JP2010261395A - Ignition control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の点火制御装置において、より適切に混合気を点火することを可能とする。
【解決手段】内燃機関の点火制御装置(10)は、2次電流である第1電流を発生可能な第1コイル(220a)と、2次電流である第2電流を発生可能な第2コイル(220b)と、2次電流が供給されることで放電可能な第1点火プラグ(230a)と、2次電流が供給されることで放電可能な第2点火プラグ(230b)と、第1電流を、第1点火プラグ及び第2点火プラグのうちいずれか一方の点火プラグに供給可能であると共に、第2電流を、いずれか一方の点火プラグに供給可能なスイッチ素子(220a、220b)と、第1電流及び第2電流を、内燃機関の運転状態に応じた所定タイミングで、いずれか一方の点火プラグに夫々供給するように、スイッチ素子を制御する制御手段(100)とを備える。
【選択図】図2In an ignition control device for an internal combustion engine, an air-fuel mixture can be ignited more appropriately.
An ignition control device (10) for an internal combustion engine includes a first coil (220a) capable of generating a first current as a secondary current and a second coil capable of generating a second current as a secondary current. (220b), a first spark plug (230a) that can be discharged by being supplied with a secondary current, a second spark plug (230b) that can be discharged by being supplied with a secondary current, and a first current Switch elements (220a, 220b) capable of supplying a second current to either one of the first spark plug and the second spark plug, and a second current, Control means (100) for controlling the switch element is provided so as to supply the first current and the second current to either one of the spark plugs at a predetermined timing according to the operating state of the internal combustion engine.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、内燃機関の点火制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of an ignition control device for an internal combustion engine.
この種の装置として、特許文献1等には、各気筒の点火プラグが専用の点火コイルに接続され、夫々の点火コイルをその気筒の点火時に駆動する内燃機関の点火装置について開示されている。特に、位相が360°異なる点火コイルの二次側が相互に接続され、並列に接続された各点火コイルに同一方向の電流が流れることを許容するダイオードを有する点火装置について開示されている。 As this type of device, Patent Literature 1 discloses an ignition device for an internal combustion engine in which the ignition plug of each cylinder is connected to a dedicated ignition coil, and each ignition coil is driven when the cylinder is ignited. In particular, there is disclosed an ignition device having a diode in which secondary sides of ignition coils whose phases are different from each other by 360 ° are connected to each other and a current is allowed to flow in each ignition coil connected in parallel.
また、特許文献2には、内燃機関用の重ね放電式点火装置について開示されている。特に、点火コイルの2次側に得られる高出力電流に別途に設けられた昇圧回路の出力電流を加算的に重畳する等の処理を施した、所謂、重ね放電式点火装置に関する技術について開示されている。 Patent Document 2 discloses a multi-discharge ignition device for an internal combustion engine. In particular, a technique relating to a so-called overlap discharge type ignition device is disclosed in which processing such as additionally superimposing an output current of a booster circuit provided separately on a high output current obtained on the secondary side of the ignition coil is performed. ing.
また、特許文献3には、1点点火エンジンの既存の制御ユニットを多点点火に適用を可能とした点火装置について開示されている。特に、気筒の異なるメイン点火プラグとサブ点火プラグとを1つの点火コイルで点火する点火装置に関する技術について開示されている。 Patent Document 3 discloses an ignition device that can apply an existing control unit of a one-point ignition engine to multipoint ignition. In particular, a technique relating to an ignition device that ignites a main ignition plug and a sub ignition plug having different cylinders with one ignition coil is disclosed.
また、特許文献4には、3個以上の点火プラグを直列配置し、且つスワール生成手段を備えるエンジンにおいて、サブ点火プラグの点火エネルギをメイン点火プラグより大きく、またはサブ点火プラグの放電期間を長く設定する点火装置に関する技術について開示されている。 Further, in Patent Document 4, in an engine having three or more spark plugs arranged in series and having swirl generation means, the ignition energy of the sub spark plug is larger than that of the main spark plug or the discharge period of the sub spark plug is made longer. A technique related to an ignition device to be set is disclosed.
また、特許文献5には、ピストン又は燃焼室壁面の一部に複数のサブ点火を配置し、中央付近にメイン点火を配置し、メインとサブを電気的に直列に接続し、サブ間は電気的に並列に接続する点火装置に関する技術について開示されている。 In Patent Document 5, a plurality of sub-ignitions are arranged on a part of the piston or the wall surface of the combustion chamber, a main ignition is arranged near the center, the main and the sub are electrically connected in series, In particular, a technique related to an ignition device connected in parallel is disclosed.
また、特許文献6には、コイル内に別途、DC/DCを搭載し、電流量を可変にする点火装置に関する技術について開示されている。 Patent Document 6 discloses a technique related to an ignition device in which DC / DC is separately mounted in a coil and the amount of current is variable.
また、特許文献7には、点火プラグのイオン電流により失火を検出する技術について開示されている
また、特許文献8及び特許文献9には、検出された点火プラグの電極間の漏洩電流によって、点火プラグの絶縁碍子の表面にカーボンなどの物質が付着して当該点火プラグの電極間の抵抗値(即ち、絶縁抵抗)が低下する現象、所謂、点火プラグのくすぶりを検出する技術について開示されている。
Patent Document 7 discloses a technique for detecting misfire based on an ion current of a spark plug. Also, Patent Document 8 and Patent Document 9 disclose ignition by a leakage current between detected spark plug electrodes. There is disclosed a technique for detecting a so-called smoldering of a spark plug, a phenomenon in which a substance such as carbon adheres to the surface of the insulator of the plug and the resistance value (that is, insulation resistance) between the electrodes of the spark plug decreases. .
しかしながら、上述した特許文献1等によれば、点火プラグにおいて、要求される放電状態は、内燃機関の運転状態に応じて異なるため、混合気を適切に点火することができない可能性があるという技術的な問題点が生じる。 However, according to Patent Document 1 and the like described above, the required discharge state of the spark plug differs depending on the operating state of the internal combustion engine, and therefore there is a possibility that the air-fuel mixture cannot be properly ignited. Problems arise.
そこで、本発明は、例えば上記の問題点に鑑みなされたものであり、より適切に混合気を点火することが可能な内燃機関の点火制御装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an ignition control device for an internal combustion engine that can ignite an air-fuel mixture more appropriately.
上記課題を解決するために、本発明に係る第1の内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の気筒に設けられる点火プラグの点火制御装置であって、2次電流である第1電流を発生可能な第1コイルと、2次電流である第2電流を発生可能な第2コイルと、前記2次電流が供給されることで放電可能な第1点火プラグと、前記2次電流が供給されることで放電可能な第2点火プラグと、前記発生された第1電流を、前記第1点火プラグ及び前記第2点火プラグのうちいずれか一方の点火プラグに供給可能であると共に、前記発生された第2電流を、前記いずれか一方の点火プラグに供給可能なスイッチ素子と、前記第1電流及び前記第2電流を、前記内燃機関の運転状態に応じた所定タイミングで、前記いずれか一方の点火プラグに夫々供給するように、前記スイッチ素子を制御する制御手段とを備える。 In order to solve the above problems, a first internal combustion engine ignition control device according to the present invention is an ignition control device for a spark plug provided in a cylinder of an internal combustion engine, and generates a first current as a secondary current. A first coil capable of generating a second current that is a secondary current, a first spark plug that can be discharged by being supplied with the secondary current, and the secondary current being supplied The second spark plug that can be discharged by the discharge and the generated first current can be supplied to any one of the first spark plug and the second spark plug, and the generated A switching element capable of supplying the second current to any one of the spark plugs, and supplying the first current and the second current at a predetermined timing according to an operating state of the internal combustion engine. Supply each spark plug Sea urchin, and a control means for controlling said switching element.
上記課題を解決するために、本発明に係る第2の内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の気筒に設けられる点火プラグの点火制御装置であって、2次電流である第1電流を発生可能な第1コイルと、2次電流である第2電流を発生可能な第2コイルと、前記2次電流が供給されることで放電可能な第1点火プラグと、前記2次電流が供給されることで放電可能な第2点火プラグと、前記発生された第1電流を、前記第1点火プラグ及び前記第2点火プラグのうちいずれか一方の点火プラグに供給可能であると共に、前記発生された第2電流を、前記いずれか一方の点火プラグに供給可能なスイッチ素子と、前記気筒内での燃焼状態を特定する特定手段と、前記第1電流及び前記第2電流を、前記特定された燃焼状態に応じた所定タイミングで、前記いずれか一方の点火プラグに夫々供給するように、前記スイッチ素子を制御する制御手段とを備える。 In order to solve the above problems, a second internal combustion engine ignition control apparatus according to the present invention is an ignition control apparatus for an ignition plug provided in a cylinder of an internal combustion engine, and generates a first current as a secondary current. A first coil capable of generating a second current that is a secondary current, a first spark plug that can be discharged by being supplied with the secondary current, and the secondary current being supplied The second spark plug that can be discharged by the discharge and the generated first current can be supplied to any one of the first spark plug and the second spark plug, and the generated A switching element capable of supplying the second current to any one of the spark plugs, a specifying means for specifying a combustion state in the cylinder, and the specified the first current and the second current. At a predetermined timing according to the combustion state Wherein to each supplied to one of the spark plugs, and a control means for controlling said switching element.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。 The operation and other advantages of the present invention will become apparent from the best mode for carrying out the invention described below.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
(基本構成)
最初に、図1を参照し、本発明の第1実施形態に係る内燃機関の点火制御装置の基本構成について説明する。ここに、図1は、第1実施形態に係る内燃機関の点火制御装置を図式的に示した模式図である。
(First embodiment)
(Basic configuration)
First, a basic configuration of an ignition control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the internal combustion engine ignition control apparatus according to the first embodiment.
図1に示されるように、第1実施形態に係る内燃機関の点火制御装置10は、ECU100、及び、エンジン300を備えて構成されている。 As shown in FIG. 1, the internal combustion engine ignition control apparatus 10 according to the first embodiment includes an ECU 100 and an engine 300.
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、車両10の動作全体を制御する電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の点火制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述される放電状態のパターンの切り替え制御処理を実行することが可能に構成されている。 The ECU 100 is an electronic control unit that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and controls the entire operation of the vehicle 10. It is an example of a “control device”. The ECU 100 is configured to execute a discharge state pattern switching control process, which will be described later, in accordance with a control program stored in the ROM.
尚、ECU100は、本発明に係る「内燃機関の点火制御装置」の一例として機能する一体の電子制御ユニットである。従って、本発明に係る「制御手段」における各動作は、全てECU100によって実行される。但し、本発明に係る各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれらは、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。 The ECU 100 is an integrated electronic control unit that functions as an example of the “ignition control device for an internal combustion engine” according to the present invention. Therefore, all the operations in the “control unit” according to the present invention are executed by the ECU 100. However, the physical, mechanical and electrical configurations of the respective means according to the present invention are not limited to this, and for example, these include various computer systems such as a plurality of ECUs, various processing units, various controllers or microcomputer devices. Etc. may be configured.
エンジン300は、車両10の動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列4気筒ガソリンエンジンである。尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室においてガソリン、アルコール又はそれらの混合燃料等各種形態を採り得る燃料が燃焼した際に発生する動力の少なくとも一部を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等の機関出力軸を介して車両の車軸に出力可能な機関であり、且つ燃料が、例えば電子制御式インジェクタ等の噴射手段を介して気筒内部に直接噴射される所謂「直噴」と称される形態を有する機関を包括する概念である。但し、燃料の一部が直噴の形態の下で噴射される限りにおいて、本発明に係る内燃機関には、吸気ポートに燃料を噴射する噴射手段が備わっていてもよい。即ち、本発明に係る内燃機関は、所謂二系統噴射型の内燃機関であってもよい。 The engine 300 is an in-line four-cylinder gasoline engine that is configured to function as a power source of the vehicle 10 and is an example of the “internal combustion engine” according to the present invention. The "internal combustion engine" in the present invention has, for example, a plurality of cylinders, and when a fuel that can take various forms such as gasoline, alcohol, or a mixed fuel thereof is burned in a combustion chamber in each of the plurality of cylinders. It is an engine that can output at least part of the generated power to a vehicle axle via an engine output shaft such as a crankshaft via a mechanical transmission path such as a piston and a connecting rod, and the fuel For example, it is a concept encompassing an engine having a so-called “direct injection” mode in which fuel is directly injected into a cylinder via injection means such as an electronically controlled injector. However, as long as a part of the fuel is injected under the form of direct injection, the internal combustion engine according to the present invention may be provided with injection means for injecting fuel into the intake port. That is, the internal combustion engine according to the present invention may be a so-called dual injection internal combustion engine.
エンジン300は、気筒301内において燃焼室に点火プラグ(符号省略)の一部が露出してなる点火装置200による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン303の往復運動を、コネクティングロッド304を介してクランクシャフト305の回転運動に変換することが可能に構成されている。 The engine 300 burns the air-fuel mixture through an ignition operation by an ignition device 200 in which a part of an ignition plug (not shown) is exposed in a combustion chamber in the cylinder 301, and is generated according to the explosion force caused by the combustion. The reciprocating motion of the piston 303 can be converted into the rotational motion of the crankshaft 305 via the connecting rod 304.
クランクシャフト305近傍には、クランクシャフト305の回転位置(即ち、クランク角)を検出するクランクポジションセンサ306が設置されている。このクランクポジションセンサ306は、ECU100(不図示)と電気的に接続されており、ECU100では、このクランクポジションセンサ306から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン300の回転速度が算出される構成となっている。 In the vicinity of the crankshaft 305, a crank position sensor 306 that detects the rotational position (ie, crank angle) of the crankshaft 305 is installed. The crank position sensor 306 is electrically connected to the ECU 100 (not shown), and the ECU 100 calculates the rotational speed of the engine 300 based on the crank angle signal output from the crank position sensor 306. It has become.
尚、エンジン300は、紙面と垂直な方向に4本の気筒301が直列に配されてなる直列4気筒エンジンであるが、個々の気筒301の構成は相互に等しいため、図1においては一の気筒301についてのみ説明を行うこととする。また、本発明に係る内燃機関における気筒数及び各気筒の配列形態は、エンジン300のものに限定されず、例えば、6気筒、8気筒或いは12気筒エンジンであってもよいし、V型、水平対向型等であってもよく、各種の態様を採ることが可能である。 The engine 300 is an in-line four-cylinder engine in which four cylinders 301 are arranged in series in a direction perpendicular to the paper surface. However, since the configurations of the individual cylinders 301 are equal to each other, in FIG. Only the cylinder 301 will be described. Further, the number of cylinders and the arrangement form of each cylinder in the internal combustion engine according to the present invention are not limited to those of the engine 300, and may be, for example, a 6-cylinder, 8-cylinder, or 12-cylinder engine, V-type, horizontal It may be a facing type or the like, and can take various forms.
エンジン300において、外部から吸入された空気は吸気管307を通過し、吸気ポート310を介して吸気バルブ311の開弁時に気筒301内部へ導かれる。一方で、気筒内部301には、インジェクタ312における燃料噴射弁が露出しており、燃料を直接気筒内部に噴射することが可能に構成されている。インジェクタ312から噴射された燃料は、吸気バルブ311の開弁時に吸入された吸入空気と混合され、上述した混合気となる。 In the engine 300, air sucked from the outside passes through the intake pipe 307 and is guided into the cylinder 301 through the intake port 310 when the intake valve 311 is opened. On the other hand, the fuel injection valve in the injector 312 is exposed in the cylinder interior 301, so that fuel can be directly injected into the cylinder. The fuel injected from the injector 312 is mixed with the intake air sucked when the intake valve 311 is opened, and becomes the above-described mixture.
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介して図示せぬ高圧ポンプに供給される。高圧ポンプは、この燃料を、各気筒に共有され且つ燃料を高圧状態で貯留可能に構成された不図示のコモンレールに対し圧送供給する。コモンレールには、気筒301各々に対応するインジェクタ312が接続されており、気筒301各々において気筒301内部に直接燃料が噴射される構成となっている。 The fuel is stored in a fuel tank (not shown), and is supplied to a high pressure pump (not shown) via a delivery pipe (not shown) by the action of a feed pump (not shown). The high-pressure pump pumps and supplies this fuel to a common rail (not shown) that is shared by each cylinder and configured to be able to store the fuel in a high-pressure state. An injector 312 corresponding to each cylinder 301 is connected to the common rail, and fuel is directly injected into the cylinder 301 in each cylinder 301.
点火プラグを有する点火装置200は、燃焼室330の上部において電極が燃焼室230内に臨むようにして配置されており、点火電極に要求放電電圧が印加されると火花を飛ばす。これにより、混合ガスが燃焼する。特に、点火プラグは、所謂、イオン電流を検出可能なイオン電流センサを有する。このイオン電流センサは、例えばイオン電流検出回路であり、より詳細には、ツェナーダイオード、コンデンサ、イオン電流検出抵抗、反転増幅回路等から構成される。このイオン電流センサとECUとによって、本発明に係る「失火特定手段」、「特定手段」が構成されている。燃焼室330は、気筒の内部において、ピストン303よりも上側の空間をいう。ピストン303は、燃焼室330での燃焼に伴い、気筒の内部を往復運動する。つまり、燃焼室330の容積や、気筒内の圧力はピストン303の位置に応じて変化する。気筒内圧力センサ332は、気筒内の圧力を検出する。ピストン303の往復運動は、コネクションロッド304を介してクランクシャフト305の回転運動に変換され、これが当該エンジン300の出力となる。尚、気筒内圧力センサ332によって、本発明に係る「失火特定手段」、「特定手段」が構成されている。 The ignition device 200 having an ignition plug is disposed in the upper part of the combustion chamber 330 so that the electrode faces the combustion chamber 230, and when a required discharge voltage is applied to the ignition electrode, a spark is blown. Thereby, the mixed gas burns. In particular, the spark plug has a so-called ion current sensor capable of detecting an ion current. The ion current sensor is, for example, an ion current detection circuit, and more specifically includes a Zener diode, a capacitor, an ion current detection resistor, an inverting amplification circuit, and the like. The ion current sensor and the ECU constitute “misfire identification means” and “identification means” according to the present invention. The combustion chamber 330 is a space above the piston 303 inside the cylinder. The piston 303 reciprocates in the cylinder along with the combustion in the combustion chamber 330. That is, the volume of the combustion chamber 330 and the pressure in the cylinder change according to the position of the piston 303. The in-cylinder pressure sensor 332 detects the pressure in the cylinder. The reciprocating motion of the piston 303 is converted into the rotational motion of the crankshaft 305 via the connection rod 304, and this becomes the output of the engine 300. The in-cylinder pressure sensor 332 constitutes “misfire identification means” and “identification means” according to the present invention.
気筒301内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ311の開閉に連動して開閉する排気バルブ313の開弁時に排気ポート314を介して排気管315に導かれる。 The air-fuel mixture burned in the cylinder 301 becomes exhaust gas, and is led to the exhaust pipe 315 via the exhaust port 314 when the exhaust valve 313 that opens and closes in conjunction with opening and closing of the intake valve 311 is opened.
一方、吸気管307における、吸気ポート310の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ308が配設されている。このスロットルバルブ308は、ECU100と電気的に接続されたスロットルバルブモータ309によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ECU100は、基本的にはアクセル開度に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ309を制御するが、スロットルバルブモータ309の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ308は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。 On the other hand, on the upstream side of the intake port 310 in the intake pipe 307, a throttle valve 308 for adjusting the amount of intake air related to the intake air guided through a cleaner (not shown) is disposed. The throttle valve 308 is configured such that its drive state is controlled by a throttle valve motor 309 electrically connected to the ECU 100. The ECU 100 basically controls the throttle valve motor 309 so as to obtain a throttle opening corresponding to the accelerator opening, but without the driver's intention through the operation control of the throttle valve motor 309. It is also possible to adjust the throttle opening. That is, the throttle valve 308 is configured as a kind of electronically controlled throttle valve.
排気管315には、三元触媒316が設置されている。三元触媒316は、エンジン300から排出されるCO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、及びNOx(窒素酸化物)を夫々浄化することが可能な触媒である。尚、触媒装置の採り得る形態は三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、NSR触媒(NOx吸蔵還元触媒)或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。 A three-way catalyst 316 is installed in the exhaust pipe 315. The three-way catalyst 316 is a catalyst capable of purifying CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), and NOx (nitrogen oxide) discharged from the engine 300, respectively. In addition, the form which a catalyst apparatus can take is not limited to a three-way catalyst, For example, instead of or in addition to a three-way catalyst, various catalysts such as an NSR catalyst (NOx storage reduction catalyst) or an oxidation catalyst may be installed.
また、排気管315には、エンジン300の排気の空燃比、例えば酸素、一酸化炭素、炭化水素等の排気の含有成分を検出することが可能に構成された排気センサ317が設置されている。尚、排気センサ317によって、本発明に係る「失火特定手段」が構成されている。更に、気筒301を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン300を冷却するために循環供給される冷却水(LLC)に係る冷却水温を検出するための水温センサ318が配設されている。水温センサ318は、ECU100と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ECU100により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。 Further, the exhaust pipe 315 is provided with an exhaust sensor 317 configured to detect an air-fuel ratio of the exhaust of the engine 300, for example, a component of exhaust such as oxygen, carbon monoxide, and hydrocarbons. The exhaust sensor 317 constitutes the “misfire identification means” according to the present invention. Further, the water jacket installed in the cylinder block that accommodates the cylinder 301 is provided with a water temperature sensor 318 for detecting the cooling water temperature related to the cooling water (LLC) that is circulated and supplied to cool the engine 300. ing. The water temperature sensor 318 is electrically connected to the ECU 100, and the detected cooling water temperature is grasped by the ECU 100 at a constant or indefinite detection cycle.
排気管315及びその周辺には、以下のような装置が備わる。排気バルブ313は、排気行程において開弁され、その他の圧縮、燃焼、及び吸入行程において閉弁され、燃焼室330内から排気を適宜排出する。排気再循環(Exhaust Gas Recirculation:EGR)装置329は、排気の一部を、EGR管333を介して吸気管307に環流させる。この環流量(即ち、EGR量)は、EGR管333に管路に設置されたEGR弁(不図示)の開度に応じて調整される。EGR弁開度センサ(不図示)は、EGR弁の開度乃至EGR量を検出する。 The exhaust pipe 315 and its surroundings are equipped with the following devices. The exhaust valve 313 is opened in the exhaust stroke, closed in other compression, combustion, and intake strokes, and exhaust is appropriately discharged from the combustion chamber 330. An exhaust gas recirculation (EGR) device 329 circulates part of the exhaust gas to the intake pipe 307 via the EGR pipe 333. This ring flow rate (that is, EGR amount) is adjusted according to the opening degree of an EGR valve (not shown) installed in the EGR pipe 333 in the pipeline. An EGR valve opening sensor (not shown) detects the opening of the EGR valve or the EGR amount.
ここで、本発明に係る内燃機関では、例えば、内燃機関における物理的又は機械的な構成要素相互間の直接的な接触を防止する、或いは当該構成要素の焼き付きを防止する等の目的から、例えば気筒301を収容するシリンダブロック下方に設置されたオイルパン等に一時的に貯留される、例えばエンジンオイル等の潤滑油が、例えば電気駆動式或いは機械駆動式等の各種形態を採り得る吐出手段、或いは更にオイルストレーナ等の吸引手段を適宜含み得る概念としての循環手段の作用により、例えば予め物理的に又は機械的に構築された循環経路内を循環供給される構成となっている。 Here, in the internal combustion engine according to the present invention, for example, for the purpose of preventing direct contact between physical or mechanical components in the internal combustion engine or preventing seizure of the components, for example, Discharge means that is temporarily stored in an oil pan or the like installed below a cylinder block that accommodates the cylinder 301, for example, lubricating oil such as engine oil can take various forms such as electric drive type or mechanical drive type, Alternatively, it is configured to be circulated and supplied, for example, in a circulation path that is physically or mechanically constructed in advance by the action of the circulation means as a concept that may appropriately include suction means such as an oil strainer.
例えば、吸気バルブ308及び排気バルブ311を駆動する、例えば吸気カム、吸気カムシャフト、排気カム及び排気カムシャフト(いずれも符号省略)等を含み得る吸気動弁系及び排気動弁系は、シリンダブロック上部に位置する金属製のシリンダヘッドに収容されている。シリンダヘッド内に収容されるこれら吸気動弁系及び排気動弁系には、エンジンオイルが循環供給され、各部の動作の潤滑化及び焼き付き防止が図られる構成となっている。また、気筒301内部においても、例えばクランクシャフト305、コネクティングロッド304及びピストン303相互間の、更にはピストン303と気筒301内壁(即ち、ボア)との間の摺動を円滑化するために、エンジンオイルが循環供給され、動作の潤滑化及び各部の焼き付き防止が図られる構成となっている。 For example, an intake valve system and an exhaust valve system that drive the intake valve 308 and the exhaust valve 311 and can include, for example, an intake cam, an intake camshaft, an exhaust cam and an exhaust camshaft (both of which are omitted in the reference numerals) It is accommodated in a metal cylinder head located at the top. Engine oil is circulated and supplied to these intake valve system and exhaust valve system housed in the cylinder head so that the operation of each part is lubricated and seizure prevention is achieved. Also, in the cylinder 301, for example, in order to facilitate sliding between the crankshaft 305, the connecting rod 304 and the piston 303, and further between the piston 303 and the inner wall (ie, the bore) of the cylinder 301, Oil is circulated and supplied, so that the operation is lubricated and each part is prevented from being seized.
一方、このようにエンジン300の各部に循環供給されるエンジンオイルは、シリンダブロック下方に設置されたオイルパンに一時的に貯留される構成となっている。当該オイルパンには、電気駆動式のポンプたる電動オイルポンプを含む循環装置(不図示)が設置されており、オイルパンに貯留されたエンジンオイルを、不図示の循環供給路を介して上述した各種対象部位に循環供給することが可能に構成されている。この電動オイルポンプは、ECU100と電気的に接続されており、ECU100の制御によって、その駆動状態が制御される構成となっている。尚、エンジンオイルの循環形態は、エンジン300における各部の動作の潤滑化及び焼き付き防止を図り得る限りにおいて本実施形態のものに限定されず各種態様を採ってよい。 On the other hand, the engine oil circulated and supplied to each part of the engine 300 is temporarily stored in an oil pan installed below the cylinder block. The oil pan is provided with a circulation device (not shown) including an electric oil pump as an electrically driven pump, and the engine oil stored in the oil pan is described above via a circulation supply path (not shown). It is configured to be able to circulate and supply various target parts. The electric oil pump is electrically connected to the ECU 100, and the driving state is controlled by the control of the ECU 100. The engine oil circulation mode is not limited to that of the present embodiment as long as the operation of each part in the engine 300 can be lubricated and seizure prevention can be achieved, and various modes may be adopted.
(点火装置の基本構成)
次に、図2及び図3を参照して、本実施形態に係る点火装置の基本構成について説明する。ここに、図2は、本実施形態に係る点火装置の基本構成を図式的に示したブロック図である。尚、図2において、上述した図1と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。また、図3は、本実施形態に係る点火装置内のコイル部の基本構成を図式的に示したブロック図である。
(Basic configuration of ignition device)
Next, with reference to FIG.2 and FIG.3, the basic composition of the ignition device which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a block diagram schematically showing the basic configuration of the ignition device according to this embodiment. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. FIG. 3 is a block diagram schematically showing the basic configuration of the coil section in the ignition device according to the present embodiment.
図2に示されるように、本実施形態に係る点火装置200は、コイル部(所謂、コイルパッケージ)210a、210b、210c、210d、スイッチ素子(所謂、スイッチング素子)220a、220b、220c、220d、及び、点火プラグ230a、230b、230c、230dを備えて構成されている。本実施形態に係るスイッチ素子は、例えばトランジスタによって構成され、電子回路の電流を流したり、電流を流さなかったりする作用、所謂、スイッチ作用を実現可能に構成されている。 As shown in FIG. 2, the ignition device 200 according to the present embodiment includes coil portions (so-called coil packages) 210a, 210b, 210c, 210d, switch elements (so-called switching elements) 220a, 220b, 220c, 220d, And it is provided with spark plugs 230a, 230b, 230c, and 230d. The switch element according to the present embodiment is configured by, for example, a transistor, and is configured to be able to realize an action of flowing an electric current of an electronic circuit or not flowing an electric current, a so-called switch action.
ECU100の制御下で、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を点火する場合、先ず、ECU100は、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を燃焼させるための点火信号IGをコイル部210aに向けて出力する。と同時に又は相前後して、ECU100は、コイル部210aから点火プラグ230aへの2次電流(以下、適宜、電流と称す)の流れを許可させるスイッチ信号SWをスイッチ素子220aに向けて出力する。次に、このスイッチ信号SWがスイッチ素子220aに入力されると、スイッチ素子220aは、コイル部210aにおいて発生した電流を点火プラグ230aへ向けて実際に流す。この電流に応じて、点火プラグ230aにおいて、放電火花が発生し、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気は燃焼する。 When the mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is ignited under the control of the ECU 100, first, the ECU 100 coils an ignition signal IG for burning the mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a. Output to the unit 210a. At the same time or before and after, the ECU 100 outputs a switch signal SW for allowing the flow of a secondary current (hereinafter, appropriately referred to as a current) from the coil unit 210a to the spark plug 230a toward the switch element 220a. Next, when the switch signal SW is input to the switch element 220a, the switch element 220a actually causes the current generated in the coil part 210a to flow toward the spark plug 230a. In response to this current, a spark is generated in the spark plug 230a, and the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is combusted.
より詳細には、図3に示されるように、コイル部210aは、トランジスタ211a、1次側コイル212a、2次側コイル213a、ダイオード214aを備えて構成されている。典型的には、ダイオード214a、高耐圧ダイオードであることが好ましい。これにより、2次電流の逆流を効果的に防止できる。 More specifically, as shown in FIG. 3, the coil unit 210a includes a transistor 211a, a primary side coil 212a, a secondary side coil 213a, and a diode 214a. Typically, a diode 214a and a high voltage diode are preferable. Thereby, the backflow of the secondary current can be effectively prevented.
ECU100からトランジスタ211aに向けて点火信号IGが出力されると、1次側コイル212aに電流が流れ、2次側コイル213aに高電圧が発生する。コイル部210aの2次側コイル213aから点火プラグ230aへの電流の流れと電圧の印加とを許可させるスイッチ信号SWに応じて、スイッチ素子220aは、2次側コイル213aで発生した高電圧を点火プラグ230aに実際に印加させる。この印加された高電圧に応じて、点火プラグ230aの放電ギャップGapにおいて、放電火花が発生し、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気は燃焼する。 When the ignition signal IG is output from the ECU 100 toward the transistor 211a, a current flows through the primary coil 212a and a high voltage is generated at the secondary coil 213a. The switch element 220a ignites the high voltage generated in the secondary coil 213a in response to the switch signal SW that allows the current flow from the secondary coil 213a of the coil part 210a to the spark plug 230a and the application of voltage. The plug 230a is actually applied. In response to the applied high voltage, a discharge spark is generated in the discharge gap Gap of the spark plug 230a, and the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a burns.
概ね同様にして、ECU100の制御下で、気筒(#2)21bの燃焼室の混合気を点火する場合、先ず、ECU100は、気筒(#2)21bの燃焼室の混合気を燃焼させるための点火信号IGをコイル部210bに向けて出力する。と同時に又は相前後して、ECU100は、コイル部210bから点火プラグ230bへの電流の流れを許可させるスイッチ信号SWをスイッチ素子220bに向けて出力する。次に、このスイッチ信号SWがスイッチ素子220bに入力されると、スイッチ素子220bは、コイル部210bにおいて発生した電流を点火プラグ230bへ向けて実際に流す。この電流に応じて、点火プラグ230bにおいて、放電火花が発生し、気筒(#2)21bの燃焼室の混合気は燃焼する。 In a similar manner, when the mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 2) 21b is ignited under the control of the ECU 100, first, the ECU 100 burns the mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 2) 21b. The ignition signal IG is output toward the coil part 210b. At the same time or before and after, the ECU 100 outputs a switch signal SW that allows a current flow from the coil part 210b to the spark plug 230b to the switch element 220b. Next, when the switch signal SW is input to the switch element 220b, the switch element 220b actually causes the current generated in the coil portion 210b to flow toward the spark plug 230b. In response to this current, a spark is generated in the spark plug 230b, and the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 2) 21b is combusted.
より詳細には、図3に示されるように、コイル部210bは、トランジスタ211b、1次側コイル212b、2次側コイル213b、ダイオード214bを備えて構成されている。 More specifically, as shown in FIG. 3, the coil unit 210b includes a transistor 211b, a primary side coil 212b, a secondary side coil 213b, and a diode 214b.
ECU100からトランジスタ211bに向けて点火信号IGが出力されると、1次側コイル212bに電流が流れ、2次側コイル213bに高電圧が発生する。コイル部210bの2次側コイル213bから点火プラグ230bへの電流の流れと電圧の印加とを許可させるスイッチ信号SWに応じて、スイッチ素子220bは、2次側コイル213bで発生した高電圧を点火プラグ230bに実際に印加させる。この印加された高電圧に応じて、点火プラグ230bの放電ギャップGapにおいて、放電火花が発生し、気筒(#2)21bの燃焼室の混合気は燃焼する。 When the ignition signal IG is output from the ECU 100 to the transistor 211b, a current flows through the primary side coil 212b and a high voltage is generated at the secondary side coil 213b. The switch element 220b ignites the high voltage generated in the secondary coil 213b in response to the switch signal SW that permits the current flow from the secondary coil 213b of the coil part 210b to the ignition plug 230b and the application of voltage. The plug 230b is actually applied. In response to the applied high voltage, a discharge spark is generated in the discharge gap Gap of the spark plug 230b, and the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 2) 21b burns.
尚、気筒(#3)21c及び気筒(#4)21dの燃焼室の混合気を点火する場合についても、上述した気筒(#1)21a及び気筒(#2)21bと概ね同様なので、説明を省略する。 Note that the case of igniting the air-fuel mixture in the combustion chambers of the cylinder (# 3) 21c and the cylinder (# 4) 21d is substantially the same as the cylinder (# 1) 21a and the cylinder (# 2) 21b described above. Omitted.
特に、本実施形態に係るスイッチ素子220a、220b、220c、220dは、コイル部210a、210b、210c、210dから点火プラグ230a、230b、230c、230dへ向かって流れる電流の流路を夫々変更可能であるように構成されている。次に、これらのスイッチ素子の動作原理について説明する。 In particular, the switch elements 220a, 220b, 220c, and 220d according to the present embodiment can change the flow paths of currents that flow from the coil portions 210a, 210b, 210c, and 210d toward the spark plugs 230a, 230b, 230c, and 230d, respectively. It is configured to be. Next, the operating principle of these switch elements will be described.
(スイッチ素子)
ここで、図4を参照して、本実施形態に係るスイッチ素子220a、220b、220c、220dの動作原理について説明する。ここに、図4は、本実施形態に係るスイッチ素子の動作の種類を概念的に示した表である。
(Switch element)
Here, with reference to FIG. 4, the operation principle of the switch elements 220a, 220b, 220c, and 220d according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a table conceptually showing the type of operation of the switch element according to the present embodiment.
図4に示されるように、スイッチ素子の動作には、3種類ある。 As shown in FIG. 4, there are three types of operation of the switch element.
即ち、1種類目のスイッチ素子の動作は、一のコイル部から、この一のコイル部にとって基準となる点火プラグに向かって電流を流す「タイプA」の動作である。ここに、本実施形態に係る「基準となる点火プラグ」とは、一のコイル部と最優先で1対1に対応付けられている点火プラグを意味する。典型的には、上述の図2及び図3に示されているように、コイル部210aには最優先で(言い換えると、1次的には、原則的には、デフォールト的には)点火プラグ230aが1対1に対応付けられている。コイル部210bには最優先で点火プラグ230bが1対1に対応付けられている。コイル部210cには最優先で点火プラグ230cが1対1に対応付けられている。コイル部210dには最優先で点火プラグ230dが1対1に対応付けられている。但し、コイル部は、2次的には(言い換えると、例外的には)、この基準となる点火プラグを除く他の点火プラグへ電流を流すことも可能である。 That is, the operation of the first type of switch element is a “type A” operation in which a current flows from one coil portion toward a spark plug that serves as a reference for the one coil portion. Here, the “reference spark plug” according to the present embodiment means a spark plug that has one-to-one correspondence with one coil portion with the highest priority. Typically, as shown in FIGS. 2 and 3 described above, the spark plug has the highest priority (in other words, in principle, in principle, the default) in the coil portion 210a. 230a is associated with one to one. The spark plug 230b is associated with the coil part 210b on a one-to-one basis with the highest priority. The spark plug 230c is associated with the coil part 210c on a one-to-one basis with the highest priority. The spark plug 230d is associated with the coil portion 210d on a one-to-one basis with the highest priority. However, the coil portion can also flow current to other spark plugs except for the reference spark plug, secondarily (in other words, exceptionally).
具体的には、図4中の「タイプA」に示されているように、スイッチ素子において、電流の入力口Piから、出力口Poへ向かう電流の流れを許可するスイッチ信号(以下、適宜、このスイッチ信号を「スイッチ信号SWA」と称す)に応じて、入力口Piから出力口Poへ実際に電流が流れる。特に、スイッチ素子の電流の入力口Piは、一のコイル部に接続されていると共に、スイッチ素子の電流の出力口Poは、一のコイル部に対応した一の点火プラグ、即ち、一のコイル部にとって基準となる点火プラグに接続されている。 Specifically, as shown in “Type A” in FIG. 4, in the switch element, a switch signal that permits the flow of current from the current input port Pi to the output port Po (hereinafter, as appropriate, In response to this switch signal (referred to as “switch signal SWA”), current actually flows from the input port Pi to the output port Po. In particular, the current input port Pi of the switch element is connected to one coil part, and the current output port Po of the switch element is one spark plug corresponding to one coil part, that is, one coil. It is connected to a spark plug which is a reference for the part.
2種類目のスイッチ素子の動作は、一のコイル部から、この一のコイル部にとって基準となる点火プラグを除く他の点火プラグに電流を流す「タイプB」の動作である。具体的には、図4中の「タイプB」に示されているように、スイッチ素子において、電流の入力口Piから、出力口Poへ向かう電流の流れを禁止すると共に、スイッチ素子において、電流の入力口Piから、共有口Psへ向かう電流の流れを許可するスイッチ信号(以下、適宜、このスイッチ信号を「スイッチ信号SWB」と称す)に応じて、入力口Piから共有口Psへ実際に電流が流れる。ここに本実施形態に係る「スイッチ素子の共有口Ps」とは、スイッチ素子220a、220b、220c、220dの間で相互に電流の授受を行うための電流の流路を意味する。即ち、一のスイッチ素子は、一のスイッチ素子自らに入力された電流を、共有口Psを介して、当該一のスイッチ素子を除く他のスイッチ素子に向かって電流を流すことが可能である。加えて、一のスイッチ素子は、当該一のスイッチ素子を除く他のスイッチ素子を流れる電流を、共有口Psを介して、一のスイッチ素子の出力口Poに向かって流すことが可能である。 The operation of the second type of switch element is a “type B” operation in which a current is passed from one coil portion to another spark plug other than the spark plug serving as a reference for the one coil portion. Specifically, as shown in “Type B” in FIG. 4, in the switch element, the flow of current from the current input port Pi to the output port Po is prohibited, and in the switch element, In response to a switch signal that permits the flow of current from the input port Pi to the shared port Ps (hereinafter, this switch signal is referred to as “switch signal SWB” as appropriate), the input port Pi actually transfers to the shared port Ps. Current flows. Here, the “switch element sharing port Ps” according to the present embodiment means a current flow path for mutually transferring current between the switch elements 220a, 220b, 220c, and 220d. That is, one switch element can pass a current input to one switch element itself toward another switch element other than the one switch element via the shared port Ps. In addition, one switch element can flow the current flowing through the other switch elements except the one switch element toward the output port Po of the one switch element via the shared port Ps.
3種類目のスイッチ素子の動作は、一のコイル部から、一のコイル部にとって基準となる点火プラグに向かって電流を流すことに加えて、一のコイル部と異なる他のコイル部から一のコイル部にとって基準となる点火プラグに向かって電流を流す「タイプC」の動作である。具体的には、図4中の「タイプC」に示されているように、スイッチ素子において、電流の入力口Piから、出力口Poへ向かう電流の流れを許可すると共に、スイッチ素子において、電流の共有口Psから、入力口Piへ向かう電流の流れを許可するスイッチ信号(以下、適宜、このスイッチ信号を「スイッチ信号SWC」と称す)に応じて、入力口Piから出力口Poへ実際に電流が流れると共に、共有口Psから出力口Poへ実際に電流が流れる。 The operation of the third type of switching element is not only to allow a current to flow from one coil part toward a reference spark plug for one coil part, but also from one coil part to another coil part. This is a “type C” operation in which a current flows toward a spark plug that serves as a reference for the coil section. Specifically, as shown in “type C” in FIG. 4, in the switch element, the current flow from the current input port Pi to the output port Po is permitted, and in the switch element, In response to a switch signal that permits a current flow from the common port Ps to the input port Pi (hereinafter, this switch signal is referred to as “switch signal SWC” as appropriate), the input port Pi is actually connected to the output port Po. As current flows, current actually flows from the shared port Ps to the output port Po.
(多気筒のスイッチ素子間での電流の授受動作の具体例)
次に、図5を参照して、本実施形態に係る4つの気筒に夫々対応した4つのスイッチ素子間での電流の授受動作の具体例について説明する。ここに、図5は、本実施形態に係る4気筒での点火時期を図式的に示したダイアグラム(図5(a))、及び、スイッチ素子の動作の種類を概念的に示した表(図5(b))である。尚、図5(a)中の黒塗りの星印は、実際に混合気の点火が行われる時期を示し、白塗りの星印は、一のコイル部から他の点火プラグに電流を供給する時期を示す。また、図5では、上述の図2及び図3で説明したように各気筒に1個の点火プラグと、コイルを有するコイル部を備えて構成されている4気筒エンジンについて示されている。また、点火の時間軸上の順序は、順に気筒#1、気筒#3、気筒#4、気筒#2とする。
(Specific example of current transfer operation between multi-cylinder switch elements)
Next, with reference to FIG. 5, a specific example of the current transfer operation between the four switch elements corresponding to the four cylinders according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram (FIG. 5A) schematically showing the ignition timing in the four cylinders according to the present embodiment, and a table conceptually showing types of operation of the switch elements (FIG. 5). 5 (b)). In FIG. 5A, the black star indicates the time when the air-fuel mixture is actually ignited, and the white star supplies current from one coil to another spark plug. Indicates the time. FIG. 5 shows a four-cylinder engine that includes one ignition plug for each cylinder and a coil portion having a coil as described in FIGS. 2 and 3 described above. Further, the order of ignition on the time axis is cylinder # 1, cylinder # 3, cylinder # 4, and cylinder # 2.
図5(a)に示されるように、本実施形態では、膨張行程の気筒のコイル部及び排気行程の気筒のコイル部において発生した電流を、圧縮行程の気筒に供給するように流している。即ち、気筒(#1)の圧縮行程での混合気の点火のために、気筒(#1)のコイル部210aからの電流に加えて、気筒(#2)のコイル部210b及び気筒(#4)のコイル部210dからの電流を、スイッチ素子220a、220b、220dを介して、点火プラグ230aに流す。具体的には、図5(b)に示されるように、気筒(#1)のスイッチ素子220aは、上述したスイッチ信号SWCに応じて、一のコイル部210aから、一のコイル部210aにとって基準となる点火プラグ230aに向かって電流を流すことに加えて、一のコイル部210aと異なる他のコイル部210b、210dから一のコイル部210aにとって基準となる点火プラグ230aに向かって電流を流す「タイプC」の動作を行う。また、図5(b)に示されるように、気筒(#2)のスイッチ素子220b及び気筒(#4)のスイッチ素子220dは、上述したスイッチ信号SWBに応じて、コイル部210b、210dから、これらのコイル部210b、210dにとって基準となる点火プラグ230b、230dを除く他の点火プラグ230aに電流を流す「タイプB」の動作を行う。尚、気筒(#3)のコイル部210cでは電流の発生は行われないことが省電力の見地から好ましい。 As shown in FIG. 5A, in the present embodiment, the current generated in the coil portion of the cylinder in the expansion stroke and the coil portion of the cylinder in the exhaust stroke is supplied so as to be supplied to the cylinder in the compression stroke. That is, in order to ignite the air-fuel mixture in the compression stroke of the cylinder (# 1), in addition to the current from the coil part 210a of the cylinder (# 1), the coil part 210b and the cylinder (# 4) of the cylinder (# 2) ) From the coil portion 210d through the switch elements 220a, 220b, and 220d to the spark plug 230a. Specifically, as shown in FIG. 5B, the switch element 220a of the cylinder (# 1) is changed from the one coil unit 210a to the one coil unit 210a in accordance with the switch signal SWC described above. In addition to flowing current toward the spark plug 230a, the other coil portions 210b and 210d different from the one coil portion 210a flow current toward the reference spark plug 230a for the one coil portion 210a. Perform type C operation. Further, as shown in FIG. 5B, the switch element 220b of the cylinder (# 2) and the switch element 220d of the cylinder (# 4) are supplied from the coil portions 210b and 210d in accordance with the switch signal SWB described above. A “type B” operation is performed in which a current is supplied to the other spark plugs 230a except for the spark plugs 230b and 230d, which are the reference for the coil portions 210b and 210d. Note that it is preferable from the viewpoint of power saving that no current is generated in the coil portion 210c of the cylinder (# 3).
概ね同様にして、図5(a)に示されるように、気筒(#3)の圧縮行程での混合気の点火のために、気筒(#3)のコイル部210cからの電流に加えて、気筒(#1)のコイル部210a及び気筒(#2)のコイル部210bからの電流を、スイッチ素子220a、220b、220cを介して、点火プラグ230cに流す。具体的には、気筒(#3)のスイッチ素子220cは、上述したスイッチ信号SWCに応じて、一のコイル部210cから、一のコイル部210cにとって基準となる点火プラグ230cに向かって電流を流すことに加えて、一のコイル部210cと異なる他のコイル部210a、210bから点火プラグ230cに向かって電流を流す「タイプC」の動作を行う。また、気筒(#1)のスイッチ素子220a及び気筒(#2)のスイッチ素子220bは、上述したスイッチ信号SWBに応じて、コイル部210a、210bから、これらのコイル部210a、210bにとって基準となる点火プラグ230a、230bを除く他の点火プラグ230cに電流を流す「タイプB」の動作を行う。尚、気筒(#4)のコイル部210dでは電流の発生は行われないことが省電力の見地から好ましい。 In substantially the same manner, as shown in FIG. 5 (a), in order to ignite the air-fuel mixture in the compression stroke of the cylinder (# 3), in addition to the current from the coil portion 210c of the cylinder (# 3), Current from the coil part 210a of the cylinder (# 1) and the coil part 210b of the cylinder (# 2) is passed through the ignition plug 230c via the switch elements 220a, 220b, and 220c. Specifically, the switch element 220c of the cylinder (# 3) causes a current to flow from the one coil unit 210c toward the ignition plug 230c serving as a reference for the one coil unit 210c in accordance with the switch signal SWC described above. In addition, a “type C” operation is performed in which current flows from the other coil portions 210a and 210b different from the one coil portion 210c toward the spark plug 230c. Further, the switch element 220a of the cylinder (# 1) and the switch element 220b of the cylinder (# 2) are used as a reference for the coil parts 210a and 210b from the coil parts 210a and 210b in accordance with the switch signal SWB described above. A “type B” operation is performed in which a current is supplied to the other spark plugs 230c except for the spark plugs 230a and 230b. It is preferable from the viewpoint of power saving that no current is generated in the coil portion 210d of the cylinder (# 4).
概ね同様にして、図5(a)に示されるように、気筒(#4)の圧縮行程での混合気の点火のために、気筒(#4)のコイル部210dからの電流に加えて、気筒(#1)のコイル部210a及び気筒(#3)のコイル部210cからの電流を、スイッチ素子220a、220b、220dを介して、点火プラグ230dに流す。具体的には、気筒(#4)のスイッチ素子220dは、上述したスイッチ信号SWCに応じて、「タイプC」の動作を行う。また、気筒(#1)のスイッチ素子220a及び気筒(#3)のスイッチ素子220cは、上述したスイッチ信号SWBに応じて、「タイプB」の動作を行う。尚、気筒(#2)のコイル部210bでは電流の発生は行われないことが省電力の見地から好ましい。 In substantially the same manner, as shown in FIG. 5A, in order to ignite the air-fuel mixture in the compression stroke of the cylinder (# 4), in addition to the current from the coil part 210d of the cylinder (# 4), Current from the coil part 210a of the cylinder (# 1) and the coil part 210c of the cylinder (# 3) is passed through the spark plug 230d via the switch elements 220a, 220b, and 220d. Specifically, the switch element 220d of the cylinder (# 4) performs a “type C” operation in accordance with the switch signal SWC described above. Further, the switch element 220a of the cylinder (# 1) and the switch element 220c of the cylinder (# 3) perform a “type B” operation in accordance with the switch signal SWB described above. It is preferable from the viewpoint of power saving that no current is generated in the coil part 210b of the cylinder (# 2).
概ね同様にして、図5(a)に示されるように、気筒(#2)の圧縮行程での混合気の点火のために、気筒(#2)のコイル部210bからの電流に加えて、気筒(#3)のコイル部210c及び気筒(#4)のコイル部210dからの電流を、スイッチ素子220b、220c、220dを介して、点火プラグ230bに流す。具体的には、気筒(#2)のスイッチ素子220bは、上述したスイッチ信号SWCに応じて、「タイプC」の動作を行う。また、気筒(#3)のスイッチ素子220c及び気筒(#4)のスイッチ素子220dは、上述したスイッチ信号SWBに応じて、「タイプB」の動作を行う。尚、気筒(#1)のコイル部210aでは電流の発生は行われないことが省電力の見地から好ましい。 In substantially the same manner, as shown in FIG. 5 (a), in order to ignite the air-fuel mixture in the compression stroke of the cylinder (# 2), in addition to the current from the coil portion 210b of the cylinder (# 2), Current from the coil part 210c of the cylinder (# 3) and the coil part 210d of the cylinder (# 4) is passed through the spark plug 230b via the switch elements 220b, 220c and 220d. Specifically, the switch element 220b of the cylinder (# 2) performs the “type C” operation according to the switch signal SWC described above. Further, the switch element 220c of the cylinder (# 3) and the switch element 220d of the cylinder (# 4) perform a “type B” operation in accordance with the switch signal SWB described above. It is preferable from the viewpoint of power saving that no current is generated in the coil portion 210a of the cylinder (# 1).
このように、本実施形態によれば、複数のコイルから2次電流が出力される出力ラインを、高耐圧のスイッチ素子を介して接続し、任意の点火プラグに、複数の点火プラグが夫々有する複数のコイルからの2次電流を供給できる。 As described above, according to the present embodiment, the output lines from which the secondary currents are output from the plurality of coils are connected via the high-breakdown-voltage switch elements, and each of the plurality of spark plugs has an arbitrary spark plug. Secondary current from a plurality of coils can be supplied.
この結果、複数のコイル部において夫々発生した電流を、一の点火プラグに同時に供給することで、放電電流のレベルを高め、より高い放電電圧で混合気に点火を行うことができる。これにより、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 As a result, the current generated in each of the plurality of coil portions is simultaneously supplied to one spark plug, so that the level of the discharge current can be increased and the air-fuel mixture can be ignited with a higher discharge voltage. Thereby, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber, and more powerful flame nuclei can be formed. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
加えて、複数のコイル部において夫々発生した電流を、一の点火プラグに異なる時期に供給することで、点火プラグにおいて放電している時間間隔を長くさせることができる。これにより、燃焼室内の混合気を、失火の可能性を殆ど又は完全に無くし、より確実に燃焼させることが可能である。 In addition, the current generated in each of the plurality of coil portions is supplied to one spark plug at different times, so that the time interval during which the spark plug is discharged can be lengthened. As a result, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more reliably with little or no possibility of misfire.
(放電パターンとその効果)
ここで、図6を参照して、本実施形態に係る点火プラグの放電状態のパターンについて説明する。ここに、図6は、本実施形態に係る点火プラグの放電状態のパターンにおける、要因としての放電電流の時間変化、効果、適用される運転領域を示した表である。尚、図6中のグラフの縦軸は電流の大きさを示し、横軸は時間を示す。また、図6中の時刻t1から時刻t3に向かって時間は流れる。即ち、時刻t3は、時刻t2より過去を示し、時刻t2は、時刻t1より過去を示す。尚、本実施形態において、複数種類の運転領域は、複数種類の運転状態と一義的に夫々対応しているとする。
(Discharge pattern and its effect)
Here, with reference to FIG. 6, the pattern of the discharge state of the ignition plug which concerns on this embodiment is demonstrated. Here, FIG. 6 is a table showing the change over time in the discharge current as a factor, the effect, and the operation region to be applied in the discharge state pattern of the spark plug according to the present embodiment. In addition, the vertical axis | shaft of the graph in FIG. 6 shows the magnitude | size of an electric current, and a horizontal axis shows time. Further, time flows from time t1 to time t3 in FIG. That is, time t3 indicates the past from time t2, and time t2 indicates the past from time t1. In the present embodiment, it is assumed that the plurality of types of operation regions uniquely correspond to the plurality of types of operation states.
図6に示されるように、放電状態のパターンとしては、典型的には、「シングル放電パターン」、「電流強化パターン」、「電流強化及び放電時間の延長パターン」、「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」の4種類を挙げることができる。尚、以下、説明を簡便にするために、上述した図5(a)における、気筒(#1)の圧縮行程での混合気の点火のために、気筒(#1)のコイル部210aからの電流に加えて、気筒(#2)のコイル部210b及び気筒(#4)のコイル部210dからの電流を、スイッチ素子220a、220b、220dを介して、点火プラグ230aに流入可能な場合に準じて説明する。 As shown in FIG. 6, the discharge state patterns typically include a “single discharge pattern”, a “current enhancement pattern”, a “current enhancement and discharge time extension pattern”, and a “multiple discharge pattern (ie, 4 types of discharge time extension patterns) ”. For the sake of simplicity, hereinafter, in order to ignite the air-fuel mixture in the compression stroke of the cylinder (# 1) in FIG. 5 (a) described above, from the coil portion 210a of the cylinder (# 1), In addition to the current, the current from the coil part 210b of the cylinder (# 2) and the coil part 210d of the cylinder (# 4) can be supplied to the spark plug 230a via the switch elements 220a, 220b, 220d. I will explain.
「シングル放電パターン」は、通常の放電状態を意味し、コイル部210aにおいて発生した電流を、コイル部210aにとって基準となる点火プラグ230aに供給する。即ち、図6中の「着目コイル」の欄に示されるように、コイル部210aで発生する電流は時刻t1で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下する。また、図6中の「他コイルからの電流(その1)」の欄に示されるように、コイル部210aと異なるコイル部210bでは電流は発生されないため、点火プラグ230aに供給されない。また、図6中の「他コイルからの電流(その2)」の欄に示されるように、コイル部210aと異なるコイル部210dでは電流は発生されないため、点火プラグ230aに供給されない。これにより、図6中の「着目プラグでの放電電流」の欄に示されるように、点火プラグ230aでの放電電流は、コイル部210aで発生する電流と概ね等しい形状になる。これにより、図6中の「効果」の欄に示されるように、コイル部210aと異なるコイル部210b及びコイル部210dにおいて発生させる場合と比較して、混合気の点火の際に必要な電流量を低減できるので、省電力化を実現可能であり、ひいては車両でのエネルギー効率の向上を実現可能である。このような「シングル放電パターン」は、図6中の「運転領域」の欄に示されるように、エンジンの温度が所定閾値より高い状態で、理想空燃比に近付ける運転領域(所謂、温間ストイキの運転領域)において適していることが、本願発明者による研究によって判明している。ここに、本実施形態に係る所定閾値とは、典型的には、エンジンの熱効率を最大とさせるエンジンの温度を意味してよい。 The “single discharge pattern” means a normal discharge state, and the current generated in the coil part 210a is supplied to the spark plug 230a serving as a reference for the coil part 210a. That is, as shown in the column of “coil of interest” in FIG. 6, the current generated in the coil section 210 a rapidly increases at time t <b> 1 and then decreases with time. Further, as shown in the column “Current from Other Coil (No. 1)” in FIG. 6, no current is generated in the coil portion 210b different from the coil portion 210a, and therefore, it is not supplied to the spark plug 230a. Further, as shown in the column of “current from other coil (part 2)” in FIG. 6, no current is generated in the coil part 210d different from the coil part 210a, and therefore, it is not supplied to the spark plug 230a. Thereby, as shown in the column “Discharge current at the plug of interest” in FIG. 6, the discharge current at the spark plug 230a has a shape substantially equal to the current generated at the coil portion 210a. Thereby, as shown in the column of “Effect” in FIG. 6, the amount of current required for ignition of the air-fuel mixture as compared with the case where the coil portion 210 b and the coil portion 210 d are different from the coil portion 210 a. Therefore, it is possible to realize power saving, and consequently to improve the energy efficiency of the vehicle. Such a “single discharge pattern”, as shown in the “operating region” column in FIG. 6, is an operating region (so-called warm stoichiometric) that approaches the ideal air-fuel ratio when the engine temperature is higher than a predetermined threshold. It has been proved by research by the present inventor that it is suitable in the operation region of the present invention. Here, the predetermined threshold value according to the present embodiment may typically mean an engine temperature that maximizes the thermal efficiency of the engine.
「電流強化パターン」は、コイル部210a、210b、210dにおいて夫々発生した電流を全て、一の点火プラグ230aに同時に供給する。尚、この「同時」によって、本発明に係る「所定タイミング」の一の具体例が構成されている。即ち、図6中の「着目コイル」の欄に示されるように、コイル部210aで発生する電流は時刻t1で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下する。また、図6中の「他コイルからの電流(その1)」の欄に示されるように、コイル部210bで発生する電流は時刻t1で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下し、このコイル部210bで発生する電流は、点火プラグ230aに供給される。また、図6中の「他コイルからの電流(その2)」の欄に示されるように、コイル部210dで発生する電流は時刻t1で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下し、このコイル部210dで発生する電流は、点火プラグ230aに供給される。これにより、図6中の「着目プラグでの放電電流」の欄に示されるように、点火プラグ230aでの放電電流は、時刻t1で急激に上昇し、その電流レベルは、コイル部210aで発生する電流の概ね3倍まで上昇する。これにより、図6中の「効果」の欄に示されるように、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。このような「電流強化パターン」は、図6中の「運転領域」の欄に示されるように、EGRの実施時の運転領域、エアリーンバーンの運転領域、エンジン温度が低い状態で、理想空燃比に近付ける運転領域(所謂、冷間ストイキの運転領域)、エンジン温度が低い状態で、エンジンを始動させる運転領域(所謂、冷間始動の運転領域)において適していることが、本願発明者による研究によって判明している。 In the “current enhancement pattern”, all the currents generated in the coil portions 210a, 210b, and 210d are simultaneously supplied to one spark plug 230a. The “simultaneous” constitutes one specific example of “predetermined timing” according to the present invention. That is, as shown in the column of “coil of interest” in FIG. 6, the current generated in the coil section 210 a rapidly increases at time t <b> 1 and then decreases with time. Further, as shown in the column “Current from other coils (part 1)” in FIG. 6, the current generated in the coil portion 210 b rapidly increases at time t <b> 1 and then decreases with time. The current generated in the coil part 210b is supplied to the spark plug 230a. Further, as shown in the column “Current from other coils (No. 2)” in FIG. 6, the current generated in the coil section 210 d rapidly increases at time t <b> 1 and then decreases with time. The current generated in the coil part 210d is supplied to the spark plug 230a. As a result, as shown in the column “Discharge current at the plug of interest” in FIG. 6, the discharge current at the spark plug 230a rapidly increases at time t1, and the current level is generated at the coil section 210a. The current rises up to about 3 times the current. Thereby, as shown in the column of “Effect” in FIG. 6, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently. Such a “current enhancement pattern”, as shown in the “operating region” column in FIG. 6, is an ideal air condition when the operating region during EGR, the air lean burn operating region, and the engine temperature are low. According to the inventor of the present application, the present invention is suitable for an operation region close to the fuel ratio (so-called cold stoichiometric operation region), an operation region where the engine is started at a low engine temperature (so-called cold start operation region). It has been found by research.
「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」は、コイル部210a、210b、210dにおいて夫々発生した電流を、点火プラグ230aに異なるタイミングで供給する。尚、この「異なるタイミング」によって、本発明に係る「所定タイミング」の他の具体例が構成されている。即ち、図6中の「着目コイル」の欄に示されるように、コイル部210aで発生する電流は時刻t1で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下する。また、図6中の「他コイルからの電流(その1)」の欄に示されるように、コイル部210bで発生する電流は時刻t2で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下し、このコイル部210bで発生する電流は、点火プラグ230aに供給される。また、図6中の「他コイルからの電流(その2)」の欄に示されるように、コイル部210dで発生する電流は時刻t3で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下し、このコイル部210dで発生する電流は、点火プラグ230aに供給される。これにより、図6中の「着目プラグでの放電電流」の欄に示されるように、点火プラグ230aでの放電電流は、時刻t1で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下し、時刻t2で再度急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下すると共に、時刻t3で再再度急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下する。これにより、図6中の「効果」の欄に示されるように、点火プラグ230aにおいて放電している時間間隔を「シングル放電パターン」と比較して、より長くさせることができる。これにより、燃焼室内の混合気を、失火の可能性を殆ど又は完全に無くし、より確実に燃焼させることが可能である。即ち、混合気の着火の確実性をより向上させることができる。このような「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」は、図6中の「運転領域」の欄に示されるように、例えば筒内噴射式エンジンにおける成層燃焼の運転領域において適していることが、本願発明者による研究によって判明している。尚、放電している時間間隔は、上述したスイッチ素子の動作に制限される。即ち、放電している時間間隔は、次に圧縮行程となり点火が行われる予定の気筒において、混合気の点火が行われる時刻まで長くさせることができる。 The “multiple discharge pattern (ie, discharge time extension pattern)” supplies the current generated in each of the coil portions 210a, 210b, and 210d to the spark plug 230a at different timings. The “different timing” constitutes another specific example of the “predetermined timing” according to the present invention. That is, as shown in the column of “coil of interest” in FIG. 6, the current generated in the coil section 210 a rapidly increases at time t <b> 1 and then decreases with time. Further, as shown in the column “Current from other coils (part 1)” in FIG. 6, the current generated in the coil portion 210 b rapidly increases at time t <b> 2 and then decreases with time. The current generated in the coil part 210b is supplied to the spark plug 230a. Further, as shown in the column “Current from other coils (No. 2)” in FIG. 6, the current generated in the coil section 210 d rapidly increases at time t <b> 3 and then decreases with time. The current generated in the coil part 210d is supplied to the spark plug 230a. As a result, as shown in the column “Discharge current at the plug of interest” in FIG. 6, the discharge current at the spark plug 230a rapidly increases at time t1, and then decreases with time. Then, it rises rapidly again at time t2, then falls with the passage of time, rises again suddenly at time t3, and then falls with the passage of time. As a result, as shown in the column “Effect” in FIG. 6, the time interval during which the spark plug 230a is discharged can be made longer than the “single discharge pattern”. As a result, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more reliably with little or no possibility of misfire. That is, the reliability of ignition of the air-fuel mixture can be further improved. Such a “multiple discharge pattern (that is, an extended discharge time pattern)” is suitable, for example, in the operation region of stratified combustion in a direct injection engine, as shown in the column of “operation region” in FIG. It has been proved by research by the present inventor. The discharging time interval is limited to the operation of the switch element described above. That is, the discharging time interval can be extended to the time when the air-fuel mixture is ignited in the cylinder that is scheduled to be ignited in the next compression stroke.
「電流強化及び放電時間の延長パターン」は、上述した「電流強化パターン」と上述した「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」との折衷パターンである。即ち、コイル部210a、210bにおいて夫々発生した電流を、点火プラグ230aに同時に供給する。と共に、コイル部210dにおいて発生した電流を、点火プラグ230aに、コイル部210a、210bと異なるタイミングで供給する。即ち、図6中の「着目コイル」の欄に示されるように、コイル部210aで発生する電流は時刻t1で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下する。また、図6中の「他コイルからの電流(その1)」の欄に示されるように、コイル部210bで発生する電流は時刻t1で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下し、このコイル部210bで発生する電流は、点火プラグ230aに供給される。また、図6中の「他コイルからの電流(その2)」の欄に示されるように、コイル部210dで発生する電流は時刻t2で急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下し、このコイル部210dで発生する電流は、点火プラグ230aに供給される。これにより、図6中の「着目プラグでの放電電流」の欄に示されるように、点火プラグ230aでの放電電流は、時刻t1で急激に上昇し、その電流レベルは、コイル部210aで発生する電流の概ね2倍まで上昇する。その後、時間の経過に伴って低下し、時刻t2で再度急激に上昇し、その後、時間の経過に伴って低下する。これにより、図6中の「効果」の欄に示されるように、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。このような「電流強化及び放電時間の延長パターン」は、図6中の「運転領域」の欄に示されるように、EGRの実施時の運転領域、エアリーンバーンの実施時の運転領域、エンジン温度が低い状態で、理想空燃比に近付ける運転領域(所謂、冷間ストイキの運転領域)、エンジン温度が低い状態で、エンジンを始動させる運転領域(所謂、冷間始動の運転領域)において適していることが、本願発明者による研究によって判明している。 The “current enhancement and discharge time extension pattern” is a compromise pattern of the “current enhancement pattern” described above and the “multiple discharge pattern (ie, discharge time extension pattern)” described above. That is, the current generated in each of the coil portions 210a and 210b is simultaneously supplied to the spark plug 230a. At the same time, the current generated in the coil part 210d is supplied to the spark plug 230a at a timing different from that of the coil parts 210a and 210b. That is, as shown in the column of “coil of interest” in FIG. 6, the current generated in the coil section 210 a rapidly increases at time t <b> 1 and then decreases with time. Further, as shown in the column “Current from other coils (part 1)” in FIG. 6, the current generated in the coil portion 210 b rapidly increases at time t <b> 1 and then decreases with time. The current generated in the coil part 210b is supplied to the spark plug 230a. Further, as shown in the column “Current from other coils (No. 2)” in FIG. 6, the current generated in the coil part 210 d increases rapidly at time t <b> 2 and then decreases with time. The current generated in the coil part 210d is supplied to the spark plug 230a. As a result, as shown in the column “Discharge current at the plug of interest” in FIG. 6, the discharge current at the spark plug 230a rapidly increases at time t1, and the current level is generated at the coil section 210a. The current rises to about twice the current. Thereafter, it decreases with the passage of time, rapidly increases again at time t2, and then decreases with the passage of time. Thereby, as shown in the column of “Effect” in FIG. 6, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently. Such “current enhancement and discharge time extension pattern” includes, as shown in the “operating region” column in FIG. 6, the operating region when performing EGR, the operating region when performing air lean burn, the engine It is suitable in an operating range (so-called cold stoichiometric operating range) approaching the ideal air-fuel ratio in a low temperature state and an operating region (so-called cold starting operating range) in which the engine is started at a low engine temperature. It has been proved by research by the present inventor.
以上の結果、着目した点火プラグへ電流を供給するコイル部と、そのコイル部の数と、供給するタイミングという3つのパラメータを変化させることにより、無数の放電パターンを実現可能である。これらの複数の放電パターンを、複数種類のエンジンの運転領域に応じて、夫々実施することで、エンジンの運転領域に適切に対応して、燃焼室内で混合気をより適切且つ確実に燃焼することが可能である。 As a result of the above, an infinite number of discharge patterns can be realized by changing the three parameters of the coil portion that supplies current to the spark plug of interest, the number of the coil portions, and the supply timing. By implementing these multiple discharge patterns according to the operation areas of a plurality of types of engines, the air-fuel mixture can be combusted more appropriately and reliably in the combustion chamber in an appropriate manner corresponding to the operation areas of the engine. Is possible.
特に、簡便且つ低コストの構成を有する点火装置によって、放電状態のパターンを任意に変えることができるので大変有益である。 In particular, the ignition device having a simple and low-cost configuration is very useful because the discharge state pattern can be arbitrarily changed.
(第2実施形態)
(点火装置の基本構成)
次に、図7及び図8を参照して、第2実施形態に係る点火装置の基本構成について説明する。ここに、図7は、第2実施形態に係る点火装置の基本構成を図式的に示したブロック図である。尚、図7において、上述した図2と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。また、図7中の黒丸印は、交わる2つの配線が電気的に接続していることを示す。図8は、第2実施形態に係る点火装置における実際に点火を行う点火プラグと、当該点火プラグに電流を供給する供給元となるコイル部の数との組み合わせを示した表である。
(Second Embodiment)
(Basic configuration of ignition device)
Next, with reference to FIG.7 and FIG.8, the basic composition of the ignition device which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. FIG. 7 is a block diagram schematically showing the basic configuration of the ignition device according to the second embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 2 described above, and the description thereof will be omitted as appropriate. In addition, black circles in FIG. 7 indicate that two intersecting wirings are electrically connected. FIG. 8 is a table showing combinations of spark plugs that actually perform ignition in the ignition device according to the second embodiment and the number of coil portions that are sources of supplying current to the spark plugs.
図7に示されるように、第2実施形態に係る点火装置200Aは、気筒(#1)21aにおいて、コイル部210a1、210a2、210a3、スイッチ素子220a1、220a2、220a3、及び、点火プラグ230a1、230a2、230a3を備えて構成されている。特に、第2実施形態では、他の気筒(#2)、気筒(#3)、気筒(#4)においても概ね同様の構成であるので説明は省略する。 As shown in FIG. 7, the ignition device 200A according to the second embodiment includes coil portions 210a1, 210a2, 210a3, switch elements 220a1, 220a2, 220a3, and spark plugs 230a1, 230a2 in the cylinder (# 1) 21a. , 230a3. In particular, in the second embodiment, the other cylinders (# 2), the cylinders (# 3), and the cylinders (# 4) have substantially the same configuration, and thus the description thereof is omitted.
ECU100の制御下で、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を点火プラグ230a1によって点火する場合、先ず、ECU100は、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を燃焼させるための点火信号IGをコイル部210a1に向けて出力する。と同時に又は相前後して、ECU100は、コイル部210a1から点火プラグ230a1への電流の流れを許可させるスイッチ信号SWをスイッチ素子220a1に向けて出力する。次に、このスイッチ信号SWがスイッチ素子220a1に入力されると、スイッチ素子220a1は、コイル部210a1において発生した電流を点火プラグ230a1へ向けて実際に流す。この電流に応じて、点火プラグ230a1において、放電火花が発生し、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気は燃焼する。 When the mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is ignited by the spark plug 230a1 under the control of the ECU 100, first, the ECU 100 performs ignition for burning the mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a. The signal IG is output toward the coil part 210a1. At the same time or before and after, the ECU 100 outputs a switch signal SW for allowing a current flow from the coil portion 210a1 to the spark plug 230a1 to the switch element 220a1. Next, when the switch signal SW is input to the switch element 220a1, the switch element 220a1 actually causes the current generated in the coil part 210a1 to flow toward the spark plug 230a1. In response to this current, a spark is generated in the spark plug 230a1, and the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is combusted.
概ね同様にして、ECU100の制御下で、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を点火プラグ230a2によって点火する場合、先ず、ECU100は、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を燃焼させるための点火信号IGをコイル部210a2に向けて出力する。と同時に又は相前後して、ECU100は、コイル部210a2から点火プラグ230a2への電流の流れを許可させるスイッチ信号SWをスイッチ素子220a2に向けて出力する。次に、このスイッチ信号SWがスイッチ素子220a2に入力されると、スイッチ素子220a2は、コイル部210a2において発生した電流を点火プラグ230a2へ向けて実際に流す。この電流に応じて、点火プラグ230a2において、放電火花が発生し、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気は燃焼する。 In a similar manner, when the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is ignited by the spark plug 230a2 under the control of the ECU 100, the ECU 100 first converts the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a. An ignition signal IG for burning is output toward the coil part 210a2. At the same time or before and after, the ECU 100 outputs a switch signal SW that allows a current flow from the coil portion 210a2 to the spark plug 230a2 to the switch element 220a2. Next, when this switch signal SW is input to the switch element 220a2, the switch element 220a2 actually causes the current generated in the coil part 210a2 to flow toward the spark plug 230a2. In response to this current, a spark is generated in the spark plug 230a2, and the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is combusted.
概ね同様にして、ECU100の制御下で、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を点火プラグ230a3によって点火する場合、先ず、ECU100は、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を燃焼させるための点火信号IGをコイル部210a3に向けて出力する。と同時に又は相前後して、ECU100は、コイル部210a3から点火プラグ230a3への電流の流れを許可させるスイッチ信号SWをスイッチ素子220a3に向けて出力する。次に、このスイッチ信号SWがスイッチ素子220a3に入力されると、スイッチ素子220a3は、コイル部210a3において発生した電流を点火プラグ230a3へ向けて実際に流す。この電流に応じて、点火プラグ230a3において、放電火花が発生し、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気は燃焼する。 In a similar manner, when the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is ignited by the spark plug 230a3 under the control of the ECU 100, the ECU 100 first converts the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a. An ignition signal IG for burning is output toward the coil part 210a3. At the same time or before and after, the ECU 100 outputs a switch signal SW that allows a current flow from the coil portion 210a3 to the spark plug 230a3 toward the switch element 220a3. Next, when the switch signal SW is input to the switch element 220a3, the switch element 220a3 actually causes the current generated in the coil part 210a3 to flow toward the spark plug 230a3. In response to this current, a spark is generated in the spark plug 230a3, and the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is combusted.
特に、第2実施形態では、スイッチ素子220a1、220a2、220a3が、上述したスイッチ信号SWAに応じた「タイプA」、上述したスイッチ信号SWBに応じた「タイプB」、及び、上述したスイッチ信号SWCに応じた「タイプC」の動作を実施可能である。具体的には、図8内の矢印AR1に示されるように、点火プラグ230a1へ電流を供給する供給元を、コイル部210a1、210a2の「2個」として、点火プラグ230a3へ電流を供給する供給元を、コイル部210a3の「1個」とし、点火プラグ230a2へ電流を供給する供給元を無しとして「0個」とする組み合せが考えられる。 In particular, in the second embodiment, the switch elements 220a1, 220a2, and 220a3 include the “type A” according to the switch signal SWA described above, the “type B” according to the switch signal SWB described above, and the switch signal SWC described above. The operation of “type C” according to the above can be performed. Specifically, as indicated by an arrow AR1 in FIG. 8, the supply source for supplying current to the spark plug 230a1 is “two” of the coil portions 210a1 and 210a2, and the current is supplied to the spark plug 230a3. A combination is possible in which the source is “one” of the coil part 210a3 and “0” is assumed without the supply source supplying current to the spark plug 230a2.
この場合、スイッチ素子220a1は、上述したスイッチ信号SWCに応じて、一のコイル部210a1から、一のコイル部210a1にとって基準となる点火プラグ230a1に向かって電流を流すことに加えて、一のコイル部210a1と異なる他のコイル部210a2から点火プラグ230a1に向かって電流を流す「タイプC」の動作を行う。また、スイッチ素子220a2は、上述したスイッチ信号SWBに応じて、コイル部210a2から、点火プラグ230a1に電流を流す「タイプB」の動作を行う。また、スイッチ素子220a3は、上述したスイッチ信号SWAに応じて、コイル部210a3から、点火プラグ230a3に電流を流す「タイプA」の動作を行う。 In this case, the switching element 220a1 causes the one coil portion to flow from one coil portion 210a1 toward the spark plug 230a1 serving as a reference for the one coil portion 210a1 in accordance with the switch signal SWC described above. A “type C” operation is performed in which current flows from another coil portion 210a2 different from the portion 210a1 toward the spark plug 230a1. In addition, the switch element 220a2 performs a “type B” operation in which a current flows from the coil unit 210a2 to the spark plug 230a1 in accordance with the switch signal SWB described above. Further, the switch element 220a3 performs a “type A” operation in which a current flows from the coil unit 210a3 to the spark plug 230a3 in accordance with the switch signal SWA described above.
このように、着目した点火プラグへ電流を供給するコイル部と、そのコイル部の数という2つのパラメータを変化させることにより、図8に示されるように、例えば「16個」以上の無数の組み合せを考えることができる。更に、この2つのパラメータに加えて、電流を供給するタイミングというパラメータを変化させることにより、理論的には無限数の放電パターンを実現可能である。 In this way, by changing the two parameters of the coil part that supplies current to the spark plug of interest and the number of the coil parts, as shown in FIG. 8, for example, innumerable combinations of “16” or more Can think. Furthermore, in addition to these two parameters, an infinite number of discharge patterns can theoretically be realized by changing a parameter called current supply timing.
以上の結果、単一の気筒(#1)21a内の複数のコイル部210a1、210a2、210a3において夫々発生した電流を、一の点火プラグに同時に供給することで、放電電流のレベルを高め、より高い放電電圧で混合気に点火を行うことができる。これにより、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、一の気筒における燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 As a result, the current generated in each of the plurality of coil portions 210a1, 210a2, 210a3 in the single cylinder (# 1) 21a is simultaneously supplied to one spark plug, so that the level of the discharge current is increased. The air-fuel mixture can be ignited with a high discharge voltage. Thereby, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber, and more powerful flame nuclei can be formed. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber in one cylinder can be burned more efficiently.
加えて、単一の気筒(#1)21a内の複数のコイル部210a1、210a2、210a3において夫々発生した電流を、一の点火プラグに異なる時期に供給することで、点火プラグにおいて放電している時間間隔を長くさせることができる。これにより、一の気筒における燃焼室内の混合気を、失火の可能性を殆ど又は完全に無くし、より確実に燃焼させることが可能である。 In addition, the current generated in each of the plurality of coil portions 210a1, 210a2, and 210a3 in the single cylinder (# 1) 21a is supplied to one spark plug at different times, so that the spark plug is discharged. The time interval can be lengthened. As a result, the air-fuel mixture in the combustion chamber in one cylinder can be burned more reliably with little or no possibility of misfire.
(第3実施形態)
(点火装置の基本構成)
次に、図9及び図10を参照して、第3実施形態に係る点火装置の基本構成について説明する。ここに、図9は、第3実施形態に係る点火装置の基本構成を図式的に示したブロック図である。尚、図9において、上述した図2又は図7と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。また、図9中の黒丸印は、交わる2つの配線が電気的に接続していることを示す。図10は、第3実施形態に係る点火装置における実際に点火を行う点火プラグと、当該点火プラグに電流を供給する供給元となるコイル部の数との組み合わせを示した表である。
(Third embodiment)
(Basic configuration of ignition device)
Next, with reference to FIG.9 and FIG.10, the basic composition of the ignition device which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated. FIG. 9 is a block diagram schematically showing the basic configuration of the ignition device according to the third embodiment. In FIG. 9, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 2 or 7 described above, and the description thereof will be omitted as appropriate. Further, black circles in FIG. 9 indicate that two intersecting wirings are electrically connected. FIG. 10 is a table showing combinations of spark plugs that actually perform ignition in the ignition device according to the third embodiment and the number of coil portions that are sources of supplying current to the spark plugs.
図9に示されるように、第3実施形態に係る点火装置200Bは、気筒(#1)21aにおいて、コイル部210a1、210a2、210a3、スイッチ素子220a1、220a2、220a3、220ab1、220ab2、220ab3、及び、点火プラグ230a1、230a2、230a3を備えて構成されている。加えて、第3実施形態に係る点火装置200Bは、気筒(#1)21bにおいて、コイル部210b1、210b2、210b3、スイッチ素子220b1、220b2、220b3、220ba1、220ba2、220ba3、及び、点火プラグ230b1、230b2、230b3を備えて構成されている。 As shown in FIG. 9, the ignition device 200B according to the third embodiment includes, in the cylinder (# 1) 21a, coil portions 210a1, 210a2, 210a3, switch elements 220a1, 220a2, 220a3, 220ab1, 220ab2, 220ab3, and The spark plugs 230a1, 230a2, and 230a3 are provided. In addition, the ignition device 200B according to the third embodiment includes a coil portion 210b1, 210b2, 210b3, switch elements 220b1, 220b2, 220b3, 220ba1, 220ba2, 220ba3, and an ignition plug 230b1, in the cylinder (# 1) 21b. 230b2 and 230b3 are provided.
特に、スイッチ素子220ab1、220ab2、220ab3と、スイッチ素子220ba1、220ba2、220ba3とは、夫々電流を授受可能に導通している。 In particular, the switch elements 220ab1, 220ab2, 220ab3 and the switch elements 220ba1, 220ba2, 220ba3 are electrically connected so as to be able to exchange current.
特に、第3実施形態では、他の気筒(#3)、気筒(#4)においても概ね同様の構成であるので説明は省略する。 In particular, in the third embodiment, the other cylinders (# 3) and the cylinder (# 4) have substantially the same configuration, and thus the description thereof is omitted.
ECU100の制御下で、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を点火プラグ230a1によって点火する場合、先ず、ECU100は、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気を燃焼させるための点火信号IGをコイル部210a1に向けて出力する。と同時に又は相前後して、ECU100は、コイル部210a1から点火プラグ230a1への電流の流れを許可させるスイッチ信号SWをスイッチ素子220a1、220ab1に向けて出力する。次に、このスイッチ信号SWがスイッチ素子220a1、220ab1に入力されると、スイッチ素子220a1、220ab1は、コイル部210a1において発生した電流を点火プラグ230a1へ向けて実際に流す。この電流に応じて、点火プラグ230a1において、放電火花が発生し、気筒(#1)21aの燃焼室の混合気は燃焼する。尚、点火プラグ230a2によって点火する場合における、コイル部210a2、スイッチ素子220a2、ab2の動作、並びに、点火プラグ230a3によって点火する場合における、コイル部210a3、スイッチ素子220a3、ab3の動作についても概ね同様であるので、説明を省略する。 When the mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is ignited by the spark plug 230a1 under the control of the ECU 100, first, the ECU 100 performs ignition for burning the mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a. The signal IG is output toward the coil part 210a1. At the same time or before and after, ECU 100 outputs a switch signal SW for allowing a current flow from coil section 210a1 to spark plug 230a1 to switch elements 220a1 and 220ab1. Next, when the switch signal SW is input to the switch elements 220a1 and 220ab1, the switch elements 220a1 and 220ab1 actually flow the current generated in the coil part 210a1 toward the spark plug 230a1. In response to this current, a spark is generated in the spark plug 230a1, and the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder (# 1) 21a is combusted. The operations of the coil portion 210a2 and the switch elements 220a2 and ab2 when ignited by the spark plug 230a2 and the operations of the coil portion 210a3 and the switch elements 220a3 and ab3 when ignited by the spark plug 230a3 are substantially the same. Since there is, explanation is omitted.
特に、第3実施形態では、スイッチ素子220a1、220a2、220a3、220ab1、220ab2、220ab3、並びに、スイッチ素子220b1、220b2、220b3、220ba1、220ba2、220ba3が、上述したスイッチ信号SWAに応じた「タイプA」、上述したスイッチ信号SWBに応じた「タイプB」、及び、上述したスイッチ信号SWCに応じた「タイプC」の動作を実施可能である。具体的には、図10内の矢印AR2に示されるように、点火プラグ230a1へ電流を供給する供給元を、コイル部210a1、210a2、210b1、210b2、b3の「5個」として、点火プラグ230a3へ電流を供給する供給元を、コイル部210a3の「1個」とし、点火プラグ230a2、210b1、210b2、b3へ電流を供給する供給元を無しとして「0個」とする組み合せが考えられる。尚、例えば4気筒の各気筒に3個のコイル部がある場合、最大、12個(=1+2+他の気筒=1+2+3×3))のコイル部から、一の点火プラグに向かって電流を供給できることを付記しておく。 In particular, in the third embodiment, the switch elements 220a1, 220a2, 220a3, 220ab1, 220ab2, 220ab3, and the switch elements 220b1, 220b2, 220b3, 220ba1, 220ba2, 220ba3 are “type A” according to the switch signal SWA described above. The operation of “type B” according to the above-described switch signal SWB and “type C” according to the above-described switch signal SWC can be performed. Specifically, as indicated by an arrow AR2 in FIG. 10, the supply source for supplying current to the spark plug 230a1 is “five” of the coil portions 210a1, 210a2, 210b1, 210b2, and b3, and the spark plug 230a3. The supply source for supplying current to the coil portion 210a3 may be “one”, and the supply source for supplying current to the spark plugs 230a2, 210b1, 210b2, and b3 may be “0”. For example, if each of the four cylinders has three coil portions, current can be supplied from a maximum of 12 (= 1 + 2 + other cylinder = 1 + 2 + 3 × 3) coil portions toward one spark plug. Is noted.
再び、図10内の矢印AR2に示された組み合わせの場合、スイッチ素子220a1は、上述したスイッチ信号SWCに応じて、コイル部210a1から、スイッチ素子220ab1に向かって電流を流すことに加えて、コイル部210a1と異なる他のコイル部210a2からスイッチ素子220ab1に向かって電流を流す「タイプC」の動作を行う。加えて、スイッチ素子220b1は、上述したスイッチ信号SWCに応じて、コイル部210b1から、スイッチ素子220ba1に向かって電流を流すことに加えて、コイル部210b1と異なる他のコイル部210b2、210b3からスイッチ素子220ba1に向かって電流を流す「タイプC」の動作を行う。このスイッチ素子220ba1は、コイル部210b1、210b2、210b3において発生した電流を、スイッチ素子220ab1に向かって流す「タイプB」の動作を行う。このスイッチ素子220ab1は、コイル部210a1、a2に加えて、コイル部210b1、210b2、210b3において発生した電流を、点火プラグ230a1に向かって電流を流す「タイプC」の動作を行う。 Again, in the case of the combination indicated by the arrow AR2 in FIG. 10, the switch element 220a1 has a coil in addition to flowing a current from the coil section 210a1 toward the switch element 220ab1 in accordance with the switch signal SWC described above. A “type C” operation is performed in which current flows from another coil part 210a2 different from the part 210a1 toward the switch element 220ab1. In addition, the switch element 220b1 switches from other coil parts 210b2 and 210b3 different from the coil part 210b1 in addition to flowing current from the coil part 210b1 to the switch element 220ba1 in accordance with the switch signal SWC described above. A “type C” operation is performed in which a current flows toward the element 220ba1. The switch element 220ba1 performs a “type B” operation in which a current generated in the coil portions 210b1, 210b2, and 210b3 flows toward the switch element 220ab1. The switch element 220ab1 performs a “type C” operation in which current generated in the coil portions 210b1, 210b2, and 210b3 is supplied to the spark plug 230a1 in addition to the coil portions 210a1 and a2.
また、スイッチ素子220a2は、上述したスイッチ信号SWBに応じて、コイル部210a2から、スイッチ素子220ab1に電流を流す「タイプB」の動作を行う。また、スイッチ素子220b2、220b3は、上述したスイッチ信号SWBに応じて、コイル部210b2、210b3から、スイッチ素子220b1に電流を流す「タイプB」の動作を行う。 In addition, the switch element 220a2 performs a “type B” operation in which a current flows from the coil unit 210a2 to the switch element 220ab1 in accordance with the above-described switch signal SWB. Further, the switch elements 220b2 and 220b3 perform a “type B” operation in which a current flows from the coil units 210b2 and 210b3 to the switch element 220b1 in accordance with the above-described switch signal SWB.
また、スイッチ素子220a3は、上述したスイッチ信号SWAに応じて、コイル部210a3から、スイッチ素子220ab3に電流を流す「タイプA」の動作を行う。 In addition, the switch element 220a3 performs a “type A” operation in which a current flows from the coil unit 210a3 to the switch element 220ab3 in accordance with the switch signal SWA described above.
また、スイッチ素子220ab3は、上述したスイッチ信号SWAに応じて、スイッチ素子220a3から、点火プラグ230a3に電流を流す「タイプA」の動作を行う。 Further, the switch element 220ab3 performs a “type A” operation in which a current flows from the switch element 220a3 to the spark plug 230a3 in accordance with the above-described switch signal SWA.
このように、着目した気筒と、着目した点火プラグへ電流を供給するコイル部と、そのコイル部の数という3つのパラメータを変化させることにより、図10に示されるように、例えば「26個」以上の無数の組み合せを考えることができる。更に、この3つのパラメータに加えて、電流を供給するタイミングというパラメータを変化させることにより、理論的には無限数の放電パターンを実現可能である。 In this way, by changing the three parameters of the focused cylinder, the coil portion that supplies current to the focused spark plug, and the number of the coil portions, as shown in FIG. 10, for example, “26” Innumerable combinations of the above can be considered. Furthermore, in addition to these three parameters, an infinite number of discharge patterns can be theoretically realized by changing a parameter called current supply timing.
以上の結果、複数の気筒21a、21b内の複数のコイル部210a1、210a2、210a3、210b1、210b2、210b3において夫々発生した電流を、一の点火プラグに同時に供給することで、放電電流のレベルを高め、より高い放電電圧で混合気に点火を行うことができる。これにより、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、一の気筒における燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 As a result, the current generated in each of the plurality of coil portions 210a1, 210a2, 210a3, 210b1, 210b2, and 210b3 in the plurality of cylinders 21a and 21b is simultaneously supplied to one spark plug, thereby reducing the level of the discharge current. The mixture can be ignited at a higher and higher discharge voltage. Thereby, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber, and more powerful flame nuclei can be formed. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber in one cylinder can be burned more efficiently.
加えて、複数の気筒21a、21b内の複数のコイル部210a1、210a2、210a3、210b1、210b2、210b3において夫々発生した電流を、一の点火プラグに異なる時期に供給することで、点火プラグにおいて放電している時間間隔を長くさせることができる。これにより、一の気筒における燃焼室内の混合気を、失火の可能性を殆ど又は完全に無くし、より確実に燃焼させることが可能である。 In addition, the current generated in each of the plurality of coil portions 210a1, 210a2, 210a3, 210b1, 210b2, and 210b3 in the plurality of cylinders 21a and 21b is supplied to one spark plug at different times, so that the spark plug discharges. The time interval can be made longer. As a result, the air-fuel mixture in the combustion chamber in one cylinder can be burned more reliably with little or no possibility of misfire.
以上より、典型的には、他のコイルからの電流の入出を適切に制御できる。加えて、他の気筒が有するコイルから出力される2次電流を任意の点火プラグに供給できる。加えて、一の気筒中の他のコイルから出力される2次電流を任意の点火プラグに供給できる。 As described above, typically, current input / output from other coils can be appropriately controlled. In addition, a secondary current output from a coil of another cylinder can be supplied to an arbitrary spark plug. In addition, a secondary current output from another coil in one cylinder can be supplied to an arbitrary spark plug.
(第4実施形態)
(運転領域毎の放電状態のパターンの切り替え)
次に、図11乃至図15を参照して、第4実施形態に係る運転領域毎に放電状態のパターンを切り替える原理について説明する。ここに、図11は、第4実施形態に係る放電状態のパターンを切り替える運転領域を図式的に示したグラフである。尚、図11において、縦軸はエンジントルク(Nm:Newton・meter)を示し、横軸はエンジン回転速度(rpm:revolution per minute)を示す。図12は、第4実施形態に係るEGRの実施時又はエアリーンバーンの実施時の燃焼室内の様子を図式的に示した気筒の断面図(図12(a))、並びに、放電状態を電流の時間変化で示したグラフ(図12(b))である。尚、図12(a)中の燃焼室内の点状のハッチングは、混合気の密度が燃焼室内で均質になっていることを示す。また、図12(b)中のグラフの縦軸は電流の大きさを示し、横軸は時間を示す。
(Fourth embodiment)
(Switching discharge pattern for each operation area)
Next, the principle of switching the discharge state pattern for each operation region according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 15. FIG. 11 is a graph schematically showing an operation region where the discharge state pattern according to the fourth embodiment is switched. In FIG. 11, the vertical axis represents engine torque (Nm: Newton · meter), and the horizontal axis represents engine rotation speed (rpm: revolution per minute). FIG. 12 is a cross-sectional view of a cylinder (FIG. 12A) schematically showing a state in the combustion chamber at the time of carrying out EGR or air lean burn according to the fourth embodiment, and the discharge state as a current. It is the graph (FIG.12 (b)) shown by the time change of. In addition, the dotted hatching in the combustion chamber in FIG. 12A indicates that the density of the air-fuel mixture is uniform in the combustion chamber. In addition, the vertical axis of the graph in FIG. 12B indicates the current magnitude, and the horizontal axis indicates time.
図13は、第4実施形態に係る成層燃焼時の燃焼室内の様子を図式的に示した気筒の断面図(図13(a))、並びに、放電状態を電流の時間変化で示したグラフ(図13(b))である。尚、図13(a)中の燃焼室内の点状のハッチングは、混合気の密度が燃焼室内の点火プラグの周辺で高くなっていることを示す。また、図13(b)中のグラフの縦軸は電流の大きさを示し、横軸は時間を示す。 FIG. 13 is a cross-sectional view (FIG. 13A) schematically showing the inside of the combustion chamber during stratified combustion according to the fourth embodiment (FIG. 13A), and a graph showing the discharge state as a function of time (FIG. 13). FIG. 13B). Note that the dotted hatching in the combustion chamber in FIG. 13A indicates that the density of the air-fuel mixture is high around the spark plug in the combustion chamber. In addition, the vertical axis of the graph in FIG. 13B indicates the magnitude of current, and the horizontal axis indicates time.
第4実施形態に係る放電状態のパターンを切り替える運転領域は、図11に示されるように、エンジントルク、エンジン回転速度、エンジン(又はエンジン冷却水)の温度、排気温度等の定量的なパラメータに加えて、燃焼室内の燃焼状態、ノッキングが発生する度合い等の定性的なパラメータに基づいて、典型的には、6つの運転領域に大別できる。即ち、図11において、「I」は、成層燃焼が行われる運転領域を示し、「II」は、EGRの実施時又はエアリーンバーンの実施時における燃焼室内の混合気の密度が均質になる運転領域を示し、「III」は、理想空燃比に近付けると共に部分負荷である運転領域を示し、「IV」は、高負荷又は全負荷である運転領域を示し、「V」は、排気温度が高く、ノッキングの発生する度合いが高いレベルにある運転領域を示し、「VI」は、エンジンの温度が、例えば40℃等の所定温度より小さい状態にある運転領域、所謂、冷間運転領域を示す。但し、運転領域「VI」は、高負荷又は全負荷である運転領域「V」を除く運転領域である。 As shown in FIG. 11, the operation region for switching the discharge state pattern according to the fourth embodiment includes quantitative parameters such as engine torque, engine rotation speed, engine (or engine coolant) temperature, and exhaust temperature. In addition, based on qualitative parameters such as the combustion state in the combustion chamber and the degree of occurrence of knocking, typically, it can be roughly divided into six operating regions. That is, in FIG. 11, “I” indicates an operation region in which stratified combustion is performed, and “II” is an operation in which the density of the air-fuel mixture in the combustion chamber is uniform during EGR or air lean burn. “III” indicates an operation region that is close to the ideal air-fuel ratio and is a partial load, “IV” indicates an operation region that is a high load or a full load, and “V” indicates a high exhaust temperature. , “VI” indicates an operation region where the engine temperature is lower than a predetermined temperature such as 40 ° C., that is, a so-called cold operation region. However, the operation region “VI” is an operation region excluding the operation region “V” which is a high load or a full load.
特に、図12(a)に示されるように、EGRの実施時又はエアリーンバーンの実施時における燃焼室内の混合気の密度が均質になる運転領域「II」においては、複数のコイル部において夫々発生した電流を全て、一つの点火プラグに同時に供給する上述の図6で説明した「電流強化パターン」を適用することが好ましい。即ち、図12(b)に示されるように、点火プラグでの放電電流は、急激に上昇し、その電流レベルは、「電流強化パターン」を適用しない従来例で発生する電流を基準にして数倍まで上昇し、その後、時間の経過に伴って低下する。これにより、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 In particular, as shown in FIG. 12 (a), in the operation region “II” where the density of the air-fuel mixture in the combustion chamber becomes uniform when EGR or air lean burn is performed, each of the plurality of coil portions is used. It is preferable to apply the “current enhancement pattern” described above with reference to FIG. 6 in which all generated currents are supplied simultaneously to one spark plug. That is, as shown in FIG. 12B, the discharge current at the spark plug rises rapidly, and the current level is a number based on the current generated in the conventional example to which the “current enhancement pattern” is not applied. It rises to double and then declines over time. Thereby, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber, and more powerful flame nuclei can be formed. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
また、特に、図13(a)に示されるように、成層燃焼が行われる運転領域「I」においては、複数のコイル部において夫々発生した電流を、一つの点火プラグに異なるタイミングで供給する上述の図6で説明した「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」を適用することが好ましい。即ち、図13(b)に示されるように、点火プラグでの放電電流は、急激に上昇し、その後、「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」を適用しない従来例の放電状態と比較してより長い時間の経過に伴って低下する。これにより、燃焼室内の混合気を、失火の可能性を殆ど又は完全に無くし、より確実に燃焼させることが可能である。即ち、混合気の着火の確実性をより向上させることができる。 In particular, as shown in FIG. 13A, in the operation region “I” where stratified combustion is performed, the current generated in each of the plurality of coil portions is supplied to one spark plug at different timings. It is preferable to apply the “multiple discharge pattern (that is, discharge time extension pattern)” described in FIG. That is, as shown in FIG. 13 (b), the discharge current at the spark plug rises rapidly, and then the discharge state of the conventional example in which the “multiple discharge pattern (that is, the extended discharge time pattern)” is not applied. It decreases with the passage of a longer time as compared with. As a result, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more reliably with little or no possibility of misfire. That is, the reliability of ignition of the air-fuel mixture can be further improved.
(気筒毎の点火プラグの数に応じた放電状態のパターンの切り替え)
次に、図14及び図15を参照して、第4実施形態に係る運転領域に加えて、気筒毎の点火プラグの数に応じて放電状態のパターンを切り替える原理について説明する。ここに、図14は、第4実施形態に係る各気筒が1つの点火プラグを有する場合における、運転領域及び放電状態のパターンを示した表である。図15は、第4実施形態に係る各気筒が複数の点火プラグを有する場合における、運転領域及び放電状態のパターンを示した表である。
(Switching the discharge state pattern according to the number of spark plugs per cylinder)
Next, with reference to FIGS. 14 and 15, the principle of switching the discharge state pattern in accordance with the number of ignition plugs for each cylinder in addition to the operation region according to the fourth embodiment will be described. FIG. 14 is a table showing the operation region and the discharge state pattern in the case where each cylinder according to the fourth embodiment has one spark plug. FIG. 15 is a table showing a pattern of operation regions and discharge states when each cylinder according to the fourth embodiment has a plurality of spark plugs.
(各気筒が1つの点火プラグを有する場合)
図14に示されるように、各気筒が1つの点火プラグを有する場合、成層燃焼が行われる運転領域「I」においては、上述の図6で説明した「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」を適用することが好ましい。これにより、各気筒のサイクル毎に、燃焼室内での混合気の分布がばらつく可能性の高い成層燃焼において、着火可能な時間間隔を長くすることが可能である。これにより、成層燃焼において点火の機会を増やし、燃焼を安定化することが可能である。
(When each cylinder has one spark plug)
As shown in FIG. 14, when each cylinder has one spark plug, in the operation region “I” where stratified combustion is performed, the “multiple discharge pattern (that is, the discharge time extension) described in FIG. It is preferable to apply the “pattern)”. Thereby, in the stratified combustion in which the distribution of the air-fuel mixture in the combustion chamber is likely to vary for each cycle of each cylinder, it is possible to lengthen the time interval at which ignition is possible. As a result, it is possible to increase the chance of ignition in stratified combustion and stabilize the combustion.
また、EGRの実施時又はエアリーンバーンの実施時における燃焼室内の混合気の密度が均質になる運転領域「II」においては、上述の図6で説明した「電流強化パターン」を適用することが好ましい。これにより、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 Further, in the operation region “II” in which the density of the air-fuel mixture in the combustion chamber is uniform during the EGR or the air lean burn, the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 may be applied. preferable. Thereby, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber, and more powerful flame nuclei can be formed. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
また、理想空燃比に近付けると共に部分負荷である運転領域「III」においては、上述の図6で説明した「シングル放電パターン」を適用することが好ましい。何故ならば、理想空燃比での燃焼においては、比較的小さな電流で十分に安定した燃焼を確保できるためである。この「シングル放電パターン」により、混合気の点火の際に必要な電流量を増大させる必要性がないので、省電力化を実現可能であり、ひいては車両でのエネルギー効率の向上を実現可能である。 Further, it is preferable to apply the “single discharge pattern” described with reference to FIG. 6 in the operation region “III” which is close to the ideal air-fuel ratio and is a partial load. This is because in combustion at an ideal air-fuel ratio, sufficiently stable combustion can be secured with a relatively small current. This “single discharge pattern” eliminates the need to increase the amount of current required when the air-fuel mixture is ignited, thus realizing power savings and, in turn, improving the energy efficiency of the vehicle. .
また、高負荷又は全負荷である運転領域「IV」においては、上述の図6で説明した「電流強化パターン」を適用することが好ましい。何故ならば、気流が他の運転領域と比較して、強いため、火炎核が吹き消えてしまうのを効果的に防止するためである。この「電流強化パターン」により、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 Moreover, in the operation region “IV” that is a high load or a full load, it is preferable to apply the “current enhancement pattern” described in FIG. This is because the airflow is stronger than in other operating areas, and thus effectively prevents the flame kernel from blowing off. With this “current enhancement pattern”, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
また、排気温度が高く、ノッキングの発生する度合いが高いレベルにある運転領域「V」においては、上述の図6で説明した「シングル放電パターン」を適用することが好ましい。何故ならば、この運転領域においては、比較的小さな電流で十分に安定した燃焼を確保できるためである。この「シングル放電パターン」により、混合気の点火の際に必要な電流量を増大させる必要性がないので、省電力化を実現可能であり、ひいては車両でのエネルギー効率の向上を実現可能である。 In the operation region “V” where the exhaust temperature is high and the degree of occurrence of knocking is high, it is preferable to apply the “single discharge pattern” described in FIG. This is because in this operating region, sufficiently stable combustion can be secured with a relatively small current. This “single discharge pattern” eliminates the need to increase the amount of current required when the air-fuel mixture is ignited, thus realizing power savings and, in turn, improving the energy efficiency of the vehicle. .
また、エンジンの温度が、例えば40℃等の所定温度より小さい状態にある運転領域(所謂、冷間運転領域)「VI」においては、上述の図6で説明した「電流強化パターン」を適用することが好ましい。何故ならば、この運転領域では、小さな火炎核しか形成できなかったり、或いは、火炎核自体が発生しなかったりして、燃焼状態が不安定なためである。この「電流強化パターン」により、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 Further, in the operation region (so-called cold operation region) “VI” where the engine temperature is lower than a predetermined temperature such as 40 ° C., for example, the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is applied. It is preferable. This is because in this operating region, only small flame nuclei can be formed, or the flame nuclei themselves are not generated, and the combustion state is unstable. With this “current enhancement pattern”, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
(各気筒が3つの点火プラグを有する場合)
図15に示されるように、各気筒が3つの点火プラグを有する場合、成層燃焼が行われる運転領域「I」においては、上述の図6で説明した「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」を適用すると共に、1つの点火プラグによる点火を実施することが好ましい。これにより、各気筒のサイクル毎に、燃焼室内での混合気の分布がばらつく可能性の高い成層燃焼において、着火可能な時間間隔を長くすることが可能である。これにより、成層燃焼において点火の機会を増やし、燃焼を安定化することが可能である。尚、1つの点火プラグによる「多重放電パターン」においては、当該点火プラグを有する気筒内における電流の供給(上述した図7を参照)によって、言い換えると、複数の気筒を跨らないで「多重放電パターン」が実現されることが省電力の観点で好ましい。
(When each cylinder has three spark plugs)
As shown in FIG. 15, when each cylinder has three spark plugs, in the operation region “I” where stratified combustion is performed, the “multiple discharge pattern (that is, the discharge time extension) described in FIG. It is preferable to perform ignition by one spark plug while applying the “pattern” ”. Thereby, in the stratified combustion in which the distribution of the air-fuel mixture in the combustion chamber is likely to vary for each cycle of each cylinder, it is possible to lengthen the time interval at which ignition is possible. As a result, it is possible to increase the chance of ignition in stratified combustion and stabilize the combustion. In addition, in the “multiple discharge pattern” by one spark plug, the current is supplied in the cylinder having the spark plug (see FIG. 7 described above), in other words, the “multiple discharge pattern” does not straddle a plurality of cylinders. The “pattern” is preferably realized from the viewpoint of power saving.
また、EGRの実施時又はエアリーンバーンの実施時における燃焼室内の混合気の密度が均質になる運転領域「II」においては、上述の図6で説明した「電流強化パターン」を適用すると共に、3つの点火プラグによる点火を実施することが好ましい。何故ならば、複数の点火によって燃焼期間を短縮化させるためである。この「電流強化パターン」により、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。尚、3つの点火プラグによる「電流強化パターン」においては、上述した図9に説明したように、複数の気筒を跨って「電流強化パターン」が実現されることが放電電圧を高める観点で好ましい。 Further, in the operation region “II” in which the density of the air-fuel mixture in the combustion chamber is uniform during the EGR or the air lean burn, the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is applied, It is preferable to implement ignition with three spark plugs. This is because the combustion period is shortened by a plurality of ignitions. With this “current enhancement pattern”, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently. In the “current enhancement pattern” using the three spark plugs, as described above with reference to FIG. 9, it is preferable to realize the “current enhancement pattern” across a plurality of cylinders from the viewpoint of increasing the discharge voltage.
また、理想空燃比に近付けると共に部分負荷である運転領域「III」においては、上述の図6で説明した「シングル放電パターン」を適用すると共に、1つの点火プラグによる点火を実施することが好ましい。何故ならば、理想空燃比での燃焼においては、比較的小さな電流を1つの点火プラグで放電させることで十分に安定した燃焼を確保できるためである。この「シングル放電パターン」により、混合気の点火の際に必要な電流量を増大させる必要性がないので、省電力化を実現可能であり、ひいては車両でのエネルギー効率の向上を実現可能である。 Further, in the operation region “III” that is close to the ideal air-fuel ratio and is a partial load, it is preferable to apply the “single discharge pattern” described in FIG. 6 and perform ignition with one spark plug. This is because in combustion at an ideal air-fuel ratio, sufficiently stable combustion can be ensured by discharging a relatively small current with one spark plug. This “single discharge pattern” eliminates the need to increase the amount of current required when the air-fuel mixture is ignited, thus realizing power savings and, in turn, improving the energy efficiency of the vehicle. .
また、高負荷又は全負荷である運転領域「IV」においては、上述の図6で説明した「電流強化パターン」を適用すると共に、1つの点火プラグによる点火を実施することが好ましい。何故ならば、1つの点火プラグによる点火によって放電電圧を低下させるためである。また、気流が他の運転領域と比較して、強いため、火炎核が吹き消えてしまうのを効果的に防止するためである。 In addition, in the operation region “IV” that is a high load or a full load, it is preferable to apply the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 and perform ignition with one spark plug. This is because the discharge voltage is lowered by ignition by one spark plug. In addition, since the airflow is stronger than in other operating areas, it is effective to effectively prevent the flame kernel from blowing off.
特に、一の気筒が複数の点火プラグによって点火を行う、所謂、多点点火は燃焼期間短いため、ピストンが上死点付近に位置する時点で、混合気の点火が実施される。この時、点火が実施された瞬間の気筒内の圧力が顕著に高いために、放電電圧が顕著に上昇する傾向にあることが本願発明者の研究により判明している。このような放電電圧の顕著な上昇は、点火装置内のコイルや点火プラグの物理的な破損する可能性があると共に、電流量の減衰による着火の不良が発生する可能性がある。このため、高負荷の運転状態では、一の気筒が一の点火プラグによって点火を行う、所謂、1点点火を実施すると共に、点火時期を基準値と比較して進角側に変化させることが好ましい。本実施形態に係る点火時期における基準値とは、典型的には、燃料の燃焼によって発生するトルクが最大となる点火時期を意味してよい。この「電流強化パターン」により、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。尚、1つの点火プラグによる「電流強化パターン」においては、当該点火プラグを有する気筒内における電流の供給(上述した図7を参照)によって、言い換えると、複数の気筒を跨らないで「電流強化パターン」が実現されることが省電力の観点で好ましい。 In particular, since so-called multi-point ignition in which one cylinder ignites with a plurality of spark plugs has a short combustion period, the air-fuel mixture is ignited when the piston is positioned near the top dead center. At this time, since the pressure in the cylinder at the moment of ignition is remarkably high, the discharge voltage tends to increase remarkably by the inventor's research. Such a significant increase in the discharge voltage may cause physical damage to the coil and the spark plug in the ignition device, and may cause ignition failure due to current decay. For this reason, in a high-load operation state, it is possible to perform so-called one-point ignition in which one cylinder ignites with one ignition plug, and to change the ignition timing to an advance side compared with a reference value. preferable. The reference value in the ignition timing according to the present embodiment may typically mean an ignition timing at which the torque generated by the combustion of fuel becomes maximum. With this “current enhancement pattern”, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently. In addition, in the “current enhancement pattern” using one spark plug, the current supply in the cylinder having the spark plug (see FIG. 7 described above), in other words, the “current enhancement pattern” does not cross a plurality of cylinders. The “pattern” is preferably realized from the viewpoint of power saving.
また、排気温度が高く、ノッキングの発生する度合いが高いレベルにある運転領域「V」においては、上述の図6で説明した「シングル放電パターン」を適用すると共に、3つの点火プラグによる点火を実施することが好ましい。何故ならば、複数の点火によって燃焼期間を短縮化させ、排気温度を低下させるためである。加えて、この運転領域においては、比較的小さな電流で十分に安定した燃焼を確保できるためである。この「シングル放電パターン」により、混合気の点火の際に必要な電流量を増大させる必要性がないので、省電力化を実現可能であり、ひいては車両でのエネルギー効率の向上を実現可能である。 Further, in the operation region “V” where the exhaust gas temperature is high and the degree of occurrence of knocking is high, the “single discharge pattern” described in FIG. 6 is applied and ignition by three spark plugs is performed. It is preferable to do. This is because the combustion period is shortened by a plurality of ignitions and the exhaust temperature is lowered. In addition, in this operating region, sufficiently stable combustion can be secured with a relatively small current. This “single discharge pattern” eliminates the need to increase the amount of current required when the air-fuel mixture is ignited, thus realizing power savings and, in turn, improving the energy efficiency of the vehicle. .
また、エンジンの温度が、例えば40℃等の所定温度より小さい状態にある運転領域(所謂、冷間運転領域)「VI」においては、上述の図6で説明した「電流強化パターン」を適用する共に、3つの点火プラグによる点火を実施することが好ましい。何故ならば、この運転領域では、小さな火炎核しか形成できなかったり、或いは、火炎核自体が発生しなかったりして、燃焼状態が不安定なためである。また、複数の点火によって燃焼期間を短縮化させるためである。この「電流強化パターン」により、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。尚、3つの点火プラグによる「電流強化パターン」においては、上述した図9に説明したように、複数の気筒を跨って「電流強化パターン」が実現されることが放電電圧を高める観点で好ましい。 Further, in the operation region (so-called cold operation region) “VI” where the engine temperature is lower than a predetermined temperature such as 40 ° C., for example, the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is applied. In both cases, it is preferable to perform ignition with three spark plugs. This is because in this operating region, only small flame nuclei can be formed, or the flame nuclei themselves are not generated, and the combustion state is unstable. Moreover, it is for shortening a combustion period by several ignition. With this “current enhancement pattern”, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently. In the “current enhancement pattern” using the three spark plugs, as described above with reference to FIG. 9, it is preferable to realize the “current enhancement pattern” across a plurality of cylinders from the viewpoint of increasing the discharge voltage.
(第5実施形態)
(失火を含む燃焼状態に応じた放電状態のパターンの切り替え)
次に、図16乃至図21を参照して、第5実施形態に係る失火を含む燃焼状態に応じて放電状態のパターンを切り替える原理について説明する。ここに、図16は、第5実施形態に係る失火を含む燃焼状態を判定するための3種類の燃焼圧の時間変化を示したグラフである。図17は、第5実施形態に係る失火を含む燃焼状態を判定するための一酸化炭素(HC)濃度の時間変化又は酸素(O2)濃度の時間変化を示したグラフ(図17(a))、並びに、失火を含む燃焼状態を判定するための二酸化炭素(CO2)濃度の時間変化を示したグラフ(図17(b))である。
(Fifth embodiment)
(Switching the discharge state pattern according to the combustion state including misfire)
Next, the principle of switching the discharge state pattern according to the combustion state including misfire according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a graph showing temporal changes in the three types of combustion pressures for determining the combustion state including misfire according to the fifth embodiment. FIG. 17 is a graph showing time variation of carbon monoxide (HC) concentration or oxygen (O2) concentration for determining the combustion state including misfire according to the fifth embodiment (FIG. 17A). FIG. 17 is a graph (FIG. 17B) showing a change over time in carbon dioxide (CO 2) concentration for determining a combustion state including misfire.
第5実施形態においては、3種類の燃焼状態に応じて放電状態のパターンを切り替える。この3種類の燃焼状態とは、典型的には、完全燃焼状態、半失火状態、及び完全失火状態を挙げることができる。完全燃焼は、混合気が本来的に有する熱エネルギーを発生する燃焼の状態を意味する。半失火状態は、燃焼熱が発生している途中で火炎伝播が途絶え失火してしまい、火炎が十分に形成されない燃焼の状態を意味する。完全失火状態は、混合気が着火することなく失火してしまい、燃焼熱が発生しない状態を意味する。 In 5th Embodiment, the pattern of a discharge state is switched according to three types of combustion states. The three kinds of combustion states typically include a complete combustion state, a semi-misfire state, and a complete misfire state. Complete combustion means a state of combustion in which the heat energy inherent in the air-fuel mixture is generated. The semi-misfire state means a state of combustion in which flame propagation stops and misfire occurs while combustion heat is generated, and a flame is not sufficiently formed. The complete misfire state means a state where the air-fuel mixture is misfired without being ignited and no combustion heat is generated.
このような燃焼状態に応じて放電状態のパターンを切り替えることにより、エンジンでトルク変動が発生するのを効果的に抑制することが可能である。 By switching the discharge state pattern according to such a combustion state, it is possible to effectively suppress the occurrence of torque fluctuations in the engine.
(燃焼圧の波形による失火判定)
具体的には、図16に示されるように、燃焼圧センサによって測定された燃焼圧の波形に基づいて、上述した3種類の燃焼状態を判定してよい。即ち、燃焼圧の時間変化が、図16で示された燃焼圧の波形のいずれに近似しているかによって、完全燃焼状態、半失火状態、及び完全失火状態のうちいずれであるかを判定してよい。
(Misfire detection by combustion pressure waveform)
Specifically, as shown in FIG. 16, the above-described three types of combustion states may be determined based on the waveform of the combustion pressure measured by the combustion pressure sensor. That is, it is determined whether it is a complete combustion state, a semi-misfire state, or a complete misfire state depending on which of the combustion pressure waveforms shown in FIG. Good.
(一酸化炭素の濃度による失火判定)
或いは、図17(a)に示されるように、濃度センサによって測定された一酸化炭素(HC)濃度と、失火判定閾値と、完全燃焼判定閾値との比較によって、上述した3種類の燃焼状態を判定してよい。この燃焼状態の判定は、失火が発生した場合、(i)未燃燃料の発生によって一酸化炭素(HC)の排出量が増加する傾向があること、(ii)不完全燃焼のため酸素(O2)が燃焼せずに排出され、酸素(O2)の排出量が増加する傾向があること、(iii)燃焼が不完全なために二酸化炭素(CO2)の排出量が減少する傾向があることという3つの傾向に基づいている。
(Judgment of misfire by the concentration of carbon monoxide)
Alternatively, as shown in FIG. 17A, the above-described three types of combustion states are obtained by comparing the carbon monoxide (HC) concentration measured by the concentration sensor, the misfire determination threshold value, and the complete combustion determination threshold value. You may judge. The determination of the combustion state is based on the fact that, when misfire occurs, (i) the emission of carbon monoxide (HC) tends to increase due to the generation of unburned fuel, and (ii) oxygen (O2 ) Is emitted without being combusted and oxygen (O2) emissions tend to increase, and (iii) carbon dioxide (CO2) emissions tend to decrease due to incomplete combustion Based on three trends.
具体的には、図17(a)に示されるように、濃度センサによって測定された一酸化炭素(HC)濃度が、失火判定閾値を超えた場合、気筒の燃焼室内は完全失火状態になったと判定してよい。この失火判定閾値は、上述した3つの傾向を定量的又は定性的に分析して、完全失火状態における一酸化炭素(HC)濃度の所定範囲に含まれる値となるように、個別具体的に定義してよい。 Specifically, as shown in FIG. 17A, when the carbon monoxide (HC) concentration measured by the concentration sensor exceeds a misfire determination threshold, the cylinder combustion chamber is completely misfired. You may judge. This misfire determination threshold is defined individually and specifically so as to be a value included in a predetermined range of the concentration of carbon monoxide (HC) in a complete misfire state by quantitatively or qualitatively analyzing the above three tendencies. You can do it.
他方で、濃度センサによって測定された一酸化炭素(HC)濃度が、完全燃焼判定閾値を超えない場合、気筒の燃焼室内は完全燃焼状態になったと判定してよい。この完全燃焼判定閾値は、上述した3つの傾向を定量的又は定性的に分析して、完全燃焼状態における一酸化炭素(HC)濃度の所定範囲に含まれる値となるように、個別具体的に定義してよい。 On the other hand, if the carbon monoxide (HC) concentration measured by the concentration sensor does not exceed the complete combustion determination threshold, it may be determined that the combustion chamber of the cylinder is in a complete combustion state. The complete combustion determination threshold is individually and specifically determined so that the above-mentioned three trends are quantitatively or qualitatively analyzed and become a value included in a predetermined range of the carbon monoxide (HC) concentration in the complete combustion state. May be defined.
他方で、濃度センサによって測定された一酸化炭素(HC)濃度が、失火判定閾値を超えなく、且つ、完全燃焼判定閾値を超える場合、気筒の燃焼室内は半失火状態になったと判定してよい。尚、一酸化炭素(HC)濃度に加えて又は代えて、酸素(O2)濃度によって、概ね同様の判定処理によって気筒の燃焼室内の燃焼状態を判定してよい。 On the other hand, if the carbon monoxide (HC) concentration measured by the concentration sensor does not exceed the misfire determination threshold value and exceeds the complete combustion determination threshold value, it may be determined that the combustion chamber of the cylinder is in a semi-misfire state. . Note that the combustion state in the combustion chamber of the cylinder may be determined by a substantially similar determination process based on the oxygen (O2) concentration in addition to or instead of the carbon monoxide (HC) concentration.
(二酸化炭素の濃度による失火判定)
或いは、具体的には、図17(b)に示されるように、濃度センサによって測定された二酸化炭素(CO2)濃度が、完全燃焼判定閾値を超えた場合、気筒の燃焼室内は完全燃焼状態になったと判定してよい。この完全燃焼判定閾値は、上述した3つの傾向を定量的又は定性的に分析して、完全燃焼状態における二酸化炭素(CO2)濃度の所定範囲に含まれる値となるように、個別具体的に定義してよい。
(Judgment of misfire by the concentration of carbon dioxide)
Or, specifically, as shown in FIG. 17B, when the carbon dioxide (CO2) concentration measured by the concentration sensor exceeds the complete combustion determination threshold, the combustion chamber of the cylinder is in a complete combustion state. You may judge that it became. This complete combustion determination threshold is defined individually and specifically so as to be a value included in a predetermined range of carbon dioxide (CO2) concentration in the complete combustion state by quantitatively or qualitatively analyzing the above-mentioned three trends. You can do it.
他方で、濃度センサによって測定された二酸化炭素(CO2)濃度が、失火判定閾値を下る場合、気筒の燃焼室内は完全失火状態になったと判定してよい。この失火判定閾値は、上述した3つの傾向を定量的又は定性的に分析して、完全失火状態における二酸化炭素(CO2)濃度の所定範囲に含まれる値となるように、個別具体的に定義してよい。 On the other hand, when the carbon dioxide (CO 2) concentration measured by the concentration sensor falls below the misfire determination threshold, it may be determined that the combustion chamber of the cylinder is in a complete misfire state. This misfire determination threshold is defined individually and specifically so as to be a value included in a predetermined range of carbon dioxide (CO2) concentration in a complete misfire state by quantitatively or qualitatively analyzing the above-mentioned three trends. It's okay.
他方で、濃度センサによって測定された二酸化炭素(CO2)濃度が、完全燃焼判定閾値を下り、且つ、失火判定閾値を超える場合、気筒の燃焼室内は半失火状態になったと判定してよい。 On the other hand, when the carbon dioxide (CO2) concentration measured by the concentration sensor falls below the complete combustion determination threshold and exceeds the misfire determination threshold, it may be determined that the combustion chamber of the cylinder has become a semi-misfire state.
(イオン電流を利用した失火判定)
次に、図18を参照して、イオン電流の発生の有無と、トルク変動の大きさと所定閾値との比較に基づいて、上述した3種類の燃焼状態を判定する判定処理について説明する。ここに、図18は、第5実施形態に係るイオン電流を利用して失火を含む燃焼状態を判定するため判定処理の流れを示したフローチャートである。
(Failure detection using ion current)
Next, with reference to FIG. 18, the determination process for determining the above-described three types of combustion states based on the presence / absence of ion current generation and the comparison between the magnitude of torque fluctuation and a predetermined threshold will be described. FIG. 18 is a flowchart showing the flow of determination processing for determining the combustion state including misfire using the ionic current according to the fifth embodiment.
図18に示されるように、ECUの制御下で、上述した3種類の燃焼状態を判定する判定処理が要求される(ステップS101)。 As shown in FIG. 18, under the control of the ECU, the above-described determination process for determining the three types of combustion states is required (step S101).
次に、ECUの制御下で、イオン電流センサによって、イオン電流が測定される(ステップS102)。 Next, the ion current is measured by the ion current sensor under the control of the ECU (step S102).
次に、ECUの制御下で、イオン電流が測定され、イオン電流が発生したか否かが判定される(ステップS103)。ここで、イオン電流が発生していないと判定される場合(ステップS103:No)、イオン電流が発生していないので、完全失火状態にあると判定する(ステップS104)。他方、ステップS103の判定の結果、イオン電流が発生していると判定される場合(ステップS103:Yes)、ECUの制御下で、トルク変動の大きさが測定される(ステップS105)。 Next, the ion current is measured under the control of the ECU, and it is determined whether or not the ion current is generated (step S103). Here, when it is determined that no ionic current is generated (step S103: No), it is determined that there is a complete misfire state because no ionic current is generated (step S104). On the other hand, when it is determined that an ionic current is generated as a result of the determination in step S103 (step S103: Yes), the magnitude of torque fluctuation is measured under the control of the ECU (step S105).
次に、ECUの制御下で、測定されたトルク変動の大きさが所定閾値を超えたか否かが判定される(ステップS106)。ここで、測定されたトルク変動の大きさが所定閾値を超えたと判定される場合(ステップS106:Yes)、トルク変動の大きさが所定閾値を超え、且つ、イオン電流が検出されたので、半失火状態にあると判定する(ステップS107)。他方、ステップS106の判定の結果、測定されたトルク変動の大きさが所定閾値を超えたと判定されない場合(ステップS106:No)、完全燃焼状態にあると判定される(ステップS108)。 Next, it is determined whether or not the measured magnitude of torque fluctuation exceeds a predetermined threshold value under the control of the ECU (step S106). Here, when it is determined that the magnitude of the measured torque fluctuation exceeds the predetermined threshold (step S106: Yes), the magnitude of the torque fluctuation exceeds the predetermined threshold and the ion current is detected. It determines with it being in a misfire state (step S107). On the other hand, as a result of the determination in step S106, when it is not determined that the measured magnitude of the torque fluctuation exceeds the predetermined threshold (step S106: No), it is determined that the combustion state is complete (step S108).
(燃焼状態に応じた放電状態のパターンの切り替え制御処理)
次に、図19乃至図21を参照して、第5実施形態に係る上述した3種類の燃焼状態に応じて放電状態のパターンを切り替える制御処理について説明する。
(Discharge state pattern switching control process according to the combustion state)
Next, with reference to FIGS. 19 to 21, a control process for switching the discharge state pattern according to the above-described three types of combustion states according to the fifth embodiment will be described.
(各気筒が1つの点火プラグを有する場合)
先ず図19を参照して、各気筒が1つの点火プラグを有する場合における、上述した3種類の燃焼状態に応じて放電状態のパターンを切り替える制御処理について説明する。ここに、図19は、第5実施形態に係る各気筒が1つの点火プラグを有する場合における、失火を含む燃焼状態に応じて放電状態のパターンを切り替える切り替え制御処理の流れを示したフローチャートである。
(When each cylinder has one spark plug)
First, referring to FIG. 19, a control process for switching the discharge state pattern in accordance with the above-described three types of combustion states when each cylinder has one spark plug will be described. FIG. 19 is a flowchart showing the flow of the switching control process for switching the discharge state pattern in accordance with the combustion state including misfire when each cylinder according to the fifth embodiment has one spark plug. .
図19に示されるように、先ず、ECUの制御下で、上述した各種の手法によって失火を含む燃焼状態が判定される(ステップS201)。 As shown in FIG. 19, first, under the control of the ECU, the combustion state including misfire is determined by the various methods described above (step S201).
次に、ECUの制御下で、成層燃焼による車両の運転が行われているか否かが判定される(ステップS202)。ここで、成層燃焼による車両の運転が行われていないと判定される場合(ステップS202:No)、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に適用される(ステップS203)。 Next, it is determined whether or not the vehicle is operating by stratified combustion under the control of the ECU (step S202). Here, when it is determined that the vehicle is not operated by stratified combustion (step S202: No), the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is applied to the ignition device (step S203).
他方、ステップS202の判定の結果、成層燃焼による車両の運転が行われていると判定される場合(ステップS202:Yes)、更に、ECUの制御下で、完全失火状態であるか否かが判定される(ステップS204)。ここで、完全失火状態であると判定される場合(ステップS204:Yes)、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に適用される(ステップS205)。これにより、成層燃焼によるエンジンの駆動や、混合気が均質的に分布する燃焼によるエンジンの駆動おいて、完全失火が発生した場合において、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 On the other hand, when it is determined as a result of the determination in step S202 that the vehicle is operating by stratified combustion (step S202: Yes), it is further determined whether or not the vehicle is in a complete misfire state under the control of the ECU. (Step S204). Here, when it is determined that the vehicle is in a complete misfire state (step S204: Yes), the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is applied to the ignition device (step S205). As a result, when a complete misfire occurs in the engine drive by stratified combustion or the engine drive by the combustion in which the air-fuel mixture is homogeneously distributed, a larger flame kernel grows in the combustion chamber and a more powerful flame. Nuclei can be formed. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
他方、上述したステップS204の判定の結果、完全失火状態であると判定されない場合(ステップS204:No)、上述の図6で説明した「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」が点火装置に適用される(ステップS206)。これにより、各気筒のサイクル毎に、燃焼室内での混合気の分布がばらつく可能性の高い成層燃焼において、着火可能な時間間隔を長くすることが可能である。これにより、成層燃焼において点火の機会を増やし、燃焼を安定化することが可能である。 On the other hand, as a result of the determination in step S204 described above, if it is not determined that the vehicle is in a complete misfire state (step S204: No), the “multiple discharge pattern (ie, discharge time extension pattern)” described in FIG. Applied to the apparatus (step S206). Thereby, in the stratified combustion in which the distribution of the air-fuel mixture in the combustion chamber is likely to vary for each cycle of each cylinder, it is possible to lengthen the time interval at which ignition is possible. As a result, it is possible to increase the chance of ignition in stratified combustion and stabilize the combustion.
(各気筒が複数の点火プラグを有する場合)
次に図20及び図21を参照して、各気筒が複数の点火プラグを有する場合における、上述した3種類の燃焼状態に応じて放電状態のパターンを切り替える制御処理について説明する。ここに、図20は、第5実施形態に係る各気筒が複数の点火プラグを有する場合における、失火を含む燃焼状態に応じて放電状態のパターンを切り替える切り替え制御処理の流れを示したフローチャートである。図21は、図20に示された放電状態のパターンを切り替える切り替え制御処理の流れのサブルーチンを示したフローチャートである。
(When each cylinder has multiple spark plugs)
Next, with reference to FIG. 20 and FIG. 21, a control process for switching the discharge state pattern in accordance with the above-described three types of combustion states when each cylinder has a plurality of spark plugs will be described. FIG. 20 is a flowchart showing the flow of the switching control process for switching the discharge state pattern in accordance with the combustion state including misfire when each cylinder according to the fifth embodiment has a plurality of spark plugs. . FIG. 21 is a flowchart showing a subroutine of the flow of the switching control process for switching the discharge state pattern shown in FIG.
図20に示されるように、先ず、ECUの制御下で、上述した各種の手法によって失火を含む燃焼状態が判定される(ステップS301)。 As shown in FIG. 20, first, under the control of the ECU, the combustion state including misfire is determined by the various methods described above (step S301).
次に、ECUの制御下で、成層燃焼による車両の運転が行われているか否かが判定される(ステップS302)。ここで、成層燃焼による車両の運転が行われていないと判定される場合(ステップS302:No)、更に、ECUの制御下で、完全失火状態であるか否かが判定される(ステップS303)。ここで、完全失火状態であると判定される場合(ステップS303:Yes)、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されているか否かが判定される(ステップS304)。ここで、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されていると判定されない場合(ステップS304:No)、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に適用される(ステップS305)。尚、複数の点火プラグによる「電流強化パターン」においては、上述した図9に説明したように、複数の気筒を跨って「電流強化パターン」が実現されることが放電電圧を高める観点で好ましい。この「電流強化パターン」により、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 Next, it is determined whether or not the vehicle is operating by stratified combustion under the control of the ECU (step S302). Here, when it is determined that the vehicle is not operated by stratified combustion (step S302: No), it is further determined whether or not the vehicle is in a complete misfire state under the control of the ECU (step S303). . When it is determined that the vehicle is in a complete misfire state (step S303: Yes), it is determined whether or not the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is already applied to the ignition device (step S304). ). Here, when it is not determined that the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 has already been applied to the ignition device (step S304: No), the “current enhancement pattern” described in FIG. (Step S305). In the “current enhancement pattern” using a plurality of spark plugs, as described above with reference to FIG. 9, it is preferable that the “current enhancement pattern” is realized across a plurality of cylinders from the viewpoint of increasing the discharge voltage. With this “current enhancement pattern”, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
他方、ステップS304の判定の結果、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されていると判定される場合(ステップS304:Yes)、ECUの制御下で、EGRが実施されているか否かが判定される(ステップS306)。ここで、EGRが実施されていると判定される場合(ステップS306:Yes)、ECUの制御下で、EGR率が減少するようにEGR弁の開度が変化される(ステップS307)。他方、ステップS306の判定の結果、EGRが実施されていると判定されない場合(ステップS306:No)、ECUの制御下で、空燃比がリッチになるように燃料の噴射量が増大される(ステップS308)。これにより、燃焼を安定化することができる。 On the other hand, when it is determined as a result of the determination in step S304 that the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 has already been applied to the ignition device (step S304: Yes), the EGR is controlled under the control of the ECU. It is determined whether it has been implemented (step S306). Here, when it is determined that EGR is being performed (step S306: Yes), the opening degree of the EGR valve is changed so that the EGR rate decreases under the control of the ECU (step S307). On the other hand, as a result of the determination in step S306, if it is not determined that EGR is being performed (step S306: No), the fuel injection amount is increased so that the air-fuel ratio becomes rich under the control of the ECU (step S306). S308). Thereby, combustion can be stabilized.
他方、上述したステップS303の判定の結果、完全失火状態であると判定されない場合(ステップS303:No)、ECUの制御下で、半失火状態であると判定され、各気筒において、複数の点火プラグによる点火、所謂、多点点火が行われているか否かが判定される(ステップS309)。ここで、各気筒において、複数の点火プラグによる点火が行われていると判定される場合(ステップS309:Yes)、上述したように、ECUの制御下で、EGRが実施されているか否かが判定される(ステップS306)。 On the other hand, as a result of the determination in step S303 described above, if it is not determined that the vehicle is in a complete misfire state (step S303: No), it is determined that the vehicle is in a semi-misfire state under the control of the ECU. Whether or not so-called multipoint ignition is performed is determined (step S309). Here, when it is determined that ignition by a plurality of spark plugs is performed in each cylinder (step S309: Yes), as described above, whether or not EGR is being performed under the control of the ECU. Determination is made (step S306).
他方、ステップS309の判定の結果、各気筒において、複数の点火プラグによる点火が行われていると判定されない場合(ステップS309:No)、ECUの制御下で、各気筒において、複数の点火プラグによる点火が行われるように、点火装置が駆動する(ステップS310)。 On the other hand, as a result of the determination in step S309, if it is not determined that ignition by a plurality of spark plugs is performed in each cylinder (step S309: No), each cylinder uses a plurality of spark plugs under the control of the ECU. The ignition device is driven so that ignition is performed (step S310).
(成層燃焼による車両の運転が行われている場合)
他方、上述したステップS302の判定の結果、成層燃焼による車両の運転が行われていると判定される場合(ステップS302:Yes)、更に、ECUの制御下で、完全失火状態であるか否かが判定される(ステップS403)。ここで、完全失火状態であると判定される場合(ステップS403:Yes)、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されているか否かが判定される(ステップS404)。ここで、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されていると判定されない場合(ステップS404:No)、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に適用される(ステップS305)。尚、複数の点火プラグによる「電流強化パターン」においては、上述した図9に説明したように、複数の気筒を跨って「電流強化パターン」が実現されることが放電電圧を高める観点で好ましい。この「電流強化パターン」により、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。
(When the vehicle is driven by stratified combustion)
On the other hand, if it is determined that the vehicle is being operated by stratified combustion as a result of the determination in step S302 described above (step S302: Yes), whether or not the vehicle is completely misfired under the control of the ECU. Is determined (step S403). If it is determined that the vehicle is in a complete misfire state (step S403: Yes), it is determined whether or not the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is already applied to the ignition device (step S404). ). Here, when it is not determined that the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is already applied to the ignition device (step S404: No), the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is the ignition device. (Step S305). In the “current enhancement pattern” using a plurality of spark plugs, as described above with reference to FIG. 9, it is preferable that the “current enhancement pattern” is realized across a plurality of cylinders from the viewpoint of increasing the discharge voltage. With this “current enhancement pattern”, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
他方、ステップS404の判定の結果、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されていると判定される場合(ステップS404:Yes)、ECUの制御下で、EGRが実施されているか否かが判定される(ステップS406)。ここで、EGRが実施されていると判定される場合(ステップS406:Yes)、ECUの制御下で、EGR率が減少するようにEGR弁の開度が変化される(ステップS407)。他方、ステップS406の判定の結果、EGRが実施されていると判定されない場合(ステップS406:No)、ECUの制御下で、空燃比がリッチになるように燃料の噴射量が増大される(ステップS408)。これにより、燃料をより確実に燃焼させ、燃料の燃焼を安定化することができる。 On the other hand, as a result of the determination in step S404, when it is determined that the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 has already been applied to the ignition device (step S404: Yes), the EGR is controlled under the control of the ECU. It is determined whether it has been implemented (step S406). Here, when it is determined that the EGR is performed (step S406: Yes), the opening degree of the EGR valve is changed so that the EGR rate decreases under the control of the ECU (step S407). On the other hand, as a result of the determination in step S406, if it is not determined that EGR is being performed (step S406: No), the fuel injection amount is increased so that the air-fuel ratio becomes rich under the control of the ECU (step S406). S408). Thereby, the fuel can be burned more reliably and the combustion of the fuel can be stabilized.
他方、上述したステップS403の判定の結果、完全失火状態であると判定されない場合(ステップS403:No)、ECUの制御下で、半失火状態であると判定され、各気筒において、複数の点火プラグによる点火、所謂、多点点火が行われているか否かが判定される(ステップS409)。ここで、各気筒において、複数の点火プラグによる点火が行われていると判定される場合(ステップS409:Yes)、更に、ECUの制御下で、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されているか否かが判定される(ステップS411)。ここで、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されていると判定されない場合(ステップS411:No)、上述の図6で説明した「多重放電パターン(即ち、放電時間の延長パターン)」を適用する(ステップS412)。これにより、各気筒のサイクル毎に、燃焼室内での混合気の分布がばらつく可能性の高い成層燃焼において、着火可能な時間間隔を長くすることが可能である。これにより、成層燃焼において点火の機会を増やし、燃焼を安定化することが可能である。尚、複数の点火プラグによる「多重放電パターン」においては、上述した図9に説明したように、複数の気筒を跨って「多重放電パターン」が実現されることが放電時間を的確に長くさせることができるので好ましい。他方、ステップS411の判定の結果、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が点火装置に既に適用されていると判定される場合(ステップS411:Yes)、上述したように、ECUの制御下で、EGRが実施されているか否かが判定される(ステップS406)。 On the other hand, as a result of the determination in step S403 described above, when it is not determined that the vehicle is in a complete misfire state (step S403: No), it is determined that the vehicle is in a semi-misfire state under the control of the ECU. It is determined whether or not so-called multipoint ignition is performed (step S409). Here, when it is determined that ignition is performed by a plurality of spark plugs in each cylinder (step S409: Yes), the “current enhancement pattern” described above with reference to FIG. 6 under the control of the ECU. Is already applied to the ignition device (step S411). Here, if it is not determined that the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 has already been applied to the ignition device (step S411: No), the “multiple discharge pattern (ie, discharge) described in FIG. (Time extension pattern) "is applied (step S412). Thereby, in the stratified combustion in which the distribution of the air-fuel mixture in the combustion chamber is likely to vary for each cycle of each cylinder, it is possible to lengthen the time interval at which ignition is possible. As a result, it is possible to increase the chance of ignition in stratified combustion and stabilize the combustion. In the “multiple discharge pattern” using a plurality of spark plugs, as described above with reference to FIG. 9, the realization of the “multiple discharge pattern” across a plurality of cylinders appropriately increases the discharge time. Is preferable. On the other hand, when it is determined that the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 has already been applied to the ignition device as a result of the determination in step S411 (step S411: Yes), as described above, the control of the ECU Below, it is determined whether EGR is implemented (step S406).
他方、ステップS409の判定の結果、各気筒において、複数の点火プラグによる点火が行われていると判定されない場合(ステップS409:No)、ECUの制御下で、各気筒において、複数の点火プラグによる点火が行われるように、点火装置が駆動する(ステップS410)。 On the other hand, as a result of the determination in step S409, if it is not determined that ignition by a plurality of spark plugs is performed in each cylinder (step S409: No), each cylinder uses a plurality of spark plugs under the control of the ECU. The ignition device is driven so that ignition is performed (step S410).
このように、各気筒において、複数の点火プラグによる点火が行われているエンジン、所謂、多点点火エンジンの場合、火炎伝播不良が起因とされる半失火が発生した場合、多点点火への切り替えを優先することが好ましい。そして、成層燃焼の運転状態では、その後、放電期間の延長を試みることが好ましい。そして、完全失火状態であれば、着火不良であるので、多気筒からの放電電流を合成して、電流の強化を行うことが好ましい。これにより、燃焼状態に応じて、実際に発生したトルクが意図する範囲を超えて変動すること、所謂、トルク変動が大きくなることを効果的に抑制することができる。 Thus, in the case of an engine in which each cylinder is ignited by a plurality of spark plugs, that is, a so-called multipoint ignition engine, when a semi-misfire caused by flame propagation failure occurs, It is preferable to prioritize switching. In the operation state of stratified combustion, it is preferable to try to extend the discharge period thereafter. And if it is a complete misfire state, since it is an ignition failure, it is preferable to synthesize | combine the discharge current from many cylinders, and to strengthen an electric current. Thereby, it is possible to effectively suppress the actually generated torque from fluctuating beyond the intended range, that is, so-called increase in torque fluctuation, depending on the combustion state.
(第6実施形態)
(くすぶりの発生に応じた放電状態のパターンの切り替え)
次に、図22及び図23を参照して、第6実施形態に係るくすぶりの発生に応じて放電状態のパターンを切り替える原理について説明する。ここに、図22は、第6実施形態に係るくすぶりの発生に応じて放電状態のパターンを切り替える切り替え制御処理の流れを示したフローチャートである。図23は、第6実施形態に係る点火装置において放電状態のパターンが切り替えられた様子を図式的に示したブロック図である。
(Sixth embodiment)
(Switching discharge pattern according to the occurrence of smoldering)
Next, with reference to FIGS. 22 and 23, the principle of switching the discharge state pattern in accordance with the occurrence of smoldering according to the sixth embodiment will be described. FIG. 22 is a flowchart showing the flow of the switching control process for switching the discharge state pattern according to the occurrence of smoldering according to the sixth embodiment. FIG. 23 is a block diagram schematically showing how the discharge state pattern is switched in the ignition device according to the sixth embodiment.
図22に示されるように、ECUの制御下で、点火プラグにおいて、所謂、くすぶりが検出されるか否かが判定される(ステップS501)。ここで、くすぶりが検出される場合(ステップS501:Yes)、ECUの制御下で、くすぶりが検出された点火プラグが特定される(ステップS502)。他方、くすぶりが検出されない場合(ステップS501:No)、再度、ステップS501に戻る。 As shown in FIG. 22, it is determined whether so-called smoldering is detected in the spark plug under the control of the ECU (step S501). Here, when smoldering is detected (step S501: Yes), a spark plug from which smoldering is detected is specified under the control of the ECU (step S502). On the other hand, when smoldering is not detected (step S501: No), the process returns to step S501 again.
次に、この特定された点火プラグに対して、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が適用される(ステップS503)。尚、複数の点火プラグによる「電流強化パターン」においては、上述した図9に説明したように、複数の気筒を跨って「電流強化パターン」が実現されることが放電電圧を高める観点で好ましい。この「電流強化パターン」により、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、燃焼室内の混合気を、より効率良く燃焼させることが可能である。 Next, the “current enhancement pattern” described with reference to FIG. 6 is applied to the identified spark plug (step S503). In the “current enhancement pattern” using a plurality of spark plugs, as described above with reference to FIG. 9, it is preferable that the “current enhancement pattern” is realized across a plurality of cylinders from the viewpoint of increasing the discharge voltage. With this “current enhancement pattern”, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. Thereby, the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more efficiently.
具体的には、図23に示されるように、上述した第3実施形態と概ね同様に動作することにより、複数の気筒21a、21b内の複数のコイル部210a1、210a2、210a3、210b1、210b2、210b3において夫々発生した電流を、一の点火プラグ230a3に同時に供給することで、例えば通常の約6倍程度に放電電流のレベルを高めることができ、より高い放電電圧で混合気に点火を行うことができる。これにより、くすぶりの発生の原因物質である煤やデポジット燃料を高い放電電圧によって焼き切ることが可能である。 Specifically, as shown in FIG. 23, the plurality of coil portions 210a1, 210a2, 210a3, 210b1, 210b2, and the like in the plurality of cylinders 21a, 21b are operated by substantially the same operation as in the third embodiment described above. By simultaneously supplying the current generated in 210b3 to one spark plug 230a3, for example, the level of the discharge current can be increased to about 6 times the normal, and the mixture is ignited at a higher discharge voltage. Can do. As a result, it is possible to burn off the soot and deposit fuel, which are substances causing smoldering, with a high discharge voltage.
(第7実施形態)
(磨耗の進行度合いに応じた放電状態のパターンの切り替え)
次に、図24乃至図26を参照して、第7実施形態に係る点火プラグの磨耗の進行度合いに応じて放電状態のパターンを切り替える原理について説明する。ここに、図24は、第7実施形態に係る点火プラグの磨耗の進行度合いに応じて放電状態のパターンを切り替える切り替え制御処理の流れを示したフローチャートである。図25は、第7実施形態に係る点火プラグの磨耗量と放電回数との相関関係を示したグラフである。図26は、一般例に係る磨耗が少ない点火プラグでの放電を図式的に示した模式図(図26(a))、比較例に係る磨耗が進行した点火プラグでの放電を図式的に示した模式図(図26(b))、及び、第7実施形態に係る磨耗が進行した点火プラグでの放電を図式的に示した模式図(図26(b))である。
(Seventh embodiment)
(Switching the discharge state pattern according to the progress of wear)
Next, the principle of switching the discharge state pattern in accordance with the progress of the spark plug wear according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 24 is a flowchart showing the flow of the switching control process for switching the discharge state pattern according to the progress of the spark plug wear according to the seventh embodiment. FIG. 25 is a graph showing the correlation between the amount of wear and the number of discharges of the spark plug according to the seventh embodiment. FIG. 26 is a schematic diagram (FIG. 26 (a)) schematically showing discharge with a spark plug with little wear according to a general example, and schematically showing discharge with a spark plug with advanced wear according to a comparative example. FIG. 26B is a schematic diagram (FIG. 26B), and FIG. 26B is a schematic diagram schematically showing discharge in the spark plug in which wear has progressed according to the seventh embodiment.
図24に示されるように、ECUの制御下で、点火プラグの磨耗の進行度合いに応じて放電状態のパターンを切り替えが要求された否か判定される(ステップS601)。ここで、点火プラグの磨耗の進行度合いに応じて放電状態のパターンを切り替えが要求されたと判定される場合(ステップS601:Yes)、ECUの制御下で、点火プラグの磨耗量Lが推定される(ステップS602)。具体的には、図25に示されるように、点火プラグの放電回数が多くなるに従って、言い換えると、エンジンの走行距離が長くなるに従って、点火プラグの磨耗量は、大きくなることが本願発明者による研究によって判明している。これにより、点火プラグの磨耗量は、点火プラグの放電回数やエンジンの走行距離を測定することによって、間接的に推定してよい。他方、上述のステップS601の判定の結果、点火プラグの磨耗の進行度合いに応じて放電状態のパターンを切り替えが要求されたと判定されない場合(ステップS601:No)、再度、ステップS601に戻る。 As shown in FIG. 24, under the control of the ECU, it is determined whether or not switching of the discharge state pattern is requested in accordance with the progress of the spark plug wear (step S601). Here, when it is determined that switching of the discharge state pattern is requested in accordance with the progress degree of the spark plug wear (step S601: Yes), the spark plug wear amount L is estimated under the control of the ECU. (Step S602). Specifically, as shown in FIG. 25, the inventor of the present application indicates that the amount of wear of the spark plug increases as the number of discharges of the spark plug increases, in other words, as the travel distance of the engine increases. It has been found by research. Thereby, the wear amount of the spark plug may be estimated indirectly by measuring the number of discharges of the spark plug and the travel distance of the engine. On the other hand, as a result of the determination in step S601 described above, when it is not determined that the switching of the discharge state pattern is requested according to the progress of the spark plug wear (step S601: No), the process returns to step S601 again.
次に、ECUの制御下で、推定された磨耗量Lが、磨耗量閾値L_sを超えたか否かが判定される(ステップS603)。ここに、本実施形態に係る磨耗量閾値L_sとは、典型的には、放電の吹き消えが発生する確率が所定レベルを超える磨耗量を意味してよい。このステップS603の判定の結果、推定された磨耗量Lが、磨耗量閾値L_sを超えたと判定される場合(ステップS603:Yes)、現在のエンジンの回転速度Neが、回転速度閾値Ne_sを超え、且つ、現在のエンジンの負荷率が、負荷率閾値を超えたか否かが判定される(ステップS604)。ここに、本実施形態に係る回転速度閾値Ne_sとは、典型的には、放電の吹き消えが発生する確率が所定レベルを超える回転速度を意味してよい。また、本実施形態に係る負荷率KLとは、典型的には、一定量に対する、エンジンに実際に吸気された吸気量の割合い、或いは、本実施形態に係る負荷率KLとは、典型的には、一定量に対する、エンジンに実際に噴射された燃料噴射量の割合いを意味してよい。また、本実施形態に係る負荷率閾値KL_sとは、典型的には、放電の吹き消えが発生する確率が所定レベルを超える負荷率を意味してよい。ここで、現在のエンジンの回転速度Neが、回転速度閾値Ne_sを超え、且つ、現在のエンジンの負荷率KLが、負荷率閾値KL_sを超えたと判定される場合(ステップS604:Yes)、この磨耗が進行した点火プラグに対して、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が適用される(ステップS503)。尚、複数の点火プラグによる「電流強化パターン」においては、上述した図9に説明したように、複数の気筒を跨って「電流強化パターン」が実現されることが放電電圧を高める観点で好ましい。この「電流強化パターン」により、例えば高回転及び高負荷の運転状態であるために気流速度が顕著に大きい場合においても、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、放電の吹き消えの発生を殆ど又は完全に無くし、燃焼室内の混合気を、より確実且つ効率良く燃焼させることが可能である。 Next, it is determined whether or not the estimated wear amount L exceeds the wear amount threshold value L_s under the control of the ECU (step S603). Here, the wear amount threshold value L_s according to the present embodiment may typically mean a wear amount at which the probability of occurrence of discharge blowout exceeds a predetermined level. As a result of the determination in step S603, when it is determined that the estimated wear amount L exceeds the wear amount threshold value L_s (step S603: Yes), the current engine rotation speed Ne exceeds the rotation speed threshold value Ne_s. Further, it is determined whether or not the current engine load factor has exceeded a load factor threshold value (step S604). Here, the rotation speed threshold value Ne_s according to the present embodiment may typically mean a rotation speed at which the probability of occurrence of discharge blowout exceeds a predetermined level. Further, the load factor KL according to the present embodiment is typically the ratio of the intake amount actually sucked into the engine with respect to a certain amount, or the load factor KL according to the present embodiment is typical. May mean the ratio of the fuel injection quantity actually injected into the engine to a certain quantity. Further, the load factor threshold KL_s according to the present embodiment may typically mean a load factor at which the probability of occurrence of discharge discharge exceeds a predetermined level. Here, when it is determined that the current engine rotational speed Ne exceeds the rotational speed threshold value Ne_s and the current engine load factor KL exceeds the load factor threshold value KL_s (step S604: Yes), this wear. The “current enhancement pattern” described with reference to FIG. 6 is applied to the spark plug that has progressed (step S503). In the “current enhancement pattern” using a plurality of spark plugs, as described above with reference to FIG. 9, it is preferable that the “current enhancement pattern” is realized across a plurality of cylinders from the viewpoint of increasing the discharge voltage. With this “current enhancement pattern”, for example, even when the airflow speed is significantly high due to the high rotation and high load operating conditions, larger flame nuclei are grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. be able to. As a result, the occurrence of blow-off of the discharge can be eliminated almost or completely, and the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more reliably and efficiently.
具体的には、図26(a)に示されるように、磨耗が少ない点火プラグにおいては、一般的に、放電が気流で引き伸ばされてはいるが放電の吹き消えは発生していない。他方、図26(b)に示されるように、磨耗が進行した点火プラグにおいては、磨耗に起因してプラグギャップが拡大し、放電電圧は極端に増加してしまう。このため、放電電圧の増加に従って、電流量が低下してしまい、放電が気流で引き伸ばされ、放電の吹き消えが発生してしまう。 Specifically, as shown in FIG. 26 (a), in a spark plug with little wear, generally, although the discharge is stretched by the airflow, the discharge does not blow out. On the other hand, as shown in FIG. 26B, in the spark plug in which the wear has progressed, the plug gap is expanded due to the wear, and the discharge voltage is extremely increased. For this reason, as the discharge voltage increases, the amount of current decreases, the discharge is stretched by the air flow, and the discharge blows out.
これに対して、第7実施形態によれば、図26(c)に示されるように、この磨耗が進行した点火プラグに対して、上述の図6で説明した「電流強化パターン」が適用されるので、例えば高回転及び高負荷の運転状態であるために気流速度が顕著に大きい場合においても、燃焼室内でより大きな火炎核を成長させ、より強力な火炎核を形成することができる。これにより、放電の吹き消えの発生を殆ど又は完全に無くし、燃焼室内の混合気を、より確実且つ効率良く燃焼させることが可能である。 On the other hand, according to the seventh embodiment, as shown in FIG. 26C, the “current enhancement pattern” described in FIG. 6 is applied to the spark plug in which the wear has progressed. Therefore, for example, even when the air velocity is remarkably large due to the high rotation and high load operation state, larger flame nuclei can be grown in the combustion chamber to form stronger flame nuclei. As a result, the occurrence of blow-off of the discharge can be eliminated almost or completely, and the air-fuel mixture in the combustion chamber can be burned more reliably and efficiently.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の点火制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Ignition of an internal combustion engine accompanying such a change The control device is also included in the technical scope of the present invention.
本発明に係る内燃機関の点火制御装置は、例えば点火プラグ及び点火コイルを用いた内燃機関の点火制御装置に利用可能である。 The ignition control device for an internal combustion engine according to the present invention can be used for an ignition control device for an internal combustion engine using a spark plug and an ignition coil, for example.
10…点火制御装置、100…ECU、200…点火装置200、210a、210b、210c、210d…コイル部、220a、220b、220c、220d…スイッチ素子、230a、230b、230c、230d…点火プラグ、SWA、SWB、SWC…スイッチ信号、IG…点火信号、300…エンジン、排気センサ317、気筒内圧力センサ332。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ignition control apparatus, 100 ... ECU, 200 ... Ignition apparatus 200, 210a, 210b, 210c, 210d ... Coil part, 220a, 220b, 220c, 220d ... Switch element, 230a, 230b, 230c, 230d ... Spark plug, SWA , SWB, SWC, switch signal, IG, ignition signal, 300, engine, exhaust sensor 317, and cylinder pressure sensor 332.
Claims (19)
2次電流である第1電流を発生可能な第1コイルと、
2次電流である第2電流を発生可能な第2コイルと、
前記2次電流が供給されることで放電可能な第1点火プラグと、
前記2次電流が供給されることで放電可能な第2点火プラグと、
前記発生された第1電流を、前記第1点火プラグ及び前記第2点火プラグのうちいずれか一方の点火プラグに供給可能であると共に、前記発生された第2電流を、前記いずれか一方の点火プラグに供給可能なスイッチ素子と、
前記第1電流及び前記第2電流を、前記内燃機関の運転状態に応じた所定タイミングで、前記いずれか一方の点火プラグに夫々供給するように、前記スイッチ素子を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。 An ignition control device for a spark plug provided in a cylinder of an internal combustion engine,
A first coil capable of generating a first current that is a secondary current;
A second coil capable of generating a second current that is a secondary current;
A first spark plug that can be discharged by being supplied with the secondary current;
A second spark plug capable of discharging when supplied with the secondary current;
The generated first current can be supplied to any one of the first spark plug and the second spark plug, and the generated second current can be supplied to any one of the ignition plugs. A switch element that can be supplied to the plug;
Control means for controlling the switch element so as to supply the first current and the second current to either one of the spark plugs at a predetermined timing according to an operating state of the internal combustion engine, respectively. An internal combustion engine ignition control device.
2次電流である第1電流を発生可能な第1コイルと、
2次電流である第2電流を発生可能な第2コイルと、
前記2次電流が供給されることで放電可能な第1点火プラグと、
前記2次電流が供給されることで放電可能な第2点火プラグと、
前記発生された第1電流を、前記第1点火プラグ及び前記第2点火プラグのうちいずれか一方の点火プラグに供給可能であると共に、前記発生された第2電流を、前記いずれか一方の点火プラグに供給可能なスイッチ素子と、
前記気筒内での燃焼状態を特定する特定手段と、
前記第1電流及び前記第2電流を、前記特定された燃焼状態に応じた所定タイミングで、前記いずれか一方の点火プラグに夫々供給するように、前記スイッチ素子を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。 An ignition control device for a spark plug provided in a cylinder of an internal combustion engine,
A first coil capable of generating a first current that is a secondary current;
A second coil capable of generating a second current that is a secondary current;
A first spark plug that can be discharged by being supplied with the secondary current;
A second spark plug capable of discharging when supplied with the secondary current;
The generated first current can be supplied to any one of the first spark plug and the second spark plug, and the generated second current can be supplied to any one of the ignition plugs. A switch element that can be supplied to the plug;
A specifying means for specifying a combustion state in the cylinder;
Control means for controlling the switch element so as to supply the first current and the second current to either one of the spark plugs at a predetermined timing according to the specified combustion state, respectively. An internal combustion engine ignition control device.
前記制御手段は、前記第1電流及び前記第2電流を、前記特定された失火状態に応じた前記所定タイミングで、前記いずれか一方の点火プラグに夫々供給するように、前記スイッチ素子を制御することを特徴とする請求項10に記載の内燃機関の点火制御装置。 The specifying means includes misfire specifying means for specifying a misfire state in the cylinder,
The control means controls the switch element to supply the first current and the second current to the any one of the spark plugs at the predetermined timing according to the specified misfire state. The ignition control device for an internal combustion engine according to claim 10.
前記制御手段は、前記第1電流及び前記第2電流を、前記特定されたくすぶり状態に応じた前記所定タイミングで、前記いずれか一方の点火プラグに夫々供給するように、前記スイッチ素子を制御することを特徴とする請求項10から13のうちいずれか一項に記載の内燃機関の点火制御装置。 The specifying means includes smolder specifying means that makes it impossible to specify a smoldering state of a spark plug in the cylinder,
The control means controls the switch element to supply the first current and the second current to the any one of the spark plugs at the predetermined timing according to the specified smoldering state. The ignition control device for an internal combustion engine according to any one of claims 10 to 13, wherein the ignition control device is an internal combustion engine.
前記制御手段は、前記第1電流及び前記第2電流を、前記特定された磨耗状態に応じた前記所定タイミングで、前記いずれか一方の点火プラグに夫々供給するように、前記スイッチ素子を制御することを特徴とする請求項10から15のうちいずれか一項に記載の内燃機関の点火制御装置。 The specifying means includes a wear state specifying means capable of specifying a wear state of the spark plug in the cylinder,
The control means controls the switch element so as to supply the first current and the second current to the any one of the spark plugs at the predetermined timing according to the specified wear state. 16. The ignition control device for an internal combustion engine according to claim 10, wherein the ignition control device is an internal combustion engine.
前記第1点火プラグは、前記複数の気筒のうち第1気筒に設けられ、
前記第2点火プラグは、前記複数の気筒のうち第2気筒に設けられることを特徴とする請求項1から17のうちいずれか一項に記載の内燃機関の点火制御装置。 The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The first spark plug is provided in a first cylinder of the plurality of cylinders,
The ignition control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 17, wherein the second spark plug is provided in a second cylinder of the plurality of cylinders.
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