JP2009013850A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気筒ごとに複数の点火プラグを備える内燃機関に関し、特に、各気筒において、第1点火プラグから順次、点火プラグを点火可能な内燃機関の制御技術に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine having a plurality of spark plugs for each cylinder, and more particularly to a control technique for an internal combustion engine capable of igniting spark plugs sequentially from a first spark plug in each cylinder.
内燃機関においては、気筒内に形成される混合気の燃焼速度を向上させるため、気筒ごとに複数の点火プラグを備え、混合気の複数の部位に着火して燃焼させる内燃機関、いわゆる多点点火式内燃機関が従来から知られている。 In an internal combustion engine, in order to improve the combustion speed of the air-fuel mixture formed in the cylinder, an internal combustion engine provided with a plurality of ignition plugs for each cylinder and igniting and burning a plurality of portions of the air-fuel mixture, so-called multipoint ignition Conventional internal combustion engines are known.
このような多点点火式内燃機関では、燃焼速度が速くなりすぎると、気筒内においてノッキングが生じ易くなるという問題があり、また、気筒ごとに複数の点火プラグを用いて点火するため、その分、1つの点火プラグで一度点火する場合(以下、一点点火と記す)に比べて内燃機関として消費される電気エネルギが増大してしまうという問題がある。 In such a multipoint ignition type internal combustion engine, if the combustion speed becomes too fast, there is a problem that knocking is likely to occur in the cylinder, and more than one spark plug is used for each cylinder. There is a problem that electric energy consumed as an internal combustion engine increases as compared with a case where ignition is performed once with one spark plug (hereinafter referred to as one-point ignition).
この問題を対策するため、下記の特許文献1に記載の点火制御技術では、内燃機関の機関負荷(エンジン負荷)が高い運転状態が継続された場合、サブプラグの点火を停止してメインプラグのみで点火を行うことで、気筒内でノッキングが生じることを抑制することが提案されている。特許文献1の内燃機関の点火制御装置は、一定時間ごとに、機関負荷、機関回転速度、冷却水温、及びサブプラグ温度を検出しており、内燃機関の高負荷運転が継続されて、サブプラグの温度が判定値を超えて所定時間が経過したときに、サブプラグの点火を一時的に停止することで、高温となったサブプラグに起因してプレイグニッションが生じることを抑制している。
In order to counter this problem, in the ignition control technique described in
このような多点点火式の内燃機関においては、気筒内における混合気等のガス流動速度が速い場合など、一点点火であっても、混合気において着火した後の火炎伝播が十分に速くなる場合があり、このような場合、多点点火を行うと、ノッキングが生じる虞があるだけでなく、多点点火を行うことで、不必要に電気エネルギを消費してしまうという問題がある。 In such a multipoint ignition type internal combustion engine, even when the gas flow rate of the air-fuel mixture or the like in the cylinder is high, the flame propagation after ignition in the air-fuel mixture is sufficiently fast even with single-point ignition. In such a case, if multipoint ignition is performed, there is a risk that knocking may occur, and electrical energy is unnecessarily consumed by performing multipoint ignition.
また、内燃機関は、機関回転速度や機関負荷等の運転状態を示す制御パラメータが同一であっても、各サイクルの燃焼過程における燃焼状態は、当該燃焼過程の間に変化することがあるため、特許文献1に記載の点火制御技術では、各サイクルにおける燃焼状態の変化に即応して、点火を制御することはできない。
In addition, even if the internal combustion engine has the same control parameters indicating the operating state such as the engine speed and the engine load, the combustion state in the combustion process of each cycle may change during the combustion process. With the ignition control technique described in
このように、多点点火式の内燃機関においては、気筒内におけるノッキングを精度良く防止し、且つ電力消費を極力抑制するために、混合気の各サイクルにおける燃焼状態の変化に即応して、当該燃焼過程の間に多点点火と一点点火を切り替え可能な点火制御技術が求められている。 As described above, in a multipoint ignition type internal combustion engine, in order to prevent knocking in a cylinder with high accuracy and to suppress power consumption as much as possible, in response to changes in the combustion state in each cycle of the air-fuel mixture, There is a need for an ignition control technique that can switch between multipoint ignition and single point ignition during the combustion process.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、各サイクルの燃焼過程における燃焼状態の変化に対応して多点点火と一点点火とを切替えて、点火に要する電気エネルギを節減可能な、内燃機関の制御技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is possible to reduce electrical energy required for ignition by switching between multipoint ignition and single point ignition in response to changes in the combustion state in the combustion process of each cycle. An object of the present invention is to provide a control technique for an internal combustion engine.
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、気筒ごとに複数の点火プラグを備え、各気筒において第1点火プラグから順次、点火プラグを点火可能な内燃機関において、第1点火プラグに流れる2次電流又は第1点火プラグに印加される2次電圧を検出する2次放電検出手段と、検出された2次電流又は2次電圧に基づいて、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定するガス流動判定手段と、ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定された場合には、第1点火プラグ以外の点火プラグの点火を禁止する点火禁止手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine control device according to the present invention includes a plurality of spark plugs for each cylinder, and in each internal combustion engine capable of igniting the spark plug sequentially from the first spark plug in each cylinder. Secondary discharge detection means for detecting a secondary current flowing through the first spark plug or a secondary voltage applied to the first spark plug, and gas flow in the cylinder based on the detected secondary current or secondary voltage Gas flow determination means for determining whether or not the speed is greater than or equal to the determined flow speed, and ignition of spark plugs other than the first spark plug is prohibited when it is determined that the gas flow speed is greater than or equal to the determined flow speed And an ignition prohibition means.
本発明に係る内燃機関の制御装置において、ガス流動判定手段は、絶縁破壊電圧に達した後の2次電圧である放電維持電圧が、判定電圧以上となった場合に、ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定するものとすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the gas flow determining means determines the gas flow rate when the discharge sustaining voltage, which is the secondary voltage after reaching the dielectric breakdown voltage, is equal to or higher than the determination voltage. It can be determined that the speed is greater than or equal to.
本発明に係る内燃機関の制御装置において、ガス流動判定手段は、発生から所定時間経過後の2次電圧が、判定電圧以上となった場合に、ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定するものとすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the gas flow determination means determines that the gas flow speed is equal to or higher than the determination flow speed when the secondary voltage after the elapse of a predetermined time becomes equal to or higher than the determination voltage. Can be.
本発明に係る内燃機関の制御装置において、ガス流動判定手段は、発生から所定時間経過後の2次電流が所定電流以下である場合に、ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定するものとすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the gas flow determination means determines that the gas flow speed is equal to or higher than the determination flow speed when the secondary current after a predetermined time has elapsed from the generation is equal to or less than the predetermined current. It can be.
本発明に係る内燃機関の制御装置において、内燃機関は、第1点火プラグの火花放電部が、燃焼室の天井壁中央部に配設されているものとすることができ、第1点火プラグ以外の点火プラグの火花放電部が、燃焼室の天井壁周縁部に配設されているものとすることができる。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the spark discharge part of the first spark plug may be disposed in the center of the ceiling wall of the combustion chamber, and the internal combustion engine may be other than the first spark plug. The spark discharge part of the spark plug may be arranged on the peripheral part of the ceiling wall of the combustion chamber.
本発明によれば、内燃機関の各サイクルの燃焼過程において、最初に点火する第1点火プラグに流れる2次電流又は2次電圧に基づいて、気筒内におけるガス流動速度が速いか否かを判定し、ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定された場合には、第1点火プラグ以外の点火プラグの点火を禁止している。気筒内のガス流動速度に応じて、多点点火を行うか否かを判断することができ、不必要な多点点火を減らして、点火に要する電気エネルギを節減することができる。 According to the present invention, in the combustion process of each cycle of the internal combustion engine, it is determined whether or not the gas flow speed in the cylinder is fast based on the secondary current or the secondary voltage flowing through the first spark plug that ignites first. When it is determined that the gas flow rate is equal to or higher than the determination flow rate, ignition of the spark plugs other than the first spark plug is prohibited. Whether or not to perform multipoint ignition can be determined according to the gas flow speed in the cylinder, and unnecessary multipoint ignition can be reduced to save electrical energy required for ignition.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
まず、本実施例に係る内燃機関の概略構成について図1〜図2を用いて説明する。図1は、内燃機関の気筒周辺の概略構成を示す断面図である。図2は、第1点火プラグ及び第2点火プラグと吸・排気弁の配置関係を示す図であり、ピストン側からシリンダヘッドの天井壁を見た図である。なお、図1及び図2には、本発明に関連する要部のみを模式的に示している。 First, a schematic configuration of the internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration around a cylinder of an internal combustion engine. FIG. 2 is a view showing the positional relationship between the first spark plug and the second spark plug and the intake / exhaust valves, and is a view of the ceiling wall of the cylinder head as viewed from the piston side. FIG. 1 and FIG. 2 schematically show only main parts related to the present invention.
本実施例に係る内燃機関は、燃料噴射弁が吸気通路内に燃料を噴射するガソリン機関であり、気筒内に形成される混合気に点火プラグにより点火を行う火花点火機関である。本実施例において、内燃機関には、点火プラグに電気エネルギを供給する点火システムが含まれており、点火システムには、内燃機関の運転状態に応じて点火プラグの点火時期や放電時間を制御する制御手段として、電子制御装置(以下、単に「制御装置」と記す)が設けられている。以下、内燃機関が有する複数の気筒のうち一つの気筒について説明する。 The internal combustion engine according to this embodiment is a gasoline engine in which a fuel injection valve injects fuel into an intake passage, and is a spark ignition engine that ignites an air-fuel mixture formed in a cylinder with an ignition plug. In the present embodiment, the internal combustion engine includes an ignition system that supplies electric energy to the ignition plug, and the ignition system controls the ignition timing and discharge time of the ignition plug according to the operating state of the internal combustion engine. An electronic control device (hereinafter simply referred to as “control device”) is provided as the control means. Hereinafter, one cylinder among the plurality of cylinders of the internal combustion engine will be described.
図1に示すように、内燃機関10には、内部に気筒が形成される機関本体系の部品として、シリンダブロック12と、シリンダヘッド20と、ピストン30と、図示しないコンロッド及びクランク軸が設けられている。シリンダブロック12には、シリンダボア14が形成されており、ピストン30は、シリンダボア14内を、その軸心(以下、ボア軸心と記し、一点鎖線Cで示す)に沿って往復運動する。
As shown in FIG. 1, the
ピストン30の往復運動は、回転運動に変換されて図示しないクランク軸から出力される。内燃機関10には、クランク軸の回転角位置(以下、クランク角と記す)を検出するクランク角センサ(図示せず)が設けられており、クランク角に係る信号を、制御装置に送出している。
The reciprocating motion of the
シリンダブロック12には、ピストン30に対向してシリンダボア14を塞ぐようにシリンダヘッド20が結合されている。シリンダヘッド20には、燃焼室40が形成されており、ボア軸心Cを挟んで、一方の側には、吸入空気を燃焼室40に導く吸気ポート24が形成されており、他方の側には、燃焼室40からの排気ガスを排出する排気ポート26が形成されている。
A
また、シリンダヘッド20には、吸気ポート24及び排気ポート26に対応して、それぞれ吸気弁25と排気弁27が設けられている。これら吸気弁25と排気弁27は、カムシャフトを介して、クランク軸からの機械的動力を受けて駆動される。吸気弁25及び排気弁27は、クランク軸の回転角位置(以下、クランク角と記す)に応じて所定のタイミングで開閉可能に構成されている。
The
吸気弁25を開くと、吸気ポート24と燃焼室40が連通し、図示しない吸気通路からの空気を、吸気ポート24から気筒内の燃焼室40に吸入することが可能となる。また、排気弁27を開くと、排気ポート26と燃焼室40が連通し、気筒内の燃焼室40にある排気ガスを、排気ポート26から図示しない排気通路に排出することが可能となる。
When the
これら吸気ポート24と排気ポート26は、図2に示すように、それぞれ2つ設けられており、ボア軸心Cを含み、且つクランク軸の軸方向(以下、単に「クランク軸方向」と記し、図に矢印Sで示す)に延びる仮想平面である気筒列平面(図中、一点鎖線Eで示す)を挟んで、互いに対向するよう配置されている。すなわち、内燃機関において、複数ある気筒はクランク軸方向に列をなしており、各気筒において、吸気ポート24と排気ポート26は、いわゆる「クロスフロー式」の配置となっている。
As shown in FIG. 2, each of the
なお、以下の説明において、ボア軸心Cを含む気筒列平面Eに対して吸気ポート24が設けられる側を、「吸気側」と記し、図に符号INで示す。一方、平面Eに対して排気ポート26が設けられる側を、「排気側」と記し、図に符号EXで示す。
In the following description, the side on which the
シリンダヘッド20には、燃焼室40の形状を規定する壁面である天井壁22が形成されている。天井壁22は、その周縁22eにおいてシリンダボア14の壁面であるシリンダ壁15に滑らかに連続するよう形成されている。シリンダヘッド20に形成された燃焼室40の天井壁の中央部22a(以下、天井壁中央部と記す)には、中央点火プラグ50の火花放電部51が配設されている。なお、中央点火プラグの詳細については、点火システムと併せて後述する。
The
また、シリンダヘッド20に形成された燃焼室40の天井壁周縁部22cのうち、吸気ポート24の外縁24e、排気ポート26の外縁26eと天井壁22の周縁22eに挟まれた部位には、サイド点火プラグの火花放電部55が配設されている。なお、サイド点火プラグの詳細については、点火システムと併せて後述する。
Further, among the ceiling wall
なお、「天井壁中央部」22aとは、図2に示すように、燃焼室40の天井壁22のうちボア軸心Cが通る部位に加えて、吸気ポート24の外縁24eと排気ポート26の外縁26eとの間に挟まれた部位を含んでいる。一方、「天井壁周縁部」22cとは、天井壁22の周縁22eに加え、天井壁22の周縁22eと、吸気ポート24の外縁24e又は排気ポート26の外縁26eとの間に挟まれた部位を含んでいる。
As shown in FIG. 2, the “ceiling wall central portion” 22 a means the
以上に説明した、シリンダブロック12のシリンダ壁15、シリンダヘッド20の天井壁22、及びピストン30の頂面32で囲まれた空間が、いわゆる「気筒」となる。本実施例において、気筒には、シリンダブロック12に形成されたシリンダボア14に加え、シリンダヘッド20に形成された燃焼室40が含まれている。
The space surrounded by the
なお、以下の説明において、ボア軸心Cに沿う方向のうち、ピストン30が天井壁22に向かう向きを「ヘッド側」と記して図に矢印Uで示す。また、ボア軸心Cに沿う方向のうちヘッド側とは反対の向きを「クランク側」と記して図に矢印Dで示す。
In the following description, of the directions along the bore axis C, the direction in which the
また、ボア軸心Cに直交し、且つクランク軸方向Sに直交する方向、すなわちピストン30とシリンダ壁15との間でスラスト力及びスラスト反力が作用する方向を、以下の説明において、「スラスト方向」と記して、図に矢印Tで示す。なお、スラスト方向Tは、気筒列平面Eに直交する方向となっている。
The direction perpendicular to the bore axis C and perpendicular to the crankshaft direction S, that is, the direction in which the thrust force and the thrust reaction force act between the
次に、本実施例に係る内燃機関における点火システムの構成について、図1〜図6を用いて説明する。図3は、内燃機関の点火システムの構成を示す模式図である。図4−1は、点火コイルが点火プラグに印加する2次電圧と時間との関係を示す図である。図4−2は、点火プラグに流れる2次電流と時間との関係を示す図である。図5は、中央点火プラグの火花放電部の拡大図であり、通常時における電気火花(アーク)の態様を示す図である。図6は、中央点火プラグの火花放電部の拡大図であり、気筒内における混合気等のガス流動により電気火花(アーク)が流された態様を示す図である。 Next, the configuration of the ignition system in the internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the ignition system of the internal combustion engine. FIG. 4A is a diagram illustrating a relationship between a secondary voltage applied by the ignition coil to the spark plug and time. FIG. 4B is a diagram illustrating a relationship between the secondary current flowing through the spark plug and time. FIG. 5 is an enlarged view of a spark discharge portion of the central spark plug, and is a diagram showing a state of electric spark (arc) in a normal state. FIG. 6 is an enlarged view of a spark discharge portion of the central spark plug, and shows a state in which an electric spark (arc) is caused to flow by gas flow such as air-fuel mixture in the cylinder.
内燃機関10には、気筒内に形成された混合気に着火するため、燃焼室40において予め設定されたタイミングで電気火花を生じさせる点火システム60が設けられている。点火システム60は、図3に示すように、2つの点火プラグ(中央点火プラグ50とサイド点火プラグ)と、これら点火プラグに放電電圧(2次電圧)を印加する点火コイル61,62とを有している。
The
内燃機関10の点火システム60には、図1に示すように、気筒内に形成される混合気(燃料噴霧を含む)に点火する装置として、気筒ごとに2つの点火プラグを備えている。詳細には、図2に示すように、天井壁中央部22aに設けられている中央点火プラグ50と、天井壁周縁部22cに設けられているサイド点火プラグ(火花放電部55)を備えている。これら点火プラグは、図3に示すように、それぞれ対応して設けられた第1及び第2点火コイル61,62により2次電圧が印加されて、それぞれの火花放電部51,55に点火火花(電気火花)を生じさせる。
As shown in FIG. 1, the
中央点火プラグ50の火花放電部51は、図5に示すように、天井壁中央部22aから燃焼室40に突き出すよう配設されている。火花放電部51は、第1点火コイルの2次コイルに接続されている中心電極51aと、シリンダヘッド20に接地(アース)されている接地電極51cとを有している。火花放電部51は、図4−1に示すように、第1点火コイルの2次コイルにより印加された2次電圧が、要求された絶縁破壊電圧(要求電圧)Vbに達すると、中心電極51aと接地電極51cとの間にある空隙、いわゆる点火ギャップに、電気火花を生じさせることとなる。
As shown in FIG. 5, the
一方、サイド点火プラグは、中央点火プラグ50と形状及び機能等、同様に構成されており、シリンダヘッド20の天井壁周縁部22cから燃焼室40に突き出すように火花放電部55が配設されている(図2を参照)。火花放電部55は、図4−1に示すように、第2点火コイルにより印加された2次電圧が、要求された絶縁破壊電圧Vbに達すると、図示しない中心電極と接地電極との間に点火火花を生じさせることとなる。
On the other hand, the side spark plug has the same configuration and function as the
また、点火システム60には、図3に示すように、各点火プラグの火花放電部51,55に2次電圧(放電電圧)を供給するために、中央点火プラグ50及びサイド点火プラグにそれぞれ対応して、第1点火コイル61と第2点火コイル62が設けられている。
Further, as shown in FIG. 3, the
第1点火コイル61は、1次コイル61aと、2次コイル61c、及び鉄芯61bを有している。1次コイル61aの一端は、後述する第1コンデンサ67に接続されており、他端は、第1トランジスタ65のコレクタに接続されている。一方、2次コイル61cの一端は、中央点火プラグ50の火花放電部51の中心電極51aに接続されており、他端は、後述する制御装置80に接続されている。第1点火コイル61の2次コイル61cに発生する2次電圧と、2次コイル61cから中央点火プラグ50の火花放電部51に流れる2次電流は、後述する制御装置80により検出可能となっている。
The
第2点火コイルは、第1点火コイルと同様に、1次コイル62aと、2次コイル62c、鉄芯62bとを有しており、1次コイル62aの一端は、第2コンデンサ68に接続されており、他端は、第2トランジスタ66のコレクタに接続されている。一方、2次コイル62cの一端は、サイド点火プラグの火花放電部55の中心電極(図示せず)に接続されており、他端は、制御装置80に接続されている。第2点火コイル62の2次コイル62cに発生する2次電圧と、2次コイル62cからサイド点火プラグの火花放電部55に流れる2次電流は、後述する制御装置80により検出可能となっている。
Similar to the first ignition coil, the second ignition coil has a
また、点火システム60には、第1及び第2点火コイル61,62の1次コイル61a,62aにそれぞれ1次電流を流すため、1次電流の電気エネルギを蓄える第1及び第2コンデンサ67,68と、第1及び第2コンデンサ67,68をそれぞれ充電する第1及び第2エネルギ発生装置71,72と、第1及び第2点火コイル61,62の1次電流を断続する第1及び第2トランジスタ65,66が設けられている。
In addition, in the
第1コンデンサ67は、一端が、第1点火コイル61の1次コイル61aと、第1エネルギ発生装置71に接続されており、他端が接地(アース)されている。第2コンデンサ68は、第1コンデンサ67と同様に、一端が第2点火コイル62の1次コイル62aと、第2エネルギ発生装置72に接続されており、他端が接地されている。
One end of the
第1エネルギ発生装置71は、電源を含んでおり、制御装置80により制御されて、対応する第1コンデンサ67に、電気エネルギを供給して所定の電荷を蓄える(充電)することが可能に構成されている。第2エネルギ発生装置72は、第1エネルギ発生装置71と同様に、対応する第2コンデンサ68に充電することが可能に構成されている。第1及び第2エネルギ発生装置によりそれぞれ第1及び第2コンデンサ67,68に蓄えられる電力量は、放電維持時間に応じて制御装置により制御される。
The first
第1トランジスタ65は、第1点火コイル61の1次電流を断続する、いわゆる「パワートランジスタ」であり、コレクタが第1点火コイル61の1次コイル61aに接続されており、エミッタが接地されている。第1トランジスタ65のベースは、制御装置80に接続されている。第1トランジスタ65は、制御装置80により制御されてベースからエミッタに信号電流が流れると、コレクタとエミッタの間が短絡(ON)状態となり、第1点火コイル61の1次コイル61aに1次電流を流すことが可能となっている。
The
第2トランジスタ66は、第1トランジスタ65と同様に、コレクタが第2点火コイル62の1次コイル62aに接続されており、エミッタが接地されており、ベースが制御装置80に接続されている。第2トランジスタ66は、制御装置80により制御されて信号電流が流れると、第2点火コイル62の1次コイル62aに1次電流を流すことが可能となっている。
Similarly to the
また、点火システム60には、内燃機関10の運転状態に応じて、第1及び第2エネルギ発生装置71,72と、第1及び第2トランジスタ65,66とを制御する制御装置80を有している。制御装置80は、内燃機関10に設けられた各種センサ又は他の制御装置から、クランク軸の回転速度(以下、機関回転速度と記す)に係る信号と、内燃機関がクランク軸から出力する機械的動力(以下、機関負荷と記す)に係る信号と、第1及び第2点火プラグの放電時間に係る信号と、第1及び第2点火プラグの点火時期に係る信号を受けている。
Further, the
これら信号に基づいて、制御装置80は、内燃機関の運転状態を把握しており、当該運転状態に応じて、第1及び第2エネルギ発生装置71,72を制御して、コンデンサ67,68に充電される電力量を調整することが可能となっている。また、制御装置80は、第1及び第2トランジスタ65,66の通電と遮断を制御することで、それぞれ第1及び第2点火コイル61,62の1次コイル61a,62aに1次電流を流す期間、すなわち第1及び第2点火コイル61,62の2次コイル61c,62cに2次電圧が発生するタイミングと時間長さを調整することが可能となっている。
Based on these signals, the control device 80 grasps the operating state of the internal combustion engine, and controls the first and second
このように制御装置80は、第1及び第2エネルギ発生装置71,72と、第1及び第2トランジスタ65,66を制御することで、中央点火プラグ50及びサイド点火プラグ(火花放電部55)の点火時期と放電時間とを制御することが可能となっている。これにより、点火システム60は、第1及び第2点火コイル61,62の2次コイル61c,62cに、数十kVの2次電圧を生じさせ、それぞれ中央点火プラグ50とサイド点火プラグに印加して、火花放電部51,55に火花放電を生じさせる。本実施例において、制御装置80は、通常時において、最初に中央点火プラグ50を点火させ、所定の時間差を付けて、サイド点火プラグを点火させるよう制御する。
As described above, the control device 80 controls the first and second
このとき、制御装置80は、第1点火コイルの2次コイルと、第2点火コイルの2次コイルに接続されているため、第1点火コイル61の2次コイル61cが中央点火プラグ50に印加する2次電圧と、2次コイル61cから中央点火プラグ50に流れる2次電流を、検出することが可能となっている。また、制御装置80は、第2点火コイル62の2次コイル62cがサイド点火プラグに印加する2次電圧と、2次コイル62cからサイド点火プラグに流れる2次電流とを検出することもできる。つまり、制御装置80は、中央点火プラグ50(第1点火プラグ)に印加される2次電圧、又は中央点火プラグ50に流れる2次電流を検出する機能(2次放電検出手段)を有している。
At this time, since the control device 80 is connected to the secondary coil of the first ignition coil and the secondary coil of the second ignition coil, the
また、制御装置80は、検出された2次電圧又は2次電流に基づいて、混合気等の、気筒内のガスの流動速度(以下、単に「ガス流動速度」と記す)を判定することが可能となっており、以下に、図3〜図6を用いて詳細を説明する。なお、点火プラグは、中央点火プラグを例にして説明する。 Further, the control device 80 can determine the flow rate of gas in the cylinder, such as an air-fuel mixture (hereinafter simply referred to as “gas flow rate”), based on the detected secondary voltage or current. The details will be described below with reference to FIGS. The spark plug will be described by taking the center spark plug as an example.
制御装置80により第1トランジスタ65が制御されて、第1点火コイル61の1次コイル61aに流れる1次電流が遮断されると、図4−1に時点T0で示すように、中央点火プラグ50に2次電圧が印加され始める。中央点火プラグ50に加えられた2次電圧が、図4−1に時点T1で示すように、要求される絶縁破壊電圧(要求電圧)Vbに達すると、火花放電部51には、アーク放電が開始されて、図5に示すように、中心電極51aから接地電極51cに向けて略直線状に延びる点火火花(電気火花、アーク)が生じる。
When the
このように中心電極51aと接地電極51cとの間にひとたび電気火花が形成され、アーク放電が開始されると、電気火花の形状すなわち放電経路に沿って、混合気等、気筒内のガスを構成する分子がイオン化されて、中心電極51aと接地電極51cとの間における電気抵抗が小さくなる。これにより、時点T1以降に、中心電極51aと接地電極51cとの間に印加される放電維持電圧Vk(数百から数キロボルト)は、絶縁破壊電圧Vb(数十キロボルト)に比べて小さな値となる。
Thus, once an electric spark is formed between the
このとき、気筒内におけるガス流動速度が、それほど速くない、すなわち判定流動速度を下回るような状態においては、時点T1において生じた、略直線状をなす電気火花の形状は、そのまま、アーク放電終了(時点T3)まで維持されることとなる。以下の説明において、アーク放電の開始から終了まで、火花放電部に、略直線状の電気火花が維持される状態を、「通常時」と記す。 At this time, in a state where the gas flow rate in the cylinder is not so high, that is, lower than the determined flow rate, the shape of the electric spark formed at the time point T1 is almost straight, and the arc discharge ends ( It will be maintained until time T3). In the following description, a state in which a substantially linear electric spark is maintained in the spark discharge portion from the start to the end of the arc discharge is referred to as “normal time”.
一方、ガス流動速度が速い、すなわち判定流動速度以上である場合、図6に示すように、電気火花が、混合気等のガスの流動方向(図に矢印Fで示す)に流されて、中心電極51aと接地電極51cとの間で、ガスの流動方向Fに凸となって湾曲してしまうことがある。
On the other hand, when the gas flow rate is high, that is, equal to or higher than the determination flow rate, as shown in FIG. Between the
このように、電気火花が流されて、その形状が湾曲したものとなると、直線状に電気火花が形成されている場合に比べて、電気火花の経路が長くなり、中心電極51aと接地電極51cとの間における電気抵抗が増大することとなる。このため、気筒内におけるガス流動速度の増大するに従って、放電維持電圧Vkが上昇することとなる。すなわち、放電維持電圧Vkと、ガス流動速度は、略比例関係を有しており、放電維持電圧Vkから、気筒内の火花放電部におけるガス流動速度を推定することが可能となっている。
As described above, when the electric spark is flowed and the shape thereof is curved, the path of the electric spark becomes longer compared to the case where the electric spark is formed in a straight line, and the
このため、上述のように電気火花が流された場合においては、図4−1に破線で示すように、時点T1のアーク放電開始以降、すなわち電気火花の発生以降の放電維持電圧Vkfは、通常時の放電維持電圧Vknに比べて高くなると共に、放電終了のタイミング(時点T2)は、通常時の放電終了(時点T3)に比べて早期なものとなる。つまり、気筒内の混合気のガス流動速度は、放電維持電圧Vkに略比例することとなる。気筒内の混合気のガス流動速度が速く、電気火花が流された時は、通常時に比べて、放電維持電圧が高くなると共に、電気火花の発生から放電終了までの時間(以下、放電維持時間と記す)が短くなる。 For this reason, when an electric spark is applied as described above, the discharge sustaining voltage Vkf after the start of the arc discharge at the time T1, that is, after the occurrence of the electric spark, is usually as shown by a broken line in FIG. As compared with the discharge sustaining voltage Vkn at the time, the discharge end timing (time T2) is earlier than the normal discharge end (time T3). That is, the gas flow rate of the air-fuel mixture in the cylinder is substantially proportional to the discharge sustaining voltage Vk. When the gas flow rate of the air-fuel mixture in the cylinder is high and an electric spark is flowed, the discharge sustaining voltage is higher than the normal time, and the time from the occurrence of the electric spark to the end of the discharge (hereinafter referred to as the discharge sustaining time). Is shortened).
気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であり、中央点火プラグの電気火花が流されるような場合、中央点火プラグで一度点火する、すなわち一点点火を行うだけでも、混合気において着火した後の火炎伝播速度(燃焼速度)が十分に速く、中央点火プラグの点火後にサイド点火プラグの点火を行うすなわち多点点火を行うと、ノッキングが生じる虞がある。また、このような場合、サイド点火プラグによる点火を行うことで、不必要に電気エネルギを消費してしまう。 When the gas flow rate in the cylinder is equal to or higher than the judgment flow rate and the electric spark of the central spark plug flows, after igniting in the air-fuel mixture, even if it is ignited once with the central spark plug, that is, only one point ignition is performed When the side flame plug is ignited after the central ignition plug is ignited, that is, multi-point ignition is performed, there is a possibility that knocking may occur. Further, in such a case, the electric energy is unnecessarily consumed by performing ignition by the side spark plug.
このような内燃機関において、機関回転速度や機関負荷等の内燃機関の運転状態を示す制御パラメータが同一であっても、各サイクルの燃焼過程における混合気の燃焼状態は、当該燃焼過程の間に変化することがある。このため、各サイクルの燃焼過程における混合気の燃焼状態の変化に即応して、当該燃焼過程の間に、多点点火と一点点火を切替る必要がある。 In such an internal combustion engine, even if the control parameters indicating the operation state of the internal combustion engine such as the engine speed and the engine load are the same, the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion process of each cycle is not changed during the combustion process. May change. For this reason, it is necessary to switch between multipoint ignition and single point ignition during the combustion process in response to a change in the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion process of each cycle.
そこで、本実施例に係る内燃機関の制御装置では、中央点火プラグに印加される2次電圧を検出する機能と、検出された2次電圧に基づいて、気筒内におけるガス流動速度が速いか否かを判定する機能、すなわちガス流動速度が判定流動速度以上であるか否か(ガス流動判定手段)を有しており、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であると判定された場合には、中央点火プラグ以外の点火プラグであるサイド点火プラグの点火を禁止することを特徴としている。 Therefore, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the function of detecting the secondary voltage applied to the central spark plug and whether the gas flow speed in the cylinder is fast based on the detected secondary voltage. A function for determining whether or not the gas flow speed is equal to or higher than the determination flow speed (gas flow determination means) and it is determined that the gas flow speed in the cylinder is equal to or higher than the determination flow speed Is characterized in that ignition of a side spark plug which is an ignition plug other than the central spark plug is prohibited.
本実施例に係る内燃機関の制御装置が実行する点火制御について、図3、図4−1、図7、及び図8を用いて説明する。図7は、通常時における中央点火プラグ及びサイド点火プラグに印加される2次電圧のタイミングチャートである。図8は、中央点火プラグの電気火花がガス流動により流されたときの、中央点火プラグ及びサイド点火プラグに印加される2次電圧のタイミングチャートである。 Ignition control executed by the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4-1, 7, and 8. FIG. 7 is a timing chart of the secondary voltage applied to the center spark plug and the side spark plug in a normal state. FIG. 8 is a timing chart of the secondary voltage applied to the central spark plug and the side spark plug when the electric spark of the central spark plug is caused to flow by gas flow.
まず、制御装置80は、内燃機関10の運転状態に応じて、中央点火プラグ50の点火時期と、放電維持時間を決定し、中央点火プラグ50を点火させる。詳細には、図3に示すように、制御装置80は、第1エネルギ発生装置71を制御して、放電維持時間に応じた電気エネルギを第1コンデンサ67に充電し、点火時期に応じて、第1トランジスタ65のベースに信号電流を流して所定時間経過後に遮断する。このようにして、制御装置80は、第1点火コイル61の1次コイル61aに所定の期間、1次電流を流すことで、2次コイル61cに2次電圧を生じさせる。
First, the control device 80 determines the ignition timing of the
すると、図7に時点T0で示すように、発生した2次電圧は、中央点火プラグ50に印加開始され、上昇していく。中央点火プラグ50の2次電圧が、要求された絶縁破壊電圧Vbに達すると(時点T1)、火花放電部51の中心電極51aと接地電極51cの間に、略直線状の電気火花が生じ、気筒内の混合気の着火が開始される。時点T1で電気火花が生じると、中心電極51aと接地電極51cとの間の電気抵抗が減少して、2次電圧が絶縁破壊電圧Vbから放電維持電圧Vkに急激に低下する。
Then, as shown at time T0 in FIG. 7, the generated secondary voltage starts to be applied to the
そして、制御装置80は、中央点火プラグ50に印加される2次電圧に基づいて気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定する。具体的には、制御装置80は、絶縁破壊電圧Vbに達した直後(時点T1直後)の2次電圧である放電維持電圧Vkが、予め設定された判定電圧Vd以上であるか否かを判定する。
Then, the control device 80 determines whether or not the gas flow rate in the cylinder is equal to or higher than the determination flow rate based on the secondary voltage applied to the
なお、判定電圧Vdは、直線状の電気火花の形状が維持されている場合の放電維持電圧Vkn(図4−1参照)よりも高い値に設定されている。判定電圧Vdは、予め適合実験等により求められており、制御定数として制御装置80に記憶されている。判定電圧Vdは、気筒内におけるガス流動速度が速いか否かを判定する判定流動速度に対応して設定されている。 The determination voltage Vd is set to a value higher than the sustaining voltage Vkn (see FIG. 4A) when the shape of the linear electric spark is maintained. The determination voltage Vd is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in the control device 80 as a control constant. The determination voltage Vd is set corresponding to the determination flow speed for determining whether or not the gas flow speed in the cylinder is fast.
図7に示すように絶縁破壊(時点T1)直後の放電維持電圧が判定電圧Vdを下回っており、放電維持電圧が判定電圧Vd以上ではないと判定された場合、制御装置80は、中央点火プラグ50の火花放電部51において電気火花が流されておらず、気筒内におけるガス流動速度がさほど速くないものと判定して、サイド点火プラグの点火を許可する。
As shown in FIG. 7, when the discharge sustain voltage immediately after the dielectric breakdown (time T1) is lower than the determination voltage Vd and it is determined that the discharge sustain voltage is not equal to or higher than the determination voltage Vd, the control device 80 causes the central spark plug to It is determined that no electric spark is flowing in the 50
具体的には、制御装置は、第2トランジスタ66を制御して、第2コンデンサ68に蓄えられた電荷を、所定の時間、第2点火コイル62の1次コイル62aに流し、2次コイル62cに2次電圧を発生させる。これにより、制御装置80は、サイド点火プラグの火花放電部55に電気火花を形成して、多点点火を実行することとなる。
Specifically, the control device controls the
一方、図8に示すように、絶縁破壊(時点T1)直後の放電維持電圧Vkが判定電圧Vdを上回っており、放電維持電圧Vkが判定電圧Vd以上であると判定された場合、制御装置80は、中央点火プラグの火花放電部51において電気火花が流されており、気筒内におけるガス流動速度が速いものと判定して、サイド点火プラグの点火を禁止する。
On the other hand, as shown in FIG. 8, when the discharge sustaining voltage Vk immediately after dielectric breakdown (time T1) exceeds the determination voltage Vd, and it is determined that the discharge sustaining voltage Vk is equal to or higher than the determination voltage Vd, the control device 80 Determines that the spark is flowing in the
制御装置80は、第2トランジスタ66にベース電流を流さないよう制御することで、サイド点火プラグの点火を行わず、当該サイクルにおいて、中央点火プラグ50のみ点火を行う一点点火を実行することとなる。この場合、気筒内におけるガス流動速度は速いため、中央点火プラグ50の点火による火炎伝播速度(燃焼速度)も十分に速いものとなっているので、サイド点火プラグの点火により多点点火を行う必要がない。
The control device 80 performs a one-point ignition in which only the
以上に説明した点火制御は、内燃機関の各サイクルの燃焼過程ごとに行われる。内燃機関10は、各気筒の各サイクルにおいて、最初に中央点火プラグ50から点火を行い、次にサイド点火プラグの点火を行う。各気筒の各サイクルにおいて、1点目(最初)の点火である中央点火プラグ50の点火時における気筒内のガス流動速度に応じて、2点目以降の点火を行うか否か、すなわち多点点火を行うか否かを判定することができる。1点目(中央点火プラグ50)の点火時に、気筒内のガス流動速度が判定流動速度以上であると判定された場合、2点目以降の点火すなわち多点点火を禁止することで、不必要な多点点火を減らして、点火に要する電気エネルギを節減することができる。
The ignition control described above is performed for each combustion process of each cycle of the internal combustion engine. The
以上に説明したように本実施例において、制御装置80は、中央点火プラグ50(第1点火プラグ)に印加される2次電圧を検出する機能(2次放電検出手段)と、検出された2次電圧に基づいて、ガス流動速度が速いか否か、すなわち気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定する機能、(ガス流動判定手段)を備え、ガス流動速度が速い、すなわち判定流動速度以上であると判定された場合には、第1点火プラグ以外の点火プラグであるサイド点火プラグの点火を禁止するものとした。 As described above, in the present embodiment, the control device 80 detects the secondary voltage applied to the central spark plug 50 (first spark plug) (secondary discharge detection means) and the detected 2 A function of determining whether or not the gas flow rate is high based on the next voltage, that is, whether or not the gas flow rate in the cylinder is equal to or higher than the determination flow rate, (gas flow determination means), When it is determined to be fast, that is, to be equal to or higher than the determined flow speed, ignition of a side spark plug that is a spark plug other than the first spark plug is prohibited.
ガス流動速度が速く、中央点火プラグ50(第1点火プラグ)のみの点火で、十分に速く火炎が伝播する場合には、サイド点火プラグ(第1点火プラグ以外の点火プラグ)の点火を禁止する、すなわち多点点火を禁止する。混合気の燃焼過程における燃焼状態の変化に即応して、当該燃焼過程の間に多点点火と一点点火を切り替えることで、不必要な点火を減らし、点火に要する電気エネルギを節減することができる。 When the gas flow rate is fast and the flame propagates sufficiently quickly with only the central spark plug 50 (first spark plug), ignition of the side spark plugs (ignition plugs other than the first spark plug) is prohibited. That is, multipoint ignition is prohibited. By switching between multi-point ignition and single-point ignition during the combustion process in response to changes in the combustion state of the air-fuel mixture, unnecessary ignition can be reduced and the electrical energy required for ignition can be reduced. it can.
また、本実施例において、絶縁破壊後の2次電圧である放電維持電圧Vkが、判定電圧Vd以上となった場合に、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であると判定するものとしたので、中央点火プラグ50(第1点火プラグ)に印加された2次電圧が絶縁破壊電圧Vbに達した直後の時点で、ガス流動速度が速いか否かを判定することができる。一点点火と多点点火の切り替えを、第1点火プラグの絶縁破壊直後という早い時点で判断することができる。 Further, in this embodiment, when the discharge sustaining voltage Vk, which is the secondary voltage after dielectric breakdown, becomes equal to or higher than the determination voltage Vd, it is determined that the gas flow speed in the cylinder is equal to or higher than the determination flow speed. Therefore, it is possible to determine whether or not the gas flow rate is fast immediately after the secondary voltage applied to the central spark plug 50 (first spark plug) reaches the dielectric breakdown voltage Vb. Switching between single-point ignition and multi-point ignition can be determined at an early point in time immediately after dielectric breakdown of the first spark plug.
なお、本実施例において、絶縁破壊電圧Vbに達した後の2次電圧である放電維持電圧Vkが、判定電圧以上となった場合に、気筒内におけるガス流動速度が速いものと判定するものとしたが、ガス流動が判定流動速度以上であるか否かを判定する手法(ガス流動判定手段)は、これに限定されるものではない。例えば、第1点火プラグに印加される2次電圧が発生してから、所定時間経過後の2次電圧(放電維持電圧)が、判定電圧Vb以上となるか否かで、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定することもできる。 In this embodiment, when the discharge sustaining voltage Vk, which is the secondary voltage after reaching the dielectric breakdown voltage Vb, is equal to or higher than the determination voltage, it is determined that the gas flow rate in the cylinder is high. However, the method (gas flow determination means) for determining whether or not the gas flow is equal to or higher than the determination flow speed is not limited to this. For example, the gas flow in the cylinder depends on whether or not the secondary voltage (discharge sustaining voltage) after the elapse of a predetermined time after the secondary voltage applied to the first spark plug is equal to or higher than the determination voltage Vb. It can also be determined whether or not the speed is greater than or equal to the determined flow speed.
また、本実施例において、放電維持電圧が、判定電圧Vd以上となるか否かで、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定するものとしたが、ガス流動速度が速いか否かを判定する閾値の設定手法は、これに限定されるものではない。例えば、2次電圧の発生から所定時間経過後において、2次電圧がゼロであるか否か、即ち放電が終了しているか否かで判定することもできる。ガス流動により電気火花が流された時は、流されない通常時に比べて早期に放電が終了(図8の時点T2参照)することを利用して、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否か、すなわち速いか否かを判定することができる。 In this embodiment, it is determined whether the gas flow rate in the cylinder is equal to or higher than the determination flow rate depending on whether the discharge sustain voltage is equal to or higher than the determination voltage Vd. The threshold value setting method for determining whether or not is fast is not limited to this. For example, it can be determined whether or not the secondary voltage is zero, that is, whether or not the discharge has been completed, after a predetermined time has elapsed since the generation of the secondary voltage. When the electric spark is caused to flow by the gas flow, the gas flow rate in the cylinder is equal to or higher than the judgment flow rate by utilizing the fact that the discharge ends earlier (see time point T2 in FIG. 8) compared to the normal time when the electric spark is not flown. It can be determined whether there is, that is, whether it is fast.
本実施例に係る制御装置が実行する点火制御について、図3、図4−2、図9及び図10を用いて説明する。図9は、通常時における中央点火プラグ及びサイド点火プラグに流れる2次電流のタイミングチャートである。図10は、中央点火プラグの電気火花が流されたときの、中央点火プラグ及びサイド点火プラグに流れる2次電流のタイミングチャートである。本実施例に係る点火制御は、中央点火プラグに流れる2次電流に基づいて、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定する点で、実施例1の点火制御と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例1と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。 Ignition control executed by the control device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4-2, 9 and 10. FIG. 9 is a timing chart of the secondary current flowing through the center spark plug and the side spark plug in a normal state. FIG. 10 is a timing chart of the secondary current flowing through the central spark plug and the side spark plug when the electric spark of the central spark plug is applied. The ignition control according to the present embodiment is different from the ignition control according to the first embodiment in that it is determined whether or not the gas flow speed in the cylinder is equal to or higher than the determination flow speed based on the secondary current flowing through the central spark plug. The details will be described below. In addition, about the structure substantially common with Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
まず、制御装置80は、第1点火コイル61の1次コイル61aに所定の期間、1次電流を流すことで、2次コイル61cに2次電圧を生じさせる。すると、図9に示す、時点T0から、発生した2次電圧が中央点火プラグ50に印加され、時点T1において、要求された絶縁破壊電圧Vbに達する。
First, the control device 80 causes a secondary voltage to be generated in the
時点T1において要求される絶縁破壊電圧に達すると、中央点火プラグ50の火花放電部51において、中心電極51aと接地電極51cとの間に直線状の電気火花が生じ、アーク放電が開始されて2次電流Ibが流れる。時点T1で2次電流が流れ始めると、2次電圧が絶縁破壊電圧Vbから放電維持電圧Vkに急激に低下するのに合わせて、中央点火プラグ50に流れる2次電流も、アーク放電開始時の電流Ibから急激に低下する。
When the required dielectric breakdown voltage is reached at time T1, a linear electric spark is generated between the
そして、制御装置80は、中央点火プラグ50に流れる2次電流に基づいて、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否か、すなわち速いか否かを判定する。具体的には、制御装置80は、中央点火プラグ50の火花放電部51におけるアーク放電の開始、すなわち中央点火プラグ50に2次電流Ibが生じる時点T1から、所定時間(図に時間長さをTLで示す)経過後の時点Tdにおいて、中央点火プラグ50に流れる2次電流がゼロ、又は所定電流以下であるか否かを判定する。
Based on the secondary current flowing through the
なお、所定の時間長さTLは、図4−2に示すように、直線状の電気火花の形状が放電終了まで維持されている場合の、アーク放電開始(時点T1)から放電終了(時点T3)よりも長い時間に設定されている。即ち、時点Tdが時点T3より早い時期となるよう設定されている。時間長さTLと、ガス流動速度は、略反比例の関係となっている。時間長さTL、又は判定時点Tdは、予め適合実験等により求められており、制御定数として制御装置80に記憶されている。 Note that the predetermined time length TL is, as shown in FIG. 4B, from the start of arc discharge (time T1) to the end of discharge (time T3 when the shape of the linear electric spark is maintained until the end of discharge. ) Is set to a longer time. That is, the time Td is set to be earlier than the time T3. The time length TL and the gas flow rate have a substantially inversely proportional relationship. The time length TL or the determination time point Td is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in the control device 80 as a control constant.
図9に示すように、アーク放電の開始すなわち中央点火プラグ50に2次電流が生じる時点T1から、所定時間TL経過後の2次電流が、ゼロではない、又は所定電流以上であると判定された場合、制御装置80は、中央点火プラグ50の火花放電部51において、電気火花が流されておらず、気筒内におけるガス流動速度がさほど速くないものと判定して、サイド点火プラグ(火花放電部55)の点火を許可する。
As shown in FIG. 9, it is determined that the secondary current after the lapse of the predetermined time TL is not zero or more than the predetermined current from the start of the arc discharge, that is, the time T1 when the secondary current is generated in the
具体的には、制御装置80は、第2トランジスタ66を制御して、所定の時間、第2点火コイル62の1次コイル62aに流して、2次コイル62cに2次電圧を発生させる。これにより、制御装置80は、サイド点火プラグの火花放電部55に電気火花を形成して、多点点火を実行する。
Specifically, the control device 80 controls the
一方、図10に示すように、アーク放電の開始、すなわち中央点火プラグ50に2次電流が生じる時点T1から、所定時間TL経過後の2次電流がゼロであると判定された場合、制御装置80は、中央点火プラグ50の火花放電部51において電気火花が流されており、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるものと判定して、サイド点火プラグの点火を禁止する。
On the other hand, as shown in FIG. 10, when it is determined that the secondary current after the lapse of the predetermined time TL is zero from the start of arc discharge, that is, the time T1 when the secondary current is generated in the
制御装置80は、サイド点火プラグの点火を行わないよう制御することで、当該サイクルの燃焼過程において、中央点火プラグ50のみ点火を行う一点点火を実行することとなる。この場合、気筒内におけるガス流動速度は速いため、中央点火プラグ50の点火による火炎伝播速度(燃焼速度)も十分に速いものとなっており、サイド点火プラグで点火を行うすなわち多点点火を行う必要がない。
The control device 80 performs a one-point ignition in which only the
以上に説明した点火制御は、内燃機関のサイクルごとに行われる。各サイクルの燃焼過程において、1点目の点火である中央点火プラグ50の点火時における気筒内のガス流動速度に応じて、2点目以降の点火を行うか否か、すなわち多点点火を行うか否かを判定している。1点目(中央点火プラグ50)の点火時に、気筒内のガス流動速度が速いと判定された場合、2点目以降の点火すなわち多点点火を禁止することで、不必要な点火を減らし、2点目以降(サイド点火プラグ)の点火に要する電気エネルギを節減することができる。
The ignition control described above is performed for each cycle of the internal combustion engine. In the combustion process of each cycle, whether or not the second and subsequent ignitions are performed according to the gas flow rate in the cylinder at the time of ignition of the
以上に説明したように本実施例において、制御装置80は、中央点火プラグ50(第1点火プラグ)に流れる2次電流を検出する機能(2次放電検出手段)と、検出された2次電流に基づいて、気筒内におけるガス流動速度が速いか否か、すなわち判定流動速度以上であるか否かを判定する機能(ガス流動判定手段)を備え、ガス流動速度が速いと判定された場合には、第1点火プラグ以外の点火プラグであるサイド点火プラグの点火を禁止するものとしている。 As described above, in this embodiment, the controller 80 detects the secondary current flowing through the central spark plug 50 (first spark plug) (secondary discharge detection means) and the detected secondary current. When the gas flow rate in the cylinder is high, that is, whether the gas flow rate in the cylinder is higher than the determination flow rate (gas flow determination means), Is to prohibit ignition of a side spark plug that is an ignition plug other than the first spark plug.
ガス流動速度が速く、中央点火プラグ50(第1点火プラグ)のみの点火で、十分に速く火炎が伝播する場合には、サイド点火プラグ(第1点火プラグ以外の点火プラグ)の点火を禁止する、すなわち多点点火を禁止する。混合気の燃焼過程における燃焼状態の変化に即応して、当該燃焼過程の間に多点点火と一点点火を切り替えることで、不必要な点火を減らし、点火に要する電気エネルギを節減することができる。 When the gas flow rate is fast and the flame propagates sufficiently quickly with only the central spark plug 50 (first spark plug), ignition of the side spark plugs (ignition plugs other than the first spark plug) is prohibited. That is, multipoint ignition is prohibited. By switching between multi-point ignition and single-point ignition during the combustion process in response to changes in the combustion state of the air-fuel mixture, unnecessary ignition can be reduced and the electrical energy required for ignition can be reduced. it can.
また、本実施例においては、発生から所定時間経過後の2次電流がゼロである場合に、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であると判定するものとしたので、点火プラグに流れる2次電流の有無を検出するだけで、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定することができる。高電圧である2次電圧を制御装置80が検出する必要がなく、容易に、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定可能な制御装置を実現することができる。 Further, in this embodiment, when the secondary current after the elapse of a predetermined time from the generation is zero, it is determined that the gas flow speed in the cylinder is equal to or higher than the determination flow speed, and therefore flows through the spark plug. Only by detecting the presence or absence of the secondary current, it is possible to determine whether or not the gas flow speed in the cylinder is equal to or higher than the determination flow speed. There is no need for the control device 80 to detect a secondary voltage that is a high voltage, and a control device that can easily determine whether or not the gas flow rate in the cylinder is equal to or higher than the determination flow rate can be realized.
なお、発生から所定時間経過後の2次電流が所定電流以下である場合に、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であると判定することもできる。2次電流からの比較的短い時間経過後、すなわちアーク放電開始(時点T1)から比較的早いタイミングにおいて、ガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定することができる。 It should be noted that when the secondary current after the elapse of a predetermined time from the generation is equal to or less than the predetermined current, it can be determined that the gas flow speed in the cylinder is equal to or higher than the determination flow speed. After a relatively short time has elapsed from the secondary current, that is, at a relatively early timing from the start of arc discharge (time point T1), it can be determined whether or not the gas flow rate is equal to or higher than the determination flow rate.
なお、上述した各実施例において、サイド点火プラグは、天井壁の天井壁周縁部22cのうち、吸気ポート24の外縁24eと排気ポート26の外縁26eとの間に火花放電部55が配設されるものとしたが、サイド点火プラグの配置は、これに限定されるものではない。シリンダヘッド20の天井壁周縁部22cに、火花放電部55が配設されれば良く、例えば、天井壁周縁部22cのうち、隣り合う2つの吸気ポート24の外縁24eの間に、サイド点火プラグの火花放電部55を配設することも好適である。
In each of the above-described embodiments, the
また、上述した各実施例において、天井壁周縁部22cにサイド点火プラグ(火花放電部55)を1箇所設けるものとしたが、サイド点火プラグの配設個数は、これに限定されるものではない。サイド点火プラグは、火花放電部55が天井壁周縁部22cに配設されれば良く、例えば、天井壁周縁部22cのうち、中央点火プラグ50の火花放電部51を中心としてクランク軸方向Sの両側に、2つのサイド点火プラグを配設することも好適である。
Further, in each of the above-described embodiments, one side spark plug (spark discharge portion 55) is provided at the ceiling wall
なお、上述した各実施例において、まず、中央点火プラグ50の点火を行い、その後、サイド点火プラグの点火を行うか否かを判断するものとしたが、中央点火プラグ50及びサイド点火プラグの点火順序は、これに限定されるものではない。例えば、サイド点火プラグを第1点火プラグとして最初に点火し、このときサイド点火プラグに印加される2次電圧、又はサイド点火プラグに流れる2次電流に基づいて、ガス流動速度が速いか否か、すなわち判定流動速度以上であるか否かを判定し、中央点火プラグ50の点火を実行するか否かを決定するものとしても良い。
In each of the above-described embodiments, the
以上のように、本発明は、気筒ごとに複数の点火プラグを備える内燃機関に有用であり、特に、各気筒において第1の点火プラグから順次、点火プラグを点火可能な内燃機関に適している。 As described above, the present invention is useful for an internal combustion engine having a plurality of spark plugs for each cylinder, and is particularly suitable for an internal combustion engine capable of igniting the spark plugs sequentially from the first spark plug in each cylinder. .
10 内燃機関
12 シリンダブロック
14 シリンダボア
20 シリンダヘッド
22 燃焼室の天井壁
22a 天井壁中央部
22c 天井壁周縁部
24 吸気ポート
25 吸気弁
26 排気ポート
27 排気弁
30 ピストン
40 燃焼室
50 中央点火プラグ(第1点火プラグ)
51 中央点火プラグの火花放電部
51a 中心電極
51c 接地電極
55 サイド点火プラグの火花放電部
60 内燃機関の点火システム
61 第1点火コイル
61a 1次コイル
61c 2次コイル
62 第2点火コイル
62a 1次コイル
62c 2次コイル
65 第1トランジスタ
66 第2トランジスタ
67 第1コンデンサ
68 第2コンデンサ
71 第1エネルギ発生装置
72 第2エネルギ発生装置
80 内燃機関用電子制御装置(制御装置)
Vb 絶縁破壊電圧(2次電圧、要求電圧)
Vk 放電維持電圧(2次電圧)
DESCRIPTION OF
51 Spark discharge part of
Vb Dielectric breakdown voltage (secondary voltage, required voltage)
Vk discharge sustaining voltage (secondary voltage)
Claims (5)
第1点火プラグに流れる2次電流又は第1点火プラグに印加される2次電圧を検出する2次放電検出手段と、
検出された2次電流又は2次電圧に基づいて、気筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定するガス流動判定手段と、
ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定された場合には、第1点火プラグ以外の点火プラグの点火を禁止する点火禁止手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In an internal combustion engine that includes a plurality of spark plugs for each cylinder and can ignite the spark plugs sequentially from the first spark plug in each cylinder.
Secondary discharge detection means for detecting a secondary current flowing through the first spark plug or a secondary voltage applied to the first spark plug;
Gas flow determination means for determining whether or not the gas flow speed in the cylinder is equal to or higher than the determination flow speed based on the detected secondary current or secondary voltage;
When it is determined that the gas flow speed is equal to or higher than the determination flow speed, ignition prohibiting means for prohibiting ignition of spark plugs other than the first spark plug;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
ガス流動判定手段は、
絶縁破壊電圧に達した後の2次電圧である放電維持電圧が、判定電圧以上となった場合に、ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
Gas flow judgment means
A control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that, when a discharge sustaining voltage that is a secondary voltage after reaching a dielectric breakdown voltage becomes equal to or higher than a determination voltage, it is determined that a gas flow rate is equal to or higher than a determination flow rate. .
ガス流動判定手段は、
発生から所定時間経過後の2次電圧が、判定電圧以上となった場合に、ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
Gas flow judgment means
A control device for an internal combustion engine, characterized in that, when a secondary voltage after a predetermined time has elapsed from occurrence becomes equal to or higher than a determination voltage, the gas flow speed is determined to be equal to or higher than a determination flow speed.
ガス流動判定手段は、
発生から所定時間経過後の2次電流が、所定電流以下である場合に、ガス流動速度が判定流動速度以上であると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
Gas flow judgment means
A control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that, when a secondary current after a predetermined time has elapsed from occurrence is less than or equal to a predetermined current, the gas flow rate is determined to be equal to or higher than a determined flow rate.
内燃機関は、
第1点火プラグの火花放電部が、燃焼室の天井壁中央部に配設されているものであり、
第1点火プラグ以外の点火プラグの火花放電部が、燃焼室の天井壁周縁部に配設されているものである、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The internal combustion engine
The spark discharge part of the first spark plug is disposed in the center of the ceiling wall of the combustion chamber,
The spark discharge part of the spark plug other than the first spark plug is disposed on the peripheral edge of the ceiling wall of the combustion chamber.
A control device for an internal combustion engine.
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