(57)【要約】【課題】この発明は、車両に搭載される内燃機関の点火装置に関し、点火プラグのくすぶりを低減した内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。【解決手段】筒内に燃料を直接噴射して燃料噴霧を生じさせるインジェクタ２２と、インジェクタ２２の近傍に設けられ燃料噴霧Ａに向けてプラズマを噴出可能なプラズマ点火プラグ２４を備える。燃料噴霧Ａが燃焼室２０の内壁に衝突するまでの間に、プラズマ点火プラグ２４にプラズマを噴出させる。また、プラズマ点火プラグ２４よりもインジェクタ２２から離れた位置に設けられたスパーク点火プラグ２６を備える。スパーク点火プラグ２６に燃料噴霧Ａを点火させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を直接噴射して燃料噴霧を生じさせる燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の近傍に設けられ、前記燃料噴霧に向けてプラズマを噴出可能な第１点火プラグと、
前記燃料噴霧が燃焼室内壁に衝突するまでの間に、前記第１点火プラグにプラズマを噴出させる第１点火手段と、
前記第１点火プラグよりも燃料噴射弁から離れた位置に設けられた第２点火プラグと、
前記第２点火プラグに前記燃料噴霧を点火させる第２点火手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載される内燃機関の点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、燃焼室内に燃料噴射弁により燃料を直接噴射する筒内噴射式火花点火内燃機関が知られている。また、本公報には、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧の中に位置するように、又は燃料噴霧の稜線近傍に位置するように火花点火プラグの電極部を配置し、燃料噴射中においてその燃料噴霧に直接点火をおこなうスプレーガイド式の燃焼法が開示されている。このスプレーガイド式の燃焼法は、燃料噴射弁から噴射された燃料をピストンなどの燃焼室壁に衝突させることなく、点火プラグ近傍に理想的な混合気を配置する成層燃焼法であり、燃費向上技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２１６８２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、上述した従来の内燃機関では、スプレーガイド式の燃焼を実現するために燃料噴霧の中、又は燃料噴霧の稜線近傍に火花点火プラグの電極部を配置しているため、火花点火プラグがくすぶりを起こす場合がある。火花点火プラグがくすぶりを起こせば、成層燃焼に際し確実な点火が行えない可能性がある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、点火プラグのくすぶりを低減した内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の点火装置であって、
筒内に燃料を直接噴射して燃料噴霧を生じさせる燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の近傍に設けられ、前記燃料噴霧に向けてプラズマを噴出可能な第１点火プラグと、
前記燃料噴霧が燃焼室内壁に衝突するまでの間に、前記第１点火プラグにプラズマを噴出させる第１点火手段と、
前記第１点火プラグよりも燃料噴射弁から離れた位置に設けられた第２点火プラグと、
前記第２点火プラグに前記燃料噴霧を点火させる第２点火手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、燃料噴射弁の近傍に設けられたプラズマ噴出可能な点火プラグを用いて、プラズマ点火によるスプレーガイド燃焼を実現することができる。このような点火プラグはくすぶりが生じ難いため、安定して成層燃焼を実現することができる。また、プラズマ点火によれば火花点火に比して着火性を高めることができる。
さらに、２つの点火プラグを用いて燃料噴霧に点火するため、燃焼に必要な高点火エネルギーを、第１点火プラグと第２点火プラグとで分担することができる。そのため、高電圧を要するプラズマ噴出を軽減して、第１点火プラグの耐久性を確保することができる。また、２つの点火プラグで多点点火することで、燃焼安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１０】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１には、本実施形態における内燃機関１０の燃焼室付近の断面図および平面図が示されている。図１に示す内燃機関１０は図示しない複数のシリンダを有している。図１にはそのうちの一つのシリンダ１２の断面が示されている。シリンダ１２はシリンダブロック１４内に形成されている。シリンダ１２内には、ピストン１６がシリンダ１２に対し摺動可能に配置されている。シリンダブロック１４の上部には、シリンダヘッド１８が組み付けられている。また、シリンダブロック１４内のシリンダ１２、ピストン１６、およびシリンダヘッド１８で囲まれた空間により燃焼室２０が形成されている。シリンダヘッド１８には、燃焼室２０内に向けて、筒内噴射用のインジェクタ２２と、スパーク点火プラグ２６とが配置されている。シリンダブロック１４には、燃焼室２０内に向けて、プラズマ点火プラグ２４が配置されている。
【００１１】
また、シリンダヘッド１８には、燃焼室２０に連通する２つの吸気ポート２８と排気ポート３０とが形成されている。吸気ポート２８の下流端には、吸気ポート２８を燃焼室２０に対して開閉する吸気バルブ３２が設けられている。一方、排気ポート３０の上流端には、排気ポート３０を燃焼室２０に対して開閉する排気バルブ３４が設けられている。
【００１２】
本実施形態のシステムは、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備えている。ＥＣＵの入力側には、エアフロメータ、クランク角センサ等が接続されている。ＥＣＵの出力側には、前述のインジェクタ２２、プラズマ点火プラグ２４、スパーク点火プラグ２６等が接続されている。
【００１３】
（燃焼室内の各部構成）
次に、燃焼室２０内に面して配置された各部の構成について詳細に説明する。インジェクタ２２は、シリンダヘッド１８に形成された燃焼室２０上面の外縁部であって、２つの吸気バルブ３２間に配置されている。また、ピストン１６の上面には、キャビティ１６ａが形成されている。インジェクタ２２は、燃料（例えば、ガソリンを主燃料とする。）を噴射することで図１に示す燃料噴霧Ａを生じさせる。インジェクタ２２の噴口は、燃料噴霧Ａをキャビティ１６ａに衝突させるように斜め下方に向けて設定されている。
【００１４】
キャビティ１６ａの形状は、所定のピストン位置で衝突した燃料噴霧Ａを、燃焼室２０上面の中央部に案内し、濃い混合気が集まるように設計されている。キャビティ１６ａの形状については、公知の内容であるためその説明を省略する。燃焼室２０上面の中央部には、スパーク点火プラグ２６が配置されている。スパーク点火プラグ２６は、後述するプラズマ点火プラグ２４よりもインジェクタ２２から離れた位置に配置されている。スパーク点火プラグ２６は、通常の火花Ｂにより、筒内の混合気に点火するものである。
【００１５】
プラズマ点火プラグ２４は、シリンダブロック１４側面であって、インジェクタ２２下方近傍に配置されている。プラズマ点火プラグ２４の噴口は、キャビティ１６ａに衝突前の燃料噴霧Ａに向けて設定されている。プラズマ点火プラグ２４は、プラズマＣを噴出（放出）することにより、筒内の混合気に点火するものである。指向性・着火性に優れている一方で、高電圧を要するため耐久性はスパーク点火プラグに劣る。
【００１６】
（点火装置の制御）
次に、本実施形態のシステムにおける点火装置の制御について説明する。本実施形態のシステムでは、低回転領域においてプラズマ点火プラグ２４とスパーク点火プラグ２６の両方を用いた成層燃焼を行い、高回転領域においてはスパーク点火プラグ２６のみを用いた均質燃焼を行う。本実施形態の特徴である成層燃焼を行う場合について説明する。成層燃焼を行う場合、ＥＣＵは、圧縮行程において、インジェクタ２２に燃料を噴射させる。この燃料噴射により生じた燃料噴霧Ａは、キャビティ１６ａにより燃焼室２０上面の中央部に案内される。即ち、スパーク点火プラグ２６の電極周辺に濃い混合気が集まる。
【００１７】
ＥＣＵは、燃料噴射中の圧縮上死点近傍において、プラズマ点火プラグ２４にプラズマＣを噴出させ、略同時にスパーク点火プラグ２６に火花を生じさせる。ここで、燃料噴霧Ａの成層燃焼させるために必要な高点火エネルギーを、プラズマ点火プラグ２４とスパーク点火プラグ２６とで分担するように設定されている。
【００１８】
以上説明した点火装置の制御によれば、成層燃焼時において、指向性・着火性に優れたプラズマＣを噴出させ、燃料噴霧Ａをキャビティ１６ａに衝突する前に直接点火することができる。即ち、スプレーガイド式の燃焼を実現することができる。インジェクタ２２の近傍に設けられたプラズマ点火プラグ２４は、くすぶりを起こし難いため、安定した点火による確実な成層燃焼を実現することができる。
また、スパーク点火プラグにより、燃焼室２０上面の中央部に案内された濃い燃焼ガスを点火することができる。２つの点火プラグによる多点点火により、燃焼安定性を向上させることができる。さらに、成層燃焼を実現するために必要な高点火エネルギーを、プラズマ点火プラグ２４とスパーク点火プラグ２６とで分担することで、高電圧を要するプラズマ噴出を軽減することができ、プラズマ点火プラグ２４の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
尚、上述した実施の形態１においては、インジェクタ２２が前記第１の発明における「燃料噴射弁」に、プラズマ点火プラグ２４が前記第１の発明における「第１点火プラグ」に、スパーク点火プラグ２６が「第２点火プラグ」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵが、上記インジェクタ２２とプラズマ点火プラグ２４とを用いてスプレーガイド式の点火を行わせることにより前記第１の発明における「第１点火手段」が、上記スパーク点火プラグ２６を用いて上死点近傍で混合気を点火することにより前記第１の発明における「第２点火手段」が、それぞれ実現されている。
【００２０】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図２を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは後述する図２に示す構成において、ＥＣＵに実施の形態１で説明した点火装置の制御を実施させることにより実現することができる。図２は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための図である。図２に示すシステム構成は、インジェクタ２２、プラズマ点火プラグ２４、スパーク点火プラグ２６の配置を変更し、キャビティ１６ａの形状を変更している点を除き、上述した図１のシステム構成と同様であるため、共通する構成については共通する符号を付してその説明を簡略又は省略する。
【００２１】
（燃焼室内の各部構成）
燃焼室２０内に面して配置された各部の構成の位置、形状について説明する。インジェクタ２２は、シリンダヘッド１８に形成された燃焼室２０上面の中央部に配置されている。また、ピストン１６の上面には、キャビティ１６ａが形成されている。インジェクタ２２は、燃料を噴射することで図２に示す燃料噴霧Ａを生じさせる。インジェクタ２２の噴口は、燃料噴霧Ａをキャビティ１６ａに衝突させるように下方に向けて設定されている。
【００２２】
キャビティ１６ａの形状は、所定のピストン位置で衝突した燃料噴霧Ａを、燃焼室２０の吸気側の側部に案内し、濃い混合気が集まるように設計されている。キャビティ１６ａの形状については、公知の内容であるためその説明を省略する。燃焼室２０の吸気側の側部に位置するシリンダブロック１４側面には、スパーク点火プラグ２６が配置されている。スパーク点火プラグ２６は、後述するプラズマ点火プラグ２４よりもインジェクタ２２から離れた位置に配置されている。
【００２３】
プラズマ点火プラグ２４は、燃焼室２０上面の中央部であって、インジェクタ２２の近傍に配置されている。プラズマ点火プラグ２４の噴口は、キャビティ１６ａに衝突前の燃料噴霧Ａに向けて設定されている。
【００２４】
以上説明したような点火装置の構成において、実施の形態１で説明した点火装置の制御を実施することにより、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  内燃機関
１２  シリンダ
１４  シリンダブロック
１６  ピストン
１６ａ  キャビティ
１８  シリンダヘッド
２０  燃焼室
２２  インジェクタ
２４  プラズマ点火プラグ
２６  スパーク点火プラグ
３２  吸気バルブ
３４  排気バルブ
Ａ  燃料噴霧
Ｂ  火花
Ｃ  プラズマ
【図１】
2010223189.tif 000003
【図２】
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