JP2008121462A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転条件に適した燃焼速度とすることで部分負荷時の燃費向上と高負荷時の運転性の確保を両立させる。
【解決手段】コロナ放電により筒内の混合気に点火する第1の点火手段9と、アーク放電により筒内の混合気に点火する第2の点火手段9と、急速燃焼を要する状態もしくは急速燃焼を回避すべき状態であるかを機関の運転条件に基づいて判定する判定手段16と、を備え、判定手段16が急速燃焼を要する状態であると判定した場合には第1の点火手段9を用いることで体積的な点火を行い、急速燃焼を回避すべき状態であると判定した場合には第2の点火手段9を用いることで局所的な点火を行う。
【選択図】図1
【解決手段】コロナ放電により筒内の混合気に点火する第1の点火手段9と、アーク放電により筒内の混合気に点火する第2の点火手段9と、急速燃焼を要する状態もしくは急速燃焼を回避すべき状態であるかを機関の運転条件に基づいて判定する判定手段16と、を備え、判定手段16が急速燃焼を要する状態であると判定した場合には第1の点火手段9を用いることで体積的な点火を行い、急速燃焼を回避すべき状態であると判定した場合には第2の点火手段9を用いることで局所的な点火を行う。
【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関の点火装置に関し、特に、運転領域に適した燃焼速度で燃焼を行うための点火装置に関する。
内燃機関の熱効率を高めるためには、燃焼速度を高めて等容度を高めることが効果的である。燃焼速度を高めるための点火装置として、特許文献1には矩形波状の高電圧パルスを電極間に印加し、電極間に低温プラズマ(コロナ放電)を発生させて広い領域にわたって点火を行うものが開示されている。
特許文献1に開示された点火装置によれば、アークの電流路が形成されてエネルギーが空間的に集中する以前、すなわち比較的広範囲にわたってコロナ放電が行われている状態で着火するので、アーク放電による局所的な着火の場合と比較して大きな体積で同時に着火(体積点火)することとなり、これにより燃焼室内の燃焼速度を高めることができる。
特許公報3297328号
しかしながら、特許文献1では、機関運転状態によらず低温プラズマによる点火を行う構成となっているため、印加電圧や印加時間等を機関低負荷時に適した燃焼速度となるよう設定すると、機関高負荷時のような単位時間あたりの発熱量が大きいような条件においては燃焼速度が過大となり、燃焼騒音の発生等による運転性悪化やノッキングの発生等の問題が生ずるおそれがある。
そこで本発明では、運転状態に応じた燃焼速度となるようにして部分負荷時の燃費向上と高負荷時の運転性の確保を両立させることを目的とする。
本発明の内燃機関の点火装置は、コロナ放電により筒内の混合気に点火する第1の点火手段と、アーク放電により筒内の混合気に点火する第2の点火手段と、エンジンの運転条件を検出する運転条件検出手段と、前記運転条件に基づいて、急速燃焼を要する運転状態もしくは急速燃焼を回避すべき運転状態であるかを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段が急速燃焼を要する運転状態であると判定した場合には前記第1の点火手段による点火を行い、急速燃焼を回避すべき運転状態であると判定した場合には前記第2の点火手段による点火を行う。
本発明によれば、急速燃焼を要するような運転状態、例えば機関低負荷、低回転のように燃焼が比較的不安定になりやすい運転条件では、コロナ放電による点火を行うので、いわゆる体積点火となって燃焼速度を高まり、安定した燃焼を得ることができる。一方、急速燃焼を回避すべき運転状態、例えば機関高負荷、高回転のように燃焼速度が過大になると燃焼騒音等のように運転性を悪化させるおそれがある運転状態では、アーク放電による局所的な点火を行うことで燃焼速度が過大になることを防止できる。
以下本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1(a)は本実施形態を適用するエンジンの概略構成図、図1(b)は点火栓付近の拡大図である。図2、図3は図1(b)と同様に点火栓付近の拡大図であり、図2は後述するコロナ放電の様子を、図3はアーク放電の様子をあらわしたものである。
1はエンジン本体、1aはシリンダヘッド、1bはシリンダブロック、2は吸気通路、3は排気通路、4は吸気通路2を開閉する吸気バルブ、5は排気通路を開閉する排気バルブ、6は吸気バルブ4をリフトさせる吸気カムシャフト、7は排気バルブ5を開閉する排気カムシャフト、8は吸気通路2に燃料を噴射する燃料噴射弁、12はシリンダブロック1bに形成したシリンダ内に収装したピストン、11はピストン12の冠面、シリンダヘッド1aの下面、及びシリンダブロック1bの壁面で画成される燃焼室、10は点火室、9は点火室10に臨むように配置する第1、第2の点火手段としての点火栓である。
吸気通路2はシリンダヘッド1a下面と側面とを貫通するよう設けられ、下面側は燃焼室11に臨むように開口する。当該開口部には、吸気通路2と燃焼室11との連通を遮断しうるように吸気バルブ4が備えられる。排気通路3も同様にシリンダヘッド1aに設けられ、燃焼室11との連通を遮断しうるように排気バルブ5が備えられる。
吸気カムシャフト6と排気カムシャフト7は、図示しないクランクシャフトと同期して回転し、吸気バルブ4と排気バルブ5をピストン12の上下動と同期させて開閉駆動する。
燃料噴射弁8は後述するコントロールユニット16によって設定された噴射時期、噴射量にしたがって燃料を噴射する。通常は排気行程中の所定の時期に吸気通路2内に向けて燃料を噴射する。
点火栓9は、ディストリビュータ13、高電圧発生装置14、パルスジェネレータ15を介して判定手段としてのコントロールユニット1(ECU)16に接続されている。ECU16は図示しない各種センサから入力されたエンジン回転数検出信号や負荷信号等に基づいて、印加電圧や印加する電圧のパルス幅等を決定する。パルスジェネレータ15はECU16によって適切な時期にパルスを生じるように制御され、このパルスに応じて高電圧発生装置14で発生した電圧は、ディストリビュータ13によって点火時期となる気筒に印加される。
ここで、点火栓9、点火室10について図1(b)を参照して説明する。図1(b)は点加室10周辺の拡大図である。18は燃焼室10の上面に開口するよう設けられて点火室10を画成する円筒の電極(側方電極)であり、17は点火栓9の先端付近であって点火室10内に位置する部分に設けた絶縁ガイシ、19は絶縁ガイシ17から燃焼室11方向に延びる棒状の中心電極である。中心電極19は点火室10の略軸心上にあり、側部には軸方向及び周方向にわたって複数の突起部(凹凸部)20を備える。これは点火室10内の電界強度を不均一にして、図2に示すように突起部20の先端部と側方電極18との間で後述するストリーマを生成させるためである。なお、突起部20は中心電極19の側部ではなく、側方電極18の内壁面に設けてもよいし、中心電極19の側部と側方電極18の内壁面の両方に設けてもよい。また、突起部20は図に示したような針状のものに限られず、電界強度を不均一にすることができる凹凸形状であればよい。
次に、点火栓9に電圧を印加した場合の放電形態について説明する。
電極間に高電圧を印加した場合、負極より偶発的に遊離した電子は正極に向って加速しつつ進行し、その過程で衝突によって雰囲気ガスを電離させ、さらに遊離電子を生む(これを電子なだれという)。電子が正極に達する過程で電離した電子は、すみやかに正極に向かい、質量の大きな正イオンのみが取り残されて、正イオン群と負極間に生じた電位差によってさらなる電子なだれが誘起され、ストリーマと呼ばれる正イオンと電子とが混在したプラズマを形成する。この過程が低温プラズマと呼ばれるものであり、ストリーマが生成された状態の放電形態をコロナ放電と呼ぶ。
ストリーマは正極の複数の部位で生成されるが、いずれかのストリーマが負極に到達して電気的に正負極が短絡すると、短絡された部位を通して大電流が流れ、図3に示すように一本のアークが生成される。この状態の放電形態をアーク放電と呼ぶ。すなわち、コロナ放電は電圧印加開始からアーク放電へと遷移するまでの過渡状態において発生するものである。
アーク放電へ遷移すると、アークにより短絡された部位を通して大電流が流れることによって電圧降下が生じ、結果的に電力消費量が増大するという問題がある。また、アーク放電では電極の限られた部位に放電が起こるので、混合気の着火は局所的なものとなり、燃焼室11全体に火炎が拡がるまでに要する距離(火炎伝播距離)が長くなる。このため、機関低負荷、低回転時や理論空燃比よりもリーンな空燃比での運転のように、筒内雰囲気が混合気の燃焼に不利な運転条件では、十分な燃焼速度が得られない。そして燃焼速度を高めるためには、投入するエネルギーを増大させることが必要となる。
一方、電力消費量を抑制するために印加電圧を小さくすると、ストリーマの生成量が少なくなる、もしくはストリーマが生成されない暗流状態となる。
そこで、後述する制御によってコロナ放電からアーク放電への遷移を防止し、着火が生じるまでストリーマによって混合気の電子温度を高めることとする。電極には複数のストリーマが生成されるので、着火する部位も複数となり、結果として点火室10内で着火が生じる部位の体積が大きくなる。そして、点火室10内で発生した火炎は燃焼室11内へ噴出するので、燃焼室11内の燃焼は点火室10の開口部付近から開始することとなり、いわゆる体積点火を実現することができる。
次に、アーク放電への遷移を防止するための制御について説明する。
まず、印加電圧、印加時間及び放電形態の関係について図4を参照して説明する。図4は縦軸に印加電圧、横軸に印加時間(パルス幅)をとったものであり、アーク領域とはアーク放電に遷移した領域、コロナ領域とはアーク放電に遷移する前のコロナ放電を維持する領域、暗流領域とはストリーマが発生しない領域である。図4(a)はコロナ放電となる場合、図4(b)はアーク放電となる場合について表したものである。図4(a)、(b)に示すとおり、印加する電圧が大きくなるにしたがって暗流領域からコロナ領域、アーク領域と移行する。一方、印加時間(パルス幅)が長くなるにしたがって暗流領域からコロナ領域、アーク領域と移行する。ただし、印加電圧が所定値(図中E0)以下の場合には、パルス幅に関わらず暗流領域であり、コロナ領域、アーク領域へ移行することはない。
上記のように、高電圧印加時間を短くしてアーク遷移する以前に電界を遮断すればアーク放電に至らず、コロナ放電のまま高電圧を電極間に印加することができる。このように、同じ電極間距離、電極形状であっても高電圧印加時間によりアーク放電になる場合とコロナ放電になる場合がある。
ところで、機関高回転時には筒内の乱流強度が高いため、コロナ放電による体積点火では燃焼速度が過大となって、燃焼騒音が発生したりノッキングが発生するおそれ等がある。また、機関高負荷時には、気筒内における燃料の空間密度が高いので、アーク放電による点火でも十分な発熱量が得られ、コロナ放電による体積点火では、却って燃焼速度が過大となって、ノッキングが発生するおそれがある。そこで、機関高負荷、高回転時にはアーク放電の方が望ましい。
そこで、機関運転条件に応じて放電形態を切替えることとする。放電形態の切替えは、上述した高電圧印加時間による放電特性を利用し、高電圧印加時間を制御することにより行う。例えば、印加電圧がEの場合は、印加時間がtc以下であれば暗流領域、tc〜taであればコロナ領域、ta以上であればアーク領域となるので、コロナ放電を行う場合には、図4(a)中に示したように印加時間をt1(tc≦t1≦ta)とし、アーク放電を行う場合には、図4(b)に示したように印加時間をt2(t2≧ta)とする。
以下、種々のエンジンにおける運転条件に応じた放電特性の切り替えについて図5〜図7を参照して説明する。
図5は希薄燃焼型エンジンの場合について示したものである。理論空燃比よりもリーン側の空燃比での運転(希薄燃焼モード)では、ポンプロス低減や比熱比向上等の効果によって熱効率が向上するので、燃費性能の向上を図ることができる。
図5中の希薄燃焼領域は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比(以下、リーン空燃比という)での運転(希薄燃焼モード)を行う領域であり、ストイキ燃焼領域は理論空燃比での運転(ストイキモード)を行う領域である。そして希薄燃焼領域ではコロナ放電による点火を行い、ストイキ燃焼領域ではアーク放電による点火を行う。
希薄燃焼領域でコロナ放電による体積点火を行うことにより、希薄燃焼モードでの燃焼速度が高まるので、希薄燃焼モードで運転可能な領域、すなわち希薄燃焼領域を機関高負荷、高回転方向に拡大することができる。すなわち、リーン空燃比では理論空燃比と比較して燃焼速度が低くなるので、アーク放電による局所的な点火では機関負荷、回転数が高くなった場合に十分な出力が得られないが、コロナ放電による体積点火によって燃焼速度を高めることで、より高い機関負荷、回転数まで希薄燃焼モードでの運転が可能となる。
一方、ストイキ燃焼モードでアーク放電による点火を行うのは、燃焼速度が過剰に速くなることによる弊害、例えば機関高負荷時における燃焼騒音等を防止するためである。
なお、希薄燃焼領域では必ずコロナ放電による点火を行うようにするのであれば、放電形態の切替えは必ずしも希薄燃焼領域とストイキ燃焼領域の境界で行う必要はない。すなわち、ストイキ燃焼領域内にコロナ放電による点火を行う領域があっても構わない。
図6は、空燃比は理論空燃比としつつEGRを導入するエンジンについて示したものであり、機関高負荷、高回転側から低負荷、低回転側に向けてEGR量は増大することを示している。EGRを導入することによりポンプロスを低減することができるが、EGR量が増加するほど燃焼安定性は低下するため導入可能なEGR量には制限がある。
そこで、EGR量に応じて放電形態を切替ることとし、図6中に破線で示した境界線より低負荷、低回転側のEGR量が多い領域(高EGR領域)では、燃焼安定性を確保するためにコロナ放電による体積点火を行い、境界線より高負荷、高回転側のEGR量が少ない領域(低EGR領域)ではEGR導入による燃焼安定性への影響が少ないので、アーク放電による点火を行うこととする。すなわち、コロナ放電による体積点火によって燃焼を促進させることで、EGR導入による燃焼緩慢化を抑制し、熱発生を理想的な時期、期間で行うようにする。
これにより、高EGR領域でも燃焼安定性を確保することが可能となり、導入可能なEGR量を増大(EGR限界の拡大)させてポンプロスをより低減することができる。また、低EGR領域でアーク放電に切替えるのは、希薄燃焼の場合に説明したのと同様に、高負荷時にコロナ放電による体積点火を行うと燃焼速度が過大となるおそれがあるためである。
なお、図6中において高EGR領域と低EGR領域とを区切る境界線の位置はあくまでも一例であり、燃焼室形状やシリンダボア径等といったエンジンの仕様によっては、より低負荷、低回転側または高負荷、高回転側になることもある。
図7はポンプロス低減を図る別の例として、いわゆる可変動弁機構により吸気弁閉時期を上死点よりも大幅に進角して吸気量調整を行う、いわゆるミラーサイクルを実行するエンジンについて示したものであり、低負荷、低回転ほど吸気弁閉時期を進角することを示している。可変動弁機構としては、少なくとも吸気弁閉時期を可変に制御可能であればよく、ベーン機構によりクランクシャフトと吸気カムシャフトとの位相を変化させるもの(例えば特開平5−98916号公報に開示されている機構)や、複数のリンク及び揺動カムを用いるもの(例えば特開2002−332876号公報に開示されている機構)等を用いることができる。
吸気弁閉時期を進角することにより、実圧縮比も同時に低下する。これにより、圧縮行程後半の点火時期付近において筒内温度が低くなり、燃焼安定性が低下することでポンプロス低減による燃費性能向上を十分に得られない場合がある。
そこで、吸気弁閉時期が所定以上に進角した場合(図7中の破線よりも低負荷、低回転側)には、コロナ放電による体積点火を行うこととする。これにより燃焼を促進して燃焼緩慢化を抑制し、熱発生を理想的な時期、期間で行うことが可能となる。
図7中の破線よりも高負荷、高回転側ではアーク放電による点火を行う。これは、EGRを導入する場合と同様に、燃焼速度が過大になることを防止するためである。
なお、吸気弁閉時期を進角することで吸気量を調整するタイプのミラーサイクルについて説明したが、遅角することで吸気量を調整するタイプであっても同様である。
なお、ピストン上死点位置を変化させる可変圧縮比機構(例えば特開2001−263114号公報に開示されている機構)を用いて実圧縮比を変化させる場合にも適用可能である。
以上説明したように、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
コロナ放電による点火とアーク放電による点火の2つの点火の形態を切替えることが可能であり、急速燃焼を要する運転状態ではコロナ放電による点火を行い、急速燃焼を回避すべき運転状態ではアーク放電による点火を行うので、運転条件に応じた燃焼速度を実現できる。
運転条件として機関負荷を検出し、機関負荷が比較的低い場合、すなわち、点火時期における燃料の空間密度が低いことで単位体積あたりの発熱量が小さく、失火に至る可能性が比較的高い場合を急速燃焼を要する運転状態として、コロナ放電による体積点火を行う。これにより点火から火炎伝播へスムーズに移行させることができる。一方、機関負荷が比較的高い場合、すなわち、機関負荷が低い場合とは逆に単位体積当りの発熱量が大きく、コロナ放電による体積点火では燃焼速度が過大になるおそれがある場合を急速燃焼を回避すべき運転状態として、アーク放電による局所的な点火を行うので、燃焼速度が過大になることで生ずる燃焼騒音等を防止することができる。
運転条件として機関回転数を検出し、機関回転数が比較的低い場合、すなわち、平均的な筒内ガス流動が弱く燃焼が不安定になりやすい場合を、急速燃焼を要する運転状態であるとしてコロナ放電による体積点火を行う。これにより燃焼速度が高まって燃焼が安定する。一方、機関回転数が比較的高い場合、すなわち、乱流強度が強くなり燃焼が安定する場合には、急速燃焼を回避すべき運転状態であるとしてアーク放電による局所的な点火を行う。これにより、前述したような燃焼速度が過大となることで生ずる弊害を回避できる。
希薄燃焼モードとストイキ燃焼モードとを切替えて実行し得るエンジンにおいて、希薄燃焼モードの場合を急速燃焼を要する運転状態、ストイキ燃料モードの場合を急速燃焼を回避すべき運転状態とするので、燃焼が緩慢になる希薄空燃比であっても体積点火によって燃焼速度が高められるので、希薄限界を拡大することができる。
EGRを行うエンジンにおいて、EGR量が所定値以上の場合は急速燃焼を要する運転状態であるとしてコロナ放電による体積点火を行うので、燃焼不安定になり易い大量EGR導入時にはコロナ放電による体積点火を行うこととなり、これにより燃焼速度が上昇するので、燃焼安定性を確保してEGR限界を拡大することができる。
印加する電圧、印加時間(パルス幅)の制御によって1つの点火栓9でコロナ放電とアーク放電とを行う構成としたので、燃焼室11周辺のレイアウトの制約を受けにくく、また、冷却損失に直結する燃焼室表面積増大を抑制することができ、さらには、放電形態ごとに点火栓を設ける場合に比べてコストを低く抑えることができる。
略円筒状の側方電極18と、側方電極18の中心軸上に配置する中心電極19とで点火電極を形成し、側方電極18の内壁面または中心電極19の側面の少なくとも一方に突起部20を設けたので、高電圧印加時に点火室10内の電界強度は一様にならずに突起部20で強くなり、突起部20の先端部と側方電極18内壁面との間でストリーマが伸長する。そして突起部20を複数設けることにより複数のストリーマを生成させるので、点火が生じる部位が多数となり、いわゆる体積点火を実現することができる。
また、1つの点火栓9で異なる放電形態を実現できるので、点火栓9が気筒当り1つ設ければよく、バルブ径確保のための点火栓9の配置レイアウトの観点や、冷却損失に直結する燃焼室表面積増大を抑制する観点、点火装置に要するコストの観点等での効果もある。
第2実施形態について説明する。
本実施形態のシステムの構成は、図8(a)に示したように基本的には第1実施形態と同様の構成であるが、ディストリビュータ13と点火栓9との間にスイッチ22が設けられ、運転条件に応じて点火栓9の中心電極19に印加する電圧の極性を切り替えることが可能となっている。
図8(a)はディストリビュータ13と側方電極18とが接続され、点火栓9はグランド21aと接続された状態であり、側方電極18にプラスの電圧が印加され、中心電極19にはマイナスの電圧が印加されている。この状態で発生するストリーマを負ストリーマと呼ぶ。一方、図8(b)はディストリビュータ13と点火栓9とが接続され、側方電極18はグランド21bと接続された状態であり、中心電極19にプラスの電圧が印加され、側方電極18にマイナスの電圧が印加されている。この状態で発生するストリーマを正ストリーマと呼ぶ。
上記の正ストリーマと負ストリーマとでは、そのプラズマの特性上、進展速度に違いがあり、正ストリーマの方が負ストリーマよりも進展速度が速い。これは、ストリーマが正極に向って進行する負ストリーマでは、電子の進行とともに生じる電子なだれによって、その進展とともに電子電荷集積部分が拡散により拡がっていくのに対し、正ストリーマはストリーマが負極に向って進み、電子なだれ自体はストリーマ内部に向って進行するためストリーマ先端が細く、電界を維持したまま進むため、進展速度が高くなることによる。
この進展速度の違いにより印加電圧及び印加時間と暗流領域、コロナ領域及びアーク領域との関係も異なる。図9(a)、(b)は図4と同様に印加電圧及び印加時間と、暗流領域、コロナ領域、アーク領域との関係を示すものであり、図9(a)は負ストリーマの場合、図9(b)は正ストリーマの場合を表している。そして、両図とも印加電圧はE、印加時間はt3である。
図9(a)に示したように、負ストリーマの場合は印加電圧E、印加時間t3ではコロナ領域にあり、コロナ放電を維持している。これに対して図9(b)に示した正ストリーマの場合は、コロナ領域が図中左側(印加時間が短い方向)にシフトしているため、同じ印加電圧E、印加時間t3でもアーク領域となり、アーク放電に遷移している。
すなわち、スイッチ22により印加電圧の極性を切替えることによって、同一パルス波形のままコロナ放電とアーク放電とを切替ることができる。
運転条件に応じた放電形態の切替えについては、第1実施形態と同様なので説明を省略する。
以上のように本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果に加え、さらに点火栓9に印加する電圧の極性を切替ることにより放電形態の切替えを行うので、印加電圧及び印加時間を一定としたまま、放電形態の切替えを行うことができる。
なお、スイッチ22の極性切替の機構はあくまでも一例であり、中心電極19と側方電極18とに印加する電圧の極性を切替えることができるのであれば、他の機構であってもよい。
第3実施形態について図10を参照して説明する。
図10の上図は図1、図8と同様にエンジン本体1の燃焼室11周辺の概略図であり、図10の下図は上図のA−A矢視図である。
本実施形態のシステムの構成は、アーク放電用の点火栓23、及び点火栓23用のディストリビュータ24、点火コイル25、高電圧発生装置26を備え、点火栓9はコロナ放電のみを行う点で第1、第2実施形態と異なる。
図10の下図に示したように、点火栓9及びアーク放電用の点火栓23は、それぞれの中心電極19、中心電極23aがともに燃焼室11の中央付近に位置するように配置する。
これは、2つの中心電極19、23aのそれぞれからシリンダ壁面までの距離、すなわち火炎伝播距離をできるだけ小さくするためである。これにより燃焼の完結性や耐ノッキング性能を高めることができる。
なお、アーク放電用の点火栓23及び点火栓23用のディストリビュータ24、点火コイル25、高電圧発生装置26からなる点火システムは、アーク放電による点火を行う一般的なエンジンに用いるものと同様なので、詳細な説明を省略する。
点火栓9及び点火栓23への印加電圧や印加電圧のパルス幅等は、いずれもECU16により決定される。また、ECU16は運転条件に応じて点火栓9もしくは点火栓23の何れにより点火するのかを決定する。具体的には、第1、第2実施形態と同様に、運転領域をコロナ放電による体積点火を行う領域と、アーク放電による点火を行う領域とに分けて、コロナ放電による体積点火を行う領域であれば点火栓9を、アーク放電による点火を行う領域であれば点火栓23を選択する。
上記のように、コロナ放電用の点火栓9及び点火システム13〜15と、アーク放電用の点火栓23及び点火システム24〜26とを備え、これらのいずれかをECU16が運転条件に応じて選択するのみで放電形態を切替ることができるので、一の点火装置でコロナ放電とアーク放電とを切替える場合の点火装置の制御(印加電圧や高電圧印加時間等の切替え制御)の複雑さを回避して、ECU16の演算負荷を低減することができる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
1 エンジン本体
2 吸気通路
3 排気通路
4 吸気バルブ
5 排気バルブ
6 吸気カムシャフト
7 排気カムシャフト
8 燃料噴射弁
9 点火栓
10 点火室
11 燃焼室
12 ピストン
13 ディストリビュータ
14 高電圧発生装置
15 パルスジェネレータ
16 コントロールユニット(ECU)
17 絶縁ガイシ
18 側方電極
19 中心電極
20 突起部
2 吸気通路
3 排気通路
4 吸気バルブ
5 排気バルブ
6 吸気カムシャフト
7 排気カムシャフト
8 燃料噴射弁
9 点火栓
10 点火室
11 燃焼室
12 ピストン
13 ディストリビュータ
14 高電圧発生装置
15 パルスジェネレータ
16 コントロールユニット(ECU)
17 絶縁ガイシ
18 側方電極
19 中心電極
20 突起部
Claims (10)
- コロナ放電により筒内の混合気に点火する第1の点火手段と、
アーク放電により筒内の混合気に点火する第2の点火手段と、
急速燃焼を要する状態もしくは急速燃焼を回避すべき状態であるかを機関の運転条件に基づいて判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段が急速燃焼を要する状態であると判定した場合には前記第1の点火手段による点火を行い、急速燃焼を回避すべき状態であると判定した場合には前記第2の点火手段による点火を行うことを特徴とする内燃機関の点火装置。 - 前記判定手段は、機関負荷が比較的低い運転条件の場合には急速燃焼を要する状態であると判断し、機関負荷が比較的高い運転条件の場合には急速燃焼を回避すべき運転状態であると判断することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火装置。
- 前記判定手段は、機関回転数が比較的低い運転条件の場合には急速燃焼を要する運転状態であると判断し、機関回転数が比較的高い運転条件の場合には急速燃焼を回避すべき状態であると判断することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の点火装置。
- 理論空燃比よりもリーン側の空燃比での運転を行う希薄燃焼モード、及び、略理論空燃比での運転を行うストイキ運転モード、の2つの運転モードを有する内燃機関の点火装置において、
前記判定手段は、前記リーン運転モードである場合には急速燃焼を要する状態であると判断し、前記ストイキ運転モードである場合には急速燃焼を回避すべき状態であると判定することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の内燃機関の点火装置。 - 排気の一部をEGRガスとして筒内に還流させる内燃機関の点火装置において、
前記判定手段は、EGRガス量が所定値以上の場合は急速燃焼を要する状態であると判定し、前記所定値より少ない場合は急速燃焼を回避すべき状態であると判定することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の内燃機関の点火装置。 - 機関の実圧縮比を変更することが可能な実圧縮比可変手段を備える内燃機関の点火装置において、
前記判定手段は、前記実圧縮比に応じた点火時期近傍での筒内圧が所定値以下の場合には急速燃焼を要する状態であると判断し、前記筒内圧が前記所定値より高い場合には急速燃焼を回避すべき状態であると判定することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の内燃機関の点火装置。 - 前記第1の点火手段と前記第2の点火手段は、通電方法の制御によってコロナ放電とアーク放電の2つの放電形態を切替えることが可能な1つの点火栓であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の内燃機関の点火装置。
- 前記点火栓は、略円筒状の側方電極と、前記側方電極の中心軸上に配置する中心電極と、前記側方電極の内壁面または前記中心電極の側面の少なくとも一方に設けた複数の凹凸部と、を備えることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の点火装置。
- 前記通電方法の制御は、前記点火栓に印加する電圧のパルス幅の制御であることを特徴とする請求項7または8に記載の内燃機関の点火装置。
- 前記通電方法の制御は、前記点火栓に印加する電圧の極性の切替え制御であることを特徴とする請求項7または8に記載の内燃機関の点火装置。
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