JP2010223189A - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両に搭載される内燃機関の点火装置に関する。 The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine mounted on a vehicle.
従来、例えば特許文献1に開示されるように、燃焼室内に燃料噴射弁により燃料を直接噴射する筒内噴射式火花点火内燃機関が知られている。また、本公報には、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧の中に位置するように、又は燃料噴霧の稜線近傍に位置するように火花点火プラグの電極部を配置し、燃料噴射中においてその燃料噴霧に直接点火をおこなうスプレーガイド式の燃焼法が開示されている。このスプレーガイド式の燃焼法は、燃料噴射弁から噴射された燃料をピストンなどの燃焼室壁に衝突させることなく、点火プラグ近傍に理想的な混合気を配置する成層燃焼法であり、燃費向上技術として知られている。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, for example, a direct injection spark ignition internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber by a fuel injection valve is known. Further, in this publication, the electrode portion of the spark ignition plug is disposed so as to be located in the fuel spray injected from the fuel injection valve or in the vicinity of the ridge line of the fuel spray, and during the fuel injection, A spray-guided combustion method that directly ignites fuel spray is disclosed. This spray-guided combustion method is a stratified combustion method in which an ideal air-fuel mixture is placed near the spark plug without causing the fuel injected from the fuel injection valve to collide with the combustion chamber wall such as a piston. Known as technology.
ところで、上述した従来の内燃機関では、スプレーガイド式の燃焼を実現するために燃料噴霧の中、又は燃料噴霧の稜線近傍に火花点火プラグの電極部を配置しているため、火花点火プラグがくすぶりを起こす場合がある。火花点火プラグがくすぶりを起こせば、成層燃焼に際し確実な点火が行えない可能性がある。 By the way, in the conventional internal combustion engine described above, since the electrode portion of the spark ignition plug is disposed in the fuel spray or in the vicinity of the ridgeline of the fuel spray in order to realize the spray guide type combustion, the spark ignition plug is smoldered. May occur. If the spark ignition plug smolders, there is a possibility that reliable ignition cannot be performed during stratified combustion.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、点火プラグのくすぶりを低減した内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an ignition device for an internal combustion engine in which smoldering of a spark plug is reduced.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の点火装置であって、
筒内に燃料を直接噴射して燃料噴霧を生じさせる燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の近傍に設けられ、前記燃料噴霧に向けてプラズマを噴出可能な第1点火プラグと、
前記燃料噴霧が燃焼室内壁に衝突するまでの間に、前記第1点火プラグにプラズマを噴出させる第1点火手段と、
前記第1点火プラグよりも燃料噴射弁から離れた位置に設けられた第2点火プラグと、
前記第2点火プラグに前記燃料噴霧を点火させる第2点火手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an ignition device for an internal combustion engine,
A fuel injection valve that directly injects fuel into the cylinder to produce fuel spray;
A first spark plug provided in the vicinity of the fuel injection valve and capable of ejecting plasma toward the fuel spray;
First ignition means for injecting plasma to the first spark plug until the fuel spray collides with a combustion chamber wall;
A second spark plug provided at a position farther from the fuel injection valve than the first spark plug;
And a second ignition means for igniting the fuel spray on the second spark plug.
第1の発明によれば、燃料噴射弁の近傍に設けられたプラズマ噴出可能な点火プラグを用いて、プラズマ点火によるスプレーガイド燃焼を実現することができる。このような点火プラグはくすぶりが生じ難いため、安定して成層燃焼を実現することができる。また、プラズマ点火によれば火花点火に比して着火性を高めることができる。
さらに、2つの点火プラグを用いて燃料噴霧に点火するため、燃焼に必要な高点火エネルギーを、第1点火プラグと第2点火プラグとで分担することができる。そのため、高電圧を要するプラズマ噴出を軽減して、第1点火プラグの耐久性を確保することができる。また、2つの点火プラグで多点点火することで、燃焼安定性を向上させることができる。
According to the first aspect of the present invention, spray guide combustion by plasma ignition can be realized by using the spark plug capable of ejecting plasma provided in the vicinity of the fuel injection valve. Since such a spark plug hardly causes smoldering, stratified combustion can be realized stably. In addition, plasma ignition can improve ignitability compared to spark ignition.
Furthermore, since the fuel spray is ignited using the two spark plugs, the high ignition energy necessary for the combustion can be shared between the first spark plug and the second spark plug. Therefore, it is possible to reduce the plasma ejection that requires a high voltage and to ensure the durability of the first spark plug. Moreover, combustion stability can be improved by performing multipoint ignition with two spark plugs.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1には、本実施形態における内燃機関10の燃焼室付近の断面図および平面図が示されている。図1に示す内燃機関10は図示しない複数のシリンダを有している。図1にはそのうちの一つのシリンダ12の断面が示されている。シリンダ12はシリンダブロック14内に形成されている。シリンダ12内には、ピストン16がシリンダ12に対し摺動可能に配置されている。シリンダブロック14の上部には、シリンダヘッド18が組み付けられている。また、シリンダブロック14内のシリンダ12、ピストン16、およびシリンダヘッド18で囲まれた空間により燃焼室20が形成されている。シリンダヘッド18には、燃焼室20内に向けて、筒内噴射用のインジェクタ22と、スパーク点火プラグ26とが配置されている。シリンダブロック14には、燃焼室20内に向けて、プラズマ点火プラグ24が配置されている。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
(overall structure)
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross-sectional view and a plan view of the vicinity of a combustion chamber of an
また、シリンダヘッド18には、燃焼室20に連通する2つの吸気ポート28と排気ポート30とが形成されている。吸気ポート28の下流端には、吸気ポート28を燃焼室20に対して開閉する吸気バルブ32が設けられている。一方、排気ポート30の上流端には、排気ポート30を燃焼室20に対して開閉する排気バルブ34が設けられている。
Further, the
本実施形態のシステムは、図示しないECU(Electronic Control Unit)を備えている。ECUの入力側には、エアフロメータ、クランク角センサ等が接続されている。ECUの出力側には、前述のインジェクタ22、プラズマ点火プラグ24、スパーク点火プラグ26等が接続されている。
The system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) (not shown). An air flow meter, a crank angle sensor, and the like are connected to the input side of the ECU. The above-described
(燃焼室内の各部構成)
次に、燃焼室20内に面して配置された各部の構成について詳細に説明する。インジェクタ22は、シリンダヘッド18に形成された燃焼室20上面の外縁部であって、2つの吸気バルブ32間に配置されている。また、ピストン16の上面には、キャビティ16aが形成されている。インジェクタ22は、燃料(例えば、ガソリンを主燃料とする。)を噴射することで図1に示す燃料噴霧Aを生じさせる。インジェクタ22の噴口は、燃料噴霧Aをキャビティ16aに衝突させるように斜め下方に向けて設定されている。
(Configuration of each part in the combustion chamber)
Next, the structure of each part arrange | positioned facing the
キャビティ16aの形状は、所定のピストン位置で衝突した燃料噴霧Aを、燃焼室20上面の中央部に案内し、濃い混合気が集まるように設計されている。キャビティ16aの形状については、公知の内容であるためその説明を省略する。燃焼室20上面の中央部には、スパーク点火プラグ26が配置されている。スパーク点火プラグ26は、後述するプラズマ点火プラグ24よりもインジェクタ22から離れた位置に配置されている。スパーク点火プラグ26は、通常の火花Bにより、筒内の混合気に点火するものである。
The shape of the
プラズマ点火プラグ24は、シリンダブロック14側面であって、インジェクタ22下方近傍に配置されている。プラズマ点火プラグ24の噴口は、キャビティ16aに衝突前の燃料噴霧Aに向けて設定されている。プラズマ点火プラグ24は、プラズマCを噴出(放出)することにより、筒内の混合気に点火するものである。指向性・着火性に優れている一方で、高電圧を要するため耐久性はスパーク点火プラグに劣る。
The
(点火装置の制御)
次に、本実施形態のシステムにおける点火装置の制御について説明する。本実施形態のシステムでは、低回転領域においてプラズマ点火プラグ24とスパーク点火プラグ26の両方を用いた成層燃焼を行い、高回転領域においてはスパーク点火プラグ26のみを用いた均質燃焼を行う。本実施形態の特徴である成層燃焼を行う場合について説明する。成層燃焼を行う場合、ECUは、圧縮行程において、インジェクタ22に燃料を噴射させる。この燃料噴射により生じた燃料噴霧Aは、キャビティ16aにより燃焼室20上面の中央部に案内される。即ち、スパーク点火プラグ26の電極周辺に濃い混合気が集まる。
(Control of ignition device)
Next, control of the ignition device in the system of the present embodiment will be described. In the system of the present embodiment, stratified combustion is performed using both the
ECUは、燃料噴射中の圧縮上死点近傍において、プラズマ点火プラグ24にプラズマCを噴出させ、略同時にスパーク点火プラグ26に火花を生じさせる。ここで、燃料噴霧Aの成層燃焼させるために必要な高点火エネルギーを、プラズマ点火プラグ24とスパーク点火プラグ26とで分担するように設定されている。
The ECU causes the
以上説明した点火装置の制御によれば、成層燃焼時において、指向性・着火性に優れたプラズマCを噴出させ、燃料噴霧Aをキャビティ16aに衝突する前に直接点火することができる。即ち、スプレーガイド式の燃焼を実現することができる。インジェクタ22の近傍に設けられたプラズマ点火プラグ24は、くすぶりを起こし難いため、安定した点火による確実な成層燃焼を実現することができる。
また、スパーク点火プラグにより、燃焼室20上面の中央部に案内された濃い燃焼ガスを点火することができる。2つの点火プラグによる多点点火により、燃焼安定性を向上させることができる。さらに、成層燃焼を実現するために必要な高点火エネルギーを、プラズマ点火プラグ24とスパーク点火プラグ26とで分担することで、高電圧を要するプラズマ噴出を軽減することができ、プラズマ点火プラグ24の耐久性を向上させることができる。
According to the control of the ignition device described above, during stratified combustion, the plasma C having excellent directivity and ignitability can be ejected, and the fuel spray A can be directly ignited before colliding with the
Moreover, the rich combustion gas guided to the center part of the upper surface of the
尚、上述した実施の形態1においては、インジェクタ22が前記第1の発明における「燃料噴射弁」に、プラズマ点火プラグ24が前記第1の発明における「第1点火プラグ」に、スパーク点火プラグ26が「第2点火プラグ」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ECUが、上記インジェクタ22とプラズマ点火プラグ24とを用いてスプレーガイド式の点火を行わせることにより前記第1の発明における「第1点火手段」が、上記スパーク点火プラグ26を用いて上死点近傍で混合気を点火することにより前記第1の発明における「第2点火手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
Also, here, the ECU performs the spray guide type ignition using the
実施の形態2.
[実施の形態2のシステム構成]
次に、図2を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは後述する図2に示す構成において、ECUに実施の形態1で説明した点火装置の制御を実施させることにより実現することができる。図2は、本発明の実施の形態2のシステム構成を説明するための図である。図2に示すシステム構成は、インジェクタ22、プラズマ点火プラグ24、スパーク点火プラグ26の配置を変更し、キャビティ16aの形状を変更している点を除き、上述した図1のシステム構成と同様であるため、共通する構成については共通する符号を付してその説明を簡略又は省略する。
Embodiment 2. FIG.
[System Configuration of Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU to control the ignition device described in the first embodiment in the configuration shown in FIG. 2 described later. FIG. 2 is a diagram for explaining a system configuration according to the second embodiment of the present invention. The system configuration shown in FIG. 2 is the same as the system configuration of FIG. 1 described above except that the arrangement of the
(燃焼室内の各部構成)
燃焼室20内に面して配置された各部の構成の位置、形状について説明する。インジェクタ22は、シリンダヘッド18に形成された燃焼室20上面の中央部に配置されている。また、ピストン16の上面には、キャビティ16aが形成されている。インジェクタ22は、燃料を噴射することで図2に示す燃料噴霧Aを生じさせる。インジェクタ22の噴口は、燃料噴霧Aをキャビティ16aに衝突させるように下方に向けて設定されている。
(Configuration of each part in the combustion chamber)
The positions and shapes of the components arranged facing the
キャビティ16aの形状は、所定のピストン位置で衝突した燃料噴霧Aを、燃焼室20の吸気側の側部に案内し、濃い混合気が集まるように設計されている。キャビティ16aの形状については、公知の内容であるためその説明を省略する。燃焼室20の吸気側の側部に位置するシリンダブロック14側面には、スパーク点火プラグ26が配置されている。スパーク点火プラグ26は、後述するプラズマ点火プラグ24よりもインジェクタ22から離れた位置に配置されている。
The shape of the
プラズマ点火プラグ24は、燃焼室20上面の中央部であって、インジェクタ22の近傍に配置されている。プラズマ点火プラグ24の噴口は、キャビティ16aに衝突前の燃料噴霧Aに向けて設定されている。
The
以上説明したような点火装置の構成において、実施の形態1で説明した点火装置の制御を実施することにより、上述した実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 In the configuration of the ignition device as described above, the same effects as those of the above-described first embodiment can be obtained by performing the control of the ignition device described in the first embodiment.
10 内燃機関
12 シリンダ
14 シリンダブロック
16 ピストン
16a キャビティ
18 シリンダヘッド
20 燃焼室
22 インジェクタ
24 プラズマ点火プラグ
26 スパーク点火プラグ
32 吸気バルブ
34 排気バルブ
A 燃料噴霧
B 火花
C プラズマ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記燃料噴射弁の近傍に設けられ、前記燃料噴霧に向けてプラズマを噴出可能な第1点火プラグと、
前記燃料噴霧が燃焼室内壁に衝突するまでの間に、前記第1点火プラグにプラズマを噴出させる第1点火手段と、
前記第1点火プラグよりも燃料噴射弁から離れた位置に設けられた第2点火プラグと、
前記第2点火プラグに前記燃料噴霧を点火させる第2点火手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火装置。 A fuel injection valve that directly injects fuel into the cylinder to produce fuel spray;
A first spark plug provided in the vicinity of the fuel injection valve and capable of ejecting plasma toward the fuel spray;
First ignition means for injecting plasma to the first spark plug until the fuel spray collides with a combustion chamber wall;
A second spark plug provided at a position farther from the fuel injection valve than the first spark plug;
Second ignition means for igniting the fuel spray on the second spark plug;
An ignition device for an internal combustion engine, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009074407A JP2010223189A (en) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | Ignition device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009074407A JP2010223189A (en) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | Ignition device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=43040639
Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017038561A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 株式会社デンソー | Ignition device |
-
2009
- 2009-03-25 JP JP2009074407A patent/JP2010223189A/en active Pending
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WO2017038561A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 株式会社デンソー | Ignition device |
US10718310B2 (en) | 2015-08-31 | 2020-07-21 | Denso Corporation | Ignition apparatus |
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