JP2001003845A - 内燃機関の点火方法と点火装置 - Google Patents

内燃機関の点火方法と点火装置

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JP2001003845A
JP2001003845A JP11172545A JP17254599A JP2001003845A JP 2001003845 A JP2001003845 A JP 2001003845A JP 11172545 A JP11172545 A JP 11172545A JP 17254599 A JP17254599 A JP 17254599A JP 2001003845 A JP2001003845 A JP 2001003845A
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JP
Japan
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ignition
internal combustion
combustion engine
control unit
electronic control
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JP11172545A
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English (en)
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Masayuki Nishimura
雅之 西村
Yasuhiro Wakatsuki
保宏 若月
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Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジンの静粛性、NOxの低減を図った点火
コイルを提供する。 【構成】点火栓を有する内燃機関において、運転条件に
応じた点火回数、各々の点火時期、各々の点火の放電時
間、各々の点火のエネルギーを1つのサイクルの中で最
適に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は1気筒に1個以上の
点火栓を備え、フルトランジスタ式の誘導放電点火タイ
プにより構成された内燃機関の点火装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の各気筒に複数個の点火栓を設
け、運転状況に応じた点火栓の点火方法も多重点火と単
点火を選択していることは周知であり、このような点火
系には容量放電形点火装置もしくは、容量放電形点火装
置に放電持続時間を延長する回路を加えた装置によって
成しえている。
【0003】さらにはフルトランジスタ式の誘導放電点
火タイプによっても複数の点火栓への点火タイミングを
制御のみである。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】これらの従来技術
においては、複数回の点火をすることによる各々の点火
は一連の点火の点火エネルギーは固定値であり、各々の
点火に関して点火エネルギーが制御されることはなかっ
た。
【0005】また、一連の点火における点火回数と点火
時期と点火エネルギーの総合的な制御が実施されてはい
なかった。
【0006】これらは、内燃機関の燃焼を制御するには
不十分であり、エンジンの静粛性、NOxの低減には限
界があった。
【0007】
【課題を解決しようとする手段】上記課題を解決するた
めに、本発明は、少なくともフルトランジスタ式の誘導
放電点火タイプの装置にて前記従来技術にあるような点
火回数の制御ができることを特徴としている。
【0008】さらに本発明は、少なくともフルトランジ
スタ式の誘導放電点火タイプの装置にて前記従来技術に
あるような点火回数の制御と、それら点火1つ1つの点
火時期制御を実現する。
【0009】さらに本発明は、少なくともフルトランジ
スタ式の誘導放電点火タイプの装置にて前記技術にある
ような点火回数の制御と、それら各々の点火の点火時期
制御と各々の点火の点火エネルギー制御を実現する。
【0010】また、点火回数と点火時期と点火エネルギ
ーが制御されるのであれば、容量放電形点火装置におい
ても課題を解決する手段として成しえる。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、内燃機関の点火装置において、燃焼室
の点火動作中の圧縮行程から膨張行程にかけてなされる
1サイクル中の点火プラグの点火動作が所定のタイミン
グにより2乃至5回の点火回数により行われることを特
徴とした内燃機関の点火方法とする。
【0012】または、内燃機関の点火装置において、燃
焼室の点火動作中の圧縮行程から膨張行程にかけてなさ
れる1サイクル中の点火プラグの点火動作中に点火エネ
ルギを変化させることを特徴とした内燃機関の点火方法
としてもよい。
【0013】または、内燃機関の点火装置において、燃
焼室の点火動作中の圧縮行程から膨張行程にかけてなさ
れる1サイクル中の点火プラグの点火動作中に放電時間
を変化させることを特徴とした内燃機関の点火方法とし
てもよい。
【0014】または、内燃機関の点火装置において、燃
焼室の点火動作中の圧縮行程から膨張行程にかけてなさ
れる1サイクル中の点火プラグの点火動作中に点火時期
を変化させることを特徴とした内燃機関の点火方法とし
てもよい。
【0015】または、上記構成のうち、少なくとも2つ
以上組み合わせた内機関の点火方法としてもよいし、点
火プラグの点火動作を制御する電子制御ユニットを備え
るとともに、当該点火プラグの点火動作を制御する電子
制御ユニットが、機関回転数検出手段と、機関負荷検出
手段とを用いて上記の制御の条件を予め記憶しているR
OMからなる記憶手段と、CPUからなる点火信号が決
定される手段とから構成してもよい。
【0016】
【作用】上記構成によれば、エンジンの運転条件に応じ
て適切な点火回数と点火時期と点火エネルギーが制御で
きるため、エンジンの静粛性、燃費向上、HCの低減、
NOxの低減に効果が得られる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図1は本発明に係る内燃機関のエンジンの点
火制御装置の一例を示す構成図である。図1は4気筒内
燃機関におけるシリンダブロックAには4個のシリンダ
が並設されており、シリンダそれぞれに摺動自在に組み
込まれたピストンBとシリンダブロックAの上部に結合
されるシリンダヘッドCとの間には燃焼室がそれぞれ形
成される。そして、各シリンダに対応する部分でシリン
ダヘッドには、燃焼室の天井面に開口する一個の吸気弁
口と、その吸気弁口に接続する吸気ポートと、燃焼室の
天井面に開口する一個の排気弁口と、その排気弁口に接
続する排気ポートとが配置されるとともに、前記吸気弁
口を開閉する吸気弁Eと、前記排気弁口を開閉する排気
弁Dとが開閉移動可能に配設される。吸気弁とシリンダ
ヘッド との間には弁ばねが取り付けられ、排気弁とシ
リンダヘッド との間には弁ばねがそれぞれ取り付けら
れる。またシリンダヘッド には、燃焼室の天井面に、
点火プラグFが配設される。吸気ポートには燃料を噴射
するための噴射弁が各吸気ポートに配置される。この場
合、図示しない燃料を噴射する噴射弁Gを燃焼室へ直接
噴射するための噴射弁配置のいずれかであってもよい。
【0018】一方、シリンダヘッド の上部には、吸気
弁Eの軸線延長上に軸線を有して各シリンダの配列方向
に延びるとともに図示しないクランクシャフトに1/2
の減速比で連動連結される吸気弁E側カムシャフトと、
排気弁Dの軸線延長上に軸線を有して各シリンダの配列
方向に延びるとともに図示しないクランクシャフトに1
/2の減速比で連動連結される排気弁D側カムシャフト
が回転自在に配置される。
【0019】電子制御ユニットNは、双方向性バスによ
って接続されるROM(リードオンリメモリ)Q、RA
M(ランダムアクセスメモリ)U、CPU(セントラル
プロセッサユニット)T、タイマ、入力ポートSおよび
出力ポートを具備している。この電子制御ユニットNに
は、エンジン回転数を検出するクランク角センサHが入
力ポートに接続され、スロットル開度を検出するスロッ
トル開度センサIはAD変換器Rを介して入力ポートに
接続され、水温を検出する水温センサJはAD変換器R
を介して入力ポートに接続され、および吸気負圧を検出
する吸気圧力センサKがAD変換器Rを介して接続さ
れ、その電子制御ユニットNの点火制御手段Pによって
点火プラグFの着火が制御される。
【0020】図2示すように、点火プラグFは、それぞ
れ対応するイグナイタMに接続される。電子制御ユニッ
トNからは、点火制御手段Pの点火制御手段を示す図3
のフローチャートに基づき図4のような点火フォーマッ
トが決定される。図3のフローチャートは、まずスロッ
トル開度センサIによるスロットル開度の情報が読み込
まれる。次に、クランク角センサHによる機関回転数、
すなわちエンジン回転数がクランク角センサHからの出
力周期から電子制御ユニットNによって演算される。次
に、吸気管圧力センサKから機関負荷となる情報が読み
込まれる。次に、水温センサJから機関の暖気情報とな
る情報が読み込まれる。また、電子制御ユニットNでは
バッテリーの電源電圧も読み込んでいる。これら読み込
まれる情報の順序に優先順位及び、同タイミングによる
読み込み制約はない。これら読み込まれた情報のうちエ
ンジン回転数と吸気管圧力に対応した第n(1,2,
3,・・・n)の点火の点火エネルギーの設定となる通
電時間が、電子制御ユニットNの記憶手段よって記憶さ
れた設定値が点火制御手段Pによって決定される。次
に、エンジン回転数と吸気管圧力に対応した第n(1,
2,3・・・n)の点火の点火時期が、電子制御ユニッ
トNの記憶手段よって記憶された設定値が点火制御手段
Pによって決定される。次に、エンジンの回転数と吸気
管圧力に対応した第n(1,2,3,・・・n)の点火
の放電時間が、電子制御ユニットNの記憶手段よって記
憶された設定値が点火制御手段Pによって決定される。
このとき、エンジン回転数と吸気管圧力に対応した第n
(1,2,3,・・・n)の点火の各種設定値が存在し
得ないとき、すなわちは第1の点火のみであった場合は
上記記憶手段の記憶値は0が記憶されていてもよい。点
火制御手段によって決定された設定値は電子制御ユニッ
トNのタイマにセットされタイマは電子制御ユニットN
内ので設定されたクロックによってダウンカウントされ
0に達したときに種々の設定における点火に関する信号
が変化させられ、これは図4に示す信号であり、この例
では3回の点火回数を示している。まず第1の点火の点
火時期に信号の立ち下がりが来るように、第1の点火の
エネルギーになる通電時間分の時間がセットされ点火信
号は立ち上がる。次に第1の点火の放電時間分の時間が
タイマにセットされる準備がなされ、放電期間中は点火
信号は立ち上がったままである。このように第2の点
火、第3の点火処理が同様に実行され図4の点火フォー
マットが完成する。この点火フォーマットによる点火信
号と、イグナイタMにより決定された点火フォーマット
にて実際に点火させた時のイグニッションコイルOの1
次側に流れる電流波形と2次側に誘導される電圧波形を
図9(b)に示す。なお、点火フォーマットは電子制御
ユニットNの学習機能により時々刻々更新されても問題
はない。
【0021】図5は、電子制御ユニットNの入力ポート
Sに接続されたエンジンのクランク角センサHの周期を
をもとにCPU(セントラルプロセッサユニット)Tに
よって演算されたクランク軸回転の変動値であり、この
値はRAM(ランダムアクセスメモリ)Uに時々刻々書
き込まれ更新され、外部に出力されることはない。しか
し、実験的にはこのRAM(ランダムアクセスメモリ)
Uに書き込まれている変動値を読み出しことができ、図
5はその時の様子を意味している。この変動値はアイド
リング時に運転者ならびに同乗者が体感することができ
るサージと相関性があると定義のもとにある。つまり、
このサージ有無がもしくは大小によって運転者ならびに
同乗者がいだく不快感に大きく影響を与える。図5
(a)は、放電持続時間が2.5mSで2次電流が10
0mAのコイル仕様で図8に示す1回の点火による変動
値の推移である。一方、図5(b)は放電持続時間が
1.0mSで2次電流が80mAのコイル仕様で点火回
数と、図9に示す各点火の点火時期と、各点火の放電時
間と、各点火の点火エネルギーを最適に制御したときの
変動値の推移である。図5から明らかのように図5
(b)の点火フォーマットの制御によってアイドリング
時の安定性が向上していることが伺える。この変動にお
いて一定のしきい値を超過するサージの回数と、一定の
式位置を超過するサージのピーク値の関係を表すグラフ
を図6に示す。この図6から、点火フォーマットを持っ
た点火が、1回の点火よりも一定のしきい値を超過する
サージの回数が少なく、さらにはそのサージのピーク値
が小さいことが読みとることができ、この図6からも点
火フォーマットを持った点火が、1回の点火が優れてい
ることが伺える。
【0022】図7は実際にエンジンから排出される排気
ガス成分であるNOx(窒素酸化物)を計測した時のグ
ラフであり、この計測にあたっては、シリンダ内に直接
燃料を噴射するエンジンを使用しており、図7(a)は
燃料噴射終了時期を一定とした場合、横軸を初回の点火
時期、縦軸をNOxの排出量からなるグラフである。図
7(b)は初回の点火時期を一定とした場合、横軸を燃
料噴射終了時期、縦軸をNOxの排出量からなるグラフ
である。いずれの図7は点火フォーマットが1回の点火
と点火回数と各点火時期と角放電時間と各エネルギーを
最適に制御した点火フォーマットにおけるNOxの排出
量を比較したものである。図7(a)から明らかのよう
に最適に制御された点火フォーマットでNOxの排出量
を抑制することができる。図7(b)も同様に最適に制
御された点火フォーマットによってNOxの排出量が抑
制できることが伺える。なお、図7はエンジン回転数一
定、出力一定、空燃比一定、ERG率一定の条件下の結
果である。
【0023】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の小設計
変更を行うことが可能である。特に上記実施例において
は、4サイクルエンジンの点火時の動作を示したが、他
の例えば2サイクルエンジンやロータリーエンジンをは
じめとする、点火プラグを使用して点火を行う内燃機関
であれば、同様の構成において制御が可能になる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明により、点火
フォーマットが最適に制御されるので、内燃機関のアイ
ドリング時のエンジンの回転変動を1回点火の時よりも
抑制することができる。また、点火フォーマットが最適
に制御されるので、NOxの排出量を1回点火の時より
も低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の部分的な断面図
【図2】イグナイタとイグニッションコイルと点火栓の
接続図
【図3】フローチャート
【図4】点火フォーマットの説明図
【図5】回転の変動図
【図6】変動の定量化を示すグラフ
【図7】燃料噴射終了時期および初回点火時期とNOx
排出量の関連を表すグラフ
【図8】1回点火を表す図
【図9】点火フォーマットを表す図
【符号の説明】
図において同一符号は同一、または相当部分を示す。 A シリンダブロック B ピストン C シリンダヘッド D 排気弁 E 吸気弁 F 点火プラグ G 噴射弁 H クランク角センサ I スロットル開度センサ J 水温センサ K 吸気圧力センサ L 点火プラグ M イグナイタ N 電子制御ユニット O イグニッションコイル P 点火制御手段 Q ROM R AD変換器 S 入力ポート T CPU U RAM

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の点火装置において、燃焼室の点
    火動作中の圧縮行程から膨張行程にかけてなされる1サ
    イクル中の点火プラグの点火動作が所定のタイミングに
    より2乃至5回の点火回数により行われることを特徴と
    した内燃機関の点火方法。
  2. 【請求項2】内燃機関の点火装置において、燃焼室の点
    火動作中の圧縮行程から膨張行程にかけてなされる1サ
    イクル中の点火プラグの点火動作中に点火エネルギを変
    化させることを特徴とした内燃機関の点火方法。
  3. 【請求項3】内燃機関の点火装置において、燃焼室の点
    火動作中の圧縮行程から膨張行程にかけてなされる1サ
    イクル中の点火プラグの点火動作中に放電時間を変化さ
    せることを特徴とした内燃機関の点火方法。
  4. 【請求項4】内燃機関の点火装置において、燃焼室の点
    火動作中の圧縮行程から膨張行程にかけてなされる1サ
    イクル中の点火プラグの点火動作中に点火時期を変化さ
    せることを特徴とした内燃機関の点火方法。
  5. 【請求項5】請求項1乃至4を少なくとも2つ以上組み
    合わせたことを特徴とする内機関の点火方法。
  6. 【請求項6】点火プラグの点火動作を制御する電子制御
    ユニットを備えたことを特徴とする請求項1または2、
    3、4、5に記載の内燃機関の点火装置。
  7. 【請求項7】点火プラグの点火動作を制御する電子制御
    ユニットが、機関回転数検出手段と、機関負荷検出手段
    とを用いて上記の制御の条件を予め記憶しているROM
    からなる記憶手段と、CPUからなる点火信号が決定さ
    れる手段とから構成されたことを特徴とする請求項6に
    記載の内燃機関の点火装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10527020B2 (en) 2016-08-04 2020-01-07 Denso Corporation Ignition apparatus for internal combustion engines

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10527020B2 (en) 2016-08-04 2020-01-07 Denso Corporation Ignition apparatus for internal combustion engines

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