JP2000345950A

JP2000345950A - 筒内噴射式火花点火機関の点火制御装置

Info

Publication number: JP2000345950A
Application number: JP11158282A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Mogi; 和久茂木; Kazuhiro Yamada; 和弘山田
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】多重点火を行うに際し、点火信号を作成する
までの機構として従来の１回点火の機構をそのまま利用
することができ、しかも安全性を確保しつつ多気筒機関
への適用が可能な筒内噴射式火花点火機関の点火制御装
置を提供する。【解決手段】各気筒のスパークプラグごとに設けられ
た点火コイルと、各点火コイルごとに設けられ点火信号
に基づき点火コイル一次側の一次電流の通電及び遮断を
行うイグナイタと、機関運転状態に応じて点火時期を演
算して各イグナイタに対し点火信号を出力する点火指令
手段と、を備えた筒内噴射式火花点火機関の点火制御装
置において、入力される１回の点火信号を予め複数回の
点火信号に変換する点火信号処理回路を各イグナイタ内
に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式火花点
火機関の点火制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料消費率の向上の観点から、成層燃焼
を行う内燃機関が開発されている。成層燃焼とは、燃焼
室内に濃混合気と希薄混合気とを層状に形成し、まず、
濃混合気の部分に着火し、その炎によって希薄混合気の
部分も燃焼させることにより、不完全燃焼及び失火を回
避しつつ全体として希薄な混合気を燃焼させるものであ
る。一般に、成層燃焼を行うガソリン機関では、筒内噴
射方式を採用し、従来からの均質燃焼を行う場合には吸
気行程で噴射を行う一方、上述の成層燃焼を行う場合に
は圧縮行程で噴射を行うようにしている。

【０００３】筒内噴射式ガソリン機関では、成層燃焼を
行う場合、気筒内の限定された空間に成層混合気を形成
するようにしているが、混合気の濃度分布の変化の様子
は１サイクルごとに大きくばらつく。そのため、一定の
負荷かつ一定の回転速度にあるときに一定のタイミング
で点火しても、適切な可燃混合気がスパークプラグ（点
火栓）近傍にある状態で点火しているとは必ずしも言え
ず、失火が発生する可能性がある。すなわち、成層燃焼
時には、着火に不安定性がある。

【０００４】そこで、スパークプラグにてスパーク（火
花）を複数回発生させる多重点火を行うことにより、着
火機会を多く得て着火性を確保し、成層燃焼を安定化さ
せる対策が考えられている。かかる多重点火を行う点火
制御装置として、特開昭６２−８５１７９号公報は、１
回の点火信号を受けて、点火コイル一次側に直列に接続
されたスイッチング素子を複数回オン、オフさせること
により、１回の点火指令で複数回のスパークを発生させ
る装置を開示している。かかる装置においては、点火信
号を作成するまでの機構として従来の１回点火の機構を
そのまま利用することができるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載される従来技術は、多気筒機関への適用につい
て深く考究したものではない。すなわち、上記公報の点
火制御装置は、１気筒機関に対応した単一構成の装置で
あり、多気筒機関へ適用すべく、多気筒共用の点火制御
装置として使用した場合には、部品点数の多さに起因し
て万一故障したときに、全気筒で失火を招くことにな
る。このような事態においては、車両の走行が不可能に
なるとともに、排気系に設けられた触媒の劣化が誘発さ
れる。

【０００６】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、多重点火を行うに際し、点
火信号を作成するまでの機構として従来の１回点火の機
構をそのまま利用することができ、しかも安全性を確保
しつつ多気筒機関への適用が可能な、筒内噴射式火花点
火機関の点火制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、各気筒のスパークプラグごとに設
けられた点火コイルと、各点火コイルごとに設けられ点
火信号に基づき点火コイル一次側の一次電流の通電及び
遮断を行うイグナイタと、機関運転状態に応じて点火時
期を演算して各イグナイタに対し点火信号を出力する点
火指令手段と、を備えた筒内噴射式火花点火機関の点火
制御装置において、入力される１回の点火信号を予め複
数回の点火信号に変換する点火信号処理回路を各イグナ
イタ内に設けたことを特徴とする、筒内噴射式火花点火
機関の点火制御装置が提供される。

【０００８】また、本発明によれば、前記点火信号処理
回路は、入力される点火信号の間隔から把握される機関
回転速度が所定速度以下のときのみ前記点火信号の変換
を行う。

【０００９】さらに、本発明によれば、前記イグナイタ
は前記点火コイルに内蔵されたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施形態に係る点火制
御装置を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図であ
る。内燃機関１は、車両搭載用の筒内噴射式直列４気筒
４ストロークサイクルレシプロガソリン機関であって均
質燃焼及び成層燃焼を行うものである。機関１は、シリ
ンダブロック２及びシリンダヘッド３を備えている。シ
リンダブロック２には、上下方向へ延びる４個の気筒４
が紙面の厚み方向へ並設され、各気筒４内には、ピスト
ン５が往復動可能に収容されている。各ピストン５は、
コネクティングロッド６を介し共通のクランクシャフト
７に連結されている。各ピストン５の往復運動は、コネ
クティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転
運動に変換される。

【００１２】シリンダブロック２とシリンダヘッド３と
の間において、各ピストン５の上側は燃焼室８となって
いる。シリンダヘッド３には、その両外側面と各燃焼室
８とを連通させる吸気ポート９及び排気ポート１０がそ
れぞれ設けられている。これらのポート９及び１０を開
閉するために、シリンダヘッド３には吸気バルブ１１及
び排気バルブ１２がそれぞれ略上下方向への往復動可能
に支持されている。また、シリンダヘッド３において、
各バルブ１１，１２の上方には、吸気側カムシャフト１
３及び排気側カムシャフト１４がそれぞれ回転可能に設
けられている。カムシャフト１３及び１４には、バルブ
１１及び１２を駆動するためのカム１５及び１６が取り
付けられている。カムシャフト１３及び１４の端部にそ
れぞれ設けられたタイミングプーリ１７及び１８は、ク
ランクシャフト７の端部に設けられたタイミングプーリ
１９へタイミングベルト２０により連結されている。

【００１３】吸気ポート９には、エアクリーナ３１、ス
ロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホル
ド３４等を備えた吸気通路３０が接続されている。機関
１外部の空気（外気）は、燃焼室８へ向けて吸気通路３
０の各部３１，３２，３３及び３４を順に通過する。な
お、本実施形態におけるスロットルバルブ３２は、いわ
ゆる電子スロットルであり、運転席のアクセルペダルと
直接機械的に結合されておらず、スロットルモータ３７
によって駆動せしめられる。

【００１４】また、シリンダヘッド３には、各燃焼室８
へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁４０が取付けられて
いる。燃料は、燃料タンク４１に貯蔵されており、そこ
から燃料ポンプ４２によりくみ上げられ、燃料配管４３
を経て、機関により駆動される高圧ポンプ４４により昇
圧されて燃料噴射弁４０に供給される。燃料噴射弁４０
から噴射される燃料は、吸気通路３０、吸気ポート９及
び吸気バルブ１１を介して燃焼室８へ導入される空気と
燃焼室８において合流して混合気となる。そして、均質
燃焼を行う場合には吸気行程で噴射が行われる一方、成
層燃焼を行う場合には圧縮行程で噴射が行われる。

【００１５】この混合気に着火するために、シリンダヘ
ッド３にはスパークプラグ５０が取付けられている。各
気筒には、各気筒毎に独立してスパークプラグ５０に結
合するイグナイタ内蔵点火コイル５２が設けられてい
る。点火時には、点火信号を受けた各気筒毎のイグナイ
タ内蔵点火コイル５２内でイグナイタが１次電流の通電
及び遮断を制御し、２次電流がスパークプラグ５０に供
給される。均質燃焼の場合、吸気行程噴射により燃焼室
８内に均一な混合気が形成された後に点火が行われる。
一方、成層燃焼の場合、圧縮行程噴射により噴射された
燃料がスパークプラグ５０付近に多くあってその部分の
混合気のみがリッチな状態にあるときに点火が行われ、
その炎によって周辺のリーンな混合気の部分も燃焼する
こととなる。

【００１６】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気バ
ルブ１２を介して排気ポート１０に導かれる。排気ポー
ト１０には、排気マニホルド６１、触媒コンバータ６２
等を備えた排気通路６０が接続されている。触媒コンバ
ータ６２には、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）
及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化と、空気中の窒素と燃え
残りの酸素とが反応して生成されるＮＯ_x（窒素酸化
物）の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されてい
る。こうして触媒コンバータ６２において浄化された排
気ガスが大気中に排出される。

【００１７】機関１には各種のセンサが取付けられてい
る。シリンダブロック２には、機関１の冷却水の温度を
検出するための水温センサ７４が取付けられている。吸
気通路３０には、吸入空気流量を検出するためのエアフ
ローメータ７０が取り付けられている。吸気通路３０に
おいて、スロットルバルブ３２の近傍には、その軸の回
動角度を検出するスロットル開度センサ７２とアクセル
踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度セ
ンサ７７とが設けられている。カムシャフト１３には、
クランク角（ＣＡ）に換算して７２０°ＣＡごとに基準
位置検出用パルスを発生させるクランク基準位置センサ
８０が設けられている。また、クランクシャフト７に
は、３０°ＣＡごとに回転速度検出用パルスを発生させ
るクランク角センサ８１が設けられている。

【００１８】電子制御装置（ＥＣＵ）９０は、燃料噴射
制御、点火制御、スロットル制御等を実行するマイクロ
コンピュータシステムである。ＥＣＵ９０においては、
各種制御のための前処理として、吸入空気流量信号、ス
ロットル開度信号、アクセル開度信号、冷却水温信号及
びバッテリ電圧信号が、一定クランク回転角毎に実行さ
れるＡＤ変換ルーチンによって取り込まれ、それぞれ吸
入空気流量データＧＡ、スロットル開度データＴＡ、ア
クセル開度データＡＣＰ、冷却水温データＴＨＷ及びバ
ッテリ電圧データＶＢとしてメモリの所定領域に格納さ
れる。また、クランク角センサ８１のパルス信号が入力
される毎に、そのパルス間隔から図示しないルーチンに
より機関回転速度が算出され、機関回転速度データＮＥ
としてメモリの所定領域に格納される。また、ＧＡ／Ｎ
Ｅなる演算が周期的に行われ、吸気量回転速度比データ
ＧＮとしてメモリの所定領域に格納される。

【００１９】ＥＣＵ９０は、燃料噴射制御において、基
本的に、高負荷・高速回転時には吸気行程噴射による均
質燃焼を実行することにより出力の向上を図る一方、低
負荷・低速回転時には圧縮行程噴射による成層燃焼を実
行することにより燃料消費率の向上を図る。ただし、機
関冷却水温ＴＨＷが低い場合には、均質燃焼が選択され
る。なお、機関負荷としては、吸気量回転速度比（機関
１回転当たりの吸入空気量）ＧＮ又はアクセル開度ＡＣ
Ｐが使用される。

【００２０】図２は、点火制御装置の全体構成を示す図
である。本実施形態は４気筒機関のため、４つのスパー
クプラグ５０が設けられている。そのスパークプラグ５
０ごとにイグナイタ内蔵点火コイル５２が設けられてい
る。イグナイタ内蔵点火コイル５２は、点火コイル５３
を収容するパッケージ内に、点火信号に基づき点火コイ
ル一次側の通電及び遮断を行うイグナイタ１００をも収
容するものである。

【００２１】ＥＣＵ９０は、点火指令手段として、機関
運転状態に応じて点火時期を演算し、第１気筒に係るイ
グナイタ１００に対しては点火信号ＩＧＴ１、第２気筒
に係るイグナイタ１００に対しては点火信号ＩＧＴ２、
第３気筒に係るイグナイタ１００に対しては点火信号Ｉ
ＧＴ３、第４気筒に係るイグナイタに対しては点火信号
ＩＧＴ４をそれぞれ出力する。クランク角度位置として
表される点火時期は、機関負荷と機関回転速度とに基づ
いて決定される。詳細には、均質燃焼を行うべき運転領
域にあるときには、均質燃焼用の所定のマップに基づく
補間演算により、吸気量回転速度比ＧＮと回転速度ＮＥ
とに応じた点火時期が決定される。一方、成層燃焼を行
うべき運転領域にあるときには、成層燃焼用の所定のマ
ップに基づく補間演算により、アクセル開度ＡＣＰと回
転速度ＮＥとに応じた点火時期が決定される。

【００２２】図３は、スパークプラグ５０、点火コイル
５３、イグナイタ１００及びバッテリ５６からなる１気
筒分の点火回路の構成を示す図である。イグナイタ１０
０は、スイッチング用パワートランジスタ１０２と点火
信号処理回路１０４とから構成される。点火信号処理回
路１０４は、後述するように、ＥＣＵ９０から出力され
る点火信号ＩＧＴを処理後点火信号ＰＩＧＴへと変換す
るものである。

【００２３】点火コイル５３の一次巻線５３ａの一端及
び二次巻線５３ｂの一端は、バッテリ５６の正電極に接
続されている。一次巻線５３ａの他端は、スイッチング
用パワートランジスタ１０２のコレクタに接続されてい
る。そのトランジスタ１０２のエミッタは接地され、そ
のベースには処理後点火信号ＰＩＧＴが印加されるよう
に構成されている。二次巻線５３ｂの他端は、スパーク
プラグ５０の中心電極５０ａに接続されている。スパー
クプラグ５０の外側電極５０ｂは、接地されている。こ
の回路において、まず、処理後点火信号ＰＩＧＴがハイ
(high)となり、トランジスタ１０２がオンすると、点火
コイル一次巻線５３ａに電流が流れる。次いで、処理後
点火信号ＰＩＧＴがロウ(low) とされて、トランジスタ
１０２がオフにされることにより、一次電流が遮断され
ると、点火コイル５３の二次巻線５３ｂに高電圧が誘起
され、その結果、スパークプラグ５０にて火花放電が起
こる。

【００２４】点火信号処理回路１０４は、多重点火信号
生成部１１０及び機関回転速度判定部１５０から構成さ
れる。機関回転速度判定部１５０は、点火信号ＩＧＴの
間隔が所定間隔以上であること、換言すれば、機関回転
速度が所定速度以下であることを検出し、多重点火信号
生成部１１０に指示する回路である。多重点火信号生成
部１１０は、点火信号ＩＧＴを受けて２回の点火繰り返
し信号を生成し、機関回転速度が所定速度以下のときに
は、その２回の点火繰り返し信号と点火信号ＩＧＴとを
合成して３回点火用の多重点火信号を処理後点火信号Ｐ
ＩＧＴとして出力する一方、機関回転速度が所定速度よ
り高いときには、点火信号ＩＧＴをそのまま処理後点火
信号ＰＩＧＴとして出力する回路である。以下、具体的
な回路構成及び動作について説明する。

【００２５】まず、多重点火信号生成部１１０の構成か
ら説明する。点火信号ＩＧＴは、インバータ１１２にお
いて反転され、抵抗器１１４を介してトランジスタ１１
８のベースに供給されるとともに、抵抗器１１６を介し
てトランジスタ１２０のベースに供給される。トランジ
スタ１１８のコレクタは、充電抵抗器１２２を介して電
源Ｖ_CCに接続されている。また、トランジスタ１１８の
コレクタと抵抗器１２２との接続点は、ダイオード１２
４のアノードに接続されている。ダイオード１２４のカ
ソードはコンデンサ１２６の一端に接続され、コンデン
サ１２６の他端は接地されている。ダイオード１２４と
コンデンサ１２６との接続点は定電流源１２８の一端に
接続され、定電流源１２８の他端はトランジスタ１２０
のコレクタに接続されている。トランジスタ１１８のエ
ミッタ及びトランジスタ１２０のエミッタは、ともに接
地されている。

【００２６】コンデンサ１２６の電位ＶＡは、４個のコ
ンパレータ１３０、１３２、１３４及び１３６に供給さ
れ、４つの基準電位Ｖ_TH1、Ｖ_TH2、Ｖ_TH3及びＶ_TH4
と比較される。コンパレータ１３０はＶＡ＜Ｖ_TH1を検
出し、コンパレータ１３２はＶ_TH2＜ＶＡを検出し、コ
ンパレータ１３４はＶＡ＜Ｖ_TH3を検出し、コンパレー
タ１３６はＶ_TH4＜ＶＡを検出する。４つの基準電位Ｖ
_TH1、Ｖ_TH2、Ｖ_TH3及びＶ_TH4は、Ｖ_TH4＜Ｖ_TH3＜
Ｖ_TH2＜Ｖ_TH1の関係にある。そして、コンパレータ１
３０及び１３２の各出力を入力するＡＮＤゲート１３８
の出力ＶＢは、Ｖ_TH2＜ＶＡ＜Ｖ_TH1のときハイとな
る。また、コンパレータ１３４及び１３６の各出力を入
力するＡＮＤゲート１４０の出力ＶＣは、Ｖ_TH4＜ＶＡ
＜Ｖ_TH3のときハイとなる。ＶＢとＶＣとは、ＯＲゲー
ト１４２に導かれ、信号ＶＤとなる。

【００２７】ＡＮＤゲート１４４は、機関回転速度判定
部１５０の出力ＶＧがハイのときに、ＯＲゲート１４２
の出力ＶＤをイネーブルし、ＯＲゲート１４６に伝達す
る。ＯＲゲート１４６は、ＡＮＤゲート１４４の出力と
元々の点火信号ＩＧＴとをＯＲ処理して処理後点火信号
ＰＩＧＴを出力する。

【００２８】以上のような回路構成を有する多重点火信
号生成部１１０の動作は、図４のタイムチャートに示さ
れる如きものとなる。まず、ＥＣＵ９０が、機関運転状
態に応じて点火時期ｔ₁を決定し、時刻ｔ₀から時刻ｔ
₁までオンとなる点火信号ＩＧＴを出力する。点火信号
ＩＧＴはそのまま処理後点火信号ＰＩＧＴに現れるた
め、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までバッテリ電圧が点火コイ
ル一次側へ印加されることとなる。この通電時間ｔ
_eは、バッテリ電圧ＶＢに応じて決定される。すなわ
ち、バッテリ電圧ＶＢが低下してくると、バッテリ電圧
ＶＢの印加を開始してから点火コイルにエネルギが蓄積
されるまでに要する時間が増大するため、ＥＣＵ９０は
バッテリ電圧ＶＢが低くなるほど通電時間ｔ_eを長く設
定する。

【００２９】点火信号ＩＧＴがハイになると、トランジ
スタ１１８及び１２０がともにオフとなり、コンデンサ
１２６が充電される。次いで、点火信号ＩＧＴがロウに
なると、トランジスタ１１８及び１２０がともにオンと
なり、コンデンサ１２６の電荷が定電流源１２８及びト
ランジスタ１２０を介して放電せしめられる。したがっ
て、図４に示されるように、点火信号ＩＧＴの変化に応
じて、コンデンサ１２６の電位ＶＡが変化する。このＶ
Ａの変化に応じてコンパレータ１３０、１３２、１３４
及び１３６の出力が変化し、その結果、図４に示される
ように、ＡＮＤゲート１３８の出力ＶＢはＶ_TH2＜ＶＡ
＜Ｖ_TH1のときハイとなり、また、ＡＮＤゲート１４０
の出力ＶＣはＶ_TH4＜ＶＡ＜Ｖ_TH3のときハイとなる。
後段のＯＲゲート１４２の出力ＶＤは、図４に示される
ように、Ｖ_TH4＜ＶＡ＜Ｖ_TH3又はＶ_TH2＜ＶＡ＜Ｖ
_TH1が成立するときにハイとなる。

【００３０】そして、機関回転速度判定部１５０の出力
ＶＧがハイのときには、ＡＮＤゲート１４４の出力にＯ
Ｒゲート１４２の出力ＶＤがそのまま現れる。ＯＲゲー
ト１４６はＡＮＤゲート１４４の出力と元々の点火信号
ＩＧＴとをＯＲ処理するものであるため、その出力たる
処理後点火信号ＰＩＧＴは、図４に示されるように、３
回、オン／オフすることとなる。その結果、図４に示さ
れるように、火花電流が３回ほど流れ、多重点火が実現
される。一方、機関回転速度判定部１５０の出力ＶＧが
ロウのときには、ＡＮＤゲート１４４にてＯＲゲート１
４２の出力ＶＤが抑止されるため、処理後点火信号ＰＩ
ＧＴは元々の点火信号ＩＧＴに一致し、多重点火の実行
が抑止される。

【００３１】次に、図３に戻り、機関回転速度判定部１
５０の構成について説明する。点火信号ＩＧＴが、抵抗
器１５２を介してトランジスタ１５４のベースに供給さ
れる。トランジスタ１５４のコレクタは、充電抵抗器１
５６を介して電源Ｖ_CCに接続されている。また、トラン
ジスタ１５４のコレクタと抵抗器１５６との接続点は、
ダイオード１５８のアノードに接続されている。ダイオ
ード１５８のカソードは回転速度判定用コンデンサ１６
０の一端に接続され、コンデンサ１６０の他端は接地さ
れている。トランジスタ１５４のエミッタも、接地され
ている。

【００３２】回転速度判定用コンデンサ１６０の電位Ｖ
Ｅは、コンパレータ１６２に供給され、基準電位Ｖ_TH5
と比較される。そして、コンパレータ１６２の出力は、
Ｖ_TH ₅＜ＶＥのとき、ハイとなり、リセット・セット・
フリップフロップ（ＲＳ−Ｆ／Ｆ）１６４をセットす
る。一方、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１６４のリセット端子には、点
火信号ＩＧＴが供給される。また、コンデンサ１６０の
非接地側の端子は、放電抵抗器１６６を介してトランジ
スタ１６８のコレクタに接続されている。そのトランジ
スタ１６８のエミッタは接地され、そのベースは抵抗器
１７０を介してＲＳ−Ｆ／Ｆ１６４の出力端子と接続さ
れている。

【００３３】また、回転速度判定用コンデンサ１６０の
電位ＶＥは、コンパレータ１７２に供給され、基準電位
Ｖ_TH6と比較される。コンパレータ１７２の出力は、Ｖ
Ｅ＜Ｖ_TH6とき、ハイとなり、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１７４をセ
ットする。一方、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１７４のリセット端子
は、多重点火信号生成部１１０においてＶ_TH4＜ＶＡで
あることを検出するコンパレータ１３６の出力に、イン
バータ１７６を介して接続されている。そして、ＲＳ−
Ｆ／Ｆ１７４の出力端子は、多重点火信号生成部１１０
のＡＮＤゲート１４４の一方の入力端子と接続されてい
る。

【００３４】以上のような回路構成を有する機関回転速
度判定部１５０の動作について、図５のタイムチャート
を用いて説明する。まず、点火信号ＩＧＴに対して多重
点火信号生成部１１０におけるコンデンサ１２６の電位
ＶＡが図５に示される如く変化するのは、前述した通り
である。一方、コンデンサ１６０の電位ＶＥについて説
明すると、点火信号ＩＧＴがハイからロウへと変化する
と、トランジスタ１５４がオフとなり、充電抵抗器１５
６及びダイオード１５８を介してコンデンサ１６０は急
速に充電される。そして、コンパレータ１６２によりＶ
Ｅが設定電圧Ｖ _TH5に達したことが検出されると、ＲＳ
−Ｆ／Ｆ１６４がセットされ、その出力がハイとなり、
それが抵抗器１７０を介してトランジスタ１６８をター
ンオンすることで、放電抵抗器１６６を介してのコンデ
ンサ１６０の放電が始まる。なお、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１６４
は、予め、ＩＧＴの立ち上がり時点でリセットされる。

【００３５】コンパレータ１７２の出力ＶＦは、図５に
示されるとおり、ＶＥ＜Ｖ_TH6が成立する区間にわたっ
てハイとなる。そして、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１７４は、コンパ
レータ１７２の出力ＶＦがハイとなるのに応じてセット
される。一方、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１７４は、多重点火信号生
成部１１０におけるコンデンサ１２６の電位ＶＡが基準
電位Ｖ_TH4以下に落ちたときにリセットされる。

【００３６】機関回転速度が低いことにより点火信号Ｉ
ＧＴのパルス間隔が大きくなる場合、すなわち図５にお
けるＩＧＴの第１及び第２のパルスのようになる場合に
は、回転速度判定用コンデンサ１６０の電位ＶＥが基準
電位Ｖ_TH6に落ちてＲＳ−Ｆ／Ｆ１７４がセットされた
後に次の点火信号ＩＧＴが来るため、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１７
４の出力ＶＧがハイであることに応じて、前述のように
多重点火信号生成部１１０によって出力される処理後点
火信号ＰＩＧＴは、多重点火信号となる。

【００３７】一方、機関回転速度が高いことにより点火
信号ＩＧＴのパルス間隔が小さくなる場合、すなわち図
５におけるＩＧＴの第２及び第３のパルスのようになる
場合には、回転速度判定用コンデンサ１６０の電位ＶＥ
が基準電位Ｖ_TH6に落ちる前に次の点火信号ＩＧＴが来
てしまうため、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１７４の出力ＶＧがロウで
あることに応じて、前述のように多重点火信号生成部１
１０によって出力される処理後点火信号ＰＩＧＴとして
は、元々の点火信号ＩＧＴが単にそのまま出力されるこ
ととなる。

【００３８】かくして、機関回転速度が所定速度（例え
ば２０００ｒｐｍ）以上のときに多重点火を停止し、１
回点火とすることが可能となる。この切り替えを行うべ
き回転速度は、ＣＲ放電回路の時定数、コンパレータの
基準電位等の回路定数によって設定されることができ
る。このように高速回転領域で多重点火を停止するの
は、２回目以降の点火時期がクランク角度で遅れ、上死
点を超えて火花を飛ばすようになると、スパークプラグ
の消耗が著しいためである。

【００３９】以上の説明では、図４に示される放電時間
ｔ_dの設定については、何も説明していないが、燃焼変
動との関係から次のように設定することが好ましい。す
なわち、本実施形態のように、イグナイタで点火の繰り
返し信号を作成する構成では、運転状態（特に、機関負
荷情報）を認識し反映させることが困難であるため、成
層燃焼領域以外の運転領域においても多重点火を実行す
ることとなる。その場合、機関始動後の暖機過程や均質
燃焼を行う領域では、１回目の放電時間ｔ_dが短いと、
燃焼変動が発生するおそれがある。

【００４０】すなわち、均質燃焼時における放電時間ｔ
_dと燃焼変動との関係を示すと、図６に示されるように
なる。この図から判るように、放電時間ｔ_dが０．８ｍ
ｓよりも小さくなると、燃焼変動が急に大きくなる。ま
た、放電時間ｔ_dが１．０ｍｓよりも大きくなると、燃
焼は安定状態に入る。したがって、放電時間ｔ_dは、好
ましくは０．８ｍｓ以上であり、より好ましくは１．０
ｍｓ以上である。そして、このような放電時間ｔ_dが確
保されるように多重点火信号生成部１１０の回路定数を
設定することが好ましい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多重点火を行うに際し、点火信号を作成するまでの機構
として従来の１回点火の機構をそのまま利用することが
でき、しかも安全性を確保しつつ多気筒機関への適用が
可能な、筒内噴射式火花点火機関の点火制御装置が提供
される。すなわち、各気筒ごとに多重点火信号を生成す
る装置を設けているため、ある気筒に係る装置が故障し
た場合、当該気筒についてのみ燃料カットを実施するこ
とで、車両の走行を維持することができ、触媒の劣化も
防ぐことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る点火制御装置を備え
た電子制御式内燃機関の全体概要図である。

【図２】点火制御装置の全体構成を示す図である。

【図３】１気筒分の点火回路の構成を示す図である。

【図４】多重点火信号生成部の動作を説明するための信
号タイムチャートである。

【図５】機関回転速度判定部の動作を説明するための信
号タイムチャートである。

【図６】均質燃焼条件における放電時間と燃焼変動との
関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１…筒内直接噴射式直列４気筒４ストロークサイクルレ
シプロガソリン機関２…シリンダブロック３…シリンダヘッド４…気筒５…ピストン６…コネクティングロッド７…クランクシャフト８…燃焼室９…吸気ポート１０…排気ポート１１…吸気バルブ１２…排気バルブ１３…吸気側カムシャフト１４…排気側カムシャフト１５…吸気側カム１６…排気側カム１７，１８，１９…タイミングプーリ２０…タイミングベルト３０…吸気通路３１…エアクリーナ３２…スロットルバルブ３３…サージタンク３４…吸気マニホルド３７…スロットルモータ４０…燃料噴射弁４１…燃料タンク４２…燃料ポンプ４３…燃料配管４４…高圧ポンプ５０…スパークプラグ５２…イグナイタ内蔵点火コイル５３…点火コイル５６…バッテリ６０…排気通路６１…排気マニホルド６２…触媒コンバータ７０…エアフローメータ７２…スロットル開度センサ７４…水温センサ７７…アクセル開度センサ８０…クランク基準位置センサ８１…クランク角センサ９０…電子制御装置（ＥＣＵ）１００…イグナイタ１０２…パワートランジスタ１０４…点火信号処理回路１１０…多重点火信号生成部１５０…機関回転速度判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田和弘愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3G019 AA08 AA09 AB01 AB02 AB04 BB08 DC06 GA01 GA02 GA05 GA08 GA09 GA11 KC08 3G023 AA01 AA18 AB01 AC04 AG01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各気筒のスパークプラグごとに設けられ
た点火コイルと、各点火コイルごとに設けられ点火信号
に基づき点火コイル一次側の一次電流の通電及び遮断を
行うイグナイタと、機関運転状態に応じて点火時期を演
算して各イグナイタに対し点火信号を出力する点火指令
手段と、を備えた筒内噴射式火花点火機関の点火制御装
置において、入力される１回の点火信号を予め複数回の点火信号に変
換する点火信号処理回路を各イグナイタ内に設けたこと
を特徴とする、筒内噴射式火花点火機関の点火制御装
置。
【請求項２】前記点火信号処理回路は、入力される点
火信号の間隔から把握される機関回転速度が所定速度以
下のときのみ前記点火信号の変換を行う、請求項１に記
載の筒内噴射式火花点火機関の点火制御装置。
【請求項３】前記イグナイタは前記点火コイルに内蔵
されたものである、請求項１又は請求項２にに記載の筒
内噴射式火花点火機関の点火制御装置。