JP2896831B2 - 火花点火式エンジンの点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火花点火式エンジンの
点火装置に関し、詳しくは、ＮＯ_X総排出量を少なくで
きるとともに、エンストが起こりにくいものに関する。

【０００２】

【従来技術】火花点火式エンジンの点火装置の従来技術
として、本発明と同様、次のような基本構造を備えたも
のがある。すなわち、エンジン負荷検出手段とエンジン
回転速度検出手段とを点火制御装置に連携させ、点火制
御装置がエンジン負荷とエンジン回転速度を検出できる
ように構成し、点火制御装置に点火プラグを連携させ、
エンジン負荷とエンジン回転速度の検出に基づいて、点
火制御手段が、点火プラグの点火時期を制御するように
構成したものがある。

【０００３】この従来技術では、図２に実線で示すよう
に、エンジン負荷が全負荷領域にあることを検出したこ
とに基づいて、点火制御装置が、全負荷領域での点火時
期を、同一エンジン回転速度における部分負荷領域より
も遅く、かつ、過負荷領域での点火時期と同一になるよ
うに設定してある。すなわち、同一エンジン回転速度で
は、全負荷領域での点火時期と過負荷領域での点火時期
とを一致させてある。

【０００４】点火時期の設定は、出力性能の向上とＮＯ
_X排出濃度の低減という相反する性能の妥協点を考慮し
て設定される。ちなみに、出力性能に重点をおいて点火
時期を早めに設定すると、出力確保と燃費低減とエンス
ト防止に有利となるが、最高燃焼温度が高くなるため、
ＮＯ_X排出濃度が高くなる不利がある。一方、ＮＯ_X排出
濃度低減に重点をおき、全体に点火時期を遅めに設定す
ると、ＮＯ_X排出濃度は低くなる利点はあるが、先の場
合よりも燃焼状態が悪くなり、出力性能が低下する不利
がある。

【０００５】上記従来技術では、図２の実線で示すよう
に、出力性能に重点をおき、全体に点火時期を早めに設
定してある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、全
負荷領域での点火時期と過負荷領域での点火時期とを一
致させているため次の問題がある。 全負荷領域での点火時期と過負荷領域での点火時期と
を一致させ、しかも、出力性能に重点をおいているた
め、これらの運転領域ではいずれも点火時期は早めに設
定されることになる。このため、これらの運転領域で
は、いずれも最高燃焼温度が高く、ＮＯ_X排出濃度が高
くなる。この場合、最も運転時間の長い全負荷領域での
ＮＯ_X排出濃度が高くなることにより、ＮＯ_X総排出量は
多くなる。

【０００７】問題を解決するため、出力性能をある
程度犠牲にし、ＮＯ_X排出濃度の低減に重点をおき、図
２の鎖線で示すように、全体に点火時期を遅めに設定す
ることも考えられる。しかし、このようにすると、全負
荷領域と過負荷領域の双方の点火時期が遅めに設定され
ることになり、出力が低くなる。この場合、高出力を要
する過負荷領域で出力が低くなることにより、エンスト
が起こりやすい。

【０００８】本発明の課題は、火花点火式エンジンの点
火装置において、ＮＯ_X総排出量を少なくできるととも
に、エンストが起こりにくいものを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１（Ａ）に
例示するように、エンジン負荷検出手段１とエンジン回
転速度検出手段２とを点火制御装置３に連携させ、点火
制御装置３がエンジン負荷とエンジン回転速度を検出で
きるように構成し、点火制御装置３に点火プラグ４を連
携させ、エンジン負荷とエンジン回転速度の検出に基づ
いて、点火制御手段３が、点火プラグ４の点火時期を制
御するように構成した、火花点火式エンジンの点火装置
において、次のようにしたことを特徴とする。

【００１０】すなわち、エンジン負荷が全負荷領域にあ
ることを検出したことに基づいて、点火制御装置３が、
図１（Ｂ）に例示するように、全負荷領域での点火時期
を、同一エンジン回転速度における部分負荷領域及び過
負荷領域での点火時期よりも遅くするように設定したこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の作用及び効果】全負荷領域での点火時期を遅め
に設定すると同時に、過負荷領域での点火時期を早めに
設定することができるため、次の利点がある。 全負荷領域で点火時期を遅めに設定することにより、
最も運転時間の長い全負荷領域でのＮＯ_X排出濃度を低
くできるため、ＮＯ_X排出総量は少なくなる。尚、過負
荷領域での点火時期を早めに設定しても、過負荷領域で
の運転時間は短いため、ＮＯ_X総排出量に大きな影響は
ない。

【００１２】過負荷領域で点火時期を早めに設定する
ことにより、過負荷領域での出力を確保できるため、エ
ンストが起こりにくい。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例に係る火花点火式エンジンの点火
装置を説明する図で、図１（Ａ）はエンジンの模式図、
図１（Ｂ）は点火時期の進角特性を示すグラフである。

【００１４】このエンジンは、火花点火式の３気筒ガス
エンジンで、その構成は次の通りである。図１（Ａ）に
示すように、シリンダ５内にピストン６を内嵌し、ピス
トン６をコンロッド７を介してクランク軸８に連動連結
してある。シリンダ５内には燃焼室９を形成し、この燃
焼室９に吸気通路１０と排気通路１１とを連通させてあ
る。吸気通路１０内にはベンチュリ１２を設け、その下
流側にスロットルバルブ１３を配置してある。ベンチュ
リ１２にはガスボンベ１４を接続してある。スロットル
バルブ１３はガバナ装置（図外）を介して調速レバー
（図外）に連動連結してある。

【００１５】このエンジンの点火装置の構成は次の通り
である。燃焼室９に点火プラグ４を設け、この点火プラ
グ４をイグニッションコイル１５を介して点火制御装置
３に連携させてある。この点火制御装置３はマイクロコ
ンピュータである。クランク軸８には円板状の点火指示
ロータ１６を外嵌固定し、その外周に点火指示検出セン
サ１７を臨ませ、これを点火制御装置３に連携させてあ
る。点火指示ロータ１６は、その外周に、周長の短い単
一の起点設定突起１８と、周長の長い点火指示突起１９
とを備えている。３個の点火指示突起１９の配置は、ク
ランクピン角度に対応して振り分けてある。このエンジ
ンは３気筒であるため、１２０゜毎に配置してある。
尚、図中の符号２３はバッテリである。

【００１６】この点火装置では、起点設定突起１８と各
点火指示突起１９が点火指示検出センサ１７付近を通過
した際、その周長に比例した長さの検出信号が、点火指
示検出センサ１７から点火制御装置３に発信される。点
火制御装置３では、その検出信号が、起点設定突起１８
に基づく起点設定信号であるか、点火指示突起１９に基
づく点火指示信号であるかを、その長さの相違により識
別する。また、３種類の点火指示突起１９に基づく３種
類の点火指示信号は、起点設定信号の受信を起点とする
受信順序により特定する。そして、この点火指示信号の
受信順序で、対応する３個の気筒の点火を順に行う。

【００１７】エンジン運転状態に応じて点火時期を調節
するため、この点火装置は次のような構成を備えてい
る。吸気通路１０のスロットルバルブ１３下流側に吸気
負圧を検出する負圧センサ２０を配置し、これを点火制
御装置３に連携させてある。この負圧センサ２０はエン
ジン負荷検出手段１として利用される。すなわち、この
エンジンでは、ガバナ機構の働きにより、一定回転速度
下では、エンジン負荷が大きくなる程、スロットルバル
ブ１３の開度が大きくなり、スロットルバルブ１３下流
側の吸気負圧が小さくなる（真空側から大気圧側に近づ
く）ため、吸気負圧の検出によりエンジン負荷を検出す
ることができる。

【００１８】また、点火指示検出センサ１７をエンジン
回転速度検出手段２として兼用してある。エンジン負荷
検出手段１である負圧センサ２０からは吸気負圧に対応
する吸気負圧信号が点火制御装置３に発信され、点火制
御装置３でエンジン負荷の検出が行われる。また、エン
ジン回転速度検出手段２である点火指示検出センサ１７
から発信された点火指示信号により、点火制御装置３で
エンジン回転速度の検出が行われる。

【００１９】点火制御装置３は、エンジン回転速度の検
出とエンジン回転速度の検出に基づいて、点火プラグ４
の点火時期を図１（Ｂ）に示すように調節する。すなわ
ち、エンジン負荷が全負荷領域にあることを検出したこ
とに基づいて、点火制御装置３が、全負荷領域での点火
時期を、同一エンジン回転速度における部分負荷領域及
び過負荷領域での点火時期よりも遅くするように設定す
る。

【００２０】これにより、全負荷領域での点火時期を遅
めに設定すると同時に、過負荷領域での点火時期を早め
に設定することができる。このため、次の利点がある。
すなわち、全負荷領域で点火時期を遅めに設定すること
により、最も運転時間の長い全負荷領域でのＮＯ_X排出
濃度を低くできるため、ＮＯ_X排出総量は少なくなる。
尚、過負荷領域での点火時期を早めに設定しても、過負
荷領域での運転時間は短いため、ＮＯ_X総排出量に大き
な影響はない。また、過負荷領域で点火時期を早めに設
定することにより、過負荷領域での出力を確保できるた
め、エンストが起こりにくい。

【００２１】この点火制御装置による点火時期の進角特
性の詳細を、図１（Ｂ）により説明する。この実施例で
は、負荷１００％の位置を全負荷点２１とし、負荷９０
％〜１２０％の範囲を全負荷領域とし、負荷９０％未満
の範囲を部分負荷領域とし、負荷１２０％を越える範囲
を過負荷領域として説明する。尚、この負荷領域の設定
は、あくまでも例示にすぎない。この実施例では、負荷
９０％〜１２０％の全負荷領域では、点火時期を一定に
維持するようにしてある。

【００２２】また、負荷９０％未満の部分負荷領域で
は、負荷の増大にしたがって点火時期を遅くするが、負
荷の増大に対する点火時期の遅角変化率は、ほぼ負荷７
０％の領域を境界にして異なるようにしてある。すなわ
ち、負荷７０％〜９０％の重部分負荷の場合の遅角変化
率を、負荷７０％未満の軽部分負荷の場合の遅角変化率
よりも大きくなるようにしてある。

【００２３】これにより、負荷７０％未満の軽負荷領域
では全体に点火時期を早めに設定できる。このため、次
の利点がある。すなわち、負荷７０％未満の軽部分負荷
領域での点火時期を全体に早めに設定することにより、
ここでの出力を高める。尚、負荷７０％未満の場合（特
に負荷５０％未満の場合）に点火時期を早めに設定して
も、本来、この範囲ではＮＯ_Xが発生しにくいため、Ｎ
Ｏ_X総排出量に大きな影響を及ぼすことなく出力を高め
ることができる。

【００２４】また、図１（Ｂ）に示すように、負荷１２
０％以上の過負荷領域では、負荷の増大にしたがって点
火時期を早くするが、負荷の増大に対する点火時期の進
角変化率は、負荷７０％〜９０％の重部分負荷領域での
遅角変化率と同程度にし、負荷７０％未満の軽部分負荷
領域での遅角変化率よりも大きくしてある。このため、
最大負荷点２２付近での点火時期を早めに設定できる。
このため、次の利点がある。すなわち、最大負荷点２２
付近での点火時期を早めに設定することにより、ここで
の出力を高め、エンスト抑制機能を高めることができ
る。尚、最大負荷点２２での点火時期を早めに設定して
も、本来、この付近での運転時間は短いため、ＮＯ_X総
排出濃度に大きな影響を及ぼすことなくエンスト抑制機
能を高められる。

【００２５】図１（Ｂ）においては、点火プラグ４の点
火時期は、縦軸に示すクランク角度により表示する。例
えば、点火時期−１０゜とは、クランク角度が上死点手
前側１０゜の時に点火が行われることを意味する。尚、
このグラフにより求められる点火時期は、あくまでもエ
ンジン回転速度が所定値である場合の適性値に過ぎず、
エンジン回転速度の変動に応じてこれらの適性な値は変
動する。特定のエンジン回転速度におけるこれらの適性
な値は、実験等に基づいてあらかじめ選定しておき、点
火制御装置３にマップデータとして記憶させ、エンジン
回転速度の検出に基づいて対応するデータを取り出し、
このデータに基づいて点火時期の制御を行う。

【００２６】本発明の実施例の内容は以上の通りである
が、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、点火時期の進角特性は、図１（Ｂ）に示すものに
限らず、本発明の趣旨に反しない範囲で任意に変更する
ことができる。また、適用するエンジンは、ガスエンジ
ンに限らず、ガソリンエンジン等、他の火花点火式エン
ジンであってもよい。また、エンジン負荷検出手段やエ
ンジン速度検出手段は他のものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る火花点火式エンジンの点
火装置を説明する図で、図１（Ａ）はエンジンの模式
図、図１（Ｂ）は点火時期特性を示すグラフである。

【図２】従来技術の図１（Ｂ）相当図である。

【符号の説明】

１…エンジン負荷検出手段、２…エンジン回転速度検出
手段、３…点火制御装置、４…点火プラグ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン負荷検出手段(１)とエンジン回
   転速度検出手段(２)とを点火制御装置(３)に連携させ、
   点火制御装置(３)がエンジン負荷とエンジン回転速度を
   検出できるように構成し、点火制御装置(３)に点火プラ
   グ(４)を連携させ、エンジン負荷とエンジン回転速度の
   検出に基づいて、点火制御手段(３)が、点火プラグ(４)
   の点火時期を制御するように構成した、火花点火式エン
   ジンの点火装置において、 エンジン負荷が全負荷領域にあることを検出したことに
   基づいて、点火制御装置(３)が、全負荷領域での点火時
   期を、同一エンジン回転速度における部分負荷領域及び
   過負荷領域での点火時期よりも遅くするように設定し
   た、ことを特徴とする火花点火式エンジンの点火装置。