JPH01193080A - エンジンの点火装置 - 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、シリンダ外周部に円周状に点火手段を配置す
るようにしたエンジンの点火装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、エンジンの点火装置はシリンダヘッドに１つ
の点火プラグを配置し、この点火プラグによって着火を
行うについて、点火プラグ付近の燃料混合気を他の部分
よりも濃く成層化して点火特性を良好にし、特に低負荷
時に全体として薄い混合気で運転して、効率を高める方
法が知られている。

上記成層化としては、例えば、吸気行程の終わりに吸気
ボート内に燃料を噴射して、吸気弁の閉じる直前に燃料
の供給を完了すると共に、混合気をシリンダ軸心のまわ
りに渦巻状となるようにシリンダ内に導入し、濃−い混
合気をシリンダヘッドの略中心点の一点に設けられた点
火プラグの付近に偏在させて成層化するようにした構造
例が公知である（特開昭５８−８５３１９号公報参照）
。

（発明が解決しようとする課題） しかして、上記のような点火性能改善技術では、燃焼室
の上部中心に点火プラグを設けて着火した際に、火炎は
球面状に広がり、濃い混合気を点火プラグ近傍に成層化
して着火性を改善しても、燃焼室の側壁は冷却されて温
度が低いことから、火炎は燃焼室の周辺に広がるにした
がって勢いが衰え、途中で消えたりしてシリンダ周辺部
の燃焼が不完全で、このシリンダ周辺部に未燃焼成分Ｈ
Ｃが残りやすい。そして、ピストンの上昇に対応してシ
リンダ周辺のＨＣが掻き上げられて排気行程後半に排出
されるＨＣ量が増大するものである。

上記点に対し、混合気の燃えにくい燃焼室周辺のシリン
ダ外周部に円周状に複数の点火点を有する点火手段を配
設し、この周辺点火手段による燃焼室周辺の混合気の燃
焼を促進し、中心単一点火による燃焼で発生する燃焼室
周辺のＨＣを減少させるようにした点火装置が提案され
ている。

しかし、上記のような周辺点火装置を採用した場合に、
混合気の流れに対応する温度分布に起因して均一な燃焼
が行われない可能性がある。すなわち、燃焼室の吸気側
と排気側との温度を比べると、吸気側は温度の低い新気
が流入する分だけ温度が低く、排気側と同じような放電
で着火を行っていると吸気側は火炎の伝播が遅くなり、
均一で効率のよい燃焼が得られず、吸気側の燃焼性の低
い部分で未燃ガスが生じてＨＣの排出抑制効果が十分に
得られない恐れがある。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、シリンダ外周部に円
周状に配置した点火手段によって点火を行うについて吸
気側の燃焼性を向上して均一燃焼を得るようにしたエン
ジンの点火装置を提供することを目的とするものである
。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の点火装置は、シリンダ
外周部にシリンダ軸心を中心とする円周状に点火手段を
配置し、該点火手段を吸気バルブ側と排気バルブ側とに
独立して設ける一方、吸気バルブ側点火手段の放電時間
を排気バルブ側点火手段の放電時間より長く設定する点
火制御手段を設けるように構成したものである。

（作用） 上記のようなエンジンの点火装置では、シリンダ外周部
に略円周状に点火し、多点点火で点火確率が高まると共
に、シリンダ外周部から中心部に向かって火炎が伝播し
、その燃焼速度が速くなり、中心部は周囲から燃焼速度
の速い火炎を受けて燃焼性がよく、また外周部は後に燃
焼する中心部の燃焼により圧縮されて温度が上がり、未
燃焼成分の酸化が促進され、基本的にＨＣの排出量が低
減する。

更に、吸気バルブ側点火手段と排気バルブ側点火手段と
を独立形成し、吸気バルブ側点火手段の放電時間を長く
して吸気側からの着火火炎の伝播を活発化して燃焼を促
進し、排気バルブ側の燃焼に近付けて火炎伝播等の差を
なくして均一燃焼化を図り、周辺点火の採用に加えて更
にＨＣの排出を抑制するようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図はこの実施例による点火装置を備えたエンジンの
シリンダ部分の縦断面構造を示し、第２図は点火手段の
部分の横断面構造を示している。

エンジン本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッ
ド３とを備え、シリンダブロック２のシリンダ２ａ内に
ピストン５が上下摺動可能に収納され、ピストン５上部
に燃焼室６が形成されている。上記燃焼室６には、吸気
ボート７の開口が吸気バルブ８によって開閉され、同様
に図示しない排気ポートの開口が排気バルブ１０（第２
図）によって開閉される。

上記シリンダブロック２とシリンダヘッド３との締結面
の間に点火手段１１が配設されている。

この点火手段１１は、セラミックなどの断熱性と絶縁性
を有する材料による断熱部材１２に放電電極１３が内蔵
され、吸気バルブ側点火手段１１ａと排気バルブ側点火
手段１１ｂとに独立して分離形成されている。上記断熱
部材１２は、シリンダ２ａとほぼ同じ内径の開口１２ａ
を有し、シリンダヘッド３とシリンダブロック２との間
に挾まれるガスケット状に形成されている。一方、放電
電極１３は、吸気バルブ側点火手段１１ａの略半円形状
の吸気側放電電極１３ａと、排気バルブ側点火手段１１
ｂの略半円形状の排気側放電電極１３ｂとでほぼ円周状
に形成され、両放電電極１３ａ。

１３ｂは断熱部材１２のシリンダ２ａに望む開口１２ａ
の内周近傍にそれぞれ複数（図では３カ所ずつ）の火花
ギャップＧが略等間隔に設けられ、それぞれ別途に形成
された吸気側および排気側点火源１５．１６に接続され
ている。

上記吸気バルブ側点火手段１１ａおよび排気バルブ側点
火手段１１ｂによる点火時期は、吸気側および排気側点
火源１５．１６に対して点火制御手段としてのコントロ
ールユニット１７かう点火信号が出力されて制御される
。このコントロールユニット１７には、エンジンの回転
数信号Ｒ１吸入空気量信号Ｑなどが入力されて、これら
の運転状態に応じて点火時期を演算し、所定時期に点火
信号を出力して、その放電時間を吸気側点火源１５と排
気側点火源１６とで異ならせて出力し、吸気バルブ側点
火手段１１ａの放電時間が長くなるように制御するもの
である。

すなわち、第３図に示すように、吸気バルブ側点火手段
１１ａによる放電Ａは、排気バルブ側点火手段１１ｂに
よる放電Ｂより、早い時期に放電開始し遅い時期に終了
するように設定し、全体の放電時間が吸気バルブ側で長
くなるようにしている。

上記吸気バルブ側点火手段１１ａの放電時間を長くする
ことにより、新気の導入に伴って温度の低い吸気バルブ
８側の着火性を向上し、早期の放電開始で早めに火炎の
伝播を開始すると共に、着火後の放電継続によって火炎
成長を促進して吸気バルブ８側の燃焼性を改善し、排気
バルブ１０側の燃焼性と一致させて燃焼室６全体として
均一燃焼を得るようにしている。

尚、放電時間を長くする際に、放電開始時期の進角もし
くは終了時期の遅角のいずれか一方だけで行うようにし
てもよい。

また、前記ピストン５の上端部の中央には、シリンダヘ
ッド３側に突出する突部５ａが形成され、この突部５ａ
によってピストン５上昇時にスキッシュ流を得るように
している。すなわち、フラットなシリンダヘッド３の下
面との間にスキッシュエリアを形成して、圧縮行程の上
死点付近で混合気を中心部から外周方向に向けて流れを
生じさせて、点火位置である燃焼室６の外周部に混合気
を集めて着火性を向上すると共に、混合気の流動により
初期燃焼を促進し、さらに爆発行程に入ってピストン５
が下降し始めると、逆スキッシュ現象が生じて、火炎が
周囲部から中心部に向かって流れることにより、燃焼の
中・後期の火炎の伝播を促進して燃焼速度を速めると共
に、燃焼変動の低減を図るようにして、より確実な燃焼
性を得るようにしている。

また、スキッシュ流を得る構造としては、ピストン５頂
部に前記点火手段１１ａの火花ギャップＧの位置に対応
して円周部に６カ所の切欠部を形成し、その他の部分を
スキッシュ部に形成するようにしてもよく、また、シリ
ンダヘッド３の下面に、吸気ポートおよび排気ポートの
部分を除く中心部分に突部を形成してスキッシュ流を形
成するようにしてもよい。

さらに、燃料供給方向もしくは供給時期の設定によって
燃焼室６内の燃料を周辺部に偏在させて成層化を行い、
周辺点火による着火性の向上を図るようにしてもよい。

さらに、燃焼室６に流入する吸気にスワールを与えて燃
料を周辺部に偏在させて成層化を行うようにしてもよい
。

実施例２ この実施例は第４図に示し、前例の周辺点火に加えて中
心点火を併用する例である。

すなわち、本例は、シリンダ周辺部の前記点火手段１１
に加えて、シリンダヘッド３の中心部に従来同様の点火
プラグ２０を配設しごこの点火プラグ２０に対しても点
火源２１を接続して、前記コントロールユニット１７か
らエンジンの運転状態に応じて制御信号を出力して、点
火を中心点火と周辺点火と切り換えて、全領域周辺点火
を行った際の点火エネルギの増大によるオルタネータ負
荷の増大に伴う燃費性能の改善を図るようにしている。

その他は、前例と同様であり、同一構造には同一符号を
付してその説明を省略する。

エンジン負荷に対するＨＣ排出量の変化は第５図に示す
ように、低負荷領域■ではシリンダ周辺部の冷却による
燃焼性の低下影響が大きくてＨＣ排出量が多く、中負荷
類−■では燃焼が安定してＨＣ排出量が少なくなり、高
負荷領域■では供給燃料量の増加によりＨＣ排出量が増
大傾向となる。

そして、上記特性に対し、低負荷領域ＩではＨＣ対策の
ために周辺点火のみ行い、中負荷領域■では中心点火の
み行って点火点数を減少させ点火エネルギを低減してオ
ルタネータ負荷を軽減する一方、高負荷領域■ではノッ
キング対策の面からも周辺点火と中心点火の両方を行う
ように制御する。

このような制御を行うことにより、エンジンの運転性を
損なうことなく点火点数を減少させ、燃費の向上を図る
ものである。

上記のような両実施例によれば、周辺点火によって火炎
はシリンダ２ａの周囲部から中心部に伝播するため、中
心点火のみによるものより伝播面積が格段に大きくなっ
て燃焼速度が高まり、中心部も周囲から燃焼速度の速い
火炎を受けてよく燃焼する。また、燃焼室外周部は後に
燃焼する中心部の圧力により圧縮されることによる温度
上昇と、シリンダ２ａの周壁よりの放熱を断熱部材１２
によって阻止することによって高温に保ち、未燃焼成分
を酸化させてＨＣの排出が低減すると共に、上記着火性
の向上と高速燃焼とによりリーンリミットの拡大が可能
でさらに燃費性能の改善が可能となる。

さらに、周辺点火を吸気バルブ側と排気バルブ側とに独
立形成し、吸気バルブ側の放電時間の方が長くなるよう
に設定したことにより、吸気バルブ側の燃焼を促進して
燃焼室全体の燃焼を均一化して、より一層のＨＣの発生
を抑制することができるものである。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、シリンダ外周部に吸気バ
ルブ側と排気バルブ側とに独立形成した点火手段を円周
状に配置し、吸気バルブ側の放電時間を排気バルブ側よ
り長く設定したことにより、吸気バルブ側からの着火火
炎の伝播を活発化して燃焼を促進し、排気バルブ側の燃
焼特性に近付けて火炎伝播等の差をなくして均一燃焼化
を図り、周辺点火による着火性および燃焼速度の改善効
果に伴う周辺部の未燃焼成分の燃焼促進がさらに行え、
より一層のＨＣの排出を抑制することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すエンジンの要部縦
断面図、 第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は放電
時間の設定例を示す特性図、第４図は本発明の第２の実
施例を示すエンジンの要部縦断面図、 第５図はエンジン負荷に対するＨＣ排出量の変動特性に
基づく周辺点火と中心点火との併用例における切換え制
御例を示す図である。 １・・・・・・エンジン本体、２・・・・・・シリンダ
ブロック、２ａ・・・・・・シリンダ、３・・・・・・
シリンダヘッド、６・・・・・・燃焼室、８・・・・・
・吸気バルブ、１０・・・・・・排気バルブ、１１・・
・・・・点火手段、ｌｌａ・・・・・・吸気バルブ側点
火手段、１１ｂ・・・・・・排気バルブ側点火手段、１
２・・・・・・断熱部材、１３，１３ａ、１３ｂ・・・
・・・放電電極、Ｇ・・・・・・火花ギャップ、１５．
１６・・・・・・点火源、１７・・・・・・コントロー
ルユニット（点火制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダ外周部にシリンダ軸心を中心とする円周
   状に点火手段を配置し、該点火手段を吸気バルブ側点火
   手段と排気バルブ側点火手段とに独立して設ける一方、
   吸気バルブ側点火手段の放電時間を排気バルブ側点火手
   段の放電時間より長く設定する点火制御手段を設けたこ
   とを特徴とするエンジンの点火装置。