JP5082530B2 - Engine ignition control device - Google Patents

Engine ignition control device Download PDF

Info

Publication number
JP5082530B2
JP5082530B2 JP2007077222A JP2007077222A JP5082530B2 JP 5082530 B2 JP5082530 B2 JP 5082530B2 JP 2007077222 A JP2007077222 A JP 2007077222A JP 2007077222 A JP2007077222 A JP 2007077222A JP 5082530 B2 JP5082530 B2 JP 5082530B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
engine
voltage
ignition
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007077222A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008232122A (en
Inventor
泰介 白石
章彦 角方
友則 漆原
守洋 長嶺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2007077222A priority Critical patent/JP5082530B2/en
Publication of JP2008232122A publication Critical patent/JP2008232122A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5082530B2 publication Critical patent/JP5082530B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

この発明は、エンジンの点火を制御する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for controlling ignition of an engine.

例えば特許文献1に記載されたエンジン点火装置は、シリンダヘッドに配置された電極に、パルスパワー電源から短矩形波状の高電圧を印加する。短パルス高電圧が印加された電極には、まず低温プラズマによるストリーマ放電(コロナ放電)が発生し、その後熱化プラズマによるアーク放電が発生する。このような放電形態によって燃料が着火する。このようなエンジン点火装置によれば、通常のスパークプラグを使用する装置に比べて、着火エネルギを高くすることができ、着火領域が大きくなり、燃焼室全体への火炎伝播が促進され燃焼の等容度が高まる。
特開2000−110697号公報
For example, the engine ignition device described in Patent Document 1 applies a high voltage in the form of a short rectangular wave from a pulse power supply to an electrode arranged in a cylinder head. First, streamer discharge (corona discharge) due to low-temperature plasma is generated on the electrode to which a short pulse high voltage is applied, and then arc discharge due to thermal plasma is generated. The fuel is ignited by such a discharge form. According to such an engine ignition device, it is possible to increase the ignition energy, increase the ignition region, and promote the propagation of flame to the entire combustion chamber as compared with a device using a normal spark plug. Increased capacity.
JP 2000-110697 A

しかし、前述した従来の低温プラズマによるストリーマ放電(コロナ放電)を利用するエンジン点火装置は、アーク放電時に橋絡した部位から多量の電流が流れてしまって放電にともなう電力消費が大きいという問題があった。   However, the conventional engine ignition device using the streamer discharge (corona discharge) by the low-temperature plasma described above has a problem that a large amount of current flows from a bridging part at the time of arc discharge, resulting in high power consumption due to the discharge. It was.

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、大きな電力消費を要しないエンジン点火装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an engine ignition device that does not require large power consumption.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、エンジン(20)の燃焼室(21)に配置される正極(11a)及び負極(11b)の電極を含み、短パルス高電圧が印加されると低温プラズマによるコロナ放電を発生し、その後正極(11a)及び負極(11b)が電気的に短絡すると熱化プラズマによるアーク放電を発生する放電手段(11)によってエンジン(20)の点火を制御するエンジン点火制御装置であって、前記エンジンは、負荷に応じて吸気弁の開閉を制御して吸入空気量を制御可能なエンジンであり、点火時期におけるエンジン状態を検出するエンジン状態検出手段(ステップS22)と、吸気弁の開閉を制御して有効吸入ストロークを小さくする場合は、前記放電手段(11)による放電がアーク放電に遷移せずコロナ放電を維持するように、前記エンジン状態として検出された負荷が低いほど、放電手段(11)に印加する短パルス高電圧の印加電圧は高く、印加時間は短くする放電制御手段(ステップS23)と、を有することを特徴とする。 The present invention includes a positive electrode (11a) and a negative electrode (11b) arranged in a combustion chamber (21) of an engine (20), and generates a corona discharge due to low-temperature plasma when a short pulse high voltage is applied, An engine ignition control device for controlling ignition of the engine (20) by discharge means (11) that generates arc discharge by thermal plasma when the positive electrode (11a) and the negative electrode (11b) are electrically short-circuited thereafter. Is an engine that can control the intake air amount by controlling the opening and closing of the intake valve according to the load, and controls the engine state detecting means (step S22) for detecting the engine state at the ignition timing and the opening and closing of the intake valve. when reducing the effective intake stroke Te, the so discharged by the discharge means (11) to maintain a corona discharge without transition to arc discharge, detected as the engine load conditions The lower voltage applied short pulse high voltage applied to the discharge means (11) is high, the discharge control means applying time is short (step S23), and characterized by having a.

本発明によれば、エンジン状態に応じて、放電手段に印加する短パルス高電圧の印加電圧及び印加時間を制御するようにしたので、放電手段による放電がアーク放電に遷移せずコロナ放電を維持できるようになり、大きな電力消費を要しないようになったのである。 According to the present invention, according to the engine condition, since to control between time of the application voltage and application of a short pulse high voltage applied to the discharging means, a corona discharge discharge by the discharge means does not transition to an arc discharge It can now be maintained and does not require significant power consumption.

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態についてさらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明によるエンジン点火装置の第1実施形態を示す構成図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an engine ignition device according to the present invention.

エンジン点火装置10は、放電電極11と、短パルス高電圧発生器12とを有する。   The engine ignition device 10 includes a discharge electrode 11 and a short pulse high voltage generator 12.

放電電極11は、エンジン20の燃焼室21の天井に開口するように配置される。なおエンジン構成は通常のものと同様である。すなわち燃焼室21は、シリンダヘッド22と、シリンダブロック23と、ピストン24とで形成される。シリンダヘッド22には、吸気ポート22aと、排気ポート22bとが形成される。吸気ポート22aには燃料インジェクタ25が設けられる。吸気ポート22aはエンジン回転に応動する吸気バルブ51によって開閉する。排気ポート22bはエンジン回転に応動する排気バルブ61によって開閉する。   Discharge electrode 11 is arranged to open to the ceiling of combustion chamber 21 of engine 20. The engine configuration is the same as a normal one. That is, the combustion chamber 21 is formed by the cylinder head 22, the cylinder block 23, and the piston 24. The cylinder head 22 is formed with an intake port 22a and an exhaust port 22b. A fuel injector 25 is provided in the intake port 22a. The intake port 22a is opened and closed by an intake valve 51 that responds to engine rotation. The exhaust port 22b is opened and closed by an exhaust valve 61 that responds to engine rotation.

放電電極11は、短パルス高電圧が印加されると、低温プラズマによるコロナ放電を発生し、その後、熱化プラズマによるアーク放電を発生する放電手段である。放電電極11は、突起を有する中心電極11aと、その周囲に円筒状に形成された側方電極11bとを有し、両電極が絶縁体11cによって絶縁される。なお本実施形態では中心電極11aを正極、側方電極11bを負極としているが、中心電極11aを負極、側方電極11bを正極としてもよい。   When a short pulse high voltage is applied, the discharge electrode 11 is a discharge means that generates corona discharge by low-temperature plasma and then generates arc discharge by thermal plasma. The discharge electrode 11 has a center electrode 11a having a protrusion and a side electrode 11b formed in a cylindrical shape around the center electrode 11a, and both electrodes are insulated by an insulator 11c. In this embodiment, the center electrode 11a is a positive electrode and the side electrode 11b is a negative electrode. However, the center electrode 11a may be a negative electrode and the side electrode 11b may be a positive electrode.

短パルス高電圧発生器12は、パルス発生部12aと、高電圧発生部12bとを有し、放電電極11に対して短パルス高電圧を印加する。短パルス高電圧の印加電圧、印加時間及び印加(点火)時期は、コントローラ70によって制御される。なおコントローラ70は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ70を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。   The short pulse high voltage generator 12 includes a pulse generator 12 a and a high voltage generator 12 b, and applies a short pulse high voltage to the discharge electrode 11. The application voltage, application time, and application (ignition) timing of the short pulse high voltage are controlled by the controller 70. The controller 70 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The controller 70 may be composed of a plurality of microcomputers.

図2は、放電電極の先端付近の拡大図であり、特にコロナ放電時の状態を示す。図2(A)は縦断面図、図2(B)は横断面図である。   FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the tip of the discharge electrode, and particularly shows a state during corona discharge. 2A is a longitudinal sectional view, and FIG. 2B is a transverse sectional view.

上述のように、放電電極11の中心電極11aの周囲に側方電極11bが円筒状に形成される。放電電極11がコロナ放電するときは、中心電極11a〜側方電極11b間の広範囲にわたって多枝のストリーマSが生成される。そのため体積的な点火が生じる。   As described above, the side electrode 11 b is formed in a cylindrical shape around the center electrode 11 a of the discharge electrode 11. When the discharge electrode 11 undergoes corona discharge, a multi-branch streamer S is generated over a wide range between the center electrode 11a and the side electrode 11b. As a result, volumetric ignition occurs.

ここで放電電極11に電圧を印加した場合の放電形態について説明する。   Here, the discharge mode when a voltage is applied to the discharge electrode 11 will be described.

放電電極11に高電圧を印加すると、電子が負極(本実施形態では側方電極11b)から遊離し、正極(本実施形態では中心電極11a)に向って加速する。その途中で電子は雰囲気ガスに衝突し、その雰囲気ガスを電離させて、さらに遊離電子を生む(この現象は「電子なだれ」と呼ばれる)。遊離電子は直ちに正極に向かうが、質量の大きな正イオンは取り残される。   When a high voltage is applied to the discharge electrode 11, electrons are released from the negative electrode (the side electrode 11b in this embodiment) and accelerated toward the positive electrode (the center electrode 11a in this embodiment). On the way, the electrons collide with the atmospheric gas, ionize the atmospheric gas, and further generate free electrons (this phenomenon is called “electron avalanche”). Free electrons immediately go to the positive electrode, but large positive ions are left behind.

そして正イオン群と負極とに生じた電位差によってさらなる電子なだれが誘起され、ストリーマと呼ばれる正イオンと電子とが混在したプラズマ(低温プラズマ)が生成される。ストリーマが生成された状態の放電形態はコロナ放電と呼ばれる。   Further, an avalanche of electrons is induced by the potential difference generated between the positive ion group and the negative electrode, and a plasma (low temperature plasma) called positive streamer mixed with positive ions and electrons is generated. The discharge form in which the streamer is generated is called corona discharge.

図2に示したように、複数のストリーマが正極(中心電極11a)に生成されるが、いずれかのストリーマが負極(側方電極11b)に到達して電気的に正負極が短絡すると、短絡された部位を通して大電流が流れ、一本のアークが生成される。アークが生成された状態の放電形態はアーク放電と呼ばれる。   As shown in FIG. 2, a plurality of streamers are generated at the positive electrode (center electrode 11a). When any of the streamers reaches the negative electrode (side electrode 11b) and the positive and negative electrodes are electrically short-circuited, a short circuit occurs. A large current flows through the formed part, and a single arc is generated. The form of discharge in a state where an arc is generated is called arc discharge.

図3は、コロナ放電及びアーク放電による電力消費を説明する図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining power consumption by corona discharge and arc discharge.

上述のように、コロナ放電は電圧印加開始からアーク放電へと遷移するまでの過渡状態において発生する。コロナ放電は、質量の大きな陽子を加速することなく、質量の軽い電子のみを加速するので、アーク放電に比べて電流消費量が少ない。このため図3に示すように、コロナ放電はアーク放電よりも高電圧(約30〜100kV)を印加でき、コロナ放電の高エネルギで加速された電子によって燃焼反応を促進できる。また、コロナ放電では、図2に示したように、電極間の広範囲に多枝のストリーマが生成されるので、着火する部位も複数となり、結果として着火が生じる部位の体積が大きくなる。そして、発生した火炎が燃焼室21へ噴出し、燃焼室21での燃焼が放電電極11の開口付近から開始する。このような体積的な点火によって等容度の高い燃焼を実現できる。   As described above, corona discharge occurs in a transient state from the start of voltage application to transition to arc discharge. Since corona discharge accelerates only light electrons without accelerating protons with large mass, it consumes less current than arc discharge. For this reason, as shown in FIG. 3, the corona discharge can apply a higher voltage (about 30 to 100 kV) than the arc discharge, and the combustion reaction can be promoted by the electrons accelerated by the high energy of the corona discharge. Further, in the corona discharge, as shown in FIG. 2, a multi-branch streamer is generated in a wide range between the electrodes, so that there are a plurality of parts that ignite, and as a result, the volume of the part where the ignition occurs increases. The generated flame is ejected into the combustion chamber 21, and combustion in the combustion chamber 21 starts from the vicinity of the opening of the discharge electrode 11. Such volumetric ignition makes it possible to realize combustion with high isovolume.

一方、アーク放電へ遷移すると、アークによって短絡された部位を通して大電流が流れて、図3に示すように電圧が急激に降下する。その結果、電力消費量が急増する。また、アーク放電では電極の限られた部位で放電するので、混合気の着火は局所的なものとなり、燃焼室全体に火炎が拡がるまでに要する距離(火炎伝播距離)が長くなる。   On the other hand, when transitioning to arc discharge, a large current flows through the part short-circuited by the arc, and the voltage drops rapidly as shown in FIG. As a result, power consumption increases rapidly. In addition, since arc discharge is performed at a limited part of the electrode, the mixture is ignited locally, and the distance (flame propagation distance) required for the flame to spread throughout the combustion chamber is increased.

このため、機関が低負荷、低回転での運転や、理論空燃比よりもリーンな空燃比での運転のように、筒内雰囲気が混合気の燃焼に不利な運転条件では、十分な燃焼速度が得られない。燃焼速度を高めるには、投入するエネルギーを増大しなければならない。   For this reason, a sufficient combustion rate is possible under operating conditions where the in-cylinder atmosphere is unfavorable for combustion of the air-fuel mixture, such as when the engine is operated at a low load and at a low speed, or when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Cannot be obtained. In order to increase the burning rate, the input energy must be increased.

そこで本発明においては、着火するまでは、コロナ放電からアーク放電への遷移を防止してストリーマによって混合気の電子温度を高めることで、少ない電力消費によって等容度の高い燃焼を図る。   Therefore, in the present invention, until ignition occurs, the transition from corona discharge to arc discharge is prevented and the electron temperature of the air-fuel mixture is increased by the streamer, thereby achieving high-volume combustion with low power consumption.

図4は、本発明によるエンジン点火装置の第1実施形態の動作を説明するフローチャートである。以下ではこの図4のフローチャートに沿ってコントローラの具体的な制御ロジックについて説明する。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment of the engine ignition device according to the present invention. Hereinafter, the specific control logic of the controller will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS1において、コントローラ70は、エンジン回転速度NE、アクセルペダル踏込量APOを検出する。   In step S1, the controller 70 detects the engine speed NE and the accelerator pedal depression amount APO.

ステップS2において、コントローラ70は、アクセルペダル踏込量APOに基づいて目標トルクTTCを求める。具体的には、例えばあらかじめROMに格納された図5に示す特性マップに基づいて求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。   In step S2, the controller 70 obtains the target torque TTC based on the accelerator pedal depression amount APO. Specifically, for example, it is obtained based on a characteristic map shown in FIG. This map is set in advance through experiments.

ステップS3において、コントローラ70は、運転条件毎に最適な点火時期ADVを設定する。具体的には、例えばあらかじめ実験を通じてエンジン回転速度NE、目標トルクTTCに割り付けられてROMに格納されている特性マップを参照して設定する。なお同一負荷(目標トルクTTC)であれば、エンジン回転速度NEが速いほど、点火時期を進角設定する。   In step S3, the controller 70 sets an optimal ignition timing ADV for each operating condition. Specifically, for example, it is set with reference to a characteristic map that is allocated in advance to the engine speed NE and the target torque TTC and stored in the ROM through experiments. If the load is the same (target torque TTC), the ignition timing is set to advance as the engine speed NE increases.

ステップS4において、コントローラ70は、放電電極11に印加する短パルス高電圧の印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定する。具体的には、例えばあらかじめ実験を通じて、エンジン回転速度NE、目標トルクTTCに割り付けられてROMに格納されている特性マップを参照して設定する。なお、印加電圧Vd、印加時間Tdのどちらか一方を固定値として、他方のみを制御してもよい。また運転状態によって異なるが、一例を挙げるならば、印加電圧Vdは約30〜100kV、印加時間Tdは約30〜200ナノ秒の間で設定される。   In step S <b> 4, the controller 70 sets the application voltage Vd and the application time Td of the short pulse high voltage applied to the discharge electrode 11. Specifically, for example, it is set by referring to a characteristic map that is allocated to the engine speed NE and the target torque TTC and stored in the ROM through experiments in advance. Note that one of the applied voltage Vd and the applied time Td may be a fixed value, and only the other may be controlled. Although different depending on the operation state, for example, the applied voltage Vd is set to about 30 to 100 kV, and the application time Td is set to about 30 to 200 nanoseconds.

ステップS5において、コントローラ70は、設定した点火時期ADVで、印加電圧Vd及び印加時間Tdを放電電極11に印加する。すると電極間でコロナ放電が発生する。   In step S5, the controller 70 applies the applied voltage Vd and the applied time Td to the discharge electrode 11 at the set ignition timing ADV. Then, corona discharge occurs between the electrodes.

本実施形態によれば、運転条件に応じて印加状態を制御するので、常にコロナ放電による点火を実現でき、高エネルギの加速電子によって燃焼反応を促進できる。またストリーマ形成による体積的な点火によって幅広い運転領域で熱効率が向上する。特に、高電圧印加状態でのアーク放電遷移を確実に抑制し、エネルギ消費を低く抑えることができる。   According to this embodiment, since the application state is controlled according to the operating conditions, ignition by corona discharge can always be realized, and the combustion reaction can be promoted by high-energy accelerated electrons. In addition, the volumetric ignition due to streamer formation improves thermal efficiency in a wide operating range. In particular, it is possible to reliably suppress an arc discharge transition in a high voltage application state and to reduce energy consumption.

(第2実施形態)
図6は、本発明によるエンジン点火装置の第2実施形態の動作を説明するフローチャートである。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment of the engine ignition device according to the present invention.

なお以下では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。   In the following description, the same reference numerals are given to portions that perform the same functions as those in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.

ステップS1〜ステップS3は、第1実施形態と同様である。   Steps S1 to S3 are the same as in the first embodiment.

ステップS21では、コントローラ70は、目標燃空比TFBYAを設定する。具体的には、例えばあらかじめ実験を通じてエンジン回転速度NE、目標トルクTTCに割り付けられてROMに格納されている特性マップを参照して設定する。   In step S21, the controller 70 sets the target fuel-air ratio TFBYA. Specifically, for example, it is set with reference to a characteristic map that is allocated in advance to the engine speed NE and the target torque TTC and stored in the ROM through experiments.

ステップS22では、コントローラ70は、点火時期ADVにおける筒内のガス状態(例えば筒内圧力)を検出する。具体的には、例えばあらかじめ実験を通じて点火時期ADV、吸入空気量QM、エンジン回転速度NEに割り付けられてROMに格納されている特性マップを参照して推定(間接的に検出)すればよい。また筒内に圧力センサを設けてガス状態(筒内圧力)を直接検出してもよい。   In step S22, the controller 70 detects the in-cylinder gas state (for example, the in-cylinder pressure) at the ignition timing ADV. Specifically, for example, it may be estimated (indirectly detected) with reference to a characteristic map that is assigned to the ignition timing ADV, the intake air amount QM, and the engine speed NE and stored in the ROM through experiments in advance. Further, a gas sensor (in-cylinder pressure) may be directly detected by providing a pressure sensor in the cylinder.

ステップS23において、コントローラ70は、筒内のガス状態(筒内圧力)に基づいて、放電電極11に印加する短パルス高電圧の印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定する。具体的には、例えばあらかじめROMに格納された図7(a)に示す特性マップに基づいて印加電圧Vdを設定し、図7(b)に示す特性マップに基づいて印加時間Tdを設定する。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。   In step S23, the controller 70 sets the application voltage Vd of the short pulse high voltage applied to the discharge electrode 11 and the application time Td based on the gas state (cylinder pressure) in the cylinder. Specifically, for example, the applied voltage Vd is set based on the characteristic map shown in FIG. 7A stored in advance in the ROM, and the application time Td is set based on the characteristic map shown in FIG. 7B. This map is set in advance through experiments.

なお上記ステップS22では、コントローラ70は、筒内のガス状態として筒内圧力を検出したが、その他にも筒内ガス密度や混合気濃度を検出してもよい。なお検出はセンサによって直接検出しても、他の検出値に基づいて計算することで間接的に検出してもよい。そしてステップS23において図8や図9に示す特性マップに基づいて、放電電極11に印加する短パルス高電圧の印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定してもよい。また筒内圧力、筒内ガス密度及び混合気濃度を総合的に勘案して最終的に印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定してもよい。さらに湿度を考慮してもよい。また、印加電圧Vd、印加時間Tdのどちらか一方を固定値として、他方のみを制御してもよい。   In step S22, the controller 70 detects the in-cylinder pressure as the in-cylinder gas state, but may also detect the in-cylinder gas density or the mixture concentration. The detection may be detected directly by a sensor or indirectly by calculation based on other detection values. In step S23, the application voltage Vd of the short pulse high voltage applied to the discharge electrode 11 and the application time Td may be set based on the characteristic maps shown in FIGS. Further, the applied voltage Vd and the applied time Td may be finally set in consideration of the in-cylinder pressure, the in-cylinder gas density, and the gas mixture concentration. Further, humidity may be taken into consideration. Alternatively, only one of the applied voltage Vd and the application time Td may be set as a fixed value, and the other may be controlled.

本件発明者らは鋭意研究を重ねることにより、電極間距離及びパルス電圧印加時間が一定の場合には、コロナ放電によってストリーマを形成のために必要な要求電圧は、筒内圧力の上昇にともなって増加し、またコロナ放電からアーク放電に遷移するまでの印加時間は、筒内圧力の上昇にともなって長くなることを知見した。   The inventors of the present invention have conducted intensive research, and when the interelectrode distance and the pulse voltage application time are constant, the required voltage required for forming a streamer by corona discharge increases with an increase in in-cylinder pressure. It has been found that the application time from the increase to the transition from the corona discharge to the arc discharge becomes longer as the in-cylinder pressure increases.

そこで、本実施形態においては、筒内圧力が高いほど印加電圧を高く設定するようにしたのである。このようにすることで、幅広い圧力範囲において、常に安定したストリーマを電極間に形成できるようになったのである。すなわち、筒内圧力が高圧になってもストリーマを安定形成できるとともに、筒内圧力が低圧になっても過剰電圧によるアーク放電化を抑制できるようになったのである
また圧力が高いほど印加時間を長くするようにしたので、点火時におけるコロナ放電によるストリーマの存在時間を、より長くでき、燃焼安定性が増すようになったのである。
Therefore, in the present embodiment, the applied voltage is set higher as the in-cylinder pressure is higher. In this way, a stable streamer can always be formed between the electrodes in a wide pressure range. In other words, the streamer can be stably formed even when the in-cylinder pressure becomes high, and the arc discharge due to excessive voltage can be suppressed even when the in-cylinder pressure becomes low. Since it was made longer, the streamer's existence time due to corona discharge at the time of ignition could be made longer, and the combustion stability was increased.

また本件発明者らは鋭意研究を重ねることにより、電極間距離及びパルス電圧印加時間が一定の場合には、コロナ放電によってストリーマを形成のために必要な要求電圧は、筒内ガス密度の関数となり、筒内ガス密度の上昇にともなって、コロナ放電に必要な要求電圧が増加する傾向にあることを知見した。   In addition, the present inventors have conducted intensive research, and when the interelectrode distance and the pulse voltage application time are constant, the required voltage required for forming a streamer by corona discharge is a function of the in-cylinder gas density. It has been found that the required voltage required for corona discharge tends to increase as the cylinder gas density increases.

そこで、本実施形態では、筒内ガス密度が高いほど印加電圧を高く設定するようにしたのである。このようにすることで、幅広い範囲において、常に安定したストリーマを電極間に形成できるようになったのである。また、筒内ガス密度を考慮することで、圧力のみで電圧値を決定する場合よりも精度を高くすることができるのである。   Therefore, in this embodiment, the applied voltage is set higher as the in-cylinder gas density is higher. In this way, a stable streamer can always be formed between the electrodes in a wide range. In addition, by taking into account the in-cylinder gas density, the accuracy can be made higher than when the voltage value is determined only by pressure.

同様に、電極間距離及びパルス電圧印加電圧が一定の場合には、筒内ガス密度の上昇にともなって、ストリーマ形成を伴うコロナ放電からアーク放電に遷移するまでの印加時間を長くすることが可能であることを知見した。   Similarly, when the interelectrode distance and pulse voltage application voltage are constant, the application time from the corona discharge with streamer formation to the arc discharge can be increased as the in-cylinder gas density increases. I found out.

そこで、本実施形態では、筒内ガス密度が高いほど印加時間を長くするようにしたのである。このようにすることで、点火時におけるコロナ放電によるストリーマの存在時間を一層長くでき、燃焼安定性が増すようになったのである。また圧力のみで印加時間を決定する場合よりも精度を高くすることができるのである。   Therefore, in this embodiment, the application time is lengthened as the in-cylinder gas density is higher. By doing in this way, the existence time of the streamer by the corona discharge at the time of ignition can be further prolonged, and the combustion stability is increased. In addition, the accuracy can be made higher than when the application time is determined only by pressure.

さらに本件発明者らは、電極間距離及びパルス電圧印加時間が一定の場合には、筒内ガス密度が同じで混合気濃度が希薄なほど、コロナ放電によるストリーマ形成に必要な要求電圧は若干ではあるが高くなる傾向にあることを知見した。   Further, when the distance between the electrodes and the pulse voltage application time are constant, the inventors of the present invention have a smaller required voltage required for streamer formation by corona discharge as the in-cylinder gas density is the same and the mixture concentration is lower. We found that there was a tendency to increase.

そこで本実施形態では、混合気濃度が薄い(空燃比が高い)ほど印加電圧を高くするようにしたのである。このようにすることで、アークに遷移する直前の最高電圧値を電極に印加でき、燃焼反応が促進され燃焼時の等容度を向上できたのである。   Therefore, in the present embodiment, the applied voltage is increased as the air-fuel mixture concentration is lower (the air-fuel ratio is higher). By doing so, the maximum voltage value immediately before the transition to the arc can be applied to the electrode, the combustion reaction is promoted, and the isovolume during combustion can be improved.

同様に、電極間距離及びパルス電圧印加時間が一定の場合には、筒内ガス密度が同じで混合気濃度が希薄なほど、ストリーマ形成を伴うコロナ放電からアーク放電に遷移するまでの印加時間を若干長く設定することが可能であることを知見した。   Similarly, when the inter-electrode distance and the pulse voltage application time are constant, the application time until the transition from corona discharge with streamer formation to arc discharge is reduced as the in-cylinder gas density is the same and the gas mixture concentration is dilute. It was found that it can be set a little longer.

そこで本実施形態では、混合気濃度が薄い(空燃比が高い)ほど印加時間を長くするようにしたのである。このようにすることで、点火時におけるコロナ放電によるストリーマの存在時間を、一層長くでき、燃焼安定性が増すようになったのである。   Therefore, in this embodiment, the application time is made longer as the air-fuel mixture concentration is lower (the air-fuel ratio is higher). In this way, the streamer existing time by corona discharge at the time of ignition can be further increased, and the combustion stability is increased.

(第3実施形態)
図10は、本発明によるエンジン点火装置の第3実施形態の印加電圧Vd及び印加時間Tdの設定例を示す図である。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a setting example of the applied voltage Vd and the applied time Td in the third embodiment of the engine ignition device according to the present invention.

本実施形態は、スロットリング制御によって負荷を調整する場合に適用する。この場合は、図10(a)に示すように印加時間Tdが一定であって、負荷ごとに割り付けられてROMに格納された印加電圧Vdを設定する。印加電圧Vdは、負荷が小さいほど小さく設定される。なおROMに格納されていない値は、前後の値に基づいて直線補間すればよい。   This embodiment is applied when adjusting a load by throttling control. In this case, as shown in FIG. 10A, the application time Td is constant, and the application voltage Vd assigned to each load and stored in the ROM is set. The applied voltage Vd is set smaller as the load is smaller. Note that values not stored in the ROM may be linearly interpolated based on previous and subsequent values.

また図10(b)に示すように印加電圧Vdを一定にし、負荷が小さいほど印加時間Tdを小さく設定してもよい。   Further, as shown in FIG. 10B, the applied voltage Vd may be made constant, and the applied time Td may be set smaller as the load is smaller.

さらに筒内圧力、筒内ガス密度、混合気濃度を考慮して、図7〜図9の特性を勘案して印加電圧Vd及び印加時間Tdを同時に制御してもよい。   Further, the applied voltage Vd and the applied time Td may be simultaneously controlled in consideration of the characteristics shown in FIGS. 7 to 9 in consideration of the in-cylinder pressure, the in-cylinder gas density, and the gas mixture concentration.

なお同一負荷であればエンジン回転速度が速いほど、印加電圧を低く印加時間を短く設定する。   If the load is the same, the higher the engine speed, the lower the applied voltage and the shorter the application time.

エンジンの低負荷運転時には、過剰電圧によるアーク放電が生じる可能性がある。そこで本実施形態では、低負荷ほど、印加電圧Vdを小さく設定するようにした。このようにすることで、確実にコロナ放電を実現することができる。また低負荷ほど、印加時間Tdを小さく設定するようにしたので、過剰な印加時間によるアーク放電化を抑制し、確実にコロナ放電を実現することができる。   During engine low-load operation, arc discharge due to excessive voltage may occur. Therefore, in this embodiment, the applied voltage Vd is set to be smaller as the load is lower. By doing so, corona discharge can be realized with certainty. Further, since the application time Td is set to be smaller as the load is lower, the arc discharge due to the excessive application time can be suppressed, and corona discharge can be realized with certainty.

そして同一負荷であればエンジン回転速度が速いほど、点火時期を進角設定する。またエンジン回転速度が速いほど、印加電圧を低くし、印加時間を短くした。   If the load is the same, the ignition timing is set to advance as the engine speed increases. Also, the higher the engine speed, the lower the applied voltage and the shorter the application time.

エンジン回転速度が速いほど、点火時の筒内圧力(又は密度)は低くなるので、エンジン回転速度が速いほど、印加電圧を低くするとともに印加時間を短くすることで、過剰電圧によるアーク放電化を抑制でき、確実にコロナ放電を実現することができるのである。   The faster the engine speed, the lower the in-cylinder pressure (or density) at the time of ignition.The faster the engine speed, the lower the applied voltage and the shorter the application time, so that arc discharge due to excess voltage is reduced. Therefore, corona discharge can be realized with certainty.

(第4実施形態)
図11は、本発明によるエンジン点火装置の第4実施形態を適用するエンジンの可変動弁機構の構成を示す図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a variable valve mechanism for an engine to which a fourth embodiment of the engine ignition device according to the present invention is applied.

本実施形態では、吸気バルブ51の開閉を要求負荷に応じて制御する。吸気バルブ51の開閉を要求負荷に応じて制御するには、例えば、例えば特開平11−107725号に開示された可変動弁機構を使用すればよい。ここでは図11に沿って可変動弁機構について簡単に説明する。   In the present embodiment, the opening and closing of the intake valve 51 is controlled according to the required load. In order to control the opening / closing of the intake valve 51 according to the required load, for example, a variable valve mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-107725 may be used. Here, the variable valve mechanism will be briefly described with reference to FIG.

可変動弁機構200は、カムシャフト210と、リンクアーム220と、バルブリフト制御シャフト230と、ロッカアーム240と、リンク部材250と、揺動カム260とを備え、揺動カム260の揺動によって吸気バルブ51を開閉する。   The variable valve mechanism 200 includes a cam shaft 210, a link arm 220, a valve lift control shaft 230, a rocker arm 240, a link member 250, and a swing cam 260. The valve 51 is opened and closed.

カムシャフト210は、エンジン前後方向に沿ってシリンダヘッド上部に回転自在に支持される。カムシャフト210の一端は、カムスプロケット270に挿入される。カムスプロケット270は、エンジンのクランク軸からトルクが伝達されて回転する。カムシャフト210は、カムスプロケット270とともに回転する。カムシャフト210は、油圧によってカムスプロケット270に対して相対回転し、カムスプロケット270に対する位相を変更できる。このような構造によって、クランク軸に対するカムシャフト210の回転位相を変更できる。カムシャフト210にはカム211が固定される。カム211はカムシャフト210と一体回転する。またカムシャフト210にはパイプで連結された一対の揺動カム260が挿通される。揺動カム260はカムシャフト210を回転中心として揺動し吸気バルブ51を開閉する。   The camshaft 210 is rotatably supported on the cylinder head along the engine longitudinal direction. One end of the camshaft 210 is inserted into the cam sprocket 270. The cam sprocket 270 rotates with torque transmitted from the crankshaft of the engine. The camshaft 210 rotates with the cam sprocket 270. The camshaft 210 rotates relative to the cam sprocket 270 by hydraulic pressure, and can change the phase with respect to the cam sprocket 270. With such a structure, the rotational phase of the camshaft 210 relative to the crankshaft can be changed. A cam 211 is fixed to the camshaft 210. The cam 211 rotates integrally with the cam shaft 210. A pair of swing cams 260 connected by pipes are inserted through the camshaft 210. The swing cam 260 swings about the camshaft 210 as a rotation center and opens and closes the intake valve 51.

リンクアーム220はカム211を挿通して支持される。   The link arm 220 is supported through the cam 211.

バルブリフト制御シャフト230は、カムシャフト210と平行に配置される。バルブリフト制御シャフト230にはカム231が一体形成される。バルブリフト制御シャフト230はアクチュエータ280によって所定回転角度範囲内で回転するように制御される。   The valve lift control shaft 230 is disposed in parallel with the camshaft 210. A cam 231 is integrally formed on the valve lift control shaft 230. The valve lift control shaft 230 is controlled by an actuator 280 so as to rotate within a predetermined rotation angle range.

ロッカアーム240はカム231を挿通して支持され、リンクアーム220に連結される。   The rocker arm 240 is supported through the cam 231 and is connected to the link arm 220.

リンク部材250は、ロッカアーム240に連結される。   The link member 250 is connected to the rocker arm 240.

揺動カム260は、カムシャフト210を挿通し、カムシャフト210を中心として揺動自在である。揺動カム260は、リンク部材250に連結される。揺動カム260は上下動して、タペット53を介して吸気バルブ51を押し下げる。   The swing cam 260 is inserted through the cam shaft 210 and can swing about the cam shaft 210. The swing cam 260 is connected to the link member 250. The swing cam 260 moves up and down to push down the intake valve 51 via the tappet 53.

続いて図12を参照して可変動弁機構200の動作を説明する。   Next, the operation of the variable valve mechanism 200 will be described with reference to FIG.

図12(A−1)(A−2)は吸気バルブ51のリフト量を最大にするときの様子を示す図である。図12(A−1)は吸気バルブ51が閉弁状態であって揺動カム260の揺動方向が反転するときの様子を示す。すなわちこのときカムノーズ260bが最高位置にある。図12(A−2)は吸気バルブ51が開弁状態であって揺動カム260の揺動方向が反転するときの様子を示す。すなわちこのときカムノーズ260bが最低位置にある。   12 (A-1) and 12 (A-2) are views showing a state when the lift amount of the intake valve 51 is maximized. FIG. 12A-1 shows a state where the intake valve 51 is closed and the swing direction of the swing cam 260 is reversed. That is, at this time, the cam nose 260b is at the highest position. FIG. 12 (A-2) shows a state where the intake valve 51 is in an open state and the swing direction of the swing cam 260 is reversed. That is, at this time, the cam nose 260b is at the lowest position.

図12(B−1)(B−2)は吸気バルブ51のリフト量を最小にするときの様子を示す図である。図12(B−1)はカムノーズ260bが最高位置にあり、揺動カム260の揺動方向が反転するときの様子を示す。図12(B−2)はカムノーズ260bが最低位置にあり、揺動カム260の揺動方向が反転するときの様子を示す。本実施形態では吸気バルブ51の最大リフト量がゼロである。そのため、図12(B−1)(B−2)では揺動カム260の作動にかかわらず、吸気バルブ51は常に閉弁状態である。   12 (B-1) and 12 (B-2) are views showing a state when the lift amount of the intake valve 51 is minimized. FIG. 12 (B-1) shows a state where the cam nose 260b is at the highest position and the swing direction of the swing cam 260 is reversed. FIG. 12B-2 shows a state where the cam nose 260b is at the lowest position and the swing direction of the swing cam 260 is reversed. In the present embodiment, the maximum lift amount of the intake valve 51 is zero. Therefore, in FIGS. 12B-1 and B-2, the intake valve 51 is always closed regardless of the operation of the swing cam 260.

吸気バルブ51のリフト量を大きくするには、図12(A−1)(A−2)に示すように、バルブリフト制御シャフト230を回転してカム231の位置を下げ、軸心P1を軸心P2の下方にセットする。これによりロッカアーム240は、全体が下方に移動する。   In order to increase the lift amount of the intake valve 51, as shown in FIGS. 12A-1 and 12A-2, the valve lift control shaft 230 is rotated to lower the position of the cam 231 and the shaft center P1 is pivoted. Set below the heart P2. As a result, the entire rocker arm 240 moves downward.

この状態でカムシャフト210を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム220→ロッカアーム240→リンク部材250→揺動カム260と伝達する。   When the camshaft 210 is rotationally driven in this state, the driving force is transmitted from the link arm 220 → the rocker arm 240 → the link member 250 → the swing cam 260.

図12(A−1)のように、カム211がカムシャフト210よりも左側にあるときは揺動カム260の基円部260aがタペット53に当接しており、このとき吸気バルブ51は閉弁する。   As shown in FIG. 12A-1, when the cam 211 is on the left side of the camshaft 210, the base circle portion 260a of the swing cam 260 is in contact with the tappet 53. At this time, the intake valve 51 is closed. To do.

図12(A−2)のように、カム211がカムシャフト210よりも右側にあるときは揺動カム260のカムノーズ260bがタペット53に当接しており、このとき吸気バルブ51は開弁する。   As shown in FIG. 12A-2, when the cam 211 is on the right side of the camshaft 210, the cam nose 260b of the swing cam 260 is in contact with the tappet 53, and at this time, the intake valve 51 is opened.

吸気バルブ51のリフト量を小さくするには、図12(B−1)(B−2)に示すように、バルブリフト制御シャフト230を回転してカム231の位置を上げ、軸心P1を軸心P2の右斜上方にセットする。これによりロッカアーム240は、全体が上方に移動する。   In order to reduce the lift amount of the intake valve 51, as shown in FIGS. 12 (B-1) and 12 (B-2), the valve lift control shaft 230 is rotated to raise the position of the cam 231 and the shaft center P1 is pivoted. Set to the upper right of the center P2. As a result, the entire rocker arm 240 moves upward.

この状態でカムシャフト210を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム220→ロッカアーム240→リンク部材250→揺動カム260と伝達する。   When the camshaft 210 is rotationally driven in this state, the driving force is transmitted from the link arm 220 → the rocker arm 240 → the link member 250 → the swing cam 260.

図12(B−1)のように、カム211がカムシャフト210よりも左側にあるときは揺動カム260の基円部260aがタペット53に当接しており、このとき吸気バルブ51は閉弁する。   As shown in FIG. 12B-1, when the cam 211 is on the left side of the camshaft 210, the base circle portion 260a of the swing cam 260 is in contact with the tappet 53. At this time, the intake valve 51 is closed. To do.

図12(B−2)のように、カム211がカムシャフト210よりも右側にあるときであっても揺動カム260の基円部260aがタペット53に当接しており、このとき吸気バルブ51は閉弁する。   As shown in FIG. 12B-2, even when the cam 211 is on the right side of the camshaft 210, the base circle portion 260a of the swing cam 260 is in contact with the tappet 53. At this time, the intake valve 51 Closes.

このように、バルブリフト制御シャフト230を回転してカム231の位置を上げ、軸心P1を軸心P2の右斜上方にセットした場合には、カムシャフト210が回転して揺動カムが揺動しても、吸気バルブ51は常に閉弁する。   As described above, when the valve lift control shaft 230 is rotated to raise the position of the cam 231 and the shaft center P1 is set to the upper right of the shaft center P2, the camshaft 210 rotates to swing the swing cam. Even if it moves, the intake valve 51 is always closed.

図13は可変動弁機構200による吸気バルブ51のリフト量及び開閉時期を示す図である。実線はバルブリフト制御シャフト230を回転したときの吸気バルブ51のリフト量及び開閉時期を示す図である。破線はカムシャフト210のカムスプロケット270に対する位相を変更したときの吸気バルブ51の開閉時期を示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing the lift amount and opening / closing timing of the intake valve 51 by the variable valve mechanism 200. A solid line shows the lift amount and opening / closing timing of the intake valve 51 when the valve lift control shaft 230 is rotated. The broken line is a diagram showing the opening / closing timing of the intake valve 51 when the phase of the camshaft 210 with respect to the cam sprocket 270 is changed.

上述した可変動弁機構200の構造によれば、吸気バルブ51のリフト量及び作動角を連続的に変更することができる。このようにバルブリフト制御シャフト230の角度及びカムシャフト210のカムスプロケット270に対する位相を変更することで、吸気バルブ51のリフト量及び作動角を連続的に自在に変更することができる。   According to the structure of the variable valve mechanism 200 described above, the lift amount and operating angle of the intake valve 51 can be continuously changed. Thus, by changing the angle of the valve lift control shaft 230 and the phase of the camshaft 210 with respect to the cam sprocket 270, the lift amount and the operating angle of the intake valve 51 can be changed continuously and freely.

本実施形態においては負荷が小さいほど、吸気弁の作動角を縮小して、閉時期(IVC)を早め、吸気行程の半ばで吸入を停止して、下死点前後で吸気を膨張・圧縮させる。このようにすることで、実際に有効な吸入ストロークを変化させ、圧縮開始時のシリンダ容積を小さくしてポンプ損失を低減するミラーサイクルでエンジンを運転する。   In this embodiment, the smaller the load, the smaller the intake valve operating angle, the earlier the closing timing (IVC), the suction is stopped in the middle of the intake stroke, and the intake is expanded / compressed around the bottom dead center. . In this way, the engine is operated in a mirror cycle that changes the actually effective suction stroke, reduces the cylinder volume at the start of compression, and reduces pump loss.

そして図14に示すように、負荷が小さいほど、電極に印加する短パルス高電圧の印加時間Tdをより短く設定し、印加電圧Vdをより高く設定する。   And as shown in FIG. 14, the application time Td of the short pulse high voltage applied to an electrode is set shorter and the applied voltage Vd is set higher as the load is smaller.

機械圧縮比は固定されており負荷が小さいほど吸気弁の作動角を縮小して有効吸入ストロークを小さくする場合は、負荷が小さいほど実圧縮比が低下し、筒内圧力、温度が低下し、着火及び燃焼に不利になる。   When the mechanical compression ratio is fixed and the operating angle of the intake valve is reduced and the effective intake stroke is reduced as the load is reduced, the actual compression ratio is reduced as the load is reduced, and the in-cylinder pressure and temperature are reduced. It is disadvantageous for ignition and combustion.

そこで本実施形態では、負荷が小さいほど印加電圧を大きくした。このようにすることで加速電子のエネルギが増し(エネルギの時間的集約が図られる)ことで、燃焼安定性がよくなる。その一方で負荷が小さいほど、電極に印加する短パルス高電圧の印加時間を短くした。このようにすることで、過剰な印加時間によるアーク放電化を抑制し、コロナ放電を確実に実現できる。   Therefore, in the present embodiment, the applied voltage is increased as the load is reduced. By doing so, the energy of the accelerated electrons is increased (the energy is collected over time), and the combustion stability is improved. On the other hand, the shorter the load, the shorter the application time of the short pulse high voltage applied to the electrode. By doing in this way, the arc discharge by excessive application time can be suppressed and corona discharge can be implement | achieved reliably.

(第5実施形態)
図15は、本発明によるエンジン点火装置の第5実施形態の制御マップの一例を示す図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 15 is a diagram showing an example of a control map of the fifth embodiment of the engine ignition apparatus according to the present invention.

本実施形態では、希薄燃焼又はEGR(Exhaust Gas Recirculation)による希釈燃焼によって負荷調整する。このようにすれば、比熱比κが向上し、冷却損失の低減により熱効率が向上する。そしてこの場合は、負荷の低下にともなって混合比濃度が薄くなるので、図9にも示したように、印加電圧を高く設定することが望ましい。そこで図15(A)に示すように負荷が小さいほど印加電圧Vdを高くする。   In this embodiment, the load is adjusted by lean combustion or dilution combustion by EGR (Exhaust Gas Recirculation). In this way, the specific heat ratio κ is improved, and the thermal efficiency is improved by reducing the cooling loss. In this case, since the mixing ratio concentration decreases as the load decreases, it is desirable to set the applied voltage high as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 15A, the applied voltage Vd is increased as the load is reduced.

さらに図15(B)に示すように負荷の低下にともなって、電極に印加する短パルス高電圧の印加時間Tdを短くし、印加電圧Vdを高く設定してもよい。   Further, as shown in FIG. 15B, as the load decreases, the application time Td of the short pulse high voltage applied to the electrodes may be shortened and the applied voltage Vd may be set higher.

このようにすれば、低負荷時において希薄又は希釈率が増し燃焼安定性が悪化しても安定燃焼が可能になる。   In this way, stable combustion is possible even when the dilution or dilution ratio increases and combustion stability deteriorates at low loads.

また図示しないが、筒内圧力、筒内ガス密度、混合気濃度を考慮して、図7〜図9の特性を勘案して印加電圧Vd及び印加時間Tdを同時に制御してもよい。   Although not shown, the applied voltage Vd and the applied time Td may be simultaneously controlled in consideration of the characteristics shown in FIGS. 7 to 9 in consideration of the in-cylinder pressure, the in-cylinder gas density, and the gas mixture concentration.

希薄燃焼又はEGRによる希釈燃焼によって負荷調整する場合には、負荷の低下にともなって、混合気が希薄化又はEGRガスによる希釈化される。   When the load is adjusted by lean combustion or dilution combustion by EGR, the air-fuel mixture is diluted or diluted by EGR gas as the load decreases.

そこで本実施形態では、負荷が小さいほど、電極に印加する短パルス高電圧の印加電圧を高くするようにした。このようにすることで、極低負荷時においても安定した希薄又は希釈燃焼が可能である。   Therefore, in this embodiment, the applied voltage of the short pulse high voltage applied to the electrode is increased as the load is reduced. By doing so, stable lean or diluted combustion is possible even at extremely low loads.

さらに負荷が小さいほど、電極に印加する短パルス高電圧の印加電圧を高くするとともに、印加時間を短くすることで、コロナ放電において、より高い電圧を印加することができ、高エネルギの加速電子による燃焼反応が促進され、極低負荷時においてもさらに安定した希薄又は希釈燃焼を実現できる。   In addition, the smaller the load, the higher the applied voltage of the short pulse high voltage applied to the electrode and the shorter the application time, so that a higher voltage can be applied in the corona discharge, which is caused by high-energy accelerated electrons. The combustion reaction is promoted, and even more stable lean or diluted combustion can be realized even at extremely low loads.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。   Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention.

たとえば、検出値はセンサによって直接検出しても他の検出値に基づいて計算することで間接的に検出してもよい。   For example, the detection value may be detected directly by a sensor or indirectly by calculating based on another detection value.

本発明によるエンジン点火装置の第1実施形態を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing a 1st embodiment of an engine ignition device by the present invention. コロナ放電時の状態を示す放電電極の先端付近の拡大図である。It is an enlarged view near the front-end | tip of the discharge electrode which shows the state at the time of corona discharge. コロナ放電及びアーク放電による電力消費を説明する図である。It is a figure explaining the power consumption by corona discharge and arc discharge. 本発明によるエンジン点火装置の第1実施形態の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of 1st Embodiment of the engine ignition device by this invention. 目標トルクを求めるための特性マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the characteristic map for calculating | requiring a target torque. 本発明によるエンジン点火装置の第2実施形態の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of 2nd Embodiment of the engine ignition device by this invention. 筒内圧力に基づいて印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定するための特性マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the characteristic map for setting the applied voltage Vd and the application time Td based on the in-cylinder pressure. 筒内ガス密度に基づいて印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定するための特性マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the characteristic map for setting the applied voltage Vd and the application time Td based on the in-cylinder gas density. 混合気濃度に基づいて印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定するための特性マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the characteristic map for setting the applied voltage Vd and the application time Td based on the air-fuel mixture concentration. 本発明によるエンジン点火装置の第3実施形態の印加電圧Vd及び印加時間Tdの設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the applied voltage Vd and the application time Td of 3rd Embodiment of the engine ignition apparatus by this invention. 本発明によるエンジン点火装置の第4実施形態を適用するエンジンの可変動弁機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the variable valve mechanism of the engine to which 4th Embodiment of the engine ignition device by this invention is applied. 可変動弁機構の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a variable valve mechanism. 可変動弁機構による吸気バルブのリフト量及び開閉時期を示す図である。It is a figure which shows the lift amount and opening / closing timing of the intake valve by a variable valve mechanism. 負荷に応じて電極に印加する短パルス高電圧の印加時間及び印加電圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the application time of the short pulse high voltage applied to an electrode according to load, and an applied voltage. 本発明によるエンジン点火装置の第5実施形態の制御マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control map of 5th Embodiment of the engine ignition device by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン点火装置
11 放電電極(放電手段)
11a 中心電極(正極)
11b 側方電極(負極)
11c 絶縁体
12 短パルス高電圧発生器
12a パルス発生部
12b 高電圧発生部
20 エンジン
21 燃焼室
70 コントローラ
ステップS1,S22 エンジン状態検出手段
ステップS4,S23 放電制御手段
10 Engine ignition device 11 Discharge electrode (discharge means)
11a Center electrode (positive electrode)
11b Side electrode (negative electrode)
11c Insulator 12 Short pulse high voltage generator 12a Pulse generator 12b High voltage generator 20 Engine 21 Combustion chamber 70 Controller Steps S1, S22 Engine state detection means Steps S4, S23 Discharge control means

Claims (2)

エンジンの燃焼室に配置される正極及び負極の電極を含み、短パルス高電圧が印加されると低温プラズマによるコロナ放電を発生し、その後正極及び負極が電気的に短絡すると熱化プラズマによるアーク放電を発生する放電手段によってエンジンの点火を制御するエンジン点火制御装置であって、
前記エンジンは、負荷に応じて吸気弁の開閉を制御して吸入空気量を制御可能なエンジンであり、
点火時期におけるエンジン状態を検出するエンジン状態検出手段と、
吸気弁の開閉を制御して有効吸入ストロークを小さくする場合は、
前記放電手段による放電がアーク放電に遷移せずコロナ放電を維持するように、前記エンジン状態として検出された負荷が低いほど、放電手段に印加する短パルス高電圧の印加電圧は高く、印加時間は短くする放電制御手段と、
を有することを特徴とするエンジン点火制御装置。
Includes positive and negative electrodes arranged in the combustion chamber of the engine. When short pulse high voltage is applied, corona discharge is generated by low temperature plasma, and then arc discharge by thermal plasma when the positive and negative electrodes are electrically short-circuited. An engine ignition control device that controls engine ignition by a discharge means that generates
The engine is an engine capable of controlling an intake air amount by controlling opening and closing of an intake valve according to a load,
Engine state detecting means for detecting the engine state at the ignition timing;
When reducing the effective intake stroke by controlling the opening and closing of the intake valve,
The lower the load detected as the engine state, the higher the applied voltage of the short pulse high voltage applied to the discharge means, and the application time is such that the discharge by the discharge means does not transition to arc discharge and maintains corona discharge. Discharge control means for shortening;
An engine ignition control device comprising:
エンジンの燃焼室に配置される正極及び負極の電極を含み、短パルス高電圧が印加されると低温プラズマによるコロナ放電を発生し、その後正極及び負極が電気的に短絡すると熱化プラズマによるアーク放電を発生する放電手段によってエンジンの点火を制御するエンジン点火制御装置であって、
前記エンジンは、希薄燃焼又はEGRによる希釈燃焼によって負荷を制御可能なエンジンであり、
点火時期におけるエンジン状態を検出するエンジン状態検出手段と、
混合気が希薄化又はEGRガスによる希釈化される場合は、
前記放電手段による放電がアーク放電に遷移せずコロナ放電を維持するように、前記エンジン状態として検出された負荷が低いほど、放電手段に印加する短パルス高電圧の印加電圧は高く、印加時間は短くする放電制御手段と、
を有することを特徴とするエンジン点火制御装置。
Includes positive and negative electrodes arranged in the combustion chamber of the engine. When short pulse high voltage is applied, corona discharge is generated by low temperature plasma, and then arc discharge by thermal plasma when the positive and negative electrodes are electrically short-circuited. An engine ignition control device that controls engine ignition by a discharge means that generates
The engine is an engine whose load can be controlled by lean combustion or dilution combustion by EGR,
Engine state detecting means for detecting the engine state at the ignition timing;
If the mixture is diluted or diluted with EGR gas,
The lower the load detected as the engine state, the higher the applied voltage of the short pulse high voltage applied to the discharge means, and the application time is such that the discharge by the discharge means does not transition to arc discharge and maintains corona discharge. Discharge control means for shortening;
An engine ignition control device comprising:
JP2007077222A 2007-03-23 2007-03-23 Engine ignition control device Expired - Fee Related JP5082530B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007077222A JP5082530B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Engine ignition control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007077222A JP5082530B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Engine ignition control device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012100371A Division JP2012140970A (en) 2012-04-25 2012-04-25 Engine ignition control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008232122A JP2008232122A (en) 2008-10-02
JP5082530B2 true JP5082530B2 (en) 2012-11-28

Family

ID=39905213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007077222A Expired - Fee Related JP5082530B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Engine ignition control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5082530B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5458276B2 (en) * 2009-02-18 2014-04-02 国立大学法人 千葉大学 Ignition method for internal combustion engine
JP5383404B2 (en) * 2009-09-25 2014-01-08 日本碍子株式会社 Ignition device for internal combustion engine
EP2534369A2 (en) * 2010-02-12 2012-12-19 Federal-Mogul Ignition Company Intentional arcing of a corona igniter
US9181920B2 (en) * 2011-04-04 2015-11-10 Federal-Mogul Ignition Company System and method for detecting arc formation in a corona discharge ignition system
DE102012100841B3 (en) * 2012-02-01 2013-05-29 Borgwarner Beru Systems Gmbh Method for controlling ignition of fuel-air mixture in cyclically operating combustion engine, involves providing output power of two maxima, preferably three maxima by one or more corona discharges in operating cycle of engine
JP5939022B2 (en) * 2012-05-14 2016-06-22 日産自動車株式会社 Ignition control device and ignition control method for internal combustion engine
JP6554381B2 (en) * 2015-10-06 2019-07-31 株式会社Soken Ignition device
WO2019092907A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-16 三菱電機株式会社 Ignition device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4996967A (en) * 1989-11-21 1991-03-05 Cummins Engine Company, Inc. Apparatus and method for generating a highly conductive channel for the flow of plasma current
JPH0666236A (en) * 1992-08-20 1994-03-08 Honda Motor Co Ltd Plasma-jet ignition device
JP3297328B2 (en) * 1996-11-06 2002-07-02 三菱重工業株式会社 Ignition device for internal combustion engine
JP3881783B2 (en) * 1997-08-07 2007-02-14 株式会社日立製作所 Variable valve operating device for internal combustion engine
JP2000110697A (en) * 1998-10-09 2000-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Lean burn gas engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008232122A (en) 2008-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5082530B2 (en) Engine ignition control device
JP2012140970A (en) Engine ignition control device
JP5228450B2 (en) Operation control device and operation control method for internal combustion engine
JP5119879B2 (en) Non-equilibrium plasma discharge control device and non-equilibrium plasma discharge control method for internal combustion engine
JP4946173B2 (en) Internal combustion engine
US7644698B2 (en) Non-equilibrium plasma discharge type ignition device
EP2020503A2 (en) Non-equilibrium plasma discharge type ignition device
US8191514B2 (en) Ignition control for reformate engine
JP5363969B2 (en) In-cylinder injection engine
JP2008121462A (en) Ignition device of internal combustion engine
JP5079754B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2008240547A (en) Engine ignition control device
WO2015068009A1 (en) Control system for spark-ignition internal combustion engine
JP2010037947A (en) Internal combustion engine
JP4735365B2 (en) Combustion control device for compression self-ignition engine
US9488125B2 (en) Control device of direct-injection engine
JP2008111371A (en) Ignition device of reciprocating engine
JP2004263612A (en) Control device of internal combustion engine
JP6179441B2 (en) Engine control device
JP4470724B2 (en) Sub-chamber internal combustion engine
US11346317B1 (en) Ignition system for dual mode ignition and engine having the same
JP7056229B2 (en) Premixed compression ignition engine controller
JP6217493B2 (en) Control unit for direct injection gasoline engine
JP2020037894A (en) Premixed compression ignition engine
JP2015190367A (en) Control device of direct injection gasoline engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110510

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110706

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120425

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20120507

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120703

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120718

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120807

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120820

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5082530

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees