JP2018076823A - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
電源部(11)に接続され、一次コイル(41)の電流の増減により二次コイル(42)に点火エネルギを発生させる点火コイル(4)と、
上記点火エネルギの投入により、火花ギャップ(G)に火花放電(DC)を発生させる点火プラグ(P)と、
上記点火プラグの点火動作を制御する点火制御部(6)と、を備える点火制御装置(1)であって、
上記点火制御部は、内燃機関(E)の運転状況に応じた基準点火エネルギ(E2base)を、上記火花ギャップにおける放電伸び量(L)に応じて補正し、放電期間(Tdc)に投入される必要点火エネルギ(E2)を算出する、点火エネルギ補正部(7)を備える、点火制御装置にある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
点火制御装置に係る実施形態1について、図1〜図14を参照して説明する。
図1において、点火制御装置1は、内燃機関に設けられる点火プラグPの点火を制御する装置であり、電源部11に接続され、一次コイル41の電流の増減により二次コイル42に点火エネルギを発生させる点火コイル4を備える。また、点火エネルギの投入により、火花ギャップGに火花放電DCを発生させる点火プラグPと、点火プラグPの点火動作を制御する点火制御部6が設けられ、点火制御部6は、点火エネルギ補正部7を備える。電源部11は、バッテリ10と昇圧回路2と補助電源3とを備える。点火プラグPは、点火コイル4の二次コイル42に接続されており、一次コイル41には点火用開閉素子5が接続されている。
式1:E2base=∫(V2−R1・I2)・I2dt
式中、(V2−R1・I2)は、火花ギャップGに実際に印加される電圧であり、基準点火エネルギE2baseは、この電圧と二次電流I2との積を時間t(例えば、放電期間Tdc:時刻t2〜時刻t4)について積分した値として与えられる。
上述したように、火花ギャップGの拡大に伴い、初期よりも放電効率ηが大きくなると電極間における損失が小さくなるために、実際に必要な点火エネルギは減少する。例えば、基準点火エネルギE2baseに対応する初期放電効率がη0であるとき、向上した放電効率ηとの比に応じて、下記式2のように、必要点火エネルギE2を小さくすることができる。
式2:E2=E2base×(η0/η);ただし、η>η0
点火制御装置1に係る実施形態2について、図15〜図17を参照して説明する。
上記実施形態1では、点火プラグPに火花ギャップGの変化に応じた必要点火エネルギE2を投入するために、一定の放電期間Tdcに補助電源3から投入されるエネルギを可変させたが、これに限らず、放電期間Tdcを可変させることもできる。電源部11、点火コイル4、点火制御部6を含む装置の基本構成は、上記実施形態1と同様であり、説明を省略する。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
点火制御装置1に係る実施形態3について、図18〜図20を参照して説明する。
上記実施形態2では、必要点火エネルギE2を火花ギャップGの変化に応じて可変させるために、放電期間Tdcを可変させたが、このとき、火花放電DCが効果的に行われるように、点火時期を、燃焼質量割合(以下、MFBと称する)に基づいて決定することがより望ましい。MFB(単位:%)は、例えば、燃焼圧センサの検出結果から知られる燃焼室101の熱発生量等に基づいて、図3に示したクランク角センサS1により検出されるクランク角度ごとに算出される。本形態における点火制御装置1の基本構成及び作動は、上記実施形態2と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
点火制御装置1の実施形態4について、図21〜22を参照しながら説明する。上記各実施形態では、点火コイル4へ電源部11のバッテリ10と補助電源3とから電源を供給する構成としたが、点火プラグPの火花放電を繰り返し行うことが可能であれば、どのように構成されていてもよい。例えば、電源部11に補助電源3を設けない構成とし、あるいは、複数のバッテリ10や昇圧回路2を設けることもできる。
G 火花ギャップ
1 点火制御装置
11 電源部
2 昇圧回路
3 補助電源
4 点火コイル
5 点火用開閉素子
6 点火制御部
7 点火エネルギ補正部
Claims (7)
- 電源部(11)に接続され、一次コイル(41)の電流の増減により二次コイル(42)に点火エネルギを発生させる点火コイル(4)と、
上記点火エネルギの投入により、火花ギャップ(G)に火花放電(DC)を発生させる点火プラグ(P)と、
上記点火プラグの点火動作を制御する点火制御部(6)と、を備える点火制御装置(1)であって、
上記点火制御部は、内燃機関(E)の運転状況に応じた基準点火エネルギ(E2base)を、上記火花ギャップにおける放電伸び量(L)に応じて補正し、放電期間(Tdc)に投入される必要点火エネルギ(E2)を算出する、点火エネルギ補正部(7)を備える、点火制御装置。 - 上記放電伸び量は、上記火花ギャップの軸方向(X)の中点と上記火花放電の先端との距離であり、上記点火エネルギ補正部は、上記放電伸び量が大きいほど、上記必要点火エネルギを小さくする補正を行う、請求項1に記載の点火制御装置。
- 上記点火エネルギ補正部は、上記一次コイルを流れる一次電圧(V1)を検出する一次電圧検出部(71)と、上記一次電圧から上記放電伸び量を推定する放電伸び量推定部(72)と、推定された上記放電伸び量から放電効率(η)を算出する放電効率算出部(73)と、上記基準点火エネルギと上記放電効率とから上記必要点火エネルギ(E2)を算出する必要点火エネルギ算出部(74)とを備える、請求項1又は2に記載の点火制御装置。
- 上記電源部は、バッテリ(10)と、上記バッテリの電圧を昇圧させてキャパシタ(23)に蓄積する昇圧回路(2)と、上記キャパシタに蓄積されたエネルギを上記点火コイルに投入する補助電源(3)とを備え、
上記一次電圧検出部は、上記バッテリから上記一次コイルへの通電及び遮断により上記二次コイルに発生する二次電圧(V2)を上記点火プラグに印加した後、上記補助電源からのエネルギ投入を行うまでの間において、上記一次電圧のピーク値を検出する、請求項3に記載の点火制御装置。 - 上記点火制御部は、上記必要点火エネルギに応じて上記電源部の駆動を制御し、上記放電期間における上記補助電源からのエネルギ投入期間、又は上記放電期間を可変させる、請求項4に記載の点火制御装置。
- 上記電源部は、バッテリ(10)と上記バッテリの電圧を昇圧させてキャパシタ(23)に蓄積する昇圧回路(2)とからなる複数の電源(11A、11B)を備え、
上記点火制御部は、上記必要点火エネルギに応じて上記複数の電源を交互に駆動して、上記放電期間を可変させる、請求項3に記載の点火制御装置。 - 上記放電期間の終了位置を、上記内燃機関の燃焼状態から算出される燃焼質量割合位置、又は燃焼によって発生するイオンの検出状態に応じて設定し、設定された上記終了位置に対応させて、点火時期を決定する、請求項5又は6に記載の点火制御装置。
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