(57)【要約】【課題】  電極の摩耗を抑制しつつ、燃焼が不安定となり易い運転条件においても、点火が行なわれ易くする。【解決手段】  点火コイル１５の一次コイル１５ａに一次電流を通電し、かつ遮断することで、二次コイル１５ｂに接続された点火プラグ９の電極間に放電電圧を発生させる。一次コイル１５ａの電流の流れ方向を切り換えることにより、二次コイル１５ｂの極性を正極性と負極性とに切り換える切換回路１８を備える。燃焼安定性が低い所定の運転条件では、二次コイル１５ｂの極性を正極性とし、それ以外の運転条件の場合には負極性とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火コイルの一次コイルに一次電流を通電し、かつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させる内燃機関の点火装置において、
上記二次コイルの極性を正極性と負極性とに切り換える極性切換手段を有し、
燃焼安定性が低い場合を含む所定の運転条件の場合に、上記二次コイルの極性を正極性とし、上記所定の運転条件以外の運転条件の場合には、上記二次コイルの極性を負極性とすることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
上記極性切換手段が、上記一次コイルに流れる電流の方向を切り換えるものであ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】
上記所定の運転条件が、上記点火プラグの汚損が所定レベルに達している場合を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項４】
点火コイルの一次コイルに一次電流を通電し、かつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させる内燃機関の点火方法において、
上記二次コイルの極性を正極性と負極性とに切り換える極性切換手段を有し、
燃焼安定性が低い場合を含む所定の運転条件の場合に、上記二次コイルの極性を正極性とし、それ以外の運転条件の場合には、上記二次コイルの極性を負極性とすることを特徴とする内燃機関の点火方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一次コイルおよび二次コイルを含む点火コイルを用いた内燃機関の点火装置および点火方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
点火コイルを用いた点火装置にあっては、一次コイルに一次電流を通電した後、所定の点火時期に一次電流を遮断することで、二次コイルに高い放電電圧を生成し、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電を生じさせる。
【０００３】
特許文献１には、点火プラグの損耗を均一化するために、点火プラグに接続する二次コイルの極性を正極性と負極性とに切り換える技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６４３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次コイル（つまり、二次コイルに接続する点火コイルの電極）の極性を負極性にすると、点火プラグの電極の摩耗を抑制することができるために、一般的には二次コイルが負極性とされる。一方、二次コイルを正極性とすると、負極性とする場合に比して、点火プラグの電極の摩耗は進行し易くなるものの、放電電圧が高くなるため、放電時の周辺温度が高くなり、点火性能が向上する。また、点火プラグの汚損に対しても、正極性の方が耐性が高くなり、汚損に起因する電流のリークを抑制することができる。
【０００６】
そこで本発明は、点火プラグの電極の摩耗を抑制しつつ、極低温始動時のように点火が行なわれ難く燃焼が不安定となり易い運転条件においても、点火が行なわれ易くして、燃焼安定性を向上することができる新規な内燃機関の点火装置及び点火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】
【０００７】
この発明は、点火コイルの一次コイルに一次電流を通電し、かつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させる内燃機関の点火装置及び点火方法に関する。
【０００８】
上記二次コイル、つまり二次コイルに接続する点火プラグの電極の極性を正極性と負極性とに切り換える極性切換手段を有し、燃焼安定性が低い場合を含む所定の運転条件の場合に、上記二次コイルの極性を正極性とし、上記所定の運転条件以外の運転条件の場合には、上記二次コイルの極性を負極性とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、例えば極低温時やアルコール燃料を使用しての低温時、あるいは低パルス時のように、点火エネルギーや放電温度が低い場合、燃料噴霧の形成や火炎形成が不安定となり、正常な火炎が形成されずに燃焼が不安定となり易いが、このように燃焼が不安定となる場合を含む所定の運転条件では、二次コイルの極性を正極性とすることによって、負極性とする場合に比して、放電電圧及び放電温度を高くし、点火性能を向上して燃焼の安定化を図ることができる。
【００１０】
一方、このような燃焼が不安定となる場合を含む所定の運転条件以外の通常の運転条件においては、二次コイルの極性を負極性とすることによって、正極性とする場合に比して、電極の摩耗を抑制し、耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施例の点火装置を備えた内燃機関の構成説明図。
【図２】二次コイルを負極性とする場合の点火装置の構成を示す構成図。
【図３】二次コイルを正極性とする場合の点火装置の構成を示す構成図。
【図４】本実施例に係る極性切換制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の一実施例に係る点火装置を備えた内燃機関１のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関１の複数のシリンダ２の各々には、ピストン３が配置されているとともに、吸気弁４によって開閉される吸気ポート５および排気弁６によって開閉される排気ポート７がそれぞれ接続されている。また、筒内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁８が配置されている。この燃料噴射弁８の燃料噴射時期および燃料噴射量は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０によって制御される。そして、上記燃料噴射弁８によって筒内に生成された混合気の点火を行うために、例えば天井面中央に点火プラグ９が配置されている。なお、図示例は、筒内直接噴射式内燃機関として構成されているが、吸気ポート５に燃料噴射弁を配置したポート噴射型の構成であってもよい。上記エンジンコントロールユニット１０には、吸入空気量を検出するエアフロメータ２１、機関回転速度を検出するクランク角センサ２２、冷却水温を検出する温度センサ２３、などの多数のセンサ類からの検出信号が入力されている。
【００１３】
上記点火プラグ９には、エンジンコントロールユニット１０からの点火信号に応答して点火プラグ９に放電電圧を出力する点火ユニット１１が接続されている。これらのエンジンコントロールユニット１０及び点火ユニット１１は、車載のバッテリ１３に接続されている。
【００１４】
上記点火ユニット１１は、図２，図３に詳細を示すように、一次コイル１５ａおよび二次コイル１５ｂを含む点火コイル１５と、エンジンコントロールユニット１０からの点火信号に基づいて点火コイル１５の一次コイル１５ａに対する一次電流の通電・遮断を制御するイグナイタ１６と、を含んでいる。上記点火コイル１５の二次コイル１５ｂには点火プラグ９が接続されており、二次コイル１５ｂと点火プラグ９との間には抵抗１７が設けられている。
【００１５】
そして、バッテリ１３と一次コイル１５ａとの間に、バッテリ１３から一次コイル１５ａへ流れる電流の方向を切り換える切換回路１８が設けられている。この切換回路１８は、バッテリ１３に接続するバッテリ側接点１８ａと、イグナイタ１６に接続するイグナイタ側接点１６と、一次コイル１５ａに接続する第１コイル側接点１８ｃ及び第２コイル側接点１８ｄと、を有している。
【００１６】
図２に示すように、バッテリ側接点１８ａと第１コイル側接点１８ｃとを接続するとともに、イグナイタ側接点１６と第２コイル側接点１８ｄとを接続すると、図の矢印Ｙ１に示す方向に電流が流れて、一次コイル１５ａが正極性、二次コイル１５ｂが負極性となる。従って、二次コイル１５ｂに接続する点火プラグ９の電極が負極性、接地電極が正極性となり、両電極間に放電電圧が発生する。
【００１７】
一方、図３に示すように、バッテリ側接点１８ａと第２コイル側接点１８ｄとを接続するとともに、イグナイタ側接点１６と第１コイル側接点１８ｃとを接続すると、図の矢印Ｙ２に示すように、図１の場合とは逆方向に電流が流れて、一次コイル１５ａが負極性、二次コイル１５ｂが正極性となり、点火プラグ９に接続する二次コイル１５ｂの極性が正極性となる。従って、二次コイル１５ｂに接続する点火プラグ９の電極が正極性、接地電極が負極性となり、両電極間に放電電圧が発生する。
【００１８】
このように切換回路１８は、二次コイル１５ｂの極性を正極性と負極性との間で切り換える極性切換手段として機能しており、この切換回路１８の動作はエンジンコントロールユニット１０により制御される。
【００１９】
図４は、この切換回路１８の切換制御の流れを示したフローチャートである。このフローチャートのルーチンは、コントロールユニット１０において、例えば内燃機関１の点火間隔に同期した形で繰り返し実行される。
【００２０】
ステップＳ１１では、内燃機関１の運転条件として、燃焼安定性が低い運転条件であるか否かを判定する。つまり、温度センサ２３により検出される冷却水温等に基づいて、冷間始動時のように機関温度が非常に低い極低温状態、あるいはアルコール燃料を使用する内燃機関の低温時、あるいはバッテリ１３の電力不足等による点火プラグ９へのパルス信号が低いときなど、燃料噴霧の形成や火炎形成、あるいは点火自体が不安定となり、燃焼安定性が低下するか否かを判定する。
【００２１】
ステップＳ１２では、例えば運転履歴等に基づいて、点火プラグ９の汚損が所定レベルに達しているか否かを判定する。
【００２２】
ステップＳ１１又はステップＳ１２のいずれも否定されると、ステップＳ１３へ進み、図２に示すように点火コイル１５の二次コイル１５ｂを負極性とする。
【００２３】
一方、ステップＳ１１又はステップＳ１２の少なくとも一方が肯定されると、ステップＳ１４へ進み、図３に示すように点火コイル１５の二次コイル１５ｂを正極性とする。
【００２４】
以上のように本実施例では、例えば極低温時やアルコール燃料を使用しての低温時、あるいは低パルス時のように、点火エネルギーや放電温度が低い場合、燃料噴霧の形成や火炎形成が不安定となり、正常な火炎が形成されずに燃焼が不安定となり易いが、このように燃焼が不安定となる所定の運転条件では、二次コイル１５ｂの極性を正極性とすることによって、負極性とする場合に比して、放電電圧及び放電温度を高くし、点火性能を向上し、燃焼の安定化を図ることができる。
【００２５】
また、点火プラグ９の汚損が所定レベルに達している場合にも、二次コイル１５ｂの極性を正極性とすることによって、負極性とする場合に比して、電流のリークを抑制し、安定した燃焼を実現することができる。このように燃焼安定性を向上することによって、着火性を向上するための燃料噴射量の増量を抑制し、燃費向上を図ることができるとともに、ノッキングの発生を回避するための点火時期のリタード量を抑制して、出力低下を抑制することができる。
【００２６】
一方、このような燃焼が不安定となり易い所定の運転条件以外の通常の運転条件においては、二次コイル１５ｂの極性を負極性とすることによって、正極性とする場合に比して、電極の摩耗を抑制し、耐久性を向上することができる。
【００２７】
以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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