JPH06323230A - 多点点火エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】点火時期決定のための制御系の負担を軽減させ
る。 【構成】１つの燃焼室１に、複数の点火ギャップ１１〜
１４が配設されて、各点火ギャップ１１〜１４の点火時
期が異なっている。特定の１つの点火ギャップ１１の点
火時期が、トリガ信号としての基準クランク角信号を受
けて、エンジン回転数とエンジン負荷とを例えばマップ
に照合して得られる基準点火時期ＩＧ１として決定され
る。他の点火ギャップ１２〜１４の点火時期は、基準点
火時期ＩＧ１の決定後引続いて、基準点火時期ＩＧ１と
エンジン負荷とエンジン回転数とを所定の計算式に照合
することにより演算される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多点点火エンジンの点火
時期制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン、特に自動車用エンジンのなか
には、特開平３−１１７６８４号公報に示すように、１
つの気筒に対して複数の点火ギャップを設けて、エンジ
ンの運転状態に応じて複数の点火ギャップの点火時期を
異ならせるものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、１つの気
筒に対して複数の点火時期を設定する場合、その制御
系、特にＣＰＵに大きな負担がかかることになる。すな
わち、点火時期の決定は一般に、基準クランク角信号等
のトリガ信号を受けたときに割込み処理により点火時期
の演算を開始するが、複数の点火時期毎にトリガ信号を
受けて割込み処理したのでは、割込み回数の増加やシス
テムメインテナンスの時間が長くなって、制御に有効な
時間が不足してしまうことになる、特に単位時間あたり
の演算回数が多くなる高回転時において、このような問
題が顕著になる。

【０００４】また、点火時期の決定に際して、複数の点
火時期毎に全く独立して点火時期の演算を行なったので
は、点火時期決定のためのデ−タ（マップ値）を記憶し
ておく記憶量が極めて多くなってしまうことにる。前記
公報においては、１つの特定の点火ギャップについて基
準点火時期を決定して、他の点火ギャップの点火時期に
ついては、エンジンの運転状態に応じた点火時期位相差
を記憶しておいて、基準点火時期の進角量に応じて上記
記憶されている位相差を補正することが提案されてい
る。しかしながら、この場合でも、完全に独立して複数
の点火時期を決定するのに対しては制御系の負担が軽減
されるものの、位相差の記憶のために相当の記憶容量を
必要とし、かつ位相差の補正のための演算がかなりの負
担となってしまう。

【０００５】したがって、本発明の目的は、複数の点火
時期決定のために制御系に対する負担を軽減し得るよう
にした多点点火エンジンの点火時期制御装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明はその第１の構成として次のようにしてあ
る。すなわち、１つの気筒に複数の点火ギャップが設け
られ、該複数の点火ギャップについてエンジンの運転状
態に応じて異なる点火時期が設定されるエンジンにおい
て、前記複数の点火ギャップのうち、特定の点火ギャッ
プについて基準点火時期を決定する第１点火時期決定手
段と、前記複数の点火ギャップのうち前記特定の点火ギ
ャップ以外の他の点火ギャップの点火時期を、前記基準
点火時期とエンジン回転数とエンジン負荷とを所定の計
算式から演算する第２点火時期決定手段と、を備えた構
成としてある。

【０００７】上記構成を前提とした本発明の好ましい態
様は、請求項２〜請求項７に記載した通りである。

【０００８】前記目的を達成するため、本発明はその第
２の構成として次のようにしてある。すなわち、１つの
気筒に複数の点火ギャップが設けられ、該複数の点火ギ
ャップについてエンジンの運転状態に応じて異なる点火
時期が設定されるエンジンにおいて、互いに異なる点火
時期とされる点火ギャップ毎に、互いに独立して対応す
る点火ギャップの点火時期を決定する複数の制御ユニッ
トが設けられ、前記複数の制御ユニットのうち、特定の
１つの制御ユニットに対してのみ点火時期決定のための
演算を開始させるトリガ信号が入力されるように設定さ
れ、前記特定の制御ユニット以外の他の制御ユニット
は、該特定の制御ユニットによる演算開始に続けて該他
の制御ユニットに対応した点火ギャップの点火時期を演
算するように設定されている、ような構成としてある。

【０００９】

【発明の効果】請求項１に記載したような構成とするこ
とにより、第２点火時期決定手段による点火時期の決定
が、所定の計算式に基づいてのみ行なえばよいので、制
御系におけるＣＰＵの負が軽減されると共に、複数の点
火時期を決定するためのデ−タを個々独立して記憶して
おく場合に比して記憶量が低減され、全体として制御系
の負担を大幅に軽減することができる。

【００１０】請求項２に記載したような構成とすること
により、所定の計算式を１次関数というもっとも簡単な
計算式として、制御系の負担をより軽減する上で好まし
いものとなる。

【００１１】請求項３に記載したような構成とすること
により、常時点火に関与する常時作動点火ギャップの点
火時期を適切に設定する上で好ましいものとなる。

【００１２】請求項４に記載したような構成とすること
により、中心点火ギャップと周辺点火ギャップとを有す
る燃焼室構造において、請求項３で得られるのと同様の
効果を得ることができる。

【００１３】請求項５に記載したような構成とすること
により、複数の点火ギャップを燃焼室直径方向に直列に
配設した燃焼室構造において、請求項３で得られるのと
同様の効果を得ることができる。この場合、請求項６に
記載したような構成とすることにより、最近の自動車用
エンジンとして一般的なペントル−フ型の燃焼室形状を
有するものにおいて、請求項５の効果を得ることができ
る。

【００１４】請求項７に記載したような構成とすること
により、複数の点火時期演算のために、点火時期の演算
開始のためのトリガ信号は１回のみ利用すればよいの
で、トリガ信号を複数回利用する場合に比して制御系の
負担がより軽減されることになる。

【００１５】請求項８に記載したような構成とすること
により、複数の点火時期を複数の制御ユニットで個々独
立して決定する場合に、点火時期の演算開始のためのト
リガ信号の利用回数を低減させて、制御系の負担を軽減
することができる。この場合、請求項９に記載したよう
な構成とすることにより、他の制御ユニットの負担を大
幅に低減することができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１において、１はペントル−フ型とされ
た燃焼室で、その一方の傾斜面が符号１Ａで、他方の傾
斜面が符号１Ｂで、両傾斜面１Ａと１Ｂとが交差する稜
線が符号αで示される。燃焼室１には、傾斜面１Ａにお
いて２つの吸気ポ−ト２、３が開口され、他方の傾斜面
１Ｂにおいて２つの排気ポ−ト４、５が開口されてい
る。吸気ポ−ト２と３とは稜線αに沿って隔置され、同
様に排気ポ−ト４と５とは稜線αに沿って隔置されてい
る。そして、一方の吸気ポ−ト３には、エンジンの所定
運転領域で閉じられる制御弁弁６が配設されている。

【００１７】燃焼室１には、合計４つの点火ギャップ
（点火プラグ）１１〜１４が配設されている。点火ギャ
ップ１１〜１３は、それぞれ燃焼室１の周縁部に配設さ
れた周辺点火ギャップとなるもので、互いに燃焼室周方
向にほぼ１２０度間隔に配設されている。この３つの周
辺点火ギャップ１１〜１３のうち、点火ギャップ１１は
２つの吸気ポ−ト２と３との間に配設されている。周縁
点火ギャップ１２は、吸気ポ−ト２と排気ポ−ト４との
間のうち、排気ポ−ト４に近い位置に配設されている。
周縁点火ギャップ１３は、吸気ポ−ト３と排気ポ−ト５
との間のうち、排気ポ−ト５に近い位置に配設されてい
る。また、点火ギャップ１４は、中心点火ギャップとな
るもので、燃焼室１のほぼ中心に配設されている。

【００１８】前記４つの点火ギャップのうち、中心点火
ギャップ１４は、エンジンの所定運転領域で休止される
休止点火ギャップとされ、残る３つの周辺点火ギャップ
はエンジンの全ての運転領域で点火実行される常時作動
点火ギャップとされている。図２には、エンジンの運転
領域が、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメ−タ
として、Ｘ１〜Ｘ３の３つの領域に区画されている。す
なわち、領域Ｘ１はアイドル領域であり、領域Ｘ２はア
イドル領域を除く低回転低負荷領域であり、領域Ｘ３は
高回転あるいは高負荷領域である。中心点火ギャップ１
４は、領域Ｘ２でのみ休止されて、他の領域Ｘ１とＸ３
とでは作動される。つまり、領域Ｘ１とＸ３とは全ての
点火ギャップ１１〜１４が作動される４点点火状態とさ
れ、領域Ｘ２は周辺点火ギャップ１１〜１３のみが作動
される３点点火状態とされる。

【００１９】前記制御弁６は、領域Ｘ１とＸ２とで閉じ
られて、領域Ｘ３では開かれる。この制御弁６が閉じら
れたとき、吸気は一方の吸気ポ−ト２からのみ供給され
て、このときは燃焼室１内において、図１中時計回りの
吸気のスワ−ルが生成される。

【００２０】周辺点火ギャップ１１〜１３のみが作動さ
れるとき、各点火ギャップ１１〜１３で生じた火炎は、
先ず燃焼室周方向において合致して環状の火炎が形成さ
れ、その後、環状の火炎が燃焼室中心へ向かうことにな
る。これにより、火炎面積の急激な増大が抑制されて、
燃焼態様は、理想的には図３実線で示すようになる。ち
なみに、中心点火ギャップ１４でのみ点火実行したとき
の従来の燃焼態様は、図３破線で示すようになる。つま
り、周辺点火ギャップ１１〜１３のみによる点火実行に
より、燃焼期間を長くすることなく、燃焼期間全体に渡
って発熱量（単位時間当りの発熱量−以下同じ）を極力
均一として、ＮＯｘが低減される一方、上述の燃焼初期
時における燃焼室周円部での環状の火炎形成により燃焼
室周辺部で発生し易いＨＣが低減されることになる。

【００２１】前述の燃焼初期時おける環状の火炎を効果
的に形成するため、周辺点火ギャップ１１〜１３の点火
時期が互いに異なるように設定されている。すなわち、
スワ−ルの生成方向や、燃料の偏在度合、燃焼室壁面温
度分布等の火炎伝幡速度を勘案して、点火時期が早い方
から遅い順に、点火ギャップ１３、１２、１１として設
定されている。また、全ての点火ギャップ１１〜１４が
作動される４点点火状態では、中心点火ギャップ１４の
点火時期が、実施例では周辺点火ギャップ１３と同じ時
期として設定されている。

【００２２】図４は、点火時期決定のための制御系統を
示す。制御ユニットＵ１は、周辺点火ギャップ１１の点
火時期を決定するためのものである。制御ユニットＵ２
は、周辺点火ギャップ１２の点火時期を決定するための
ものである。制御ユニットＵ３は、周辺点火ギャップ１
３と中心点火ギャップ１４との点火時期を決定するため
のものである。各制御ユニットＵ１〜Ｕ３で決定された
点火時期は、図示を略すイグナイタに出力されて、決定
された点火時期に点火実行される。なお、複数の気筒が
ある場合は、上記イグナイタからデストリビュ−タを介
して、各気筒における対応した点火ギャップの点火実行
がなされる。

【００２３】制御ユニットＵ１が、基準の点火時期を決
定する特定制御ユニットとなるもので、点火時期演算を
開始するためのトリガ信号となる基準クランク角信号が
入力されると共に、センサＳ１からのエンジン回転数、
センサＳ２からのエンジン負荷信号（実施例では吸入空
気量）および点火時期補正用の水温等の補正信号が入力
される。

【００２４】制御ユニットＵ１は、エンジン回転数とエ
ンジン負荷とをパラメ−タとして設定された基準点火時
期信号を記憶したマップ（記憶手段）を備えていて、基
準クランク角信号に基づいて点火時期の演算開始時期と
なると、上記記憶されたマップに、センサＳ１、Ｓ２で
検出されたエンジン回転数とエンジン負荷とを照合し
て、基準点火時期を読出す。そして、水温等の補正信号
に応じて読出された基準点火時期が補正され、この補正
後の点火時期が、周辺点火ギャップ１１用の最終的な基
準点火時期ＩＧ１とされる。このように、制御ユニット
Ｕ１は、１つの気筒に対して１つの点火ギャップを配設
した従来のエンジンと同じようにして、点火時期の決定
を行なうものである。

【００２５】制御ユニットＵ１は、補正された後の基準
点火時期ＩＧ１を制御ユニットＵ２、Ｕ３に出力し、こ
の基準点火時期信号を受けた制御ユニットＵ２、Ｕ３
は、点火ギャップ１２あるいは１３（１４）の点火時期
の演算を開始する。この制御ユニットＵ２、Ｕ３による
点火時期の演算は、基準点火時期ＩＧ１と、センサＳ
２、Ｓ２からのエンジン回転数およびエンジン負荷とを
所定の計算式に照合することにより行なわれる。

【００２６】制御ユニットＵ２による点火時期ＩＧ２の
計算式は、次式（1)のように設定され、制御ユニットＵ
３による点火時期ＩＧ３の計算式は次式（2)のように設
定されている。なお、下記式中、Ｃ１〜Ｃ４は定数、Ｎ
ｅはエンジン回転数、Ｃｅはエンジン負荷である。 ＩＧ２＝ＩＧ１＋Ｃ１（Ｎｅ）＋Ｃ２（Ｃｅ）・・・・（1) ＩＧ３＝ＩＧ１＋Ｃ３（Ｎｅ）＋Ｃ４（Ｃｅ）・・・・（2)

【００２７】このように、実施例では、（1)式および
（2)式共に、１次関数として設定されて、演算やこの計
算式を記憶しておく記憶手段に極力負担がかからないよ
うにしてあるが、２次関数として設定する等、式の設定
は種々採択し得る。

【００２８】制御ユニットＵ１〜Ｕ３で行なう処理を、
１つのＣＰＵによって行なうこともでき、その場合の制
御例を図５のフロ−チャ−トに示してある。この図５の
処理は、基準クランク角信号を受けて点火時期の演算開
始タイミングとなった時点でスタ−トされる（エンジン
制御用のＣＰＵは一般に空燃比設定等をも兼用している
ので、図５の処理は基準クランク角信号を受けたときの
割込み処理となる）。

【００２９】先ず、Ｐ１において、センサＳ１、Ｓ２等
のデ−タが入力された後、Ｐ２において、制御ユニット
Ｕ１について説明したのと同様の手法によって、基準点
火時期ＩＧ１が決定される。次いで、Ｐ３において、前
記（1)式に基づいて点火時期ＩＧ２が決定され、Ｐ４に
おいて、前記（2)式に基づいて点火時期ＩＧ３（＝ＩＧ
４）が決定される。

【００３０】点火時期の決定は、Ｐ４までの処理で終了
されるが、図５では、理解の容易化等のために、図２に
示す領域に応じた点火ギャップの選択をも含めて示して
ある。すなわち、Ｐ５において全ての点火ギャップ１１
〜１４の点火を実行すべき４点点火状態であるか否かが
判別される。このＰ５の判別でＹＥＳのときは、Ｐ６に
おいて、全ての点火ギャップ１１〜１４による点火が実
行される。またＰ５の判別でＮＯのときは、Ｐ７におい
て、周辺点火ギャップ１１〜１３の３つの点火ギャップ
による点火が実行される。

【００３１】図６は本発明の他の実施例を示すものであ
り、前記実施例を同一構成要素には同一符号を付してそ
の説明は省略する。本実施例では、稜線αに沿って、つ
まり燃焼室の直径方向に間隔をあけて合計３つの点火ギ
ャップ２１〜２３を配設してある。このうち、点火ギャ
ップ２１は燃焼室１のほぼ中心に配設され、点火ギャッ
プ２２、２３は燃焼室の周縁部あるいはその付近に配設
されている。

【００３２】図２の領域Ｘ２においては全ての点火ギャ
ップ２１〜２が作動され、領域Ｘ１およびＸ３では中心
の点火ギャップ２１のみが作動される。なお、領域Ｘ１
〜Ｘ３における制御弁６の作動態様は、前記実施例の場
合と同じである。

【００３３】全ての点火ギャップ２１〜２３が作動され
たとき、燃焼初期には、各点火ギャップ２１〜２３で発
生された火炎が、燃焼室直径方向（稜線α方向）全長に
渡って細長く伸びる略柱状の柱状火炎が形成され、その
後、火炎は図６左右方向に広がっていく。これにより、
燃焼態様は、前記実施例の場合とほぼ同様に、図３の実
線で示すような状態となる。

【００３４】上記柱状火炎を燃焼室初期時に効果的に生
成するため、スワ−ル等を勘案して、中心点火ギャップ
２１が先ず点火された後、若干遅れて両端の点火ギャッ
プ２２、２３が同時期に点火される（中心点火ギャップ
２１からの火炎伝幡が、両端の点火ギャップ２２、２３
からの火炎伝幡よりも遅い）。このように、図６の場合
は、点火時期が、点火ギャップ２１用と２２、２３用と
の２つの異なる時期として設定される。本実施例におい
ても、前記実施例と同様にして異なる点火時期の決定を
行なえばよく、この場合、常時作動される中心点火ギャ
ップ２１の点火時期が基準点火時期ＩＧ１となるように
設定される。

【００３５】図６において、制御弁６をなくして、３つ
の点火ギャップ２１〜２３の全てが作動される領域Ｘ２
のときに、燃焼室１内に、互いに略平行となる吸気のタ
ンブルを形成するようにしてもよい。この場合は、タン
ブル流によって、両端の点火ギャップ２２、２３からの
火炎伝幡が遅く、中心点火ギャップ２１からの火炎伝幡
が早くなるので、両端の点火ギャップ２２、２３の点火
時期が、中心点火ギャップ２１の点火時期よりも早くな
るように設定される。

【００３６】以上実施例について説明したが、本発明は
これに限らず、例えば次のような場合をも含むものであ
る。 （1)中心点火ギャップ１４の点火時期を、周辺点火ギャ
ップ１３あるいは１２の点火時期と同じ時期に設定して
もよく、また中心点火ギャップ１４特有の点火時期とし
て設定することもできる。 （2)図３の実線で示すような燃焼態様を得るために点火
時期を異ならせる場合に限らず、中心点火ギャップが存
在しないもの等、複数の点火ギャップの点火時期を異な
らせるようにした従来既知の適宜のものに対しても適用
できるものである。 （3)点火ギャップを休止する場合、点火に関与しないタ
イミングで点火を実行して（いわゆる空打ち）、休止点
火ギャップの汚損を防止するようにしてもよい。勿論、
本発明は、休止される点火ギャップを有しないで、常に
全ての点火ギャップが常時作動させるものであってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す燃焼室部分の簡略平面
図。

【図２】複数の点火ギャップのうち一部の気筒を休止さ
せる場合におけるエンジンの運転領域の区分例を示す
図。

【図３】実施例において得られる燃焼態様を従来の燃焼
態様を比較して示す図。

【図４】点火時期決定のための制御系統図。

【図５】点火時期決定のための制御例を示すフロ−チャ
−ト。

【図６】本発明の他の実施例を示すもので、図１に対応
した図。

【符号の説明】

１：燃焼室 １１〜１３：点火ギャップ（周辺） １４：点火ギャップ（中心） ２１：点火ギャップ（中心） ２２，２３：点火ギャップ（両端） Ｕ１：制御ユニット（特定） Ｕ２：制御ユニット Ｕ３：制御ユニット ＩＧ１：基準点火時期 α：稜線

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの気筒に複数の点火ギャップが設けら
   れ、該複数の点火ギャップについてエンジンの運転状態
   に応じて異なる点火時期が設定されるエンジンにおい
   て、 前記複数の点火ギャップのうち、特定の点火ギャップに
   ついて基準点火時期を決定する第１点火時期決定手段
   と、 前記複数の点火ギャップのうち前記特定の点火ギャップ
   以外の他の点火ギャップの点火時期を、前記基準点火時
   期とエンジン回転数とエンジン負荷とを所定の計算式に
   照合して演算する第２点火時期決定手段と、を備えてい
   ることを特徴とする多点点火エンジンの点火時期制御装
   置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記所定の計算式が１次関数として設定されているも
   の。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記複数の点火ギャップのうち一部の点火ギャップが、
   エンジンの運転状態に応じて休止される休止点火ギャッ
   プとされ、 前記特定の点火ギャップが、前記休止点火ギャップ以外
   の点火ギャップとされているもの。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記複数の点火ギャップが、燃焼室の周縁部に配設され
   ると共に互いに燃焼室周方向に所定間隔あけて配設され
   た複数の周辺点火ギャップと、燃焼室の略中心に配設さ
   れた中心点火ギャップとされ、 前記休止点火ギャップが、前記中心点火ギャップとされ
   ているもの。
5. 【請求項５】請求項３において、 前記複数の点火ギャップが、少なくとも３個以上とされ
   て、燃焼室の直径方向において互いに直列に配設され、 前記休止点火ギャップが、前記直列な配設方向両端部に
   位置する点火ギャップとされているもの。
6. 【請求項６】請求項５において、 燃焼室形状がペントル−フ型とされ、 前記複数の点火ギャップが、ペントル−フ型燃焼室の稜
   線上に位置されているもの。
7. 【請求項７】請求項１において、 前記第１点火時期決定手段が、所定のトリガ信号を受け
   たときに前記基準点火時期の演算を開始するように設定
   され、 前記第２点火時期決定手段は、前記第１点火時期決定手
   段による前記基準点火時期の決定後に引き続いて点火時
   期の演算を開始するように設定されているもの。
8. 【請求項８】１つの気筒に複数の点火ギャップが設けら
   れ、該複数の点火ギャップについてエンジンの運転状態
   に応じて異なる点火時期が設定されるエンジンにおい
   て、 互いに異なる点火時期とされる点火ギャップ毎に、互い
   に独立して対応する点火ギャップの点火時期を決定する
   複数の制御ユニットが設けられ、 前記複数の制御ユニットのうち、特定の１つの制御ユニ
   ットに対してのみ点火時期決定のための演算を開始させ
   るトリガ信号が入力されるように設定され、 前記特定の制御ユニット以外の他の制御ユニットは、該
   特定の制御ユニットによる演算開始に続けて該他の制御
   ユニットに対応した点火ギャップの点火時期を演算する
   ように設定されている、ことを特徴とする多点点火エン
   ジンの点火時期制御装置。
9. 【請求項９】請求項８において、 前記他の制御ユニットによる点火時期の決定が、前記特
   定の制御ユニットによって演算された基準点火時期とエ
   ンジン負荷とエンジン回転数とを所定の計算式に照合し
   て演算するように設定されているもの。