JPH06185444A

JPH06185444A - 火花点火式エンジンの点火装置

Info

Publication number: JPH06185444A
Application number: JP35591492A
Authority: JP
Inventors: Fumio Yamashita; 文男山下
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-07-05

Abstract

(57)【要約】【構成】火花点火式エンジンの点火装置において、次の
ようにした。吸気負圧とエンジン回転速度との検出に基
づいて、点火制御装置４がエンジン運転状態を検出でき
るようにした。そして、エンジン運転状態が部分負荷領
域にあることを点火制御装置４が検出したことに基づい
て、点火制御装置４が、部分負荷領域での補助点火プラ
グ３による補助点火を停止させるようにした。【効果】部分負荷領域では、補助点火プラグ３による不
要な補助点火が停止され、主点火プラグ２のみによる単
独点火となる。単独点火の場合、２プラグ点火の場合よ
りもＮＯ_Xの排出濃度が低くなる。このように、運転時
間の長い部分負荷領域でＮＯ_Xの排出濃度が低くなるた
め、ＮＯ_Xの総排出量は大幅に低減される。また、部分
負荷領域での不要な補助点火が行われないため、補助点
火プラグ３の寿命をいたずらに縮めることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火花点火式エンジンの
点火装置に関し、詳しくは、エンジン運転状態に応じて
点火状態を調節できるものに関する。

【０００２】

【従来技術】火花点火式エンジンの点火装置の従来技術
として、本発明と同様の基本構造を備えたものがある。
すなわち、燃焼室に主点火プラグと補助点火プラグとを
設け、この両点火プラグを点火制御装置に連携させ、燃
焼室で両点火プラグによる２プラグ点火を行わせるよう
に構成したものがある。

【０００３】２プラグ点火を行うと、単独点火の場合に
比べ、着火安定性が高まるいう利点がある。また、単独
点火の場合に比べて燃焼速度が高まるため、出力性能が
高まるという利点もある。このため、この種の点火装置
は、着火安定性や出力性能に問題を残す希薄燃焼方式や
排気ガス再循環方式の燃焼装置において、これらの問題
を解決するための有効な手段となる。

【０００４】２プラグ点火は、通常、所定の点火時期差
をもって行われるが、この点火時期差は、出力性能の向
上とＮＯ_Xの排出濃度の低減という、相反する性能の妥
協点を考慮して定められている。ちなみに、点火時期差
を小さくする程、燃焼速度が高まって出力性能は高くな
るが、その反面、最高燃焼温度が高まってＮ０_Xの排出
濃度は高くなる傾向がある。

【０００５】ところで、従来の点火装置では、図３に示
すように、すべての運転状態で、常に、一定の点火時期
差をもって２プラグ点火が行われている。しかも、この
点火時期差は、通常、全負荷領域での必要出力を確保で
きる大きさ（エンジン回転速度が１８００ｒｐｍの場
合、クランク角で３０゜程度）を基準にして定められて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、次
の問題がある。２プラグ点火を行うと、単独点火の場合よりもＮＯ_X
の排出濃度が高まる傾向はあるが、単独点火の場合より
も出力性能が高まる利点がある。このため、高出力を要
する始動領域、全負荷領域、過負荷領域における２プラ
グ点火は、ＮＯ_Xの排出濃度を高まりを容認する代償と
して、必要な高出力を確保できる利益が得られる。しか
し、高出力を要しない部分負荷領域における２プラグ点
火は、単にＮＯ_Xの排出濃度が高まる不利益しかない。
このような観点によれば、上記従来技術では、部分負荷
領域において不要な２プラグ点火が行われ、これにより
運転時間の長い部分負荷領域でのＮＯ_Xの排出濃度が高
まり、ＮＯ_Xの総排出量を大幅に高めていることにな
る。また、不要な２プラグ点火により補助点火プラグの
寿命をいたずらに縮めていることになる。

【０００７】２プラグ点火の点火時期差を小さくする
と、出力性能が高まる傾向があるたる。このため、全負
荷領域よりも高出力を要する過負荷領域や始動領域にお
いては、全負荷領域の場合よりも点火時期差を小さく調
節し、出力性能を高めるのが望ましい。しかし、上記従
来技術では、点火時期差は全負荷領域での出力性能を基
準とした大きさに設定され、この点火時期差がすべての
運転状態において維持されるため、過負荷領域や始動領
域において十分な出力が得られず、過負荷領域でエンス
トを生じやすいとともに、始動性能が低かった。

【０００８】本発明の課題は、火花点火式エンジンの点
火装置において、エンジン運転状態に応じて点火状態を
調節できるものを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明〜第３発明は、
いずれも図１（Ａ）に例示するように、燃焼室１に主点
火プラグ２と補助点火プラグ３とを設け、この両点火プ
ラグ２・３を点火制御装置４に連携させ、燃焼室１で両
点火プラグ２・３による２プラグ点火を行わせるように
構成した、火花点火式エンジンの点火装置において、次
のようにしたことを特徴とする。

【００１０】すなわち、第１発明〜第３発明はいずれ
も、図１（Ａ）に例示するように、吸気負圧を検出する
負圧センサ５とエンジン回転速度を検出する速度センサ
６とを設け、この負圧センサ５と速度センサ６とを点火
制御装置４に連携させ、吸気負圧とエンジン回転速度と
の検出に基づいて、点火制御装置４がエンジン運転状態
を検出できるようにした。

【００１１】そして、第１発明は、図１（Ｂ）に例示す
るように、エンジン運転状態が部分負荷領域にあること
を点火制御装置４が検出したことに基づいて、点火制御
装置４が、部分負荷領域での補助点火プラグ３による補
助点火を停止させるようにした。

【００１２】第２発明は、図２（Ｂ）に例示するよう
に、エンジン運転状態が過負荷領域にあることを点火制
御装置４が検出したことに基づいて、点火制御装置４
が、過負荷領域での２プラグ点火の点火時期差を、同一
エンジン回転速度における全負荷領域での点火時期差よ
りも小さくするようにした。

【００１３】第３発明は、図１（Ｂ）に例示するよう
に、エンジン運転状態が始動領域にあることを点火制御
装置４が検出したことに基づいて、点火制御装置４が、
始動領域での２プラグ点火の点火時期差を、同一エンジ
ン回転速度における全負荷領域での点火時期差よりも小
さくするようにした。

【００１４】

【発明の作用及び効果】

（第１発明）図１（Ｂ）に例示するように、部分負荷領
域では、補助点火プラグ３による不要な補助点火が停止
され、主点火プラグ２のみによる単独点火となる。単独
点火の場合、２プラグ点火の場合よりもＮＯ_Xの排出濃
度が低くなる。このように、運転時間の長い部分負荷領
域でＮＯ_Xの排出濃度が低くなるため、ＮＯ_Xの総排出量
は大幅に低減される。また、部分負荷領域での不要な補
助点火が行われないため、補助点火プラグ３の寿命をい
たずらに縮めることがない。

【００１５】（第２発明）図１（Ｂ）に例示するよう
に、過負荷領域では、点火時期差を全負荷領域の場合よ
りも小さくするため、過負荷領域での出力性能が全負荷
領域の場合よりも高まる。このため、過負荷領域で高出
力を確保でき、エンストが起こりにくくなる。尚、点火
時期差を全負荷領域の場合よりも小さくするため、ＮＯ
_Xの排出濃度は全負荷領域の場合よりも高くなるが、過
負荷領域での運転時間は短いのが通常であるため、ＮＯ
_Xの総排出量の増加は僅かとなり、排気ガス対策上、実
害はない。

【００１６】（第３発明）図１（Ｂ）に例示するよう
に、始動領域では、点火時期差を全負荷領域の場合より
も小さくするため、始動領域での出力性能が全負荷領域
の場合よりも高まる。このため、始動領域で高出力を確
保でき、始動性能が高まる。尚、点火時期差を全負荷領
域の場合よりも小さくするため、ＮＯ_Xの排出濃度が全
負荷領域の場合よりも高くなる。しかし、始動領域での
運転時間は短いのが通常であるため、ＮＯ_Xの総排出量
の増加は僅かとなり、排気ガス対策上、実害はない。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例に係る火花点火式エンジンの点火
装置を説明する図で、図１（Ａ）はエンジンの模式図、
図１（Ｂ）はエンジン回転速度が１８００ｒｐｍである
場合のエンジン運転状態と点火状態との関係を示すグラ
フである。図２はエンジン回転速度が１８００ｒｐｍで
ある場合の吸気負圧とエンジン運転状態との関係を示す
グラフである。

【００１８】このエンジンは、火花点火式の３気筒ガス
エンジンで、その構成は次の通りである。図１（Ａ）に
示すように、シリンダ８内にピストン９を内嵌し、ピス
トン９をコンロッド１０を介してクランク軸１１に連動
連結してある。シリンダ内８には燃焼室１を形成し、こ
の燃焼室１に吸気通路１２と排気通路１３とを連通させ
てある。吸気通路１２内にはベンチュリ１４を設け、そ
の下流側にスロットルバルブ１５を配置してある。ベン
チュリ１４にはガスボンベ１６を接続してある。スロッ
トルバルブ１５はガバナ装置（図外）を介して調速レバ
ー（図外）に連動連結してある。

【００１９】このエンジンの点火装置の構成は次の通り
である。燃焼室１に主点火プラグ２と補助点火プラグ３
とを設け、この両点火プラグ２・３をイグニッションコ
イル１７を介して点火制御装置４に連携させてある。こ
の点火制御装置４はマイクロコンピュータである。点火
制御装置４にはバッテリ１８を接続してある。クランク
軸１１には円板状の点火指示ロータ１９を外嵌固定し、
その外周に点火指示検出センサ２０を臨ませ、これを点
火制御装置４に連携させてある。点火指示ロータ１９
は、その外周に、周長の短い単一の起点設定突起２１
と、周長の長い３個の点火指示突起２２とを備えてい
る。３個の点火指示突起２２は、クランクピン角度に対
応して振り分けてある。このエンジンは３気筒であるた
め、１２０゜毎に配置してある。

【００２０】この点火装置では、起点設定突起２１と各
点火指示突起２２が点火指示検出センサ２０付近を通過
した際、その周長に比例した長さの検出信号が、点火指
示検出センサ２０から点火制御装置４に発信される。点
火制御装置４では、その検出信号が、起点設定突起２１
に基づく起点設定信号であるか、点火指示突起２２に基
づく点火指示信号であるかを、その長さの相違により識
別する。また、３種類の起点設定突起２１に基づく３種
類の点火指示信号は、起点設定信号の受信を起点とする
受信順序により特定する。そして、この点火指示信号の
受信順序で対応する３個の気筒の点火を順に行う。この
点火は、主点火プラグ２による単独点火または、主点火
プラグ２と補助点火プラグ３による２プラグ点火のいず
れかにより行う。

【００２１】エンジン運転状態に応じて点火状態を調節
するため、この点火装置は次のような構成を備えてい
る。吸気通路１２のスロットルバルブ１５下流側に吸気
負圧を検出する負圧センサ５を配置し、これを点火制御
装置４に連携させてある。また、点火指示検出センサ２
０をエンジン回転速度を検出する速度センサ６として兼
用してある。負圧検出センサ６からは吸気負圧に対応す
る吸気負圧信号が、速度センサからは回転速度に対応す
る速度信号がそれぞれ点火制御装置４に発信される。

【００２２】点火制御装置４では、これらの信号の検出
に基づいて、エンジン運転状態を識別する。すなわち、
速度信号によりエンジン回転速度が８００ｒｐｍ未満で
あることを検出した場合には、エンジン運転状態が始動
領域にあることを識別する。また、速度信号によりエン
ジン回転速度が８００ｒｐｍ以上であることを検出した
した場合には、この速度信号と吸気負圧信号により、エ
ンジン運転状態が部分負荷領域、全負荷領域、過負荷領
域のいずれであるかを識別する。すなわち、このエンジ
ンでは、ガバナ機構の働きにより、一定回転速度下で
は、負荷が大きくなる程、スロットルバルブの開度が大
きくなり、スロットルバルブ１５下流側の吸気負圧が小
さくなるため、エンジン回転速度と吸気負圧の検出によ
りエンジン運転状態を識別することができる。

【００２３】エンジン回転速度が１８００ｒｐｍの場合
を具体例として説明すると、図２に示すように、点火制
御装置４は吸気負圧によりエンジン運転状態を次のよう
に識別する。すなわち、吸気負圧が２００ｍｍＨｇを越
える場合には部分負荷領域、２００ｍｍＨｇ付近である
場合には全負荷領域、２００ｍｍＨｇを下回る場合には
過負荷領域であると識別する。尚、吸気負圧の値は大気
圧を０としたゲージ圧で表示してある。

【００２４】点火制御装置４はエンジン運転状態の検出
に基づいて、点火状態を次のように調節する。図１
（Ｂ）に示すように、エンジン運転状態が全負荷領域に
ある場合、この全負荷領域で主点火プラグ２と補助点火
プラグ３による２プラグ点火を行う。また、エンジン運
転状態が部分負荷領域にある場合、この部分負荷領域で
は補助点火プラグ３による補助点火を停止させる。この
場合、点火状態は主点火プラグ１による単独点火とな
る。また、エンジン運転状態が過負荷領域にある場合、
この過負荷領域で２プラグ点火を行うが、その点火時期
差を、同一エンジン回転速度における全負荷領域での点
火時期差よりも小さくする。また、エンジン運転状態が
始動領域にある場合、この始動領域で２プラグ点火を行
うが、その点火時期差は全負荷領域での点火時期差より
も小さくする。

【００２５】エンジン回転速度が１８００ｒｐｍである
場合を具体例として説明すると、図１（Ｂ）に示すよう
に、全負荷領域では、主点火プラグ２による主点火の点
火時期を上死点前１５゜、補助点火プラグ２による補助
点火の点火時期を上死点後１５゜、すなわち点火時期差
を３０゜に設定して行う。また、部分負荷領域では、主
点火プラグ２による主点火の点火時期を上死点前１５゜
とし、補助点火プラグ２による補助点火は行わない。ま
た、過負荷領域では、主点火プラグ２に主点火の点火時
期を上死点前１５゜、補助点火プラグ２による補助点火
の点火時期は負荷の増大にしたがい、上死点前１５゜か
ら次第に上死点０゜側に近づける。また、始動領域で
は、主点火プラグ２の点火時期による主点火の点火時期
と、補助点火プラグ３による補助点火の点火時期は、い
ずれも上死点前１５゜、すなわち点火時期差を０とする
同時点火を行う。尚、点火時期の度数はクランク角によ
り表示してある。

【００２６】尚、上述した吸気負圧、点火時期、点火時
期差の具体的数値は、あくまでもエンジン回転速度が１
８００ｒｐｍである場合の例示に過ぎず、エンジン回転
速度の変動に応じて、これらの具体的数値は変動する。
特定のエンジン回転速度におけるこれらの適正な数値
は、実験等に基づいてあらかじめ選定しておき、点火制
御装置にマップデータとして記憶させ、エンジン回転速
度の検出に基づいて対応するデータを取り出し、このデ
ータに基づいて上記したエンジン運転状態の識別及び点
火状態の制御を行う。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る火花点火式エンジンの点
火装置を説明する図で、図１（Ａ）はエンジンの模式
図、図１（Ｂ）はエンジン回転速度が１８００ｒｐｍで
ある場合のエンジン運転状態と点火状態との関係を示す
グラフである。

【図２】エンジン回転速度が１８００ｒｐｍである場合
の吸気負圧とエンジン運転状態との関係を示すグラフで
ある。

【図３】従来技術の図１（Ｂ）相当図である。

【符号の説明】

１…燃焼室、２…主点火プラグ、３…補助点火プラグ、
４…点火制御装置、５…負圧センサ、６…速度センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室(１)に主点火プラグ(２)と補助点
火プラグ(３)とを設け、この両点火プラグ(２)・(３)を
点火制御装置(４)に連携させ、燃焼室(１)で両点火プラ
グ(２)・(３)による２プラグ点火を行わせるように構成
した、火花点火式エンジンの点火装置において、吸気負圧を検出する負圧センサ(５)とエンジン回転速度
を検出する速度センサ(６)とを設け、この負圧センサ
(５)と速度センサ(６)とを点火制御装置(４)に連携さ
せ、吸気負圧とエンジン回転速度との検出に基づいて、
点火制御装置(４)がエンジン運転状態を検出できるよう
にし、エンジン運転状態が部分負荷領域にあることを点火制御
装置(４)が検出したことに基づいて、点火制御装置(４)
が、部分負荷領域での補助点火プラグ(３)による補助点
火を停止させるようにした、ことを特徴とする火花点火
式エンジンの点火装置。
【請求項２】燃焼室(１)に主点火プラグ(２)と補助点
火プラグ(３)とを設け、この両点火プラグ(２)・(３)を
点火制御装置(４)に連携させ、燃焼室(１)で両点火プラ
グ(２)・(３)による２プラグ点火を行わせるように構成
した、火花点火式エンジンの点火装置において、吸気負圧を検出する負圧センサ(５)とエンジン回転速度
を検出する速度センサ(６)とを設け、この負圧センサ
(５)と速度センサ(６)とを点火制御装置(４)に連携さ
せ、吸気負圧とエンジン回転速度との検出に基づいて、
点火制御装置(４)がエンジン運転状態を検出できるよう
にし、エンジン運転状態が過負荷領域にあることを点火制御装
置(４)が検出したことに基づいて、点火制御装置(４)
が、過負荷領域での２プラグ点火の点火時期差を、同一
エンジン回転速度における全負荷領域での点火時期差よ
りも小さくするようにした、ことを特徴とする火花点火
式エンジンの点火装置。
【請求項３】燃焼室(１)に主点火プラグ(２)と補助点
火プラグ(３)とを設け、この両点火プラグ(２)・(３)を
点火制御装置(４)に連携させ、燃焼室(１)で両点火プラ
グ(２)・(３)による２プラグ点火を行わせるように構成
した、火花点火式エンジンの点火装置において、吸気負圧を検出する負圧センサ(５)とエンジン回転速度
を検出する速度センサ(６)とを設け、この負圧センサ
(５)と速度センサ(６)とを点火制御装置(４)に連携さ
せ、吸気負圧とエンジン回転速度との検出に基づいて、
点火制御装置(４)がエンジン運転状態を検出できるよう
にし、エンジン運転状態が始動領域にあることを点火制御装置
(４)が検出したことに基づいて、点火制御装置(４)が、
始動領域での２プラグ点火の点火時期差を、同一エンジ
ン回転速度における全負荷領域での点火時期差よりも小
さくするようにした、ことを特徴とする火花点火式エン
ジンの点火装置。