WO2022030175A1 - 点火システム - Google Patents

点火システム Download PDF

Info

Publication number
WO2022030175A1
WO2022030175A1 PCT/JP2021/025838 JP2021025838W WO2022030175A1 WO 2022030175 A1 WO2022030175 A1 WO 2022030175A1 JP 2021025838 W JP2021025838 W JP 2021025838W WO 2022030175 A1 WO2022030175 A1 WO 2022030175A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
injection hole
ignition
chamber
top dead
sub
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/025838
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勇司 梶
良 田村
泰臣 今中
祐太 河嶋
篤 岩見
達也 岡
Original Assignee
株式会社デンソー
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 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to CN202180057868.3A priority Critical patent/CN116194662A/zh
Priority to EP21853435.2A priority patent/EP4194672A4/en
Publication of WO2022030175A1 publication Critical patent/WO2022030175A1/ja
Priority to US18/105,561 priority patent/US20230184160A1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
    • F02B19/1023—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
    • F02B19/18—Transfer passages between chamber and cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • This disclosure relates to an ignition system that ignites fuel in a combustion chamber.
  • Some ignition systems have a bulkhead and a spark plug.
  • the bulkhead divides the combustion chamber of the engine into a main chamber and a sub chamber.
  • the partition wall is provided with a plurality of injection holes communicating from the main chamber to the sub chamber.
  • the spark plug generates a discharge spark and ignites the fuel by applying a voltage to a predetermined discharge gap in the sub chamber.
  • Patent Document 1 is a document showing such a technique.
  • Such an ignition system normally executes pre-top dead center ignition control as a control for igniting before the compression top dead center, that is, within the compression stroke.
  • pre-dead center ignition control the discharge spark generated in the sub chamber is extended by the tumble or swirl generated in the combustion chamber. The flame ignited by the extended discharge spark is vigorously ejected into the main chamber through the injection hole, so that the progress of combustion in the combustion chamber is promoted.
  • the ignition system performs post-top dead center ignition control as a control to ignite before, but after, the compression top dead center, that is, within the expansion stroke. Specifically, for example, at the time of first idling for catalyst warm-up, ignition is performed as late as possible in order to efficiently transfer the heat generated by combustion to the catalyst in the exhaust passage. Therefore, ignition is performed after the compression top dead center.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and the main purpose of the ignition control after top dead center is to promptly propagate the flame into the main room.
  • the ignition system of the present disclosure has a partition wall and a spark plug.
  • the partition wall divides the combustion chamber of the engine into a main chamber and a sub chamber.
  • the partition wall is provided with one or a plurality of injection holes communicating from the main chamber to the sub chamber.
  • the spark plug generates a discharge spark and ignites the fuel by applying a voltage to the discharge gap between the first electrode and the second electrode.
  • the first electrode is provided in the sub chamber.
  • the second electrode is provided on the partition wall or at a portion electrically conductive with the partition wall.
  • the timing at which the voltage starts to be applied to the discharge gap is defined as the ignition start timing
  • the center of the opening on the sub-chamber side of the fountain is set as the center of the fountain
  • the region within 3 mm from the center of the fountain in the sub-chamber Is the region near the injection hole.
  • the ignition system executes post-top dead center ignition control as a control for igniting the ignition after the compression top dead center when the engine is in a predetermined operating condition.
  • post-top dead center ignition control within 20 crank angles from the ignition start timing, ignition as a self-growing size flame nucleus in the region near the injection hole, in the injection hole, or in the main chamber. Place the source.
  • the ignition source is arranged in the region near the injection hole, in the injection hole, or in the main chamber as early as within 20 crank angles from the ignition start timing.
  • the ignition source is arranged in the region near the injection hole or in the injection hole, the flame grown from the ignition source is likely to be quickly ejected into the main chamber.
  • the ignition source is arranged in the main room, the flame grown from the ignition source propagates to the main room as it is. Therefore, in the ignition control after top dead center, the flame can be quickly propagated into the main chamber.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the ignition system of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the sub-chamber and its surroundings.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the distance of the ignition source from the center of the injection hole and the combustion stability index.
  • FIG. 4 is a graph showing the growth of flame nuclei.
  • FIG. 5 is a graph showing the transition of the pressure in the combustion chamber.
  • FIG. 6 is a diagram showing a flow of a manufacturing method of an ignition system.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the injection hole distance and the injection hole ratio and the gap airflow.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a comparative example and the spark plug of the present embodiment and its surroundings.
  • FIG. 9 is a time chart showing the progress of combustion in the comparative example and the present embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing the ignition start timings of the time charts shown in FIG. 9 aligned.
  • FIG. 11 is a graph showing changes in the combustion ratio in the comparative example and the present embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged graph of a part of FIG. 9.
  • FIG. 13 is a graph showing changes in the gap flow velocity in the comparative example and the present embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an engine 90 equipped with the ignition system 70 of the present embodiment.
  • the engine 90 is a 4-stroke engine in which one combustion cycle consists of four strokes (720 crank angles) of intake stroke ⁇ compression stroke ⁇ expansion stroke ⁇ exhaust stroke.
  • compression top dead center Td the top dead center between the compression stroke and the expansion stroke among them.
  • the engine 90 has a cylinder 10 and a head 20 attached to the top of the cylinder 10.
  • the length direction of the center line X of the cylinder 10 will be described as the vertical direction according to the figure.
  • the engine 90 and the ignition system 70 may be installed with the center line X slanted in the vertical direction, or the engine 90 and the ignition system 70 may be installed with the center line X horizontal.
  • the engine 90 and the ignition system 70 can be installed in any direction.
  • a piston 18 is installed in the cylinder 10.
  • the piston 18 is connected to the crankshaft 11 via a link 12, and moves up and down according to the rotation of the crankshaft 11.
  • the space surrounded by the upper surface of the piston 18, the inner peripheral surface of the cylinder 10, and the lower surface of the head 20 constitutes the combustion chamber 30.
  • the head 20 is provided with an intake passage 21 for sucking gas into the combustion chamber 30 and an exhaust passage 29 for discharging the gas in the combustion chamber 30.
  • An intake valve 24 is installed in the intake passage 21, and an exhaust valve 26 is installed in the exhaust passage 29.
  • the intake valve 24 is driven by the intake cam 23, and the exhaust valve 26 is driven by the exhaust cam 27.
  • the head 20 is provided with a fuel injection device 22 for injecting fuel into the intake passage 21.
  • the ignition system 70 has a partition wall 34, a spark plug 40, and an ignition control unit 50.
  • the ignition control unit 50 is a part of an ECU (electronic control unit) or the like, and controls the spark plug 40 based on information from a predetermined sensor or the like of the engine 90.
  • the predetermined sensor include a crank angle sensor, a knock sensor, an intake pressure sensor, an exhaust pressure sensor, an internal pressure sensor, a catalyst temperature sensor, and the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the sub chamber 38 and its surroundings.
  • the spark plug 40 has a first electrode 44 and an insulating insulator 41 provided on the outer peripheral side thereof.
  • a partition wall 34 is attached to the lower end of the insulating insulator 41.
  • the inside of the partition wall 34 constitutes the sub chamber 38, and the outside of the partition wall 34 constitutes the main chamber 31. That is, the partition wall 34 divides the combustion chamber 30 of the engine 90 into a main chamber 31 and a sub chamber 38.
  • the partition wall 34 is provided with a plurality of injection holes 35 communicating from the main chamber 31 to the sub chamber 38.
  • the partition wall 34 is made of a conductor and also serves as a second electrode 46 of the spark plug 40. Then, the spark plug 40 generates a discharge spark f and ignites the fuel by applying a voltage to the discharge gap 45 between the first electrode 44 and the second electrode 46.
  • the spark plug 40 has a primary coil and a secondary coil. Then, by passing an electric current through the primary coil, magnetic energy is stored in the primary coil. Next, when the current is stopped, an electromotive voltage is generated in the secondary coil due to the magnetic energy stored in the primary coil. Due to the electromotive force, a voltage is applied to the discharge gap 45 to form a discharge spark f. Therefore, the timing for stopping the current flowing through the primary coil is the ignition start timing Ts as the timing for starting the ignition by starting to apply the voltage to the discharge gap 45.
  • central injection hole 35c one of the plurality of injection holes 35 will be referred to as a "central injection hole 35c".
  • the central injection hole 35c is provided on the center line X of the cylinder 10 and penetrates the partition wall 34 in the vertical direction.
  • the lower end of the first electrode 44 is located just above the central injection hole 35c. That is, the lower portion of the first electrode 44 projects long downward from the lower end of the insulating insulator 41, and is closest to the central injection hole 35c among the plurality of injection holes 35.
  • the gap between the lower end portion of the first electrode 44 and the upper end peripheral portion of the central injection hole 35c in the partition wall 34 constitutes the discharge gap 45.
  • another injection hole 35 is provided around the central injection hole 35c in the partition wall 34.
  • the cross-sectional area and shape of the central injection hole 35c and the other injection holes 35 may be the same or different.
  • the ignition system 70 normally executes pre-top dead center ignition control as a control for igniting before the compression top dead center Td.
  • pre-top dead center ignition control is executed as control for igniting after the compression top dead center Td.
  • the airflow flowing through the discharge gap 45 will be referred to as a “gap airflow”.
  • injection hole direction d1 the direction from the first electrode 44 toward the central injection hole 35c
  • anti-injection hole direction d2 the opposite direction
  • injection hole direction d1 is the downward direction
  • anti-injection hole direction d2 is the upward direction.
  • the direction including the injection hole direction d1 as a component is defined as the “injection hole direction d1 side”
  • the direction including the anti-injection hole direction d2 in the component is defined as the “anti-injection hole direction d2 side”.
  • the direction of the gap airflow changes from the counter-injection direction d2 side to the injection hole direction d1 side by the ignition start timing Ts. Therefore, at the ignition start timing Ts, the direction of the gap airflow is on the injection hole direction d1 side, and the discharge spark f extends toward the injection hole direction d1.
  • the center of the opening of the central injection hole 35c on the side of the sub chamber 38 is referred to as the "injection center”, and the region within 3 mm from the injection hole center in the sub chamber 38 is referred to as the "injection vicinity region R".
  • the ignition system 70 can self-grow in the region near the injection hole R, in the central injection hole 35c, or in the main chamber 31 at an early stage such as within 20 crank angles from the ignition start timing Ts. Place an ignition source as a flame core of various sizes.
  • the inside of the injection hole vicinity region R, the inside of the central injection hole 35c, or the inside of the main chamber 31 is referred to as “inside the injection hole vicinity region R, etc.”.
  • the self-growth size here refers to the size of the flame core in which the flame spreads without extinguishing the flame due to cold damage or a dilute mixture even if the voltage application to the discharge gap 45 is stopped. More specifically, the self-growing size flame nucleus is a flame nucleus having a diameter of about 0.5 to 1 mm or more.
  • the configuration in which the ignition source is arranged in the region near the injection hole R at such an early stage is the injection hole distance D, which is the distance from the first electrode 44 to the central injection hole 35c, and the sub chamber 38, which is the volume of the auxiliary chamber 38. It is realized by setting the chamber volume V, the total injection hole area S which is the sum of the cross-sectional areas of all the injection holes 35 provided in the partition wall 34, the discharge voltage which is the voltage applied to the discharge gap 45, and the like. The details will be described below.
  • the cross-sectional area of the injection hole 35 is not uniform, such as when the injection hole 35 is constricted, the cross-sectional area of the portion having the narrowest cross-sectional area is taken as the cross-sectional area of the injection hole 35.
  • the injection hole distance D will be described.
  • the growth is likely to occur in or near the region R near the injection hole. Therefore, the smaller the injection hole distance D, the easier it is to arrange the ignition source in the injection hole vicinity region R or the like at an early stage.
  • the auxiliary chamber volume V the larger the volume, the faster the airflow passing through the central injection hole 35c in the ignition control after top dead center. This is because, if the flow rate of the gas flowing out from the sub chamber 38 to the main chamber 31 is the same, the larger the volume V of the sub chamber, the more difficult it is for the pressure drop in the sub chamber 38 to follow the pressure drop in the main chamber 31. As a result, the differential pressure between the sub chamber 38 and the main chamber 31 becomes large, and the airflow passing through the central injection hole 35c becomes faster.
  • the smaller the total injection hole area S the faster the airflow passing through the central injection hole 35c in the ignition control after top dead center.
  • the volume V of the sub-chamber is the same, the smaller the total injection hole area S, the smaller the flow rate of the gas flowing out from the sub-chamber 38 to the main chamber 31, and the pressure drop in the sub-chamber 38 causes the pressure drop in the main chamber 31. It becomes difficult to follow. As a result, the differential pressure between the sub chamber 38 and the main chamber 31 becomes large, and the airflow passing through the central injection hole 35c becomes faster.
  • the flame nucleus is likely to grow at an early stage, and the growth is likely to occur in or near the injection hole region R or the like. Therefore, with respect to the sub-chamber volume V and the total fountain area S, the smaller the fountain ratio (S / V), which is the ratio of the total follicle area S to the sub-chamber volume V, the earlier the ignition source is located near the fountain. It becomes easy to arrange in the area R or the like.
  • the discharge voltage As for the discharge voltage, the larger the discharge voltage, the easier it is for the flame nucleus to grow. Further, the larger the discharge voltage is, the more difficult it is to blow out, so that the discharge spark f can be easily extended to the inside or the vicinity of the injection hole vicinity region R by the air flow. Therefore, the larger the discharge voltage, the easier it is to arrange the ignition source in the region R in the vicinity of the injection hole at an early stage.
  • the smaller the injection hole distance D and the injection hole ratio (S / V) and the larger the discharge voltage the easier it is to arrange the ignition source in the region near the injection hole R or the like at an early stage.
  • the injection hole distance D or the injection hole ratio (S / V) is made too small or the discharge voltage is made too large, adverse effects may occur in other aspects. Therefore, by reducing the injection hole distance D and the injection hole ratio (S / V) and increasing the discharge voltage within the range in which these adverse effects can be suppressed, the ignition source can be placed in the vicinity of the injection hole at an early stage.
  • the configuration to be arranged in the area R or the like is realized.
  • the ignition source when the ignition source is arranged in the region R near the injection hole or in the injection hole 35, the flame grown from the ignition source is promptly ejected into the main chamber 31. Further, when the ignition source is arranged in the main chamber 31, the flame grown from the ignition source propagates in the main chamber 31 as it is. Therefore, in these cases, the flame can be quickly propagated into the main chamber 31.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the distance from the center of the injection hole of the ignition source and the coefficient of variation.
  • the combustion stability index is an index showing the degree from the least stable misfire to the most stable complete combustion, and the larger the value, the more unstable the combustion. As shown in this graph, the combustion stability index increases as the distance from the center of the injection hole of the ignition source increases, but the combustion stability index suddenly increases especially when the distance from the center of the injection hole is 3 mm or more. .. Therefore, in the present embodiment, as described above, the ignition source is arranged in the vicinity of the injection hole R, etc., with the area within 3 mm from the center of the injection hole as the area near the injection hole R.
  • FIG. 4 is a graph showing the growth of flame nuclei.
  • the growth of the flame nucleus is faster and the propagation of the flame is faster than in the case of the comparative embodiments i and ii.
  • the flame nucleus grows to a predetermined ignition threshold as in the case of the present embodiment or the comparative embodiment i, it becomes self-growth and burns as it is.
  • the flame nucleus does not grow to a predetermined ignition threshold as in the case of the comparative form ii, self-growth becomes impossible and the flame is extinguished.
  • FIG. 5 is a graph showing the transition of the pressure in the combustion chamber.
  • the pressure increases as the crank angle advances before the compression top dead center Td, and the pressure decreases as the crank angle advances from the compression top dead center Td.
  • the pressure rises again when ignition is performed.
  • the growth of the flame nucleus is faster and the propagation of the flame is faster than in the case of the comparative embodiment i, so that the pressure rises rapidly.
  • the pressure does not increase.
  • FIG. 6 is a diagram showing a flow of a manufacturing method for manufacturing the ignition system 70. This manufacturing method has a setting step p1 and a manufacturing step p2.
  • the injection hole ratio (S / V) is calculated, and the dimensions of the sub chamber 38 and the injection hole 35 are set based on the injection hole ratio (S / V) and the injection hole distance D.
  • the details of the setting step p1 will be described later with reference to FIG. 7.
  • the manufacturing process p2 the ignition system 70 is manufactured so as to have the dimensions set in the setting step p1.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the injection hole distance and the injection hole ratio and the gap airflow, and the injection hole distance D is shown on the horizontal axis and the injection hole ratio (S / V) is shown on the vertical axis.
  • the curve ⁇ shows the relationship between the injection hole ratio (S / V) and the injection hole distance D at which the gap airflow at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center becomes 5 m / s on the injection hole direction d1 side. Is shown. Approximating this curve ⁇ with a mathematical formula gives the following mathematical formula A.
  • V indicates the sub-chamber volume V [cc]
  • S indicates the total injection hole area S [mm ⁇ 2]
  • D indicates the injection hole distance D [mm].
  • ⁇ indicates a power. That is, “ ⁇ 3” indicates the cube, and “ ⁇ 2" indicates the square.
  • the gap airflow at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center becomes smaller than 5 m / s on the d1 side in the injection hole direction.
  • the gap airflow at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center becomes larger than 5 m / s on the d1 side in the injection hole direction.
  • the gap airflow at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center is desired to be 5 m / s or more on the d1 side in the injection hole direction, it is within the region ⁇ including the curve ⁇ and the lower side thereof.
  • Select the injection hole ratio (S / V) with. That is, the injection hole ratio (S / V) is selected so as to satisfy the following formula B in which " " in the formula A is replaced with " ⁇ ".
  • the gap airflow at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center is set to be 5 m / s or more on the d1 side in the injection hole direction.
  • this curve ⁇ shifts when the environment changes. Specifically, for example, when the rotation speed of the engine 90 becomes high, the intake amount becomes large, or when the engine 90 having a larger compression ratio is adopted, the curve ⁇ shifts to the upper right side. do. On the other hand, when the rotation speed of the engine 90 becomes low, the intake amount becomes low, or when the engine 90 having a smaller compression ratio is adopted, the curve ⁇ shifts to the lower left side. Therefore, in those cases, the mathematical formula B may be corrected as appropriate.
  • the opening ratio (S / V) is preferably 0.3 or more.
  • the injection hole ratio (S / V) is selected so as to further satisfy the following formula C.
  • each injection hole 35 is preferably 0.3 mm or more so that the flame passing through the injection hole 35 can be suppressed from being extinguished due to cold loss.
  • the volume V of the sub chamber is preferably 0.2 cc or more so as to secure a jet amount (heat amount) sufficient to sufficiently promote flame propagation in the main chamber 31.
  • the injection hole distance D also affects the size of the discharge gap 45, it is advisable to set it in consideration of power consumption and the extinction of the discharge spark f at the size of the discharge gap 45. Then, the cross-sectional area of the central injection hole 35c may be set in consideration of each influence on the discharge gap 45. Then, the injection hole ratio (S / V) may be adjusted by setting the cross-sectional area of the injection holes 35 other than the central injection hole 35c.
  • the injection hole ratio (S / V) is set as described above. It should be noted that the setting other than the portion related to the injection hole ratio (S / V) may be set by a known method as before. Then, in the manufacturing process p2, the ignition system 70 is manufactured by manufacturing the ignition system 70 according to the dimensions set in the setting step p1.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing the ignition system 70 of Comparative Example 1.
  • Comparative Example 1 is different from the present embodiment in that it does not have a partition wall 34 and the second electrode 46 (ground electrode) is provided separately from the partition wall 34.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing the ignition system 70 of Comparative Example 2.
  • Comparative Example 2 has a partition wall 34, but does not have a central injection hole 35c, unlike Comparative Example 1.
  • the first electrode 44 does not protrude downward as in the case of the present embodiment, and instead, the second electrode 46 (ground electrode) protrudes greatly from the partition wall 34 toward the first electrode 44 (center electrode). It differs in that. And, in this comparative example 2, the above formula B is not satisfied.
  • the central injection hole 35c is not provided in Comparative Example 2 as described above, since the centers of gravity of the plurality of injection holes 35 closest to each other are below the discharge gap 45, the present embodiment is also described in Comparative Example 2.
  • the downward direction is referred to as the injection hole direction d1
  • the upward direction is referred to as the anti-injection hole direction d2.
  • FIG. 8 (c) is a cross-sectional view showing the ignition system 70 of the first embodiment of the present embodiment
  • FIG. 8 (d) is a cross-sectional view showing the ignition system 70 of the second embodiment of the present embodiment.
  • the injection hole ratio (S / V) is smaller or the injection hole distance D is smaller than in the first aspect.
  • the injection hole distance D is small. Therefore, in the second aspect, the gap airflow toward the injection hole direction d1 at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center becomes larger in the second aspect than in the first aspect.
  • the initial ignition source is formed in the sub chamber 38 or the central injection hole 35c, whereas in the second aspect, the initial ignition source is formed in the sub chamber 38 or in the sub chamber 38. It is formed not only in the central injection hole 35c but also in the main chamber 31.
  • FIG. 9 is a time chart showing the progress of combustion in ignition control after top dead center in Comparative Examples 1 and 2 and Aspects 1 and 2.
  • combustion proceeds in the order of spark stage s1 ⁇ main chamber ignition stage s2 ′ ⁇ main chamber propagation stage s5.
  • the first of the spark stages s1 is the ignition start timing Ts, and the spark stage s1 is a stage in which the application of the voltage to the discharge gap 45 is started, but the flame nucleus is not yet formed in the combustion chamber 30.
  • the main room ignition stage s2' is a stage in which the flame nucleus is growing to an ignition source capable of self-growth in the main room.
  • the end of the main chamber ignition stage s2' indicates the main chamber ignition timing Tj as the timing at which the ignition source is formed in the main chamber 31.
  • the main chamber propagation stage s5 is a stage in which the ignition source is propagating into the main chamber 31.
  • the end of the main chamber propagation step s5 indicates a burnout timing Te in which 100% of the fuel is considered to have burned out.
  • the combustion proceeds in the order of spark stage s1 ⁇ sub-chamber ignition stage s2 ⁇ sub-chamber propagation stage s3 ⁇ ejection stage s4 ⁇ main chamber propagation stage s5.
  • the sub-chamber ignition stage s2 is a stage in which the flame nucleus is growing into an ignition source capable of self-growth in the sub-chamber.
  • the end of the sub-chamber ignition step s2 indicates the sub-chamber ignition timing Ti as the timing at which the ignition source is formed in the sub-chamber 38.
  • the sub-chamber propagation stage s3 is a stage in which the ignition source is propagating into the sub-chamber 38.
  • the ejection stage s4 is a stage in which the flame in the sub chamber 38, that is, the ignition source is ejected from the ejection hole 35 into the main chamber 31.
  • the main chamber ignition timing Tj as the timing at which the ignition source is arranged in the main chamber 31 is shown.
  • the discharge spark f extends from the sub-chamber 38 to the main chamber 31 via the central injection hole 35c. Therefore, in addition to the ignition source being formed in the sub chamber 38 and the central injection hole 35c by the discharge spark f, the ignition source is also formed in the main chamber 31. Therefore, in the second aspect, as in the case of the first aspect, the sparks proceed in the order of the spark stage s1 ⁇ the sub-chamber ignition stage s2 ⁇ the sub-chamber propagation stage s3 ⁇ the ejection stage s4 ⁇ the main chamber propagation stage s5. The process also proceeds in the order of step s1 ⁇ main chamber ignition step s2 ′ ⁇ main chamber propagation step s5. As a result, the main chamber ignition timing Tj becomes even earlier than in the case of the first aspect.
  • the burnout timing Te is required to be before the exhaust start timing To as the timing at which the exhaust valve 26 starts to open. This is to prevent unburned fuel from being discharged. Therefore, in any aspect, first, the burnout timing Te is set to come before the exhaust start timing To, and then the ignition start timing Ts is set so that the fuel actually burns out at the burnout timing Te. Set. That is, the ignition start timing Ts is set by back calculation from the burnout timing Te. Therefore, in each of Comparative Examples 1 and 2 and Aspects 1 and 2, the burnout timing Te is almost the same, but the ignition start timing Ts is different from each other.
  • FIG. 10 is a graph showing the time charts of Comparative Examples 1 and 2 and Aspects 1 and 2 shown in FIG. 9 with the ignition start timing Ts aligned for convenience.
  • the ignition source is arranged in the injection hole vicinity region R near the end of the sub-chamber propagation step s3.
  • the vicinity of the end of the sub-chamber propagation step s3 in Comparative Example 2 is 20 crank angles or later from the ignition start timing Ts. Therefore, in Comparative Example 2, the ignition source is arranged in the region near the injection hole R after 20 crank angles from the ignition start timing Ts.
  • the ignition timing Tj in the main chamber is delayed, and the progress of combustion is slower than in Comparative Example 1 in which the sub chamber 38 is absent.
  • the timing at which the ignition source is arranged in the region near the injection hole R is the first half of the sub-chamber propagation step s3 or the like. ..
  • the first half of the sub-chamber propagation step s3 in the first aspect is within 20 crank angles from the ignition start timing Ts. Therefore, in this aspect 1, the ignition source is arranged in the region near the injection hole R within 20 crank angles from the ignition start timing Ts. As a result, the delay in the ignition timing Tj of the main chamber becomes smaller than that of Comparative Example 1, and finally, the progress of combustion becomes faster than that of Comparative Example 1 without the sub chamber 38.
  • the timing at which the ignition source is formed by the discharge spark f in the main chamber 31 is the main chamber ignition timing Tj at the end of the main chamber ignition step s2'.
  • the main chamber ignition timing Tj in the second aspect is within 20 crank angles from the ignition start timing Ts. Therefore, in this aspect 2, the ignition source is arranged in the main chamber 31 within 20 crank angles from the ignition start timing Ts. As a result, the progress of combustion becomes even faster than in embodiment 1.
  • FIG. 11 is a graph showing changes in the combustion ratio in each of Comparative Examples 1 and 2 and Phase 1. As described above, in Comparative Example 2, the progress of the combustion ratio is rather slower than that of Comparative Example 1 without the auxiliary chamber 38, whereas in the aspect 1, the progress of the combustion ratio is faster than that of Comparative Example 1.
  • FIG. 12 is an enlarged graph of a part of FIG. 9.
  • FIG. 13 is a graph showing the transition of the gap airflow in Comparative Example 2 and Aspects 1 and 2 during the period shown in FIG.
  • the direction of the gap airflow is still on the anti-injection direction d2 side at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center. This is because, in the back of the sub chamber 38, the gap airflow is directed to the anti-injection direction d2 side due to inertia or the like for a while even after the compression top dead center Td has passed. After that, once the strength of the gap airflow becomes zero, the direction of the gap airflow changes to the injection hole direction d1 side. Therefore, the airflow at this time is extremely weak, and the discharge spark f does not extend efficiently, so that it cannot be ignited efficiently.
  • the direction of the gap airflow is already from the anti-dead center direction d2 side to the injection hole direction before the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center. It has turned to the d1 side.
  • a certain amount of strong airflow specifically, an airflow of 5 m / s or more is generated toward the d1 side in the injection hole direction. Therefore, the discharge spark f tends to extend in the injection hole direction d1. Therefore, in addition to the fact that the flame nucleus is likely to grow, the growth is likely to occur in or near the region R near the injection hole. Therefore, also in this respect, in the first and second aspects of the present embodiment, it is easy to arrange the ignition source in the region R in the vicinity of the injection hole at an early stage.
  • the burnout timing Te is required to be earlier than the exhaust start timing To. Therefore, due to this limitation, in Comparative Examples 1 and 2, which are the time from the ignition start timing Ts to the burnout timing Te, the ignition start timing Ts is set so much even during the first idling when the combustion timing is desired to be delayed as much as possible. Cannot be set on the retard side. Therefore, the combustion center of gravity Tc as the timing at which 50% of the fuel burns out cannot be set on the retard side so much, and the catalyst warm-up cannot be performed so efficiently in the first idling.
  • the combustion time which is the time from the ignition start timing Ts to the burnout timing Te, can be shortened as compared with the comparative examples 1 and 2, so that the ignition start timing Ts is set to the retard side. Can be set. Therefore, the combustion center of gravity Tc can be set to the retard side, and the catalyst warm-up can be efficiently performed in the first idling. Therefore, it leads to shortening of the first idling time, which in turn leads to improvement of fuel efficiency and reduction of emissions.
  • the ignition source is arranged in the region near the injection hole R, the central injection hole 35c, or the main chamber 31 shown in FIG. 2 at an early stage such as within 20 crank angles from the ignition start timing Ts.
  • the ignition source is arranged in the region near the injection hole R or in the central injection hole 35c, the flame grown from the ignition source can be quickly ejected from the central injection hole 35c into the main chamber 31.
  • the ignition source is arranged in the main chamber 31, the flame grown from the ignition source propagates in the main chamber 31 as it is. Therefore, in the ignition control after top dead center, the flame can be quickly propagated into the main chamber 31.
  • the discharge spark f is extended into the main chamber 31.
  • the ignition source is arranged in the main chamber 31 at an early stage within 20 crank angles from the ignition start timing.
  • the flame grown from the ignition source propagates into the main chamber 31 as it is. Therefore, according to the above aspect 2, the flame can be propagated into the main chamber 31 more quickly.
  • the dimensions of the sub-chamber 38 and the injection hole 35 are set so that the injection hole ratio (S / V) falls within the region ⁇ shown in FIG. 7, that is, so as to satisfy the above formula B.
  • this region ⁇ is a region in which the gap airflow at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center is 5 m / s or more on the d1 side in the injection hole direction. Then, when the gap airflow becomes 5 m / s or more on the d1 side in the direction of the injection hole, it becomes easy to arrange the ignition source in the region near the injection hole R or the like at an early stage as described above.
  • this region ⁇ changes slightly depending on the environment and the like, when the ignition control after the top dead center is executed at a generally general rotation speed, intake amount, compression ratio, etc., the ignition start timing Ts It can be expected that a good gap airflow can be obtained. Therefore, by setting the injection hole ratio (S / V) so as to be within the region ⁇ in this way, it becomes easy to realize a configuration in which the ignition source is arranged in the injection hole vicinity region R or the like at an early stage.
  • the direction of the gap airflow changes from the counter-injection direction d2 side to the injection hole direction d1 side by the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center. Therefore, at the ignition start timing Ts in the ignition control after top dead center, the direction of the gap airflow is on the injection hole direction d1 side. Therefore, the discharge spark f can be efficiently extended toward the injection hole direction d1. Therefore, also in this respect, it becomes easy to arrange the ignition source in the region R in the vicinity of the injection hole at an early stage.
  • the partition wall 34 is provided with a plurality of injection holes 35, but the injection hole 35 may be only one of the central injection holes 35c.
  • the first electrode 44 is closest to the central injection hole 35c, but is closest to the other injection hole 35, and the discharge spark f is directed toward the other injection hole 35.
  • the partition wall 34 also serves as the second electrode 46, and the partition wall 34 is electrically connected to the head 20 by being attached to the head 20, but a protrusion or the like provided on the partition wall 34 or the like.
  • the portion electrically conductive with the partition wall 34 may constitute the second electrode 46.
  • a second electrode 46 that is electrically conductive with the head 20 may be configured as a member separate from the partition wall 34.
  • the partition wall 34 is attached to the insulating insulator 41 of the spark plug 40.
  • the partition wall 34 is provided on the head 20, and the spark plug 40 may be attached so as to engage the insulating insulator 41 with the partition wall 34 of the head 20.

Abstract

点火システムは、エンジン（９０）の燃焼室（３０）を主室（３１）と副室（３８）とに区分けしており、主室から副室にまで連通する噴孔（３５）が一又は複数設けられている隔壁（３４）と、第１電極（４４）と第２電極（４６）との間の放電ギャップ（４５）に電圧を印加することにより、放電火花（ｆ）を発生させて燃料に点火する点火プラグ（４０）と、を有する。第１電極は、副室内に設けられており、第２電極は、隔壁に又は隔壁と電気的に導通した部位に設けられている。点火システムは、圧縮上死点（Ｔｄ）よりも後に点火を行う上死点後点火制御を実行する。上死点後点火制御では、放電ギャップに電圧を印加し始める点火開始タイミング（Ｔｓ）から２０クランクアングル以内において、副室内における噴孔中心から３ｍｍ以内の噴孔近傍領域（Ｒ）内、噴孔内又は主室内に、自己成長可能な大きさの火炎核としての着火源を配置する。

Description

点火システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年８月７日に出願された日本出願番号２０２０－１３４７２３号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、燃焼室内の燃料に点火する点火システムに関する。
　点火システムの中には、隔壁と点火プラグとを有するものがある。隔壁は、エンジンの燃焼室を主室と副室とに区分けしている。その隔壁には、主室から副室にまで連通する複数の噴孔が設けられている。点火プラグは、副室内において所定の放電ギャップに電圧を印加することにより、放電火花を発生させて燃料に点火する。そして、このような技術を示す文献としては、次の特許文献１がある。
特許第５１２２３６７号公報
　このような点火システムは、通常時等には、圧縮上死点よりも前に、すなわち圧縮行程内に点火を行う制御としての上死点前点火制御を実行する。その上死点前点火制御においては、副室に発生させた放電火花が、燃焼室内に発生しているタンブルやスワールにより伸長する。その伸長した放電火花により着火した炎が噴孔を通じて主室内に勢いよく噴出することにより、燃焼室内における燃焼の進行が促進される。
　しかしながら、点火システムは、所定の状況下では、圧縮上死点よりも前にではなく後に、すなわち膨張行程内に点火を行う制御としての上死点後点火制御を実行する。具体的には、例えば、触媒暖機のためのファーストアイドリング時には、燃焼で発生した熱を排気通路にある触媒に効率よく伝えるために、極力遅く点火を行う。そのため、圧縮上死点よりも後に点火を行うことになる。
　しかしながら、圧縮上死点よりも後においては、ピストンが圧縮上死点を通過する際にタンブルやスワールが崩壊してしまうため、副室内における気流が弱くなってしまう。そのため、放電火花が伸長し難くなってしまい、着火性が低下してしまう。そのため、副室内で着火して、火炎が副室内に伝播して噴孔から主室内に噴出するまでの時間が長くなってしまう。そのため、火炎を速やかに主室内に伝播させることができない。
　本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上死点後点火制御において、火炎を速やかに主室内に伝播させることを主たる目的とする。
　本開示の点火システムは、隔壁と点火プラグとを有する。前記隔壁は、エンジンの燃焼室を主室と副室とに区分けしている。前記隔壁には、前記主室から前記副室にまで連通する噴孔が一又は複数設けられている。前記点火プラグは、第１電極と第２電極との間の放電ギャップに電圧を印加することにより、放電火花を発生させて燃料に点火する。前記第１電極は、前記副室内に設けられている。前記第２電極は、前記隔壁に又は前記隔壁と電気的に導通した部位に設けられている。
　以下では、前記放電ギャップに電圧を印加し始めるタイミングを点火開始タイミングとし、前記噴孔の前記副室側の開口の中心を噴孔中心とし、前記副室内における前記噴孔中心から３ｍｍ以内の領域を噴孔近傍領域とする。
　前記点火システムは、前記エンジンが所定の運転状況の時には、圧縮上死点よりも後に前記点火を行う制御としての上死点後点火制御を実行する。前記上死点後点火制御では、前記点火開始タイミングから２０クランクアングル以内において、前記噴孔近傍領域内、前記噴孔内又は前記主室内に、自己成長可能な大きさの火炎核としての着火源を配置する。
　本開示によれば、次の効果が得られる。上死点後点火制御では、点火開始タイミングから２０クランクアングル以内といった早期に、噴孔近傍領域内、噴孔内又は主室内に着火源を配置する。そして、噴孔近傍領域内や噴孔内に着火源を配置した場合には、その着火源から成長した炎が速やかに主室内に噴出し易い。また、主室内に着火源を配置した場合には、その着火源から成長した炎がそのまま主室内に伝播することになる。そのため、上死点後点火制御において、火炎を速やかに主室内に伝播させることができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態の点火システムを示す断面図であり、 図２は、副室及びその周辺を示す断面図であり、 図３は、着火源の噴孔中心からの距離と燃焼安定指数との関係を示すグラフであり、 図４は、火炎核の成長を示すグラフであり、 図５は、燃焼室内の圧力の推移を示すグラフであり、 図６は、点火システムの製造方法のフローを示す図であり、 図７は、噴孔距離及び噴孔比とギャップ気流との関係を示すグラフであり、 図８は、比較例及び本実施形態の点火プラグ及びその周辺を示す断面図であり、 図９は、比較例及び本実施形態における燃焼の進行を示すタイムチャートであり、 図１０は、図９に示す各タイムチャートの点火開始タイミングを揃えて示す図であり、 図１１は、比較例及び本実施形態における燃焼割合の推移を示すグラフであり、 図１２は、図９の一部を拡大したグラフであり、 図１３は、比較例及び本実施形態におけるギャップ流速の推移を示すグラフである。
　次に本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本開示は実施形態に限定されるものではなく、開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。
　［第１実施形態］
　図１は、本実施形態の点火システム７０が搭載されたエンジン９０を示す断面図である。エンジン９０は、一燃焼サイクルが吸気行程→圧縮行程→膨張行程→排気行程の４行程（７２０クランクアングル）からなる４ストロークエンジンである。以下では、それらのうちの圧縮行程と膨張行程との間の上死点を、「圧縮上死点Ｔｄ」という。エンジン９０は、シリンダ１０と、その上部に取り付けられているヘッド２０とを有する。
　以下では、図に合わせて、シリンダ１０の中心線Ｘの長さ方向を上下方向として説明する。ただし、例えば、当該中心線Ｘを上下方向に対して斜めにしてエンジン９０及び点火システム７０を設置したり、当該中心線Ｘを水平方向にしてエンジン９０及び点火システム７０を設置したりする等、エンジン９０及び点火システム７０は、任意の方向に設置できる。
　シリンダ１０内には、ピストン１８が設置されている。ピストン１８は、リンク１２を介してクランクシャフト１１に連結されており、クランクシャフト１１の回転に従い上下動する。そのピストン１８の上面とシリンダ１０の内周面とヘッド２０の下面とに囲まれた空間が、燃焼室３０を構成している。
　ヘッド２０には、燃焼室３０内に気体を吸入するための吸気通路２１と、燃焼室３０内の気体を排出するための排気通路２９とが設けられている。そして、吸気通路２１には吸気弁２４が設置され、排気通路２９には排気弁２６が設置されている。吸気弁２４は吸気カム２３により駆動され、排気弁２６は排気カム２７により駆動される。そして、ヘッド２０には、吸気通路２１に燃料を噴射するための燃料噴射装置２２が設置されている。
　点火システム７０は、隔壁３４と点火プラグ４０と点火制御部５０を有する。点火制御部５０は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）等の一部であって、エンジン９０が有する所定のセンサ等からの情報に基づいて点火プラグ４０を制御する。その所定のセンサとしては、例えば、クランク角センサや、ノックセンサや、吸気圧センサや、排気圧センサや、内圧センサや、触媒温度センサ等が挙げられる。
　図２は、副室３８及びその周辺を示す断面図である。点火プラグ４０は、第１電極４４とその外周側に設けられている絶縁碍子４１とを有する。絶縁碍子４１の下端部に、隔壁３４が取り付けられている。その隔壁３４よりも内側が副室３８を構成し、隔壁３４よりも外側が主室３１を構成している。すなわち、隔壁３４は、エンジン９０の燃焼室３０を主室３１と副室３８とに区分けしている。その隔壁３４には、主室３１から副室３８にまで連通する噴孔３５が複数設けられている。隔壁３４は、導電体製であり、点火プラグ４０の第２電極４６を兼ねている。そして、点火プラグ４０は、第１電極４４と第２電極４６との間の放電ギャップ４５に電圧を印加することにより、放電火花ｆを発生させて燃料に点火する。
　より具体的には、点火プラグ４０は、一次コイルと二次コイルとを有する。そして、一次コイルに電流を流すことにより、一次コイルに磁気エネルギーが蓄積される。次に、その電流を止めると、一次コイルに蓄積されている磁気エネルギーにより、二次コイルに起電圧が発生する。その起電圧により、放電ギャップ４５に電圧が印加されて放電火花ｆが形成される。そのため、一次コイルに流している電流を止めるタイミングが、放電ギャップ４５に電圧を印加し始めて点火を開始するタイミングとしての点火開始タイミングＴｓとなる。
　以下では、複数の噴孔３５のうちの１つを「中央噴孔３５ｃ」とする。中央噴孔３５ｃは、シリンダ１０の中心線Ｘ上に設けられており、隔壁３４を上下方向に貫通している。その中央噴孔３５ｃのすぐ上方に第１電極４４の下端部が位置している。すなわち、第１電極４４の下部は、絶縁碍子４１の下端から下方に長く突出しており、複数の噴孔３５のうち中央噴孔３５ｃに最も近接している。その第１電極４４の下端部と、隔壁３４における中央噴孔３５ｃの上端周辺部との間の隙間が、放電ギャップ４５を構成している。そして、隔壁３４における中央噴孔３５ｃの周囲等に、他の噴孔３５が設けられている。中央噴孔３５ｃと他の噴孔３５との断面積や形状は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　点火システム７０は、通常時等には、圧縮上死点Ｔｄよりも前に点火を行う制御としての上死点前点火制御を実行する。他方、触媒暖機のためのファーストアイドリング時等の、エンジン９０が所定の運転状況の時には、圧縮上死点Ｔｄよりも後に点火を行う制御としての上死点後点火制御を実行する。
　以下では、放電ギャップ４５に流れる気流を「ギャップ気流」とする。また以下では、第１電極４４から中央噴孔３５ｃに向かう方向を「噴孔方向ｄ１」とし、その反対方向を「反噴孔方向ｄ２」とする。本実施形態では、噴孔方向ｄ１は下方向であり、反噴孔方向ｄ２は上方向である。そして、噴孔方向ｄ１を成分に含む方向を「噴孔方向ｄ１側」とし、反噴孔方向ｄ２を成分に含む方向を「反噴孔方向ｄ２側」とする。
　点火システム７０は、上死点後点火制御の実行時には、点火開始タイミングＴｓまでに、ギャップ気流の方向が、反噴孔方向ｄ２側から噴孔方向ｄ１側に転じる。そのため、点火開始タイミングＴｓには、ギャップ気流の方向が噴孔方向ｄ１側になり、放電火花ｆが噴孔方向ｄ１側に伸長する。
　以下では、中央噴孔３５ｃの副室３８側の開口の中心を「噴孔中心」とし、副室３８内における噴孔中心から３ｍｍ以内の領域を「噴孔近傍領域Ｒ」とする。
　点火システム７０は、上死点後点火制御の実行時には、点火開始タイミングＴｓから２０クランクアングル以内といった早期に、噴孔近傍領域Ｒ内、中央噴孔３５ｃ内又は主室３１内に、自己成長可能な大きさの火炎核としての着火源を配置する。以下では、噴孔近傍領域Ｒ内、中央噴孔３５ｃ内又は主室３１内を、「噴孔近傍領域Ｒ内等」という。
　なお、ここでの自己成長可能な大きさとは、たとえ仮に放電ギャップ４５に対する電圧印加を止めても、冷損や希薄混合気等により消炎することなく炎が燃え広がる火炎核の大きさをいう。より具体的には、その自己成長可能な大きさ火炎核とは、直径が概ね０．５～１ｍｍ以上の火炎核である。
　このような早期に噴孔近傍領域Ｒ内等に着火源を配置する構成は、第１電極４４から中央噴孔３５ｃまでの距離である噴孔距離Ｄや、副室３８の体積である副室体積Ｖや、隔壁３４に設けられている全ての噴孔３５の断面積の和である総噴孔面積Ｓや、放電ギャップ４５に印加する電圧である放電電圧等の設定により実現される。以下に、その詳細について説明する。なお、噴孔３５が括れている場合等の、噴孔３５の断面積が一様でない場合には、最も断面積が狭い部分の断面積を当該噴孔３５の断面積とする。
　まず、噴孔距離Ｄについて説明する。噴孔距離Ｄについては、小さいほど、中央噴孔３５ｃを通過する気流の影響を受け易くなる。それにより、火炎核が成長し易くなるのに加え、その成長が噴孔近傍領域Ｒ内等やその近辺において行われ易くなる。そのため、噴孔距離Ｄについては、小さいほど、早期に着火源を噴孔近傍領域Ｒ内等に配置し易くなる。
　次に、副室体積Ｖ及び総噴孔面積Ｓについて説明する。副室体積Ｖについては、大きいほど、上死点後点火制御において中央噴孔３５ｃを通過する気流が速くなる。なぜなら、副室３８から主室３１へ流出する気体の流量が同じなら、副室体積Ｖが大きいほど、副室３８の圧力低下が主室３１の圧力低下に追従し難くなる。それにより、副室３８と主室３１との差圧が大きくなり、中央噴孔３５ｃを通過する気流が速くなるからである。
　他方、総噴孔面積Ｓついては、小さいほど、上死点後点火制御において中央噴孔３５ｃを通過する気流が速くなる。なぜなら、副室体積Ｖが同じなら、総噴孔面積Ｓが小さいほど、副室３８から主室３１へ流出する気体の流量が小さくなり、副室３８の圧力低下が主室３１の圧力低下に追従し難くなる。それにより、副室３８と主室３１との差圧が大きくなり、中央噴孔３５ｃを通過する気流が速くなるからである。
　そして、中央噴孔３５ｃを通過する気流が速くなるほど、放電火花ｆが噴孔方向ｄ１側に伸長し易くなる。それにより、火炎核が早期に成長し易くなるのに加え、その成長が噴孔近傍領域Ｒ内等やその近辺において行われ易くなる。よって、副室体積Ｖ及び総噴孔面積Ｓについては、副室体積Ｖに対する総噴孔面積Ｓの割合である噴孔比（Ｓ／Ｖ）が小さいほど、早期に着火源を噴孔近傍領域Ｒ内等に配置し易くなる。
　次に、放電電圧について説明する。放電電圧については、大きいほど、火炎核が成長し易くなる。さらに、放電電圧については、大きいほど、吹き消え難くなるので、気流により放電火花ｆを噴孔近傍領域Ｒ内等やその近辺にまで伸長させ易くなる。そのため、放電電圧については、大きいほど、早期に着火源を噴孔近傍領域Ｒ内等に配置し易くなる。
　以上のとおり、噴孔距離Ｄ及び噴孔比（Ｓ／Ｖ）については小さく、且つ、放電電圧については大きいほど、早期に着火源を噴孔近傍領域Ｒ内等に配置し易くなる。しかしながら、噴孔距離Ｄや噴孔比（Ｓ／Ｖ）を小さくし過ぎたり、放電電圧を大きくし過ぎたりした場合には、他の面において弊害が生じ得る。そこで、それらの弊害を抑えられる範囲内で、噴孔距離Ｄ及び噴孔比（Ｓ／Ｖ）を小さくし、且つ、放電電圧を大きくすることにより、上記の早期に着火源を噴孔近傍領域Ｒ内等に配置する構成を実現している。
　そして、噴孔近傍領域Ｒ内や噴孔３５内に着火源を配置した場合には、着火源から成長した火炎が速やかに主室３１内に噴出する。また、主室３１内に着火源を配置した場合には、着火源から成長した炎がそのまま主室３１内に伝播する。そのため、これらの場合には、火炎を速やかに主室３１内に伝播させることができる。
　図３は、着火源の噴孔中心からの距離と燃焼安定指数（Coefficient of Variation）との関係を示すグラフである。燃焼安定指数は、最も安定性の悪い失火から最も安定性の良い完全燃焼までの度合を示す指数であり、その値が大きいほど燃焼が不安定であることを示す。このグラフに示すように、着火源の噴孔中心からの距離が大きくなると、燃焼安定指数は大きくなるが、特に噴孔中心からの距離が３ｍｍ以上のあたりから急に燃焼安定指数は大きくなる。そのため、本実施形態では、上記のとおり、噴孔中心から３ｍｍ以内を噴孔近傍領域Ｒとして、その噴孔近傍領域Ｒ内等に着火源を配置するようにしている。
　図４は、火炎核の成長を示すグラフである。本実施形態の場合の方が、比較形態ｉ,iiの場合よりも火炎核の成長が早く、また火炎の伝播も早い。本実施形態や比較形態ｉの場合のように、火炎核が所定の着火閾値まで成長した場合には、自己成長可能になり、そのまま燃え広がる。他方、比較形態iiの場合のように、火炎核が所定の着火閾値まで成長しなかった場合は、自己成長不能になり、消炎してしまう。
　図５は、燃焼室内の圧力の推移を示すグラフである。本実施形態及び比較形態ｉ，iiのそれぞれにおいて、圧縮上死点Ｔｄよりも前ではクランク角が進む従い圧力が上昇し、圧縮上死点Ｔｄからはクランク角が進むに従い圧力が低下する。そして、本実施形態及び比較形態ｉでは、点火が行われると圧力が再び上昇する。ただし、本実施形態の方が比較形態ｉの場合よりも、火炎核の成長が早く、また火炎の伝播も早いので、速やかに圧力が上昇する。他方、比較形態iiのように消炎した場合には、圧力は上昇しない。
　図６は、点火システム７０を製造する製造方法のフローを示す図である。この製造方法は、設定工程ｐ１と製造工程ｐ２とを有する。
　設定工程ｐ１では、噴孔比（Ｓ／Ｖ）を算出すると共に、その噴孔比（Ｓ／Ｖ）及び噴孔距離Ｄに基づいて副室３８及び噴孔３５の寸法を設定する。その設定工程ｐ１の詳細について、図７を参照しつつ後述する。そして、製造工程ｐ２では、設定工程ｐ１で設定した当該寸法になるように点火システム７０を製造する。
　図７は、噴孔距離及び噴孔比とギャップ気流との関係を示すグラフであり、横軸に噴孔距離Ｄを示し、縦軸に噴孔比（Ｓ／Ｖ）を示している。そして、曲線αは、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓにおけるギャップ気流が、噴孔方向ｄ１側に５ｍ／ｓになる噴孔比（Ｓ／Ｖ）と噴孔距離Ｄとの関係を示している。この曲線αを数式で近似すると、次の数式Ａとなる。
　Ｓ／Ｖ　＝ －0.025Ｄ^3 　＋　0.34Ｄ^2　－　1.4Ｄ ＋　2.1　（数式Ａ）
　この数式Ａにおいて、「Ｖ」は副室体積Ｖ［cc］を示し、「Ｓ」は総噴孔面積Ｓ［mm^2］を示し、「Ｄ」は噴孔距離Ｄ［mm］を示している。そして「^」は累乗を示している。すなわち「^3」は３乗を示し、「^2」は２乗を示している。
　そのため、曲線αよりも上側であれば、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓにおけるギャップ気流が、噴孔方向ｄ１側に５ｍ／ｓよりも小さくなる。他方、曲線αよりも下側であれば、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓにおけるギャップ気流が、噴孔方向ｄ１側に５ｍ／ｓよりも大きくなる。
　本実施形態では、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓにおけるギャップ気流を、噴孔方向ｄ１側に５ｍ／ｓ以上にしたいので、曲線αとそれよりも下側とを含む領域β内で、噴孔比（Ｓ／Ｖ）を選択する。すなわち、数式Ａの「＝」を「≦」に代えた次の数式Ｂを満たすように、噴孔比（Ｓ／Ｖ）を選択する。
　Ｓ／Ｖ　≦　－0.025Ｄ^3 　＋　0.34Ｄ^2　－　1.4Ｄ ＋　2.1　（数式Ｂ）
　これにより、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓにおけるギャップ気流が、噴孔方向ｄ１側に５ｍ／ｓ以上になるように設定される。
　なお、この曲線αは、環境が変化した場合にはシフトする。具体的には、例えば、エンジン９０の回転速度が高くなった場合や、吸気量が多くなった場合や、圧縮比がより大きいエンジン９０を採用した場合等には、曲線αは右上側にシフトする。他方、エンジン９０の回転速度が低くなった場合や、吸気量が少なくなった場合や、圧縮比がより小さいエンジン９０を採用した場合等には、曲線αが左下側にシフトする。そのため、それらの場合には、数式Ｂを適宜補正するとよい。
　ただし、そのような補正を行わない場合であっても、大よそ一般的な回転速度や吸気量や圧縮比等で、ファーストアイドル時等における上死点後点火制御が実行される場合には、点火開始タイミングＴｓにおいて、大よそ良好なギャップ気流が得られることが期待できる。
　ただし、噴孔比（Ｓ／Ｖ）が0.3未満である場合には、噴孔３５を通過する気流が強くなり過ぎて吹き消えが生じるといった弊害等が発生し易くなる。そのため、開孔比（Ｓ／Ｖ）は0.3以上であることが好ましい。また、数式Ｂにおいて、噴孔距離Ｄが0である時、右辺は2.1になるので、この数式Ｂを満たすには、噴孔比（Ｓ／Ｖ）を2.1以下にする必要がある。そのため、上記数式Ｂに加え、さらに、次の数式Ｃを満たすように、噴孔比（Ｓ／Ｖ）を選択する。
　0.3　≦　Ｓ／Ｖ　≦　2.1　（数式Ｂ）
　より詳細には、各噴孔３５の直径は、噴孔３５を通過する火炎が冷損により消炎するのを抑制できるように、０．３mm以上であることが好ましい。また、副室体積Ｖについては、主室３１内での火炎伝播を充分に促進できるだけの噴出量（熱量）を確保できるように、０．２cc以上であることが好ましい。
　また、噴孔距離Ｄは、放電ギャップ４５の大きさにも影響を及ぼすので、その放電ギャップ４５の大きさでの電力の消耗や放電火花ｆの吹き消え等を考慮して設定するとよい。そして、中央噴孔３５ｃの断面積は、放電ギャップ４５に及ぼす各影響を考慮して設定するとよい。そして、中央噴孔３５ｃ以外の噴孔３５の断面積の設定により、噴孔比（Ｓ／Ｖ）を調整するとよい。
　図６に示す設定工程ｐ１では、以上のとおり、噴孔比（Ｓ／Ｖ）を設定する。なお、噴孔比（Ｓ／Ｖ）に関する部分以外の設定については、従来通りの公知の手法により設定するとよい。そして、製造工程ｐ２では、そのように設定工程ｐ１で設定した当該寸法の通りに点火システム７０を製造することにより、点火システム７０を製造する。
　次に、本実施形態の点火システム７０の機能について説明する。
　図８（ａ）は、比較例１の点火システム７０を示す断面図である。比較例１は、隔壁３４を有しておらず、第２電極４６（接地電極）が隔壁３４とは別に設けられている点で本実施形態と相違している。図８（ｂ）は、比較例２の点火システム７０を示す断面図である。比較例２は、比較例１とは違い、隔壁３４は有しているが、中央噴孔３５ｃを有していない。そして、第１電極４４が本実施形態の場合ほど下方に突出しておらず、代わりに、第２電極４６（接地電極）が隔壁３４から第１電極４４（中心電極）に向けて大きく突出している点で相違している。そして、この比較例２では、上記の数式Ｂを満たしていない。なお、この比較例２には、上記のとおり中央噴孔３５ｃはないが、最も近接する複数の噴孔３５の重心は放電ギャップ４５の下方にあるので、この比較例２においても、本実施形態に合わせて、下方向を噴孔方向ｄ１といい、上方向を反噴孔方向ｄ２という。
　図８（ｃ）は、本実施形態の態様１の点火システム７０を示す断面図であり、図８（ｄ）は、本実施形態の態様２の点火システム７０を示す断面図である。態様１よりも態様２の方が、噴孔比（Ｓ／Ｖ）が小さいか、噴孔距離Ｄが小さい。なお、図では、噴孔距離Ｄが小さい。そのため、態様１よりも態様２の方が、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓにおける噴孔方向ｄ１側へのギャップ気流が大きくなる。その関係上、態様１では、初期の着火源が、副室３８内や中央噴孔３５ｃ内に形成されるのに対して、態様２では、初期の着火源が、副室３８内や中央噴孔３５ｃ内に加え、主室３１内にも形成される。
　図９は、それら比較例１，２及び態様１，２での上死点後点火制御における燃焼の進行を示すタイムチャートである。比較例１では、燃焼は、火花段階ｓ１→主室着火段階ｓ２´→主室伝播段階ｓ５の順に進行する。火花段階ｓ１の最初は、点火開始タイミングＴｓであり、火花段階ｓ１は、放電ギャップ４５に対する電圧の印加を開始したが、燃焼室３０内において未だに火炎核が形成されていない段階である。
　主室着火段階ｓ２´は、主室内において火炎核が自己成長可能な着火源にまで成長しつつある段階である。その主室着火段階ｓ２´の終わりは、主室３１内に着火源が形成されたタイミングとしての主室着火タイミングＴｊを示している。主室伝播段階ｓ５は、着火源が主室３１内に伝播しつつある段階である。そして、主室伝播段階ｓ５の終わりは、燃料の１００％が燃え切ったとみなされる燃え切りタイミングＴｅを示している。
　他方、比較例２及び態様１では、燃焼は、火花段階ｓ１→副室着火段階ｓ２→副室伝播段階ｓ３→噴出段階ｓ４→主室伝播段階ｓ５の順に進行する。副室着火段階ｓ２は、副室内において火炎核が自己成長可能な着火源にまで成長しつつある段階である。その副室着火段階ｓ２の終わりは、副室３８内に着火源が形成されたタイミングとしての副室着火タイミングＴｉを示している。
　副室伝播段階ｓ３は、着火源が副室３８内に伝播しつつある段階である。噴出段階ｓ４は、副室３８内の火炎、すなわち着火源が噴孔３５から主室３１内に噴出している段階である。その噴出段階ｓ４の最初は、主室３１内に着火源が配置されたタイミングとしての主室着火タイミングＴｊを示している。
　態様２では、放電火花ｆが副室３８内から中央噴孔３５ｃを経て主室３１内にまで伸長する。そのため、放電火花ｆにより副室３８内や中央噴孔３５ｃ内に着火源が形成されるのに加え、主室３１内にも着火源が形成される。そのため、態様２では、態様１の場合と同様に、火花段階ｓ１→副室着火段階ｓ２→副室伝播段階ｓ３→噴出段階ｓ４→主室伝播段階ｓ５の順に進行するのに並行して、火花段階ｓ１→主室着火段階ｓ２´→主室伝播段階ｓ５の順にも進行する。それにより、主室着火タイミングＴｊが、態様１の場合よりもさらに早くなる。
　比較例１，２及び態様１，２のいずれの態様においても、燃え切りタイミングＴｅは、排気弁２６が開き始めるタイミングとしての排気開始タイミングＴｏよりも前になることが要求される。未燃の燃料が排出されるのを防ぐためである。よって、いずれの態様においても、まず、排気開始タイミングＴｏよりも前に燃え切りタイミングＴｅがくるように設定されてから、その燃え切りタイミングＴｅに実際に燃料が燃え切るように点火開始タイミングＴｓが設定される。すなわち、燃え切りタイミングＴｅから逆算して点火開始タイミングＴｓが設定される。そのため、比較例１，２及び態様１，２の各態様では、燃え切りタイミングＴｅは大よそ揃っているが、点火開始タイミングＴｓは互いにずれている。
　図１０は、図９に示す比較例１，２及び態様１，２のタイムチャートを、便宜的に点火開始タイミングＴｓを揃えて示したグラフである。比較例２の場合、放電ギャップ４５が噴孔３５から離れているので、着火源が噴孔近傍領域Ｒ内に配置されるのは、副室伝播段階ｓ３の終わり付近となる。その比較例２における副室伝播段階ｓ３の終わり付近は、点火開始タイミングＴｓから２０クランクアングル以降である。そのため、この比較例２では、点火開始タイミングＴｓから２０クランクアングル以降に、噴孔近傍領域Ｒ内に着火源が配置される。それにより、主室着火タイミングＴｊが遅くなり、副室３８がない比較例１よりも燃焼の進行が遅くなる。
　他方、本実施形態の態様１の場合、放電ギャップ４５が中央噴孔３５ｃに近いので、噴孔近傍領域Ｒ内に着火源が配置されるタイミングは、副室伝播段階ｓ３の前半等となる。その態様１における副室伝播段階ｓ３の前半等は、点火開始タイミングＴｓから２０クランクアングル以内である。そのため、この態様１では、点火開始タイミングＴｓから２０クランクアングル以内に、噴孔近傍領域Ｒ内に着火源が配置される。それにより、比較例１に比べて、主室着火タイミングＴｊの遅れが小さくなり、最終的には、副室３８がない比較例１よりも燃焼の進行が早くなる。
　また、本実施形態の態様２の場合、主室３１内において、放電火花ｆにより着火源が形成されるタイミングが、主室着火段階ｓ２´の終わりの主室着火タイミングＴｊとなる。その態様２における主室着火タイミングＴｊは、点火開始タイミングＴｓから２０クランクアングル以内である。そのため、この態様２では、点火開始タイミングＴｓから２０クランクアングル以内に、主室３１内に着火源が配置される。それにより、態様１よりも燃焼の進行がさらに早くなる。
　図１１は、比較例１，２及び態様１の各態様における燃焼割合の推移を示すグラフである。上記の通り、比較例２では、副室３８がない比較例１よりも燃焼割合の進行が却って遅くなるのに対して、態様１では、比較例１よりも燃焼割合の進行が速くなる。
　図１２は、図９の一部を拡大したグラフである。図１３は、図１２に示す期間での、比較例２及び態様１，２におけるギャップ気流の推移を示すグラフである。比較例２では、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓにおいては、ギャップ気流の方向は未だ反噴孔方向ｄ２側である。副室３８の奥では、圧縮上死点Ｔｄを経過してもしばらくは、慣性等でギャップ気流が反噴孔方向ｄ２側に向くからである。その後に、一旦ギャップ気流の強度が零になってから、ギャップ気流の方向が噴孔方向ｄ１側に転じる。そのため、この時期の気流は極めて弱く、放電火花ｆが効率的に伸長しないので、効率的に着火することができない。
　その点、本実施形態の態様１，２では、上述のとおり、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓよりも前に、既にギャップ気流の方向が反噴孔方向ｄ２側から噴孔方向ｄ１側に転じている。それにより、点火開始タイミングＴｓには、ある程度強い、具体的には５ｍ／ｓ以上の気流が噴孔方向ｄ１側に向けて発生している。そのため、放電火花ｆが噴孔方向ｄ１に伸長し易い。そのため、火炎核が成長し易いのに加えて、その成長が噴孔近傍領域Ｒ内等やその近辺において行われ易い。そのため、この点でも、本実施形態の態様１，２では、早期に着火源を噴孔近傍領域Ｒ内等に配置し易い。
　再び、図９を参照しつつ説明する。上記の通り、燃え切りタイミングＴｅは、排気開始タイミングＴｏよりも早いタイミングであることが要求される。そのため、この制約から、点火開始タイミングＴｓから燃え切りタイミングＴｅまでの時間である燃焼時間が長い比較例１，２では、燃焼のタイミングを極力遅くしたいファーストアイドリング時においても、点火開始タイミングＴｓをさほど遅角側に設定することができない。そのため、燃料の５０％が燃え切るタイミングとしての燃焼重心Ｔｃもさほど遅角側に設定することができず、ファーストアイドリングにおいて、触媒暖機をさほど効率的に行うことができない。
　その点、態様１，２では、比較例１，２に比べて、点火開始タイミングＴｓから燃え切りタイミングＴｅまでの時間である燃焼時間を短く抑えられるので、点火開始タイミングＴｓをより遅角側に設定できる。そのため、燃焼重心Ｔｃをより遅角側に設定でき、ファーストアイドリングにおいて、触媒暖機を効率的に行うことができる。そのため、ファーストアイドリング時間の短縮につながり、引いては、燃費向上やエミッションの低下に繋がる。
　本実施形態によれば、次の効果が得られる。上死点後点火制御では、点火開始タイミングＴｓから２０クランクアングル以内といった早期に、図２に示す噴孔近傍領域Ｒ内、中央噴孔３５ｃ内又は主室３１内に着火源を配置する。そして、噴孔近傍領域Ｒ内や中央噴孔３５ｃ内に着火源を配置した場合には、その着火源から成長した炎が速やかに中央噴孔３５ｃから主室３１内に噴出し易い。また、主室３１内に着火源を配置した場合には、その着火源から成長した炎がそのまま主室３１内に伝播することになる。そのため、上死点後点火制御において、火炎を速やかに主室３１内に伝播させることができる。
　さらに、上記の態様２によれば、次の効果も得られる。態様２における上死点後点火制御では、放電火花ｆを主室３１内にまで伸長させる。それにより、点火開始タイミングから２０クランクアングル以内の早期に、主室３１内に着火源を配置する。その着火源から成長した炎がそのまま主室３１内に伝播することになる。そのため、上記の態様２によれば、より速やかに主室３１内に火炎を伝播させることができる。
　また、次の効果も得られる。噴孔比（Ｓ／Ｖ）が図７に示す領域βに収まるように、すなわち、上記の数式Ｂを満たすように、副室３８と噴孔３５との寸法を設定する。この領域βは、上記の通り、上死点後点火制御での点火開始タイミングＴｓにおけるギャップ気流が、噴孔方向ｄ１側に５ｍ／ｓ以上になる領域である。そして、ギャップ気流が、噴孔方向ｄ１側に５ｍ／ｓ以上になれば、上記のとおり、早期に着火源を噴孔近傍領域Ｒ内等に配置し易くなる。
　そして、この領域βは、環境等により若干変化するものの、大よそ一般的な回転速度や吸気量や圧縮比等で上死点後点火制御が実行される場合には、点火開始タイミングＴｓにおいて、大よそ良好なギャップ気流が得られることが期待できる。そのため、このように噴孔比（Ｓ／Ｖ）を領域βに収まるように設定することにより、早期に着火源を噴孔近傍領域Ｒ内等に配置する構成を実現し易くなる。
　また、次の効果も得られる。上記の通り、噴孔比（Ｓ／Ｖ）が0.3未満である場合には、噴孔３５を通過する気流が強くなり過ぎて吹き消えが生じるといった弊害等が発生し易い。その点、本実施形態では、開孔比（Ｓ／Ｖ）が0.3以上であるので、そのような心配はない。
　また、次の効果が得られる。本実施形態では、図１３に示すように、上死点後点火制御における点火開始タイミングＴｓまでに、ギャップ気流の方向が、反噴孔方向ｄ２側から噴孔方向ｄ１側に転じる。そのため、上死点後点火制御における点火開始タイミングＴｓには、ギャップ気流の方向が噴孔方向ｄ１側になる。そのため、効率的に、放電火花ｆを噴孔方向ｄ１側に伸長させることができる。そのため、この点でも、着火源を早期に噴孔近傍領域Ｒ内等に配置し易くなる。
　［他の実施形態］
　以上に示した実施形態は、次のように変更して実施してもよい。例えば、第１実施形態では、隔壁３４に複数の噴孔３５が設けられているが、噴孔３５は中央噴孔３５ｃの１つのみであってもよい。また例えば、第１実施形態では、第１電極４４が中央噴孔３５ｃに最も近接しているが、他の噴孔３５に最も近接しており、放電火花ｆが当該他の噴孔３５に向けて伸長するようにしてもよい。また例えば、第１実施形態では、隔壁３４が第２電極４６を兼ねており隔壁３４はヘッド２０に取り付けられることでヘッド２０と電気的に導通しているが、隔壁３４に設けられた突起等の、隔壁３４と電気的に導通した部位が第２電極４６を構成していてもよい。また隔壁３４とは別部材で、ヘッド２０と電気的に導通する第２電極４６を構成していてもよい。
　また例えば、第１実施形態では、隔壁３４は、点火プラグ４０の絶縁碍子４１に取り付けられている。これに代えて、隔壁３４は、ヘッド２０に設けられており、そのヘッド２０の隔壁３４に絶縁碍子４１を係合させるように、点火プラグ４０を取り付けるようにしてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1. 　エンジン（９０）の燃焼室（３０）を主室（３１）と副室（３８）とに区分けしており、前記主室から前記副室にまで連通する噴孔（３５）が一又は複数設けられている隔壁（３４）と、
    　第１電極（４４）と第２電極（４６）との間の放電ギャップ（４５）に電圧を印加することにより、放電火花（ｆ）を発生させて燃料に点火する点火プラグ（４０）と、を有し、
    　前記第１電極は、前記副室内に設けられており、前記第２電極は、前記隔壁に又は前記隔壁と電気的に導通した部位に設けられており、
    　前記放電ギャップに電圧を印加し始めるタイミングを点火開始タイミング（Ｔｓ）とし、前記噴孔の前記副室側の開口の中心を噴孔中心とし、前記副室内における前記噴孔中心から３ｍｍ以内の領域を噴孔近傍領域（Ｒ）として、
    　前記エンジンが所定の運転状況の時には、圧縮上死点（Ｔｄ）よりも後に前記点火を行う制御としての上死点後点火制御を実行し、
    　前記上死点後点火制御では、前記点火開始タイミングから２０クランクアングル以内において、前記噴孔近傍領域内、前記噴孔内又は前記主室内に、自己成長可能な大きさの火炎核としての着火源を配置する、点火システム。
  2. 　前記上死点後点火制御では、前記放電火花を前記主室内にまで伸長させて、前記点火開始タイミングから２０クランクアングル以内において、前記主室内に前記着火源を配置する、請求項１に記載の点火システム。
  3. 　前記上死点後点火制御における前記放電火花の発生期間に、前記放電ギャップに流速５ｍ／ｓ以上の気流が流れるように構成されている、請求項１又は２に記載の点火システム。
  4. 　前記副室の体積を「Ｖ」ccとし、前記隔壁に設けられている全ての前記噴孔の断面積の和を「Ｓ」mm^2とし、
    　一又は複数の前記噴孔のうち前記放電ギャップに最も近接する噴孔を近接噴孔（３５ｃ）とし、前記第１電極から前記近接噴孔までの距離を「Ｄ」mmとして、
    　Ｓ／Ｖ　≦　－0.025Ｄ^3　＋　0.34Ｄ^2　－　1.4Ｄ　＋　2.1
    　を満たすように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の点火システム。
  5. 　前記副室の体積を「Ｖ」ccとし、前記隔壁に設けられている全ての前記噴孔の断面積の和を「Ｓ」mm^2として、
    　0.3　≦　Ｓ／Ｖ　≦　2.1
    　を満たすように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の点火システム。
  6. 　一又は複数の前記噴孔のうち前記第１電極に最も近い前記噴孔を近接噴孔（３５ｓ）とし、前記第１電極から前記近接噴孔に向かう方向を噴孔方向（ｄ１）とし、その反対方向を反噴孔方向（ｄ２）とし、前記噴孔方向を成分に含む方向を噴孔方向側とし、前記反噴孔方向を成分に含む方向を反噴孔方向側とし、前記放電ギャップに流れる気流をギャップ気流として、
    　前記上死点後点火制御における前記点火開始タイミングまでに、前記ギャップ気流の方向が、前記反噴孔方向側から前記噴孔方向側に転じることにより、前記点火開始タイミングには、前記ギャップ気流の方向が前記噴孔方向側になるように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の点火システム。
PCT/JP2021/025838 2020-08-07 2021-07-08 点火システム WO2022030175A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180057868.3A CN116194662A (zh) 2020-08-07 2021-07-08 点火系统
EP21853435.2A EP4194672A4 (en) 2020-08-07 2021-07-08 IGNITION SYSTEM
US18/105,561 US20230184160A1 (en) 2020-08-07 2023-02-03 Ignition system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-134723 2020-08-07
JP2020134723A JP2022030604A (ja) 2020-08-07 2020-08-07 点火システム

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/105,561 Continuation US20230184160A1 (en) 2020-08-07 2023-02-03 Ignition system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022030175A1 true WO2022030175A1 (ja) 2022-02-10

Family

ID=80118131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/025838 WO2022030175A1 (ja) 2020-08-07 2021-07-08 点火システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230184160A1 (ja)
EP (1) EP4194672A4 (ja)
JP (1) JP2022030604A (ja)
CN (1) CN116194662A (ja)
WO (1) WO2022030175A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115355080A (zh) * 2022-10-14 2022-11-18 潍柴动力股份有限公司 一种燃烧系统以及气体发动机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4098857A4 (en) * 2020-01-29 2023-11-29 Denso Corporation IGNITION SYSTEM

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59101533A (ja) * 1982-11-11 1984-06-12 ロ−ベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 点火装置
US20120118262A1 (en) * 2010-11-11 2012-05-17 Cameron International Corporation Spark ignited radical injection system
JP5122367B2 (ja) 2008-05-09 2013-01-16 大阪瓦斯株式会社 エンジン及びエンジン用点火プラグ
JP2016035854A (ja) * 2014-08-04 2016-03-17 株式会社日本自動車部品総合研究所 副室付点火装置とその制御方法
JP2018003752A (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US20180100479A1 (en) * 2016-10-07 2018-04-12 Caterpillar Energy Solutions Gmbh Spark plug condition monitoring
US20190284988A1 (en) * 2016-12-09 2019-09-19 Cummins Inc. Spark plug for an internal combustion engine having a combustion pre-chamber

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1403886A (en) * 1920-05-24 1922-01-17 Young Monte Spark plug
US4029072A (en) * 1973-08-27 1977-06-14 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Igniting apparatus for internal combustion engines
DE2606014A1 (de) * 1976-02-14 1977-08-25 Porsche Ag Gemischverdichtende, fremdgezuendete viertakt-brennkraftmaschine mit ladungsschichtung
JP4582217B2 (ja) * 2008-07-17 2010-11-17 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジン
JP2018150820A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 本田技研工業株式会社 ガスエンジン
EP4098857A4 (en) * 2020-01-29 2023-11-29 Denso Corporation IGNITION SYSTEM
JP7334636B2 (ja) * 2020-02-05 2023-08-29 株式会社デンソー 副室式点火システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59101533A (ja) * 1982-11-11 1984-06-12 ロ−ベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 点火装置
JP5122367B2 (ja) 2008-05-09 2013-01-16 大阪瓦斯株式会社 エンジン及びエンジン用点火プラグ
US20120118262A1 (en) * 2010-11-11 2012-05-17 Cameron International Corporation Spark ignited radical injection system
JP2016035854A (ja) * 2014-08-04 2016-03-17 株式会社日本自動車部品総合研究所 副室付点火装置とその制御方法
JP2018003752A (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US20180100479A1 (en) * 2016-10-07 2018-04-12 Caterpillar Energy Solutions Gmbh Spark plug condition monitoring
US20190284988A1 (en) * 2016-12-09 2019-09-19 Cummins Inc. Spark plug for an internal combustion engine having a combustion pre-chamber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4194672A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115355080A (zh) * 2022-10-14 2022-11-18 潍柴动力股份有限公司 一种燃烧系统以及气体发动机

Also Published As

Publication number Publication date
US20230184160A1 (en) 2023-06-15
CN116194662A (zh) 2023-05-30
EP4194672A4 (en) 2024-02-07
JP2022030604A (ja) 2022-02-18
EP4194672A1 (en) 2023-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8006666B2 (en) Auxiliary combustion chamber type internal combustion engine
JP7312362B2 (ja) エンジンシステム
US8544445B2 (en) Over-compressed engine
WO2022030175A1 (ja) 点火システム
CN104956042A (zh) 静燃腔室热气体点火器
JP2008240644A (ja) 内燃機関の燃焼制御装置
EP3770412A1 (en) Fuel injection control device, and method of controlling injecton of fuel
EP3770409A1 (en) Fuel injection control device, and method of controlling injection of fuel
JP6217490B2 (ja) 直噴ガソリンエンジンの始動制御装置
JP2009185688A (ja) 直噴火花点火式内燃機関
WO2021157322A1 (ja) 副室式点火システム
JP2003049650A (ja) 圧縮自己着火式内燃機関
JP6392535B2 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2021153275A1 (ja) 点火システム
JP2020094554A (ja) 副室付内燃機関の制御装置
JP4174135B2 (ja) 副室式火花点火機関における燃焼方法
JP4939629B2 (ja) 内燃機関の点火制御装置
JP2006046276A (ja) 直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置
JP7365564B2 (ja) エンジンシステム
JP2020020307A (ja) エンジンの制御装置
JP7347308B2 (ja) 点火システム
WO2023079799A1 (ja) エンジン制御装置及びエンジン制御方法
JP2018172980A (ja) 予混合圧縮着火式エンジン
JP2010144592A (ja) 内燃機関の点火制御装置，制御方法および点火装置
JP2006169976A (ja) 内燃機関の燃料噴射装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21853435

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021853435

Country of ref document: EP

Effective date: 20230307