DE112019002673T5

DE112019002673T5 - Zündvorrichtung für Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE112019002673T5
Application number: DE112019002673.9T
Authority: DE
Inventors: Kanechiyo Terada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2021-02-25
Also published as: JP2019203488A; JP7135441B2; CN112204246B; US11408389B2; WO2019225723A1; US20210095631A1; CN112204246A

Abstract

Bei einer Zündvorrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Zündspule (2), in welcher eine Hauptprimärspule (21a) und eine Hilfsprimärspule (21b) mit einer mit einer Zündkerze (P) verbundenen Sekundärspule (22) magnetisch gekoppelt sind, einer Hauptzündschaltungseinheit (3), welche eine Erregung der Hauptprimärspule (21a) steuert und einen Hauptzündbetrieb durchführt, bei dem in der Zündkerze (P) eine Funkenentladung erzeugt wird; und einer Energiezuführschaltungseinheit (4), welche eine Erregung der Hilfsprimärspule (21b) steuert und einen Energiezuführbetrieb durchführt, bei dem ein Strom mit der gleichen Polarität wie ein infolge des Hauptzündbetriebs durch die Sekundärspule (22) fließender Sekundärstrom (12) dem Sekundärstrom überlagert wird, umfasst die Hilfsprimärspule (21b) eine Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten (211, 212) und die Energiezuführschaltungseinheit (4) führt den Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines oder mehrerer der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten (211, 212) durch.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-100972 , welche am 25. Mai 2018 angemeldet wurde, und beansprucht die Priorität davon, wobei die Beschreibung selbiger hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine.
Allgemeiner Stand der Technik
Bei einer Zündvorrichtung einer Fahrzeugmaschine vom Funkenzündungs- bzw. Fremdzündungstyp ist eine Zündspule mit einer Primärspule und einer Sekundärspule mit einer Zündkerze verbunden, die für jeden Zylinder bereitgestellt ist. Eine Hochspannung, welche in der Sekundärspule erzeugt wird, wird an die Zündkerze angelegt, wenn eine Erregung der Primärspule unterbrochen wird, und es wird eine Funkenentladung erzeugt. Darüber hinaus gibt es eine Zündvorrichtung, die mit einem Mittel zur Zuführung von Entladungsenergie nach einem Beginn einer Funkenentladung versehen ist und eine Fortsetzung der Funkenentladung ermöglicht, um die Zündfähigkeit eines Luft-KraftstoffGemisches durch Funkenentladung zu verbessern.
Zu dieser Zeit können eine Mehrzahl von Zündungen durchgeführt werden, bei denen ein Zündbetrieb durch eine einzelne Zündspule wiederholt wird. Um jedoch die Durchführung einer stabileren Zündsteuerung zu ermöglichen, gibt es diejenige, bei der während einer Funkenentladung, die durch einen Hauptzündbetrieb erzeugt wird, Entladungsenergie hinzugefügt und ein Sekundärstrom in einer überlagerten Art und Weise erhöht wird. Beispielsweise schlägt PTL 1 eine Zündvorrichtung vor, bei welcher die Zündfähigkeit durch das Bereitstellen einer Energiezuführschaltung verbessert wird. Bei der Energiezuführschaltung wird nach einer Unterbrechung einer Erregung der Primärspule und einem Beginn der Hauptzündung elektrische Energie von einer Masseseite der Primärspule zugeführt und die Funkenentladung wird fortgesetzt, um in der gleichen Richtung zu bleiben.
Die in PTL 1 offenbarte Zündvorrichtung schaltet die Verbindung zwischen einer Leistungszuführleitung und einer Masseleitung durch einen Schalter um, so dass ein leistungszuführseitiger Anschluss der Primärspule während einer Betriebsdauer der Energiezuführschaltung geerdet wird. Dadurch, dass der Schalter, welcher die Masseseite der Primärspule und die Leistungszuführleitung verbindet, in diesem Zustand auf An/Aus geschaltet wird, kann eine Leistungszuführspannung zugeführt werden und der Sekundärstrom mit der gleichen Polarität wie diese während der Hauptzündung kann überlagert werden. Darüber hinaus wird auch eine Zündvorrichtung vorgeschlagen, welche mit einer Hilfsprimärspule parallel zu der Primärspule versehen ist und eine Energiezuführung dadurch durchführt, dass die Hilfsprimärspule nach der Erregung der Primärspule durch die Leistungszuführung erregt wird.
Zitierungsliste
Patentliteratur
[PTL 1] JP-A-2016-053358
Kurzfassung der Erfindung
Wie bei der Zündvorrichtung in PTL 1 kann bei der Energiezuführschaltung, welche eine Energiezuführung unter Verwendung der Leistungszuführspannung durchführt, die Energiezuführung unter Umständen nicht länger durchgeführt werden, falls eine an der Primärspule erzeugte Primärspannung aus irgendeinem Grund höher ist als die Spannung, die von der Leistungszuführung an die Primärspule angelegt wird. Beispielsweise kann bei einem Maschinenstart eine Abnahme der Leistungszuführspannung auftreten, oder eine Entladungserhaltungsspannung kann in einem Maschinenbetriebszustand zunehmen, in dem eine Strömungsrate innerhalb eines Zylinders zunimmt, ansteigt, was zu einer Zunahme der Primärspannung führt. Wenn der überlagerte Sekundärstrom ansteigt, kann darüber hinaus ein Spannungsabfall an der Sekundärspule zunehmen und die Primärspannung, die von der Sekundärspule basierend auf einem Windungsverhältnis zur Primärspule zurückwirkt, kann ansteigen.
In solchen Fällen kann beispielsweise das Windungsverhältnis der Primärspule und der Sekundärspule erhöht werden und die Primärspannung kann niedrig gehalten werden, wodurch eine Konfiguration erreicht wird, die auch bei einer niedrigen Spannung verwendet werden kann. Allerdings neigen Schaltungselemente dazu, in der Größe zuzunehmen, um einem Anstieg eines Primärstroms Rechnung zu tragen. Da darüber hinaus die Induktivität in der Primärspule abnimmt, steigt der Primärstrom schneller an und eine Hochgeschwindigkeits-An/Aus-Steuerung ist erforderlich. Darüber hinaus neigt die Zündvorrichtung dazu, größer und teurer zu werden, um einen Anstieg einer Wärmeerzeugungsmenge und dergleichen Rechnung zu tragen. Solche Probleme treten gleichermaßen bei Konfigurationen auf, welche die Hilfsprimärspule umfassen. Gegenmaßnahmen sind erwünscht.
Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund der vorstehend beschriebenen Probleme erzielt. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, die kompakt ist, eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt und in der Lage ist, eine Energiezuführung über einen größeren Bereich durchzuführen, indem ein Bereich, in dem die Ausführung einer Energiezuführung beschränkt ist, reduziert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, die kompakt ist, eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt und in der Lage ist, einen Hauptzündbetrieb und einen Energiezuführbetrieb mit hoher Steuerbarkeit durchzuführen, während Änderungen der Vorrichtungskonfiguration und der Komplexität in einem System vermieden werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst in einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Zündspule, in welcher eine Hauptprimärspule und eine Hilfsprimärspule mit einer mit einer Zündkerze verbundenen Sekundärspule magnetisch gekoppelt sind, einer Hauptzündschaltungseinheit, welche eine Erregung der Hauptprimärspule steuert und einen Hauptzündbetrieb durchführt, bei dem in der Zündkerze eine Funkenentladung erzeugt wird, und einer Energiezuführschaltungseinheit, welche eine Erregung der Hilfsprimärspule steuert und einen Energiezuführbetrieb durchführt, bei dem ein Strom mit der gleichen Polarität wie ein infolge des Hauptzündbetriebs durch die Sekundärspule fließender Sekundärstrom dem Sekundärstrom überlagert wird, die Hilfsprimärspule eine Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten und die Energiezuführschaltungseinheit führt den Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines oder mehrerer der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten durch.
Infolge der vorstehend beschriebenen Zündvorrichtung können beispielsweise ein oder mehrere der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten auf der Grundlage eines Zustands einer Leistungszuführspannung und eines Betriebszustands einer Maschine selektiv verwendet werden, und der Energiezuführbetrieb kann durchgeführt werden. Folglich sind eine Vergrößerung der Schaltungselemente, eine Hochgeschwindigkeits-An/Aus-Steuerung und dergleichen nicht erforderlich. Energie kann dem Sekundärstrom über einen weiten Betriebsbereich überlagert werden, während eine Größenzunahme und Kostenerhöhung der Zündvorrichtung unterdrückt wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine bereitgestellt werden, welche kompakt ist, eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt und in der Lage ist, eine Energiezuführung über einen weiteren bzw. größeren Bereich durchzuführen, indem ein Bereich eines Betriebszustands der Verbrennungsmaschine reduziert wird, in dem die Ausführung der Energiezuführung beschränkt ist.
Figurenliste
Die vorstehend beschriebene Aufgabe, weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert. Die Abbildungen sind wie folgt:

1 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündsteuerungsvorrichtung, auf die eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet wird;
2 ist ein Zeitdiagramm von Übergängen bei einem Hauptzündbetrieb und einem Energiezuführbetrieb gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist ein Flussdiagramm eines Hilfsprimärspulen-Schaltprozesses, welcher von einer Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung der Zündvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
4 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündsteuerungsvorrichtung, auf die eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform angewendet wird;
5 ist ein Flussdiagramm eines Hilfsprimärspulen-Schaltprozesses, der von einer Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung der Zündvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
6 ist ein Zeitdiagramm von Übergängen bei einer Primärspannung und einer Sekundärspannung nach einem Hauptzündbetrieb gemäß der zweiten Ausführungsform;
7 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündsteuerungsvorrichtung, auf die eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform angewendet wird;
8 ist ein Zeitdiagramm von Übergängen bei einem Hauptzündbetrieb und einem Energiezuführbetrieb gemäß der dritten Ausführungsform;
9 ist ein Flussdiagramm eines Hilfsprimärspulen-Schaltprozesses, der von einer Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung der Zündvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird;
10 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündsteuerungsvorrichtung, auf die eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer vierten Ausführungsform angewendet wird;
11 ist ein Zeitdiagramm von Übergängen bei einem Hauptzündbetrieb und einem Energiezuführbetrieb gemäß der vierten Ausführungsform;
12 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündsteuerungsvorrichtung, auf die eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer fünften Ausführungsform angewendet wird;
13 ist ein Zeitdiagramm von Übergängen bei einem Hauptzündbetrieb und einem Energiezuführbetrieb gemäß der fünften Ausführungsform;
14 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündsteuerungsvorrichtung, auf die eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer sechsten Ausführungsform angewendet wird;
15 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündsteuerungsvorrichtung, auf die eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem Variationsbeispiel gemäß der sechsten Ausführungsform angewendet wird;
16 ist ein Zeitdiagramm von Übergängen bei einem Hauptzündbetrieb und einem Energiezuführbetrieb gemäß der sechsten Ausführungsform;
17 ist ein Flussdiagramm eines Hilfsprimärspulen-Schaltprozesses, der von einer Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung der Zündvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform durchgeführt wird;
18 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer Maschinenrotationsfrequenz und einer Maschinenlast und einem Hilfsprimärspulen-Einsatzbereich gemäß der sechsten Ausführungsform;
19 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündsteuerungsvorrichtung, auf die eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer siebten Ausführungsform angewendet wird;
20 ist ein Zeitdiagramm von Übergängen bei einem Hauptzündbetrieb und einem Energiezuführbetrieb gemäß der siebten Ausführungsform;
21 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer achten Ausführungsform;
22 ist ein Flussdiagramm eines Hilfsprimärspulen-Schaltprozesses, der von einer Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung der Zündvorrichtung gemäß der achten Ausführungsform durchgeführt wird;
23 ist eine Schaltungskonfigurationsabbildung einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Variationsbeispiels gemäß der achten Ausführungsform;
24 ist ein Flussdiagramm eines Hilfsprimärspulen-Schaltprozesses, der von einer Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung der Zündvorrichtung in dem Variationsbeispiel gemäß der achten Ausführungsform durchgeführt wird;
25 ist ein Flussdiagramm des Hilfsprimärspulen-Schaltprozesses, der von der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung der Zündvorrichtung in dem Variationsbeispiel gemäß der achten Ausführungsform durchgeführt wird;
26 ist ein Flussdiagramm eines Hilfsprimärspulen-Schaltprozesses, der von einer Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung der Zündvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform durchgeführt wird; und
27 ist ein Wellenformdiagramm eines Hauptzündsignals und eines Energiezuführsignals, die bei einer Zündvorrichtung in einem Variationsbeispiel gemäß der neunten Ausführungsform eingegeben werden.

Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
In 1 wird beispielsweise eine Zündvorrichtung 10 auf eine Maschine vom Fremdzündungstyp angewendet, die in einem Fahrzeug montiert ist. Die Zündvorrichtung 10 konfiguriert eine Zündsteuerungsvorrichtung 1, welche die Zündung einer Zündkerze P steuert, die für jeden Zylinder vorgesehen ist. Die Zündsteuerungsvorrichtung 1 umfasst die Zündvorrichtung 10, welche mit einer Zündspule 2, einer Hauptzündschaltungseinheit 3 und einer Energiezuführschaltungseinheit 4 versehen ist, und eine elektronische Maschinensteuerungseinheit (ECU) 100, welche als eine Steuerungsvorrichtung für die Verbrennungskraftmaschine dient und bei der Zündvorrichtung 10 einen Zündbefehl bereitstellt.
Die Zündspule 2 ist dadurch konfiguriert, dass eine Hauptprimärspule 21a und eine Hilfsprimärspule 21b, die als eine Primärspule 21 dienen, magnetisch mit einer Sekundärspule 22 gekoppelt sind, die mit der Zündkerze P verbunden ist. Die Hauptzündschaltungseinheit 3 steuert eine Erregung der Hauptprimärspule 21a der Zündspule 2 und führt einen Hauptzündbetrieb durch, bei dem eine Funkenentladung in der Zündkerze P erzeugt wird. Die Energiezuführschaltungseinheit 4 steuert eine Erregung der Hilfsprimärspule 21b und führt einen Energiezuführbetrieb durch, bei dem ein Strom mit der gleichen Polarität wie ein Sekundärstrom 12, der infolge des Hauptzündbetriebs zu der Sekundärspule 22 fließt, dem Sekundärstrom 12 überlagert wird.
Die Hilfsprimärspule 21b umfasst eine Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212. Die Energiezuführschaltungseinheit 4 führt den Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines oder mehrerer der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 durch. Insbesondere sind die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 so vorgesehen, dass diese mit einer Gleichstrom-Leistungszuführung B verbunden sein können, bei der es sich um eine gemeinsame Leistungszuführung handelt. Die Energiezuführschaltungseinheit 4 steuert den Energiezuführbetrieb durch Schalten der Verbindung zwischen der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 und der Gleichstrom-Leistungszuführung B.
Um die Energiezuführung von der Gleichstrom-Leistungszuführung B zu ermöglichen, wählt die Energiezuführschaltungseinheit 4 zu dieser Zeit einen Teil oder die Gesamtheit der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 aus und führt ein Schalten der Hilfsprimärspule 21b durch. Wie im Folgenden beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der Grundlage eines Spannungswertes (im Folgenden gegebenenfalls als eine Leistungszuführspannung bezeichnet) der Gleichstrom-Leistungszuführung B bestimmt, ob eine Energiezuführung möglich ist, und ein Teil oder alle der Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 können selektiv mit der Gleichstrom-Leistungszuführung B verbunden werden.
Die Maschinen-ECU 100 erzeugt ein impulsartiges Hauptzündsignal IGT und überträgt das Hauptzündsignal IGT bei jedem Verbrennungszyklus zu der Zündvorrichtung 10 (siehe beispielsweise 2). Außerdem wird, wenn sich ein Maschinenbetriebszustand in einem Energiezuführ-Betriebsbereich befindet, im Anschluss an das Hauptzündsignal IGT ein Energiezuführsignal IGW ausgegeben. Das Hauptzündsignal IGT wird bei der Hauptzündschaltungseinheit 3 eingegeben. Das Energiezuführsignal IGW wird bei der Energiezuführschaltungseinheit 4 eingegeben.
Die Zündvorrichtung 10 betreibt die Hauptzündschaltungseinheit 3 auf der Grundlage des Hauptzündsignals IGT und steuert den Hauptzündbetrieb. Darüber hinaus betreibt die Zündvorrichtung 10 die Energiezuführschaltungseinheit 4 auf der Grundlage des Energiezuführsignals IGW und steuert den Energiezuführbetrieb der Hauptzündschaltungseinheit 3.
Die Zündvorrichtung 10 umfasst ferner eine Feedback- bzw. Rückkopplungssteuerungseinheit 6, welche eine Rückkopplungssteuerung des Sekundärstroms 12 auf der Grundlage eines Erfassungssignals von einer Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 durchführt. Die Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 dient zur Erfassung eines Einstellwerts eines Soll-Sekundärstromwerts I2tgt bei dem Energiezufuhrbetrieb. Der Soll-Sekundärstromwert I2tgt wird im Voraus von der Maschinen-ECU 100 auf der Grundlage des Maschinenbetriebszustands und dergleichen eingestellt. Beispielsweise wird der Soll-Sekundärstromwert I2tgt als Impulswellenforminformation des Hauptzündsignals IGT und des Energiezuführsignals IGW angegeben.
Eine Konfiguration jedes Abschnitts der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
Beispielsweise entspricht die Maschine, auf welche die Zündvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird, einer Vierzylindermaschine. Die Zündkerze P (in 1 beispielsweise als P#1 bis P#4 bezeichnet) ist entsprechend jedem Zylinder vorgesehen. Zusätzlich ist die Zündvorrichtung 10 entsprechend jeder Zündkerze P vorgesehen. Das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW werden entsprechend über Ausgangssignalleitungen L2 und L3 von der Maschinen-ECU 100 zu jeder Zündvorrichtung 10 übertragen.
Die Zündkerze P besitzt eine allgemein bekannte Konfiguration mit einer Mittelelektrode P1 und einer Masseelektrode P2, die einander gegenüberliegen. Ein Raum, der zwischen Spitzenenden der beiden Elektroden ausgebildet ist, dient als ein Funkenspalt bzw. eine Funkenstrecke G. Entladungsenergie, die in der Zündspule 2 auf der Grundlage des Hauptzündsignals IGT erzeugt wird, wird der Zündkerze P zugeführt. In der Funkenstrecke G wird eine Funkenentladung erzeugt, wodurch ermöglicht wird, dass eine Entzündung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb einer Maschinenbrennkammer (nicht gezeigt) durchgeführt wird. Um die Zündfähigkeit zu verbessern, arbeitet die Energiezuführschaltungseinheit 4 zu dieser Zeit auf der Grundlage des Maschinenbetriebszustands und führt Energie zu, um die Funkenentladung fortzusetzen.
In der Zündspule 2 sind die Hauptprimärspule 21a oder die Hilfsprimärspule 21b und die Sekundärspule 22 magnetisch miteinander gekoppelt, wodurch ein allgemein bekannter Aufwärtstransformator konfiguriert wird. Ein Ende der Sekundärspule 22 ist mit der Mittelelektrode P1 der Zündkerze P verbunden, und das andere Ende ist über eine erste Diode 221 und einen Sekundärstromerfassungswiderstand R1 geerdet.
Die erste Diode 221 ist so angeordnet, dass ein Anodenanschluss mit der Sekundärspule 22 verbunden ist und ein Kathodenanschluss mit dem Sekundärstromerfassungswiderstand R1 verbunden ist. Die erste Diode 221 steuert eine Richtung des Sekundärstroms 12, der durch die Sekundärspule 22 fließt. Der Sekundärstromerfassungswiderstand R1 konfiguriert die Rückkopplungssteuerungseinheit 6 zusammen mit einer Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung (in 1 beispielsweise als I2F/B bezeichnet) 61, die im Folgenden ausführlich beschrieben wird.
Die Hauptprimärspule 21a und die Hilfsprimärspule 21b, welche als die Primärspule 21 dienen, sind parallel zu der Gleichstrom-Leistungszuführung B, wie beispielsweise einer Fahrzeugbatterie, geschaltet.
Bei der Hauptprimärspule 21a ist ein Ende, welches als ein leistungszuführseitiger Anschluss dient, mit einer Leistungszuführleitung L1 verbunden, die zur Gleichstrom-Leistungszuführung B führt, und das andere Ende, welches als ein masseseitiger Anschluss dient, ist über ein Schaltelement (im Folgenden kurz als ein Hauptzündschalter bezeichnet) SW2 für die Hauptzündung geerdet. Folglich kann bei angesteuertem Hauptzündschalter SW2 eine Erregung von der Gleichstrom-Leistungszuführung B zu der Hauptprimärspule 21a erfolgen.
Die Hilfsprimärspule 21b ist aus den beiden in Reihe geschalteten Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 aufgebaut. Das Schalten kann so durchgeführt werden, dass einer der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 oder beide von der Gleichstrom-Leistungszuführung B erregt bzw. bestromt werden.
Bei der Hilfsprimärspule 21b ist ein Ende auf der Seite des Hilfsprimärspulenabschnitts 211, welches als ein leistungszuführseitiger Anschluss dient, über ein Schaltelement (im Folgenden kurz als ein Entladungsfortsetzungsschalter bezeichnet) SW1 zur Entladungsfortsetzung mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden. Darüber hinaus ist das andere Ende auf der Seite des Hilfsprimärspulenabschnitts 212, welches als ein masseseitiger Anschluss dient, über ein Schaltelement (im Folgenden kurz als ein Erregungsfreigabeschalter bezeichnet) SW3 für eine Erregungszulassung geerdet.
Der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 ist zwischen einem Verbindungspunkt zwischen der Leistungszuführleitung L1 und der Hauptprimärspule 21a und dem Hilfsprimärspulenabschnitt 211 angeordnet. Der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 öffnet und schließt die Leistungszuführleitung L1, welche als ein Erregungspfad dient. Wenn der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 und der Erregungsfreigabeschalter SW3 auf An bzw. Ein angesteuert werden, kann folglich eine Erregung von der Gleichstrom-Leistungszuführung B zu der gesamten Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 mit einem Zwischenabgriff 23 dazwischen in Reihe geschaltet. Der Zwischenabgriff 23 ist über ein Schaltelement (im Folgenden kurz als ein Wechselschalter bezeichnet) SW4 zum Schalten der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 geerdet. Bei dem Hilfsprimärspulenabschnitt 211 ist ein Ende mit dem Entladungsfortsetzungsschalter SW1 verbunden und das andere Ende ist mit dem Zwischenabgriff 23 verbunden. Bei dem Hilfsprimärspulenabschnitt 212 ist ein Ende mit dem Zwischenabgriff 23 verbunden und das andere Ende ist mit dem Erregungsfreigabeschalter SW4 verbunden.
Wenn der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 und der Wechselschalter SW4 auf An angesteuert werden, kann eine Erregung von der Gleichstrom-Leistungszuführung B zu dem Hilfsprimärspulenabschnitt 211, der einem Abschnitt der Hilfsprimärspule 21b entspricht, durchgeführt werden.
Eine zweite Diode 11 ist zwischen dem Entladungsfortsetzungsschalter SW1 und der Hilfsprimärspule 21b vorgesehen. Bei der zweiten Diode 11 ist ein Anodenanschluss geerdet und ein Kathodenanschluss ist mit dem leistungszuführseitigen Anschluss der Hilfsprimärspule 21b verbunden. Infolgedessen fließt bei abgeschaltetem Entladungsfortsetzungsschalter SW1, selbst wenn die Erregung der Hilfsprimärspule 21b gestoppt ist, ein Rückstrom in der zweiten Diode 11, und der Strom in der Hilfsprimärspule 21b ändert sich allmählich. Daher kann eine plötzliche Abnahme des Sekundärstroms 12 unterdrückt werden.
Bei der Zündspule 2 sind beispielsweise die Primärspule 21 und die Sekundärspule 22 magnetisch gekoppelt und integral konfiguriert, da die Primärspule 21 und die Sekundärspule 22 um einen Primärspulenträger und einen Sekundärspulenträger gewickelt sind, die um einen Kern 24 angeordnet sind.
Zu dieser Zeit kann in der Sekundärspule 22 in Folge davon, dass ein Windungsverhältnis, welches einem Verhältnis einer Anzahl von Windungen der Hauptprimärspule 21a oder der Hilfsprimärspule 21b, welche der Primärspule 21 entsprechen, und einer Anzahl von Windungen der Sekundärspule 22 entspricht, ausreichend groß gemacht wird, eine vorbestimmte, auf dem Windungsverhältnis basierende Hochspannung erzeugt werden. Die Hauptprimärspule 21a und die Hilfsprimärspule 21b sind so gewickelt, dass Richtungen eines magnetischen Flusses, der während der Erregung von der Gleichstrom-Leistungszuführung B erzeugt wird, entgegengesetzten Richtungen entsprechen. Die Anzahl von Windungen der Hilfsprimärspule 21b ist so eingestellt, dass diese kleiner ist als die Anzahl von Windungen der Hauptprimärspule 21a.
Dies hat zur Folge, dass nach der Erzeugung einer Entladung in der Funkenstrecke G der Zündkerze P durch Unterbrechung der Spannung, die durch Erregung der Hauptprimärspule 21a erzeugt wird, durch Erregung der Hilfsprimärspule 21b ein überlagernder magnetischer Fluss in der gleichen Richtung erzeugt werden kann. Ein Strom mit der gleichen Polarität wie der Entladestrom durch die Hauptprimärspule 21a kann dem Entladestrom in einer überlagerten Art und Weise hinzugefügt werden. Die Entladungsenergie kann erhöht werden, während die Polarität des Entladungsstroms beibehalten wird.
Die Hauptzündschaltungseinheit 3 ist derart konfiguriert, dass diese den Hauptzündschalter SW2 und eine Schalteransteuerschaltung (im Folgenden kurz als eine Hauptzündansteuerschaltung bezeichnet) 31 für den Hauptzündbetrieb umfasst, welche den Hauptzündschalter SW2 auf An/Aus ansteuert. Der Hauptzündschalter SW2 ist ein spannungsgesteuertes Schaltelement, wie beispielsweise ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT).
Infolge der Steuerung eines Gate-Potentials auf der Grundlage eines Ansteuersignals, das bei einem Gate-Anschluss eingegeben wird, sind ein Kollektoranschluss und ein Emitteranschluss dazwischen leitend oder blockiert. Der Kollektoranschluss des Hauptzündschalters SW2 ist mit dem anderen Ende der Hauptprimärspule 21a verbunden. Der Emitteranschluss ist geerdet.
Die Ausgangssignalleitung L2 ist mit der Hauptzündansteuerschaltung 31 verbunden. Das Hauptzündsignal IGT von der Maschinen-ECU 10 wird bei der Hauptzündansteuerschaltung 31 eingegeben. Der Hauptzündansteuerschaltung 31 erzeugt ein Ansteuersignal entsprechend dem Hauptzündsignal IGT, und steuert den Hauptzündschalter SW2 auf An oder Aus an.
Insbesondere (siehe beispielsweise 2) wenn der Hauptzündschalter SW2 bei einem Anstieg des Hauptzündsignals IGT auf An geschaltet wird, beginnt die Erregung der Hauptprimärspule 21a. Ein Primärstrom 11, der durch die Hauptprimärspule 21a fließt, nimmt allmählich zu.
Wenn als nächstes der Hauptzündschalter SW2 bei einem Abfall des Hauptzündsignals IGT auf Aus geschaltet wird, wird die Erregung der Hauptprimärspule 21a unterbrochen. In der Sekundärspule 22 wird durch gegenseitige Induktion eine Hochspannung erzeugt. Diese Hochspannung wird an die Funkenstrecke G der Zündkerze P angelegt. Es wird eine Funkenentladung erzeugt und der Sekundärstrom 12 fließt.
Die Energiezuführschaltungseinheit 4 umfasst den Entladungsfortsetzungsschalter SW1 und eine Schalteransteuerschaltung (im Folgenden als eine Energiezuführansteuerschaltung bezeichnet) 40 für den Energiezuführbetrieb, welche den Entladungsfortsetzungsschalter SW1 auf An/Aus ansteuert. Die Energiezuführansteuerschaltung 40 versetzt den Entladungsfortsetzungsschalter SW1 in einen An-Zustand, wenn der Energiezuführbetrieb durchgeführt wird. Darüber hinaus umfasst die Energiezuführansteuerschaltung 40 den Erregungsfreigabeschalter SW3, welcher eine Erregung der gesamten Hilfsprimärspule 21b zulässt bzw. erlaubt, den Wechselschalter SW4, welcher auf eine Erregung eines Teils der Hilfsprimärspule 21b schaltet, und eine Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41. Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 steuert den Erregungsfreigabeschalter SW3 und den Wechselschalter SW4 auf An/Aus an und steuert eine Erregung der Hilfsprimärspule 21b.
Der Entladungsfortsetzungsschalter SW1, der Erregungsfreigabeschalter SW3 und der Wechselschalter SW4 sind Schaltelemente vom spannungsgesteuerten Typ, wie Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs). Infolge einer Steuerung eines Gate-Potentials auf der Grundlage eines Ansteuersignals, welches bei einem Gate-Anschluss eingegeben wird, sind ein Drain-Anschluss und ein Source-Anschluss dazwischen leitend oder blockiert.
Der Drain-Anschluss des Entladungsfortsetzungsschalters SW1 ist mit der Gleichstrom-Leistungszuführung B verbunden, und der Source-Anschluss ist mit einem Ende der Hilfsprimärspule 21b auf der Seite des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 verbunden. Der Drain-Anschluss des Erregungsfreigabeschalters SW3 ist mit einem Ende der Hilfsprimärspule 21b auf der Seite des Hilfsprimärspulenabschnitts 212 verbunden. Der Drain-Anschluss des Wechselschalters SW4 ist mit dem Zwischenabgriff 23 verbunden. Die Source-Anschlüsse des Erregungsfreigabeschalters SW3 und des Wechselschalters SW4 sind geerdet.
Die Energiezuführschaltungseinheit 4 umfasst ferner eine One-Shot-Impulserzeugungsschaltung (im Folgenden als eine Td-verzögerte One-Shot-Schaltung bezeichnet) 42, welche eine vorbestimmte Verzögerungszeit Td ab dem Hauptzündbetrieb für den Beginn des Energiezuführbetriebs einstellt. Das Hauptzündsignal IGT von der Maschinen-ECU 100 wird über die Ausgangssignalleitung L2 bei einem Eingangsanschluss der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung 42 eingegeben.
Ein One-Shot-Impuls (Einimpuls)-Signal, welches von dem Abfallen des Hauptzündsignals IGT um einen vorbestimmten Zeitbetrag verzögert ist, wird zu der Energiezuführansteuerschaltung 40 ausgegeben. Zusätzlich wird das Energiezuführsignal IGW von der Maschinen-ECU 100 über die Ausgangssignalleitung L3 bei der Energiezuführansteuerschaltung 40 eingegeben. Die Energiezuführansteuerschaltung 40 umfasst eine UND-Schaltung, in die das Energiezuführsignal IGW, das Td-verzögerte One-Shot-Impulssignal und ein Ausgangssignal der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 eingegeben werden. Die Energiezuführansteuerschaltung 40 steuert den Energiezuführbetrieb, wie nachfolgend beschrieben.
Die Td-verzögerte One-Shot-Schaltung 42 bietet eine Funktion zur Einstellung eines Energiezuführstartzeitpunkts ausgehend von dem Hauptzündbetrieb. Die Td-verzögerte One-Shot-Schaltung 42 dient auch als eine Einstelleinheit für eine zulässige Energiezuführzeit. Die Td-verzögerte One-Shot-Schaltung 42 stellt die zulässige Zeitdauer des Energiezuführbetriebs in der Zündvorrichtung 10 ein und gibt ein Impulssignal aus, welches als ein Zulassungs- bzw. Freigabesignal für den Energiezuführbetrieb dient.
Das Freigabesignal ist beispielsweise ein Impulssignal, welches auf der Grundlage des Ausgangssignals von der Maschinen-ECU 100 mit dem Hauptzündsignal IGT als ein Trigger erzeugt wird. Eine maximale Zeitdauer der zulässigen Zeitdauer wird auf der Grundlage einer Impulsbreite des Impulssignals festgelegt. Darüber hinaus kann die Td-verzögerte One-Shot-Schaltung 42 nach der Ausgabe des Impulssignals auf der Grundlage des Hauptzündsignals IGT und der Bestimmung des Beginns der Energiezuführzeitdauer das Ende der Energiezuführzeitdauer auf der Grundlage des Energiezuführsignals IGW bestimmen.
Insbesondere wenn das Abfallen des Hauptzündsignals IGT erfasst wird, erzeugt die Td-verzögerte One-Shot-Schaltung 42 ein One-Shot-Impulssignal, welches die vorbestimmte Verzögerung Td und eine längere Impulsbreite als diese des Energiezuführsignals IGW besitzt. Die Td-verzögerte One-Shot-Schaltung 42 gibt das One-Shot-Impulssignal an die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 aus. Zusätzlich wird das Energiezuführsignal IGW von der Maschinen-ECU 100 über die Ausgangssignalleitung L3 bei einem Clear-Anschluss CLR der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung 42 eingegeben. Beispielsweise wird ein Reset durch ein L-Pegel-Signal des Energiezuführsignals IGW durchgeführt.
Hier ist die Verzögerungszeit Td vorgesehen, damit der Energiezuführbetrieb zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt werden kann, zu dem die Entladung in der Funkenstrecke G nach dem Hauptzündbetrieb der Zündkerze 2 wahrscheinlich begonnen hat, wenn das Energiezuführsignal IGW ausgegeben wird, das eine Ausführungszeitdauer des Energiezuführbetriebs anzeigt.
Beispielsweise ist die Verzögerungszeit Td geeignet eingestellt, so dass der Energiezuführbetrieb durchgeführt wird, nachdem der Sekundärstrom 12, der infolge des Hauptzündbetriebs fließt, in einem bestimmten Ausmaß abgenommen hat. Folglich kann eine unnötige Erregung der Hilfsprimärspule 21b verhindert werden, die dadurch auftritt, dass die Hilfsprimärspule 21b erregt wird, bevor die Entladung erzeugt wird oder wenn der Sekundärstrom 12 nicht auf einen Sollwert abgenommen hat.
Zusätzlich wird eine Breite (Dauer) des One-Shot-Impulssignals von der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung 42 auf eine maximale Zeitdauer eingestellt, über welche die Energiezuführung auf der Grundlage einer Wärmeerzeugungsgrenze der Zündvorrichtung 10 und dergleichen zulässig ist. Infolgedessen kann selbst in Fällen, in denen das Energiezuführsignal IGW fest auf einem H-Pegel liegt oder unerwartet überhöht wird, der Energiezuführbetrieb innerhalb der Zündvorrichtung 10 unabhängig von dem Energiezuführsignal IGW gestoppt werden. Die Vorrichtung kann geschützt werden.
Darüber hinaus kann, wenn die Breite des Energiezuführsignals IGW innerhalb der Erwartungen liegt, die Td-verzögerte One-Shot-Schaltung 42 durch den L-Pegel-Ausgang des Energiezuführsignals IGW gelöscht werden. Der Ausgangsimpuls kann auf einen L-Pegel zurückgesetzt werden, und es kann eine Vorbereitung für einen nächsten Betrieb erfolgen.
Die Energiezuführansteuerschaltung 40 bestimmt auf der Grundlage des verzögerten One-Shot-Impulssignals von der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung 42 und des Energiezuführsignals IGW, ob der Energiezuführbetrieb erforderlich ist, und steuert den Entladungsfortsetzungsschalter SW1 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auf An oder Aus an.
Insbesondere wird ein Ansteuersignal des Entladungsfortsetzungsschalters SW1 mit dem Eingang des Energiezuführsignals IGW und dem Eingang des One-Shot-Impulssignals von der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung 42 als UND-Bedingungen erzeugt (siehe beispielsweise 2). Das heißt, dadurch, dass der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 nach der vorbestimmten Verzögerungszeit Td, zu welcher die Entladung in der Funkenstrecke G wahrscheinlich begonnen hat, ausgehend von dem Abfallen des IGT-Signals, in den An-Zustand versetzt wird, kann die Leistungszuführung von der Gleichstrom-Leistungszuführung B zu der Hilfsprimärspule 21 durchgeführt werden.
Darüber hinaus wird ein Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem Erfassungswert des Sekundärstroms 12 und dem Soll-Sekundärstromwert I2tgt von der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 in die Energiezuführansteuerschaltung 40 eingegeben und zu den UND-Bedingungen hinzugefügt. Es wird eine Sekundärstrom-Rückkopplungssteuerung durchgeführt, bei welcher der Sekundärstromwert ein Sollwert ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann infolge der An-/Aus-Ansteuerung entweder des Erregungsfreigabeschalters SW3 oder des Wechselschalters SW4 durch die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 der Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines Teils oder der gesamten Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden. Ein Leistungszuführspannungssignal SB wird von der Leistungszuführleitung L1 bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben. Entweder der Erregungsfreigabeschalter SW3 oder der Wechselschalter SW4 wird auf der Grundlage des Spannungswerts der Gleichstrom-Leistungszuführung B ausgewählt, der von dem Leistungszuführspannungssignal SB bekannt ist.
Zu dieser Zeit wählt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 entweder den Erregungsfreigabeschalter SW3 oder den Wechselschalter SW4 aus, indem diese eine erfasste Leistungszuführspannung mit einer im Voraus eingestellten Spannungsschwelle Vth vergleicht. Wenn beispielsweise die Leistungszuführspannung verringert ist, kann der Energiezuführbetrieb dadurch durchgeführt werden, dass der Wechselschalter SW4 ausgewählt wird und nur ein Teil der Hilfsprimärspule 21b erregt wird.
Hier wird diese Erregung dadurch implementiert, dass das Windungsverhältnis oder dergleichen im Voraus so eingestellt wird, dass eine Spannung, die in dem gewählten Teil der Hilfsprimärspule 21b erzeugt wird, niedriger als die Leistungszuführspannung ist. Die Erregung der Hilfsprimärspule 21b wird auf diese Art und Weise auf der Grundlage von tatsächlichen Leistungszuführspannungsinformationen geschaltet, die von der Gleichstrom-Leistungszuführung B zugeführt werden können. Daher kann auf einfache Art und Weise bestimmt werden, ob die Erregung der Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden kann.
Zusätzlich wird ein Feedback- bzw. Rückkopplungssignal SFB von der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 der Rückkopplungssteuerungseinheit 6 bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben. Der Einstellwert des Soll-Sekundärstromwertes I2tgt, der von der Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 erfasst wird, wird bei der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 eingegeben.
Ein Ergebnis eines Vergleichs mit einem Erfassungswert des Sekundärstroms 12 basierend auf dem Sekundärstromerfassungswiderstand R1 wird zu der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 ausgegeben. Wenn der Energiezuführbetrieb durchgeführt wird, führt die Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 eine Schwellenbestimmung des erfassten Sekundärstroms 12 durch und führt eine Rückkopplung zum Öffnungs-/Schließ-Ansteuern des Entladungsfortsetzungsschalters SW1 in der Energiezuführansteuerschaltung 40 durch.
Die Ausgangssignalleitungen L2 und L3 sind mit einem Eingangsanschluss der Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 verbunden. Das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW von der Maschinen-ECU 100 werden jeweils bei dem Eingangsanschluss der Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 eingegeben.
Zu dieser Zeit wird der Soll-Sekundärstromwert I2tgt zu der Zeit des Energiezuführbetriebs als die Impulswellenforminformationen des Hauptzündsignals IGT und des Energiezuführsignals IGW, wie beispielsweise eine Phasendifferenz im Anstieg, angegeben. Die Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 gibt zu der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 ein Befehlssignal für den Soll-Sekundärstromwert I2tgt aus, der im Voraus festgelegt wird, entsprechend der Phasendifferenz im Anstieg des Hauptzündsignals IGT und des Energiezuführsignals IGW.
Auf diese Art und Weise kann, wie in 2 gezeigt, der Energiezuführbetrieb während einer Zeitdauer durchgeführt werden, in welcher das Energiezuführsignal IGW ausgegeben wird und während sich der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 in dem An/Aus-Zustand befindet. Darüber hinaus kann dadurch, dass entweder der Erregungsfreigabeschalter SW3 oder der Wechselschalter SW4 selektiv angesteuert wird, ein Schalten der Erregung der gesamten oder eines Teils der Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden. Wenn die gesamte Hilfsprimärspule 21b erregt wird, wird der Erregungsfreigabeschalter SW3 ausgewählt. Wenn ein Teil der Hilfsprimärspule 21b erregt wird, wird der Wechselschalter SW4 ausgewählt.
Der andere Schalter aus dem Erregungsfreigabeschalter SW3 und dem Wechselschalter SW4, der nicht ausgewählt ist, befindet sich während des Energiezuführbetriebs in dem Aus-Zustand. Wenn der Energiezuführbetrieb nicht durchgeführt wird, befinden sich der Entladungsfortsetzungsschalter SW1, der Erregungsfreigabeschalter SW3 und der Wechselschalter SW4 allesamt im Aus-Zustand.
Ein Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b, der von der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 durchgeführt wird, wird anhand eines in 3 gezeigten Flussdiagramms unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
In 3 wird bei Beginn des Schaltprozesses für die Hilfsprimärspule 21b in Schritt S1 durch die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zunächst bestimmt, ob sich ein Maschinenbetriebszustand in einem vorab eingestellten Energiezuführbetriebsbereich befindet. Wenn in Schritt S1 eine negative Bestimmung erfolgt, wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet. Ob sich der Maschinenbetriebszustand in dem Energiezuführbetriebsbereich befindet, kann in der Zündvorrichtung 10 beispielsweise auf der Grundlage eines Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins einer Eingabe des Einstellwerts des Soll-Sekundärstromwerts I2tgt auf der Grundlage des Energiezuführsignals IGW oder einer Eingabe des Energiezuführsignals IGW, eines Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins einer Eingabe des Rückkopplungssignals SFB und dergleichen bestimmt werden.
In diesem Fall wird, wie in 2 als ein Hauptzündsignal IGT(1) angegeben, der Energiezuführbetrieb nach dem Hauptzündbetrieb nicht durchgeführt. Das heißt, wenn der Hauptzündschalter SW2 synchron mit dem Hauptzündsignal IGT(1) auf An/Aus angesteuert wird und der Primärstrom I1 beim Abfallen des Hauptzündsignals IGT(1) unterbrochen wird, fließt der Sekundärstrom 12. Auf das Hauptzündsignal IGT(1) folgend wird das Energiezuführsignal IGW nicht ausgegeben. Der Entladungsfortsetzungsschalter SW1, der Erregungsfreigabeschalter SW3 und der Wechselschalter SW4 bleiben Aus, und der Sekundärstrom 12 nimmt allmählich ab.
Wenn in Schritt S1 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S2 über. Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 empfängt das Leistungszuführspannungssignal SB und bestimmt, ob die Leistungszuführspannung gleich oder größer als die vorbestimmte Spannungsschwelle Vth ist (das heißt, ist die Leistungszuführspannung ≥ Vth?).
Wenn in Schritt S2 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, bestimmt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41, dass die Leistungszuführspannung an die gesamte Hilfsprimärspule 21b angelegt werden kann, und fährt mit Schritt S3 fort. In Schritt S3 führt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 den Energiezuführbetrieb unter Verwendung der beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durch.
In diesem Fall wird, wie in 2 als ein Hauptzündsignal IGT(2) angegeben, der Energiezuführbetrieb nach dem Hauptzündbetrieb durchgeführt. Das heißt, der Hauptzündschalter SW2 wird synchron mit dem Hauptzündsignal IGT(2) auf An/Aus angesteuert.
Wenn der Primärstrom I1 beim Abfallen des Hauptzündsignals IGT(2) unterbrochen wird, fließt der Sekundärstrom 12. Dadurch, dass das Energiezuführsignal IGW vor dem vorstehenden ausgegeben wird, wird ein One-Shot-Impulssignal mit einer vorbestimmten Impulsbreite nach der vorbestimmten Verzögerungszeit Td ab dem Abfallen des Hauptzündsignals IGT(2) zu der Energiezuführansteuerschaltung 40 ausgegeben.
Der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 wird durch den UND-Betrieb des Td-verzögerten One-Shot-Impulssignals und An-/Aus-Signalen von der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 auf An/Aus angesteuert. Der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 wird bis zum Abfallen des Energiezuführsignals IGW abwechselnd an- und ausgeschaltet. Während dieser Zeit wird infolge der An-Betätigung des Erregungsfreigabeschalters SW3 der Sekundärstrom 12 überlagert.
Das heißt, der Beginn der Energiezuführung liegt nach der Verzögerungszeit Td ausgehend von dem Abfallen des Hauptzündsignals IGT, zu der das Td-verzögerte One-Shot-Impulssignal ausgegeben wird. Wenn der Ausgang von der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 zu dem L-Pegel wird, wird die Energiezuführung vorübergehend gestoppt. Das Ende der Energiezuführzeitdauer ist erreicht, wenn das Energiezuführsignal IGW oder das Td-verzögerte One-Shot-Impulssignal zum L-Pegel wird.
Folglich wird ein Strom mit der gleichen Polarität wie der infolge des Hauptzündbetriebs fließende Sekundärstrom 12 dem Sekundärstrom 12 überlagert, und die Funkenentladung wird aufrechterhalten. Während der Energiezuführzeitdauer, die dem Schaltbetriebszustand des Entladungsfortsetzungsschalters SW1 entspricht, wird die An-Betätigung des Erregungsfreigabeschalters SW3 fortgesetzt. Es wird eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt, so dass der Erfassungswert des Sekundärstroms 12 zu dem Soll-Sekundärstromwert I2tgt wird. Während des Hauptzündbetriebs und des Energiezuführbetriebs ist der Wechselschalter SW4 auf Aus geschaltet. Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S2 eine negative Bestimmung erfolgt, bestimmt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41, dass die Energiezuführung durchgeführt werden kann, falls die Leistungszuführspannung nur an einen Teil der Hilfsprimärspule 21b angelegt wird, und fährt mit Schritt S4 fort. In Schritt S4 führt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 den Energiezuführbetrieb unter Verwendung des Wechselschalters SW4 und des Entladungsfortsetzungsschalters SW1 durch, um nur den Hilfsprimärspulenabschnitt 211 der Hilfsprimärspule 21b zu erregen.
Auch in diesem Fall wird, wie in 2 als das Hauptzündsignal IGT(2) angegeben, der Energiezuführbetrieb nach dem Hauptzündbetrieb durchgeführt. Das heißt, dadurch, dass das Energiezuführsignal IGW auf das Hauptzündsignal IGT(2) folgend ausgegeben wird, befindet sich der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 nach der vorbestimmten Verzögerungszeit Td ab dem Abfallen des Hauptzündsignals IGT(2) in dem An/Aus-Zustand. Gleichzeitig wird als Folge davon, dass der Wechselschalter SW4 auf An betätigt wird, der Sekundärstrom 12 überlagert.
Dadurch wird ein Strom mit der gleichen Polarität wie der infolge des Hauptzündbetriebs fließende Sekundärstrom 12 dem Sekundärstrom 12 überlagert, und die Funkenentladung wird aufrechterhalten. Während der Energiezuführzeitdauer, in welcher sich der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 in einem Schaltzustand befindet, wird die An-Betätigung des Wechselschalters SW4 fortgesetzt. Es wird eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt, so dass der Erfassungswert des Sekundärstroms 12 zu dem Soll-Sekundärstromwert I2tgt wird. Der Erregungsfreigabeschalter SW3 ist während des Hauptzündbetriebs und des Energiezuführbetriebs auf Aus geschaltet. Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Hier wird eine Beziehung zwischen dem Windungsverhältnis der Hilfsprimärspule 21b und der Sekundärspule 22 und der Leistungszuführspannung zur Ermöglichung des Energiezuführbetriebs beschrieben.
Um den Energiezuführbetrieb nach dem Hauptzündbetrieb zu ermöglichen, muss die Leistungszuführspannung im Allgemeinen höher sein als eine Spannung, die an der Hilfsprimärspule 21 in Verbindung mit Änderungen des magnetischen Flusses in der Sekundärspule 22 als Folge des Hauptzündbetriebs erzeugt wird.
Wenn beispielsweise eine Sekundärspannung (im Folgenden als eine Entladungserhaltungsspannung bezeichnet) V2 nach Beginn der Entladung in der Funkenstrecke G der Zündkerze P gleich 2 kV ist, der Sekundärstrom (im Folgenden als ein Entladungserhaltungsstrom bezeichnet) 12 gleich 100 mA ist, ein Widerstandswert der Sekundärspule 22 gleich 7 kΩ ist, und das Windungsverhältnis der Hilfsprimärspule 21b und der Sekundärspule 22 gleich 300 ist, kann eine Anschluss- bzw. Klemmenspannung auf der Seite der Leistungszuführleitung L1 der Hilfsprimärspule 21b, welche als die Energiezuführseite dient, durch den nachstehenden Ausdruck 1 umgewandelt werden.
$(2 kV + 100 mA \times 7 k Ω) / 300 = 9 V$
Um den Energiezuführbetrieb zu ermöglichen, müssen außerdem eine Sättigungsspannung jedes Elements auf einem Leistungszuführpfad zum Anschluss der Hilfsprimärspule 21b auf der Energiezuführseite und ein Betrag des Abfalls an der Hilfsprimärspule 21b zu der durch Ausdruck 1 erhaltenen Anschlussspannung addiert werden. Wenn beispielsweise ein Öffnungs-/Schließ-Schalter und eine Diode auf dem Leistungszuführpfad enthalten sind, wenn die Sättigungsspannung des Öffnungs-/Schließ-Schalters 0,9 V beträgt, eine Vorwärtsspannung Vf der Diode 11 gleich 0,9 V ist und der Widerstandswert der Hilfsprimärspule 21b gleich 67 mΩ ist, kann die Leistungszuführspannung, welche eine Energiezuführung ermöglicht, durch den nachstehenden Ausdruck 2 umgewandelt werden. $9 V + 0,9 V + 0,9 V + 67 m Ω \times 100 mA \times 300 = 12,8 V$
Wenn das Windungsverhältnis 300 beträgt, beträgt die Leistungszuführspannung, welche eine Energiezuführung ermöglicht, aus Ausdruck 2 beispielsweise 12,8 V. Es ist klar, dass der Energiezuführbetrieb unter 12,8 V schwierig wird.

Darüber hinaus nimmt, wie in der nachstehenden Tabelle 1 eines Beispiels von Versuchsberechnungen gezeigt, bei Änderung des Windungsverhältnisses die Anschlussspannung, welche mit Ausdruck 1 berechnet wird, ab, und die Leistungszuführspannung, welche mit Ausdruck 2 berechnet wird, nimmt ebenfalls ab, wenn das Windungsverhältnis zunimmt. Auch in diesem Fall beträgt die Entladespannung V2 2 kV, der Entladestrom 12: 100 mA. Beispielsweise sind auch Änderungen einer Energiezuführfreigabespannung, eines Primärspulenstroms Ilnet und des Widerstandswerts der Hilfsprimärspule 21b bei Windungsverhältnissen von 100 bis 1000 gezeigt. [Tabelle 1]

Windungsverhältnis (Sekundärspule/Hilfsprimärspule)	1000	900	700	500	300	200	100
Hilfsprimärspulenstrom (I2 = 100mA)	100	90	70	50	30	20	10
Hilfsprimärspulenstrom (V2 = 2kV)	2,7	3	3,9	5,4	9	13,5	27
Energiezuführfreigabe-Leistungszuführspannung (V)	6,5	6,8	7,7	9,2	12,8	17,3	30,8
Anzahl von Windungen T der Hilfsprimärspule (40mΩ/20T)	10	11,1	14,3	20	33,3	50	100
Hilfsprimärspulenwiderstand (40mΩ/20T)	0,02	0,02	0,03	0,04	0,07	0,1	0,2

Aus Tabelle 1 geht beispielsweise hervor, dass das Windungsverhältnis 1000 betragen muss, wenn die Leistungszuführspannung aus irgendeinem Grund von einer normalen Spannung (z. B. 14 V) abfällt, um eine Energiezuführung überhaupt bei 6,5 V zu ermöglichen. Wenn die Leistungszuführspannung in diesem Zustand jedoch auf die normale Spannung zurückgeht, wird der durch die Hilfsprimärspule 21b fließende Primärspulenstrom Ilnet zu einem großen Strom, wie durch den nachstehenden Ausdruck 3 berechnet. $(14 V - 0,8 V - 0,8 V) / 0,02 Ω=620 A$
In diesem Fall stellt sich ein Problem, dass zur Gewährleistung einer Stromkapazität und einer Wärmeentwicklung jedes Elements auf dem Leistungszuführpfad und der Hilfsprimärspule 21b die Größe und die Kosten der Vorrichtung zunehmen und die Durchführbarkeit abnimmt.
In dieser Hinsicht umfasst die Zündvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 in der Hilfsprimärspule 21b. Daher kann das Windungsverhältnis variabel gestaltet werden, indem entweder einer der beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 oder beide auf der Basis der Leistungszuführspannung erregt werden. Das heißt, wenn die Leistungszuführspannung unter der Spannungsschwelle Vth liegt, wird nur der eine Hilfsprimärspulenabschnitt 211 ausgewählt und das Windungsverhältnis wird erhöht. Folglich kann die Energiezuführung durch die Energiezuführschaltungseinheit 4 durchgeführt werden.
Wenn die Leistungszuführspannung gleich oder größer als die Spannungsschwelle Vth ist, werden außerdem beide Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 ausgewählt und das Windungsverhältnis wird verringert. Folglich kann die Energiezuführung durchgeführt werden, während ein großer Strom davon abgehalten wird, zu fließen. Auf diese Art und Weise kann dadurch, dass die Hilfsprimärspule 21b basierend auf der anlegbaren Leistungszuführspannung geschaltet werden kann, eine Energiezuführung über einen großen Betriebsbereich durchgeführt werden. Die Zündfähigkeit kann verbessert werden.
Darüber hinaus ist die Zündvorrichtung 10 mit der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung 42 versehen, welche die Energiezuführzeit beschränkt. Daher kann eine maximale Erregungszeit der Hilfsprimärspule 21b im Voraus auf der Grundlage der Spezifikationen der Zündvorrichtung 10 eingestellt werden. Die Zündvorrichtung 10 kann geschützt werden. Insbesondere kann eine Schutzfunktion gegen Fälle bereitgestellt werden, in denen der Strom zu der Hilfsprimärspule 21b zunimmt, wenn die Leistungszuführspannung abnimmt.
Darüber hinaus ist die Zündvorrichtung 10 mit der Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 und der Rückkopplungssteuerungseinheit 6 versehen. Daher kann eine Rückkopplungssteuerung des Erfassungswerts des Sekundärstroms 12 durchgeführt werden und der Erfassungswert des Sekundärstroms 12 kann auf dem Soll-Sekundärstromwert I2tgt gehalten werden, während der Energiezuführbetrieb durchgeführt wird.
Zu dieser Zeit wird der Soll-Sekundärstromwert I2tgt durch die Phasendifferenz zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW angezeigt. Daher kann eine Rückkopplungssteuerung des Sekundärstroms 12 ohne Zunahme an Signalleitungen zwischen der Maschinen-ECU 100 und der Zündvorrichtung 10 sowie der bei jeder Vorrichtung vorgesehenen Signalanschlüsse durchgeführt werden.
Darüber hinaus kann zur Durchführung der Rückkopplungssteuerung des Sekundärstroms 12 auf der Grundlage des Soll-Sekundärstromwerts I2tgt als die Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 beispielsweise eine in der JP-A-2015-200300 beschriebene Stromrückkopplungssteuerschaltungskonfiguration verwendet werden.
Insbesondere kann die Konfiguration dadurch implementiert werden, dass die Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 mit einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen des erfassten Sekundärstroms 12 mit einer Schwelle und einer Schalteinrichtung zum Schalten der Schwelle versehen ist und ein Erfassungssignal von der Soll-Sekundärstrom-Erfassungsschaltung 5 als die Schwelle zugeführt wird. Das Erfassungssignal des Sekundärstroms I2, welches durch den Sekundärstrom-Erfassungswiderstand R1 einer Spannungsumwandlung unterzogen wird, und entweder eine Obergrenzenschwelle bzw. obere Grenzschwelle oder eine Untergrenzenschwelle bzw. untere Grenzschwelle werden in die Vergleichsschaltung eingegeben, so dass diese entsprechend geschaltet werden. Der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 wird auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses zu einem Öffnen/Schließen angesteuert. Beispielsweise werden die Obergrenzenschwelle und die Untergrenzenschwelle mit dem Soll-Sekundärstromwert I2tgt als eine Mitte eingestellt. Die Obergrenzenschwelle wird gewählt, wenn der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 zu einem Schließen angesteuert wird und der Sekundärstrom 12 ansteigt. Die Untergrenzenschwelle wird gewählt, wenn der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 zu einem Öffnen angesteuert wird und der Sekundärstrom 12 abnimmt.
Zu dieser Zeit ist in der Energiezuführansteuerschaltung 40 beispielsweise eine UND-Schaltung für das Energiezuführsignal IGW, den Impulsausgang von der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung und das Rückkopplungssignal SFB, welches dem Sekundärstrom-Vergleichsergebnis entspricht, bereitgestellt, um den Entladungsfortsetzungsschalter SW1 anzusteuern.
Beispielsweise wird das Rückkopplungssignal SFB zum L-Pegel, wenn das Erfassungssignal größer als die Obergrenzenschwelle ist, und zum H-Pegel, wenn das Erfassungssignal kleiner als die Untergrenzenschwelle ist. Das heißt, die Konfiguration ist derart, dass bei Ausgabe des Energiezuführsignals IGW und Durchführung der Impulsausgabe von der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 auf An geschaltet wird, falls der Sekundärstrom 12 unter die Untergrenzenschwelle fällt, und auf Aus geschaltet wird, falls der Sekundärstrom 12 die Obergrenzenschwelle überschreitet, und der Energiezuführbetrieb durchgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Hilfsprimärspule 21b durch die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 konfiguriert. Die Verbindung mit der Gleichstrom-Leistungszuführung B wird auf der Grundlage des Spannungswerts der Gleichstrom-Leistungszuführung B geschaltet. Daher kann der Energiezuführbetrieb nach dem Hauptzündbetrieb optimal gesteuert werden. Folglich kann eine kompakte Hochleistungs-Zündvorrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine implementiert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Verfahren zum Schalten der Verbindung zwischen der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 und der Gleichstrom-Leistungszuführung B innerhalb der Zündvorrichtung 10 durch die Energiezuführschaltungseinheit 4 basierend auf dem Spannungswert der Gleichstrom-Leistungszuführung B beschrieben.
Es können jedoch andere Methoden verwendet werden. Beispielsweise können die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 auf der Grundlage der Klemmen- bzw. Anschlussspannung auf der Energiezuführseite der Hilfsprimärspule 21b oder der Entladungserhaltungsspannung der Zündkerze 2, oder auf der Grundlage der Impulswellenforminformationen des Hauptzündsignals IGT und des Energiezuführsignals IGW geschaltet werden.
Darüber hinaus können die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 auf der Grundlage des Betriebszustands der Maschine, wie beispielsweise entweder einer Maschinenrotationsfrequenz oder einer Maschinenlast oder beidem, oder auf der Grundlage einer Temperatur der Zündspule 2 geschaltet werden. Die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 können auch auf der Grundlage einer Kombination des Vorstehenden geschaltet werden. Alternativ kann die Maschinen-ECU 100 eine Bestimmung vornehmen und die Zündvorrichtung 10 anweisen. Diese Methoden werden im Folgenden beschrieben.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 4 bis 6 beschrieben.
Auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Grundkonfiguration der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 und der Maschinen-ECU 100 ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass in der Energiezuführschaltungseinheit 4 eine Anschlussspannung auf einer Niederspannungsseite der Hauptprimärspule 21a zum Schalten der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 verwendet wird. Nachstehend werden hauptsächlich die Unterschiede beschrieben.
Von Bezugszeichen, die gemäß der zweiten und nachfolgenden Ausführungsformen verwendet werden, bezeichnen hier Bezugszeichen, die denen entsprechen, die gemäß einer früheren Ausführungsform verwendet werden, Bestandteile und dergleichen, die denen gemäß der früheren Ausführungsform ähnlich sind, sofern nicht anders angegeben.
Wie in 4 gezeigt ist, sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein masseseitiger Anschluss 25, welcher als die Niederspannungsseite der Hauptprimärspule 21a dient, und die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 über eine Signalleitung L4 verbunden. Ein Erfassungssignal einer Anschlussspannung (im Folgenden als eine Hauptprimärspulen-Anschlussspannung bezeichnet) V1 an dem masseseitigen Anschluss 25 wird bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben.
Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 kann eine Anschlussspannung (im Folgenden als eine Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung bezeichnet) auf der Energiezuführseite der Hilfsprimärspule 21b aus der Hauptprimärspulen-Anschlussspannung V1 auf der Grundlage des Windungsverhältnisses der Hauptprimärspule 21a und der Hilfsprimärspule 21b abschätzen. Die Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs entspricht einer leistungszuführseitigen Anschlussspannung, die mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden ist. Durch einen Vergleich mit dem Leistungszuführspannungssignal SB, welches von der Leistungszuführleitung L1 bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben wird, kann bestimmt werden, ob eine Energiezuführung durchgeführt werden kann.
Ein Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b, welcher in diesem Fall von der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 durchgeführt wird, wird anhand eines in 5 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
In 5 wird beim Start des Schaltprozesses für die Hilfsprimärspule 21b in Schritt S11 durch die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zunächst anhand des Energiezuführsignals IGW oder dergleichen bestimmt, ob sich der Maschinenbetriebszustand in dem vorab eingestellten Energiezuführbetriebsbereich befindet. Bei einer negativen Bestimmung in Schritt S11 wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S11 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S12 über und empfängt ein Erfassungsspannungssignal an dem masseseitigen Anschluss 25 der Hauptprimärspule 21a während einer durch den Hauptzündbetrieb erzeugten Entladung von der Signalleitung L4. Dann schätzt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 die Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs auf der Energiezuführseite der Hilfsprimärspule 21b auf der Grundlage der erfassten Hauptprimärspulen-Anschlussspannung V1 und des im Voraus bekannten Windungsverhältnisses der Hauptprimärspule 21a und der Hilfsprimärspule 21b ab.
Zu dieser Zeit sind die Primärspule 21, welche die Hauptprimärspule 21a und die Hilfsprimärspule 21b umfasst, und die Sekundärspule 22 durch einen Magnetkreis gekoppelt. Wenn sich die gesamte Primärspule 21 in einem lastfreien Zustand befindet, wird in jeder Primärspule 21 eine Spannung basierend auf dem Windungsverhältnis im Verhältnis zu einer Sekundärspannung V2 der Sekundärspule 22 erzeugt.
Die Hauptprimärspulen-Anschlussspannung V1 kann während der Zeitdauer, in der sich die gesamte Primärspule 21 in dem lastfreien Zustand befindet, wie in 6 gezeigt, unter Verwendung des vorstehenden Prinzips erfasst werden. Insbesondere während einer Wartezeit (das heißt, der Verzögerungszeit Td) von der Unterbrechung des Primärstroms der Hauptprimärspule 21a bis zu einer Energiezuführung durch die Hilfsprimärspule 21b besitzen sowohl die Hauptprimärspule 21a als auch die Hilfsprimärspule 21b ab Beginn der Entladung bis vor den Beginn der Energiezuführung keine Lasten.
Daher kann in Folge davon, dass die Hauptprimärspulen-Anschlussspannung V1 beispielsweise am Ende der Verzögerungszeit Td gemessen wird (das heißt, in 6 als eine Primärspannungsmessposition angegeben), bei der sowohl die Hauptprimärspule 21a, die sich in dem lastfreien Zustand befindet, als auch die Hilfsprimärspule 21b, die sich in dem lastfreien Zustand befindet, vorhanden sind, und die Energiezuführung gestartet wird, nachdem eine selektive Verwendung der Hilfsprimärspule 21b bestimmt wird, die Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs aus dem Windungsverhältnis jeder Spule genau abgeschätzt werden.
Wenn hier eine Energiezuführung nach der Verzögerungszeit Td durchgeführt wird, wird die in der Hilfsprimärspule 21b erzeugte Spannung auch auf der Spannung an der Hauptprimärspule 21a (das heißt, in 6 mit einer durchgehenden Linie angegeben) überlagert (das heißt, in 6 mit einer gestrichelten Linie angegeben). Daher erfolgt die Erfassung der Hauptprimärspulen-Anschlussspannung V1 vorzugsweise in einem Zustand vor dem Beginn der Energiezuführung, in dem nicht nur die Hauptprimärspule 21a, sondern auch die Hilfsprimärspule 21b lastfrei sind.
Anschließend geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S13 über. Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 empfängt das Leistungszuführspannungssignal SB und bestimmt, ob die Leistungszuführspannung höher ist als die abgeschätzte Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs (das heißt, ist die Leistungszuführspannung > Vs?).
Wenn in Schritt S13 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S14 fort. In diesem Fall kann die Leistungszuführspannung an die gesamte Hilfsprimärspule 21b angelegt werden. Der Energiezuführbetrieb wird unter Verwendung beider Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durchgeführt (siehe beispielsweise 2). Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S13 eine negative Bestimmung erfolgt, geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S15 über. In diesem Fall kann die Leistungszuführspannung an einen Teil der Hilfsprimärspule 21b angelegt werden. Der Energiezuführbetrieb wird nur unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt (siehe beispielsweise 2). Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs, die sich auf der Energiezuführseite der Hilfsprimärspule 21b befindet, aus dem Messwert der Hauptprimärspulen-Anschlussspannung V1 genau abgeschätzt werden.
Darüber hinaus kann durch den Vergleich der abgeschätzten Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs mit der Leistungszuführspannung genau bestimmt werden, ob eine Energiezuführung zu den Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 durchgeführt werden kann. Das heißt, da ein Teil oder die gesamte Hilfsprimärspule 21b mit einer niedrigeren Spannung als die Leistungszuführspannung verwendet wird, kann der Energiezuführbetrieb ohne Unterbrechung durchgeführt werden.
Folglich kann der auf den Hauptzündbetrieb folgende Energiezuführbetrieb optimal gesteuert werden. Es kann eine kompakte Hochleistungs-Zündvorrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine implementiert werden.
Hierbei ist die Abschätzung der Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs nicht auf die vorstehend beschriebene Methode beschränkt. Es kann eine beliebige Methode verwendet werden. Beispielsweise kann die Sekundärspannung (Entladungserhaltungsspannung) der Sekundärspule 22 aus dem Windungsverhältnis der Sekundärspule 22 und der Hauptprimärspule 21a basierend auf dem Messwert der Hauptprimärspulen-Anschlussspannung V1 abgeschätzt werden. Die Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs kann ferner aus dem Windungsverhältnis der Sekundärspule 22 und der Hilfsprimärspule 21b abgeschätzt werden.
Darüber hinaus müssen die Leistungszuführspannung und die Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs nicht unbedingt zum Schalten der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 verwendet werden. Die Entladungserhaltungsspannung der Zündkerze 2 kann verwendet werden.
Beispielsweise tritt ein Anstieg der Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs als Folge der Erhöhung der Entladungserhaltungsspannung infolge von Umgebungsänderungen in der Peripherie der Funkenstrecke G auf. Daher kann ein Schalten der im Voraus eingestellten Hilfsprimärspule 21b zu jeder Zeit auf der Grundlage des Messergebnisses der Entladungserhaltungsspannung während eines normalen Betriebs durchgeführt werden. Die Entladungserhaltungsspannung kann einem Messwert oder einem Schätzwert entsprechen.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann der Entladungserhaltungswert beispielsweise aus dem Messwert der Hauptprimärspulen-Anschlussspannung V1 abgeschätzt werden. Darüber hinaus kann gemäß der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform ein Schalten auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einem Wert der Leistungszuführspannung und einem Wert der Entladungserhaltungsspannung in einer ähnlichen Art und Weise wie bei dem Vergleich der Leistungszuführspannung mit der Spannungsschwelle Vth oder der Hilfsprimärspulen-Anschlussspannung Vs durchgeführt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 7 bis 9 beschrieben.
Auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Grundkonfiguration der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 und der Maschinen-ECU 100 ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW, die von der Maschinen-ECU 100 übertragene Signale sind, in der Energiezuführschaltungseinheit 4 verwendet werden, um die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 der Hilfsprimärspule 21b zu schalten.
Insbesondere werden die Impulswellenforminformationen des Hauptzündsignals IGT und des Energiezuführsignals IGW, wie beispielsweise eine Phasendifferenz der beiden Signale, verwendet. Im Folgenden werden hauptsächlich Differenzen beschrieben.
Wie in 7 gezeigt ist, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW, die von der Maschinen-ECU 100 ausgegeben werden, über die Ausgangssignalleitungen L2 und L3 bei der Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 eingegeben und bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben. In der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 kann die während des Energiezuführbetriebs verwendete Hilfsprimärspule 21b unter Verwendung der Phasendifferenz zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW spezifiziert werden.
Wie in 8 gezeigt ist, sind diese Signale beispielsweise so eingestellt, dass nach dem Ansteigen des Hauptzündsignals IGT das Energiezuführsignal IGW mit einer Zeitdifferenz T1 ansteigt. Dadurch, dass diese Anstiegszeitdifferenz T1 mit einer vorab eingestellten Zeitschwelle TC verglichen wird, kann auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses ein Schalten der Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden. Wenn beispielsweise die Anstiegszeitdifferenz T1 kleiner als die Zeitschwelle TC ist, kann der Erregungsfreigabeschalter SW angesteuert werden und die gesamte Hilfsprimärspule 21b kann verwendet werden. Wenn die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die Zeitschwelle TC ist, kann der Wechselschalter SW4 angesteuert werden und ein Teil der Hilfsprimärspule 21b kann verwendet werden.
Ein Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b, welcher in diesem Fall von der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 durchgeführt wird, wird anhand eines in 9 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
In 9 wird beim Start des Schaltprozesses für die Hilfsprimärspule 21b von der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 in Schritt S21 zunächst basierend auf dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Energiezuführsignals IGW oder dergleichen bestimmt, ob sich der Maschinenbetriebszustand in dem vorab eingestellten Energiezuführbetriebsbereich befindet. Bei einer negativen Bestimmung in Schritt S21 wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S21 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S22 fort. Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 berechnet die Anstiegszeitdifferenz T1 zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW und bestimmt, ob die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die vorbestimmte Zeitschwelle TC ist (das heißt, ist die Anstiegszeitdifferenz T1 ≥ TC?).
Wenn in Schritt S22 eine negative Bestimmung erfolgt (das heißt, Anstiegszeitdifferenz T1 < TC), geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S23 über. In diesem Fall besteht eine Anweisung darin, die Leistungszuführspannung an die gesamte Hilfsprimärspule 21b anzulegen. Der Energiezuführbetrieb wird unter Verwendung der beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durchgeführt (siehe beispielsweise 8). Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S22 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S24 fort. In diesem Fall besteht die Anweisung darin, die Leistungszuführspannung an einen Teil der Hilfsprimärspule 21b anzulegen. Der Energiezuführbetrieb wird nur unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt (siehe beispielsweise 8). Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Hier wird der Ausgang von der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung 42, welcher den Beginn der Energiezuführung und eine maximale Zuführzeitdauer spezifiziert, bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben. Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 verhindert, dass die Effekte der Hilfsprimärspule 21b während des Hauptzündbetriebs auftreten, indem der Erregungsfreigabeschalter SW3 und der Wechselschalter SW4 außerhalb der Ausgabezeitdauer des Td-verzögerten One-Shot-Impulses auf Aus bzw. abgeschaltet sind.
Zusätzlich kann die Spezifikation des Soll-Sekundärstromwerts I2tgt zwischen dem Fall, dass die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die Zeitschwelle TC ist, und dem Fall, dass die Anstiegszeitdifferenz T1 kleiner als die Zeitschwelle TC ist, unterschiedlich eingestellt sein. Alternativ kann, wie nachfolgend beschrieben, die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen ferner für sowohl den Fall, dass die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder grösser als die Zeitschwelle TC ist, als auch für den Fall, dass die Anstiegszeitdifferenz T1 kleiner als die Zeitschwelle TC ist, aufgeteilt sein, und es kann ein anderer Soll-Sekundärstromwert I2tgt auf der Grundlage der Anstiegszeitdifferenz T1 eingestellt sein.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung des Hauptzündsignals IGT und des Energiezuführsignals IGW, die von der Maschinen-ECU 100 übertragen werden, bestimmt, ob eine Energiezuführung zu den Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 durchgeführt werden kann. Der Energiezuführbetrieb kann unter Verwendung eines Teils oder der Gesamtheit der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durchgeführt werden.
In diesem Fall kann ein optimales Schalten der Hilfsprimärspule 21b unter Berücksichtigung einer Wassertemperatur, einer Kraftstoffeinspritzmenge, einer Abgasrückführungs (AGR)-Menge, Schwankungen in der Leistungszuführspannung und dergleichen in der Maschinen-ECU 100 bestimmt und spezifiziert werden. Ein Hinzufügen von Signalleitungen und Signalanschlüssen ist daher nicht erforderlich. Eine hochgenaue Steuerung kann mit einer einfachen Vorrichtungskonfiguration implementiert werden.
Folglich kann der auf den Hauptzündbetrieb folgende Energiezuführbetrieb optimal gesteuert werden. Es kann eine kompakte Hochleistungs-Zündvorrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine implementiert werden.
(Vierte Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Grundkonfiguration der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 und der Maschinen-ECU 100 ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform. Eine Schaltungskonfiguration zur Ansteuerung der Hilfsprimärspule 21b in der Zündvorrichtung 10 ist unterschiedlich. Eine Konfiguration der Maschinenzuführschaltungseinheit 4 zum Schalten der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 ist ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform. Im Folgenden werden hauptsächlich die Unterschiede beschrieben.
Auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Hauptprimärspule 21a und die Hilfsprimärspule 21b in Reihe geschaltet und ebenfalls parallel zur Gleichstrom-Leistungszuführung B geschaltet. Insbesondere ist zwischen einem Ende der Hauptprimärspule 21a und einem Ende der Hilfsprimärspule 21b ein Zwischenabgriff 26 vorgesehen. Die Leistungszuführleitung L1, die zur Gleichstrom-Leistungszuführung B führt, ist mit dem Zwischenabgriff 26 verbunden. Das andere Ende der Hauptprimärspule 21a ist über den Hauptzündschalter SW2 geerdet. Das andere Ende der Hilfsprimärspule 21b ist über den Entladungsfortsetzungsschalter SW1 geerdet.
Der Erregungsfreigabeschalter SW3 ist zwischen dem Entladungsfortsetzungsschalter SW1 und der Hilfsprimärspule 21b in Reihe geschaltet. Außerdem ist der Anodenanschluss der zweiten Diode 11 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Entladungsfortsetzungsschalter SW1 und dem Erregungsfreigabeschalter SW3 verbunden. Der Kathodenanschluss der zweiten Diode 11 ist mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden. Folglich wird ein Rezirkulationspfad L11, welcher das andere Ende der Hilfsprimärspule 21b und die Leistungszuführleitung L1 verbindet, dadurch gebildet, dass das Einschalten des Erregungsfreigabeschalters SW3 fortgesetzt wird, wenn der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 ausgeschaltet ist.
Darüber hinaus ist der Zwischenabgriff 23 zwischen den Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 über den Wechselschalter SW4 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Entladungsfortsetzungsschalter SW1 und dem Erregungsfreigabeschalter SW3 verbunden. Folglich sind das andere Ende des Hilfsprimärspulenabschnitts 211, welches mit dem Zwischenabgriff 23 verbunden ist, und die Leistungszuführleitung L1 über den Rezirkulationspfad L1 1 verbunden, indem das Einschalten des Wechselschalters SW4 fortgesetzt wird, wenn der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 Aus ist.
Eine dritte Diode 12 ist auf der Leistungszuführleitung L1 zwischen dem Verbindungspunkt mit dem Rezirkulationspfad L11 und der Gleichstrom-Leistungszuführung B vorgesehen. In der dritten Diode 12 entspricht eine Richtung hin zu der Primärspule 21 einer Vorwärtsrichtung.
Auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden in einer ähnlichen Art und Weise wie diese gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW über die Ausgangssignalleitungen L2 und L3 bei der Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 eingegeben und außerdem bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben.
Daher kann in der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 die Hilfsprimärspule 21b, welche während des Energiezuführbetriebs verwendet wird, auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW geschaltet werden. Darüber hinaus kann in der Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 der Soll-Sekundärstromwert I2tgt während des Energiezuführbetriebs unter Verwendung der Phasendifferenz zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW erfasst werden.
Auch in diesem Fall kann, wie in 11 gezeigt, das Schalten der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 unter Verwendung der Anstiegszeitdifferenz T1 zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW durchgeführt werden. Das heißt, wenn die Anstiegszeitdifferenz T1 kleiner als die Zeitschwelle TC ist, wird der Erregungsfreigabeschalter SW3 angesteuert. Der Energiezuführbetrieb kann unter Verwendung der gesamten Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden. Wenn die Anstiegszeitdifferenz T1 darüber hinaus gleich oder größer als die Zeitschwelle TC ist, wird der Wechselschalter SW4 angesteuert. Der Energiezuführbetrieb kann unter Verwendung eines Teils der Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden.
Bei der Schaltungskonfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnelt ein Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b, welcher von der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 durchgeführt wird, diesem gemäß der dritten Ausführungsform (siehe beispielsweise 9). Ein Flussdiagramm entfällt. Auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform lassen sich durch die Schaltung der Hilfsprimärspulen 211 und 212 unter Verwendung der Anstiegszeitdifferenz T1 ähnliche Effekte wie diese gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform erzielen.
Folglich kann der auf den Hauptzündbetrieb folgende Energiezuführbetrieb optimal gesteuert werden. Es kann eine kompakte Hochleistungs-Zündvorrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine implementiert werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Energiezuführbetrieb als ein Fall beschrieben, in dem das Schalten der Hilfsprimärspule 21b dadurch erfolgt, dass der Entladungsfortsetzungsschalter SW schaltgesteuert wird und der Erregungsfreigabeschalter SW3 oder der Wechselschalter SW4 auf An/Aus angesteuert wird.
Die Schaltsteuerung kann jedoch so durchgeführt werden, dass der An-Zustand des Erregungsfreigabeschalters SW3 oder des Wechselschalters SW4 mit dem An-Zustand des Entladungsfortsetzungsschalters SW1 synchronisiert ist. Die Ansteuermethoden des Entladungsfortsetzungsschalters SW1 und des Erregungsfreigabeschalters SW3 und des Wechselschalters SW4 können vertauscht werden. Der Erregungsfreigabeschalter SW3 oder der Wechselschalter SW4 können schaltgesteuert werden. Außerdem kann die Freilaufdiode 11 entfallen und die Schaltung kann vereinfacht werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer fünften Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Grundkonfiguration der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 und der Maschinen-ECU 100 ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform. Eine Schaltungskonfiguration zur Ansteuerung der Hilfsprimärspule 21b in der Zündvorrichtung 10 ist unterschiedlich. Eine Konfiguration der Maschinenzuführschaltungseinheit 4 zum Schalten der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 ist ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede beschrieben.
Wie in 12 dargestellt, ist auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Zwischenabgriff 26 zwischen einem Ende der Hauptprimärspule 21a und einem Ende der Hilfsprimärspule 21b vorgesehen. Die Leistungszuführleitung L1, die zur Gleichstrom-Leistungszuführung B führt, ist mit dem Zwischenabgriff 26 verbunden. Das andere Ende der Hauptprimärspule 21a ist über den Hauptzündschalter SW2 geerdet. Das andere Ende der Hilfsprimärspule 21b ist über einen ersten Erregungsfreigabeschalter SW13 geerdet. Darüber hinaus ist der Zwischenabgriff 23 zwischen den Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 über einen zweiten Erregungsfreigabeschalter SW14 geerdet.
Außerdem ist ein erster Entladungsfortsetzungsschalter SW11 parallel zum ersten Erregungsfreigabeschalter SW13 am anderen Ende der Hilfsprimärspule 21b vorgesehen. Der erste Entladungsfortsetzungsschalter SW11 ist über die zweite Diode 11 mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden. Der Drain-Anschluss des ersten Entladungsfortsetzungsschalters SW11 ist mit der Hilfsprimärspule 21b verbunden, und der Source-Anschluss ist mit dem Anodenanschluss der zweiten Diode 11 verbunden. Der Kathodenanschluss der zweiten Diode 11 ist mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden.
Darüber hinaus ist der zweite Entladungsfortsetzungsschalter SW12 parallel zum zweiten Erregungsfreigabeschalter SW14 bei dem Zwischenabgriff 23 zwischen den Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 vorgesehen. Der zweite Entladungsfortsetzungsschalter SW12 ist über eine vierte Diode 13 mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden. Der Drain-Anschluss des zweiten Entladungsfortsetzungsschalters SW12 ist mit dem Zwischenabgriff 23 verbunden. Der Source-Anschluss ist mit dem Anodenanschluss der vierten Diode 13 verbunden. Der Kathodenanschluss der vierten Diode 13 ist mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden.
Folglich kann der Energiezuführbetrieb unter Verwendung der beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durchgeführt werden, indem der erste Erregungsfreigabeschalter SW13 schaltbetätigt wird, wenn sich der erste Entladungsfortsetzungsschalter SW11 in dem An-Zustand befindet. Wenn zu dieser Zeit der erste Erregungsfreigabeschalter SW13 auf Aus geschaltet wird, wird der Rezirkulationspfad L11, welcher zu der Leistungszuführleitung L1 führt, über den ersten Entladungsfortsetzungsschalter SW11 gebildet, und es fließt ein Rückstrom. Dadurch wird eine plötzliche Abnahme des Sekundärstroms 12 unterdrückt.
Hierbei sind der zweite Entladungsfortsetzungsschalter SW12 und der zweite Erregungsfreigabeschalter SW14 während des Hauptzündbetriebs und des Energiezuführbetriebs auf Aus geschaltet.
Dabei kann der Energiezuführbetrieb nur unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt werden, indem der zweite Erregungsfreigabeschalter SW14 schaltbetätigt wird, wenn sich der zweite Entladungsfortsetzungsschalter SW12 in dem An-Zustand befindet. Wenn zu dieser Zeit der zweite Erregungsfreigabeschalter SW14 auf Aus geschaltet wird, wird über den zweiten Entladungsfortsetzungsschalter SW12 ein Rezirkulationspfad L12 gebildet, der zu der Leistungszuführleitung L1 führt, und es fließt ein Rückstrom. Dadurch kann eine plötzliche Abnahme des Sekundärstroms 12 unterdrückt werden.
Hierbei sind der erste Entladungsfortsetzungsschalter SW11 und der erste Erregungsfreigabeschalter SW13 während des Hauptzündbetriebs und des Energiezuführbetriebs auf Aus geschaltet.
Auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden, ähnlich wie gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform, das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW, die von der Maschinen-ECU 100 ausgegeben werden, über die Ausgangssignalleitungen L2 und L3 bei der Energiezuführschaltungseinheit 4 eingegeben. Dadurch, dass die Schaltung der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 unter Verwendung der Anstiegszeitdifferenz T1 dieser Signale durchgeführt wird, können daher ähnliche Effekte wie diese gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform erreicht werden.
Das heißt, wie in 13 gezeigt, wenn die Anstiegszeitdifferenz T1 zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW kleiner ist als die vorbestimmte Zeitschwelle TC, entspricht ein Befehlssignal demjenigen zum Anlegen der Leistungszuführspannung an die gesamte Hilfsprimärspule 21b. Der Energiezuführbetrieb wird unter Verwendung der beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durchgeführt.
Wenn die Anstiegszeitdifferenz I1 dabei gleich oder größer als die vorbestimmte Zeitschwelle TC ist, entspricht das Befehlssignal demjenigen zum Anlegen der Leistungszuführspannung an einen Teil der Hilfsprimärspule 21b. Der Energiezuführbetrieb wird nur unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt.
Auf diese Art und Weise kann auch bei der Schaltungskonfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Schalten der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 unter Verwendung der Anstiegszeitdifferenz T1 zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW durchgeführt werden. Es können ähnliche Effekte wie diese gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform erzielt werden.
(Sechste Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer sechsten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 14 bis 18 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Grundkonfiguration der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 und der Maschinen-ECU 100 ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform. Eine Schaltungskonfiguration zur Ansteuerung der Hilfsprimärspule 21b in der Zündvorrichtung 10 ist unterschiedlich. Eine Konfiguration der Maschinenzuführschaltungseinheit 4 zum Schalten der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 ist ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede beschrieben.
Wie in 14 gezeigt, ist auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Zwischenabgriff 23 zwischen den Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 vorgesehen. Die Leistungszuführleitung L1, welche zu der Gleichstrom-Leistungszuführung B führt, ist mit dem Zwischenabgriff 26 zwischen einem Ende der Hauptprimärspule 21a und einem Ende der Hilfsprimärspule 21b verbunden. Das andere Ende der Hauptprimärspule 21a ist über den Hauptzündschalter SW2 geerdet. Das andere Ende der Hilfsprimärspule 21b ist über den Entladungsfortsetzungsschalter SW1 geerdet. Der Erregungsfreigabeschalter SW3 ist zwischen dem Zwischenabgriff 26 und der dritten Diode 12 vorgesehen. Der Kathodenanschluss der zweiten Diode 11 ist zwischen dem Zwischenabgriff 26 und dem Erregungsfreigabeschalter SW3 verbunden bzw. angeschlossen. Der Anodenanschluss der zweiten Diode 11 ist geerdet.
Darüber hinaus ist der Zwischenabgriff 23 zwischen den Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 über den Wechselschalter SW4 mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden. Der Wechselschalter SW4 ist zwischen dem Zwischenabgriff 23 und der dritten Diode 12 vorgesehen. Darüber hinaus ist der Kathodenanschluss der vierten Diode 13 zwischen dem Zwischenabgriff 23 und dem Wechselschalter SW4 angeschlossen. Der Anodenanschluss der vierten Diode 13 ist geerdet.
Außerdem ist ein Schaltelement (im Folgenden als ein Hilfsschalter bezeichnet) SW5 zur Unterstützung des Hauptzündbetriebs zwischen dem anderen Ende auf der Seite des Hilfsprimärspulenabschnitts 212 der Hilfsprimärspule 21b und der dritten Diode 12 parallel zum Entladungsfortsetzungsschalter SW1 vorgesehen. Darüber hinaus ist der Kathodenanschluss der zweiten Diode 11 zwischen dem Zwischenabgriff 26 und dem Erregungsfreigabeschalter SW3 angeschlossen. Der Anodenanschluss der zweiten Diode 11 ist geerdet.
Infolgedessen kann während des Hauptzündbetriebs die Hauptprimärspule 21a erregt werden und die Hilfsprimärspule 21b kann erregt werden, indem der Hauptzündschalter SW2 auf An geschaltet wird und der Hilfsschalter SW5 auf An geschaltet wird (siehe beispielsweise 16), während der Erregungsfreigabeschalter SW3 und der Wechselschalter SW4 ausgeschaltet bleiben. Das heißt, dass die gesamte Primärspule 21 einschließlich der Hauptprimärspule 21a und der Hilfsprimärspule 21b im Hauptzündbetrieb verwendet werden kann. Während des Energiezuführbetriebs, nachdem der Hauptzündschalter SW2 und der Hilfsschalter SW5 auf Aus geschaltet werden und der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 auf An geschaltet wird, wird der Schaltvorgang unter Verwendung des Erregungsfreigabeschalters SW3 oder des Wechselschalters SW4 durchgeführt.
Auch in dieser Konfiguration werden, ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform, das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW, die von der Maschinen-ECU 100 ausgegeben werden, über die Ausgangssignalleitung L2 und L3 bei der Energiezuführschaltungseinheit 4 eingegeben. Dadurch, dass das Schalten der Hilfsprimärspulen 211 und 212 unter Verwendung der Anstiegszeitdifferenz T1 dieser Signale durchgeführt wird, können daher ähnliche Effekte wie diese gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform erreicht werden.
Alternativ kann, wie in einem Variationsbeispiel gemäß der vorliegenden Ausführungsform in 15 gezeigt, ein Steuersignal Csel, welches das Schalten der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 steuert, in der Maschinen-ECU 100 erzeugt und über die Signalausgangsleitung L4 bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben werden. In diesem Fall wird das Energiezuführsignal IGW nicht bei der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eingegeben. Ein Schaltprozess kann unter Verwendung eines logischen Pegels („0“ oder „1“) des Steuersignals Csel anstelle der Anstiegszeitdifferenz T1 durchgeführt werden.
Das heißt, wie in 16 gezeigt, wenn das Steuersignal Csel = 0 ist, besteht die Anweisung darin, die Leistungszuführspannung an die gesamte Hilfsprimärspule 21b anzulegen. Der Energiezuführbetrieb wird unter Verwendung der beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durchgeführt.
Wenn dabei das Steuersignal Csel = 1 ist, besteht die Anweisung darin, die Leistungszuführspannung an einen Teil der Hilfsprimärspule 21b anzulegen. Der Energiezuführbetrieb wird nur unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt.
Der Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b, welcher in diesem Fall von der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 durchgeführt wird, wird anhand eines in 17 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
Wenn in 17 der Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b gestartet wird, bestimmt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 in Schritt S31 zunächst anhand des Energiezuführsignals IGW oder dergleichen, ob sich der Maschinenbetriebszustand in dem vorab eingestellten Energiezuführbetriebsbereich befindet. Wenn in Schritt S31 eine negative Bestimmung erfolgt, wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S31 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S32 fort. Wenn in Schritt S32, bei dem bestimmt wird, ob das Steuersignal Csel = 1 ist (das heißt, Csel = 1?), eine negative Bestimmung erfolgt (das heißt, Csel = 0), geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S33 über. In diesem Fall besteht die Anweisung darin, die Leistungszuführspannung an die gesamte Hilfsprimärspule 21b anzulegen. Der Energiezuführbetrieb wird unter Verwendung der beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durchgeführt. Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S32 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S34 über. In diesem Fall besteht die Anweisung darin, die Leistungszuführspannung an einen Teil der Hilfsprimärspule 21b anzulegen. Der Energiezuführbetrieb wird nur unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt. Anschließend wird der vorliegende Vorgang vorübergehend beendet.
Auf diese Art und Weise kann in der Maschinen-ECU 100 das unabhängige Steuersignal Csel erzeugt und das Schalten der Hilfsprimärspule 21b gesteuert werden. Eine Schaltungskonfiguration zum Schalten der Hilfsprimärspule 21b innerhalb der Zündvorrichtung 10 kann vereinfacht werden. Darüber hinaus kann das Schalten mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden, um mit einem Signalpegel des Steuersignals Csel übereinzustimmen. Daher kann der Csel-Signalpegel auch während des Energiezuführbetriebs geändert werden, und es kann eine für den Verbrennungszustand der Maschine weiter optimierte Entladestromsteuerung durchgeführt werden. Hierbei kann bei Verwendung des Steuersignals Csel das Steuersignal Csel beispielsweise auf der Grundlage eines Maschinenbetriebsbereichs unter Bezugnahme auf ein im Voraus in der Maschinen-ECU 100 gespeichertes Kennfeld für einen Hilfsprimärspulen-Verwendungsbereich ausgegeben werden.
Beispielsweise kann, wie in einem Beispiel in 18 gezeigt, das Schalten der Hilfsprimärspule 21b unter Verwendung einer Beziehung zwischen der Maschinenrotationsfrequenz bzw. Maschinendrehzahl oder der Maschinenlast und dem Hilfsprimärspulen-Verwendungsbereich durchgeführt werden. Im Allgemeinen erhöht sich eine Luftströmungsgeschwindigkeit innerhalb eines Zylinders der Maschine, wenn sich die Maschine in hoher Drehzahl oder unter hoher Last befindet. Der Entladungsfunke dehnt sich infolge des Luftstroms aus, wodurch veranlasst wird, dass die Entladungsfortsetzungsspannung ansteigt. Folglich erhöht sich die Spannung, die zu der Hilfsprimärspule 21b zurückwirkt, und die Leistungszuführspannung, bei der Energie zugeführt werden kann, nimmt zu. In diesem Fall kann der Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines Teils der Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden.
Dadurch, dass ein Bereich, in dem der Energiezuführbetrieb unter Verwendung der gesamten Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden kann, oder ein Bereich, in dem der Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines Teils der Hilfsprimärspule 21b durchgeführt werden kann, im Voraus auf der Grundlage einer solchen Beziehung zwischen der Spannung der Hilfsprimärspule 21b und der Maschinenrotationsfrequenz oder der Maschinenlast eingestellt wird, kann daher der Energiezuführbetrieb, der den Betriebszustand der Maschine verfolgt, implementiert werden.
Beispielsweise wird ein Teil der Hilfsprimärspule 21b in einem Bereich außerhalb (auf einer Niedrigrotationsfrequenzseite oder einer Hochrotationsfrequenzseite) eines Rotationsfrequenzbereichs während eines normalen Betriebs, in dem die gesamte Hilfsprimärspule 21b verwendet wird, oder in einem Bereich außerhalb (auf einer Niedriglastseite oder einer Hochlastseite) eines Lastbereichs während eines normalen Betriebs, in dem die gesamte Hilfsprimärspule 21b verwendet wird, verwendet. Darüber hinaus kann der Energiezuführbetrieb beispielsweise nicht durchgeführt werden, wenn sich die Maschinenlast in einem extrem niedrigen Bereich befindet. Eine Bewegung zwischen den Bereichen kann mit hoher Geschwindigkeit verfolgt werden.
Die Maschinen-ECU 100 bestimmt das Schalten der Hilfsprimärspule 21b auf der Grundlage der Maschinenrotationsfrequenz oder der Maschinenlast oder beidem, basierend auf Erfassungssignalen von verschiedenen Sensoren, und gibt das Steuersignal Csel aus. Die Maschinenrotationsfrequenz kann unter Verwendung eines Ausgangs von einem Rotationsfrequenzsensor erfasst werden. Die Maschinenlast kann unter Verwendung eines Ausgangs von einem Drosselöffnungssensor oder einem Einlassdrucksensor erfasst werden. Dabei kann die Beziehung zwischen der Maschinenrotationsfrequenz und der Maschinenlast sowie dem Hilfsprimärspulen-Verwendungsbereich, wie 18 gezeigt, im Voraus als das Kennfeld für den Hilfsprimärspulen-Verwendungsbereich gespeichert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann dadurch, dass das Schalten der Hilfsprimärspule 21b unter Verwendung der vorab eingestellten Beziehung zwischen der Maschinenrotationsfrequenz und dem Maschinenlastbereich durchgeführt wird, eine zuverlässige Energiezuführung durchgeführt werden. Auf diese Art und Weise kann der Energiezuführbetrieb über einen weiten Betriebsbereich durchgeführt werden, ohne dass eine Messung der Leistungszuführspannung, der Spulenanschlussspannung und dergleichen durchgeführt wird.
(Siebte Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer sechsten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 19 und 20 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Grundkonfiguration der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 und der Maschinen-ECU 100 ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform. Wie in 19 gezeigt ist, sind die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 der Zündvorrichtung 10, eine Schaltungskonfiguration zum Ansteuern der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 und eine Konfiguration der Energiezuführschaltungseinheit 4 zum Schalten der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 unterschiedlich. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede beschrieben.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Konfiguration derart, dass die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 der Hilfsprimärspule 21b unter Verwendung des Zwischenabgriffs 23 geteilt sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch separate Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212, die magnetisch gekoppelt sind, parallel zur Leistungszuführleitung L1 geschaltet. Von der Hilfsprimärspule 21b ist der Hilfsprimärspulenabschnitt 211 über den Zwischenabgriff 26, der mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden ist, integral mit der Hauptprimärspule 21a vorgesehen. Beispielsweise sind die Wicklungszahlen der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 derart gewählt, dass Hilfsprimärspulenabschnitt 211 > Hilfsprimärspulenabschnitt 212 gilt.
Zu dieser Zeit kann ein Wickeldrahtdurchmesser der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 derart gewählt sein, dass der Drahtdurchmesser mit zunehmendem Windungsverhältnis der Spule dicker wird. Mit zunehmendem Windungsverhältnis nimmt die Anzahl an Windungen ab. Der Widerstandswert nimmt ab. Daher kann der Strom während der Energiezuführung erhöht werden. Dabei kommt es zu einer durch die Stromerhöhung verursachten Wärmeentwicklung. In diesem Fall kann dadurch, dass der Drahtdurchmesser dicker gemacht wird, der Widerstandswert weiter verringert und die Wärmeentwicklung unterdrückt werden.
Bei dem Hilfsprimärspulenabschnitt 211 ist ein Ende mit dem Zwischenabgriff 26 verbunden und das andere Ende ist über den ersten Entladungsfortsetzungsschalter SW11 und den Erregungsfreigabeschalter SW3 geerdet.
Bei dem Hilfsprimärspulenabschnitt 212 ist ein Ende mit der Leistungszuführleitung L1 verbunden und das andere Ende ist über den zweiten Entladungsfortsetzungsschalter SW12 mit einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Entladungsfortsetzungsschalter SW11 und dem Erregungsfreigabeschalter SW12 verbunden. Eine fünfte Diode 14, bei welcher eine Richtung hin zu dem Hilfsprimärspulenabschnitt 211 einer Vorwärtsrichtung entspricht, ist zwischen einem Verbindungspunkt zwischen einem Ende des Hilfsprimärspulenabschnitts 212 und der Leistungszuführleitung L1 und einem Ende des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 vorgesehen. Eine sechste Diode 15, bei welcher eine Richtung hin zu dem Hilfsprimärspulenabschnitt 212 einer Vorwärtsrichtung entspricht, ist zwischen einem Ende des Hilfsprimärspulenabschnitts 212 und der Leistungszuführleitung L1 vorgesehen.
Der erste Entladungsfortsetzungsschalter SW11 und der zweite Entladungsfortsetzungsschalter SW 12 werden entsprechend durch eine erste Ansteuerschaltung bzw. Treiberschaltung 44 und eine zweite Ansteuerschaltung 45 auf An/Aus angesteuert. Zusätzlich werden das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW bei der ersten Ansteuerschaltung 44 und der zweiten Ansteuerschaltung 45 eingegeben. Die Hilfsprimärspule 21b wird unter Verwendung der Anstiegszeitdifferenz TI1 selektiv verwendet.
Das One-Shot-Impulssignal von der Td-verzögerten One-Shot-Schaltung 42 wird bei einer dritten Ansteuerschaltung 46 eingegeben. Es wird ein UND-Betrieb des One-Shot-Impulssignals und des Ausgangs von der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 bestimmt, und der Erregungsfreigabeschalter SW3 wird auf An/Aus geschaltet. Dadurch wird eine Steuerung durchgeführt, so dass der Entladestrom zu dem Soll-Sekundärstrom wird.
Der Kathodenanschluss der zweiten Diode 11 ist zwischen einem Ende des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 und der fünften Diode 14 angeschlossen. Der Anodenanschluss der zweiten Diode 11 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Entladungsfortsetzungsschalter SW11 und dem Erregungsfreigabeschalter SW3 verbunden.
Darüber hinaus ist der Kathodenanschluss der vierten Diode 13 zwischen einem Ende des Hilfsprimärspulenabschnitts 212 und der sechsten Diode 15 angeschlossen. Der Anodenanschluss der vierten Diode 13 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Entladungsfortsetzungsschalter SW11 und dem Erregungsfreigabeschalter SW3 verbunden.
Auf diese Art und Weise wird der Erregungsfreigabeschalter SW3 von der dritten Ansteuerschaltung 46 auf der Grundlage des Erfassungssignals von der Soll-Sekundärstrom-Erfassungsschaltung 5 und des Rückkopplungssignals SFB von der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 auf An/Aus angesteuert.
Folglich kann entweder der Hilfsprimärspulenabschnitt 211 oder der Hilfsprimärspulenabschnitt 212 dadurch angesteuert werden, dass der Erregungsfreigabeschalter SW3 auf An/Aus angesteuert wird, wenn sich der erste Entladungsfortsetzungsschalter SW11 oder der zweite Entladungsfortsetzungsschalter SW12 im An-Zustand befindet.
Insbesondere wird, wie in 20 gezeigt, das Schalten der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 unter Verwendung der Anstiegszeitdifferenz T1 zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW durchgeführt. Wenn Anstiegszeitdifferenz T1 < Zeitschwelle TC gilt, wird der Hilfsprimärspulenabschnitt 211 verwendet, der eine größere Anzahl von Windungen (das heißt, ein kleineres Windungsverhältnis) besitzt.
Dann wird infolge eines Schaltsignals von der dritten Ansteuerschaltung 46 der erste Entladungsfortsetzungsschalter SW11 durch die erste Ansteuerschaltung 44 angeschaltet. Zusätzlich wird der Erregungsfreigabeschalter SW3 durch die dritte Ansteuerschaltung 46 schaltbetätigt. Folglich kann der Energiezuführbetrieb unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt werden.
Dabei wird, wenn Anstiegszeitdifferenz T1 ≥ Zeitschwelle TC gilt, der Hilfsprimärspulenabschnitt 212 verwendet, der eine kleinere Anzahl von Windungen (das heißt, ein größeres Windungsverhältnis) besitzt. Dann wird infolge des Schaltsignals von der dritten Ansteuerschaltung 46 der zweite Entladungsfortsetzungsschalter SW12 durch die zweite Ansteuerschaltung 45 angeschaltet. Darüber hinaus wird der Erregungsfreigabeschalter SW3 durch die dritte Ansteuerschaltung 46 schaltbetätigt. Folglich kann der Energiezuführbetrieb unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt werden.
Hierbei kann den Schaltbedingungen für die Hilfsprimärspule 21b eine Bedingung bezüglich der Leistungszuführspannung, die gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wird, hinzugefügt werden. Wenn die Leistungszuführspannung niedrig ist, kann die Hilfsprimärspule 212, die eine geringere Anzahl von Windungen besitzt, unabhängig von einer Schaltanweisung von der Maschinen-ECU 100 verwendet werden. Dadurch kann der Energiezuführbetrieb zuverlässig durchgeführt werden.
Darüber hinaus fließt bei ausgeschaltetem Erregungsfreigabeschalter SW3 ein Rückstrom über den ersten Entladungsfortsetzungsschalter SW11 und die zweite Diode 11 oder den zweiten Entladungsfortsetzungsschalter 12 und die vierte Diode 13. Dadurch kann eine plötzliche Abnahme des Sekundärstroms 12 unterdrückt werden.
Wie gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 parallel vorgesehen sein, und der Schaltvorgang kann in dem einzelnen Erregungsfreigabeschalter SW3 durchgeführt werden. Es können ähnliche Effekte wie diese gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt werden. Darüber hinaus erhöht sich dadurch, dass die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 separat vorgesehen sind, die Wärmekapazität. Ein Temperaturanstieg in der gesamten Zündspule kann unterdrückt werden.
(Achte Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer achten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 21 bis 24 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Grundkonfiguration der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 und der Maschinen-ECU 100 ähnlich dieser gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sein. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 unter Verwendung einer Temperatur der Zündspule 2 geschaltet werden.
Beispielsweise kann, wie in 21 gezeigt, im Falle der Schaltungskonfiguration mit der Zündspule 2 ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, zusätzlich zum Schalten der Hilfsprimärspule 21b, welches auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses der Leistungszuführspannung und dergleichen durchgeführt wird, die Temperatur der Hilfsprimärspule 21b abgeschätzt werden, und das Schalten der Hilfsprimärspule 21b kann auf der Grundlage des Schätzergebnisses durchgeführt werden.
Darüber hinaus wird gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ein Teil oder die Gesamtheit der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses der Leistungszuführspannung und dergleichen ausgewählt. Der Energiezuführbetrieb kann jedoch unter Verwendung eines Teils der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212, der im Voraus ausgewählt wird, gestartet werden. Anschließend kann die Temperatur der Hilfsprimärspule 21b abgeschätzt und das Schalten der Hilfsprimärspule 21b bestimmt werden.
In diesem Fall wählt, wie in 22 gezeigt, die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 in Schritt S41 zunächst den Hilfsprimärspulenabschnitt 211 aus, der einem Teil der Hilfsprimärspule 21b entspricht, und führt den Energiezuführbetrieb durch.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann, wenn die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 verwendet wird, um geschaltet zu werden, die Energiezuführung auch bei niedriger Leistungszuführspannung durchgeführt werden, da das Windungsverhältnis zunimmt. Dadurch, dass nur ein Teil der Hilfsprimärspule 21b erregt wird, kann daher die Energiezuführung zuverlässig gestartet werden. Wenn jedoch ein Erregungsbetrag zunimmt, erhöht sich ein Spulenwiderstand infolge einer Wärmeerzeugung. Stattdessen nimmt die Effizienz der Energiezuführung ab.
Daher erfasst die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 im nachfolgenden Schritt S42 eine Temperatur (im Folgenden als eine erste Spulentemperatur bezeichnet) des Hilfsprimärspulenabschnitts 211, und bestimmt, ob die erfasste erste Spulentemperatur höher ist als eine Temperaturschwelle Tth1 (das heißt, ist die erste Spulentemperatur > Tth1?).
Beispielsweise kann ein Stromsensor auf einem Strompfad des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 vorgesehen sein und ein Strom kann erfasst werden. Die erste Spulentemperatur kann unter Verwendung einer vorliegenden Korrelation zwischen einer Steigung von Änderungen des durch den Hilfsprimärspulenabschnitt 211 fließenden Stroms und der Temperatur des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 abgeschätzt werden.
Als der Stromsensor kann beispielsweise ein Sense-MOSFET, in dem ein Stromerfassungsanschluss vorgesehen ist, als der Entladungsfortsetzungsschalter SW1 verwendet werden. Alternativ kann die erste Spulentemperatur anhand eines Verlaufs des Erregungszustands des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 abgeschätzt werden.
Wenn in Schritt S42 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S43 über und führt den Energiezuführbetrieb durch beide der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 durch. Das heißt, der Energiezuführbetrieb wird zu diesem unter Verwendung der gesamten Hilfsprimärspule 21b geschaltet.
Folglich konzentriert sich die Wärmeerzeugung nicht mehr nur auf den Hilfsprimärspulenabschnitt 211. Dadurch, dass die gesamte Hilfsprimärspule 21b erregt wird, kann die Wärmeerzeugung verteilt werden. Ein Temperaturanstieg in dem Hilfsprimärspulenabschnitt 211 kann unterdrückt werden.
Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S42 eine negative Bestimmung erfolgt, geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S44 über und setzt den Energiezuführbetrieb nur durch den Hilfsprimärspulenabschnitt 211 fort. Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Darüber hinaus kann als weiteres Beispiel, wie in 23 gezeigt, selbst im Falle einer Schaltungskonfiguration mit der Zündspule 2 ähnlich dieser gemäß der vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsform, das Schalten der Hilfsprimärspule 21b auf der Grundlage des Schätzergebnisses der Temperatur der Hilfsprimärspule 21b gleichermaßen durchgeführt werden.
In diesem Fall kann, wie in den Flussdiagrammen in 24 und 25 gezeigt, einer der Mehrzahl von parallel angeordneten Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 selektiv erregt werden, und auf der Grundlage des Schätzergebnisses der Temperatur davon kann ein Schalten auf den anderen der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 durchgeführt werden.
In 24 wählt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 in Schritt S51 zunächst den Hilfsprimärspulenabschnitt 211 aus, der einem Teil der Hilfsprimärspule 21b entspricht, und führt den Energiezuführbetrieb durch. Anschließend erfasst die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 in Schritt S52 die Temperatur des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 (das heißt, die erste Spulentemperatur), und bestimmt, ob die erfasste erste Spulentemperatur höher ist als die Temperaturschwelle Tth1 (das heißt, ist die erste Spulentemperatur > Tth1?).
Wenn in Schritt S52 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S53 fort. Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 wählt den Hilfsprimärspulenabschnitt 212 aus, der einem anderen Teil des Hilfsprimärspulenabschnitts 21b entspricht, und führt den Energiezuführbetrieb durch. Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S52 eine negative Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S54 fort und setzt den Energiezuführbetrieb durch den Hilfsprimärspulenabschnitt 211 fort. Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
In Fällen wie diesem, in denen die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 der Hilfsprimärspule 21b separat vorgesehen sind und sich Montagepositionen unterscheiden, wird infolge der Durchführung eines Schaltens von einem der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 auf den anderen eine Wärmeerzeugung verteilt. Der Effekt zum Unterdrücken des Temperaturanstiegs ist hoch.
Wenn in Schritt S53 in 24 ein Schalten auf den Hilfsprimärspulenabschnitt 212 durchgeführt wird, kann als nächstes ein ähnlicher Prozess in dem Flussdiagramm in 25 durchgeführt werden.
In diesem Fall führt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 in Schritt S61 zunächst den Energiezuführbetrieb durch den Hilfsprimärspulenabschnitt 212 durch. Dann, in Schritt S62, erfasst die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 eine Temperatur (nachfolgend eine zweite Spulentemperatur) des Hilfsprimärspulenabschnitts 212, und bestimmt, ob die erfasste zweite Spulentemperatur höher ist als eine Temperaturschwelle Tth2 (das heißt, ist die zweite Spulentemperatur > Tth2?).
Wenn in Schritt S62 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S63 fort. Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 wählt den Hilfsprimärspulenabschnitt 211 aus, der einem anderen Teil der Hilfsprimärspule 21b entspricht, und führt den Energiezuführbetrieb durch. Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S62 eine negative Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S64 fort und setzt den Energiezuführbetrieb durch den Hilfsprimärspulenabschnitt 212 fort. Anschließend wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Durch die Wiederholung eines solchen Prozesses kann der Energiezuführbetrieb auf einfachere Art und Weise fortgesetzt werden, als wenn die gleichen Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 kontinuierlich verwendet werden, während ein Temperaturanstieg in der gesamten Hilfsprimärspule 21b unterdrückt wird.
(Neunte Ausführungsform)
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer neunten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 26 und 27 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähneln eine Grundkonfiguration und eine grundsätzliche Funktionsweise der Zündsteuerungsvorrichtung 1 mit der Zündvorrichtung 10 und der Maschinen-ECU 100 denen gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform. Abbildungen davon werden weggelassen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein spezifisches Beispiel für einen Fall, in dem bei der Konfiguration, bei welcher die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten 211 und 212 unter Verwendung der Phasendifferenz zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW geschaltet werden, eine Mehrzahl von Soll-Sekundärstromwerten I2tgt auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW weiter spezifiziert werden können.
Wie in der vorstehend beschriebenen 8 gezeigt ist, sind diese Signale so eingestellt, dass das Energiezuführsignal IGW die Anstiegszeitdifferenz T1 nach dem Anstieg des Hauptzündsignals IGT besitzt. Das Schalten der Hilfsprimärspule 21b kann auf der Grundlage eines Vergleichs der Anstiegszeitdifferenz T1 mit der vorab eingestellten Zeitschwelle TC durchgeführt werden.
Infolge eines weiteren Vergleichs der Anstiegszeitdifferenz T1 mit einer Schwelle TI1 und einer Schwelle TI2, die Werten entsprechen, welche kleiner als die Zeitschwelle TC sind (das heißt, TI1 < TI2 < TC), oder eines Vergleichs mit einer Schwelle Tb1 und einer Schwelle Tb2, die Werten entsprechen, welche gleich oder größer als die Zeitschwelle TC sind (das heißt, TC ≤ Tb1 < Tb2), kann der Soll-Sekundärstromwert I2tgt eingestellt werden.

Wenn die Anstiegszeitdifferenz T1 kleiner als die Zeitschwelle TC ist, wird insbesondere, wie in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt, die gesamte Hilfsprimärspule 21b verwendet. Das heißt, wenn sich der Entladungsfortsetzungsschalter SW in dem Schaltbetriebszustand befindet, wird dadurch, dass der Erregungsfreigabeschalter SW3 auf An betätigt wird, der Energiezuführbetrieb unter Verwendung der gesamten Hilfsprimärspule 21b durchgeführt. Wenn die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die Zeitschwelle TC ist, wird dadurch, dass der Erregungsfreigabeschalter SW3 ausgeschaltet wird und der Wechselschalter SW4 auf An betätigt wird, der Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines Teils der Hilfsprimärspule 21b durchgeführt. [Tabelle 2]

Anstiegszeitdifferenz T1	Hilfsprimärspule verwendet	12tgt (T1<TC)
Anstiegszeitdifferenz T1	Hilfsprimärspule verwendet	Kleiner als TI1	Grösser als TI1 und kleiner als TI2	Gleich oder größer als TI2
Kleiner als TC	Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212	120mA	90mA	60mA
Anstiegszeitdifferenz T1	Hilfsprimärspule verwendet	12tgt (T1≥TC)
Anstiegszeitdifferenz T1	Hilfsprimärspule verwendet	Kleiner als Tb 1	Grösser als Tb1 und kleiner als Tb2	Gleich oder größer als Tb2
Gleich oder größer als TC	Nur Hilfsprimärspulenabschnitt 211	120mA	90mA	60mA

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Anstiegszeitdifferenz T1 weiter in drei Stufen unterteilt, die lauten: kleiner als die Zeitschwelle TC und kleiner als die Schwelle TI1; gleich oder größer als die Schwelle TI1 und kleiner als die Schwelle TI2: und gleich oder größer als die Schwelle TI2. Die jeweiligen Soll-Sekundärstromwerte I2tgt sind beispielsweise auf 120 mA, 90 mA und 60 mA eingestellt. In ähnlicher Art und Weise kann die Anstiegszeitdifferenz T1 in drei Stufen unterteilt sein, die lauten: gleich oder größer als die Zeitschwelle TC und kleiner als die Schwelle Tb1; gleich oder größer als die Schwelle Tb1 und kleiner als die Schwelle Tb2; und gleich oder größer als die Schwelle Tb2. Die jeweiligen Soll-Sekundärstromwerte I2tgt können beispielsweise auf 120 mA, 90 mA und 60 mA eingestellt sein.
Eine Beziehung zwischen diesen Schwellen kann beispielsweise wie folgt eingestellt sein, so dass eine Signalbreite des Hauptzündsignals IGT zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert liegt. $TI 1 (0,6 ms) < TI 2 (0,8 ms) < TC (1 ms) \leq Tb 1 (1,2 ms) < Tb 2 (1,4 ms)$
Ein Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b, welcher in diesem Fall von der Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 durchgeführt wird, wird anhand eines in 26 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
Wenn in 26 der Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b gestartet wird, bestimmt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 in Schritt S71 zunächst anhand des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins des Energiezuführsignals IGW oder dergleichen, ob sich der Maschinenbetriebszustand in dem vorab eingestellten Energiezuführbetriebsbereich befindet. Bei einer negativen Bestimmung in Schritt S71 wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S71 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S72 fort. Die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 berechnet die Anstiegszeitdifferenz T1 zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW, und bestimmt, ob die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die vorbestimmte Zeitschwelle TC ist (das heißt, ist die Anstiegszeitdifferenz T1 ≥ TC?).
Wenn in Schritt S72 eine negative Bestimmung erfolgt (das heißt, Anstiegszeitdifferenz T1<TC), fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S73 fort. In diesem Fall kann die Leistungszuführspannung an die gesamte Hilfsprimärspule 21b angelegt werden. Der Energiezuführbetrieb unter Verwendung beider Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 wird durchgeführt (siehe beispielsweise 8). Anschließend wird der Soll-Sekundärstromwert I2tgt in den Schritten S75 und S76 eingestellt.
Wenn in Schritt S72 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S74 fort. In diesem Fall lautet die Anweisung, die Leistungszuführspannung an einen Teil der Hilfsprimärspule 21b anzulegen. Der Energiezuführbetrieb wird nur unter Verwendung des Hilfsprimärspulenabschnitts 211 durchgeführt (siehe beispielsweise 8). Anschließend wird der Soll-Sekundärstromwert I2tgt in den Schritten S75 und S76 eingestellt.
In Schritt S75 bestimmt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41, ob die Anstiegszeitdifferenz T1 kleiner als die Schwelle TI1 ist (das heißt, ist die Anstiegszeitdifferenz T1 < TI1?). Wenn in Schritt S75 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S79 fort und stellt den Soll-Sekundärstromwert I2tgt auf 120 mA ein. Wenn in Schritt S75 eine negative Bestimmung erfolgt (das heißt, Anstiegszeitdifferenz T1 ≥ TI1), fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S76 fort und bestimmt weiter, ob die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die Schwelle TI2 ist (das heißt, ist die Anstiegszeitdifferenz T1 ≥ TI2?).
Wenn in Schritt S76 eine negative Bestimmung erfolgt (das heißt, TI1 ≤ Anstiegszeitdifferenz T1 < TI2), fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S80 fort und stellt den Soll-Sekundärstromwert I2tgt auf 90 mA ein. Wenn in Schritt S76 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S81 fort und stellt den Soll-Sekundärstromwert I2tgt auf 60 mA ein.
Dabei bestimmt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 in Schritt S77, ob die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die Schwelle Tb1 ist (das heißt, ist die Anstiegszeitdifferenz T1 ≥ Tb1?). Wenn in Schritt S77 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S79 über und stellt den Soll-Sekundärstromwert I2tgt auf 120 mA ein. Wenn in Schritt S77 eine negative Bestimmung erfolgt (das heißt, Anstiegszeitdifferenz T1 < Tb1), fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S78 fort und bestimmt ferner, ob die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die Schwelle Tb2 ist (das heißt, ist die Anstiegszeitdifferenz T1 ≥ Tb1?).
Wenn in Schritt S78 eine negative Bestimmung erfolgt (das heißt, Tb1 ≤ Anstiegszeitdifferenz T1 < Tb2), geht die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 zu Schritt S80 über und stellt den Soll-Sekundärstromwert I2tgt auf 90 mA ein. Wenn in Schritt S78 eine positive Bestimmung erfolgt, fährt die Hilfsprimärspulen-Steuerschaltung 41 mit Schritt S81 fort und stellt den Soll-Sekundärstromwert I2tgt auf 60 mA ein.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das Schalten der Hilfsprimärspule 21b unter Verwendung der Anstiegszeitdifferenz T1 zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW bestimmt werden, und der Soll-Sekundärstromwert I2tgt kann für jeden der Fälle, in denen ein Teil oder die Gesamtheit der Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 verwendet wird, in drei Stufen eingestellt werden.
Hier wird der vorstehende Schaltprozess in Tabelle 2 und 26 anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem die Schaltung vereinfacht ist, so dass die bei Prozessen nach Schritt S73 und Schritt S74 eingestellten Soll-Sekundärstromwerte I2tgt den gleichen Werten entsprechen. Die auf den Bestimmungsergebnissen von Schritt S75 bis Schritt S78 basierenden I2tgt-Einstellwerte können sich jedoch unterscheiden.
Darüber hinaus kann, wie als ein Variationsbeispiel in 26 gezeigt, das Schalten der Hilfsprimärspule 21b basierend darauf bestimmt werden, ob der Anstieg des Hauptzündsignals IGT und der Anstieg des Energiezuführsignals IGW zusammenfallen, das heißt, des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins einer Phasenverschiebung.
Zusätzlich kann das Energiezuführsignal IGW während der An-Zeitdauer des Hauptzündsignals IGT fallen und wieder steigen. In diesem Fall wird ein anfänglicher Soll-Sekundärstromwert I2tgt auf der Grundlage des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins einer Phasenverschiebung zwischen dem Anstieg des Hauptzündsignals IGT und einem anfänglichen Anstieg des Energiezuführsignals IGW eingestellt. Darüber hinaus kann der Soll-Sekundärstromwert I2tgt erneut auf der Grundlage einer Wiederanstiegszeit Ta bis das nächste Energiezuführsignal IGW ansteigt, ausgehend von dem Anstieg des Hauptzündsignals IGT, eingestellt werden.

Insbesondere wird, wie in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt, bei Vorliegen einer anfänglichen Phasenverschiebung der Energiezuführbetrieb unter Verwendung der gesamten Hilfsprimärspule 21b, das heißt, der beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212, durchgeführt. Zu dieser Zeit ist der anfängliche Soll-Sekundärstromwert I2tgt beispielsweise auf 80 mA eingestellt. Wenn dabei die anfängliche Phasenverschiebung nicht vorhanden ist, wenn die Anstiegszeitdifferenz T1 gleich oder größer als die Zeitschwelle TC ist, wird der Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines Teils der Hilfsprimärspule 21b, das heißt, nur des Hilfsprimärspulenabschnitts 211, durchgeführt. Zusätzlich ist der anfängliche Soll-Sekundärstromwert I2tgt beispielsweise auf 100 mA eingestellt. [Tabelle 3]

IGT- und IGW- Phasenverschiebung	Verwendete Hilfsprimärspule	12tgt (ursprünglicher Einstellwert)	IGW-Wiederanstiegszeit ab IGT
IGT- und IGW- Phasenverschiebung	Verwendete Hilfsprimärspule	12tgt (ursprünglicher Einstellwert)	Kleiner als vorbestimmter Wert 1	Vorbestimmter Wert 1	Gleich oder gröber als vorbestimmter Wert 2
Vorhanden	Gesamtheit der Hilfsprimärspule	80mA	110mA	90mA	70mA
Nicht vorhanden	Nur ein Teil der Hilfsprimärspule	100mA	120mA	90mA	60mA

Wenn das Energiezuführsignal IGW erneut ausgegeben wird, bevor das Hauptzündsignal IGT abfällt, wird außerdem die Wiederanstiegszeit Ta ab dem Ansteigen des Hauptzündsignals IGT berechnet. Der Soll-Sekundärstromwert I2tgt wird auf der Grundlage dieser Zeit eingestellt.
In diesem Fall wird der Soll-Sekundärstromwert I2tgt anstatt eines Resets des Soll-Sekundärstromwerts I2tgt basierend auf der anfänglichen Phasenverschiebung beispielsweise entsprechend so zurückgesetzt, dass dieser in drei Stufen unterteilt wird: wenn die Wiederanstiegszeit Ta kurz und kleiner als ein vorbestimmter unterer Grenzwert ist (das heißt, ein vorbestimmter Wert 1 in Tabelle 3); wenn die Wiederanstiegszeit Ta lang und gleich oder größer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert ist (das heißt, ein vorbestimmter Wert 2 in Tabelle 3); und wenn die Wiederanstiegszeit Ta eine dazwischenliegende Zwischenzeit ist (das heißt, zwischen dem vorbestimmten Wert 1 und dem vorbestimmten Wert 2 in Tabelle 3).
Wenn beispielsweise, wie in Tabelle 3 gezeigt, IGW erneut ausgegeben wird, nachdem das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW mit einer Phasendifferenz ausgegeben werden, wird der Soll-Sekundärstromwert I2tgt entsprechend auf 110 mA, 90 mA und 70 mA zurückgesetzt, wenn die Wiederanstiegszeit des Energiezuführsignals IGW vom Hauptzündsignal IGT kleiner als der vorbestimmte Wert 1, zwischen dem vorbestimmten Wert 1 und dem vorbestimmten Wert 2 und gleich oder größer als der vorbestimmte Wert 2 ist. Wenn das Hauptzündsignal IGT und das Energiezuführsignal IGW ohne eine Phasenverschiebung ausgegeben werden, wird der anfängliche Soll-Sekundärstromwert I2tgt entsprechend auf 120 mA, 90 mA und 60 mA zurückgesetzt.
Folglich kann das Schalten der Hilfsprimärspule 21b und darüber hinaus die anfängliche Einstellung des Soll-Sekundärstromwerts I2tgt nur durch das Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Phasenverschiebung zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW durchgeführt werden. Darüber hinaus kann das Zurücksetzen des Soll-Sekundärstromwerts I2tgt dadurch erfolgen, dass das Energiezuführsignal IGW erneut übertragen wird.
Hierbei kann das Energiezuführsignal IGW so lange wiederholt erneut übertragen werden, bis das Hauptzündsignal IGT abfällt. Darüber hinaus kann ein Teil der Hilfsprimärspule 21b verwendet werden, wenn eine Phasenverschiebung zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW vorliegt, und die gesamte Hilfsprimärspule 21b kann verwendet werden, wenn keine Phasenverschiebung vorliegt.
Folglich kann das Schalten der Hilfsprimärspule 21b und ferner die anfängliche Einstellung und Einstellungsänderung des Soll-Sekundärstromwerts I2tgt unter Verwendung der Wellenforminformationen des Hauptzündsignals IGT und des Energiezuführsignals IGW, welche von der Maschinen-ECU 100 übertragen werden, auf einfache Art und Weise gesteuert werden.
Folglich kann die Steuerung im Ansprechen auf den Maschinenbetriebszustand, in dem sich der Energiezuführbetrieb nach dem Hauptzündbetrieb ständig ändert, optimal durchgeführt werden. Es kann eine kompakte Hochleistungs-Zündvorrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine implementiert werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann mit verschiedenen Ausführungsformen der Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine kombiniert oder einzeln angewendet werden. Beispielsweise kann die Verbrennungskraftmaschine zusätzlich zu einem Ottomotor für ein Automobil auf verschiedene Verbrennungskraftmaschinen vom Fremdzündungstyp angewandt werden. Darüber hinaus können die Konfigurationen der Zündspule 2 und der Zündvorrichtung 10 basierend auf der Verbrennungskraftmaschine, an welcher die Zündspule 2 und die Zündvorrichtung 10 montiert sind, entsprechend geändert werden.
Beispielsweise wird gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine Konfiguration beschrieben, in welcher die Hilfsprimärspule 21b die beiden Hilfsprimärspulenabschnitte 211 und 212 umfasst. Es können jedoch drei oder mehr Hilfsprimärspulenabschnitte bereitgestellt sein. Folglich kann das Schalten der Hilfsprimärspule 21b auf der Grundlage der Leistungszuführspannung und dergleichen durchgeführt werden, und die Energiezuführung kann zuverlässiger durchgeführt werden.
Darüber hinaus muss die Zündspule 2 lediglich derart konfiguriert sein, dass diese die Hauptprimärspule 21a und die Hilfsprimärspule 21b umfasst. Solange die Energiezuführschaltungseinheit 4 derart konfiguriert ist, dass diese in der Lage ist, die Hilfsprimärspule 21b mit Energie zu versorgen, kann eine andere Energiezuführmethode als die gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschriebene verwendet werden. Es werden ähnliche Arbeitseffekte erzielt.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein Beispiel beschrieben, bei dem das Energiezuführsignal IGW an jede Zündvorrichtung 10 übertragen wird, die in jedem Zylinder bereitgestellt ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht unbedingt darauf beschränkt. Beispielsweise kann, wie in der JP-A-2017-210965 beschrieben, ein Verfahren verwendet werden, bei dem die Energiezuführsignale IGW für alle Zylinder einem einzigen Signal überlagert und zu jedem Zylinder übertragen werden. Das Energiezuführsignal IGW für einen eigenen Zylinder kann auf der Grundlage einer Logik mit dem Hauptzündsignal IGT innerhalb der Zündvorrichtung 10 extrahiert und verwendet werden.
Darüber hinaus wird ein Beispiel angegeben, bei dem die obere Grenzschwelle und die untere Grenzschwelle für den Soll-Sekundärstromwert I2tgt der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 innerhalb der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 eingestellt und verwendet werden. Die obere Grenzschwelle und die untere Grenzschwelle können jedoch auf der Grundlage des Soll-Sekundärstromwerts I2tgt in der Soll-Sekundärstromwert-Erfassungsschaltung 5 eingestellt und zu der Sekundärstrom-Rückkopplungsschaltung 61 ausgegeben werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Konfiguration derart, dass, wenn die Breite des Energiezuführsignals IGW innerhalb der Erwartungen liegt, die Td-verzögerte One-Shot-Schaltung 42 gelöscht und für den nächsten Betrieb vorbereitet wird, wenn die Ausgabe des Energiezuführsignals IGW dem L-Pegel entspricht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht unbedingt darauf beschränkt. Ein Löschen durch das Energiezuführsignal IGW kann beseitigt werden und die Schaltung kann vereinfacht werden.
Darüber hinaus ist bei Verwendung des Steuersignals Csel der Logikpegel des Steuersignals Csel nicht auf ein einzelnes Bit von 0 oder 1 beschränkt und kann mehrere Bits besitzen. Alternativ kann das Steuersignal Csel so ausgegeben und verwendet werden, dass die Signalspannungspegel aufgeteilt werden. Folglich kann das Schalten von noch mehr Hilfsprimärspulen 21b untergebracht werden.
Hierbei kann das Schalten der Hilfsprimärspule 21b durch das Steuersignal Csel während der Energiezuführzeitdauer geschaltet werden. Folglich kann das Schalten der Hilfsprimärspule 21b während der Entladung durchgeführt werden, und das Verfolgen bzw. Nachführen kann bei einem Wert durchgeführt werden, der für den Verbrennungszustand der Maschine noch optimaler ist.
Darüber hinaus kann das Schalten auf der Grundlage der Anstiegszeitdifferenz T1 zwischen dem Hauptzündsignal IGT und dem Energiezuführsignal IGW zu dem Schalten auf der Grundlage des Steuersignals Csel hinzugefügt und durchgeführt werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Schaltprozess für die Hilfsprimärspule 21b zum Verständnis anhand der Flussdiagramme beschrieben. Der Schaltprozess ist jedoch nicht auf einen Prozess durch Software oder dergleichen beschränkt und kann durch Hardware konfiguriert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018100972 [0001]
JP 2016053358 A [0006]
JP 2015200300 A [0094]
JP 2017210965 A [0259]

Claims

Zündvorrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei die Zündvorrichtung aufweist: eine Zündspule (2), in welcher eine Hauptprimärspule (21a) und eine Hilfsprimärspule (21b) mit einer mit einer Zündkerze (P) verbundenen Sekundärspule (22) magnetisch gekoppelt sind; eine Hauptzündschaltungseinheit (3), welche eine Erregung der Hauptprimärspule steuert und einen Hauptzündbetrieb durchführt, bei dem in der Zündkerze eine Funkenentladung erzeugt wird; und eine Energiezuführschaltungseinheit (4), welche eine Erregung der Hilfsprimärspule steuert und einen Energiezuführbetrieb durchführt, bei dem ein Strom mit einer gleichen Polarität wie ein infolge des Hauptzündbetriebs durch die Sekundärspule fließender Sekundärstrom (12) dem Sekundärstrom überlagert wird, wobei die Hilfsprimärspule eine Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten (211, 212) umfasst, und die Energiezuführschaltungseinheit den Energiezuführbetrieb unter Verwendung eines oder mehrerer der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten durchführt.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei: die Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten mit einer gemeinsamen Leistungszuführung (B) verbunden sind; und die Energiezuführschaltungseinheit den Energiezuführbetrieb durch Schalten der Verbindung zwischen der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten und der Leistungszuführung steuert.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit den bei dem Energiezuführbetrieb verwendeten Hilfsprimärspulenabschnitt auf der Grundlage eines Spannungswertes der Leistungszuführung schaltet.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit den bei dem Energiezuführbetrieb verwendeten Hilfsprimärspulenabschnitt auf der Grundlage einer Anschlussspannung auf einer Energiezuführseite der Hilfsprimärspule oder einer Entladungserhaltungsspannung der Zündkerze schaltet.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit die Anschlussspannung auf der Energiezuführseite der Hilfsprimärspule auf der Grundlage einer Anschlussspannung auf einer Niederspannungsseite der Hauptprimärspule und eines Windungsverhältnisses der Hauptprimärspule und der Hilfsprimärspule abschätzt.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit den bei dem Energiezuführbetrieb verwendeten Hilfsprimärspulenabschnitt auf der Grundlage eines Ausgangssignals von einer Steuerungsvorrichtung (100) der Verbrennungskraftmaschine schaltet.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit den bei dem Energiezuführbetrieb verwendeten Hilfsprimärspulenabschnitt auf der Grundlage von Wellenforminformationen eines Hauptzündsignals (IGT), welches die Hauptzündschaltungseinheit anweist, den Hauptzündbetrieb durchzuführen, und eines Energiezuführsignals (IGW), welches die Energiezuführschaltungseinheit anweist, den Energiezuführbetrieb durchzuführen, schaltet.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7, wobei: die Wellenforminformationen einer Phasendifferenz zwischen einem Anstieg des Hauptzündsignals (IGT) und einem Anstieg des Energiezuführsignals (IGW) entsprechen.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit den bei dem Energiezuführbetrieb verwendeten Hilfsprimärspulenabschnitt auf der Grundlage entweder einer Rotationsfrequenz oder einer Last der Verbrennungskraftmaschine oder auf der Grundlage von beiden Größen schaltet.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit den bei dem Energiezuführbetrieb verwendeten Hilfsprimärspulenabschnitt auf der Grundlage einer Temperatur der Zündspule schaltet.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit umfasst ein Schaltelement (SW1) zur Entladungsfortsetzung, welches einen Erregungspfad (L1) zu dem Hilfsprimärspulenabschnitt öffnet und schließt, und eine Mehrzahl von Schaltelementen (SW3, SW4), welche die Erregung der Mehrzahl von Hilfsprimärspulenabschnitten während des Energiezuführbetriebs steuern.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei: die Energiezuführschaltungseinheit umfasst eine Einstelleinheit (42) für eine zulässige Energiezuführzeitdauer, welche eine zulässige Zeitdauer für den Energiezuführbetrieb einstellt und ein Freigabesignal für den Energiezuführbetrieb ausgibt.
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 12, wobei: das Freigabesignal einem Impulssignal entspricht, welches auf der Grundlage eines Ausgangssignals von einer Steuerungsvorrichtung (100) der Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird, und eine maximale Zeitdauer der zulässigen Zeitdauer auf der Grundlage einer Impulsbreite eingestellt ist.