BR112018016669B1 - IGNITION APPLIANCE - Google Patents
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Abstract
Um dispositivo de ignição (1) é provido com: um elemento de comutação de ignição (2); um capacitor (3); um elemento de comutação de pré-acionamento (5); e um circuito de corrente contínua desligado (4OFF). O elemento de comutação de ignição (2) está conectado a um enrolamento primário (11) de uma bobina de ignição (10). O capacitor (3) está conectado a um terminal de controle (21) do elemento de comutação de ignição (2). O elemento de comutação de pré-acionamento (5) está conectado em paralelo com o capacitor (3). O circuito de corrente contínua desligado (4OFF) está eletricamente conectado entre o terminal de controle (21) e o capacitor (3). O circuito de corrente contínua desligado (4OFF) descarrega, em corrente contínua, carga elétrica acumulada no capacitor (3).An ignition device (1) is provided with: an ignition switching element (2); a capacitor (3); a pre-trigger switching element (5); and a DC circuit off (4OFF). The ignition switching element (2) is connected to a primary winding (11) of an ignition coil (10). The capacitor (3) is connected to a control terminal (21) of the ignition switching element (2). The pre-trigger switching element (5) is connected in parallel with the capacitor (3). The DC circuit off (4OFF) is electrically connected between the control terminal (21) and the capacitor (3). The disconnected direct current circuit (4OFF) discharges, in direct current, the electric charge accumulated in the capacitor (3).
Description
[001] O presente pedido baseia-se no Pedido de Patente Japonesa No. 2016-28248, depositado em 17 de fevereiro de 2016, cuja descrição é aqui incorporada para referência.[001] The present application is based on Japanese Patent Application No. 2016-28248, filed February 17, 2016, the description of which is incorporated herein by reference.
[002] A presente descrição se refere a um aparelho de ignição para ignição em uma vela de ignição de um motor de combustão interna.[002] This description refers to an igniter for ignition in a spark plug of an internal combustion engine.
[003] Um aparelho de ignição para ignição em uma vela de ignição de um motor de combustão interna é conhecido (ver PTL 1 especificado abaixo), o aparelho incluindo um elemento de comutação de ignição conectado a um enrolamento primário de uma bobina de ignição e um circuito de pré-acionamento conectado a um terminal de controle do elemento de comutação de ignição. Um enrolamento secundário da bobina de ignição é conectado com a vela de ignição.[003] An ignition apparatus for igniting a spark plug of an internal combustion engine is known (see PTL 1 specified below), the apparatus including an ignition switching element connected to a primary winding of an ignition coil and a pre-firing circuit connected to an ignition switching element control terminal. A secondary winding of the ignition coil is connected with the spark plug.
[004] Quando ignição é causada na vela de ignição, o aparelho de ignição desliga rapidamente o elemento de comutação de ignição usando o circuito de pré-acionamento. Como resultado, corrente primária que flui através do enrolamento primário é interrompida rapidamente, e alta tensão secundária é gerada no enrolamento secundário. Esta tensão secundária é usada para causar ignição na vela de ignição.[004] When ignition is caused at the spark plug, the igniter quickly turns off the ignition switching element using the pre-firing circuit. As a result, primary current flowing through the primary winding is quickly stopped, and high secondary voltage is generated in the secondary winding. This secondary voltage is used to ignite the spark plug.
[005] Além disso, o aparelho de ignição é configurado de modo que ele pode desligar o elemento de comutação de ignição enquanto suprime ignição na vela de ignição, quando ocorre uma anormalidade. Para esta finalidade, o aparelho de ignição é provido de um circuito RC (ver FIG. 16) que tem um resistor e um capacitor. Quando qualquer anormalidade ocorre, o aparelho de ignição desliga lentamente o elemento de comutação de ignição utilizando a descarga do capacitor do circuito RC. Assim, a corrente primária é interrompida lentamente e geração de alta tensão secundária é suprimida. Isto torna possível desligar o elemento de comutação de ignição enquanto se suprime a ignição do gás de mistura causada pela ignição na vela de ignição quando ocorre uma anormalidade.[005] In addition, the ignition apparatus is configured so that it can turn off the ignition switching element while suppressing ignition in the spark plug, when an abnormality occurs. For this purpose, the igniter is provided with an RC circuit (see FIG. 16) which has a resistor and a capacitor. When any abnormality occurs, the igniter slowly turns off the ignition switching element using the capacitor discharge of the RC circuit. Thus, the primary current is slowly interrupted and secondary high voltage generation is suppressed. This makes it possible to turn off the ignition switching element while suppressing the ignition of the mixture gas caused by ignition in the spark plug when an abnormality occurs.
[006] Além disso, no aparelho de ignição acima, quando se começa a fazer corrente primária fluir através do enrolamento primário, o elemento de comutação de ignição é ligado lentamente usando o circuito RC. Assim, a corrente primária começa a fluir lentamente, e geração de alta tensão secundária é suprimida, suprimindo com isso a ignição do gás de mistura pela vela de ignição.[006] Furthermore, in the above ignition apparatus, when starting to make primary current flow through the primary winding, the ignition switching element is turned on slowly using the RC circuit. Thus, the primary current begins to flow slowly, and secondary high voltage generation is suppressed, thereby suppressing the ignition of the mixture gas by the spark plug.
[007] [PTL 1] JP 5517686 B[007] [PTL 1] JP 5517686 B
[008] O aparelho de ignição acima usa o circuito RC quando interrompendo (daqui em diante também referida como uma operação “soft- off” - desligamento suave) a corrente primária quando da ocorrência de uma anormalidade e, portanto, a tensão aplicada ao terminal de controle do elemento de comutação de ignição (daqui em diante também referida como tensão de controle) diminui exponencialmente. Assim, a taxa de mudança temporal da tensão de controle é relativamente alta, e a taxa de mudança temporal da corrente primária é relativamente alta. Portanto, apesar de realizar a operação “soft-off”, alta tensão secundária pode ser gerada e a vela de ignição pode causar ignição.[008] The above igniter uses the RC circuit when interrupting (hereinafter also referred to as a soft-off operation) the primary current when an abnormality occurs and therefore the voltage applied to the terminal switching element control voltage (hereinafter also referred to as control voltage) decreases exponentially. Thus, the time rate of change of the control voltage is relatively high, and the time rate of change of the primary current is relatively high. Therefore, despite performing soft-off operation, high secondary voltage may be generated and the spark plug may cause ignition.
[009] Além disso, é desejável aplicar alta tensão de controle ao terminal de controle ao ligar o elemento de comutação de ignição, de modo que o elemento de comutação de ignição possa operar em uma região saturada com pequena perda. No entanto, de acordo com o aparelho de ignição acima, uma vez que a tensão de controle cai exponencialmente quando a operação “soft-off” é executada, se a tensão de controle ao ligar é ajustada alta, a taxa de mudança temporal da tensão de controle no início da operação “soft-off” tende a se tornar alta (ver FIG. 7). Portanto, a taxa de mudança temporal da corrente primária torna-se alta e é provável que seja gerada alta tensão secundária. Assim, apesar de executar a operação “soft-off”, a vela de ignição pode causar ignição. Por esta razão, a tensão de controle precisa ser ajustada baixa, e a perda do elemento de comutação de ignição tende a ser alta.[009] In addition, it is desirable to apply high control voltage to the control terminal when turning on the ignition switching element, so that the ignition switching element can operate in a saturated region with small loss. However, according to the above ignition apparatus, since the control voltage drops exponentially when soft-off operation is performed, if the control voltage at power-on is set high, the rate of time change of the voltage of control at the beginning of the operation “soft-off” tends to become high (see FIG. 7). Therefore, the rate of time change of the primary current becomes high and high secondary voltage is likely to be generated. Thus, despite performing the “soft-off” operation, the spark plug may cause ignition. For this reason, the control voltage needs to be set low, and the ignition switching element loss tends to be high.
[0010] Além disso, o aparelho de ignição acima usa o circuito RC ao ligar o elemento de comutação de ignição (daqui em diante também referida como operação “soft-on” - ligação suave) e, portanto, a tensão aplicada ao terminal de controle do elemento de comutação de ignição (ou seja, a tensão de controle) aumenta exponencialmente. Assim, a taxa de mudança temporal da tensão de controle é relativamente alta, e a taxa de mudança temporal da corrente primária é relativamente alta. Portanto, apesar de realizar a operação “soft-on”, alta tensão secundária pode ser gerada e a vela de ignição pode causar ignição.[0010] In addition, the above ignition apparatus uses the RC circuit when turning on the ignition switching element (hereinafter also referred to as soft-on operation) and therefore the voltage applied to the ignition ignition switching element control (i.e. control voltage) increases exponentially. Thus, the time rate of change of the control voltage is relatively high, and the time rate of change of the primary current is relatively high. Therefore, despite performing soft-on operation, high secondary voltage may be generated and the spark plug may cause ignition.
[0011] Além disso, a tensão limiar do elemento de comutação de ignição tem variação de fabricação. No aparelho de ignição acima, uma vez que a tensão de controle aumenta exponencialmente quando operação “soft- on” é realizada, quando a tensão limiar varia, a taxa de mudança temporal da tensão de controle quando a tensão de controle atinge a tensão limiar tende a variar (ver FIG. 13). Assim, dependendo da variação na tensão limiar, a taxa de mudança temporal da corrente primária pode se tornar alta e alta tensão secundária pode ser gerada quando operação “soft-on” é realizada, resultando na vela de ignição causar ignição.[0011] In addition, the threshold voltage of the ignition switching element has manufacturing variation. In the above ignition apparatus, since the control voltage increases exponentially when soft-on operation is performed, when the threshold voltage varies, the time rate of change of the control voltage when the control voltage reaches the threshold voltage tends varying (see FIG. 13). Thus, depending on the variation in the threshold voltage, the rate of time change of the primary current may become high and high secondary voltage may be generated when soft-on operation is performed, resulting in the spark plug causing ignition.
[0012] Um objetivo da presente descrição é fornecer um aparelho de ignição capaz de diminuir ainda mais a tensão secundária gerada quando operação “soft-on” é realizada.[0012] An objective of the present description is to provide an ignition device capable of further decreasing the secondary voltage generated when “soft-on” operation is performed.
[0013] Um primeiro aspecto da presente descrição é um aparelho de ignição para ignição em uma vela de ignição, conectado a um enrolamento secundário de uma bobina de ignição, o aparelho incluindo: um elemento de comutação de ignição conectado a um enrolamento primário da bobina de ignição; um capacitor conectado a um terminal de controle do elemento de comutação de ignição; um elemento de comutação de pré-acionamento conectado em paralelo ao capacitor; um resistor “pull-up” conectado entre um ponto que está entre o terminal de controle e o capacitor, e uma fonte de corrente; e um circuito de corrente constante desligado eletricamente conectado entre o terminal de controle e o capacitor, e configurado para descarregar carga elétrica armazenada no capacitor a uma corrente constante. [0012] Um segundo aspecto da presente descrição é um aparelho de ignição para ignição na vela de ignição conectado a um enrolamento secundário de uma bobina de ignição, o aparelho incluindo: um elemento de comutação de ignição conectado a um enrolamento primário da bobina de ignição; um capacitor conectado a um terminal de controle do elemento de comutação de ignição; um elemento de comutação de pré-acionamento conectado em paralelo ao capacitor; e um circuito de corrente constante ligado eletricamente conectado entre o terminal de controle e o capacitor, e configurado para carregar o capacitor a uma corrente constante.[0013] A first aspect of the present description is an igniter apparatus for igniting a spark plug, connected to a secondary winding of an ignition coil, the apparatus including: an ignition switching element connected to a primary coil winding ignition; a capacitor connected to a control terminal of the ignition switching element; a pre-trigger switching element connected in parallel with the capacitor; a “pull-up” resistor connected between a point that is between the control terminal and the capacitor, and a current source; and an electrically disconnected constant current circuit connected between the control terminal and the capacitor, and configured to discharge electrical charge stored in the capacitor at a constant current. [0012] A second aspect of the present description is an ignition apparatus for igniting the spark plug connected to a secondary winding of an ignition coil, the apparatus including: an ignition switching element connected to a primary winding of the ignition coil ; a capacitor connected to a control terminal of the ignition switching element; a pre-trigger switching element connected in parallel with the capacitor; and an electrically powered constant current circuit connected between the control terminal and the capacitor, and configured to charge the capacitor at a constant current.
[0014] O aparelho de ignição de acordo com o primeiro aspecto inclui o circuito de corrente constante desligado.[0014] The igniter according to the first aspect includes the disconnected constant current circuit.
[0015] Portanto, é possível diminuir ainda mais a tensão secundária gerada quando realizando operação “soft-off” e reduzir ainda mais a variação na tensão secundária. Isto é, uma vez que o circuito de corrente constante desligado descarrega o capacitor a uma corrente constante, a tensão do capacitor, isto é, a tensão aplicada ao terminal de controle do elemento de comutação de ignição pode ser baixada linearmente. Assim, comparado com um caso convencional em que a tensão aplicada ao terminal de controle é diminuída exponencialmente usando um circuito RC, uma taxa de mudança temporal da corrente primária pode ser feita constante e pequena, e a tensão secundária gerada no enrolamento secundário pode ser diminuída. Portanto, é possível suprimir de forma mais eficaz e estável a ignição na vela de ignição ao executar a operação “soft-off”.[0015] Therefore, it is possible to further decrease the secondary voltage generated when performing “soft-off” operation and further reduce the variation in the secondary voltage. That is, since the switched-off constant current circuit discharges the capacitor at constant current, the capacitor voltage, i.e., the voltage applied to the control terminal of the ignition switching element, can be stepped down linearly. Thus, compared with a conventional case where the voltage applied to the control terminal is exponentially decreased using an RC circuit, a time rate of change of the primary current can be made constant and small, and the secondary voltage generated in the secondary winding can be decreased. . Therefore, it is possible to more effectively and stably suppress ignition at the spark plug when performing the “soft-off” operation.
[0016] Além disso, o aparelho de ignição pode fazer uma taxa de mudança temporal da tensão de controle constante e pequena quando do início da operação “soft-off”. Portanto, mesmo que a tensão de controle ao ligar o elemento de comutação de ignição seja alta, a taxa de mudança temporal da tensão de controle no início da operação “soft-off” pode ser diminuída. Assim, a taxa de mudança temporal da corrente primária neste momento pode ser diminuída, e a tensão secundária pode ser diminuída. Por conseguinte, é possível ajustar alta a tensão de controle aplicada ao ligar, e ao mesmo tempo suprimir ignição na vela de ignição no momento da operação soft off, e assim o elemento de comutação de ignição pode ser operado em uma região saturada. Portanto, a perda do elemento de comutação de ignição pode ser reduzida.[0016] In addition, the ignition device can make a constant and small rate of change of the control voltage when starting the “soft-off” operation. Therefore, even if the control voltage when turning on the ignition switching element is high, the temporal rate of change of the control voltage at the beginning of the soft-off operation can be decreased. Thus, the rate of time change of the primary current at this time can be decreased, and the secondary voltage can be decreased. Therefore, it is possible to set the applied control voltage high at power up, and at the same time suppress ignition in the spark plug at the time of soft off operation, and thus the ignition switching element can be operated in a saturated region. Therefore, the loss of ignition switching element can be reduced.
[0017] Além disso, o aparelho de ignição de acordo com o segundo aspecto inclui o circuito de corrente constante ligado.[0017] Furthermore, the ignition apparatus according to the second aspect includes the connected constant current circuit.
[0018] Assim, quando a operação “soft-on” é realizada, o capacitor pode ser carregado a uma corrente constante. Assim, a tensão do capacitor, isto é, a tensão aplicada ao terminal de controle do elemento de comutação de ignição pode ser aumentada linearmente. Assim, comparado com um caso convencional em que a tensão aplicada ao terminal de controle é aumentada exponencialmente usando um circuito RC, a taxa de mudança temporal da corrente primária pode ser feita constante e pequena, e a tensão secundária gerada no enrolamento secundário pode ser diminuída. Portanto, é possível suprimir de forma mais eficaz e estável a ignição na vela de ignição ao executar a operação “soft-on”.[0018] Thus, when the “soft-on” operation is performed, the capacitor can be charged at a constant current. Thus, the capacitor voltage, i.e. the voltage applied to the control terminal of the ignition switching element, can be linearly increased. Thus, compared with a conventional case where the voltage applied to the control terminal is exponentially increased using an RC circuit, the time-changing rate of the primary current can be made constant and small, and the secondary voltage generated in the secondary winding can be decreased. . Therefore, it is possible to more effectively and stably suppress ignition at the spark plug when performing the “soft-on” operation.
[0019] Além disso, o aparelho de ignição pode fazer a taxa de mudança temporal da tensão de controle constante quando a operação “soft- on” é executada. Portanto, mesmo que haja variação na tensão limiar do elemento de comutação de ignição, a taxa de mudança temporal da tensão de controle no momento em que a tensão de controle atinge a tensão limiar quando a operação “soft-on” é realizada, pode ser constante. Assim, é possível suprimir variação na taxa de mudança temporal da corrente primária neste momento, e geração de alta tensão secundária pode ser suprimida. Portanto, mesmo se houver variação na tensão limiar do elemento de comutação de ignição, é possível suprimir mais efetivamente ignição na vela de ignição quando a operação “soft-on” é executada.[0019] In addition, the igniter can make the rate of time change of the control voltage constant when the “soft-on” operation is performed. Therefore, even if there is variation in the threshold voltage of the ignition switching element, the time rate of change of the control voltage at the moment when the control voltage reaches the threshold voltage when the soft-on operation is performed, can be constant. Thus, it is possible to suppress variation in the temporal change rate of the primary current at this time, and secondary high voltage generation can be suppressed. Therefore, even if there is variation in the threshold voltage of the ignition switching element, it is possible to more effectively suppress ignition at the spark plug when the soft-on operation is performed.
[0020] Como descrito acima, de acordo com o presente aspecto, é possível fornecer um aparelho de ignição capaz de diminuir ainda mais a tensão secundária gerada quando a operação de comutação suave é realizada.[0020] As described above, according to the present aspect, it is possible to provide an ignition apparatus capable of further decreasing the secondary voltage generated when the soft switching operation is performed.
[0021] Os objetivos acima e outros, características e vantagens da presente descrição tornar-se-ão mais claros a partir da descrição detalhada a seguir com referência aos desenhos anexos.[0021] The above and other objects, features and advantages of the present description will become clearer from the following detailed description with reference to the attached drawings.
[0022] A FIG. 1 é um diagrama de circuito de um aparelho de ignição em um estado onde um elemento de comutação de ignição está desligado de acordo com uma primeira modalidade.[0022] FIG. 1 is a circuit diagram of an ignition apparatus in a state where an ignition switching element is off according to a first embodiment.
[0023] A FIG. 2 é um diagrama de circuito do aparelho de ignição quando a operação de condução elétrica de um primeiro enrolamento é executada de acordo com a primeira modalidade.[0023] FIG. 2 is a circuit diagram of the igniter when the electrical conduction operation of a first winding is performed according to the first embodiment.
[0024] A FIG. 3 é um diagrama de circuito do aparelho de ignição quando a operação de ignição é realizada de acordo com a primeira modalidade.[0024] FIG. 3 is a circuit diagram of the ignition apparatus when the ignition operation is performed according to the first embodiment.
[0025] A FIG. 4 é um diagrama de circuito do aparelho de ignição quando a operação “soft-off” é executada de acordo com a primeira modalidade.[0025] FIG. 4 is a circuit diagram of the igniter when the soft-off operation is performed according to the first embodiment.
[0026] A FIG. 5 é um diagrama de temporização do aparelho de ignição quando a operação de ignição é repetida de acordo com a primeira modalidade.[0026] FIG. 5 is a timing diagram of the ignition apparatus when the ignition operation is repeated according to the first embodiment.
[0027] A FIG. 6 é um diagrama de temporização do aparelho de ignição quando uma instrução de ignição não foi dada durante um certo período de tempo de acordo com a primeira modalidade.[0027] FIG. 6 is a timing diagram of the ignition apparatus when an ignition instruction has not been given for a certain period of time according to the first embodiment.
[0028] A FIG. 7 mostra gráficos que mostram formas de onda de tensão de porta, corrente primária e tensão secundária quando a operação “soft-off” é realizada utilizando um circuito de corrente constante desligado de acordo com a primeira modalidade, juntamente com as suas formas de onda sobrepostas quando a operação “soft-off” é realizada utilizando um circuito RC.[0028] FIG. 7 shows graphs showing waveforms of gate voltage, primary current, and secondary voltage when soft-off operation is performed using a constant current circuit turned off according to the first embodiment, along with their superimposed waveforms when soft-off operation is performed using an RC circuit.
[0029] A FIG. 8 é um diagrama de seção transversal do aparelho de ignição de acordo com a primeira modalidade.[0029] FIG. 8 is a cross-sectional diagram of the igniter according to the first embodiment.
[0030] A FIG. 9 é um diagrama de circuito de um aparelho de ignição de acordo com uma segunda modalidade.[0030] FIG. 9 is a circuit diagram of an igniter according to a second embodiment.
[0031] A FIG. 10 é um diagrama de circuito do aparelho de ignição quando a operação “soft-on” é realizada de acordo com a segunda modalidade.[0031] FIG. 10 is a circuit diagram of the igniter when soft-on operation is performed according to the second embodiment.
[0032] A FIG. 11 é um diagrama de circuito do aparelho de ignição quando a operação de ignição é realizada de acordo com a segunda modalidade.[0032] FIG. 11 is a circuit diagram of the ignition apparatus when the ignition operation is performed according to the second embodiment.
[0033] A FIG. 12 é um diagrama de circuito do aparelho de ignição quando a operação “soft-off” é executada de acordo com a segunda modalidade.[0033] FIG. 12 is a circuit diagram of the igniter when soft-off operation is performed according to the second embodiment.
[0034] A FIG. 13 mostra gráficos que mostram formas de onda da tensão de porta, corrente primária, e tensão secundária quando a operação “soft-on” é realizada usando um circuito de corrente constante ligado de acordo com a segunda modalidade, em conjunto com suas formas de onda sobrepostas quando a operação “soft-on” é realizada utilizando um circuito RC.[0034] FIG. 13 shows graphs showing waveforms of gate voltage, primary current, and secondary voltage when soft-on operation is performed using a constant current circuit turned on according to the second embodiment, together with their waveforms overlap when soft-on operation is performed using an RC circuit.
[0035] A FIG. 14 é um gráfico que mostra variação em uma taxa de aumento da tensão de porta e a variação em uma tensão limiar do elemento de comutação de ignição de acordo com a segunda modalidade.[0035] FIG. 14 is a graph showing variation in a gate voltage rise rate and variation in a threshold voltage of the ignition switching element according to the second embodiment.
[0036] A FIG. 15 é um diagrama de circuito de um aparelho de ignição de acordo com uma terceira modalidade.[0036] FIG. 15 is a circuit diagram of an igniter according to a third embodiment.
[0037] A FIG. 16 é um diagrama de circuito de um aparelho de ignição de acordo com um exemplo comparativo.[0037] FIG. 16 is a circuit diagram of an igniter according to a comparative example.
[0038] A FIG. 17 é um gráfico que mostra a variação de uma taxa de aumento da tensão de porta e variação de uma tensão limiar de um elemento de comutação de ignição de acordo com um exemplo comparativo.[0038] FIG. 17 is a graph showing variation of a gate voltage rise rate and variation of a threshold voltage of an ignition switching element according to a comparative example.
[0039] O aparelho de ignição pode ser um aparelho de ignição no veículo para ignição em uma vela de ignição de um motor em um veículo.[0039] The igniter may be an igniter in the vehicle for igniting in a spark plug of an engine in a vehicle.
[0040] Uma modalidade de acordo com o aparelho de ignição acima será descrita com referência às Figs. 1-8. O aparelho de ignição 1 da modalidade é utilizado para ignição em uma vela de ignição 13 conectada a um enrolamento secundário 12 de uma bobina de ignição 10. Como mostrado na FIG. 1, o aparelho de ignição 1 inclui um elemento de comutação de ignição 2, um capacitor 3, um elemento de comutação de pré-acionamento 5, um resistor “pull-up” 19 e um circuito de corrente constante desligado 4OFF.[0040] An embodiment according to the above ignition apparatus will be described with reference to Figs. 1-8. The igniter apparatus 1 of the embodiment is used for ignition on a spark plug 13 connected to a secondary winding 12 of an ignition coil 10. As shown in FIG. 1, the ignition apparatus 1 includes an ignition switching element 2, a capacitor 3, a pre-firing switching element 5, a pull-up resistor 19 and an off constant current circuit 4OFF.
[0041] Uma extremidade de um enrolamento primário 11 da bobina de ignição 10 está conectada a um suprimento de energia 18 e a outra extremidade está conectada ao coletor do elemento de comutação de ignição 2. O emissor do elemento de comutação de ignição 2 está conectado ao solo.[0041] One end of a primary winding 11 of the ignition coil 10 is connected to a power supply 18 and the other end is connected to the collector of ignition switching element 2. The emitter of ignition switching element 2 is connected to the ground.
[0042] O capacitor 3 está conectado a um terminal de controle 21 do elemento de comutação de ignição 2 e uma sua extremidade está conectada ao solo.[0042] Capacitor 3 is connected to a control terminal 21 of ignition switching element 2 and one end of it is connected to ground.
[0043] O elemento de comutação de pré-acionamento 5 está conectado em paralelo ao capacitor 3.[0043] Pre-trigger switching element 5 is connected in parallel to capacitor 3.
[0044] O resistor “pull-up” 19 está conectado entre um ponto que está entre o terminal de controle 21 e o capacitor 3, e uma fonte de corrente 14. A fonte de corrente 14 é um suprimento de energia de baixa tensão, como uma bateria de armazenamento de chumbo.[0044] The pull-up resistor 19 is connected between a point that is between the control terminal 21 and the capacitor 3, and a current source 14. The current source 14 is a low voltage power supply, like a lead storage battery.
[0045] O circuito de corrente constante desligado 4OFF é conectado eletricamente entre o terminal de controle 21 e o capacitor 3. Como mostrado na FIG. 4, o circuito de corrente constante desligado 4OFF está configurado para descarregar a carga elétrica armazenada no capacitor 3 a uma corrente constante I3D.[0045] The constant current off circuit 4OFF is electrically connected between control terminal 21 and capacitor 3. As shown in FIG. 4, the constant current off circuit 4OFF is configured to discharge the electrical charge stored in capacitor 3 at a constant current I3D.
[0046] O aparelho de ignição 1 da presente modalidade é um aparelho de ignição no veículo para ignição em uma vela de ignição 13 de um motor em um veículo.[0046] The igniter 1 of the present embodiment is an igniter in the vehicle for igniting in a spark plug 13 of an engine in a vehicle.
[0047] Em seguida será descrita a operação do aparelho de ignição 1 executada quando ignição é causada na vela de ignição 13. Como mostrado na FIG. 1, quando o fornecimento de energia é ligado, o aparelho de ignição 1 primeiro desliga o elemento de comutação de ignição 2. Neste momento, o potencial elétrico de uma linha de sinal 49 (isto é, ponto B) do circuito de corrente constante desligado 4OFF é ajustado para L, e o potencial elétrico de um terminal de controle 59 (isto é, ponto A) do elemento de comutação de pré-acionamento 5 é ajustado para H. Desta forma, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 é ligado, e corrente I19 flui da fonte de corrente 14 para o solo através do resistor “pull-up” 19 e do elemento de comutação de pré- acionamento 5. Por conseguinte, não é acumulada nenhuma carga no capacitor 3 e a tensão do capacitor 3 não aumenta. Assim, a tensão do terminal de controle 21 não atinge uma tensão limiar, e o elemento de comutação de ignição 2 desliga.[0047] Next, the operation of the igniter 1 performed when ignition is caused in the spark plug 13 will be described. As shown in FIG. 1, when the power supply is turned on, the ignition apparatus 1 first turns off the ignition switching element 2. At this time, the electric potential of a signal line 49 (that is, point B) of the constant current circuit is turned off 4OFF is set to L, and the electrical potential of a control terminal 59 (ie point A) of pre-trigger switching element 5 is set to H. In this way, pre-trigger switching element 5 is switched on, and current I19 flows from current source 14 to ground through pull-up resistor 19 and pre-trigger switching element 5. Therefore, no charge is accumulated in capacitor 3 and capacitor voltage 3 does not increase. Thus, the control terminal voltage 21 does not reach a threshold voltage, and the ignition switching element 2 turns off.
[0048] Depois disso, o aparelho de ignição 1 desliga o elemento de comutação de pré-acionamento 5 em resposta a um sinal Baixo de um sinal de instrução de operação de ignição enviado a partir de uma unidade de controle do motor, que não está mostrada, ou semelhante. Assim, como mostrado na FIG. 2, o capacitor 3 é carregado pela corrente I19 que flui através do resistor “pull-up” 19, o elemento de comutação de ignição 2 é ligado e corrente primária i1 começa a fluir através do enrolamento primário 11. Neste momento, devido às características de carregamento do resistor “pull-up” 19 e do capacitor 3, a tensão aplicada ao terminal de controle 21 aumenta gradualmente. Assim, o elemento de comutação de ignição 2 é ligado lentamente, e a corrente primária i1 começa a fluir gradualmente através do enrolamento primário 11. Como resultado, a corrente primária i1 é fornecida ao enrolamento primário 11 enquanto suprimindo ignição na vela de ignição 13.[0048] Thereafter, the igniter 1 switches off the pre-triggering switching element 5 in response to a Low signal of an ignition operation instruction signal sent from an engine control unit, which is not shown, or similar. Thus, as shown in FIG. 2, capacitor 3 is charged by current I19 flowing through pull-up resistor 19, ignition switching element 2 is turned on and primary current i1 begins to flow through primary winding 11. At this time, due to the characteristics charging of the pull-up resistor 19 and capacitor 3, the voltage applied to the control terminal 21 gradually increases. Thus, the ignition switching element 2 is turned on slowly, and the primary current i1 begins to flow gradually through the primary winding 11. As a result, the primary current i1 is supplied to the primary winding 11 while suppressing ignition in the spark plug 13.
[0049] Depois disso, como mostrado na FIG. 3, quando o ponto A é girado para H, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 é ligado e o capacitor 3 é descarregado rapidamente. Assim, o elemento de comutação de ignição 2 é subitamente desligado e a corrente primária i1 é desconectada repentinamente. Como resultado, alta tensão secundária V2 é gerada no enrolamento secundário 12, uma descarga de faísca S é gerada na vela de ignição 13, e gás de mistura no cilindro é inflamado.[0049] After that, as shown in FIG. 3, when point A is turned to H, the pre-triggering switching element 5 is turned on and capacitor 3 is rapidly discharged. Thus, the ignition switching element 2 is suddenly switched off and the primary current i1 is suddenly disconnected. As a result, high secondary voltage V2 is generated in the secondary winding 12, a spark discharge S is generated in the spark plug 13, and mixture gas in the cylinder is ignited.
[0050] Além disso, se ocorrer alguma anormalidade após o fornecimento da corrente primária i1, como mostrado na FIG. 2, e o sinal H do ponto A para ligar o elemento de comutação de pré-acionamento 5 não é introduzido durante um certo período de tempo, a operação “soft-off” é executada. Ou seja, o elemento de comutação de ignição 2 é desligado enquanto se suprime ignição na vela de ignição 13. No caso da realização da operação “soft-off”, como mostrado na FIG. 4, o ponto B é ajustado para H enquanto mantendo o ponto A em L. Desta forma, o circuito de corrente constante desligado 4OFF é ligado, e um ajuste de corrente constante ajustada pelo circuito contínuo flui. Portanto, a carga elétrica armazenada no capacitor 3 é descarregada na corrente constante I3D, e a tensão do capacitor 3 diminui em um determinado gradiente. Assim, a tensão aplicada ao terminal de controle 21 diminui gradualmente a um gradiente constante, e a corrente primária i1 diminui gradualmente a uma taxa de mudança constante. Portanto, em comparação com o caso convencional, em que a corrente primária i1 é alterada exponencialmente, a tensão secundária V2 é suprimida e ignição na vela de ignição 13 pode ser suprimida.[0050] Furthermore, if any abnormality occurs after supplying the primary current i1, as shown in FIG. 2, and the signal H from point A for turning on the pre-trigger switching element 5 is not input for a certain period of time, the "soft-off" operation is performed. That is to say, the ignition switching element 2 is turned off while the spark plug 13 is suppressed. In the case of carrying out the “soft-off” operation, as shown in FIG. 4, point B is set to H while keeping point A to L. In this way, the constant current circuit turned off 4OFF is turned on, and a constant current set adjusted by the continuous circuit flows. Therefore, the electric charge stored in capacitor 3 is discharged at constant current I3D, and the voltage of capacitor 3 decreases at a given gradient. Thus, the voltage applied to the control terminal 21 gradually decreases at a constant gradient, and the primary current i1 gradually decreases at a constant rate of change. Therefore, in comparison with the conventional case, where the primary current i1 is changed exponentially, the secondary voltage V2 is suppressed and ignition at spark plug 13 can be suppressed.
[0051] Em seguida, com referência à FIG. 5 e FIG. 6, os diagramas de temporização do aparelho de ignição 1 serão descritos. A FIG. 5 é um diagrama de temporização do aparelho de ignição 1 quando a ignição no motor é repetida, e a FIG. 6 é um diagrama de temporização do mesmo quando a operação “soft-off” é executada quando da ocorrência de uma anormalidade. O ponto A nas FIGS. 5 e 6 é o terminal de controle 59 do elemento de comutação de pré-acionamento 5. O ponto A recebe um sinal para controlar a condução elétrica e a interrupção da condução elétrica do enrolamento primário 11 ao executar a operação de ignição. O ponto B é a linha de sinal 49 conectada ao terminal de controle do circuito de corrente constante desligado 4OFF. O ponto C é o terminal de controle 21 do elemento de comutação de ignição 2, e o ponto D é o coletor 29 do elemento de comutação de ignição 2.[0051] Next, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the timing diagrams of the igniter 1 will be described. FIG. 5 is a timing diagram of the igniter 1 when ignition in the engine is repeated, and FIG. 6 is a timing diagram of the same when soft-off operation is performed upon occurrence of an abnormality. Point A in FIGS. 5 and 6 is the control terminal 59 of the pre-firing switching element 5. Point A receives a signal to control the electrical conduction and interruption of the electrical conduction of the primary winding 11 when executing the ignition operation. Point B is signal line 49 connected to constant current circuit off 4OFF control terminal. Point C is control terminal 21 of ignition switching element 2, and point D is collector 29 of ignition switching element 2.
[0052] Como mostrado na FIG. 5, quando acendendo o motor, a operação de condução elétrica para a bobina primária 11 é realizada pela primeira vez. Ou seja, o ponto B é ajustado para L, e no tempo t1 o ponto A é comutado de H para L. Desta forma, o elemento de comutação de pré- acionamento 5 é desligado e a corrente I19 flui gradualmente da fonte de corrente 14 para o resistor “pull-up” 19, e o capacitor 3 é lentamente carregado a uma constante de tempo RC. Portanto, a tensão do capacitor 3 aumenta gradualmente, o elemento de comutação de ignição 2 é gradualmente ligado, e a corrente primária i1 flui através do enrolamento primário 11.[0052] As shown in FIG. 5, when starting the engine, the electrical driving operation for the primary coil 11 is performed for the first time. That is, point B is set to L, and in time t1 point A is switched from H to L. In this way, the pre-triggering switching element 5 is turned off and the current I19 gradually flows from the current source 14 for pull-up resistor 19, and capacitor 3 is slowly charged at an RC time constant. Therefore, the voltage of capacitor 3 gradually increases, the ignition switching element 2 is gradually turned on, and the primary current i1 flows through the primary winding 11.
[0053] Depois disso, quando o ponto A é voltado para H no tempo t2, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 é ligado e a carga elétrica armazenada no capacitor 3 é descarregada rapidamente. Assim, o elemento de comutação de ignição 2 é desligado e a corrente primária I1 é desconectada rapidamente. Assim, alta tensão primária V1 é gerada no enrolamento primário 11. Como resultado, alta tensão secundária V2 também é gerada no enrolamento secundário 12, uma descarga de faísca S é gerada na vela de ignição 13, e gás de mistura no motor é inflamado.[0053] Thereafter, when point A is turned towards H in time t2, the pre-triggering switching element 5 is turned on and the electric charge stored in capacitor 3 is rapidly discharged. Thus, the ignition switching element 2 is turned off and the primary current I1 is quickly disconnected. Thus, high primary voltage V1 is generated on the primary winding 11. As a result, high secondary voltage V2 is also generated on the secondary winding 12, a spark discharge S is generated on the spark plug 13, and mixture gas in the engine is ignited.
[0054] Além disso, se ocorrer alguma anormalidade após a alteração do ponto A para L no tempo t3, como mostrado na FIG. 6, e uma instrução para causar ignição na vela de ignição 13 não é introduzida durante um certo período de tempo, a operação “soft-off” é executada. Isto é, no tempo t4, enquanto o ponto A do sinal de ignição é mantido em L, isto é, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 é mantido desligado, o ponto B é ajustado para H. Desta forma, o circuito de corrente constante desligado 4OFF é ligado e a carga elétrica armazenada no capacitor 3 é descarregada a uma corrente constante. Assim, a tensão do ponto C diminui gradualmente a uma taxa de mudança constante, e a corrente primária i1 diminui gradualmente. Assim, a tensão primária V1 e a tensão secundária V2 são suprimidas, e o elemento de comutação de ignição 2 pode ser desligado enquanto se suprime a ignição nas velas de ignição 13.[0054] Furthermore, if any abnormality occurs after changing point A to L at time t3, as shown in FIG. 6, and an instruction to ignite the spark plug 13 is not entered during a certain period of time, the “soft-off” operation is performed. That is, at time t4, while point A of the ignition signal is held at L, i.e., pre-firing switching element 5 is held off, point B is set to H. In this way, the ignition circuit constant current off 4OFF is turned on and the electrical charge stored in capacitor 3 is discharged at a constant current. Thus, the point voltage C gradually decreases at a constant rate of change, and the primary current i1 gradually decreases. Thus, the primary voltage V1 and the secondary voltage V2 are suppressed, and the ignition switching element 2 can be turned off while suppressing ignition in the spark plugs 13.
[0055] A FIG. 7 mostra formas de onda da tensão de porta Vg, corrente primária i1 e tensão secundária V2 quando “soft-off” é realizado no elemento de comutação de ignição 2 usando o circuito de corrente constante desligado 4OFF. Além disso, na FIG. 7 são mostradas de uma maneira sobreposta, as formas de onda quando o amortecimento é realizado no elemento de comutação de ignição 2 usando um circuito RC (ver figura 16) como na técnica convencional.[0055] FIG. 7 shows waveforms of gate voltage Vg, primary current i1, and secondary voltage V2 when soft-off is performed on ignition switching element 2 using constant current circuit off 4OFF. Furthermore, in FIG. 7 are shown in a superimposed manner, the waveforms when damping is performed on the ignition switching element 2 using an RC circuit (see figure 16) as in the conventional technique.
[0056] Quando o capacitor 3 é descarregado a uma corrente constante, utilizando o circuito de corrente constante desligado 4OFF, a tensão do capacitor 3 diminui linearmente. Por isso, como mostrado na FIG. 7, no caso em que o circuito de corrente constante desligado 4OFF é utilizado, depois de “soft-off” ter começado no tempo t4, a tensão do capacitor 3, isto é, a tensão de porta Vg do elemento de comutação de ignição 2 diminui linearmente. Assim, a corrente primária i1 também diminui linearmente. Assim, a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 torna-se constante e também pode ser definida para um valor relativamente pequeno e, consequentemente, a tensão secundária gerada V2 também se torna relativamente baixa. Assim, uma vez que é menos provável que faíscas voem pela tensão gerada pela vela de ignição 13, e a energia gerada seja pequena mesmo se houver faíscas voadoras, a ignição de gás de mistura pode ser suprimida.[0056] When capacitor 3 is discharged to a constant current, using the constant current circuit turned off 4OFF, the voltage of capacitor 3 decreases linearly. Therefore, as shown in FIG. 7, in the case where the constant current circuit off 4OFF is used, after the soft-off has started at time t4, the voltage of capacitor 3, i.e. the gate voltage Vg of ignition switching element 2 decreases linearly. Thus, the primary current i1 also decreases linearly. Thus, the time-changing rate di1/dt of the primary current i1 becomes constant and can also be set to a relatively small value, and consequently the generated secondary voltage V2 also becomes relatively low. Thus, since sparks are less likely to fly by the voltage generated by the spark plug 13, and the energy generated is small even if there are flying sparks, mixture gas ignition can be suppressed.
[0057] Em contraste, no caso em que um circuito RC é usado como na técnica convencional, após “soft-off” ter começado no tempo t4, a tensão de porta Vg do elemento de comutação de ignição 2 diminui exponencialmente. Portanto, a corrente primária i1 também diminui exponencialmente. Assim, a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 é relativamente grande, e é provável que seja gerada uma tensão secundária alta V2. Portanto, a descarga de faísca S ocorre na vela de ignição 13 devido à tensão secundária V2, e o gás de mistura pode ser inflamado.[0057] In contrast, in the case where an RC circuit is used as in the conventional technique, after “soft-off” has started at time t4, the gate voltage Vg of ignition switching element 2 decreases exponentially. Therefore, the primary current i1 also decreases exponentially. Thus, the rate of time change di1/dt of the primary current i1 is relatively large, and a high secondary voltage V2 is likely to be generated. Therefore, spark discharge S occurs at spark plug 13 due to secondary voltage V2, and the mixture gas can be ignited.
[0058] Em seguida, a configuração de circuito do circuito de corrente constante desligado 4OFF será descrita. Como mostrado na FIG. 1, o circuito de corrente constante desligado 4OFF inclui um transistor de comutação 40 e um transistor de corrente constante 41. O transistor de comutação 40 é fornecido para comutar entre a condução e a interrupção da corrente. O transistor de corrente constante 41 é fornecido para manter a corrente I40 (ver FIG. 4) fluindo através do transistor de comutação 40 em um valor constante.[0058] Next, the circuit configuration of the constant current circuit turned off 4OFF will be described. As shown in FIG. 1, the 4OFF constant current off circuit includes a switching transistor 40 and a constant current transistor 41. The switching transistor 40 is provided for switching between current conduction and interruption. Constant current transistor 41 is provided to keep current I40 (see FIG. 4) flowing through switching transistor 40 at a constant value.
[0059] Nesta modalidade, um MOSFET do tipo Nch é usado como o transistor de comutação 40, e um transistor bipolar do tipo NPN é usado como o transistor de corrente constante 41. A fonte 401 do transistor de comutação 40 é conectada à base 413 do transistor de corrente constante 41 e está também conectada ao terra através de um segundo resistor 43 para a configuração da corrente. O dreno 402 do transistor de comutação 40 está ligado ao capacitor 3. O emissor 411 do transistor de corrente constante 41 está conectado à terra através de um primeiro resistor 42. O coletor 412 do transistor de corrente constante 41 está ligado à porta 403 do transistor de comutação 40.[0059] In this embodiment, an Nch-type MOSFET is used as the switching transistor 40, and an NPN-type bipolar transistor is used as the constant current transistor 41. The source 401 of the switching transistor 40 is connected to the base 413 constant current transistor 41 and is also connected to ground through a second resistor 43 for current setting. The drain 402 of switching transistor 40 is connected to capacitor 3. The emitter 411 of constant current transistor 41 is connected to ground through a first resistor 42. Collector 412 of constant current transistor 41 is connected to gate 403 of transistor 40 switching 40.
[0060] Como mostrado na FIG. 4, quando o potencial de porta 403 é ajustado para H, o transistor de comutação 40 é ligado e a corrente I40 flui. A corrente I40 é a soma da corrente de descarga I3D do capacitor 3 e a corrente I19 que flui do suprimento de energia 14 através do resistor “pull-up” 19. Em um ponto de conexão 414, a corrente I40 é dividida em corrente I43 que flui através do segundo resistor 43 e corrente de base I41b do transistor de corrente constante 41. A corrente de base I41b está correlacionada com a corrente de coletor I41c do transistor de corrente constante 41 e um coeficiente 1/hfe. A soma da corrente de base I41b e da corrente de coletor I41c torna-se a corrente I42 que flui através do primeiro resistor 42.[0060] As shown in FIG. 4, when the gate potential 403 is set to H, switching transistor 40 is turned on and current I40 flows. Current I40 is the sum of discharge current I3D from capacitor 3 and current I19 flowing from power supply 14 through pull-up resistor 19. At a connection point 414, current I40 is divided into current I43 flowing through second resistor 43 and base current I41b of constant current transistor 41. Base current I41b is correlated with collector current I41c of constant current transistor 41 and a coefficient 1/hfe. The sum of the base current I41b and the collector current I41c becomes the current I42 flowing through the first resistor 42.
[0061] A queda de tensão do ponto de conexão 414 para o terra é a mesma para o lado do primeiro resistor 42 e o lado do segundo resistor43. Isto é, a tensão da base 413, e a corrente I43 que flui através do segundo resistor 43 e a corrente base I41b são determinadas de modo que o produto da resistência do segundo resistor 43 e a corrente I43 que flui através dele seja igual à soma do produto da resistência do primeiro resistor 42 e a corrente I42 que flui através dele, e a tensão V entre a base e o emissor do transistor de corrente constante 41. Portanto, a soma (corrente I40) das correntes I43 e I41b é constante. A corrente I40 é a soma da corrente I19 que flui através do resistor “pull-up” 19 e a corrente de descarga I3D do capacitor 3, e a corrente I19 é constante. Portanto, a corrente de descarga I3D torna-se constante.[0061] The voltage drop from the connection point 414 to ground is the same for the side of the first resistor 42 and the side of the second resistor43. That is, the base voltage 413, and the current I43 flowing through the second resistor 43 and the base current I41b are determined such that the product of the resistance of the second resistor 43 and the current I43 flowing through it equals the sum of the product of the resistance of the first resistor 42 and the current I42 flowing through it, and the voltage V between the base and emitter of the constant current transistor 41. Therefore, the sum (current I40) of the currents I43 and I41b is constant. The current I40 is the sum of the current I19 flowing through the pull-up resistor 19 and the discharge current I3D of the capacitor 3, and the current I19 is constant. Therefore, the discharge current I3D becomes constant.
[0062] Além disso, uma vez que a corrente I40 pode ser arbitrariamente configurada de acordo com os valores de resistência do primeiro resistor 42 e do segundo resistor 43 como descrito acima, mesmo quando alta tensão está sendo aplicada ao terminal de controle 21 do elemento de comutação de ignição 2, é possível definir facilmente o valor da corrente I40 de modo a que a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 seja constante e pequena. Assim, mesmo quando alta tensão é aplicada ao terminal de controle 21 e o elemento de comutação de ignição 2 está em uma região saturada, a operação “soft-off” pode ser realizada de maneira confiável a partir desse estado. Assim, quando se realiza uma operação de ignição normal, o elemento de comutação de ignição 2 pode ser operado na região saturada. Ou seja, ao fornecer a corrente primária i1 ao enrolamento primário 11 ligando o elemento de comutação de ignição 2 (ver FIG. 2), o elemento de comutação de ignição 2 pode ser colocado na região saturada, e a perda do elemento de comutação de ignição 2 devido à corrente primária i1 pode ser suprimida.[0062] Furthermore, since the current I40 can be arbitrarily set according to the resistance values of the first resistor 42 and the second resistor 43 as described above, even when high voltage is being applied to the control terminal 21 of the element switch 2, it is possible to easily set the value of the current I40 so that the time rate of change di1/dt of the primary current i1 is constant and small. Thus, even when high voltage is applied to control terminal 21 and ignition switching element 2 is in a saturated region, soft-off operation can be performed reliably from this state. Thus, when carrying out a normal ignition operation, the ignition switching element 2 can be operated in the saturated region. That is, by supplying the primary current i1 to the primary winding 11 by turning on the ignition switching element 2 (see FIG. 2), the ignition switching element 2 can be placed in the saturated region, and the loss of the ignition switching element ignition 2 due to the primary current i1 can be suppressed.
[0063] Em seguida, fazendo referência à FIG. 8, a estrutura tridimensional do aparelho de ignição 1 será descrita. Como mostrado na FIG. 8, nesta modalidade, o circuito de corrente constante desligado 4OFF e o elemento de comutação de pré-acionamento 5 são formados em um único chip semicondutor 8. Além disso, o aparelho de ignição 1 inclui uma unidade de controle 7 para controle do liga/desliga do circuito de corrente constante desligado 4OFF e o elemento de comutação de pré-acionamento 5. A unidade de controle 7, o chip semicondutor 8 e o elemento de comutação de ignição 2 são vedados com um membro de vedação 80 para formar um componente único.[0063] Then, referring to FIG. 8, the three-dimensional structure of the ignition apparatus 1 will be described. As shown in FIG. 8, in this embodiment, the constant current off circuit 4OFF and the pre-triggering switching element 5 are formed on a single semiconductor chip 8. Furthermore, the ignition apparatus 1 includes a control unit 7 for on/off control. turns off the constant current circuit off 4OFF and the pre-triggering switching element 5. The control unit 7, the semiconductor chip 8 and the ignition switching element 2 are sealed with a sealing member 80 to form a single component .
[0064] A unidade de controle 7, o chip semicondutor 8 e o elemento de comutação de ignição 2 são montados em uma placa dissipadora de calor 81. Além disso, um terminal 82 para conexão elétrica com um dispositivo externo sobressai do membro de vedação 80.[0064] The control unit 7, the semiconductor chip 8 and the ignition switching element 2 are mounted on a heat sink plate 81. In addition, a terminal 82 for electrical connection with an external device protrudes from the sealing member 80 .
[0065] Em seguida, funções e efeitos da presente modalidade serão descritos. Como mostrado na FIG. 1, o aparelho de ignição 1 da presente modalidade inclui o circuito de corrente constante desligado 4OFF. O circuito de corrente constante desligado 4OFF é configurado para permitir descarga de carga elétrica do capacitor 3, que é conectado ao terminal de controle 21, a uma corrente constante.[0065] Next, functions and effects of this modality will be described. As shown in FIG. 1, the igniter 1 of the present embodiment includes the constant current circuit switched off 4OFF. Constant current off circuit 4OFF is configured to allow discharge of electrical charge from capacitor 3, which is connected to control terminal 21, at constant current.
[0066] Assim, é possível diminuir ainda mais a tensão secundária V2 gerada ao executar a operação “soft-off”. Isto é, uma vez que o circuito de corrente constante desligado 4OFF pode descarregar o capacitor 3 a uma corrente constante, como mostrado na FIG. 7, a tensão do capacitor 3, isto é, a tensão Vg aplicada ao terminal de controle 21 do elemento de comutação de ignição 2 pode ser diminuída linearmente. Assim, comparado com o caso convencional em que a tensão aplicada ao terminal de controle é diminuída exponencialmente usando um circuito RC, a taxa de variação temporal di1/dt da corrente primária i1 pode ser constante e pequena, e a tensão secundária V2 gerada no enrolamento secundário 12 pode ser diminuída. Assim, é possível suprimir mais eficazmente ignição da vela de ignição 13 quando se realiza a operação “soft-off”.[0066] Thus, it is possible to further decrease the secondary voltage V2 generated when performing the “soft-off” operation. That is, since the constant current circuit turned off 4OFF can discharge capacitor 3 to a constant current, as shown in FIG. 7, the voltage of the capacitor 3, i.e. the voltage Vg applied to the control terminal 21 of the ignition switching element 2, can be linearly decreased. Thus, compared with the conventional case where the voltage applied to the control terminal is exponentially decreased using an RC circuit, the time rate of change di1/dt of the primary current i1 can be constant and small, and the secondary voltage V2 generated in the winding Secondary 12 can be decreased. Thus, it is possible to suppress ignition of the spark plug 13 more effectively when carrying out the "soft-off" operation.
[0067] Como descrito acima, de acordo com a presente modalidade, é possível fornecer um aparelho de ignição capaz de diminuir ainda mais a tensão secundária gerada quando a operação de comutação suave é realizada.[0067] As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an ignition device capable of further decreasing the secondary voltage generated when the soft switching operation is performed.
[0068] Na presente modalidade, como mostrado na FIG. 1, um IGBT é usado como o elemento de comutação de ignição 2, mas a presente invenção não está limitada a isto, e um transistor MOSFET ou bipolar também pode ser usado.[0068] In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an IGBT is used as the ignition switching element 2, but the present invention is not limited to this, and a MOSFET or bipolar transistor can also be used.
[0069] Além disso, na presente modalidade, como mostrado na FIG. 8, o chip semicondutor 8 no qual o circuito de corrente constante desligado 4OFF e o elemento de comutação de pré-acionamento 5 são formados, a unidade de controle 7 e o elemento de comutação de ignição 2 são vedados em conjunto para formar um único componente, mas a presente invenção não se limita a isso. Ou seja, eles podem ser chamados de componentes discretos onde esses componentes são separados. Além disso, o circuito de corrente constante desligado 4OFF não está limitado ao descrito na presente modalidade, e outras configurações de circuito conhecidas, ou ICs dedicados, podem ser usados.[0069] Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the semiconductor chip 8 in which the constant current circuit turned off 4OFF and the pre-triggering switching element 5 are formed, the control unit 7 and the ignition switching element 2 are sealed together to form a single component , but the present invention is not limited thereto. That is, they can be called discrete components where these components are separated. Furthermore, the 4OFF constant current off circuit is not limited to that described in the present embodiment, and other known circuit configurations, or dedicated ICs, can be used.
[0070] Nas modalidades descritas abaixo, entre os números de referência utilizados nos desenhos, os mesmos números de referência que os utilizados na primeira modalidade designam componentes ou similares que são semelhantes aos da primeira modalidade, salvo indicação em contrário.[0070] In the embodiments described below, among the reference numbers used in the drawings, the same reference numbers as those used in the first embodiment designate components or the like that are similar to those of the first embodiment, unless otherwise indicated.
[0071] A presente modalidade é um exemplo no qual a configuração do circuito do aparelho de ignição 1 é alterada. Como mostrado na FIG. 9, o aparelho de ignição 1 da presente modalidade inclui o elemento de comutação de ignição 2 conectado ao enrolamento primário 11 da bobina de ignição 10, o capacitor 3, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 e um circuito de corrente constante ligado 4ON.[0071] The present embodiment is an example in which the circuit configuration of igniter 1 is changed. As shown in FIG. 9, the ignition apparatus 1 of the present embodiment includes the ignition switching element 2 connected to the primary winding 11 of the ignition coil 10, the capacitor 3, the pre-firing switching element 5 and a constant current circuit turned on 4ON .
[0072] Como mostrado na FIG. 10, o circuito de corrente constante ligado 4ON está conectado entre o terminal de controle 21 e o capacitor 3 e está configurado para carregar o capacitor 3 a uma corrente constante I3C. Tal como com o circuito de corrente constante desligado 4OFF, o circuito de corrente constante ligado 4ON inclui o transistor de comutação 40 e o transistor de corrente constante 41. A fonte do transistor de comutação 40 está conectada à fonte de corrente 14 através de um quarto resistor 45. O emissor do transistor de corrente constante 41 é conectado à fonte de corrente 14 através de um terceiro resistor 44.[0072] As shown in FIG. 10, the constant current circuit 4ON is connected between control terminal 21 and capacitor 3 and is configured to charge capacitor 3 at a constant current I3C. As with the constant current circuit turned off 4OFF, the constant current circuit turned on 4ON includes the switching transistor 40 and the constant current transistor 41. The source of the switching transistor 40 is connected to the current source 14 through a quarter resistor 45. The emitter of the constant current transistor 41 is connected to the current source 14 through a third resistor 44.
[0073] A corrente constante I3C que flui através do transistor de comutação 40 carrega o capacitor 3. A corrente I3C é uma corrente resultante da corrente I45 que flui através do quarto resistor 45 combinado com a corrente de base I41b do transistor de corrente constante 41 em um ponto de conexão 415. A corrente de base I41b está correlacionada com a corrente do coletor I41c do transistor de corrente constante 41 e o coeficiente de 1/hfe, e a soma da corrente de base I41b e a corrente do coletor I41c forma a corrente I44 que flui através do terceiro resistor 44. A tensão da base 413, e a corrente I45 que flui através do quarto resistor 45 e a corrente de base I41b são determinadas de modo a que o produto da resistência do quarto resistor 45 e a corrente I45 que flui através dele seja igual à soma do produto da resistência do terceiro resistor 44 e a corrente I44 que flui através dele, e a tensão Vbe entre a base e o emissor do transistor de corrente constante 41. Assim, a soma (corrente I3C) das correntes I45 e I41b torna-se constante.[0073] The constant current I3C flowing through the switching transistor 40 charges the capacitor 3. The current I3C is a current resulting from the current I45 flowing through the fourth resistor 45 combined with the base current I41b of the constant current transistor 41 at a connection point 415. The base current I41b is correlated with the collector current I41c of the constant current transistor 41 and the coefficient of 1/hfe, and the sum of the base current I41b and the collector current I41c forms the current I44 flowing through the third resistor 44. The base voltage 413, the current I45 flowing through the fourth resistor 45 and the base current I41b are determined so that the product of the resistance of the fourth resistor 45 and the current I45 flowing through it is equal to the sum of the product of the resistance of the third resistor 44 and the current I44 flowing through it, and the voltage Vbe between the base and emitter of the constant current transistor 41. Thus, the sum (current I3C ) of the currents I45 and I41b becomes constant.
[0074] Como a corrente I3C pode ser arbitrariamente configurada de acordo com os valores de resistência do terceiro resistor 44 e do quarto resistor 45 como descrito acima, mesmo quando alta tensão é aplicada ao terminal de controle 21, é possível ajustar facilmente o valor da corrente I3C, de modo que a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 seja constante e pequena. Consequentemente, quando a corrente primária i1 começa a fluir, é possível aplicar gradualmente alta tensão ao terminal de controle 21, e o elemento de comutação de ignição 2 pode ser colocado na região saturada. Portanto, a perda do elemento de comutação de ignição 2 devido à corrente primária i1 pode ser suprimida.[0074] Since the I3C current can be arbitrarily set according to the resistance values of the third resistor 44 and the fourth resistor 45 as described above, even when high voltage is applied to the control terminal 21, it is possible to easily adjust the value of current I3C, so that the rate of time change di1/dt of the primary current i1 is constant and small. Consequently, when the primary current i1 starts to flow, it is possible to gradually apply high voltage to the control terminal 21, and the ignition switching element 2 can be placed in the saturated region. Therefore, loss of ignition switching element 2 due to primary current i1 can be suppressed.
[0075] Além disso, tal como na primeira modalidade, o aparelho de ignição 1 da presente modalidade inclui o circuito de corrente constante desligado 4OFF. O circuito de corrente constante desligado 4OFF é conectado entre o terminal de controle 21 e o capacitor 3, e é configurado para descarregar a carga elétrica armazenada no capacitor 3 a uma corrente constante I3D.[0075] Furthermore, as in the first embodiment, the igniter 1 of the present embodiment includes the constant current circuit turned off 4OFF. Constant current off circuit 4OFF is connected between control terminal 21 and capacitor 3, and is configured to discharge the electrical charge stored in capacitor 3 at constant current I3D.
[0076] Em seguida, a operação do aparelho de ignição 1 executada quando ignição é causada na vela de ignição 13 será descrita. Como mostrado na FIG. 10, o aparelho de ignição 1 executa primeiro a operação “soft-on”. Ou seja, a corrente primária i1 é fornecida ao enrolamento primário 11 ligando lentamente o elemento de comutação de ignição 2 a uma corrente constante, enquanto se suprime a ignição na vela de ignição 13 no início da condução elétrica. Neste momento, tanto o ponto A como o ponto B são ajustados para L, como mostrado na FIG. 10. Deste modo, o circuito de corrente constante ligado 4ON é ligado e o circuito de corrente constante desligado suave 4OFF é desligado e o capacitor 3 é carregado com uma corrente constante I3C. Portanto, a tensão do capacitor 3, isto é, a tensão do terminal de controle 21 aumenta linearmente. Assim, é possível fazer a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 constante e pequena, e a tensão secundária V2 pode ser diminuída. Portanto, é possível fornecer a corrente primária i1 enquanto se suprime ignição na vela de ignição 13.[0076] Next, the operation of the igniter 1 performed when ignition is caused at the spark plug 13 will be described. As shown in FIG. 10, the igniter 1 first performs the “soft-on” operation. That is, the primary current i1 is supplied to the primary winding 11 by slowly turning on the ignition switching element 2 at a constant current, while suppressing ignition in the spark plug 13 at the beginning of electrical conduction. At this time, both point A and point B are set to L, as shown in FIG. 10. In this way, the on constant current circuit 4ON is turned on and the soft off constant current circuit 4OFF is turned off and capacitor 3 is charged with a constant current I3C. Therefore, the voltage of the capacitor 3, i.e. the voltage of the control terminal 21 increases linearly. Thus, it is possible to make the rate of time change di1/dt of the primary current i1 constant and small, and the secondary voltage V2 can be decreased. It is therefore possible to supply the primary current i1 while suppressing ignition at spark plug 13.
[0077] Depois disso, como mostrado na FIG. 11, o ponto A é alterado de L para H, mantendo o ponto B em L. Desta forma, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 é ligado e a carga elétrica armazenada no capacitor 3 é descarregada rapidamente através elemento de comutação de pré-acionamento 5. Assim, a corrente primária i1 é interrompida subitamente e alta tensão primária V2 é gerada no enrolamento primário 12. Portanto, a descarga de faísca S ocorre na vela de ignição 13.[0077] After that, as shown in FIG. 11, point A is switched from L to H, keeping point B at L. In this way, the pre-triggering switching element 5 is turned on and the electrical charge stored in capacitor 3 is rapidly discharged through the pre-triggering switching element. -start 5. Thus, the primary current i1 is suddenly interrupted and high primary voltage V2 is generated in the primary winding 12. Therefore, the spark discharge S occurs in the spark plug 13.
[0078] Além disso, quando um sinal para ignição na vela de ignição 13 não é introduzido durante um certo período de tempo a partir do estado da FIG. 10, como mostrado na FIG. 12, o ponto B é alterado para H, enquanto mantendo o ponto A em L. Desta forma, o circuito de corrente constante ligado 4ON é desligado, resultando na parada da corrente I3C, e o circuito de corrente constante desligado 4OFF é ligado, permitindo assim que a corrente constante I3D flua. Assim, o capacitor 3 é descarregado a uma corrente constante I3D e a tensão do capacitor 3, isto é, a tensão do terminal de controle 21 diminui linearmente. Assim, é possível fazer a taxa de mudança temporal di1/ dt da corrente primária i1 constante e pequena, e a tensão secundária V2 pode ser diminuída. Consequentemente, o elemento de comutação de ignição 2 pode ser desligado enquanto se suprime ignição na vela de ignição 13.[0078] Furthermore, when a signal for ignition on the spark plug 13 is not input for a certain period of time from the status of FIG. 10, as shown in FIG. 12, point B is changed to H, while keeping point A at L. In this way, the constant current circuit turned on 4ON is turned off, resulting in the current I3C stopping, and the constant current circuit turned off 4OFF is turned on, allowing as soon as constant current I3D flows. Thus, capacitor 3 is discharged at a constant current I3D and the voltage of capacitor 3, i.e. the voltage at the control terminal 21, decreases linearly. Thus, it is possible to make the time rate of change di1/dt of the primary current i1 constant and small, and the secondary voltage V2 can be decreased. Consequently, the ignition switching element 2 can be switched off while suppressing ignition at the spark plug 13.
[0079] Em seguida, a FIG. 13 mostra formas de onda da tensão de porta Vg, corrente primária i1 e tensão secundária V2 quando “soft-on” é executada no elemento de comutação de ignição 2 usando o circuito de corrente constante ligado 4ON. Além disso, na FIG. 13, formas de onda quando “soft-on” é realizado no elemento de comutação de ignição 2 usando o circuito RC (ver FIG. 16) como em uma técnica convencional, são mostradas em uma maneira sobreposta.[0079] Then, FIG. 13 shows waveforms of gate voltage Vg, primary current i1, and secondary voltage V2 when soft-on is performed on ignition switching element 2 using the constant current circuit turned on 4ON. Furthermore, in FIG. 13, waveforms when soft-on is performed on ignition switching element 2 using the RC circuit (see FIG. 16) as in a conventional technique, are shown in a superimposed manner.
[0080] Como mostrado na FIG. 13, quando a tensão de porta Vg sobe e excede a tensão limiar Vth, o elemento de comutação de ignição 2 é ligado e a corrente primária i1 começa a fluir. Além disso, como descrito acima, uma vez que o capacitor 3 é carregado a uma corrente constante quando se utiliza o circuito de corrente constante ligado 4ON, a tensão do capacitor 3 aumenta linearmente. Por conseguinte, no caso em que o circuito de corrente constante ligado 4ON é utilizado, após “soft-on” ter começado no tempo t1, a tensão do capacitor 3, isto é, a tensão de porta Vg do elemento de comutação de ignição 2 aumenta linearmente. Assim, a corrente primária i1 pode ser aumentada linearmente. Assim, é possível fazer a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 constante e pequena, e a tensão secundária gerada V2 pode ser diminuída. Portanto, é possível suprimir ocorrência da descarga de faísca S na vela de ignição 13.[0080] As shown in FIG. 13, when the gate voltage Vg rises and exceeds the threshold voltage Vth, the ignition switching element 2 is turned on and the primary current i1 starts to flow. Furthermore, as described above, since capacitor 3 is charged at a constant current when using the constant current circuit turned on 4ON, the voltage of capacitor 3 increases linearly. Therefore, in the case where the switched-on constant current circuit 4ON is used, after soft-on has started at time t1, the voltage of capacitor 3, i.e. the gate voltage Vg of ignition switching element 2 increases linearly. Thus, the primary current i1 can be linearly increased. Thus, it is possible to make the rate of time change di1/dt of the primary current i1 constant and small, and the generated secondary voltage V2 can be decreased. It is therefore possible to suppress occurrence of spark discharge S on spark plug 13.
[0081] Em contraste, no caso em que um circuito RC é utilizado como na técnica convencional, depois de “soft-on” ter começado no tempo t1, a tensão de porta Vg do elemento de comutação de ignição 2 aumenta exponencialmente. Portanto, a corrente primária i1 também aumenta exponencialmente. Assim, a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 é relativamente grande e é gerada uma tensão secundária alta V2. Portanto, a descarga de faísca S pode ocorrer na vela de ignição 13 devido à tensão secundária V2.[0081] In contrast, in the case where an RC circuit is used as in the conventional technique, after the soft-on has started at time t1, the gate voltage Vg of ignition switching element 2 increases exponentially. Therefore, the primary current i1 also increases exponentially. Thus, the rate of time change di1/dt of the primary current i1 is relatively large and a high secondary voltage V2 is generated. Therefore, spark discharge S can occur at spark plug 13 due to secondary voltage V2.
[0082] Entretanto, como mostrado na FIG. 9, o transistor de comutação 40p do circuito de corrente constante ligado 4ON e o transístor de comutação 40n do circuito de corrente constante desligado 4OFF estão conectados um ao outro em série. Além disso, os terminais de controle (isto é, as portas 403) dos dois transistores de comutação 40p e 40n estão conectadas a uma linha de sinal comum 49. Além disso, como mostrado nas FIGS. 10 e 12, os dois transistores de comutação 40p e 40n são transistores complementares, isto é, um está em um estado desligado enquanto o outro está em um estado ligado.[0082] However, as shown in FIG. 9, switching transistor 40p of constant current circuit on 4ON and switching transistor 40n of constant current circuit off 4OFF are connected to each other in series. Furthermore, the control terminals (ie gates 403) of the two switching transistors 40p and 40n are connected to a common signal line 49. Furthermore, as shown in FIGS. 10 and 12, the two switching transistors 40p and 40n are complementary transistors, i.e., one is in an off state while the other is in an on state.
[0083] Em seguida, as funções e efeitos da presente modalidade serão descritos. Como mostrado na Fig. 10, o aparelho de ignição 1 da presente modalidade inclui o circuito de corrente constante ligado 4ON.[0083] Next, the functions and effects of this modality will be described. As shown in Fig. 10, the igniter 1 of the present embodiment includes the constant current circuit connected 4ON.
[0084] Por este motivo, é possível realizar a operação “soft-on”, isto é, a operação de partida para fornecer a corrente primária i1 enquanto se suprime ignição na vela de ignição 13. Ou seja, na presente modalidade, uma vez que o circuito de corrente constante ligado 4ON é fornecido, o capacitor 3 pode ser carregado a uma corrente constante I3C. Assim, a tensão do capacitor 3, isto é, a tensão aplicada ao terminal de controle 21 do elemento de comutação de ignição 2 pode ser aumentada linearmente. Assim, comparado com o caso convencional onde a tensão aplicada ao terminal de controle é aumentada exponencialmente usando um circuito RC, a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 pode ser constante e pequena, e a tensão secundária V2 gerada no enrolamento secundário 12 pode ser diminuída. Portanto, é possível suprimir ignição na vela ao executar a operação “soft-on”.[0084] For this reason, it is possible to carry out the “soft-on” operation, that is, the starting operation to supply the primary current i1 while suppressing ignition in spark plug 13. That is, in this mode, once that the switched on constant current circuit 4ON is provided, capacitor 3 can be charged to a constant current I3C. Thus, the voltage of the capacitor 3, i.e. the voltage applied to the control terminal 21 of the ignition switching element 2, can be linearly increased. Thus, compared with the conventional case where the voltage applied to the control terminal is increased exponentially using an RC circuit, the rate of time change di1/dt of the primary current i1 can be constant and small, and the secondary voltage V2 generated in the secondary winding 12 can be decreased. Therefore, it is possible to suppress ignition in the spark plug when performing the “soft-on” operation.
[0085] Além disso, usando o circuito de corrente constante ligado 4ON como na presente modalidade, mesmo quando há variação na tensão limiar Vth do elemento de comutação de ignição 2, ou similar devido à variação de fabricação, a variação na tensão secundária V2 pode ser reduzida. Isto é, como mostrado na FIG. 17, há variação na tensão limiar Vth do elemento de comutação de ignição 2. Além disso, quando operação “soft-on” é executada usando o circuito RC, devido à variação de fabricação no resistor R e no capacitor C incluídos no circuito RC, haverá variação na constante de tempo RC e na taxa de aumento da tensão de porta Vg. A curva L3 mostra o caso em que a taxa de aumento é a mais rápida e a curva L4 mostra o caso em que a taxa de aumento é a mais lenta. Assim, por exemplo, quando a tensão limiar Vth é baixa e a taxa de aumento da tensão de porta Vg é alta (isto é, no caso da curva L3), o elemento de comutação de ignição 2 é ligado em um tempo relativamente precoce T11. Além disso, como a tensão de porta Vg aumenta exponencialmente, a taxa de mudança temporal dVg/dt da tensão de porta Vg no tempo T11 é alta e a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 também é alta. Assim, é provável que uma tensão secundária particularmente alta V2 seja gerada. Além disso, quando a tensão limiar Vth é alta e a taxa de aumento da tensão de porta Vg é baixa (isto é, no caso da curva L4), o elemento de comutação de ignição 2 é ligado em um tempo relativamente tardio T12. Neste momento, uma vez que a taxa de mudança temporal dVg/dt da tensão de porta Vg é baixa, a tensão secundária V2 será relativamente baixa.[0085] Furthermore, using the constant current circuit turned on 4ON as in the present embodiment, even when there is variation in the threshold voltage Vth of ignition switching element 2, or the like due to manufacturing variation, variation in secondary voltage V2 may be reduced. That is, as shown in FIG. 17, there is variation in threshold voltage Vth of ignition switching element 2. Also, when soft-on operation is performed using RC circuit, due to manufacturing variation in resistor R and capacitor C included in RC circuit, there will be variation in the RC time constant and the rate of increase of the gate voltage Vg. Curve L3 shows the case where the rate of increase is the fastest and curve L4 shows the case where the rate of increase is the slowest. Thus, for example, when the threshold voltage Vth is low and the gate voltage rise rate Vg is high (i.e. in the case of curve L3), ignition switching element 2 is turned on at a relatively early time T11 . Furthermore, as the gate voltage Vg increases exponentially, the rate of time change dVg/dt of the gate voltage Vg at time T11 is high and the rate of time change di1/dt of the primary current i1 is also high. Thus, it is likely that a particularly high secondary voltage V2 will be generated. Furthermore, when the threshold voltage Vth is high and the rate of increase of the gate voltage Vg is low (i.e., in the case of curve L4), ignition switching element 2 is turned on at a relatively late time T12. At this time, since the dVg/dt time rate of change of the gate voltage Vg is low, the secondary voltage V2 will be relatively low.
[0086] Como descrito acima, no caso em que a operação “soft-on” é executada usando o circuito RC, quando há variação na tensão limiar Vth e na constante de tempo RC e causa variação no tempo em que o elemento de comutação de ignição 2 é ligado entre T11 e T12, é provável que a tensão V2 varie amplamente. Portanto, será necessário projetar o circuito levando em consideração o caso em que a maior tensão secundária V2 é gerada, o que torna difícil o projeto do circuito.[0086] As described above, in the case where the “soft-on” operation is performed using the RC circuit, when there is variation in the threshold voltage Vth and the RC time constant and causes variation in the time in which the switching element of Ignition 2 is switched between T11 and T12, voltage V2 is likely to vary widely. Therefore, it will be necessary to design the circuit taking into account the case where the largest secondary voltage V2 is generated, which makes circuit design difficult.
[0087] Em contraste, usando o circuito de corrente constante ligado 4ON como na presente modalidade, mesmo quando há variação na tensão limiar Vth do elemento de comutação de ignição 2, ou similar, a variação na tensão secundária V2 pode ser reduzida. Isto é, como mostrado na FIG. 14, quando for utilizado o circuito de corrente constante ligado 4ON, haverá variação na taxa de aumento da tensão de porta Vg devido à variação de fabricação do capacitor 3. A linha L1 mostra o caso em que a taxa de aumento é a mais rápida, e a linha L2 mostra o caso em que a taxa de aumento é a mais lenta. Assim, quando a tensão limiar Vth é baixa e a taxa de aumento da tensão de porta Vg é alta (isto é, no caso da linha L1), o elemento de comutação de ignição 2 é ligado em tempo relativamente precoce t11. Além disso, quando a tensão limiar Vth é alta e a taxa de aumento da tensão de porta Vg é baixa (isto é, no caso da linha L2), o elemento de comutação de ignição 2 é ligado em tempo relativamente tardio t12. Na presente modalidade, uma vez que o capacitor 3 é carregado a corrente constante, a tensão de porta Vg aumenta linearmente. Assim, mesmo que o limiar do elemento de comutação de ignição 2 varie entre Vth1 e Vth2, a taxa de mudança temporal dVg/dt da tensão de porta Vg nesse limiar não irá variar. Assim, a taxa de mudança temporal di1/dt da corrente primária i1 também não varia, e a variação na tensão primária V1 gerada em resposta a uma mudança de corrente pode ser suprimida. Portanto, a variação na tensão secundária V2 também pode ser suprimida, e o projeto do circuito do aparelho de ignição 1 pode ser realizado facilmente.[0087] In contrast, using the constant current circuit turned on 4ON as in the present embodiment, even when there is variation in the threshold voltage Vth of ignition switching element 2, or similar, the variation in secondary voltage V2 can be reduced. That is, as shown in FIG. 14, when the constant current circuit turned on 4ON is used, there will be variation in the rate of increase of the gate voltage Vg due to the variation in the manufacture of capacitor 3. Line L1 shows the case in which the rate of increase is the fastest, and line L2 shows the case where the rate of increase is the slowest. Thus, when the threshold voltage Vth is low and the gate voltage rise rate Vg is high (i.e. in the case of line L1), ignition switching element 2 is turned on at relatively early time t11. Furthermore, when the threshold voltage Vth is high and the gate voltage rise rate Vg is low (i.e. in the case of line L2), the ignition switching element 2 is turned on at relatively late time t12. In the present embodiment, once the capacitor 3 is charged at constant current, the gate voltage Vg increases linearly. Thus, even if the threshold of ignition switching element 2 varies between Vth1 and Vth2, the dVg/dt temporal rate of change of the gate voltage Vg at that threshold will not vary. Thus, the time rate of change di1/dt of the primary current i1 does not change either, and the variation in the primary voltage V1 generated in response to a change in current can be suppressed. Therefore, the variation in the secondary voltage V2 can also be suppressed, and the circuit design of igniter 1 can be realized easily.
[0088] Além disso, como mostrado na FIG. 10, o aparelho de ignição 1 da presente modalidade inclui tanto o circuito de corrente constante ligado 4ON como o circuito de corrente constante desligado 4OFF. Portanto, tanto a operação “soft-on” como a operação “soft-off” podem ser realizadas.[0088] Furthermore, as shown in FIG. 10, the igniter 1 of the present embodiment includes both the constant current circuit turned on 4ON and the constant current circuit turned off 4OFF. Therefore, both “soft-on” operation and “soft-off” operation can be performed.
[0089] Além disso, como mostrado na FIG. 10, o circuito de corrente constante ligado 4ON e o circuito de corrente constante desligado 4OFF da presente modalidade incluem o transistor de comutação 40 (40p, 40n) para comutar entre condução e interrupção da corrente I. Os terminais de controle (isto é, as portas 403) dos dois transistores de comutação 40 estão conectados à linha de sinal comum 49. Os dois transistores de comutação 40 são transistores complementares, e um deles está em um estado desligado enquanto o outro está em um estado ligado.[0089] Furthermore, as shown in FIG. 10, the constant current circuit turned on 4ON and the constant current circuit turned off 4OFF of the present embodiment include the switching transistor 40 (40p, 40n) for switching between conduction and interruption of the current I. The control terminals (i.e., the ports 403) of the two switching transistors 40 are connected to the common signal line 49. The two switching transistors 40 are complementary transistors, and one of them is in an off state while the other is in an on state.
[0090] Assim, utilizando uma linha de sinal 49, é possível comutar entre o caso em que corrente é fornecida apenas ao circuito de corrente constante ligado 4ON dos dois circuitos de corrente constante 4ON e 4OFF (ver FIG. 10), e o caso em que corrente é fornecida apenas ao circuito de corrente constante desligado 4OFF (ver FIG. 12). Portanto, a configuração do circuito do aparelho de ignição 1 pode ser simplificada.[0090] Thus, using a signal line 49, it is possible to switch between the case where current is supplied only to the connected constant current circuit 4ON from the two constant current circuits 4ON and 4OFF (see FIG. 10), and the case where current is supplied only to the constant current circuit turned off 4OFF (see FIG. 12). Therefore, the circuit configuration of the igniter 1 can be simplified.
[0091] Além disso, a modalidade tem uma configuração semelhante e funções e efeitos semelhantes àqueles da primeira modalidade.[0091] In addition, the modality has a similar configuration and functions and effects similar to those of the first modality.
[0092] A presente modalidade é um exemplo em que a configuração do circuito do aparelho de ignição 1 é alterada. Como mostrado na FIG. 15, o aparelho de ignição 1 da presente modalidade inclui o elemento de comutação de ignição 2 conectado ao enrolamento primário 11 da bobina de ignição 10, o capacitor 3, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 e o circuito de corrente constante ligado 4ON. Na presente modalidade, o circuito de corrente constante desligado 4OFF não é fornecido.[0092] This embodiment is an example in which the circuit configuration of igniter 1 is changed. As shown in FIG. 15, the ignition apparatus 1 of the present embodiment includes the ignition switching element 2 connected to the primary winding 11 of the ignition coil 10, the capacitor 3, the pre-firing switching element 5 and the constant current circuit turned on 4ON . In the present mode, the 4OFF off constant current circuit is not provided.
[0093] Nesta modalidade, quando se realiza a operação “soft-on”, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 é desligado e o transistor de comutação 40 é ligado. Desta forma, o circuito de corrente constante ligado 4ON carrega o capacitor 3 a uma corrente constante I, e a tensão do capacitor 3, isto é, a tensão aplicada ao terminal de controle 21 do elemento de comutação de ignição 2 é aumentada linearmente. Como resultado, a taxa de mudança temporal da corrente primária i1 será constante e pequena. Assim, ignição na vela de ignição 13 é suprimida.[0093] In this mode, when performing the "soft-on" operation, the pre-activation switching element 5 is turned off and the switching transistor 40 is turned on. In this way, the constant current circuit turned on 4ON charges the capacitor 3 to a constant current I, and the voltage of the capacitor 3, i.e. the voltage applied to the control terminal 21 of the ignition switching element 2, is linearly increased. As a result, the rate of time change of the primary current i1 will be constant and small. Thus, ignition at spark plug 13 is suppressed.
[0094] Para ignição na vela de ignição 13, o elemento de comutação de pré-acionamento 5 é ligado. Desse modo, a carga elétrica armazenada no capacitor 3 é rapidamente descarregada, e o elemento de comutação de ignição 2 é rapidamente desligado. Como resultado, a corrente primária i1 é rapidamente desconectada, é gerada alta tensão secundária V2 e ignição é causada na vela de ignição 13.[0094] For ignition on spark plug 13, the pre-firing switching element 5 is turned on. In this way, the electrical charge stored in the capacitor 3 is quickly discharged, and the ignition switching element 2 is quickly turned off. As a result, primary current i1 is quickly disconnected, high secondary voltage V2 is generated and ignition is caused at spark plug 13.
[0095] Além disso, a modalidade tem uma configuração semelhante e funções e efeitos semelhantes àqueles da primeira modalidade.[0095] Furthermore, the modality has a similar configuration and functions and effects similar to those of the first modality.
[0096] A presente descrição foi descrita com base em modalidades, no entanto, deveria ser entendido que a presente descrição não está limitada a estas modalidades e configurações. A presente descrição inclui vários exemplos modificados e modificações dentro de um intervalo equivalente. Além disso, uma categoria ou o espírito da presente descrição engloba várias combinações ou formas, e outras combinações ou formas que incluem apenas um elemento, um ou mais elementos, ou um ou menos desses elementos.[0096] The present description has been described based on embodiments, however, it should be understood that the present description is not limited to these embodiments and configurations. The present description includes several modified examples and modifications within an equivalent range. Furthermore, one category or the spirit of the present description encompasses various combinations or forms, and other combinations or forms that include only one element, one or more elements, or one or less of these elements.
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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|---|---|
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