(57)【要約】【課題】エンジンの点火時期制御方法および点火時期制御装置に係り、特に、アイドリング運転時の排気音に心地よい鼓動感やリズム感を与えることができるエンジンの点火時期制御方法および点火時期制御装置を提供する。【解決手段】Ｖ型２気筒のエンジン１がアイドリング運転中であるか否かを判定し、アイドリング運転中であると判定されると、通常運転時の点火時期制御に代えて、予め設定された異なる複数の点火時期を、移行区間を挟んで、予め設定された連続点火回数の比率に従って交互に適用するアイドリング運転専用制御を実行する。前記異なる複数の点火時期は、一方側の点火時期θｉｇＡと、該θｉｇＡより進角量が小さい他方側の点火時期θｉｇＢとからなり、連続点火回数の比率は、θｉｇＡによる連続点火回数Ｎ１よりθｉｇＢによる連続点火回数Ｎ２の方を少なく設定する。Ｎ１とＮ２の比率は、例えば、５：２に設定される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンがアイドリング運転中であるか否かを判定する段階と、
前記アイドリング運転中であると判定されると、通常運転時の点火時期制御に代えて、予め設定された異なる複数の点火時期を、移行区間を挟んで、予め設定された連続点火回数の比率に従って交互に適用するアイドリング運転専用制御を実行する段階とを有することを特徴とするエンジンの点火時期制御方法。
【請求項２】
前記異なる複数の点火時期が、少なくとも一方側の点火時期と、該一方側の点火時期より進角量が小さい他方側の点火時期とからなり、
前記連続点火回数の比率が、前記一方側の点火時期による連続点火回数より前記他方側の点火時期による連続点火回数の方が少なくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの点火時期制御方法。
【請求項３】
前記アイドリング運転中であるか否かの判定は、スロットル開度、ニュートラルスイッチの出力信号、冷却水温度、エンジン回転数のうちの複数または全部が所定の条件を満たすか否かによって行われることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの点火時期制御方法。
【請求項４】
前記エンジンがＶ型２気筒であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジンの点火時期制御方法。
【請求項５】
エンジンの点火時期を制御する制御部を具備し、
前記制御部は、前記エンジンがアイドリング運転中であると判定されると、通常運転時の点火時期制御に代えて、予め設定された異なる複数の点火時期を、移行区間を挟んで、予め設定された連続点火回数の比率に従って交互に適用するアイドリング運転専用制御を実行し、
前記エンジンがアイドリング運転であるか否かの判定は、スロットル開度、ニュートラルスイッチの出力信号、冷却水温度、エンジン回転数のうちの複数または全部が所定の条件を満たすか否かによって行われ、
前記異なる複数の点火時期は、少なくとも一方側の点火時期と、該一方側の点火時期より進角量が小さい他方側の点火時期とからなり、
前記アイドリング運転専用制御は、前記一方側の点火時期による連続点火回数より前記他方側の点火時期による連続点火回数の方が少なくなるように制御することを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの点火時期制御方法および点火時期制御装置に係り、特に、アイドリング運転時の排気音に心地よい鼓動感やリズム感を与えることができるエンジンの点火時期制御方法および点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関のアイドリング運転時において、所定の目的を達成するため、通常運転時とは異なる電気的制御を実行する手法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、アイドリング運転時に発生する可能性のある持続振動と呼ばれる好ましくない振動を抑制するため、点火時期を周期的かつ連続的に変動させて、エンジンにその固有振動数の数倍〜１０倍の固定周期変動を強制的に与えるようにした持続振動抑制方法が開示されている。この方法によれば、エンジンの構成等を変更することなく、簡単な手法でアイドリング運転時の持続振動を抑制することが可能となる。
【特許文献１】特公平７−１０９１７５号公報
【発明の開示】
【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に開示される技術は、アイドリング運転時の持続振動を抑制するものであり、アイドリング運転時専用の点火時期制御を適用することでアイドリング運転時の排気音を意図的に変更する手法に関しては、何らの開示および示唆もされていなかった。また、特にＶ型２気筒エンジンにおいては、アイドリング回転数の安定性、排気ガス中の有害物質の低減、振動の低減、騒音の低減等、エンジンの性能上の観点から最適なエンジン仕様（ボア×ストローク、燃焼室形状、バルブタイミング、バルブリフト量、吸排気システム等）を決定すると、アイドリング運転時の排気音が、規則正しいリズムで、かつこもったような音質となることがある。自動二輪車のユーザの好みは多様であり、例えば、アメリカンタイプやクルーザータイプ等の車種に搭載されるエンジンにおいては、上記規則正しいリズムのこもったような排気音ではなく、アイドリング運転時においても明確な鼓動感やリズム感が感じられるものが魅力とされることがある。このような課題に対処するため、エンジン仕様を変更することなく、簡単な手法でアイドリング運転時の排気音をより魅力的にする手法が求められていた。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、アイドリング運転時の排気音に心地よい鼓動感やリズム感を与えることができるエンジンの点火時期制御方法および点火時期制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するために、本発明は、エンジンがアイドリング運転中であるか否かを判定し、アイドリング運転中である場合には、通常運転時の点火時期制御に代えて、予め設定された異なる複数の点火時期を、両者間の移行区間を挟んで、予め設定された連続点火回数の比率に従って交互に適用するようにしたアイドリング運転専用制御を実行する点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、異なる複数の点火時期は、少なくとも一方側の点火時期と、該一方側の点火時期より進角量が小さい他方側の点火時期とであり、一方側の点火時期による連続点火回数より他方側の点火時期による連続点火回数の方が少なくなるように両者の連続点火回数の比率が設定されている点に第２の特徴がある。
【０００８】
また、アイドリング運転中であるか否かの判定は、スロットル開度、ニュートラルスイッチの出力信号、冷却水温度、エンジン回転数のうちの複数または全部が所定の条件を満たすか否かによって行われる点に第３の特徴がある。
【０００９】
さらに、エンジンはＶ型２気筒エンジンである点に第４の特徴がある。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、エンジンがアイドリング運転中であるか否かを判定し、アイドリング運転中である場合には、通常運転時の点火時期制御に代えて、予め設定された異なる複数の点火時期を、両者間の移行区間を挟んで、予め設定された連続点火回数の比率に従って交互に適用するので、音質が周期的に変化して明確な鼓動感やリズム感を有するアイドリング運転時の排気音を得ることができるようになる。また、アイドリング運転専用制御は、アイドリング運転時のみに実行するので、通常運転時の良好なエンジン性能を発揮できるエンジン仕様を維持することが可能となる。
【００１１】
第２の発明によれば、異なる複数の点火時期は、少なくとも一方側の点火時期と、該一方側の点火時期より進角量が小さい他方側の点火時期とであり、一方側の点火時期による連続点火回数より他方側の点火時期による連続点火回数の方が少なくなるように両者の連続点火回数の比率が設定されているので、聴覚上まろやかに聞こえる排気音が得られる一方側の点火時期と、かすれた排気音が得られる他方側の排気音とが異なる連続点火回数間隔で交互に実行され、アイドリング運転時の排気音に心地よい鼓動感やリズム感を与えることができるようになる。
【００１２】
第３の発明によれば、アイドリング運転中であるか否かの判定は、スロットル開度、ニュートラルスイッチの出力信号、冷却水温度、エンジン回転数のうちの複数または全部が所定の条件を満たすか否かによって行われるので、アイドリング運転中であるか否かの判定を確実かつ正確に行うことが可能となる。
【００１３】
第４の発明によれば、エンジンがＶ型２気筒であるようにしたので、特にＶ型２気筒エンジンにおいて排気音の鼓動感やリズム感を効果的に得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用したエンジン１の概要説明図である。自動二輪車の駆動源として車体の略中央に取り付けられるエンジン１は、２本のシリンダ３ａ，３ｂを所定のバンク角が形成されるように配置したＶ型２気筒形式とされ、図示左側の前側気筒および図示右側の後側気筒とは、ともに同様の構造を有している。前記エンジン１に各種の運転制御指令を与える制御ユニット３０は、自動二輪車の車体内部に取り付けられている。クランクシャフト７を収納するクランクケース１６の上部に取り付けられた前後気筒のシリンダ３ａ，３ｂには、ピストン２ａ，２ｂが摺動可能に収められており、該ピストン２ａ，２ｂは、コンロッド４ａ，４ｂによってクランクシャフト７のクランクピン８に連結されている。また、シリンダ３ａ，３ｂの上部には、吸気ポート１０ａ，１０ｂおよび排気ポート１１ａ，１１ｂが形成されたシリンダヘッド９ａ，９ｂが取り付けられている。前記吸気ポート１０ａ，１０ｂおよび排気ポート１１ａ，１１ｂには、それぞれ、クランクシャフト７の回転に連動して開閉駆動される吸気バルブ５ａ，５ｂおよび排気バルブ６ａ，６ｂが配設されている。
【００１５】
吸気ポート１０ａ，１０ｂの上流側には、燃料の噴射ノズルであるインジェクタ１４ａ，１４ｂと、乗員のスロットル操作に対応して吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３ａ，１３ｂが取り付けられており、該スロットルバルブ１３ａ，１３ｂに隣接してスロットル開度センサ１５ａ，１５ｂが配設されている。なお、本実施形態では、２つのスロットル開度センサ１５ａ，１５ｂからの出力信号の平均値をスロットル開度Ｖとしているが、通常、２枚のスロットルバルブ１３ａ，１３ｂは、前後気筒において同期して駆動するので、一方側のスロットルバルブや駆動用のワイヤ等に１つのセンサを設ける構成としてもよい。また、後側のシリンダ３ｂには、シリンダ内を循環する冷却水の温度Ｔを検出する冷却水温センサ２２が取り付けられている。そして、シリンダヘッド９ａにおける吸気バルブ５ａと排気バルブ６ａとの間と、シリンダヘッド９ｂにおける吸気バルブ５ｂと排気バルブ６ｂとの間に、それぞれ、圧縮された混合気に着火するための点火プラグ１２ａ，１２ｂが取り付けられている。
【００１６】
前記クランクケース１６には、メインシャフト１７およびカウンタシャフト１８に係合された複数のギヤ列からなる変速機１９が収納されており、カウンタシャフト１８の近傍に配設されるシフトドラム（不図示）に、変速機１９のニュートラル状態を検知するニュートラルスイッチ２１が取り付けられている。また、クランクシャフト７には、その回転角度を検知するクランク角センサ２０が取り付けられており、制御ユニット３０は、この回転角度の値に基づいてクランクシャフト７の回転速度、すなわち、エンジン回転数Ｎｅを算出することができる。
【００１７】
制御ユニット３０は、前記点火プラグ１２ａ，１２ｂを所定の点火時期で点火させる点火装置制御部３２と、前記インジェクタ１４ａ，１４ｂに所定のタイミングおよび噴射量で燃料を噴射させる燃料噴射装置制御部３３と、各種センサからの情報に基づいて、点火装置制御部３２と燃料噴射装置制御部３３とに駆動指令を発する演算処理部３１と、アイドリング運転時のみに適用される各種データを収納するアイドリング運転専用データ記憶部３４とを含む。本実施形態に係るアイドリング運転専用データ記憶部３４には、点火装置制御部３２に適用するための点火時期データが収納されている。なお、図示するように、前記演算処理部３１には、クランク角センサ２０、ニュートラルスイッチ２１、スロットル開度センサ１５ａ，１５ｂ、冷却水温センサ２２からの出力信号がそれぞれ入力されるように構成されている。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係るアイドルリズム制御の手順を示すフローチャートである。また、図３は、本発明の一実施形態に係るアイドルリズム制御時の点火時期の推移を示したグラフである。このアイドルリズム制御は、前記制御ユニット３０の演算処理部３１で実行される。まず、図２を参照して、ステップＳ１では、アイドルリズム制御が実施中であるか否かが判定され、否定判定されるとステップＳ２に進む。なお、ステップＳ１で肯定判定された場合の処理に関しては後述する。次に、ステップＳ２では、前記スロットル開度センサ１５ａ，１５ｂによって検知されたスロットル開度Ｖが、所定値Ｖａ以下であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ３に進む。
【００１９】
続くステップＳ３では、エンジン１の無負荷状態が所定時間以上継続されたか否かが判定される。エンジン１が無負荷状態であるか否かの判定は、前記ニュートラルスイッチ２１がオン状態、すなわち変速機１９がニュートラル状態であるか否かによって行われる。また、所定時間以上継続されたか否かは、不図示のタイマによる計測値に基づいて判定される。ステップＳ３で肯定判定されると、ステップＳ４では、前記冷却水温センサ２２によって検知された冷却水温度Ｔが所定値Ｔｂ以上であるか否かが判定される。このステップＳ４で肯定判定されると、ステップＳ５に進んで、前記クランク角センサ２０の出力信号から算出されるエンジン回転数Ｎｅが、所定値Ｎｅａ以下であるか否かが判定される。そして、ステップＳ５で肯定判定される、すなわち、ステップＳ２〜Ｓ５の条件を満たす所定のアイドリング運転中であると判定されると、ステップＳ６において、アイドリング運転専用制御としてのアイドルリズム制御が実行される。このアイドルリズム制御は、制御ユニット３０の演算処理部３１が、アイドリング運転専用データ記憶部３４に格納された点火時期データを、前記点火装置制御部３２の駆動制御に適用することで実行される。なお、アイドリング運転中であるか否かの判定条件は、上記実施形態に限られず、種々の変形が可能である。
【００２０】
図３を参照して、アイドルリズム制御に適用される点火時期の詳細を説明する。本実施形態では、通常運転での点火時期（ＢＴＤＣ：Before Top Dead Center）から、所定のアイドリング運転条件を満たした時間ｔ１（ｍｓｅｃ）において、アイドルリズム制御への移行が開始される（前記ステップＳ６に対応）場合を示す。アイドルリズム制御は、予め設定された異なる２種類の点火時期であるθｉｇＡ（ｄｅｇ＝度）およびθｉｇＢとを、移行区間を挟んで、予め設定された連続点火回数の比率に従って交互に適用するものである。この一方側の点火時期としてのθｉｇＡは、他方側の点火時期としてのθｉｇＢより大きく（θｉｇＡ＞θｉｇＢ）、また、θｉｇＡの連続点火回数Ｎ１は、θｉｇＢの連続点火回数Ｎ２より多い（Ｎ１＞Ｎ２）ことが条件とされている。これにより、アイドルリズム制御に適用される各数値は、例えば、θｉｇＡ＝１０°、θｉｇＢ＝５°、Ｎ１：Ｎ２＝５：２に設定することができる。この比率および点火時期は、自動二輪車の機種特性によって変更可能である。
【００２１】
上記条件に従ったアイドルリズム制御が実行されると、θｉｇＡの適用区間においては通常の制御時と同じまたは通常の制御時より聴覚上まろやかに聞こえる排気音となり、一方、θｉｇＢの適用区間では、通常の点火時期制御時よりかすれた排気音とすることができる。そして、この両区間を所定の比率に従って交互に適用することによって、心地よい鼓動感やリズム感が排気音に与えられることとなる。なお、前記θｉｇＡおよびθｉｇＢは、前後気筒で異なる２種類の点火時期のセットであってもよく、この場合には、例えば、θｉｇＡを、前側気筒用のθｉｇＡ１と後側気筒用のθｉｇＡ２のセットにすると共に、θｉｇＢを、前側気筒用のθｉｇＢ１と後側気筒用のθｉｇＢ２のセットにして、前記アイドリング運転専用データ記憶部３４に格納しておくことが可能である。
【００２２】
図３に戻って、本実施形態では、時間ｔ１において所定の条件を満たすアイドリング運転が開始されたと判定されると、該判定の後の最初の点火時に点火時期θｉｇＣを適用して１回点火した後、時間ｔ２までの所定時間Ｔｊをかけて、点火時期を連続的に変化させてθｉｇＡに移行する。次に、時間ｔ２から、一方側の点火時期θｉｇＡによって所定の連続点火回数Ｎ１回の点火が実行される。続いて、前記Ｎ１回の点火を終えた時間ｔ３から、移行区間Ｔｊｂの間に、他方側の点火時期θｉｇＢまで点火時期が連続的に移行される。
【００２３】
次に、時間ｔ４からは、他方側の点火時期θｉｇＢによって、所定の連続点火回数であるＮ２回の点火が実行される。そして、前記Ｎ２回の点火を終えた時間ｔ５から、移行区間Ｔｊａの間に、前記一方側の点火時期θｉｇＡまで点火時期が連続的に移行される。上記したように、前記アイドリング運転専用データ記憶部３４に格納されたアイドリング運転専用の点火時期は、前記ｔ２〜ｔ６に示した点火時期の１サイクルであり、アイドルリズム制御の継続中は連続的に繰り返して適用されることとなる。したがって、時間ｔ６〜ｔ１０に示す点火時期は、時間ｔ２〜ｔ６に示した点火時期と同一である。
【００２４】
そして、本実施形態では、時間ｔ１１において、所定のアイドリング運転の条件を満たさなくなったと判定されると、アイドルリズム制御から通常点火制御への移行が開始される。ここで、図２のフローチャートに戻って、アイドルリズム制御の終了に至る流れを説明する。前記ステップＳ２〜Ｓ５のいずれかで否定判定された場合は、アイドルリズム制御を実行することなく制御を終了するが、ステップＳ１０以降では、アイドルリズム制御実行中に所定のアイドリング運転の条件が満たされなくなる場合の処理を示している。
【００２５】
ステップＳ１で肯定判定されると、ステップＳ１０に進んで、スロットル開度Ｖが所定値Ｖｂ以上であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１４に進んで通常点火への切り替えが実行される。このステップＳ１４は、前記したアイドルリズム制御から通常点火への移行開始のタイミングに相当する。そして、前記ＶａとＶｂとの関係は、Ｖａ＜Ｖｂ（例えば、Ｖａ：５％、Ｖｂ：２０％）であるため、アイドルリズム制御の開始側の判定値と終了側の判定値との間にヒステリシスが設けられることとなり、スロットル開度Ｖのわずかな変化で点火時期制御の切り替えが頻繁に行われてしまうことを防止できる。
【００２６】
ステップＳ１０で否定判定されると、続くステップＳ１１では、エンジンの無負荷状態が継続中であるか否かが判定され、否定判定された、すなわち、変速機１９がインギヤ状態となり、ニュートラルスイッチ２１がオンに切り替えられると、ステップＳ１４に進むことになる。また、ステップＳ１１で肯定判定された場合には、ステップＳ１２に進んで、冷却水温度Ｔが所定値Ｔａ以下であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１４に進むことになる。ここで、ＴａとＴｂとの関係は、Ｔａ＜Ｔｂ（例えば、Ｔａ：４０℃、Ｔｂ：５０℃）であるため、アイドルリズム制御の開始側の判定値と終了側の判定値との間にヒステリシスが設けられることとなり、冷却水温のわずかな変化で点火時期制御の切り替えが頻繁に行われてしまうことを防止できる。
【００２７】
ステップＳ１２で否定判定されると、ステップＳ１３に進んで、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｂ以上であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１４に進むことになる。ここで、ＮｅａとＮｅｂとの関係は、Ｎｅａ＜Ｎｅｂ（例えば、Ｎｅａ：１５００ｒｐｍ、Ｎｅｂ：２５００ｒｐｍ）であるため、アイドルリズム制御の開始側の判定値と終了側の判定値との間にヒステリシスが設けられることなり、エンジン回転数のわずかな変化で点火時期制御の切り替えが頻繁に行われることを防止できる。なお、ステップＳ１３で否定判定されると、ステップＳ１０に戻って再度判定が実行されることとなる。
【００２８】
図３に戻って、時間ｔ１１で通常点火への切り替えが開始される（前記ステップＳ１４）と、所定の移行時間Ｔｊ０をかけて、点火時期を連続的に通常点火時期に移行し、時間ｔ１２から通常運転に戻ることとなる。なお、この通常点火時期は、前記θｉｇＣと同一または異なる点火時期とすることができる。
【００２９】
なお、上記したθｉｇＡ、θｉｇＢ、Ｎ１、Ｎ２の値は、θｉｇＡ＞θｉｇＢおよびＮ１＞Ｎ２の条件を満たす範囲内で任意に決定することができる。また、Ｔｊａ、Ｔｊｂ、Ｔｊ、Ｔｊ０、θｉｇＣの各値も、エンジンの仕様等に応じて任意に設定することが可能である。
【００３０】
上記したように、本発明に係るエンジンの点火制御方法は、アイドリング運転時の点火時期を変更することで、排気音の音質がまろやかになったり、かすれたりする点に着目し、予め設定された異なる複数の点火時期を、移行区間を挟んで交互に繰り返すことで、排気音に鼓動感やリズム感を生み出すことができる点に特徴がある。このアイドルリズム制御によれば、アイドリング運転時の排気音に歯切れ良さを与え、乗員にエンジンの鼓動感のリズムを心地良く感じさせることが可能となる。また、エンジン仕様を変更することなく、制御ユニット内の設定のみで効果が得られるので、通常運転時のエンジン性能等に影響を与えることがない。加えて、鼓動感の強さ等のセッティング変更が簡単であり、Ｖ型２気筒以外の種々のエンジン形式に対応させることも可能である。
【００３１】
なお、本発明に係るエンジンの点火時期制御方法および該点火時期制御方法を適用する点火時期制御装置は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、点火時期だけではなく、燃料噴射のタイミングや噴射時間、イグニッションコイルの通電時間等にアイドリング運転専用の値を設定しておき、前記アイドルリズム制御と併用したり、また、独立して適用するようにしてもよい。また、アイドリング運転時においてアイドルリズム制御を実行するか否かを、乗員が任意に選択できるように構成することも可能である。さらに、複数の点火時期は、２種類だけでなく、３種類やそれ以上の多数の点火時期とすることができ、これを所定の順序で繰り返し適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの説明図である。
【図２】アイドリング運転専用制御（アイドルリズム制御）の手順を示すフローチャートである。
【図３】アイドルリズム制御時の点火時期の推移を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１…エンジン、３…制御ユニット、１２ａ，１２ｂ…点火プラグ、３１…演算処理部、３２…点火装置制御部、３４…アイドリング運転専用データ記憶部、θｉｇＡ…一方側の点火時期、θｉｇＢ…他方側の点火時期、Ｎ１…θｉｇＡの連続点火回数、Ｎ２…θｉｇＢの連続点火回数、Ｔｊａ…移行区間、Ｔｊｂ…移行区間
【図１】
2008138544.tif 000003
【図２】
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【図３】
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