JP2002266739A - エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents
エンジンの点火時期制御装置Info
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力低下を伴わず、ノッキングを有効に回避
する新規な点火方法の提供を課題とする。 【解決手段】 先ず燃焼室５吸気側の点火プラグ１１を
点火し、次に燃焼室５中心の点火プラグ１２を点火す
る。多点点火方式で、燃焼室５内でも相対的に温度の低
い吸気側から先に点火するから、燃焼初期は燃焼が緩慢
となり、筒内圧、筒内温度の立ち上がりを抑制できて、
ノッキングの発生を有効に回避できる。そののち、燃焼
室５中心で追い点火をするから、燃焼後期は燃焼が急速
となり、筒内圧、筒内温度が急激に立ち上がって燃焼期
間が短縮化し、出力低下を回避できる。
する新規な点火方法の提供を課題とする。 【解決手段】 先ず燃焼室５吸気側の点火プラグ１１を
点火し、次に燃焼室５中心の点火プラグ１２を点火す
る。多点点火方式で、燃焼室５内でも相対的に温度の低
い吸気側から先に点火するから、燃焼初期は燃焼が緩慢
となり、筒内圧、筒内温度の立ち上がりを抑制できて、
ノッキングの発生を有効に回避できる。そののち、燃焼
室５中心で追い点火をするから、燃焼後期は燃焼が急速
となり、筒内圧、筒内温度が急激に立ち上がって燃焼期
間が短縮化し、出力低下を回避できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの点火時期
制御装置に関し、内燃機関の技術分野に属する。
制御装置に関し、内燃機関の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリンエンジンでは、ピストンで圧縮
した混合気に点火プラグで火花を飛ばし、混合気を燃
焼、爆発、膨張させて出力を得る。混合気は着火すると
まず点火プラグのスパークギャップ周辺で火炎核が形成
され、この火炎が燃焼室全域に伝播して多量の熱エネル
ギが生成される。熱エネルギをエンジン出力として最も
効率よく取り出すために、最大燃焼圧力が上死点をやや
過ぎたタイミングで発生するように点火時期が決定され
る。すなわちエンジンから最大トルクを引き出すことの
できる点火時期（ＭＢＴ）が定められる。点火時期がこ
れよりも遅くなると出力が低下し、逆に早くなると、筒
内圧、筒内温度が高くなりすぎて火炎伝播の前に未燃焼
混合気が自己着火してノッキングが起こる。ノッキング
は、周知のように、衝撃波を生み、多量の熱を無益に発
生し、出力を減退させ、ついにはエンジン破壊を招く。
した混合気に点火プラグで火花を飛ばし、混合気を燃
焼、爆発、膨張させて出力を得る。混合気は着火すると
まず点火プラグのスパークギャップ周辺で火炎核が形成
され、この火炎が燃焼室全域に伝播して多量の熱エネル
ギが生成される。熱エネルギをエンジン出力として最も
効率よく取り出すために、最大燃焼圧力が上死点をやや
過ぎたタイミングで発生するように点火時期が決定され
る。すなわちエンジンから最大トルクを引き出すことの
できる点火時期（ＭＢＴ）が定められる。点火時期がこ
れよりも遅くなると出力が低下し、逆に早くなると、筒
内圧、筒内温度が高くなりすぎて火炎伝播の前に未燃焼
混合気が自己着火してノッキングが起こる。ノッキング
は、周知のように、衝撃波を生み、多量の熱を無益に発
生し、出力を減退させ、ついにはエンジン破壊を招く。
【０００３】ノッキングを防止するため、特開平１１−
１８２３９９号公報は、多点点火方式で、ノッキングの
原因となる自己着火の生じ易い箇所、代表的には燃焼室
内でも相対的に温度の高い排気弁付近から先に点火する
ことを開示する。これは、自己着火する前にその自己着
火する混合気を先に燃焼させてしまうことで、自己着火
をなくし、ノッキングを確実に防止しようとするもので
ある。
１８２３９９号公報は、多点点火方式で、ノッキングの
原因となる自己着火の生じ易い箇所、代表的には燃焼室
内でも相対的に温度の高い排気弁付近から先に点火する
ことを開示する。これは、自己着火する前にその自己着
火する混合気を先に燃焼させてしまうことで、自己着火
をなくし、ノッキングを確実に防止しようとするもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に符号
ｘで示すように、点火ｚ後の燃焼圧力の立ち上がりが早
いと上死点（ＴＤＣ）近傍で過度に筒内が高圧高温とな
ってノッキングｙが発生する。この燃焼圧力ひいては筒
内温度の立ち上がりが早くなるという現象は、点火時期
ｚの進角の他、点火時期ｚが同じでも燃焼が急激に進行
することによって起こる。上記公報開示の技術は、筒内
温度の高い部分から選択的に燃焼を開始するから、初期
燃焼が激しくなり、筒内圧の立ち上がりが急速となる可
能性がある。もちろんその場合にノッキングの発生し易
い箇所はすでに燃焼させてあるわけであるが、それ以外
の箇所での自己着火およびノッキングの可能性がかえっ
て高くなるおそれがある。加えて点火時期もそれ以上は
あまり進角させることができない。
ｘで示すように、点火ｚ後の燃焼圧力の立ち上がりが早
いと上死点（ＴＤＣ）近傍で過度に筒内が高圧高温とな
ってノッキングｙが発生する。この燃焼圧力ひいては筒
内温度の立ち上がりが早くなるという現象は、点火時期
ｚの進角の他、点火時期ｚが同じでも燃焼が急激に進行
することによって起こる。上記公報開示の技術は、筒内
温度の高い部分から選択的に燃焼を開始するから、初期
燃焼が激しくなり、筒内圧の立ち上がりが急速となる可
能性がある。もちろんその場合にノッキングの発生し易
い箇所はすでに燃焼させてあるわけであるが、それ以外
の箇所での自己着火およびノッキングの可能性がかえっ
て高くなるおそれがある。加えて点火時期もそれ以上は
あまり進角させることができない。
【０００５】本発明者等は、上記のような現状に鑑み、
ノッキングを有効に回避する新規な点火方法であって、
とりわけ出力低下を伴わない点火方法の提供に鋭意研究
検討を重ねた結果、上死点近傍では燃焼を緩慢にして筒
内圧をゆっくりと立ち上げればノッキングの発生を未然
に防止することができると共に、その分、上死点を過ぎ
たタイミングでは燃焼を急速にして筒内圧を急激に立ち
上げれば出力確保を図ることができることに着目して本
発明を完成するに至ったものである。
ノッキングを有効に回避する新規な点火方法であって、
とりわけ出力低下を伴わない点火方法の提供に鋭意研究
検討を重ねた結果、上死点近傍では燃焼を緩慢にして筒
内圧をゆっくりと立ち上げればノッキングの発生を未然
に防止することができると共に、その分、上死点を過ぎ
たタイミングでは燃焼を急速にして筒内圧を急激に立ち
上げれば出力確保を図ることができることに着目して本
発明を完成するに至ったものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち本願の請求項１
に記載の発明は、燃焼室の吸気側に第１の点火プラグお
よび燃焼室の中心または排気側に第２の点火プラグを有
するエンジンの点火時期制御装置であって、点火時は、
先ず第１点火プラグを点火し、次に第２点火プラグを点
火する点火制御手段を備えることを特徴とする。
に記載の発明は、燃焼室の吸気側に第１の点火プラグお
よび燃焼室の中心または排気側に第２の点火プラグを有
するエンジンの点火時期制御装置であって、点火時は、
先ず第１点火プラグを点火し、次に第２点火プラグを点
火する点火制御手段を備えることを特徴とする。
【０００７】この発明によれば、多点点火方式で、燃焼
室内でも相対的に温度の低い吸気側から先に点火するか
ら、燃焼初期は燃焼が緩慢となり、筒内圧、筒内温度の
立ち上がりが抑制されて、ノッキングの発生が有効に回
避できる。そののち、燃焼室の中心または排気側で追い
点火をするから、燃焼後期は燃焼が急速となり、筒内
圧、筒内温度が急激に立ち上がって燃焼期間が短縮化
し、出力低下が回避できる。またこの発明によれば、燃
焼初期の筒内圧等の立ち上がりを抑制するから、第１点
火プラグひいては第２点火プラグの点火時期を十分進角
させることができる。
室内でも相対的に温度の低い吸気側から先に点火するか
ら、燃焼初期は燃焼が緩慢となり、筒内圧、筒内温度の
立ち上がりが抑制されて、ノッキングの発生が有効に回
避できる。そののち、燃焼室の中心または排気側で追い
点火をするから、燃焼後期は燃焼が急速となり、筒内
圧、筒内温度が急激に立ち上がって燃焼期間が短縮化
し、出力低下が回避できる。またこの発明によれば、燃
焼初期の筒内圧等の立ち上がりを抑制するから、第１点
火プラグひいては第２点火プラグの点火時期を十分進角
させることができる。
【０００８】図６を参照して本発明の特徴をさらに説明
する。点火時期ｚ１に第１点火プラグだけを点火すると
符号ｓのような出力波形が得られる。筒内温度の相対的
に低い部分で点火するから、燃焼が全体に緩慢になり、
筒内圧、筒内温度の立ち上がりが抑制される。その結果
ノッキングの発生は回避されるが出力も低下する。一
方、上記点火時期ｚ１より所定時間遅い点火時期ｚ２に
第２点火プラグだけを点火すると符号ａのような出力波
形が得られる。第１点火プラグだけの点火に比べて筒内
圧、筒内温度の立ち上がりが早くなり、またピークも高
くなって出力が増大する。
する。点火時期ｚ１に第１点火プラグだけを点火すると
符号ｓのような出力波形が得られる。筒内温度の相対的
に低い部分で点火するから、燃焼が全体に緩慢になり、
筒内圧、筒内温度の立ち上がりが抑制される。その結果
ノッキングの発生は回避されるが出力も低下する。一
方、上記点火時期ｚ１より所定時間遅い点火時期ｚ２に
第２点火プラグだけを点火すると符号ａのような出力波
形が得られる。第１点火プラグだけの点火に比べて筒内
圧、筒内温度の立ち上がりが早くなり、またピークも高
くなって出力が増大する。
【０００９】これらに対して、先ず点火時期ｚ１に第１
点火プラグだけを点火し、次に所定時間経過後の点火時
期ｚ２に第２点火プラグだけを点火すると符号ｔのよう
な出力波形が得られる。このときの波形ｔは単に上２つ
の波形ｓ，ａを足し合せただけのものではなく、これら
ｓ，ａが相俟ってより以上の効果を実現している。すな
わち、点火時期ｚ２以降の燃焼の立ち上がりがより急激
になっているし、燃焼圧力ピークもより高くなってい
る。また、燃焼時間がより短くなっている。そして、燃
焼の重心が後方にシフトして、十分大きな出力が得られ
ることになる。つまり、燃焼の後期重心化および安定化
が図れる。加えて、点火時期ｚ１以降、点火時期ｚ２以
前は、緩慢燃焼によるノッキング防止効果がそのまま維
持されることになる。
点火プラグだけを点火し、次に所定時間経過後の点火時
期ｚ２に第２点火プラグだけを点火すると符号ｔのよう
な出力波形が得られる。このときの波形ｔは単に上２つ
の波形ｓ，ａを足し合せただけのものではなく、これら
ｓ，ａが相俟ってより以上の効果を実現している。すな
わち、点火時期ｚ２以降の燃焼の立ち上がりがより急激
になっているし、燃焼圧力ピークもより高くなってい
る。また、燃焼時間がより短くなっている。そして、燃
焼の重心が後方にシフトして、十分大きな出力が得られ
ることになる。つまり、燃焼の後期重心化および安定化
が図れる。加えて、点火時期ｚ１以降、点火時期ｚ２以
前は、緩慢燃焼によるノッキング防止効果がそのまま維
持されることになる。
【００１０】次に、請求項２に記載の発明によれば、上
記請求項１に記載の発明において、第１点火プラグ近傍
にスキッシュエリアを設けていないことを特徴とする。
記請求項１に記載の発明において、第１点火プラグ近傍
にスキッシュエリアを設けていないことを特徴とする。
【００１１】一般に、スキッシュ流による燃焼促進を図
るために、シリンダヘッドの吸気側および排気側にスキ
ッシュエリアが設けられる。スキッシュエリアでは圧縮
上死点でヘッドとピストンとのクリアランスが極めて小
さくなり、ガス交換時の掃気効率が減少して残留ガスが
滞留し易くなる。そこで、滞留ガスによる第１点火プラ
グの着火性低下を回避するために、この発明では、第１
点火プラグ近傍、つまり吸気側にはスキッシュエリアを
設けない燃焼室構造とした。これにより、第１点火プラ
グ近傍では残留ガス滞留の問題が解消されるから、燃焼
初期の着火性を確保することができる。なお、スキッシ
ュ流が一部なくなることによる燃焼促進効果の目減り分
は、２点点火による燃焼期間の短縮効果（急速燃焼効
果）によって十分補うことができる。
るために、シリンダヘッドの吸気側および排気側にスキ
ッシュエリアが設けられる。スキッシュエリアでは圧縮
上死点でヘッドとピストンとのクリアランスが極めて小
さくなり、ガス交換時の掃気効率が減少して残留ガスが
滞留し易くなる。そこで、滞留ガスによる第１点火プラ
グの着火性低下を回避するために、この発明では、第１
点火プラグ近傍、つまり吸気側にはスキッシュエリアを
設けない燃焼室構造とした。これにより、第１点火プラ
グ近傍では残留ガス滞留の問題が解消されるから、燃焼
初期の着火性を確保することができる。なお、スキッシ
ュ流が一部なくなることによる燃焼促進効果の目減り分
は、２点点火による燃焼期間の短縮効果（急速燃焼効
果）によって十分補うことができる。
【００１２】次に、請求項３に記載の発明によれば、上
記請求項１または２に記載の発明において、点火制御手
段は、高負荷時にのみ作動することを特徴とする。
記請求項１または２に記載の発明において、点火制御手
段は、高負荷時にのみ作動することを特徴とする。
【００１３】この発明によれば、高出力が必要とされる
高負荷時（加速時等）にノッキングを招くことなく出力
を確保することができる。なお、低負荷時は時間差点火
をせず同時点火をしてよい。その場合の点火時期は例え
ば中心一点点火の場合と同じ点火時期とすることができ
る。これにより低負荷時には初期燃焼抑制に起因する燃
焼エネルギロスを防ぐことができる。
高負荷時（加速時等）にノッキングを招くことなく出力
を確保することができる。なお、低負荷時は時間差点火
をせず同時点火をしてよい。その場合の点火時期は例え
ば中心一点点火の場合と同じ点火時期とすることができ
る。これにより低負荷時には初期燃焼抑制に起因する燃
焼エネルギロスを防ぐことができる。
【００１４】次に、請求項４に記載の発明によれば、上
記請求項１から３のいずれかに記載の発明において、点
火制御手段は、触媒温度が低いときは高いときに比べ
て、第１、第２点火プラグの点火時間差を長くすること
を特徴とする。
記請求項１から３のいずれかに記載の発明において、点
火制御手段は、触媒温度が低いときは高いときに比べ
て、第１、第２点火プラグの点火時間差を長くすること
を特徴とする。
【００１５】この発明によれば、点火の時間差が長くな
ることにより第２点火プラグの点火時期が遅角し、後燃
えによって排気通路の触媒が速やかに昇温、活性化され
る。
ることにより第２点火プラグの点火時期が遅角し、後燃
えによって排気通路の触媒が速やかに昇温、活性化され
る。
【００１６】次に、請求項５に記載の発明によれば、上
記請求項１から４のいずれかに記載の発明において、イ
オン電流値から失火を検出する失火検出手段が第１点火
プラグに設けられていることを特徴とする。
記請求項１から４のいずれかに記載の発明において、イ
オン電流値から失火を検出する失火検出手段が第１点火
プラグに設けられていることを特徴とする。
【００１７】この発明によれば、失火検出手段を相対的
に温度の低い吸気側に配置することによって該失火検出
手段の熱的耐久性を向上できる。以下、発明の実施の形
態を通して本発明をさらに詳しく説明する。
に温度の低い吸気側に配置することによって該失火検出
手段の熱的耐久性を向上できる。以下、発明の実施の形
態を通して本発明をさらに詳しく説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】［全体構成］図１、図２に示すよ
うに、この実施の形態に係るエンジン１は、シリンダブ
ロック２のシリンダボア３と連なり、該ボア３内を摺動
するピストン４によって画成される燃焼室５をシリンダ
ヘッド６に有する。シリンダヘッド６には、それぞれ燃
焼室５に開口し、吸気弁７，７および排気弁８，８で開
閉される２つの吸気ポート９，９および排気ポート１
０，１０が形成されている。またシリンダヘッド６には
２つの点火プラグ１１，１２が螺着されている。第１の
点火プラグ１１は２つの吸気ポート９，９の間、第２の
点火プラグ１２は燃焼室５の中心頂上部に、それぞれ電
極が燃焼室５内を臨むように配置されている。
うに、この実施の形態に係るエンジン１は、シリンダブ
ロック２のシリンダボア３と連なり、該ボア３内を摺動
するピストン４によって画成される燃焼室５をシリンダ
ヘッド６に有する。シリンダヘッド６には、それぞれ燃
焼室５に開口し、吸気弁７，７および排気弁８，８で開
閉される２つの吸気ポート９，９および排気ポート１
０，１０が形成されている。またシリンダヘッド６には
２つの点火プラグ１１，１２が螺着されている。第１の
点火プラグ１１は２つの吸気ポート９，９の間、第２の
点火プラグ１２は燃焼室５の中心頂上部に、それぞれ電
極が燃焼室５内を臨むように配置されている。
【００１９】燃焼室５の周縁部にはスキッシュエリアを
形成するスキッシュ壁２０が設けられている。このスキ
ッシュ壁２０は、排気ポート１０，１０間、および吸排
気ポート９，１０：９，１０間に設けられ、吸気ポート
９，９間には設けられていない。すなわち第１点火プラ
グ１１の近傍にはスキッシュエリアが形成されていな
い。
形成するスキッシュ壁２０が設けられている。このスキ
ッシュ壁２０は、排気ポート１０，１０間、および吸排
気ポート９，１０：９，１０間に設けられ、吸気ポート
９，９間には設けられていない。すなわち第１点火プラ
グ１１の近傍にはスキッシュエリアが形成されていな
い。
【００２０】このエンジン１のコントロールユニット３
０は、主として、排気通路において触媒装置（例えば三
元触媒装置）の直上流に配置され、排ガス温度を検出す
る排気温センサ３１からの信号、エンジン回転数を検出
するエンジン回転センサ３２からの信号、および吸気通
路に配置されたスロットルバルブの開度を検出するスロ
ットル開度センサ３３からの信号等を取り込んで、時間
差設定部３０ａで２つの点火プラグ１１，１２の点火時
間差θｄを設定し、該プラグ１１，１２の点火時期を制
御する。
０は、主として、排気通路において触媒装置（例えば三
元触媒装置）の直上流に配置され、排ガス温度を検出す
る排気温センサ３１からの信号、エンジン回転数を検出
するエンジン回転センサ３２からの信号、および吸気通
路に配置されたスロットルバルブの開度を検出するスロ
ットル開度センサ３３からの信号等を取り込んで、時間
差設定部３０ａで２つの点火プラグ１１，１２の点火時
間差θｄを設定し、該プラグ１１，１２の点火時期を制
御する。
【００２１】また吸気側の第１点火プラグ１１には失火
検出センサ３４が内蔵されている。この失火検出センサ
３４は、例えば特開平９−３２４７３４号公報に開示さ
れるように、燃焼室内に設置したイオン電流検出用電極
に高電圧を印加したときに流れるイオン電流値に基いて
燃焼室内の燃焼状態または失火を検出するもので、この
エンジン１の場合、特に上記第１点火プラグ１１をイオ
ン電流検出用電極として兼用しているのである。そして
コントロールユニット３０はこの失火検出センサ３４か
らの信号も取り込んで失火判定を行ない、その結果に基
いて警告灯３５を作動させる等適切な処置を講じる。
検出センサ３４が内蔵されている。この失火検出センサ
３４は、例えば特開平９−３２４７３４号公報に開示さ
れるように、燃焼室内に設置したイオン電流検出用電極
に高電圧を印加したときに流れるイオン電流値に基いて
燃焼室内の燃焼状態または失火を検出するもので、この
エンジン１の場合、特に上記第１点火プラグ１１をイオ
ン電流検出用電極として兼用しているのである。そして
コントロールユニット３０はこの失火検出センサ３４か
らの信号も取り込んで失火判定を行ない、その結果に基
いて警告灯３５を作動させる等適切な処置を講じる。
【００２２】［多点時間差点火］図３は、上記構成のエ
ンジン１において、２つの点火プラグ１１，１２をいろ
いろな態様で点火したときの発熱量の時間変化を示す。
破線Ｃは第２プラグすなわち中心側プラグ１２だけをＭ
ＢＴ（エンジンから最大トルクを引き出すことのできる
点火時期）で点火した場合、破線Ｓは第１プラグすなわ
ち吸気側プラグ１１だけをＭＢＴで点火した場合、そし
て、実線Ｔは先ず吸気側プラグ１１をＭＢＴで点火し、
次に所定時間θｄ経過後（時刻ｔ）に中心側プラグ１２
を点火した場合、すなわち多点時間差点火した場合であ
る。
ンジン１において、２つの点火プラグ１１，１２をいろ
いろな態様で点火したときの発熱量の時間変化を示す。
破線Ｃは第２プラグすなわち中心側プラグ１２だけをＭ
ＢＴ（エンジンから最大トルクを引き出すことのできる
点火時期）で点火した場合、破線Ｓは第１プラグすなわ
ち吸気側プラグ１１だけをＭＢＴで点火した場合、そし
て、実線Ｔは先ず吸気側プラグ１１をＭＢＴで点火し、
次に所定時間θｄ経過後（時刻ｔ）に中心側プラグ１２
を点火した場合、すなわち多点時間差点火した場合であ
る。
【００２３】吸気ポート９，９付近は燃焼室５内でも相
対的に温度が低いから、吸気側プラグ１１だけの点火Ｓ
の場合は、他と同じ点火時期（ＭＢＴ）であっても、燃
焼が緩慢になり、筒内圧、筒内温度の立ち上がりが抑制
される。したがってノッキングが有効に回避できるが、
燃焼の重心が前方にシフトし、また燃焼のピークが低く
なって出力低下が起きる。
対的に温度が低いから、吸気側プラグ１１だけの点火Ｓ
の場合は、他と同じ点火時期（ＭＢＴ）であっても、燃
焼が緩慢になり、筒内圧、筒内温度の立ち上がりが抑制
される。したがってノッキングが有効に回避できるが、
燃焼の重心が前方にシフトし、また燃焼のピークが低く
なって出力低下が起きる。
【００２４】これに対し、中心側プラグ１２を所定時間
θｄ経過後に追加点火した場合Ｔは、初期緩慢燃焼のの
ち、後期急速燃焼が起こって、筒内圧、筒内温度の立ち
上がりが急激となり、通常の中心一点点火Ｃと遜色のな
い程度にまで燃焼期間が短縮化し、燃焼の重心が後方に
シフトし、また燃焼のピークが高くなって出力低下が回
避できる。
θｄ経過後に追加点火した場合Ｔは、初期緩慢燃焼のの
ち、後期急速燃焼が起こって、筒内圧、筒内温度の立ち
上がりが急激となり、通常の中心一点点火Ｃと遜色のな
い程度にまで燃焼期間が短縮化し、燃焼の重心が後方に
シフトし、また燃焼のピークが高くなって出力低下が回
避できる。
【００２５】しかも、燃焼初期は燃焼の立ち上がりが緩
慢であるから、矢印Ａのように出力波形Ｔ全体をさらに
前方にシフトすることができる。すなわち、第１点火プ
ラグ１１の点火時期、ひいては第２点火プラグ１２の点
火時期を進角させることができ、それによりさらなる出
力アップを図ることができる。本発明者等の詳細な実験
によれば、中心一点点火のみの場合Ｃと比較して、フル
スロットル状態で、ノッキングを回避しつつ、第１点火
プラグ１１の点火時期を３〜４°進角でき、その結果ト
ルクが２〜３％上昇することが観察された。
慢であるから、矢印Ａのように出力波形Ｔ全体をさらに
前方にシフトすることができる。すなわち、第１点火プ
ラグ１１の点火時期、ひいては第２点火プラグ１２の点
火時期を進角させることができ、それによりさらなる出
力アップを図ることができる。本発明者等の詳細な実験
によれば、中心一点点火のみの場合Ｃと比較して、フル
スロットル状態で、ノッキングを回避しつつ、第１点火
プラグ１１の点火時期を３〜４°進角でき、その結果ト
ルクが２〜３％上昇することが観察された。
【００２６】［制御動作］図４は、上記構成のエンジン
１の具体的点火時期制御の一例を示すフローチャートで
ある。まずステップＳ１で、排ガス温度、スロットル開
度、エンジン回転数を読み込み、ステップＳ２で、排ガ
ス温度から触媒温度Ｔを推定し、ステップＳ３で、触媒
温度Ｔが所定温度より低いか否かを判定する。そして触
媒温度Ｔが所定温度以上の場合は、ステップＳ４で、運
転状態から空気量Ｖを算出し、ステップＳ５で、空気量
Ｖが所定量より小さいか否かを判定する。そして空気量
Ｖが所定量より小さい場合、つまり低負荷時は、ステッ
プＳ６〜Ｓ８を実行し、逆に空気量Ｖが所定量以上の場
合、つまり高負荷時は、ステップＳ９〜Ｓ１１を実行
し、さらに上記ステップＳ３で、触媒温度Ｔが所定温度
より低い場合は、ステップＳ１２〜Ｓ１４を実行する。
１の具体的点火時期制御の一例を示すフローチャートで
ある。まずステップＳ１で、排ガス温度、スロットル開
度、エンジン回転数を読み込み、ステップＳ２で、排ガ
ス温度から触媒温度Ｔを推定し、ステップＳ３で、触媒
温度Ｔが所定温度より低いか否かを判定する。そして触
媒温度Ｔが所定温度以上の場合は、ステップＳ４で、運
転状態から空気量Ｖを算出し、ステップＳ５で、空気量
Ｖが所定量より小さいか否かを判定する。そして空気量
Ｖが所定量より小さい場合、つまり低負荷時は、ステッ
プＳ６〜Ｓ８を実行し、逆に空気量Ｖが所定量以上の場
合、つまり高負荷時は、ステップＳ９〜Ｓ１１を実行
し、さらに上記ステップＳ３で、触媒温度Ｔが所定温度
より低い場合は、ステップＳ１２〜Ｓ１４を実行する。
【００２７】いずれの場合も、まず吸気側プラグ１１を
予め定められたＭＢＴで点火したのち（ステップＳ６，
９，１２）、該吸気側プラグ１１と中心側プラグ１２と
の点火時間差θｄを設定する（ステップＳ７，１０，１
３）。その場合に、ステップＳ７、つまり触媒温度Ｔが
所定温度以上でかつ低負荷時は、時間差θｄをゼロとす
る。したがって、ステップＳ８で、中心側プラグ１２を
吸気側プラグ１１と同時にＭＢＴで点火することにな
る。これにより低負荷時は、時間差点火したときの初期
燃焼抑制に起因する燃焼エネルギロスを可及的に少なく
することができる。
予め定められたＭＢＴで点火したのち（ステップＳ６，
９，１２）、該吸気側プラグ１１と中心側プラグ１２と
の点火時間差θｄを設定する（ステップＳ７，１０，１
３）。その場合に、ステップＳ７、つまり触媒温度Ｔが
所定温度以上でかつ低負荷時は、時間差θｄをゼロとす
る。したがって、ステップＳ８で、中心側プラグ１２を
吸気側プラグ１１と同時にＭＢＴで点火することにな
る。これにより低負荷時は、時間差点火したときの初期
燃焼抑制に起因する燃焼エネルギロスを可及的に少なく
することができる。
【００２８】一方、ステップＳ１０、つまり触媒温度Ｔ
が所定温度以上でかつ高負荷時は、時間差θｄを所定の
高負荷時遅延時間とする。したがって、ステップＳ１１
で、中心側プラグ１２を吸気側プラグ１１よりも所定の
高負荷時遅延時間（θｄ）だけ遅れて点火することにな
る。これにより、高出力が必要とされる高負荷時（加速
時等）に、前述したように、ノッキングを招くことなく
点火時期を進角させて十分大きな出力を確保することが
できる。
が所定温度以上でかつ高負荷時は、時間差θｄを所定の
高負荷時遅延時間とする。したがって、ステップＳ１１
で、中心側プラグ１２を吸気側プラグ１１よりも所定の
高負荷時遅延時間（θｄ）だけ遅れて点火することにな
る。これにより、高出力が必要とされる高負荷時（加速
時等）に、前述したように、ノッキングを招くことなく
点火時期を進角させて十分大きな出力を確保することが
できる。
【００２９】また、ステップ１３、つまり触媒温度Ｔが
所定温度より低い場合は、時間差θｄを所定の低温時遅
延時間とする。したがって、ステップＳ１４で、中心側
プラグ１２を吸気側プラグ１１よりも所定の低温時遅延
時間（θｄ）だけ遅れて点火することになる。これによ
り、吸気側プラグ１１と中心側プラグ１２との間の点火
時間差が長くなって中心側プラグ１２の点火時期が相対
的に遅れ、その結果、後燃えによって排気通路の触媒装
置が速やかに昇温し活性化されることになる。
所定温度より低い場合は、時間差θｄを所定の低温時遅
延時間とする。したがって、ステップＳ１４で、中心側
プラグ１２を吸気側プラグ１１よりも所定の低温時遅延
時間（θｄ）だけ遅れて点火することになる。これによ
り、吸気側プラグ１１と中心側プラグ１２との間の点火
時間差が長くなって中心側プラグ１２の点火時期が相対
的に遅れ、その結果、後燃えによって排気通路の触媒装
置が速やかに昇温し活性化されることになる。
【００３０】なお、上記の高負荷時遅延時間や低温時遅
延時間は一定値でもよく、また条件に応じて可変とする
こともできる。また、高負荷時遅延時間と低温時遅延時
間とは同一または相違する値とすることもできる。
延時間は一定値でもよく、また条件に応じて可変とする
こともできる。また、高負荷時遅延時間と低温時遅延時
間とは同一または相違する値とすることもできる。
【００３１】［失火判定動作］以上の点火動作が終了し
たら、いずれの場合も、ステップＳ１５で、吸気側プラ
グ１１による失火判定、すなわち吸気側プラグ１１に内
蔵した失火検出センサ３４による失火判定を行なう。
たら、いずれの場合も、ステップＳ１５で、吸気側プラ
グ１１による失火判定、すなわち吸気側プラグ１１に内
蔵した失火検出センサ３４による失火判定を行なう。
【００３２】すなわち、図５のステップＳ２１で、吸気
側プラグ１１からのイオン電流値Ｉを読み込み、ステッ
プＳ２２で、そのイオン電流値Ｉが所定値より小さいか
否かを判定する。そしてイオン電流値Ｉが所定値より小
さい場合、つまり失火時は、ステップＳ２３で、ＯＢＤ
（オン・ボード・ダイアグノーシス）警告灯３５を点灯
させたり点滅させて周知方を図る。そのうえで、ステッ
プＳ２４で、中心側プラグ１２を再点火する。つまり失
火のまま放置せず、再度の燃焼を試みて、失火サイクル
の撲滅を図るのである。これにより未燃のＨＣ，ＣＯ等
による排気エミッションの低下が図られる。
側プラグ１１からのイオン電流値Ｉを読み込み、ステッ
プＳ２２で、そのイオン電流値Ｉが所定値より小さいか
否かを判定する。そしてイオン電流値Ｉが所定値より小
さい場合、つまり失火時は、ステップＳ２３で、ＯＢＤ
（オン・ボード・ダイアグノーシス）警告灯３５を点灯
させたり点滅させて周知方を図る。そのうえで、ステッ
プＳ２４で、中心側プラグ１２を再点火する。つまり失
火のまま放置せず、再度の燃焼を試みて、失火サイクル
の撲滅を図るのである。これにより未燃のＨＣ，ＣＯ等
による排気エミッションの低下が図られる。
【００３３】［その他］先に点火を実行する比較的低温
部分の第１点火プラグ１１の近傍には残留ガスが滞留し
易いスキッシュエリア２０を設けないようにしたから、
緩慢燃焼させる場合の初期の着火性が確保できる。ま
た、失火検出センサ３４を第２点火プラグ１２ではなく
比較的低温部分の第１点火プラグ１１のほうに内蔵した
から、該失火検出センサ３４の熱的耐久性が向上でき
る。なお、第２点火プラグ１２は燃焼室５の排気側に設
けてもよい。あるいは燃焼室５中心と排気側との両方に
設けてもよい。
部分の第１点火プラグ１１の近傍には残留ガスが滞留し
易いスキッシュエリア２０を設けないようにしたから、
緩慢燃焼させる場合の初期の着火性が確保できる。ま
た、失火検出センサ３４を第２点火プラグ１２ではなく
比較的低温部分の第１点火プラグ１１のほうに内蔵した
から、該失火検出センサ３４の熱的耐久性が向上でき
る。なお、第２点火プラグ１２は燃焼室５の排気側に設
けてもよい。あるいは燃焼室５中心と排気側との両方に
設けてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力低下を回避しながら、ノッキングの発生を有効に防
止することができる。本発明は、点火プラグで火花を飛
ばして混合気を着火するガソリンエンジン一般に広く好
ましく適用可能である。
出力低下を回避しながら、ノッキングの発生を有効に防
止することができる。本発明は、点火プラグで火花を飛
ばして混合気を着火するガソリンエンジン一般に広く好
ましく適用可能である。
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンの制御シ
ステム図である。
ステム図である。
【図２】 同エンジンの燃焼室の概略底面図である。
【図３】 点火後の発熱量の経時変化を示すタイムチャ
ートである。
ートである。
【図４】 同エンジンの点火時期制御動作の一例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】 同エンジンの失火判定動作の一例を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図６】 本発明の特徴を説明するためのタイムチャー
トである。
トである。
【図７】 従来技術を説明するためのタイムチャートで
ある。
ある。
１ エンジン ５ 燃焼室 １１ 第１点火プラグ（吸気側点火プラグ） １２ 第２点火プラグ（中心側点火プラグ） ３０ コントロールユニット（点火制御手段） ３０ａ 時間差設定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｒ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ 17/12 17/00 Ｅ Ｆ (72)発明者 田端 道彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G019 AC04 AC07 AC08 BB13 BB15 GA12 GA16 LA05 3G022 CA04 CA09 EA02 GA10 GA16 3G023 AA02 AA06 AB02 AB03 AC01 AD01 AD03 AD07 AD08 AD29 3G084 BA16 BA17 CA03 CA04 DA01 DA19 DA38 FA24 FA27
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼室の吸気側に第１の点火プラグおよ
び燃焼室の中心または排気側に第２の点火プラグを有す
るエンジンの点火時期制御装置であって、点火時は、先
ず第１点火プラグを点火し、次に第２点火プラグを点火
する点火制御手段を備えることを特徴とするエンジンの
点火時期制御装置。 - 【請求項２】 第１点火プラグ近傍にスキッシュエリア
を設けていないことを特徴とする請求項１に記載のエン
ジンの点火時期制御装置。 - 【請求項３】 点火制御手段は、高負荷時にのみ作動す
ることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン
の点火時期制御装置。 - 【請求項４】 点火制御手段は、触媒温度が低いときは
高いときに比べて、第１、第２点火プラグの点火時間差
を長くすることを特徴とする請求項１から３のいずれか
に記載のエンジンの点火時期制御装置。 - 【請求項５】 イオン電流値から失火を検出する失火検
出手段が第１点火プラグに設けられていることを特徴と
する請求項１から４のいずれかに記載のエンジンの点火
時期制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001068094A JP2002266739A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | エンジンの点火時期制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001068094A JP2002266739A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | エンジンの点火時期制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002266739A true JP2002266739A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=18926330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001068094A Pending JP2002266739A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | エンジンの点火時期制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002266739A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073548A1 (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | エンジンの運転制御装置、それを備えた乗物、エンジンにおける燃焼重心の算出方法、及びエンジンの運転制御方法 |
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-
2001
- 2001-03-12 JP JP2001068094A patent/JP2002266739A/ja active Pending
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