(57)【要約】エンジンのポテンシャルをアップさせるエンジンのアースシステムを提供する。一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、エンジンのアースポイントを、エンジンのシリンダヘッド、インテークマニホールド用締結部材、シリンダヘッドカバー、スロットルボディ７ｂ等にし、さらに、プラグキャップ用締結部材とインテークマニホールド用締結部材との間にもプラグキャップ用アース線を配線した。
2004007952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッドにしたことを特徴とするエンジンのアースシステム。
【請求項２】
一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッド、および同シリンダヘッドにインテークマニホールドを締結するインテークマニホールド用締結部材にしたことを特徴とするエンジンのアースシステム。
【請求項３】
一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッド、同シリンダヘッドにインテークマニホールドを締結するインテークマニホールド用締結部材、およびシリンダヘッドカバーにしたことを特徴とするエンジンのアースシステム。
【請求項４】
一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッド、同シリンダヘッドにインテークマニホールドを締結するインテークマニホールド用締結部材、シリンダヘッドカバー、およびスロットルボディにしたことを特徴とするエンジンのアースシステム。
【請求項５】
前記エンジンに設けられる点火手段は、イグナイタ内蔵型のダイレクトイグニッションコイルを有し、同ダイレクトイグニッションコイルを収納するプラグキャップに一端部を電気接続したプラグキャップ用のアース線の他端部を、前記インテークマニホールド用締結部材に電気接続させたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一に記載のエンジンのアースシステム。
【請求項６】
前記プラグキャップ用アース線の前記一端部は、前記プラグキャップを前記シリンダヘッドに締結するプラグキャップ用締結部材に接続されたことを特徴とする請求項５記載のエンジンのアースシステム。
【請求項７】
前記アース線の他端部が電気接続される前記バッテリの負極端子に、前記アース線とは異なる別のアース線を介して前記車体に接地されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のエンジンのアースシステム。
【請求項８】
前記アース線および前記プラグキャップ用アース線は、中心部から、銅の細線を撚って形成された撚り線を束ねた芯線、この芯線の外周に被覆された合成樹脂材でなる内部被覆部材、この被覆部材の外周を被覆するように設けられた導電材でなる網線、およびこの網線の外周に設けられた合成樹脂材でなる外部被覆部材を有する４層構造であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のエンジンのアースシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、エンジンのアースシステムに係り、例えばイグナイタ内蔵型のダイレクトイグニッションコイルを搭載した自動車用エンジンのアースポイントを、アース線を介してバッテリの負極端子に直接にアースすることにより、電気抵抗を小さくして電流の流れを円滑にして、エンジンの各種性能を向上させるエンジンのアースシステムに関する。
【背景技術】  自動車に搭載されたエンジンの出力性能を増大させる手段には、種々の工夫がなされているが、例えば、点火プラグを特殊な構造を有するワイヤハーネスで接続して、点火プラグに対する点火チューニングを行なうことにより、エンジン燃焼室内の混合気をより完全燃焼の状態に近づける点火チューニングに関するシステムが開発され、本出願人も、かかる点火チューニングシステムを実用化するに至っている。かかる技術は、点火プラグがスパークする前の状態において、点火プラグの正極端子側に入力される電流値を最適にコントロールすることにより、エンジンの出力を向上させる技術であるが、他方、点火プラグがスパークした後、すなわち、点火プラグ放電後のマイナス電流をコントロールするアースシステムの開発も要請されている。
従来、自動車におけるアースシステムは、自動車に搭載された電子制御装置、点火プラグ、スタータモータ、インストルメントパネル等の計器装置、ランプ類の灯火装置、あるいは音響装置といった各種電装品に、バッテリの正極端子から電源電流が供給される。そして、電流は、電装品を流れた後、車体に接地されたアース線を流れて、再びバッテリの負極に帰還するように構成されている。これによって、各種電装品とバッテリとの間を電気接続されるワイヤハーネスの配線が簡素になるようにしている。しかしながら、通常車体は、鋼板を使用して形成されているため、その電導率は、ワイヤハーネスに使用される銅に対して約１０分の１と低く、車体をアースとして接地するには、電気的に大きな抵抗となり、その結果、エンジンの点火系システムに悪影響をもたらし、エンジンが発揮すべき本来のポテンシャルを著しく阻害する要因となり、エンジンの出力の向上には一定の限界を有するという問題があった。また、エンジン吸気系のスロットル装置内を吸気流が通過するときに、吸気の摩擦により静電気が生じるが、この静電気によりエンジンルーム内に配線された音響機器の信号線に静電気によるノイズ障害を与える問題もある。
そこで、本出願人は、上述したように、先に開発した点火プラグチューニングシステムで得られた知見に基づいて、エンジンの出力特性をよりアップさせるためのエンジンのアースシステムを研究開発した結果、エンジンの有するポテンシャルを大幅に引き出せる新技術を創出するに至った。
すなわち、本発明は、上記問題点に鑑みて案出されたものであって、バッテリの負極端子と車体との間に配線されるアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントであるシリンダヘッドや、このシリンダヘッドを経由してダイレクトイグニッションコイルのプラグキャップ等に接続することで、点火プラグがスパークした後のマイナス電流を、アース線に円滑に流すことにより、エンジンのポテンシャルをアップさせるエンジンのアースシステムを提供することを目的とする。
【発明の開示】
上記課題を解決するために、本発明者等は次の通り本発明を構成した。すなわち、請求項１記載の発明においては、エンジンのアースシステムに係り、一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッドにした構成を採ることとした。
かかる構成を採用することにより、点火プラグのスパーク時における負極側のマイナス電流は、シリンダヘッドに設けられたアースポイントからアース線を経由してバッテリの負極端子にスムースに流れ、その結果、２次側のイグニッションコイルに誘起する起電力が増大し、点火性能が顕著に向上する。
また、請求項２の発明に係るエンジンのアースシステムは、一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッド、および同シリンダヘッドにインテークマニホールドを締結するインテークマニホールド用締結部材にしたことを特徴とする。
この構成により、請求項１の発明に加えて、さらにインテークマニホールド用締結部材からも点火プラグのマイナス電流が、アース線を経由してバッテリの負極端子に流れるので、さらに点火特性がアップする。
また、請求項３の発明に係るエンジンのアースシステムは、一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッド、同シリンダヘッドにインテークマニホールドを締結するインテークマニホールド用締結部材、およびシリンダヘッドカバーにしたことを特徴とする。
この請求項３の発明によれば、請求項２の発明に加えて、さらにシリンダヘッドカバーからも点火プラグのマイナス電流が流れることにより、それだけアースチューニングを的確に行える。
また、請求項４の発明に係るエンジンのアースシステムは、一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッド、同シリンダヘッドにインテークマニホールドを締結するインテークマニホールド用締結部材、シリンダヘッドカバー、およびスロットルボディにしたことを特徴とする。
この請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、スロットルボディをもエンジンのアースポイントにしたため、スロットルボディに発生する静電気を除去でき、その結果、点火プラグのマイナス電流をバッテリの負極端子へ流すのを円滑に行え、点火プラグの点火性能が一層アップするだけでなく、エンジン周辺に配線された音響機器等への静電気による誘導ノイズ障害を回避できる。
また、請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれか一に記載のエンジンのアースシステムに係り、前記エンジンに設けられる点火手段は、イグナイタ内蔵型のダイレクトイグニッションコイルを有し、同ダイレクトイグニッションコイルを収納するプラグキャップに一端部を電気接続したプラグキャップ用のアース線の他端部を、前記インテークマニホールド用締結部材に電気接続させたことを特徴とする。
この請求項５の発明によれば、プラグキャップ用のアース線は、ダイレクトイグニッションコイルを収納するプラグキャップと、インテークマニホールド用締結部材とを接続するように設けられているので、点火プラグのマイナス電流は、直接的にプラグキャップからプラグキャップ用アース線に流れ、バッテリの負極端子へ流れる電気抵抗はそれだけ低くでき、点火プラグの点火性能は向上する。
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のエンジンのアースシステムに係り、前記プラグキャップ用アース線の前記一端部は、前記プラグキャップを前記シリンダヘッドに締結するプラグキャップ用締結部材に接続されたことを特徴とする。
この請求項６の発明によれば、プラグキャップ用アース線の一端部を、エンジンのシリンダヘッドにねじ込まれるプラグキャップ用締結部材に接続されているので、より確実に点火プラグのマイナス電流が、プラグキャップ用アース線に流れることになる。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一に記載のエンジンのアースシステムに係り、前記アース線の他端部が電気接続される前記バッテリの負極端子に、前記アース線とは異なる別のアース線を介して前記車体に接地されたことを特徴とする。
この請求項７の発明によれば、アース線の他に、別のアース線がバッテリの負極端子に電気接続されているので、アース線の配線の簡素化を図れる。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか一に記載のエンジンのアースシステムに係り、前記アース線および前記プラグキャップ用アース線は、中心部から、銅の細線を撚って形成された撚り線を束ねた芯線、この芯線の外周に被覆された合成樹脂材でなる内部被覆部材、この被覆部材の外周を被覆するように設けられた導電材でなる網線、およびこの網線の外周に設けられた合成樹脂材でなる外部被覆部材を有する４層構造であることを特徴とする。
この請求項８の発明によれば、４層構造をなすアース線やプラグキャップ用アース線の芯線が、銅材で形成されているので、超低抵抗を実現する。そのため、点火プラグに発生するマイナス電流は、バッテリの負極端子へ円滑に流すことが可能となり、また網線により芯線を被覆しているので、エンジンルームから外部環境へ放散する電磁波の遮蔽を確実に行え、エンジン用電子コントロール機器に対するノイズ、オーディオ機器に及ぼす雑音等の障害を未然に回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明に係る実施の形態におけるエンジンルームの内部を示す外観斜視図である。
第２図は、ワイヤハーネスの断面構造を示す外観斜視図である。
第３図は、図１に示したエンジンのアースシステムを構成する第１のアース線、第２のアース線、プラグキャップ用アース線の外観斜視図である。
第４図は、アース装着前におけるパワーとトルクと時間との関係を示す出力性能グラフである。
第５図は、アース装着後におけるパワーとトルクと時間との関係を示す出力性能グラフである。
第６図は、アース装着前におけるオシロスコープによる点火波形を示すグラフである。
第７図は、アース装着後におけるオシロスコープによる点火波形を示すグラフである。
第８図は、光度測定結果を示すデータで、（ａ）はそのデータ表、（ｂ）はデータ表をグラフ化して示したグラフである。
第９図は、Ａ車の出力と速度との関係を示す出力測定結果のグラフである。
第１０図は、図９と同様に、Ｂ車の出力測定結果を示すグラフである。
第１１図は、定地燃費の試験結果を燃費と時速との関係で示した定地燃費グラフである。
第１２図は、発進加速試験を行った結果を示した発進加速グラフである。
第１３図は、Ａ車における追越加速試験の結果を示したグラフである。
第１４図は、同様に、Ｂ車における追越加速試験の結果を示すグラフである。
第１５図は、Ｃ車における出力測定結果に係り、トルクとエンジン回転数との関係を示すグラフである。
第１６図は、Ｃ車における出力測定結果に係り、出力とエンジン回転数との関係を示すグラフである。
第１７図は、Ｃ車においてアースシステムを装着しないで行った動力性能試験の結果に係り、横軸をエンジン回転数で、縦軸をトルクで示したエンジン回転数とトルクとの関係を示すグラフである。
第１８図は、Ｃ車においてアースシステムを装着しないで行った動力性能の結果に係り、横軸をエンジン回転数で、縦軸を出力で画いたエンジン回転数と出力との関係を示すグラフである。
第１９図は、Ｃ車においてアースシステムを装着しているが、スロットルボディにアース接続しない態様における動力性能試験の結果に係り、横軸をエンジン回転数で、縦軸をトルクで示したエンジン回転数とトルクとの関係を示すグラフである。
第２０図は、Ｃ車においてアースシステムを装着しているが、スロットルボディにアース接続しない態様における動力性能の結果に係り、横軸をエンジン回転数で、縦軸を出力で画いたエンジン回転数と出力との関係を示すグラフである。
第２１図は、Ｃ車においてスロットルボディにもアース接続をしたアースシステムの態様にける動力性能試験の結果に係り、横軸をエンジン回転数で、縦軸をトルクで示したエンジン回転数とトルクとの関係を示すグラフである。
第２２図は、Ｃ車においてスロットルボディにもアース接続をしたアースシステムの態様における動力性能の結果に係り、横軸をエンジン回転数で、縦軸を出力で画いたエンジン回転数と出力との関係を示すグラフである。
第２３図は、上記図１７〜図２２の各最大トルク値と各最大出力値とを、まとめて示した表である。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】本発明の実施の形態を図１乃至図３に基づいて詳述する。図１は、本実施の形態に係る乗用自動車のエンジンルーム１をフロントバンパーに立った位置から俯瞰したエンジンルーム１の外観斜視図である。図１に示されるように、エンジンルーム１内に横配置されたエンジン２は、例えば４気筒の点火機関であり、そのシリンダヘッド２ａには各気筒ごとに点火プラグを収容する空洞が形成されていて、点火プラグをシリンダヘッド２ａにねじ込むことにより収容固定される。また、シリンダヘッドカバー２ｂに固定される点火プラグ栓から外部に臨む各点火プラグ頭部の正極端子には、イグナイタ内蔵型のいわゆるダイレクトイグニッションコイルを収納したプラグキャップ３が、それぞれ着脱自在に設けられる。このダイレクトイグニッションコイルは、プラグコードを使用しない点火システムであって、プラグコードを使用することによる電流損失やノイズを抑制し、イグナイタの一次電流により、点火プラグに直接二次電流を供給するもので、点火タイミングは、例えばエンジンのクランクセンサー等で感知し、燃料噴射装置の情報と相まってコンピュータが演算処理して電子制御することで得られる。
また、シリンダヘッド２ａ側面には、インテークマニホールド用締結部材であるボルト４ａによりインテークマニホールド４が締結して固定されている。各気筒（図示されない）には、エアクリーナ５に取り入れられた外気が、吸気ダクト６、スロットル装置７を経由した後、インテークマニホールド４から供給されるように形成されている。
バッテリ８の負極端子８ａには、エンジンルーム１を形成する左側のストラットタワー１ａ（車体であって、フェンダーパネル・インナでもよい）と、右側のストラットタワー１ｂ（車体であって、フェンダーパネル・インナでもよい）とにそれぞれ電気接続される第１のアース線１０と、第２のアース線１１（別のアース線）とが電気接続される。こうして、第１のアース線１０と第２のアース線１１とは共に、バッテリ８の負極端子８ａと、左右の各ストラットタワー１ａ，１ｂとにアース接続するように配線されている。
次に、図２において、上記第１のアース線１０、第２のアース線１１および後述するプラグキャップ用アース線１００に用いられるワイヤハーネス１２の構造を説明する。本実施の形態におけるエンジンのアースシステムに使用されるワイヤハーネス１２は、４層構造をなしており、中心部の芯線１２ａは、７本の撚り線１２０ａで形成される。各撚り線１２０ａは、例えば０，１２φの高純度（９９，９％）の銅線を２１１本束ねて撚ったもので、これにより大幅な電導率を確保しているものである。この銅線の表面は、酸化防止処理が施されていて、腐食対策を講じている。芯線１２ａの外側には、例えばポリ塩化ビニル、あるいはポリオレフィン等の合成樹脂材でなる内部被覆部材１２ｂが被覆され、ノイズ低減と強度確保を図っている。内部被覆部材１２ｂの外周には、例えば真鍮製等の導電材でなる網線１２ｃが被覆され、電磁波が外部に漏れないようにシールドするようにしている。この網線１２ｃの外周に、耐熱性と屈曲性に富む合成樹脂材でなる外部被覆部材１２ｄが被覆されている。こうして、ワイヤハーネス１２は、全体として４層構造に形成され、電気抵抗を大幅に低減した電線１２（ワイヤハーネス）が構成されることとなる。
次に、図１および図３において、エンジンのアースシステムに使用される第１のアース線１０および第２のアース線１１の構造を説明する。すなわち、第１のアース線１０と第２のアース線１１とは、上記したワイヤハーネス１２を使用され、バッテリ８の負極端子８ａに接続されるバッテリ金属端子１０ａにより一体に加締められて、連続したアース線が形成される。そして、第１のアース線１０には、上記したバッテリ金属端子１０ａの他に、スロットル装置７のスロットルボディ７ｂに接続されるスロットル金属端子１０ｂ、シリンダヘッド２ａに接続されるシリンダヘッド金属端子１０ｃ、インテークマニホールド用締結部材４ａに接続されるインテークマニホールド金属端子１０ｄ（本実施の形態では２カ所）、シリンダヘッドカバー２ｂに接続されるシリンダヘッドカバー金属端子１０ｅ、および左側ストラットタワー１ａに接続されるストラット金属端子１０ｆが加締められ、各ワイヤハーネス１２がこれら各端子１０ｂ〜１０ｅにおいて一体に連続するように連結されている。また、バッテリ金属端子１０ａに一体に加締められて結合された第２のアース線１１は、その自由端に、右側のストラットタワー１ｂに接続されるストラット金属端子１１ａを加締めにより結合している。
また、第１のアース線１０の途中には、４本のプラグキャップ用アース線１００が設けられる。各プラグキャップ用アース線１００は、その一端部に各プラグキャップ３に電気接続されるプラグキャップ金属端子１００ａを、その他端部にインテークマニホールド用締結部材であるボルト４ａに電気接続されるマニホールド金属端子１００ｂを加締めにより取り付けられる。すなわち、隣り合う各２本のプラグキャップ用アース線１００をペアとして、マニホールド金属端子１００ｂにより加締められ際に、一体に加締められて接続され、マニホールド金属端子１００ｂから二股状に分岐するように形成される。そして、そのマニホールド金属端子１００ｂは、インテークマニホールド金属端子１０ｄにボルト４ａを介して共締めされることにより、各プラグキャップ用アース線１００が、第１のアース線１０に電気接続されることとなる。
なお、図中、符号８ｂは、バッテリ８の正極端子を、１３は車両マイナス配線としてのアース線を示す。正極端子８ｂは、電気負荷としての各電装品に接続され、車両マイナス配線としてのアース線１３は、図示されない端子増設具を用いてバッテリ端子１０ａと共に負極端子８ａに電気接続されるものである。また、１ｃおよび１ｄは、左右の両ストラットタワー１ａ，１ｂに穿たれたボルト用孔を、７ａはスロットル装置７のボディ７ｂに穿たれたボルト用孔をそれぞれ示す。
次に、第１のアース線１０および第２のアース線１１を取り付けを説明する。  第１のアース線１０は、バッテリ金属端子１０ａがバッテリ８の負極端子８ａに図示されない端子増設具を用いて車両アース線１３と共に電気接続され、左側ストラット金属端子１０ｆは、図示されない既存のヘッドライト用のアース線と共に既存のボルトをボルト用孔１ｃにねじ込むことで車体に接地される。同様に、第２のアース線１１の右側ストラット金属端子１１ａも、既存のヘッドライト用のアース線（図示されない）と共に既存ボルト（図示されない）をボルト用孔１ｄに螺合することにより、車体に接地される。
このようにして、負極端子８ａにバッテリ金属端子１０ａが、また、左側ストラットタワー１ａにストラット金属端子１０ｆが、それぞれ締結された第１のアース線１０の中間部位は、エンジン２に設けられたアースポイントに電気接続されていくことで、エンジンのアースシステムが形成される。すなわち、エンジンに設けられるアースポイントは、シリンダヘッド２ａ、インテークマニホールド用締結部材としてのボルト４ａ、シリンダヘッドカバー２ｂ、スロットル装置７のボディ７ｂが設定される。
こうして、スロットル金属端子１０ｂは、スロットルボディ７ｂのボルト用孔７ａに螺合されるボルトによりスロットル装置７に接続される。
シリンダヘッド金属端子１０ｃは、エンジンの既存アース線（図示されない）と共に既存ボルト（図示されない）によりシリンダヘッド２ａに接続される。
インテークマニホールド金属端子１０ｄは、プラグキャップ用アース線１００のマニホールド金属端子１００ｂと共にボルト４ａを用いて共締めされることでインテークマニホールド４に接続される。
シリンダヘッドカバー金属端子１０ｅは、シリンダヘッドカバー２ｂをシリンダヘッド２ａに取り付けるボルト２０ｂ（シリンダヘッドカバー２ｂの周縁の適数カ所に設けられている）によりシリンダヘッドカバー２ｂに接続される。
さらに、プラグキャップ用アース線１００のプラグキャップ金属端子１００ａは、プラグキャップ３をシリンダヘッド２ｂに位置決め固定するためのプラグキャップ用ボルト（図示しない）に取り付けられて接続される。
したがって、上記のように構成された本実施の形態にあっては、第１のアース線１０、プラグキャップ用アース線１００、さらには第２のアース線１１が、電導率の優れた低抵抗値を有するワイヤハーネス１２を用いると共に、係るワイヤハーネス１２で形成された第１のアース線１０の中間部位を、エンジンの各アースポイントに接続し、各アースポイントが第１のアース線１０を介してバッテリ８の負極端子８ａに電気接続されている。このため、エンジン稼働時、点火プラグの負極側に生じるマイナス電流は、第１のアース線１０を経由して直ちにバッテリの負極端子８ａに円滑に流れることとなり、その結果、エンジン性能が向上する。すなわち、エンジンの低速、中速域でのトルクの向上、燃費向上、エンジンの始動性能のアップ、完全燃焼による排ガス浄化、ヘッドランプの照度アップ、各種オーディオ装置のノイズ低減等の種々の効果がある。
以下において、本出願人が行った各種性能試験の結果について詳細に説明する。
まず、図４、図５に基づいて、点火プラグの性能評価試験を説明する。第１のアース線１０が、その中間部位においてエンジンのアースポイントとしてシリンダヘッド２ａをアースポイントとして設定して接続した場合、すなわち、シリンダヘッド金属端子１０ｃをシリンダヘッド２ａに電気接続した場合（以下「アース装着後」と称する）と、このような第１のアース線１０を有しない場合（以下「アース装着前」と称する）とにおける点火プラグの性能評価試験を実施した。この点火プラグの性能評価試験は、アース装着前と、アース装着後とにおける点火プラグの点火１次電流、パワー（ＰＳ）、およびトルク（ｋｇ−ｍ）を同時測定して比較した。測定は、車両走行時の状況を再現するために、負荷をかけて行った。測定条件は、負荷状況を再現するスピードモードで、ダイナモを用い、ダイナモ設定をエンジン回転数を４０００ｒｐｍで固定するように設定すると共に、アクセルを全開にし、４０００ｒｐｍに固定されたときに計測を行った。
この結果、図４のように、アース装着前のパワーとトルクと時間との関係を示す性能グラフ、および図５のように、アース装着後のパワーとトルクと時間との関係を示す性能グラフを得た。各グラフ中、「測定ポイント」とあるのは、エンジン回転数が４０００ｒｐｍに到達してから、回転数変動が安定してから所定時間経過した時点を測定ポイントとしたものである。図４，図５において、アース装着前と比較すると、アース装着後は、パワーにおいて、１０４−９９＝５（ＰＳ）、トルクにおいて、１８，４−１７，７＝０，７（ｋｇ−ｍ）の向上が見られた。
また、そのときにおける点火プラグの点火１次電流の波形として、図６，図７のオシロスコープによる点火波形を示すグラフが得られた。これによれば、点火１次電流は、８，６４−８，５６＝０，０８（Ａ）だけ増加し、Ｆａｌｌ  ｔｉｍｅ（立ち下がり時間、すなわち出力電流がゼロになるまでの時間）は、１７，７−１１，８＝５，９（μｓ）だけ短縮されていることがわかった。この電流値と時間は１次側であるので、相互誘導作用により２次側に誘起する起電力Ｅは、Ｅ＝Ｍ（ｉ／ｔ）で表せる。ここで、Ｍは相互インダクタンスを、ｔは時間を、ｉは電流を表す。相互インダクタンスＭは変化しないため、かかる式より、アース装着前の場合における起電力Ｅｎは、Ｅｎ＝Ｍ（８，５６Ａ／１７，７μｓ）＝４８３６１５，８Ｍとなり、アース装着後の場合における起電力Ｅｈは、Ｅｈ＝Ｍ（８，６４Ａ／１１，８μｓ）＝７３２２３，４Ｍとなる。このことから、Ｅｈ≒１，５Ｅｎとなる。したがって、アース装着後におけるエンジンのアースシステムによれば、アース装着前の普通の状態における場合の約１，５倍の起電力が発生していることが判明した。図４と図５とのデータを比較して得られたように、パワーが５ＰＳ、トルクが０，７ｋｇ−ｍも向上した要因は、この１，５倍もの起電力の発生にあると考えられる。
このように、本実施の形態に係るエンジンのアースシステムを適用することにより、点火プラグのマイナス電流を、第１のアース線１０を介してバッテリ８の負極端子８ａにスムースに流すことができ、これにより点火プラグの点火性能が著しく向上し、ひいてはエンジンの性能を向上できる。
さらに、上記の点火性能以外にも各種の性能評価試験を行ったので、その結果を以下に説明する。なお、以下に示される試験は、車種の異なる、すなわち異なるエンジンを搭載し、異なる車両重量を有するＡ車とＢ車とについてそれぞれ試験を行ったものである。
図８に基づき光度測定結果を説明する。図８は、ヘッドライトテスターを用いて行ったベンチテストによる光度測定結果で、（ａ）は光度測定データを示す表、（ｂ）はその表に記載されたデータを示したグラフである。これらデータから、Ａ車、Ｂ車共に、アース装着前よりも装着後の方が、いずれもヘッドライトの光度が上昇していることが判明した。このことから、ヘッドライト用のアース線は、ストラットタワー１ａ．１ｂにおいて電導率に優れた芯線１２ａを中心に有する４層構造のワイヤハーネス１２で形成された第１のアース線１０と第２のアース線１１とに接続されているため、光度が増大する効果がある。
図９，図１０により出力測定結果を説明する。シャシダイナモテスターによりエンジンの出力を測定した結果、図９および図１０を得た。図９は、Ａ車についての出力測定結果を示したグラフ、図１０はＢ車に関する出力測定結果を示したグラフである。Ａ車の場合、最大出力発生時である時速１８０ｋｍ時点を測定ポイントとし、Ｂ車の場合は、最大出力発生時を時速１１０ｋｍ時点を測定ポイントとした。その結果、Ａ車ではアース装着前よりもアース装着後の場合に、出力が２，５％上昇し、Ｂ車の場合には、出力が２，０％も上昇することとなり、アースシステムを採用することにより、エンジン出力が顕著に増大する効果があることがわかった。
図１１において、実車走行テストによる定地燃費の測定結果について説明する。ここで、定地燃費とは、水平直線路を一定速度で走行するテストで、時速４０ｋｍから２０ｋｍごとに１００ｋｍまでについて一定速度で走行し、そのときに要した燃費（ｋｍ／リットル）を測定した。この結果、図１１のように、定地燃費測定データに基づく定地燃費グラフを得た。Ａ車、Ｂ車いずれの場合も、アースシステムを採用することにより、平均で１７，１６％、１１，５２％もの大幅な燃費向上率を得た。これにより、アースシステムには、燃費を向上できる効果がある。
図１２において、発進加速性能の測定結果を説明する。測定条件は、水平路線にて走行させ、非接触式５輪測定器を使用し、いわゆるゼロヨン加速を測定したものである。これにより、図１２に示される発進加速グラフが得られた。すなわち、４００ｍに到達するまでに要した時間を測定すると、アースシステムを採用しない場合よりも同アースシステムを採用した場合の方が、Ａ車では０，１５秒、Ｂ車では０，６４秒だけ短縮することができた。このことから、アースシステムを採用することにより、発進時の加速感を向上できる効果がある。
図１３，図１４に基づいて追越加速性能の測定結果を説明する。これら各図１３，図１４は、非接触５輪測定器で計測したもので、時速４０ｋｍから時速６０ｋｍに、時速６０ｋｍから時速８０ｋｍにというように基準となる時速から時速２０ｋｍまで増速するに要する時間を計測して得られたものである。図１３はＡ車に関する追越加速グラフを、図１４はＢ車の追越加速グラフを示す。Ａ車、Ｂ車いずれの場合も、アース装着前よりもアース装着後の方が、短い時間で所定時速に到達することとなり、この結果、追越加速性能に優れるという効果がある。
次に、図１５，図１６において、上記Ａ車やＢ車とは異なる第３の車（以下「Ｃ車」という）について測定した動力性能の結果を説明する。図１５はエンジン回転数とトルクとの関係を示した回転数−トルク線図、図１６はエンジン回転数と出力（ＰＳ）との関係を示す回転数−出力線図である。測定条件は、図１に示すアースシステムであって、かつ、プラグキャップ用アース線１００を取り付けない態様のアースシステムを採用した場合（これを「アース装着後」という）と、このようなアースシステムを全く採用しないノーマルな態様の場合（これを「アース装着前」という）とについて比較テストを行った。その結果、図１５から明らかなように、エンジンの全回転域において、アースシステムを採用した場合（アース装着後）の方が、アースシステムを採用しない場合（アース装着前）よりも格段にトルクが大きい。また、図１６からは、アース装着後の方が、アース装着前よりも終始出力が上回っていることがわかる。これらのことから、Ｃ車においても、アースシステムを採用することで、動力性能が向上する効果があることがわかった。
さらに、図１７〜図２３に示す動力性能テストの結果について説明する。すなわち、上記Ｃ車の場合には、測定条件において、プラグキャップ用アース線１００を取り付けない態様のアースシステムについてテストを行ったが、図１７〜図２３に示すテストにおける測定条件では、図１に示されるようにプラグキャップ用アース線１００を取り付けたアースシステムは採用するが、スロットル装置７にスロットル金属端子１０ｂを接続しない態様のアースシステムと、当該スロットル金属端子１０ｂを接続した態様のアースシステムとの２つの測定条件に分けて性能比較試験を行った。こうして、図１７、図１９、図２１のように、横軸にエンジン回転数（ｒｐｍ）を、縦軸にトルク（ｋｇ−ｍ）をプロットしたエンジン回転数−トルクの関係を示すグラフを、また、図１８、図２０、図２２に示されるように、横軸にエンジン回転数を、縦軸に出力をプロットして画かれた動力性能のグラフを得ることができた。なお、図２３は、これら図１７〜図２２に示される各最大値をまとめた表である。
すなわち、図１７において、アースシステムを何ら装着しない場合の、トルクの最大値は、Ｔ１＝２６，９７（ｋｇ−ｍ），出力の最大値は、図１８に示されるように、Ｐ１＝２２９，３（ＰＳ）であった。次に、アースシステムを装着してはいるが、スロットルボディ７ｂへのアースを接続していないアースシステムの態様における場合の、最大トルク値は、図１９からＴ２＝２７，０１（ｋｇ−ｍ）、最大出力値は、図２０からＰ２＝２３３，７（ＰＳ）という結果を得た。さらに、図１に示されるようなアースシステム、すなわち、スロットルボディ７ｂに対してもアース接続を行ったアースシステムの態様にした場合には、図２１からわかるように、最大トルク値としてＴ３＝２７，８２（ｋｇ−ｍ）、図２２からは、最大出力値としてＰ３＝２３６，６（ＰＳ）という測定結果を得ることができた。
上記した最大トルク、および最大出力の値をまとめた図２３に示す表からわかるように、アースシステムを装着しない態様でエンジンを駆動する場合の最大トルク値Ｔ１，最大出力値Ｐ１よりも、アースシステムを装着した態様でエンジンを駆動する場合の最大トルク値（Ｔ２，Ｔ３）、最大出力値（Ｐ２，Ｐ３）の方が、大きいことから、アースシステムを装着したエンジンの方が、動力性能を向上できることが判明した。また、アースシステムを装着している場合でも、スロットルボディにアース接続しない場合の最大トルク値Ｔ２，最大出力値Ｐ２よりも、アース接続した場合の最大トルク値Ｔ３，最大出力値Ｐ３の方が、大きいことから、スロットルボディ７ｂにアース接続したアースシステムのエンジンの場合が、動力性能において優れていることが判明した。
上記実施の形態では、エンジン側のアースポイントとして、シリンダヘッド２ａ、インテークマニホールド用締結部材（ボルト４ａ）、シリンダヘッドカバー２ｂ、スロットル装置７のボディ７ｂ等に設定したが、これらの他に、例えばトランスミッションや吸気系に設けられたサージタンク等をアースポイントとしてもよく、アースポイントが増えるほど点火プラグの点火性能に有利となる。
また、上記実施の形態では、ダイレクトイグニッションコイルを使用した場合について説明したが、ディストリビュータ等を用いたいわゆる機械的な点火システムにも適用できるのは言うまでもない。
また、上記実施の形態では、自動車用のエンジンについて説明したが、船外機、二輪車、カート、スノーモービル等に用いられる各種エンジンについても応用することができる。
【発明の効果】
以上のとおり本発明を構成したので、本発明は下記の効果を奏する。即ち、請求項１の発明によれば、一端部をバッテリの負極端子に電気接続したアース線の中間部位を、エンジンのアースポイントに電気接続して経由した後、前記アース線の他端部を車体に接地してなるエンジンのアースシステムであって、前記エンジンのアースポイントを、前記エンジンのシリンダヘッドにした構成を有するため、エンジンの低速、中速域でのトルクの向上、燃費の向上だけでなく、点火性能、エンジンの始動性能、エンジンの発進加速性能、および追越加速性能の各性能の向上、完全燃焼による排ガス浄化、ヘッドランプの照度アップ、各種オーディオ装置のノイズ低減等の種々の効果がある。
また、請求項２の発明によれば、インテークマニホールド用締結部材をアースポイントとして追加した構成であるので、インテークマニホールド用締結部材からも点火プラグのマイナス電流が、アース線を経由してバッテリの負極端子に流れることとなり、さらに点火特性等において効果がアップする。
また、請求項３の発明によれば、エンジンのアースポイントに、シリンダヘッドカバーを加えたので、さらにシリンダヘッドカバーからも点火プラグのマイナス電流が流れることにより、それだけアースチューニングを的確に行える。
また、請求項４の発明は、アースポイントに、スロットルボディを追加した構成にしたので、スロットルボディで発生する静電気を除去でき、そのため、点火プラグのマイナス電流をバッテリの負極端子へ流すことを円滑に行え、点火プラグの点火性能等が一層アップするだけでなく、静電気による音響機器等へ誘導ノイズ障害を回避でき、音響機器の性能を良好な状態に維持できる効果を奏する。
また、請求項５の発明は、エンジンに設けられる点火手段は、イグナイタ内蔵型のダイレクトイグニッションコイルを有し、同ダイレクトイグニッションコイルを収納するプラグキャップに一端部を電気接続したプラグキャップ用のアース線の他端部を、前記インテークマニホールド用締結部材に電気接続させた構成を採ったので、プラグキャップ用のアース線は、ダイレクトイグニッションコイルを収納するプラグキャップと、インテークマニホールド用締結部材とを接続するように設けられることとなり、点火プラグのマイナス電流は、直接的にプラグキャップからプラグキャップ用アース線に流れ、バッテリの負極端子へ流れる電気抵抗はそれだけ低くでき、点火プラグの点火性能等を向上できる。
また、請求項６の発明は、プラグキャップ用アース線の一端部は、プラグキャップ用締結部材に接続した構成にしたため、プラグキャップ用アース線の一端部を、エンジンのシリンダヘッドにねじ込まれるプラグキャップ用締結部材に接続するだけで、より確実に点火プラグのマイナス電流が、プラグキャップ用アース線に流れることになる効果がある。
また、請求項７の発明は、バッテリの負極端子に接続した別のアース線を、車体に接地したので、ヘッドライト等の灯火類の光度を上昇させる効果を有する。
また、請求項８の発明は、アース線およびプラグキャップ用アース線は、中心部から、銅の細線を撚って形成された撚り線を束ねた芯線、この芯線の外周に被覆された合成樹脂材でなる内部被覆部材、この被覆部材の外周を被覆するように設けられた導電材でなる網線、およびこの網線の外周に設けられた合成樹脂材でなる外部被覆部材を有する４層構造にした構成を採ったので、４層構造をなすアース線やプラグキャップ用アース線の芯線が、超低抵抗を実現する。そのため、点火プラグに発生するマイナス電流は、バッテリの負極端子へ円滑に流すことが可能となり、また網線により芯線を被覆しているので、エンジンルームから外部環境へ放散する電磁波の遮蔽を確実に行え、エンジン用電子コントロール機器に対するノイズ、オーディオ機器に及ぼす雑音等の障害を未然に回避することが可能となる効果を奏する。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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