JPH0351907B2

JPH0351907B2 -

Info

Publication number: JPH0351907B2
Application number: JP57180293A
Authority: JP
Inventors: Noboru Hashimoto; Akio Nagao
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-10-13
Filing date: 1982-10-13
Publication date: 1991-08-08
Also published as: JPS5968567A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ピストン上面および該ピストン上面
に対向するシリンダヘツド内壁の少なくとも一方
に部分的に凹部を設け、ピストンが上死点にある
ときに、シリンダヘツド内壁面とピストン上面と
の間に上記凹部よりなる燃焼室と微小間隙のスキ
ツシユゾーンとを形成した燃焼室構造を有する型
式のエンジンに関するものである。

この型式のエンジンは、従来公知であり、小さ
いＳ／Ｖ比を有する燃焼室をコンパクトに形成で
き、スキツシユゾーンの混合気を燃焼室内に強い
圧力で押し込むことができるので高い圧縮比を得
ることができ、燃焼性を向上できる利点がある。

ところで、特開昭55−29059号公報には、スキ
ツシユゾーンと燃焼室の夫々に点火プラグを臨設
し、スキツシユゾーンの点火プラグを燃焼室の点
火プラグより先に点火させ、この点火プラグで着
火された混合気が燃焼室内に押し込まれるのを待
つて燃焼室の点火プラグを点火させることによつ
て良好な燃焼性を得るようにしたものが提案され
ている。

しかしながら、実際の上記形式のエンジンで
は、ピストンの上昇に伴なつてスキツシユゾーン
から燃焼室に押し込まれる混合気の流速は極めて
早く、しかもスキツシユゾーンはＳ／Ｖ比が大き
くもともと燃焼性の悪い領域であるため、スキツ
シユゾーンの点火プラグを先に点火させてもこの
領域の混合気を有効に燃焼させることはできず、
上記の提案は実際上さほど有効な対策とは言い難
い。

一方、燃焼室内に押し込まれた混合気の燃焼に
ついてみると、燃焼室に臨設した点火プラグの点
火によつて混合気は爆発的な燃焼を開始するが、
その火炎は点火プラグを中心に放射状に伝播さ
れ、火炎伝播に伴なつて生ずる圧力波によつて燃
焼室周囲の混合気は未燃焼のままスキツシユゾー
ンに逆に押し込まれ、未燃焼ガスHC、COが多量
に発生するといつた問題がある。

本発明は、かかる問題を解決すべくなされたも
のであつて、燃焼室からスキツシユゾーンに押込
まれようとする未燃焼ガスを確実に燃焼させて、
HCやCOの発生を有効に抑制することができる点
火構造を備えたエンジンの点火装置を提供せんと
するものである。

即ち、本発明は、ピストン上面およびピストン
上面に対向するシリンダヘツド内壁の少なくとも
一方に部分的に設けた凹部よりなる燃焼室と、燃
焼室を取囲む微小間隙とに、夫々主点火プラグ、
補助点火プラグを臨設し、主点火プラグの点火時
期は、エンジンの運転状態に応じて出力性能およ
び燃費性能にとつて最も有利な時期に設定する一
方、主点火プラグの点火時期から運転状態に応じ
て設定される時間遅らせて補助点火プラグを点火
させる制御回路を設け、主点火プラグの点火によ
つて発生した火炎の伝播に伴なつて未燃焼ガスが
燃焼室からスキツシユゾーンに押込まれようとす
るタイミングに合せて、補助点火プラグの点火に
よつて発生する火炎をスキツシユゾーンから燃焼
室との境界に集めて、未燃焼ガスのスキツシユゾ
ーンへの流入を阻止する、換言すれば、未燃焼ガ
スを燃焼室内に閉込めておいて燃焼室内で完全燃
焼させるようにしたものである。

以下、図示の実施例に基づいて本発明をより具
体的に説明する。

第１図および第２図に示すように、ピストン１
の上面１ａに対向するシリンダヘツド内壁２には
その一部に凹部３を設け、第２図に示すように、
ピストン１がその上死点に達したときに、ピスト
ン１の上面１ａとこれに対向するシリンダ内壁２
との間に、凹部３よりなる燃焼室４と、燃焼室４
周囲の微小間隙よりなるスキツシユゾーン５とを
形成する。

そして、スキツシユゾーン５を形成するシリン
ダヘツド内壁部分２ａには、吸気通路６に連通す
る吸気ポート７を開口させる一方、上記凹部３の
ほぼ中央には排気通路８に連通する排気ポート９
を開口させ、これら吸、排気ポート７，９を吸、
排気弁１０，１１によりエンジン回転に同期して
夫々異なるタイミングで開閉するようにしてい
る。

第１図に仮想線で夫々示すように、燃焼室４を
形成する凹部３およびスキツシユゾーン５を形成
するシリンダヘツド内壁部分２ａには、主点火プ
ラグ１２、補助点火プラグ１３を夫々臨設し、基
本的には、主点火プラグ１２の点火作動の後、設
定時間遅れて補助点火プラグ１３を点火作動し、
燃焼室４内に発生する火炎が燃焼室４とスキツシ
ユゾーン５との境界にほぼ達するタイミングに合
せて、補助点火プラグ１３によつて発生させたス
キツシユゾーン５の火炎を燃焼室４との境界に集
め、これによつて未燃焼ガスのスキツシユゾーン
５への押込みを阻止するとともに、燃焼室４から
スキツシユゾーン５に向う火炎と、スキツシユゾ
ーン５から燃焼室４に向かう火炎の両方で、未燃
焼ガスを完全燃焼させるようにしたものである。

上記主点火プラグ１２および補助点火プラグ１
３の各点火時間の設定および点火駆動は、第３図
に示す駆動制御回路によつて行なう。

第３図において、１４はエンジン回転数（クラ
ンク角）を検出する回転センサ、１５はスロツト
ル弁（図示せず）下流の吸気負圧を検出する負圧
センサ、１６は主点火プラグ１２の点火時期を設
定する主点火時期設定回路、１７は主点火プラグ
１２の点火時期に対し、所要の遅れ角でもつて補
助点火プラグ１３の点火時期を設定する補助点火
時期設定回路、１８は主点火時期設定回路１６か
ら出力される主点火時期設定信号ａおよび補助点
火時期設定回路１７から出力される補助点火時期
設定信号ｂを各一方入力とするオアゲート、１９
はイグニツシヨンコイル、２０はイグニツシヨン
スイツチ、２１はバツテリ、２２はイグニツシヨ
ンコイル１９のスイツチングトランジスタで、オ
アゲート１８を介して主点火時期設定信号ａ、補
助点火時期設定信号ｂのいずれか一方が印加され
たときにオンしてイングニツシヨンコイル１９を
駆動し、２次側コイル１９ａから高電圧の駆動信
号ｃを出力する。

また、２３は主点火プラグ１２、補助点火プラ
グ１３に対する切替スイツチ、２４は主点火時期
設定信号ａが入力されたときには、切替スイツチ
２３の主点火プラグ１２側接点２３ａに、また補
助点火時期設定信号ｂが入力されたときには、補
助点火プラグ１３側接点２３ｂに切替接点２３ｃ
を切替えておく切替指令回路である。

上記主点火時期設定回路１６は、第４図に例示
するように、その時々のエンジン運転状態に応じ
たエンジン回転数と、吸気負圧とをパラメータと
するマツプMaplによつて、主点火プラグ１２の
点火時期を設定する。

このマツプMap1は、よく知られているよう
に、エンジン回転数一定の曲線l₁、l₂、…、l_iと吸
気負圧一定の曲線m₁、m₂、…、m_jとでエンジン
運転状態を区画して、各区画ごとに主点火プラグ
１２の点火進角度を設定しうるようにしたもので
ある。このマツプMap1の設定は、基本的には、
ピストン１が上死点付近にまで上昇したときに燃
焼圧が最大となるような設定とし、主点火プラグ
１２による点火によつてエンジン出力および燃費
性能を実質的に支配するようにしている。

この場合、例えば吸気負圧一定の曲線m₁で示
されるように、エンジンの高回転時には進角度を
大きく設定して着火時期を早めるようにし、ま
た、エンジン回転数一定の曲線l₂で示されるよう
に、吸気負圧が高い場合には、吸気ポート７側と
排気ポート９側との圧力差が大きくなつて排気ガ
スが逆流し燃焼速度が遅くなるため、進角度を大
きくとつて早目に点火させる設定とする。

また、補助点火時期設定回路１７は、第５図に
示す如きマツプMap2によつて、主点火プラグ１
２の点火時期に対する遅れ角を定めて、この遅れ
角によつて補助点火プラグ１３の点火時期を設定
する。

このマツプMap2は、マツプMap1と同様、エ
ンジン回転数一定の曲線p₁、…、P_iと吸気負圧一
定の曲線q₁、…、q_jとによつてエンジン運転状態
を各区画に分割し、実際のエンジン運転状態がど
の区画に属するかによつて、その運転状態におけ
る補助点火プラグ１３の主点火プラグ１２に対す
る遅れ角を定めるものであつて、この遅れ角の設
定は、基本的には、前述した如く、主点火プラグ
１２の点火によつて火炎が発生し、この火炎が燃
焼室４とスキツシユゾーン５との境界にまで伝播
されるタイミングを見計らつて、そのタイミング
に補助点火プラグ１３によつて発生されるスキツ
シユゾーン５の火炎が燃焼室４との境界にほぼ達
するように設定する。

したがつて、吸気負圧が高く、吸、排気ポート
７，９間のポート圧力差が大きくなつて排気ガス
が逆流する運転状態や、第５図にハツチングで示
したアイドル運転時には、燃焼速度が遅くなるた
め、遅れ角を大きく設定する。

次に、第３図に示す駆動制御回路の作用につい
て説明する。

まず、主点火時期設定回路１６は、回転センサ
１４、負圧センサ１５からその時点でのエンジン
回転数および吸気負圧を読込んで、マツプMap1
により主点火プラグ１２の点火進角度を定め、こ
の点火進角度に対応したタイミングで主点火時期
設定信号ａを出力し、オアゲート１８を開いてス
イツチングトランジスタ２２をオンし、イグニツ
シヨンコイル１９を駆動し、その駆動信号ｃによ
つて主点火プラグ１２を点火作動させる。なお、
この時点では、切替スイツチ２３は切替指令回路
２４によつて主点火プラグ側接点２３ａ側に接続
されている。

切替指令回路２４は、主点火プラグ１２の点火
が終了すると、遅滞なく切替スイツチ２３に切替
指令を出して、切替スイツチ２３を補助点火プラ
グ側接点２３ｂに切替えておく。

一方、補助点火時期設定回路１７は、読込んだ
エンジン回転数および吸気負圧から、当該運転状
態に対応した補助点火プラグ１３の遅れ角をマツ
プMap2から算定しておき、主点火時期設定回路
１６から主点火時期設定信号ａが出力されると、
これを受けて算定した遅れ角に対応した所定のタ
イミングで補助点火時期設定信号ｂを出力し、オ
アゲート１８を開いて、再度イグニツシヨンコイ
ル１９を駆動する。この場合、切替スイツチ２３
は補助点火プラグ側接点２３ｂに切替えられてい
るので、今回の駆動信号ｃは補助点火プラグ１３
に印加され、補助点火プラグ１３が点火作動され
る。

なお、以上の説明では、シリンダヘツド内壁２
に凹部３を設け、凹部３に排気ポート９を開口さ
せ、スキツシユゾーン５を形成するシリンダヘツ
ド内壁部分２ａに吸気ポート７開口させる構造と
したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、凹部をピストン１側に設けるようにしてもよ
く、ピストン１とシリンダヘツド内壁２の双方に
凹部を設けてもよく、吸、排気ポート７，９の開
口位置を種々の設定としうることはいうまでもな
い。

主点火プラグ１２および補助点火プラグ１３の
配置についても同様である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、未燃焼ガスを燃焼室内に封じ込んで完全燃焼
させることができ、HC、COの発生を抑制するこ
とができ、それだけ燃費を向上することができ
る。

また、主点火プラグによつて実質的な燃焼を支
配させる設定とし、補助点火プラグを主点火プラ
グより遅らせて点火作動させるようにしているた
め、補助点火プラグの点火時期は（dp／dθ）
（ｐ；ピストン内圧力、θ；クランク角）が小さ
い時期となるため、補助点火プラグの点火にとも
なつて発生する騒音を小さくできる利点も得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシリンダヘツ
ド内壁の要部平面説明図、第２図は第１図の−
線方向に沿つた気筒の要部垂直断面図、第３図
は主および補助点火プラグの駆動制御回路のブロ
ツク説明図、第４図、第５図は夫々主点火プラグ
および補助点火プラグの各点火時期の設定に際し
て用いるマツプを示すグラフである。１……ピストン、１ａ……ピストン上面、２…
…シリンダヘツド内壁、３……凹部、４……燃焼
室、５……スキツシユゾーン、１２……主点火プ
ラグ、１３……補助点火プラグ、１４……回転セ
ンサ、１５……負圧センサ、１６……主点火時期
設定回路、１７……補助点火時期設定回路、１９
……イグニツシヨンコイル。

Claims

【特許請求の範囲】１ピストン上面および該ピストン上面に対向す
るシリンダヘツド内壁の少なくとも一方に部分的
に凹部を設け、ピストンが上死点にあるときに、
シリンダヘツド内壁面とピストン上面との間に上
記凹部よりなる燃焼室と微小間〓のスキツシユゾ
ーンとを形成するように構成したエンジンにおい
て、上記燃焼室に主点火プラグを臨設するととも
に、上記スキツシユゾーンに補助点火プラグを臨
設する一方、上記主点火プラグを運転状態に応じ
て出力および燃費に対して最適な点火時期に点火
作動させ、補助点火プラグは上記主点火プラグの
点火時期より運転状態に応じて設定される時間だ
け遅れて点火作動させる制御回路を備えたことを
特徴とするエンジンの点火装置。