(57)【要約】【課題】内燃機関が駆動系と連結されていないときは、適切な点火時期制御を実行して内燃機関の官能性、またはドライバビリティを向上させる。【解決手段】車両の駆動系に設置された内燃機関であって、内燃機関と駆動系が連結されていないときの発生トルクが最大になる点火時期にて点火する点火時期制御手段を備える。点火時期制御手段は、内燃機関と駆動系が連結されていないときに作動し、アイドル時に、点火時期を発生トルクが最大となる点火時期に設定することで、いわゆる空ぶかし時に機関回転数の上昇速度が速くなる。【選択図】　　図６
2004108201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動系に設置された内燃機関であって、内燃機関と駆動系が連結されていないときの発生トルクが最大になる点火時期にて点火する点火時期制御手段を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記点火時期制御手段は、内燃機関と駆動系が連結されていないときに作動す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】
前記点火時期制御手段は、内燃機関と駆動系が連結されていないときであって、かつアクセル開度が所定以上のときに作動することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記発生トルクは、内燃機関が駆動系と連結されていないときの前記内燃機関の吸入空気量と回転数から求めることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動系と連結されていない場合には、所定の点火時期制御を行うことができる内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の内燃機関は、駆動系と連結されているときには、通常、機関回転数及び吸気管内圧力に応じて、機関出力が最大となる最適点火時期が設定されるが、アイドル時には安定した燃焼が確保されるように、点火時期を遅角側に制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、アイドル時に点火時期を遅角側に設定することは内燃機関の燃焼安定性の向上が得られる反面、燃料消費量が多くなる。
【０００４】
そこで、燃焼安定性が損なわれないような場合には、点火時期をできる限り最適点火時期に設定することが有利である。このような観点から、機関のアイドル時の点火時期を適切に制御して、機関の燃焼安定性を確保しつつ、可能な限りにおいて最適点火時期への設定を行うようにした内燃機関の点火時期制御装置が公知である（例えば、特許文献２）。
【０００５】
上述のように、従来の内燃機関では、アイドル時には、主に燃焼安定性の確保及び燃料消費量の低減の観点から適切な点火時期を設定していた。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２７１４０６２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８０９４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、車両のユーザーは、車両の停止時であって駆動系と内燃機関が連結されていないときに、アクセルの踏み込み操作をして内燃機関の回転数を上昇させる、いわゆるレーシングを行うことがあり、一般には、その際に、内燃機関の応答性がよいことが好まれる。このような応答性を満足させるには、アクセルペダルの踏み込み量に応じて機関回転数が素早く上昇し、または下降することが要求される。
【０００８】
したがって、上述したような観点からのみ、アイドル時の点火時期を定めることでは充分ではない。特に、点火時期を遅角側に設定すると、いわゆる空ぶかし時に内燃機関の回転上昇が遅いため、内燃機関の官能性及びドライバビリティが損なわれる。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、内燃機関が駆動系と連結されていないときは、適切な点火時期制御を実行して内燃機関の官能性、またはドライバビリティを向上させるようにした内燃機関を提供することを技術的課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関は、上記の技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【００１１】
すなわち、車両の駆動系に設置された内燃機関であって、内燃機関と駆動系が連結されていないときの発生トルクが最大になる点火時期にて点火する点火時期制御手段を備える。
【００１２】
点火時期を発生トルクが最大となる点火時期、すなわち進角側に設定するので、機関回転数の上昇速度が速くなり、内燃機関の官能性、またはドライバビリティが向上する。
【００１３】
前記点火時期制御手段は、内燃機関と駆動系が連結されていないときに作動するようにコントロールすることができる。アイドル時に、点火時期を発生トルクが最大となる点火時期に設定すれば、いわゆる空ぶかし時に機関回転数の上昇速度が速くなる。
【００１４】
前記点火時期制御手段は、内燃機関と駆動系が連結されていないときであって、かつアクセル開度が所定以上のときに作動するようにすることが好ましい。
【００１５】
内燃機関の官能性等の向上のためには、アクセル開度により空ぶかし時を特定し、このような場合のみ、機関回転数の上昇速度が速くなるように点火時期を制御すれば足りる。アイドル時であってもアクセルが踏み込まれていない場合には、燃焼安定性や燃費等の観点から有利な点火時期の制御を実行する。
【００１６】
前記発生トルクは、内燃機関が駆動系と連結されていないときの前記内燃機関の吸入空気量と回転数から求めることができる。
【００１７】
すなわち、予め実験等によって、内燃機関が駆動系と連結されていないときの機関回転数と吸入空気量と点火時期との関係をマップ化しておき、アクセルが踏み込まれたときは、このマップに基づいて発生トルクが最大になるように正確に点火時期を制御することが好適である。
【００１８】
本発明によれば、発生トルクが最大となるように点火時期を設定することで、内燃機関の官能性、ドライバビリティの向上が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関を、図面に示される実施形態について更に詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２１を備えた水冷式の４ストローク・サイクル・ガソリンエンジンである。
【００２１】
内燃機関１は、４つの気筒２１及び冷却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１ａとを備えている。
【００２２】
前記シリンダブロック１ｂには、機関出力軸たるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在に装填されたピストン２２と連結されている。
【００２３】
シリンダヘッド１ａには、各気筒２１の燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加するためのイグナイタ２５ａが接続されている。
【００２４】
前記シリンダヘッド１ａにおいて各気筒２１の燃焼室２４に臨む部位には、吸気ポート２６の開口端が２つ形成されるとともに、排気ポート２７の開口端が２つ形成されている。そして、前記シリンダヘッド１ａには、前記吸気ポート２６の各開口端を開閉する吸気弁２８と、前記排気ポート２７の各開口端を開閉する排気弁２９とが進退自在に設けられている。
【００２５】
内燃機関１のシリンダヘッド１ａには、４本の枝管で形成された吸気枝管３３が接続され、その吸気枝管３３の各枝管が各気筒２１の吸気ポート２６と連通している。前記シリンダヘッド１ａにおいて前記吸気枝管３３との接続部位の近傍には、その噴孔が吸気ポート２６内に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられている。
【００２６】
前記吸気枝管３３は、サージタンク３４、吸気管３５が接続され、吸気管３５は、エアクリーナボックス３６と接続されている。
【００２７】
前記吸気管３５には、エアフローメータ４４が取り付けられ、このエアフローメータ４４より下流の部位には、吸気管３５内を流れる吸気の流量を調整するスロットル弁３９が設けられている。
【００２８】
前記スロットル弁３９には、これを開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０と、前記スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ４１とが取り付けられている。
【００２９】
一方、内燃機関１のシリンダヘッド１ａには、４本の枝管が内燃機関１の直下流において１本の集合管に合流するよう形成された排気枝管４５が接続され、その排気枝管４５の各枝管が各気筒２１の排気ポート２７と連通している。
【００３０】
前記排気枝管４５は、排気浄化触媒４６を介して排気管４７に接続されている。
【００３１】
また、内燃機関１は、クランクシャフト２３の端部に取り付けられたタイミングロータ５１ａとタイミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取り付けられた電磁ピックアップ５１ｂとからなるクランクポジションセンサ５１と、内燃機関１の内部に形成された冷却水路１ｃを流れる冷却水の温度を検出すべくシリンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ５２とを備えている。
【００３２】
このように構成された内燃機関１には、その運転状態を制御するための電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ、以下ＥＣＵと称する）２０が併設されている。
【００３３】
前記ＥＣＵ２０には、スロットルポジションセンサ４１、エアフローメータ４４、クランクポジションセンサ５１、水温センサ５２、等の各種センサが電気配線を介して接続されるとともに、アクセルペダル４２の踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４３が電気配線を介して接続され、各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００３４】
前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、燃料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０、等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０が各種センサの出力信号値をパラメータとして、これらを制御することが可能になっている。
【００３５】
ここで、ＥＣＵ２０は、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとバックアップＲＡＭと入力ポートと出力ポートとを備えるとともに、前記入力ポートに接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）を備えている。
【００３６】
前記Ａ／Ｄには、スロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサと電気配線を介して接続されている。Ａ／Ｄは、上記した各センサの出力信号をアナログ信号形式からデジタル信号形式に変換した後に前記入力ポートへ送信する。
【００３７】
前記入力ポートは、各種センサの出力信号を直接又はＡ／Ｄを介して入力し、それらの出力信号を双方向性バスを介してＣＰＵやＲＡＭへ送信する。
【００３８】
前記ＲＯＭは、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、点火時期を決定するための点火時期制御ルーチン、スロットル弁３９の開度を決定するためのスロットル開度制御ルーチン、その他のアプリケーションプログラムを記憶している。
【００３９】
前記ＲＯＭは、前記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップ、例えば、内燃機関１の運転状態と点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関１の運転状態とスロットル弁３９の開度との関係を示すスロットル開度制御マップ等が含まれる。前記点火時期制御マップには、通常運転用の点火時期マップとレーシング用の点火時期マップとが含まれている。
【００４０】
前記ＲＡＭは、各種センサの出力信号やＣＰＵの演算結果等を記憶する。ＲＡＭに記憶されるデータは、クランクポジションセンサ５１がパルス信号を出力する度に最新のデータに更新される。
【００４１】
前記バックアップＲＡＭは、内燃機関１の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリであり、各種制御に係る学習値等を記憶する。
【００４２】
前記ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作して、燃料噴射制御、点火制御等を実行する。
【００４３】
ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態を検出し、上記ＲＯＭに記憶されている点火時期を決定するための点火時期制御ルーチンに基づいて点火時期を決定して、点火時期信号を点火栓２５に出力する。
【００４４】
ところで、前記点火時期には、通常運転用の点火時期とレーシング用の点火時期とがある。具体的には、図２に示す通常運転用の点火マップ（第１点火マップ）に基づいて決定される通常運転用の点火時期が決定され、また、図３に示すレーシング用の点火マップ（第２点火マップ）に基づいてレーシング時の点火時期が決定される。第２点火マップでは、レーシング時の運転条件（空気量Ｇａ×回転数ＮＥ）で発生トルクが最大となるような点火時期が設定されているので、各点で回転上昇速度が最大となる。
【００４５】
そして、内燃機関１がアイドル状態で運転されているときは、レーシング用の点火時期が選択される。または、通常運転用の点火時期とレーシング用の点火時期のうちのいずれかを、アクセルペダル４２の踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４３からの信号に基づいて選択し、この点火時期マップに基づいて決定された点火時期制御が実行されるようにしてもよい。このような場合には、レーシング時以外には、燃焼安定性や燃費等の観点から内燃機関１の運転状態に適した点火時期が選択されるので、より好ましい。
【００４６】
反対に、アイドル状態での運転でないと判断されるときは、通常運転用の点火時期に基づいて点火時期制御が実行され、内燃機関１の運転状態に応じた適切な出力が得られ、かつノッキングが生じない範囲で点火時期が決定される。
【００４７】
このとき、内燃機関１がアイドル状態であるか否かは、内燃機関１の回転数Ｎｅが所定の回転数以下であるか否かにより決定され、ＥＣＵ２０は、所定回転数以下のときはアイドル状態であると判断する。前記回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ５１の出力信号に基づいて算出することができる。
【００４８】
［第１の実施形態］
ＥＣＵ２０によって実行される本発明の点火時期制御を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４９】
このフローチャートを実行するルーチンは、予めＲＯＭに記憶されており、ＣＰＵによって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００５０】
Ｓ１００では、ＣＰＵは、シフトポジションセンサ４９からの信号によって、シフト位置がＰ（パーキング）あるいはＮ（ニュートラル）にあるか否かが判断される。なお、マニュアル車ではＮ（ニュートラル）にあるか否かが判断される。
【００５１】
前記判断が否定されたときは、Ｓ１０１に進み、第１点火マップが選択されて点火時期が設定される。この場合は、実際の運転状態に即した点火時期となり、例えば、低回転域で負荷率が高くなる（空気量が多くなる）ときは、点火時期が遅角側に制御され、ノッキングの防止が図られる。
【００５２】
一方、判断が肯定されたときは、Ｓ１０２に進み、第２点火マップが選択されて点火時期が設定される。この場合は、レーシング時の運転条件で発生トルクが最大となるような点火時期が設定されるので、各点で回転上昇速度が最大となり、アイドル中にレーシングが行われると、内燃機関１の回転数が素早く上昇する。
【００５３】
図４に、第１点火マップ及び第２点火マップのそれぞれが選択された場合の内燃機関１の作動状態を示す。
【００５４】
図４（ａ）では、スロットル開度ＴＡが、同じスロットル条件で全閉→全開→全閉となるように操作した。（ｂ）では、このときの機関回転数ＮＥの上昇速度が示されている。（ｃ）では、エンジン回転数の微分ｄＮＥ／ｄｔした加速度が示されている。また、（ｄ）では、点火時期ｅａｏｐが示されている。前記（ｂ）〜（ｄ）の図中、線イは、第１点火マップに基づく点火時期を設定した場合をあらわし、線ロは、第２点火マップに基づく点火時期を設定した場合をそれぞれあらわす。
【００５５】
この結果から、第２点火マップに基づいて点火時期を設定すると、通常運転用の第１点火マップに比較して、レーシングを行った場合に、スロットルの開閉に伴う内燃機関１の反応性が明らかに向上することがわかる。
【００５６】
［第２の実施形態］
ＥＣＵ２０によって実行される第２の実施形態の点火時期制御を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５７】
このフローチャートを実行するルーチンは、第１の実施形態の場合と同様に、予めＲＯＭに記憶されており、ＣＰＵによって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００５８】
Ｓ２００では、ＣＰＵは、シフトポジションセンサ　からの信号によって、シフト位置がＰ（パーキング）あるいはＮ（ニュートラル）にあるか否かが判断される。なお、マニュアル車では、Ｎ（ニュートラル）にあるか否かが判断される。
【００５９】
前記判断が否定されたときは、Ｓ２０１に進み、第１点火マップが選択されてこれに基づく点火時期が設定される。
【００６０】
一方、判断が肯定されたときは、Ｓ２０２に進み、アクセル開度が所定量Ｘ以上であるか否かが判断される。
【００６１】
Ｓ２０２でアクセル開度が所定量以上であると判断されたときは、Ｓ２０３に進み、第２点火マップが選択される。
【００６２】
Ｓ２０２で所定量より小さいと判断されたときは、Ｓ２０１に進み、第１点火マップが選択される。
【００６３】
このような制御の場合には、アクセル開度により空ぶかし時を特定することができる。そして、空ぶかし（レーシング）時であると判断した場合のみ、第２点火マップが選択され、機関回転数の上昇速度が速くなるように点火時期が設定される。それ以外のアイドル時は、第１点火マップに基づく点火時期が設定され、燃焼安定性や燃費等の観点から有利な点火時期の制御が実行される。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内燃機関が駆動系と連結されていないときは、適切な点火時期制御を実行して内燃機関の官能性、またはドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】第１点火マップを示す図である。
【図３】第２点火マップを示す図である。
【図４】第１点火マップ及び第２点火マップのそれぞれが選択された場合の内燃機関１の作動状態を示す図である。
【図５】第１の実施形態の点火時期制御を示すフローチャート図である。
【図６】第２の実施形態の点火時期制御を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１　内燃機関
２０　ＥＣＵ
２１　気筒
２２　ピストン
２３　クランクシャフト
２４　燃焼室
２５　点火栓
２６　吸気ポート
２７　排気ポート
３２　燃料噴射弁
３５　吸気管
３９　スロットル弁
４１　スロットルポジションセンサ
４２　アクセルペダル
４３　アクセルポジションセンサ
４６　排気浄化触媒
４７　排気管
５１　クランクポジションセンサ
【図１】
2004108201.tif 000003
【図２】
2004108201.tif 000004
【図３】
2004108201.tif 000005
【図４】
2004108201.tif 000006
【図５】
2004108201.tif 000007
【図６】
2004108201.tif 000008