特許 7468247 内燃機関の点火装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】内燃機関の点火装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 15/10 20060101AFI20240409BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20240409BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20240409BHJP

   H01T 13/54 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

F02P15/10 301D

F02B19/12 D

F02P13/00 301J

H01T13/54

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020140349

(22)【出願日】2020-08-21

(65)【公開番号】P2022035792

(43)【公開日】2022-03-04

【審査請求日】2023-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 明光

【審査官】小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２８０２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－４４４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－４１８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０３１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９０３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５９３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００２５６７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１７２２１５１７（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ １９／１２

Ｆ０２Ｐ １３／００

Ｆ０２Ｐ １５／１０

Ｈ０１Ｔ １３／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放電ギャップ（Ｇ）が配される副燃焼室（５０）を有するスパークプラグ（１）と、
上記スパークプラグに電圧を印加する点火コイル（７）と、
上記スパークプラグにおける放電を制御する制御部（８）と、
を有する内燃機関の点火装置（１０）であって、
上記制御部は、上記内燃機関の圧縮行程から膨張行程までの間に、上記放電ギャップに、放電休止期間（ＤＰ）を挟んで複数回の放電を生じさせる、複数放電モードを実行できるよう構成されており、
上記複数放電モードにおいて、上記制御部は、少なくとも１回の放電を上記膨張行程にて生じさせるよう構成されており、
少なくとも１回の上記放電休止期間は、当該放電休止期間の直前及び直後の放電期間よりも、上記放電ギャップにおける気流の速度（ｖｇ）が低く、
上記制御部は、上記放電ギャップにおける気流の速度が所定の流速閾値（ｖｔｈ）よりも低い低流速期間（ＬＰ）を、上記放電休止期間とするよう構成されている、内燃機関の点火装置。

【請求項2】

上記制御部は、圧縮上死点（ＴＤＣ）後、上記放電ギャップにおける気流の速度が所定の流速閾値（ｖｔｈ）よりも低い低流速期間（ＬＰ）を、上記放電休止期間とするよう構成されている、請求項１に記載の内燃機関の点火装置。

【請求項3】

上記制御部は、上記放電休止期間を特定の期間として記憶している、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火装置。

【請求項4】

少なくとも１回の上記放電休止期間は、その直前の放電の放電維持電圧（Ｖ２）又は放電電流（Ｉ２）の減衰速度（ΔＩ２／Δｔ）が所定の閾値（Ｖｔｈ，Ｆｔｈ）を下回った時点にて、開始されるよう構成されている、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火装置。

【請求項5】

放電ギャップ（Ｇ）が配される副燃焼室（５０）を有するスパークプラグ（１）と、
上記スパークプラグに電圧を印加する点火コイル（７）と、
上記スパークプラグにおける放電を制御する制御部（８）と、
を有する内燃機関の点火装置（１０）であって、
上記制御部は、上記内燃機関の圧縮行程から膨張行程までの間に、上記放電ギャップに、放電休止期間（ＤＰ）を挟んで複数回の放電を生じさせる、複数放電モードを実行できるよう構成されており、
上記複数放電モードにおいて、上記制御部は、少なくとも１回の放電を上記膨張行程にて生じさせるよう構成されており、
少なくとも１回の上記放電休止期間は、その直前の放電の放電維持電圧（Ｖ２）又は放電電流（Ｉ２）の減衰速度（ΔＩ２／Δｔ）が所定の閾値（Ｖｔｈ，Ｆｔｈ）を下回った時点にて、開始されるよう構成されている、内燃機関の点火装置。

【請求項6】

少なくとも１回の上記放電休止期間は、当該放電休止期間の直前及び直後の放電期間よりも、上記放電ギャップにおける気流の速度（ｖｇ）が低い、請求項５に記載の内燃機関の点火装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の点火装置に関する。

【背景技術】

【0002】

副燃焼室を備えたスパークプラグが、特許文献１に開示されている。
かかるスパークプラグにおいては、副燃焼室内の放電ギャップにおいて生じさせた放電によって、副燃焼室内の混合気に着火する。そして、副燃焼室にて形成された火炎が、噴孔を介して主燃焼室に火炎ジェットとして噴出する。これにより、主燃焼室における燃焼を促進することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１７２２１５１７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、副燃焼室を備えたスパークプラグは、副燃焼室内における着火性の観点において改善の余地がある。それゆえ、かかるスパークプラグを有する内燃機関の点火装置においては、副燃焼室から主燃焼室への火炎ジェットを強化して、主燃焼室の燃焼効率を向上させる余地があるといえる。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、燃焼効率の向上を図ることができる、内燃機関の点火装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、放電ギャップ（Ｇ）が配される副燃焼室（５０）を有するスパークプラグ（１）と、
上記スパークプラグに電圧を印加する点火コイル（７）と、
上記スパークプラグにおける放電を制御する制御部（８）と、
を有する内燃機関の点火装置（１０）であって、
上記制御部は、上記内燃機関の圧縮行程から膨張行程までの間に、上記放電ギャップに、放電休止期間（ＤＰ）を挟んで複数回の放電を生じさせる、複数放電モードを実行できるよう構成されており、
上記複数放電モードにおいて、上記制御部は、少なくとも１回の放電を上記膨張行程にて生じさせるよう構成されており、
少なくとも１回の上記放電休止期間は、当該放電休止期間の直前及び直後の放電期間よりも、上記放電ギャップにおける気流の速度（ｖｇ）が低く、
上記制御部は、上記放電ギャップにおける気流の速度が所定の流速閾値（ｖｔｈ）よりも低い低流速期間（ＬＰ）を、上記放電休止期間とするよう構成されている、内燃機関の点火装置にある。
本発明の他の態様は、放電ギャップ（Ｇ）が配される副燃焼室（５０）を有するスパークプラグ（１）と、
上記スパークプラグに電圧を印加する点火コイル（７）と、
上記スパークプラグにおける放電を制御する制御部（８）と、
を有する内燃機関の点火装置（１０）であって、
上記制御部は、上記内燃機関の圧縮行程から膨張行程までの間に、上記放電ギャップに、放電休止期間（ＤＰ）を挟んで複数回の放電を生じさせる、複数放電モードを実行できるよう構成されており、
上記複数放電モードにおいて、上記制御部は、少なくとも１回の放電を上記膨張行程にて生じさせるよう構成されており、
少なくとも１回の上記放電休止期間は、その直前の放電の放電維持電圧（Ｖ２）又は放電電流（Ｉ２）の減衰速度（ΔＩ２／Δｔ）が所定の閾値（Ｖｔｈ，Ｆｔｈ）を下回った時点にて、開始されるよう構成されている、内燃機関の点火装置にある。

【発明の効果】

【0007】

上記内燃機関の点火装置において、上記制御部は、内燃機関の圧縮行程から膨張行程までの間に、放電ギャップに、放電休止期間を挟んで複数回の放電を生じさせる、複数放電モードを実行できるよう構成されている。それゆえ、複数放電モードにおいては、複数回の放電によって、複数の初期火炎を、副燃焼室内に生じさせることができる。そのため、副燃焼室内において、これら複数の初期火炎を重合させ、副燃焼室における着火性を向上させることができる。これにより、副燃焼室から内燃機関の主燃焼室への火炎ジェットを強化することができ、主燃焼室における燃焼効率を向上させることができる。

【0008】

以上のごとく、上記態様によれば、燃焼効率の向上を図ることができる、内燃機関の点火装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】 参考形態１における、内燃機関の点火装置の説明図。

【図2】 参考形態１における、スパークプラグの先端部の断面図。

【図3】 参考形態１における、点火信号、一次電流、二次電流のタイミングチャート図。

【図4】 参考形態１における、ＴＤＣ付近の、点火信号、一次電流、二次電流のタイミングチャート図。

【図5】 参考形態１における、図２のＶ－Ｖ線矢視断面相当の、圧縮行程のスワール流の説明図。

【図6】 参考形態１における、膨張行程のスワール流の説明図。

【図7】 実施形態１における、気流の流速、一次電流、二次電流のタイミングチャート図。

【図8】 実施形態２における、放電維持電圧のタイミングチャート図。

【図9】 実施形態２における、放電維持電圧を利用した放電休止判断方法のフロー図。

【図10】 実施形態２における、放電電流のタイミングチャート図。

【図11】 実施形態２における、放電電流減衰速度を利用した放電休止判断方法のフロー図。

【図12】 参考形態２における、ＴＤＣ付近の、点火信号、一次電流、二次電流のタイミングチャート図。

【図13】 参考形態２における、スパークプラグの先端部の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（参考形態１）
内燃機関の点火装置に係る参考形態について、図１～図６を参照して説明する。
本形態の内燃機関の点火装置１０は、図１に示すごとく、スパークプラグ１と点火コイル７と制御部８とを有する。

【0011】

スパークプラグ１は、図２に示すごとく、放電ギャップＧが配される副燃焼室５０を有する。点火コイル７は、スパークプラグ１に電圧を印加する。制御部８は、スパークプラグ１における放電を制御する。
制御部８は、図３、図４に示すごとく、複数放電モードを実行できるよう構成されている。複数放電モードは、内燃機関の圧縮行程から膨張行程までの間に、放電ギャップＧに、放電休止期間ＤＰを挟んで複数回の放電を生じさせる。

【0012】

制御部８は、例えば、車両用のＥＣＵ（すなわち、電子制御ユニット）にて構成することができる。制御部８は、所定のタイミングにて、点火コイル７へ点火信号ＩＧｔを送信する。この点火信号ＩＧｔに基づいて、点火コイル７は、高電圧をスパークプラグ１に印加する。これにより、スパークプラグ１における放電ギャップＧに、放電が生じる。

【0013】

本形態の点火装置１０は、例えば、自動車、コージェネレーション等の内燃機関における着火手段として用いることができる。そして、図１に示すごとく、スパークプラグ１の軸方向Ｚの一端を、内燃機関の主燃焼室１１に配置する。スパークプラグ１の軸方向Ｚにおいて、主燃焼室１１に露出する側を先端側、その反対側を基端側というものとする。

【0014】

スパークプラグ１は、図２に示すごとく、筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、筒状のハウジング２と、接地電極６と、プラグカバー５と、を有する。
中心電極４は、絶縁碍子３の内周側に保持されると共に絶縁碍子３から先端側に突出している。本形態において、中心電極４の先端部には、径方向外側へ突出する側方突出部４１が設けてある。側方突出部４１と接地電極６との間に放電ギャップＧが形成されている。ハウジング２は、絶縁碍子３を内周側に保持する。ハウジング２は、スパークプラグ１を内燃機関に取り付けるための取付ネジ部２３を備えている。プラグカバー５は、ハウジング２の先端部に設けられている。プラグカバー５は、噴孔５１を複数有している。

【0015】

本形態において、複数の噴孔５１は、噴孔５１を通じて副燃焼室５０に導入される気流によって、副燃焼室５０にスワール流（図５の矢印Ａ１参照）が生じるように形成されている。具体的には、図５に示すごとく、スパークプラグ１を軸方向Ｚから見たとき、噴孔軸５１Ｌが、プラグ中心軸ＰＣを通らない状態にて、噴孔５１が形成されている。本形態において、噴孔軸５１Ｌは、中心電極４を通らない。

【0016】

図２に示すごとく、接地電極６は、中心電極４の側方突出部４１の突出端に、外周側から対向して配置されている。本形態において、接地電極６は、ハウジング２の先端とプラグカバー５の基端との接合部から、中心電極４に向かって、プラグ径方向に突出している。そして、放電ギャップＧは、ハウジング２の先端よりも先端側に配置されている。

【0017】

内燃機関は、いわゆる４サイクルエンジンであり、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を、順次繰り返すように、図１に示すピストン１４の往復運動と、吸気バルブ１２及び排気バルブ１３の開閉が行われる。同図において、符号１２０は吸気ポートを示し、符号１３０は排気ポートを示す。そして、点火装置１０は、図３、図４に示すごとく、ピストン１４の所定のクランク角において、スパークプラグ１に、複数回、放電を生じさせる。すなわち、制御部８は、ピストン１４のクランク角に対する所定のタイミングにて、点火信号ＩＧｔを発信し、点火コイル７からスパークプラグ１に高電圧を印加する。

【0018】

点火コイル７は、図示を省略するが、互いに磁気的に結合した一次コイル及び二次コイルを有する。一次コイルは、直流電源に接続されており、制御部８による点火信号ＩＧｔに基づいて、直流電源から一次電流が供給される。一次コイルに流れる一次電流を遮断することにより、誘導起電力によって二次コイルに二次電圧が発生し、この二次電圧がスパークプラグ１に印加され放電ギャップＧに放電が生じる。

【0019】

図３は、複数放電モードにおける、クランク角に対する、点火信号ＩＧｔ、一次電流Ｉ１、二次電流Ｉ２のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。同図の下段に付した「ＴＤＣ」は、圧縮上死点を示す。以下において、圧縮上死点を、適宜、ＴＤＣともいう。ＢＴＤＣ１８０°は、圧縮上死点に対して１８０°前のクランク角を示し、ＡＴＤＣ１８０°は、圧縮上死点に対して１８０°後のクランク角を示す。

【0020】

特に本形態においては、運転状態に応じて、ＴＤＣ付近において放電を生じさせる。例えば、エンジンの高負荷時や、触媒早期暖機からアイドルへの移行時などにおいては、ＴＤＣ付近において混合気に点火することが、一般に行われる。具体的には、例えば、ＢＴＤＣ１０°～ＡＴＤＣ１０°の間、更に好ましくは、ＢＴＤＣ５°～ＡＴＤＣ７°の間において、放電を生じさせる。

【0021】

このような、ＴＤＣ付近において放電を生じさせる場合において、特に副燃焼室５０を備えたスパークプラグ１の着火性の低下が懸念されることを、本願発明者らは見出した。すなわち、副燃焼室５０には、噴孔５１を通じて主燃焼室１１から気流が流入したり、主燃焼室１１へ気流が流出したりする。それゆえ、図５、図６に示すごとく、副燃焼室５０内においても気流Ａ１、Ａ２が生じる。この気流によって、放電ギャップＧに生じた放電Ｓが引き伸ばされると、副燃焼室５０における着火性が高まる。ところが、圧縮行程と膨張行程との境であるＴＤＣ付近においては、副燃焼室５０における気流の速度が低下しやすい。つまり、副燃焼室５０への気流の流入と、副燃焼室５０からの気流の流出とが切り替わるタイミングに近いため、副燃焼室５０における気流が弱まったり、乱流となったりして、気流の速度が一時的に低下する。このようなタイミングで放電ギャップＧに生じた放電は、気流によって引き伸ばされにくいため、着火性の低下が懸念される。

【0022】

そこで、本形態においては、特にＴＤＣ付近にて放電を行う場合に、複数放電モードを実行し、上述のように、複数回の放電を生じさせることで、副燃焼室５０内における着火性の向上を図る。
すなわち、上述したように、制御部８は、スパークプラグ１の放電ギャップＧに、図４に示すごとく、放電休止期間ＤＰを挟んで複数回の放電を生じさせる。また、複数放電モードにおいて、制御部８は、少なくとも１回の放電を膨張行程にて生じさせるよう構成されている。なお、図３、図４に示す二次電流Ｉ２の発生が、放電の発生を意味することとなる。つまり、同図における二次電流Ｉ２を示す線が下方へ突出した部分が、放電の発生を表す。

【0023】

ここで、「放電休止期間ＤＰ」は、１サイクル中に断続的に生じる複数の放電の間において、放電を生じさせない期間を意味する。したがって、１サイクル中の複数の放電の最初の放電の前や、最後の放電の後の期間は、「放電休止期間ＤＰ」ではない。

【0024】

具体的には、図４に示すごとく、放電休止期間ＤＰを挟んで、２回の放電を生じさせる。この２回の放電がＴＤＣを跨いで生じるようにする。つまり、１回目の放電開始時点がＴＤＣの前であり、２回目の放電終了時点がＴＤＣの後となるようにしている。また、この２回の放電の間の放電休止期間ＤＰが、ＴＤＣを跨いで存在しているようにする。なお、この２回の放電は、ＢＴＤＣ１０°～ＡＴＤＣ１０°の間、更に好ましくは、ＢＴＤＣ５°～ＡＴＤＣ７°の間に生じさせることができる。

【0025】

まず、１回目の放電は、ＴＤＣの直前（例えばＢＴＤＣ５°～１°の間）に生じさせる。その後、放電休止期間ＤＰを、ＴＤＣの直前から直後までの間に設ける。そして、２回目の放電を、ＴＤＣの直後（例えばＡＴＤＣ３°～７°の間）に生じさせる。

【0026】

これを実現するために、制御部８は、まず、ＴＤＣの前の所定期間、点火信号ＩＧｔを点火コイル７（より具体的には点火コイル７のイグナイタ）に印加する。これにより、点火コイル７の一次コイルに一次電流Ｉ１を供給し、点火コイル７を充電する。この間、一次電流Ｉ１は徐々に大きくなる。そして、ＴＤＣの前（例えば、ＢＴＤＣ５°）に、点火信号ＩＧｔをオフにし、一次電流Ｉ１を遮断する。これにより、１回目の放電が放電ギャップＧに生じ、二次電流Ｉ２が流れる。

【0027】

その後、ＴＤＣの直前（例えば、ＢＴＤＣ１°）にて、再び、点火信号ＩＧｔをオンにして、一次コイルに一次電流Ｉ１を供給し始める。これにより、１回目の放電は停止され、放電休止期間ＤＰが始まる。そして、ＴＤＣの直後（例えば、ＡＴＤＣ３°）にて、点火信号ＩＧｔをオフにして、一次電流Ｉ１を遮断する。これにより、２回目の放電が放電ギャップＧに生じる。つまり、ＴＤＣの直後に２回目の放電が行われ、二次電流Ｉ２が再び流れる。

【0028】

このように、ＴＤＣの前後に、１回目の放電と、２回目の放電とを生じさせ、これら２回の放電の間の放電休止期間ＤＰがＴＤＣを跨いで存在するようにする。放電休止期間ＤＰ（すなわち、２回目の点火信号ＩＧｔオンの期間）は、１回目の点火コイル７の充電期間（すなわち、１回目の点火信号ＩＧｔオンの期間）よりも短い。また、放電休止期間ＤＰは、例えば、クランク角の進度にして、３°～６°に相当する長さとすることができる。

【0029】

ＴＤＣ付近においては、上述のように、副燃焼室５０内の気流の速度が低下し、放電ギャップＧにおける気流の速度（以下において、適宜「ギャップ流速ｖｇ」ともいう。）が低下する。このように、ギャップ流速ｖｇが低下するタイミングが、放電休止期間ＤＰ内となるようにする。つまり、放電休止期間ＤＰに、ギャップ流速ｖｇが低下し、１回目の放電の期間におけるギャップ流速ｖｇ、及び、２回目の放電の期間におけるギャップ流速ｖｇは、放電休止期間ＤＰにおけるギャップ流速ｖｇよりも高くなるようにする。

【0030】

つまり、少なくとも１回の放電休止期間ＤＰは、当該放電休止期間ＤＰの直前及び直後の放電期間よりも、ギャップ流速ｖｇが低い。なお、各期間の中でギャップ流速ｖｇの変化が生じる場合には、その期間中の平均速度にて比較するものとする。
なお、制御部８は、すべてのサイクルにおいて複数放電モードを実行するわけではなく、内燃機関の運転状態に応じて、複数放電モードを実行したり、実行しなかったりする。例えば、エンジンの高負荷時、触媒早期暖機からアイドルへの移行時等、ＴＤＣ付近での点火を行う場合に限って、複数放電モードを実行するよう構成することができる。

【0031】

次に、本形態の作用効果につき説明する。
上記内燃機関の点火装置１０において、制御部８は、内燃機関の圧縮行程から膨張行程までの間に、放電ギャップＧに、放電休止期間ＤＰを挟んで複数回の放電を生じさせる、複数放電モードを実行できるよう構成されている。それゆえ、複数放電モードにおいては、複数回の放電によって、複数の初期火炎を、副燃焼室５０内に生じさせることができる。そのため、副燃焼室５０内において、これら複数の初期火炎を重合させ、副燃焼室５０における着火性を向上させることができる。これにより、副燃焼室５０から内燃機関の主燃焼室１１への火炎ジェットを強化することができ、主燃焼室１１における燃焼効率を向上させることができる。

【0032】

また、複数放電モードにおいて、制御部８は、少なくとも１回の放電を膨張行程にて生じさせるよう構成されている。これにより、少なくとも１回の放電が、膨張行程にて生じる気流によって引き伸ばされやすくなる。その結果、着火性を向上させることができる。

【0033】

少なくとも１回の放電休止期間ＤＰは、当該放電休止期間ＤＰの直前及び直後の放電期間よりも、ギャップ流速ｖｇが低い。これにより、当該放電休止期間ＤＰの前後に生じる放電を引き伸ばしやすくすることができる。その一方で、ギャップ流速ｖｇが低いタイミングに放電休止期間ＤＰを設けることで、放電が引き伸ばされやすい膨張行程に備えて放電エネルギーを蓄え、残しておくことができる。

【0034】

すなわち、圧縮行程においては、図５に示すごとく、副燃焼室５０内にスワール流Ａ１が生じる。このときのスワール流Ａ１の向きは、同図における時計回りとなる。膨張行程においても、図６に示すごとく、副燃焼室５０内にスワール流Ａ２が生じる。しかし、このときのスワール流Ａ２の向きは、圧縮行程とは逆に、同図における反時計回りとなる。そして、圧縮行程から膨張行程に切り替わる時期、すなわち、ＴＤＣの近傍では、スワール流が弱まることとなる。

【0035】

副燃焼室５０の中でも、噴孔５１に近い位置と遠い位置とでは、スワール流の速度が低下するタイミングが若干異なる。噴孔５１に近い位置においては、ギャップ流速ｖｇが低下するタイミングが、ＴＤＣと略一致する。一方、噴孔５１から遠い位置においては、ギャップ流速ｖｇが低下するタイミングが、ＴＤＣから少し遅れる（後述する実施形態４参照）。本形態は、放電ギャップＧが比較的噴孔５１に近いため、ギャップ流速ｖｇが低下するタイミングは、ＴＤＣと略一致する。

【0036】

本形態においては、上記のような、ギャップ流速ｖｇの変化に応じて、１回目の放電と、２回目の放電を生じさせる。つまり、１回目の放電を、ＴＤＣ直前の圧縮行程であって、ギャップ流速ｖｇが維持されている時期において生じさせ、２回目の放電を膨張行程であって、ギャップ流速ｖｇが速くなり始めた後において生じさせている。これにより、１回目の放電も、２回目の放電も、放電が引き伸ばされやすく、着火性を向上させることができる。その結果、副燃焼室５０から主燃焼室１１への火炎ジェットを強化して、燃焼効率を向上させることができる。

【0037】

以上のごとく、本形態によれば、燃焼効率の向上を図ることができる、内燃機関の点火装置を提供することができる。

【0038】

（実施形態１）
本形態においては、図７に示すごとく、ＴＤＣ後、ギャップ流速ｖｇが所定の流速閾値ｖｔｈよりも低い低流速期間ＬＰを、放電休止期間ＤＰとするよう構成されている形態である。

【0039】

すなわち、低流速期間ＬＰを放電休止期間ＤＰに一致させる。ここで、低流速期間ＬＰは、ギャップ流速ｖｇが流速閾値ｖｔｈよりも低い期間である。この流速閾値ｖｔｈは、例えば、５ｍ／秒とすることができる。この場合、ＴＤＣ付近において、ギャップ流速ｖｇが５ｍ／秒未満となる期間を低流速期間ＬＰとすることができる。

【0040】

本形態において、制御部８は、放電休止期間ＤＰを特定の期間として記憶している。すなわち、例えば、エンジンの設計、試作段階におけるエンジン性能適合時に、ギャップ流速ｖｇの時間変化（すなわち、クランク角に対するギャップ流速ｖｇの変動）を測定又は推定する。測定又は推定されたギャップ流速ｖｇの時間変化を基に、ギャップ流速ｖｇが流速閾値ｖｔｈ未満となる時期、すなわち低流速期間ＬＰを導く。そして、この低流速期間ＬＰを放電休止期間ＤＰとして、制御部８に記憶させる。つまり、予め、特定のタイミングの期間を、放電休止期間ＤＰとして、制御部８に記憶させておく。

【0041】

ギャップ流速ｖｇの計測は、例えば、熱線流速計等にて、直接測定することができる。また、ＣＦＤ等の解析により、ギャップ流速ｖｇを推定することもできる。なお、ギャップ流速ｖｇを直接計測する場合には、サイクルごとに実測値が多少変動することがある。それゆえ、この場合、例えば、複数サイクル分の実測値の中で最小の実測値が流速閾値ｖｔｈ未満となる期間を低流速期間ＬＰとし、放電休止期間ＤＰとする。

【0042】

そして、制御部８は、上記のように記憶された放電休止期間ＤＰが得られるように、点火信号ＩＧｔを制御する。
その他は、参考形態１と同様である。なお、実施形態１以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0043】

本形態の場合には、低流速期間ＬＰを放電休止期間ＤＰとするため、放電が引き伸ばされにくいタイミングでの放電を避けることとなる。そのため、着火性において不利な期間に放電エネルギーの投入を控え、その他の期間に放電エネルギーを投入することができる。その分、副燃焼室５０内における着火性を向上させ、ひいては燃焼効率を向上させることができる。また、制御部８が放電休止期間ＤＰを特定の期間として記憶しているため、点火制御を容易かつ確実に行うことができる。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

【0044】

（実施形態２）
本形態は、図８～図１１に示すごとく、少なくとも１回の放電休止期間ＤＰは、その直前の放電の放電維持電圧Ｖ２又は放電電流Ｉ２の減衰速度ΔＩ２／Δｔが所定の閾値を下回った時点にて、開始されるよう構成されている形態である。

【0045】

まず、放電維持電圧Ｖ２を利用した放電休止期間ＤＰの開始判断手法につき、説明する。
放電維持電圧Ｖ２は、図８に示すごとく、放電開始直後から逐次変動する。そして、放電が引き伸ばされると、放電維持電圧Ｖ２は高くなる。したがって、放電維持電圧Ｖ２が高いほど、ギャップ流速ｖｇは高いと推定できる。逆に、放電維持電圧Ｖ２が低いほど、ギャップ流速ｖｇが低いと推定できる。それゆえ、放電維持電圧Ｖ２が所定の電圧閾値Ｖｔｈを下回ったとき、ギャップ流速ｖｇが所定の流速閾値ｖｔｈ（例えば５ｍ／秒）よりも低くなったと判断することができる。

【0046】

そこで、予め、放電維持電圧Ｖ２とギャップ流速ｖｇとの相関を求めておき、ギャップ流速ｖｇの流速閾値ｖｔｈに対応する放電維持電圧Ｖ２を電圧閾値Ｖｔｈとして求めておく。そして、計測される放電維持電圧Ｖ２が電圧閾値Ｖｔｈを下回ったとき、１回目の放電を休止する。なお、図８は、この積極的な放電休止を行わない場合の放電維持電圧Ｖ２の波形の一例を示すものである。

【0047】

なお、放電維持電圧Ｖ２は、微小時間単位でみると大きく変動する場合もある。それゆえ、放電維持電圧Ｖ２は、例えば直近の所定微小時間の放電維持電圧の平均値として、得る。所定微小時間は、例えば、１°ＣＡとすることができる。ここで、１°ＣＡとは、クランク角１°分の時間を意味する。また、図８において、クランク角０°ＣＡは、ＴＤＣを示し、－５°ＣＡは、ＢＴＤＣ５°を示す。後述の図１０においても同様である。

【0048】

また、放電開始直後においては、放電が引き伸ばされる前の状態であるため、放電維持電圧Ｖ２は、比較的低い。つまり、放電開始直後において放電維持電圧Ｖ２が電圧閾値Ｖｔｈよりも小さいとしても、ギャップ流速ｖｇが低いとは限らない。それゆえ、放電開始直後の所定期間（例えば３°ＣＡ）は、放電休止を行わない。

【0049】

以上を考慮した、放電休止期間ＤＰの開始判断（すなわち、１回目の放電の終了判断）のフローの一例を、図９に示す。
同図に示すごとく、ステップＳ１において、放電維持電圧Ｖ２を逐次測定する。また、ステップＳ２において、放電開始後所定期間（例えば３°ＣＡ）経過したか否かを判断する。放電開始後所定期間が経過している場合に限り、ステップＳ３にて、放電維持電圧Ｖ２と電圧閾値Ｖｔｈとを比較する。Ｖ２＜Ｖｔｈであると判断された場合に、ステップＳ４にて放電を休止する。すなわち、放電休止期間ＤＰを開始する。

【0050】

上記の制御を実現するため、点火装置１０は、放電維持電圧Ｖ２を測定するための電圧検出部を備えている。電圧検出部としては、例えば、点火コイル７の一次コイルの発生電圧Ｖ１を検出する電圧検出回路を用いることができる。一次コイルの発生電圧Ｖ１は、放電維持電圧Ｖ２そのものではない。しかし、放電維持電圧Ｖ２が、一次コイルの発生電圧Ｖ１と点火コイル７の巻数比とから容易に算出できることは、周知の通りである。

【0051】

次に、放電電流の減衰速度を利用した放電休止期間ＤＰの開始判断手法につき、説明する。
放電電流Ｉ２は、図１０に示すごとく、放電開始直後から暫時減少する。しかし、放電電流Ｉ２の減衰速度ΔＩ２／Δｔは、一定ではなく、放電維持電圧Ｖ２が大きいほど大きく、放電維持電圧Ｖ２が小さいほど小さくなる。つまり、放電電流Ｉ２の減衰速度ΔＩ２／Δｔが高いほど、ギャップ流速ｖｇは高いと推定できる。逆に、放電電流Ｉ２の減衰速度ΔＩ２／Δｔが低いほど、ギャップ流速ｖｇが低いと推定できる。それゆえ、放電電流Ｉ２の減衰速度ΔＩ２／Δｔが所定の減衰閾値Ｆｔｈを下回ったとき、ギャップ流速ｖｇが流速閾値ｖｔｈ（例えば５ｍ／秒）よりも低くなったと判断することができる。

【0052】

そこで、予め、減衰速度ΔＩ２／Δｔとギャップ流速ｖｇとの相関を求めておき、ギャップ流速ｖｇの流速閾値ｖｔｈに対応する減衰速度ΔＩ２／Δｔを減衰閾値Ｆｔｈとして求めておく。そして、計測される減衰速度ΔＩ２／Δｔが減衰閾値Ｆｔｈを下回ったとき、１回目の放電を休止する。なお、図１０は、この積極的な放電休止を行わない場合の放電電流Ｉ２の波形の一例を示すものである。

【0053】

なお、減衰速度ΔＩ２／Δｔは、例えば直近の所定微小時間の減衰速度の平均値として、得る。所定微小時間は、例えば、１°ＣＡとすることができる。
また、放電開始直後の所定期間（例えば３°ＣＡ）は、放電休止を行わない。

【0054】

以上を考慮した、放電休止期間ＤＰの開始判断（すなわち、１回目の放電の終了判断）のフローの一例を、図１１に示す。
同図に示すごとく、ステップＳ１１において、減衰速度ΔＩ２／Δｔを逐次測定する。また、ステップＳ１２において、放電開始後所定期間（例えば３°ＣＡ）経過したか否かを判断する。放電開始後所定期間が経過している場合に限り、ステップＳ１３にて、減衰速度ΔＩ２／Δｔと減衰閾値Ｆｔｈとを比較する。ΔＩ２／Δｔ＜Ｆｔｈであると判断された場合に、ステップＳ１４にて放電を休止する。すなわち、放電休止期間ＤＰを開始する。

【0055】

上記の制御を実現するため、点火装置１０は、放電電流Ｉ２を測定するための電流検出部を備えている。電流検出部としては、例えば、点火コイル７の二次コイルと接地との間の配線に流れる電流を検出する電流検出回路を用いることができる。

【0056】

なお、本形態において、２回目の放電開始は、例えば、放電休止期間ＤＰの開始時点から所定時間経過後とするなど、種々の設定を行うことができる。なお、ここでの所定時間は、例えば、予め設定しておくことができる。
その他は、参考形態１と同様である。

【0057】

本形態のように、放電維持電圧Ｖ２或いは、放電電流の減衰速度ΔＩ２／Δｔを用いて、１回目の放電の休止タイミングを設定することで、実際の運転状況に応じて、適切な制御を行うことができる。

【0058】

なお、例えば、Ｖ２とΔＩ２／Δｔとの双方をモニタリングして、「Ｖ２＜Ｖｔｈ」と「ΔＩ２／Δｔ＜Ｆｔｈ」とのいずれか一方が満たされたときに、１回目の放電を休止させるようにすることもできる。また、Ｖ２とΔＩ２／Δｔとの双方をモニタリングして、「Ｖ２＜Ｖｔｈ」と「ΔＩ２／Δｔ＜Ｆｔｈ」との双方が満たされたときに、１回目の放電を休止させるようにすることもできる。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

【0059】

（参考形態２）
本形態は、図１２に示すごとく、放電休止期間ＤＰをＴＤＣよりも後に設けた形態である。
例えば、図１３に示すごとく、放電ギャップＧが比較的噴孔５１から遠い位置に設けられている場合は、上述したように、ギャップ流速ｖｇが低下するタイミングが、ＴＤＣから少し遅れる。それゆえ、これに応じて、本形態においては、図１２に示すごとく、放電休止期間ＤＰを、膨張行程に設ける。

【0060】

本形態においては、例えば、１回目の放電を、ＴＤＣを跨ぐように生じさせる。つまり、１回目の放電の開始時点をＴＤＣの直前とし、１回目の放電の終了時点をＴＤＣの直後とする。そして、放電休止期間ＤＰを膨張行程に設け、その後に２回目の放電を生じさせる。

【0061】

また、１回目の放電の開始時点をＴＤＣに一致させることもできる。あるいは、１回目の放電の開始時点を膨張行程とすることもできる。これらの場合にも、放電休止期間ＤＰを膨張行程に設けることとなる。そして、この放電休止期間ＤＰのギャップ流速ｖｇよりも、その前後の放電期間のギャップ流速ｖｇの方が高くなるようにする。
その他は、参考形態１と同様である。

【0062】

本形態のように、放電休止期間ＤＰを、膨張行程、すなわちＴＤＣよりも後に設ける場合もある。つまり、スパークプラグ１の形状等、種々の要因により、ギャップ流速ｖｇが低いタイミングがＴＤＣから遅れることもある。このような場合を含め、ギャップ流速ｖｇが低下するタイミングに合わせて、放電休止期間ＤＰを設けることで、その前後の放電によって、効率的な燃焼を実現することができる。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

【0063】

なお、上記実施形態においては、副燃焼室５０内にスワール流が形成される場合について説明したが、本開示は、これに限らない。副燃焼室５０内に流れる気流は、例えば、タンブル流、その他の流れ方をする場合にも、本開示は適用しうる。
また、上記実施形態においては、１サイクルに２回の放電を生じさせる複数放電モードについて説明したが、複数放電モードにおいて１サイクル中に３回以上の放電を生じさせる態様とすることもできる。

【0064】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0065】

１ スパークプラグ
１０ 内燃機関の点火装置
５０ 副燃焼室
７ 点火コイル
８ 制御部
ＤＰ 放電休止期間
Ｇ 放電ギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】