JPH08296541A - エンジンにおける点火制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 点火プラグの放電により発生した火炎核が強
いスワールにより消滅あるいは不安定になっても、混合
気の着火性能を確保する。 【構成】 並列に配置された第１点火手段５６及び第２
点火手段５７がデストリビュータ５８を介して点火プラ
グ４５に接続されており、第１点火手段５６は電子制御
ユニットＵの出力部５９に接続されるとともに第２点火
手段５７は遅延回路６０を介して出力部５９に接続され
る。スワールの強度が弱いときには第１点火手段５６だ
けに点火信号が出力されるが、スワールの強度が強いと
きには第１点火手段５６及び第２点火手段に所定の時間
差を以て点火信号が出力され、これにより点火プラグ４
５の放電電流および放電時間が増加して混合気の着火性
能が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼室に発生するスワ
ールの強度を変化させるスワール強度可変手段を備えた
エンジンにおける点火制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の吸気弁の一方を実質的な休止状態
として他方の吸気弁から混合気を流入させることにより
燃焼室にスワールを発生させるエンジンにおいて、点火
プラグの近傍に燃料濃度が高いリッチゾーンを形成する
軸方向層状吸気を行って燃焼性能の向上を図ったもの
が、特開平４−９４４３３号公報により知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スワー
ルの強度が強いと点火プラグの近傍のリッチゾーンが拡
散してしまい、点火プラグの放電により発生した火炎核
が成長し難くなって失火発生し易くなる可能性がある。

【０００４】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、強いスワールによって火炎核が消滅あるいは不安定
になり易い状態でも、混合気を確実に着火させることを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明は、燃焼室に発生するス
ワールの強度を変化させるスワール強度可変手段を備え
たエンジンにおいて、点火プラグを放電させる複数の点
火手段と、スワールの強度に基づいて前記複数の点火手
段に所定の時間差をもって点火信号を出力し、点火プラ
グの放電エネルギーおよび放電時間を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする。

【０００６】また請求項２に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記制御手段はスワールの強度の増
加に応じて前記時間差を増加させることを特徴とする。

【０００７】また請求項３に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記時間差は０．２〜１．０ｍｓｅ
ｃであることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、燃焼室に発生するスワール
により、点火プラグの放電により発生した火炎核が消失
あるいは不安定になって混合気の着火性能が低下する
が、このとき複数の点火手段に所定の時間差をもって点
火信号が出力されるため、点火プラグの放電エネルギー
および放電時間が増加して混合気の着火性能が確保され
る。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１０】図１〜図６は本発明の一実施例を示すもの
で、図１はエンジンの縦断面図、図２は図１の２−２線
拡大矢視図、図３は点火装置の回路図、図４は実施例の
作用を説明するタイムチヤート、図５は遅延時間と着火
可能な空燃比のリーン限界との関係を示すグラフ、図６
は実施例の作用を説明するフローチャートタイムチヤー
トである。

【００１１】図１に示すように、ＳＯＨＣ型多気筒エン
ジンにおけるエンジン本体の主要部を構成すべく、シリ
ンダブロック１の上面にシリンダヘッド２が結合され、
シリンダブロック１に設けられた複数のシリンダ３には
上面に凹部４ａを有するピストン４が摺動可能にそれぞ
れ嵌合され、それらのピストン４の上面およびシリンダ
ヘッド２間に燃焼室５がそれぞれ形成される。

【００１２】燃焼室５の天井面に開口するようにして、
一対の吸気弁口６と一対の排気弁口７とがシリンダヘッ
ド２に設けられる。またシリンダヘッド２には、その一
側面に開口する単一の吸気開口端９から分岐して前記一
対の吸気弁口６に個別に連なる一対の吸気ポート８と、
前記一対の排気弁口７に個別に連なるとともにシリンダ
ヘッド２の他側面に開口した単一の排気開口端１１に共
通に連なる一対の排気ポート１０とが設けられる。両吸
気弁口６を個別に開閉可能な一対の吸気弁Ｖ_I1，Ｖ
_I2は、シリンダヘッド２に配設された一対のガイド筒１
２にそれぞれ摺動可能に嵌合されており、各ガイド筒１
２から突出した各吸気弁Ｖ_I1，Ｖ_I2の上端部にそれぞれ
固定されたリテーナ１３とシリンダヘッド２との間には
各吸気弁Ｖ_I1，Ｖ_I2を囲繞するコイル状の弁ばね１４が
それぞれ介設され、それらの弁ばね１４により各吸気弁
Ｖ_I1，Ｖ_I2は上方、即ち閉弁方向に付勢される。さらに
両排気弁口７を個別に開閉可能な一対の排気弁Ｖ_E1，Ｖ
_E2は、シリンダヘッド２に配設された一対のガイド筒１
５にそれぞれ摺動可能に嵌合されており、各ガイド筒１
５から突出した各排気弁Ｖ_E1，Ｖ_E2の上端部にそれぞれ
固定されたリテーナ１６とシリンダヘッド２との間には
各排気弁Ｖ_E1，Ｖ_E2を囲繞するコイル状の弁ばね１７が
それぞれ介設され、それらの弁ばね１７により各排気弁
Ｖ_E1，Ｖ_E2は上方、即ち閉弁方向に付勢される。

【００１３】図２を併せて参照して、両吸気弁Ｖ_I1，Ｖ
_I2および両排気弁Ｖ_E1，Ｖ_E2には動弁装置１８が連結さ
れる。この動弁装置１８は、図示しないクランクシャフ
トに１／２の減速比で連動、連結される単一のカムシャ
フト１９と、カムシャフト１９の回転運動を両吸気弁Ｖ
_I1，Ｖ_I2の開閉運動に変換するための第１および第２吸
気側ロッカアーム２０，２１と、前記カムシャフト１９
の回転運動を両排気弁Ｖ_E1，Ｖ_E2の開閉運動に変換する
ための第１および第２排気側ロッカアーム２２，２３と
を備える。

【００１４】カムシャフト１９は、シリンダヘッド２
と、前記クランクシャフト１９の軸線に沿うシリンダ３
の両側で該シリンダヘッド２上にそれぞれ結合されるホ
ルダ２４とで、シリンダ３の軸線と直交する水平な軸線
を有しながら回転自在に支承される。

【００１５】カムシャフト１９には、吸気側カム２５
と、該吸気側カム２５の一側に隣接配置される隆起部２
６とが一体に設けられるとともに、吸気側カム２５およ
び隆起部２６の両側に排気側カム２７，２７が一体に設
けられる。前記隆起部２６は、主としてエンジンの低速
運転域で両吸気弁Ｖ_I1，Ｖ_I2の一方Ｖ_I2を実質的に休止
状態とすべく基本的にはカムシャフト１９の軸線を中心
とする円形の外面を有するように形成されるものである
が、吸気側カム２５の高位部に対応する位置にはわずか
に突出した突部が設けられている。しかもカムシャフト
１９の軸線に沿う方向での該隆起部２６の幅は比較的狭
く設定される。

【００１６】一方の吸気弁Ｖ_I1には第１吸気側ロッカア
ーム２０が連動、連結され、他方の吸気弁Ｖ_I2には第２
吸気側ロッカアーム２１が連動、連結され、両吸気側ロ
ッカアーム２０，２１は、カムシャフト１９の斜め上方
位置で該カムシャフト１９と平行な軸線を有しながらホ
ルダ２４に固定的に支持された吸気側ロッカシャフト２
８で揺動自在に支承される。また両排気側ロッカアーム
２２，２３は、両排気弁Ｖ_E1，Ｖ_E2に個別に連動、連結
されており、前記カムシャフト１９の斜め上方位置で前
記吸気側ロッカシャフト２８と平行にしてホルダ２４に
固定的に支持された排気側ロッカシャフト２９に揺動自
在に支承される。

【００１７】第１吸気側ロッカアーム２０の一端には吸
気側カム２５に摺接するローラ３０が軸支され、第２吸
気側ロッカアーム２１の一端には隆起部２６に摺接する
摺接部３１が隆起部２６に対応して幅を狭くしながら設
けられる。また両排気側ロッカアーム２２，２３の一端
には、排気側カム２７，２７に摺接するローラ３２がそ
れぞれ軸支される。

【００１８】第１および第２吸気側ロッカアーム２０，
２１の他端には、両吸気弁Ｖ_I1，Ｖ _I2の上端に当接する
タペットねじ３３がそれぞれ進退自在に螺合されてお
り、両吸気側ロッカアーム２０，２１の揺動作動に応じ
て各吸気弁Ｖ_I1，Ｖ_I2が開閉作動することになる。また
両排気側ロッカアーム２２，２３の他端には、各排気弁
Ｖ_E1，Ｖ_E2の上端に当接するタペットねじ３４がそれぞ
れ進退自在に螺合されており、両排気側ロッカアーム２
２，２３の揺動作動に応じて各排気弁Ｖ_E1，Ｖ_E2が開閉
作動することになる。

【００１９】両吸気側ロッカアーム２０，２１には、両
吸気弁Ｖ_I1，Ｖ_I2の作動特性を、主としてエンジンの低
速回転域と、主としてエンジンの高速回転域とで切換え
るべく、両吸気側ロッカアーム２０，２１の連結状態、
ならびに両吸気側ロッカアーム２０，２１の連結解除状
態を切換可能な弁作動特性切換手段３５が設けられる。
弁作動特性切換手段３５は、本発明のスワール強度可変
手段を構成する。

【００２０】この弁作動特性切換手段３５は、両吸気側
ロッカアーム２０，２１を連結可能な連結ピストン３６
と、連結ピストン３６の移動を規制する規制部材３７
と、連結ピストン３６および規制部材３７を連結解除側
に付勢する戻しばね３８とを備える。

【００２１】連結ピストン３６は、その一端と第１吸気
側ロッカアーム２０との間に油圧室３９を画成しながら
吸気側ロッカシャフト２８と平行な軸線方向に移動可能
にして第１吸気側ロッカアーム２０に摺動可能に嵌合さ
れる。また第１吸気側ロッカアーム２０には油圧室３９
に連通する連通路４０が穿設され、吸気側ロッカシャフ
ト２８内には、第１吸気側ロッカアーム２０の揺動状態
にかかわらず前記連通路４０、即ち油圧室３９に常時連
通する油路４１（図１参照）が設けられる。而して該油
路４１は図示せぬ電磁制御弁を介して油圧源に接続され
る。

【００２２】第２吸気側ロッカアーム２１には、前記連
結ピストン３６の他端に閉塞端が当接される有底円筒状
の規制部材３７が摺動可能に嵌合される。また戻しばね
３８は第２吸気側ロッカアーム２１および規制部材３７
間に縮設されており、この戻しばね３８のばね力により
相互に当接した前記連結ピストン３６および規制部材３
７が油圧室３９側に付勢される。

【００２３】かかる構造の弁作動特性切換手段３５にお
いて、主としてエンジンの低速運転域では油圧室３９の
油圧は解放されており、戻しばね３８のばね力により、
連結ピストン３６および規制部材３７の当接面は第１お
よび第２吸気側ロッカアーム２０，２１間に対応する位
置にある。従って、両吸気側ロッカアーム２０，２１は
相互に相対角変位可能な状態にあり、カムシャフト１９
の回転作動により第１吸気側ロッカアーム２０は吸気側
カム２５との摺接に応じて揺動し、一方の吸気弁Ｖ_I1は
吸気側カム２５の形状に応じたタイミングおよびリフト
量で開閉作動する。また隆起部２６に摺接した第２吸気
側ロッカアーム２１は実質的に休止状態となり、他方の
吸気弁Ｖ_I2を実質的に休止させることができる。しかも
吸気弁Ｖ _I2は完全に休止するのではなく、一方の吸気弁
Ｖ_I1が開弁するときには開弁方向にわずかに作動するの
で、完全な閉弁状態を保ったときに生じる吸気弁Ｖ_I2の
弁座への固着および燃料の滞留を防止することができ
る。さらに排気弁Ｖ_E1，Ｖ_E2は排気側カム２７，２７の
形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動す
る。

【００２４】また主としてエンジンの高速運転時には油
圧室３９に高油圧を作用させる。これにより連結ピスト
ン３６は戻しばね３８のばね力に抗して油圧室３９の容
積を増大する方向に移動しようとし、連結ピストン３６
および規制部材３７の軸線が一致したとき、即ち両吸気
側ロッカアーム２０，２１が静止状態に入ったときに連
結ピストン３６が第２吸気側ロッカアーム２１に嵌合
し、両吸気側ロッカアーム２０，２１が連結状態とな
り、吸気側カム２５に摺接している第１吸気側ロッカア
ーム２０とともに第２吸気側ロッカアーム２１が揺動
し、両吸気弁Ｖ_I1，Ｖ _I2は吸気側カム２５の形状に応じ
たタイミングおよびリフト量で開閉作動せしめられる。
また両排気側ロッカアーム２２，２３は、低速運転域と
同様に排気側カム２７，２７の形状に応じたタイミング
およびリフト量で両排気弁Ｖ_E1，Ｖ_E2を開閉作動せしめ
る。

【００２５】シリンダヘッド２には、両排気側ロッカア
ーム２２，２３間で上方に向かうにつれて側方に傾斜す
るようにしてプラグ筒部４４が設けられており、このプ
ラグ筒部４４から挿入される点火プラグ４５が燃焼室５
の天井面略中央部でシリンダヘッド２に取付けられる。

【００２６】図３に示すように、トランジスタよりなる
イグナイタ５１と、一次コイル５２および二次コイル５
３よりなる点火コイル５４と、ダイオード５５とを備え
た第１点火手段５６がデストリビュータ５８に接続され
ており、同じくトランジスタよりなるイグナイタ５１
と、一次コイル５２および二次コイル５３よりなる点火
コイル５４と、ダイオード５５とを備えた第２点火手段
５７が、前記第１点火手段５６と並列にデストリビュー
タ５８に接続されている。そしてデストリビュータ５８
は４個の点火プラグ４５にそれぞれ接続される。

【００２７】マイクロコンピュータよりなる電子制御ユ
ニットＵは出力部５９および遅延回路６０を含み、出力
部５９は第１点火手段５６および遅延回路６０に第１点
火信号θｉｇ１を出力するとともに、遅延回路６０は出
力部５９からのゲート信号に基づいて第１点火信号θｉ
ｇ１を所定時間遅延させた第２点火信号θｉｇ２を第２
点火手段５７に出力する。

【００２８】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。

【００２９】エンジンが主として高速回転域にあるとき
には、弁作動特性切換手段３５により両吸気側ロッカア
ーム２０，２１を連結状態とし、動弁装置１８は両吸気
弁Ｖ _I1，Ｖ_I2を吸気側カム２５で定まるタイミングおよ
びリフト量で開閉作動させる。その結果、燃焼室５に両
吸気弁Ｖ_I1，Ｖ_I2の吸気弁孔６から同時に混合気が吸入
され、燃焼室５内に発生するスワールの強度は弱いもの
となる。このように燃焼室５内に発生するスワールの強
度が弱いとき、点火プラグ４５の放電により発生した火
炎核が安定して充分な着火性能が確保されるため、通常
点火制御が行われる。

【００３０】即ち、電子制御ユニットＵの出力部５９か
ら遅延回路６０に出力されるゲート信号がＯＦＦするこ
とにより、出力部５９から第１点火手段５６に第１点火
信号θｉｇ１が出力されるだけで、遅延回路６０から第
２点火手段５７に第２点火信号θｉｇ２が出力されるこ
とはない。従って、第１点火手段５６の二次コイル５３
に発生した二次電流がデストリビュータ５８を介して点
火プラグ４５に供給され、点火プラグ４５において発生
した火花放電により燃焼室５内の混合気が着火する。

【００３１】一方、エンジンが主として低速回転域にあ
るときには、弁作動特性切換手段３５は両吸気側ロッカ
アーム２０，２１の連結を解除する状態に切換作動せし
められる。これにより両吸気弁Ｖ_I1，Ｖ_I2のうちの一方
Ｖ_I2は実質的に休止状態となり、他方の吸気弁Ｖ_I1のみ
が吸気側カム２５で定まるタイミングおよびリフト量で
開閉作動せしめられるため、実質的には両吸気弁口６の
一方のみから混合気が流入することになり、燃焼室５内
に強いスワールが形成されることになる。このように燃
焼室５内に発生するスワールの強度が強いとき、点火プ
ラグ４５の放電により発生した火炎核が消滅あるいは不
安定になって着火性能が低下するため、次のような強力
点火制御が行われる。

【００３２】即ち、電子制御ユニットＵの出力部５９か
ら遅延回路６０に出力されるゲート信号がＯＮすること
により、出力部５９から第１点火手段５６に出力される
第１点火信号θｉｇ１に加えて、遅延回路６０から第２
点火手段５７に第２点火信号θｉｇ２が出力される。図
４から明らかなように、第２点火信号θｉｇ２の出力タ
イミングは第１点火信号θｉｇ１の出力タイミングは所
定の遅延時間（０，２〜１．０ｍｓｅｃ）だけ遅れてい
る。従って、第１点火手段５６の二次コイル５３に発生
する二次電流と第２点火手段５７の二次コイル５３に発
生する二次電流とは前記遅延時間に相当する位相差を持
ち、デストリビュータ５８を介して点火プラグ４５に供
給される電流は前記両二次電流を重ね合わせたものとな
る。

【００３３】而して、スワール強度が強く、火炎核が消
滅あるいは不安定になり易い状態でも、通常点火制御時
に比べて点火プラグ４５に供給される電流が増加し、且
つその電流の持続時間も増加することにより、充分な着
火性能を維持することができる。

【００３４】図５は、前記強力点火制御を行う際に、着
火可能な混合気のリーン限界が前記遅延時間に応じてど
のように変化するかを示すグラフである。このグラフか
ら明らかなように、遅延時間を０，２〜１．０ｍｓｅｃ
に設定することにより、着火可能な混合気のリーン限界
を延ばして燃料消費率の改善および排気ガス中の有害成
分の減少を図ることができる。

【００３５】上記遅延時間はエンジンの運転状態に応じ
て補正される。即ち、吸気管内絶対圧Ｐｂおよびエンジ
ン回転数Ｎｅに基づいてスワールの強度を推定し、スワ
ールの強度が強いときには遅延時間を長く設定するとと
もに、スワールの強度が弱いときには遅延時間を短く設
定することにより、一層確実な着火性能を得ることが可
能となる。

【００３６】尚、上記遅延時間を空燃比やＥＧＲ導入量
に基づいて設定することも可能である。例えば、混合気
が着火し難いリーン運転時には遅延時間を長く設定し、
混合気が着火し易いリッチ運転時には遅延時間を短く設
定することができる。また混合気が着火し難い高ＥＧＲ
導入運転時には遅延時間を長く設定し、混合気が着火し
易い低ＥＧＲ導入運転時には遅延時間を短く設定するこ
とができる。

【００３７】上記作用を、図６のフローチャートに基づ
いて纏めると以下のようになる。

【００３８】ステップＳ１の答えがＮＯでスワールの強
度が弱いとき（両吸気弁Ｖ_I1，Ｖ_I2の作動時）、ステッ
プＳ２で遅延回路６０のゲート信号をＯＦＦし、ステッ
プＳ３で前述した通常点火制御を行う。一方、ステップ
Ｓ１の答えがＹＥＳでスワールの強度が強いとき（一方
の吸気弁Ｖ_I2の休止時）、ステップＳ４でエンジンの運
転状態、即ちスワールの強度、空燃比あるいはＥＧＲ導
入量に基づいて遅延時間を設定する。そしてステップＳ
５で遅延回路６０のゲート信号をＯＮして、ステップＳ
６で前述した強力点火制御を行う。

【００３９】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００４０】例えば、実施例では２個の点火手段５６，
５７を用いているが、３個以上の点火制御手段を用いて
も良い。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された発
明によれば、複数の点火手段に所定の時間差をもって点
火信号を出力することにより点火プラグの放電エネルギ
ーおよび放電時間を増加させ、燃焼室内に発生するスワ
ールによる混合気の着火性能の低下を補償することがで
きる。これにより、空燃比をリーン化しても充分な着火
性能を確保することができ、燃料消費率の改善および排
気ガス中の有害成分の減少を図ることができる。

【００４２】また請求項２に記載された発明によれば、
スワールの強度が増加して混合気が着火し難くなるに伴
い、複数の点火手段に出力する点火信号の時間差を増加
させて点火プラグの放電エネルギーおよび放電時間を増
加させることができる。

【００４３】また請求項３に記載された発明によれば、
複数の点火手段に出力する点火信号の時間差を０．２〜
１．０ｍｓｅｃに設定することにより、着火可能な混合
気のリーン限界を延ばして燃料消費率の一層の改善およ
び排気ガス中の有害成分の一層の減少を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの縦断面図

【図２】図１の２−２線拡大矢視図

【図３】点火装置の回路図

【図４】実施例の作用を説明するタイムチヤート

【図５】遅延時間と着火可能な空燃比のリーン限界との
関係を示すグラフ

【図６】実施例の作用を説明するフローチャート

【符号の説明】

５ 燃焼室 ３５ 弁作動特性切換手段（スワール強度可変手
段） ４５ 点火プラグ ５６ 第１点火手段（点火手段） ５７ 第２点火手段（点火手段） Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 俊之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室（５）に発生するスワールの強度
   を変化させるスワール強度可変手段（３５）を備えたエ
   ンジンにおいて、 点火プラグ（４５）を放電させる複数の点火手段（５
   ６，５７）と、スワールの強度に基づいて前記複数の点
   火手段（５６，５７）に所定の時間差をもって点火信号
   を出力し、点火プラグ（４５）の放電エネルギーおよび
   放電時間を制御する制御手段（Ｕ）とを備えたことを特
   徴とする、エンジンにおける点火制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段（Ｕ）はスワールの強度の
   増加に応じて前記時間差を増加させることを特徴とす
   る、請求項１記載のエンジンにおける点火制御装置。
3. 【請求項３】 前記時間差は０．２〜１．０ｍｓｅｃで
   あることを特徴とする、請求項１記載のエンジンにおけ
   る点火制御装置。