CN116529477A - 内燃机控制装置 - Google Patents

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CN116529477A CN202180073254.4A CN202180073254A CN116529477A CN 116529477 A CN116529477 A CN 116529477A CN 202180073254 A CN202180073254 A CN 202180073254A CN 116529477 A CN116529477 A CN 116529477A
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Abstract

本发明在抑制点火线圈的体积增大的同时，抑制内燃机的点火不良。本发明的内燃机控制装置包括：控制初级线圈的通电的第一点火器、与第一点火器并联连接的控制初级线圈的通电的第二点火器、以及点火控制部。点火控制部在接通第一点火器和第二点火器后进行控制，以在第一点火器的通电关断时机和第二点火器的通电关断时机之间设置时间差。点火控制部在火花塞的放电结束之前进行第一点火器和第二点火器的通电关断时机的设置。

Description

内燃机控制装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机控制装置。
背景技术
近年来，为了降低车辆的油耗，开发了下述内燃机的控制装置，在该内燃机的控制装置中，引进了燃烧比理论空燃比稀薄的混合气体来运转内燃机的技术、吸收燃烧后的部分废气来再次进气的技术等。
在这种内燃机的控制装置中，由于燃烧室中的燃料和/或空气的量背离理论值，因此容易产生火花塞对燃料的点火不良。因此，有通过提高燃烧室内的气体流速来提高火花塞的电极间的流速而形成长的放电通道的方法。由此，延长放电通道与气体的接触部分的长度，能够抑制点火不良。但是，在提高火花塞的电极间的流速的情况下，放电通道的吹灭和随之的再放电的发生频率变高，难以形成长的放电通道。
为了形成长的放电通道，必须在形成放电通道后继续以足够的电流量供给电流，尽可能长时间地保持放电通道。但是，一般来讲，点火线圈从放电开始随着时间经过，内部能量持续降低，因此电流逐渐降低。另一方面，由于放电通道随着时间经过而伸长，所以要求电流逐渐增加。因此，如果为了形成长的放电通道而增加初始电流，则电流供需差增大，电力浪费增大。电力浪费使发热和成本增大，因此，必须控制放电初期的电流。
专利文献1中公开了一种使用两个点火开关、电容器和二极管，回收并消耗剩余电流的内燃机点火装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-193622号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在专利文献1所公开的技术中，能够抑制消耗电路的电流，但在消耗电路的开始工作后的任意时期不能停止消耗电路。因此，不能供给本来需要的电流。而且，由于在消耗电路中消耗了所产生的电流，因此发热量增大。其结果，需要冷却应对部件，存在点火线圈的体积增大和成本增加的问题。
本发明的目的在于，考虑到上述的问题点，抑制点火线圈的体积增大，同时抑制内燃机的点火不良。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题，实现本发明的目的，本发明的控制内燃机的内燃机控制装置，其中内燃机具有初级线圈、切断初级线圈的通电后产生电动势的次级线圈和与次级线圈连接的火花塞。该内燃机控制装置包括控制初级线圈的通电的第一通电控制电路、以及与第一通电控制电路并联连接的控制初级线圈的通电的第二通电控制电路。内燃机控制装置还包括点火控制部，其在接通第一通电控制电路和第二通电控制电路后进行控制，以在第一通电控制电路的通电关断时机与第二通电控制电路的通电关断时机之间设置时间差。点火控制部在火花塞的放电结束之前进行第一通电控制电路和第二通电控制电路的通电关断时机的设置。
发明的效果
根据上述结构的内燃机控制装置，能够在抑制点火线圈的体积增大的同时抑制内燃机的点火不良。
另外，上述以外的技术问题、结构及效果通过以下的实施方式的说明将变得明确。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的内燃机的基本结构例子的整体结构图。
图2是说明本发明的第一实施方式的火花塞的局部放大图。
图3是说明本发明的第一实施方式的内燃机的控制装置的功能结构的功能框图。
图4是说明本发明的第一实施方式的内燃机的运转状态与火花塞周围的气体流速的关系的图。
图5的A、B是说明本发明的第一实施方式的火花塞的电极间的放电通道与流速的关系的图。
图6是说明包括现有的点火线圈的电路的图。
图7是表示说明现有的放电控制中的向点火线圈输入的控制信号与输出的关系的时序图的一例的图。
图8是说明包括本发明的第一实施方式的点火线圈的电路的图。
图9是表示本发明的第一实施方式的放电控制中的向点火线圈输入的控制信号与输出的关系的时序图的第一例的图。
图10是表示本发明的第一实施方式的放电控制中的向点火线圈输入的控制信号与输出的关系的时序图的第二例的图。
图11是表示本发明的第一实施方式的放电控制中的向点火线圈输入的控制信号与输出的关系的时序图的第三例的图。
图12是表示本发明的第一实施方式的放电控制中的向点火线圈输入的控制信号与输出的关系的时序图的第四例的图。
图13是表示本发明的第一实施方式的放电控制中的向点火线圈输入的控制信号与输出的关系的时序图的第五例的图。
图14是说明包括本发明的第二实施方式的点火线圈的电路的图。
具体实施方式
1.第一实施方式
以下，对本发明的第一实施方式的内燃机控制装置进行说明。其中，对于在各图中共通的部件标注相同的附图标记。
(内燃机系统)
首先，对本实施方式的内燃机系统的结构进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式的内燃机的基本结构例子的整体结构图。
图1所示的内燃机100既可以是单缸也可以具有多个气缸，但在实施方式中以具有四个气缸的内燃机100为例进行说明。如图1所示，在内燃机100中，从外部吸引的空气流经空气净化器110、进气管111、进气歧管112。通过进气歧管112后的空气在进气阀151打开时流入各气缸150。流入各气缸150的空气量由节流阀113进行调节。由节流阀113调节的空气量由流量传感器114测定。
在节流阀113上设置有检测出节流阀的开度的节流阀开度传感器113a。由节流阀开度传感器113a检测出的节流阀113的开度信息被输出至控制装置(Electronic ControlUnit：电子控制器单元)1。
在本实施方式中，作为节流阀113，应用由电动机驱动的电子节流阀。但是，作为本发明的节流阀，只要能够适当地调节空气的流量，也可以应用其他方式的节流阀。
由进气温度传感器115检测出流入各气缸150的气体的温度。
在安装于曲柄轴123上的环形齿轮120的径向外侧设置有曲柄角传感器121。曲柄角传感器121检测曲柄轴123的旋转角度。在本实施方式中，曲柄角传感器121检测出在每个10度及每个燃烧周期的曲柄轴123的旋转角度。
在气缸盖的水套(未图示)上设置有水温传感器122。水温传感器122检测内燃机100的冷却水的温度。
另外，在车辆上设置有检测加速踏板125的位移量(踩踏量)的加速器位置传感器(Accelerator Position Sensor APS：加速器位置传感器)126。加速器位置传感器126检测出驾驶员的要求扭矩。由加速器位置传感器126检测出的驾驶员的要求转矩被输出至后述的控制装置1。控制装置1根据该要求转矩来控制节流阀113。
贮存在燃料箱130中的燃料被燃料泵131吸引和加压。被燃料泵131吸引和加压的燃料由设置在燃料配管133上的压力调节器132调节成规定的压力。而且，被调节成规定的压力的燃料从燃料喷射装置(喷射器)134喷射到各气缸150内。由压力调节器132调节压力后的多余燃料经由返回配管(未图示)返回到燃料箱130。
燃料喷射装置134的控制基于后述的控制装置1的燃料喷射控制部82的燃料喷射脉冲(控制信号)来进行。
在内燃机100的气缸盖(未图示)上设置有燃烧压传感器(Cylinder PressureSensor：CPS，也称为缸压传感器)140。燃烧压传感器140设置在各气缸150内，检测气缸150内的压力(燃烧压)。燃烧压传感器140例如采用压电式或表式的压力传感器。由此，能够在大的温度范围检测出气缸150内的燃烧压(缸压)。
在各气缸150上安装有排气阀152和排气歧管160。如果排气阀152打开，则排出气体从气缸150排出到排气歧管160。排气歧管160将燃烧后的气体(排出气体)排出到气缸150的外侧。在排气歧管160的排气侧设置有三元催化器161。三元催化器161净化排出气体。由三元催化器161净化后的排出气体排出到大气中。
在三元催化器161的上游侧设置有上游侧空燃比传感器162。上游侧空燃比传感器162连续地检测从各气缸150排出的气体的空燃比。
另外，在三元催化器161的下游侧设置有下游侧空燃比传感器163。下游侧空燃比传感器163在理论空燃比附近输出开关性的检测信号。本实施方式的下游侧空燃比传感器163是O2传感器。
在各气缸150的上部分别设有火花塞200。火花塞200通过放电(点火)产生火花，该火花点燃气缸150内的空气和燃料的混合气体。由此，在气缸150内发生爆炸，活塞170被推下。通过活塞170被推下，曲柄轴123旋转。在火花塞200上连接有生成供给火花塞200的电能(电压)的点火线圈300。
来自上述节流阀开度传感器113a、流量传感器114、曲柄角传感器121、加速器位置传感器126、水温传感器122、燃烧压传感器140等各种传感器的输出信号被输出到控制装置1。控制装置1根据来自这些各种传感器的输出信号，检测内燃机100的运转状态。控制装置1对向气缸150内送出的空气量、来自燃料喷射装置134的燃料喷射量、火花塞200的点火时间等进行控制。
(火花塞)
接着，参照图2对火花塞200进行说明。
图2是说明火花塞200的局部放大图。
如图2所示，火花塞200具有中心电极210和外侧电极220。中心电极210经由绝缘体230被插座(未图示)支承。由此，中心电极210被绝缘。外侧电极220接地。
如果在点火线圈300(参照图1)中产生电压，则对中心电极210施加规定的电压(在本实施方式中，例如20000V～40000V)。如果对中心电极210施加规定的电压，则在中心电极210和外侧电极220之间产生放电(点火)。而且，因放电产生的火花点燃气缸150内的空气和燃料的混合气体。
另外，引起气缸150内的气体成分的绝缘击穿而产生放电(点火)的电压根据存在于中心电极210和外侧电极220之间的气体(GAS)的状态或气缸150的缸内压力而变动。将产生放电的电压称为绝缘击穿电压。
火花塞200的放电控制(点火控制)由后述的控制装置1的点火控制部83来进行。
(控制装置的硬件结构)
接着，说明控制装置1的硬件的整体结构。
如图1所示，控制装置1包括：模拟输入部10、数字输入部20、A/D(Analog/Digita，模数)转换部30、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)40、MPU(Micro-ProcessingUnit，微处理器)50、ROM(Read Only Memory，只读存储器)60、I/O(Input/Output，输入/输出)端口70和输出电路80。
来自节流阀开度传感器113a、流量传感器114、加速器位置传感器126、上游侧空燃比传感器162、下游侧空燃比传感器163、缸压传感器140、水温传感器122等各种传感器的模拟输出信号被输入模拟输入部10中。
A/D转换部30与模拟输入部10连接。输入到模拟输入部10的来自各种传感器的模拟输出信号在进行去噪等信号处理之后，由A/D转换部30转换成数字信号。然后，将由A/D转换部30转换后的数字信号存储在RAM40中。
来自曲柄角传感器121的数字输出信号被输入到数字输入部20中。
I/O端口70与数字输入部20连接。被输入到数字输入部20中的数字输出信号经由I/O端口70存储在RAM40中。
存储在RAM40中的各输出信号由MPU50进行运算处理。
MPU50执行存储在ROM60中的控制程序(未图示)，从而按照控制程序对存储在RAM40中的输出信号进行运算处理。MPU50按照控制程序计算出规定驱动内燃机100的各执行器(例如节流阀113、压力调节器132、火花塞200等)的动作量的控制值，并将该控制值暂时存储在RAM40中。
将规定存储在RAM40中的执行器的动作量的控制值经由I/O端口70输出至输出电路80。
在输出电路80中设置有以下的功能等：根据来自各种传感器(例如缸压传感器140)的输出信号进行内燃机的整体控制的整体控制部81(参照图3)；控制燃料喷射装置134的柱塞杆(未图示)的驱动的燃料喷射控制部82(参照图3)；和控制施加于火花塞200的电压的点火控制部83(参照图3)。
(控制装置的功能块)
接着，参照图3说明控制装置1的功能结构。
图3是说明控制装置1的功能结构的功能框图。
控制装置1的各功能是通过MPU50执行存储在ROM60中的控制程序，由此作为输出电路80中的各种功能而实现的。输出电路80中的各种功能例如有燃料喷射控制部82对燃料喷射装置134的控制、点火控制部83对火花塞200的放电控制。
如图3所示，控制装置1的输出电路80包括：整体控制部81、燃料喷射控制部82和点火控制部83。
(整体控制部)
整体控制部81与加速器位置传感器126和缸压传感器140(CPS)连接，接收来自加速器位置传感器126的要求转矩(加速信号S1)和来自缸内压力传感器140的输出信号S2。整体控制部81根据来自缸内压力传感器140的输出信号S2的规定的校正期间进行校正。
整体控制部81根据来自加速器位置传感器126的要求转矩(加速信号S1)和来自缸压传感器140的输出信号S2，进行料喷射控制部82和点火控制部83的整体控制。
(燃料喷射控制部)
燃料喷射控制部82与判别内燃机100的各气缸150的气缸判别部84、测量曲柄轴123的曲轴角的角度信息生成部85、测量发动机转速的转速信息生成部86连接。燃料喷射控制部82接收来自气缸判别部84的气缸判别信息S3、来自角度信息生成部85的曲柄角度信息S4和来自转速信息生成部86的发动机转速信息S5。
另外，燃料喷射控制部82与测量吸入气缸150内的空气的进气量的进气量测量部87、测量发动机负荷的负荷信息生成部88、测量发动机冷却水的温度的水温测量部89连接。燃料喷射控制部82接收来自进气量测量部87的进气量信息S6、来自负荷信息生成部88的发动机负荷信息S7和来自水温测量部89的冷却水温度信息S8。
燃料喷射控制部82根据所接收到的各信息，计算从燃料喷射装置134喷射的燃料的喷射量和喷射时间。然后，燃料喷射控制部82将根据计算出的燃料的喷射量和喷射时间而生成的燃料喷射脉冲S9发送至燃料喷射装置134。
(点火控制部)
除了整体控制部81以外，点火控制部83还与气缸判别部84、角度信息生成部85、转速信息生成部86、负荷信息生成部88以及水温计测部89连接，接收来自它们的各信息。
点火控制部83根据所接收到的各信息，计算出对点火线圈300的初级线圈310(参照图8)通电的电流量(通电角)、通电开始时间、和切断对初级线圈310通电的电流的时间(点火时间)。
点火控制部83根据计算出的通电量、通电开始时间和点火时间，向点火线圈300的初级线圈310输出通电信号SA，由此进行火花塞200的放电控制(点火控制)。
(内燃机的运转状态与火花塞周围的气体流速的关系)
接着，参照图4说明内燃机100的运转状态与火花塞200周围的气体流速的关系。
图4是说明内燃机100的运转状态与火花塞200周围的气体流速的关系的图。
如图4所示，一般而言，发动机转速和负荷越高，气缸150内的气体流速越大，火花塞200周围的气体流速增大。因此，在发动机转速和/或负荷高的情况下，气体在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间高速流动。
另外，在进行排气再循环(EGR：Exhaust Gas Recirculation)的内燃机100中，根据发动机转速与负荷的关系，例如如图4所示地设定EGR率。另外，越扩大将EGR率设定得更高的高EGR区域，越能实现低燃耗和低排放。但是，在高EGR区域中，由于火焰核生长的概率降低，因此，在火花塞200中容易发生点火不良。
(火花塞的电极间的放电通道和流速的关系)
接着，参照图5的A、B，说明火花塞的电极间的放电通道和流速的关系。
图5的A、B是说明火花塞的电极间的放电通道和流速的关系的图。
如图5的A、B所示，如果在火花塞200的中心电极210和外侧电极220之间产生绝缘击穿，则在流经电极210、220之间的电流达到一定值以下的期间，在电极210、220之间形成放电通道211。如果可燃气体与该放电通道211接触，则火焰核生长直至燃烧。放电通道211由于受到电极210、220之间的气体流动的影响而移动，因此，如图5的A所示，形成气体流速越高则在短时间内越长的放电通道211。另一方面，如图5的B所示，气体流速越低，放电通道211越短。
在内燃机100以高EGR率运转的情况下，即使可燃气体与放电通道211接触，火焰核生长的概率也降低。因此，必须增加可燃气体与放电通道211接触的机会。如上所述，通过击穿气体的绝缘而生成放电通道211。因此，如果维持放电通道211所需的电流固定，则为了维持放电通道211，必须根据放电通道211的长度供给电力。
在气体流速高的情况下，进行点火线圈300的通电控制，以在短时间内从点火线圈300向火花塞200输出大的电力。由此，能够形成图5的A所示的长放电通道211。其结果，放电通道211能够获得与广大空间接触的机会。
另一方面，在气体流速低的情况下，进行点火线圈300的通电控制，以从点火线圈300向火花塞200长时间持续地输出小的电力。由此，能够维持图5的B所示的短的放电通道211的形成。其结果，放电通道211能够在更长的时间内获得与通过火花塞200的电极附近的气体的接触机会。
(现有的点火线圈的电路)
接着，参照图6对现有的点火线圈进行说明。
图6是说明包括现有的点火线圈的电路的图。
图6所示的电路400具有点火线圈300。点火线圈300包括按照规定的匝数卷绕的初级线圈310和按照比初级线圈310多的匝数卷绕的次级线圈320。
初级线圈310的一端与直流电源330连接。由此，对初级线圈310施加规定的电压(例如12V)。初级线圈310的另一端与点火器(通电控制电路)340的集电极(C)端子连接，并且经由点火器340接地。点火器340使用晶体管、场效应晶体管(Field Effect Transistor：FET)等。
点火器340的基极(B)端子与点火控制部83连接。从点火控制部83输出的通电信号SA被输入至点火器340的基极(B)端子。如果向点火器340的基极(B)端子输入通电信号SA，则点火器340的集电极(C)端子与发射极(E)端子之间变成通电状态，电流在集电极(C)端子与发射极(E)端之间流动。由此，从点火控制部83经由点火器340向点火线圈300的初级线圈310输出通电信号SA。其结果，电流流过初级线圈310并蓄积电力(电能)。
如果来自点火控制部83的通电信号SA的输出停止，则流过初级线圈310的电流被切断。其结果，在次级线圈320中产生与线圈相对于初级线圈310的匝数比对应的高压。
在次级线圈320中产生的高压被施加在火花塞200的中心电极210(参照图5的A、B)上。由此，在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间产生电位差。如果在该中心电极210与外侧电极220之间产生的电位差气体(气缸150内的混合气体)的绝缘击穿电压Vm以上，则气体成分被绝缘击穿，在中心电极210与外侧电极220之间产生放电。其结果，进行对燃料(混合气体)的点火(点火)。目前，根据以上所说明的电路400的动作，使用通电信号SA来控制点火线圈300的通电。
(现有的火花塞的放电控制)
接着，参照图7对现有的火花塞的放电控制进行说明。
图7是表示说明现有的放电控制中的向点火线圈输入的控制信号与输出的关系的时序图的一例的图。
图7所示的时序图是在气体流速高的情况下使用点火线圈300使火花塞200放电时的一例。在图7中表示了从点火控制部83输出的通电信号SA、与该通电信号SA相应地流向初级线圈310的初级电流I1、蓄积在点火线圈300中的电能E、流向次级线圈320的次级电流I2、以及在次级线圈320中产生的次级电压V2的关系。另外，次级电流I2与次级电压V2的测定点在图6所示的火花塞200与点火线圈300之间。另外，初级电流I1的测定点在直流电源330与点火线圈300之间。
如图7所示，如果通电信号SA变为HIGH，则点火器340对初级线圈310通电，初级电流I1上升。在初级线圈310的通电中，点火线圈300内的电能E随着时间而上升。另外，在初级线圈310的通电中，次级电流I2不流过次级线圈320，不进行火花塞200中的放电。因此，在初级线圈310的通电中，火花塞200为无放电状态a。
之后，如果通电信号SA变为LOW，则点火器340切断初级线圈310的通电。由此，向次级线圈320产生电动势，开始从点火线圈300向火花塞200供给电能E。如果火花塞200的电极210、220之间的绝缘被击穿，则开始火花塞200的放电(首次放电)。带有这种绝缘击穿的火花塞200的放电被称为电容放电。即，如果火花塞200的电极210、220之间的绝缘被击穿，则开始电容放电b。
在火花塞200的放电开始后，点火线圈300内的电能E随着时间而减少，维持火花塞200的放电。没有这种绝缘击穿的火花塞200的放电被称为感应放电。
电容放电时次级电流I2大幅上升。因该电容放电产生的次级电流I2在短时间内结束。如果开始火花塞200的放电并在电极间形成放电通道，则次级电流I2急剧下降，在之后的感应放电时随着时间而减少。即，随着从感应放电初期c到感应放电后期d，次级电流I2逐渐减少。
放电通道211随着气体的流动而伸长，因此，电极210、220之间的电阻上升。其结果，次级电压V2随着时间经过而上升，此时，根据存在于火花塞200的电极210、220之间的气体的流速，维持放电通道211所需的次级电流I2的大小发生变化。
如果次级电流I2进入从维持放电通道211所需的最低值至在火花塞200中不能放电的最大值(不包含最大值)的范围，则火花塞200反复进行放电通道211的吹灭和再放电(电容放电b)。另外，放电通道211的吹灭是指火花塞200处于无放电状态a。在图7所示的例子中，初次放电为一次，再放电为三次，电容放电次数合计为四次。
如果点火线圈300内的电能E减少，则次级电流I2随之降低。次级电流I2变为不能放电的最大值以下。
(第一实施方式的点火线圈的电路)
接着，参照图8对包括第一实施方式的点火线圈300的电路401进行说明。
图8是说明包括第一实施方式的点火线圈300的电路401的图。
如图8所示，电路401具有点火线圈300。点火线圈300包括按照规定的匝数卷绕的初级线圈310和按照以比初级线圈310多的匝数卷绕的次级线圈320。
初级线圈310的一端与直流电源330连接，由此，对初级线圈310施加规定的电压(例如12V)。初级线圈310的另一端与第一点火器(第一通电控制电路)340和第二点火器(第二通电控制电路)341的集电极(C)端子连接。
第一点火器340的发射极(E)端子经由内部电阻Ra接地。第二点火器341的发射极(E)端子经由内部电阻Rb和附加电阻Rc接地。第一点火器340和第二点火器341的基极(B)端子分别与点火控制部83连接。从点火控制部83输出的通电信号SA和SB被输入到第一点火器340和第二点火器341的基极(B)端子。
如果通电信号SA被输入到第一点火器340的基极(B)端子，则第一点火器340的集电极(C)端子与发射极(E)端子之间变成通电状态。其结果，电流流过集电极(C)端子与发射极(E)端子之间。由此，向点火线圈300的初级线圈310输出通电信SA，电流流过初级线圈310并蓄积电力(电能)。
另外，如果向第二点火器341的基极(B)端子输入通电信号SB，则第二点火器341的集电极(C)端子与发射极(E)端子之间变成通电状态。其结果，电流流过集电极(C)端子与发射极(E)端子之间。由此，向点火线圈300的初级线圈310输出通电信号SB，电流流过初级线圈310并蓄积电力(电能)。
如果来自点火控制部83的通电信号SA或通电信号SB的输出停止而流过初级线圈310的电流被切断，则在次级线圈320中产生与线圈相对于初级线圈310的匝数比对应的高压。
在次级线圈320中产生的高压被施加到火花塞200的中心电极210(参照图5的A、B)。由此，在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间产生电位差。如果在该中心电极210与外侧电极220之间产生的电位差变为气体(气缸150内的混合气体)的绝缘击穿电压Vm以上，则气体成分被绝缘击穿，在中心电极210和外侧电极220之间产生放电。其结果，进行对燃料(混合气体)的点火(点燃)。此处，将初级线圈310的另一端与接地之间的电阻作为初级电阻。初级电阻的电阻值R1因第一点火器340和第二点火器341的通电状态而变化。
(向点火线圈输入的控制信号和输出)
接着，对向第一实施方式的点火线圈输入的控制信号和输出的关系进行说明。
图9是表示说明向电路401的点火线圈300输入的控制信号和输出的关系的时序图的第一例的图。
在图9所示的时序图中，图8所示的电阻Ra、Rb、Rc满足式(1)的关系。
Ra＝Rb＝Rc＝1…式(1)
在这种情况下，在通电信号SA为OFF且通电信号SB为ON的情况下，初级电阻的电阻值R1为“2”(R1＝2)。另一方面，在通电信号SA为ON且通电信号SB为OFF情况下，初级电阻的电阻值R1为“1”(R1＝1)。
如果通电信号SA或通电信号SB从ON变为OFF，则初级电阻的电阻值R1为无限大。而且，电阻值R1的变化成为初级电流的变化，在次级线圈320中产生与线圈相对于初级线圈310的匝数比对应电压和电流。
蓄积在初级线圈310中的初级能量由初级电流I1决定。在初级电压恒定的情况下，初级电流I1与初级电阻成反比。因此，如果初级电阻的电阻值R1小，则初级能量增大，如果初级电阻的电阻值R1大，则初级能量减少。将初级能量转换成电压并传递到次级。因此，如果初级能量大，则次级能量增大，如果初级能量小，则次级能量减少。
假设火花塞200的电极210、220之间的距离恒定且放电通道211的长度恒定，则次级电压(V2)与次级电阻的电阻值恒定。此时的次级能量为次级电流I2的积分。于是，初级电阻的电阻值R1与次级能量存在比例关系。
图10是表示说明向电路401的点火线圈300输入的控制信号与输出的关系的时序图的第二例的图。
在图10的左侧的时序图中，图8所示的电阻Ra、Rb、Rc满足上述式(1)的关系。在此情况下，如果通电信号SA为ON且通电信号SB为ON，则初级电阻的电阻值R1为“0.66”(R1＝0.66)。如图10的左侧的时序图所示，因初级电阻的电阻值R1降低，次级电流I2与次级能量增大。
在图10的右侧的时序图中，图8所示的电阻Ra、Rb、Rc满足式(2)和式(3)的关系。
Ra＝Rb＝1…式(2)
Rc＝0…式(3)
在此情况下，如果通电信号SA为ON且通电信号SB为ON，则初级电阻的电阻值R1为“0.5”(R1＝0.5)。如图10的右侧的时序图所示，因初级电阻的电阻值R1降低，次级电流I2与次级能量增大。
图11是表示说明向电路401的点火线圈300输入的控制信号与输出的关系的时序图的第三例的图。
在图11的左侧的时序图中，图8所示的电阻Ra、Rb、Rc满足上述式(2)和式(3)的关系。在此情况下，如果通电信号SA为ON且通电信号SB为ON，则初级电阻的电阻值R1为“0.5”(R1＝0.5)。另外，如果通电信号SA为OFF且通电信号SB为ON，则初级电阻的电阻值R1为“1”(R1＝1)。
在图11所示的火花塞200的放电控制中，在切断(OFF)通电信号SA并经过适当的时间后，切断通电信号SB。由此改变初级电阻的电阻值R1。另外，在图11的左侧的时序图和右侧的时序图中，切断通电信号SB的时间不同。其结果，电阻值R1的变化时间不同。另外，切断通电信号SB的时间均为再放电开始之前。
在图11所示的火花塞200的放电控制中，通过改变初级电阻的电阻值R1来控制点火线圈300的通电，使得与初级能量重叠地释放次级能量。由此，能够降低从火花塞200的放电开始到初级电流I1变为0的时刻为止的次级电流I2(次级能量)。其结果，能够减小电流供需差，并且能够防止无用的电力增大而抑制发热。因此，由于能够削减冷却应对部件，因此，能够抑制点火线圈300的容积增大和成本增加。另外，利用从火花塞200的放电开始到初级电流I1变为0的时刻为止的次级电流I2，能够确保可维持放电通道211的电流量，因此能够抑制点火不良。
图12是表示说明向电路401的点火线圈300输入的控制信号与输出的关系的时序图的第四例的图。
在图12的左侧的时序图中，图8所示的电阻Ra、Rb、Rc满足上述式(1)的关系。在此情况下，如果通电信号SA为ON且通电信号SB为ON，则初级电阻的电阻值R1为“0.66”(R1＝0.66)。另外，如果通电信号SA为OFF且通电信号SB为ON，则初级电阻的电阻值R1为“2”(R1＝2)。
在图12所示的火花塞200的放电控制中，在切断通电信号SA并经过适当的时间后，切断通电信号SB。由此，改变初级电阻的电阻值R1。另外，在图12的左侧的时序图和右侧的时序图中，切断通电信号SB的时间不同。其结果，电阻值R1的变化时间不同。另外，切断通电信号SB的时间均为再放电开始之前。
在图12所示的火花塞200的放电控制中，通过改变初级电阻的电阻值R1，控制点火线圈300的通电，使得与初级能量重叠地释放次级能量。由此，能够降低从火花塞200的放电开始到初级电流I1变为0的时刻为止的次级电流I2(次级能量)。其结果，能够减小电流供需差，并且能够防止无用的电力增大而抑制发热。因此，由于能够削减冷却应对部件，因此，能够抑制点火线圈300的容积增大和成本增加。另外，利用从火花塞200的放电开始到初级电流I1变为0的时刻为止的次级电流I2，能够确保可维持放电通道211的电流量，因此能够抑制点火不良。
图13是表示说明向电路401的点火线圈300输入的控制信号与输出的关系的时序图的第五例的图。
在图13的左侧的时序图中，图8所示的电阻Ra、Rb、Rc满足上述式(1)的关系。在此情况下，如果通电信号SA为ON且通电信号SB为ON，则初级电阻的电阻值R1为“0.66”(R1＝0.66)。另外，如果通电信号SA为ON且通电信号SB为OFF，则初级电阻的电阻值R1为“1”(R1＝1)。
在图13所示的火花塞200的放电控制中，在切断通电信号SB并经过适当的时间后，切断通电信号SA。由此，改变初级电阻的电阻值R1。另外，在图13的左侧的时序图和右侧的时序图中，切断通电信号SA时间不同。其结果，电阻值R1的变化时间不同。另外，切断通电信号SA的时间均为再放电开始之前。
在图13所示的火花塞200的放电控制中，通过改变初级电阻的电阻值R1来控制点火线圈300的通电，使得与初级能量重叠地释放次级能量。由此，能够降低从火花塞200的放电开始到初级电流I1变为0的时刻为止的次级电流I2(次级能量)。其结果，能够减小电流供需差，并且能够防止无用的电力增大而抑制发热。因此，由于能够削减冷却应对部件，因此，能够抑制点火线圈300的容积增大和成本增加。另外，利用从火花塞200的放电开始到初级电流I1变为0的时刻为止的次级电流I2，能够确保可维持放电通道211的电流量，因此能够抑制点火不良。
如参照图4所说明的那样，根据内燃机100的运转状态(发动机的工作条件)，火花塞200的电极210、220之间的燃料气体的状态不同。要求能量或能量的时间分配随之发生变化。作为燃料气体的状态的主要影响因素，例如能够举出流速与EGR率。
如果EGR率变高，则燃料气体中的惰性气体增加。因此，要求点火能量增大。例如，在低EGR率的情况下，在将点火器340、341的通电个数设定为1个且EGR率高的情况下，将点火器340、341的通电个数设定为2个。由此，能够降低点火能量的供需过与不足。另外，可以根据发动机的工作条件通过两档调节点火能量。其结果，能够同时兼顾降低耗电和改善点火性。
为了降低点火能量的供需的更大的过与不足，需要更细致地调节点火能量供给量。如图7的无放电状态a所示，能够根据将通电信号SA设为HIGH的时间来调节充电能量E。因此，通过调节通电信号SA的启动时间(充电开始时间)，能够不分档调节充电能量E，其结果，能够进行更细致的点火能量供给量的调节。
如图7的感应放电后期d所示，要求电压或电力的变化因流速不同而各异。因此，可以根据图4所示的流速，改变点火器340、341的通电顺序和通电时长。由此，能够调节点火能量的时间分配，并且以时间为单位调节点火能量的供需过与不足。
2.第二实施方式
以下，参照图14，对本发明的第二实施方式的内燃机控制装置进行说明。
图14是说明包括第二实施方式的点火线圈的电路的图。
第二实施方式的内燃机控制装置具有与第一实施方式的内燃机控制装置(控制装置1)相同的结构，不同点是包括点火线圈的电路。因此，在此，对第二实施方式的电路402进行说明，省略关于与第一实施方式重复的结构的说明。在图14中，对于与第一实施方式共通的结构标注相同的附图标记。
如图14所示，第二实施方式的电路402具有计时器电路342。计时器电路342与点火控制部83连接。另外，第一点火器340和第二点火器341的基极(B)端子分别与计时器电路342连接。
计时器电路342从点火控制部83接收通电信号SC。计时器电路342在从点火控制部83接收到了通电信号SC经过预定的第1时间之后，将通电信号SA输出到第一点火器340。另外，计时器电路342在从点火控制部83接收到了通电信号SC经过预定的第二时间之后，将通电信号SB输出到第二点火器341。第一时间与第二时间不同。
在第二实施方式中，由于具有计时器电路342，因此，能够使得与点火控制部83连接的信号线为一根。另外，与第一实施方式同样，能够降低从火花塞200的放电开始到初级电流I1变为0的时刻为止的次级电流I2(次级能量)。其结果，能够缩小电流供需差，并且能够防止电力浪费增大。另外，还能够削减冷却应对部件，因此能够抑制点火线圈300的容积增大和成本增加。而且，利用从火花塞200的放电开始到初级电流I1变为0的时刻为止的次级电流I2，能够确保可维持放电通道211的电流量，因此能够抑制点火不良。
3.总结
如以上说明的那样，上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)控制内燃机，包括：初级线圈(初级线圈310)；切断初级线圈的通电后产生电动势的次级线圈(次级线圈320)；和与次级线圈连接的火花塞(火花塞200)。该内燃机控制装置包括：控制初级线圈的通电的第一通电控制电路(第一点火器340)；与第一通电控制电路并联连接的、控制初级线圈的通电的第二通电控制电路(第二点火器341)；以及点火控制部(点火控制部83)。点火控制部在接通(ON)第一通电控制电路和第二通电控制电路之后进行控制，以在第一通电控制电路的通电关断时机和第二通电控制电路的通电关断时机设置时间差。点火控制部在火花塞的放电结束之前进行第一通电控制电路和第二通电控制电路的通电关断时机的设置。
由此，能够降低流过初级线圈的初级电流I1变为0的时刻之前的流过次级线圈的次级电流I2。其结果，能够缩小电流供需差，并且能够防止电力浪费增大从而抑制发热。因此，能够削减冷却应对部件，因此能够抑制初级线圈与次级线圈(点火线圈)的体积增大和成本增加。另外，由于能够确保可维持火花塞的放电通道的电流量，因此能够抑制点火不良。
另外，在上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)中，点火控制部(点火控制部83)在关断(OFF)第一通电控制电路(第一点火器340)之后且次级线圈(次级线圈320)中流动的次级电流I2变为0之前，关断第二通电控制电路(第二点火器341)的通电。由此，能够供给符合需要的次级电流I2，并且能够延长火花塞的放电通道。其结果，能够提高着火性。
另外，在上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)中，点火控制部(点火控制部83)在火花塞(火花塞200)的再放电开始之前实施第二通电控制电路的通电关断(OFF)。由此，能够供给符合需要的次级电流I2，并且能够延长火花塞的放电通道。其结果，能够提高着火性。
另外，在上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)中，第一通电控制电路(第一点火器340)和第二通电控制电路(第二点火器341)的通电电阻不同。由此，能够容易地进行根据需求的次级电流I2的可变，并且能够实现电流供需差的缩小。其结果，能够防止无用的电力增大从而抑制发热。
另外，在上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)中，点火控制部(点火控制部83)根据工作条件来改变执行通电的通电控制电路的个数。由此，能够实施与要求点火能量对应的放电，并且能够降低点火能量的供需的过与不足。另外，由于能够根据发动机的工作条件通过两档调节点火能量，因此能够同时兼顾耗电的降低和的点火性的改善。
另外，在上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)中，点火控制部(点火控制部83)根据工作条件来改变第一通电控制电路(第一点火器340)和第二通电控制电路(第二点火器341)的通电时长。由此，能够不分档调节充电能量。
另外，在上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)中，点火控制部(点火控制部83)根据工作条件来改变第一通电控制电路(第一点火器340)和第二通电控制电路(第二点火器341)的通电顺序。由此，能够根据因火花塞(火花塞200)的电极间的流速不同而各异的要求电压来调节点火能量的时间分配。其结果，能够以时间单位来调节点火能量的供需过与不足。
另外，在上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)中，点火控制部(点火控制部83)根据工作条件来改变第一通电控制电路(第一点火器340)和第二通电控制电路(第二点火器341)的通电时机。由此，根据因火花塞(火花塞200)的电极间的流速不同而各异的要求电压来调节点火能量的时间分配。其结果，能够以时间单位调节点火能量的供需的过与不足。
另外，在上述实施方式所涉及的内燃机(内燃机100)的控制装置(控制装置1)中，具有实施第一通电控制电路(第一点火器340)和第二通电控制电路(第二点火器341)的相位差控制的计时器电路。由此，能够将与点火控制部(点火控制部83)连接的信号线设为1根。
以上，对本发明的内燃机控制装置的实施方式及其作用效果进行了说明。但是，本发明的内燃机控制装置并不限于上述实施方式，在不脱离技术方案所述的发明要点的范围内能够进行各种变形实施。
另外，上述实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细说明的方式，并非限定于具有已说明的全部结构的方式。另外，可以将某一实施方式的结构的一部分替换为其他实施方式的结构，另外，也可以在某一实施方式的结构中添加其他实施方式的结构。另外，对于各实施方式的结构的一部分，可以追加、删除、替换其他的结构。
例如，在上述实施方式中，使用了第一点火器340和第二点火器341这两个点火器(通电控制电路)。但是，作为本发明的内燃机控制装置，也可以使用并联连接的三个以上的点火器(通电控制电路)。由此，能够根据需求更细致地控制次级电流I2的可变，并且能够缩小电流供需差。
附图标记说明
1…控制装置、10…模拟输入部、20…数字输入部、30…A/D转换部、40…RAM、50…MPU、60…ROM、70…I/O端口、80…输出电路、81…整体控制部、82…燃料喷射控制部、83…点火控制部、84…气缸判别部、85…角度信息生成部、86…转速信息生成部、87…进气量测量部、88…负荷信息生成部、89…水温测量部、100…内燃机、110空气净化器、111…进气管、112…进气歧管、113…节流阀、115…进气温度传感器、120…环形齿轮、123曲柄轴、125…加速踏板、130…燃料箱、131…燃料泵、132…压力调节器、133…燃料配管、134…燃料喷射装置、150…气缸、151…进气阀、152…排气阀、160…排气歧管、161…三元催化剂、170…活塞、200…火花塞、210…中心电极、211…放电通道、220…外侧电极、230…绝缘体、300…点火线圈、310…初级线圈、320…次级线圈、330…直流电源、340…第一点火器(第一通电控制电路)、341…第二点火器(第二通电控制电路)、342…计时器电路、400、401…电路。

Claims (9)

1.一种控制内燃机的内燃机控制装置，其中所述内燃机具有初级线圈、切断所述初级线圈的通电后产生电动势的次级线圈和与所述次级线圈连接的火花塞，所述内燃机控制装置的特征在于，包括：
控制所述初级线圈的通电的第一通电控制电路；
与所述第一通电控制电路并联连接的、控制所述初级线圈的通电的第二通电控制电路；和
点火控制部，其在接通所述第一通电控制电路和所述第二通电控制电路后进行控制，以在所述第一通电控制电路的通电关断时机与所述第二通电控制电路的通电关断时机之间设置时间差，
所述点火控制部在火花塞的放电结束之前进行所述第一通电控制电路和第二通电控制电路的通电关断时机的设置。
2.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述点火控制部，在关断所述第一通电控制电路的通电之后且所述次级线圈中流动的次级电流变为0之前，关断所述第二通电控制电路的通电。
3.如权利要求1或2所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述点火控制部在所述火花塞的再放电开始之前实施所述第二通电控制电路的通电关断。
4.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述第一通电控制电路和所述第二通电控制电路的通电电阻不同。
5.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述点火控制部根据工作条件来改变要通电的通电控制电路的个数。
6.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述点火控制部根据工作条件来改变所述第一通电控制电路和所述第二通电控制电路的通电时长。
7.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述点火控制部根据工作条件来改变所述第一通电控制电路和所述第二通电控制电路的通电顺序。
8.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述点火控制部根据工作条件来改变所述第一通电控制电路和所述第二通电控制电路的通电时机。
9.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，
具有实施所述第一通电控制电路和所述第二通电控制电路的相位差控制的计时器电路。
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