点火系统的制作方法

点火系统
1.关联申请的相互参照
2.本技术基于2020年8月7日提出的日本专利申请第2020-134723号，在此援引其记载的内容。
技术领域
3.本公开涉及对燃烧室内的燃料进行点火的点火系统。


背景技术：

4.在点火系统中，有具有间隔壁和火花塞的结构。间隔壁将发动机的燃烧室划分为主室和预燃室(副室)。在该间隔壁设置有从主室连通到预燃室的多个喷孔。火花塞通过在预燃室内向规定的放电间隙施加电压，从而产生放电火花而对燃料进行点火。并且，作为表示这样技术的文献有以下的专利文献1。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特许第5122367号公报


技术实现要素：

8.这样的点火系统在通常时等，执行作为在压缩上止点之前即在压缩行程内进行点火的控制的上止点前点火控制。在该上止点前点火控制中，在预燃室中产生的放电火花通过在燃烧室内产生的滚转(tumble)或涡旋(swirl)而伸长(延伸)。由该伸长的放电火花点燃的火焰经过喷孔而势头较猛地向主室内喷出，促进燃烧室内的燃烧的推进。
9.但是，点火系统在规定的状况下，执行作为在不是压缩上止点之前而是之后即在膨胀行程内进行点火的控制的上止点后点火控制。具体而言，例如在用于催化剂预热的高速空转(快怠速)时，为了将通过燃烧产生的热有效地传递给处于排气通路中的催化剂，尽量晚地进行点火。因此，成为在比压缩上止点之后进行点火。
10.但是，在压缩上止点之后，在活塞经过压缩上止点时滚转或涡旋破坏，所以预燃室内的气流变弱。因此，放电火花难以伸长(延伸)，点燃性下降。因此，在预燃室内点燃，到火焰传播到预燃室内而从喷孔喷出到主室内为止的时间变长。因此，不能使火焰迅速地传播到主室内。
11.本公开是鉴于上述情况而做出的，主要的目的是在上止点后点火控制中使火焰迅速地传播到主室内。
12.本公开的点火系统具有间隔壁和火花塞。上述间隔壁将发动机的燃烧室划分为主室和预燃室。在上述间隔壁设置有从上述主室连通到上述预燃室的一个或多个喷孔。上述火花塞通过对第1电极与第2电极之间的放电间隙施加电压，从而产生放电火花，对燃料点火。上述第1电极设置在上述预燃室内。上述第2电极设置在上述间隔壁或与上述间隔壁电导通的部位。
13.以下，设开始对上述放电间隙施加电压的定时(时点)为点火开始定时，设上述喷孔的上述预燃室侧的开口的中心为喷孔中心，设上述预燃室内的距上述喷孔中心3mm以内的区域为喷孔附近区域。
14.上述点火系统在上述发动机为规定的运转状况时，执行作为在压缩上止点之后进行上述点火的控制的上止点后点火控制。在上述上止点后点火控制中，在从上述点火开始定时起20度曲柄转角(曲轴转角、crank angle)以内，将作为能够自成长的大小的火焰核的点燃源配置到上述喷孔附近区域内、上述喷孔内或上述主室内。
15.根据本公开能得到以下的效果。在上止点后点火控制中，在从点火开始定时起20度曲柄转角以内的早期，将点燃源配置到喷孔附近区域内、喷孔内或主室内。并且，在将点燃源配置到喷孔附近区域内或喷孔内的情况下，从该点燃源成长的火焰容易迅速地喷出到主室内。此外，在将点燃源配置到主室内的情况下，成为从该点燃源成长的火焰原样传播到主室内。因此，在上止点后点火控制中，能够使火焰迅速地传播到主室内。
附图说明
16.关于本公开的上述目的及其他目的、特征及优点，通过参照附图进行下述的详细的记述会变得更明确。
17.图1是表示第1实施方式的点火系统的剖视图。
18.图2是表示预燃室及其周边的剖视图。
19.图3是表示点燃源的距喷孔中心的距离与燃烧稳定指数的关系的图。
20.图4是表示火焰核的成长的图。
21.图5是表示燃烧室内的压力的推移的图。
22.图6是表示点火系统的制造方法的流程的图。
23.图7是表示喷孔距离及喷孔比与间隙气流的关系的图。
24.图8是表示比较例及本实施方式的火花塞及其周边的剖视图。
25.图9是表示比较例及本实施方式的燃烧的进展的时间图。
26.图10是将图9所示的各时间图的点火开始定时对齐而表示的图。
27.图11是表示比较例及本实施方式的燃烧比例的推移的图。
28.图12是将图9的一部分放大后的图。
29.图13是表示比较例及本实施方式的间隙流速的推移的图。
具体实施方式
30.接着，参照附图来说明本公开的实施方式。但是，本公开并不限定于实施方式，在不脱离公开的主旨的范围内能够适当变更而实施。
31.[第1实施方式]
[0032]
图1是表示搭载有本实施方式的点火系统70的发动机90的剖视图。发动机90是一个燃烧循环由进气行程
→
压缩行程
→
膨胀行程
→
排气行程的4个行程(720度曲柄转角)构成的四冲程发动机。以下，将其中的压缩行程与膨胀行程之间的上止点称作“压缩上止点td”。发动机90具有气缸10和安装在其上部的缸盖20。
[0033]
以下，结合附图，以气缸10的中心线x的长度方向为上下方向来进行说明。但是，例
如将该中心线x设为相对于上下方向倾斜而设置发动机90及点火系统70，或将该中心线x设为水平方向而设置发动机90及点火系统70等，发动机90及点火系统70能够设置为任意的方向。
[0034]
在气缸10内设置有活塞18。活塞18经由连杆12连结在曲柄轴杆11上，随着曲柄轴杆11的旋转而上下运动。被该活塞18的上表面、气缸10的内周面和缸盖20的下表面包围的空间构成燃烧室30。
[0035]
在缸盖20设置有用来向燃烧室30内吸入气体的进气通路21、以及用来将燃烧室30内的气体排出的排气通路29。并且，在进气通路21设置有进气阀24，在排气通路29设置有排气阀26。进气阀24被进气凸轮23驱动，排气阀26被排气凸轮27驱动。并且，在缸盖20设置有用来向进气通路21喷射燃料的燃料喷射装置22。
[0036]
点火系统70具有间隔壁34、火花塞40和点火控制部50。点火控制部50是ecu(电子控制单元)等的一部分，基于来自发动机90所具有的规定的传感器等的信息对火花塞40进行控制。作为该规定的传感器，例如可以举出曲柄转角传感器、爆震传感器、进气压传感器、排气压传感器、内压传感器、催化剂温度传感器等。
[0037]
图2是表示预燃室(副室)38及其周边的剖视图。火花塞40具有第1电极44和设置在其外周侧的绝缘子41。在绝缘子41的下端部安装着间隔壁34。比该间隔壁34靠内侧构成预燃室38，比间隔壁34靠外侧构成主室31。即，间隔壁34将发动机90的燃烧室30划分为主室31和预燃室38。在该间隔壁34设置有从主室31连通到预燃室38的多个喷孔35。间隔壁34是导电体，兼作火花塞40的第2电极46。并且，火花塞40通过向第1电极44与第2电极46之间的放电间隙45施加电压，从而产生放电火花f，对燃料点火。
[0038]
更具体地讲，火花塞40具有初级线圈和次级线圈。并且，通过使电流流到初级线圈，在初级线圈中积蓄磁能。接着，如果停止该电流，则通过积蓄在初级线圈中的磁能，在次级线圈中产生电动势。通过该电动势，对放电间隙45施加电压而形成放电火花f。因此，将流到初级线圈的电流停止的定时，成为作为对放电间隙45开始施加电压而开始点火的定时的点火开始定时ts。
[0039]
以下，设多个喷孔35中的1个喷孔为“中央喷孔35c”。中央喷孔35c设置在气缸10的中心线x上，将间隔壁34在上下方向上贯通。第1电极44的下端部位于紧接着该中央喷孔35c的上方。即，第1电极44的下部从绝缘子41的下端向下方较长地突出，最接近于多个喷孔35中的中央喷孔35c。该第1电极44的下端部与间隔壁34的中央喷孔35c的上端周边部之间的间隙构成放电间隙45。并且，在间隔壁34的中央喷孔35c的周围等设置有其他的喷孔35。中央喷孔35c和其他的喷孔35的截面积及形状既可以相同也可以不同。
[0040]
点火系统70在通常时等，执行作为在压缩上止点td之前进行点火的控制的上止点前点火控制。另一方面，在用于催化剂预热的高速空转时等的发动机90为规定的运转状况的情况下，执行作为在压缩上止点td之后进行点火的控制的上止点后点火控制。
[0041]
以下，设放电间隙45中流动的气流为“间隙气流”。此外，以下设从第1电极44朝向中央喷孔35c的方向为“喷孔方向d1”、其相反方向为“反喷孔方向d2”。在本实施方式中，喷孔方向d1是向下方向，反喷孔方向d2是向上方向。并且，设在要素(成分)中包含喷孔方向d1的方向为“喷孔方向d1侧”，设在要素中包含反喷孔方向d2的方向为“反喷孔方向d2侧”。
[0042]
点火系统70在执行上止点后点火控制时，在点火开始定时ts之前，间隙气流的方
向从反喷孔方向d2侧转到喷孔方向d1侧。因此，在点火开始定时ts，间隙气流的方向成为喷孔方向d1侧，放电火花f向喷孔方向d1侧伸长。
[0043]
以下，设中央喷孔35c的预燃室38侧的开口的中心为“喷孔中心”，设预燃室38内的距喷孔中心3mm以内的区域为“喷孔附近区域r”。
[0044]
点火系统70在执行上止点后点火控制时，在距点火开始定时ts为20度曲柄转角以内的早期，将能够自成长的大小的作为火焰核的点燃源配置在喷孔附近区域r内、中央喷孔35c内或主室31内。以下，将喷孔附近区域r内、中央喷孔35c内或主室31内称作“喷孔附近区域r内等”。
[0045]
另外，这里的能够自成长的大小，是指即使停止对于放电间隙45的电压施加也不会由于冷损失或稀薄混合气等而消焰、而是火焰蔓延的火焰核的大小。更具体地讲，该能够自成长的大小的火焰核是直径大约为0.5～1mm以上的火焰核。
[0046]
这样的在早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等的结构，通过设定从第1电极44到中央喷孔35c的距离即喷孔距离d、预燃室38的体积即预燃室体积v、设置于间隔壁34的全部喷孔35的截面积的总和即总喷孔面积s、对放电间隙45施加的电压即放电电压等来实现。以下，对其详细情况进行说明。另外，在喷孔35中间变细的情况等的喷孔35的截面积不均匀的情况下，将截面积最窄的部分的截面积设为该喷孔35的截面积。
[0047]
首先，对喷孔距离d进行说明。喷孔距离d越小则越容易受到穿过中央喷孔35c的气流的影响。由此，除了火焰核容易成长以外，该成长容易在喷孔附近区域r内等或其附近进行。因此，喷孔距离d越小则越容易在早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等。
[0048]
接着，对预燃室体积v及总喷孔面积s进行说明。预燃室体积v越大则在上止点后点火控制中穿过中央喷孔35c的气流越快。这是因为，如果从预燃室38向主室31流出的气体的流量相同，则预燃室体积v越大，预燃室38的压力下降越难以追随于主室31的压力下降。由此，预燃室38与主室31的压力差变大，穿过中央喷孔35c的气流容易变快。
[0049]
另一方面，总喷孔面积s越小则在上止点后点火控制中穿过中央喷孔35c的气流越快。这是因为，如果预燃室体积v相同，则总喷孔面积s越小，从预燃室38向主室31流出的气体的流量越小，预燃室38的压力下降越难以追随于主室31的压力下降。由此，预燃室38与主室31的压力差变大，穿过中央喷孔35c的气流变快。
[0050]
并且，穿过中央喷孔35c的气流越快，放电火花f越容易向喷孔方向d1侧伸长(延伸)。由此，除了火焰核在早期容易成长以外，该成长容易在喷孔附近区域r内等或其附近进行。由此，关于预燃室体积v及总喷孔面积s，作为总喷孔面积s相对于预燃室体积v的比的喷孔比(s/v)越小，越容易在早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等。
[0051]
接着，对放电电压进行说明。放电电压越大则火焰核越容易成长。进而，放电电压越大则越难以吹熄，因此通过气流容易使放电火花f伸长(延伸)到喷孔附近区域r内等或其附近。因此，放电电压越大，则越容易在早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等。
[0052]
如以上这样，喷孔距离d以及喷孔比(s/v)越小，并且放电电压越大，则越容易在早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等。但是，在使喷孔距离d或喷孔比(s/v)过小、或使放电电压过大的情况下，在其他的方面可能会发生弊端。所以，在能抑制这些弊端的范围内，减小喷孔距离d及喷孔比(s/v)，并且增大放电电压，从而实现了在上述的早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等的结构。
[0053]
并且，在将点燃源配置在喷孔附近区域r内或喷孔35内的情况下，从点燃源成长后的火焰迅速地向主室31内喷出。此外，在将点燃源配置在主室31内的情况下，从点燃源成长后的火焰原样地传播到主室31内。因此，在这些情况下，能够使火焰迅速地传播到主室31内。
[0054]
图3是表示点燃源距喷孔中心的距离与燃烧稳定指数(coefficient of variation)的关系的图。燃烧稳定指数是表示从稳定性最差的不发火到稳定性最好的完全燃烧为止的程度的指数，该值越大，则表示燃烧越不稳定。如该图所示，如果点燃源距喷孔中心的距离变大，则燃烧稳定指数变大，特别是从距喷孔中心的距离为3mm以上的附近起，燃烧稳定指数急剧地变大。因此，在本实施方式中，如上述那样，将距喷孔中心为3mm以内设为喷孔附近区域r，将点燃源配置在该喷孔附近区域r内等。
[0055]
图4是表示火焰核的成长的图。本实施方式的情况与比较形态i、ii的情况相比，火焰核的成长较早，此外火焰的传播也较早。在如本实施方式或比较形态i的情况那样，火焰核成长到规定的点燃阈值的情况下，成为能够自成长，就这样蔓延燃烧。另一方面，在如比较形态ii的情况那样，火焰核没有成长到规定的点燃阈值的情况下，成为不能自成长而消焰。
[0056]
图5是表示燃烧室内的压力的推移的图。在本实施方式及比较形态i、ii的各自中，在压缩上止点td之前，随着曲柄转角增进而压力上升，从压缩上止点td起，随着曲柄转角增进而压力下降。并且，在本实施方式及比较形态i中，当进行点火，压力再次上升。但是，本实施方式与比较形态i的情况相比，火焰核的成长较早、此外火焰的传播也较早，因此压力迅速地上升。另一方面，在如比较形态ii那样消焰了的情况下，压力不上升。
[0057]
图6是表示制造点火系统70的制造方法的流程的图。该制造方法具有设定工序p1和制造工序p2。
[0058]
在设定工序p1中，计算喷孔比(s/v)，并且基于该喷孔比(s/v)及喷孔距离d来设定预燃室38及喷孔35的尺寸。关于该设定工序p1的详细情况，参照图7将在后面叙述。并且，在制造工序p2中，以成为在设定工序p1中设定的该尺寸的方式来制造点火系统70。
[0059]
图7是表示喷孔距离及喷孔比与间隙气流的关系的图，在横轴表示喷孔距离d，在纵轴表示喷孔比(s/v)。并且，曲线α表示上止点后点火控制下的点火开始定时ts的间隙气流向喷孔方向d1侧为5m/s的情况的喷孔比(s/v)与喷孔距离d的关系。如果将该曲线α用数式来近似，则为以下的数式a。
[0060]
s/v＝－0.025d^3+0.34d^2－1.4d+2.1(数式a)
[0061]
在该数式a中，“v”表示预燃室体积v[cc]，“s”表示总喷孔面积s[mm^2]，“d”表示喷孔距离d[mm]。并且，“^”表示乘方。即“^3”表示3次方，“^2”表示平方。
[0062]
因此，如果是比曲线α靠上侧，则上止点后点火控制下的点火开始定时ts的间隙气流向喷孔方向d1侧变得比5m/s小。另一方面，如果是比曲线α靠下侧，则上止点后点火控制下的点火开始定时ts的间隙气流向喷孔方向d1侧变得比5m/s大。
[0063]
在本实施方式中，由于想要使上止点后点火控制下的点火开始定时ts的间隙气流向喷孔方向d1侧为5m/s以上，所以在包括曲线α和比其靠下侧在内的区域β内选择喷孔比(s/v)。即，选择喷孔比(s/v)，以使其满足将数式a的“＝”替代为“≤”后的以下的数式b。
[0064]
s/v≤－0.025d^3+0.34d^2－1.4d+2.1(数式b)
[0065]
由此，上止点后点火控制下的点火开始定时ts的间隙气流被设定为向喷孔方向d1侧为5m/s以上。
[0066]
另外，该曲线α在环境变化的情况下发生变动。具体而言，例如在发动机90的旋转速度变高的情况、进气量变多的情况、或采用了压缩比更大的发动机90的情况下等，曲线α向右上侧变动。另一方面，在发动机90的旋转速度变低的情况、进气量变少的情况、或采用了压缩比更小的发动机90的情况下等，曲线α向左下侧变动。因此，在这些情况下，优选的是适当修正数式b。
[0067]
但是，即使在不进行这样的修正的情况下，在大体以通常的旋转速度、进气量、压缩比等来执行高速空转时等的上止点后点火控制的情况下，也能够期待在点火开始定时ts得到大体上良好的间隙气流。
[0068]
但是，在喷孔比(s/v)小于0.3的情况下，容易发生穿过喷孔35的气流变得过强而发生熄灭等的弊端等。因此，喷孔比(开孔比、s/v)优选的是0.3以上。此外，在数式b中，当喷孔距离d为0时，右边为2.1，因此为了满足该数式b，需要将喷孔比(s/v)为2.1以下。因此，选择喷孔比(s/v)，以使其除了满足上述数式b以外还满足以下的数式c。
[0069]
0.3≤s/v≤2.1(数式c)
[0070]
更详细地讲，各喷孔35的直径优选的是0.3mm以上，以能够抑制穿过喷孔35的火焰由于冷损而消焰。此外，关于预燃室体积v，优选的是0.2cc以上，以能够确保能够充分地促进主室31内的火焰传播的喷出量(热量)。
[0071]
此外，喷孔距离d由于也给放电间隙45的大小带来影响，所以优选的是考虑了该放电间隙45的大小下的电力的消耗及放电火花f的吹熄等而设定。并且，中央喷孔35c的截面积优选的是考虑了对于放电间隙45的各影响来设定。并且，优选的是根据中央喷孔35c以外的喷孔35的截面积的设定来调整喷孔比(s/v)。
[0072]
在图6所示的设定工序p1中，如以上这样设定喷孔比(s/v)。另外，关于与喷孔比(s/v)相关的部分以外的设定，优选的是通过以往那样的公知的方法来设定。并且，在制造工序p2中，如在设定工序p1中设定的该尺寸那样来制造点火系统70，从而制造点火系统70。
[0073]
接着，对本实施方式的点火系统70的功能进行说明。
[0074]
图8中(a)是表示比较例1的点火系统70的剖视图。比较例1不具有间隔壁34，第2电极46(接地电极)与间隔壁34单独地设置，在这些方面与本实施方式不同。图8中(b)是表示比较例2的点火系统70的剖视图。比较例2与比较例1不同，其具有间隔壁34但不具有中央喷孔35c。并且，第1电极44不像本实施方式的情况那样向下方突出，代之的是第2电极46(接地电极)从间隔壁34朝向第1电极44(中心电极)较大地突出，在这一点上不同。并且，在该比较例2中不满足上述的数式b。另外，在该比较例2中，如上述那样没有中央喷孔35c，但由于最接近的多个喷孔35的重心处于放电间隙45的下方，所以在该比较例2中也相应于本实施方式而将向下方向称作喷孔方向d1，将向上方向称作反喷孔方向d2。
[0075]
图8中(c)是表示本实施方式的形态1的点火系统70的剖视图，图8中(d)是表示本实施方式的形态2的点火系统70的剖视图。形态2与形态1相比，喷孔比(s/v)较小或喷孔距离d较小。另外，在图中，喷孔距离d较小。因此，形态2与形态1相比，上止点后点火控制下的点火开始定时ts的向喷孔方向d1侧的间隙气流变大。在该关系上，在形态1中，初期的点燃源形成在预燃室38内或中央喷孔35c内，相对于此，在形态2中，初期的点燃源除了形成在预
燃室38内或中央喷孔35c内以外，也形成在主室31内。
[0076]
图9是表示这些比较例1、2及形态1、2中的上止点后点火控制中的燃烧的进展的时间图。在比较例1中，燃烧以火花阶段s1
→
主室点燃阶段s2
′→
主室传播阶段s5的顺序进行。火花阶段s1的最初是点火开始定时ts，火花阶段s1是开始了对于放电间隙45的电压的施加、但在燃烧室30内还没有形成火焰核的阶段。
[0077]
主室点燃阶段s2
′
是在主室内火焰核不断成长直到成为能够自成长的点燃源的阶段。该主室点燃阶段s2
′
的末尾表示作为在主室31内形成了点燃源的定时的主室点燃定时tj。主室传播阶段s5是点燃源不断向主室31内传播的阶段。并且，主室传播阶段s5的末尾表示可看作燃料的100％已燃尽的燃尽定时te。
[0078]
另一方面，在比较例2及形态1中，燃烧以火花阶段s1
→
预燃室点燃阶段s2
→
预燃室传播阶段s3
→
喷出阶段s4
→
主室传播阶段s5的顺序进行。预燃室点燃阶段s2是在预燃室内火焰核不断成长直到成为能够自成长的点燃源的阶段。该预燃室点燃阶段s2的末尾表示作为在预燃室38内形成了点燃源的定时的预燃室点燃定时ti。
[0079]
预燃室传播阶段s3是点燃源不断向预燃室38内传播的阶段。喷出阶段s4是预燃室38内的火焰即点燃源从喷孔35向主室31内喷出的阶段。该喷出阶段s4的最初表示作为在主室31内配置了点燃源的定时的主室点燃定时tj。
[0080]
在形态2中，放电火花f从预燃室38内经过中央喷孔35c伸长到主室31内。因此，除了通过放电火花f在预燃室38内或中央喷孔35c内形成点燃源以外，在主室31内也形成点燃源。因此，在形态2中，与形态1的情况同样，燃烧以火花阶段s1
→
预燃室点燃阶段s2
→
预燃室传播阶段s3
→
喷出阶段s4
→
主室传播阶段s5的顺序进行，而且还并行地以火花阶段s1
→
主室点燃阶段s2
′→
主室传播阶段s5的顺序进行。由此，主室点燃定时tj相比形态1的情况变得更早。
[0081]
在比较例1、2及形态1、2的任一形态中，都要求燃尽定时te为作为排气阀26开始打开的定时的排气开始定时to之前。这是为了防止未燃的燃料被排出。由此，在任一形态中，都首先在设定为使得燃尽定时te在排气开始定时to之前到来，然后设定点火开始定时ts以使得燃料实际在该燃尽定时te燃尽。即，从燃尽定时te倒算来设定点火开始定时ts。因此，在比较例1、2及形态1、2的各形态中，虽然燃尽定时te大体一致，但点火开始定时ts相互有偏差。
[0082]
图10是为了方便而将图9所示的比较例1、2及形态1、2的时间图中的点火开始定时ts对齐表示的图。在比较例2的情况下，由于放电间隙45远离喷孔35，所以点燃源被配置到喷孔附近区域r内的为预燃室传播阶段s3的末尾附近。该比较例2的预燃室传播阶段s3的末尾附近是从点火开始定时ts起20度曲柄转角以后。因此，在该比较例2中，在从点火开始定时ts起20度曲柄转角以后，在喷孔附近区域r内配置点燃源。由此，主室点燃定时tj变晚，与没有预燃室38的比较例1相比，燃烧的进展变晚。
[0083]
另一方面，在本实施方式的形态1的情况下，由于放电间隙45距中央喷孔35c较近，所以点燃源被配置在喷孔附近区域r内的定时为预燃室传播阶段s3的前半等。该形态1中的预燃室传播阶段s3的前半等是从点火开始定时ts起20度曲柄转角以内。因此，在该形态1中，在从点火开始定时ts起20度曲柄转角以内，点燃源被配置在喷孔附近区域r内。由此，与比较例1相比，主室点燃定时tj的延迟变小，最终与没有预燃室38的比较例1相比，燃烧的进
展变早。
[0084]
此外，在本实施方式的形态2的情况下，在主室31内由放电火花f形成点燃源的定时成为主室点燃阶段s2
′
的末尾的主室点燃定时tj。该形态2的主室点燃定时tj是从点火开始定时ts起20度曲柄转角以内。因此，在该形态2中，在从点火开始定时ts起20度曲柄转角以内，在主室31内配置点燃源。由此，与形态1相比燃烧的进展变得更早。
[0085]
图11是表示比较例1、2及形态1的各形态的燃烧比例的推移的图。如上述那样，在比较例2中，与没有预燃室38的比较例1相比，燃烧比例的进展反而变晚，相对于此，在形态1中，与比较例1相比燃烧比例的进展变快。
[0086]
图12是将图9的一部分放大后得到的图。图13是表示图12所示的期间中的、比较例2及形态1、2中的间隙气流的推移的图。在比较例2中，在上止点后点火控制下的点火开始定时ts，间隙气流的方向还是反喷孔方向d2侧。这是因为，在预燃室38的里侧，间隙气流即使经过压缩上止点td，过一会儿还是因惯性等而朝向反喷孔方向d2侧。然后，间隙气流的强度暂时成为零后，间隙气流的方向转到喷孔方向d1侧。因此，该时期的气流很弱，放电火花f没有有效地伸长(延伸)，所以不能有效地点燃。
[0087]
关于这一点，在本实施方式的形态1、2中，如上述那样，在上止点后点火控制下的点火开始定时ts之前，间隙气流的方向已经从反喷孔方向d2侧转到了喷孔方向d1侧。由此，在点火开始定时ts，朝向喷孔方向d1侧发生了某种程度较强的、具体而言5m/s以上的气流。因此，放电火花f容易在喷孔方向d1上伸长。因此，除了火焰核容易成长之外，该成长容易在喷孔附近区域r内等或其附近进行。因此，在这一点上，在本实施方式的形态1、2中也容易在早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等。
[0088]
再次参照图9进行说明。如上述那样，要求燃尽定时te是比排气开始定时to早的定时。因此，因为该制约，在作为从点火开始定时ts到燃尽定时te的时间的燃烧时间较长的比较例1、2中，在希望燃烧的定时尽量延迟的高速空转时，也并不能够将点火开始定时ts设定在滞后角侧。因此，作为燃料的50％燃尽的定时的燃烧重心tc也并不能够设定在滞后角侧，在高速空转中，并不能够有效地进行催化剂预热。
[0089]
关于这一点，在形态1、2中，与比较例1、2相比，能够将作为从点火开始定时ts到燃尽定时te的时间的燃烧时间抑制得较短，所以能够将点火开始定时ts设定在更靠滞后角侧。因此，能够将燃烧重心tc设定在更靠滞后角侧，在高速空转中能够有效地进行催化剂预热。因此，带来高速空转时间的缩短，进而带来燃耗改善及排放的下降。
[0090]
根据本实施方式，能得到以下的效果。在上止点后点火控制中，在从点火开始定时ts起20度曲柄转角以内的早期，将点燃源配置到图2所示的喷孔附近区域r内、中央喷孔35c内或主室31内。并且，在将点燃源配置在喷孔附近区域r内或中央喷孔35c内的情况下，从该点燃源成长的火焰容易迅速地从中央喷孔35c向主室31内喷出。此外，在将点燃源配置在主室31内的情况下，从该点燃源成长的火焰原样地传播到主室31内。因此，在上止点后点火控制中，能够使火焰迅速地传播到主室31内。
[0091]
进而，根据上述的形态2，还能得到以下的效果。在形态2的上止点后点火控制中，使放电火花f伸长到主室31内。由此，在从点火开始定时起20度曲柄转角以内的早期，将点燃源配置到主室31内。从该点燃源成长的火焰原样地传播到主室31内。因此，根据上述的形态2，能够更迅速地使火焰传播到主室31内。
[0092]
此外，还能得到以下的效果。设定预燃室38和喷孔35的尺寸，以使喷孔比(s/v)包含在图7所示的区域β中，即使其满足上述的数式b。该区域β如上述那样，是上止点后点火控制下的点火开始定时ts的间隙气流向喷孔方向d1侧为5m/s以上的区域。并且，如果间隙气流向喷孔方向d1侧成为5m/s以上，则如上述那样，容易在早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等。
[0093]
并且，该区域β虽然根据环境等而稍稍变化，但在大体上以通常的旋转速度、进气量、压缩比等来执行上止点后点火控制的情况下，能够期待在点火开始定时ts能得到大体上良好的间隙气流。因此，通过这样将喷孔比(s/v)设定为包含在区域β中，从而容易实现在早期将点燃源配置到喷孔附近区域r内等的结构。
[0094]
此外，还能得到以下的效果。如上述那样，在喷孔比(s/v)小于0.3的情况下，容易发生穿过喷孔35的气流变得过强而发生吹熄这样的弊端等。关于这一点，在本实施方式中，由于喷孔比(开孔比、s/v)是0.3以上，所以不存在这样的担心。
[0095]
此外，能够得到以下的效果。在本实施方式中，如图13所示，在上止点后点火控制中的点火开始定时ts之前，间隙气流的方向从反喷孔方向d2侧转到喷孔方向d1侧。因此，在上止点后点火控制中的点火开始定时ts，间隙气流的方向成为喷孔方向d1侧。因此，能够有效地使放电火花f向喷孔方向d1侧伸长。因此，在这一点上，也容易将点燃源在早期配置到喷孔附近区域r内等。
[0096]
[其他的实施方式]
[0097]
以上所示的实施方式也可以如以下这样进行变更来实施。例如，在第1实施方式中，在间隔壁34设置有多个喷孔35，但喷孔35可以仅是1个中央喷孔35c。此外，例如在第1实施方式中，第1电极44最接近于中央喷孔35c，但也可以最接近于其他的喷孔35，使放电火花f朝向该其他的喷孔35伸长。此外，例如在第1实施方式中，间隔壁34兼作第2电极46，通过将间隔壁34安装在缸盖20上而与缸盖20电导通，但也可以是设置在间隔壁34的突起等的与间隔壁34电导通的部位构成第2电极46。此外，也可以用与间隔壁34不同的部件构成与缸盖20电导通的第2电极46。
[0098]
此外，例如在第1实施方式中，将间隔壁34安装于火花塞40的绝缘子41。代之，也可以将间隔壁34设置在缸盖20，以使绝缘子41与该缸盖20的间隔壁34卡合的方式安装火花塞40。
[0099]
对于本公开依据实施例进行了记述，但应理解的是本公开并不限定于该实施例或构造。本公开也包含各种变形例或等同范围内的变形。除此以外，各种组合及形态，进而在它们中仅包含一个要素、包含其以上或其以下的其他的组合或形态也落入在本公开的范畴或思想范围中。

技术特征：
1.一种点火系统，具有：间隔壁(34)，将发动机(90)的燃烧室(30)划分为主室(31)和预燃室(38)，在上述间隔壁设置有从上述主室连通到上述预燃室的一个或多个喷孔(35)；以及火花塞(40)，对第1电极(44)与第2电极(46)之间的放电间隙(45)施加电压，从而产生放电火花(f)，对燃料进行点火，上述第1电极设置在上述预燃室内，上述第2电极设置在上述间隔壁或与上述间隔壁电导通的部位，设开始对上述放电间隙施加电压的定时为点火开始定时(ts)、上述喷孔的上述预燃室侧的开口的中心为喷孔中心、上述预燃室内的距上述喷孔中心3mm以内的区域为喷孔附近区域(r)，在上述发动机为规定的运转状况时，上述点火系统执行作为在压缩上止点(td)之后进行上述点火的控制的上止点后点火控制，在上述上止点后点火控制中，在从上述点火开始定时起20度曲柄转角以内，将作为能够自成长的大小的火焰核的点燃源配置在上述喷孔附近区域内、上述喷孔内或上述主室内。2.如权利要求1所述的点火系统，在上述上止点后点火控制中，使上述放电火花延伸到上述主室内，在从上述点火开始定时起20度曲柄转角以内，将上述点燃源配置在上述主室内。3.如权利要求1或2所述的点火系统，构成为，使得在上述上止点后点火控制中的上述放电火花的发生期间，流速5m/s以上的气流在上述放电间隙流动。4.如权利要求1～3中任一项所述的点火系统，设上述预燃室的体积为v，单位是cc、设置在上述间隔壁的全部的上述喷孔的截面积的和为s，单位是mm^2，设一个或多个上述喷孔中的最接近于上述放电间隙的喷孔为接近喷孔(35c)、从上述第1电极到上述接近喷孔的距离为d，单位是mm，上述点火系统构成为，满足s/v≤－0.025d^3+0.34d^2－1.4d+2.1。5.如权利要求1～4中任一项所述的点火系统，设上述预燃室的体积为v，单位是cc、设置在上述间隔壁的全部的上述喷孔的截面积的和为s，单位是mm^2；上述点火系统构成为，满足0.3≤s/v≤2.1。6.如权利要求1～5中任一项所述的点火系统，设一个或多个上述喷孔中的距上述第1电极最近的上述喷孔为接近喷孔(35s)、从上述第1电极朝向上述接近喷孔的方向为喷孔方向(d1)、上述喷孔方向的相反方向为反喷孔方向(d2)、在要素中包含上述喷孔方向的方向为喷孔方向侧、在要素中包含上述反喷孔方向的方向为反喷孔方向侧、上述放电间隙中流动的气流为间隙气流，
上述点火系统构成为，通过在上述上止点后点火控制中的上述点火开始定时之前，上述间隙气流的方向从上述反喷孔方向侧转到上述喷孔方向侧，从而在上述点火开始定时，上述间隙气流的方向成为上述喷孔方向侧。

技术总结
点火系统具有：间隔壁(34)，将发动机(90)的燃烧室(30)划分为主室(31)和预燃室(38)，该间隔壁设置有从上述主室连通到上述预燃室的一个或多个喷孔(35)；以及火花塞(40)，通过对第1电极(44)与第2电极(46)之间的放电间隙(45)施加电压，产生放电火花(f)，对燃料点火，第1电极设置在预燃室内，第2电极设置在间隔壁或与间隔壁电导通的部位，点火系统执行在压缩上止点(Td)之后进行点火的上止点后点火控制，在上止点后点火控制中，在从开始对放电间隙施加电压的点火开始定时(Ts)起20度曲柄转角以内，将作为能够自成长的大小的火焰核的点燃源配置在预燃室内的距喷孔中心3mm以内的喷孔附近区域(R)内、喷孔内或主室内。喷孔内或主室内。喷孔内或主室内。


技术研发人员：梶勇司 田村良 今中泰臣 河岛祐太 岩见笃 冈达也
受保护的技术使用者：株式会社电装
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2023/5/30