(57)【要約】【課題】運転条件に適した燃焼速度とすることで部分負荷時の燃費向上と高負荷時の運転性の確保を両立させる。【解決手段】コロナ放電により筒内の混合気に点火する第１の点火手段９と、アーク放電により筒内の混合気に点火する第２の点火手段９と、急速燃焼を要する状態もしくは急速燃焼を回避すべき状態であるかを機関の運転条件に基づいて判定する判定手段１６と、を備え、判定手段１６が急速燃焼を要する状態であると判定した場合には第１の点火手段９を用いることで体積的な点火を行い、急速燃焼を回避すべき状態であると判定した場合には第２の点火手段９を用いることで局所的な点火を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロナ放電により筒内の混合気に点火する第１の点火手段と、
アーク放電により筒内の混合気に点火する第２の点火手段と、
急速燃焼を要する状態もしくは急速燃焼を回避すべき状態であるかを機関の運転条件に基づいて判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段が急速燃焼を要する状態であると判定した場合には前記第１の点火手段による点火を行い、急速燃焼を回避すべき状態であると判定した場合には前記第２の点火手段による点火を行うことを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
前記判定手段は、機関負荷が比較的低い運転条件の場合には急速燃焼を要する状態であると判断し、機関負荷が比較的高い運転条件の場合には急速燃焼を回避すべき運転状態であると判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項３】
前記判定手段は、機関回転数が比較的低い運転条件の場合には急速燃焼を要する運転状態であると判断し、機関回転数が比較的高い運転条件の場合には急速燃焼を回避すべき状態であると判断することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項４】
理論空燃比よりもリーン側の空燃比での運転を行う希薄燃焼モード、及び、略理論空燃比での運転を行うストイキ運転モード、の２つの運転モードを有する内燃機関の点火装置において、
前記判定手段は、前記リーン運転モードである場合には急速燃焼を要する状態であると判断し、前記ストイキ運転モードである場合には急速燃焼を回避すべき状態であると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項５】
排気の一部をＥＧＲガスとして筒内に還流させる内燃機関の点火装置において、
前記判定手段は、ＥＧＲガス量が所定値以上の場合は急速燃焼を要する状態であると判定し、前記所定値より少ない場合は急速燃焼を回避すべき状態であると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項６】
機関の実圧縮比を変更することが可能な実圧縮比可変手段を備える内燃機関の点火装置において、
前記判定手段は、前記実圧縮比に応じた点火時期近傍での筒内圧が所定値以下の場合には急速燃焼を要する状態であると判断し、前記筒内圧が前記所定値より高い場合には急速燃焼を回避すべき状態であると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項７】
前記第１の点火手段と前記第２の点火手段は、通電方法の制御によってコロナ放電とアーク放電の２つの放電形態を切替えることが可能な１つの点火栓であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項８】
前記点火栓は、略円筒状の側方電極と、前記側方電極の中心軸上に配置する中心電極と、前記側方電極の内壁面または前記中心電極の側面の少なくとも一方に設けた複数の凹凸部と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項９】
前記通電方法の制御は、前記点火栓に印加する電圧のパルス幅の制御であることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１０】
前記通電方法の制御は、前記点火栓に印加する電圧の極性の切替え制御であることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火装置に関し、特に、運転領域に適した燃焼速度で燃焼を行うための点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の熱効率を高めるためには、燃焼速度を高めて等容度を高めることが効果的である。燃焼速度を高めるための点火装置として、特許文献１には矩形波状の高電圧パルスを電極間に印加し、電極間に低温プラズマ（コロナ放電）を発生させて広い領域にわたって点火を行うものが開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された点火装置によれば、アークの電流路が形成されてエネルギーが空間的に集中する以前、すなわち比較的広範囲にわたってコロナ放電が行われている状態で着火するので、アーク放電による局所的な着火の場合と比較して大きな体積で同時に着火（体積点火）することとなり、これにより燃焼室内の燃焼速度を高めることができる。
【特許文献１】特許公報３２９７３２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、機関運転状態によらず低温プラズマによる点火を行う構成となっているため、印加電圧や印加時間等を機関低負荷時に適した燃焼速度となるよう設定すると、機関高負荷時のような単位時間あたりの発熱量が大きいような条件においては燃焼速度が過大となり、燃焼騒音の発生等による運転性悪化やノッキングの発生等の問題が生ずるおそれがある。
【０００５】
そこで本発明では、運転状態に応じた燃焼速度となるようにして部分負荷時の燃費向上と高負荷時の運転性の確保を両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の点火装置は、コロナ放電により筒内の混合気に点火する第１の点火手段と、アーク放電により筒内の混合気に点火する第２の点火手段と、エンジンの運転条件を検出する運転条件検出手段と、前記運転条件に基づいて、急速燃焼を要する運転状態もしくは急速燃焼を回避すべき運転状態であるかを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段が急速燃焼を要する運転状態であると判定した場合には前記第１の点火手段による点火を行い、急速燃焼を回避すべき運転状態であると判定した場合には前記第２の点火手段による点火を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、急速燃焼を要するような運転状態、例えば機関低負荷、低回転のように燃焼が比較的不安定になりやすい運転条件では、コロナ放電による点火を行うので、いわゆる体積点火となって燃焼速度を高まり、安定した燃焼を得ることができる。一方、急速燃焼を回避すべき運転状態、例えば機関高負荷、高回転のように燃焼速度が過大になると燃焼騒音等のように運転性を悪化させるおそれがある運転状態では、アーク放電による局所的な点火を行うことで燃焼速度が過大になることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１（ａ）は本実施形態を適用するエンジンの概略構成図、図１（ｂ）は点火栓付近の拡大図である。図２、図３は図１（ｂ）と同様に点火栓付近の拡大図であり、図２は後述するコロナ放電の様子を、図３はアーク放電の様子をあらわしたものである。
【００１０】
１はエンジン本体、１ａはシリンダヘッド、１ｂはシリンダブロック、２は吸気通路、３は排気通路、４は吸気通路２を開閉する吸気バルブ、５は排気通路を開閉する排気バルブ、６は吸気バルブ４をリフトさせる吸気カムシャフト、７は排気バルブ５を開閉する排気カムシャフト、８は吸気通路２に燃料を噴射する燃料噴射弁、１２はシリンダブロック１ｂに形成したシリンダ内に収装したピストン、１１はピストン１２の冠面、シリンダヘッド１ａの下面、及びシリンダブロック１ｂの壁面で画成される燃焼室、１０は点火室、９は点火室１０に臨むように配置する第１、第２の点火手段としての点火栓である。
【００１１】
吸気通路２はシリンダヘッド１ａ下面と側面とを貫通するよう設けられ、下面側は燃焼室１１に臨むように開口する。当該開口部には、吸気通路２と燃焼室１１との連通を遮断しうるように吸気バルブ４が備えられる。排気通路３も同様にシリンダヘッド１ａに設けられ、燃焼室１１との連通を遮断しうるように排気バルブ５が備えられる。
【００１２】
吸気カムシャフト６と排気カムシャフト７は、図示しないクランクシャフトと同期して回転し、吸気バルブ４と排気バルブ５をピストン１２の上下動と同期させて開閉駆動する。
【００１３】
燃料噴射弁８は後述するコントロールユニット１６によって設定された噴射時期、噴射量にしたがって燃料を噴射する。通常は排気行程中の所定の時期に吸気通路２内に向けて燃料を噴射する。
【００１４】
点火栓９は、ディストリビュータ１３、高電圧発生装置１４、パルスジェネレータ１５を介して判定手段としてのコントロールユニット１（ＥＣＵ）１６に接続されている。ＥＣＵ１６は図示しない各種センサから入力されたエンジン回転数検出信号や負荷信号等に基づいて、印加電圧や印加する電圧のパルス幅等を決定する。パルスジェネレータ１５はＥＣＵ１６によって適切な時期にパルスを生じるように制御され、このパルスに応じて高電圧発生装置１４で発生した電圧は、ディストリビュータ１３によって点火時期となる気筒に印加される。
【００１５】
ここで、点火栓９、点火室１０について図１（ｂ）を参照して説明する。図１（ｂ）は点加室１０周辺の拡大図である。１８は燃焼室１０の上面に開口するよう設けられて点火室１０を画成する円筒の電極（側方電極）であり、１７は点火栓９の先端付近であって点火室１０内に位置する部分に設けた絶縁ガイシ、１９は絶縁ガイシ１７から燃焼室１１方向に延びる棒状の中心電極である。中心電極１９は点火室１０の略軸心上にあり、側部には軸方向及び周方向にわたって複数の突起部（凹凸部）２０を備える。これは点火室１０内の電界強度を不均一にして、図２に示すように突起部２０の先端部と側方電極１８との間で後述するストリーマを生成させるためである。なお、突起部２０は中心電極１９の側部ではなく、側方電極１８の内壁面に設けてもよいし、中心電極１９の側部と側方電極１８の内壁面の両方に設けてもよい。また、突起部２０は図に示したような針状のものに限られず、電界強度を不均一にすることができる凹凸形状であればよい。
【００１６】
次に、点火栓９に電圧を印加した場合の放電形態について説明する。
【００１７】
電極間に高電圧を印加した場合、負極より偶発的に遊離した電子は正極に向って加速しつつ進行し、その過程で衝突によって雰囲気ガスを電離させ、さらに遊離電子を生む（これを電子なだれという）。電子が正極に達する過程で電離した電子は、すみやかに正極に向かい、質量の大きな正イオンのみが取り残されて、正イオン群と負極間に生じた電位差によってさらなる電子なだれが誘起され、ストリーマと呼ばれる正イオンと電子とが混在したプラズマを形成する。この過程が低温プラズマと呼ばれるものであり、ストリーマが生成された状態の放電形態をコロナ放電と呼ぶ。
【００１８】
ストリーマは正極の複数の部位で生成されるが、いずれかのストリーマが負極に到達して電気的に正負極が短絡すると、短絡された部位を通して大電流が流れ、図３に示すように一本のアークが生成される。この状態の放電形態をアーク放電と呼ぶ。すなわち、コロナ放電は電圧印加開始からアーク放電へと遷移するまでの過渡状態において発生するものである。
【００１９】
アーク放電へ遷移すると、アークにより短絡された部位を通して大電流が流れることによって電圧降下が生じ、結果的に電力消費量が増大するという問題がある。また、アーク放電では電極の限られた部位に放電が起こるので、混合気の着火は局所的なものとなり、燃焼室１１全体に火炎が拡がるまでに要する距離（火炎伝播距離）が長くなる。このため、機関低負荷、低回転時や理論空燃比よりもリーンな空燃比での運転のように、筒内雰囲気が混合気の燃焼に不利な運転条件では、十分な燃焼速度が得られない。そして燃焼速度を高めるためには、投入するエネルギーを増大させることが必要となる。
【００２０】
一方、電力消費量を抑制するために印加電圧を小さくすると、ストリーマの生成量が少なくなる、もしくはストリーマが生成されない暗流状態となる。
【００２１】
そこで、後述する制御によってコロナ放電からアーク放電への遷移を防止し、着火が生じるまでストリーマによって混合気の電子温度を高めることとする。電極には複数のストリーマが生成されるので、着火する部位も複数となり、結果として点火室１０内で着火が生じる部位の体積が大きくなる。そして、点火室１０内で発生した火炎は燃焼室１１内へ噴出するので、燃焼室１１内の燃焼は点火室１０の開口部付近から開始することとなり、いわゆる体積点火を実現することができる。
【００２２】
次に、アーク放電への遷移を防止するための制御について説明する。
【００２３】
まず、印加電圧、印加時間及び放電形態の関係について図４を参照して説明する。図４は縦軸に印加電圧、横軸に印加時間（パルス幅）をとったものであり、アーク領域とはアーク放電に遷移した領域、コロナ領域とはアーク放電に遷移する前のコロナ放電を維持する領域、暗流領域とはストリーマが発生しない領域である。図４（ａ）はコロナ放電となる場合、図４（ｂ）はアーク放電となる場合について表したものである。図４（ａ）、（ｂ）に示すとおり、印加する電圧が大きくなるにしたがって暗流領域からコロナ領域、アーク領域と移行する。一方、印加時間（パルス幅）が長くなるにしたがって暗流領域からコロナ領域、アーク領域と移行する。ただし、印加電圧が所定値（図中Ｅ０）以下の場合には、パルス幅に関わらず暗流領域であり、コロナ領域、アーク領域へ移行することはない。
【００２４】
上記のように、高電圧印加時間を短くしてアーク遷移する以前に電界を遮断すればアーク放電に至らず、コロナ放電のまま高電圧を電極間に印加することができる。このように、同じ電極間距離、電極形状であっても高電圧印加時間によりアーク放電になる場合とコロナ放電になる場合がある。
【００２５】
ところで、機関高回転時には筒内の乱流強度が高いため、コロナ放電による体積点火では燃焼速度が過大となって、燃焼騒音が発生したりノッキングが発生するおそれ等がある。また、機関高負荷時には、気筒内における燃料の空間密度が高いので、アーク放電による点火でも十分な発熱量が得られ、コロナ放電による体積点火では、却って燃焼速度が過大となって、ノッキングが発生するおそれがある。そこで、機関高負荷、高回転時にはアーク放電の方が望ましい。
【００２６】
そこで、機関運転条件に応じて放電形態を切替えることとする。放電形態の切替えは、上述した高電圧印加時間による放電特性を利用し、高電圧印加時間を制御することにより行う。例えば、印加電圧がＥの場合は、印加時間がｔｃ以下であれば暗流領域、ｔｃ〜ｔａであればコロナ領域、ｔａ以上であればアーク領域となるので、コロナ放電を行う場合には、図４（ａ）中に示したように印加時間をｔ１（ｔｃ≦ｔ１≦ｔａ）とし、アーク放電を行う場合には、図４（ｂ）に示したように印加時間をｔ２（ｔ２≧ｔａ）とする。
【００２７】
以下、種々のエンジンにおける運転条件に応じた放電特性の切り替えについて図５〜図７を参照して説明する。
【００２８】
図５は希薄燃焼型エンジンの場合について示したものである。理論空燃比よりもリーン側の空燃比での運転（希薄燃焼モード）では、ポンプロス低減や比熱比向上等の効果によって熱効率が向上するので、燃費性能の向上を図ることができる。
【００２９】
図５中の希薄燃焼領域は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比（以下、リーン空燃比という）での運転（希薄燃焼モード）を行う領域であり、ストイキ燃焼領域は理論空燃比での運転（ストイキモード）を行う領域である。そして希薄燃焼領域ではコロナ放電による点火を行い、ストイキ燃焼領域ではアーク放電による点火を行う。
【００３０】
希薄燃焼領域でコロナ放電による体積点火を行うことにより、希薄燃焼モードでの燃焼速度が高まるので、希薄燃焼モードで運転可能な領域、すなわち希薄燃焼領域を機関高負荷、高回転方向に拡大することができる。すなわち、リーン空燃比では理論空燃比と比較して燃焼速度が低くなるので、アーク放電による局所的な点火では機関負荷、回転数が高くなった場合に十分な出力が得られないが、コロナ放電による体積点火によって燃焼速度を高めることで、より高い機関負荷、回転数まで希薄燃焼モードでの運転が可能となる。
【００３１】
一方、ストイキ燃焼モードでアーク放電による点火を行うのは、燃焼速度が過剰に速くなることによる弊害、例えば機関高負荷時における燃焼騒音等を防止するためである。
【００３２】
なお、希薄燃焼領域では必ずコロナ放電による点火を行うようにするのであれば、放電形態の切替えは必ずしも希薄燃焼領域とストイキ燃焼領域の境界で行う必要はない。すなわち、ストイキ燃焼領域内にコロナ放電による点火を行う領域があっても構わない。
【００３３】
図６は、空燃比は理論空燃比としつつＥＧＲを導入するエンジンについて示したものであり、機関高負荷、高回転側から低負荷、低回転側に向けてＥＧＲ量は増大することを示している。ＥＧＲを導入することによりポンプロスを低減することができるが、ＥＧＲ量が増加するほど燃焼安定性は低下するため導入可能なＥＧＲ量には制限がある。
【００３４】
そこで、ＥＧＲ量に応じて放電形態を切替ることとし、図６中に破線で示した境界線より低負荷、低回転側のＥＧＲ量が多い領域（高ＥＧＲ領域）では、燃焼安定性を確保するためにコロナ放電による体積点火を行い、境界線より高負荷、高回転側のＥＧＲ量が少ない領域（低ＥＧＲ領域）ではＥＧＲ導入による燃焼安定性への影響が少ないので、アーク放電による点火を行うこととする。すなわち、コロナ放電による体積点火によって燃焼を促進させることで、ＥＧＲ導入による燃焼緩慢化を抑制し、熱発生を理想的な時期、期間で行うようにする。
【００３５】
これにより、高ＥＧＲ領域でも燃焼安定性を確保することが可能となり、導入可能なＥＧＲ量を増大（ＥＧＲ限界の拡大）させてポンプロスをより低減することができる。また、低ＥＧＲ領域でアーク放電に切替えるのは、希薄燃焼の場合に説明したのと同様に、高負荷時にコロナ放電による体積点火を行うと燃焼速度が過大となるおそれがあるためである。
【００３６】
なお、図６中において高ＥＧＲ領域と低ＥＧＲ領域とを区切る境界線の位置はあくまでも一例であり、燃焼室形状やシリンダボア径等といったエンジンの仕様によっては、より低負荷、低回転側または高負荷、高回転側になることもある。
【００３７】
図７はポンプロス低減を図る別の例として、いわゆる可変動弁機構により吸気弁閉時期を上死点よりも大幅に進角して吸気量調整を行う、いわゆるミラーサイクルを実行するエンジンについて示したものであり、低負荷、低回転ほど吸気弁閉時期を進角することを示している。可変動弁機構としては、少なくとも吸気弁閉時期を可変に制御可能であればよく、ベーン機構によりクランクシャフトと吸気カムシャフトとの位相を変化させるもの（例えば特開平５−９８９１６号公報に開示されている機構）や、複数のリンク及び揺動カムを用いるもの（例えば特開２００２−３３２８７６号公報に開示されている機構）等を用いることができる。
【００３８】
吸気弁閉時期を進角することにより、実圧縮比も同時に低下する。これにより、圧縮行程後半の点火時期付近において筒内温度が低くなり、燃焼安定性が低下することでポンプロス低減による燃費性能向上を十分に得られない場合がある。
【００３９】
そこで、吸気弁閉時期が所定以上に進角した場合（図７中の破線よりも低負荷、低回転側）には、コロナ放電による体積点火を行うこととする。これにより燃焼を促進して燃焼緩慢化を抑制し、熱発生を理想的な時期、期間で行うことが可能となる。
【００４０】
図７中の破線よりも高負荷、高回転側ではアーク放電による点火を行う。これは、ＥＧＲを導入する場合と同様に、燃焼速度が過大になることを防止するためである。
【００４１】
なお、吸気弁閉時期を進角することで吸気量を調整するタイプのミラーサイクルについて説明したが、遅角することで吸気量を調整するタイプであっても同様である。
【００４２】
なお、ピストン上死点位置を変化させる可変圧縮比機構（例えば特開２００１−２６３１１４号公報に開示されている機構）を用いて実圧縮比を変化させる場合にも適用可能である。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
【００４４】
コロナ放電による点火とアーク放電による点火の２つの点火の形態を切替えることが可能であり、急速燃焼を要する運転状態ではコロナ放電による点火を行い、急速燃焼を回避すべき運転状態ではアーク放電による点火を行うので、運転条件に応じた燃焼速度を実現できる。
【００４５】
運転条件として機関負荷を検出し、機関負荷が比較的低い場合、すなわち、点火時期における燃料の空間密度が低いことで単位体積あたりの発熱量が小さく、失火に至る可能性が比較的高い場合を急速燃焼を要する運転状態として、コロナ放電による体積点火を行う。これにより点火から火炎伝播へスムーズに移行させることができる。一方、機関負荷が比較的高い場合、すなわち、機関負荷が低い場合とは逆に単位体積当りの発熱量が大きく、コロナ放電による体積点火では燃焼速度が過大になるおそれがある場合を急速燃焼を回避すべき運転状態として、アーク放電による局所的な点火を行うので、燃焼速度が過大になることで生ずる燃焼騒音等を防止することができる。
【００４６】
運転条件として機関回転数を検出し、機関回転数が比較的低い場合、すなわち、平均的な筒内ガス流動が弱く燃焼が不安定になりやすい場合を、急速燃焼を要する運転状態であるとしてコロナ放電による体積点火を行う。これにより燃焼速度が高まって燃焼が安定する。一方、機関回転数が比較的高い場合、すなわち、乱流強度が強くなり燃焼が安定する場合には、急速燃焼を回避すべき運転状態であるとしてアーク放電による局所的な点火を行う。これにより、前述したような燃焼速度が過大となることで生ずる弊害を回避できる。
【００４７】
希薄燃焼モードとストイキ燃焼モードとを切替えて実行し得るエンジンにおいて、希薄燃焼モードの場合を急速燃焼を要する運転状態、ストイキ燃料モードの場合を急速燃焼を回避すべき運転状態とするので、燃焼が緩慢になる希薄空燃比であっても体積点火によって燃焼速度が高められるので、希薄限界を拡大することができる。
【００４８】
ＥＧＲを行うエンジンにおいて、ＥＧＲ量が所定値以上の場合は急速燃焼を要する運転状態であるとしてコロナ放電による体積点火を行うので、燃焼不安定になり易い大量ＥＧＲ導入時にはコロナ放電による体積点火を行うこととなり、これにより燃焼速度が上昇するので、燃焼安定性を確保してＥＧＲ限界を拡大することができる。
【００４９】
印加する電圧、印加時間（パルス幅）の制御によって１つの点火栓９でコロナ放電とアーク放電とを行う構成としたので、燃焼室１１周辺のレイアウトの制約を受けにくく、また、冷却損失に直結する燃焼室表面積増大を抑制することができ、さらには、放電形態ごとに点火栓を設ける場合に比べてコストを低く抑えることができる。
【００５０】
略円筒状の側方電極１８と、側方電極１８の中心軸上に配置する中心電極１９とで点火電極を形成し、側方電極１８の内壁面または中心電極１９の側面の少なくとも一方に突起部２０を設けたので、高電圧印加時に点火室１０内の電界強度は一様にならずに突起部２０で強くなり、突起部２０の先端部と側方電極１８内壁面との間でストリーマが伸長する。そして突起部２０を複数設けることにより複数のストリーマを生成させるので、点火が生じる部位が多数となり、いわゆる体積点火を実現することができる。
【００５１】
また、１つの点火栓９で異なる放電形態を実現できるので、点火栓９が気筒当り１つ設ければよく、バルブ径確保のための点火栓９の配置レイアウトの観点や、冷却損失に直結する燃焼室表面積増大を抑制する観点、点火装置に要するコストの観点等での効果もある。
【００５２】
第２実施形態について説明する。
【００５３】
本実施形態のシステムの構成は、図８（ａ）に示したように基本的には第１実施形態と同様の構成であるが、ディストリビュータ１３と点火栓９との間にスイッチ２２が設けられ、運転条件に応じて点火栓９の中心電極１９に印加する電圧の極性を切り替えることが可能となっている。
【００５４】
図８（ａ）はディストリビュータ１３と側方電極１８とが接続され、点火栓９はグランド２１ａと接続された状態であり、側方電極１８にプラスの電圧が印加され、中心電極１９にはマイナスの電圧が印加されている。この状態で発生するストリーマを負ストリーマと呼ぶ。一方、図８（ｂ）はディストリビュータ１３と点火栓９とが接続され、側方電極１８はグランド２１ｂと接続された状態であり、中心電極１９にプラスの電圧が印加され、側方電極１８にマイナスの電圧が印加されている。この状態で発生するストリーマを正ストリーマと呼ぶ。
【００５５】
上記の正ストリーマと負ストリーマとでは、そのプラズマの特性上、進展速度に違いがあり、正ストリーマの方が負ストリーマよりも進展速度が速い。これは、ストリーマが正極に向って進行する負ストリーマでは、電子の進行とともに生じる電子なだれによって、その進展とともに電子電荷集積部分が拡散により拡がっていくのに対し、正ストリーマはストリーマが負極に向って進み、電子なだれ自体はストリーマ内部に向って進行するためストリーマ先端が細く、電界を維持したまま進むため、進展速度が高くなることによる。
【００５６】
この進展速度の違いにより印加電圧及び印加時間と暗流領域、コロナ領域及びアーク領域との関係も異なる。図９（ａ）、（ｂ）は図４と同様に印加電圧及び印加時間と、暗流領域、コロナ領域、アーク領域との関係を示すものであり、図９（ａ）は負ストリーマの場合、図９（ｂ）は正ストリーマの場合を表している。そして、両図とも印加電圧はＥ、印加時間はｔ３である。
【００５７】
図９（ａ）に示したように、負ストリーマの場合は印加電圧Ｅ、印加時間ｔ３ではコロナ領域にあり、コロナ放電を維持している。これに対して図９（ｂ）に示した正ストリーマの場合は、コロナ領域が図中左側（印加時間が短い方向）にシフトしているため、同じ印加電圧Ｅ、印加時間ｔ３でもアーク領域となり、アーク放電に遷移している。
【００５８】
すなわち、スイッチ２２により印加電圧の極性を切替えることによって、同一パルス波形のままコロナ放電とアーク放電とを切替ることができる。
【００５９】
運転条件に応じた放電形態の切替えについては、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６０】
以上のように本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、さらに点火栓９に印加する電圧の極性を切替ることにより放電形態の切替えを行うので、印加電圧及び印加時間を一定としたまま、放電形態の切替えを行うことができる。
【００６１】
なお、スイッチ２２の極性切替の機構はあくまでも一例であり、中心電極１９と側方電極１８とに印加する電圧の極性を切替えることができるのであれば、他の機構であってもよい。
【００６２】
第３実施形態について図１０を参照して説明する。
【００６３】
図１０の上図は図１、図８と同様にエンジン本体１の燃焼室１１周辺の概略図であり、図１０の下図は上図のＡ−Ａ矢視図である。
【００６４】
本実施形態のシステムの構成は、アーク放電用の点火栓２３、及び点火栓２３用のディストリビュータ２４、点火コイル２５、高電圧発生装置２６を備え、点火栓９はコロナ放電のみを行う点で第１、第２実施形態と異なる。
【００６５】
図１０の下図に示したように、点火栓９及びアーク放電用の点火栓２３は、それぞれの中心電極１９、中心電極２３ａがともに燃焼室１１の中央付近に位置するように配置する。
【００６６】
これは、２つの中心電極１９、２３ａのそれぞれからシリンダ壁面までの距離、すなわち火炎伝播距離をできるだけ小さくするためである。これにより燃焼の完結性や耐ノッキング性能を高めることができる。
【００６７】
なお、アーク放電用の点火栓２３及び点火栓２３用のディストリビュータ２４、点火コイル２５、高電圧発生装置２６からなる点火システムは、アーク放電による点火を行う一般的なエンジンに用いるものと同様なので、詳細な説明を省略する。
【００６８】
点火栓９及び点火栓２３への印加電圧や印加電圧のパルス幅等は、いずれもＥＣＵ１６により決定される。また、ＥＣＵ１６は運転条件に応じて点火栓９もしくは点火栓２３の何れにより点火するのかを決定する。具体的には、第１、第２実施形態と同様に、運転領域をコロナ放電による体積点火を行う領域と、アーク放電による点火を行う領域とに分けて、コロナ放電による体積点火を行う領域であれば点火栓９を、アーク放電による点火を行う領域であれば点火栓２３を選択する。
【００６９】
上記のように、コロナ放電用の点火栓９及び点火システム１３〜１５と、アーク放電用の点火栓２３及び点火システム２４〜２６とを備え、これらのいずれかをＥＣＵ１６が運転条件に応じて選択するのみで放電形態を切替ることができるので、一の点火装置でコロナ放電とアーク放電とを切替える場合の点火装置の制御（印加電圧や高電圧印加時間等の切替え制御）の複雑さを回避して、ＥＣＵ１６の演算負荷を低減することができる。
【００７０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）は第１実施形態を適用するエンジンの燃焼室周辺の概略図であり、（ｂ）は点火室の詳細図である。
【図２】コロナ放電時の点火室を模式的に表す図である。
【図３】アーク放電時の点火室を模式的に表す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は印加電圧及び印加時間と放電形態との関係を表す図である。
【図５】希薄燃焼モードを有するエンジンの、運転モードと機関負荷、回転数との関係を表す図である。
【図６】ＥＧＲを行うエンジンの、ＥＧＲ量と機関負荷、回転数との関係を表す図である。
【図７】吸気弁早閉じミラーサイクルを行うエンジンの、吸気弁閉時期と機関負荷、回転数との関係を表す図である。
【図８】（ａ）は第２実施形態を適用するエンジンの燃焼室周辺の概略図であり、（ｂ）は正ストリーマ発生時のスイッチの状態を表す図である。
【図９】（ａ）は正ストリーマ発生時の印加電圧、印加時間と放電形態との関係を表す図であり、（ｂ）は負ストリーマ発生時の印加電圧、印加時間と放電形態との関係を表す図である。
【図１０】第３実施形態を適用するエンジンの燃焼室周辺の概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    エンジン本体
２    吸気通路
３    排気通路
４    吸気バルブ
５    排気バルブ
６    吸気カムシャフト
７    排気カムシャフト
８    燃料噴射弁
９    点火栓
１０  点火室
１１  燃焼室
１２  ピストン
１３  ディストリビュータ
１４  高電圧発生装置
１５  パルスジェネレータ
１６  コントロールユニット（ＥＣＵ）
１７  絶縁ガイシ
１８  側方電極
１９  中心電極
２０  突起部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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