JPH0514565U - 筒内噴射式内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アルコール燃料使用の筒内噴射式内燃機関の低
負荷時における点火エネルギの無駄を無くし燃焼性を改
善することを目的とする。 【構成】コントロールユニット27によるパワートランジ
スタ26のＯＦＦ動作に基づく点火コイル24の点火エネル
ギ供給に重畳して、コントロールユニット31でＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ30による点火エネルギ供給を行う。このＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ30による点火エネルギ供給期間（点
火期間に相当）を、機関負荷状態に基づいて設定される
噴射期間に応じて可変設定する。これにより、噴射期間
に合わせて点火期間が設定でき、機関低負荷時での点火
期間を短くできると共に高いエネルギ密度で点火エネル
ギを供給できるので、点火エネルギの無駄がなく、しか
も点火エネルギを有効に混合気に与えることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、筒内噴射式内燃機関の点火制御装置に関し、特に、セタン価の低い アルコール燃料等を使用する内燃機関における低負荷時の燃焼性改善のための点 火制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、燃料をシリンダ内の燃焼室に直接噴射し、点火プラグで強制着火させる 筒内噴射式内燃機関が知られている（例えば実開昭５７−１２７８５６号公報 及び実願平２−１０１５２１号等参照）。 かかる筒内噴射式内燃機関の従来の一例を図９に示す。

【０００３】 図において、このものは２つの点火プラグを備えた２プラグ方式のものであり 、機関本体１の各気筒内のピストン２頂面に形成した燃焼室３に、燃料噴射ノズ ル４及び点火プラグ５，６を臨ませて配置し、燃料噴射ポンプ７から供給される 燃料を燃料噴射ノズル４より燃焼室３内に直接噴射し、噴射された燃料を点火プ ラグ５，６によって着火・燃焼させるようになっている。そして、前記点火プラ グ５，６の点火時期は、燃料制御用コントロールレバー位置に基づく機関負荷信 号Ｌと、クランク軸の回転を検出する回転センサ８からの機関回転速度信号Ｎと に基づいてコントロールユニット９によって制御され、機関運転状態に見合った 所定点火時期に、コントロールユニット９からの点火信号によってトランジスタ 10，11をＯＦＦさせ点火コイル12，13の２次側コイルに高電圧を発生させること で点火プラグ５，６を点火させる。尚、図中、２つの点火プラグ５，６のうち一 方は着火を確実に行うための補助的なものである。図中、14はバッテリ、15はイ グニッションスイッチである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、この種の内燃機関における従来の点火制御装置では、機関運転状態 に見合った燃料の噴射時期に関連させて点火開始時期のみを制御する構成であり 、点火期間については、点火回路系の構成によって一義的に固定されていた。そ して、この点火期間の設定は、燃料噴射量の多い機関高負荷時に合わせて長く設 定していた。このため、燃料噴射期間の短い機関低負荷時でも、燃料噴射が終了 し点火プラグによる着火が不可能な混合気状態になった後も点火動作が暫く継続 され点火エネルギが無駄になっていた。即ち、燃料噴射が開始され点火に十分な 濃い混合気が実際に点火プラグ近傍を通過し始める時期に点火が開始されるが、 燃料噴射が終了した後に濃い混合気が点火プラグを通過し終わって点火プラグ近 傍が着火に不充分な薄い混合気状態になっても、従来では点火動作が継続される ので、点火動作後半のこの期間の点火エネルギが無駄となる。従って、機関低負 荷時では、混合気に与えられる点火エネルギが無駄になった分少なくなることか ら燃焼が不安定になるという問題があった。

【０００５】 本考案は上記の事情に鑑みなされたもので、機関低負荷時においても点火エネ ルギを有効に混合気に与えることができる筒内噴射式内燃機関の点火制御装置を 提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

このため本考案は、燃焼室内に燃料噴射ノズルから直接燃料を噴射供給し、点 火プラグによって着火燃焼させる構成の筒内噴射式内燃機関の点火制御装置にお いて、機関負荷検出手段と、機関回転速度検出手段と、両検出手段で検出された 機関負荷と機関回転速度に基づいて設定される燃料噴射期間に応じ前記点火プラ グの点火期間を可変制御する点火期間制御手段とを備えて構成した。

【０００７】

【作用】

かかる構成によれば、機関負荷検出手段と機関回転速度検出手段とによって負 荷と回転速度が検出される。点火期間制御手段は、検出された負荷と回転速度に よって設定される燃料噴射期間に応じて、機関高負荷時で噴射期間が長い場合に は、それに応じて点火期間も長く設定し、機関低負荷時で噴射期間が短い場合に は、それに応じて点火期間も短く設定する。

【０００８】 これにより、機関低負荷時では、機関高負荷時の時と同じ量の点火エネルギを 短い期間で混合気に与えることになり点火エネルギを有効に利用でき、機関低負 荷時の燃焼性を安定化させることができるようになる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 本考案の第１実施例の要部構成を示す図１及び図２において、燃焼室21の略中 心位置には燃料噴射ノズル22が配置されると共に、該燃料噴射ノズル22から燃焼 室21内に噴射供給される噴霧方向（図２のαで示す位置）からスワール下流側の 所定位置（図２のβで示す位置とノズルとを結んだ線上）に、点火プラグ23が配 置されている。この点火プラグ23には、点火コイル24の２次側コイルの一側が接 続されている。また、点火コイル24の１次側コイルの一側には、バッテリ25が接 続され、他側には１次電流遮断用のパワートランジスタ26が接続されている。前 記パワートランジスタ26は、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニ ット27によって駆動制御される。該コントロールユニット27は、従来と同様の機 関回転速度検出手段としての回転センサ28及び機関負荷検出手段としての負荷セ ンサ29からの機関回転速度信号Ｎと機関負荷信号Ｌとを入力し、これらに基づい て予め記憶されている点火時期マップから現在の機関運転状態に対応する点火時 期を検索設定し、設定した点火時期にパワートランジスタ26をＯＦＦ制御する。 また、点火コイル24の２次側コイルの他側には、バッテリ25からの直流電圧を昇 圧して前記２次コイルに供給可能とするＤＣ−ＤＣコンバータ30が設けられ、該 ＤＣ−ＤＣコンバータ30は、コントロールユニット31によって駆動制御される。 該コントロールユニット31は、前記コントロールユニット27と同様でマイクロコ ンピュータを内蔵しており、機関回転速度Ｎと機関負荷Ｌとに基づいて図３に示 すように予め設定された等噴射期間特性マップを記憶し、前記両センサ28，29か らの検出信号に応じてマップより検索した噴射期間に応じてＤＣ−ＤＣコンバー タ30による点火エネルギ供給期間を演算し、もう一方のコントロールユニット27 のパワートランジスタＯＦＦ信号の入力、即ち、点火開始時期に同期してＤＣ− ＤＣコンバータ30を駆動させる。ここで、コントロールユニット31及びＤＣ−Ｄ Ｃコンバータ30によって点火期間制御手段を構成する。尚、回転センサ28は、ク ランク角位置の検出にも使用される。

【００１０】 次に本実施例装置の点火制御動作について説明する。 まず、機関の運転状態に応じて燃料の噴射期間が定まり燃料噴射ノズル22から 燃焼室21内に燃料が噴射供給される。一方、この際の機関回転速度Ｎと機関負荷 Ｌは、回転センサ28及び負荷センサ29からコントロールユニット27に入力される 。コントロールユニット27では、両検出値に基づいてその時の運転状態に応じた 点火時期が設定される。また、回転センサ28及び負荷センサ29からの検出信号は コントロールユニット31にも入力し、コントロールユニット31では、これら入力 信号に基づく運転状態に応じて図３の噴射期間マップからこの時の噴射期間を求 め、得られた噴射期間に対応する点火期間を演算する。その後、設定された点火 時期に対応するクランク角位置になると、コントロールユニット27からの出力で パワートランジスタ26がＯＦＦし、点火コイル24の１次コイル側の１次電流の遮 断によって２次コイル側に高電圧が誘起されて点火プラグ23で火花放電が発生す る。これと同時にコントロールユニット27からの前記出力に基づいてコントロー ルユニット31によってＤＣ−ＤＣコンバータ30も駆動され、パワートランジスタ 26のＯＦＦ動作で誘起された点火エネルギに重畳して前記演算された噴射期間の 間、ＤＣ−ＤＣコンバータ30からの点火エネルギが点火プラグ23に供給される。

【００１１】 燃料の噴射時期及び期間と点火時期及び点火期間は、機関負荷状態に応じて図 ４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように設定される。即ち、機関高負荷時では、噴射期間 は長く燃料噴射量が充分であるため噴射が終了した後に点火が開始される。そし て、機関負荷が低負荷になるに従って噴射期間が短くなり噴射量が少なくなるの で、噴射期間を遅角制御すると共に点火時期を進角制御して両期間をオーバーラ ップさせて着火し易くしている。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ30による点火エ ネルギの供給期間、言い換えれば、点火期間は、噴射期間に応じて可変設定され 、噴射期間の長い機関高負荷時には、従来と同様に設定され、噴射期間の短い機 関低負荷時には、噴射期間が終了し濃い混合気が点火プラグ23近傍を通過し終わ るのと略同時に終了するよう設定される。

【００１２】 図５には、本実施例の機関低負荷時の点火動作における２次電流，２次電圧， 点火期間及び噴射期間の状態を示してある。 即ち、噴射開始後、所定の遅れ期間（噴射開始から濃い混合気が点火プラグ23 近傍を通過し始めるまでの期間）経過後にパワートランジスタ26のＯＦＦと同時 にＤＣ−ＤＣコンバータ30を駆動して点火を開始し、噴射期間終了後、点火プラ グ23近傍を濃い混合気が通過し終わるのと略同時に点火を終了する。そして、点 火開始からｔの間が、点火コイル24の１次電流遮断によって発生する点火エネル ギ供給による通常の点火期間であり、その後はＤＣ−ＤＣコンバータ30からのエ ネルギ供給による点火であり、このＤＣ−ＤＣコンバータ30からのエネルギ供給 期間によって点火期間が制御される。更に述べれば、パワートランジスタ26のＯ ＦＦ動作とＤＣ−ＤＣコンバータ30とによる点火エネルギ供給期間は、図６（Ａ ）〜（Ｃ）に示す如く、燃料噴射ノズル22から燃焼室21のαの位置（図２に示す ）に燃料が噴射された後、スワールによって燃料噴霧が拡散し燃焼室21のβの位 置（図２に示す）、即ち、点火プラグ23が存在する位置に噴霧が到達した時に、 点火プラグ23に点火エネルギの供給が行われて点火が開始され、更に燃料噴霧が スワールによって運ばれて点火プラグ23の位置を噴霧の終端が通過した時に点火 動作を終了するように点火期間を設定している。このように、機関低負荷時では 、ＤＣ−ＤＣコンバータ30のエネルギ発生の発振周波数を上げて短い時間で高い エネルギを噴霧に供給できるようにして、点火エネルギを効果的に噴霧に供給す るようにしている。

【００１３】 かかる構成によれば、通常の点火コイル24で発生する点火エネルギに重畳して ＤＣ−ＤＣコンバータ30からのエネルギ供給を行い、且つそのエネルギ供給時間 を噴射期間の長さに応じて可変制御し、更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ30のエネル ギ発振の周波数を制御してエネルギの密度を点火に最適な状態に制御するので、 特に、機関の低負荷時において、噴射期間終了後に無駄な点火エネルギの供給が 行われず、点火エネルギの無駄を解消できる。また、点火コイル24の点火エネル ギにＤＣ−ＤＣコンバータ30からの点火エネルギ供給が重畳され、しかも、ＤＣ −ＤＣコンバータ30のエネルギ供給密度が高められるので、従来に比べて供給さ れる単位時間当たりのエネルギ密度を高めることができ、低負荷時において混合 気に点火エネルギを有効に与えることができるので、機関低負荷時に安定して燃 料を燃焼させることかできる。更に、不必要な放電期間がなくなり、点火プラグ 24の電極摩耗が少なくなり耐久性が向上する。

【００１４】 次に図７に第２実施例を示す。 このものは、点火コイル24に並列に大容量のコンデンサＣを設け、該コンデン サＣに貯えたエネルギをコントロールユニット41によってパワートランジスタ26 を間欠的にＯＦＦさせることにより分割放電させ、図８に示すように断続的に点 火プラグ23を放電させるものである。そして、放電の開始時期及び放電回数を、 機関回転速度信号Ｎと機関負荷信号Ｌとに基づいて設定される噴射期間に応じて 設定される点火期間に対応させて決定することによって、点火期間を可変制御す るようにしている。

【００１５】 かかる第２実施例のものも第１実施例と同様の効果を有する。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、燃料噴射期間に応じて点火期間を可変制 御する構成としたので、機関の低負荷時に点火エネルギを無駄にすることなく、 有効に混合気に供給することができ、機関低負荷時の燃焼を安定化できる。従っ て、燃焼のし難いアルコール燃料を使用する内燃機関に特に有効である。また、 不必要な放電期間をなくせるので、点火プラグの電極の消耗を軽減でき点火プラ グの耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す要部構成図

【図２】同上実施例の燃焼室を示す簡略図

【図３】本実施例の内燃機関の噴射期間特性図

【図４】同上実施例の噴射期間と時期及び点火期間と時
期の関係を示す図

【図５】同上実施例の機関低負荷時の点火動作を説明す
るための図

【図６】機関低負荷時の燃焼室内の噴霧状態と点火開始
及び終了時期との関係を示す図

【図７】本考案の第２実施例を示す要部構成図

【図８】同上実施例の機関低負荷時の点火動作を示す
図。

【図９】従来例を示す構成図

【符号の説明】

21 燃焼室 22 燃料噴射ノズル 23 点火プラグ 24 点火コイル 26 パワートランジスタ 27，31 コントロールユニット 28 回転センサ 29 負荷センサ 30 ＤＣ−ＤＣコンバータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室内に燃料噴射ノズルから直接燃料を
   噴射供給し、点火プラグによって着火燃焼させる構成の
   筒内噴射式内燃機関の点火制御装置において、機関負荷
   検出手段と、機関回転速度検出手段と、両検出手段で検
   出された機関負荷と機関回転速度に基づいて設定される
   燃料噴射期間に応じ前記点火プラグの点火期間を可変制
   御する点火期間制御手段とを備えたことを特徴とする筒
   内噴射式内燃機関の点火制御装置。