしている。さらに、低油温領域０〜ＴＷ１の点火タイミング補正量θＢＡと高油温の際の点火タイミング補正量θＢＲとの遅角側での変化量であるΔθＢも、他の油温・点火タイミング補正テーブルのもの（ΔθＡ、ΔθＣ、ΔθＤ、ΔθＥ、ΔθＦ）よりも大きくしている。
なお、区画Ｂに対応する油温・点火タイミング補正テーブルにおける油温領域０〜ＴＷ１の点火タイミング補正量θＢＡは、本実施形態では、決定する点火タイミングを進角位置（上死点に対して）にする値に設定されている。これは、低回転領域及び高スロットル領域で区画される内燃機関稼動状態では、高油温ではノッキングが生じ易くなりノッキング回避条件が厳しくなる一方で、油温が低い場合にはノッキングが起こらない場合が多いためであり、熱効率を可及的に高めるためである。
【００６２】
一方で、区画Ｂと異なる区画の他の油温・点火タイミング補正テーブルでは、第２区画に対してスロットル開度が小及びエンジン回転数が高回転になる程、第２区画における高油温の点火タイミング補正量θＢＲの遅角量（絶対値）に対して、その高油温の点火タイミング補正量の遅角量が小さくなるように設定されている。
【００６３】
具体的に本実施形態では、遅角側において、θＢＲ＞θＤＲ＞θＦＲ＞θＥＲ＞θＣＲ＞θＡＲの関係となっている。これは、エンジン回転数が高い程、ノッキングは生じ難くなり、スロットル開度が小さい程、ノッキングが生じ難くなるからである。本実施形態では、このように点火タイミング補正テーブルを異ならせることで、ノッキングを回避しつつ可及的に熱効率を高めることを図っている。
【００６４】
図５を参照し、ＥＣＵ７０による油温・点火タイミング補正テーブルの決定処理を説明する。
【００６５】
ステップＳ１０１においてＥＣＵ７０は、エンジン回転数が低回転領域であるか否かを判定し、低回転領域である場合は、ステップＳ１０２に進み、低回転領域でない場合は、ステップＳ１０３に進む。
【００６６】
次いでステップＳ１０２においてＥＣＵ７０は、スロットル開度が低スロットル領域であるか否かを判定し、低スロットル領域である場合は、ステップＳ１０４に進み、低スロットル領域でない場合は、ステップＳ１０５に進む。
【００６７】
そして、ステップＳ１０４においては、ＥＣＵ７０は、区画Ａに対応する低回転及び低スロットルの油温・点火タイミング補正テーブルを選択し、次いでステップＳ１０６において選択した油温・点火タイミング補正テーブル及び油温に基づき、基本点火時期マップ値を補正して点火タイミングを決定し、処理をステップＳ１０１に戻す。また、ステップＳ１０５においては、ＥＣＵ７０は、区画Ｂに対応する低回転及び高スロットルの油温・点火タイミング補正テーブルを選択し、次いでステップＳ１０６において選択した油温・点火タイミング補正テーブル及び油温に基づき、点火タイミングを決定し、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００６８】
一方、ステップＳ１０３においてＥＣＵ７０は、エンジン回転数が中回転領域であるか否かを判定し、中回転領域である場合は、ステップＳ１０７に進み、中回転領域でない場合は、ステップＳ１０８に進む。
【００６９】
次いでステップＳ１０７においてＥＣＵ７０は、スロットル開度が低スロットル領域であるか否かを判定し、低スロットル領域である場合は、ステップＳ１０９に進み、低スロットル領域でない場合は、ステップＳ１１０に進む。
【００７０】
そして、ステップＳ１０９においては、ＥＣＵ７０は、区画Ｃに対応する中回転及び低スロットルの油温・点火タイミング補正テーブルを選択し、次いでステップＳ１０６において選択した油温・点火タイミング補正テーブル及び油温に基づき、点火タイミングを決定し、処理をステップＳ１０１に戻す。また、ステップＳ１１０においては、ＥＣＵ７０は、区画Ｄに対応する低回転及び高スロットルの油温・点火タイミング補正テーブルを選択し、次いでステップＳ１０６において選択した油温・点火タイミング補正テーブル及び油温に基づき、点火タイミングを決定し、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００７１】
また、ステップＳ１０８においては、ＥＣＵ７０は、スロットル開度が低スロットル領域であるか否かを判定し、低スロットル領域である場合は、ステップＳ１１１に進み、低スロットル領域でない場合は、ステップＳ１１２に進む。
【００７２】
そしてステップＳ１１１においては、ＥＣＵ７０は、区画Ｅに対応する高回転及び低スロットルの油温・点火タイミング補正テーブルを選択し、次いでステップＳ１０６において選択した油温・点火タイミング補正テーブル及び油温に基づき、点火タイミングを決定し、処理をステップＳ１０１に戻す。
また、ステップＳ１１２においては、ＥＣＵ７０は、区画Ｆに対応する高回転及び高スロットルの油温・点火タイミング補正テーブルを選択し、次いでステップＳ１０６において選択した油温・点火タイミング補正テーブル及び油温に基づき、点火タイミングを決定し、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００７３】
以上に記載した本実施形態のエンジン１０では、その制御装置であるＥＣＵ７０が、内燃機関稼動時におけるエンジン回転数とスロットル開度との関係で定まる領域全体を複数の区画Ａ〜Ｆに区画し、区画Ａ〜Ｆに対応する油温・点火タイミング補正テーブルを記憶する記憶部８３を有し、内燃機関稼動時におけるエンジン回転数及びスロットル開度の検出値に基づき、複数の区画Ａ〜Ｆのうちのいずれの区画であるかを判定し、判定した区画に対応する油温・点火タイミング補正テーブルにて、油温に基づき点火タイミングを決定する。
【００７４】
このようなエンジン１０では、ノックセンサを用いることなく、内燃機関のそれぞれの所定稼動状態区画と油温とによって最適な点火タイミングを与えることで、実用温度域では圧縮比を高めて高い熱効率を維持しながら、油温が高温の状態ではノッキングを回避することができ、ノックセンサを用いずに簡易にノッキングを回避しつつ効率的な運転が可能となる。
【００７５】
また、本実施形態においては、低回転領域及び高スロットル領域で区画される区画Ｂにおける油温・点火タイミング補正テーブルで、低油温の点火タイミング補正量θＢＡと高油温の際の点火タイミング補正量θＢＲとの遅角側での変化量が、他の区画の油温・点火タイミング補正テーブルよりも大きく設定されるとともに、低油温の際の点火タイミングは進角位置に設定されるようになっている。これにより、本実施形態では、ノッキング回避条件が厳しい状態においてもノッキングを起こさずに高い熱効率を確保できるようにしている。
【００７６】
また、本実施形態では、区画Ｂにおける油温・点火タイミング補正テーブルにおいて、高油温の点火タイミング補正量θＢＲの遅角量が、他の区画の油温・点火タイミング補正テーブルよりも大きく、他の区画における油温・点火タイミング補正テーブルでは、区画Ｂに対してスロットル開度が小及びエンジン回転数が高回転になる程、区画Ｂにおける高油温の点火タイミング補正量θＢＲの遅角量に対して、その高油温の点火タイミング補正量の遅角量が小さくなるように設定される。これにより、本実施形態では、内燃機関の状態に合わせた点火タイミング補正テーブルを用いることでノッキングを起こさずに高い熱効率を確保できるようにしている。
【００７７】
さらに、本実施形態では、タンブル制御バルブ６５が閉時のスロットル開度と開時のスロットル開度との閾値であるθ１で、低回転に対応する区画Ａと区画Ｂとが低負荷状態と高負荷状態とに仕切られ、区画Ａと区画Ｂにそれぞれ異なる油温・点火タイミング補正テーブルが設定されている。
このような構成では、エンジン回転数が低回転でタンブル制御バルブ６５を閉じタンブル発生時には空燃比をリーンにし、タンブル制御バルブ６５を開くスロットル開度領域では空燃比をリッチにする燃料噴射制御を行うが、それぞれで別々の油温・点火タイミング補正テーブルを持つことで、ノッキングを抑えつつ自由なセッティングが可能で、高い熱効率を確保することができる。
【００７８】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、ＤＯＨＣ式等の種々動弁機構のエンジン、並列又はＶ型等の複数気筒エンジン、クランク軸を車両前後方向に沿わせた縦置きエンジン等、各種形式のレシプロエンジンに適用してもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７９】
また例えば、本実施形態では、内燃機関稼動時におけるエンジン回転数とスロットル開度との関係で定まる領域全体を複数の区画Ａ〜Ｆの６つの区画で区画したが、このような区画は、これ以下でもこれ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
７０  制御装置
７２  油温センサ
８３  記憶部
Ａ〜Ｆ  区画
１７  シリンダヘッド
２０  インレットパイプ
４４  吸気ポート
４５  排気ポート
４６  吸気バルブ
４７  排気バルブ
６０  仕切り板
６５  タンブル制御バルブ
ＰＬ  下吸気通路
ＰＵ  上吸気通路
【図１】
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【図２】
2014199037.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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