DE102017209576A1

DE102017209576A1 - Zündvorrichtung

Info

Publication number: DE102017209576A1
Application number: DE102017209576.8A
Authority: DE
Inventors: Kimihiko Tanaya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2018-05-17
Also published as: JP2018080580A; US20180135589A1; US10221824B2; JP6246300B1

Abstract

In einer Zündvorrichtung mit einer Hochspannungsverdrahtung wird die Zündvorrichtung, die das Auftreten ernsthafter Schäden aufgrund eines elektrischen Schlags verhindert und/oder mindert, bereitgestellt. In der Zündvorrichtung, die beinhaltet, eine Zündkerze (101), die eine Plasmaentladung erzeugt; eine DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102), die Wechselstrom zu der Zündkerze (101) ausgibt; eine Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103), die in einem anderen Gehäuse als demjenigen der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) angeordnet ist und Gleichstrom an die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) über eine Verdrahtung ausgibt; und einem Stromleistungsschalter (104), der die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) leitet und/oder unterbricht, unterbricht der Stromleistungsschalter (104) die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) zumindest einmal zwischen Zündvorgang und Zündvorang.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung, die hauptsächlich eine Plasmaentladung durch Wechselstrom (AC)-Leistung verwendet.
BESCHREIBUNG VERWANDTEN STANDS DER TECHNIK
In den letzten Jahren ist das Problem von Umweltschutz und Fossil-Brennstoffverknappung aufgekommen und es wird eine dringende Notwendigkeit, auch in der Automobilindustrie damit zurechtzukommen. Als ein Beispiel, dies anzugehen, gibt es ein Verfahren des dramatischen Verbesserns der Kraftstoffverbrauchsmenge durch Reduzieren eines Pumpverlustes durch Verwendung von Abgasrückführung (EGR, exhaus gas recirculation).
Jedoch ist verbranntes Gas, welches Abgas ist, unbrennbar und hat eine größere thermische Kapazität als diejenige von Luft; und entsprechend, falls eine große Menge verbrannten Gases wieder durch die EGR eingesaugt wird, gibt es das Problem, dass die Zündqualität und Verbrennungsqualität sich verschlechtern. Als eine der Lösungen dieses Problems ist eine Zündvorrichtung vorgeschlagen worden, die beispielsweise in Patentdokument 1 gezeigt ist, in der eine Corona-Entladung verwendet wird, um an vielen Punkten und mit einem breiten Bereich zu zünden, wodurch ein stabilerer Flammenkern gebildet werden kann und die Verbrennungsqualität stabilisiert werden kann.
Die in Patentdokument 1 offenbarte Zündvorrichtung wird verwendet, wodurch ein stabilerer Flammenkern im Vergleich zu einer konventionellen Zündspule gebildet werden kann und eine stabile Verbrennung selbst dann erhalten werden kann, wenn beispielsweise die vorgenannte Menge von EGR-Gas zugeführt wird. Daher, da mehr EGR zugeführt werden kann und ein Pumpverlust im Vergleich zu einer konventionellen Zündvorrichtung reduziert werden kann, indem beispielsweise die in Patentdokument 1 offenbarte Zündvorrichtung verwendet wird, kann ein Verbrennungsmotor erhalten werden, der die Kraftstoffverbrauchsmenge dramatisch verbessern kann.
Patentdokument 1: Japanische Übersetzung von PCT Anmeldung Nr. 2014-513760
In der in Patentdokument 1 offenbarten Zündvorrichtung sind ein Energiezufuhrabschnitt (Hochspannungs-Zufuhrvorrichtung) und eine Antriebsschaltung als verschiedene Pakete angeordnet und diese können durch Verdrahtung verbunden sein.
In der in Patentdokument 1 offenbarten Zündvorrichtung kann, wenn eine aus dem Energiezufuhrabschnitt zugeführte Spannung höher wird, eine Heraufstufungsrate aus der Antriebsschaltung an die Zündspule niedriger vermindert werden und kann ein der Zündspule zuzuführender Strom kleiner vermindert werden; und daher kann der Betrieb effizient durchgeführt werden.
Wenn jedoch die Spannung des mit der Antriebsschaltung verbundenen Stromenergieabschnitts durch Verdrahtung erhöht wird, kann ein elektrischer Schock und/oder ein Leck durch Beschichtungsbeeinträchtigung der Verdrahtung, einen Passungsdefekt eines Verbinders, eine Trennung oder dergleichen verursacht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das vorstehende Problem zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Auftreten von ernsthafter Beschädigung aufgrund eines elektrischen Schocks in einer Zündvorrichtung mit einer Hochspannungsverdrahtung, die einen elektrischen Schock verursachen kann, zu verhindern und/oder zu verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Zündvorrichtung bereitgestellt, welche beinhaltet: eine Zündkerze, die eine Plasmaentladung als Zündoperation, die zum Erzeugen von Verbrennung dient, erzeugt; eine DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (Wechselrichter), welche Gleichstrom (DC) in Wechselstrom umwandelt und den umgewandelten Wechselstrom zur Zündkerze ausgibt; eine Gleichstromversorgungsvorrichtung, die an einem anderen Gehäuse als demjenigen der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung angeordnet ist, den Gleichstrom erzeugt, der dazu dient, in Wechselstrom umgewandelt zu werden durch die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung und den, der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung zuzuführenden Strom über eine Verdrahtung ausgibt; und einen Stromleistungsschalter, welcher die Ausgabe der Gleichstromversorgungsvorrichtung leitet und/oder unterbricht. Der Stromleistungsschalter unterbricht die Ausgabe der Gleichstromversorgungsvorrichtung zumindest einmal zwischen Zündoperation und Zündoperation.
Gemäß der Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Zündvorrichtung: die Zündkerze, welche die Plasmaladung erzeugt; die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung, welche den Wechselstrom, in welcher der Gleichstrom in den Wechselstrom umgewandelt wird, zur Zündkerze ausgibt; die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung, die in einem anderen Paket als demjenigen der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung angeordnet ist, den Gleichstrom erzeugt, der dazu dient, durch die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung in den Wechselstrom umgewandelt zu werden, und den der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung zuzuführenden Gleichstrom über die Verdrahtung ausgibt; und den Stromleistungsschalter, der die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung leitet und/oder unterbricht. Der Stromleistungsschalter unterbricht die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung zumindest einmal zwischen Zündoperation und Zündoperation, wodurch ein kontinuierlicher elektrischer Schlag verhindert werden kann und das Auftreten eines ernsthaften Schadens verhindert und/oder verringert werden kann.
Die vorstehende und andere Aufgabe, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Betriebszeitdiagramms der Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des Betriebszeitdiagramms der Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Ansicht, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel der Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Ansicht, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel einer Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Betriebszeitdiagramms der Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Betriebsflussdiagramms der Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
8 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des Betriebsflussdiagramms der Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsform 1
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Zündvorrichtung in einem Verbrennungsmotor, der intermittente Verbrennung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung durchführt.
In 1 beinhaltet die Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung: eine Zündkerze 101; eine DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102, der Wechselstrom, der zum Erzeugung einer Plasmaentladung durch die Zündkerze 101 dient, liefert; eine Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103, die Gleichstrom an die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 liefert; einen Stromleistungsschalter 104, der Umschalten zwischen Unterbrechung und Leitung eines Ausgabestroms (Gleichstrom) der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 durchführt; und eine Steuervorrichtung 105, welche den Betrieb des Stromleistungsschalters 104 steuert.
Ein Hochfrequenz-Wechselstrom und Hochspannungsleistung kommen und gehen zwischen der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 und der Zündkerze 101. Entsprechend, um Strahlungsrauschen zu reduzieren und/oder um die Übertragungseffizienz des Stroms zu verbessern, müssen die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 und die Zündkerze 101 so nah wie möglich angeordnet sein, indem die Verdrahtung so kurz wie möglich gehalten wird.
Jedoch ist in dem Verbrennungsmotor mit der Zündvorrichtung wie etwa einem Fahrzeugmotor ein Raum nahe der Zündkerze klein; und entsprechend muss die Konfiguration dieser Vorrichtung minimiert werden, um die Vorrichtung, welche den Hochfrequenz-Wechselstrom und die Hochspannungsleistung ausgibt, nahe der Zündkerze anzuordnen.
Da nur Gleichstrom zwischen der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 und der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 kommt und geht und es wenig Möglichkeit eines Strahlungsrauschens, Stromübertragungsverlusts und dergleichen gibt, muss die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 nicht nahe der Zündkerze 101 angeordnet werden.
Daher sind die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 und die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 in unterschiedlichen Gehäusen angeordnet, ist die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 nahe der Zündkerze 101 angeordnet, ist die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 an einem wenig entfernten Ort angeordnet, der einen Raum gestattet, und sind diese durch Verdrahtung verbunden.
Der Stromleistungsschalter 104 ist im selben Gehäuse zusammen mit der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 angeordnet. Ein solcher geteilter Gehäusebereich wird durch einen gestrichelten Linienblock in 1 gezeigt. Dasselbe kann zu 4 und 5, die später zu beschreiben sind, gesagt werden.
Wie oben beschrieben, sind die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 und die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 in unterschiedlichen Gehäusen angeordnet und miteinander durch Verdrahtung verbunden; jedoch kann in dem Fall, bei dem eine Ausgangsspannung der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 hoch ist, beispielsweise in dem Fall, bei dem die Ausgangsspannung höher als 60 v ist, ein elektrischer Schlag verursacht werden.
Falls in einem Zustand, bei dem die Beschichtung der Verdrahtung beschädigt ist und/oder ein Verbindungsstecker der Verdrahtung nicht richtig eingesetzt ist, kann ein direkter Kontakt mit einem elektrischen Pfad entstehen. Bei Kontakt mit dem elektrischen Pfad wird ein elektrischer Schock empfangen und falls ein elektrischer Schockzustand lange Zeit andauert, kann ein ernsthafter Schaden auftreten.
Um den ernsthaften Schaden zu vermeiden, wird der Stromleistungsschalter 104 vor einem Ausgangsanschluss 110, durch welchen der durch die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 erzeugte Gleichstrom an die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 ausgegeben wird, angeordnet, das heißt zwischen der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 und dem Ausgangsanschluss 110.
Der Schaden aufgrund des elektrischen Schlags ist hauptsächlich eine Verbrennungsverletzung aufgrund eines Langzeit-Elektroschlags. Falls ein elektrischer Schlag durch kontinuierlichen Gleichstrom empfangen wird, kann ein Körper durch Muskelspasmen und dergleichen nicht bewegt werden und ein Entkommen aus dem Zustand des elektrischen Schlags kann nicht erfolgen und dies führt zu einem Langzeit-Elektroschlag und somit wird der Schaden ernst. Daher wird der Strom nicht kontinuierlich lange Zeit zugeführt, wird die auf einmal zuzuführende Zeit soweit als möglich verkürzt, und wird die Zeit, in welcher der Strom nicht zugeführt wird, sicher bereitgestellt, wodurch ein elektrischer Langzeitschlag verhindert wird und eine Chance zum Entkommen aus dem Zustand des elektrischen Schlags erzeugt werden kann, selbst falls der elektrische Schlag empfangen wird.
Der Betrieb des Stromleistungsschalters 104 wird unter Verwendung des Konfigurationsblockdiagramms von 1 und eines Zeitdiagramms von 2 beschrieben.
In 1 wird ein Pfad, durch welchen die Steuervorrichtung 5 ein Signal sendet, das den Stromleistungsschalter 104 steuert, als ein Pfad A angesehen; wird ein Pfad, durch welchen der Ausgangsanschluss 110, an welchen der Gleichstrom ausgegeben wird, mit der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 verbunden ist, als ein Pfad B angesehen; wird ein Pfad, durch welchen die Steuervorrichtung 5 ein Signal, das den Betrieb von t DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 bezeichnet, sendet, als ein Pfad C angesehen und wird ein Pfad, durch welchen die Außenseite der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 mit der Zündkerze 101 verbunden ist und ein Wechselstrom kommt und geht, als ein Pfad D angesehen.
In 2 ist jeder Zustand eines Spannungssignals des Pfads A, eines Spannungszustands des Pfads B, eines Spannungssignals des Pfads C und einer Stromausgabe des Pfads D in zeitlicher Abfolge gezeigt.
Die Steuervorrichtung 105 stellt einen Signalzustand des Pfades A auf einen Zustand von hoch (H) ein, so dass der Stromleistungsschalter 104 in einen Leitungszustand zu einem Zeitpunkt t1 übergeht. In Reaktion darauf wird der Stromleistungsschalter 104 leitend und wird eine Spannung im Pfad B erzeugt.
Die Steuervorrichtung 105 schaltet einen Signalzustand des Pfads C zu einem Zustand von hoch (H) zu einem Zeitpunkt t2 um, zu welchem die Spannung im Pfad B erzeugt wird und startet den Betrieb der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102. In Reaktion darauf fließt ein Wechselstrom im Pfad D und wird eine Plasmaentladung zwischen Elektroden der Zündkerze 101 erzeugt, um Kraftstoff im Motor zu verbrennen.
Die Steuervorrichtung 105 stellt den Signalzustand des Pfads C auf einen Zustand von niedrig (L) zu einem Zeitpunkt t3 ein, stoppt den Betrieb der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 und stoppt auch den Wechselstrom, der im Pfad D fließt.
Nach einer Weile, falls die Steuervorrichtung 105 den Signalzustand des Pfads (A) zu einem Zustand von niedrig (L) zu einem Zeitpunkt t4 einstellt, geht der Stromleistungsschalter 104 in einen Unterbrechungszustand und sinkt auch die Spannung des Pfads B ab. Ein solcher Zündbetrieb wird in einem vorbestimmten Zeitintervall wiederholt, wie beispielsweise in 2 gezeigt. Wie oben beschrieben unterbricht der Stromleistungsschalter 104 die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 zumindest einmal zwischen Zündoperation und Zündoperation.
Im oben Erwähnten, fungiert das Signal des Pfads C als eine Periode, in der der Wechselstrom im Pfad D fließt, das heißt eine Periode, in welcher die Plasmaentladung zwischen den Elektroden der Zündkerze erzeugt wird; jedoch, wie in 3 gezeigt, kann ein Signal eines Pfads A als eine Plasmaentladungsperiode fungieren. In diesem Fall startet zuerst die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 den Betrieb ab einem Zeitpunkt eines Timings t31; da jedoch der Gleichstrom nicht der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 zugeführt wird, fließt kein Wechselstrom in einem Pfad D.
Der Stromleistungsschalter 104 wird zu einem Zeitpunkt t32 leitend, der Wechselstrom beginnt, im Pfad D zur gleichen Zeit zu fließen, zu der eine Spannung in einem Pfad B erzeugt wird. Falls der Stromleistungsschalter 104 in einen Unterbrechungszustand zum Timing t33 übergeht, sinkt auch die Spannung des Pfads B ab und wird auch der Wechselstrom des Pfads D gestoppt. Daher kann gesagt werden, dass das Signal des Pfads A als die Plasmaentladungsperiode fungiert. Die Steuervorrichtung 105 stellt einen Signalzustand eines Pfads C auf einen Zustand von niedrig (L) zu einem Timing t34 und stoppt den Betrieb der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102.
In der tatsächlichen Vorrichtung weisen die Verdrahtung, die Schaltung, das Element und dergleichen Streukapazitätskomponenten auf; und entsprechend verbleibt die Spannung im Pfad B für eine Weile, selbst nachdem der Stromleistungsschalter 104 unterbrochen wird. Folglich ist dieses Verfahren gemäß 3 in einer Richtung, in der die Steuergenauigkeit einer Plasmaentladungszufuhrperiode im Vergleich zu derjenigen von 2 reduziert ist. Jedoch ist das Verfahren in einer Richtung, die als eine Periode zu verkürzen ist, in welcher die Spannung im Pfad B erzeugt wird, und es kann gesagt werden, dass dieses Verfahren sicherer ist.
Es wird nunmehr eine Beschreibung unter Verwendung eines spezifischen Beispiels gegeben. Eine in 4 gezeigte Vorrichtung wird zur Verwendung in Motorfahrzeugen verwendet und wird als eine Corona-Zündvorrichtung bezeichnet, die als eine Vorrichtung entwickelt ist, die für stabiles Zünden von Luftkraftstoffmischung in dem Motor dient.
Ähnlich zu 1 beinhaltet die in 4 gezeigte Zündvorrichtung: eine Zündkerze 101; einen Wechselrichter, der eine DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 ist; eine Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103; einen Stromleistungsschalter 104 und eine Steuervorrichtung 105. Zusätzlich beinhaltet die Zündvorrichtung eine Hochsetzdrossel 301, die eine Hochspannung erzeugt, die zum Erzeugen einer Corona-Entladung dient, unter Verwendung eines Ausgangsstroms der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102.
Die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 beinhaltet: einen Transformator 302, der aus einer ersten Primärwicklung 302a, einer zweiten Primärwicklung 302b und einer zweiten Sekundärwicklung 302c aufgebaut ist; einen ersten isolierten Gatter-Bipolar-Transistor (IGBT)_A 303a, der mit der Erdungs-(GND)-Seite der ersten Primärwicklung 302a verbunden ist; einen zweiten IGBT_B 303b, der mit der Erdungs(GND)-Seite der zweiten Primärwicklung 302b verbunden ist; einen Stabilisierungskondensator 304, der zum Stabilisieren von aus der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 zugeführtem Gleichstrom dient; eine Diode 305, die einen Rückwärtsfluss der in dem Stabilisierungskondensator 304 gespeicherten elektrischen Ladung verhindert; und eine Oszillatorschaltung 306, die ein Signal A, das ein Gatter des ersten IGBT_A 303a antreibt, und ein Signal B, das ein Gatter des zweiten IGBT_B 303b antreibt, auf Basis von Designationen der Steuervorrichtung 105 erzeugt.
Die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 beinhaltet: eine Drossel 308, die mit einer Batterie 307 verbunden ist; einen dritten IGBT_C 309, der Energetisierung der Drossel 308 steuert, einen Kondensator 310, der die verstärkte elektrische Ladung speichert; und eine Diode 311, die verhindert, dass die in den Kondensator 310 gespeicherte elektrische Ladung zurück zur Batterie 307 fließt; und dies bildet eine Heraufstufvorrichtung, die als ein „Gleichstromsteller“ bezeichnet wird.
Der Stromleistungsschalter 104 beinhaltet: einen p-Feldeffekttransistor (FET) 12, der zwischen der Hochspannungsseite des Kondensators 310 und einem Ausgangsanschluss 110 angeordnet ist; und einen Transistor 313, der ein Gatter des p-FET 312 steuert. Ein Widerstand 314 ist mit dem Ausgangsanschluss 110 verbunden, so dass ein Potential nicht undefiniert ist, wenn der Ausgangsanschluss 110 in einem Zustand der Nicht-Verbindung und des Flottierens ist.
Die Beschreibung wird ab einem Zustand gestartet, bei dem eine Spannung der Batterie 307 durch den Gleichstromsteller in der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 verstärkt wird und die verstärkte elektrische Ladung im Kondensator 310 gespeichert wird. Weiterhin, um es spezifischer zu machen, wird die Beschreibung nunmehr unter Verwendung numerischer Werte durchgeführt; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf numerische Werte beschränkt, die in der Ausführungsform verwendet werden.
Die Batteriespannung wird durch den Gleichstromsteller in der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 auf 100 V verstärkt. Daher wird der Kondensator 310 auf etwa 100 V aufgeladen. Die Steuervorrichtung 105 überwacht diese Spannung als VL; und falls die Spannung unter einem vorbestimmten Wert fällt, beispielsweise 80 V, wird der Gleichstromsteller dazu gebracht, so zu arbeiten, dass der Kondensator 310 konstant auf etwa 100 V aufgeladen ist.
Der Betrieb wird unter Verwendung des Konfigurationsdiagramms von 4 und des Zeitdiagramms von 2 beschrieben. Übrigens repräsentieren Signale A bis F Signale, die aus jedem Bestandteilselement ausgegeben werden und/oder an jedem Bestandteilselement eingegeben werden. Die Steuervorrichtung 105 stellt einen Zustand des Signals D zu einem Timing t1 auf hoch (H) ein. Das Signal D ist ein Signal, das eine Basis des Transistors 313 steuert. Da das Gatter des p-FET 312 in einen Zustand von niedrig (L) geht, wird der p-FET 312 eingeschaltet und geht in einen Leitungszustand über und der Pfad B wird zu etwa 100 V, welches dasselbe Potential wie die Entladungsspannung des Kondensators 310 ist.
Die Steuervorrichtung 105 stellt einen Zustand des Signals E auf hoch (H) so ein, dass die Oszillatorschaltung 306 zu einem Timing t2 in einem Zustand arbeitet, in welchem der Pfad B zu etwa 100 V wird. Die Oszillatorschaltung 306 startet den Betrieb und startet die Ausgabe des Signals A und des Signals B, die in umgekehrter Beziehung zueinander stehen. Weiterhin steuert die Steuervorrichtung 105 die Oszillatorschaltung 30 über 6 das Signal F, so dass ein Osziallationszyklus zu einer Resonanzfrequenz zwischen der Hochsetzdrossel 301 und einer Streukapazität der Zündkerze 101 wird, beispielsweise 100 kHz.
Falls die Signale A und B abwechselnd hoch (H) und niedrig (L) wiederholen, fließt ein Primärstrom abwechselnd in der ersten Primärwicklung 302a und der zweiten Primärwicklung 302b und wird in Reaktion darauf ein Wechselstrom in der Sekundärwicklung 302c induziert, den drei, den Transformator 302 aufbauenden Wicklungen.
Falls der Wechselstrom bei der oben erwähnten Resonanzfrequenz zugeführt wird, wird eine Wechselhochspannung bei einer Hochspannungselektrode 101a der Zündkerze 101 erzeugt und wird ein Entladungsplasma zwischen der Hochspannungselektrode 101a und der Erdungs-(GND)-Elektrode 101b erzeugt, um den Kraftstoff zu zünden.
Falls die Steuervorrichtung 105 den Zustand des Signals E auf niedrig (L) zu einem Timing t3 einstellt und den Betrieb der Oszillatorschaltung 306 stoppt, wird auch die Zufuhr des Signals A und des Signals B gestoppt und der Wechselstrom, der in einen Pfad D fließt, wird ebenfalls gestoppt. Sowohl das Signal A als auch das Signal B werden in einem Zustand von niedrig (L) gestoppt.
Nach einer Weile, falls die Steuervorrichtung 105 das Signal D auf einen Zustand von niedrig (L) zu einem Timing t4 einstellt, bei dem beispielsweise 100 µs nach Stoppbezeichnung der Oszillatorschaltung verstreichen, wird das Gatter des p-FET 312 zu einem Zustand von hoch (H), wird der p-FET 312 ausgeschaltet, geht der Pfad in einen Unterbrechungszustand und wird die Zufuhr von 100 V an den Pfad B gestoppt.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dieser Ausführungsform 1, da die Spannung nur erzeugt wird, wenn notwendig, im Pfad B, der auf der Oberfläche der Verdrahtung erscheint, und Strom nicht kontinuierlich lange Zeit zugeführt wird, kann eine sichere Zündvorrichtung bereitgestellt werden, in welcher bei in kontaktkommen mit einer elektrischen Leitung dies zu einem kurzzeitigen elektrischen Schlag führt und ein glattes Entkommen aus einem Elektroschlagzustand möglich ist.
Weiterhin ist der Stromleistungsschalter 104 im selben Gehäuse zusammen mit der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 angeordnet, wodurch ein kontinuierlicher elektrischer Schlag zuverlässig verhindert werden kann und das Auftreten eines ernsthaften Schadens verhindert und/oder reduziert werden kann.
Darüber hinaus leitet der Stromleistungsschalter 104 die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103, bevor die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 den Betrieb startet, der zum Ausgeben von Wechselstrom zur Zündkerze 101 dient, wodurch ein kontinuierlicher elektrischer Schlag verhindert werden kann und das Auftreten eines ernsthaften Schadens verhindert und/oder gemindert werden kann.
Zusätzlich leitet der Stromleistungsschalter 104 die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103, nachdem die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 den Betrieb startet, der zum Ausgeben von Wechselstrom zur Zündkerze 101 dient, wodurch ein kontinuierlicher elektrischer Schlag weiter verhindert werden kann und das Auftreten eines ernsthaften Schadens verhindert und/oder reduziert werden kann.
Zusätzlich unterbricht der Stromleistungsschalter 104 die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103, bevor die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 den Betrieb stoppt, der zum Ausgeben von Wechselstrom zur Zündkerze 101 dient, wodurch ein kontinuierlicher elektrischer Schock weiter verhindert werden kann und das Auftreten ernsthaften Schadens verhindert und/oder reduziert werden kann.
Übrigens unterbricht der Stromleistungsschalter 104 die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung, nachdem die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 den Betrieb stoppt, der zum Ausgeben von Wechselstrom zur Zündkerze 101 dient, wodurch ein kontinuierlicher elektrischer Schlag verhindert werden kann und das Auftreten ernsthaften Schadens verhindert und/oder verringert werden kann.
Ausführungsform 2
Die meisten Teile von Ausführungsform 2 weisen dieselbe Konfiguration wie diejenige der Zündvorrichtung von Ausführungsform 1 auf; jedoch stellt zusätzlich zur Konfiguration Ausführungsform 2 eine sichere Zündvorrichtung bereit, welche die Zerstörung der Vorrichtung und/oder ein Leck, durch eine Konfiguration so verhindern kann, dass festgestellt wird, ob der Stromleistungsschalter 104 eingestellt ist, in einem leitenden Zustand zu sein oder nicht, nach Bestätigen eines Verbindungszustands eines Pfads B.
Der Betrieb des Stromleistungsschalters 104 wird unter Verwendung eines Konfigurationsdiagramms von 5 und eines Zeitdiagramms von 6 beschrieben. Beispielsweise wie in 5 gezeigt, ist eine 5 Volt Stromversorgung 401 in einer DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 angeordnet. Ein Ausgang von 5 V ist mit dem Pfad B über eine Diode 402 verbunden. Die 5 Volt Stromversorgung 401 und die Diode 402 bilden eine Leitungsbeschädigungsvorrichtung, welche bestätigt, dass die Verdrahtung (Pfad), durch welchen der Ausgang der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 mit der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 verbunden ist, und ein Ergebnis der Leitungsbestätigung ausgibt. Übrigens repräsentieren in 5 dieselben Bezugszeichen wie jene, die in 4 gezeigt sind, identische oder entsprechende Teile.
Eine Steuervorrichtung 105 überwacht einen Spannungszustand CL eines Ausgangsanschlusses 110. Wie in 6 gezeigt, wird ein Spannungszustand CL etwa 100 V, wenn der Pfad B in einem verbundenen Zustand ist und ein p-FET 312 eingeschaltet ist und in einem Verbindungszustand ist; und der Spannungszustand CL wird 5 V, falls der p-FET 312 ausgeschaltet ist und ist in einem Unterbrechungszustand. Falls der Pfad B in einem Unterbrechungszustand ist, wird der Spannungszustand CL 100 v, wenn der p-FET 312 in einem Leitungszustand ist: und der Spannungszustand CL wird 0 v, falls der p-FET 312 in einem Unterbrechungszustand ist.
Eine Beschreibung wird anhand des Zeitdiagramms von 6 und eines Flussdiagramms von 7 gegeben. Die Steuervorrichtung 105 überprüft den Spannungszustand CL, bevor ein Signal D auf einem Zustand von hoch (H) eingestellt ist, das heißt zu einem Zeitpunkt t61, zu welchem ein p-FET 313 eingeschaltet wird (Schritt S701). Ein Schwellenwert TH 601 wird mit dem Spannungszustand CL (Schritt 701) verglichen; falls CL>TH, gibt es kein Problem (als normal festgestellt) (Schritt 703); das Signal D wird eingestellt, im Zustand von hoch (H) zu sein; und eine Spannungsausgabe wird gestattet und eine normale Zündprozedur wird durchgeführt (Schritt S704). Beispielsweise wird der Schwellenwert TH auf 2 V eingestellt; und da CL 5 V zum Timing t61 ist, wird es einen Zustand von CL>TH.
Es wird angenommen, dass der Pfad B zu einem Timing t62 unterbrochen ist. Da 5 V nicht an den Ausgangsanschluss 110 zu diesen Punkt geliefert wird, fällt der Spannungszustand CL auf 0 V. Der Spannungszustand CL wird mit dem Schwellenwert TH zu einem Timing t63 bei der nächsten Zündung verglichen (Schritt S702). Gemäß 6, da CL 0 V ist und TH 2 V ist, wird er zu einem Zustand von CL≤-TH. Daher bestimmt die Steuervorrichtung 105, dass der Pfad B unterbrochen ist (als abnormal bestimmt) (Schritt S705), wird Spannungsausgabe untersagt und wird der p-FET 312 nicht eingeschaltet (Schritt S706). Zu diesem Punkt, da es unklar ist, in welchem Zustand der unterbrochene Draht ist, wird der Betrieb eines Wechselrichters, der eine DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 ist, auch untersagt.
Es wird angenommen, dass der Pfad B zu einem Zeitpunkt t64 verbunden wird. Die Steuervorrichtung 105 vergleicht den Spannungszustand CL mit dem Schwellenwert TH zu einem Zeitpunkt t65 in der nächsten Zündung (Schritt S702). Da CL 5 V beträgt und TH 2 V beträgt, wird der Zustand CL>TH, wird der Zustand als normal bestimmt (Schritt S703), wird das Signal D zum Zustand von hoch (H) umgeschaltet, wird der p-FET 312 eingeschaltet (Schritt S704) und wird normaler Zündbetrieb durchgeführt.
Im oben Erwähnten wird das Ein/Ausschalten des p-FET 312 nur durch das Vergleichsergebnis zwischen dem Spannungszustand CL und dem Schwellenwert TH bestimmt; wenn jedoch der Zustand von CL≤TH (auch als „NG“) zu vorbestimmten Zeiten oder größer innerhalb einer vorbestimmten Zeit erscheint, wird ein Flag FLG auf Ein eingestellt, um beispielsweise eine Fehlfunktionsindikatorleuchte (MIL) (Warnlampe) zu beleuchten. Danach, selbst wenn das Ergebnis des Zustands von CL>TH (auch als „OK“) bezeichnet ermittelt wird, wird das Ergebnis durch Service und dergleichen geprüft, und kann so eingestellt sein, dass der p-FET 312 nicht eingeschaltet wird, bis das Flag FLG manuell freigegeben wird.
Es wird eine Beschreibung des Flussdiagramms von 8 gegeben. Zuerst wird das Flag FLG bestätigt (Schritt S801). Falls das Flag FLG 1 ist, ist der Prozess in einem Zustand des Wartens auf die Prüfung durch den Service und wird der Prozessablauf beendet, ohne irgendetwas zu unternehmen. Falls das Flag FLG 0 ist, wird ein Zeitzähler CT, der eine vorbestimmte Zeit misst, vorgerückt (Schritt S802). Die Prozesse ab der Prüfung des Spannungszustands CL (Schritt S701) bis Schritt S706 sind die gleichen wie im in 7 gezeigten Flussdiagramm und daher wird die Beschreibung hier weggelassen.
Falls in dem Fall, wo der Zustand CL≤TH wird, eine Bestimmung als abnormal getroffen wird (Schritt S705), wird die Spannungsausgabe untersagt (Schritt S706), wird ein Abnorm-Bestimmungszähler CJ um 1 inkrementiert (Schritt S809). Der Abnorm-Bestimmungszähler CJ wird mit einem vorbestimmten Wert verglichen (Schritt S810); und falls der Abnorm-Bestimmungszähler CJ größer als der vorbestimmt Wert ist, wird das Flag FLG auf 1 eingestellt (FLG = 1)(Schritt S811). Falls der Abnorm-Bestimmungszähler CJ gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird das Flag FLG auf 0 eingestellt (FLG = 0) (Schritt S812).
Es wird eine Bestätigung vorgenommen, ob der Zeitzähler CT die vorbestimmte Zeit verstreichen lässt (Schritt S813); und falls der Zeitzähler CT die vorbestimmte Zeit verstreichen lässt wird jeder Zähler durch Einstellen des Zeitzählers CT auf 0 (CT = 0) und durch Einstellen des Abnorm-Bestimmungszähler CJ auf 0 (CJ = 0) rückgesetzt und wird der Prozessablauf beendet.
Beispielsweise wird die Bestimmung jedes Mal wie oben beschrieben durchgeführt, bis 10 Mal pro Minute zur Integration erreicht sind, wird die Operation des p-FET jedes Mal eingeschaltet; und wird als ein abnormaler Zustand zu einem Punkt angesehen, bei welchem ein zehntes NG zur Integration detektiert wird und das Flag FLG auf 1 neu geschrieben wird (0 im Normalzustand).
Wie oben beschreiben, gemäß dieser Ausführungsform 2, da die Spannung nur bei Bedarf im Pfad B erzeugt wird, auf der Oberfläche erscheint, da die Verdrahtung und Strom nicht kontinuierlich lange Zeit zugeführt wird, kann eine sichere Zündvorrichtung bereitgestellt werden, in der bei in Kontaktkommen mit einer elektrischen Leitung dies zu einem kurzzeitigen elektrischen Schlag führt und ein glattes Entkommen aus dem Zustand elektrischen Schlags möglich ist. Weiterhin kann eine sichere Zündvorrichtung bereitgestellt werden, die einen Sekundärschaden aufgrund der Zerstörung der Vorrichtung, eines Lecks und dergleichen verhindern kann.
Weiterhin wird die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung mit einer Leitungsbestätigungsvorrichtung versehen, die bestätigt, ob die Verdrahtung, durch welche die Ausgabe der DC-Stromversorgungsvorrichtung mit der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung verbunden ist, verbunden ist, und gibt das Ergebnis der Leitungsbestätigung aus, wodurch ein Leck und dergleichen vorab verhindert werden kann, ein kontinuierlicher elektrischer Schlag verhindert werden kann, und das Auftreten eines ernsthaften Schadens verhindert und/oder vermindert werden kann.
Darüber hinaus gibt die Leitungsbestätigungsvorrichtung das Ergebnis der Leitungsbestätigung über die Verdrahtung, durch welche der Gleichstrom ausgegeben wird, aus, wodurch ein Leck und dergleichen vorab verhindert werden kann, ein kontinuierlicher elektrischer Schlag verhindert werden kann und das Auftreten eines ernsthaften Schadens verhindert und/oder vermindert werden kann, während eine Kostensteigerung der Vorrichtung vermindert wird.
Zusätzlich gibt die Leitungsbestätigungsvorrichtung das Ergebnis der Leitungsbestätigung aus, wenn der Stromleistungsschalter 104 die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 unterbricht, wodurch ein Leck und dergleichen zuverlässiger vorab verhindert werden kann, ein kontinuierlicher elektrischer Schlag verhindert werden kann und das Auftreten von ernsthaften Schäden verhindert und/oder gemindert werden kann.
Zusätzlich verhindert die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung 103 die Erzeugung von Gleichstrom, wenn das Ergebnis der Leitungsbestätigung ein Ergebnis ist, dass sie nicht normal verbunden ist, wodurch ein Leck und dergleichen vorab verhindert werden kann, ein kontinuierlich elektrischer Schlag verhindert werden kann und das Auftreten ernsthafter Schäden verhindert und/oder gemindert werden kann, während die Dissipation von Leistung vermindert wird.
Übrigens verhindert die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung 102 den Betrieb des Umwandelns in Wechselstrom, wenn das Ergebnis der Leitungsbetätigungsergebnis ist, das sie nicht normal verbunden ist, wodurch ein Leck und dergleichen vorab verhindert werden kann, ein kontinuierlicher elektrischer Schlag verhindert werden kann und das Auftreten ernsthafter Schäden verhindert und/oder gemindert werden kann, während Ausfälle und dergleichen der Vorrichtung verhindert werden.
Die vorliegende Erfindung kann die jeweiligen Ausführungsformen frei kombinieren und angemessen modifizieren und/oder die jeweiligen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung weglassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014513760 [0005]

Claims

Zündvorrichtung, umfassend: eine Zündkerze (101), die eine Plasmaentladung als Zündoperation, die zum Erzeugen von Verbrennung dient, erzeugt; eine DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102), welche Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und den umgewandelten Wechselstrom zur Zündkerze ausgibt (101); eine Gleichstromversorgungsvorrichtung (103), die an einem anderen Gehäuse als demjenigen der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) angeordnet ist, den Gleichstrom erzeugt, der dazu dient, durch die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) in Wechselstrom umgewandelt zu werden, und den, der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) zuzuführenden Strom über eine Verdrahtung ausgibt; und einen Stromleistungsschalter (104), welcher die Ausgabe der Gleichstromversorgungsvorrichtung (103) leitet und/oder unterbricht, wobei der Stromleistungsschalter (104) die Ausgabe der Gleichstromversorgungsvorrichtung (103) zumindest einmal zwischen Zündoperation und Zündoperation unterbricht.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Stromleistungsschalter (104) in demselben Gehäuse zusammen mit der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) angeordnet ist.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Stromleistungsschalter (104) die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) leitet, bevor die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) den Betrieb startet, der zum Ausgeben des Wechselstroms zur Zündkerze (101) dient.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Stromleistungsschalter (104) die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) leitet, nachdem die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) den Betrieb startet, der zum Ausgeben des Wechselstroms zur Zündkerze (101) dient.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Stromleistungsschalter (104) die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) unterbricht, bevor die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) den Betrieb stoppt, der zum Ausgeben des Wechselstroms zur Zündkerze (101) dient.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Stromleistungsschalter (104) die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) unterbricht, nachdem die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) den Betrieb stoppt, der zum Ausgeben des Wechselstroms zur Zündkerze (101) dient.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) mit einer Leitungsbestätigungsvorrichtung (401, 402) versehen ist, welche bestätigt, ob die Verdrahtung, durch welche die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) mit der DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) verbunden ist, verbunden ist, und ein Ergebnis der Leitungsbestätigung ausgibt.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Leitungsbestätigungsvorrichtung (401, 402) das Ergebnis der Leitungsbestätigung über die Verdrahtung, durch welche der Gleichstrom ausgegeben wird, ausgibt.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Leitungsbestätigungsvorrichtung (401, 402) das Ergebnis der Leitungsbestätigung ausgibt, wenn der Stromleistungsschalter (104) die Ausgabe der Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) unterbricht.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Gleichstrom-Versorgungsvorrichtung (103) die Erzeugung des Gleichstroms untersagt, wenn das Ergebnis der Leitungsbestätigung ein Ergebnis ist, das nicht normal verbunden lautet.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die DC/AC-Umwandlungsvorrichtung (102) den Betrieb des Umwandelns in Wechselstrom untersagt, wenn das Ergebnis der Leitungsbestätigung ein Ergebnis ist, das nicht normal verbunden aussagt.