JPH11343954A - 筒内噴射式内燃機関の着火制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内噴射式内燃機関の着火制御装置におい
て、成層燃焼時の希薄な混合気への着火の確実性を高め
て、排気中のＨＣの量を低減させながらも、予混合燃焼
時に熱面着火源によるプレイグニションを防止する。 【解決手段】 グロープラグ２のような熱面着火源と、
スパークプラグ３のような火花放電着火源を筒内噴射式
内燃機関の燃焼室１内に併設して、電子式制御装置（Ｅ
ＣＵ）６の指令を受けて作動する着火源切り換え回路７
によってグロープラグの作動回路４とスパークプラグの
作動回路５とを切り換えて付勢する。具体的には、圧縮
行程噴射の成層燃焼時には熱面着火を行い、吸気行程噴
射の予混合（均質）燃焼時には火花放電着火を行うよう
に、切り換え作動をする。ただし、両者を単に択一的に
切り換えるのではなく、過渡期には切り換えにタイムラ
グを置くことにより、一時的に両者が同時に付勢される
時期を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（エンジ
ン）の着火手段に係り、特に、気筒内へ直接にガソリン
のような揮発性のある燃料を噴射して燃焼させる所謂
「筒内噴射式内燃機関」に使用するのに好適な着火制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンとして従来から広く使
用されて来たものに、吸気管内へ燃料を噴射する所謂
「吸気ポート内噴射式エンジン」がある。吸気ポート内
噴射式エンジンにおいては、吸気通路の一部である各気
筒の吸気ポート内へ燃料が噴射されるために、燃料噴霧
が吸気と予め混合してから気筒（燃焼室）内へ流入する
結果、燃焼室内における混合気の濃度分布が均一になる
だけでなく、混合気中の燃料の濃度も平均して高く設定
されるために、スパークプラグのような火花放電着火源
一つでも十分に高い着火性能が得られる。

【０００３】これに対して、近年実用化された筒内噴射
式内燃機関においては、次の二つの燃焼様式を機関の運
転状態に応じて使い分けている。 「予混合燃焼」（又は「均質燃焼」）…吸気行程に
おいて燃料噴射を行って、比較的に燃料濃度が高く均質
な混合気を筒内に形成し、これに対して火花放電着火源
であるスパークプラグによって着火、燃焼させる様式。 「成層燃焼」…圧縮行程において筒内へ燃料噴射を
行うことにより、火花放電着火源であるスパークプラグ
の周りにのみ可燃混合気を形成して、これに対して着
火、燃焼させるとともに、その他の部分のきわめて希薄
な混合気にも燃焼火焔を伝播させて波及的に燃焼を生じ
させる様式。

【０００４】このように、筒内噴射式内燃機関の成層燃
焼時には混合気が全体としてきわめて希薄なものになる
ため、着火の確実性が低下して未着火燃料が増加する結
果、排気ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ）の量が増加しや
すいという問題がある。従って、筒内噴射式内燃機関に
おける未燃ＨＣの低減のためには、何らかの手段によっ
て希薄な成層混合気への着火性の向上を図る必要があ
る。

【０００５】成層混合気への着火性を向上させる一つの
方法として、古くからディーゼルエンジンにおいて始動
を促進する目的で設けられて、始動時に通電加熱される
グロープラグのような、電気ヒーターを内蔵していて通
電中は常時赤熱している所謂「熱面着火源」を筒内噴射
式内燃機関の燃焼室内に設けることが考えられる。成層
混合気のように平均するときわめて希薄な混合気は、ス
パークプラグによって生じる瞬間的な電気火花によって
は着火させることが困難であっても、赤熱している熱面
に接触させると比較的容易に着火するからである。

【０００６】これに近い考え方の従来技術として、成層
燃焼を行うものではないが、船外機用の２サイクルエン
ジンにおける始動時の着火性を高める目的で、燃焼室内
にスパークプラグとグロープラグを併設して、燃料噴射
ノズルが噴射する燃料の一部或いは全部がグロープラグ
に衝突するように、燃料噴射ノズルの噴射方向を設定す
るとともに、スパークプラグとグロープラグの双方に同
時に通電して作動させるものが特開昭６２−２５３９２
０号公報に記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、筒内噴
射式内燃機関の成層燃焼時においては、スパークプラグ
の周囲にのみ可燃混合気を形成するとともに、それ以外
の部分にはきわめて希薄な混合気を形成するというよう
に、スパークプラグを中心とする「成層混合気」を形成
する必要があるために、前述の従来技術のように噴射さ
れた燃料を熱面着火源に衝突させることは必ずしも容易
なことではない。また、筒内噴射式内燃機関に熱面着火
源を設けると、予混合燃焼（均質燃焼）時には熱面着火
源がヒートスポットとなってプレイグニッション（過早
着火）を起こす可能性がある。

【０００８】本発明は、従来技術における前述のような
諸問題に対処して、熱面着火源を筒内噴射式内燃機関に
適用して、成層燃焼時の希薄な混合気への着火の確実性
を向上させることにより、排気中のＨＣを低減させなが
らも、予混合燃焼時に熱面着火源によるプレイグニショ
ンを防止することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項
に記載された筒内噴射式内燃機関の着火制御装置を提供
する。

【００１０】各請求項に記載された本発明の共通の特徴
は、請求項１に記載したように、筒内噴射式内燃機関の
燃焼室内に熱面着火源と火花放電着火源とを併設すると
ともに、機関の運転状態に応じて燃焼様式を成層燃焼と
予混合燃焼の間で切り換える時に、併せて着火源切り換
え手段によって、所定の様式により熱面着火源と火花放
電着火源とを切り換えて使用するように構成した点にあ
る。それによって、成層燃焼時の希薄な混合気への着火
を確実なものにして、排気中のＨＣの含有量を低減させ
ながらも、予混合燃焼時において熱面着火源によるプレ
イグニションを防止することが可能になる。

【００１１】請求項２に記載された着火制御装置におい
ては、より具体的に、機関の運転状態が予混合（均質）
燃焼の時には、着火源切り換え手段によって火花放電着
火が選択されて着火制御が行われるとともに、熱面着火
は停止状態とされる。また、機関の運転状態が成層燃焼
の時、即ち、燃料噴射が圧縮行程中に行われる運転状態
では、熱面着火によって着火制御が選択されて火花放電
着火が停止される。

【００１２】しかしながら、、請求項３および４に記載
された着火制御装置においては、機関の制御要求が成層
燃焼から予混合燃焼へ変化したと判定された場合には、
着火源切り換え手段は、熱面着火を停止するとともに火
花放電着火を開始させる。そして、実際に熱面着火源の
温度が混合気への着火温度より低下した後か、あるい
は、熱面着火源の温度が混合気への着火温度より低下す
るまでに必要な時間が経過した後に、運転状態を成層燃
焼から予混合燃焼へ切り換えが実行される。つまり、成
層燃焼から予混合燃焼への切り換え時にタイムラグを与
えて、切り換え時の過渡期における着火状態が不安定に
ならないようにする。

【００１３】また、請求項５および６に記載された着火
制御装置においては、火花放電着火と熱面着火とを択一
的に切り換えるのではなく、機関の運転状態が、予混合
燃焼から成層燃焼へ切り換わった瞬間の機関の燃焼制御
の過渡時においては、着火源切り換え手段によって熱面
着火および火花放電着火の両着火制御が同時に行われ
る。そして、熱面着火源の温度が、成層混合気への充分
な着火温度（例えば９００℃以上）に達した後か、ある
いは、成層混合気への充分な着火温度（９００℃以上）
に達するまでに必要な時間が経過した後に、着火源切り
換え手段によって火花放電着火を停止させる。それによ
って、着火方式を切り換えた時に、着火状態が不安定に
ならないようにする。

【００１４】請求項７に記載された着火制御装置におい
ては、グロープラグのような熱面着火源とスパークプラ
グのような火花放電着火源とを一体化して、単一の着火
栓を構成したものを使用するので、着火栓の取り付け、
取り外しが簡単になり、従来の機関のスパークプラグと
単に取り替えるだけで済む場合も生じる。機関において
着火栓を取り付けるためのスペースが小さくてよいとい
う利点もある。また、請求項８に記載された着火制御装
置においては、熱面着火源と火花放電着火源とを分離し
て機関に設置するが、それぞれは従来から使用されてい
るグロープラグやスパークプラグと同じものでよい場合
が多いし、それぞれ独立に部品交換ができるので、コス
ト面で有利になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の着火制御装置は、運転状
態に応じて燃焼様式を成層燃焼或いは予混合燃焼に切り
換え得る筒内噴射式内燃機関に使用されるものであっ
て、その基本的な実施形態においては、図１に示すよう
に、機関の１個の気筒の燃焼室１内に、熱面着火源とし
てのグロープラグ２と、火花放電着火源としてのスパー
クプラグ３とが併設されているとともに、グロープラグ
２とスパークプラグ３をそれぞれ作動させるグロープラ
グの作動回路４と、スパークプラグの作動回路５が、電
子式制御装置（ＥＣＵ）６によって制御される着火源切
り換え手段としての着火源切り換え回路７によって、機
関の燃焼様式の切り換えに応じて所定の手順で切り換え
られるように構成されている。そのために、ＥＣＵ６に
は機関の各部に取り付けられたセンサ類から、機関の回
転数、冷却水温、吸気圧、スロットル開度、アクセル開
度、クランク角度、場合によってはグロープラグ２の熱
面温度等の信号が入力されている。

【００１６】本発明のより具体的な実施形態として、図
２に示すように、グロープラグ２とスパークプラグ３と
を組み合わせて、一体の着火栓８を構成しても良好な効
果を得ることができる。つまりこの着火栓８は、熱面着
火源であるグロープラグ２と火花放電着火源であるスパ
ークプラグ３とを一体化したもので、金属製の螺子部９
の先端から突出するように、熱面着火源となる先端が閉
じた耐熱金属円筒からなる熱面１０と、火花放電着火源
を形成するために先端が熱面１０に向かって鉤状に曲が
っている放電電極１１が設けられている。

【００１７】図２には図示していないが、図１に概念的
に示したように、それだけで熱面着火源としてのグロー
プラグ２を構成する円筒状の熱面１０の内部には、通電
されることによって発熱する電熱線が収容されており、
その電熱線の一端は熱面１０とともに螺子部９に接続さ
れて接地されている。また、電熱線の他端は、碍子部１
２内を貫通して螺子部９を含むボディ１３から絶縁され
た通電端１４に接続されているとともに、通電端１４は
図示しない導電線によって前述のグロープラグの作動回
路４に接続される。

【００１８】放電電極１１の先端と、前述のように接地
された熱面１０との間には所定の大きさの火花間隙が形
成されている。それによって、放電電極１１と熱面１０
はスパークプラグ３を構成する。放電電極１１の基部は
碍子部１２によって螺子部９を含むボディ１３から絶縁
されて通電端１５に接続されているとともに、通電端１
５は図示しない導電線によって前述のスパークプラグの
作動回路５に接続されている。

【００１９】着火源切り換え回路７は、ＥＣＵ６の指令
を受けてグロープラグの作動回路４およびスパークプラ
グの作動回路５のいずれか一方を、あるいは双方を同時
に作動させることにより、グロープラグ２とスパークプ
ラグ３の一方または双方を同時に付勢することができる
ようになっている。なお、ＥＣＵ６は機関全体の制御に
用いられるものと共用にして、割り込みによって着火制
御の処理をも行うようにするのがよい。

【００２０】着火栓８は、図３に示すように、機関のシ
リンダヘッド１６に設けられたプラグ穴に、通常のスパ
ークプラグの代わりにねじ込んで使用する。やはりシリ
ンダヘッド１６に取り付けられた燃料噴射弁１７は、そ
の先端の噴射孔１８から噴射される燃料噴霧によって、
圧縮行程噴射が行われる成層燃焼時において、燃焼室１
内の吸気のスワールを考慮した時に、着火栓８の熱面１
０の付近に可燃混合気が形成されるとともに、それ以外
の部分には希薄な混合気が形成されるように、従来の筒
内直噴ガソリンエンジンにおいて行われている方式に倣
って、噴射方向を定めて取り付けられる。なお図３にお
いて１９は吸気ポート、２０は吸気弁、２１は排気ポー
ト、２２は排気弁を示している。

【００２１】図３に示す機関の成層燃焼時には圧縮行程
噴射によって、図４に示すように、熱面着火源である熱
面１０の周りに燃料濃度が比較的高い可燃混合気２３が
形成されるが、この状態においては、ＥＣＵ６の指令に
基づいて着火源切り換え回路７が選択して付勢したグロ
ープラグの作動回路４により、熱面１０の内部の電熱線
に通電が行われており、熱面１０が赤熱しているため
に、可燃混合気２３は熱面１０に接触すると同時に着火
し、その火焔が周辺の希薄混合気２４に燃焼を起こさせ
るので、確実な成層燃焼が行われて燃焼室１内に燃焼が
伝播する。この場合は、熱面１０は常時赤熱しているの
で、点火時期は主として燃料の噴射時期によって決ま
る。

【００２２】また、予混合燃焼時には、図５に示すよう
に、吸気行程噴射によって燃焼室１内全体に比較的均質
な混合気２５が形成されているので、ＥＣＵ６の指令に
基づいて着火源切り換え回路７が選択して付勢したスパ
ークプラグの作動回路５によって、所定の点火時期に熱
面１０と放電電極１１との間の火花間隙において火花放
電が行われるため、火花間隙にある可燃混合気２３は着
火して、燃焼室１内の均質な混合気２５全体に燃焼が伝
播する。

【００２３】前述の実施形態においては、熱面着火源と
火花放電着火源を一つに纏めて着火栓８を構成している
が、他の実施形態としては、図６に示すように、熱面着
火源であるグロープラグ２と、火花放電着火源であるス
パークプラグ３とを別々に、シリンダヘッド１６に取り
付けても良い。この場合のグロープラグ２は、従来から
ディーゼルエンジンにおいて使用されているものを利用
することができるし、スパークプラグ３は、通常のガソ
リンエンジン、あるいは筒内直噴ガソリンエンジンに使
用されているものをそのまま利用することができる。

【００２４】この実施形態における成層燃焼時には、図
７に示すように、グロープラグ２の熱面１０を着火源と
して成層燃焼が行われ、予混合燃焼時には、図８に示す
ように、スパークプラグ３の火花間隙を着火源として火
花放電にによる着火が行われるので、いずれの場合も燃
焼室１内全体に火炎が伝播する。従って、前述の実施形
態の場合と概ね同様な結果が得られる。この実施形態に
おいて、グロープラグ２の熱面１０が圧縮行程噴射にお
いて燃料噴射弁１７から噴射された燃料によって可燃混
合気が形成される位置にあるように、グロープラグ２を
位置決めして取り付けることは言うまでもない。

【００２５】これらの実施形態において、着火栓８の熱
面１０を形成する金属筒内に、電熱線とともに熱電対の
ような温度センサを内蔵させて、熱面温度を計測できる
ようにすると、後述のような制御を行うことができるの
で、きわめて有利である。

【００２６】

【実施例】図９は、本発明の筒内噴射式内燃機関の着火
制御装置によって実行される制御の第１実施例を示すフ
ローチャートである。このルーチンは、前述の電子式制
御装置（ＥＣＵ）６が、その指令によって作動する着火
源切り換え回路７を介してグロープラグの作動回路４と
スパークプラグの作動回路５を切り換える制御をした
り、その他の関連する被制御機構を制御するためのプロ
グラムを例示したもので、所定の短い時間（ＴＬ）毎に
繰り返して実行される。

【００２７】このルーチンがスタートすると、まずステ
ップ１００において機関の運転状態を読み込む。運転状
態は、各種のセンサ類から機関の回転数、冷却水温度、
吸気圧力、スロットル弁の開度、アクセルペダルの踏み
込み量、クランク角度、場合によっては、熱面着火源で
あるグロープラグ２の熱面１０の温度等の信号をＥＣＵ
６に読み込んで、ＥＣＵ６が内蔵しているマップ類のデ
ータと比較し、演算を行うことによって検知される。そ
して、ステップ１０１においてタイマをインクリメント
してステップ１０２へ進む。ステップ１０２においては
機関の制御要求を判定する。この時に予混合燃焼であれ
ばステップ１０３へ進み、ＥＣＵ６は着火源切り換え回
路７を作動させてＭ_g ＝０、即ち熱面着火をＯＦＦと
し、Ｍ_s ＝１、即ち火花放電着火によって点火を実施す
る。

【００２８】次に、ステップ１０４において、前回にこ
のルーチンを実行した時の燃焼フラグＦ_c が１（即ち成
層燃焼）か否か（０、即ち予混合燃焼）かが判定され、
成層燃焼であると判定された場合にはステップ１０５へ
進んで、切り換えタイマＴ_iをリセットする。その後、
ステップ１０６において制御フラグＦ_c を０、即ち予混
合燃焼としてこのルーチンを終了する。

【００２９】ステップ１０４において、前回にこのルー
チンを実行した時の燃焼フラグが１でない、即ち０（予
混合燃焼）であると判定された場合には、ステップ１０
７に進んで切り換えタイマＴ_i が予混合切り換え完了時
間Ｔ_p に達しているか否かが判定される。この時に予混
合切り換え完了時間Ｔ_p に達していればステップ１０８
において着火源切り換え回路７を作動させて、噴射方式
Ｍ_i ＝０、即ち吸気行程噴射（予混合燃焼）に切り換え
て、このルーチンを終了する。予混合切り換え完了時間
Ｔ_p は熱面着火停止後の熱面温度が噴射燃料の自着火温
度以下に低下するまでの時間である。ステップ１０７に
おいて、予混合切り換え完了時間Ｔ_p に達していなけれ
ば、着火源切り換え回路７を作動させないで現状の噴射
制御を続行し、このルーチンは終了とする。

【００３０】ステップ１０２において、制御要求が成層
燃焼である場合はステップ１０９へ進み、噴射方式Ｍ_i
を１、即ち圧縮行程噴射（成層燃焼）に切り換えるとと
もに着火源切り換え回路７によってグロープラグの作動
回路４を付勢して、熱面着火Ｍ_g を起動する。次に、ス
テップ１１０において制御フラグＦ_c の判定を行う。こ
の時、前回にこのルーチンを実行した時の燃焼フラグＦ
_c が０、即ち予混合燃焼であると判定された場合は、ス
テップ１１１に進んで切り換えタイマＴ_i をリセットす
る。そしてステップ１１２へ進み、燃焼フラグＦ_c を
１、即ち成層燃焼とした後にこのルーチンを終了する。

【００３１】ステップ１１０において、前回にこのルー
チンを実行した時の燃焼フラグＦ_cが１、即ち成層燃焼
であった場合はステップ１１３へ進んで、切り換えタイ
マ値Ｔ_i の判定を行う。ここで、切り換えタイマ値Ｔ_i
が成層切り換え完了時間Ｔ_sに達していればステップ１
１４へ進み、着火源切り換え回路７によってスパークプ
ラグの作動回路５の付勢を停止することにより、火花放
電着火Ｍ_s を停止してこのルーチンを終了する。なお、
成層切り換え完了時間Ｔ_s は、熱面着火起動後の熱面温
度が噴射燃料の自着火温度以上に昇温するまでの時間で
ある。ステップ１１３において、切り換えタイマＴ_i が
成層切り換え完了時間Ｔ_s に達していない場合は、火花
放電着火を停止することなくこのルーチンを終了する。

【００３２】図１０および図１１は、以上の制御の第１
実施例の説明を補足するもので、図１０は成層燃焼から
予混合燃焼へ切り換えられる時期における変化を示すタ
イムチャートであり、図１１は予混合燃焼から成層燃焼
へ切り換えられる時期における変化を示すタイムチャー
トである。以上の説明から明らかなように、制御の第１
実施例においては、切り換えタイマＴ_i がカウントした
経過時間が予混合燃焼への切り換え完了時間Ｔ_p 、ある
いは成層燃焼への切り換え完了時間Ｔ_s を越えたか否か
によって、着火源切り換え回路７による着火方式の切り
換え時期を制御している点に特徴がある。

【００３３】図１２は、本発明の筒内噴射式内燃機関の
着火制御装置によって実行される制御の第２実施例を示
すフローチャートである。このルーチンの特徴は、前述
のグロープラグ２のような熱面着火源の熱面１０の内部
に熱電対のような温度計測手段を設けて、熱面１０の温
度を計測可能とした熱面着火源を用いて、実際に熱面温
度Ｔ_g を計測して着火方式の切り換え時期を判定する点
に特徴があり、第１実施例のように切り換えタイマＴ_i
の値によって判定するものよりも、より実際の状態に即
した制御が可能になる。この場合も熱面着火源と火花放
電着火源との切り換え制御は、第１実施例の場合と同様
に、電子式制御装置（ＥＣＵ）６が着火源切り換え回路
７を制御して、着火源切り換え回路７が作動回路４およ
び５を所定の様式で切り換え制御することによって行な
われる。なお、このルーチンは短い時間毎に繰り返して
実行される。

【００３４】図１２に示したルーチンがスタートする
と、まず、ステップ４００においてエンジンの運転状態
を読み込む。そして、ステップ４０１において、切り換
え温度Ｔ_i として実際に計測された熱面着火源の熱面温
度Ｔ_g を読み込んで、ステップ４０２へ進む。ステップ
４０２においては機関の制御要求を判定する。この時、
予混合燃焼であればステップ４０３へ進み、着火源切り
換え回路７によって熱面着火Ｍ_g をＯＦＦとするととも
に、火花放電着火Ｍ_s によって点火を実施する。次に、
ステップ４０４において、前回にこのルーチンを実行し
た時の燃焼フラグＦ_c が１、即ち成層燃焼であると判定
された場合には、ステップ４０６に進んで制御フラグＦ
_c を０、即ち予混合燃焼としてこのルーチンを終了す
る。

【００３５】ステップ４０４において、前回にこのルー
チンを実行した時の燃焼フラグＦ_cが１でない、即ち予
混合燃焼であると判定された場合には、ステップ４０７
において、切り換え温度Ｔ_i が予混合燃焼への切り換え
完了温度Ｔ_p 以下に低下しているか否かが判定される。
ここで、予混合切り換え完了温度Ｔ_p 以下に低下してい
れば、ステップ４０８に進んで噴射方式を吸気行程噴射
（予混合燃焼）に切り換えてこのルーチンを終了する。
なお、予混合切り換え完了温度Ｔ_p は、熱面着火Ｍ_g の
停止後における熱面温度Ｔ_g が噴射燃料の自着火温度よ
り低くなった状態の温度である。ステップ４０７におい
て予混合切り換え完了温度Ｔ_p に達していなければ、現
状の噴射制御を続行してこのルーチンは終了となる。

【００３６】ステップ４０２の判定において、制御要求
が成層燃焼である場合にはステップ４０９へ進んで、噴
射方式Ｍ_i を１、即ち圧縮行程噴射（成層燃焼）に切り
換えるとともに、着火源切り換え回路７によってグロー
プラグの作動回路４を付勢することにより熱面着火Ｍ_g
を起動する。次に、ステップ４１０において制御フラグ
Ｆ_c の判定を行う。この時に、前回にこのルーチンを実
行した時の燃焼フラグＦ_c が０、即ち予混合燃焼である
と判定された場合はステップ４１２へ進み、燃焼フラグ
Ｆ_c を１、即ち成層燃焼とした後に、このルーチンを終
了する。

【００３７】ステップ４１０において、前回にこのルー
チンを実行した時の燃焼フラグＦ_cが０でない、即ち成
層燃焼であった場合はステップ４１３へ進む。ステップ
４１３においては実測された切り換え温度Ｔ_i の値の判
定を行う。ここで、実測の切り換え温度Ｔ_i が成層燃焼
への切り換え完了温度Ｔ_s 以上に上昇していればステッ
プ４１４へ進み、着火源切り換え回路７によって火花放
電着火Ｍ_s を停止してこのルーチンを終了する。この成
層切り換え完了温度Ｔ_s は、熱面着火起動後の熱面温度
Ｔ_g が噴射燃料の自着火温度以上となった状態の温度で
ある。ステップ４１３において、切り換え温度Ｔ_i が成
層切り換え完了温度Ｔ_s に達していない場合は、火花放
電着火Ｍ_s を停止することなくこのルーチンを終了す
る。

【００３８】なお、図１３および図１４は、以上の制御
の第２実施例の説明を補足するもので、図１３は成層燃
焼から予混合燃焼へ切り換えられる時期における変化を
示すタイムチャートであり、図１４は予混合燃焼から成
層燃焼へ切り換えられる時期における変化を示すタイム
チャートである。以上の説明から明らかなように、制御
の第２実施例においては、熱面着火源に付設された温度
計測手段によって実測された熱面温度Ｔ_g を切り換え温
度Ｔ_i として、それを予混合切り換え完了温度Ｔ_p ある
いは成層切り換え完了温度Ｔ_s と比較することにより、
着火源切り換え回路７による着火方式の切り換え時期を
制御している点に特徴がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の筒内噴射式内燃機関の着火制御装置の
全体構成を例示するシステム構成図である。

【図２】本発明の着火制御装置に使用し得る着火栓を例
示する正面図である。

【図３】図２の着火栓を装着した機関のシリンダヘッド
の実施形態を示す縦断正面図である。

【図４】図３の実施形態における成層燃焼の状態を示す
機関の縦断正面図である。

【図５】図３の実施形態における予混合燃焼の状態を示
す機関の縦断正面図である。

【図６】図３とは異なる実施形態として、グロープラグ
とスパークプラグを別に装着した機関のシリンダヘッド
を示す縦断正面図である。

【図７】図６の実施形態における成層燃焼の状態を示す
機関の縦断正面図である。

【図８】図６の実施形態における予混合燃焼の状態を示
す機関の縦断正面図である。

【図９】本発明の着火制御装置の制御作動に関する第１
実施例を示す制御フローチャートである。

【図１０】第１実施例の制御フローチャートに補足する
第１のタイムチャートである。

【図１１】第１実施例の制御フローチャートに補足する
第２のタイムチャートである。

【図１２】本発明の着火制御装置の制御作動に関する第
２実施例を示す制御フローチャートである。

【図１３】第２実施例の制御フローチャートに補足する
第１のタイムチャートである。

【図１４】第２実施例の制御フローチャートに補足する
第２のタイムチャートである。

【符号の説明】

１…燃焼室 ２…グロープラグ（熱面着火源） ３…スパークプラグ（火花放電着火源） ４…グロープラグの作動回路 ５…スパークプラグの作動回路 ６…電子式制御装置（ＥＣＵ） ７…着火源切り換え回路（手段） ８…一体の着火栓 １０…熱面 １１…放電電極 １２…碍子部 １４，１５…通電端 １６…機関のシリンダヘッド １７…燃料噴射弁 ２３…可燃混合気 ２４…希薄混合気 ２５…均質な混合気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 樹志 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小林 辰夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転状態に応じて燃焼様式を成層燃焼或
   いは予混合燃焼に切り換え得る筒内噴射式内燃機関の着
   火制御装置であって、燃焼室内に熱面着火源と火花放電
   着火源とを併設するとともに、前記燃焼様式の切り換え
   に応じて前記熱面着火源と前記火花放電着火源とを切り
   換える着火源切り換え手段を設けて、前記熱面着火源と
   前記火花放電着火源とを使い分けるように制御すること
   を特徴とする筒内噴射式内燃機関の着火制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、成層燃焼時には前記
   熱面着火源を使用して圧縮行程噴射による成層混合気に
   熱面着火を行う一方、予混合燃焼時には前記火花放電着
   火源を使用して吸気行程噴射による均質混合気に火花放
   電着火を行うように、前記着火源切り換え手段によって
   前記熱面着火源と前記火花放電着火源とを切り換え制御
   するように構成したことを特徴とする筒内噴射式内燃機
   関の着火制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、燃焼様式を成層燃焼
   から予混合燃焼へ切り換える時には、まず、前記熱面着
   火源への通電を停止すると同時に前記火花放電着火源へ
   の通電を開始し、それから所定の時間が経過した後に、
   燃焼様式を成層燃焼から予混合燃焼へ切り換えることを
   特徴とする筒内噴射式内燃機関の着火制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、燃焼様式を成層燃焼
   から予混合燃焼へ切り換える時には、まず、前記熱面着
   火源への通電を停止すると同時に前記火花放電着火源へ
   の通電を開始し、その後、前記熱面着火源の温度が所定
   値まで低下した時に、燃焼様式を成層燃焼から予混合燃
   焼へ切り換えることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の
   着火制御装置。
5. 【請求項５】 請求項２において、燃焼様式を予混合燃
   焼から成層燃焼へ切り換える時には、まず、燃焼様式の
   切り換えを実行するのと同時に、前記火花放電着火源へ
   の通電を継続しながら、前記熱面着火源への通電を開始
   し、その後、所定の時間が経過した時に、前記火花放電
   着火源への通電を停止することを特徴とする筒内噴射式
   内燃機関の着火制御装置。
6. 【請求項６】 請求項２において、燃焼様式を予混合燃
   焼から成層燃焼へ切り換える時には、まず、燃焼様式の
   切り換えを実行するのと同時に、前記火花放電着火源へ
   の通電を継続しながら、前記熱面着火源への通電を開始
   し、その後、前記熱面着火源の温度が所定値まで低下し
   た時に、前記火花放電着火源への通電を停止することを
   特徴とする筒内噴射式内燃機関の着火制御装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   前記熱面着火源と前記火花放電着火源とを一体化して単
   一の着火栓を構成したことを特徴とする筒内噴射式内燃
   機関の着火制御装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   前記熱面着火源と前記火花放電着火源とを分離して設置
   したことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の着火制御装
   置。