(57)【要約】【課題】大きな電力消費を要しないエンジン点火装置を提供する。【解決手段】エンジンの燃焼室に配置される正極及び負極の電極を含み、短パルス高電圧が印加されると低温プラズマによるコロナ放電を発生し、その後正極及び負極が電気的に短絡すると熱化プラズマによるアーク放電を発生する放電手段によってエンジンの点火を制御するエンジン点火制御装置であって、点火時期におけるエンジン状態を検出するエンジン状態検出手段(Ｓ２２)と、放電手段による放電がアーク放電に遷移せずコロナ放電を維持するように、エンジン状態に応じて、放電手段に印加する短パルス高電圧の印加電圧及び印加時間の少なくとも一方を制御する放電制御手段(Ｓ２３)とを有する。【選択図】図６
2008232122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に配置される正極及び負極の電極を含み、短パルス高電圧が印加されると低温プラズマによるコロナ放電を発生し、その後正極及び負極が電気的に短絡すると熱化プラズマによるアーク放電を発生する放電手段によってエンジンの点火を制御するエンジン点火制御装置であって、
点火時期におけるエンジン状態を検出するエンジン状態検出手段と、
前記放電手段による放電がアーク放電に遷移せずコロナ放電を維持するように、前記エンジン状態に応じて、放電手段に印加する短パルス高電圧の印加電圧及び印加時間の少なくとも一方を制御する放電制御手段と、
を有することを特徴とするエンジン点火制御装置。
【請求項２】
前記放電制御手段は、前記エンジン状態として検出された燃焼室内の圧力が高いほど、印加電圧は高く、印加時間は長くする、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン点火制御装置。
【請求項３】
前記放電制御手段は、前記エンジン状態として検出された燃焼室内のガス密度が高いほど、印加電圧は高く、印加時間は長くする、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン点火制御装置。
【請求項４】
前記放電制御手段は、前記エンジン状態として検出された燃焼室内の混合気濃度が薄いほど、印加電圧は高く、印加時間は長くする、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン点火制御装置。
【請求項５】
前記放電制御手段は、前記エンジン状態として検出されたエンジン回転速度が速いほど、印加電圧は低く、印加時間は短くする、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン点火制御装置。
【請求項６】
前記エンジンは、負荷に応じて吸気弁の作動角を調整して吸入空気量を制御可能なエンジンであり、
前記放電制御手段は、前記エンジン状態として検出された負荷が低いほど印加電圧は高く、印加時間は長くする、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエンジン点火制御装置。
【請求項７】
前記エンジンは、希薄燃焼又はＥＧＲによる希釈燃焼によって負荷を制御可能なエンジンであり、
前記放電制御手段は、前記エンジン状態として検出された負荷が低いほど印加電圧は高く、印加時間は短くする、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエンジン点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの点火を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されたエンジン点火装置は、シリンダヘッドに配置された電極に、パルスパワー電源から短矩形波状の高電圧を印加する。短パルス高電圧が印加された電極には、まず低温プラズマによるストリーマ放電(コロナ放電)が発生し、その後熱化プラズマによるアーク放電が発生する。このような放電形態によって燃料が着火する。このようなエンジン点火装置によれば、通常のスパークプラグを使用する装置に比べて、着火エネルギを高くすることができ、着火領域が大きくなり、燃焼室全体への火炎伝播が促進され燃焼の等容度が高まる。
【特許文献１】特開２０００−１１０６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述した従来の低温プラズマによるストリーマ放電(コロナ放電)を利用するエンジン点火装置は、アーク放電時に橋絡した部位から多量の電流が流れてしまって放電にともなう電力消費が大きいという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、大きな電力消費を要しないエンジン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】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、エンジン(２０)の燃焼室(２１)に配置される正極(１１ａ)及び負極(１１ｂ)の電極を含み、短パルス高電圧が印加されると低温プラズマによるコロナ放電を発生し、その後正極(１１ａ)及び負極(１１ｂ)が電気的に短絡すると熱化プラズマによるアーク放電を発生する放電手段(１１)によってエンジン(２０)の点火を制御するエンジン点火制御装置であって、点火時期におけるエンジン状態を検出するエンジン状態検出手段(ステップＳ２２)と、前記放電手段(１１)による放電がアーク放電に遷移せずコロナ放電を維持するように、前記エンジン状態に応じて、放電手段(１１)に印加する短パルス高電圧の印加電圧及び印加時間の少なくとも一方を制御する放電制御手段(ステップＳ２３)と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エンジン状態に応じて、放電手段に印加する短パルス高電圧の印加電圧及び印加時間の少なくとも一方を制御するようにしたので、放電手段による放電がアーク放電に遷移せずコロナ放電を維持できるようになり、大きな電力消費を要しないようになったのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明によるエンジン点火装置の第１実施形態を示す構成図である。
【０００９】
エンジン点火装置１０は、放電電極１１と、短パルス高電圧発生器１２とを有する。
【００１０】
放電電極１１は、エンジン２０の燃焼室２１の天井に開口するように配置される。なおエンジン構成は通常のものと同様である。すなわち燃焼室２１は、シリンダヘッド２２と、シリンダブロック２３と、ピストン２４とで形成される。シリンダヘッド２２には、吸気ポート２２ａと、排気ポート２２ｂとが形成される。吸気ポート２２ａには燃料インジェクタ２５が設けられる。吸気ポート２２ａはエンジン回転に応動する吸気バルブ５１によって開閉する。排気ポート２２ｂはエンジン回転に応動する排気バルブ６１によって開閉する。
【００１１】
放電電極１１は、短パルス高電圧が印加されると、低温プラズマによるコロナ放電を発生し、その後、熱化プラズマによるアーク放電を発生する放電手段である。放電電極１１は、突起を有する中心電極１１ａと、その周囲に円筒状に形成された側方電極１１ｂとを有し、両電極が絶縁体１１ｃによって絶縁される。なお本実施形態では中心電極１１ａを正極、側方電極１１ｂを負極としているが、中心電極１１ａを負極、側方電極１１ｂを正極としてもよい。
【００１２】
短パルス高電圧発生器１２は、パルス発生部１２ａと、高電圧発生部１２ｂとを有し、放電電極１１に対して短パルス高電圧を印加する。短パルス高電圧の印加電圧、印加時間及び印加(点火)時期は、コントローラ７０によって制御される。なおコントローラ７０は中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ７０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
【００１３】
図２は、放電電極の先端付近の拡大図であり、特にコロナ放電時の状態を示す。図２(Ａ)は縦断面図、図２(Ｂ)は横断面図である。
【００１４】
上述のように、放電電極１１の中心電極１１ａの周囲に側方電極１１ｂが円筒状に形成される。放電電極１１がコロナ放電するときは、中心電極１１ａ〜側方電極１１ｂ間の広範囲にわたって多枝のストリーマＳが生成される。そのため体積的な点火が生じる。
【００１５】
ここで放電電極１１に電圧を印加した場合の放電形態について説明する。
【００１６】
放電電極１１に高電圧を印加すると、電子が負極(本実施形態では側方電極１１ｂ)から遊離し、正極(本実施形態では中心電極１１ａ)に向って加速する。その途中で電子は雰囲気ガスに衝突し、その雰囲気ガスを電離させて、さらに遊離電子を生む(この現象は「電子なだれ」と呼ばれる)。遊離電子は直ちに正極に向かうが、質量の大きな正イオンは取り残される。
【００１７】
そして正イオン群と負極と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(低温プラズマ)が生成される。ストリーマが生成された状態の放電形態はコロナ放電と呼ばれる。
【００１８】
図２に示したように、複数のストリーマが正極(中心電極１１ａ)に生成されるが、いずれかのストリーマが負極(側方電極１１ｂ)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、一本のアークが生成される。アークが生成された状態の放電形態はアーク放電と呼ばれる。
【００１９】
図３は、コロナ放電及びアーク放電による電力消費を説明する図である。
【００２０】
上述のように、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。コロナ放電は、質量の大きな陽子を加速することなく、質量の軽い電子のみを加速するので、アーク放電に比べて電流消費量が少ない。このため図３に示すように、コロナ放電はアーク放電よりも高電圧(約３０〜１００ｋＶ)を印加でき、コロナ放電の高エネルギで加速された電子によって燃焼反応を促進できる。また、コロナ放電では、図２に示したように、電極間の広範囲に多枝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、結果として着火が生じる部位の体積が大きくなる。そして、発生した火炎が燃焼室２１へ噴出し、燃焼室２１での燃焼が放電電極１１の開口付近から開始する。このような体積的な点火によって等容度の高い燃焼を実現できる。
【００２１】
一方、アーク放電へ遷移すると、アークによって短絡された部位を通して大電流が流れて、図３に示すように電圧が急激に降下する。その結果、電力消費量が急増する。また、アーク放電では電極の限られた部位で放電するので、混合気の着火は局所的なものとなり、燃焼室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。
【００２２】
このため、機関が低負荷、低回転での運転や、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。燃焼速度を高めるには、投入するエネルギーを増大しなければならない。
【００２３】
そこで本発明においては、着火するまでは、コロナ放電からアーク放電への遷移を防止してストリーマによって混合気の電子温度を高めることで、少ない電力消費によって等容度の高い燃焼を図る。
【００２４】
図４は、本発明によるエンジン点火装置の第１実施形態の動作を説明するフローチャートである。以下ではこの図４のフローチャートに沿ってコントローラの具体的な制御ロジックについて説明する。
【００２５】
ステップＳ１において、コントローラ７０は、エンジン回転速度NE、アクセルペダル踏込量APOを検出する。
【００２６】
ステップＳ２において、コントローラ７０は、アクセルペダル踏込量APOに基づいて目標トルクTTCを求める。具体的には、例えばあらかじめＲＯＭに格納された図５に示す特性マップに基づいて求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００２７】
ステップＳ３において、コントローラ７０は、運転条件毎に最適な点火時期ADVを設定する。具体的には、例えばあらかじめ実験を通じてエンジン回転速度NE、目標トルクTTCに割り付けられてＲＯＭに格納されている特性マップを参照して設定する。なお同一負荷(目標トルクTTC)であれば、エンジン回転速度NEが速いほど、点火時期を進角設定する。
【００２８】
ステップＳ４において、コントローラ７０は、放電電極１１に印加する短パルス高電圧の印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定する。具体的には、例えばあらかじめ実験を通じて、エンジン回転速度NE、目標トルクTTCに割り付けられてＲＯＭに格納されている特性マップを参照して設定する。なお、印加電圧Vd、印加時間Tdのどちらか一方を固定値として、他方のみを制御してもよい。また運転状態によって異なるが、一例を挙げるならば、印加電圧Vdは約３０〜１００ｋＶ、印加時間Tdは約３０〜２００ナノ秒の間で設定される。
【００２９】
ステップＳ５において、コントローラ７０は、設定した点火時期ADVで、印加電圧Vd及び印加時間Tdを放電電極１１に印加する。すると電極間でコロナ放電が発生する。
【００３０】
本実施形態によれば、運転条件に応じて印加状態を制御するので、常にコロナ放電による点火を実現でき、高エネルギの加速電子によって燃焼反応を促進できる。またストリーマ形成による体積的な点火によって幅広い運転領域で熱効率が向上する。特に、高電圧印加状態でのアーク放電遷移を確実に抑制し、エネルギ消費を低く抑えることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
図６は、本発明によるエンジン点火装置の第２実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【００３２】
なお以下では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００３３】
ステップＳ１〜ステップＳ３は、第１実施形態と同様である。
【００３４】
ステップＳ２１では、コントローラ７０は、目標燃空比TFBYAを設定する。具体的には、例えばあらかじめ実験を通じてエンジン回転速度NE、目標トルクTTCに割り付けられてＲＯＭに格納されている特性マップを参照して設定する。
【００３５】
ステップＳ２２では、コントローラ７０は、点火時期ADVにおける筒内のガス状態(例えば筒内圧力)を検出する。具体的には、例えばあらかじめ実験を通じて点火時期ADV、吸入空気量QM、エンジン回転速度NEに割り付けられてＲＯＭに格納されている特性マップを参照して推定(間接的に検出)すればよい。また筒内に圧力センサを設けてガス状態(筒内圧力)を直接検出してもよい。
【００３６】
ステップＳ２３において、コントローラ７０は、筒内のガス状態(筒内圧力)に基づいて、放電電極１１に印加する短パルス高電圧の印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定する。具体的には、例えばあらかじめＲＯＭに格納された図７(ａ)に示す特性マップに基づいて印加電圧Vdを設定し、図７(ｂ)に示す特性マップに基づいて印加時間Tdを設定する。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００３７】
なお上記ステップＳ２２では、コントローラ７０は、筒内のガス状態として筒内圧力を検出したが、その他にも筒内ガス密度や混合気濃度を検出してもよい。なお検出はセンサによって直接検出しても、他の検出値に基づいて計算することで間接的に検出してもよい。そしてステップＳ２３において図８や図９に示す特性マップに基づいて、放電電極１１に印加する短パルス高電圧の印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定してもよい。また筒内圧力、筒内ガス密度及び混合気濃度を総合的に勘案して最終的に印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定してもよい。さらに湿度を考慮してもよい。また、印加電圧Vd、印加時間Tdのどちらか一方を固定値として、他方のみを制御してもよい。
【００３８】
本件発明者らは鋭意研究を重ねることにより、電極間距離及びパルス電圧印加時間が一定の場合には、コロナ放電によってストリーマを形成のために必要な要求電圧は、筒内圧力の上昇にともなって増加し、またコロナ放電からアーク放電に遷移するまでの印加時間は、筒内圧力の上昇にともなって長くなることを知見した。
【００３９】
そこで、本実施形態においては、筒内圧力が高いほど印加電圧を高く設定するようにしたのである。このようにすることで、幅広い圧力範囲において、常に安定したストリーマを電極間に形成できるようになったのである。すなわち、筒内圧力が高圧になってもストリーマを安定形成できるとともに、筒内圧力が低圧になっても過剰電圧によるアーク放電化を抑制できるようになったのである
また圧力が高いほど印加時間を長くするようにしたので、点火時におけるコロナ放電によるストリーマの存在時間を、より長くでき、燃焼安定性が増すようになったのである。
【００４０】
また本件発明者らは鋭意研究を重ねることにより、電極間距離及びパルス電圧印加時間が一定の場合には、コロナ放電によってストリーマを形成のために必要な要求電圧は、筒内ガス密度の関数となり、筒内ガス密度の上昇にともなって、コロナ放電に必要な要求電圧が増加する傾向にあることを知見した。
【００４１】
そこで、本実施形態では、筒内ガス密度が高いほど印加電圧を高く設定するようにしたのである。このようにすることで、幅広い範囲において、常に安定したストリーマを電極間に形成できるようになったのである。また、筒内ガス密度を考慮することで、圧力のみで電圧値を決定する場合よりも精度を高くすることができるのである。
【００４２】
同様に、電極間距離及びパルス電圧印加電圧が一定の場合には、筒内ガス密度の上昇にともなって、ストリーマ形成を伴うコロナ放電からアーク放電に遷移するまでの印加時間を長くすることが可能であることを知見した。
【００４３】
そこで、本実施形態では、筒内ガス密度が高いほど印加時間を長くするようにしたのである。このようにすることで、点火時におけるコロナ放電によるストリーマの存在時間を一層長くでき、燃焼安定性が増すようになったのである。また圧力のみで印加時間を決定する場合よりも精度を高くすることができるのである。
【００４４】
さらに本件発明者らは、電極間距離及びパルス電圧印加時間が一定の場合には、筒内ガス密度が同じで混合気濃度が希薄なほど、コロナ放電によるストリーマ形成に必要な要求電圧は若干ではあるが高くなる傾向にあることを知見した。
【００４５】
そこで本実施形態では、混合気濃度が薄い(空燃比が高い)ほど印加電圧を高くするようにしたのである。このようにすることで、アークに遷移する直前の最高電圧値を電極に印加でき、燃焼反応が促進され燃焼時の等容度を向上できたのである。
【００４６】
同様に、電極間距離及びパルス電圧印加時間が一定の場合には、筒内ガス密度が同じで混合気濃度が希薄なほど、ストリーマ形成を伴うコロナ放電からアーク放電に遷移するまでの印加時間を若干長く設定することが可能であることを知見した。
【００４７】
そこで本実施形態では、混合気濃度が薄い(空燃比が高い)ほど印加時間を長くするようにしたのである。このようにすることで、点火時におけるコロナ放電によるストリーマの存在時間を、一層長くでき、燃焼安定性が増すようになったのである。
【００４８】
（第３実施形態）
図１０は、本発明によるエンジン点火装置の第３実施形態の印加電圧Vd及び印加時間Tdの設定例を示す図である。
【００４９】
本実施形態は、スロットリング制御によって負荷を調整する場合に適用する。この場合は、図１０(ａ)に示すように印加時間Tdが一定であって、負荷ごとに割り付けられてＲＯＭに格納された印加電圧Vdを設定する。印加電圧Vdは、負荷が小さいほど小さく設定される。なおＲＯＭに格納されていない値は、前後の値に基づいて直線補間すればよい。
【００５０】
また図１０(ｂ)に示すように印加電圧Vdを一定にし、負荷が小さいほど印加時間Tdを小さく設定してもよい。
【００５１】
さらに筒内圧力、筒内ガス密度、混合気濃度を考慮して、図７〜図９の特性を勘案して印加電圧Vd及び印加時間Tdを同時に制御してもよい。
【００５２】
なお同一負荷であればエンジン回転速度が速いほど、印加電圧を低く印加時間を短く設定する。
【００５３】
エンジンの低負荷運転時には、過剰電圧によるアーク放電が生じる可能性がある。そこで本実施形態では、低負荷ほど、印加電圧Vdを小さく設定するようにした。このようにすることで、確実にコロナ放電を実現することができる。また低負荷ほど、印加時間Tdを小さく設定するようにしたので、過剰な印加時間によるアーク放電化を抑制し、確実にコロナ放電を実現することができる。
【００５４】
そして同一負荷であればエンジン回転速度が速いほど、点火時期を進角設定する。またエンジン回転速度が速いほど、印加電圧を低くし、印加時間を短くした。
【００５５】
エンジン回転速度が速いほど、点火時の筒内圧力(又は密度)は低くなるので、エンジン回転速度が速いほど、印加電圧を低くするとともに印加時間を短くすることで、過剰電圧によるアーク放電化を抑制でき、確実にコロナ放電を実現することができるのである。
【００５６】
（第４実施形態）
図１１は、本発明によるエンジン点火装置の第４実施形態を適用するエンジンの可変動弁機構の構成を示す図である。
【００５７】
本実施形態では、吸気バルブ５１の開閉を要求負荷に応じて制御する。吸気バルブ５１の開閉を要求負荷に応じて制御するには、例えば、例えば特開平１１−１０７７２５号に開示された可変動弁機構を使用すればよい。ここでは図１１に沿って可変動弁機構について簡単に説明する。
【００５８】
可変動弁機構２００は、カムシャフト２１０と、リンクアーム２２０と、バルブリフト制御シャフト２３０と、ロッカアーム２４０と、リンク部材２５０と、揺動カム２６０とを備え、揺動カム２６０の揺動によって吸気バルブ５１を開閉する。
【００５９】
カムシャフト２１０は、エンジン前後方向に沿ってシリンダヘッド上部に回転自在に支持される。カムシャフト２１０の一端は、カムスプロケット２７０に挿入される。カムスプロケット２７０は、エンジンのクランク軸からトルクが伝達されて回転する。カムシャフト２１０は、カムスプロケット２７０とともに回転する。カムシャフト２１０は、油圧によってカムスプロケット２７０に対して相対回転し、カムスプロケット２７０に対する位相を変更できる。このような構造によって、クランク軸に対するカムシャフト２１０の回転位相を変更できる。カムシャフト２１０にはカム２１１が固定される。カム２１１はカムシャフト２１０と一体回転する。またカムシャフト２１０にはパイプで連結された一対の揺動カム２６０が挿通される。揺動カム２６０はカムシャフト２１０を回転中心として揺動し吸気バルブ５１を開閉する。
【００６０】
リンクアーム２２０はカム２１１を挿通して支持される。
【００６１】
バルブリフト制御シャフト２３０は、カムシャフト２１０と平行に配置される。バルブリフト制御シャフト２３０にはカム２３１が一体形成される。バルブリフト制御シャフト２３０はアクチュエータ２８０によって所定回転角度範囲内で回転するように制御される。
【００６２】
ロッカアーム２４０はカム２３１を挿通して支持され、リンクアーム２２０に連結される。
【００６３】
リンク部材２５０は、ロッカアーム２４０に連結される。
【００６４】
揺動カム２６０は、カムシャフト２１０を挿通し、カムシャフト２１０を中心として揺動自在である。揺動カム２６０は、リンク部材２５０に連結される。揺動カム２６０は上下動して、タペット５３を介して吸気バルブ５１を押し下げる。
【００６５】
続いて図１２を参照して可変動弁機構２００の動作を説明する。
【００６６】
図１２(Ａ−１)(Ａ−２)は吸気バルブ５１のリフト量を最大にするときの様子を示す図である。図１２(Ａ−１)は吸気バルブ５１が閉弁状態であって揺動カム２６０の揺動方向が反転するときの様子を示す。すなわちこのときカムノーズ２６０ｂが最高位置にある。図１２(Ａ−２)は吸気バルブ５１が開弁状態であって揺動カム２６０の揺動方向が反転するときの様子を示す。すなわちこのときカムノーズ２６０ｂが最低位置にある。
【００６７】
図１２(Ｂ−１)(Ｂ−２)は吸気バルブ５１のリフト量を最小にするときの様子を示す図である。図１２(Ｂ−１)はカムノーズ２６０ｂが最高位置にあり、揺動カム２６０の揺動方向が反転するときの様子を示す。図１２(Ｂ−２)はカムノーズ２６０ｂが最低位置にあり、揺動カム２６０の揺動方向が反転するときの様子を示す。本実施形態では吸気バルブ５１の最大リフト量がゼロである。そのため、図１２(Ｂ−１)(Ｂ−２)では揺動カム２６０の作動にかかわらず、吸気バルブ５１は常に閉弁状態である。
【００６８】
吸気バルブ５１のリフト量を大きくするには、図１２(Ａ−１)(Ａ−２)に示すように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を下げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の下方にセットする。これによりロッカアーム２４０は、全体が下方に移動する。
【００６９】
この状態でカムシャフト２１０を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム２２０→ロッカアーム２４０→リンク部材２５０→揺動カム２６０と伝達する。
【００７０】
図１２(Ａ−１)のように、カム２１１がカムシャフト２１０よりも左側にあるときは揺動カム２６０の基円部２６０ａがタペット５３に当接しており、このとき吸気バルブ５１は閉弁する。
【００７１】
図１２(Ａ−２)のように、カム２１１がカムシャフト２１０よりも右側にあるときは揺動カム２６０のカムノーズ２６０ｂがタペット５３に当接しており、このとき吸気バルブ５１は開弁する。
【００７２】
吸気バルブ５１のリフト量を小さくするには、図１２(Ｂ−１)(Ｂ−２)に示すように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を上げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の右斜上方にセットする。これによりロッカアーム２４０は、全体が上方に移動する。
【００７３】
この状態でカムシャフト２１０を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム２２０→ロッカアーム２４０→リンク部材２５０→揺動カム２６０と伝達する。
【００７４】
図１２(Ｂ−１)のように、カム２１１がカムシャフト２１０よりも左側にあるときは揺動カム２６０の基円部２６０ａがタペット５３に当接しており、このとき吸気バルブ５１は閉弁する。
【００７５】
図１２(Ｂ−２)のように、カム２１１がカムシャフト２１０よりも右側にあるときであっても揺動カム２６０の基円部２６０ａがタペット５３に当接しており、このとき吸気バルブ５１は閉弁する。
【００７６】
このように、バルブリフト制御シャフト２３０を回転してカム２３１の位置を上げ、軸心Ｐ１を軸心Ｐ２の右斜上方にセットした場合には、カムシャフト２１０が回転して揺動カムが揺動しても、吸気バルブ５１は常に閉弁する。
【００７７】
図１３は可変動弁機構２００による吸気バルブ５１のリフト量及び開閉時期を示す図である。実線はバルブリフト制御シャフト２３０を回転したときの吸気バルブ５１のリフト量及び開閉時期を示す図である。破線はカムシャフト２１０のカムスプロケット２７０に対する位相を変更したときの吸気バルブ５１の開閉時期を示す図である。
【００７８】
上述した可変動弁機構２００の構造によれば、吸気バルブ５１のリフト量及び作動角を連続的に変更することができる。このようにバルブリフト制御シャフト２３０の角度及びカムシャフト２１０のカムスプロケット２７０に対する位相を変更することで、吸気バルブ５１のリフト量及び作動角を連続的に自在に変更することができる。
【００７９】
本実施形態においては負荷が小さいほど、吸気弁の作動角を縮小して、閉時期(ＩＶＣ)を早め、吸気行程の半ばで吸入を停止して、下死点前後で吸気を膨張・圧縮させる。このようにすることで、実際に有効な吸入ストロークを変化させ、圧縮開始時のシリンダ容積を小さくしてポンプ損失を低減するミラーサイクルでエンジンを運転する。
【００８０】
そして図１４に示すように、負荷が小さいほど、電極に印加する短パルス高電圧の印加時間Tdをより短く設定し、印加電圧Vdをより高く設定する。
【００８１】
機械圧縮比は固定されており負荷が小さいほど吸気弁の作動角を縮小して有効吸入ストロークを小さくする場合は、負荷が小さいほど実圧縮比が低下し、筒内圧力、温度が低下し、着火及び燃焼に不利になる。
【００８２】
そこで本実施形態では、負荷が小さいほど印加電圧を大きくした。このようにすることで加速電子のエネルギが増し(エネルギの時間的集約が図られる)ことで、燃焼安定性がよくなる。その一方で負荷が小さいほど、電極に印加する短パルス高電圧の印加時間を短くした。このようにすることで、過剰な印加時間によるアーク放電化を抑制し、コロナ放電を確実に実現できる。
【００８３】
（第５実施形態）
図１５は、本発明によるエンジン点火装置の第５実施形態の制御マップの一例を示す図である。
【００８４】
本実施形態では、希薄燃焼又はＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)による希釈燃焼によって負荷調整する。このようにすれば、比熱比κが向上し、冷却損失の低減により熱効率が向上する。そしてこの場合は、負荷の低下にともなって混合比濃度が薄くなるので、図９にも示したように、印加電圧を高く設定することが望ましい。そこで図１５(Ａ)に示すように負荷が小さいほど印加電圧Vdを高くする。
【００８５】
さらに図１５(Ｂ)に示すように負荷の低下にともなって、電極に印加する短パルス高電圧の印加時間Tdを短くし、印加電圧Vdを高く設定してもよい。
【００８６】
このようにすれば、低負荷時において希薄又は希釈率が増し燃焼安定性が悪化しても安定燃焼が可能になる。
【００８７】
また図示しないが、筒内圧力、筒内ガス密度、混合気濃度を考慮して、図７〜図９の特性を勘案して印加電圧Vd及び印加時間Tdを同時に制御してもよい。
【００８８】
希薄燃焼又はＥＧＲによる希釈燃焼によって負荷調整する場合には、負荷の低下にともなって、混合気が希薄化又はＥＧＲガスによる希釈化される。
【００８９】
そこで本実施形態では、負荷が小さいほど、電極に印加する短パルス高電圧の印加電圧を高くするようにした。このようにすることで、極低負荷時においても安定した希薄又は希釈燃焼が可能である。
【００９０】
さらに負荷が小さいほど、電極に印加する短パルス高電圧の印加電圧を高くするとともに、印加時間を短くすることで、コロナ放電において、より高い電圧を印加することができ、高エネルギの加速電子による燃焼反応が促進され、極低負荷時においてもさらに安定した希薄又は希釈燃焼を実現できる。
【００９１】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【００９２】
たとえば、検出値はセンサによって直接検出しても他の検出値に基づいて計算することで間接的に検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明によるエンジン点火装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】コロナ放電時の状態を示す放電電極の先端付近の拡大図である。
【図３】コロナ放電及びアーク放電による電力消費を説明する図である。
【図４】本発明によるエンジン点火装置の第１実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図５】目標トルクを求めるための特性マップの一例を示す図である。
【図６】本発明によるエンジン点火装置の第２実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図７】筒内圧力に基づいて印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定するための特性マップの一例を示す図である。
【図８】筒内ガス密度に基づいて印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定するための特性マップの一例を示す図である。
【図９】混合気濃度に基づいて印加電圧Vd及び印加時間Tdを設定するための特性マップの一例を示す図である。
【図１０】本発明によるエンジン点火装置の第３実施形態の印加電圧Vd及び印加時間Tdの設定例を示す図である。
【図１１】本発明によるエンジン点火装置の第４実施形態を適用するエンジンの可変動弁機構の構成を示す図である。
【図１２】可変動弁機構の動作を説明する図である。
【図１３】可変動弁機構による吸気バルブのリフト量及び開閉時期を示す図である。
【図１４】負荷に応じて電極に印加する短パルス高電圧の印加時間及び印加電圧の一例を示す図である。
【図１５】本発明によるエンジン点火装置の第５実施形態の制御マップの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０  エンジン点火装置
１１  放電電極(放電手段)
１１ａ  中心電極(正極)
１１ｂ  側方電極(負極)
１１ｃ  絶縁体
１２  短パルス高電圧発生器
１２ａ  パルス発生部
１２ｂ  高電圧発生部
２０  エンジン
２１  燃焼室
７０  コントローラ
ステップＳ１，Ｓ２２  エンジン状態検出手段
ステップＳ４，Ｓ２３  放電制御手段
【図１】
2008232122.tif 000003
【図３】
2008232122.tif 000004
【図４】
2008232122.tif 000005
【図５】
2008232122.tif 000006
【図６】
2008232122.tif 000007
【図７】
2008232122.tif 000008
【図８】
2008232122.tif 000009
【図９】
2008232122.tif 000010
【図１０】
2008232122.tif 000011
【図１１】
2008232122.tif 000012
【図１２】
2008232122.tif 000013
【図１３】
2008232122.tif 000014
【図１４】
2008232122.tif 000015
【図１５】
2008232122.tif 000016
【図２】
2008232122.tif 000017