JP2013185557A - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の内燃機関における点火手段として用いられる点火プラグを備えた点火装置に関する。 The present invention relates to an ignition device including an ignition plug used as an ignition means in an internal combustion engine such as an automobile.
従来、自動車等の内燃機関における点火手段として用いられる点火プラグを備えた点火装置が知られている。点火装置における点火プラグは、内燃機関の燃焼室に取り付けられ、中心電極と接地電極との間に放電ギャップを形成している。そして、点火プラグの放電ギャップに電圧を印加してアーク放電等を発生させることにより、点火プラグ近傍において形成された混合気(空気と燃料とが混合されたもの)を着火させる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ignition device having an ignition plug used as an ignition means in an internal combustion engine such as an automobile is known. The spark plug in the ignition device is attached to the combustion chamber of the internal combustion engine, and forms a discharge gap between the center electrode and the ground electrode. Then, by applying a voltage to the discharge gap of the spark plug to generate arc discharge or the like, an air-fuel mixture (a mixture of air and fuel) formed in the vicinity of the spark plug is ignited.
また、特許文献1には、点火プラグのアーク放電による着火性を高めるために、アーク放電の直前にストリーマ放電を発生させる点火装置が開示されている。この点火装置では、ストリーマ放電によって多くの活性種を発生させ、混合気を着火させやすい状態にすることができる。これにより、ストリーマ放電直後のアーク放電による着火性を高めることができ、火炎伝播を促進することができる。 Patent Document 1 discloses an ignition device that generates streamer discharge immediately before arc discharge in order to enhance the ignitability of the spark plug by arc discharge. In this ignition device, many active species can be generated by streamer discharge, and the air-fuel mixture can be easily ignited. Thereby, the ignitability by the arc discharge immediately after streamer discharge can be improved, and flame propagation can be promoted.
近年、自動車のガソリンエンジン等の内燃機関では、省燃費のために高過給、高圧縮比といったことが進められており、環境圧力(点火時期における内燃機関の燃焼室内の圧力)が非常に高くなっている。
また、省燃費のために希薄燃焼を行う場合には、着火性を高めるために点火プラグの放電ギャップを大きくしたいという要求がある。
In recent years, in an internal combustion engine such as a gasoline engine of an automobile, high supercharging and high compression ratio have been promoted for fuel saving, and the environmental pressure (pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine at the ignition timing) is very high. It has become.
In addition, when performing lean combustion for fuel saving, there is a demand to increase the discharge gap of the spark plug in order to improve ignitability.
しかしながら、環境圧力が高い場合、特に点火プラグの放電ギャップが大きい場合には、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができないことがある。すなわち、放電ギャップ以外の部分においてアーク放電が発生してしまうことがある。そのため、着火性の低下を招き、環境圧力が高い条件での適用が困難となる。また、放電ギャップ拡大の要求にも応えることができない。 However, when the environmental pressure is high, particularly when the discharge gap of the spark plug is large, arc discharge may not be normally generated in the discharge gap. That is, arc discharge may occur in a portion other than the discharge gap. For this reason, the ignitability is lowered, and it is difficult to apply under conditions where the environmental pressure is high. Further, it cannot meet the demand for increasing the discharge gap.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、点火プラグの放電ギャップで正常にアーク放電が可能な条件を広げることができる内燃機関用の点火装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide an ignition device for an internal combustion engine capable of expanding the conditions under which arc discharge can be normally performed in the discharge gap of the spark plug.
本発明の一の態様は、内燃機関に配設され、放電ギャップを有する点火プラグと、
該点火プラグの上記放電ギャップにアーク放電用電圧を印加するためのアーク放電用電源と、
該アーク放電用電源から上記点火プラグの上記放電ギャップに上記アーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる時期を制御するアーク放電制御手段と、
上記点火プラグの上記放電ギャップにストリーマ放電用電圧を印加するためのストリーマ放電用電源と、
該ストリーマ放電用電源から上記点火プラグの上記放電ギャップに上記ストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させる時期を制御するストリーマ放電制御手段とを備え、
上記点火プラグの上記放電ギャップに上記アーク放電用電圧を印加するだけでは上記放電ギャップにおいてアーク放電を発生させることができない基準条件においては、上記アーク放電制御手段により上記点火プラグの上記放電ギャップに上記アーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる直前に、上記ストリーマ放電制御手段により上記点火プラグの上記放電ギャップに上記ストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させるよう構成されていることを特徴とする内燃機関用の点火装置にある(請求項1)。
One aspect of the present invention is a spark plug disposed in an internal combustion engine and having a discharge gap;
An arc discharge power source for applying an arc discharge voltage to the discharge gap of the spark plug;
Arc discharge control means for controlling the timing at which the arc discharge is generated by applying the arc discharge voltage to the discharge gap of the spark plug from the arc discharge power supply;
A streamer discharge power source for applying a streamer discharge voltage to the discharge gap of the spark plug;
Streamer discharge control means for controlling when the streamer discharge is generated by applying the streamer discharge voltage from the streamer discharge power source to the discharge gap of the spark plug;
Under reference conditions in which arc discharge cannot be generated in the discharge gap simply by applying the arc discharge voltage to the discharge gap of the spark plug, the arc discharge control means causes the discharge gap of the spark plug to be in the discharge gap. Immediately before applying the arc discharge voltage to generate the arc discharge, the streamer discharge control means applies the streamer discharge voltage to the discharge gap of the spark plug to generate the streamer discharge. An ignition device for an internal combustion engine characterized by the above.
上記点火装置は、点火プラグの放電ギャップにアーク放電用電圧を印加するだけでは放電ギャップにおいてアーク放電を発生させることができない基準条件においては、アーク放電制御手段により点火プラグにアーク放電を発生させる直前に、ストリーマ放電制御手段により点火プラグにストリーマ放電を発生させるよう構成されている。
すなわち、本発明者は、鋭意研究の結果、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難な上記基準条件であっても、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができることを見出したのである。
In the above ignition device, the arc discharge is not generated in the discharge gap only by applying the arc discharge voltage to the discharge gap of the spark plug. In addition, streamer discharge is generated in the spark plug by the streamer discharge control means.
That is, as a result of diligent research, the present inventor has performed a discharge by performing a streamer discharge immediately before the arc discharge, even under the above-mentioned reference conditions in which it is difficult to normally generate an arc discharge in the discharge gap of the spark plug. It has been found that arc discharge can be normally generated in the gap.
具体的に説明すると、ストリーマ放電は、アーク放電に比べて、例えば、内燃機関の吸気圧や筒内圧が高い場合や放電ギャップが大きい場合等でも、放電ギャップにおいて正常に放電させやすいという特徴がある。このことを利用し、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難な上記基準条件においては、アーク放電の直前にストリーマ放電を行う。こうすることで、放電ギャップにおいてストリーマ放電を発生させ、放電ギャップに電気的な経路を形成することができる。そのため、ストリーマ放電の直後に行うアーク放電は、ストリーマ放電によって放電ギャップに形成された電気的な経路に沿って起こりやすくなる。つまり、放電ギャップにおいてアーク放電を発生させやすくすることができる。 More specifically, streamer discharge is characterized by being easier to normally discharge in the discharge gap than when arc discharge, for example, when the intake pressure or in-cylinder pressure of the internal combustion engine is high or when the discharge gap is large. . Utilizing this fact, the streamer discharge is performed immediately before the arc discharge under the above-mentioned reference condition in which it is difficult to normally generate the arc discharge in the discharge gap of the spark plug. By doing so, streamer discharge can be generated in the discharge gap, and an electrical path can be formed in the discharge gap. Therefore, the arc discharge performed immediately after the streamer discharge is likely to occur along an electrical path formed in the discharge gap by the streamer discharge. That is, it is possible to easily generate arc discharge in the discharge gap.
これにより、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難な上記基準条件であっても、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができる。言い換えると、点火プラグの放電ギャップにおいてアーク放電を発生させることが可能な条件を広げることができる。その結果、高過給、高圧縮比といった環境圧力が高い条件での運転が可能となる。また、希薄燃焼を行う場合には、着火性向上のための放電ギャップ拡大の要求に対応することが可能となる。 As a result, even under the above-described reference conditions in which it is difficult to normally generate arc discharge in the discharge gap of the spark plug, by performing streamer discharge immediately before the arc discharge, the arc discharge is generated normally in the discharge gap. be able to. In other words, the conditions under which arc discharge can be generated in the discharge gap of the spark plug can be expanded. As a result, it is possible to operate under conditions of high environmental pressure such as high supercharging and high compression ratio. Further, when performing lean combustion, it is possible to meet the demand for expanding the discharge gap for improving ignitability.
このように、点火プラグの放電ギャップにおいてアーク放電を発生させることが可能な条件を広げることができる内燃機関用の点火装置を提供することができる。 In this way, it is possible to provide an ignition device for an internal combustion engine that can expand the conditions under which arc discharge can be generated in the discharge gap of the spark plug.
上記点火装置において、上記点火プラグの上記放電ギャップに上記アーク放電用電圧を印加するだけでは上記放電ギャップにおいてアーク放電を発生させることができない基準条件とは、例えば、点火プラグの放電ギャップにアーク放電用電圧を印加しても放電ギャップにおいてアーク放電が発生せず、放電ギャップ以外の部分においてアーク放電が発生してしまう場合がある条件のことをいう。 In the ignition device, a reference condition in which arc discharge cannot be generated in the discharge gap simply by applying the arc discharge voltage to the discharge gap of the spark plug is, for example, arc discharge in the discharge gap of the spark plug. This refers to a condition in which arc discharge does not occur in the discharge gap even when application voltage is applied, and arc discharge may occur in portions other than the discharge gap.
また、上記基準条件には、上記点火プラグによる点火時期に上記内燃機関の吸気圧が0.1MPa以上であることが含まれていてもよい(請求項2)。
このような条件では、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができない場合がある。そのため、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが可能となる。
The reference condition may include that the intake pressure of the internal combustion engine is 0.1 MPa or more at an ignition timing by the ignition plug.
Under such conditions, there is a case where arc discharge cannot be normally generated in the discharge gap of the spark plug. Therefore, by performing the streamer discharge immediately before the arc discharge, it becomes possible to normally generate the arc discharge in the discharge gap.
また、上記内燃機関の吸気圧が0.2MPaを超える場合には、アーク放電の直前にストリーマ放電を行っても、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難となるおそれがある。
よって、上記内燃機関の吸気圧を0.2MPa以下とすることが望ましい。
In addition, when the intake pressure of the internal combustion engine exceeds 0.2 MPa, there is a risk that it will be difficult to normally generate arc discharge in the discharge gap of the spark plug even if streamer discharge is performed immediately before arc discharge. is there.
Therefore, it is desirable that the intake pressure of the internal combustion engine be 0.2 MPa or less.
また、上記内燃機関の吸気圧とは、内燃機関の気筒に吸入される空気の圧力のことである。吸気圧は、例えば、吸気管(吸気ポート)に設けた吸気圧センサや吸気量センサによって検出することができる。
また、上記内燃機関の吸気圧の数値は、大気圧を0とするゲージ圧である。
The intake pressure of the internal combustion engine is the pressure of air taken into the cylinder of the internal combustion engine. The intake pressure can be detected by, for example, an intake pressure sensor or an intake air amount sensor provided in an intake pipe (intake port).
Moreover, the numerical value of the intake pressure of the internal combustion engine is a gauge pressure in which the atmospheric pressure is zero.
上記基準条件には、上記点火プラグによる点火時期に上記内燃機関の筒内圧が4MPa以上であることが含まれていてもよい(請求項3)。
このような条件では、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができない場合がある。そのため、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが可能となる。
The reference condition may include that an in-cylinder pressure of the internal combustion engine is 4 MPa or more at an ignition timing by the ignition plug.
Under such conditions, there is a case where arc discharge cannot be normally generated in the discharge gap of the spark plug. Therefore, by performing the streamer discharge immediately before the arc discharge, it becomes possible to normally generate the arc discharge in the discharge gap.
また、上記内燃機関の筒内圧が6MPaを超える場合には、アーク放電の直前にストリーマ放電を行っても、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難となるおそれがある。
よって、上記内燃機関の筒内圧を6MPa以下とすることが望ましい。
Further, when the in-cylinder pressure of the internal combustion engine exceeds 6 MPa, it may be difficult to normally generate arc discharge in the discharge gap of the spark plug even if streamer discharge is performed immediately before arc discharge.
Therefore, it is desirable that the in-cylinder pressure of the internal combustion engine be 6 MPa or less.
また、上記内燃機関の筒内圧とは、内燃機関の気筒の燃焼室内の圧力のことである。筒内圧は、例えば、燃焼室に設けた筒内圧センサによって検出することができる。
また、上記内燃機関の筒内圧の数値は、大気圧を0とするゲージ圧である。
The in-cylinder pressure of the internal combustion engine is the pressure in the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine. The in-cylinder pressure can be detected by, for example, an in-cylinder pressure sensor provided in the combustion chamber.
The numerical value of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is a gauge pressure where the atmospheric pressure is zero.
また、上記基準条件には、上記点火プラグの上記放電ギャップの大きさが0.9mm以上であることが含まれていてもよい(請求項4)。
このような条件では、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができない場合がある。そのため、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが可能となる。
The reference condition may include that the size of the discharge gap of the spark plug is 0.9 mm or more (claim 4).
Under such conditions, there is a case where arc discharge cannot be normally generated in the discharge gap of the spark plug. Therefore, by performing the streamer discharge immediately before the arc discharge, it becomes possible to normally generate the arc discharge in the discharge gap.
また、上記内燃機関における圧力条件下では、例えば、上記点火プラグの上記放電ギャップの大きさが1.3mmを超える場合には、アーク放電の直前にストリーマ放電を行っても、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難となるおそれがある。
よって、上記点火プラグの上記放電ギャップの大きさを1.3mm以下とすることが望ましい。
Further, under the pressure condition in the internal combustion engine, for example, when the size of the discharge gap of the spark plug exceeds 1.3 mm, the discharge gap of the spark plug is not affected even if the streamer discharge is performed immediately before the arc discharge. In this case, it may be difficult to normally generate arc discharge.
Therefore, it is desirable that the size of the discharge gap of the spark plug is 1.3 mm or less.
また、上記点火プラグは、中心電極と、該中心電極を内側に保持する絶縁碍子と、該絶縁碍子を内側に保持すると共に内燃機関に螺合する取付用ネジ部を外周面に形成してなるハウジングと、上記中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とを備えており、上記基準条件には、上記取付ネジ部のネジ径がM12以下であることが含まれていてもよい(請求項5)。
このような条件では、点火プラグのハウジングと放電ギャップとの間の絶縁距離が十分でないため、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができない場合がある。そのため、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが可能となる。
The spark plug includes a center electrode, an insulator that holds the center electrode on the inside, and a mounting screw portion that holds the insulator on the inside and is screwed into the internal combustion engine on the outer peripheral surface. A ground electrode that forms a discharge gap between the housing and the center electrode is provided, and the reference condition may include that the screw diameter of the mounting screw portion is M12 or less ( Claim 5).
Under such conditions, since the insulation distance between the spark plug housing and the discharge gap is not sufficient, there is a case where the arc discharge cannot be normally generated in the discharge gap. Therefore, by performing the streamer discharge immediately before the arc discharge, it becomes possible to normally generate the arc discharge in the discharge gap.
また、上記基準条件には、上記内燃機関の正味平均有効圧が所定の閾値以上であることが含まれていてもよい(請求項6)。
この場合には、上記基準条件を予め内燃機関の正味平均有効圧の値に基づいて設定することにより、点火装置におけるアーク放電及びストリーマ放電の制御を容易に行うことができる。
In addition, the reference condition may include that the net average effective pressure of the internal combustion engine is equal to or greater than a predetermined threshold (Claim 6).
In this case, by setting the reference condition in advance based on the value of the net average effective pressure of the internal combustion engine, it is possible to easily control arc discharge and streamer discharge in the ignition device.
また、上記内燃機関の正味平均有効圧の閾値は、例えば、以下の手順で設定することができる。すなわち、内燃機関の正味平均有効圧の各値において、点火プラグにアーク放電のみを所定の回数行い、内燃機関の正味平均有効圧と飛火率との関係を調べる。ここで、飛火率とは、アーク放電の放電回数に対して放電ギャップで正常にアーク放電が発生した回数の割合をいう。そして、飛火率が100%から100%未満に変化する内燃機関の正味平均有効圧の値を閾値とする。
また、上記内燃機関の正味平均有効圧の閾値は、例えば、0.9〜1.2MPaとすることができる。
Moreover, the threshold value of the net average effective pressure of the internal combustion engine can be set, for example, by the following procedure. That is, for each value of the net average effective pressure of the internal combustion engine, only arc discharge is performed a predetermined number of times on the spark plug, and the relationship between the net average effective pressure of the internal combustion engine and the spark ratio is examined. Here, the flying ratio refers to the ratio of the number of times arc discharge has normally occurred in the discharge gap to the number of discharges of arc discharge. Then, the value of the net average effective pressure of the internal combustion engine in which the spark ratio changes from 100% to less than 100% is set as a threshold value.
Moreover, the threshold value of the net average effective pressure of the internal combustion engine can be set to 0.9 to 1.2 MPa, for example.
また、上記ストリーマ放電制御手段により上記点火プラグの上記放電ギャップに上記ストリーマ放電用電圧の印加を開始してから上記アーク放電制御手段により上記点火プラグの上記放電ギャップに上記アーク放電用電圧の印加を開始するまでの時間Tは、120μ秒以下であることが望ましい(請求項7)。
この場合には、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電が発生する確率を高めることができる。
In addition, after the streamer discharge control means starts applying the streamer discharge voltage to the discharge gap of the spark plug, the arc discharge control means applies the arc discharge voltage to the discharge gap of the spark plug. The time T until the start is desirably 120 μsec or less (claim 7).
In this case, the probability of normal arc discharge occurring in the discharge gap of the spark plug can be increased.
また、上記時間Tは、60μ秒以下であることが望ましい(請求項8)。
この場合には、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電が発生する確率をより一層高めることができる。
The time T is desirably 60 μsec or less.
In this case, the probability of normal arc discharge occurring in the discharge gap of the spark plug can be further increased.
なお、上記時間Tは、ストリーマ放電制御手段により点火プラグの放電ギャップにストリーマ放電用電圧の印加を開始した時とアーク放電制御手段により点火プラグの放電ギャップにアーク放電用電圧の印加を開始した時との時間差をいう。したがって、上記時間Tは、ストリーマ放電を実施する時間よりも長い時間となる。 The time T is when the streamer discharge control means starts to apply the streamer discharge voltage to the discharge gap of the spark plug and when the arc discharge control means starts to apply the arc discharge voltage to the spark plug discharge gap. And the time difference. Therefore, the time T is longer than the time for performing the streamer discharge.
また、上記点火プラグにストリーマ放電を発生させる時間(放電時間)は、例えば、10〜500n秒とすることができる。
また、上記点火プラグにアーク放電を発生させる時間(放電時間)は、例えば、0.3m秒以上とすることができる。
Moreover, the time (discharge time) for generating the streamer discharge in the spark plug can be, for example, 10 to 500 nsec.
Moreover, the time (discharge time) for generating the arc discharge in the spark plug can be set to 0.3 msec or more, for example.
また、上記ストリーマ放電用電源から上記点火プラグの上記放電ギャップに印加する上記ストリーマ放電用電圧は30kV以上であり、その電圧波形の半値幅は100n秒以下であることが望ましい(請求項9)。
この場合には、ストリーマ放電用電源から点火プラグの放電ギャップに短パルス高電圧が印加されることにより、放電ギャップにおいてストリーマ放電を発生させやすくすることができる。
Preferably, the streamer discharge voltage applied to the discharge gap of the spark plug from the streamer discharge power source is 30 kV or more, and the half width of the voltage waveform is 100 nsec or less.
In this case, streamer discharge can be easily generated in the discharge gap by applying a short pulse high voltage from the streamer discharge power supply to the discharge gap of the spark plug.
また、上記点火装置は、上記基準条件以外の条件においては、上記アーク放電制御手段により上記点火プラグの上記放電ギャップに上記アーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる直前に、上記ストリーマ放電制御手段により上記点火プラグの上記放電ギャップに上記ストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させることを行わないよう構成することができる(請求項10)。
この場合には、上記基準条件以外の条件、すなわち点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができる条件においては、アーク放電の直前にストリーマ放電を行わないようにする。これにより、無駄なエネルギーの使用を防止することができる。
In addition, the ignition device may be configured such that, under conditions other than the reference condition, the streamer discharge is performed immediately before the arc discharge control means applies the arc discharge voltage to the discharge gap of the ignition plug to generate the arc discharge. The control means can be configured not to generate the streamer discharge by applying the streamer discharge voltage to the discharge gap of the spark plug (claim 10).
In this case, streamer discharge is not performed immediately before arc discharge under conditions other than the above-described reference conditions, that is, conditions under which arc discharge can be normally generated in the discharge gap of the spark plug. Thereby, useless use of energy can be prevented.
(実施例1)
上記内燃機関用の点火装置にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例の点火装置1は、図1に示すごとく、内燃機関(エンジン)5に配設され、放電ギャップ20を有する点火プラグ2と、点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加するためのアーク放電用電源31と、アーク放電用電源31から点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる時期を制御するアーク放電制御手段41と、点火プラグ2の放電ギャップ20にストリーマ放電用電圧を印加するためのストリーマ放電用電源32と、ストリーマ放電用電源32から点火プラグ2の放電ギャップ20にストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させる時期を制御するストリーマ放電制御手段42とを備えている。
Example 1
Embodiments of the ignition device for the internal combustion engine will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the ignition device 1 of this example is disposed in an internal combustion engine (engine) 5, and applies an arc discharge voltage to a
同図に示すごとく、点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加するだけでは放電ギャップ20においてアーク放電を発生させることができない基準条件においては、アーク放電制御手段41により点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる直前に、ストリーマ放電制御手段42により点火プラグ2の放電ギャップ20にストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させるよう構成されている。
以下、これを詳説する。
As shown in the figure, under reference conditions in which arc discharge cannot be generated in the
This will be described in detail below.
図1に示すごとく、本例の点火装置1において、ガソリンエンジンであるエンジン5の各シリンダ(気筒)50は、シリンダヘッド51と、シリンダブロック52と、シリンダブロック52内を往復運動するピストン53とを備えている。また、シリンダヘッド51、シリンダブロック52及びピストン53によって囲まれた空間には、燃焼室54が形成されている。
As shown in FIG. 1, in the ignition device 1 of this example, each cylinder (cylinder) 50 of the
シリンダヘッド51には、燃焼室54への吸気を行う吸気ポート511と燃焼室54からの排気を行う排気ポート512とが形成されている。また、シリンダヘッド51には、吸気ポート511を開閉する吸気バルブ551と排気ポート512を開閉する排気バルブ552とが設けられている。また、吸気ポート511には、エンジン5の吸気圧を検出する吸気圧センサ56が取り付けられている。
The
また、シリンダヘッド51には、燃焼室54においてアーク放電、ストリーマ放電を発生させる点火プラグ2が取り付けられている。点火プラグ2は、放電ギャップ20が形成された先端部分を燃焼室54内に露出させた状態で取り付けられている。また、シリンダヘッド51には、燃焼室54にガソリン燃料を噴射するインジェクタ(燃焼噴射弁)57が取り付けられている。
Further, the
図2に示すごとく、点火プラグ2は、中心電極21と、中心電極21を内側に保持する絶縁碍子22と、絶縁碍子22を内側に保持すると共にガソリンエンジン5のシリンダ50のシリンダヘッド51に螺合する取付用ネジ部231を外周面に形成してなるハウジング23と、中心電極21との間に放電ギャップ20を形成する接地電極24とを備えている。ハウジング23の取付ネジ部231のネジ径は、M12である。
As shown in FIG. 2, the
接地電極24は、ハウジング23の先端部から立設してなる立設部241と中心電極21の先端部に対して軸方向に対向する対向部242とを有する。そして、中心電極21の先端部と接地電極24の対向部242との間に放電ギャップ20が形成されている。放電ギャップ20の大きさGは、中心電極21の先端部と接地電極24の対向部242との間の距離であり、1.1mmである。
The
図1に示すごとく、点火プラグ2は、アーク放電用電源31及びストリーマ放電用電源32に接続されている。アーク放電用電源31及びストリーマ放電用電源32は、アーク放電制御手段41及びストリーマ放電制御手段42としての機能を備えるECU(エンジン制御ユニット)4に接続されている。また、吸気圧センサ56は、ECU4に接続されている。また、アーク放電用電源31、ストリーマ放電用電源32及びECU4は、バッテリ10に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
そして、点火装置1は、点火プラグ2による点火時期において、ECU4(アーク放電制御手段41、ストリーマ放電制御手段42)により点火プラグ2の放電ギャップ20に電圧(アーク放電用電圧、ストリーマ放電用電圧)を印加して放電(アーク放電、ストリーマ放電)を発生させ、点火プラグ2近傍において形成された混合気(空気と燃料とが混合されたもの)を着火させることができるよう構成されている。混合気は、エンジン5の燃焼室54内に導入された空気とインジェクタ57により噴射された燃料とが混合されることによって形成される。
The ignition device 1 is connected to the
また、点火装置1は、点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加するだけでは放電ギャップ20においてアーク放電を発生させることができない基準条件においては、ECU4(アーク放電制御手段41)により点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる直前に、ECU4(ストリーマ放電制御手段42)により点火プラグ2の放電ギャップ20にストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させるよう構成されている。すなわち、図3に示すごとく、ストリーマ放電(図中のS)を行った後、図4に示すごとく、アーク放電(図中のA)を行う。
Further, the ignition device 1 is controlled by the ECU 4 (arc discharge control means 41) under a reference condition in which an arc discharge cannot be generated in the
ここで、上記基準条件とは、図7に示すごとく、点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加しても放電ギャップ20においてアーク放電が発生せず、放電ギャップ20以外の部分においてアーク放電が発生してしまう場合がある条件のことをいう。
本例の基準条件は、点火プラグ2による点火時期にエンジン5の吸気圧が0.1MPa以上であることである。
Here, as shown in FIG. 7, the reference condition is that arc discharge does not occur in the
The reference condition of this example is that the intake pressure of the
また、図5に示すごとく、ECU4(ストリーマ放電制御手段42)により点火プラグ2の放電ギャップ20にストリーマ放電用電圧の印加を開始してからECU4(アーク放電制御手段41)により点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧の印加を開始するまでの時間Tは、120μ秒以下である。なお、時間Tは、60μ秒以下としてもよい。
また、ストリーマ放電用電源32から点火プラグ2の放電ギャップ20に印加するストリーマ放電用電圧は30kV以上であり、その電圧波形の半値幅は100n秒以下である。
As shown in FIG. 5, the ECU 4 (streamer discharge control means 42) starts applying the streamer discharge voltage to the
The streamer discharge voltage applied to the
また、点火装置1は、上記基準条件以外(点火プラグ2による点火時期にエンジン5の吸気圧が0.1MPa未満)の条件においては、ECU4(アーク放電制御手段41)により点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる直前に、ECU4(ストリーマ放電制御手段42)により点火プラグ2の放電ギャップ20にストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させることを行わないよう構成されている。すなわち、アーク放電の直前にストリーマ放電を行わず、アーク放電のみを行う。
In addition, the ignition device 1 uses a discharge gap of the
次に、本例の点火装置1におけるアーク放電及びストリーマ放電の制御について説明する。
図6に示すごとく、エンジン5の始動時においては、点火プラグ2においてアーク放電を行う直前にストリーマ放電を行う。すなわち、点火プラグ2においてストリーマ放電を行った後、アーク放電を行う(ステップS1)。
Next, control of arc discharge and streamer discharge in the ignition device 1 of this example will be described.
As shown in FIG. 6, when the
同図に示すごとく、エンジン5の運転時においては、点火プラグ2による点火時期の際に、ECU4が上記基準条件に該当するか否かを判断する。すなわち、エンジン5の吸気ポート511に取り付けられた吸気圧センサ56において検出されたエンジン5の吸気圧が閾値P1(=0.1MPa)未満であるか否かを判断する(ステップS2)。
As shown in the figure, when the
同図に示すごとく、エンジン5の吸気圧が閾値P1未満である場合には、点火プラグ2においてアーク放電を行う直前にストリーマ放電を行わない。すなわち、点火プラグ2においてアーク放電のみを行う(ステップ3)。
また、エンジン5の吸気圧が閾値P1以上である場合には、点火プラグ2においてアーク放電を行う直前にストリーマ放電を行う。すなわち、点火プラグ2においてストリーマ放電を行った後、アーク放電を行う(ステップ4)。
As shown in the figure, when the intake pressure of the
When the intake pressure of the
次に、本例の点火装置1における作用効果について説明する。
本例の点火装置1は、点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加するだけでは放電ギャップ20においてアーク放電を発生させることができない基準条件においては、アーク放電制御手段41(ECU4)により点火プラグ2にアーク放電を発生させる直前に、ストリーマ放電制御手段42(ECU4)により点火プラグ2にストリーマ放電を発生させるよう構成されている。
すなわち、本発明者は、鋭意研究の結果、点火プラグ2の放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることが困難な上記基準条件であっても、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることができることを見出したのである。
Next, the effect in the ignition device 1 of this example is demonstrated.
In the ignition device 1 of this example, the arc discharge control means 41 (ECU 4) is used under a reference condition in which an arc discharge cannot be generated in the
That is, as a result of earnest research, the present inventor has performed a streamer discharge immediately before the arc discharge even under the above-mentioned reference condition in which it is difficult to normally generate the arc discharge in the
具体的に説明すると、ストリーマ放電は、アーク放電に比べて、エンジン5の吸気圧が高い場合等でも、放電ギャップ20において正常に放電させやすいという特徴がある。このことを利用し、点火プラグ2の放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることが困難な上記基準条件においては、アーク放電の直前にストリーマ放電を行う。こうすることで、放電ギャップ20においてストリーマ放電を発生させ、放電ギャップ20に電気的な経路を形成することができる。そのため、ストリーマ放電の直後に行うアーク放電は、ストリーマ放電によって放電ギャップ20に形成された電気的な経路に沿って起こりやすくなる。つまり、放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させやすくすることができる。
More specifically, streamer discharge is characterized in that it is easy to normally discharge in the
これにより、点火プラグ2の放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることが困難な上記基準条件であっても、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることができる。言い換えると、点火プラグ2の放電ギャップ20においてアーク放電を発生させることが可能な条件を広げることができる。その結果、高過給、高圧縮比といった環境圧力が高い条件での運転が可能となる。また、希薄燃焼を行う場合には、着火性向上のための放電ギャップ拡大の要求に対応することが可能となる。
As a result, even under the above-described reference conditions in which it is difficult to normally generate arc discharge in the
また、本例において、上記基準条件には、点火プラグ2による点火時期にエンジン5の吸気圧が0.1MPa以上であることが含まれている。このような条件では、点火プラグ2の放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることができない場合がある。そのため、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることが可能となる。
Further, in this example, the reference condition includes that the intake pressure of the
また、ストリーマ放電制御手段42(ECU4)により点火プラグ2の放電ギャップ20にストリーマ放電用電圧の印加を開始してからアーク放電制御手段41(ECU4)により点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧の印加を開始するまでの時間Tは、120μ秒以下である。これにより、点火プラグ2の放電ギャップ20において正常にアーク放電が発生する確率を高めることができる。
また、時間Tは、60μ秒以下とすることもできる。これにより、点火プラグ2の放電ギャップ20において正常にアーク放電が発生する確率をより一層高めることができる。
In addition, after the streamer discharge control means 42 (ECU 4) starts applying the streamer discharge voltage to the
Further, the time T can be set to 60 μsec or less. Thereby, the probability that the arc discharge is normally generated in the
また、ストリーマ放電用電源32から点火プラグ2の放電ギャップ20に印加するストリーマ放電用電圧は30kV以上であり、その電圧波形の半値幅は100n秒以下である。そのため、ストリーマ放電用電源32から点火プラグ2の放電ギャップ20に短パルス高電圧が印加される。これにより、放電ギャップ20においてストリーマ放電を発生させやすくすることができる。
The streamer discharge voltage applied to the
また、点火装置1は、上記基準条件以外の条件においては、アーク放電制御手段41(ECU4)により点火プラグ2の放電ギャップ20にアーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる直前に、ストリーマ放電制御手段42(ECU)により点火プラグ2の放電ギャップ20にストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させることを行わないよう構成されている。そのため、上記基準条件以外の条件、すなわち点火プラグ2の放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることができる条件においては、アーク放電の直前にストリーマ放電を行わないようにする。これにより、無駄なエネルギーの使用を防止することができる。
Further, under conditions other than the above-mentioned reference conditions, the igniter 1 has a streamer immediately before the arc discharge control means 41 (ECU 4) applies an arc discharge voltage to the
このように、本例によれば、点火プラグ2の放電ギャップ20においてアーク放電を発生させることが可能な条件を広げることができる内燃機関用の点火装置1を提供することができる。
Thus, according to this example, it is possible to provide the ignition device 1 for an internal combustion engine that can expand the conditions under which arc discharge can be generated in the
なお、本例において、上記基準条件は、点火プラグ2による点火時期のエンジン5の吸気圧(0.1MPa以上)に基づいて定めている。上記基準条件は、例えば、点火プラグ2による点火時期のエンジン5の筒内圧(例えば4MPa以上)、放電ギャップ20の大きさG(例えば0.9mm以上)、点火プラグ2のネジ径(例えばM12以下)、エンジン5の正味平均有効圧(例えば所定の閾値以上)等に基づいて定めることができる。また、上記基準条件は、これらを組み合わせた条件とすることもできる。
In this example, the reference condition is determined based on the intake pressure (0.1 MPa or more) of the
(実施例2)
本例は、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難な条件を調査した例である。
図8は、エンジンのクランク角(deg)と筒内圧(MPa)との関係を示したものである。筒内圧は、圧縮比10のエンジンのモータリング時の値である。実線X1は、エンジンの吸気圧が0.12MPaの例、点線X2は、エンジンの吸気圧が0.10MPaの例である。また、点火プラグのネジ径は、M14である。また、放電ギャップの大きさは、0.9mmである。
(Example 2)
This example is an example of investigating conditions in which it is difficult to normally generate arc discharge in the discharge gap of the spark plug.
FIG. 8 shows the relationship between the crank angle (deg) of the engine and the in-cylinder pressure (MPa). The in-cylinder pressure is a value during motoring of an engine with a compression ratio of 10. The solid line X1 is an example in which the engine intake pressure is 0.12 MPa, and the dotted line X2 is an example in which the engine intake pressure is 0.10 MPa. The screw diameter of the spark plug is M14. The size of the discharge gap is 0.9 mm.
次に、図8に示す各条件において、点火プラグにアーク放電を発生させ、放電ギャップにおいて正常にアーク放電が発生するかを観察した。なお、エンジンは、燃焼室内をカメラで観察することができるように観察窓を設けた可視化エンジンとした。
エンジンの吸気圧が0.12MPaの例(図8の実線X1)では、エンジンのクランク角が−10〜10degの領域Cであり、エンジンの筒内圧が4MPa以上(エンジンのクランク角が−10〜10degの領域Y)のときに、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができない場合があった。一方、エンジンの吸気圧が0.1MPaの例(図8の実線X2)では、エンジンの筒内圧にかかわらず放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることができた。
Next, under each condition shown in FIG. 8, an arc discharge was generated in the spark plug, and it was observed whether the arc discharge was normally generated in the discharge gap. The engine was a visualization engine provided with an observation window so that the combustion chamber could be observed with a camera.
In an example in which the engine intake pressure is 0.12 MPa (solid line X1 in FIG. 8), the engine crank angle is in a region C of −10 to 10 degrees, and the in-cylinder pressure of the engine is 4 MPa or more (the engine crank angle is −10 to 10). In the case of 10 deg area Y), there was a case where the arc discharge could not be normally generated in the discharge gap of the spark plug. On the other hand, in the example where the intake pressure of the engine is 0.1 MPa (solid line X2 in FIG. 8), arc discharge can be normally generated in the discharge gap regardless of the in-cylinder pressure of the engine.
以上の結果から、エンジンの吸気圧が0.1MPa以上の条件、またエンジンの筒内圧が4MPa以上の条件では、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが可能となる。すなわち、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難な条件であっても、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが可能となる。 From the above results, under the condition that the engine intake pressure is 0.1 MPa or more and the engine in-cylinder pressure is 4 MPa or more, the streamer discharge is performed immediately before the arc discharge, so that the arc is normally generated in the discharge gap of the spark plug. It becomes possible to generate discharge. That is, even under conditions where it is difficult to normally generate arc discharge in the discharge gap of the spark plug, it is possible to normally generate arc discharge in the discharge gap.
(実施例3)
本例は、点火装置の性能を評価した例である。
本例では、実施例1の点火装置(実施例E)と比較例としての点火装置(比較例C)とを準備した。実施例Eの点火装置は、点火プラグでのアーク放電の直前にストリーマ放電を行うよう構成されている。すなわち、ストリーマ放電の直後にアーク放電を行うよう構成されている。また、比較例Cの点火装置は、点火プラグでアーク放電のみを行うよう構成されている。
(Example 3)
In this example, the performance of the ignition device is evaluated.
In this example, the ignition device of Example 1 (Example E) and the ignition device as a comparative example (Comparative Example C) were prepared. The ignition device of Example E is configured to perform streamer discharge immediately before arc discharge at the spark plug. That is, the arc discharge is performed immediately after the streamer discharge. Further, the ignition device of Comparative Example C is configured to perform only arc discharge with an ignition plug.
また、実施例E及び比較例Cの点火装置それぞれについて、点火プラグのネジ径がM12相当のものとM14のものを準備した。M12相当のものとは、点火プラグにおけるハウジングの取付ネジ部のネジ径がM14であるが、ハウジングの内径やその内側にある絶縁碍子等がM12相当のものをいう。エンジンのシリンダヘッドに装着するため、特殊に製造した。また、点火プラグの放電ギャップの大きさは、1.1mmに設定した。 For each of the ignition devices of Example E and Comparative Example C, spark plugs having a screw diameter equivalent to M12 and M14 were prepared. The thing equivalent to M12 means that the screw diameter of the mounting screw portion of the housing in the spark plug is M14, but the inner diameter of the housing, the insulator on the inside thereof, etc. are equivalent to M12. Specially manufactured for mounting on the engine cylinder head. Moreover, the size of the discharge gap of the spark plug was set to 1.1 mm.
次いで、実施例Eの点火装置では、点火プラグでストリーマ放電を行った後、アーク放電を行う。また、比較例Cの点火装置では、点火プラグでアーク放電のみを行う。そして、アーク放電の様子を高速カメラで撮影し、放電ギャップにおいて正常にアーク放電が発生しているかを確認する。この作業を100回行い、飛火率を求める。ここで、飛火率とは、アーク放電の回数に対して放電ギャップにおいて正常にアーク放電が発生した回数の割合をいう。また、飛火率は、点火プラグによる点火時期TDC(上死点)の時の飛火率である。 Next, in the ignition device of Example E, after performing streamer discharge with an ignition plug, arc discharge is performed. Further, in the ignition device of Comparative Example C, only arc discharge is performed with the spark plug. Then, the state of the arc discharge is photographed with a high-speed camera, and it is confirmed whether or not the arc discharge is normally generated in the discharge gap. This operation is performed 100 times to determine the fire rate. Here, the flying ratio refers to the ratio of the number of times arc discharge has normally occurred in the discharge gap to the number of arc discharges. The spark ratio is a spark ratio at the ignition timing TDC (top dead center) by the spark plug.
図9は、実施例E及び比較例Cの点火装置における飛火率(%)を示したものである。
同図に示すごとく、実施例Eの点火装置は、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、アーク放電のみを行った比較例Cの点火装置に比べて飛火率が高くなっている。特に、点火プラグのネジ径がM12相当の場合、比較例Cの点火装置の飛火率が非常に低くなっているにもかかわらず、実施例Eの点火装置は、M12相当であっても飛火率が100%であった。
FIG. 9 shows the spark ratio (%) in the ignition devices of Example E and Comparative Example C.
As shown in the figure, the ignition device of Example E has a high spark rate compared to the ignition device of Comparative Example C in which only arc discharge is performed by performing streamer discharge immediately before arc discharge. In particular, when the screw diameter of the spark plug is equivalent to M12, the spark rate of the ignition device of Comparative Example C is very low even though the spark rate of the ignition device of Example E is equivalent to M12. Was 100%.
以上の結果から、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させるために、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことが非常に有効であることがわかった。特に、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難な条件である点火プラグのネジ径がM12以下の条件では、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが可能となることがわかった。 From the above results, it has been found that it is very effective to perform streamer discharge immediately before arc discharge in order to normally generate arc discharge in the discharge gap of the spark plug. In particular, when the screw diameter of the spark plug is M12 or less, which is a condition in which it is difficult to normally generate an arc discharge in the discharge gap of the spark plug, the streamer discharge is performed immediately before the arc discharge, so that the discharge gap is normal. It was found that arc discharge can be generated.
なお、本例では、点火プラグのネジ径を変えて実験を行ったが、放電ギャップの大きさを変えて同様の実験を行った場合も、同様の結果が得られる。
具体的には、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが困難な条件である放電ギャップの大きさが0.9mm以上の条件では、アーク放電の直前にストリーマ放電を行うことにより、放電ギャップにおいて正常にアーク放電を発生させることが可能となる。
In this example, the experiment was performed by changing the screw diameter of the spark plug. However, the same result can be obtained when the same experiment is performed by changing the size of the discharge gap.
Specifically, when the size of the discharge gap is 0.9 mm or more, which is a condition in which it is difficult to normally generate arc discharge in the discharge gap of the spark plug, streamer discharge is performed immediately before the arc discharge. It becomes possible to generate arc discharge normally in the discharge gap.
(実施例4)
本例は、点火装置における基準条件を変更した例である。
本例の点火装置における基準条件は、エンジンの正味平均有効圧(BMEP:Brake Mean Effective Pressure。以下、単にBMEPという。)が所定の閾値P2以上であることであり、その閾値P2は、1.05MPaである。
Example 4
In this example, the reference condition in the ignition device is changed.
The reference condition in the ignition device of this example is that the net mean effective pressure (BMEP: Brake Mean Effective Pressure; hereinafter simply referred to as BMEP) of the engine is equal to or higher than a predetermined threshold value P2. 05 MPa.
すなわち、点火装置は、エンジンのBMEPが閾値P2以上の条件においては、点火プラグにアーク放電を発生させる直前に、ストリーマ放電を発生させるよう構成されている。すなわち、ストリーマ放電を行った後に、アーク放電を行う。
点火装置におけるその他の基本的な構成は、実施例1と同様である(図1、図2等参照)。
That is, the ignition device is configured to generate the streamer discharge immediately before the arc discharge is generated in the spark plug under the condition where the engine BMEP is equal to or greater than the threshold value P2. That is, arc discharge is performed after performing streamer discharge.
Other basic configurations of the ignition device are the same as those of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2).
また、エンジンのBMEPの閾値P2は、以下の手順で設定した。
まず、エンジンのBMEPの各値において、点火プラグにアーク放電のみを100回行い、エンジンのBMEPと飛火率との関係を調べた。そして、飛火率が100%から100%未満に変化するエンジンのBMEPの値を閾値P2とした。本例では、エンジンのBMEPの閾値P2を1.05MPaに設定した。
The engine BMEP threshold value P2 was set according to the following procedure.
First, at each value of the engine BMEP, only arc discharge was performed 100 times on the spark plug, and the relationship between the engine BMEP and the spark ratio was examined. And the value of BMEP of the engine in which the flying ratio changes from 100% to less than 100% was set as the threshold value P2. In this example, the threshold P2 of the engine BMEP was set to 1.05 MPa.
また、図10は、エンジンの回転数(×100回/分)とBMEP(MPa)との関係を示したものである。
本例では、基準条件であるエンジンのBMEPの閾値P2を1.05MPaに設定したことから、エンジンのBMEPが1.05MPa以上である図中の領域Bにおいて、点火プラグでのアーク放電の直前にストリーマ放電を行う。すなわち、ストリーマ放電を行った後に、アーク放電を行う。
FIG. 10 shows the relationship between the engine speed (× 100 times / min) and BMEP (MPa).
In this example, the threshold value P2 of the engine BMEP, which is the reference condition, is set to 1.05 MPa. Therefore, in the region B in the figure where the engine BMEP is 1.05 MPa or more, immediately before the arc discharge at the spark plug. Perform streamer discharge. That is, arc discharge is performed after performing streamer discharge.
本例の場合には、点火装置における基準条件を予めエンジンのBMEPの値に基づいて設定することにより、点火装置におけるアーク放電及びストリーマ放電の制御を容易に行うことができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例1と同様である。
In the case of this example, the arc discharge and the streamer discharge in the ignition device can be easily controlled by previously setting the reference condition in the ignition device based on the value of the BMEP of the engine.
Other basic functions and effects are the same as those of the first embodiment.
(実施例5)
本例は、点火プラグの放電ギャップにストリーマ放電用電圧の印加を開始してからアーク放電用電圧の印加を開始するまでの時間Tの最適な条件を調べた例である。
本例では、まず、図11に示すごとく、点火プラグ2の中心電極21の先端部を接地240に対向させる。このとき、中心電極21の先端部と接地240との間の距離、すなわち放電ギャップ20の大きさGを5mmとする。なお、本例においては、大気圧中で実験を行うため、放電ギャップ20の大きさGが5mmと非常に大きな値となっている。また、放電ギャップ20の大きさGが5mmとは、通常、大気圧中では点火プラグ2の放電ギャップ20において正常にアーク放電を発生させることが困難な条件である。
(Example 5)
In this example, the optimum condition of the time T from the start of the application of the streamer discharge voltage to the discharge gap of the spark plug until the start of the application of the arc discharge voltage is examined.
In this example, first, as shown in FIG. 11, the tip of the
次いで、点火プラグ2にアーク放電を発生させる直前に、ストリーマ放電を発生させる。すなわち、ストリーマ放電を行った後に、アーク放電を行う。そして、アーク放電の様子を高速カメラで撮影し、放電ギャップ20で正常にアーク放電が発生しているかを確認する。この作業を各時間Tにおいて100回ずつ行い、時間Tと飛火率との関係を求める。
Next, streamer discharge is generated immediately before the
図12は、時間T(μ秒)と飛火率(%)との関係を示したものである。
同図に示すごとく、時間Tを120μ秒以下とすると飛火率が高くなり、時間Tを60μ秒以下とすると飛火率が100%となる。すなわち、時間Tを短くすればするほど、点火プラグの放電ギャップにおいて正常にアーク放電が発生する確率が高くなる。
以上の結果から、時間Tは、120μ秒以下とすることが望ましい。また、時間Tは、60μ秒以下とすることがより望ましい。
FIG. 12 shows the relationship between the time T (μ seconds) and the firing rate (%).
As shown in the figure, when the time T is 120 μsec or less, the spark rate is high, and when the time T is 60 μsec or less, the spark rate is 100%. That is, the shorter the time T, the higher the probability that arc discharge will normally occur in the discharge gap of the spark plug.
From the above results, it is desirable that the time T is 120 μsec or less. The time T is more preferably 60 μsec or less.
1 点火装置
2 点火プラグ
20 放電ギャップ
31 アーク放電用電源
32 ストリーマ放電用電源
41 アーク放電制御手段
42 ストリーマ放電制御手段
5 エンジン(内燃機関)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
該点火プラグ(2)の上記放電ギャップ(20)にアーク放電用電圧を印加するためのアーク放電用電源(31)と、
該アーク放電用電源(31)から上記点火プラグ(2)の上記放電ギャップ(20)に上記アーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる時期を制御するアーク放電制御手段(4、41)と、
上記点火プラグ(2)の上記放電ギャップ(20)にストリーマ放電用電圧を印加するためのストリーマ放電用電源(32)と、
該ストリーマ放電用電源(32)から上記点火プラグ(2)の上記放電ギャップ(20)に上記ストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させる時期を制御するストリーマ放電制御手段(4、42)とを備え、
上記点火プラグ(2)の上記放電ギャップ(20)に上記アーク放電用電圧を印加するだけでは上記放電ギャップ(20)においてアーク放電を発生させることができない基準条件においては、上記アーク放電制御手段(4、41)により上記点火プラグ(2)の上記放電ギャップ(20)に上記アーク放電用電圧を印加してアーク放電を発生させる直前に、上記ストリーマ放電制御手段(4、42)により上記点火プラグ(2)の上記放電ギャップ(20)に上記ストリーマ放電用電圧を印加してストリーマ放電を発生させるよう構成されていることを特徴とする内燃機関用の点火装置(1)。 A spark plug (2) disposed in the internal combustion engine (5) and having a discharge gap (20);
An arc discharge power source (31) for applying an arc discharge voltage to the discharge gap (20) of the spark plug (2);
Arc discharge control means (4, 41) for controlling the timing at which arc discharge is generated by applying the arc discharge voltage from the arc discharge power source (31) to the discharge gap (20) of the spark plug (2). When,
A streamer discharge power source (32) for applying a streamer discharge voltage to the discharge gap (20) of the spark plug (2);
Streamer discharge control means (4, 42) for controlling when the streamer discharge is generated by applying the streamer discharge voltage from the streamer discharge power source (32) to the discharge gap (20) of the spark plug (2). And
Under reference conditions in which arc discharge cannot be generated in the discharge gap (20) simply by applying the arc discharge voltage to the discharge gap (20) of the spark plug (2), the arc discharge control means ( 4, 41) immediately before the arc discharge is generated by applying the arc discharge voltage to the discharge gap (20) of the spark plug (2) by the streamer discharge control means (4, 42). An ignition device for an internal combustion engine (1), wherein the streamer discharge is generated by applying the streamer discharge voltage to the discharge gap (20) of (2).
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