JPS62165577A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の点火装置に関し、特に部分負荷領域
での点火系の着火性を確保し、高負荷時特性及び低温時
のドライバビリティを悪化させることな（点火プラグの
くすぶり対策を行いかつ電極の消耗を抑制した内燃機関
の点火装置に間する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来
、内燃機関のプレイグニツシヨンあるいは失火対策とし
て点火プラグの熱価を適度に調整する方法がとられてい
る。プレイグニツシヨンは高負荷時において点火プラグ
の温度が上昇したときに起り易く、失火は低温時におい
て過濃混合気の燃焼によってカーボンが点火プラグに付
着し、点火エネルギがそのカーボンを介して漏洩するた
めに発生する。そこで前述の熱価を調整してこれらの対
策をとっているが、点火プラグの熱価はプレイグニツシ
ヨンなどによるエンジン破損を避けるために高負荷時に
重点をおき過ぎると、逆に低温時の点火プラグのくすぶ
りが問題となる。

従来、この点火プラグのくすぶりを対策するためには、
低温時のドライバビリティを悪化させるという問題はあ
るがカーボンの発生量を抑えるために混合気を薄くする
方法や点火プラグに付着したカーボンを長時間の放電で
焼゛き切る方法（例えば、特開昭５７−６８５６２）が
ある。後者の方法では放電の開始時期（いわゆる点火時
期）のみを上死点前４０°ＣＡ付近まで早めて放電持続
時間を長くし放電エネルギによる熱エネルギによってカ
ーボンを焼き切っている。この場合始動時には放電時間
として約２５ｍ５ｅｃ必要としている。

一方、前述の点火時期を早めた場合の失火率は点火時期
を早める程増大する。そのため放電持続時間を長くする
と混合気に着火するタイミングが大きく変動しトルク変
動を招きエンジン回転数が変動するためドライバビリテ
ィが悪化する問題があった。また実験によれば着火可能
な雰囲気での不必要な長時間の放電は点火プラグ近傍で
のカーボンを生成し易く、このカーボンがピストンの上
昇と共に点火プラグのポケット部に押し込まれ碍子部へ
の堆積がさらに進行することが判明した。

さらに、非常に長い放電のために費やされる電力も増大
するためバフテリの消耗が著しく進行するという問題も
ある。

さらに従来の内燃機関では燃費向上の観点から部分負荷
では混合気のリーン化あるいは大量の「排気ガス再循環
」が行われるため点火装置の着火性が問題となる。この
ための対策として火花エネルギの向上（特に放電々流の
増大）が必要となるが、このような火花エネルギを増大
していくと点火プラグの電極消耗が著しくなり、また火
花エネルギを増大するためイグナイタのパワートランジ
スタの発熱も問題となる。

〔問題点を解決するための手段および作用３回転角セン
サと吸気圧力センサと水温センサとスタータスイッチと
からの信号を入力し、点火時期および清浄放電時期を演
算する電子制御回路（ＥＣＵ）と、第１の点火コイルに
１次電流を分配する第１のイグナイタと、第２の点火コ
イルに１次電流を分配する第２のイグナイタと、第１の
点火コイルと第２の点火コイルの高圧側をワイヤードＯ
Ｒ結線した高圧コードと、各気筒の点火プラグを備え、
始動時には第１の点火コイルのみ圧縮行程末期に放電さ
せ、冷間時には最初に第２の点火コイルのみを吸入行程
末期に放電させ、その後第１および第２の点火コイルを
同時に圧縮行程末期に放電させ、温間の軽負荷時には圧
縮行程末期にのみ第１および第２の点火コイルを同時に
放電させ、温間の高負荷時には第１の点火コイルのみ圧
縮行程末期に放電させることによって点火プラグの清浄
及び点火を行うことを特徴とし、さらに本発明によれば
、前記第１のコイルと第２のコイルを共通の用をなす１
つのコイルとし、前記第１および第２のイグナイタによ
って前記共通コイルの一次側電流をスイッチングして清
浄と点火を行うことを特徴とする。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る内燃機関の点火装置の一実施例回
路図である。第１図において、１はエンジンを電子制御
するためのエンジン・コントロール・コンピュータ（Ｅ
ＣＵ）であり、回転角センサ８により検出されたエンジ
ン回転数と、水温センサ９により検出されたエンジン冷
却水温と、スタータ１０からのエンジン始動時の信号と
、吸気圧センサ１１により検出された吸気管圧力をそれ
ぞれ入力信号として取り込み、これらから清浄放電時期
および運転条件に適した点火放電時期を算出し、後段の
第１のイグナイタ２１および第２のイグナイタ２２に制
御信号ｉＧＬ＋、、　ｉＧｈを出力し、第１のイグナイ
タ２１から点火コイル３１　、３３の一次電流をスイッ
チングするパワートランジスタのコレクタ電圧により作
られる点火作動信号ｆＧｆが戻される。

イグナイタ制御回路２は第１および第２のイグナイタ制
御回路により構成され、ＥＣＵ　１の信号にもとづいて
後段の点火コイル３１〜３４の一次側電流のスイッチン
グを行うものである。２１は点火用、２２は清浄用であ
る。点火コイルは４気筒の場合には図示の如＜３１〜３
４の点火コイルが設けられ、３１と３３は第１の点火コ
イルとして着火用の放電を担持し、３２と３４は第２の
点火コイルとして点火プラグ清浄用の放電を担持する。

尚、３１３〜３４ａは逆流阻止用のダイオードである。

４は各気筒ごとの点火プラグであって、図に示すように
患１気筒と隘４気筒に対してコイル３１と３２が並列に
接続されてワイヤーＦＯＲとして動作し、Ｎ１１２気筒
と隘３気筒に対してコイル３３と３４が並列に接続され
て同様にワイヤードＯＲとして動作する。

このような構成において、本発明の制御は、始動時、冷
間時温間時について清浄用放電および着火用放電を以下
に詳述するタイミングで圧縮行程末期、吸入行程末期に
行うものである。

第２図は第１図装置の信号タイミングチャートである。

第２図において、まず、（Ｃ）に示す如く始動時にはス
タータＩＯにより始動状態を検知し、また、温間の高負
荷時には水温センサ９により冷却水温が３０℃以上であ
ることを検知し、さらに吸気圧センサ１１により吸気管
圧力が一１５０ｍｄｇ以上の高負荷であることを検知し
、これらの運転条件にもとづいてＥｃＵ　１からｇに示
す指令信号１Ｇｔ１およびｈに示す指令信号ｊＧｔｚを
第１のイグナイタ２１と第２のイグナイタ２２に出力す
る。

この場合、ｈに示す如＜１Ｇｔｚ（ｈ）はローレベルの
ままであるため第２のイグナイタ２２は動作せず第１の
イグナイタ２１のみ圧縮行程末期での点火時期において
点火放電が行われ、清浄用の放電は行われない。ｉは２
次コイルの電流波形であり、この時の火花エネルギは４
０ｍｊである。但し、高負荷では混合気が濃いため３０
ｍｊ以上のエネルギで十分である。これにより熱負荷の
高い条件での電極消耗を抑えることができる。これは電
極消耗は電極温度と火花エネルギの大きさに比例するか
らである。

次に温間の軽負荷時について説明する。（Ｂ）に示す如
く、温間の軽負荷時では水温センサ９により冷却水温３
０℃以上、吸気圧センサエｌにより吸気管圧力として一
１５０ｍｍＨｇ未満の軽負荷時の運転条件を検知し、Ｅ
ＣＵ　ｌから同一の出力タイミングでｄ、ｅに示す如＜
ｔＧｔ＋（ｄｌ、ｉ　Ｇ　ｔ　ｚ　（ａ）を第１のイグ
ナイタ２１と第２のイグナイタ２２に出力する。ｉＧｔ
＋ｆｄｌと１Ｇｔｚ（ｅ）により圧縮行程末期のみ同時
に第１の点火コイルと第２の点火コイルが作動するため
、火花エネルギはｆに波形を示す如くこれらが加算され
た８Ｑ＋ｗｊとなり、混合気が薄い条件で着火性を向上
させることができ失火を防止することができる。

さらに、冷間時について説明する。（Ａ）に示す如く、
水温センサ９により冷却水温が３０℃未満であることを
検知し、圧縮行程末期のみ放電するための指令信号ｉＧ
ｔ、ｆａ）を第１のイグナイタ２１に、吸入行程末期と
圧縮行程末期に２度放電するための信号１Ｇｔｚ（ｂ）
を第２のイグナイタにＥＣＵ　１がら入力し、第１の点
火コイルと第２の点火コイルが作動するため吸入行程末
期には火花エネルギがＣに示す如＜４０ｍｊで放電され
、点火プラグ４に耐着しているカーボンを酸化させて清
浄し、その後圧縮行程末期の点火時期において火花エネ
ルギがＣに示す如＜８０ｍｊの点火放電で行われる。こ
れによって点火プラグのくすぶりによる始動不良および
冷間時のドライバビリティの悪化を防止できるとともに
火花エネルギが大きいため冷間時の混合気を薄くするこ
とができ燃費の向上を図ることができる。

第３図は第２図に示す信号タイミングチャートの他の実
施例である。温間の低速軽負荷時については（Ａ）に示
す如く第２図（Ｂ）の波形と変らない。温間の高速軽負
荷時については（Ｂ）に示す如く変わる。即ち、水温セ
ンサ９により冷却水温が３０℃以上であることを検知し
、吸気圧センサ１１により吸気管圧力が一１５０ｍｍＨ
ｇ未満の軽負荷であることを検知し、さらに回転角セン
サ８によりエンジン回転が３００ｒｐｍ未満の低速域を
検知すると、第２図実施例と同様に、第１および第２の
イグナイタ２１　、２２が同時に作動するため第３図（
Ａ）および第２図（Ｂ）のｆの如く点火プラグ４での火
花電流は２倍（８０ｍｊ）となり火花持続時間は変らな
い。一方、３０００ｒｐｍ以上の高速域では第３図（Ｂ
）に示す如く、第１のイグナイタ２１への１Ｇ１２のタ
イミングより第２のイグナイタ２２の１Ｇｔｚのタイミ
ングを約１　ｍ５ｅｃ遅延させることによって火花持続
時間を長くすることができる。これにより高速軽負荷時
の燃焼室内の乱れの強い条件においてアークの吹き消え
による失火を防止することができる。この場合、例えば
、第１の点火コイルおよび第２の点火コイルの火花電流
はともに４０ｍＡであり、火花持続時間は共に１．５　
ｍ５ｅｃであるため高速軽負荷時での火花持続時間は２
．６ｍ５ｅｃとなる。

本実施例では吸入行程末期の酸化雰囲気中での放電によ
って点火プラグに耐着したカーボンを酸化させ清浄する
ことを可能にするもので、冷間時および温間時に火花エ
ネルギを高められるためドライバビリティが向上すると
共に混合気のリーン化あるいは大量の「排気ガス再循環
」が可能となり燃費が向上する。また、高負荷時の火花
エネルギを小さくすることができ点火プラグの電極温度
の高い条件での高エネルギ放電を避けることが可能とな
り電極消耗の増大を防止することができ、さらに個々の
イグナイタおよび点火コイルの熱負荷を小さく抑制する
ことができるためイグナイタおよび点火コイルの信頼性
を向上させることが可能となる。

第４図は本発明に係る内燃機関の点火装置の他の実施例
回路図である。第１図に示す実施例との相違は点火コイ
ルの清浄用と着火用を１つのコイルで兼ることにある。

即ち、第１図実施例と同様に、回転角センサ８からエン
ジン回転を、吸気圧圧センサ９から吸気管圧力を、水温
センサｌｏがらエンジン冷却水の温度を、スタータ１ｏ
から始動時の信号を入力し、これらから各運転条件に応
じた点火時期および清浄放電時期を算出し、放電制御信
号（ｉＧｔ＋および１Ｇｔｚ）と振分は信号（ｉＧｄＡ
い１ＧｄＢ＋　、１ＧｄＡｚおよび１ＧｄＢ、）を後段
に設けた第１のイグナイタ２１および第２のイグナイタ
２２に出力する。これらのイグナイタ２１　、２２はＥ
ＣＵ　Ｉがらの制御信号ａ、ｂにもとづいて点火コイル
３１゜３２の一次電流のスイッチングを行い、高圧コー
ド７１〜７４を介して点火プラグ４１〜４４において火
花放電を発生させるものである。

第５図は第４図装置の信号タイミングチャートである。

第５図において（Ａ）は冷間時、（Ｂ）は始動時および
温間時の信号タイミングチャートである。冷却水温が３
０℃未満の冷間時にはＩＥＣｔｌｌの出力１Ｇｔｚによ
って第２のイグナイタ２２が吸気行程中に作動し、また
ｉＧｔ、によって第１のイグナイタ２１が圧縮行程中に
作動するため点火コイル３１の一次電流はａで示す如く
なり、この波形がら明らかなようにＣに示す如く吸入行
程末期に清浄放電が行われた後に圧縮行程末期の点火時
期においｔ着火のための放電が行われる。点火コイル３
２では振分は信号（ｉＧｄＡ＋　、ｔＧｄ８１　、、＋
ＧｄＡｚ、１ＧｄＢｚ　）によって点火コイル３１と１
８０°の位相が設けられ同様の放電が行われる。

（Ｂ）に示す如く始動時および温間時（冷却水温３０℃
以上）では、ＥＣＵ　１からの放電制御信号１Ｇｔ２が
出力されず、ローレベルに落ちているため、第２のイグ
ナイタ２２は全く作動せず、１Ｇｔｌによる第１のイグ
ナイタ２１のみで点火コイル３１　、３２の一次電流が
ａ′の如くなりこの結果Ｃ′で示される如く圧縮行程末
期の点火時期においてのみ放電が行われる。

本実施例ではこのように清浄用点火コイルと着火用の点
火コイルとを共通にしたため、エンジンへの搭載が容易
となる、重量の軽減を図れる、２次の高圧コードのワイ
ヤードＯＲ結線が不要となりコストダウンが可能になる
とともに信頼性の向上も図れる、さらに高圧コードが短
くなり電波雑音の低減も図れる等の効果がある。さらに
、点火コイルの削減、点火コイル取付ステーの削減、点
火コイル内の高圧ダイオードの廃止などによる大幅なコ
ストダウンを図ることもできる。

〔発明の効果〕

本発明による内燃機関の点火装置によれば、部分負荷領
域での点火系の着火性を確保し、高負荷特性の悪化、低
温時ドライバビリティの悪化等を来すことなくプラグの
くすぶりおよび電極の消耗を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る点火装置の一実施例回路図、 第２図は第１図装置の信号タイミングチャートの一例、 第３図は第１図装置の信号タイミングチャートの他の例
、 第４図は本発明に係る点火装置の他の実施例回路図、お
よび 第５図は第４図装置の信号タイミングチャートである。 （符号の説明） ｌ・・・エンジン・コントロール・コンピュータ、２．
２１．２２・・・イグナイタ、 ３．３１〜３４・・・点火コイル、 ４・・・点火プラグ、 ７・・・高圧コード、 ８・・・回転角センサ、 ９・・・水温センサ、 １０・・・スタータスインチ、 １１・・・吸気圧センサ。 Ｎｏ、４　　　　　　　　　　　　Ｎｏ、ｌ　　　　　
　　　　　　　Ｎｏ、４第１図装置の信号タイミングチ
ャートのｍ個Ｎｏ、４　　　　　　　　　　　Ｎｏ、Ｉ
　　　　　　　　　　　Ｎｏ、４第１図装置の信号タイ
ミングチャートの他の例第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の点火装置において、混合気に着火させる
   ための第１の点火コイルと、点火プラグ清浄用の第２の
   点火コイルとを並列に設け、始動時にあっては該第１の
   点火コイルのみ圧縮行程末期にて放電させ、冷間時にあ
   っては最初に該第２の点火コイルのみを吸入行程末期に
   て放電させしかる後該第１および第２の点火コイルを同
   時に圧縮行程末期にて放電させ、温間の軽負荷時にあっ
   ては該第１および第２の点火コイルを圧縮行程末期にて
   放電させ、温間の高負荷時にあっては該第１の点火コイ
   ルのみを圧縮行程末期にて放電させるようにしたことを
   特徴とする内燃機関の点火装置。 ２、内燃機関の点火装置において、点火コイルの着火用
   放電と清浄用放電を制御する第１および第２のイグナイ
   タを設け、始動時にあっては該第１のイグナイタのみ点
   火時期に作動させ、冷間時にあっては最初に該第２のイ
   グナイタのみを吸入行程末期に作動させ、しかる後、該
   第１および第２のイグナイタを同時に点火時期に作動さ
   せ、温間の軽負荷時にあっては該第１および第２のイグ
   ナイタを同時に点火時期に作動させ、温間の高負荷時に
   あっては該第１のイグナイタのみ点火時期に作動させる
   ようにしたことを特徴とする内燃機関の点火装置。