Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7363438B2 - Ignition system for internal combustion engines - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7363438B2 - Ignition system for internal combustion engines - Google Patents

Ignition system for internal combustion engines Download PDF

Info

Publication number
JP7363438B2
JP7363438B2 JP2019221401A JP2019221401A JP7363438B2 JP 7363438 B2 JP7363438 B2 JP 7363438B2 JP 2019221401 A JP2019221401 A JP 2019221401A JP 2019221401 A JP2019221401 A JP 2019221401A JP 7363438 B2 JP7363438 B2 JP 7363438B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
preliminary discharge
timing
internal combustion
combustion engine
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019221401A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021092158A (en
Inventor
典晃 西尾
明光 杉浦
一平 船戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2019221401A priority Critical patent/JP7363438B2/en
Publication of JP2021092158A publication Critical patent/JP2021092158A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7363438B2 publication Critical patent/JP7363438B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

本発明は、内燃機関用の点火装置に関する。 The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine.

特許文献1に開示の点火装置は、点火直前にスパークプラグに高電圧高周波を印加して、スパークプラグの放電ギャップ周囲にイオンを発生させると共に、電極温度を上昇させている。これにより、放電ギャップにおける放電に必要な要求電圧を抑制しようとしている。 The ignition device disclosed in Patent Document 1 applies high voltage and high frequency to the spark plug immediately before ignition to generate ions around the discharge gap of the spark plug and raise the electrode temperature. This attempts to suppress the required voltage necessary for discharge in the discharge gap.

特許第2524699号公報Patent No. 2524699

しかしながら、特許文献1に開示の構成においては、主放電の直前に高電圧を印加するため、運転条件等によっては、主放電の前に早期着火を招くおそれが懸念される。 However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, since a high voltage is applied immediately before the main discharge, there is a fear that premature ignition may occur before the main discharge depending on the operating conditions.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、早期着火を防ぎつつ、着火性の向上を図ることができる内燃機関用の点火装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an ignition device for an internal combustion engine that can improve ignition performance while preventing early ignition.

本発明の一態様は、筒状の絶縁碍子(31)と、該絶縁碍子の内側に保持されると共に該絶縁碍子の先端側に先端突出部(321)を突出させた中心電極(32)と、上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング(33)と、該ハウジングに接続されると共に、上記先端突出部との間に放電ギャップ(G)を形成する接地電極(331)と、を有するスパークプラグ(3)を有し、
上記スパークプラグが備えられた内燃機関(2)の吸気行程初期の段階であって、上記内燃機関の吸気バルブ(21)が開くタイミング、及び上記内燃機関の排気バルブ(22)が閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミング(T0)以後に、予備放電を実施するように構成されており
上記予備放電は、上記吸気バルブが開くタイミング、及び上記排気バルブが閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミングから、40°のクランク角に相当する期間が経過するまでの間に実施するよう構成されており、
上記予備放電を実施した後、主放電を実施することにより、混合気を着火させるよう構成されており、
上記内燃機関は、上記吸気バルブを備えた吸気ポート(210)を有し、上記内燃機関は、上記吸気ポートに燃料が噴射されるポート噴射式の内燃機関である、内燃機関用の点火装置(1)にある。
One aspect of the present invention includes a cylindrical insulator (31), and a center electrode (32) held inside the insulator and having a tip protrusion (321) protruding from the tip side of the insulator. , a cylindrical housing (33) that holds the insulator on the inner circumferential side, and a ground electrode (331) that is connected to the housing and forms a discharge gap (G) between it and the tip protrusion. a spark plug (3) having;
The initial stage of the intake stroke of the internal combustion engine (2) equipped with the spark plug, the timing at which the intake valve (21) of the internal combustion engine opens and the timing at which the exhaust valve (22) of the internal combustion engine closes. , the preliminary discharge is performed after the later timing (T0),
The preliminary discharge is configured to be performed between the timing when the intake valve opens and the timing when the exhaust valve closes, whichever is later, until a period corresponding to a crank angle of 40 degrees has elapsed. Ori,
After performing the preliminary discharge, the main discharge is performed to ignite the air-fuel mixture,
The internal combustion engine has an intake port (210) equipped with the intake valve, and the internal combustion engine is a port injection type internal combustion engine in which fuel is injected into the intake port. 1).

上記内燃機関用の点火装置は、吸気行程初期の段階に、予備放電を実施するように構成されている。そのため、予備放電によって混合気に早期着火する懸念を抑制することができる。また、上記点火装置は、吸気バルブが開くタイミング、及び排気バルブが閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミング以降に予備放電を実施するように構成されている。それゆえ、予備放電によって、励起された気体分子を効率よく生成することにより、主放電の要求電圧を低下させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。 The above-mentioned ignition device for an internal combustion engine is configured to perform preliminary discharge at an early stage of the intake stroke. Therefore, it is possible to suppress the risk of early ignition of the air-fuel mixture due to preliminary discharge. Further, the ignition device is configured to perform the preliminary discharge after the later of the timing when the intake valve opens and the timing when the exhaust valve closes. Therefore, by efficiently generating excited gas molecules through the preliminary discharge, the required voltage for the main discharge can be lowered. As a result, ignitability can be improved.

以上のごとく、上記態様によれば、早期着火を防ぎつつ、着火性の向上を図ることができる内燃機関用の点火装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As described above, according to the above aspect, it is possible to provide an ignition device for an internal combustion engine that can improve ignition performance while preventing early ignition.
Note that the numerals in parentheses described in the claims and means for solving the problem indicate correspondence with specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the present invention. It's not a thing.

実施形態1における、スパークプラグの断面図。1 is a sectional view of a spark plug in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、点火装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an ignition device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、吸気バルブが開く前の内燃機関の断面図。1 is a cross-sectional view of the internal combustion engine before an intake valve opens in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、吸気バルブが開いた後の内燃機関の断面図。1 is a cross-sectional view of the internal combustion engine after an intake valve is opened in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、リッチ混合気が放電ギャップに到達した段階の内燃機関の断面図。1 is a cross-sectional view of the internal combustion engine at a stage when a rich air-fuel mixture reaches a discharge gap in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、予備放電開始のタイミングと、要求電圧低減効果との関係を示すグラフ。7 is a graph showing the relationship between the timing of starting preliminary discharge and the required voltage reduction effect in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、吸気バルブの開弁を遅角させたときの予備放電開始のタイミングと、要求電圧低減効果との関係を示すグラフ。7 is a graph showing the relationship between the timing of preliminary discharge start and the required voltage reduction effect when the opening of the intake valve is delayed in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、吸気バルブの開弁を進角させたときの予備放電開始のタイミングと、要求電圧低減効果との関係を示すグラフ。7 is a graph showing the relationship between the timing of preliminary discharge start and the required voltage reduction effect when the opening of the intake valve is advanced in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、シミュレーションによる吸気バルブが開く前の内燃機関の図。FIG. 3 is a diagram of the internal combustion engine before the intake valve opens according to a simulation in Embodiment 1; 実施形態1における、シミュレーションによる吸気バルブが開いた後の内燃機関の図。FIG. 3 is a diagram of the internal combustion engine after the intake valve is opened according to a simulation in Embodiment 1; 実施形態1における、シミュレーションによるリッチ混合気が放電ギャップに到達した段階の内燃機関の図。FIG. 3 is a diagram of the internal combustion engine at a stage when a simulated rich air-fuel mixture reaches a discharge gap in Embodiment 1; 実施形態2における、点火コイルの二次電流を示すグラフ。7 is a graph showing the secondary current of the ignition coil in Embodiment 2. 実施形態2における、予備放電の短絡頻度と要求電圧低減効果との関係を示すグラフ。7 is a graph showing the relationship between the short circuit frequency of preliminary discharge and the required voltage reduction effect in Embodiment 2. 実施形態3における、点火装置の概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an ignition device in Embodiment 3. 実施形態3における、各運転条件と要求電圧推定値との関係を示す図。7 is a diagram showing a relationship between each operating condition and an estimated required voltage value in Embodiment 3. FIG. 実施形態3における、予備放電制御部による制御のフロー図。FIG. 7 is a flowchart of control by a preliminary discharge control section in Embodiment 3.

(実施形態1)
内燃機関用の点火装置に係る実施形態について、図1~図5を参照して説明する。
本形態の点火装置1は、スパークプラグ3を有する。スパークプラグ3は、図1に示すごとく、筒状の絶縁碍子31と、中心電極32と、筒状のハウジング33と、接地電極331とを有する。中心電極32は、絶縁碍子31の内側に保持されると共に絶縁碍子31の先端側に先端突出部321を突出させている。ハウジング33は、絶縁碍子31を内周側に保持する。接地電極331は、ハウジング33に接続されると共に、先端突出部321との間に放電ギャップGを形成する。
(Embodiment 1)
An embodiment of an ignition device for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
The ignition device 1 of this embodiment has a spark plug 3. As shown in FIG. 1, the spark plug 3 includes a cylindrical insulator 31, a center electrode 32, a cylindrical housing 33, and a ground electrode 331. The center electrode 32 is held inside the insulator 31 and has a tip protrusion 321 protruding from the tip side of the insulator 31 . The housing 33 holds the insulator 31 on the inner peripheral side. The ground electrode 331 is connected to the housing 33 and forms a discharge gap G between the ground electrode 331 and the tip protrusion 321 .

スパークプラグ3は、図3に示すごとく、内燃機関2に備えられている。点火装置1は、内燃機関2の吸気行程初期の段階であって、内燃機関2の吸気バルブ21が開くタイミング、及び内燃機関2の排気バルブ22が閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミング以後に、予備放電を実施するように構成されている。
なお、内燃機関2の吸気バルブ21が開くタイミング、及び内燃機関2の排気バルブ22が閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミングを、以下において、タイミングT0ともいう。
The spark plug 3 is provided in the internal combustion engine 2, as shown in FIG. The ignition device 1 is activated at the initial stage of the intake stroke of the internal combustion engine 2, after the later timing of the timing when the intake valve 21 of the internal combustion engine 2 opens and the timing when the exhaust valve 22 of the internal combustion engine 2 closes. The device is configured to perform a preliminary discharge.
Note that the later timing of the timing at which the intake valve 21 of the internal combustion engine 2 opens and the timing at which the exhaust valve 22 of the internal combustion engine 2 closes is also referred to as timing T0 below.

また、本明細書において、図1に示すごとく、スパークプラグ3の中心軸Cが延びる方向において、主燃焼室23内に配される側を先端側といい、その反対側を基端側という。 Further, in this specification, as shown in FIG. 1, in the direction in which the central axis C of the spark plug 3 extends, the side disposed within the main combustion chamber 23 is referred to as the distal end side, and the opposite side is referred to as the proximal end side.

本形態のスパークプラグ3において、ハウジング33の先端側には、接地電極331が接続されている。本形態において、接地電極331は、その基端側を、ハウジング33の先端部に溶接することで固定される。 In the spark plug 3 of this embodiment, a ground electrode 331 is connected to the front end side of the housing 33. In this embodiment, the ground electrode 331 is fixed by welding its proximal end to the distal end of the housing 33.

また、ハウジング33は、図1に示すごとく、スパークプラグ3を内燃機関2のシリンダヘッド25に取り付けるための取付ネジ部332を有する。スパークプラグ3は、図3に示すごとく、ハウジング33の取付ネジ部332を、シリンダヘッド25に設けられた雌ネジ穴251に螺合することにより、内燃機関2に取り付けられる。 Further, the housing 33 has a mounting screw portion 332 for mounting the spark plug 3 to the cylinder head 25 of the internal combustion engine 2, as shown in FIG. The spark plug 3 is attached to the internal combustion engine 2 by screwing the mounting screw portion 332 of the housing 33 into the female screw hole 251 provided in the cylinder head 25, as shown in FIG.

次に、スパークプラグ3を備えた内燃機関2について説明する。
本形態の内燃機関2は、図3に示すごとく、シリンダヘッド25と、シリンダブロック26と、シリンダ240内を往復運動するピストン24とを備える。そして、シリンダヘッド25、シリンダブロック26、及びピストン24に囲まれて、主燃焼室23が形成される。シリンダヘッド25には、吸気ポート210及び排気ポート220が形成されており、それぞれ吸気バルブ21及び排気バルブ22が備えられている。シリンダヘッド25における吸気ポート210と排気ポート220との間には、スパークプラグ3が取り付けられる。本形態の内燃機関2は、吸気ポート210に燃料が噴射されるポート噴射式の内燃機関2である。
Next, the internal combustion engine 2 equipped with the spark plug 3 will be explained.
The internal combustion engine 2 of this embodiment includes a cylinder head 25, a cylinder block 26, and a piston 24 that reciprocates within a cylinder 240, as shown in FIG. A main combustion chamber 23 is formed surrounded by the cylinder head 25, cylinder block 26, and piston 24. The cylinder head 25 is formed with an intake port 210 and an exhaust port 220, and is provided with an intake valve 21 and an exhaust valve 22, respectively. A spark plug 3 is attached between an intake port 210 and an exhaust port 220 in the cylinder head 25. The internal combustion engine 2 of this embodiment is a port injection type internal combustion engine 2 in which fuel is injected into an intake port 210.

また、スパークプラグ3の先端は、主燃焼室23に露出している。つまり、スパークプラグ3の先端側に設けられた放電ギャップGは、主燃焼室23に露出している。 Further, the tip of the spark plug 3 is exposed to the main combustion chamber 23. That is, the discharge gap G provided at the tip side of the spark plug 3 is exposed to the main combustion chamber 23.

また、ピストン24の往復運動により、主燃焼室23の容積が随時変動する。そして、ピストン24の往復運動により、内燃機関2は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程によるサイクルを順次繰り返す。本形態の内燃機関2は、4ストロークエンジンである。 Further, due to the reciprocating movement of the piston 24, the volume of the main combustion chamber 23 changes from time to time. Due to the reciprocating movement of the piston 24, the internal combustion engine 2 sequentially repeats a cycle of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. The internal combustion engine 2 of this embodiment is a four-stroke engine.

より詳細には、吸気行程において、ピストン24が下がるとともに、吸気バルブ21が開くことにより、吸気ポート210から燃料を含む混合気が主燃焼室23内に流入する。そして、吸気バルブ21が閉じ、圧縮行程において、ピストン24が上死点まで上がることにより、吸い込まれた混合気を圧縮する。圧縮された混合気は、スパークプラグ3による主放電によって着火されることにより燃焼し、燃焼した混合気が膨張することでピストン24が下死点まで押し下げられる。次に、排気行程において、押し下げられたピストン24が慣性により上がるとともに、排気バルブ22が開き、燃焼した混合気が排気ポート220を通って主燃焼室23の外へと押し出される。そして、排気バルブ22が閉じ、吸気バルブ21が開弁すると共にピストン24が下がることにより主燃焼室23内に混合気を流入させる吸気行程へと続き、同様の行程を繰り返す。 More specifically, during the intake stroke, the piston 24 moves down and the intake valve 21 opens, so that the air-fuel mixture containing fuel flows into the main combustion chamber 23 from the intake port 210. Then, the intake valve 21 closes, and in the compression stroke, the piston 24 moves up to the top dead center, thereby compressing the intake air-fuel mixture. The compressed air-fuel mixture is ignited by the main discharge from the spark plug 3 and combusted, and the piston 24 is pushed down to the bottom dead center as the combusted air-fuel mixture expands. Next, in the exhaust stroke, the depressed piston 24 rises due to inertia, the exhaust valve 22 opens, and the combusted air-fuel mixture is forced out of the main combustion chamber 23 through the exhaust port 220. Then, the exhaust valve 22 closes, the intake valve 21 opens, and the piston 24 lowers, leading to an intake stroke in which the air-fuel mixture flows into the main combustion chamber 23, and the same stroke is repeated.

予備放電は、吸気行程初期の期間に実施される。ここで、吸気行程初期とは、吸気バルブ21の開弁から、例えば、90°CA(Crank Angleの略、クランク角)以下までの間の期間をいう。本形態において、予備放電は、タイミングT0から、吸気行程初期の期間が経過するまでの間に実施される。また、タイミングT0は、言い換えると、吸気バルブ21のみが開となる状態の開始タイミングでもある。 Preliminary discharge is performed during the initial period of the intake stroke. Here, the initial stage of the intake stroke refers to a period from the opening of the intake valve 21 to, for example, 90° CA (crank angle) or less. In this embodiment, the preliminary discharge is performed from timing T0 until the initial period of the intake stroke has elapsed. In other words, the timing T0 is also the start timing of the state in which only the intake valve 21 is open.

本形態の内燃機関2において、吸気行程が始まる直前であって、吸気バルブ21が開く前に、燃料を多く含む混合気であるリッチ混合気Rは、図3に示すごとく、吸気ポート210内に存在する。そして、図4に示すごとく、吸気バルブ21が開弁することにより、リッチ混合気Rは、主燃焼室23内へと流入する。その後、タイミングT0から、所定期間が経過した後に、図5に示すごとく、リッチ混合気Rは、スパークプラグ3の放電ギャップGに到達する。 In the internal combustion engine 2 of this embodiment, immediately before the intake stroke starts and before the intake valve 21 opens, the rich mixture R, which is the mixture containing a large amount of fuel, flows into the intake port 210 as shown in FIG. exist. Then, as shown in FIG. 4, when the intake valve 21 opens, the rich air-fuel mixture R flows into the main combustion chamber 23. Thereafter, after a predetermined period of time has elapsed from timing T0, the rich mixture R reaches the discharge gap G of the spark plug 3, as shown in FIG.

そして、評価試験4にて後述するように、予備放電は、吸気バルブ21が開くタイミング、及び排気バルブ22が閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミングT0から、40°のクランク角に相当する期間が経過するまでの間に実施することが好ましい。また、本形態において、予備放電期間は、20°CAである。 As will be described later in evaluation test 4, the preliminary discharge lasts for a period corresponding to a crank angle of 40° from timing T0, which is the later of the timing when the intake valve 21 opens and the timing when the exhaust valve 22 closes. It is preferable to carry out the procedure until the end of the period. Further, in this embodiment, the preliminary discharge period is 20° CA.

次に、点火装置1及び内燃機関2の制御装置5の構成について説明する。
本形態の点火装置1は、図2に示すごとく、点火コイル4と、スパークプラグ3と、バッテリ12とを有する。また、点火コイル4は、イグナイタ41と、コイル部42と、ダイオード43とを有する。また、点火装置1を制御する内燃機関2の制御装置5は、点火制御装置51と、バルブ制御部52とを有する。点火制御装置51は、主点火制御部511と、予備放電制御部512とを有する。
Next, the configurations of the ignition device 1 and the control device 5 for the internal combustion engine 2 will be explained.
The ignition device 1 of this embodiment includes an ignition coil 4, a spark plug 3, and a battery 12, as shown in FIG. Further, the ignition coil 4 includes an igniter 41, a coil portion 42, and a diode 43. Further, the control device 5 of the internal combustion engine 2 that controls the ignition device 1 includes an ignition control device 51 and a valve control section 52. The ignition control device 51 includes a main ignition control section 511 and a preliminary discharge control section 512.

本形態において、イグナイタ41は、駆動回路部411と、スイッチング素子412とを有する。駆動回路部411は、スイッチング素子412のオン・オフを制御する。スイッチング素子412としては、例えば、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタの略)や、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタの略)を用いることができる。 In this embodiment, the igniter 41 includes a drive circuit section 411 and a switching element 412. The drive circuit section 411 controls turning on and off of the switching element 412. As the switching element 412, for example, IGBT (abbreviation for insulated gate bipolar transistor) or MOSFET (abbreviation for MOS field effect transistor) can be used.

次に、スパークプラグ3における主放電の点火の制御について述べる。
本形態の点火装置1における主放電の点火は、図2に示すごとく、点火制御装置51の主点火制御部511によって制御されている。主点火制御部511からの点火信号に基づき、所定のタイミングにて、点火コイル4によってスパークプラグ3に高電圧を印加する。主点火制御部511は、クランク角センサ(図示略)により検出されるクランク角の情報をもとに、点火信号の発信を制御することができる。
Next, control of ignition of the main discharge in the spark plug 3 will be described.
Ignition of the main discharge in the ignition device 1 of this embodiment is controlled by the main ignition control section 511 of the ignition control device 51, as shown in FIG. Based on the ignition signal from the main ignition control section 511, a high voltage is applied to the spark plug 3 by the ignition coil 4 at a predetermined timing. The main ignition control unit 511 can control transmission of an ignition signal based on crank angle information detected by a crank angle sensor (not shown).

具体的には、主点火制御部511の点火信号に基づき、点火コイル4のイグナイタ41のオン・オフの切替えにより、バッテリ12の電圧を、一次コイル421と二次コイル422とからなるコイル部42にて昇圧して、スパークプラグ3に高電圧を印加する。これにより、スパークプラグ3の放電ギャップGに主放電を生じさせる。なお、点火コイル4のダイオード43は、二次電流の向きを、スパークプラグ3から二次コイル422に向かう向きに制限する役割を有する。ダイオード43のアノード側は二次コイル422に接続されており、カソード側は接地されている。 Specifically, based on the ignition signal from the main ignition control section 511, the igniter 41 of the ignition coil 4 is switched on and off to control the voltage of the battery 12 to the coil section 42, which consists of a primary coil 421 and a secondary coil 422. The voltage is increased at , and a high voltage is applied to the spark plug 3. This causes a main discharge to occur in the discharge gap G of the spark plug 3. Note that the diode 43 of the ignition coil 4 has a role of restricting the direction of the secondary current from the spark plug 3 to the direction toward the secondary coil 422. The anode side of the diode 43 is connected to the secondary coil 422, and the cathode side is grounded.

また、制御装置5のバルブ制御部52は、内燃機関2の運転条件に応じて、吸気バルブ21及び排気バルブ22の開閉タイミングを変化させる。本形態において、上記内燃機関2の運転条件とは、内燃機関2の回転数及び負荷である。 Further, the valve control unit 52 of the control device 5 changes the opening/closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 according to the operating conditions of the internal combustion engine 2. In this embodiment, the operating conditions of the internal combustion engine 2 are the rotation speed and load of the internal combustion engine 2.

次に、予備放電の制御について説明する。
点火制御装置51の予備放電制御部512は、予備放電の実施タイミングを制御する。予備放電制御部512は、バルブ制御部52が求めた吸気バルブ21及び排気バルブ22の開閉タイミングの情報に基づき、予備放電の実施タイミングを決定する。すなわち、バルブ制御部52が求めたタイミングT0以降に、予備放電の実施タイミングを決定する。
Next, control of preliminary discharge will be explained.
The preliminary discharge control section 512 of the ignition control device 51 controls the timing of preliminary discharge. The preliminary discharge control section 512 determines the timing for performing preliminary discharge based on the information on the opening/closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 determined by the valve control section 52. That is, the timing for performing preliminary discharge is determined after the timing T0 determined by the valve control unit 52.

そして、予備放電制御部512が決定した予備放電の実施タイミングに予備放電を生じるよう、点火コイル4に点火信号を送る。これにより、所望のタイミングにてスパークプラグ3の放電ギャップGに予備放電を生じさせる。 Then, an ignition signal is sent to the ignition coil 4 so that a preliminary discharge is generated at the preliminary discharge implementation timing determined by the preliminary discharge control unit 512. This causes preliminary discharge to occur in the discharge gap G of the spark plug 3 at a desired timing.

また、タイミングT0に対する予備放電の実施タイミングや、予備放電期間は、吸気行程初期の範囲内にて、運転条件等に応じて適宜決定される。 Further, the execution timing of the preliminary discharge with respect to the timing T0 and the preliminary discharge period are appropriately determined within the range of the initial stage of the intake stroke according to the operating conditions and the like.

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態の内燃機関用の点火装置1は、吸気行程初期の段階に、予備放電を実施するように構成されている。そのため、予備放電によって混合気に早期着火する懸念を抑制することができる。また、点火装置1は、タイミングT0以降に予備放電を実施するように構成されている。それゆえ、予備放電によって、励起された気体分子を効率よく生成することにより、主放電の要求電圧を低下させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。
Next, the effects of this embodiment will be explained.
The ignition device 1 for an internal combustion engine of this embodiment is configured to perform preliminary discharge at an early stage of the intake stroke. Therefore, it is possible to suppress the risk of early ignition of the air-fuel mixture due to preliminary discharge. Further, the ignition device 1 is configured to perform preliminary discharge after timing T0. Therefore, by efficiently generating excited gas molecules through the preliminary discharge, the required voltage for the main discharge can be lowered. As a result, ignitability can be improved.

また、主放電の要求電圧を低下させることにより、点火コイル4の発熱の抑制や、スパークプラグ3の電極消耗量を抑制することができる。その結果、点火コイル4及びスパークプラグ3の寿命を延ばすことができる。 Further, by lowering the required voltage for main discharge, it is possible to suppress heat generation in the ignition coil 4 and suppress the amount of electrode wear of the spark plug 3. As a result, the life of the ignition coil 4 and the spark plug 3 can be extended.

また、予備放電は、タイミングT0から、40°のクランク角に相当する期間が経過するまでの間に実施するよう構成されている。それゆえ、評価試験4にて後述するように、燃料を多く含むリッチ混合気Rが放電ギャップGに流入する前に予備放電を実施することができる。その結果、予備放電によって混合気が早期着火する懸念を抑制することができると共に、励起された気体分子を効率よく生成することができる。 Further, the preliminary discharge is configured to be performed from timing T0 until a period corresponding to a crank angle of 40 degrees has elapsed. Therefore, as will be described later in evaluation test 4, preliminary discharge can be performed before the rich mixture R containing a large amount of fuel flows into the discharge gap G. As a result, it is possible to suppress the risk of early ignition of the air-fuel mixture due to preliminary discharge, and to efficiently generate excited gas molecules.

また、予備放電の実施タイミングは、吸気バルブ21及び排気バルブ22の開閉タイミングの情報に基づき決定される。それゆえ、内燃機関2の運転条件にかかわらず、主放電の要求電圧を確実に低減させやすい。 Further, the timing for performing preliminary discharge is determined based on information on the opening/closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. Therefore, regardless of the operating conditions of the internal combustion engine 2, it is easy to reliably reduce the required voltage for main discharge.

また、本形態の点火装置1において、予備放電を実施するためには、特別な装置等を必要としない。それゆえ、点火装置1の大型化や高コスト化を避けつつ、主放電の要求電圧を低下させることができる。 Further, in the ignition device 1 of this embodiment, no special device or the like is required to perform preliminary discharge. Therefore, it is possible to reduce the required voltage for main discharge while avoiding an increase in the size and cost of the ignition device 1.

以上のごとく、本形態によれば、早期着火を防ぎつつ、着火性の向上を図ることができる内燃機関用の点火装置1を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the ignition device 1 for an internal combustion engine that can improve ignition performance while preventing early ignition.

(評価試験1)
実施形態1の点火装置1を用いて、以下の評価試験1を行った。評価試験1では、図6に示すごとく、吸気バルブ21の開弁及び排気バルブ22の閉弁のタイミングをおおよそ同じとして、予備放電の開始タイミング毎に、主放電の要求電圧低減効果を確認した。吸気バルブ21の開弁タイミングは、排気行程の上死点(TDC)後1°CAであり、排気バルブ22の閉弁タイミングは、排気行程のTDCである。なお、図6では、圧縮行程のTDCを基準として、圧縮上死点前(すなわちBTDC)のクランク角にて予備放電開始タイミングを示し、図6以降も同様とする。つまり、吸気バルブ21の開弁タイミングがBTDC359°CAであり、排気バルブ22の閉弁タイミングがBTDC360°CAである。すなわち、タイミングT0は、BTDC359°CAである。
(Evaluation test 1)
The following evaluation test 1 was conducted using the ignition device 1 of Embodiment 1. In evaluation test 1, as shown in FIG. 6, the opening timing of the intake valve 21 and the closing timing of the exhaust valve 22 were set to be approximately the same, and the required voltage reduction effect of the main discharge was confirmed at each start timing of the preliminary discharge. The opening timing of the intake valve 21 is 1° CA after the top dead center (TDC) of the exhaust stroke, and the closing timing of the exhaust valve 22 is the TDC of the exhaust stroke. In addition, in FIG. 6, the preliminary discharge start timing is shown at a crank angle before the compression top dead center (that is, BTDC) with TDC of the compression stroke as a reference, and the same applies to FIG. 6 and subsequent figures. That is, the opening timing of the intake valve 21 is BTDC 359° CA, and the valve closing timing of the exhaust valve 22 is BTDC 360° CA. That is, timing T0 is BTDC359°CA.

試験の条件は、エンジン回転数を1500rpm、予備放電期間を20°CAとした。また、各タイミングにおける要求電圧低減効果は、n=500の平均値として求めた。また、要求電圧低減効果は、予備放電を実施しない場合における主放電の要求電圧に対し、その要求電圧を何%低減できたかを示す。 The test conditions were an engine rotation speed of 1500 rpm and a preliminary discharge period of 20° CA. Further, the required voltage reduction effect at each timing was determined as an average value of n=500. Further, the required voltage reduction effect indicates by what percentage the required voltage can be reduced with respect to the required voltage of the main discharge in the case where the preliminary discharge is not performed.

本試験より、吸気行程初期の段階であって、タイミングT0以後に予備放電を実施したことにより、主放電の要求電圧低減効果が確認された。特に、吸気バルブ21の開弁直後であって、排気バルブ22の閉弁後であるBTDC359°CAから予備放電を開始した場合に、要求電圧低減効果が最も高い結果となった。リッチ混合気Rではない吸気ポート210からの新気に対し予備放電を行ったことにより、要求電圧低減効果を有する主要な活性種である励起されたN(窒素)分子が効率よく生成できたためと考えられる。また、予備放電の開始タイミングがBTDC330°CAの場合でも、ある程度の効果が確認された。一方、吸気行程初期の前の段階、すなわち排気行程の段階であるBTDC390°CAから予備放電を行っても、要求電圧低減効果はほとんど確認されなかった。また、BTDC320°CA以降から予備放電を行った場合も、要求電圧低減効果はほとんどないか、低い結果となった。燃焼後の混合気や、燃料を多く含むリッチ混合気Rに対し予備放電を行っても、充分に活性種が生成できなかったことが原因と考えられる。 From this test, it was confirmed that the effect of reducing the voltage required for main discharge was achieved by performing preliminary discharge after timing T0 at the early stage of the intake stroke. In particular, when preliminary discharge was started at BTDC 359° CA immediately after the intake valve 21 was opened and after the exhaust valve 22 was closed, the required voltage reduction effect was the highest. By performing preliminary discharge on the fresh air from the intake port 210, which is not a rich mixture R, excited N 2 (nitrogen) molecules, which are the main active species that have the effect of reducing the required voltage, were efficiently generated. it is conceivable that. Further, even when the preliminary discharge start timing was BTDC 330° CA, a certain degree of effect was confirmed. On the other hand, even if preliminary discharge was performed at BTDC 390° CA before the initial stage of the intake stroke, that is, at the stage of the exhaust stroke, almost no required voltage reduction effect was observed. Further, even when preliminary discharge was performed from BTDC 320° CA or later, the required voltage reduction effect was almost absent or low. This is thought to be because active species could not be sufficiently generated even if preliminary discharge was performed on the mixture after combustion or the rich mixture R containing a large amount of fuel.

(評価試験2)
また、実施形態1の点火装置1を用いて、以下の評価試験2を行った。評価試験2では、図7に示すごとく、評価試験1と比較し、吸気バルブ21の開弁を20°CA遅角させた。具体的には、吸気バルブ21の開弁時期がBTDC339°CAであり、排気バルブ22の閉弁時期がBTDC360°CAである。すなわち、タイミングT0は、BTDC339°CAである。その他は、評価試験1と同様の条件にて行った。
(Evaluation test 2)
Further, the following evaluation test 2 was conducted using the ignition device 1 of Embodiment 1. In evaluation test 2, as shown in FIG. 7, compared to evaluation test 1, the opening of the intake valve 21 was delayed by 20° CA. Specifically, the opening timing of the intake valve 21 is BTDC 339° CA, and the valve closing timing of the exhaust valve 22 is BTDC 360° CA. That is, timing T0 is BTDC339°CA. Other conditions were the same as those in Evaluation Test 1.

本試験においても、吸気行程初期の段階に予備放電を実施したことにより、主放電の要求電圧低減効果が確認された。特に、吸気バルブ21の開弁直後であって、排気バルブ22が閉弁しているBTDC339°CAから予備放電を開始した場合に、要求電圧低減効果が最も高い結果となった。また、予備放電の開始タイミングがBTDC320°CAまでは、ある程度の効果が確認された。一方、評価試験1と同様に、吸気行程初期の前の段階では、予備放電を行っても、要求電圧低減効果はほとんどない結果となった。また、BTDC300°CA以降から予備放電を行った場合も、要求電圧低減効果はほとんどないか、低い結果となった。評価試験1と同様の原因が考えられる。 In this test as well, the effect of reducing the voltage required for main discharge was confirmed by performing preliminary discharge at the early stage of the intake stroke. In particular, when preliminary discharge was started at BTDC 339° CA immediately after the intake valve 21 was opened and the exhaust valve 22 was closed, the required voltage reduction effect was the highest. In addition, a certain degree of effect was confirmed until the preliminary discharge start timing was 320° CA BTDC. On the other hand, as in Evaluation Test 1, at the stage before the initial stage of the intake stroke, even if preliminary discharge was performed, there was almost no effect of reducing the required voltage. Further, even when preliminary discharge was performed from BTDC 300° CA or later, the required voltage reduction effect was almost absent or low. The same cause as in evaluation test 1 can be considered.

(評価試験3)
また、実施形態1の点火装置1を用いて、以下の評価試験3を行った。評価試験3では、図8に示すごとく、評価試験1と比較し、吸気バルブ21の開弁を20°CA進角させた。具体的には、吸気バルブ21の開弁時期がBTDC379°CAであり、排気バルブ22の閉弁時期がBTDC360°CAである。すなわち、タイミングT0は、BTDC360°CAである。また、本試験では、図8に示すごとく、吸気バルブ21及び排気バルブ22の双方が開弁しているオーバーラップ期間が存在する。その他は、評価試験1と同様の条件にて行った。
(Evaluation test 3)
Further, the following evaluation test 3 was conducted using the ignition device 1 of the first embodiment. In evaluation test 3, as shown in FIG. 8, compared to evaluation test 1, the opening of the intake valve 21 was advanced by 20° CA. Specifically, the opening timing of the intake valve 21 is BTDC 379° CA, and the valve closing timing of the exhaust valve 22 is BTDC 360° CA. That is, timing T0 is BTDC360°CA. Furthermore, in this test, as shown in FIG. 8, there is an overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are open. Other conditions were the same as those in Evaluation Test 1.

本試験においても、吸気行程初期の段階に予備放電を実施することにより、主放電の要求電圧低減効果が確認された。特に、吸気バルブ21が開弁しており、排気バルブ22が閉弁した直後のBTDC360°CAから予備放電を開始した場合において、要求電圧低減効果が最も高い結果となった。一方、吸気バルブ21の開弁直後であるBTDC379°CAから予備放電を開始した場合、つまり、吸気バルブ21及び排気バルブ22の双方が開弁しているオーバーラップ期間から予備放電を開始した場合は、要求電圧低減効果はほとんどない結果となった。オーバーラップ期間に予備放電を実施した場合の当該結果は、吸気ポート210からのリッチ混合気Rではない新気に対し予備放電を行っているものの、主放電発生前に、生成された活性種が排気ポート220を通じて外部に排出されたことが原因と考えられる。一方、吸気行程初期の前の段階や、BTDC320°CA以降から予備放電を行った場合、要求電圧低減効果はほとんどないか、低い結果となった。評価試験1と同様の原因が考えられる。 In this test as well, the effect of reducing the voltage required for main discharge was confirmed by performing preliminary discharge at the early stage of the intake stroke. In particular, when the intake valve 21 was open and the preliminary discharge was started at BTDC 360° CA immediately after the exhaust valve 22 was closed, the required voltage reduction effect was the highest. On the other hand, if the preliminary discharge is started from BTDC379°CA immediately after the intake valve 21 is opened, that is, if the preliminary discharge is started from the overlap period when both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are open, , the result was that there was almost no effect of reducing the required voltage. The results obtained when preliminary discharge is performed during the overlap period are that although preliminary discharge is performed on fresh air that is not a rich mixture R from the intake port 210, the generated active species are generated before the main discharge occurs. This is thought to be due to the exhaust being exhausted to the outside through the exhaust port 220. On the other hand, when preliminary discharge was performed before the initial stage of the intake stroke or after BTDC 320° CA, the required voltage reduction effect was almost absent or low. The same cause as in evaluation test 1 can be considered.

(評価試験4)
実施形態1の点火装置1において、以下の評価試験4を行った。評価試験4では、双方のバルブ21、22の開閉タイミング、エンジン回転数は評価試験1と同様とした。そして、図9~図11に示すごとく、吸気行程初期直前のBTDC360°CAからBTDC320°CAにかけて、吸気ポート210からのリッチ混合気Rの流れのシミュレーションを行った。なお、図9~図11は、評価試験1の図6における、それぞれBTDC360°CA、BTDC330°CA、BTDC320°CAのときに対応する内燃機関2の状況を示す。
(Evaluation test 4)
In the ignition device 1 of Embodiment 1, the following evaluation test 4 was conducted. In evaluation test 4, the opening/closing timing of both valves 21 and 22 and the engine speed were the same as in evaluation test 1. Then, as shown in FIGS. 9 to 11, the flow of the rich mixture R from the intake port 210 was simulated from BTDC 360° CA to BTDC 320° CA immediately before the beginning of the intake stroke. 9 to 11 show the situations of the internal combustion engine 2 corresponding to BTDC 360° CA, BTDC 330° CA, and BTDC 320° CA in FIG. 6 of Evaluation Test 1, respectively.

排気バルブ22が閉弁した直後であって、吸気バルブ21が開弁する前のBTDC360°CAの時点において、リッチ混合気Rは、図9に示すごとく、吸気ポート210内に存在している。そして、排気バルブ22が閉弁した状態であって、図10に示すごとく、吸気バルブ21が開弁した後のBTDC330°CAの時点において、リッチ混合気Rは、主燃焼室23内に流入する。そして、図11に示すごとく、BTDC320°CAの時点において、リッチ混合気Rは、スパークプラグ3の放電ギャップGにまで到達した結果となった。つまり、タイミングT0から40°CA経過した後に、リッチ混合気Rは、放電ギャップGに流入した結果となった。 Immediately after the exhaust valve 22 closes and before the intake valve 21 opens, at BTDC 360° CA, the rich mixture R exists in the intake port 210, as shown in FIG. Then, with the exhaust valve 22 closed, the rich mixture R flows into the main combustion chamber 23 at 330° CA BTDC after the intake valve 21 is opened, as shown in FIG. . As shown in FIG. 11, the rich mixture R reached the discharge gap G of the spark plug 3 at BTDC 320° CA. In other words, the rich mixture R flows into the discharge gap G after 40° CA from the timing T0.

(実施形態2)
本形態の点火装置1は、予備放電の短絡頻度の予測に基づいて、予備放電の実施タイミングを決定するよう構成された形態である。
(Embodiment 2)
The ignition device 1 of this embodiment is configured to determine the timing of performing preliminary discharge based on the prediction of the short-circuit frequency of preliminary discharge.

本形態の点火装置1は、予備放電の実施タイミングと、内燃機関2の運転条件と、予備放電の短絡頻度との関係を予め求めたマップに基づいて、予備放電の実施タイミングを決定するよう構成されている。 The ignition device 1 of the present embodiment is configured to determine the timing of performing preliminary discharge based on a map obtained in advance of the relationship between the timing of performing preliminary discharge, the operating conditions of internal combustion engine 2, and the short-circuit frequency of preliminary discharge. has been done.

本形態の点火装置1は、上記マップに基づいて、短絡頻度が少ないと予測される期間に予備放電を実施するように構成されている。短絡頻度が少ないときに予備放電を実施することにより、安定してグロー放電を継続でき、これにより、活性種を効率的に生成することができる。一方、短絡頻度が多いときに予備放電を実施するとアーク放電になりやすく、電気エネルギーが熱となり、活性種を効率的に生成しにくい。 The ignition device 1 of this embodiment is configured to perform preliminary discharge during a period when the frequency of short circuits is predicted to be low based on the above map. By performing preliminary discharge when the frequency of short circuits is low, glow discharge can be stably continued, and active species can thereby be efficiently generated. On the other hand, if preliminary discharge is performed when there is a high frequency of short circuits, arc discharge is likely to occur, electrical energy becomes heat, and it is difficult to efficiently generate active species.

本形態において、上記マップは、予め実験等を行うことによって作成される。そして、内燃機関2の運転条件を変更しながら、予備放電の短絡を検出することにより、当該マップのためのデータを取得する。予備放電の実施タイミングを決定する予備放電制御部512は、当該マップを備える。内燃機関2の運転条件は、例えば、内燃機関2の回転数や負荷等である。 In this embodiment, the map is created by conducting an experiment or the like in advance. Then, data for the map is acquired by detecting a short circuit in the preliminary discharge while changing the operating conditions of the internal combustion engine 2. The preliminary discharge control unit 512 that determines the timing of performing preliminary discharge includes the map. The operating conditions of the internal combustion engine 2 include, for example, the rotation speed and load of the internal combustion engine 2.

予備放電の短絡は、図12に示すごとく、点火コイル4の二次電流を測定することによって検出する。短絡頻度は、予め二次電流の基準値を定めておき、図12中に丸印で示すごとく、所定期間内に二次電流が基準値を下回った回数を測定し、その回数を短絡頻度として計算する。なお、予備放電の短絡頻度の検出にあたり、二次電流の測定値をハイパスフィルタ(HPF)処理してもよい。また、二次電流の代わりに、一次電圧で短絡頻度を検出してもよい。 A short circuit in the preliminary discharge is detected by measuring the secondary current of the ignition coil 4, as shown in FIG. To determine the short-circuit frequency, a reference value for the secondary current is determined in advance, and the number of times the secondary current falls below the reference value within a predetermined period is measured, as shown by the circle in Figure 12, and the number of times is determined as the short-circuit frequency. calculate. Note that in detecting the short-circuit frequency of preliminary discharge, the measured value of the secondary current may be subjected to high-pass filter (HPF) processing. Furthermore, the short circuit frequency may be detected using the primary voltage instead of the secondary current.

予備放電制御部512は、内燃機関2の運転条件毎に、予備放電の短絡頻度を上記マップとして記憶している。つまり、予備放電制御部512は、効果的な予備放電実施が可能な短絡頻度の少ない期間を、運転条件毎にマップとして記憶している。そして、予備放電制御部512は、内燃機関2の運転条件のデータを受信して当該マップと照合し、予備放電の短絡頻度が少ないと予測される期間にて、予備放電を実施するように制御する。
その他は、実施形態1と同様である。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
The preliminary discharge control unit 512 stores the short circuit frequency of preliminary discharge as the above-mentioned map for each operating condition of the internal combustion engine 2. That is, the pre-discharge control unit 512 stores, as a map, a period with a low frequency of short circuits during which effective pre-discharge can be carried out for each operating condition. Then, the preliminary discharge control unit 512 receives data on the operating conditions of the internal combustion engine 2, compares it with the map, and controls the preliminary discharge to be performed during a period when the short circuit frequency of the preliminary discharge is predicted to be low. do.
The rest is the same as in the first embodiment.
Note that among the symbols used in the second embodiment and subsequent embodiments, the same symbols as those used in the previously described embodiments represent the same components as those in the previously described embodiments, unless otherwise specified.

本形態の点火装置1は、予備放電の実施タイミングと、内燃機関2の運転条件と、予備放電の短絡頻度との関係を予め求めたマップに基づいて、予備放電の実施タイミングを決定するよう構成されている。つまり、予備放電は、短絡頻度が少ないと予測される期間に実施するよう構成されている。それゆえ、後述する評価試験5にて説明するように、主放電の要求電圧低減効果を一層向上させることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
The ignition device 1 of the present embodiment is configured to determine the timing of performing preliminary discharge based on a map obtained in advance of the relationship between the timing of performing preliminary discharge, the operating conditions of internal combustion engine 2, and the short-circuit frequency of preliminary discharge. has been done. In other words, the preliminary discharge is configured to be performed during a period when the frequency of short circuits is expected to be low. Therefore, as will be explained in Evaluation Test 5 below, the effect of reducing the voltage required for main discharge can be further improved.
Other than that, it has the same effects as Embodiment 1.

(評価試験5)
実施形態2の点火装置1を用いて、以下の評価試験5を行った。評価試験5では、図13に示すごとく、評価試験1と同じ運転条件において、吸気行程初期の予備放電の短絡頻度と、予備放電の開始タイミング毎の要求電圧低減効果を測定した。短絡頻度は、それぞれ1°CAの期間での短絡回数を測定した。また、それぞれのタイミングにおける短絡頻度は、n=50の平均値として求めた。その他は、評価試験1と同様の条件にて行った。
(Evaluation test 5)
The following evaluation test 5 was conducted using the ignition device 1 of Embodiment 2. In evaluation test 5, as shown in FIG. 13, under the same operating conditions as evaluation test 1, the short-circuit frequency of preliminary discharge at the beginning of the intake stroke and the required voltage reduction effect at each preliminary discharge start timing were measured. The short circuit frequency was determined by measuring the number of short circuits in a period of 1° CA. Moreover, the short circuit frequency at each timing was determined as an average value of n=50. Other conditions were the same as those in Evaluation Test 1.

図13に示すごとく、短絡頻度が相対的に少ないBTDC359°CAのタイミングで予備放電を開始したときにおいて、要求電圧低減効果が最も高い結果となった。一方、短絡頻度が最大となるBTDC330°CAや、BTDC300°CAのタイミングで予備放電を開始した場合、BTDC359°CAのタイミングで開始した場合と比較し、要求電圧低減効果が低い結果となった。短絡頻度が相対的に少ないときに予備放電を行うことによって、安定してグロー放電を継続でき、これにより、活性種の生成が効率的に行われたと考えられる。 As shown in FIG. 13, when preliminary discharge was started at a timing of 359° CA BTDC, where the frequency of short circuits is relatively low, the required voltage reduction effect was the highest. On the other hand, when preliminary discharge was started at the timing of BTDC 330° CA or BTDC 300° CA, where the short circuit frequency is maximum, the required voltage reduction effect was lower than when it was started at the BTDC 359° CA timing. It is considered that by performing preliminary discharge when the frequency of short circuits is relatively low, glow discharge can be continued stably, and that active species can be generated efficiently.

(実施形態3)
本形態の点火装置1は、図14に示すごとく、予備放電の要否を判定する予備放電要否判定部53を備えた形態である。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 14, the ignition device 1 of this embodiment includes a preliminary discharge necessity determining section 53 that determines whether preliminary discharge is necessary.

本形態において、内燃機関2の制御装置5は、図14に示すごとく、予備放電要否判定部53を備える。予備放電要否判定部53は、図15に示すごとく、予め設定した主放電の要求電圧の基準値に基づき、運転条件毎に、予備放電の必要性を判断する。そして、予備放電要否判定部53は、予備放電が不要と判断したとき、予備放電制御部512に対し、予備放電を行わないよう指令する。 In this embodiment, the control device 5 of the internal combustion engine 2 includes a preliminary discharge necessity determining section 53, as shown in FIG. As shown in FIG. 15, the preliminary discharge necessity determination unit 53 determines the necessity of preliminary discharge for each operating condition based on a preset reference value of the required voltage for main discharge. When the preliminary discharge necessity determination section 53 determines that preliminary discharge is not necessary, it instructs the preliminary discharge control section 512 not to perform preliminary discharge.

主放電の要求電圧が高くなる要因としては、例えば、〔1〕吸気圧、〔2〕目標EGR(Exhaust Gas Recirculationの略、排気再循環)量、〔3〕目標主点火時期、〔4〕筒内温度、〔5〕実圧縮比等の運転時のパラメータがある。〔1〕吸気圧及び〔2〕目標EGR量は大きいほど、〔3〕目標主点火時期はTDCに近いほど主放電の要求電圧は高くなる。また、〔4〕筒内温度は低いほど、〔5〕実圧縮比は高いほど主放電の要求電圧は高くなる。 Factors that increase the required voltage for main discharge include, for example, [1] intake pressure, [2] target EGR (exhaust gas recirculation) amount, [3] target main ignition timing, and [4] cylinder There are operating parameters such as internal temperature and [5] actual compression ratio. [1] The larger the intake pressure and [2] the target EGR amount, and the closer [3] the target main ignition timing is to TDC, the higher the required voltage for main discharge becomes. Furthermore, [4] the lower the in-cylinder temperature, and [5] the higher the actual compression ratio, the higher the required voltage for main discharge.

例えば、〔1〕~〔5〕のパラメータの要求電圧上昇への寄与度をそれぞれA~Eで表した場合、図15に示すごとく、これらの合計から要求電圧推定値を決定することができる。そして、上記パラメータの寄与度の合計から決定される要求電圧推定値が基準値を超えた場合、予備放電が実施される。 For example, if the contribution of parameters [1] to [5] to the required voltage increase is expressed as A to E, respectively, the estimated required voltage value can be determined from the sum of these parameters, as shown in FIG. Then, if the required voltage estimated value determined from the total contribution of the parameters exceeds the reference value, preliminary discharge is performed.

つまり、図15中における条件1~3は、異なる3つの運転条件を示す。そして、それぞれの運転条件において、主放電の要求電圧推定値が基準値よりも低い場合(図15における条件1、2の場合)、予備放電要否判定部53は、予備放電制御部512に対し、予備放電を行わないよう指令する。一方、主放電の要求電圧推定値が基準値以上の場合(図15における条件3の場合)、予備放電を行うよう指令する。 That is, conditions 1 to 3 in FIG. 15 indicate three different operating conditions. Then, under each operating condition, if the estimated required voltage for main discharge is lower than the reference value (in the case of conditions 1 and 2 in FIG. , instructs not to perform preliminary discharge. On the other hand, if the estimated required voltage for main discharge is greater than or equal to the reference value (condition 3 in FIG. 15), a command is issued to perform preliminary discharge.

次に、予備放電制御部512の制御について、図16のフローチャートに従って説明する。まず、ステップS1において、予備放電制御部512は、予備放電要否判定部53の指令に基づいて、予備放電が必要な運転条件か否かを判断する。予備放電が不要な運転条件の場合、再度ステップS1に戻り、改めて予備放電の要否を判断する。一方、予備放電が必要な運転条件と判断した場合、ステップS2へと進む。 Next, the control of the preliminary discharge control section 512 will be explained according to the flowchart of FIG. 16. First, in step S1, the preliminary discharge control section 512 determines whether or not the operating conditions require preliminary discharge, based on a command from the preliminary discharge necessity determination section 53. If the operating conditions do not require preliminary discharge, the process returns to step S1 and it is again determined whether preliminary discharge is necessary. On the other hand, if it is determined that the operating conditions require preliminary discharge, the process proceeds to step S2.

ステップS2において、予備放電制御部512は、バルブ制御部52からの信号に基づき、吸気バルブ21及び排気バルブ22の双方が開弁しているバルブオーバーラップ状態か否かを判断する。バルブオーバーラップ状態である場合、ステップS3へと進み、バルブ制御部52からの信号に基づき、排気バルブ22が閉弁するタイミングを読み込み、ステップS5へと進む。一方、ステップS2において、バルブオーバーラップ状態でないと判断した場合、ステップS4に進み、バルブ制御部52からの信号に基づき、吸気バルブ21が開弁するタイミングを読み込み、ステップS5へと進む。 In step S2, the preliminary discharge control unit 512 determines whether or not the valve overlap state is in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are open, based on the signal from the valve control unit 52. If the valves are in the valve overlap state, the process proceeds to step S3, where the timing at which the exhaust valve 22 closes is read based on the signal from the valve control section 52, and the process proceeds to step S5. On the other hand, if it is determined in step S2 that the valves are not overlapped, the process proceeds to step S4, where the timing at which the intake valve 21 opens is read based on the signal from the valve control section 52, and the process proceeds to step S5.

ステップS5において、予備放電制御部512は、予備放電タイミングの判断を行い、ステップS6にて、点火コイル4に対し、予備放電出力信号を出力する。
その他は、実施形態1と同様である。
In step S5, the preliminary discharge control section 512 determines the preliminary discharge timing, and in step S6, outputs a preliminary discharge output signal to the ignition coil 4.
The rest is the same as in the first embodiment.

本形態の点火装置1は、予備放電要否判定部53を備える。それゆえ、予備放電が不要と判断した場合、予備放電を実施しないよう制御することができる。それゆえ、点火コイル4の発熱の抑制や、スパークプラグ3の電極消耗量を抑制することができる。その結果、点火コイル4及びスパークプラグ3の寿命を延ばすことができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
The ignition device 1 of this embodiment includes a preliminary discharge necessity determining section 53. Therefore, if it is determined that preliminary discharge is unnecessary, control can be performed so that preliminary discharge is not performed. Therefore, it is possible to suppress the heat generation of the ignition coil 4 and the amount of electrode wear of the spark plug 3. As a result, the life of the ignition coil 4 and the spark plug 3 can be extended.
Other than that, it has the same effects as Embodiment 1.

上記実施形態1~3において、内燃機関2は吸気ポート噴射式である。ただし、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と、直噴用の燃料噴射弁の双方を備えた内燃機関であってもよい In the first to third embodiments described above, the internal combustion engine 2 is of the intake port injection type. However , the internal combustion engine may include both a fuel injection valve for intake port injection and a fuel injection valve for direct injection .

また、上記実施形態1~3において、予備放電期間を20°CAとする例を示した。ただし、内燃機関2の運転条件等により、予備放電期間を変更することができる。予備放電期間は、例えば、20°CA未満とすることができる。また、予備放電期間は、20°CAよりも長くすることができる。 Further, in the first to third embodiments described above, an example was shown in which the preliminary discharge period was 20° CA. However, the preliminary discharge period can be changed depending on the operating conditions of the internal combustion engine 2 and the like. The pre-discharge period can be, for example, less than 20° CA. Further, the preliminary discharge period can be made longer than 20° CA.

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.

1 点火装置
2 内燃機関
21 吸気バルブ
22 排気バルブ
3 スパークプラグ
31 絶縁碍子
321 先端突出部
32 中心電極
33 ハウジング
331 接地電極
G 放電ギャップ
T0 吸気バルブが開くタイミング、及び排気バルブが閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミング
1 Ignition device 2 Internal combustion engine 21 Intake valve 22 Exhaust valve 3 Spark plug 31 Insulator 321 Tip protrusion 32 Center electrode 33 Housing 331 Ground electrode G Discharge gap T0 The later of the intake valve opening timing and the exhaust valve closing timing your timing

Claims (2)

筒状の絶縁碍子(31)と、該絶縁碍子の内側に保持されると共に該絶縁碍子の先端側に先端突出部(321)を突出させた中心電極(32)と、上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング(33)と、該ハウジングに接続されると共に、上記先端突出部との間に放電ギャップ(G)を形成する接地電極(331)と、を有するスパークプラグ(3)を有し、
上記スパークプラグが備えられた内燃機関(2)の吸気行程初期の段階であって、上記内燃機関の吸気バルブ(21)が開くタイミング、及び上記内燃機関の排気バルブ(22)が閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミング(T0)以後に、予備放電を実施するように構成されており
上記予備放電は、上記吸気バルブが開くタイミング、及び上記排気バルブが閉じるタイミングのうち、遅い方のタイミングから、40°のクランク角に相当する期間が経過するまでの間に実施するよう構成されており、
上記予備放電を実施した後、主放電を実施することにより、混合気を着火させるよう構成されており、
上記内燃機関は、上記吸気バルブを備えた吸気ポート(210)を有し、上記内燃機関は、上記吸気ポートに燃料が噴射されるポート噴射式の内燃機関である、内燃機関用の点火装置(1)。
A cylindrical insulator (31), a center electrode (32) held inside the insulator and having a tip protrusion (321) protruding from the tip side of the insulator, A spark plug (3) having a cylindrical housing (33) held on the side, and a ground electrode (331) connected to the housing and forming a discharge gap (G) between the tip protrusion and the spark plug (33). ),
The initial stage of the intake stroke of the internal combustion engine (2) equipped with the spark plug, the timing at which the intake valve (21) of the internal combustion engine opens and the timing at which the exhaust valve (22) of the internal combustion engine closes. , the preliminary discharge is performed after the later timing (T0),
The preliminary discharge is configured to be performed between the timing when the intake valve opens and the timing when the exhaust valve closes, whichever is later, until a period corresponding to a crank angle of 40 degrees has elapsed. Ori,
After performing the preliminary discharge, the main discharge is performed to ignite the air-fuel mixture,
The internal combustion engine has an intake port (210) equipped with the intake valve, and the internal combustion engine is a port injection type internal combustion engine in which fuel is injected into the intake port. 1).
上記予備放電の実施タイミングと、上記内燃機関の運転条件と、上記予備放電の短絡頻度との関係を予め求めたマップに基づいて、上記予備放電の実施タイミングを決定するよう構成されている、請求項1に記載の内燃機関用の点火装置。 The system is configured to determine the implementation timing of the preliminary discharge based on a map obtained in advance of the relationship between the execution timing of the preliminary discharge, the operating conditions of the internal combustion engine, and the short-circuit frequency of the preliminary discharge. Item 1. An ignition device for an internal combustion engine according to item 1 .
JP2019221401A 2019-12-06 2019-12-06 Ignition system for internal combustion engines Active JP7363438B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019221401A JP7363438B2 (en) 2019-12-06 2019-12-06 Ignition system for internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019221401A JP7363438B2 (en) 2019-12-06 2019-12-06 Ignition system for internal combustion engines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021092158A JP2021092158A (en) 2021-06-17
JP7363438B2 true JP7363438B2 (en) 2023-10-18

Family

ID=76312032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019221401A Active JP7363438B2 (en) 2019-12-06 2019-12-06 Ignition system for internal combustion engines

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7363438B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7743371B2 (en) * 2022-06-16 2025-09-24 Astemo株式会社 Internal combustion engine control device and internal combustion engine control method
WO2026058532A1 (en) * 2024-09-12 2026-03-19 株式会社デンソー Internal combustion engine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3975695B2 (en) * 2001-06-25 2007-09-12 日産自動車株式会社 Self-igniting engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021092158A (en) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7813866B2 (en) Fuel injection control device of internal combustion engine
JP4873250B2 (en) Pre-ignition detection device for vehicle engine
CN105247204B (en) The control system of internal combustion engine
JP6445928B2 (en) Ignition device for internal combustion engine
JP2014173560A (en) Ignition control device of internal combustion engine
JP7363438B2 (en) Ignition system for internal combustion engines
CN108533437A (en) Variable compression ratio is controlled with pressure reactive piston
US11939943B2 (en) Ignition apparatus for internal combustion engine
JP2006037812A (en) Engine valve characteristic control device
US10519879B2 (en) Determining in-cylinder pressure by analyzing current of a spark plug
JP2006046140A (en) Internal combustion engine, operation control device for internal combustion engine, and operation control method
WO2025094563A1 (en) Control device of spark ignition type hydrogen engine and control method of spark ignition type hydrogen engine
US9291141B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
US20180238292A1 (en) Ignition device for internal combustion engine
JP7251900B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2020101120A (en) Valve timing control device and valve timing control method
JP7123476B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4220736B2 (en) Start control device for spark ignition type internal combustion engine
JP5035262B2 (en) Internal combustion engine with plasma ignition device
JP2016114039A (en) Ignitor of internal combustion engine
WO2026058532A1 (en) Internal combustion engine
JP2006037727A (en) Control device for internal combustion engine
JP2007262926A (en) Combustion control device for compression self-ignition engine
JP4884516B2 (en) Ignition control device for internal combustion engine
JP7056229B2 (en) Premixed compression ignition engine controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230704

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230712

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230824

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230918

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7363438

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151