JPH05141336A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

内燃機関の点火装置

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JPH05141336A
JPH05141336A JP3307908A JP30790891A JPH05141336A JP H05141336 A JPH05141336 A JP H05141336A JP 3307908 A JP3307908 A JP 3307908A JP 30790891 A JP30790891 A JP 30790891A JP H05141336 A JPH05141336 A JP H05141336A
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ignition
engine
internal combustion
spark
combustion engine
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JP3307908A
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Kiyoshi Shimizu
潔 清水
Eizou Umiyama
英造 海山
Kazuya Iwamoto
和也 岩本
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/02Arrangements having two or more sparking plugs

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 1気筒に複数の点火プラグを有する内燃機関
において、点火プラグの着火数を適切に制御する。 【構成】 内燃機関の冷却水温が低い冷機時に2点着火
を選択することにより、燃料の着火性能と燃焼速度の低
下を防止し、冷却水温が高い暖機時に1点着火を選択す
ることにより、燃焼速度過大によるNOX の増加を防止
する。また、暖機域においてもEGR量が大きい場合に
は2点着火を選択し、燃焼変動の減少、燃費の低減、H
Cの減少を図るとともに、減速フュエルカット中には無
条件で2点着火を選択し、点火プラグのくすぶりを防止
する。更に、低負荷時に吸気弁の閉弁時期が早められる
内燃機関において、低負荷時に2点着火を選択すること
により、燃料の着火性能と燃焼性能の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の点火装置に関
し、特に、1気筒に2個以上の点火プラグを備え、機関
運転状態に応じて前記点火プラグの点火数を制御する内
燃機関の点火装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の各気筒に2個の点火プラグを
設け、内燃機関の負荷の大小に応じて前記2個の点火プ
ラグの両方を点火する2点着火と、その一方のみを点火
する1点着火を切替え制御して排気ガス中のNOX の低
減を図るものが知られている(特開昭52−63531
号公報、特開昭56−124676号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
機関温度が低い状態では、吸気管に付着する燃料の増加
や燃料の霧化が不十分になることにより空燃費が変動
し、その結果点火プラグによる着火性能が不安定になる
問題がある。
【0004】また、吸気弁の開閉タイミングを調整する
ことにより要求負荷に応じて吸入空気量を制御する吸気
弁開閉制御機構を備えた内燃機関では、アイドリング時
のような極低負荷時に吸気弁開弁期間が非常に短くなっ
て吸気弁が閉じた後に長い断熱膨張期間を経て圧縮行程
に入るため、圧縮時の最高温度が充分に増加せずに点火
プラグによる着火性能が不安定になる問題がある。
【0005】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、内燃機関の種々の運転状態に応じて適切な着火性能
を得ることが可能な内燃機関の点火装置を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、1気筒に2個以上の点火プラグを備え、
機関運転状態に応じて前記点火プラグの点火数を制御す
る内燃機関の点火装置において、機関温度が所定値以下
の状態において前記点火プラグの全てを点火する全点着
火を行い、機関温度が所定値以上の状態において前記点
火プラグの少なくとも1個の点火を休止する点火数減少
着火を行う点火制御手段を備えたことを第1の特徴とす
る。
【0007】また本発明は前述の第1の特徴に加えて、
前記点火制御手段が、機関温度によらず、EGR還流量
が所定値以上の状態である場合には全点着火を行うこと
を第2の特徴とする。
【0008】また本発明は、1気筒に2個以上の点火プ
ラグを備えるとともに、吸気弁の開閉タイミングを調整
することにより要求負荷に応じて吸入空気量を制御する
吸気弁開閉制御機構を備え、機関運転状態に応じて前記
点火プラグの点火数を制御する内燃機関の点火装置にお
いて、機関負荷が所定値以下の状態において前記点火プ
ラグの全てを点火する全点着火を行い、機関負荷が所定
値以上の状態において前記点火プラグの少なくとも1個
の点火を休止する点火数減少着火を行う点火制御手段を
備えたことを第3の特徴とする。
【0009】また本発明は前述の第3の特徴に加えて、
前記点火制御手段が、機関負荷によらず、機関温度が所
定値以下の状態である場合には全点着火を行うことを第
4の特徴とする。
【0010】また本発明は前述の第1〜第4の何れかの
特徴に加えて、前記点火制御手段が、機関温度および機
関負荷によらず、機関がフュエルカット状態にある場合
には全点着火を行うことを第5の特徴とする。
【0011】また本発明は、1気筒に2個以上の点火プ
ラグを備え、機関運転状態に応じて前記点火プラグの少
なくとも1個の点火を休止する内燃機関の点火装置にお
いて、点火を休止する点火プラグを所定期間毎に交替さ
せる点火制御手段を備えたことを第6の特徴とする。
【0012】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【0013】図1〜図3に示すように、4気筒内燃機関
EにおけるシリンダブロックBC には4個のシリンダC
が並設されており、各シリンダCにそれぞれ摺動自在に
嵌合されるピストンPとシリンダブロックBC の上面に
結合されるシリンダヘッドH C との間には燃焼室Rがそ
れぞれ形成される。而して各シリンダCに対応する部分
でシリンダヘッドHC には、燃焼室Rの天井面に開口す
る一個の吸気弁口1と、該吸気弁口1に接続する吸気ポ
ート2と、燃焼室Rの天井面に開口する一個の排気弁口
3と、該排気弁口3に接続する排気ポート4とが穿設さ
れるとともに、前記吸気弁口1を開閉する吸気弁V
INと、前記排気弁口3を開閉する排気弁VEXとが開閉移
動可能に配設される。吸気弁VINとシリンダヘッドHC
との間には該吸気弁VINを閉弁方向に付勢する弁ばね5
が縮設され、排気弁VEXとシリンダヘッドHC との間に
は該排気弁VEXを閉弁方向に付勢する弁ばね6がそれぞ
れ縮設される。またシリンダヘッドHC には、燃焼室R
の天井面に臨むように、各1個の吸気側点火プラグPIN
と排気側点火プラグPEXとが配設される。
【0014】一方、シリンダヘッドHC の上部には、吸
気弁VINの軸線延長上に軸線を有して各シリンダCの配
列方向に延びるとともに図示しないクランクシャフトに
1/2の減速比で連動連結される吸気弁側カムシャフト
INと、排気弁VEXの軸線延長上に軸線を有して各シリ
ンダCの配列方向に延びるとともに図示しないクランク
シャフトに1/2の減速比で連動連結される排気弁側カ
ムシャフトSEXが回転自在に支承される。
【0015】而して吸気弁側カムシャフトSINと各シリ
ンダCにおける吸気弁VINとの間には油圧駆動ユニット
INがそれぞれ配設され、排気弁側カムシャフトSEX
各シリンダCにおける排気弁VEXとの間には油圧駆動ユ
ニットDEXがそれぞれ配設される。
【0016】吸気弁VINを開閉駆動するための油圧駆動
ユニットDINは、各シリンダCに対応してシリンダヘッ
ドHC に結合される支持ブロック7に、各シリンダCに
おける吸気弁VINに個別に対応する弁駆動ピストン8、
カム従動ピストン9、および油圧解放弁10がそれぞれ
配設されて成る。また各シリンダCに対応する部分で吸
気弁側カムシャフトSINには、吸気弁VINに個別に対応
する吸気カム11INが一体に設けられる。
【0017】支持ブロック7には吸気弁VINの上方位置
に対応して該吸気弁VINと同軸であるシリンダ体12が
固定され、また有底円筒状に形成されるとともに前記カ
ム11INにに摺接するリフタ13が、前記シリンダ体1
2と同一軸線上で支持ブロック7の上部に摺動可能に嵌
合される。シリンダ体12は、その軸方向中間部に隔壁
121 を有して基本的に円筒状に形成されるものであ
り、該シリンダ体12の下部には隔壁121との間に油
圧室14を形成する前記弁駆動ピストン8が摺動自在に
嵌合され、シリンダ体12の上部には、隔壁121 との
間に油圧発生室15を形成する前記カム従動ピストン9
がそれぞれ摺動自在に嵌合される。
【0018】弁駆動ピストン8の前端すなわち下端は対
応する吸気弁VINの後端に当接されるものであり、した
がって該弁駆動ピストン8は、その背面を油圧室14に
臨ませて吸気弁VINに連動連結される。またカム従動ピ
ストン9の後端すなわち上端はリフタ13にそれぞれ当
接されており、吸気カム11INの回転作動によりリフタ
13を介してカム従動ピストン9が軸方向に駆動され、
カム従動ピストン9の前面が臨む油圧発生室15に吸気
弁側カムシャフトSINの回転に応じた油圧が発生する。
【0019】ところで、油圧発生室15および油圧室1
4間は、吸気弁VINが全閉位置から所定量だけリフトし
た状態から全開状態までの間では連通状態にあり、また
吸気弁VINが全閉位置から所定量だけリフトするまで
は、油圧発生室15から油圧室14への作動油の流通の
みを許容する前記チェック弁16ならびに油圧室14か
ら油圧発生室15への作動油の戻り量を制限する絞り機
構を介して連通する。前記絞り機構は、シリンダ体12
の側壁に形成した切欠きと弁駆動ピストン8の上端に形
成した切欠きとから構成され、両切欠きの一致により形
成される絞りを介して油圧室14から油圧発生室15に
戻る作動油の流れに抵抗を与えるようになっている。
【0020】而して、吸気弁VINの全閉状態では、油圧
駆動ユニットDINは図2で示す状態にあり、この図2の
状態からカムシャフトSINの回転に応じて吸気カム11
INによりリフタ13が押下げられると、それによりカム
従動ピストン9が下方に押圧駆動され、油圧発生室15
の容積が収縮せしめられ、油圧発生室15内の作動油は
チェック弁16および前記絞り機構を介して油圧室14
に導入される。したがって油圧室14の油圧が大とな
り、弁駆動ピスン8が下方に押下げられて吸気弁VIN
弁ばね5のばね力に抗して開弁駆動される。また吸気弁
INが全開状態になった後に、吸気カム11INによるリ
フタ13への押圧力が解除されると、吸気弁VINは弁ば
ね5のばね力により上方すなわち閉弁方向に駆動され
る。この吸気弁VINの閉弁作動により弁駆動ピストン8
も上方に押上げられ、油圧室14の作動油は油圧発生室
15に戻されるが、その閉弁行程の後半部分で油圧室1
4および油圧発生室15間にチェック弁16および絞り
機構が介在するようになってからは、油圧室14から油
圧発生室15への作動油の戻り量が前記絞り機構によっ
て制限され、吸気弁VINの上方への移動速度すなわち閉
弁速度が閉弁作動途中から緩められ、それにより着座時
の衝撃が緩和されることになる。
【0021】上記油圧室14および油圧発生室15の油
圧を解放すると、油圧室14は弁ばね5のばね力に打勝
って吸気弁VINを開弁させる伝達機能を失うことにな
り、吸気カム11INがリフタ13を下方に押圧しても吸
気弁VINは前記油圧解放時から弁ばね5の弾発力により
閉弁作動を開始し、油圧室14の容積は縮小する。
【0022】油圧解放弁10は、上述の油圧室14およ
び油圧発生室15からの油圧の解放時期すなわち吸気弁
INのリフト量および閉弁時期を制御する電磁弁であ
り、油圧室14に通じて支持ブロック7に穿設された油
路18と、支持ブロック7に配設されたアキュムレータ
19に連通しながら支持ブロック7に穿設された油路2
0との間に介設される。また前記油路18,20間で油
圧解放弁10を迂回する一対の一方向弁21が支持ブロ
ック7に配設されており、この一方向弁21は、前記油
路20の油圧が油路18の油圧よりも設定圧以上大きく
なったときに開弁してアキュムレータ19から油路18
すなわち油圧室14に向けての油の流通のみを許容す
る。またシリンダヘッドHC に設けられているオイルバ
ス22あるいはオイルパンから作動油を汲み上げるオイ
ルポンプ23は、フィルタ24を備える油路25に接続
されており、該油路25は、支持ブロック7に配設され
た逆止弁26を介して前記油路20に接続される。前記
逆止弁26は、オイルポンプ23から油路20側に向け
ての作動油の流通のみを許容するものである。
【0023】而して、内燃機関Eが低負荷運転状態にあ
るとき、吸気弁VINの閉弁行程の後半部分において油圧
解放弁10を開弁制御することにより、油圧室14と油
圧発生室15の油圧は油路18と油圧解放弁10を通っ
てアキュムレータ19に逃がされるため、吸気弁VIN
弁ばね5のばね力で速やかに閉弁して開弁期間が短縮さ
れる。
【0024】排気弁VEXを開閉駆動するための油圧駆動
ユニットDEXは、上記油圧駆動ユニットDINと基本的に
同一の構成および作用を有するものであり、その重複す
る説明は省略する。
【0025】電子制御ユニットUには、エンジン回転数
Neを検出するエンジン回転数センサS1 、スロットル
開度θACC を検出するスロットル開度センサS2 、水温
W を検出する水温センサS3 、および吸気負圧Pbを
検出する吸気圧力センサS4 が接続され、その電子制御
ユニットUにより前記油圧解放弁10の開閉と吸気側お
よび排気側点火プラグPIN,PEXの着火が制御される。
【0026】図4に示すように、#4気筒と#1気筒の
2個の吸気側点火プラグPIN、#2気筒と#3気筒の2
個の吸気側点火プラグPIN、#2気筒と#3気筒の2個
の排気側点火プラグPEX、および#4気筒と#1気筒の
2個の排気側点火プラグPEXは、それぞれ対応する4個
のイグナイタ27a〜27dに接続される。電子制御ユ
ニットUに設けられる点火制御手段U1 は、点火信号に
より作動する出力回路28a〜28dを備え、各出力回
路28a〜28dは前記各イグナイタ27a〜27dに
接続される。各吸気側点火プラグPINに対応する2個の
出力回路28a,28bには出力禁止回路29a,29
bがそれぞれ接続されるとともに、各排気側点火プラグ
EXに対応する2個の出力回路28c,28dには出力
禁止回路29c,29dがそれぞれ接続され、出力禁止
信号に基づいて吸気側点火プラグPINの2個の出力回路
28a,28b、あるいは排気側点火プラグPEXの2個
の出力回路28c,28dの作動を禁止する。したがっ
て、出力禁止信号が入力されない場合には吸気側点火プ
ラグPINと排気側点火プラグPEXが共に着火する。また
出力禁止信号が入力された場合には、第1〜第3実施例
では吸気側点火プラグPINの着火が休止して排気側点火
プラグPEXのみが着火し、第4実施例では吸気側点火プ
ラグPINと排気側点火プラグPEXの一方の着火が休止し
て他方が着火する。
【0027】次に、本発明の第1実施例の作用について
説明する。
【0028】図5は点火時期制御のタイムチャートを示
すもので、内燃機関Eの4つの気筒は、#2→#1→#
3→#4→#2→#1→#3→#4の順に点火される。
各気筒の点火時期の計算と点火数判別処理は点火時期が
先行する気筒の圧縮トップ位置において開始され、その
計算結果に基づいて点火気筒の圧縮トップ直前の上死点
近傍において点火が実行される。例えば、#3気筒の圧
縮トップにおいて開始された計算により2点着火→1点
着火の切替えが決定されると、次の#4気筒の点火から
1点着火に切替えられる。
【0029】図6も着火数制御のタイムチャートを示す
もので、各気筒においてIGSTG「0」,「1」,
「2」が計算処理範囲とされ、例えばIGSTG
「0」,「1」の前半において点火時期計算と点火数判
別処理が行われるとともに、その後半においてデューテ
ィ計算が行われる。そしてIGSTG「4」,「5」の
範囲において、前記計算結果に基づいて2点着火あるい
は1点着火が所定のタイミングで実行される。すなわ
ち、点火数判別処理により点火数が判別されると、それ
ぞれの場合に対応する2点着火用点火時期マップと1点
着火用点火時期マップから点火時期を決定し、その点火
時期を内燃機関Eの運転状態に応じて決定される点火時
期補正値により補正する。而して、前記補正された点火
時期に基づいて通電タイマーおよび点火タイマーを作動
させ、所定のタイミングで2点着火あるいは1点着火が
実行される。
【0030】次に、着火数制御の内容を図7のフローチ
ャートに基づいて説明する。先ずステップS1で水温セ
ンサS3 の出力信号から水温TWが電子制御ユニットU
に読み込まれる。次に、ステップS2で内燃機関Eが減
速フュエルカット中であるか否かが判断され、その答が
NOである場合には、ステップS3で前記水温TW が基
準水温TW (ref)以下であるか否かが判断される。
前記ステップS3の答がYESの場合、すなわち水温T
W が基準水温TW (ref)以下であって内燃機関Eが
冷機域にある場合には、ステップS4で2点着火が選択
されて、点火制御手段U1 により吸気側点火プラグPIN
および排気側点火プラグPEXが共に点火される(図11
参照)。すなわち、図8のフローチャートにおいて、ス
テップS11で2点着火であると判断されると、ステッ
プS12で前記図4の点火制御手段U1 の出力禁止回路
29a,29bが点火出力論理になって吸気側点火プラ
グPINが着火することにより、この吸気側点火プラグP
INと常時着火の排気側点火プラグPEXの両方が着火す
る。
【0031】水温TW が基準水温TW (ref)以下の
冷機域にある場合には、吸気管に燃料が付着したり燃料
の霧化が不完全になって燃料の着火性能が低下するばか
りか、燃料に着火しても燃焼変動を起こし易くなる。し
かしながら、上述のように内燃機関Eの冷機時に点火プ
ラグを2点着火として燃料の着火性能を向上させるとと
もに燃料の燃焼速度を速めれば、燃料増量を行うことな
く燃焼変動を減少させて冷機域でのNOX 減少を図るこ
とができる。図15は低水温時において2点着火を行っ
た場合(実線図示)と1点着火を行った場合(破線図
示)の図示平均有効圧力変動率(以下、Pmi変動率と
いう)を示すもので、同図から低水温時に2点着火を行
うことによりPmi変動率を低減して安定した燃焼をさ
せ得ることが確認される。
【0032】また、図7のフローチャートのステップS
3の答がNOの場合、すなわち水温TW が基準水温TW
(ref)を越えた暖機域にある場合には、ステップS
5でエンジン回転数Neと吸気負圧PbからEGR(排
気還流)領域であるか否かが判断される(図12参
照)。ステップS5の答がYESの場合、すなわちNO
X の減少を図るべくEGRが行われている場合にはステ
ップS4で2点着火が選択され、またステップS5の答
がNOの場合、すなわちEGR領域外(内燃機関Eの高
回転域、アイドリング域、減速域、高負荷域)にある場
合にはステップS6で1点着火が選択される。上記1点
着火は、図8のフローチャートのステップS13に示す
ように、前記図4の点火制御手段U1 の出力禁止回路2
9a,29bが点火休止論理になって吸気側点火プラグ
INが休止することにより、常時着火の排気側点火プラ
グPEXのみが着火する。
【0033】図16、図17、および図18に示すよう
に、EGR量が大きい領域では2点着火を選択した方が
Pmi変動率、BSFC(単位馬力・単位時間あたりの
燃料消費量)、およびHC排出量がいずれも減少するこ
とが理解される。そこで、前述のようにEGR領域(E
GR量が大きい領域)において2点着火とすることによ
り、燃焼変動の減少、燃費の低減、HCの減少が達成さ
れる。
【0034】また図19に示すように、EGR領域外
(EGR量が小さい領域)において2点着火を選択する
と、燃焼速度が過大になってNOX 排出量は逆に増加す
る。そこで、前述のようにEGR領域外において1点着
火とすることにより、NOX の減少が達成される。した
がって、図16〜図18の特性と図19の特性が交差す
るポイントの近傍で2点着火と1点着火を切替えれば、
燃焼変動の減少、燃費の低減、HCの減少、ならびにN
X の減少の両立を図ることができる。
【0035】図7のフローチャートのステップS2の答
がYESで内燃機関Eが減速フュエルカット中である場
合には、ステップS7で2点着火が選択される。すなわ
ち、減速フュエルカット中に点火プラグの着火を休止す
ると、点火プラグのくすぶりが発生して着火再開時に着
火性能が低下する虞があるが、減速フュエルカット中に
優先的に2点着火として本来の休止点火プラグにも通電
することにより、前記点火プラグのくすぶりを防止する
ことができる。
【0036】次に、本発明の第2実施例の作用について
説明する。
【0037】図9は第2実施例のフローチャートを示す
もので、この実施例はEGR量に基づいて2点着火と1
点着火を切替える点に特徴を有しており(ステップS
8,S9参照)、その他は前記図7のフローチャートと
同一である。
【0038】すなわち、ステップS5でEGR領域であ
ると判断されると、ステップS8でエンジン回転数Ne
と吸気負圧PbからEGR還流量EQがマップ検索され
る(図13参照)。そして、ステップS9でEGR還流
量EQが基準還流量EQ(ref)以上である場合にス
テップS4で2点着火が選択され、また基準還流量EQ
(ref)未満である場合にステップS6で1点着火が
選択される。このように、EGR領域であるか否かだけ
でなく、EGR還流量EQを考慮して2点着火と1点着
火を切替えることにより、一層精密な制御が可能とな
る。
【0039】次に、本発明の第3実施例の作用について
説明する。
【0040】図10は第3実施例のフローチャートを示
すもので、この実施例は内燃機関Eの負荷に応じて2点
着火と1点着火を切替える点に特徴を有している。
【0041】先ず、ステップS21でスロットル開度θ
ACC がスロットル開度センサS2 から、ステップS22
でエンジン回転数Neがエンジン回転数センサS1
ら、ステップS23で水温TW が水温センサS4 から、
それぞれ電子制御ユニットUに読み込まれる。次に、ス
テップS24で内燃機関Eが減速フュエルカット中であ
るか否かが判断され、その答がYESであればステップ
S25で前述と同様に無条件で2点着火が選択される。
【0042】前記ステップS24の答がNOで減速フュ
エルカット中でない場合には、ステップS26で点火切
替え領域判定処理が行われ、スロットル開度θACC とエ
ンジン回転数Neから内燃機関Eの負荷の大小が判別さ
れる(図14参照)。そして、ステップS27で内燃機
関Eが低負荷域すなわち2点着火域にあると判断される
と、ステップS28で2点着火が選択される。一方、前
記ステップS27で高負荷域すなわち1点着火域にある
と判断されると、ステップS29で水温TW が基準水温
W (ref)以下であるか否かが判断され、冷機域に
ある場合にはステップS28で2点着火が選択されると
ともに、暖機域にある場合にはステップS30で1点着
火が選択される。
【0043】ところで、前述のように本実施例の内燃機
関Eは、アイドリング域のような低負荷域において、油
圧解放弁10によって吸気弁VINの開弁期間が短くなる
ように制御される。したがって吸気行程が終了するかな
り前に吸気弁VINが閉弁することになり、吸気ガスは吸
気行程の最終部分で断熱膨張により一旦温度低下する。
その結果、続く圧縮行程における断熱圧縮で吸気ガスは
充分に温度上昇することができず、燃料の着火性能の低
下や燃焼速度の低下が発生し易くなる。しかしながら、
上述のように内燃機関Eの低負荷域において、点火プラ
グを2点着火として燃料の着火性能を向上させるととも
に燃料の燃焼速度を速めることにより、燃焼の安定化を
図ることができる。また、高負荷域では吸気弁VINの開
弁期間が長くなって吸気ガスの圧縮温度が充分に高くな
るため、燃焼温度が過剰に高まってNOX の排出量が増
加する問題がある。しかしながら、上述のように内燃機
関Eの高負荷域において、点火プラグを1点着火とする
ことにより燃焼温度の上昇を防止し、NOX の排出量の
増加を回避することができる。図20は、低負荷時にお
いて2点着火と一点着火(IN側およびEX側)を行っ
た場合に、それぞれ点火限界(進角限界は失火が起きる
点火時期、遅角限界はPmi変動率が7.5%以上とな
る点火時期)、着火遅れおよび燃焼期間(着火遅れは点
火時期から質量燃焼割合10%となるクランク角、燃焼
期間は質量燃焼割合10%から90%までのクランク
角)、およびPmi変動率10%の充填効率ηC を示す
グラフである。このグラフから、低負荷時において2点
着火を選択することにより、点火限界、着火遅れおよび
燃焼期間、充填効率が何れも改善されることが理解され
る。
【0044】図21、図22、および図23は、エンジ
ン回転数が2000rpm、空燃比が14.7、および
MBT点火の条件の下で、HC排出量、NOX の排出
量、および燃料消費量BSFCを、2点着火および1点
着火の両方の場合について測定した結果を示すグラフで
ある。図21および図22から明らかなように、正味平
均有効圧力が2kg/cm2 を越えた高負荷領域におい
て、2点着火の方がHCおよびNOX 排出量が共に多く
なる傾向にあり、また図23から明らかなように、BS
FCは2点着火と1点着火で大きな差異が認められな
い。このことから、高負荷領域で2点着火を選択するこ
とにより、燃料消費量を増加させることなくHCおよび
NOX の排出量を減少させ得ることが理解される。
【0045】次に、本発明の第4実施例について説明す
る。
【0046】上記第1〜第3実施例では、各気筒に設け
られた吸気側点火プラグPINと排気側点火プラグPEX
うち、排気側点火プラグPEXを常時点火し、吸気側点火
プラグPINの点火を休止している。しかしながら、吸気
側点火プラグPINのみを休止させると、長時間の間に吸
気側点火プラグPINと排気側点火プラグPEXの点火回数
に大きな差が生じ、両点火プラグPIN,PEXの耐久性が
アンバランスになる問題がある。また、吸気側点火プラ
グPINのみの点火を休止すると、その吸気側点火プラグ
INにくすぶりが発生して着火性能に悪影響が及ぶ可能
性がある。
【0047】そこで第4実施例では、図4における吸気
側点火プラグPINの出力禁止回路29a,29bと排気
側点火プラグPEXの出力禁止回路29c,29dの作動
を、タイマーあるいはカウンタに基づいて所定期間毎に
切り換え、吸気側点火プラグPINと排気側点火プラグP
EXを交互に休止させるようにして上記問題を解消してい
る。本実施例は、希薄燃焼エンジン、ポンピングロス低
減エンジン、大量EGR還流エンジンのような燃焼自体
が不正になり易いエンジンに適用された場合に特に有効
である。
【0048】上記第1〜第4実施例において、2点着火
と1点着火を切替える際に図24に示すような点火時期
の補正を行うことが望ましい。すなわち、2点着火から
1点着火に切替える場合には、休止させる側の点火プラ
グの点火時期を徐々に遅角させてから休止させ、また1
点着火から2点着火に切替える場合には、休止していた
側の点火プラグを遅角状態で点火開始した後、その点火
時期を徐々に進角させる。このように2点着火と1点着
火の切替え時に点火時期の補正を行うことにより、内燃
機関Eの出力変動を抑えることができる。尚、2点着火
と1点着火の切替え時に、燃料噴射量の補正やスロット
ルバルブによる空気量の補正を併用して内燃機関Eの出
力変動を抑えることも可能である。
【0049】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の小設計
変更を行うことが可能である。
【0050】例えば、実施例では2個の点火プラグを有
する内燃機関を例示したが、本発明は、点火プラグの個
数およびレイアウトが前記実施例と異なる図25に示す
ような内燃機関に対しても適用可能である。また、第1
〜第3実施例では吸気側点火プラグの着火を休止してい
るが、排気側点火プラグの着火を休止して良い。更に、
点火制御手段は実施例のディストリビュータレス同爆方
式のものに限定されず、ディストリビュータレス個別点
火方式のもの、あるいはディストリビュータ方式のもの
であっても良い。
【0051】
【発明の効果】以上のように本発明の第1の特徴によれ
ば、機関温度が所定値以下の時に複数の点火プラグの全
点着火を行うので、燃料の着火性能が向上するとともに
燃料の燃焼速度が増加し、冷機時における燃焼変動を減
少させることができる。また機関温度が所定値以上の時
に点火数減少着火を行うので、燃料の燃焼速度が過大に
なって排気ガス中の有害物質が増加する不都合が回避さ
れる。
【0052】また本発明の第2の特徴によれば、内燃機
関のEGR還流量が所定値以上である場合には機関温度
によらず全点着火を行うので、EGR還流量の多い領域
での燃焼変動の減少、燃費の低減、HCの減少と、EG
R還流量の少ない領域でのNOX の減少を両立させるこ
とができる。
【0053】また本発明の第3の特徴によれば、機関負
荷が所定値以下の時に複数の点火プラグの全点着火を行
うので、低負荷時に吸気弁の開弁時期が短くなることに
より吸気ガスの温度低下が発生しても、燃料の着火性能
と燃焼速度を維持して燃焼変動の増加を防止することが
できる。また機関負荷が所定値以上の時に点火数減少着
火を行うので、排気ガス中の有害物質を減少させること
ができる。
【0054】また本発明の第4の特徴によれば、機関温
度が所定値以下である場合には機関負荷によらず点火プ
ラグの全点着火を行うので、燃料の着火性能が向上する
とともに燃料の燃焼速度が増加し、冷機時における燃焼
変動を減少させることができる。
【0055】また本発明の第5の特徴によれば、機関温
度および機関負荷によらず、機関がフュエルカット状態
にある場合には点火プラグの全点着火を行うので、点火
プラグのくすぶりによる着火性能の低下を防止すること
ができる。
【0056】また本発明の第6の特徴によれば、点火を
休止する点火プラグを所定期間毎に交替させるので、各
気筒に設けられた複数の点火プラグの点火回数を均一化
してその耐久性を向上させることができる。しかも特定
の点火プラグのみが休止することが回避されるので、そ
の点火プラグのくすぶりを防止して着火性能を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の部分断面図
【図2】図1の要部拡大図
【図3】図1の3−3線断面図
【図4】点火制御手段による点火方式を示すブロック図
【図5】点火時期制御のタイムチャート
【図6】点火時期制御のタイムチャート
【図7】第1実施例のフローチャート
【図8】点火数切替えのフローチャート
【図9】第2実施例のフローチャート
【図10】第3実施例のフローチャート
【図11】水温による着火数切替えを示すグラフ
【図12】内燃機関回転数と吸気負圧による着火数切替
えを示すグラフ
【図13】内燃機関回転数と吸気負圧からEGR還流量
を求めるマップ
【図14】内燃機関回転数とスロットル開度による着火
数切替えを示すグラフ
【図15】水温とPmi変動率の関係を示すグラフ
【図16】EGR量とPmi変動率の関係を示すグラフ
【図17】EGR量と燃料消費量の関係を示すグラフ
【図18】EGR量とHC排出量の関係を示すグラフ
【図19】EGR量とNOX 排出量の関係を示すグラフ
【図20】低負荷時における2点着火の効果を示すグラ
【図21】PmeとHC排出量の関係を示すグラフ
【図22】PmeとNOX 排出量の関係を示すグラフ
【図23】Pmeと燃料消費量の関係を示すグラフ
【図24】着火数切替え時におけ点火時期制御を示すグ
ラフ
【図25】点火プラグの他のレイアウイトを示す、前記
図3に対応する図
【符号の説明】
IN 油圧駆動ユニット(吸気弁開閉制御機
構) PIN 吸気側点火プラグ PEX 排気側点火プラグ U1 点火制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02P 15/00 F 8923−3G 15/08 301 M 8923−3G

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1気筒に2個以上の点火プラグ(PIN
    EX)を備え、機関運転状態に応じて前記点火プラグ
    (PIN,PEX)の点火数を制御する内燃機関の点火装置
    において、 機関温度が所定値以下の状態において前記点火プラグ
    (PIN,PEX)の全てを点火する全点着火を行い、機関
    温度が所定値以上の状態において前記点火プラグ
    (PIN,PEX)の少なくとも1個の点火を休止する点火
    数減少着火を行う点火制御手段(U1 )を備えたことを
    特徴とする、内燃機関の点火装置。
  2. 【請求項2】 前記点火制御手段(U1 )が、機関温度
    によらず、EGR還流量が所定値以上の状態である場合
    には全点着火を行うことを特徴とする、請求項1記載の
    内燃機関の点火装置。
  3. 【請求項3】 1気筒に2個以上の点火プラグ(PIN
    EX)を備えるとともに、吸気弁(VIN)の開閉タイミ
    ングを調整することにより要求負荷に応じて吸入空気量
    を制御する吸気弁開閉制御機構(DIN)を備え、機関運
    転状態に応じて前記点火プラグ(PIN,PEX)の点火数
    を制御する内燃機関の点火装置において、 機関負荷が所定値以下の状態において前記点火プラグ
    (PIN,PEX)の全てを点火する全点着火を行い、機関
    負荷が所定値以上の状態において前記点火プラグ
    (PIN,PEX)の少なくとも1個の点火を休止する点火
    数減少着火を行う点火制御手段(U1 )を備えたことを
    特徴とする、内燃機関の点火装置。
  4. 【請求項4】 前記点火制御手段(U1 )が、機関負荷
    によらず、機関温度が所定値以下の状態である場合には
    全点着火を行うことを特徴とする、請求項3記載の内燃
    機関の点火装置。
  5. 【請求項5】 前記点火制御手段(U1 )が、機関温度
    および機関負荷によらず、機関がフュエルカット状態に
    ある場合には全点着火を行うことを特徴とする、請求項
    1〜請求項4の何れかに記載の内燃機関の点火装置。
  6. 【請求項6】 1気筒に2個以上の点火プラグ(PIN
    EX)を備え、機関運転状態に応じて前記点火プラグ
    (PIN,PEX)の少なくとも1個の点火を休止する内燃
    機関の点火装置において、 点火を休止する点火プラグ(PIN,PEX)を所定期間毎
    に交替させる点火制御手段(U1 )を備えたことを特徴
    とする、内燃機関の点火装置。
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