JP2021131075A - Spark ignition type internal combustion engine - Google Patents

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智融 北畠
Chiyu Kitahata
智融 北畠
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Abstract

To provide a more suitable spark ignition type internal combustion engine capable of stabilizing ignition combustion of air-fuel mixture in a cylinder.SOLUTION: A spark ignition type internal combustion engine that applies an induced voltage, which is generated by energizing the ignition coil and then shutting off the energization, to electrodes of a spark plug to induce a discharge between the electrodes and ignite an air-fuel mixture filled in a cylinder, comprises: a plurality of ignition coils that can be electrically connected to the spark plug installed in the cylinder; and a switch that electrically connects or disconnects between the spark plug and each of the plurality of ignition coils that can be connected to the spark plug.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、車両等に搭載される火花点火式内燃機関に関する。 The present invention relates to a spark-ignition type internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

火花点火式の内燃機関において、気筒に充填された混合気に点火するための点火プラグは、点火コイルにて発生する誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で絶縁破壊による放電を惹起する。 In a spark ignition type internal combustion engine, a spark plug for igniting an air-fuel mixture filled in a cylinder receives an induction voltage generated by an ignition coil and undergoes dielectric breakdown between the center electrode and the ground electrode. Causes discharge.

点火コイルに通電する電気回路上には、半導体スイッチング素子を有するイグナイタが設けられている。イグナイタの半導体スイッチを点弧する（ＯＮ状態（導通状態）とする）と、点火コイルの一次側に電流が流れる。一次側コイルを流れる一次電流は、半導体スイッチを点弧している間逓増する。その後、然るべき火花点火のタイミングにて半導体スイッチを消弧する（ＯＦＦ状態（非導通状態）とする）と、一次電流が遮断された瞬間の自己誘導作用により点火コイルの一次側に高電圧が発生する。そして、一次側と磁気回路及び磁束を共有する二次側コイルにさらに高い誘導電圧が発生する。この高い誘導電圧が点火プラグの中心電極に印加されることで、中心電極と接地電極との間に放電が発生する（例えば、下記特許文献を参照）。 An igniter having a semiconductor switching element is provided on the electric circuit that energizes the ignition coil. When the semiconductor switch of the igniter is ignited (set to the ON state (conducting state)), a current flows to the primary side of the ignition coil. The primary current flowing through the primary coil increases gradually while the semiconductor switch is ignited. After that, when the semiconductor switch is extinguished at the appropriate spark ignition timing (OFF state (non-conducting state)), a high voltage is generated on the primary side of the ignition coil due to the self-induction action at the moment when the primary current is cut off. do. Then, a higher induced voltage is generated in the secondary coil that shares the magnetic circuit and magnetic flux with the primary side. When this high induced voltage is applied to the center electrode of the spark plug, a discharge is generated between the center electrode and the ground electrode (see, for example, the patent document below).

特開２０１６−０８９６３１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-089631

近時、一つの気筒の一度のサイクル（４ストロークエンジンでは、吸気行程−圧縮行程−膨脹行程−排気行程の一連を一サイクルとする）中に、点火を目的として二回以上の放電を実行するマルチ点火（マルチスパーク、多重放電）を実施することが検討されている。マルチ点火は、メインとなる点火の直後に追加的な点火を実行し、気筒内での混合気の着火燃焼を補強し、以て燃焼の不安定化ないし失火の発生を防止することを企図している。マルチ点火により、吸気に占めるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率の上限を引き上げたり、燃料噴射量を削減して空燃比をリーン化したりすることが可能となり、内燃機関の燃費性能の一層の向上を期待できるものと考えられる。 Recently, during one cycle of one cylinder (in a 4-stroke engine, the sequence of intake stroke-compression stroke-expansion stroke-exhaust stroke is one cycle), two or more discharges are executed for the purpose of ignition. It is being considered to carry out multi-ignition (multi-spark, multiple discharge). Multi-ignition is intended to perform additional ignition immediately after the main ignition to reinforce the ignition combustion of the air-fuel mixture in the cylinder and thus prevent combustion instability or misfire. ing. With multi-ignition, it is possible to raise the upper limit of the EGR rate, which is the ratio of EGR gas to the intake air, and reduce the fuel injection amount to make the air-fuel ratio lean, further improving the fuel efficiency of the internal combustion engine. It is considered to be promising.

点火プラグの電極間で火花放電を惹起するには、予め点火コイルに通電し一次電流を十分な大きさに高めておく必要がある。一次電流が増大する速さは、電気回路の時定数に依存する。即ち、必要な通電時間の長さは、そのときのエンジン回転数等によらない。 In order to induce a spark discharge between the electrodes of the spark plug, it is necessary to energize the ignition coil in advance to increase the primary current to a sufficiently large size. The rate at which the primary current increases depends on the time constant of the electrical circuit. That is, the required energizing time does not depend on the engine speed or the like at that time.

既存の点火装置では、気筒に設置した一個の点火プラグに対して一個の点火コイルが付随している。マルチ点火を実施する際には、一サイクル中にその一個の点火コイルに複数回の通電を行うことになる。従って、どうしても一回目の火花放電と二回目の火花放電との間に一定以上の時間差が生じる。故に、エンジン回転数が比較的高い運転領域において、最適なタイミングで点火を実行できず、マルチ点火の効用を充分に享受できない懸念がある。 In the existing ignition device, one ignition coil is attached to one spark plug installed in the cylinder. When performing multi-ignition, the one ignition coil is energized a plurality of times in one cycle. Therefore, there is inevitably a time difference of a certain amount or more between the first spark discharge and the second spark discharge. Therefore, in the operating region where the engine speed is relatively high, ignition cannot be executed at the optimum timing, and there is a concern that the utility of multi-ignition cannot be fully enjoyed.

また、気筒内での混合気の着火燃焼を補強するためには、点火コイルから点火プラグに入力する電気エネルギを大きくすることも有効である。しかし、それは、一個の点火コイルに印加する電圧をより高圧化し電流量をより増大させることを意味する。その帰結として、点火コイルの発熱量が増大し、点火コイルが熱害を受けて損傷するおそれを払拭できない。 Further, in order to reinforce the ignition combustion of the air-fuel mixture in the cylinder, it is also effective to increase the electric energy input from the ignition coil to the spark plug. However, that means that the voltage applied to one ignition coil is made higher and the amount of current is further increased. As a result, the amount of heat generated by the ignition coil increases, and the possibility that the ignition coil is damaged by heat damage cannot be eliminated.

本発明は、以上の問題に着目してなされたものであり、気筒内での混合気の着火燃焼の安定化を図ったより好適な火花点火式内燃機関を実現しようとするものである。 The present invention has been made by paying attention to the above problems, and aims to realize a more suitable spark ignition type internal combustion engine in which the ignition combustion of the air-fuel mixture in the cylinder is stabilized.

本発明では、点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグの電極に印加しその電極間に放電を惹起して気筒に充填した混合気に点火する火花点火式内燃機関であって、気筒に設置した点火プラグに電気的に接続し得る複数の点火コイルと、前記点火プラグとこれに接続し得る前記複数の点火コイルの各々との間を電気的に接続しまたは切断するスイッチとを具備する火花点火式内燃機関を構成した。 In the present invention, a spark-ignition internal combustion engine that applies an induced voltage generated by energizing the ignition coil and then shutting off the energization to the electrodes of the spark plug to induce a discharge between the electrodes and ignite the air-fuel mixture filled in the cylinder. An electrical connection or disconnection between a plurality of ignition coils that can be electrically connected to a spark plug installed in a cylinder and each of the ignition plug and the plurality of ignition coils that can be connected to the spark plug. A spark-ignition internal combustion engine equipped with a switch to operate is configured.

一つの気筒の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行する際には、一回目の放電を惹起するべく当該気筒に設置した点火プラグに電気的に接続するある点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を同点火プラグの電極に印加し、二回目の放電を惹起するべく同点火プラグに電気的に接続する別の点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を同点火プラグの電極に印加するというように、使用する点火コイルを切り替えることができる。 When performing two or more discharges for the purpose of ignition during one cycle of one cylinder, to a spark plug electrically connected to the spark plug installed in the cylinder to induce the first discharge. After energizing, an induced voltage generated by shutting off the energization is applied to the electrodes of the spark plug, and another ignition coil electrically connected to the spark plug is energized to induce a second discharge, and then the energization is cut off. The ignition coil to be used can be switched such that the induced voltage generated by the above is applied to the electrode of the spark plug.

本発明によれば、気筒内での混合気の着火燃焼の安定化を図ったより好適な火花点火式内燃機関を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a more suitable spark ignition type internal combustion engine in which the ignition combustion of the air-fuel mixture in the cylinder is stabilized.

本発明の一実施形態における火花点火式内燃機関及びその制御装置の概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the spark ignition type internal combustion engine and its control device in one Embodiment of this invention. 同実施形態の内燃機関の点火装置の回路図。The circuit diagram of the ignition device of the internal combustion engine of the same embodiment. 同実施形態の内燃機関の制御装置が実施するマルチ点火における制御の模様を示すタイミング図。The timing diagram which shows the control pattern in the multi-ignition carried out by the control device of the internal combustion engine of the same embodiment. 同実施形態の内燃機関の制御装置が実施するマルチ点火における制御の模様を示すタイミング図。The timing diagram which shows the control pattern in the multi-ignition carried out by the control device of the internal combustion engine of the same embodiment.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、動力源として車両に搭載される内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、ポート噴射式の４ストローク火花点火エンジンであり、複数の気筒１、例えば三気筒を具備する。図１には、それら気筒１のうちの一つを図示している。各気筒１の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部にそれぞれ、点火プラグ１２を取り付けてある。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine mounted on a vehicle as a power source. The internal combustion engine of the present embodiment is a port injection type 4-stroke spark ignition engine, and includes a plurality of cylinders 1, for example, three cylinders. FIG. 1 illustrates one of those cylinders 1. An injector 11 for injecting fuel toward the intake port is provided in the vicinity of the intake port of each cylinder 1. Further, a spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1.

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。 The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. An air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream on the intake passage 3.

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。 The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 to the outside from the exhaust port of each cylinder 1. An exhaust manifold 42 and a three-way catalyst 41 for purifying exhaust gas are arranged on the exhaust passage 4.

排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、排気通路４を流れる排気の一部を吸気通路３に還流させて吸気に混交する外部ＥＧＲを実現するものである。このＥＧＲ装置２は、排気通路４と吸気通路３とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における触媒４１の下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、特にサージタンク３３に接続している。 The exhaust gas recirculation device 2 realizes an external EGR in which a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 is returned to the intake passage 3 and mixed with the intake air. The EGR device 2 opens and closes the external EGR passage 21 that communicates the exhaust passage 4 and the intake passage 3, the EGR cooler 22 provided on the EGR passage 21, and the EGR gas that flows through the EGR passage 21. The element is an EGR valve 23 that controls the flow rate. The inlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined position downstream of the catalyst 41 in the exhaust passage 4. The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined position downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, particularly a surge tank 33.

図２に、本実施形態の火花点火式内燃機関の点火装置の電気回路を示す。各気筒１毎の点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起し、気筒１に充填された混合気に点火する。 FIG. 2 shows an electric circuit of an ignition device of a spark-ignition type internal combustion engine of the present embodiment. The spark plugs 12A, 12B, and 12C of each cylinder 1 receive a spark discharge between the center electrode and the ground electrode in response to the application of the induced voltage generated by the ignition coils 14A, 14B, 14C, and the cylinder 1 Ignite the air-fuel mixture filled in.

点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに対して点火用の高電圧を供給する点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃはそれぞれ、一次側コイル１４１と二次側コイル１４２とが対をなすものである。その一次側コイル１４１は、イグナイタが有する半導体スイッチ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを介して車載の蓄電装置１６に接続する。半導体スイッチ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、例えばパワートランジスタやＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等である。蓄電装置１６は、バッテリ（鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、その他）やキャパシタ等である。一次側コイル１４１と二次側コイル１４２との間に介在するノイズ防止用のダイオード１５は、二次側１４２から一次側１４１への逆流を防ぐ。 The ignition coils 14A, 14B, and 14C that supply a high voltage for ignition to the spark plugs 12A, 12B, and 12C are a pair of the primary coil 141 and the secondary coil 142, respectively. The primary coil 141 is connected to the in-vehicle power storage device 16 via the semiconductor switches 13A, 13B, and 13C of the igniter. The semiconductor switches 13A, 13B, 13C are, for example, a power transistor, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or the like. The power storage device 16 is a battery (lead battery, lithium ion battery, nickel hydrogen battery, etc.), a capacitor, or the like. The noise prevention diode 15 interposed between the primary coil 141 and the secondary coil 142 prevents backflow from the secondary side 142 to the primary side 141.

点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに付設したイグナイタが、制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０からの点火信号ｉ1、ｉ２、ｉ３を受けると、まずその半導体スイッチ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが点弧して、蓄電装置１６から供給される直流電圧を点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの一次側コイル１４１に印加、一次側コイル１４１への通電を開始する。蓄電装置１６及び一次側コイル１４１を含む一次側の電気回路をＲＬ直列回路と仮定すると、ｔ＝０時点にて直流電圧Ｅを印加した場合に一次側コイル１４１を流れる一次電流Ｉ（ｔ）は、
Ｉ（ｔ）≒｛１−ｅ-(R/L)t｝Ｅ／Ｒ
となる。即ち、過渡現象として一次電流Ｉ（ｔ）は逓増するが、その増加の速さは徐々に衰える。通電の開始から長時間が経過すると、一次電流Ｉ（ｔ）はＥ／Ｒに飽和する。 When the igniter attached to the ignition coils 14A, 14B, 14C receives the ignition signals i1, i2, i3 from the ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device, the semiconductor switches 13A, 13B, 13C first ignite. , The DC voltage supplied from the power storage device 16 is applied to the primary coil 141 of the ignition coils 14A, 14B, and 14C, and the energization of the primary coil 141 is started. Assuming that the primary side electric circuit including the power storage device 16 and the primary side coil 141 is an RL series circuit, the primary current I (t) flowing through the primary side coil 141 when a DC voltage E is applied at t = 0 is ,
I (t) ≒ {1-e- (R / L) t } E / R
Will be. That is, the primary current I (t) gradually increases as a transient phenomenon, but the rate of increase gradually decreases. When a long time has passed from the start of energization, the primary current I (t) is saturated with E / R.

一次電流が必要十分に大きくなった状態で、ＥＣＵ０は、気筒１の点火タイミングに合わせて半導体スイッチ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを消弧し、点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの一次側コイル１４１への通電を遮断する。すると、自己誘導作用が起こり、一次側コイル１４１に高電圧が発生する。そして、一次側コイル１４１と二次側コイル１４２とは磁気回路及び磁束を共有するので、二次側コイル１４２にさらに高い誘導電圧が発生する。その高い誘導電圧が点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの中心電極に印加されて、中心電極と接地電極との間で絶縁破壊による放電が起こる。 When the primary current is sufficiently large, the ECU 0 extinguishes the semiconductor switches 13A, 13B, 13C in accordance with the ignition timing of the cylinder 1, and energizes the primary coil 141 of the ignition coils 14A, 14B, 14C. To shut off. Then, a self-induction action occurs, and a high voltage is generated in the primary coil 141. Since the primary coil 141 and the secondary coil 142 share a magnetic circuit and magnetic flux, a higher induced voltage is generated in the secondary coil 142. The high induced voltage is applied to the center electrodes of the spark plugs 12A, 12B, and 12C, and a discharge due to dielectric breakdown occurs between the center electrode and the ground electrode.

図２に示しているように、本実施形態では、内燃機関が具備する気筒１の数及び点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの数と同数の点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを設けている。だが、これら点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、各気筒１の点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ毎に個別のものではない。各点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの二次側コイル１４２は何れも、任意の点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの中心電極に電気的に接続することが可能である。各二次側コイル１４２と各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとの間には、両者の間の電気的な接続／切断を切り替える半導体スイッチ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃを介設している。半導体スイッチ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、例えばパワートランジスタやＩＧＢＴ等である。 As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the same number of ignition coils 14A, 14B, 14C as the number of cylinders 1 and the number of spark plugs 12A, 12B, 12C included in the internal combustion engine are provided. However, these ignition coils 14A, 14B, and 14C are not individual for each of the spark plugs 12A, 12B, and 12C of each cylinder 1. The secondary coil 142 of each of the ignition coils 14A, 14B, 14C can be electrically connected to the center electrode of any spark plug 12A, 12B, 12C. Semiconductor switches 18A, 18B, 18C, 19A, 19B, 19C for switching electrical connection / disconnection between the secondary coil 142 and each spark plug 12A, 12B, 12C are provided. ing. The semiconductor switches 18A, 18B, 18C, 19A, 19B, 19C are, for example, power transistors, IGBTs, and the like.

点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃへの通電やバルブ２３、３２、モータの駆動、その他車両に実装された電装系等への電力供給源となる発電機は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからエンジントルクの供給を受けて発電し、その発電した電力を車載の蓄電装置１６に蓄電する。発電機に付随するＩＣレギュレータまたはコントローラは、ＥＣＵ０から発せられる、発電機の出力電圧の目標値を指令する制御信号ｍを受け付け、その指令された目標電圧に蓄電装置１６の端子電圧（または、電装系に供給する電源電圧）を追従させるべく、半導体スイッチング素子をスイッチ動作させて励磁（界磁）巻線に印加する励磁電流の大きさを調節するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を実施する。発電機の出力電圧は、励磁巻線を流れる励磁電流が大きいほど大きくなる。 The generator, which is the power source for energizing the ignition coils 14A, 14B, 14C, driving the valves 23, 32, the motor, and other electrical systems mounted on the vehicle, is from the crank shaft, which is the output shaft of the internal combustion engine. The engine torque is supplied to generate electric power, and the generated electric power is stored in the in-vehicle power storage device 16. The IC regulator or controller attached to the generator receives the control signal m that commands the target value of the output voltage of the generator, which is emitted from ECU 0, and the terminal voltage (or electrical equipment) of the power storage device 16 is set to the commanded target voltage. In order to follow the power supply voltage supplied to the system), PWM (Pulse Width Modulation) control is performed to adjust the magnitude of the exciting current applied to the exciting (field) winding by operating the semiconductor switching element as a switch. The output voltage of the generator increases as the exciting current flowing through the exciting winding increases.

本実施形態の内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵまたはコントローラが、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。 The ECU 0 that controls the operation of the internal combustion engine of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like. The ECU 0 may be a plurality of ECUs or controllers connected to each other so as to be able to communicate with each other via a telecommunication line such as CAN (Control Area Network).

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、車載の蓄電装置１６の端子電圧及び／または端子電流（バッテリ電圧及び／またはバッテリ電流）を検出するセンサから出力される電圧／電流信号ｅ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｇ、外気温を検出する外気温センサから出力される外気温信号ｈ等が入力される。 The input interface of ECU0 has a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crank shaft of the internal combustion engine and the engine rotation speed. , Accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as the accelerator opening (so to speak, the required engine load factor or engine torque), intake passage 3 (particularly, The intake temperature / intake pressure signal d output from the temperature / pressure sensor that detects the intake temperature and intake pressure in the surge tank 33), the terminal voltage and / or terminal current (battery voltage and / or battery) of the in-vehicle power storage device 16. The voltage / current signal e output from the sensor that detects (current), the cooling water temperature signal f output from the water temperature sensor that detects the cooling water temperature of the internal combustion engine, and the output from the cam angle sensor at multiple cam angles of the intake cam shaft. The cam angle signal g to be generated, the outside temperature signal h output from the outside temperature sensor that detects the outside temperature, and the like are input.

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、半導体スイッチ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに対して点火信号ｉ1、ｉ２、ｉ３、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、発電機のＩＣレギュレータまたはコントローラに対して発電機を制御するための制御信号ｍ、半導体スイッチ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃに対して断接制御信号ｎ1、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５、ｎ６等を出力する。 From the output interface of ECU0, ignition signals i1, i2, i3 for semiconductor switches 13A, 13B, 13C, fuel injection signal j for injector 11, opening operation signal k for throttle valve 32, and EGR valve 23. The opening operation signal l, the control signal m for controlling the generator with respect to the IC regulator or controller of the generator, and the disconnection control signal with respect to the semiconductor switches 18A, 18B, 18C, 19A, 19B, 19C. Outputs n1, n2, n3, n4, n5, n6 and the like.

ＥＣＵ０のプロセッサは、メモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気の量、新気の分圧及びＥＧＲガスの分圧を推算する。そして、それらに基づき、吸気量（新気量）に見合った要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する火花点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）、発電機の発電量（出力電圧）等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ1、ｉ２、ｉ３、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ1、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５、ｎ６を出力インタフェースを介して印加する。 The processor of ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory, calculates an operation parameter, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, h necessary for the operation control of the internal combustion engine via the input interface, obtains the engine rotation speed, and fills the cylinder 1. Estimate the amount of intake air, the partial pressure of fresh air, and the partial pressure of EGR gas. Then, based on these, the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of fuel injections for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing (spark ignition for one combustion) corresponding to the intake amount (fresh air amount) Various operating parameters such as the required EGR rate (or the amount of EGR gas), the amount of power generated by the generator (output voltage), and the like are determined. The ECU 0 applies various control signals i1, i2, i3, j, k, l, m, n1, n2, n3, n4, n5, and n6 corresponding to the operation parameters via the output interface.

本実施形態の内燃機関では、一つの気筒１の一度のサイクル中に、換言すれば当該気筒１における圧縮行程から膨脹行程に亘る期間に、二回以上の火花点火を実行するマルチ点火を実施することができる。マルチ点火における、各気筒１に設置した点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの電極間で惹起される各回の放電は何れも、気筒１に充填された混合気即ち気筒１内に存在する燃料への点火を目的とする。マルチ点火は、メインとなる点火の直後に追加的な点火を実行することで、混合気の着火燃焼を補強し、失火の発生または燃焼の不安定化を防止することを企図している。マルチ点火では、メインとなる一回目の点火の後に二回目の点火、さらに必要であれば三回目の点火を追加する。マルチ点火により、吸気のＥＧＲ率を従来よりも高めることが可能となり、及び／または、従来であればＥＧＲを行い得なかった運転領域においてもＥＧＲを行うことが許容され、内燃機関の燃費性能の一層の向上やエミッションの良化を見込める。 In the internal combustion engine of the present embodiment, multi-ignition is performed in which spark ignition is executed two or more times during one cycle of one cylinder 1, in other words, during the period from the compression stroke to the expansion stroke in the cylinder 1. be able to. In multi-ignition, each discharge generated between the electrodes of the spark plugs 12A, 12B, and 12C installed in each cylinder 1 ignites the air-fuel mixture filled in the cylinder 1, that is, the fuel existing in the cylinder 1. With the goal. Multi-ignition is intended to reinforce the ignition combustion of the air-fuel mixture and prevent the occurrence of misfire or destabilization of combustion by executing additional ignition immediately after the main ignition. In multi-ignition, the main first ignition is followed by a second ignition and, if necessary, a third ignition. Multi-ignition makes it possible to increase the EGR rate of intake air more than before, and / or allows EGR to be performed even in the operating range where EGR could not be performed in the past, and the fuel efficiency of the internal combustion engine is improved. Further improvement and improvement of emissions can be expected.

既に述べた通り、点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの電極間で火花放電を惹起するには、予め点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの一次側コイル１４１に通電し、一次電流を十分な大きさに高めておく必要がある。一次電流の増大の速さは、電気回路の時定数に依存し、そのときのエンジン回転数等によらない。一個の点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに対して、一個の点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのみから高電圧を供給することとすると、一サイクル中にその一個の点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに複数回の通電を行うことになる。従って、どうしても一回目の火花放電と二回目の火花放電との間に一定以上の時間差が生じる。それ故、エンジン回転数が比較的高い運転領域では、最適なタイミングで点火を実行できず、マルチ点火の効用を充分に享受できない懸念がある。 As already described, in order to induce a spark discharge between the electrodes of the spark plugs 12A, 12B and 12C, the ignition coils 14A, 14B and 14C primary coil 141 are energized in advance to increase the primary current to a sufficiently large size. It is necessary to keep it. The speed of increase of the primary current depends on the time constant of the electric circuit and does not depend on the engine speed or the like at that time. Assuming that a high voltage is supplied from only one ignition coil 14A, 14B, 14C to one spark plug 12A, 12B, 12C, the one ignition coil 14A, 14B, 14C is supplied multiple times in one cycle. Will be energized. Therefore, there is inevitably a time difference of a certain amount or more between the first spark discharge and the second spark discharge. Therefore, in the operating region where the engine speed is relatively high, ignition cannot be executed at the optimum timing, and there is a concern that the utility of multi-ignition cannot be fully enjoyed.

そこで、本実施形態では、複数個の点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの何れからでも、各気筒１の点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに適宜高電圧を供給できるようにしている。 Therefore, in the present embodiment, a high voltage can be appropriately supplied to the spark plugs 12A, 12B, 12C of each cylinder 1 from any of the plurality of ignition coils 14A, 14B, 14C.

図３は、一つの気筒１の一度のサイクル中に計二回の火花点火を実行する例を示している。 FIG. 3 shows an example in which a total of two spark ignitions are executed in one cycle of one cylinder 1.

＜第一気筒１において二回の火花点火を実行するとき＞その一回目の点火に際して、第一点火コイル１４Ａの一次側コイル１４１に付随する半導体スイッチ１３Ａを点弧し、その一次側コイル１４１に通電を行う。さらに、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２に付随する半導体スイッチ１８Ａ、及び第一気筒１に設置した第一点火プラグ１２Ａに付随する半導体スイッチ１９Ａを点弧して、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を第一点火プラグ１２Ａに接続する。 <When executing two spark ignitions in the first cylinder 1> At the time of the first ignition, the semiconductor switch 13A attached to the primary side coil 141 of the first ignition coil 14A is ignited, and the primary side coil 141 thereof is ignited. Energize. Further, the semiconductor switch 18A attached to the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A and the semiconductor switch 19A attached to the first spark plug 12A installed in the first cylinder 1 are ignited to make the first point. The secondary coil 142 of the fire coil 14A is connected to the first spark plug 12A.

第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２に付随する半導体スイッチ１８Ｂ、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２に付随する半導体スイッチ１８Ｃ、第二気筒１に設置した第二点火プラグ１２Ｂに付随する半導体スイッチ１９Ｂ、及び第三気筒１に設置した第三点火プラグ１２Ｃに付随する半導体スイッチ１９Ｃは、消弧する。これにより、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２及び第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を、各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。並びに、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を、第二点火プラグ１２Ｂ及び第三点火プラグ１２Ｃから切断する。但し、第一気筒１における二回目の点火のための準備として、第二点火コイル１４Ｂの一次側コイル１４１に付随する半導体スイッチ１３Ｂを適時に点弧し、その一次側コイル１４１に通電しておく。 Attached to the semiconductor switch 18B attached to the secondary side coil 142 of the second ignition coil 14B, the semiconductor switch 18C attached to the secondary side coil 142 of the third ignition coil 14C, and the second spark plug 12B installed in the second cylinder 1. The semiconductor switch 19B and the semiconductor switch 19C attached to the third spark plug 12C installed in the third cylinder 1 are extinguished. As a result, the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B and the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C are cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. Further, the secondary side coil 142 of the first ignition coil 14A is cut from the second spark plug 12B and the third spark plug 12C. However, as a preparation for the second ignition in the first cylinder 1, the semiconductor switch 13B attached to the primary side coil 141 of the second ignition coil 14B is ignited in a timely manner, and the primary side coil 141 is energized. ..

第一気筒１における一回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ａを消弧すると、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第一点火プラグ１２Ａの中心電極に印加され、一回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13A is extinguished at the first ignition timing in the first cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A is applied to the center electrode of the first spark plug 12A. , The first spark ignition occurs.

その後、半導体スイッチ１８Ａを消弧し、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ｂを点弧して、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を第一点火プラグ１２Ａに接続する。 After that, the semiconductor switch 18A is extinguished, and the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A is cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. At the same time, the semiconductor switch 18B is ignited to connect the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B to the first spark plug 12A.

第一気筒１における二回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｂを消弧すると、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第一点火プラグ１２Ａの中心電極に印加され、二回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13B is extinguished at the second ignition timing in the first cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B is applied to the center electrode of the first spark plug 12A. A second spark ignition occurs.

＜第二気筒１において二回の火花点火を実行するとき＞その一回目の点火に際して、半導体スイッチ１３Ｂを点弧し、第二点火コイル１４Ｂの一次側コイル１４１に通電を行う。さらに、半導体スイッチ１８Ｂ及び半導体スイッチ１９Ｂを点弧して、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を第二点火プラグ１２Ｂに接続する。 <When executing two spark ignitions in the second cylinder 1> At the time of the first ignition, the semiconductor switch 13B is ignited and the primary coil 141 of the second ignition coil 14B is energized. Further, the semiconductor switch 18B and the semiconductor switch 19B are ignited to connect the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B to the second spark plug 12B.

半導体スイッチ１８Ａ、半導体スイッチ１８Ｃ、半導体スイッチ１９Ａ及び半導体スイッチ１９Ｃは、消弧する。これにより、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２及び第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を、各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。並びに、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を、第一点火プラグ１２Ａ及び第三点火プラグ１２Ｃから切断する。但し、第二気筒１における二回目の点火のための準備として、半導体スイッチ１３Ｃを適時に点弧し、第三点火コイル１４Ｃの一次側コイル１４１に通電しておく。 The semiconductor switch 18A, the semiconductor switch 18C, the semiconductor switch 19A and the semiconductor switch 19C are extinguished. As a result, the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A and the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C are cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. Further, the secondary side coil 142 of the second ignition coil 14B is cut from the first spark plug 12A and the third spark plug 12C. However, in preparation for the second ignition in the second cylinder 1, the semiconductor switch 13C is ignited in a timely manner, and the primary coil 141 of the third ignition coil 14C is energized.

第二気筒１における一回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｂを消弧すると、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第二点火プラグ１２Ｂの中心電極に印加され、一回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13B is extinguished at the first ignition timing in the second cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B is applied to the center electrode of the second spark plug 12B. The second spark ignition occurs.

その後、半導体スイッチ１８Ｂを消弧し、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ｃを点弧して、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を第二点火プラグ１２Ｂに接続する。 After that, the semiconductor switch 18B is extinguished, and the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B is disconnected from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. At the same time, the semiconductor switch 18C is ignited to connect the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C to the second spark plug 12B.

第二気筒１における二回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｃを消弧すると、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第二点火プラグ１２Ｂの中心電極に印加され、二回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13C is extinguished at the second ignition timing in the second cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C is applied to the center electrode of the second spark plug 12B. The second spark ignition occurs.

＜第三気筒１において二回の火花点火を実行するとき＞その一回目の点火に際して、半導体スイッチ１３Ｃを点弧し、第三点火コイル１４Ｃの一次側コイル１４１に通電を行う。さらに、半導体スイッチ１８Ｃ及び半導体スイッチ１９Ｃを点弧して、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を第三点火プラグ１２Ｃに接続する。 <When executing two spark ignitions in the third cylinder 1> At the time of the first ignition, the semiconductor switch 13C is ignited and the primary coil 141 of the third ignition coil 14C is energized. Further, the semiconductor switch 18C and the semiconductor switch 19C are ignited to connect the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C to the third spark plug 12C.

半導体スイッチ１８Ａ、半導体スイッチ１８Ｂ、半導体スイッチ１９Ａ及び半導体スイッチ１９Ｂは、消弧する。これにより、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２及び第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を、各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。並びに、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を、第一点火プラグ１２Ａ及び第二点火プラグ１２Ｂから切断する。但し、第三気筒１における二回目の点火のための準備として、半導体スイッチ１３Ａを適時に点弧し、第一点火コイル１４Ａの一次側コイル１４１に通電しておく。 The semiconductor switch 18A, the semiconductor switch 18B, the semiconductor switch 19A and the semiconductor switch 19B are extinguished. As a result, the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A and the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B are cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. Further, the secondary side coil 142 of the third ignition coil 14C is cut from the first spark plug 12A and the second spark plug 12B. However, as a preparation for the second ignition in the third cylinder 1, the semiconductor switch 13A is ignited in a timely manner, and the primary coil 141 of the first ignition coil 14A is energized.

第三気筒１における一回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｃを消弧すると、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第三点火プラグ１２Ｃの中心電極に印加され、一回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13C is extinguished at the first ignition timing in the third cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C is applied to the center electrode of the third spark plug 12C. The second spark ignition occurs.

その後、半導体スイッチ１８Ｃを消弧し、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ａを点弧して、第一点火コイル１４ＣＡの二次側コイル１４２を第三点火プラグ１２Ｃに接続する。 After that, the semiconductor switch 18C is extinguished, and the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C is cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. At the same time, the semiconductor switch 18A is ignited to connect the secondary coil 142 of the first ignition coil 14CA to the third spark plug 12C.

第三気筒１における二回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ａを消弧すると、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第三点火プラグ１２Ｃの中心電極に印加され、二回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13A is extinguished at the second ignition timing in the third cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A is applied to the center electrode of the third spark plug 12C. A second spark ignition occurs.

図４は、一つの気筒１の一度のサイクル中に計三回の火花点火を実行する例を示している。 FIG. 4 shows an example in which spark ignition is executed a total of three times in one cycle of one cylinder 1.

＜第一気筒１において三回の火花点火を実行するとき＞その一回目の点火に際して、半導体スイッチ１３Ａを点弧し、第一点火コイル１４Ａの一次側コイル１４１に通電を行う。さらに、半導体スイッチ１８Ａ及び半導体スイッチ１９Ａを点弧して、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を第一点火プラグ１２Ａに接続する。 <When executing three spark ignitions in the first cylinder 1> At the time of the first ignition, the semiconductor switch 13A is ignited and the primary coil 141 of the first ignition coil 14A is energized. Further, the semiconductor switch 18A and the semiconductor switch 19A are ignited to connect the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A to the first spark plug 12A.

半導体スイッチ１８Ｂ、半導体スイッチ１８Ｃ、半導体スイッチ１９Ｂ及び半導体スイッチ１９Ｃは、消弧する。これにより、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２及び第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を、各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。並びに、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を、第二点火プラグ１２Ｂ及び第三点火プラグ１２Ｃから切断する。但し、第一気筒１における二回目の点火のための準備として、半導体スイッチ１３Ｂを適時に点弧し、第二点火コイル１４Ｂの一次側コイル１４１に通電しておく。加えて、第一気筒１における三回目の点火のための準備として、半導体スイッチ１３Ｃを適時に点弧し、第三点火コイル１４Ｃの一次側コイル１４１に通電しておく。 The semiconductor switch 18B, the semiconductor switch 18C, the semiconductor switch 19B and the semiconductor switch 19C are extinguished. As a result, the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B and the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C are cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. Further, the secondary side coil 142 of the first ignition coil 14A is cut from the second spark plug 12B and the third spark plug 12C. However, as a preparation for the second ignition in the first cylinder 1, the semiconductor switch 13B is ignited in a timely manner, and the primary coil 141 of the second ignition coil 14B is energized. In addition, in preparation for the third ignition in the first cylinder 1, the semiconductor switch 13C is ignited in a timely manner, and the primary coil 141 of the third ignition coil 14C is energized.

第一気筒１における一回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ａを消弧すると、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第一点火プラグ１２Ａの中心電極に印加され、一回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13A is extinguished at the first ignition timing in the first cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A is applied to the center electrode of the first spark plug 12A. , The first spark ignition occurs.

その後、半導体スイッチ１８Ａを消弧し、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ｂを点弧して、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を第一点火プラグ１２Ａに接続する。 After that, the semiconductor switch 18A is extinguished, and the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A is cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. At the same time, the semiconductor switch 18B is ignited to connect the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B to the first spark plug 12A.

第一気筒１における二回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｂを消弧すると、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第一点火プラグ１２Ａの中心電極に印加され、二回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13B is extinguished at the second ignition timing in the first cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B is applied to the center electrode of the first spark plug 12A. A second spark ignition occurs.

しかる後、半導体スイッチ１８Ｂを消弧し、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ｃを点弧して、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を第一点火プラグ１２Ａに接続する。 After that, the semiconductor switch 18B is extinguished, and the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B is disconnected from the spark plugs 12A, 12B, and 12C, respectively. At the same time, the semiconductor switch 18C is ignited to connect the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C to the first spark plug 12A.

第一気筒１における三回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｃを消弧すると、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第一点火プラグ１２Ａの中心電極に印加され、三回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13C is extinguished at the third ignition timing in the first cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C is applied to the center electrode of the first spark plug 12A. A third spark ignition occurs.

＜第二気筒１において三回の火花点火を実行するとき＞その一回目の点火に際して、半導体スイッチ１３Ｂを点弧し、第二点火コイル１４Ｂの一次側コイル１４１に通電を行う。さらに、半導体スイッチ１８Ｂ及び半導体スイッチ１９Ｂを点弧して、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を第二点火プラグ１２Ｂに接続する。 <When executing three spark ignitions in the second cylinder 1> At the time of the first ignition, the semiconductor switch 13B is ignited and the primary coil 141 of the second ignition coil 14B is energized. Further, the semiconductor switch 18B and the semiconductor switch 19B are ignited to connect the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B to the second spark plug 12B.

半導体スイッチ１８Ａ、半導体スイッチ１８Ｃ、半導体スイッチ１９Ａ及び半導体スイッチ１９Ｃは、消弧する。これにより、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２及び第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を、各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。並びに、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を、第一点火プラグ１２Ａ及び第三点火プラグ１２Ｃから切断する。但し、第二気筒１における二回目の点火のための準備として、半導体スイッチ１３Ｃを適時に点弧し、第三点火コイル１４Ｃの一次側コイル１４１に通電しておく。加えて、第二気筒１における三回目の点火のための準備として、半導体スイッチ１３Ａを適時に点弧し、第一点火コイル１４Ａの一次側コイル１４１に通電しておく。 The semiconductor switch 18A, the semiconductor switch 18C, the semiconductor switch 19A and the semiconductor switch 19C are extinguished. As a result, the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A and the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C are cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. Further, the secondary side coil 142 of the second ignition coil 14B is cut from the first spark plug 12A and the third spark plug 12C. However, in preparation for the second ignition in the second cylinder 1, the semiconductor switch 13C is ignited in a timely manner, and the primary coil 141 of the third ignition coil 14C is energized. In addition, in preparation for the third ignition in the second cylinder 1, the semiconductor switch 13A is ignited in a timely manner, and the primary coil 141 of the first ignition coil 14A is energized.

第二気筒１における一回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｂを消弧すると、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第二点火プラグ１２Ｂの中心電極に印加され、一回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13B is extinguished at the first ignition timing in the second cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B is applied to the center electrode of the second spark plug 12B. The second spark ignition occurs.

その後、半導体スイッチ１８Ｂを消弧し、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ｃを点弧して、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を第二点火プラグ１２Ｂに接続する。 After that, the semiconductor switch 18B is extinguished, and the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B is disconnected from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. At the same time, the semiconductor switch 18C is ignited to connect the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C to the second spark plug 12B.

第二気筒１における二回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｃを消弧すると、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第二点火プラグ１２Ｂの中心電極に印加され、二回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13C is extinguished at the second ignition timing in the second cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C is applied to the center electrode of the second spark plug 12B. The second spark ignition occurs.

しかる後、半導体スイッチ１８Ｃを消弧し、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ａを点弧して、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を第二点火プラグ１２Ｂに接続する。 After that, the semiconductor switch 18C is extinguished, and the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C is disconnected from the spark plugs 12A, 12B, and 12C, respectively. At the same time, the semiconductor switch 18A is ignited to connect the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A to the second spark plug 12B.

第二気筒１における三回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ａを消弧すると、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第二点火プラグ１２Ｂの中心電極に印加され、三回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13A is extinguished at the third ignition timing in the second cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A is applied to the center electrode of the second spark plug 12B. A third spark ignition occurs.

＜第三気筒１において三回の火花点火を実行するとき＞その一回目の点火に際して、半導体スイッチ１３Ｃを点弧し、第三点火コイル１４Ｃの一次側コイル１４１に通電を行う。さらに、半導体スイッチ１８Ｃ及び半導体スイッチ１９Ｃを点弧して、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を第三点火プラグ１２Ｃに接続する。 <When executing three spark ignitions in the third cylinder 1> At the time of the first ignition, the semiconductor switch 13C is ignited and the primary coil 141 of the third ignition coil 14C is energized. Further, the semiconductor switch 18C and the semiconductor switch 19C are ignited to connect the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C to the third spark plug 12C.

半導体スイッチ１８Ａ、半導体スイッチ１８Ｂ、半導体スイッチ１９Ａ及び半導体スイッチ１９Ｂは、消弧する。これにより、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２及び第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を、各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。並びに、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を、第一点火プラグ１２Ａ及び第二点火プラグ１２Ｂから切断する。但し、第三気筒１における二回目の点火のための準備として、半導体スイッチ１３Ａを適時に点弧し、第一点火コイル１４Ａの一次側コイル１４１に通電しておく。加えて、第三気筒１における三回目の点火のための準備として、半導体スイッチ１３Ｂを適時に点弧し、第二点火コイル１４Ｂの一次側コイル１４１に通電しておく。 The semiconductor switch 18A, the semiconductor switch 18B, the semiconductor switch 19A and the semiconductor switch 19B are extinguished. As a result, the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A and the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B are cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. Further, the secondary side coil 142 of the third ignition coil 14C is cut from the first spark plug 12A and the second spark plug 12B. However, as a preparation for the second ignition in the third cylinder 1, the semiconductor switch 13A is ignited in a timely manner, and the primary coil 141 of the first ignition coil 14A is energized. In addition, in preparation for the third ignition in the third cylinder 1, the semiconductor switch 13B is ignited in a timely manner, and the primary coil 141 of the second ignition coil 14B is energized.

第三気筒１における一回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｃを消弧すると、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第三点火プラグ１２Ｃの中心電極に印加され、一回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13C is extinguished at the first ignition timing in the third cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C is applied to the center electrode of the third spark plug 12C. The second spark ignition occurs.

その後、半導体スイッチ１８Ｃを消弧し、第三点火コイル１４Ｃの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ａを点弧して、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を第三点火プラグ１２Ｃに接続する。 After that, the semiconductor switch 18C is extinguished, and the secondary coil 142 of the third ignition coil 14C is cut from the spark plugs 12A, 12B, and 12C. At the same time, the semiconductor switch 18A is ignited to connect the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A to the third spark plug 12C.

第三気筒１における二回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ａを消弧すると、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第三点火プラグ１２Ｃの中心電極に印加され、二回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13A is extinguished at the second ignition timing in the third cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A is applied to the center electrode of the third spark plug 12C. A second spark ignition occurs.

しかる後、半導体スイッチ１８Ａを消弧し、第一点火コイル１４Ａの二次側コイル１４２を各点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから切断する。それとともに、半導体スイッチ１８Ｂを点弧して、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２を第三点火プラグ１２Ｃに接続する。 After that, the semiconductor switch 18A is extinguished, and the secondary coil 142 of the first ignition coil 14A is disconnected from the spark plugs 12A, 12B, and 12C, respectively. At the same time, the semiconductor switch 18B is ignited to connect the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B to the third spark plug 12C.

第三気筒１における三回目の点火タイミングで、半導体スイッチ１３Ｂを消弧すると、第二点火コイル１４Ｂの二次側コイル１４２に生じた誘導電圧が第三点火プラグ１２Ｃの中心電極に印加され、三回目の火花点火が起こる。 When the semiconductor switch 13B is extinguished at the third ignition timing in the third cylinder 1, the induced voltage generated in the secondary coil 142 of the second ignition coil 14B is applied to the center electrode of the third spark plug 12C. The second spark ignition occurs.

マルチ点火は、常時実施するとは限らない。エンジン回転数が顕著に高い運転領域では、単位時間あたりの火花点火の頻度が高まり、その分だけ点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの電極の摩耗が促進されやすい。よって、顕著な高回転の運転領域では、マルチ点火を実施しない、即ち一つの気筒１の一度のサイクル中に点火を目的として一回だけ放電を実行することとしても構わない。 Multi-ignition is not always carried out. In the operating region where the engine speed is remarkably high, the frequency of spark ignition per unit time increases, and the wear of the electrodes of the spark plugs 12A, 12B, and 12C is likely to be promoted accordingly. Therefore, in a remarkable high-speed operation region, multi-ignition may not be performed, that is, discharge may be performed only once for the purpose of ignition during one cycle of one cylinder 1.

本実施形態では、点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの電極に印加しその電極間に放電を惹起して気筒１に充填した混合気に点火する火花点火式内燃機関であって、気筒１に設置した点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに電気的に接続し得る複数の点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃと、前記点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとこれに接続し得る前記複数の点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの各々との間を電気的に接続しまたは切断するスイッチ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃとを具備する火花点火式内燃機関を構成した。 In the present embodiment, an induced voltage generated by energizing the ignition coils 14A, 14B, 14C and then shutting off the energization is applied to the electrodes of the spark plugs 12A, 12B, 12C to induce a discharge between the electrodes and to the cylinder 1. A spark-ignition internal combustion engine that ignites a filled air-fuel mixture, and a plurality of spark plugs 14A, 14B, 14C that can be electrically connected to spark plugs 12A, 12B, 12C installed in cylinder 1, and the spark plug 12A. , 12B, 12C and switches 18A, 18B, 18C, 19A, 19B, 19C that electrically connect or disconnect between each of the plurality of ignition coils 14A, 14B, 14C that can be connected thereto. A spark-ignition engine was constructed.

本実施形態によれば、一つの気筒１の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するにあたり、その各回の放電を惹起するために気筒１に設置した点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに誘導電圧を印加する点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを切り替えることができ、各回の火花点火タイミングを最適化することが可能となる。 According to the present embodiment, when executing two or more discharges for the purpose of ignition in one cycle of one cylinder 1, the spark plugs 12A and 12B installed in the cylinder 1 to induce each discharge. , The ignition coils 14A, 14B, and 14C that apply an induced voltage to 12C can be switched, and the spark ignition timing of each time can be optimized.

また、高価で高性能かつ耐熱性の高い点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを採用せずに済み、コストの高騰を抑制できる。 In addition, it is not necessary to use expensive, high-performance, and highly heat-resistant ignition coils 14A, 14B, and 14C, and it is possible to suppress an increase in cost.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。気筒１における一回目の火花点火、二回目の火花点火または三回目の火花点火のために、当該気筒１の点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに対して何れの点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃから高電圧を印加するかは、任意である。例えば、第一気筒１の一回目の火花点火において、当該気筒１の点火プラグ１２Ａに対し、点火コイル１４Ｂで発生させた誘導電圧を印加してもよいし、点火コイル１４Ｃで発生させた誘導電圧を印加してもよい。使用する点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのパターンは、図３や図４に例示したものに限定されない。 The present invention is not limited to the embodiments described in detail above. High voltage from any of the ignition coils 14A, 14B, 14C to the spark plugs 12A, 12B, 12C of the cylinder 1 for the first spark ignition, the second spark ignition or the third spark ignition in the cylinder 1. Is optional. For example, in the first spark ignition of the first cylinder 1, the induced voltage generated by the ignition coil 14B may be applied to the spark plug 12A of the cylinder 1, or the induced voltage generated by the ignition coil 14C. May be applied. The patterns of the ignition coils 14A, 14B, and 14C used are not limited to those illustrated in FIGS. 3 and 4.

また、本発明に係る内燃機関の火花点火装置は、点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃから点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに入力する電気エネルギをより増大させるために用いることができる。例えば、何れかの気筒１に設置した一個の点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに、同時に二個以上の点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの二次側コイル１４２を電気的に接続し、それら点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの各々が発生させる誘導電圧を重畳したものを当該点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの中心電極に印加する。これにより、各点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの発熱量を低く抑えることができ、点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが熱害を受けるおそれを有効に回避できる。 Further, the spark ignition device of the internal combustion engine according to the present invention can be used to further increase the electric energy input from the ignition coils 14A, 14B, 14C to the spark plugs 12A, 12B, 12C. For example, the secondary coils 142 of two or more ignition coils 14A, 14B, 14C are electrically connected to one spark plug 12A, 12B, 12C installed in any cylinder 1 at the same time, and the ignition coils 14A are connected. , 14B, 14C superimposing the induced voltage generated by each of the ignition plugs 12A, 12B, 12C is applied to the center electrodes of the spark plugs 12A, 12B, 12C. As a result, the amount of heat generated by the ignition coils 14A, 14B, and 14C can be suppressed to a low level, and the risk of heat damage to the ignition coils 14A, 14B, and 14C can be effectively avoided.

本発明に係る内燃機関の火花点火装置は、点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの何れかに故障が生じた場合におけるフェイルセーフ機能を具現するものにもなり得る。これは、各気筒１に設置した点火プラグ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに対して、何れの点火コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃからでも火花点火に必要な高電圧を供給可能であることによる。例えば、三気筒エンジンにおける第一気筒１の点火プラグ１２Ａに直結または対応する特定の点火コイル１４Ａが損傷したとしても、他の点火コイル１４Ｂ、１４Ｃから当該気筒１の点火プラグ１２Ａに高電圧を印加することができ、二個の点火コイル１４Ｂ、１４Ｃによって三気筒エンジンの運転を維持することが可能である。 The spark ignition device of the internal combustion engine according to the present invention can also embody a fail-safe function when any of the ignition coils 14A, 14B, and 14C fails. This is because the high voltage required for spark ignition can be supplied to the spark plugs 12A, 12B, and 12C installed in each cylinder 1 from any of the ignition coils 14A, 14B, and 14C. For example, even if a specific ignition coil 14A directly connected to or corresponding to the spark plug 12A of the first cylinder 1 in a three-cylinder engine is damaged, a high voltage is applied from the other ignition coils 14B and 14C to the spark plug 12A of the cylinder 1. It is possible to maintain the operation of the three-cylinder engine by the two ignition coils 14B and 14C.

その他、各部の具体的な構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part, the processing procedure, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される火花点火式内燃機関に適用することができる。 The present invention can be applied to a spark-ignition type internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…点火プラグ
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ…点火コイル
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ…スイッチ
ｉ１、ｉ２、ｉ３…点火信号
ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５、ｎ６…スイッチを点弧／消弧するための制御信号 0 ... Control device (ECU)
1 ... Cylinder 12A, 12B, 12C ... Spark plug 14A, 14B, 14C ... Ignition coil 18A, 18B, 18C, 19A, 19B, 19C ... Switch i1, i2, i3 ... Ignition signal n1, n2, n3, n4, n5, n6 ... Control signal for firing / extinguishing the switch

Claims (2)

点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグの電極に印加しその電極間に放電を惹起して気筒に充填した混合気に点火する火花点火式内燃機関であって、
気筒に設置した点火プラグに電気的に接続し得る複数の点火コイルと、
前記点火プラグとこれに接続し得る前記複数の点火コイルの各々との間を電気的に接続しまたは切断するスイッチと
を具備する火花点火式内燃機関。 A spark-ignition internal combustion engine that applies an induced voltage generated by energizing the ignition coil and then shutting off the energization to the electrodes of the spark plug to induce a discharge between the electrodes and ignite the air-fuel mixture filled in the cylinder.
Multiple ignition coils that can be electrically connected to the spark plugs installed in the cylinder,
A spark-ignition internal combustion engine comprising a switch that electrically connects or disconnects between the spark plug and each of the plurality of ignition coils that can be connected to the spark plug. 一つの気筒の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、一回目の放電を惹起するために当該気筒に設置した点火プラグに電気的に接続するある点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を同点火プラグの電極に印加し、二回目の放電を惹起するために同点火プラグに電気的に接続する別の点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を同点火プラグの電極に印加する請求項１記載の火花点火式内燃機関。 An ignition coil that executes two or more discharges for the purpose of ignition during one cycle of one cylinder, and is electrically connected to a spark plug installed in the cylinder to induce the first discharge. After energizing, an induced voltage generated by shutting off the energization is applied to the electrodes of the spark plug, and another ignition coil electrically connected to the spark plug is energized to induce a second discharge, and then the energization is performed. The spark ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein an induced voltage generated by shutting off the electric discharge is applied to the electrodes of the spark plug.
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