JP2002180948A - 内燃機関の多重点火装置 - Google Patents
内燃機関の多重点火装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】経年変化による燃料噴射ノズル劣化や吸排気ポ
ートのカーボン付着による気流変化、空燃比変化等によ
り着火しにくくなった場合、混合気を完全燃焼させるだ
けの点火エネルギーを与えられず燃焼が悪化し、回転数
が不安定となり、正常な点火が行えない。 【解決手段】イオン電流が継続している時間又は角度を
を計測し、計測した時間又は角度の変動率を演算し、そ
の変動率を演算した際の内燃機関の運転状態を検出し、
検出した運転状態における得られた変動率が内燃機関の
運転状態に応じてあらかじめ設定した目標変動率に成る
ように多重点火回数を制御する。
ートのカーボン付着による気流変化、空燃比変化等によ
り着火しにくくなった場合、混合気を完全燃焼させるだ
けの点火エネルギーを与えられず燃焼が悪化し、回転数
が不安定となり、正常な点火が行えない。 【解決手段】イオン電流が継続している時間又は角度を
を計測し、計測した時間又は角度の変動率を演算し、そ
の変動率を演算した際の内燃機関の運転状態を検出し、
検出した運転状態における得られた変動率が内燃機関の
運転状態に応じてあらかじめ設定した目標変動率に成る
ように多重点火回数を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１サイクルの点火
時期に連続して点火を繰り返すことのできる内燃機関の
多重点火装置に関する。
時期に連続して点火を繰り返すことのできる内燃機関の
多重点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の内燃機関は燃費改善やエミッショ
ン低減のために、混合気の空燃比をリーンにしたり、排
ガス中のＮＯx低減のために排ガスに一部を吸気側に還
元したり、さらに、燃焼速度の早期化をねらった吸排気
ポート改善を行っているリーンバーンエンジンが提案さ
れ、又、さらに薄い空燃比の混合気を燃焼させる為に筒
内噴射ガソリンエンジンが実用化されている。
ン低減のために、混合気の空燃比をリーンにしたり、排
ガス中のＮＯx低減のために排ガスに一部を吸気側に還
元したり、さらに、燃焼速度の早期化をねらった吸排気
ポート改善を行っているリーンバーンエンジンが提案さ
れ、又、さらに薄い空燃比の混合気を燃焼させる為に筒
内噴射ガソリンエンジンが実用化されている。
【０００３】しかしながら、これらの内燃機関は従来型
の内燃機関に比べて、点火プラグ周辺の混合気の気薄化
や気流速上昇や、筒内噴射ガソリンエンジンに於いては
成層混合気のばらつき等が原因で着火しにくいという問
題が生じている。
の内燃機関に比べて、点火プラグ周辺の混合気の気薄化
や気流速上昇や、筒内噴射ガソリンエンジンに於いては
成層混合気のばらつき等が原因で着火しにくいという問
題が生じている。
【０００４】これらの解決手段として、予め設定された
点火時期に前記イグナイタをスイッチング（点火動作）
させ、この点火後にもさらに連続してスイッチング（点
火動作）を繰り返し多重点火させる事で、放電は間欠的
ではあるが着火期間を長くし、確実に燃料への着火が行
える技術が提案されている。
点火時期に前記イグナイタをスイッチング（点火動作）
させ、この点火後にもさらに連続してスイッチング（点
火動作）を繰り返し多重点火させる事で、放電は間欠的
ではあるが着火期間を長くし、確実に燃料への着火が行
える技術が提案されている。
【０００５】又、この多重点火方式は従来の内燃機関点
火装置においても、小型や軽量化、低コスト等を目的と
して、通常の点火装置と同等の点火エネルギーとなるよ
う、小エネルギー点火コイルを多重点火させることで、
同一の着火エネルギーを得ることも知られている。
火装置においても、小型や軽量化、低コスト等を目的と
して、通常の点火装置と同等の点火エネルギーとなるよ
う、小エネルギー点火コイルを多重点火させることで、
同一の着火エネルギーを得ることも知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の多
重点火装置は、予め設定された点火回数だけ多重放電し
ており、経年変化による燃料噴射ノズル劣化や吸排気ポ
ートのカーボン付着による気流変化、空燃比変化等によ
りさらに着火しにくくなった場合、混合気を完全燃焼さ
せるだけの点火エネルギーを与えられず燃焼が悪化し、
特にアイドリング等で内燃機関の回転数が不安定とな
り、最終的には点火が行えない失火状態に至るという問
題があった。
重点火装置は、予め設定された点火回数だけ多重放電し
ており、経年変化による燃料噴射ノズル劣化や吸排気ポ
ートのカーボン付着による気流変化、空燃比変化等によ
りさらに着火しにくくなった場合、混合気を完全燃焼さ
せるだけの点火エネルギーを与えられず燃焼が悪化し、
特にアイドリング等で内燃機関の回転数が不安定とな
り、最終的には点火が行えない失火状態に至るという問
題があった。
【０００７】本発明はこのような事情を考慮してなされ
るものであり、内燃機関の多重点火装置の着火性能を向
上させることを目的としている。
るものであり、内燃機関の多重点火装置の着火性能を向
上させることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては次のような手段を用いる。請求項
１の内燃機関の多重点火装置は、点火プラグの放電によ
り混合気が燃焼する際に、点火プラグの電極間に発生す
るイオン電流検出手段を備えることで、混合気の燃焼状
態、すなわち、イオン電流の状態によって、多重点火回
数すなわち点火エネルギーを制御することで、確実にか
つ、安定した燃焼が得られる。
に、本発明においては次のような手段を用いる。請求項
１の内燃機関の多重点火装置は、点火プラグの放電によ
り混合気が燃焼する際に、点火プラグの電極間に発生す
るイオン電流検出手段を備えることで、混合気の燃焼状
態、すなわち、イオン電流の状態によって、多重点火回
数すなわち点火エネルギーを制御することで、確実にか
つ、安定した燃焼が得られる。
【０００９】尚、点火時期に応じて決定される点火開始
時点からイオン電流が継続している時間又は角度を計測
し、この変動率と平均有効燃焼圧力の変動率と相関関係
があり、イオン電流から得られる変動率を安定させるこ
とで、燃焼を安定させられることはすでに公知である。
時点からイオン電流が継続している時間又は角度を計測
し、この変動率と平均有効燃焼圧力の変動率と相関関係
があり、イオン電流から得られる変動率を安定させるこ
とで、燃焼を安定させられることはすでに公知である。
【００１０】すなわち、点火時期に応じて決定される点
火開始時点からイオン電流が継続している時間又は角度
を計測し、計測した時間又は角度の変動率を演算し、そ
の変動率を演算した際の内燃機関の燃焼状態を検出し、
検出した燃焼状態における得られた変動率が内燃機関の
燃焼状態に応じてあらかじめ設定した目標変動率に成る
ように多重点火回数を制御することを特徴とする内燃機
関の多重点火装置とする。
火開始時点からイオン電流が継続している時間又は角度
を計測し、計測した時間又は角度の変動率を演算し、そ
の変動率を演算した際の内燃機関の燃焼状態を検出し、
検出した燃焼状態における得られた変動率が内燃機関の
燃焼状態に応じてあらかじめ設定した目標変動率に成る
ように多重点火回数を制御することを特徴とする内燃機
関の多重点火装置とする。
【００１１】
【作用】以上本発明による内燃機関の多重点火装置は、
経年変化による、燃料噴射ノズル劣化や吸排気ポートの
カーボン付着による気流変化、空燃比変化等によりさら
に着火しにくくなった場合でも、混合気を完全燃焼させ
るだけの点火エネルギーを確実に与えることができ着火
性能をさらに向上させることができる。
経年変化による、燃料噴射ノズル劣化や吸排気ポートの
カーボン付着による気流変化、空燃比変化等によりさら
に着火しにくくなった場合でも、混合気を完全燃焼させ
るだけの点火エネルギーを確実に与えることができ着火
性能をさらに向上させることができる。
【００１２】
【実施例】本発明の１実施例を示す図１において、一次
巻線と二次巻線を有する昇圧トランス構造からなり、高
圧側に点火用高電圧を発生する点火コイル１と、前記点
火コイルの高圧側に接続され、前記点火用高電圧の印加
により放電して内燃機関の気筒内の混合気を着火する点
火プラグ２と、前記点火コイルの一次電流をスイッチン
グするイグナイタ３が接続され、このイグナイタ３のベ
ース側にはＥＣＵ５が接続されている。
巻線と二次巻線を有する昇圧トランス構造からなり、高
圧側に点火用高電圧を発生する点火コイル１と、前記点
火コイルの高圧側に接続され、前記点火用高電圧の印加
により放電して内燃機関の気筒内の混合気を着火する点
火プラグ２と、前記点火コイルの一次電流をスイッチン
グするイグナイタ３が接続され、このイグナイタ３のベ
ース側にはＥＣＵ５が接続されている。
【００１３】一方、点火コイル１の二次巻線低圧側には
点火プラグの放電により混合気が燃焼する際に、点火プ
ラグの電極間に発生するイオン電流検出手段４が接続さ
れており、当該イオン検出手段４の出力は点火制御手段
（ＥＣＵ）５に接続されている。
点火プラグの放電により混合気が燃焼する際に、点火プ
ラグの電極間に発生するイオン電流検出手段４が接続さ
れており、当該イオン検出手段４の出力は点火制御手段
（ＥＣＵ）５に接続されている。
【００１４】ＥＣＵ５は周知の中央処理装置としてCP
U、制御プログラムを格納したROM、各種データを格納し
たＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ、入出力回路
回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演
算回路として構成されている。このＥＣＵ５によりその
時々の機関燃焼状態に対応する点火時期に、前記イグナ
イタ３を連続してスイッチングを繰り返す多重点火信号
が入力される。
U、制御プログラムを格納したROM、各種データを格納し
たＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ、入出力回路
回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演
算回路として構成されている。このＥＣＵ５によりその
時々の機関燃焼状態に対応する点火時期に、前記イグナ
イタ３を連続してスイッチングを繰り返す多重点火信号
が入力される。
【００１５】前記図１の動作を図２に示す波形に従って
説明する。図２には、図１の各点から得られる信号波形
が図示してある。周知のようにトランジスタ３のベース
Ｓ１部分に点火信号ＩＧＴが供給され、前期点火信号Ｉ
ＧＴの立ち上がり／立ち下がりでイグナイタがオン／オ
フを繰り返す。イグナイタ３がオンするとバッテリ６か
ら点火コイル１の一次巻線７に一次電流Ｉ１が流れ、そ
の後、イグナイタ３がオフすると点火コイル１の一次巻
線７の一次電流Ｉ１が遮断されて、二次巻線８に高電圧
Ｖ２が誘起され、この高電圧Ｖ２によって点火プラグ２
の電極に火花放電が発生する。この火花放電は点火信号
IGTのオン／オフ回数に応じて発生する。この火花放電
によって内燃機関内の混合気が燃焼状態にいってイオン
検出手段４によりイオン電流「Icmb」が流れる。このイ
オン電流「Icmb」は燃焼時は０Vより大ききな出力が得
られ、失火もしくは着火しない場合は０Ｖとなる。この
イオン電流「Icmb」が図１に示すＥＣＵ５に入力され、
燃焼状態を判断し点火信号IGTの多重点火回数を制御す
る。
説明する。図２には、図１の各点から得られる信号波形
が図示してある。周知のようにトランジスタ３のベース
Ｓ１部分に点火信号ＩＧＴが供給され、前期点火信号Ｉ
ＧＴの立ち上がり／立ち下がりでイグナイタがオン／オ
フを繰り返す。イグナイタ３がオンするとバッテリ６か
ら点火コイル１の一次巻線７に一次電流Ｉ１が流れ、そ
の後、イグナイタ３がオフすると点火コイル１の一次巻
線７の一次電流Ｉ１が遮断されて、二次巻線８に高電圧
Ｖ２が誘起され、この高電圧Ｖ２によって点火プラグ２
の電極に火花放電が発生する。この火花放電は点火信号
IGTのオン／オフ回数に応じて発生する。この火花放電
によって内燃機関内の混合気が燃焼状態にいってイオン
検出手段４によりイオン電流「Icmb」が流れる。このイ
オン電流「Icmb」は燃焼時は０Vより大ききな出力が得
られ、失火もしくは着火しない場合は０Ｖとなる。この
イオン電流「Icmb」が図１に示すＥＣＵ５に入力され、
燃焼状態を判断し点火信号IGTの多重点火回数を制御す
る。
【００１６】イオン電流による燃焼状態の判定方法は、
図３のようになっている。図３に示すように、正常燃焼
の場合、イオン電流は急激に流れた後、上死点ＴＤＣ手
前で減少した後再び増加し、燃焼圧が最大となるクラン
ク角近傍でイオン電流が最大となるピーク値になること
に基づいて行うものである。これに対し不安定燃焼の場
合は、図４に示すように、正常燃焼時の場合に比べ、燃
焼後半の緩慢燃焼のため、イオン電流値は全体に大きく
ならずピークがはっきり現れないものである。このよう
な特性を示すイオン電流を所定時間毎に測定して、設定
値としての燃焼状態検出レベル「ＩＯＮＢＤ」を越える
状態が持続している時間（持続時間）「CMBTIM」、もし
くは角度（持続角度）に基づいて、燃焼状態を判定す
る。
図３のようになっている。図３に示すように、正常燃焼
の場合、イオン電流は急激に流れた後、上死点ＴＤＣ手
前で減少した後再び増加し、燃焼圧が最大となるクラン
ク角近傍でイオン電流が最大となるピーク値になること
に基づいて行うものである。これに対し不安定燃焼の場
合は、図４に示すように、正常燃焼時の場合に比べ、燃
焼後半の緩慢燃焼のため、イオン電流値は全体に大きく
ならずピークがはっきり現れないものである。このよう
な特性を示すイオン電流を所定時間毎に測定して、設定
値としての燃焼状態検出レベル「ＩＯＮＢＤ」を越える
状態が持続している時間（持続時間）「CMBTIM」、もし
くは角度（持続角度）に基づいて、燃焼状態を判定す
る。
【００１７】トルク変動率、燃焼持続時間の変動率と多
重点火回数の関係を図５に示す。点火回数が小さいすな
わち点火エネルギーが少ないとトルク変動と燃焼持続時
間は大きく、その逆に点火回数が多いと共に安定してい
る。すなわち燃焼持続時間の変動率とトルク変動率は相
関関係にある。この燃焼持続時間の変動率に目標変動率
「CMBRFR」を設定し比較することで多重点火回数を制御
する。
重点火回数の関係を図５に示す。点火回数が小さいすな
わち点火エネルギーが少ないとトルク変動と燃焼持続時
間は大きく、その逆に点火回数が多いと共に安定してい
る。すなわち燃焼持続時間の変動率とトルク変動率は相
関関係にある。この燃焼持続時間の変動率に目標変動率
「CMBRFR」を設定し比較することで多重点火回数を制御
する。
【００１８】具体的な制御手順の一実施例を図６で説明
する。ステップ１１であらかじめ設定した目標点火回数
をセットし点火させる。ステップ１２で燃焼持続時間
「CMBTIM」を計算する。ステップ１３ａでは計算した燃
焼持続時間の変動率「CMBCHG」を計算する。ステップ１
３ｂでは測定された数回分の燃焼持続時間の平均値「CM
BAVG」を計算する。ステップ１４で燃焼時間の変動率と
目標変動率「CMBRFR」と比較し、超えていれば燃焼が安
定していないと判定し、ステップ１５で次回の目標点火
回数を１回増やす。尚、この目標点火回数に学習機能を
付加するなどしても良い。
する。ステップ１１であらかじめ設定した目標点火回数
をセットし点火させる。ステップ１２で燃焼持続時間
「CMBTIM」を計算する。ステップ１３ａでは計算した燃
焼持続時間の変動率「CMBCHG」を計算する。ステップ１
３ｂでは測定された数回分の燃焼持続時間の平均値「CM
BAVG」を計算する。ステップ１４で燃焼時間の変動率と
目標変動率「CMBRFR」と比較し、超えていれば燃焼が安
定していないと判定し、ステップ１５で次回の目標点火
回数を１回増やす。尚、この目標点火回数に学習機能を
付加するなどしても良い。
【００１９】また、燃焼状態を判定する場合に、イオン
電流の継続している時間又は角度を計測し、計測した時
間又は角度の変動率を演算し、燃焼状態を判定したが、
これに加えて標準偏差等の統計的手法で判定しても良
い。
電流の継続している時間又は角度を計測し、計測した時
間又は角度の変動率を演算し、燃焼状態を判定したが、
これに加えて標準偏差等の統計的手法で判定しても良
い。
【００２０】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、イオ
ン電流の特性に基づいて、すなわちイオン電流のが継続
している時間又は角度をを計測し、計測した時間又は角
度の変動率を演算し、その変動率を演算した際の内燃機
関の運転状態を検出し、検出した運転状態における得ら
れた変動率が内燃機関の運転状態に応じてあらかじめ設
定した目標変動率に成るように多重点火回数を制御する
ことで、経年変化による、燃料噴射ノズル劣化や吸排気
ポートのカーボン付着による気流変化、空燃比変化等に
よりさらに着火しにくくなった場合でも、混合気を完全
燃焼させるだけの点火エネルギーを確実に与えることが
でき着火性能をさらに向上させることができる。
ン電流の特性に基づいて、すなわちイオン電流のが継続
している時間又は角度をを計測し、計測した時間又は角
度の変動率を演算し、その変動率を演算した際の内燃機
関の運転状態を検出し、検出した運転状態における得ら
れた変動率が内燃機関の運転状態に応じてあらかじめ設
定した目標変動率に成るように多重点火回数を制御する
ことで、経年変化による、燃料噴射ノズル劣化や吸排気
ポートのカーボン付着による気流変化、空燃比変化等に
よりさらに着火しにくくなった場合でも、混合気を完全
燃焼させるだけの点火エネルギーを確実に与えることが
でき着火性能をさらに向上させることができる。
【図１】 本発明の一実施例を示す概略構成説明図を示
す
す
【図２】 図１の動作説明するための信号波形を示す
【図３】 図１の燃焼圧とイオン電流とのクランク角に
対する変化を示すグラフ
対する変化を示すグラフ
【図４】 図１の安定燃焼時のイオン電流と不安定燃焼
時のイオン電流とのクランク角に対する変化を示すグラ
フ
時のイオン電流とのクランク角に対する変化を示すグラ
フ
【図５】点火回数に対するトルク変動と燃焼持続時間の
変動率の変化を示すグラフ
変動率の変化を示すグラフ
【図６】図１の燃焼安定判定により点火回数を制御する
手順を示すフローチャート図を示す
手順を示すフローチャート図を示す
図において同一符号は同一、又は相当部分を示す。 １ 点火コイル ２ 点火フプラグ ３ イグナイタ ４ イオン電流検出手段 ５ ＥＣＵ ６ バッテリ ７ １次巻線 ８ ２次巻線
Claims (2)
- 【請求項１】一次巻線と二次巻線を有する昇圧トランス
構造からなり、高圧側に点火用高電圧を発生する点火コ
イルと、前記点火コイルの高圧側に接続され前記点火用
高電圧の印加により放電して内燃機関の気筒内の混合気
を着火する点火プラグと、前記点火コイルの一次電流を
スイッチングするイグナイタが接続され、このイグナイ
タのスイッチングを制御する点火制御手段とを備えた内
燃機関の点火装置において、前記点火制御手段は、予め
設定された点火時期に前記イグナイタをスイッチングさ
せ点火させた後にさらに連続してスイッチングを繰り返
し多重点火させ、点火プラグの放電により混合気が燃焼
する際に、点火プラグの電極間に発生するイオン電流検
出手段を備えることを特徴とする内燃機関の多重点火装
置。 - 【請求項２】点火時期に応じて決定される点火開始時点
からイオン電流が継続している時間又は角度を計測し、
計測した時間又は角度の変動率を演算し、当該変動率を
演算した際の内燃機関の運転状態を検出し、検出した運
転状態における得られた変動率が内燃機関の運転状態に
応じて予め設定した目標変動率に成るように多重点火回
数を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の多重点火装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000376607A JP2002180948A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | 内燃機関の多重点火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000376607A JP2002180948A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | 内燃機関の多重点火装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002180948A true JP2002180948A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18845446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000376607A Pending JP2002180948A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | 内燃機関の多重点火装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002180948A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006057559A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の点火時期制御方法 |
| JP2008261230A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Mazda Motor Corp | エンジンの燃焼状態検出装置 |
| JP2017172557A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の点火装置 |
-
2000
- 2000-12-11 JP JP2000376607A patent/JP2002180948A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006057559A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の点火時期制御方法 |
| JP4484627B2 (ja) * | 2004-08-20 | 2010-06-16 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関の点火時期制御方法 |
| JP2008261230A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Mazda Motor Corp | エンジンの燃焼状態検出装置 |
| JP2017172557A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の点火装置 |
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