JP2015068225A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノックセンサー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な内燃機関の点火時期制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの運転状態に応じて点火時期をコントロールする複数の点火時期制御マップ（マップＭ１〜Ｍ４）を備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、エンジンオイルの温度を検出する油温センサーを備え、この油温センサーの検出結果により前記複数の点火時期制御マップを切り替えて点火時期をコントロールする。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関する。

特許文献１には、ノックセンサー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ー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。

特開２００７−２５５２１２号公報

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ーを用いるものでは、部品点数が増加し制御も複雑となる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ノックセンサー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な内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、エンジン（１０）の運転状態に応じて点火時期をコントロールする複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）を備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、エンジンオイルの温度を検出する油温センサー（７２）を備え、前記油温センサー（７２）の検出結果により前記複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）を切り替えて点火時期をコントロールすることを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、前記複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）の各々は、スロットル開度とエンジン回転数とを変数に点火時期をマッピングしたもので、複数の所定油温（Ｔ１〜Ｔ４）に対応して設定され、これら各点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）の間は、油温に比例して線形補間されることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）は、排気ガスセンサーによるＯ２フィードバック開始温度に相当する第一油温（Ｔ１）と、所定の運転条件により算出された実走最高温度に相当する第二油温（Ｔ２）と、前記第一油温（Ｔ１）及び第二油温（Ｔ２）間を三領域に区画する第三油温（Ｔ３）及び第四油温（Ｔ４）と、に対応して設定されることを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）は、点火時期の遅角量を、高油温に対して低油温で小さくすることを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、前記各点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）は、低回転高開度区画における遅角量を、低回転低開度区画、高回転低開度区画、高回転高開度区画の各々における遅角量よりも大きくし、かつスロットル開度が小、及びエンジン回転数が大になるほど各点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）の遅角量が小さくなることを特徴とする。
請求項６に記載した発明は、前記エンジン（１０）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、少なくとも前記インレットパイプ（２０）内を二つの通路に仕切る仕切り板（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、前記仕切り板によって仕切られた前記二つの通路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（θ１）までは、前記二の通路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（θ１）よりもスロットル開度が増すにつれて、前記二つの通路のうちの一方を次第に開放し、前記タンブル流を抑制しつつ吸入空気量を増加させることを特徴とする。
請求項７に記載した発明は、前記エンジン（１０）は、クランクケース（１１）上にシリンダ（１３）を起立させてその周囲に冷却フィンを設けた空冷式であり、シリンダヘッド（１７）からクランクケース（１１）に戻るエンジンオイルの通路をカムチェーン室（１７ａ）と兼用しており、前記油温センサー（７２）は、前記カムチェーン室（１７ａ）の内壁に設けられた油溜まり（７５）内に検知部（７２ａ）を臨ませて取り付けられることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、点火時期制御マップの切り替えによる制御のため、制御システムの構造を容易にして制御負荷を減らし、安価に異常燃焼を防止する制御を実現できる。
請求項２に記載した発明によれば、点火時期制御の精度を確保した上でマップ数を減らし、簡易な制御構造にできる。
請求項３に記載した発明によれば、少ないマップ数で第一油温及び第二油温間の幅広い運転条件をカバーしつつ、第一油温及び第二油温間に点火時期特性の変化点があっても、点火制御の精度と簡易さとをバランスよく確保することができる。
請求項４に記載した発明によれば、油温が低い場合は油温が高い場合に対して異常燃焼が発生し難いことから、実機の稼働状態に応じて遅角量を減らすことで、ノックを抑えてエンジン性能を向上させることができる。
請求項５に記載した発明によれば、実機の稼働状態に合わせた点火時期制御マップとし、ノッキングを起こさずに高い熱効率を確保できる。
請求項６に記載した発明によれば、スロットル開度が小でタンブル制御バルブが閉じた状態では、タンブル発生により燃焼が促進される一方、ノッキングが発生し易くなるため、タンブル制御バルブが開き始めるスロットル開度を境に遅角量の増減を変化させる態様とすることにより、タンブル発生によりノッキング回避条件が厳しくなる領域でもノッキングを抑えることができる。
請求項７に記載した発明によれば、油温検知専用のオイル通路を無くした上で、シリンダヘッド内で燃焼室の周囲を通過した直後のエンジンオイルの油温を検出可能となり、点火時期制御に適したエンジン温度を正確に検出でき、異常燃焼を精度よく防止してエンジン性能をより高めることができる。

本発明の実施形態におけるエンジンの側面図である。 上記エンジンの制御装置の構成図である。 上記エンジンの油温と点火時期制御マップとの関係を示す説明図である。 上記エンジンの点火時期算出処理を示すフローチャートである。 上記エンジンのタンブル制御バルブのスロットル開度に対する開閉状況を示すグラフである。 上記実施形態の変形例としてキャブレターを備えるエンジンに適用した場合の説明図である。 上記エンジンのシリンダヘッドの側面説明図である。 上記シリンダヘッドの上面説明図である。 低油温時の点火時期制御マップである。 中低油温時の点火時期制御マップである。 中高油温時の点火時期制御マップである。 高油温時の点火時期制御マップである。

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以下に説明する車両における向きと同一とする。また、以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印ＦＲ、車両左方を示す矢印ＬＨ、車両上方を示す矢印ＵＰが示されている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、点火プラグ１００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。

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。

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。

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。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。

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。

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１００の電極部分を臨ませるプラグ取り付け孔（不図示）が形成される。この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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｐ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。

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。

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。

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Ｐ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。

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。

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。

図５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。

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。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。

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。

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。

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。

ここで、図中符合７０はエンジン１０の制御装置（ＥＣＵ）、符号７１はスロットルボディ２１に取り付けられてスロットル弁２２のスロットル開度を検出するスロットル開度センサー（ＴＨセンサー）、符号７２はクランクケース１１に取り付けられて機関内部の油温を検出する油温センサー（Ｔｗセンサー）、符号７３はクランクケース１１に取り付けられてエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサー（ＮＥセンサー）をそれぞれ示す。

図２を参照し、ＥＣＵ７０は、スロットル開度センサー７１、油温センサー７２、エンジン回転数センサー７３等の各種センサーの検出値を入力するとともに、各種センサーの検出値に基づき、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。

また、ＥＣＵ７０は、複数の点火時期制御マップが記憶された記憶部８３を有し、油温に応じて複数の点火時期制御マップを選択的に切り替える。ＥＣＵ７０は、選択した点火時期制御マップからエンジン回転数（ＮＥ）、スロットル開度（ＴＨ）に基づき点火タイミングを決定し、点火プラグ１００を制御する。

図３において、符号Ｔ１は排気ガスセンサーによるＯ２フィードバック開始温度に相当する第一油温（本実施形態では４０℃とする。）、符号Ｔ２は所定の運転条件により算出された実走最高温度（本実施形態では１４０℃とする。）に相当する第二油温をそれぞれ示す。第一油温Ｔ１及び第二油温Ｔ２の間には、この範囲の点火タイミングの特性が変化するポイントとなる第三油温（本実施形態では８０℃とする。）Ｔ３及び第四油温（本実施形態では１００℃とする。）Ｔ４がさらに設定される。

これにより、図３の横軸方向の領域は、第一油温Ｔ１を下回る低温領域Ｒ１、第一油温Ｔ１から第三油温Ｔ３までの常温領域Ｒ２、第三油温Ｔ３から第四油温Ｔ４までの微高温領域Ｒ３、第四油温Ｔ４から第二油温Ｔ２までの中高温領域Ｒ４、第二油温Ｔ２を上回る高温領域Ｒ５の五領域に分けられる。

ＥＣＵ７０は、第一油温Ｔ１に対応する第一マップ（低油温マップ）Ｍ１、第三油温Ｔ３に対応する第二マップ（中低油温マップ）Ｍ２、第四油温Ｔ４に対応する第三マップ（中高油温マップ）Ｍ３、第二油温Ｔ２に対応する第四マップ（高油温マップ）Ｍ４の計四つの点火時期制御マップを有する。各マップＭ１〜Ｍ４の例を図９〜図１２に示す。図９〜図１２において、最上段に横方向で並ぶＮＥ１〜ＮＥ２８は、その直下の数字をエンジン回転数（ｒｐｍ）とし、最左列に縦方向で並ぶＴＨＮ０〜ＴＨＮ２１は、その直右の数字をスロットル開度（％）とする。

低温領域Ｒ１の点火時期は第一マップＭ１から定められ、常温領域Ｒ２の点火時期は第一マップＭ１及び第二マップＭ２間で油温に応じた線形補間で定められ、微高温領域Ｒ３の点火時期は第二マップＭ２及び第三マップＭ３間で油温に応じた線形補間で定められ、中高温領域Ｒ４の点火時期は第三マップＭ３及び第四マップＭ４間で油温に応じた線形補間で定められ、高温領域Ｒ５の点火時期は第四マップＭ４から定められる。

各マップＭ１〜Ｍ４は、スロットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥとを変数に点火タイミングをマッピングしたもので、スロットル開度及びエンジン回転数の大小で四区画（低回転低開度区画、低回転高開度区画、高回転低開度区画、高回転高開度区画）に区画される。各マップＭ１〜Ｍ４の点火時期は、高油温に対して低油温ほど遅角量を小さくするように（進角させるように）設定される。

各マップＭ１〜Ｍ４では、高回転低開度区画が最も進角側となり、以下、高回転高開度区画、低回転低開度区画、低回転高開度区画の順に遅角する。換言すれば、低回転高開度区画が最も遅角側となり、以下、低回転低開度区画、高回転高開度区画、高回転低開度区画の順に進角する。

エンジン１０において、低回転高開度区画（中・高負荷運転状態）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、この区画に対応する高油温の遅角量（絶対値）は、他区画における高油温の遅角量（絶対値）よりも大きい。そして、エンジン回転数が大になるほど、及びスロットル開度が小になるほど、遅角量（絶対値）は小さくなる。

図９〜図１２における比較的濃い網かけで示す領域は、第二マップＭ２〜第四マップＭ４におけるノック割り込み領域（リタードが必要となる領域）を示す。各図より、ノック割り込み領域は、油温が高温になるほど拡大することがわかる。なお、低油温で用いる第一マップＭ１ではノック割り込み領域が微小なため図示を省略した。

上記傾向は各マップＭ１〜Ｍ４に共通するものであるが、各マップＭ１〜Ｍ４で設定される点火時期は、油温を含めたエンジン１０の稼動状態に応じたノッキングの発生し易さ、及び高い圧縮比の実現、等を考慮して定められており、それぞれの値は各マップＭ１〜Ｍ４間で相互に異なる。

以下、図４を参照し、ＥＣＵ７０で点火時期を算出する際の処理の概略を説明する。この処理は微小時間毎に繰り返し実行される。
まず、車両のメインスイッチがオンになりＥＣＵ７０に電力が供給されると、当該処理がスタートし、ステップＳ１で油温センサー７２の検出値が第一油温Ｔ１（低油温）以下か否かが判定される。ステップＳ１でＮＯ（第一油温Ｔ１を超える）と判定された場合、次いでステップＳ２で油温センサー７２の検出値が第三油温Ｔ３（中低油温）以下か否かが判定される。ステップＳ２でＮＯ（第三油温Ｔ３を超える）と判定された場合、次いでステップＳ３で油温センサー７２の検出値が第四油温Ｔ４（中高油温）以下か否かが判定される。ステップＳ３でＮＯ（第四油温Ｔ４を超える）と判定された場合、次いでステップＳ４で油温センサー７２の検出値が第二油温Ｔ２（高油温）以下か否かが判定される。ステップＳ４でＮＯ（第二油温Ｔ２を超える）と判定された場合、ステップＳ５で第四マップＭ４より点火時期が算出される。

ステップＳ１でＹＥＳ（第一油温Ｔ１以下）と判定された場合、ステップＳ６で第一マップＭ１により点火時期が算出される。
ステップＳ２でＹＥＳ（第三油温Ｔ３以下）と判定された場合、ステップＳ７で第一マップＭ１と第二マップＭ２との間の線形補間により点火時期が算出される。
ステップＳ３でＹＥＳ（第四油温Ｔ４以下）と判定された場合、ステップＳ８で第二マップＭ２と第三マップＭ３との間の線形補間により点火時期が算出される。
ステップＳ４でＹＥＳ（第二油温Ｔ２以下）と判定された場合、ステップＳ９で第三マップＭ３と第四マップＭ４との間の線形補間により点火時期が算出される。

図６は、燃焼噴射装置ではなくキャブレターを備えたエンジンに本発明を適用する場合の例を示す。この例では、所定以上のスロットル開度でＯＮになる所定のスイッチをキャブレターが有する場合に適用され、前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ（スロットル開度の大小）で点火時期制御マップを切り換える。この例では、エンジン回転数のみを変数としたマップを、前記各油温Ｔ１〜Ｔ４に対応して、かつスロットル開度の大小に対応して、計八つ設定する（図中Ａ−１〜Ａ−４，Ｂ−１〜Ｂ−４）。これらのマップを油温及びスロットル開度の大小に応じて切り替えることで、上記同様の制御が可能となる。

図７、図８に示すように、シリンダ１３の右側にはカムチェーン室１７ａが設けられる。カムチェーン室１７ａは、シリンダヘッド１７に圧送されたエンジンオイルがクランクケース１１下（オイルパン）へ戻る際の戻り通路としても機能する。
カムチェーン室１７ａの後側（吸気側）の内壁には、シリンダ軸線Ｃ２に沿うように下方に凹む油溜まり７５が形成される。油溜まり７５内には、カムチェーン室１７ａの内壁に沿って流下するエンジンオイルが溜められる。この油溜まり７５内に検知部７２ａが臨むように、エンジンオイルの温度を検出する油温センサー７２がシリンダヘッド１７に取り付けられる。
油温センサー７２は、ボルト形状の本体部の首下先端から棒状の検知部７２ａを同軸に突出させると共に、本体部の頭部からは配線接続用のカプラ７２ｂを突出させる。油温センサー７２は、その中心軸線（センサー軸線）Ｃ４をシリンダ軸線Ｃ２との直交面に沿わせ、かつ直交面上の前後方向（シリンダ前後方向）に対して傾斜させて配置される。

前傾姿勢のシリンダ１３（シリンダヘッド１７）におけるシリンダ軸線Ｃ２よりも上側（吸気側）となる部位は、シリンダ軸線Ｃ２よりも下側（排気側）となる部位に比べて、動弁室から流下するエンジンオイルの流量が少ない。すなわち、前傾姿勢のシリンダ１３の上側となる吸気側に前記油溜まり７５を設けることで、油溜まり７５内のエンジンオイルの出入りを比較的少なくできる。このような油溜まり７５内の油温を油温センサー７２で検出することで、エンジンオイルの循環による油温の変動を抑えて精度の良い油温検出が可能となる。また、油温センサー７２が吸気側に配置されることで、油温センサー７２に対するエンジン排気熱の影響が抑えられ、油温検出精度がより一層高まる。

以上説明したように、上記実施形態は、エンジン１０の運転状態に応じて点火時期をコントロールする複数の点火時期制御マップ（マップＭ１〜Ｍ４）を備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、エンジンオイルの温度を検出する油温センサー７２を備え、この油温センサー７２の検出結果により前記複数の点火時期制御マップを切り替えて点火時期をコントロールするものである。
この構成によれば、点火時期制御マップの切り替えによる制御のため、制御システムの構造を容易にして制御負荷を減らし、安価に異常燃焼を防止する制御を実現できる。

また、上記実施形態では、前記複数の点火時期制御マップの各々は、スロットル開度とエンジン回転数とを変数に点火時期をマッピングしたもので、複数の所定油温（Ｔ１〜Ｔ４）に対応して設定され、これら各点火時期制御マップの間は、油温に比例して線形補間されることで、点火時期制御の精度を確保した上でマップ数を減らし、簡易な制御構造にできる。

また、上記実施形態では、前記複数の点火時期制御マップは、排気ガスセンサーによるＯ２フィードバック開始温度に相当する第一油温Ｔ１と、所定の運転条件により算出された実走最高温度に相当する第二油温Ｔ２と、前記第一油温Ｔ１及び第二油温Ｔ２間を三領域に区画する第三油温Ｔ３及び第四油温Ｔ４と、に対応して設定されることで、少ないマップ数で第一油温Ｔ１及び第二油温Ｔ２間の幅広い運転条件をカバーしつつ、第一油温Ｔ１及び第二油温Ｔ２間に点火時期特性の変化点があっても、点火制御の精度と簡易さとをバランスよく確保することができる。

また、上記実施形態では、前記複数の点火時期制御マップは、点火時期の遅角量を、高油温に対して低油温で小さくすることで、油温が低い場合は油温が高い場合に対して異常燃焼が発生し難いことから、実機の稼働状態に応じて遅角量を減らすことで、ノックを抑えてエンジン性能を向上させることができる。

また、上記実施形態では、前記各点火時期制御マップは、低回転高開度区画における遅角量を、低回転低開度区画、高回転低開度区画、高回転高開度区画の各々における遅角量よりも大きくし、かつスロットル開度が小、及びエンジン回転数が大になるほど各点火時期制御マップの遅角量が小さくなることで、実機の稼働状態に合わせた点火時期制御マップとし、ノッキングを起こさずに高い熱効率を確保できる。

また、上記実施形態では、前記エンジン１０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、少なくとも前記インレットパイプ２０内を二つの通路に仕切る仕切り板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二つの通路における空気量を調整するタンブル制御バルブ６５と、を備える。
前記タンブル制御バルブ６５は、所定のスロットル開度（所定角度θ１）までは、前記二の通路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て、前記二つの通路のうちの一方を次第に開放し、前記タンブル流を抑制しつつ吸入空気量を増加させる。

この場合、スロットル開度が小でタンブル制御バルブ６５が閉じた状態では、タンブル発生により燃焼が促進される一方、ノッキングが発生し易くなるため、タンブル制御バルブ６５が開き始めるスロットル開度を境に遅角量の増減特性を変化させる態様とすることにより、タンブル発生によりノッキング回避条件が厳しくなる領域でもノッキングを抑えることができる。

また、上記実施形態では、前記エンジン１０は、クランクケース１１上にシリンダ１３を起立させてその周囲に冷却フィンを設けた空冷式であり、シリンダヘッド１７からクランクケース１１に戻るエンジンオイルの通路をカムチェーン室１７ａと兼用しており、前記油温センサー７２は、前記カムチェーン室１７ａの内壁に設けられた油溜まり７５内に検知部７２ａを臨ませて取り付けられることで、油温検知専用のオイル通路を無くした上で、シリンダヘッド１７内で燃焼室４０の周囲を通過した直後のエンジンオイルの油温を検出可能となり、点火時期制御に適したエンジン温度を正確に検出でき、異常燃焼を精度よく防止してエンジン性能をより高めることができる。

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を空冷エンジンに適用した一例であり、本発明を水冷エンジンに適用したり、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。

１０ エンジン
１１ クランクケース
１３ シリンダ
１７ シリンダヘッド
１７ａ カムチェーン室
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
７２ 油温センサー
７２ａ 検知部
７５ 油溜まり
Ｍ１〜Ｍ４ 第一〜第四マップ（点火時期制御マップ）
Ｔ１〜Ｔ４ 第一〜第四油温
θ１ 所定角度（所定のスロットル開度）

Claims (7)

1. エンジン（１０）の運転状態に応じて点火時期をコントロールする複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）を備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、
   エンジンオイルの温度を検出する油温センサー（７２）を備え、
   前記油温センサー（７２）の検出結果により前記複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）を切り替えて点火時期をコントロールすることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
2. 前記複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）の各々は、スロットル開度とエンジン回転数とを変数に点火時期をマッピングしたもので、複数の所定油温（Ｔ１〜Ｔ４）に対応して設定され、
   これら各点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）の間は、油温に比例して線形補間されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. 前記複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）は、排気ガスセンサーによるＯ２フィードバック開始温度に相当する第一油温（Ｔ１）と、所定の運転条件により算出された実走最高温度に相当する第二油温（Ｔ２）と、前記第一油温（Ｔ１）及び第二油温（Ｔ２）間を三領域に区画する第三油温（Ｔ３）及び第四油温（Ｔ４）と、に対応して設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
4. 前記複数の点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）は、点火時期の遅角量を、高油温に対して低油温で小さくすることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
5. 前記各点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）は、低回転高開度区画における遅角量を、低回転低開度区画、高回転低開度区画、高回転高開度区画の各々における遅角量よりも大きくし、かつスロットル開度が小、及びエンジン回転数が大になるほど各点火時期制御マップ（Ｍ１〜Ｍ４）の遅角量が小さくなることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
6. 前記エンジン（１０）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、少なくとも前記インレットパイプ（２０）内を二つの通路に仕切る仕切り板（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、前記仕切り板によって仕切られた前記二つの通路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（θ１）までは、前記二の通路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（θ１）よりもスロットル開度が増すにつれて、前記二つの通路のうちの一方を次第に開放し、前記タンブル流を抑制しつつ吸入空気量を増加させることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
7. 前記エンジン（１０）は、クランクケース（１１）上にシリンダ（１３）を起立させてその周囲に冷却フィンを設けた空冷式であり、シリンダヘッド（１７）からクランクケース（１１）に戻るエンジンオイルの通路をカムチェーン室（１７ａ）と兼用しており、
   前記油温センサー（７２）は、前記カムチェーン室（１７ａ）の内壁に設けられた油溜まり（７５）内に検知部（７２ａ）を臨ませて取り付けられることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。

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