(57)【要約】【課題】点火プラグの寿命を向上し、かつ発汗粒子を除去してブリッジ発生を防止する点火機構およびその制御方法を提供する。【解決手段】各シリンダに設けられた点火プラグ（１）と、点火コイル（３）に供給する一次電圧を発生する放電エネルギー発生装置（５）と、制御装置（６）とを有し、制御装置（６）は、着火に必要な火花が点火プラグ電極間に生じるのに十分な低いレベルの放電エネルギー（Ｅｗ）と、点火プラグ（１）の電極に生じた発汗粒子を除去するのに十分な高いレベルの放電エネルギー（Ｅｓ）とを前記放電エネルギー発生装置（５）から点火コイル（３）に交互に繰り返し出力させる制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定置式ガスエンジンの各シリンダに設けられた点火プラグと、その点火プラグに高電圧の二次電圧を供給するため低電圧の一次電圧を昇圧する点火コイルと、その点火コイルに供給する一次電圧を発生する放電エネルギー発生装置と、その放電エネルギー発生装置を制御する制御装置とを有し、その制御装置は、着火に必要な火花が点火プラグ電極間に生じるのに十分な低いレベルの放電エネルギーと、点火プラグの電極に生じた発汗粒子を除去するのに十分な高いレベルの放電エネルギーとを前記放電エネルギー発生装置から点火コイルに交互に繰り返し出力させる制御を行う機能を有していることを特徴とする点火機構。
【請求項２】
前記制御装置は、前記低いレベルの放電エネルギーおよびその放電期間と、前記高いレベルの放電エネルギーおよびその放電期間とを指定する放電エネルギー指定装置と、その放電エネルギー指定装置で指定されたレベルおよび放電期間の放電エネルギーを前記放電エネルギー発生装置に出力させる制御信号を発信する信号発生装置とを有している請求項１の点火機構。
【請求項３】
前記高いレベルの放電エネルギーの放電期間は、前記低いレベルの放電エネルギーの放電期間に比較して短く設定されている請求項１または請求項２の何れかの点火機構。
【請求項４】
請求項２の点火機構の制御方法において、着火に必要な火花が点火プラグの電極間に生じるのに十分な低いレベルの放電エネルギーと、点火プラグの電極に生じた発汗粒子を除去するのに十分な高いレベルの放電エネルギーを、放電エネルギー指定装置で指定し、その指定された高いレベルの放電エネルギーの放電期間を低いレベルの放電エネルギーの放電期間に比較して短く設定した制御信号を信号発生装置で出力し、以って、放電エネルギー発生装置を制御することを特徴とする点火機構の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火エンジン、特に定置式のガスエンジンにおける点火プラグの点火機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火エンジンに用いられる一般的な点火機構は、図４に示すように、放電エネルギーを発生する放電エネルギー発生手段（電源）１０と、高電圧発生部（点火コイル）３と、高電圧発生部３の二次側と点火プラグ１とを結ぶ高圧コード２と、点火プラグ１とで構成されている。ここで高電圧発生部（点火コイル）３は、放電エネルギー発生手段１０の発生エネルギー（一次側）を昇圧して、二次側の高電圧とする作用を奏する。
【０００３】
放電エネルギー発生手段１０は、そのエネルギーの蓄え方によって、電流遮断式とコンデンサ式とに大別される。そして、放電エネルギー発生手段１０は、放電エネルギー源によって、バッテリ式とマグネト式とに分類される。
ここで、何れのタイプのエネルギー発生手段１０においても、その放電エネルギーは一定値に保たれており、一定の時間間隔で増減させるような機能を有してはいない。
【０００４】
従来の点火機構においては、放電エネルギーを高い値に設定すると、運動量を持つ電子の数が増加する（電流が増加する）ため、電極の摩耗割合が加速する。そして、この電極の摩耗は、電極間距離を広げることとなり、放電に対する要求電圧の上昇を引き起こす。
電極間距離の増加と要求電圧の上昇とが極端に進行すると、電極間では放電が起きずに、より耐電圧の低い他の部分（例えば、碍子の部分）で電極外通電が起こる。そうなるとエンジン内の混合気には着火せず、失火する。
そのため、放電エネルギーを高い値に設定することは避けられてきた。
【０００５】
しかし、放電エネルギーを低い値に設定すると、放電に伴って発生する発汗粒子を物理的に剥ぎ取るだけのエネルギーが供給されない。そのため、発汗粒子が成長するのを抑制することが出来ない。
発汗粒子が成長すると、電極間にブリッジが形成され、短絡してしまうので、火花が飛ばなくなる。そのため、やはり失火する。
【０００６】
定置式ガスエンジンにおいては、点火プラグの作動環境が、例えば車両用エンジンなどに比べて厳しく、上記の問題の発生がより顕著である。
定置式ガスエンジンにおいて失火が発生すると、点火プラグの交換が必要となるので、運転コストが上昇する。
この様な放電エネルギーが高い場合と低い場合における失火の問題は、放電エネルギーを一定レベルで供給する限り、改善が困難である。
【０００７】
これに対して、その他の従来技術として、耐久性を向上させた点火プラグが提案されている（特許文献１参照）。
しかし、この従来技術（特許文献１）では、電極体がイリジウムまたは白金を主成分とする材料で構成されているので、耐摩耗性の向上ができても、点火プラグ自体が高価となってしまい、その経済性に課題を残しており、全体的なコストが増加してしまう。
【特許文献１】特開２００５−１００７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した問題点に鑑みて提案されたものであり、点火プラグの寿命を向上し、発汗粒子の成長を防止することが出来て、しかも、高価な材料を使用する必要が無い点火機構およびその制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の点火機構は、定置式ガスエンジンの各シリンダに設けられた点火プラグ（１）と、その点火プラグ（１）に高電圧の二次電圧を供給するため低電圧の一次電圧を昇圧する点火コイル（３）と、その点火コイル（３）に供給する一次電圧を発生する放電エネルギー発生装置（５）と、その放電エネルギー発生装置（５）を制御する制御装置（６）とを有し、その制御装置（６）は、着火に必要な火花が点火プラグ（１）の電極間に生じるのに十分な低いレベルの放電エネルギー（Ｅｗ）と、点火プラグ（１）の電極に生じた発汗粒子を除去するのに十分な高いレベルの放電エネルギー（Ｅｓ）とを前記放電エネルギー発生装置（５）から点火コイル（３）に交互に繰り返し出力させる制御を行う機能を有していることを特徴としている（請求項１）。
【００１０】
本発明において、前記制御装置（６）は、前記低いレベルの放電エネルギー（Ｅｗ）およびその放電期間（Ｔｗ）と、前記高いレベルの放電エネルギー（Ｅｓ）およびその放電期間（Ｔｓ）とを指定する放電エネルギー指定装置（７）と、その放電エネルギー指定装置（７）で指定されたレベルおよび放電期間の放電エネルギー（Ｅｗ、Ｅｓ）を前記放電エネルギー発生装置（５）に出力させる制御信号を発生する信号発生装置（６）とを有しているのが好ましい（請求項２）。
【００１１】
そして、前記高いレベルの放電エネルギー（Ｅｓ）の放電期間（Ｔｓ）は、前記低いレベルの放電エネルギー（Ｅｗ）の放電期間（Ｔｗ）に比較して短く設定されているのが好ましい（請求項３）。
【００１２】
本発明の点火機構の制御方法は、上述した（請求項２の）点火機構の制御方法において、着火に必要な火花が点火プラグ（１）の電極間に生じるのに十分な低いレベルの放電エネルギー（Ｅｗ）と、点火プラグ（１）の電極に生じた発汗粒子を除去するのに十分な高いレベルの放電エネルギー（Ｅｓ）を、放電エネルギー指定装置（７）で指定し、高いレベルの放電エネルギー（Ｅｓ）の放電期間（Ｔｓ）を低いレベルの放電エネルギー（Ｅｗ）の放電期間（Ｔｗ）に比較して短く設定した制御信号を信号発生装置（８）で出力し、以って、放電エネルギー発生装置（５）を制御することを特徴としている（請求項４）。
【発明の効果】
【００１３】
上述した構成を具備する本発明によれば、着火に必要な火花が点火プラグ電極間に生じるのに十分な低いレベルの放電エネルギー（Ｅｗ）と、点火プラグ（１）の電極に生じた発汗粒子を除去するのに十分な高いレベルの放電エネルギー（Ｅｓ）とが交互に繰り返し点火コイル（３）に出力されることにより、低いレベルの放電エネルギー（Ｅｗ）の放電期間中は、エネルギーの消費を抑制して、省エネルギーの要請に答えることが出来る。それと共に、電極における摩耗量が減少し、要求電圧の上昇率が低下し、電極外通電が起き難くなる。
一方、高いレベルの放電エネルギーＥｓの放電期間中は、発汗粒子が電極から除去される（物理的に剥ぎ取られる）ので、発汗粒子の成長と、ブリッジの生成が防止される。
【００１４】
したがって、低いレベルと高いレベルの放電エネルギーの放電期間が交互に導入され、ブリッジの生成が抑制され且つ電極外通電の発生が抑制されるので、失火に伴うエンジン停止が防止されると共に、点火プラグの長寿命化が図れる。特に、点火プラグの作動環境の厳しい定置式ガスエンジンに対しては、失火に伴うエンジン停止が防止と、点火プラグの長寿命化の効果が大きい。
【００１５】
さらに、放電エネルギー発生装置（５）を制御する制御装置（６）に、放電エネルギー指定装置（７）および信号発生装置（８）を設けることにより（請求項２）、上述した様な上記放電エネルギーの出力制御が確実かつ容易に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明の一実施形態の構成を、ブロック図の形式で、図１で示す。
図１において、符号１は定置式ガスエンジンの各シリンダに設けられた点火プラグを示している。点火プラグ１は、点火コイル３から高電圧の二次電圧を供給され、添加コイル３は低電圧の一次電圧を高電圧の二次電圧に昇圧している。
点火コイル３は、放電エネルギー発生装置５で発生した一次電圧を供給されている。
【００１７】
放電エネルギー発生装置５は、発生させる放電エネルギーのレベルが可変となる様に、公知の態様で構成されており、放電エネルギー発生装置５で発生する放電エネルギーのレベルおよび放電期間は、制御装置６により制御される。
制御装置６は、放電エネルギー指定装置７および信号発生装置８を有している。
【００１８】
放電エネルギー指定装置７は、従来の放電エネルギーＥ０より低いレベルではあるが、着火に必要な火花が点火プラグ１の電極間に生じるのに十分な放電エネルギーＥｗ（低いレベルの放電エネルギーＥｗ）を指定する。それと共に、放電エネルギー指定装置７は、点火プラグ１の電極に生じた発汗粒子を除去するのに十分な放電エネルギーＥｓ（高いレベルの放電エネルギーＥｓ）も指定する。
ここで、放電エネルギーＥｓは、従来の放電エネルギーＥ０よりも高いレベルとなっている。
【００１９】
さらに放電エネルギー指定装置７は、低いレベルの放電エネルギーＥｗの放電期間Ｔｗと、高いレベルの放電エネルギーＥｓの放電期間Ｔｓを指定する。
すなわち、放電エネルギー指定装置７は、放電エネルギーのレベル（低いレベル）Ｅｗ、その放電期間Ｔｗ、放電エネルギーのレベル（高いレベル）Ｅｓ、その放電期間Ｔｓを、パラメータとして信号発生装置８に出力する。
【００２０】
信号発生装置８は、放電エネルギーのレベルＥｗ、レベルＥｓ、放電期間Ｔｗ、放電期間Ｔｓの値が放電エネルギー指定装置７から入力された際に、放電エネルギー発生装置５が、放電エネルギーを決められたパターンで出力するように、放電エネルギー発生装置５に対して制御信号を出力する。
【００２１】
放電エネルギー発生装置５から出力される放電エネルギーの出力パターンは、図２に示されている。
図２では、縦軸に放電エネルギーレベルを示し、横軸に時間を示している。図２で示す様に、放電エネルギー発生装置５からの出力パターンでは、低いレベルの放電エネルギーＥｗが比較的長時間続き、高いレベルの放電エネルギーＥｓが比較的短い時間だけ発生し、それが一定間隔で繰り返されている。
【００２２】
放電エネルギー発生装置５からの出力パターンを、図２で示す様なパターンにすれば、低いレベルの放電エネルギーＥｗが比較的長い時間続き、放電エネルギーＥｗのレベルが従来の放電エネルギーＥ０よりも低いので、ベースとなる低いレベルの放電エネルギーＥｗの間は、電力エネルギーの消費を抑制して、省エネルギーの要請に応えることが出来る。それにより電極摩耗が減少し、要求電圧の上昇率が低下し、電極外通電が起き難くなるという効果が得られる。
【００２３】
一方、高いレベルの放電エネルギーＥｓの放電すれば、電極において発汗粒子が生成していても、高いレベルの放電エネルギーＥｓにより電極から除去される。そのため、発汗粒子の成長と、ブリッジの生成が防止されるのである。
【００２４】
図示の実施形態において、図２で示す出力パターンのような放電がされる手順を、図３をも参照して説明する。
まず、低いレベルの放電エネルギーＥｗと、高いレベルの放電エネルギーＥｓと、低いレベルの放電エネルギーＥｗの放電期間Ｔｗと、高いレベルの放電エネルギーＥｓの放電期間Ｔｓが、放電エネルギー指定装置７により指定され、パラメータとして信号発生装置８に出力される（図３のステップＳ１）。
【００２５】
信号発生装置８は、放電エネルギー指定装置７が指定したパラメータＥｗ、Ｔｗ、Ｅｓ、およびＴｓに基づいて、図２に示す出力パターンとなるように、放電エネルギー発生装置５に制御信号を出力する（ステップＳ２）。
以って、放電エネルギー発生装置５から、図２に示す出力パターンとなるように、放電エネルギーが点火コイル３側へ出力される。
【００２６】
図３のステップＳ１、Ｓ２の手順は、点火プラグ１で火花が発生する毎に繰り返され、運転が終了するまで、継続される（ステップＳ３がＮｏのループ）。
【００２７】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記載ではない旨を付記する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図。
【図２】実施形態における放電エネルギーの出力パターンを示す特性図。
【図３】実施形態における放電の手順を示すフローチャート。
【図４】従来の点火機構を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・点火プラグ
３・・・点火コイル
５、１０・・・放電エネルギー発生手段
６・・・制御装置
７・・・放電エネルギー指定装置
８・・・信号発生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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