JPH06100177B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

内燃機関の点火装置

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JPH06100177B2 JP61007196A JP719686A JPH06100177B2 JP H06100177 B2 JPH06100177 B2 JP H06100177B2 JP 61007196 A JP61007196 A JP 61007196A JP 719686 A JP719686 A JP 719686A JP H06100177 B2 JPH06100177 B2 JP H06100177B2
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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く点火プラグの
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
の点火装置に関する。
〔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ッショ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。プレイグニッショ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
ッショ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25ms
ec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ッ
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と大量の「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〕
第1の発明にかかる内燃機関の点火装置は、内燃機関の
気筒に応じて設置される点火プラグと、点火プラグに放
電エネルギを供給する第1の点火コイルと、第1の点火
コイルに並列に接続され前記点火プラグに放電エネルギ
を供給する第2の点火コイルと、内燃機関の運転状態を
検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によっ
て検出された運転状態に基づき内燃機関が始動状態にあ
ると判断された時には内燃機関の圧縮行程末期に第1の
点火タイルに点火指令を出力し内燃機関が冷間運転状態
にあると判断された時には内燃機関の吸気行程末期に第
2の点火コイルに点火指令を出力するとともに内燃機関
の圧縮行程末期に前記第1および第2の点火コイルに点
火指令を出力し内燃機関が温間運転状態でありかつ軽負
荷運転状態にあると判断された時には内燃機関の圧縮行
程末期に前記第1および第2の点火コイルに点火指令を
出力し内燃機関が温間運転状態でありかつ高負荷運転状
態にあると判断された時には内燃機関の圧縮行程末期に
第1の点火コイルに点火指令を出力する制御手段を具備
する。
第2の発明にかかる内燃機関の点火装置は、内燃機関の
気筒に応じて設置される点火プラグと、点火プラグに放
電エネルギを供給する点火コイルと、点火コイルに接続
され点火コイルへの電力供給を制御する第1のイグナイ
タと、点火コイルに対し第1のイグナイタと並列に接続
され点火コイルへの電力供給を制御する第2のイグナイ
タと、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基
づき内燃機関が始動状態にあると判断された時には内燃
機関の圧縮行程末期に第1のイグナイタに作動指令を出
力し内燃機関が冷間運転状態にあると判断された時には
内燃機関の吸気行程末期に第2のイグナイタに作動指令
を出力するとともに内燃機関の圧縮行程末期に第1およ
び第2のイグナイタに作動指令を出力し内燃機関が温間
運転状態でありかつ軽負荷運転状態にあると判断された
時には内燃機関の圧縮行程末期に前記第1および第2の
イグナイタに作動指令を出力し内燃機関が温間運転状態
でありかつ高負荷運転状態にあると判断された時には内
燃機関の圧縮行程末期に第1のイグナイタに作動指令を
出力する制御手段を具備する。
〔作用〕
第1の発明にかかる内燃機関の点火装置にあっては、着
火性の悪化する運転状態においては並列接続された2つ
の点火コイルを圧縮行程末期に作動させることにより点
火プラグに増大エネルギを供給する。また点火プラグに
カーボンが付着し易い運転状態にあっては吸気行程末期
に一方の点火コイルを作動させてカーボンの除去を行
う。さらにカーボンの付着がない運転状態においては吸
気行程末期の点火を禁止して電極の消耗を防止する。
第2の発明にかかる内燃機関の点火装置にあっては、着
火性の悪化する運転状態においては点火コイルに流れる
電流を増加して圧縮行程末期に作動させることにより点
火プラグに増大エネルギを供給する。また点火プラグに
カーボンが付着し易い運転状態にあっては吸気行程末期
に点火コイルを作動させてカーボンの除去を行う。さら
にカーボンの付着がない運転状態においては吸気行程末
期の点火を禁止して電極の消耗を防止する。
〔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(EC
U)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iG
t1、iGt2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iGf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、EUC1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く31〜34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、31a〜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No.1気筒とNo.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ドORとして動作し、
No.2気筒とNo.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の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10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
−150mmHg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ECU1からgに示す指令信号iGt1
よびhに示す指令信号iGt2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に示す如くiG
t2(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40mjである。但し、高負荷では混合気
が濃いため30mj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30
℃以上、吸気圧センサ11により吸気管圧力として−150m
mHg未満の軽負荷時の運転条件を検知し、ECU1から同一
の出力タイミングでd、eに示す如くiGt1(d)、iGt2
(e)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。iGt1(d)とiGt2(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80mj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iGt
1(a)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iGt2(b)を第2の
イグナイタにECU1から入力し、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に示す如く40mjで放電され、点火プラグ4に附
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に示す如く
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−150mmHg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iGt2のタイミングより第2のイグナイタ22のiGt2
タイミングを約1msec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1.6msecで
あるため高速軽負荷時での火花持続時間は2.6msec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
って点火プラグに附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、吸気圧センサ9から吸気管圧力を、水温セ
ンサ10からエンジン冷却水の温度を、スタータ10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(iG
t1およびiGt2)と振分け信号(iGdA1、iGdB1、iGdA2
よびiGdB2)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2
1,22はECU1からの制御信号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7
1〜74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30
℃未満の冷間時にはECU1の出力iGt2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iGt1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、この波形から明らか
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て着火のための放
電が行われる。点火コイル32では振分け信号(iGdA1、i
GdB1、iGdA2、iGdB2)によって点火コイル31と180°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、ECU1からの放電制御信号iGt2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、iGt1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となると
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〕
第1の発明にかかる内燃機関の点火装置によれば、内燃
機関冷間時および軽負荷時の着火性を確保するととも
に、高負荷特性、低温時のドライバビリティの悪化を来
すことなく点火プラグの燻りおよび電極の消耗を防止す
ることが可能となる。
第2の発明にかかる内燃機関の点火装置によれば、上記
に加えて、点火コイルを1つとすることができ構成の簡
略化および経済性の向上を図ることが可能となる。
【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) 1……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……スタータスイッチ、 11……吸気圧センサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の気筒に応じて設置される点火プ
    ラグと、 前記点火プラグに放電エネルギを供給する第1の点火コ
    イルと、 前記第1の点火コイルに並列に接続され前記点火プラグ
    に放電エネルギを供給する第2の点火コイルと、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段によって検出された運転状態に基
    づき、 内燃機関が始動状態にあると判断された時には、内燃機
    関の圧縮行程末期に前記第1の点火コイルに点火指令を
    出力し、 内燃機関が冷間運転状態にあると判断された時には、内
    燃機関の吸気行程末期に前記第2の点火コイルに点火指
    令を出力するとともに内燃機関の圧縮行程末期に前記第
    1および第2の点火コイルに点火指令を出力し、 内燃機関が温間運転状態でありかつ軽負荷運転状態にあ
    ると判断された時には、内燃機関の圧縮行程末期に前記
    第1および第2の点火コイルに点火指令を出力し、 内燃機関が温間運転状態でありかつ高負荷運転状態にあ
    ると判断された時には、内燃機関の圧縮行程末期に前記
    第1の点火コイルに点火指令を出力する制御手段を具備
    する内燃機関の点火装置。
  2. 【請求項2】内燃機関の気筒に応じて設置される点火プ
    ラグと、 前記点火プラグに放電エネルギを供給する点火コイル
    と、 前記点火コイルに接続され、前記点火コイルへの電力供
    給を制御する第1のイグナイタと、 前記点火コイルに対し前記第1のイグナイタと並列に接
    続され、前記点火コイルへの電力供給を制御する第2の
    イグナイタと、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段によって検出された運転状態に基
    づき、 内燃機関が始動状態にあると判断された時には、内燃機
    関の圧縮行程末期に前記第1のイグナイタに作動指令を
    出力し、 内燃機関が冷間運転状態にあると判断された時には、内
    燃機関の吸気行程末期に前記第2のイグナイタに作動指
    令を出力するとともに内燃機関の圧縮行程末期に前記第
    1および第2のイグナイタに作動指令を出力し、 内燃機関が温間運転状態でありかつ軽負荷運転状態にあ
    ると判断された時には、内燃機関の圧縮行程末期に前記
    第1および第2のイグナイタに作動指令を出力し、 内燃機関が温間運転状態でありかつ高負荷運転状態にあ
    ると判断された時には、内燃機関の圧縮行程末期に前記
    第1のイグナイタに作動指令を出力する制御手段を具備
    する内燃機関の点火装置。
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