JP2938179B2 - 筒内噴射式2サイクルエンジンのコンデンサ放電式多重点火装置 - Google Patents

筒内噴射式2サイクルエンジンのコンデンサ放電式多重点火装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、筒内噴射式2サイクルエンジンに採用され
るコンデンサ放電式点火装置に関し、特にエンジンの運
転領域に応じてコンデンサの放電回数を変えることによ
って、着火を確実にできるとともに、バッテリ電力の消
費量を低減できるようにした点火方法の改善に関する。
〔従来の技術〕
一般に、内燃機関の点火装置には、電流遮断式点火装
置又はコンデンサ放電式多重点火装置が用いられてい
る。上記電流遮断式点火装置は、トランジスタのスイッ
チング作用によりイグニッションコイルの一次側に流れ
る電流を遮断することによって、二次側に高電圧を発生
させ、この高電圧によって点火プラグにスパークを発生
させる装置であり、これはスパーク時間が長いもののス
パークエネルギーが小さいという欠点がある。一方、上
記コンデンサ放電式点火装置は一次回路に挿入されたコ
ンデンサを充電しておき、サイリスタをオンさせて上記
コンデンサの電荷を一次コイル側に流すことによって、
二次コイル側に高電圧を発生させる装置であり、これは
スパーク時間は短いもののスパークエネルギーが大きい
という長所がある。
また、2サイクルエンジンの点火装置には、混合気内
のエンジンオイルによって点火プラグがくすぶり易いこ
とから、従来、スパークエネルギーの大きいコンデンサ
放電式点火装置を採用する場合が多い。そしてこのよう
なコンデンサ放電式点火装置を採用する場合は、上述の
放電時間が短いという欠点を補うために、コンデンサを
複数回放電させてスパークを複数回発生させる、いわゆ
る多重点火によって着火性を向上させることが考えられ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記コンデンサ放電式多重点火装置は、近
年注目されている筒内噴射式2サイクルエンジンに適用
した場合もその着火性を向上できるものと考えられる。
しかしながらこの筒内噴射式2サイクルエンジンの場
合、コンデンサの放電回数、つまり点火プラグのスパー
ク回数の設定の如何によっては着火し難い運転領域が生
じ、また逆に過剰点火となる運転領域が生じることが懸
念される。即ち、筒内噴射式2サイクルエンジンの場
合、燃料が筒内の一部領域に雲塊状に存在するいわゆる
層状燃料領域と、燃料が筒内全体に均一に存在する均一
混合燃焼領域とがあり、上述のスパーク回数の如何によ
っては、層状燃焼領域では可燃混合気が点火プラグから
ずれていたり、霧化が不充分である等のために着火が確
実に行われないという懸念がある。一方、スパーク回数
をあまり増加すると、均一混合燃焼領域では、上記層状
燃焼に比べて着火性が良いことから、スパーク回数が過
剰となり、それだけバッテリ電力の消費量が大きくなる
ことが考えられる。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、エンジン
の運転領域に応じてコンデンサの放電回数を変えること
によって、着火を確実に行うことができるとともに、バ
ッテリの消費電力を低減できる筒内噴射式2サイクルエ
ンジンの多重点火装置を提供することを目的としてい
る。
〔課題を解決するための手段〕
そこで本願の請求項(1)の発明は、筒内噴射式2サ
イクルエンジンのコンデンサ放電式多重点火装置におい
て、層状燃焼運転領域又は均一燃焼運転領域の検出を行
う運転領域検出手段と、検出された運転領域に応じて上
記コンデンサの放電回数を変化させる放電制御手段とを
備えたことを特徴としている。また請求項(2)の発明
では、層状燃焼運転領域における放電回数を均一燃焼運
転領域における放電回数より増加させたことを特徴とし
ている。
ここで層状燃焼運転領域とは、燃料が燃焼室の極所部
分に雲塊状に存在することから、上記極所領域において
層状燃焼が行われる運転領域をいう。この領域には、燃
料噴射がエンジンの排気口が大略閉じてから短時間だけ
行われる運転領域、例えばエンジン始動時,アイドリン
グ時,低速回転時,低負荷回転時等が含まれる。
また均一燃焼運転領域とは、燃料が燃焼室全体に均一
に存在することから、燃焼室全体において均一燃焼が行
われる運転領域をいう。この領域には、燃料噴射がエン
ジンの排気口が開いてから閉じた後に渡る長時間におい
て行われる運転領域、例えば高速回転時,高負荷回転時
等が含まれる。
また本発明において、例えば層状燃焼運転領域におい
て放電回数を増加させるとは、全ての層状燃焼運転領域
において増加させる場合だけでなく、一部の層状燃焼運
転領域においてのみ増加させる場合も含む。
〔作用〕
本発明に係る筒内噴射式2サイクルエンジンのコンデ
ンサ放電式多重点火装置によれば、運転領域に応じてコ
ンデンサの放電回数を変化させるようにしたので、例え
ば請求項(2)の発明のように層状燃焼運転領域におけ
る放電回数を均一燃焼運転領域より増加させた場合は、
例えば低速回転運転時において、仮に点火プラグ近傍に
可燃混合気が到達していなかったり、あるいは燃料の霧
化が充分でなかったりした場合でも、放電回数を増やし
た分だけスパーク回数が増加し、あるいはスパーク時間
が長くなって着火機会が増すこととなり、それだけ着火
性を向上できる。また均一混合燃焼領域では放電回数を
減らすこととなるので、例えば高速回転運転時における
着火性を確保しながらバッテリ電力の消費量を低減でき
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図ないし第9図は本発明の一実施例による筒内噴
射式2サイクルエンジンのコンデンサ放電式多重点火装
置を説明するための図である。
第1図において、1は本実施例装置が適用された水冷
式2サイクル3気筒エンジンであり、該エンジン1はク
ランクケース2上に、3つのシリンダ3aがクランク軸方
向に並列に形成されたシリンダボディ3を搭載してボル
ト締め固定するとともに、該シリンダボディ3上にシリ
ンダヘッド4をボルト締め固定した構造のものである。
上記シリンダヘッド4の下面の各シリンダ3aに対応す
る部分には、該シリンダ3a内に挿入されたピストン5の
上面に形成された凹部5aとで燃焼室9を構成する燃焼凹
部4aが形成されており、該燃焼室9内には点火プラグ10
の電極部10aが挿入されている。また、上記ピストン5
はクランク軸6のクランクアーム6aにコンロッド6bを介
して連結されており、該クランクアーム6aはクランク室
2a内に位置している。さらに、各クランク室2aの背面側
には外気導入用吸気口2bが形成されている。この吸気口
2bにはこれを開閉するリード弁7が配設されており、さ
らに吸気マニホールド8が接続されている。さらにま
た、上記シリンダボディ3の各吸気口2aの上方部分に形
成された排気口3bには排気管11の各分岐部が接続されて
おり、この排気管11は1本に合流した後、下方に屈曲さ
れ、車両後方に延びている。
上記シリンダヘッド4の上面の各燃焼室9の上方部分
には、それぞれ空気燃料噴射装置12が装着されている。
この噴射装置12は主として、上記シリンダヘッド4に挿
入固着された噴射ボディ13と、該噴射ボディ13内に形成
された空気室及び燃料室の噴射口を弁体で開閉するバル
ブ機構15と、上記噴射ボディ13の外壁の後側部分に装着
され、上記燃料室に燃料を供給する燃料噴射弁16とから
構成されている。また、14aは燃料供給用フェーエルレ
ール、14bは圧縮空気供給用エアレールである。上記バ
ルブ機構15が弁体で噴射口を開いている間、空気室内の
圧縮空気がシリンダ内に噴射されるとともに、燃料噴射
弁16から燃料がシリンダ内に噴射される。
21はコンデンサ放電式多重点火装置であり、これは、
第2図に示すように、多重点火ユニット22,イグニッシ
ョンコイル23,及び点火プラグ10から構成されている。
上記多重点火ユニット22は、第1〜第4コンデンサ放電
回路26a〜26dと、該各回路のコンデンサ28a〜28dを充電
する高圧電源回路24と、上記各コンデンサ放電回路26a
〜26dのサイリスタ27を駆動する点火パルス分配回路25
とから構成されている。この多重点火ユニット22では、
点火パルス分配回路25が後述の点火パルス信号に応じて
順次点火オン信号P1〜P4を上記各コンデンサ放電回路26
a〜26dのサイリスタ27に出力し、これにより各コンデン
サ28a〜28dに充電された電荷がイグニッションコイル23
の一次コイルに流れ、二次コイルに高電圧が発生し、こ
れにより点火プラグ10がスパークするようなっている。
なお、29は電流を一方向に制御するためのダイオードで
ある。
20はエンジンコントロールユニット(以下、ECUと略
す)であり、該ECU20は上記バルブ機構15,燃料噴射弁16
による空気,燃料の噴射タイミング,噴射量等,及び上
記コンデンサ放電式多重点火装置21による点火タイミン
グ,スパーク回数を制御するよう構成されている。
まず上記空気燃料の噴射制御について説明すれば、上
記ECU20は、例えばアクセル開度,エンジン回転数,ク
ランク角度,圧縮空気圧,エンジン温度,筒内圧力,イ
グニッションコイル温度,冷却水温度,等の各センサか
らのエンジン運転状態を検出する検出信号aを読み込
み、圧縮空気噴射タイミング,噴射量を制御する空気噴
射制御信号bをバルブ機構15に、燃料噴射タイミング,
噴射量を制御する燃料噴射制御信号cを燃料噴射弁16に
それぞれ出力する。
次に上記多重点火装置21の制御について説明すれば、
上記ECU20は、上記検出信号aによって層状燃焼運転領
域,又は均一燃焼運転領域のいずれであるかを判定し、
層状燃焼と判定した場合は放電回数を4回に増加するた
めの層状点火パルスA(第3図参照)を、均一燃焼と判
定した場合は放電回数を2回とする均一点火パルスB
(第4図参照)をそれぞれ上記多重点火装置21の点火パ
ルス分配回路25に出力する。
まず層状燃焼運転領域と判定して層状点火パルスAを
出力する運転条件には、以下の場合がある。
エンジンの排気口3bが大略閉じてから燃料噴射を短
時間だけ行う場合、例えばアイドリング時,低速回転運
転時,低負荷運転時等。 スタータスイッチ,エンジ
ン回転数からエンジン始動時と判定した場合、これは燃
料の増量による点火プラグのくすぶりを予防するためで
ある。 始動時等における圧縮空気圧が不十分な場
合、これは空気圧不足により混合気の霧化が不充分とな
り、着火性が悪化するのを防止するためである。 冷
却水温度からエンジン温度が低いと判定した場合、この
場合も上記着火性の悪化を防止するためである。 燃
焼室9内の圧力,着火状態から失火が生じていると判定
した場合、これは失火を低減するためである。 放電
時の静電破壊電圧が変化した場合、これは点火プラグ10
の電極部10aの汚損を自己浄化するためである。
次に、上記均一燃焼運転領域と判定して均一点火パル
スBを出力する運転条件には、以下の場合がある。
エンジンの排気口3bが開いた時点付近から閉じた後の時
点に渡って長時間燃料の噴射が行われる場合、例えば高
速運転時,高負荷回転時等。 イグニッションコイル
23の温度が高い場合、これは放電回数が増えるほど温度
が上昇し易く、そのままでは該コイルが破損する可能性
があるので、これを防止するためである。
ここで、第8図に示すように、上記層状点火パルスA
のパルス間隔(コンデンサの放電間隔)は、1回あたり
のスパーク時間より長く設定されており、このように構
成することによって点火プラグのスパーク発生箇所がス
パークの都度変わり、その結果自己浄化作用が得られ
る。なお、上記パルス間隔については、第9図に示すよ
うに、1回あたりのスパーク時間より短く設定すること
もできる。これは点火プラグの汚損状態があまりひどく
ない場合に採用でき、このように構成した場合は点火プ
ラグのスパーク発生箇所を略同じにでき着火性をさらに
向上できる。
そして、第3図及び第4図に示すように、上記点火パ
ルス配分回路25は、上記ECU20から層状点火パルスAが
入力されると各コンデンサ回路26a〜26dに順次点火オン
信号P1〜P4を出力してスパークを1サイクル当たり4回
発生させ、均一点火パルスBが入力されると点火オン信
号P1,P2のみを出力してスパークを1サイクル当たり2
回発生させる。なお、上記点火パルス信号A,Bについて
は、第6図及び第7図に示すように、上記層状点火パル
スA及び均一点火パルスBとして、スパーク回数に応じ
たパルス幅を有するものを採用し、該パルスA,Bがハイ
の期間に一定時間毎に順次点火オン信号P1〜P4及びP1,P
2を出力するよう構成してもよい。
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例のECU20は各センサの検出信号aから層状燃
焼運転領域又は均一燃焼運転領域のいずれかを判定し、
層状燃焼運転領域と判定した場合は層状点火パルスAを
点火パルス分配回路25に出力する。すると各コンデンサ
放電回路26a〜26dのサイリスタ27に順次点火オン信号P1
〜P4が出力され、これにより4回のスパークが行われ
る。これにより例えば、第5図にエンジン回転数が約75
0rpmのアイドリング時のスパーク期間を示すように、従
来の点火ではスパーク回数が少ないことからスパーク期
間がクランク角で2゜程度と短く、着火性が低い問題が
あった。本実施例では回数が多く、それだけスパーク期
間がクランク角で10゜程度と長くなるとともに、大きな
電圧の立ち上がり回数が多くなり、その結果、着火を確
実に行うことができる。また、均一燃焼運転領域と判定
した場合は均一点火パルスBを出力する。するとコンデ
ンサ回路26a〜26bのみに点火オン信号P1,P2が出力さ
れ、これにより2回のスパークが行われる。
このように本実施例によれば、層状燃焼運転領域では
コンデンサの放電回数、つまりスパーク回数を増やし、
均一燃焼運転領域ではスパーク回数を少なくするように
制御したので、上述のように運転領域,運転状態に応じ
たスパーク回数となり、着火を確実に行うことができる
とともに、バッテリ電力の消費量を低減できる。
第10図及び第11図は上記実施例の多重点火ユニットの
他の例を示す図であり、この多重点火ユニット35は2つ
のコンデンサ放電回路36,37に高圧電源回路38,及び点火
パルス分配回路39を接続してなり、上記点火パルス分配
回路39は上記各コンデンサ放電回路36,37のサイリスタ4
0,及び高圧電源回路38にそれぞれ点火オン信号P1,P2
出力するよう構成されている。
上記多重点火ユニット35は、上記ECU20から層状点火
パルスAが入力されると、上記点火パルス分配回路39に
よって各コンデンサ回路36,37を交互にオン,オフさ
せ、これにより4回の放電を行うよう構成されている。
この例においても上記実施例と同様の効果が得られ、か
つ多重点火ユニット35の回路構成を簡略化できる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明に係る筒内噴射式2サイクルエン
ジンのコンデンサ放電式多重点火装置によれば、1点火
あたりのコンデンサ放電回数を層状燃焼運転領域と均一
燃焼運転領域とで変化させるようにしたので、全ての運
転領域における着火性を向上できるとともに、バッテリ
電力の消費量を低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第9図は本発明の一実施例による筒内噴射
式2サイクルエンジンのコンデンサ放電式多重点火装置
を説明するための図であり、第1図はその2サイクルエ
ンジンの断面側面図、第2図はそのコンデンサ放電式多
重点火装置を示す構成図、第3図はその層状点火パルス
の波形を示す図、第4図はその均一点火パルスの波形を
示す図、第5図はそのパルス間隔とスパーク期間との関
係を示す特性図、第6図及び第7図はそれぞれ上記層状
点火パルス,均一点火パルスの波形の変形例を示す図、
第8図及び第9図はそれぞれ層状点火パルスの間隔とス
パーク期間との関係を示す図、第10図は上記実施例の多
重点火ユニットの他の例を示す構成図、第11図はその層
状点火パルスの波形を示す図である。 図において、1は2サイクルエンジン、20はECU(運転
領域検出手段,放電制御手段)、21はコンデンサ放電式
多重点火装置、28a〜28dはコンデンサである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02P 15/00 302 F02P 9/00 302 F02P 3/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1点火につき複数回コンデンサを放電させ
    ることによって点火プラグにスパークを発生させるよう
    にした筒内噴射式2サイクルエンジンのコンデンサ放電
    式多重点火装置において、層状燃焼運転領域又は均一燃
    焼運転領域の検出を行う運転領域検出手段と、該検出手
    段によって検出された運転領域に応じて上記コンデンサ
    の放電回数を変化させる放電制御手段とを備えたことを
    特徴とする筒内噴射式2サイクルエンジンのコンデンサ
    放電式多重点火装置。
  2. 【請求項2】請求項(1)において、上記放電制御手段
    が、層状燃焼運転領域における上記コンデンサの放電回
    数を均一燃焼運転領域における放電回数より増加させる
    よう構成されていることを特徴とする筒内噴射式2サイ
    クルエンジンのコンデンサ放電式多重点火装置。
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