JPS62282149A - 火花点火式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は火花点火式内燃機関に関し、詳しくは運転状態
に応じて吸気系統を可変制御する機能を有する内燃機関
の点火時期制御技術に関する。

（従来の技術） 内燃機関の＠焼効率を負荷状態に応じて最適制御するた
めに、吸気管の途中を第一吸気通路と第二吸気通路の２
系統に分ｉ岐し、吸気流量が多い高負荷運転領域では第
一、第二の両方の通路を介して吸気を導入し、吸気流量
が少ない低負荷運転領域では第二の通路を遮断して第一
の通路のみを使用するよう１こしたものが提案されてい
る（例えば特開昭５９−１０７７８号公報）。

これは、単一の吸気通路で全負荷域での給気を行う場合
、高負荷での出力特性を重視して吸気通路の横断面積を
決定すると、低負荷において吸気の流速が低下して燃焼
が悪化してしまうという問題を解決するためのものであ
り、すなわち高負荷時には両方の通路を使用するため吸
入抵抗が減少して高出力が得られ、低負荷時には第一の
通路のみを使用するため吸気流速が増して燃焼が改善さ
れるのである。

一方、このように吸気系の状態に応じて燃焼性状が変化
する場合、そｒＬｆれの燃焼性状に応じて最適点火時期
が異なってくるので、上記従来の装置では第二１吸気通
路の開閉状態に応じて点火１侍期を変更するようにして
いる。具体的には、第二の吸気通路が併用される高負荷
運転時には吸気流速が低下して燃焼速度が遅くなり、そ
のままでは機関出力が低下してしまうので、点火時期を
低負荷運転時よりも相対的に進み側に設定するようにし
ている。これは、高負荷運転時の点火時期を基本とすれ
ば、第二吸気通路が遮断された低負荷運転時の吸気流速
の増大に対応して点火時期を遅らせることによりノンキ
ング等の異常燃焼を回避していると言うこともできる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上巳第二の吸気通路には、その開閉を行うた
めに遮断弁が介ｖｃされ一〇いるが、その開閉駆動には
一般にグイア７ラム装置に代表される流体圧アクチュエ
ータが用いられている。

しかしながら、この種のアクチュエータは安価で信頼性
が高い反面、その作動速度ないし応答性が低いという欠
点があり、このため上記従来の装置では次のような問題
が生じる。

すなわち１．：ｊ、火時期の補正及び遮断弁の開閉は吸
入空気量等の負荷状態を代表する信号に基づいて行なわ
れ、遮断弁を［２１ざした低負荷の状態がらある程度負
荷が増大すると点火時期が進み側に変化すると同時に遮
断弁が開かれるのであるが、このとき吸入空気量及び燃
料量が増えるにもかかわらず遮断弁が全開するまでに時
間がかがるので、その開に濃混合気が高速で燃焼室に流
入し、しがも点火時期はすでに進み側に変更されている
のでノンキングを起こしてしまうのである。

本発明はこのような問題、弘に着目してなされたもので
、遮断弁の作動状態に応じて適切な点火時期を付与する
ことを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、第１図に示した
ように、機関燃焼室１０１に至る吸気管１０２の途中が
第一吸気通路１０３と第二吸気通路１０４の２系統に分
岐形成され、前記第二吸気通路１０４を開閉する遮断弁
１０５と、この遮断弁１０５を駆動する流体圧アクチュ
エータ１０６と、このアクチュエータ１０６に供給する
流体圧を可変制御して、前記遮断弁を所定の低負荷側運
転領域にて閉弁し、同じく高負荷側運転領域にて開弁す
る遮断弁制御手段１０７とを有する火花点火式内燃機関
を前提として、所定の運転状態信号に基づいて烈火時期
を演算する。α火時期演算手段１０８と、この、０；火
時期演算結果に応じて点火信号を発する点火信号発生手
段１０９と、遮断弁１０５が開作動を開始してから所定
の期間にわたり前記点火時期を遅角方向に補正する補正
手段１１０とを設けた。

（作用） 上記構成に基づき、低負荷で遮断弁１０５が閉ざされた
状態からある程度負荷が増大すると遮断弁１０５が開き
始める。このとき、同時に点火時期が高負荷運転時に対
応して進角方向に変化しようとするが、この変化は遅角
補正に基づきアクチュエータ１０６の作動速度に応じて
遅らされ、遮断弁１０５の全開に伴い初めて所期の高負
荷時点火時期になる。

従って、遮断′＃１０５の開き共合に応じて適切な点火
時期を付与することができ、換言すれば遮断弁１０５の
開作動遅れの間の、α火時期過早とこれに原因する異常
ｍ焼が確実に回ｍされる。

（実施例） 次に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第２図１こおいて、１は内燃機関、２は吸気管、３は吸
気絞り弁、４はエア７０−メータ、５はクランク角セン
サ、７は点火栓である。また、８は点火コイル、９はそ
の一次側の電流を断続するパワートランノスタ、１０は
マイクロコンピュータなどから構成された制御回路であ
る。

吸気管２は１．咬つ弁３の下流にて常開の第一：吸気通
路２Ａと高負荷時のみ使用される第二吸気通′ｊｉｆ２
Ｂと；二分岐形成され、第二吸気通路２Ｂの途中には絞
り弁３と同様のバタフライバルブ構成の遮断弁１１が介
装される。なお、第二吸気通路２Ｂは前記遮断弁１１の
下流側にて第一吸気通路２Ａと合流している。

遮断弁１１は、その駆動手段としてのグイア７ラム装置
１２に連接しており、グイア７ラム装置１２のスプリン
グ１３（引っ張りバネ）の張力に基づいて通常は全開位
置に付勢されているが、圧力室１４に所定の負圧が導入
されるとスプリング１３に抗して全閉位置に駆動される
。

上記グイア７ラム装置１２の圧力室１４は、途中に三方
電磁弁１５が介！Ａされた負圧供給通路１６を介して負
圧タンク１７に連通している６なお、１６Ａは圧力変動
に対してグイア７ラム装置１２の作動を安定化するため
のオリフィスである。

上記負圧タンク１７は、途中に逆止弁１８が介装された
負圧導入通路１つを介して、吸気管２の遮断弁１１より
も下流側の部分に接続している。

吸気絞り弁３の開度が小さくてその下流側に強い負圧が
生じる低負荷の運転状態においては負圧タンク１７との
間の圧力差に基づいて逆上弁１８が開き、吸気管負圧が
負圧タンク１７へと導入される。反対に、絞「〕弁３の
開度が大きくなってその下流側の吸気管負圧が減少する
と、このときの負圧タンク１７側の相対的な圧力の低下
に哉づいて逆止弁１８が閉弁する。これにより、負圧タ
ンク１７には常時負圧が確保される。

この負圧タンク１７とグイア７ラム装置１２との間に位
置する三方電磁弁１５は、そのンレノイドフイル２０が
非通電状態のときは弁体２１がスプリング２２の張力に
基づいて負圧タンク１７と圧力室ｆ４とを連通する位置
１こ付勢されているため負圧供給状態であり、従って遮
断＃１１は全閉位置にある。これに対して、ソレフイド
コイル２０が通電状態になるとスプリング２２に抗して
弁体２１が吸引され、これ１こより負圧タンク１７１１
１１が閉ざされるとともに大気開放口２３が圧力室１４
に接続されるため、遮断弁１１は全開する。

上記遮断弁コ１の開閉駆動は、以下に述べるように点火
時期とともに制御回路１０により制御される。なお、こ
の実施例は電子制御燃料噴射装置の回路構成を一部利用
しており、上記エア７０−メータ４とクランク角センサ
５からの信号に基づいて決定した燃料噴射量値を機関負
荷を代表するパラメータとして採用し、これと回転速度
とから基本点火時期を決定する構成である。この制御動
作は例えば約１０ｍ５毎に繰り返される。

以下、その動作の詳細を第３図として示した流れ図を参
照しながら説明すると、まずエア７０−メータ４から出
力さｈる吸気量に応じた電圧信号が吸入空気量＄算部３
１にてデジタル信号に変換さり、吸気量信号Ｑとして燃
料噴射量演算部３２に出力される。一方、クランク角セ
ンサ５は機関りランク紬の回１吠に伴ってその基準角度
毎（例えば４気筒機関であれば１８０度毎）にクランク
紬の基準位置を示すパルスを出力するとともに、単位角
度毎（例えば１度毎）にオンオフをｆｉ　＋）返すパル
スを出力する。回転速度の演算は、回転速度演算部３３
を介して、前記単位角度パルスの単位時間あたりの入力
個数をカウントす己ことにより求められ、その結果が回
転速度信号Ｎとして燃料噴射量演算部３２に付与される
（久テ／プ３０１〜３０２　）。

燃料噴射量演算部３２では、上記ＱとＮとの入力に基づ
き、Ｋ−Ｑ／Ｎ（ただしＫは定数）の演算式に対応する
成木燃料噴射量Ｔｐをテーブルルノクアンフ“（こより
求める（ステ・ンブ３０３　）。ｊｉｉｆ記′ｉ’　。

は実際には電磁燃料噴射弁の開弁時間比を与えるもので
あり、これに所定の補正を施したものを噴射弁駆動系回
路（Ｖ示せず）に出力すること（こより燃料噴射量制御
がなされる。

そして、このようにして求められたＴ　ｌ）とＮとに基
づいて基本点火時期が決定される（ステンブ３０４）。

この点火時期の算出を行うのが点火時期演算部３４であ
り、］゛ｐとＮとから適切な点火時期進角値Ｔ　Ａ　Ｄ
　Ｖ　Ｍを与えるように予め形、成されているテーブル
の読み出し動作を行う。なお、１１ｆｆ記テーブルは次
１こ述べる遮断弁１１の開閉基糸（１’　Ｐ　Ｓ　Ｖ　
）を境界にして低負荷側と高負荷ｆｌｌｉｌとで異なる
進角特性を付与するように構成されており、つまり遮断
弁１１が閉じている低負荷運転１．？は仮に同一負荷で
遮断弁１１を開いたままとしたときよりも烈火時期を遅
らせるように設定されており、従って遮断弁１１が開閉
作動する運転２αの付近では低負荷側よりも高負荷側の
方が進角量が大きくなる。

次に、遮断弁１１の開閉基糸負荷′「Ｐ　Ｓ　Ｖを機関
回転Ｎに基づいて決定する。ｉ’　Ｐ　Ｓ　Ｖは、例え
ば第４図に示した特性に対応するテーブルとして記憶さ
れており、Ｎをパラメータとした読み出し動作により求
められる（ステップ３０５）。このＴＰＳＶは、基本燃
料噴射量Ｔｐで代表される負荷状態の比較基準であり、
ｒｐ≧Ｔ　Ｐ　Ｓ　Ｖのときは高負荷と判定して遮＊ｆ
ｆｆｌｌｌを開き、′「、　＜　’「１）Ｓ■であれば
低負荷であり、遮断弁１１を閉ざす（ステップ３０６〜
３０８）。このＴＰＳＶの決定及び負荷１＋＋定を行う
のが制御回路１０の遮断弁＋ＪＭ閉判定部３５であり、
そのｆ１定結果がハイまたはローンベルの信号として遮
断弁駆動部３６に送られる。つまり、高負荷であれば信
号はハ・”レベルであり、これにより駆動部３６は三方
電磁弁１５に通電するため遮断弁１１は全開方向に作動
し、低負荷であれば信号はローレベルであり、これによ
り駆動部３６は三方電磁弁１５への通電を停止するため
遮断弁１１は全閉方向に作動する。

さらに、上記遮断弁１１の作動開始と共にタイマー値”
ｌ”　Ｍ　Ｓ　Ｖのカウントを開始する。′Ｉ’　Ｍ　
Ｓ　Ｖは、遮断弁１１が閉じ作動するときは當にゼロで
あり、同じ＜　１ＩｒＪき作動を開始したときのみ制御
周期毎に１単位づつ、最大２５６に達するまで増加する
（ステップ３０９〜３１２）。つまり、この′ｌ”ＭＳ
Ｖは遮断弁１１が開き作動をｌｒ４始してからの経過時
間を表しており、制御は約１０＋ｎｓ周期で打なわれる
ので、例えばＴＭＳＶ”１００であれば経過時間は約１
秒ということになる。

そして、このタイマー値ＴＭＳＶに応じて高負荷時点火
時期への変化を補正する点火時期補正値ＲＥＴＳＶが決
められる（ステップ３１３）。ＲＥ’ｒ　ｓ　ｖの設定
は流れ図に例示した通りであり、この場合遮断弁１１が
開き作動を開始してから全開に達するまで約０．７〜０
．８秒程度を要するものとして、Ｔ　Ｍ　Ｓ　Ｖが８０
以上となるまでの間に、′ｌ’　Ｍ　Ｓ　Ｖ　＋７）値
に応１ｃＲＥＴｓＶが５−０　と段階的に減じるように
している。ただし、遮断弁１１が全開から閉じ作」ノ１
を開始したとき（′ｌ’　Ｍ　Ｓ　Ｖ　”０）は点火時
期の補正は不要であるので、ＲＥＴＳＶ＝Ｏとしている
。

上記ＴＭＳＶのカヮントとＲＥ　Ｔ　Ｓ　Ｖの設定を行
うのが制御回路１０の補正値演算部３７であり、開閉判
定部３５からの開作動信号の入力に茫づいてＴＭＳＶの
カウントアツプを開始し、上述のとおりその値に応じた
ＲＥＴＳＶを設定する。

このようにして補正値演算部３７で設定されたＲ　Ｅ　
Ｔ　Ｓ　Ｖ　ｆｉｌ、ｉｌＯＦＪＩｍ角（ｎ　Ｔ　Ａ　
Ｄ　Ｖ　Ｍ　トドもに、次にレジスタ値設定部３８へと
付与される。

このレジスタ値設定部３８は、機関クランク軸の基準角
度、例えば上死点前７０度の位置からクランク軸が何度
回転したときに点火時期に達するかを示ｔ　値Ｆ　Ａ　
Ｄ　Ｖ　＝　７０−　Ｔ　Ａ　Ｄ　Ｖ　Ｍ　＋　ＲＥ　
Ｔ　Ｓ■を演算し、これを点火時期信号出力部３つへと
付与する（ステップ３１４〜３１５）。

点火時期信号出力部３９は上記ＦＡＤＶの演算結果がセ
ットされるレノスタ及び基準角度からのクランク軸の回
転量を計るカウンタなどがらなり、クランク角センサ５
がらの一基準角度信号と単位角度信号を処理するクラン
ク角度検出部４１がらの信号に基づき、基準角度からの
クランク軸の回転量をカウントして、その回転量がＦ　
Ａ　Ｉ）　Ｖに一致した０、７．αでパワートランノス
タ９をオフにして点火フィル８の一次電流を遮断する。

これにより高圧の点火二次電流が、つ；火粉７に供給さ
れて、１″、（火が行なわれる。

上記ＦＡＤＶは、既述したしたとおり上死７ｖ天萌′７
０度の位置から点火１時期に至るまでのクランク軸の回
転量を表しているから、その値が増加するＩ！ど点火時
期は遅れる。従って、ＲＥ　ＴＳ　Ｖの付加は、基本的
にはＴ　Ａ　Ｄ　Ｖ　Ｍのみで定まる点火時期を遅角側
に補正することになり、これにより遮ＩＦＲ弁１１が完
全に開きりるまでの、α人時期過早現求が印判されて、
ノッキングが確実に防止されるのである。

なお、遮断弁１１が全開するまでのあいだ、点火時期を
一定量だけ遅らせるようにしてもノッキング防止の目的
は達成できるが、上記実施例では遅角量を遮断弁１１の
開度変化に応じて可変制御する構成であるので、単に７
ノキングを防止するだけでなく、過渡状態においてより
適切な燃焼性状が得られる。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、吸気通路の一部を
遮断弁を介して開閉することにより負荷状態に対応した
吸気流速を得るようにした内燃機関において、低負荷か
ら高負荷への移行にイ゛Ｖう遮断弁の開き作動とその全
１ｉｆＪに至るまでの時間的遅れを考慮して、遮断弁が
全開するまでの間の烈火時期を遅角方向に補正すること
により吸気流速との関係で点火１時期が過早となること
を防止するようにしたので、遮断弁の作動遅れに伴う７
ツキングの発生を確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成概念を示すブロック図である。第
２図は本発明の一実施例の概略構成図、第３図はその制
ａｔ＋動作内容を表す流れ図、第４図は遮断弁の開閉基
準′ｒ　ｐ　ｓ　ｖの機関回転速度Ｎをパラメータとす
る設定状態を表した線図である。 １０１・・・機関燃焼室、１０２・・・吸気管、１０３
・・・第一吸気通路、１０４・・・第二吸気通路、１０
５・・・遮断弁、１０６・・・流体圧アクチュエータ、
１０７・・・遮断弁制御手段、１０８・・・点火１時期
演算手段、１０９・・・点火信号発生手段、１．１０・
・・補正手段、１・・・内燃機関、２・・・吸気通路、
３・・・吸気絞り弁、４・・・エア７０−メータ、５・
・・クランク角センサ、７・・烈火粉、８・・・点火フ
ィル、１０・・・制御回路、１１・・・遮断弁、１２・
・・グイア７ラム装置、ユ５・・・三方電磁弁、１７・
・・負圧タンク、１８・・・逆止弁、３１・・・吸入空
気量演算部、３２・・・燃料噴射量演算部、３３・・・
回転速度演算部、３４・・・前人０：？期演算部、３５
・・・遮断弁開閉判定部、３６・・・遮断弁駆！ＪＪ部
、３７・・・補正値演算部、３８・・・レノスタ値設定
部、３９・・・点火時期信号出力部、４１・・・クラン
ク角度検出部。 特許出願人　日産自動車株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関燃焼室に至る吸気管の途中が第一吸気通路と第二吸
   気通路の２系統に分岐形成され、前記第二吸気通路を開
   閉する遮断弁と、この遮断弁を駆動する流体圧アクチュ
   エータと、このアクチュエータに供給する流体圧を可変
   制御して、前記遮断弁を所定の低負荷側運転領域にて閉
   弁し、同じく高負荷側運転領域にて開弁する遮断弁制御
   手段とを有する火花点火式内燃機関において、所定の運
   転状態信号に基づいて点火時期を演算する点火時期演算
   手段と、この点火時期演算結果に応じて点火信号を発す
   る点火信号発生手段と、遮断弁が開作動を開始してから
   所定の期間にわたり前記点火時期を遅角方向に補正する
   補正手段とを設けたことを特徴とする火花点火式内燃機
   関。