(57)【要約】【課題】点火栓が誤って取り付けられたことを検出する。【解決手段】副室（１２）を備えた火炎噴出器（１１）がシリンダヘッド（３）に形成された取り付け穴（１６，２０）内に螺着される。主燃焼室（５）内の燃焼状態を検出するセンサ（１６，２０）を具備している。センサ（１６，２０）により、主燃焼室（５）内の燃焼状態が、シリンダヘッド（３）の取り付け穴（１６，２０）内に火炎噴出器（１１）が螺着されているときの主燃焼室（５）内の燃焼状態とは異なる燃焼状態となっていることが検出されたときには、シリンダヘッド（３）の取り付け穴（１６，２０）内に点火栓が誤って螺着されたと判断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
副室を備えた火炎噴出器をシリンダヘッドに形成された取り付け穴内に螺着するようにした火花点火式内燃機関において、主燃焼室内の燃焼状態を検出するセンサを具備しており、該センサにより、主燃焼室内の燃焼状態が、シリンダヘッドの取り付け穴内に火炎噴出器が螺着されているときの主燃焼室内の燃焼状態とは異なる燃焼状態となっていることが検出されたときには、シリンダヘッドの取り付け穴内に点火栓が誤って螺着されたと判断される火花点火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は火花点火式内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
副室を形成するための副室構成部材が点火栓と一体化されており、点火栓用の取り付け穴がシリンダヘッドに形成されており、点火栓の外周面上に形成された取り付け用ねじ山を、シリンダヘッドの取り付け穴の内周面上に形成されたねじ山に螺着させるようにした火花点火式内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８４６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の分野では、点火栓の取り付け用ねじ山のピッチは、日本工業規格（JIS B8031）により規定されており、通常の点火栓の取り付け用ねじ山は、この規定に従ったピッチを有するように形成されている。ところが、上述のような内燃機関において、点火栓の取り付け用ねじ山のピッチおよびシリンダヘッドの取り付け穴のねじ山のピッチを、この規定に従ったピッチにしておくと、副室構成部材が一体化されていない通常の点火栓も、シリンダヘッドの取り付け穴内に取り付け可能となる。従って、副室構成部材が一体化されていない通常の点火栓を、シリンダヘッドの取り付け穴に、誤まって取り付けてしまう可能性がある。しかしながら、このように通常の点火栓がシリンダヘッドの取り付け穴に、誤って取り付けられてしまうと、副室からの噴出火炎を利用した正規の燃焼が行われないために、ノッキングが発生したり、出力変動を生じる等の種々の問題が発生する。従って、通常の点火栓がシリンダヘッドの取り付け穴に誤って取り付けられた場合には、そのことを速やかに検出する必要がある。
【０００５】
本発明によれば、副室を備えた火炎噴出器をシリンダヘッドに形成された取り付け穴内に螺着するようにした火花点火式内燃機関において、主燃焼室内の燃焼状態を検出するセンサを具備しており、このセンサにより、主燃焼室内の燃焼状態が、シリンダヘッドの取り付け穴内に火炎噴出器が螺着されているときの主燃焼室内の燃焼状態とは異なる燃焼状態となっていることが検出されたときには、シリンダヘッドの取り付け穴内に点火栓が誤って螺着されたと判断される火花点火式内燃機関が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
シリンダヘッドの取り付け穴に、誤って点火栓が取り付けられたことを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は火花点火式内燃機関の側面図である。
【図２】図２は副室周りの拡大側面断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面に沿ってみた断面図である。
【図４】図４は別の実施例を示す副室周りの拡大側面断面図である。
【図５】図５は異常判定を行うためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１にガソリンを燃料とする内燃機関の全体図を示す。図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダブロック２上に取り付けされたシリンダヘッド、４はシリンダブロック２内で往復動するピストン、５はシリンダヘッド３とピストン４間に形成された主燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は吸気ポート７内に配置された燃料噴射弁、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。図１に示されるように、シリンダヘッド３の内壁面中央部には火炎噴出器１１が配置されている。
【０００９】
図１および図２に示されるように、この火炎噴出器１１の内部には副室１２が形成されている。図１および図２に示される実施例では、この副室１２は、点火栓１３の主燃焼室５側の先端部に半球形状の薄肉のキャップ１４を固着することにより形成されている。この実施例では、この半球形状の薄肉のキャップ１４は点火栓１３の先端部に溶着されている。半球形状の薄肉のキャップ１４上には、図３に示されるように、副室１２内から主燃焼室５内に向けて放射状に延びる複数個の連通孔１５が形成されており、副室１２内には点火栓１３の放電間隙１３ａが配置されている。
【００１０】
図１に示される内燃機関では、吸気弁６か開弁すると、燃料噴射弁８から噴射された燃料が吸入空気と共に主燃焼室５内に供給され、それによって主燃焼室５内には混合気が形成される。次いで圧縮行程が開始されると、主燃焼室５内の混合気が連通孔１５から副室１２内に流入する。次いで圧縮行程末期になると、点火栓１３により副室１２内の混合気が着火され、それにより副室１２の各連通孔１５から主燃焼室５内に向けてジェット火炎が噴出する。主燃焼室５内の混合気は、これらのジェット火炎により急速に燃焼せしめられる。
【００１１】
図１および図２に示される実施例では、火炎噴出器１１用の取り付け穴１６がシリンダヘッド３に形成されており、火炎噴出器１１の外周面上に形成された取り付け用ねじ山１７を、図１および図２に示される実施例では、点火栓１３の外周面上に形成された取り付け用ねじ山１７を、シリンダヘッド３の取り付け穴１６の内周面上に形成されたねじ山１８に螺着させることによって、火炎噴出器１１がシリンダヘッド３に固締される。この場合、この実施例では、火炎噴出器１１の取り付け用ねじ山１７のピッチおよびシリンダヘッド３の取り付け穴１６のねじ山１８のピッチは、日本工業規格により規定されている通常の点火栓の取り付け用ねじ山のピッチと同じピッチに形成されている。
【００１２】
図１４に別の実施例を示す。この実施例では、火炎噴出器１１が、連通孔１５を有する副室ケーシング１９と点火栓１３とにより構成される。この実施例では、火炎噴出器１１用の取り付け穴２０、即ち、副室ケーシング１９用の取り付け穴２０がシリンダヘッド３に形成されており、火炎噴出器１１の外周面上に形成された、即ち、副室ケーシング１９の外周面上に形成された取り付け用ねじ山２１を、シリンダヘッド３の取り付け穴２０の内周面上に形成されたねじ山２２に螺着させることによって、火炎噴出器１１、即ち、副室ケーシング１９がシリンダヘッド３に固締される。また、この実施例では、点火栓１３の外周面上に形成された取り付け用ねじ山２３を、副室ケーシング１９の内周面上に形成されたねじ山２４に螺着させることによって、点火栓１３が副室ケーシング１９内に固締され、それにより副室ケーシング１９内に副室１２が形成されると共に副室１２内に点火栓１３の放電間隙１３ａが配置される。
【００１３】
この実施例では、火炎噴出器１１の取り付け用ねじ山２１、即ち、副室ケーシング１９の外周面上に形成された取り付け用ねじ山２１のピッチおよびシリンダヘッド３の取り付け穴２０のねじ山２２のピッチは、日本工業規格により規定されている通常の点火栓の取り付け用ねじ山のピッチと同じピッチに形成されている。このように図１に示される例でも、図４に示される例でも、シリンダヘッド３の取り付け穴１６、２０のねじ山１８、２２のピッチは、日本工業規格により規定されている通常の点火栓の取り付け用ねじ山のピッチと同じピッチに形成されている。従って、いずれの例でも、通常の点火栓が誤ってシリンダヘッド３の取り付け穴１６、２０に取り付けられる可能性がある。
【００１４】
ところで、通常の点火栓が誤ってシリンダヘッド３の取り付け穴１６、２０に螺着されると、副室１２からの噴出火炎を利用した正規の急速な燃焼が行われないために、ノッキングが発生したり、出力変動を生じる。即ち、通常の点火栓により混合気が点火されると、点火栓周りの圧力上昇により、主燃焼室５内の周辺部の混合気が圧縮され、その結果、主燃焼室５内の周辺部の混合気は火炎が到達する前に自着火する。混合気が自着火すると、主燃焼室５内の圧力が急上昇し、それによりノッキングが発生することになる。このように通常の点火栓により混合気が点火されると、主燃焼室５内の燃焼状態が、シリンダヘッド３に火炎噴出器１１が取り付けられているときの主燃焼室５内の燃焼状態とは異なる燃焼状態となる。従って、主燃焼室５内の燃焼状態から、通常の点火栓が誤ってシリンダヘッド３に取り付けられたか否かを判別することができる。
【００１５】
そこで本発明による実施例では、主燃焼室５における燃焼状態を検出するための検出装置が設けられている。次にこの検出装置について、図１を参照しつつ説明する。図１を参照すると、この検出装置は、コンピュータを内蔵する電子制御ユニット３０と、主燃焼室５に配置された燃焼圧センサ３１、又は、シリンダブロック２に取り付けられたノッキングセンサ３２を具備している。また、この検出装置は、警告灯３３を備えている。ところで、混合気が自着火することにより主燃焼室５内の圧力が急上昇した場合、この圧力の急上昇は燃焼圧センサ３１によって検出することができる。従って、燃焼圧センサ３１の検出値から通常の点火栓が誤ってシリンダヘッド３に取り付けられたか否かを判別することができる。
【００１６】
一方、ノッキングが発生するとシリンダブロック２が振動し、この振動がノッキングセンサ３２によって検出される。従って、ノッキングが発生したとき、このノッキングはノッキングセンサ３２によって検出することができる。従って、ノッキングセンサ３２の検出値から通常の点火栓が誤ってシリンダヘッド３に取り付けられたか否かを判別することができる。
【００１７】
図５は、主燃焼室５における燃焼状態を検出するためのセンサとして、燃焼圧センサ３１又はノッキングセンサ３２を用いた場合の異常判定ルーチンを示している。このルーチンは、一定時間ごとの割り込みによって実行される。図５を参照すると、まず初めに、ステップ４０において、主燃焼室５における燃焼状態を表す値Ｘが取得される。この主燃焼室５における燃焼状態を表す値Ｘとしては、種々の値を用いることができる。例えば、この主燃焼室５における燃焼状態を表す値Ｘとして、主燃焼室５内の圧力の上昇速度を用いることができる。
【００１８】
ところで、誤って点火栓が取り付けられたために主燃焼室５内の混合気が自着火したときの主燃焼室５内の圧力の上昇速度は、副室１２からの噴出火炎により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているときの主燃焼室５内の圧力の上昇速度に比べて速い。従って、主燃焼室５内の圧力の上昇速度から、誤って点火栓が取り付けられたために主燃焼室５内の混合気が自着火して燃焼せしめられているか、副室１２からの噴出火炎により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているかが判別することができる。この場合、誤って点火栓が取り付けられたために主燃焼室５内の混合気が自着火して燃焼せしめられているか、副室１２からの噴出火炎により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているかを識別することができる上昇速度が、主燃焼室５内の圧力の上昇速度の閾値Ｘ０として予め実験により求められている。
【００１９】
一方、主燃焼室５における燃焼状態を表す値Ｘとして、シリンダブロック２の振動の強度、即ち、ノッキング強度を用いることができる。この場合、誤って点火栓が取り付けられたために主燃焼室５内の混合気が自着火したときのノッキング強度は、副室１２からの噴出火炎により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているときのノッキング強度に比べて強い。従って、ノッキング強度から、誤って点火栓が取り付けられたために主燃焼室５内の混合気が自着火して燃焼せしめられているか、副室１２からの噴出火炎により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているかが判別することができる。この場合、誤って点火栓が取り付けられたために主燃焼室５内の混合気が自着火して燃焼せしめられているか、副室１２からの噴出火炎により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているかを識別することができるノッキング強度が、ノッキング強度の閾値Ｘ０として予め実験により求められている。
【００２０】
さて、主燃焼室５における燃焼状態を表す値Ｘとして、主燃焼室５内の圧力の上昇速度を用いた場合には、ステップ４０において、燃焼圧センサ３１による検出値から、自着火が生ずる可能性のあるクランク角度範囲内における主燃焼室５内の圧力の上昇速度Ｘが取得される。次いで、ステップ４１では、誤って点火栓が取り付けられていることを示す異常フラグがセットされているか否かが判別される。異常フラグがセットされていないときには、ステップ４２に進んで、主燃焼室５内の圧力の上昇速度Ｘが、主燃焼室５内の圧力の上昇速度の閾値Ｘ０よりも大きいか否かが判別される。主燃焼室５内の圧力の上昇速度Ｘが、上昇速度の閾値Ｘ０よりも大きくないとき、即ち、副室１２からの噴出火炎により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているときには、処理サイクルを終了する。これに対し、主燃焼室５内の圧力の上昇速度Ｘが、上昇速度の閾値Ｘ０よりも大きいとき、即ち、誤って取り付けられた点火栓により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているときには、ステップ４２に進む。
【００２１】
一方、主燃焼室５における燃焼状態を表す値Ｘとして、ノッキング強度を用いた場合には、ステップ４０において、ノッキングセンサ３２により検出されたノッキング強度Ｘが取得される。次いで、ステップ４１では、異常フラグがセットされているか否かが判別される。異常フラグがセットされていないときには、ステップ４２に進んで、ノッキングＸが、ノッキング強度の閾値Ｘ０よりも大きいか否かが判別される。ノッキング強度Ｘが、ノッキング強度の閾値Ｘ０よりも大きくないとき、即ち、副室１２からの噴出火炎により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているときには、処理サイクルを終了する。これに対し、ノッキング強度Ｘが、ノッキング強度の閾値Ｘ０よりも大きいとき、即ち、誤って取り付けられた点火栓により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているときには、ステップ４２に進む。
【００２２】
このように、主燃焼室５における燃焼状態を表す値Ｘとして、主燃焼室５内の圧力の上昇速度を用いた場合でも、主燃焼室５における燃焼状態を表す値Ｘとして、ノッキング強度を用いた場合でも、誤って取り付けられた点火栓により主燃焼室５内の混合気が燃焼せしめられているときには、ステップ４３に進む。ステップ４３では、誤って点火栓が取り付けられていることを示す異常フラグがセットされ、次いで、ステップ４４に進んで、警告灯３３が点灯される。次いでステップ４５では、点火栓が誤って取り付けられた場合でも、正常な燃焼が行われるように、フェイルセーフ処理が実行される。即ち、点火栓が誤って取り付けられた場合でも、正常な燃焼が行われるように、スロットルの開度調整が行われ、点火時期の調整が行われ、燃料噴射量の調整が行われ、吸気弁６の開閉時期の調整が行われ、ＥＧＲ制御弁の開度調整が行われる。
【００２３】
異常フラグがセットされると、次の処理サイクルでは、ステップ４１からステップ４６に進む。ステップ４６では、点火栓が誤って取り付けられていることに気付き、誤って取り付けられている点火栓が、火炎噴出器１１に交換されたか否か、即ち、火炎噴出器１１に交換済みであるか否かが判別される。誤って取り付けられている点火栓が、火炎噴出器１１に交換されると、例えば、主燃焼室５内の圧力のピーク値が変化したり、或いは、主燃焼室５内の圧力がピークとなるクランク角が変化する。従って、主燃焼室５内の圧力のピーク値の変化、或いは、主燃焼室５内の圧力がピークとなるクランク角の変化から、火炎噴出器１１に交換済みであるか否かを判別することができる。
【００２４】
ステップ４６において、火炎噴出器１１に交換済みでないと判別されたときには、
処理サイクルを終了する。これに対し、火炎噴出器１１に交換済みであると判別されたときには、ステップ４７に進んで、異常フラグがリセットされる。次いで、ステップ４８に進んで、警告灯３３が消灯され、次いでステップ４９に進んでフェイルセーフ処理が解除される。
【００２５】
このように、本発明では、主燃焼室５内の燃焼状態を検出するセンサ３１，３２を具備しており、このセンサ３１，３２により、主燃焼室５内の燃焼状態が、シリンダヘッド３の取り付け穴１６，２０内に火炎噴出器１１が螺着されているときの主燃焼室５内の燃焼状態とは異なる燃焼状態となっていることが検出されたときには、シリンダヘッド３の取り付け穴１６，２０内に点火栓が誤って螺着されたと判断される。
【符号の説明】
【００２６】
２      主燃焼室
３      シリンダヘッド
１１    火炎噴出器
１２    副室
１３    点火栓
１５    連通孔
１６、２０    取り付け穴
３１    燃焼圧センサ
３２    ノッキングセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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