CN105121836A - 内燃机用点火控制装置 - Google Patents

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Abstract

在点火控制装置(30)中,控制部(319)控制各开关元件,在点火放电(通过第一开关元件(313)的断开而开始)中从电容器(317)放出蓄积能量(通过第二开关元件(314)的接通而进行),从而向与一次绕组(311a)的直流电源(312)连接的一端的相反的另一端侧供给一次电流。特别是,控制部控制第二开关元件或第三开关元件,使得从电容器的蓄积能量的放出量根据内燃机的运转状态而可变。

Description

内燃机用点火控制装置
技术领域
本发明涉及控制火花塞的动作的点火控制装置,该火花塞在内燃机的气缸内使燃料混合气点火。
背景技术
在这种点火控制装置中,为了使燃料混合气的燃烧状态良好,已知进行所谓的多重放电的点火控制装置。例如,在专利文献1中公开了在1次燃烧行程内断续地产生多次放电的构造。另一方面,在专利文献2中公开了将2个点火线圈并列连接以得到放电时间长的多重放电特性的构造。
在专利文献3中公开了如下的内燃机用点火控制装置,该内燃机用点火控制装置除了通常的感应放电型的点火控制装置之外,还设置有:DC-DC转换器,向点火线圈的二次侧注入点火能量;工作停止机构,将该DC-DC转换器的工作停止;以及工作停止解除机构,在检测到规定的运转状况时,将工作停止解除。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-231927号公报
专利文献2:日本特开2000-199470号公报
专利文献3:日本实公平2-24066号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,如专利文献1所记载的点火控制装置那样,在1次燃烧行程内断续地产生多次放电的情况下,在从该工序内的点火放电的开始到结束的期间,点火放电电流反复成为零。这样,特别是在缸内的气体流速大的情况下,可能会产生所谓的“吹灭”而产生点火能量损失的问题。此外,如专利文献2所记载的点火控制装置那样,在将2个点火线圈并列连接的构造中,在从1次燃烧行程内的点火放电的开始到结束的期间,虽然点火放电电流不会反复成为零,但是存在装置构造复杂化且装置尺寸也大型化的问题。此外,在这些现有技术中,远远超过点火所需的能量,因此还存在产生多余的电力消耗的问题。
进而,在专利文献3所记载的点火控制装置中,在为了维持放电而设置于点火线圈的二次侧的DC-DC转换器中,需要使用高耐压元件,不但导致制造成本增加,由于需要提高耐压性和散热性,还存在装置的大型化、以及高耐压元件的发热等导致的可靠性下降等问题。
在此,本发明是鉴于上述情况而做出的,其目的在于,以低成本提供一种搭载性优良且可靠性高的内燃机的点火控制装置。
解决课题所采用的技术手段
本发明的一个实施方式的点火控制装置,控制火花塞的动作。在此,所述火花塞在内燃机的气缸内使燃料混合气点火。本发明的点火控制装置具备:点火线圈、直流电源、第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、能量蓄积线圈、电容器、控制部。
所述点火线圈具备一次绕组和二次绕组。所述二次绕组与所述火花塞连接。该点火线圈通过一次电流(流经所述一次绕组的电流)的增减而在所述二次绕组中产生二次电流。此外,在所述一次绕组的一端侧连接着所述直流电源的非接地侧输出端子,以使所述一次电流流过所述一次绕组中。
所述第一开关元件具有:第一控制端子、第一电源侧端子、第一接地侧端子。该第一开关元件为半导体开关元件,基于输入至所述第一控制端子的第一控制信号,控制所述第一电源侧端子和所述第一接地侧端子之间的通电的通断。在该第一开关元件中,所述第一电源侧端子与所述一次绕组的另一端侧连接。此外,所述第一接地侧端子与接地侧。
所述第二开关元件具有:第二控制端子、第二电源侧端子、第二接地侧端子。该第二开关元件为半导体开关元件,基于输入至所述第二控制端子的第二控制信号,控制所述第二电源侧端子和所述第二接地侧端子之间的通电的通断。在该第二开关元件中,所述第二接地侧端子与所述一次绕组的所述另一端侧连接。
所述第三开关元件具有:第三控制端子、第三电源侧端子、第三接地侧端子。该第三开关元件为半导体开关元件,基于输入至所述第三控制端子的第三控制信号,控制所述第三电源侧端子和所述第三接地侧端子之间的通电的通断。在该第三开关元件中,所述第三电源侧端子与所述第二开关元件中的所述第二电源侧端子连接。此外,所述第三接地侧端子与所述接地侧连接。
所述能量蓄积线圈是通过所述第三开关元件的接通而蓄积能量的电感器。该能量蓄积线圈设置在将所述直流电源中的所述非接地侧输出端子和所述第三开关元件中的所述第三电源侧端子连接的电力线上。
所述电容器在所述直流电源中的所述非接地侧输出端子和所述接地侧之间与所述能量蓄积线圈串联连接。该电容器蓄积通过所述第三开关元件的断开而产生的能量。
所述控制部对所述第二开关元件及所述第三开关元件进行控制。具体地说,该控制部控制所述各开关元件,在所述火花塞的点火放电(通过所述第一开关元件的断开而开始)中,从所述电容器放出蓄积能量(通过所述第二开关元件的接通而进行),由此从所述另一端侧向所述一次绕组供给所述一次电流。特别是,在本发明中,所述控制部控制所述第二开关元件或所述第三开关元件,以使得来自所述电容器的蓄积能量的蓄积量或放出量根据所述内燃机的运转状态而可变。
首先,说明具有上述构造的本发明的所述点火控制装置中的典型动作,通过所述第一开关元件的接通及所述第二开关元件的断开,在所述一次绕组中流过所述一次电流。由此,所述点火线圈被充电。另一方面,在此期间将所述第三开关元件接通,从而在所述能量蓄积线圈中蓄积能量。该蓄积能量在所述第三开关元件断开时从所述能量蓄积线圈放出,蓄积到所述电容器中。
在所述电容器中蓄积了能量、并且所述第二开关元件及所述第三开关元件断开的状态下,如果所述第一开关元件断开,则到此为止在所述一次绕组中流过的所述一次电流突然被切断。这样,在所述点火线圈的所述一次绕组产生高电压,该高电压进一步由所述二次绕组升压,从而在所述火花塞中产生高电压而发生放电,这时,在所述二次绕组中产生大的所述二次电流。由此,通过所述火花塞开始所述点火放电。
由所述火花塞开始所述点火放电后,在该状态下,所述二次电流(以下称为“放电电流”)随着时间经过而接近零。关于这一点,在本发明的构成中,通过在所述点火放电中将所述第二开关元件接通,从所述电容器放出蓄积能量。该放出能量从所述另一端侧供给至所述一次绕组。这样,流通所述一次电流。在到此为止流动的所述放电电流上,叠加了伴随着该一次电流的流通的追加量。由此,所述放电电流被良好地确保为能够维持所述点火放电的程度。
在此,所述电容器中的能量蓄积状态通过所述第二开关元件及所述第三开关元件的通断来控制。具体地说,所述电容器中的能量蓄积量通过所述第二开关元件的断开中的所述第三开关元件的通断来控制。此外,所述点火放电中的所述二次电流的流通状态通过所述第二开关元件的通断而导致的、从所述电容器的蓄积能量的放出量的调整来适当控制。
在此,在本发明的所述点火控制装置中,所述控制部控制所述第二开关元件或所述第三开关元件,以使得来自所述电容器的蓄积能量的蓄积量或放出量根据所述内燃机的运转状态而可变。由此,能够对应于所述气缸内的气体的流动状态而良好地控制所述二次电流的流通状态,以避免产生所谓的“吹灭”。
像这样,根据本发明,能够通过简单的装置构造来良好地抑制所谓的“吹灭”的发生以及伴随于此的点火能量的损失。此外,通过像这样从所述一次绕组的低压侧(接地侧或所述第一开关侧)投入能量,与从所述二次绕组侧投入能量的情况相比,能够以低压投入能量。关于这一点,如果从所述一次绕组的高压侧(所述直流电源侧)以比所述直流电源的电压更高的电压进行能量投入,则由于向该直流电源的流入电流等而效率变差。与此相对,根据本发明,如上述那样从所述一次绕组的低压侧投入能量,所以具有能够最容易且高效地投入能量的良好效果。
本发明的另一实施方式的点火控制装置至少具备:直流电源;升压电路,将该直流电源的电源电压进行升压;点火线圈,通过与该升压电路连接的一次绕组的电流的增减,在二次绕组中产生高的二次电压;以及点火用开闭元件,按照根据设备的运转状况而发出的点火信号,切换电流向所述一次绕组的电流的供给和切断,该点火控制装置控制火花塞的动作,该火花塞与所述二次绕组连接,通过来自所述二次绕组的二次电压的施加,在内燃机的燃烧室内产生火花放电,具备辅助用开闭元件,该辅助用开闭元件通过所述点火用开闭元件的开闭,在开始所述火花塞的放电之后经过了规定的延迟时间后,在所述一次绕组和所述点火用开闭元件的连接点重叠地进行从所述升压电路的放电和停止,以投入能够将放电维持规定的放电期间的能量,由此,增加流经所述二次绕组的电流,具备:辅助用开闭元件驱动电路,切换来自该辅助用电源的放电的停止时,对该辅助用开闭元件进行开闭驱动;以及延迟时间运算部,根据表示内燃机的运转状况的发动机参数,使所述辅助用开闭元件的驱动从所述点火信号的下降起延迟规定的延迟时间而开始。
具体地说,所述延迟时间运算部根据基于从发动机转速、吸气压、油门开度、曲柄角、发动机水温、EG曲柄角、EGR率、空燃比、点火线圈的一次电压、一次电流、二次电压、二次电流中选择的1个或多个发动机参数而判定的内燃机的运转状况,在内燃机的转速越低或内燃机的负荷越低时,越延长开始所述辅助用元件的开闭驱动的延迟时间,在内燃机的转速越高或内燃机的负荷越高时,越缩短开始所述辅助用开闭元件的开闭驱动的延迟时间。
此外,在内燃机的转速越短或内燃机的负荷越低时,越缩短通过所述辅助用元件的开闭驱动而维持放电的放电期间,在内燃机的转速越高或内燃机的负荷越高时,越延长通过所述辅助用开闭元件的开闭驱动而维持放电的放电期间。
根据本发明的点火控制装置,能够通过所述延迟时间运算部计算与内燃机的运转状况相应的适当的延迟时间和放电期间,调节所述辅助用开闭元件的开闭定时,能够实现从所述辅助用电源向所述火花塞投入的能量的增减,抑制投入能量的浪费無駄,并且可靠地维持放电而实现稳定的点火。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的发动机系统的概略构成图。
图2是图1所示的点火控制装置的概略性电路图。
图3是用于说明图2所示的点火控制装置的动作的时序图。
图4是用于说明图2所示的点火控制装置的动作的时序图。
图5是表示本发明的第2实施方式中的点火控制装置的概要的构成图。
图6A是用于说明作为实施例1示出的图5的点火控制装置的动作的时序图。
图6B是表示作为比较例1示出的、不具备本发明的主要部分之一的延迟时间运算部的构造的点火控制装置的动作的时序图。
图7是表示本发明所应用的控制方法的流程图。
图8A是表示用来根据发动机参数对延迟时间Td进行插补的映射图的一例的图。
图8B是表示用来根据发动机参数对放电期间TDC进行插补的映射图的一例的图。
图9A是表示作为比较例2示出的低转速、低负荷的运转状态下的问题点的以往点火控制装置的特性图。
图9B是作为实施例2表示低转速、低负荷的运转状态下的本发明的效果的特性图。
图10A是表示作为比较例3示出的高转速、高负荷的运转状态下的问题点的以往点火控制装置的特性图。
图10B是作为实施例3示出高转速、高负荷的运转状态下的本发明的效果的特性图。
图11是表示本发明的第3实施方式的点火控制装置的概要的构成图。
图12是表示本发明的第4实施方式的点火控制装置的概要的构成图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。另外,各实施方式的变形例如果在该实施方式的说明中插入,会妨碍前后一贯的实施方式的说明的理解,所以记载在该实施方式的末尾。
[第1实施方式]
参照图1~图4说明本发明的第1实施方式。该实施方式涉及点火控制装置。
<发动机系统的构成>
参照图1,发动机系统10具备作为火花点火式的内燃机的发动机11。在构成发动机11的主体部的发动机缸体11a的内部,形成有气缸11b及水套11c。气缸11b设置为,可往复地容纳活塞12。水套11c是可供冷却液(也称为冷却水)流通的空间,包围气缸11b的周围。
在发动机缸体11a的上部即缸头,与气缸11b可连通地形成有吸气端口13及排气端口14。此外,在缸头设置有:吸气阀15,用于控制吸气端口13和气缸11b的连通状态;排气阀16,用于控制排气端口14和气缸11b的连通状态;以及阀驱动机构17,用于使吸气阀15及排气阀16在规定的定时进行开闭动作。
进而,在发动机缸体11a安装有喷射器18及火花塞19。在本实施方式中,喷射器18向气缸11b内直接喷射燃料。火花塞19在气缸11b内使燃料混合气点火。
在发动机11上连接着供排气机构20。在供排气机构20中设置有吸气管21(包括吸气歧管21a和缓冲罐21b)、排气管22、EGR通路23这3种气体通路。
吸气歧管21a与吸气端口13连接。缓冲罐21b配置在比吸气歧管21a更靠吸气流通方向的上流侧。排气管22与排气端口14连接。
EGR通路23通过将排气管22和缓冲罐21b连接,能够将排出到排气管22的废气的一部分导入到吸气中(EGR是ExhaustGasRecirculation的简称)。在EGR通路23中设置有EGR控制阀24。EGR控制阀24能够通过其开度来控制EGR率(废气在吸入到气缸11b内的燃烧前的气体中的混入比例)。
在吸气管21中的比缓冲罐21b更靠吸气流通方向的上流侧安装有节流阀25。节流阀25的开度通过DC马达等的节流阀促动器26的动作来控制。此外,在吸气端口13的附近设置有用于产生涡流或滚流的气流控制阀27。
在发动机系统10中设置有点火控制装置30。点火控制装置30控制火花塞19的动作(即,进行发动机11中的点火控制)。该点火控制装置30具备点火电路单元31和电子控制单元32。
点火电路单元31使火花塞19产生用于在气缸11b内的燃料混合气中点火的火花放电。电子控制单元32是所谓的发动机ECU(ECU是ElectronicControlUnit的简称),根据基于旋转速度传感器33等各种传感器的输出而取得的发动机11的运转状态(以下简称为“发动机参数”),控制包括喷射器18及点火电路单元31在内的各部的动作。
关于点火控制,电子控制单元32基于取得的发动机参数,生成及输出点火信号IGt及能量投入期间信号IGw。该点火信号IGt及能量投入期间信号IGw规定与气缸11b内的气体的状态及需要的发动机11的输出(这些根据发动机参数而变化)相应的、最佳的点火时期及放电电流(点火放电电流)。另外,这些信号已经是公知或周知的,在本说明书中省略这些信号的详细说明(根据需要,参照特开2002-168170号公报、特开2007-211631号公报等)。
旋转速度传感器33是用于检测(取得)发动机旋转速度(也称为发动机转速)Ne的传感器。该旋转速度传感器33安装在发动机缸体11a中,以产生与伴随着活塞12的往复运动而旋转的未图示的曲柄轴的旋转角度相应的脉冲状的输出。冷却水温传感器34是用于检测(取得)在水套11c内流通的冷却液的温度即冷却水温Tw的传感器,安装在发动机缸体11a上。
气流计35是用于检测(取得)吸入空气量Ga(在吸气管21内流通而被导入至气缸11b内的吸入空气的质量流量)的传感器。该气流计35在吸气管21中安装在比节流阀25更靠吸气流通方向的上流侧。吸气压传感器36是用于检测(取得)吸气管21内的压力的吸气压Pa的传感器,安装在缓冲罐21b中。
节流阀开度传感器37是产生与节流阀25的开度(节流阀开度THA)对应的输出的传感器,内置在节流阀促动器26中。踏板位置传感器38产生与未图示的油门的操作量(油门操作量ACCP)对应的输出。
<点火控制装置的构成>
参照图2,点火电路单元31具备:点火线圈311(包括一次绕组311a及二次绕组311b)、直流电源312、第一开关元件313、第二开关元件314、第三开关元件315、能量蓄积线圈316、电容器317、二极管318a、318b及318c、驱动电路319。
如上述那样,点火线圈311具备一次绕组311a和二次绕组311b。该点火线圈311如周知的那样,通过在一次绕组311a中流通的一次电流的增减来在二次绕组311b中产生二次电流。
在作为一次绕组311a的一端的高电压侧端子(也可以称为非接地侧端子)侧,连接着直流电源312中的非接地侧输出端子(具体地说,+端子)。另一方面,作为一次绕组311a的另一端的低电压侧端子(也可以称为接地侧端子)侧,经由第一开关元件313与接地侧连接。即,直流电源312在第一开关元件313接通时,通过一次绕组311a通过流通从高电压侧端子侧朝向低电压侧端子侧的方向的一次电流。
二次绕组311b中的高电压侧端子(也可以称为非接地侧端子)侧,经由二极管318a与一次绕组311a中的高电压侧端子侧连接。该二极管318a禁止从一次绕组311a中的高电压侧端子侧朝向二次绕组311b中的高电压侧端子侧的方向的电流的流通,并且其阳极与二次绕组311b中的高电压侧端子侧连接,以将二次电流(放电电流)规定为从火花塞19朝向二次绕组311b(即,图中的电流I2成为负的值)的方向。另一方面,二次绕组311b中的低电压侧端子(也可以称为接地侧端子)侧与火花塞19连接。
第一开关元件313是作为MOS栅极构造晶体管的IGBT(IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor的简称),具有第一控制端子313G、第一电源侧端子313C、第一接地侧端子313E。该第一开关元件313基于输入至第一控制端子313G的第一控制信号IGa,控制第一电源侧端子313C和第一接地侧端子313E之间的通电的通断。在本实施方式中,第一电源侧端子313C与一次绕组311a中的低电压侧端子侧连接。此外,第一接地侧端子313E与接地侧连接。
第二开关元件314是MOSFET(MOSFET是MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor的简称),具有第二控制端子314G、第二电源侧端子314D、第二接地侧端子314S。该第二开关元件314基于输入至第二控制端子314G的第二控制信号IGb,控制第二电源侧端子314D和第二接地侧端子314S之间的通电的通断。
在本实施方式中,第二接地侧端子314S经由二极管318b与一次绕组311a中的低电压侧端子侧连接。该二极管318b的阳极与第二接地侧端子314S连接,从而允许从第二开关元件314中的第二接地侧端子314S朝向一次绕组311a中的低电压侧端子侧的方向的电流的流通。
第三开关元件315是作为MOS栅极构造晶体管的IGBT,具有第三控制端子315G、第三电源侧端子315C、第三接地侧端子315E。该第三开关元件315基于输入至第三控制端子315G的第三控制信号IGc,控制第三电源侧端子315C和第三接地侧端子315E之间的通电的通断。另外,第三开关元件315也可以使用晶闸管等IGBT以外的其他功率晶体管。
在本实施方式中,第三电源侧端子315C经由二极管318c与第二开关元件314中的第二电源侧端子314D连接。二极管318c的阳极与第三电源侧端子315C连接,从而允许从第三开关元件315中的第三电源侧端子315C朝向第二开关元件314中的第二电源侧端子314D的方向的电流的流通。此外,第三开关元件315中的第三接地侧端子315E与接地侧连接。
能量蓄积线圈316是通过第三开关元件315的接通而蓄积能量的电感器。该能量蓄积线圈316安装在将直流电源312中的上述的非接地侧输出端子和第三开关元件315中的第三电源侧端子315C连接的电力线上。
电容器317在接地侧和直流电源312中的上述的非接地侧输出端子之间与能量蓄积线圈316串联连接。即,电容器317相对于能量蓄积线圈316与第三开关元件315并列连接。该电容器317通过第三开关元件315的断开而蓄积能量。
构成本发明的“控制部”的驱动电路319与电子控制单元32连接,以接收从电子控制单元32输出的发动机参数、点火信号IGt及能量投入期间信号IGw。此外,驱动电路319与第一控制端子313G、第二控制端子314G及第三控制端子315G连接,以控制第一开关元件313、第二开关元件314、及第三开关元件315。该驱动电路319基于接收的点火信号IGt及能量投入期间信号IGw,将第一控制信号IGa、第二控制信号IGb、及第三控制信号IGc分别输入到第一控制端子313G、第二控制端子314G及第三控制端子315G。
具体地说,驱动电路319控制各开关元件,通过在火花塞19的点火放电(通过第一开关元件313的断开而开始)中从电容器317放出蓄积能量(通过第二开关元件314的接通而进行),从一次绕组311a中的低电压侧端子侧向该一次绕组311a供给一次电流。特别是,在本实施方式中,驱动电路319控制第二开关元件314及第三开关元件315,使来自电容器317的蓄积能量的蓄积量或放出量能够根据发动机参数而可变。
<动作说明>
以下说明本实施方式的构成的动作(作用和效果)。在图3及图4的时序图中,“Vdc”表示电容器317的电压,“I1”表示一次电流,“I2”表示二次电流,“P”表示从电容器317放出而对于一次绕组311a从其低电压侧端子侧供给的能量(以下称为“投入能量”)。
另外,在图中,在一次电流“I1”及二次电流“I2”的时序图中,图2中箭头所示的方向为正的值。此外,在投入能量P的时序图中,示出了1次点火定时中的、从供给开始(最初的第二控制信号IGb的上升沿)起的投入能量的累积值。此外,点火信号IGt、能量投入期间信号IGw、第一控制信号IGa、第二控制信号IGb及第三控制信号IGc,在图中上方上升的状态为“H”,下降的状态为“L”。
电子控制单元32根据基于旋转速度传感器33等各种传感器的输出取得的发动机参数,控制包括喷射器18及点火电路单元31在内的发动机系统10的各部分的动作。在此,详细说明点火控制,电子控制单元32基于取得的发动机参数,生成点火信号IGt及能量投入期间信号IGw。然后,电子控制单元32将生成的点火信号IGt及能量投入期间信号IGw和发动机参数向驱动电路319输出。
驱动电路319接收到从电子控制单元32输出的点火信号IGt、能量投入期间信号IGw及发动机参数后,基于这些信号,输出用于控制第一开关元件313的通断的第一控制信号IGa、用于控制第二开关元件314的通断的第二控制信号IGb、以及用于控制第三开关元件315的通断的第三控制信号IGc。
另外,在本实施方式中,第一控制信号IGa与点火信号IGt相同。因此,驱动电路319将接收的点火信号IGt原样向第一开关元件313中的第一控制端子313G输出。
另一方面,第二控制信号IGb基于接收的能量投入期间信号IGw而生成。因此,驱动电路319基于接收的能量投入期间信号IGw来生成第二控制信号IGb,并且将该第二控制信号IGb第二开关元件314中的第二控制端子314G输出。另外,在本实施方式中,第二控制信号IGb是在能量投入期间信号IGw为H电平的期间反复输出的、周期及接通占空比恒定(1:1)的矩形波脉冲状的信号。
此外,第三控制信号IGc基于接收的点火信号IGt及发动机参数而生成。因此,驱动电路319基于接收的点火信号IGt及发动机参数而生成第三控制信号IGc,并且将第三控制信号IGc向第三开关元件315中的第三控制端子315G输出。另外,在本实施方式中,第三控制信号IGc是在点火信号IGt为H电平的期间反复输出的、周期恒定且接通占空比基于发动机参数可变的矩形波脉冲状的信号。
以下,参照图3,在时刻t1点火信号IGt上升为H电平后,与此相对地第一控制信号IGa上升为H电平,由此,第一开关元件313接通(这时,能量投入期间信号IGw为L电平,所以第二开关元件314断开)。由此,一次绕组311a中的一次电流开始流通。
此外,在点火信号IGt上升为H电平的期间,矩形波脉冲状的第三控制信号IGc被输入到第三开关元件315中的第三控制端子315G。这样,在第三开关元件315的通断中的接通后的断开期间(即第三控制信号IGc中的L电平期间中),电压Vdc以台阶状上升。
这样,在点火信号IGt上升为H电平的时刻t1-t2间,点火线圈311被充电,并且经由能量蓄积线圈316在电容器317中蓄积能量。该能量的蓄积到时刻t2为止结束。
然后,在时刻t2第一控制信号IGa从H电平下降为L电平而第一开关元件313断开后,到此为止在一次绕组311a中流通的一次电流突然切断。这样,在点火线圈311的二次绕组311b中产生作为大的二次电流的放电电流。由此,在火花塞19中开始点火放电。
在时刻t2点火放电开始后,在以往的放电控制中(或者在能量投入期间信号IGw不上升为H电平而维持L电平的运转条件下),如虚线所示,在该状态下,放电电流随着时间经过而接近零,衰减到无法维持放电的程度而放电结束。
关于这一点,在本动作例中,通过在时刻t2之后的时刻t3能量投入期间信号IGw上升为H电平,在第三开关元件315的断开(第三控制信号IGc=L电平)的状态下第二开关元件314接通(第二控制信号IGb=H电平)。这样,电容器317的蓄积能量从该电容器317放出,上述的投入能量对于一次绕组311a从其低电压侧端子侧供给。由此,在点火放电中,投入能量所引起的一次电流流通。
这时,对于在时刻t2-t3间流通的放电电流,重叠了伴随着投入能量所引起的一次电流的流通的追加量。该暂时电流的重叠(追加)在时刻t3以后(到t4为止)每当第二开关元件314接通时进行。即,如图3所示,每当第二控制信号IGb上升,通过电容器317的蓄积能量而依次追加一次电流(I1),与此对应地,依次追加放电电流(I2)。由此,放电电流被良好地确保为能够维持点火放电的程度。另外,在本具体例中,时刻t2和t3之间的时间间隔基于发动机旋转速度Ne及吸入空气量Ga而由电子控制单元32适当地(使用映射图等)设定,以不产生所谓的“吹灭”。
在此,在点火信号IGt上升为H电平的时刻t1-t2间的、电容器317中的能量蓄积状态能够通过第三控制信号IGc的接通占空比来控制。此外,电容器317中的蓄积能量越大,每次第二开关元件314接通时的投入能量越大。
在此,在本实施方式中,越是容易产生所谓的“吹灭”的高负荷或高转速运转条件(吸气压Pa:高,发动机旋转速度Ne:高,节流阀开度THA:大,EGR率:高,空燃比:贫),越高地设定第三控制信号IGc的接通占空比。由此,与发动机的运转状态地,如图4所示(特别是参照图4中的箭头),能够提高电容器317中的能量蓄积量和投入能量,能够在抑制电力消耗的同时,良好地控制“吹灭”。
像这样,在本实施方式的构成中,能够与气缸11b内的气体的流动状态对应地,良好地控制放电电流的流通状态,以不产生所谓的“吹灭”。因此,根据本实施方式,能够通过简单的装置构成来良好地抑制所谓的“吹灭”的发生和伴随于此的点火能量的损失。
即,如本实施方式的构成那样,通过从一次绕组311a中的低电压侧端子侧(第一开关313侧)投入能量,与从二次绕组311b侧投入能量的情况相比,能够以低压投入能量。关于这一点,如果从一次绕组311a的高电压侧端子直接以比直流电源312的电压更高的电压进行能量投入,则由于向该直流电源312的流入电流等而效率变差。与此相对,根据本实施方式的构成,如上述那样,从一次绕组311a中的低电压侧端子侧投入能量,所以具有能够最容易容易且高效率地投入能量的良好效果。
<变形例>
以下例示几个代表性的变形例。在以下的变形例的说明中,对于与上述的实施方式中已经说明的内容具有同样的构成及功能的部分,使用与上述的实施方式同样的符号。并且,对于相关部分的说明,在技术上没有矛盾的范围内,适当引用上述的实施方式中的说明。而且,变形例当然不限于以下列举的方式。此外,在技术上没有矛盾的范围内,上述的实施方式的一部分及多个变形例的全部或一部分也适当地复合应用。
本发明不限于上述的实施方式所例示的具体构成。即,例如电子控制单元32中的一部分功能块能够与驱动电路319一体化。或者,驱动电路319可以按照每个开关元件分割。这种情况下,在第一控制信号IGa为点火信号IGt时,也可以不经由驱动电路319,点火信号IGt从电子控制单元32直接向第一开关元件313中的第一控制端子313G输出。
此外,IGa信号和IGc信号并不是必须一致。例如,可以由驱动电路319首先与IGt信号的上升同步地仅制作及输出IGc信号,而稍微延迟地输出IGa信号。即,也可以使IGa信号比IGc信号延迟。由此,能够增加电容器317所蓄积的能量。另一方面,也可以使IGc信号比IGa信号延迟。
本发明不限于上述的实施方式所例示的具体动作。即,例如可以将从上述的吸气压Pa、发动机旋转速度Ne、节流阀开度THA、EGR率及空燃比、吸入空气量Ga及油门操作量ACCP等其他发动机参数中任意选择的参数作为控制用的参数使用。此外,也可以取代发动机参数,从电子控制单元32向驱动电路319输出第二控制信号IGb或第三控制信号IGc的生成所能够利用的其他信息。
也可以取代上述的实施方式所例示的第三控制信号IGc的占空比控制,或者与其并行地通过能量投入期间信号IGw的波形(图3等中的t3的上升定时及/或t3-t4之间的期间)的控制来使投入能量可变。这种情况下,也可以取代驱动电路319,或者与此并行地,电子控制单元32相当于本发明的“控制部”。
[第2实施方式]
接下来,参照图5~图10说明本发明的第2实施方式。
参照图5,说明本发明的第2实施方式中的点火控制装置507的概要。
本发明的点火控制装置507设置于省略图示的内燃机508的每个气缸,使导入到燃烧室内的混合气产生火花放电而进行点火。
点火控制装置507由升压电路501、辅助用电源502、点火用开闭元件503、点火线圈504、设置于外部的发动机控制装置506(以下称为ECU506)构成。
升压电路501包括:与电源510连接的能量蓄积用电感器511(以下称为电感器511)、以规定的周期切换向电感器511的电流的供给和切断的升压用开闭元件512(以下称为升压用元件512)、与电感器511并联连接的电容器515、对从电感器511向电容器515的电流进行整流的第1整流元件514、点火线圈504的一次绕组540,构成所谓的返驰型的升压电路。
直流电源510(以下称为电源510)使用车载电池、或者通过调节器等将交流电源直流变换后的公知的直流稳定化电源等,供给例如12V、24V等恒定的直流电压。
在本实施方式中,示出了升压电路501使用所谓的返驰型的升压电路的例子,但是不限于此,也可以使用所谓的斩波型的升压电路。
电感器511可以使用具有规定的电感(L0,例如5~50μH)的带铁芯的线圈等。
升压用元件512可以使用晶闸管、IGBT(绝缘栅极双极晶体管)等的功率晶体管。
升压用元件512与升压元件驱动用驱动器(以下称为驱动器513)连接。
根据设备的运转状况,从发动机控制装置506(以下称为ECU506)向驱动器513发出点火信号IGt。
驱动器513按照点火信号IGt,在规定的定时且规定的期间内,以规定的周期产生切换高低的驱动脉冲VGS。
从驱动器513向升压用元件512的栅极G施加驱动脉冲VGS,切换升压用元件512的通断。
电容器515使用具有规定的电容(C,例如100~1000μF)的电容器。
整流元件514使用二极管,防止从电容器515向电感器511的电流的逆流。
按照从ECU506发送的点火信号IGt而由驱动器513对升压用元件512进行开闭时,从电源510蓄积到电感器511的电能被重叠地充电到电容器515,电容器515的充放电电压Vdc被升压到比电源电压更高的电压(例如50V~数百V)。
点火线圈504由卷绕了N1匝线圈线材的一次绕组540、卷绕了N2匝的二次绕组541、线圈铁芯542、二极管543等构成。
向点火线圈504的一次绕组540施加电源510的电压,使一次绕组540中流动的电流增减,从而在二次绕组541中作为二次电压V2产生由线圈匝数比N2/N1决定的高电压(例如-20~―50kV)。
点火用开闭元件503(以下称为点火用元件503)使用MOSFET、IGBT等的功率晶体管PTr。
点火用元件503按照根据设备的运转状况从ECU506发出的点火信号IGt,切换向一次绕组540的电流的供给和切断。
通过点火用元件503的开关动作而向一次绕组540的导通被切断后,磁场突然变化,通过电磁感应而在二次绕组541产生极高的二次电压V2,并被施加到火花塞505。
辅助用电源502包括:夹装在电容器515和一次绕组540之间的辅助用开闭元件520(以下称为辅助用元件520)、驱动辅助用元件520的辅助用开闭元件驱动电路521(以下称为驱动器521)、第2整流元件522、电源510、电感器511、电容器515。
本实施方式中的驱动器521具备作为本发明的主要部分的延迟时间运算部210。
延迟时间运算部210通过后述的插补方法,根据表示内燃机E/G的运转状况的发动机参数EPr,从点火信号IGt的结束位置(下降)计算使辅助用元件520的驱动开始延迟的延迟时间Td及放电期间TDC。
在驱动器521中内置有与点火信号IGt的下降同步地对延迟时间Td及放电期间TDC进行计时的计时器。
通过从点火线圈504的二次电压V2的施加,放电开始,在经过了由延迟时间运算部210计算出的规定的延迟时间Td后,在规定的放电期间TDC内从驱动器521输出驱动辅助用元件520的驱动脉冲VGS。
辅助用电源502在通过点火用开闭元件503的开闭而开始火花塞505的放电后,在经过了规定的延迟时间Td后,在一次绕组540和点火用开闭元件503的连接点重叠地进行从升压电路501的放电和停止,以投入能够维持规定的放电期间TDC的放电的能量,由此,能够增加在二次绕组541中流动的电流。
按照辅助用元件520的开闭驱动,从辅助用电源502进行放电能量的投入,通过重叠地进行从辅助用电源502的放电和停止,能够增加在二次绕组541中流动的二次电流I2。
辅助用元件520使用MOSFET等响应性高的功率晶体管。
第2整流元件522使用二极管,对从电容器515向一次绕组540投入的电流进行整流。
发动机参数EPr例如使用从发动机转速Ne、吸气压PIN、油门开度Th、曲柄角CA、发动机水温Tw、EGR率、空燃比A/F等中选择的1或多个参数。
根据发动机参数EPr掌握内燃机的运转状况,按照能够防止吹灭发生的后述的映射图,对延迟时间Td及放电期间TDC进行插补而投入能量。
另外,在本实施方式中,发动机旋转传感器、吸气压传感器、油门开度计、曲柄角传感器、发动机水温计、EGR传感器、A/F传感器等由设置于内燃机508的省略图示的运转状况确认部509检测的发动机参数EPr,经由ECU506间接地传送到延迟时间运算部210,但是也可以将来自运转状况确认部509的信息直接输入到延迟时间运算部210。进而,也可以将与发动机的燃烧状态相关性高的一次线圈电压V1、电流I1、二次线圈的放电电压V2、电流I2加入到参数。
通过辅助用元件520来切换从电容器515的放电和停止,从而在一次绕组540中流动电流,在二次绕组541中产生的电流·电压被增强,所以能够抑制吹灭。
这时,通过延迟时间运算部210,在通过从点火线圈504施加二次电压V2而开始放电后,延迟与内燃机的运转状况相应的适当的延迟时间Td地从辅助用电源502进行能量投入,从而能够实现节能且稳定的点燃。
此外,由于从点火线圈504的一次绕组540投入能量,所以与从二次绕组541侧投入的情况相比,能够以低电压投入能量。
参照图6A说明作为实施例1示出的本发明的点火控制装置507的工作,参照图6B说明作为比较例1示出的不具备发明的主要部分的延迟时间运算部210的构成的问题点。
如图6A(a)所示,从ECU506发出点火信号IGt。如本图(b)所示,与点火信号IGt的上升同步地,以规定的周期反复进行升压用元件512的通断,同时,如本图(c)所示,点火用元件503接通。
通过升压用元件512的开闭,来自电感器511的电能被充电到电容器515,如本图(e)所示,充放电电压Vdc逐渐上升。
与点火信号IGt的下降同步地,升压用元件512的驱动停止,同时,点火用元件503也停止。
这时,如本图(g)所示,在点火线圈504的二次绕组541侧产生高的二次电压V2,被施加到火花塞505。
通过二次电压V2的施加,在火花塞505的电极间发生放电,如本图(h)所示,瞬间流动极大的二次电流I2。
这时,在以往的火花点火控制装置中,在本图(h)中作为比较例1如虚线所示,二次电流I2迅速减少,电极间的放电路径中断,不再流动二次电流I2。
但是,在本发明中,如本图(d)所示,在从点火信号IGt下降起经过规定的延迟时间td经过后,在规定的放电期间TDC内辅助用元件520接通,如本图(e)所示,从被充电为高电压的电容器515开始放电,如本图(f)所示,从辅助用电源502投入大的能量。
如本图(f)所示,延迟时间Td是二次电流I2低于产生吹灭的极限电流IREF的紧之前。
由此,能够抑制放电初期的能量投入,并且能够将投入用能量保持在极限电流附近,在难以维持放电的放电后期,也能够以最小限度的能量将二次电流I2保持为吹灭极限电流IREF以上,能够维持放电路径而提高点燃性。
另外,二次电流I2与来自辅助用电源502的能量供给量成比例,所以能够根据发动机条件而在不产生吹灭的范围内适当增减,能够通过后述的映射数据来调整。
在此,参照图6B说明作为比较例1示出的、不使用本发明的主要部分的延迟时间运算部210的情况的问题点。
比较例1与实施例1的不同点在于,不设置延迟时间运算部210,按照从ECU506发出的放电期间信号IGw,在放电开始后立即进行从辅助用电源502的能量投入。
在比较例1中,示出了通过IGw的信号而在二次电流I2低于吹灭极限电流IREF很早之前就投入能量投入的情况。
这种情况下,如本图(i)所示,虽然能够维持放电,但是由于超过吹灭极限的过剩投入能量,产生投入能量的浪费且促进电极消耗。
在此,参照图7说明本发明的点火控制装置507的放电控制方法的一例。
另外,该控制程序能够存储在构成驱动器521的控制IC等中。
在步骤S100的起动判定工序中,按照内燃机508的运转状况,判定是否有从ECU506发出的点火信号IGt的上升。
在点火信号IGt断开的情况下,判定成为“否”,重复进行步骤S100,直到检测到点火信号IGt的上升。
检测到点火信号IGt的上升时,判定成为“是”,进入步骤S110。
在步骤S110的点火用元件驱动工序中,点火用元件503接通。
同时,进入步骤S120的升压用元件驱动开始工序,开始升压用元件512的开闭驱动。
在步骤S130的点火信号下降判定工序中,判定是否有点火信号IGt的下降。
在检测到点火信号IGt的下降之前,判定成为“否”,重复步骤S130。
在此期间,重复进行升压用元件512的开闭驱动,进行升压用电容器515的充电。
在步骤S130中,检测到点火信号IGt的下降时,判定成为“是”,进入步骤S140。
在步骤S140的点火用元件停止工序中,点火用元件503断开。
同时,进入步骤150的升压用元件停止工序,升压用元件512也断开。
由此,点火线圈504的一次绕组540中流动的电流发生急剧的变化,通过电磁感应而在二次绕组541侧产生极高的二次电压V2,火花塞505的电极间的绝缘被破坏,放电开始。
接着,在步骤S160的延迟时间判定工序中,判定是否经过了与点火信号IGt的下降同步地开始计时的延迟时间Td。在经过延迟时间Td之前,判定成为“否”,重复步骤S160。即,在经过延迟时间Td之前,从辅助用电源502的辅助能量投入开始待机。
经过延迟时间Td后,判定成为“是”,进入步骤S170。
在步骤S170的辅助用元件驱动工序中,从驱动器521向辅助用元件520施加驱动信号VGS,辅助用元件520接通。
在该辅助用元件520接通的期间,从升压用电容器515持续投入用于维持放电的能量。
接着,在步骤S180的放电期间经过判定工序中,判定是否经过了与点火信号IGt的下降同步地开始计时的放电期间TDC。
在经过放电期间TDC之前,判定成为“否”,重复步骤S180。
经过放电期间TDC后,判定成为“是”,进入步骤S190。
在步骤S190的辅助用元件停止工程中,停止辅助用元件520的驱动,结束从辅助用电源502的能量投入。
另外,延迟时间Td及放电期间TDC通过后述的插补方法而插补为与运转状况相应的值。
参照图8A、图8B说明延迟时间Td及放电期间TDC的插补方法。
为了对延迟时间Td进行插补,在延迟时间运算部210或ECU506中存储图8A所示的映射数据,根据从发动机参数EPr判定的内燃机的运转状况,决定延迟时间Td的长短,插补到上述的控制流程中。
例如,在发动机转速Ne低而吸气压PIN也低的情况下,由于容易点燃,所以选择延迟时间Td长的值。
与此相反,在发动机转速Ne高而吸气压PIN也高的情况下,由于难以点燃,所以选择延迟时间Td短的值。
结果,在易点燃性的运转条件下,从辅助用电源502的能量投入开始时期变晚,实现电费的抑制,在难点燃性的运转条件下,从辅助用电源502的能量投入开始时期变早,实现二次电流I2的维持。
放电期间TDC也同样,在延迟时间运算部210或ECU506中存储图8B所示的映射数据,根据从发动机参数EPr判定的内燃机的运转状况,决定放电期间TDC的长短,插补到上述的控制流程。
例如,在发动机转速Ne低而吸气压PIN也低的情况下,由于容易点燃,所以选择放电期间TDC短的值。
与此相反,在发动机转速Ne高而吸气压PIN也高的情况下,由于难以点燃,所以选择放电期间TDC长的值。
结果,在易点燃性的运转条件下,从辅助用电源502的能量投入期间变短,实现电费的抑制,在难点燃性的运转条件下,从辅助用电源502的能量投入期间变长,实现二次电流I2的维持。
也可以根据发动机转速Ne、吸气压PIN以外的油门开度Th、曲柄角CA、发动机水温Tw、EGR率、空燃比A/F等掌握发动机的运转状况,在判断为高转速、高负荷的情况下,缩短放电延迟时间Td而延长放电期间TDC,在判断为低转速、低付加的情况下,延长放电延迟时间Td而缩短放电期间TDC。
此外,在直接读取点火线圈504的一次电压V1、一次电流I1、二次电压V2、二次电流I2且根据其变化判断为难以维持放电的情况下,通过缩短放电延迟时间Td且延长放电期间TDC,能够实现稳定的点燃。
在此,为了确认本发明的效果,参照图9A、图9B、图10A、图10B说明本发明人等进行的试验结果。
图9A是作为比较例2示出在未设置本发明的以往的点火控制装置中在低转速、低负荷的运转条件下进行点火的情况的问题点。
在放电的后期,通过在燃烧室内流动的缸内气流,形成于火花塞505的放电路径被拉出时,放电电压上升而二次电流I2瞬间中断,可能会导致灭火。
另一方面,使用图9B中作为实施例2示出的本发明的点火控制装置在低转速、低负荷的运转条件下进行点火的情况下,到容易发生放电的吹灭的放电后期为止,使来自辅助用电源502的能量投入延迟,在经过了规定的延迟时间Td后,开始从辅助用电源502的能量投入。
通过采用这样的构造,在从容易发生吹灭的吹灭极限电流附近到容易发生吹灭的放电后期的时期,进行从辅助用电源502的能量投入,能够以最小限的能量实现放电维持。
图10A是作为比较例3示出的在未设置本发明的以往的点火控制装置中在高转速、高负荷的运转条件下进行点火的情况的问题点的特性图。
在比较例3中,由于较强的缸内气流的影响,与比较例2更早地发生吹灭,吹灭的发生次数也变多,再放电的能量的消耗也变大,引起灭火的可能性更高。
在图10B中,在作为实施例3示出的、使用本发明的点火控制装置在高转速、高负荷的运转条件下进行点火的情况下,由于在早期容易发生放电的吹灭,所以缩短使来自辅助用电源502的放电延迟的延迟时间Td,在早期开始从辅助用电源502的放电,延长放电期间TDC。
通过采用这样的构造,能够抑制二次电压V2的上升,维持放电路径,不会产生放电路径的吹灭而实现稳定的点燃。由此,得到了以下的知识。
(1)优选为,内燃机508的转速Ne或内燃机8的负荷(吸气压PIN)越低,越延长从点火信号IGt的下降到开始辅助用开闭元件520的开闭驱动为止的延迟时间Td,内燃机508的转速Ne越高或内燃机508的负荷(吸气压PIN)越高,越缩短到开始辅助用开闭元件520的开闭驱动为止的延迟时间Td。
(2)内燃机508的转速Ne越低或内燃机508的负荷(吸气压PIN)越低,越缩短通过辅助用开闭元件520的开闭驱动来维持放电的放电期间TDC,内燃机508的转速Ne越高或内燃机508的负荷(吸气压PIN)越高,越延长通过辅助用开闭元件(520)的开闭驱动来维持放电的放电期间(TDC)。
另外,表示内燃机的运转状况的发动机参数EPr不限于转速Ne及吸气压PIN。可以从上述的参数适当选择。
[第3实施方式]
参照图11说明本发明的第3实施方式中的点火控制装置507a。另外,对于与上述实施方式同样的构成赋予相同的符号,对于不同的部分附加字母下标,所以对于相同的构成省略说明,仅说明特征部分。
在上述第2实施方式中设置了延迟时间运算部210,但是在本实施方式中设置于ECU506内,在ECU506内运算的结果,将延迟时间Td、放电期间TDC与点火信号IGt重叠地发送给驱动器521a。
在本实施方式中,也与上述实施方式同样,根据内燃机的运转状况,不会过剩地进行从辅助用电源502的能量投入,从而兼顾稳定的点燃和电费的抑制。
[第4实施方式]
参照图12说明本发明的第4实施方式中的点火控制装置507b。
在上述第2及第3实施方式中,示出了将由发动机旋转传感器、吸气压传感器、油门开度计、曲柄角传感器、发动机水温计等设置于内燃机508的省略图示的运转状况确认部509检测的数据作为发动机参数EPr的例子,但是在本实施方式中,设置检测点火线圈504的一次电压V1的一次电压检测部211,从一次电压V1预测二次电压V2的变化,将其反馈到延迟时间运算部210b,计算延迟时间Td及放电时间TDC。
在本实施方式中,也能够发挥与上述实施方式同样的效果。此外,可以从一次电流预测二次电压的变化,也可以计测二次电压V2或二次电流I2来预测变化并用于控制。
其他,在不改变本发明的本质部分的范围内,没有特别提到的变形例当然也包含在本发明的技术范围内。此外,构成用于解决本发明的课题的手段的各要素中的作用·功能性地表现的要素,除了上述的实施方式或变形例所公开的具体构成及其均等物之外,也包括能够实现该作用·功能的任何构成。
符号的说明
11、508…内燃机(发动机)
11b…气缸
19、505…火花塞
30、507…点火控制装置
31…点火电路单元
32…电子控制单元
311…点火线圈
311a、540…一次绕组(L1)
311b、541…二次绕组(L2)
312、510…直流电源
313…第一开关元件
313C…第一电源侧端子
313E…第一接地侧端子
313G…第一控制端子
314…第二开关元件
314D…第二电源侧端子
314G…第二控制端子
314S…第二接地侧端子
315…第三开关元件
315C…第三电源侧端子
315E…第三接地侧端子
315G…第三控制端子
316…能量蓄积线圈
317…电容器
319…驱动电路
509…运转状况确认部
501…升压电路
511…能量蓄积用电感器
512…升压用开闭元件(PTr12)
513…升压用开闭元件驱动驱动器
514…第1整流元件
515…升压用电容器(C)
502…辅助用电源
520…辅助用开闭元件(MOS20)
521…辅助用开闭元件驱动电路(辅助用驱动器)
210…延迟时间运算部
522…第2整流元件
503…点火用开闭元件(PTr3)
504…点火线圈
542…铁芯
543…整流元件
506…发动机控制装置(ECU)
IGa…第一控制信号
IGb…第二控制信号
IGc…第三控制信号
IGt…点火信号
IGw…放电期间信号、能量投入期间信号
EPr…发动机参数
Td…延迟时间
TDC…放电期间
V1…一次电压
V2…二次电压
I2…二次电流

Claims (9)

1.一种点火控制装置,控制火花塞(19)的动作,该火花塞(19)在内燃机(11)的气缸(11b)内使燃料混合气点火,该点火控制装置(30)的特征在于,具备:
点火线圈(311),具备一次绕组(311a)和二次绕组(311b),通过一次电流的增减而在与所述火花塞连接的所述二次绕组中产生二次电流,该一次电流是在所述一次绕组中流通的电流;
直流电源(312),非接地侧输出端子与所述一次绕组的一端侧连接,以在所述一次绕组中流通所述一次电流;
第一开关元件(313),具有第一控制端子(313G)、第一电源侧端子(313C)、第一接地侧端子(313E),是基于输入至所述第一控制端子的第一控制信号来控制所述第一电源侧端子和所述第一接地侧端子之间的通电的通断的半导体开关元件,所述第一电源侧端子与所述一次绕组的另一端侧连接,并且所述第一接地侧端子与接地侧连接;
第二开关元件(314),具有第二控制端子(314G)、第二电源侧端子(314D)、第二接地侧端子(314S),是基于输入至所述第二控制端子的第二控制信号来控制所述第二电源侧端子和所述第二接地侧端子之间的通电的通断的半导体开关元件,所述第二接地侧端子与所述一次绕组的所述另一端侧连接;
第三开关元件(315),具有第三控制端子(315G)、第三电源侧端子(315C)、第三接地侧端子(315E),是基于输入至所述第三控制端子的第三控制信号来控制所述第三电源侧端子和所述第三接地侧端子之间的通电的通断的半导体开关元件,所述第三电源侧端子与所述第二开关元件中的所述第二电源侧端子连接,并且所述第三接地侧端子与所述接地侧连接;
能量蓄积线圈(316),是设置在将所述直流电源中的所述非接地侧输出端子和所述第三开关元件中的所述第三电源侧端子连接的电力线上的电感器,通过所述第三开关元件的接通而蓄积能量;
电容器(317),在所述直流电源中的所述非接地侧输出端子和所述接地侧之间与所述能量蓄积线圈串联连接,通过所述第三开关元件的断开而蓄积能量;以及
控制部(319),控制所述第二开关元件及所述第三开关元件,在通过所述第一开关元件的断开而开始的所述火花塞的点火放电中,通过所述第二开关元件的接通而从所述电容器放出蓄积能量,从所述另一端侧向所述一次绕组供给所述一次电流,
所述控制部控制所述第二开关元件或所述第三开关元件,使得从所述电容器的蓄积能量的蓄积量或放出量根据所述内燃机的运转状态而可变。
2.如权利要求1所述的点火控制装置,
所述控制部使从所述电容器的能量放出量在所述内燃机的高负荷域或高转速域增加。
3.一种点火控制装置(507、507a、507b),
至少具备:直流电源(510);升压电路(501),对该直流电源(510)的电源电压进行升压;点火线圈(504),通过与该升压电路(501)连接的一次绕组(540)的电流的增减,在二次绕组(541)中产生高的二次电压(V2);以及点火用开闭元件(503),按照根据设备的运转状况发出的点火信号(IGt),切换电流向所述一次绕组(540)的供给和切断,该点火控制装置(507、507a、507b)控制火花塞(505)的动作,该火花塞(505)与所述二次绕组(541)连接,通过从所述二次绕组(541)的二次电压(V2)的施加,在内燃机的燃烧室内产生火花放电,该点火控制装置(507、507a、507b)的特征在于,
具备辅助用电源(502),该辅助用电源(502)在通过所述点火用开闭元件(503)的开闭而开始所述火花塞(505)的放电后,在经过了规定的延迟时间(Td)后,从所述一次绕组(540)的点火开闭元件(3)侧重叠地进行从所述升压电路(501)的放电和停止,从而使所述二次绕组(541)中流动的电流增加,
所述点火控制装置(507、507a、507b),具备:
辅助用开闭元件(520),切换从该辅助用电源(502)的放电和停止;
辅助用开闭元件驱动电路(521、521a、521b),对该辅助用开闭元件(520)进行开闭驱动;以及
延迟时间运算部(210、210a、210b),根据表示内燃机的运转状况的发动机参数(EPr),使所述辅助用开闭元件(520)的驱动从所述点火信号(IGt)的结束位置即下降沿起延迟规定的延迟时间(Td)而开始。
4.如权利要求3所述的点火控制装置(507、507a、507b),
所述延迟时间运算部(210、210a、210b)根据基于从发动机转速(Ne)、吸气压(PIN)、油门开度(Th)、曲柄角(CA)、发动机水温(Tw)、EGR率、空燃比(A/F)、点火线圈(504)的一次电压(V1)、点火线圈(504)的一次电流(I1)、点火线圈(504)的二次电压(V2)、点火线圈(504)的二次电流(I2)中选择的1个或多个发动机参数(EPr)而判定的内燃机的运转状况,
在所述内燃机的转速越低或所述内燃机的负荷越低时,越延长开始所述辅助用开闭元件(520)的开闭驱动的延迟时间(Td),
在所述内燃机的转速越高或所述内燃机的负荷越高时,越缩短开始所述辅助用开闭元件(520)的开闭驱动的延迟时间(Td)。
5.如权利要求3或4所述的点火控制装置(507、507a、507b),
在所述内燃机的转速越低或所述内燃机的负荷越低时,通过所述辅助用开闭元件(520)的开闭驱动而缩短实现放电维持的放电期间(TDC),在所述内燃机的转速越高或所述内燃机的负荷越高时,通过所述辅助用开闭元件(520)的开闭驱动而延长实现放电维持的放电期间(TDC)。
6.如权利要求3~5中任一项所述的点火控制装置(507、507a、507b),
所述延迟时间运算部(210)或发动机控制装置(506)的某一个存储映射数据,该映射数据用于根据从所述发动机参数判定的内燃机的运转状况来对所述延迟时间(Td)及所述放电期间(TDC)进行插补。
7.如权利要求3~6中任一项所述的点火控制装置(507、507a、507b),
从所述辅助用电源(502)的能量投入,从一次绕组(540)的所述一次绕组(540)和所述点火用开闭元件(503)的连接点开始实施。
8.如权利要求3~7中任一项所述的点火控制装置(507、507a、507b),
所述升压电路(501)包括:
能量蓄积用电感器(511),与所述直流电源(510)连接;
开闭元件(512),按照所述点火信号(IGt),以规定的周期切换向所述电感器(511)的规定期间的电流的供给和切断;
电容器(515),与所述电感器(511)并联连接;以及
第1整流元件(514),对从所述电感器(511)向所述电容器(515)的电流进行整流。
9.如权利要求3~8中任一项所述的点火控制装置(507、507a、507b),
所述辅助用电源(502)包括:
辅助用开闭元件(520),设置在所述电容器(515)和所述一次绕组(540)之间,切换从所述电容器(515)的放电和停止;
第2整流元件(522),对从所述电容器(515)向所述一次绕组(540)的电流进行整流;
所述直流电源(510);
所述电感器(511);以及
所述电容器(515)。
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