JP2016196843A - Ignition device and ignition method of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、一次コイルおよび二次コイルを含む点火コイルを用いた内燃機関の点火装置および点火方法に関する。 The present invention relates to an ignition device and an ignition method for an internal combustion engine using an ignition coil including a primary coil and a secondary coil.
点火コイルを用いた点火装置にあっては、一次コイルに一次電流を通電した後、所定の点火時期に一次電流を遮断することで、二次コイルに高い放電電圧を生成し、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電を生じさせる。 In an ignition device using an ignition coil, a primary discharge current is applied to the primary coil, and then the primary current is cut off at a predetermined ignition timing, thereby generating a high discharge voltage in the secondary coil and A discharge is generated between the electrodes of the connected spark plug.
特許文献1には、点火プラグの損耗を均一化するために、点火プラグに接続する二次コイルの極性を正極性と負極性とに切り換える技術が記載されている。 Patent Document 1 describes a technique for switching the polarity of a secondary coil connected to a spark plug between a positive polarity and a negative polarity in order to make the wear of the spark plug uniform.
二次コイル(つまり、二次コイルに接続する点火コイルの電極)の極性を負極性にすると、点火プラグの電極の摩耗を抑制することができるために、一般的には二次コイルが負極性とされる。一方、二次コイルを正極性とすると、負極性とする場合に比して、点火プラグの電極の摩耗は進行し易くなるものの、放電電圧が高くなるため、放電時の周辺温度が高くなり、点火性能が向上する。また、点火プラグの汚損に対しても、正極性の方が耐性が高くなり、汚損に起因する電流のリークを抑制することができる。 When the polarity of the secondary coil (that is, the electrode of the ignition coil connected to the secondary coil) is set to a negative polarity, wear of the spark plug electrode can be suppressed. It is said. On the other hand, when the secondary coil has a positive polarity, compared to the negative polarity, although the wear of the spark plug electrode is likely to proceed, the discharge voltage becomes high, so the ambient temperature during discharge becomes high, Ignition performance is improved. Also, the positive polarity is more resistant to the spark plug contamination, and current leakage due to the contamination can be suppressed.
そこで本発明は、点火プラグの電極の摩耗を抑制しつつ、極低温始動時のように点火が行なわれ難く燃焼が不安定となり易い運転条件においても、点火が行なわれ易くして、燃焼安定性を向上することができる新規な内燃機関の点火装置及び点火方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention suppresses the wear of the electrode of the spark plug, and makes it easy to perform ignition even under operating conditions in which ignition is difficult and combustion is likely to be unstable, such as during cryogenic starting, and combustion stability is improved. It is an object of the present invention to provide a novel internal combustion engine ignition device and ignition method capable of improving the engine.
この発明は、点火コイルの一次コイルに一次電流を通電し、かつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させる内燃機関の点火装置及び点火方法に関する。 The present invention relates to an ignition device and an ignition method for an internal combustion engine in which a discharge current is generated between electrodes of an ignition plug connected to a secondary coil by supplying and interrupting a primary current to the primary coil of the ignition coil.
上記二次コイル、つまり二次コイルに接続する点火プラグの電極の極性を正極性と負極性とに切り換える極性切換手段を有し、燃焼安定性が低い場合を含む所定の運転条件の場合に、上記二次コイルの極性を正極性とし、上記所定の運転条件以外の運転条件の場合には、上記二次コイルの極性を負極性とする。 In the case of predetermined operating conditions including a polarity switching means for switching the polarity of the electrode of the spark plug connected to the secondary coil, i.e., the secondary coil, between positive polarity and negative polarity, and when the combustion stability is low, In the case of operating conditions other than the predetermined operating condition, the polarity of the secondary coil is set to negative polarity.
この発明によれば、例えば極低温時やアルコール燃料を使用しての低温時、あるいは低パルス時のように、点火エネルギーや放電温度が低い場合、燃料噴霧の形成や火炎形成が不安定となり、正常な火炎が形成されずに燃焼が不安定となり易いが、このように燃焼が不安定となる場合を含む所定の運転条件では、二次コイルの極性を正極性とすることによって、負極性とする場合に比して、放電電圧及び放電温度を高くし、点火性能を向上して燃焼の安定化を図ることができる。 According to the present invention, for example, when the ignition energy or discharge temperature is low, such as at a very low temperature, a low temperature using alcohol fuel, or a low pulse, fuel spray formation or flame formation becomes unstable, Although normal flames are not formed and combustion tends to be unstable, under certain operating conditions including the case where combustion becomes unstable in this way, by making the polarity of the secondary coil positive, Compared to the case, the discharge voltage and the discharge temperature can be increased, the ignition performance can be improved, and the combustion can be stabilized.
一方、このような燃焼が不安定となる場合を含む所定の運転条件以外の通常の運転条件においては、二次コイルの極性を負極性とすることによって、正極性とする場合に比して、電極の摩耗を抑制し、耐久性を向上することができる。 On the other hand, in normal operating conditions other than the predetermined operating conditions including the case where such combustion becomes unstable, by making the polarity of the secondary coil negative, compared to the case where it is positive, The wear of the electrode can be suppressed and the durability can be improved.
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、この発明の一実施例に係る点火装置を備えた内燃機関1のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関1の複数のシリンダ2の各々には、ピストン3が配置されているとともに、吸気弁4によって開閉される吸気ポート5および排気弁6によって開閉される排気ポート7がそれぞれ接続されている。また、筒内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁8が配置されている。この燃料噴射弁8の燃料噴射時期および燃料噴射量は、エンジンコントロールユニット(ECU)10によって制御される。そして、上記燃料噴射弁8によって筒内に生成された混合気の点火を行うために、例えば天井面中央に点火プラグ9が配置されている。なお、図示例は、筒内直接噴射式内燃機関として構成されているが、吸気ポート5に燃料噴射弁を配置したポート噴射型の構成であってもよい。上記エンジンコントロールユニット10には、吸入空気量を検出するエアフロメータ21、機関回転速度を検出するクランク角センサ22、冷却水温を検出する温度センサ23、などの多数のセンサ類からの検出信号が入力されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a system configuration of an internal combustion engine 1 provided with an ignition device according to an embodiment of the present invention. A
上記点火プラグ9には、エンジンコントロールユニット10からの点火信号に応答して点火プラグ9に放電電圧を出力する点火ユニット11が接続されている。これらのエンジンコントロールユニット10及び点火ユニット11は、車載のバッテリ13に接続されている。
The
上記点火ユニット11は、図2,図3に詳細を示すように、一次コイル15aおよび二次コイル15bを含む点火コイル15と、エンジンコントロールユニット10からの点火信号に基づいて点火コイル15の一次コイル15aに対する一次電流の通電・遮断を制御するイグナイタ16と、を含んでいる。上記点火コイル15の二次コイル15bには点火プラグ9が接続されており、二次コイル15bと点火プラグ9との間には抵抗17が設けられている。
As shown in detail in FIGS. 2 and 3, the
そして、バッテリ13と一次コイル15aとの間に、バッテリ13から一次コイル15aへ流れる電流の方向を切り換える切換回路18が設けられている。この切換回路18は、バッテリ13に接続するバッテリ側接点18aと、イグナイタ16に接続するイグナイタ側接点16と、一次コイル15aに接続する第1コイル側接点18c及び第2コイル側接点18dと、を有している。
A
図2に示すように、バッテリ側接点18aと第1コイル側接点18cとを接続するとともに、イグナイタ側接点16と第2コイル側接点18dとを接続すると、図の矢印Y1に示す方向に電流が流れて、一次コイル15aが正極性、二次コイル15bが負極性となる。従って、二次コイル15bに接続する点火プラグ9の電極が負極性、接地電極が正極性となり、両電極間に放電電圧が発生する。
As shown in FIG. 2, when the battery side contact 18a and the first
一方、図3に示すように、バッテリ側接点18aと第2コイル側接点18dとを接続するとともに、イグナイタ側接点16と第1コイル側接点18cとを接続すると、図の矢印Y2に示すように、図1の場合とは逆方向に電流が流れて、一次コイル15aが負極性、二次コイル15bが正極性となり、点火プラグ9に接続する二次コイル15bの極性が正極性となる。従って、二次コイル15bに接続する点火プラグ9の電極が正極性、接地電極が負極性となり、両電極間に放電電圧が発生する。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the battery side contact 18a and the second
このように切換回路18は、二次コイル15bの極性を正極性と負極性との間で切り換える極性切換手段として機能しており、この切換回路18の動作はエンジンコントロールユニット10により制御される。
Thus, the
図4は、この切換回路18の切換制御の流れを示したフローチャートである。このフローチャートのルーチンは、コントロールユニット10において、例えば内燃機関1の点火間隔に同期した形で繰り返し実行される。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of switching control of the
ステップS11では、内燃機関1の運転条件として、燃焼安定性が低い運転条件であるか否かを判定する。つまり、温度センサ23により検出される冷却水温等に基づいて、冷間始動時のように機関温度が非常に低い極低温状態、あるいはアルコール燃料を使用する内燃機関の低温時、あるいはバッテリ13の電力不足等による点火プラグ9へのパルス信号が低いときなど、燃料噴霧の形成や火炎形成、あるいは点火自体が不安定となり、燃焼安定性が低下するか否かを判定する。
In step S11, it is determined whether the operating condition of the internal combustion engine 1 is an operating condition with low combustion stability. That is, based on the coolant temperature detected by the
ステップS12では、例えば運転履歴等に基づいて、点火プラグ9の汚損が所定レベルに達しているか否かを判定する。
In step S12, for example, based on the operation history or the like, it is determined whether or not the
ステップS11又はステップS12のいずれも否定されると、ステップS13へ進み、図2に示すように点火コイル15の二次コイル15bを負極性とする。
If either step S11 or step S12 is negative, the process proceeds to step S13, and the
一方、ステップS11又はステップS12の少なくとも一方が肯定されると、ステップS14へ進み、図3に示すように点火コイル15の二次コイル15bを正極性とする。
On the other hand, when at least one of step S11 and step S12 is affirmed, the process proceeds to step S14, and the
以上のように本実施例では、例えば極低温時やアルコール燃料を使用しての低温時、あるいは低パルス時のように、点火エネルギーや放電温度が低い場合、燃料噴霧の形成や火炎形成が不安定となり、正常な火炎が形成されずに燃焼が不安定となり易いが、このように燃焼が不安定となる所定の運転条件では、二次コイル15bの極性を正極性とすることによって、負極性とする場合に比して、放電電圧及び放電温度を高くし、点火性能を向上し、燃焼の安定化を図ることができる。
As described above, in this embodiment, when the ignition energy or the discharge temperature is low, such as at a very low temperature, at a low temperature using alcohol fuel, or at a low pulse, fuel spray formation or flame formation is not possible. It becomes stable and combustion is likely to be unstable without forming a normal flame. However, under predetermined operating conditions in which combustion becomes unstable in this way, by making the polarity of the
また、点火プラグ9の汚損が所定レベルに達している場合にも、二次コイル15bの極性を正極性とすることによって、負極性とする場合に比して、電流のリークを抑制し、安定した燃焼を実現することができる。このように燃焼安定性を向上することによって、着火性を向上するための燃料噴射量の増量を抑制し、燃費向上を図ることができるとともに、ノッキングの発生を回避するための点火時期のリタード量を抑制して、出力低下を抑制することができる。
Further, even when the
一方、このような燃焼が不安定となり易い所定の運転条件以外の通常の運転条件においては、二次コイル15bの極性を負極性とすることによって、正極性とする場合に比して、電極の摩耗を抑制し、耐久性を向上することができる。
On the other hand, under normal operating conditions other than the predetermined operating conditions in which combustion is likely to be unstable, the polarity of the
以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。 As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, A various change is possible.
Claims (4)
上記二次コイルの極性を正極性と負極性とに切り換える極性切換手段を有し、
燃焼安定性が低い場合を含む所定の運転条件の場合に、上記二次コイルの極性を正極性とし、上記所定の運転条件以外の運転条件の場合には、上記二次コイルの極性を負極性とすることを特徴とする内燃機関の点火装置。 In an ignition device for an internal combustion engine that generates a discharge voltage between electrodes of an ignition plug connected to a secondary coil by energizing and interrupting a primary current to the primary coil of the ignition coil.
Polarity switching means for switching the polarity of the secondary coil between positive polarity and negative polarity;
The polarity of the secondary coil is positive in the case of predetermined operating conditions including a case where combustion stability is low, and the polarity of the secondary coil is negative in the case of operating conditions other than the predetermined operating conditions. An ignition device for an internal combustion engine.
上記二次コイルの極性を正極性と負極性とに切り換える極性切換手段を有し、
燃焼安定性が低い場合を含む所定の運転条件の場合に、上記二次コイルの極性を正極性とし、それ以外の運転条件の場合には、上記二次コイルの極性を負極性とすることを特徴とする内燃機関の点火方法。 In an internal combustion engine ignition method for generating a discharge voltage between electrodes of an ignition plug connected to a secondary coil by energizing and interrupting a primary current to the primary coil of the ignition coil,
Polarity switching means for switching the polarity of the secondary coil between positive polarity and negative polarity;
In the case of predetermined operating conditions including the case where combustion stability is low, the polarity of the secondary coil is positive, and in other operating conditions, the polarity of the secondary coil is negative. A method for igniting an internal combustion engine.
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