JP2010106739A - Multi-ignition type ignition device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2010106739A
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Eiichiro Kondo
英一郎 近藤
Takanobu Kobayashi
貴信 小林
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition device for an internal combustion engine, surely eliminating spark lack, with reduced manufacturing cost by simple structure, and with reduced size. <P>SOLUTION: In the ignition device, a simultaneous ignition type ignition coil is disposed to each cylinder to supply high voltage to two cylinders by one coil. Coil parts are connected in parallel with each other, in which each coil part is constituted of: a primary coil constituting an ignition coil of two different cylinders; and a power switching element controlling a primary electric current flowing through the primary coil; and a secondary coil. Primary electric currents flowing through two of the primary coils are sequentially switched to continuously generate high-voltage discharge to two ignition plugs installed to a closed circuit to which two of the secondary coils are connected in parallel with each other. Thereby, the spark lack is surely eliminated and the number of ignition coils is minimized, so that the manufacturing cost is reduced with simple structure and the size of the ignition device is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、1回の点火動作で複数回の高電圧放電を点火プラグに発生させる多重点火式の内燃機関用点火装置に関する。   The present invention relates to a multi-ignition internal combustion engine ignition device that generates a plurality of high-voltage discharges in a spark plug in a single ignition operation.

車両に搭載する内燃機関には、燃費を良くする為に空燃比を薄く設定した、いわゆる希薄燃焼エンジンが採用されている。しかし、この種の希薄燃焼エンジンは、通常のエンジンに比べて着火成分であるガソリンが希薄な状態で点火するので、点火特性が良くないため、高エネルギー型の内燃機関用点火装置が要求されている。そこで、特開2002−4995号公報に示されるような、所定の点火期間に少なくとも2回以上の高電圧放電を点火プラグに発生させる、いわゆる多重点火式の点火装置が知られている。この多重点火式の点火装置は点火コイルの2次電圧にDC−DCコンバータの高電圧を重畳する重ね放電式や、パワースイッチング素子を繰返しスイッチングすることによって高電圧放電を連続させるマルチスパーク式や、一次コイル,パワースイッチング素子,二次コイルを複数使った複数コイル式のものが提案されている。   As an internal combustion engine mounted on a vehicle, a so-called lean combustion engine in which an air-fuel ratio is set thin to improve fuel efficiency is adopted. However, this type of lean combustion engine ignites in a lean state of gasoline, which is an ignition component, compared to a normal engine, so the ignition characteristics are not good, so a high energy type internal combustion engine ignition device is required. Yes. In view of this, a so-called multiple ignition type ignition device is known that causes a spark plug to generate at least two or more high voltage discharges in a predetermined ignition period as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-4495. This multi-ignition type ignition device includes a multiple discharge type in which the high voltage of the DC-DC converter is superimposed on the secondary voltage of the ignition coil, a multi-spark type in which high voltage discharge is continued by repeatedly switching the power switching element, A multi-coil type using a plurality of primary coils, power switching elements, and secondary coils has been proposed.

しかしながら、従来の重ね放電式の内燃機関用点火装置は、通常の点火コイルの他に重ね放電用DC−DCコンバータ、及び重ね放電回路を必要とするので、構成が複雑となり、且つ製造コストの増大を招いていた。そのため、重ね放電用点火装置は、実用化が困難であった。一方、従来のマルチスパーク式の内燃機関用点火装置は、1個の点火コイルを繰返してスイッチングするので、1次電流を遮断する度に高電圧放電が行われるものの、1次電流を流している間は2次電流が流れず、高電圧放電の間隔が空くため火花切れをおこすという問題があった。もう一方、従来の複数コイル式は、高電圧放電の間隔が空くことはないが、複数個の点火コイルを必要とするため、製造コストの増大を招いていた。   However, the conventional overlap discharge type internal combustion engine ignition device requires a DC-DC converter for overlap discharge and an overlap discharge circuit in addition to a normal ignition coil, so that the configuration becomes complicated and the manufacturing cost increases. Was invited. For this reason, it has been difficult to put the ignition device for overlap discharge into practical use. On the other hand, since the conventional multi-spark type ignition device for an internal combustion engine repeatedly switches one ignition coil, high voltage discharge is performed every time the primary current is cut off, but the primary current flows. There was a problem that a secondary current did not flow between them and sparks were cut off because of the high voltage discharge interval. On the other hand, the conventional multi-coil system does not leave a high voltage discharge interval, but requires a plurality of ignition coils, resulting in an increase in manufacturing cost.

特開2002−4995号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-4495

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、火花切れを確実になくすことができ、簡便な構成で製造コストを低減することができるとともに、小型化することができる多重点火式の内燃機関用点火装置を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can surely eliminate a spark break, reduce the manufacturing cost with a simple configuration, and reduce the size. A multi-ignition ignition device for an internal combustion engine is provided.

本発明の上記目的は、少なくとも2つの点火コイルの各二次コイルを並列に接続し、並列に接続された二次コイルの各端子にそれぞれ別の気筒の点火プラグを接続するように構成することで達成できる。   The object of the present invention is to connect each secondary coil of at least two ignition coils in parallel, and to connect each cylinder ignition plug to each terminal of the secondary coils connected in parallel. Can be achieved.

本発明は、点火コイルの数を増やすことなく、火花切れを低減することができる。   The present invention can reduce burnout without increasing the number of ignition coils.

結果的に、構成が複雑にならないので機能,性能が向上するにもかかわらず、製造コストはさほど増加することが無い。また、点火装置を大きくすることも無い。   As a result, since the configuration is not complicated, the manufacturing cost does not increase so much even though the function and performance are improved. Moreover, the ignition device is not enlarged.

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の多重点火式内燃機関用点火装置の実施例は以下に示す基本的構成を備える。   The embodiment of the ignition device for a multi-ignition internal combustion engine of the present invention has the following basic configuration.

一次コイル3Aと二次コイル4Aによって昇圧トランスを構成する第1点火コイル1Aが設けられている。   A first ignition coil 1A that constitutes a step-up transformer is provided by the primary coil 3A and the secondary coil 4A.

一次コイル3Dと二次コイル4Dによって昇圧トランスを構成する第2点火コイル1Dが設けられている。   A second ignition coil 1D constituting a step-up transformer is provided by the primary coil 3D and the secondary coil 4D.

第1点火コイル1Aを構成する二次コイル4Aの一端4A1は第1点火コイル1Aのコネクタ(図示しない)に設けられた端子62Aに接続され、端子62AとアースGrとの間には一つの気筒の第1の点火プラグ61Aが接続される。   One end 4A1 of the secondary coil 4A constituting the first ignition coil 1A is connected to a terminal 62A provided on a connector (not shown) of the first ignition coil 1A, and one cylinder is provided between the terminal 62A and the ground Gr. The first spark plug 61A is connected.

第2点火コイル1Dを構成する二次コイル4Dの一端4D2は第2点火コイル1Dのコネクタ(図示しない)に設けられた端子62Dに接続され、端子62DとアースGrとの間には別の気筒の第2の点火プラグ61Dが接続される。   One end 4D2 of the secondary coil 4D constituting the second ignition coil 1D is connected to a terminal 62D provided on a connector (not shown) of the second ignition coil 1D, and another cylinder is provided between the terminal 62D and the ground Gr. The second spark plug 61D is connected.

第1点火コイル1Aを構成する一次コイル3Aの一端は第1点火コイル1Aのコネクタ(図示しない)に設けられた端子31Aを介して電源31の正極に接続されている。   One end of the primary coil 3A constituting the first ignition coil 1A is connected to the positive electrode of the power source 31 via a terminal 31A provided on a connector (not shown) of the first ignition coil 1A.

第1点火コイル1Aを構成する一次コイル3Aの他端は第1のスイッチング半導体素子5Aを介してアースに接続されており、当該一次コイル3Aを流れる電流は第1のスイッチング半導体素子5Aによって通電遮断される。   The other end of the primary coil 3A constituting the first ignition coil 1A is connected to the ground via the first switching semiconductor element 5A, and the current flowing through the primary coil 3A is cut off by the first switching semiconductor element 5A. Is done.

第2点火コイル1Dを構成する一次コイル3Dの一端は第2点火コイル1Dのコネクタ(図示しない)に設けられた端子31Dを介して電源31の正極に接続されている。   One end of the primary coil 3D constituting the second ignition coil 1D is connected to the positive electrode of the power source 31 via a terminal 31D provided on a connector (not shown) of the second ignition coil 1D.

第2点火コイル1Dを構成する一次コイル3Dの他端は第2のスイッチング半導体素子5Dを介してアースに接続されており、当該一次コイル3Dを流れる電流は第2のスイッチング半導体素子5Dによって通電遮断される。   The other end of the primary coil 3D constituting the second ignition coil 1D is connected to the ground via the second switching semiconductor element 5D, and the current flowing through the primary coil 3D is cut off by the second switching semiconductor element 5D. Is done.

さらに第2点火コイル1Dを構成する二次コイル4Dの一端4D1は第2点火コイル1Dのコネクタ(図示しない)に設けられた端子42に接続されている。端子42は導体43によって第1点火コイル1Aのコネクタ(図示しない)に設けられた端子44に接続されており、端子44は第1点火コイル1Aの内部で二次コイル4Aの一端4A1に接続されており、結果的に第2点火コイル1Dを構成する二次コイル4Dの一端4D1とアースとの間にも第1の点火プラグ61Aが接続されていることになる。   Furthermore, one end 4D1 of the secondary coil 4D constituting the second ignition coil 1D is connected to a terminal 42 provided on a connector (not shown) of the second ignition coil 1D. The terminal 42 is connected to a terminal 44 provided on a connector (not shown) of the first ignition coil 1A by a conductor 43. The terminal 44 is connected to one end 4A1 of the secondary coil 4A inside the first ignition coil 1A. As a result, the first spark plug 61A is also connected between the one end 4D1 of the secondary coil 4D constituting the second ignition coil 1D and the ground.

一方、第1点火コイル1Aの二次コイル4Aの一端4A2は第1点火コイル1Aのコネクタ(図示しない)に設けられた端子47に接続されている。端子47は導体46によって第2点火コイル1Dのコネクタ(図示しない)に設けられた端子45に接続されており、端子45は第2点火コイル1Dの内部で二次コイル4Dの一端4D2に接続されており、結果的に第1点火コイル1Aを構成する二次コイル4Aの一端4A2とアースとの間にも第2の点火プラグ61Dが接続されていることになる。   On the other hand, one end 4A2 of the secondary coil 4A of the first ignition coil 1A is connected to a terminal 47 provided on a connector (not shown) of the first ignition coil 1A. The terminal 47 is connected by a conductor 46 to a terminal 45 provided on a connector (not shown) of the second ignition coil 1D, and the terminal 45 is connected to one end 4D2 of the secondary coil 4D inside the second ignition coil 1D. As a result, the second ignition plug 61D is also connected between the one end 4A2 of the secondary coil 4A constituting the first ignition coil 1A and the ground.

かくして、第1点火コイル1Aの二次コイル4Aと第2点火コイル1Dの二次コイル4Dとは並列に接続されており、両二次コイルの一方の接続端子には第1の点火プラグ61Aが接続され、両二次コイルの他方の接続端子には第2の点火プラグ61Dが接続されている。   Thus, the secondary coil 4A of the first ignition coil 1A and the secondary coil 4D of the second ignition coil 1D are connected in parallel, and the first spark plug 61A is connected to one connection terminal of both the secondary coils. A second spark plug 61D is connected to the other connection terminal of both the secondary coils.

なお、実施例ではアースから第1の点火プラグ61Aを介して第1点火コイル1Aを構成する二次コイル4Aの一端4A1に向かう方向にのみ電流を通ずる高圧ダイオード51Aが設けられている。二次コイル4Aの一端4A1と端子62Aとを接続する導体の途中に接続されている。   In the embodiment, a high-voltage diode 51A that allows current to flow only from the ground to the one end 4A1 of the secondary coil 4A that constitutes the first ignition coil 1A via the first ignition plug 61A is provided. The secondary coil 4A is connected in the middle of the conductor connecting the one end 4A1 of the secondary coil 4A and the terminal 62A.

このように構成された実施例では、第1のスイッチング半導体素子5A所定の区間通電して(図2の波形図SAのT1)電流I1Aが流れた後、遮断すると(図2の波形図SA,I1Aを参照)、二次コイル4Aに電流I2A(図2の波形I2A)が流れ、二次コイル4Aに高電圧が誘起される。この高電圧は、第1,第2点火プラグに放電を生起する。   In the embodiment configured in this manner, the first switching semiconductor element 5A is energized in a predetermined section (T1 in the waveform diagram SA of FIG. 2) and then flows after the current I1A flows (the waveform diagram SA, FIG. 2). Current I2A (waveform I2A in FIG. 2) flows through the secondary coil 4A, and a high voltage is induced in the secondary coil 4A. This high voltage causes a discharge in the first and second spark plugs.

ついで、一次コイル3Aの通電中の後期に、第2のスイッチング半導体素子5Dが所定の区間通電して(図2の波形図SDのt1)第2点火コイル1Dの一次コイル3Dに電流I1Dが流れ、その後遮断すると(図2の波形図SD,I1Dを参照)、二次コイル4Dに電流I2D(図2の破線波形I2D)が流れ、二次コイル4Dに高電圧が誘起される。この高電圧は、第1,第2点火プラグに放電を生起する。   Then, in a later stage during energization of the primary coil 3A, the second switching semiconductor element 5D is energized for a predetermined period (t1 in the waveform diagram SD of FIG. 2), and a current I1D flows through the primary coil 3D of the second ignition coil 1D. Then, when it is shut off (see waveform diagrams SD and I1D in FIG. 2), a current I2D (broken line waveform I2D in FIG. 2) flows through the secondary coil 4D, and a high voltage is induced in the secondary coil 4D. This high voltage causes a discharge in the first and second spark plugs.

このとき、両二次コイル4A,4Dに発生する誘起電圧によって両二次コイル4A,4Dに流れる放電電流I2Eは図2の波形図I2Eに示す如く、二次コイル4Aに流れる電流I2Aに二次コイル4Dに流れる電流I2Dが重畳された電流となり、その大きさ,放電時間は飛躍的に増加する。   At this time, the discharge current I2E flowing in the secondary coils 4A and 4D by the induced voltage generated in the secondary coils 4A and 4D is secondary to the current I2A flowing in the secondary coil 4A as shown in the waveform diagram I2E of FIG. The current I2D flowing through the coil 4D becomes a superimposed current, and its magnitude and discharge time increase dramatically.

なお、第1点火コイル1Aの端子31A,44,47,53A及び62Aはコイルの外壁面の一箇所にまとめられているのが好ましい。   In addition, it is preferable that the terminals 31A, 44, 47, 53A and 62A of the first ignition coil 1A are collected at one place on the outer wall surface of the coil.

第2点火コイル1Dの端子31D,42,45,53D及び62Dはコイルの外壁面の一箇所にまとめられているのが好ましい。   The terminals 31D, 42, 45, 53D and 62D of the second ignition coil 1D are preferably grouped at one place on the outer wall surface of the coil.

図1では第1のスイッチング半導体素子5A,第2のスイッチング半導体素子5Dが素子単体で示されているが、いわゆるイグナイタとして、電流制限回路や、電流制御回路あるいは通電時間制御回路が一緒に組み込まれた集積回路としてワンチップ型に構成されていても良い。   In FIG. 1, the first switching semiconductor element 5A and the second switching semiconductor element 5D are shown as a single element. However, as a so-called igniter, a current limiting circuit, a current control circuit, or an energization time control circuit is incorporated together. The integrated circuit may be configured as a one-chip type.

このように構成された本実施例によれば、第1点火コイル1Aの二次コイル4Aの一端4A2,接続導体46,第2の点火プラグ61D,アースGr,第1の点火プラグ61A,ダイオード51A(順方向)及び、二次コイル4Aの一端4A1を通る閉回路が構成される。   According to this embodiment configured as described above, the one end 4A2 of the secondary coil 4A of the first ignition coil 1A2, the connection conductor 46, the second spark plug 61D, the ground Gr, the first spark plug 61A, and the diode 51A. (Forward direction) and a closed circuit passing through one end 4A1 of the secondary coil 4A is configured.

また、第2点火コイル1Dの二次コイル4Dの一端4D2,第2の点火プラグ61D,アースGr,第1の点火プラグ61A,ダイオード51A(順方向),接続導体43、及び二次コイル4Dの一端4D1を通る閉回路が構成される。   Also, one end 4D2 of the secondary coil 4D of the second ignition coil 1D2, the second spark plug 61D, the ground Gr, the first spark plug 61A, the diode 51A (forward direction), the connection conductor 43, and the secondary coil 4D. A closed circuit passing through one end 4D1 is formed.

そして、2つの閉回路を流れる電流はダイオード51に対して順方向で、2つのプラグに対して同方向の電流I2Eである。   The current flowing through the two closed circuits is a current I2E in the forward direction with respect to the diode 51 and in the same direction with respect to the two plugs.

また、2つの閉回路の共通回路部分(二次コイル4Dの一端4D2,第2の点火プラグ61D,アースGr,第1の点火プラグ61A,ダイオード51A,二次コイル4Aの一端4A1)を流れる電流は同方向である。   In addition, the current flowing through the common circuit portion of the two closed circuits (one end 4D2 of the secondary coil 4D2, the second spark plug 61D, the ground Gr, the first spark plug 61A, the diode 51A, the one end 4A1 of the secondary coil 4A). Are in the same direction.

図1は、この発明の一実施形態である内燃機関点火装置の構成を示すブロック回路図である。図1において、本点火装置は、並列に接続された同時着火型点火コイル1A,1Dと、バッテリ31と、点火信号出力回路41と、高圧ダイオード51Aと、第1の点火プラグ61A,第2の点火プラグ61Dで構成されている。31は陰極を接地したバッテリ、41は点火信号出力回路を示し、点火信号SA,SDをそれぞれ第1のスイッチング半導体素子5A,第2のスイッチング半導体素子5Dへ供給するものである。高圧ダイオード51Aは、二次コイル4A,4Dと、第1の点火プラグ61A,第2の点火プラグ61Dの間に必ず一方向にしか電流が流れないように接続されている。   FIG. 1 is a block circuit diagram showing a configuration of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, this ignition device includes simultaneous ignition type ignition coils 1A and 1D, a battery 31, an ignition signal output circuit 41, a high voltage diode 51A, a first ignition plug 61A, and a second ignition connected in parallel. It is composed of a spark plug 61D. Reference numeral 31 denotes a battery whose cathode is grounded, and 41 denotes an ignition signal output circuit, which supplies the ignition signals SA and SD to the first switching semiconductor element 5A and the second switching semiconductor element 5D, respectively. The high voltage diode 51A is connected between the secondary coils 4A and 4D and the first spark plug 61A and the second spark plug 61D so that a current always flows in only one direction.

上述した同時着火型点火コイル1Aは、鉄心2Aとこの鉄心2A外側に巻装した一次コイル3A,二次コイル4Aと、一次コイル3Aの1次電流I1Aをスイッチングする第1のスイッチング半導体素子5Aで構成されている。第1のスイッチング半導体素子5Aとしては、IGBT又はパワートランジスタが使用され、一次コイル3Aの低圧側に配置され、コレクタが一次コイル3Aの低圧側に接続され、エミッタが接地されている。同時着火型点火コイル1Dも同様に、鉄心2D,この鉄心2D外側に巻装した一次コイル3D,二次コイル4Dと、一次コイル3Dの1次電流I1Dをスイッチングする第2のスイッチング半導体素子5Dで構成されている。第2のスイッチング半導体素子5Dとしては、IGBT又はパワートランジスタが使用され、一次コイル3Dの低圧側に配置され、コレクタが一次コイル3Dの低圧側に接続され、エミッタが接地されている。   The above-described simultaneous ignition type ignition coil 1A includes an iron core 2A, a primary coil 3A wound around the iron core 2A, a secondary coil 4A, and a first switching semiconductor element 5A that switches a primary current I1A of the primary coil 3A. It is configured. As the first switching semiconductor element 5A, an IGBT or a power transistor is used, arranged on the low voltage side of the primary coil 3A, the collector is connected to the low voltage side of the primary coil 3A, and the emitter is grounded. Similarly, the simultaneous ignition type ignition coil 1D includes an iron core 2D, a primary coil 3D wound around the iron core 2D, a secondary coil 4D, and a second switching semiconductor element 5D that switches a primary current I1D of the primary coil 3D. It is configured. An IGBT or a power transistor is used as the second switching semiconductor element 5D, and is disposed on the low voltage side of the primary coil 3D, the collector is connected to the low voltage side of the primary coil 3D, and the emitter is grounded.

図2は図1に示した内燃機関用点火装置における各部の波形図である。図2において、SAは点火信号出力回路41から第1のスイッチング半導体素子5Aのゲート又はベースへ出力される点火信号、I1Aは一次コイル3Aに流れる1次電流、I2Aは二次コイル4Aに流れる2次電流、SDは点火信号出力回路41から第2のスイッチング半導体素子5Dのゲート又はベースへ出力される点火信号、I1Dは一次コイル3Dに流れる1次電流、I2Dは二次コイル4Bに流れる2次電流を示す。I2Eは二次コイル4A,4Dと第1の点火プラグ61A,第2の点火プラグ61Dで構成される回路に流れる放電電流で、2次電流I2Aと2次電流I2Dを加えた波形となる。   FIG. 2 is a waveform diagram of each part in the internal combustion engine ignition device shown in FIG. In FIG. 2, SA is an ignition signal output from the ignition signal output circuit 41 to the gate or base of the first switching semiconductor element 5A, I1A is a primary current flowing through the primary coil 3A, and I2A is flowing through the secondary coil 4A. Secondary current, SD is an ignition signal output from the ignition signal output circuit 41 to the gate or base of the second switching semiconductor element 5D, I1D is a primary current flowing through the primary coil 3D, and I2D is a secondary current flowing through the secondary coil 4B. Indicates current. I2E is a discharge current flowing through a circuit composed of the secondary coils 4A and 4D, the first spark plug 61A, and the second spark plug 61D, and has a waveform obtained by adding the secondary current I2A and the secondary current I2D.

次に、図3のブロック回路図を使って4気筒エンジンの場合の動作について説明する。1つのコイルで2つの気筒に高電圧を供給できる同時着火型点火コイル1A,1B,1C,1Dを各気筒に1個ずつ配置し、異なる2つの気筒(4気筒エンジンの点火順序が、第1気筒−第3気筒−第4気筒−第2気筒の順番であれば、第1気筒と第4気筒,第3気筒と第2気筒)を組み合わせる。まず、バッテリ31から一次コイル3A,3B,3C,3Dへ電圧が供給され、点火信号出力回路41から点火信号SA,SB,SC,SDが出力されると、点火信号SAがハイレベルの時に第1のスイッチング半導体素子5Aがオンとなって一次コイル3Aに1次電流I1Aが流れ、点火信号SAがローレベルになることによって第1のスイッチング半導体素子5Aがオフとなり、一次コイル3Aの1次電流I1Aが遮断される。この1次電流I1Aが遮断された時、二次コイル4Aに2次電流I2Aが流れる。同様に、点火信号SDがハイレベルの時に第2のスイッチング半導体素子5Dがオンとなって一次コイル3Dに1次電流I1Dが流れ、点火信号SDがローレベルになることによって第2のスイッチング半導体素子5Dがオフとなり、一次コイル3Dの1次電流I1Dが遮断される。この1次電流I1Dが遮断された時、二次コイル4Dに2次電流I2Dが流れる。この点火信号SA,SDのオン,オフのタイミングを適正に制御することにより、2次電流I2Aと2次電流I2Dを加えた放電電流I2Eが第1の点火プラグ61Aと第2の点火プラグ61Dに流れ、高電圧の火花放電が発生する。また、点火信号SBがハイレベルの時にパワースイッチング素子5Bがオンとなって一次コイル3Bに1次電流I1Bが流れ、点火信号SBがローレベルになることによってパワースイッチング素子5Bがオフとなり、一次コイル3Bの1次電流I1Bが遮断される。この1次電流I1Bが遮断された時、二次コイル4Bに2次電流I2Bが流れる。同様に、点火信号SCがハイレベルの時にパワースイッチング素子5Cがオンとなって一次コイル3Cに1次電流I1Cが流れ、点火信号SCがローレベルになることによってパワースイッチング素子5Cがオフとなり、一次コイル3Cの1次電流I1Cが遮断される。この1次電流I1Cが遮断された時、二次コイル4Cに2次電流I2Cが流れる。この点火信号SB,SCのオン,オフのタイミングを適正に制御することにより、2次電流I2Bと2次電流I2Cを加えた放電電流I2Fが点火プラグ61Bと61Cに流れ、高電圧の火花放電が発生する。   Next, the operation in the case of a four-cylinder engine will be described using the block circuit diagram of FIG. Simultaneous ignition type ignition coils 1A, 1B, 1C, and 1D that can supply high voltage to two cylinders with one coil are arranged in each cylinder, and two different cylinders (the ignition order of a four-cylinder engine is the first In the order of cylinder-third cylinder-fourth cylinder-second cylinder, the first cylinder and the fourth cylinder, and the third cylinder and the second cylinder) are combined. First, when a voltage is supplied from the battery 31 to the primary coils 3A, 3B, 3C, 3D, and the ignition signals SA, SB, SC, SD are output from the ignition signal output circuit 41, the first time when the ignition signal SA is at a high level. When the first switching semiconductor element 5A is turned on and the primary current I1A flows through the primary coil 3A and the ignition signal SA becomes low level, the first switching semiconductor element 5A is turned off, and the primary current of the primary coil 3A I1A is blocked. When the primary current I1A is cut off, the secondary current I2A flows through the secondary coil 4A. Similarly, when the ignition signal SD is at a high level, the second switching semiconductor element 5D is turned on, the primary current I1D flows through the primary coil 3D, and the ignition signal SD becomes a low level, whereby the second switching semiconductor element 5D is turned on. 5D is turned off, and the primary current I1D of the primary coil 3D is cut off. When the primary current I1D is cut off, the secondary current I2D flows through the secondary coil 4D. By appropriately controlling the on and off timings of the ignition signals SA and SD, the discharge current I2E obtained by adding the secondary current I2A and the secondary current I2D to the first spark plug 61A and the second spark plug 61D. A high voltage spark discharge is generated. Further, when the ignition signal SB is at a high level, the power switching element 5B is turned on and the primary current I1B flows through the primary coil 3B. When the ignition signal SB is at a low level, the power switching element 5B is turned off, and the primary coil The 3B primary current I1B is cut off. When the primary current I1B is cut off, the secondary current I2B flows through the secondary coil 4B. Similarly, when the ignition signal SC is at a high level, the power switching element 5C is turned on and the primary current I1C flows through the primary coil 3C. When the ignition signal SC is at a low level, the power switching element 5C is turned off, and the primary The primary current I1C of the coil 3C is cut off. When the primary current I1C is cut off, the secondary current I2C flows through the secondary coil 4C. By appropriately controlling the on / off timing of the ignition signals SB and SC, a discharge current I2F obtained by adding the secondary current I2B and the secondary current I2C flows to the spark plugs 61B and 61C, and a high voltage spark discharge is generated. appear.

上述したように、4気筒エンジンであれば、1つのコイルで2つの気筒に高電圧を供給できる同時着火型点火コイル1A,1B,1C,1Dを各気筒に1個ずつ配置し、異なる2つの気筒の同時着火型点火コイル1Aと1D,1Bと1Cを組み合わせることにより、4個の第1の点火プラグ61A,点火プラグ61B,点火プラグ61C,第2の点火プラグ61Dに順序良く高電圧放電を発生させることができる。同様に、2気筒,6気筒,8気筒,10気筒,12気筒などの偶数気筒の4サイクルエンジンに適用することが可能である。   As described above, in the case of a four-cylinder engine, one ignition coil 1A, 1B, 1C, 1D that can supply a high voltage to two cylinders with one coil is arranged in each cylinder, and two different ignition coils are provided. By combining the simultaneous ignition type ignition coils 1A and 1D, 1B and 1C of the cylinders, high voltage discharge is performed in order on the four first spark plugs 61A, spark plug 61B, spark plug 61C and second spark plug 61D. Can be generated. Similarly, the present invention can be applied to an even-cylinder 4-cycle engine such as a 2-cylinder, a 6-cylinder, an 8-cylinder, a 10-cylinder, and a 12-cylinder.

以上、上述した構成で適正な制御をすることで、火花切れを確実になくすことができ、点火コイルの数を最小限にすることができるため、簡便な構成で製造コストを低減することができるとともに、点火装置を小型化することができる。   As described above, by performing appropriate control with the above-described configuration, it is possible to reliably eliminate a spark and to minimize the number of ignition coils, and thus it is possible to reduce the manufacturing cost with a simple configuration. In addition, the ignition device can be reduced in size.

本実施例の実施の態様は以下の通りである。   The embodiment of this example is as follows.

本実施例では、点火タイミングが同時若しくは隣接する2つの気筒に同時若しくはわずかにタイミングをずらせて高電圧を供給できる同時着火型点火コイルを各気筒に1個ずつ配置している。   In the present embodiment, one simultaneous ignition type ignition coil that can supply a high voltage at the same time or slightly shifted timing to two adjacent cylinders at the same timing is arranged for each cylinder.

特定の2つの気筒に装着される点火コイル(一次コイルと二次コイルとで構成されるコイル部と、一次コイルに流れる1次電流を制御するパワースイッチング素子を含むイグナイタとを備える)のそれぞれの一次コイルに流れる1次電流を同時若しくはわずかにタイミングをずらせて特定の点火タイミングでそれぞれスイッチングする。   Each of ignition coils (equipped with a coil part composed of a primary coil and a secondary coil and an igniter including a power switching element for controlling a primary current flowing in the primary coil) mounted on two specific cylinders The primary currents flowing through the primary coils are switched at specific ignition timings at the same time or slightly shifted in timing.

2個の二次コイルには同時若しくはわずかにずれたタイミングで高電圧が発生する。   A high voltage is generated in the two secondary coils at the same time or at slightly shifted timing.

2個の二次コイルは並列に接続されており、2個の二次コイルの両端に形成される並列接続点の各々とアースとの間に異なる気筒の点火プラグが1個ずつ接続されている。   The two secondary coils are connected in parallel, and one spark plug of a different cylinder is connected between each of the parallel connection points formed at both ends of the two secondary coils and the ground. .

かくして、2個の二次コイルの誘起電圧が2つのプラグに同じように重畳して、放電時間が長くて大きな放電電流が得られ、点火が確実になる。   Thus, the induced voltages of the two secondary coils are superimposed on the two plugs in the same manner, and the discharge time is long and a large discharge current is obtained, so that ignition is ensured.

実施例によって解決しようとする課題を整理すると以下の通りである。   The problems to be solved by the embodiments are summarized as follows.

従来の重ね放電式の内燃機関用点火装置は、通常の点火コイルの他に重ね放電用DC−DCコンバータ、及び重ね放電回路を必要とするので、構成が複雑となり、且つ製造コストの増大を招いていた。そのため、重ね放電用点火装置は、実用化が困難であった。一方、従来のマルチスパーク式の内燃機関用点火装置は、1個の点火コイルを繰返してスイッチングするので、1次電流を遮断する度に高電圧放電が行われるものの、1次電流を流している間は2次電流が流れず、高電圧放電の間隔が空くため火花切れをおこすという問題があった。もう一方、従来の複数コイル式は、高電圧放電の間隔が空くことはないが、複数個の点火コイルを必要とするため、製造コストの増大を招いていた。   A conventional overlap discharge type internal combustion engine ignition device requires a DC-DC converter for overlap discharge and an overlap discharge circuit in addition to a normal ignition coil. Therefore, the configuration becomes complicated and the manufacturing cost increases. It was. For this reason, it has been difficult to put the ignition device for overlap discharge into practical use. On the other hand, since the conventional multi-spark type ignition device for an internal combustion engine repeatedly switches one ignition coil, high voltage discharge is performed every time the primary current is cut off, but the primary current flows. There was a problem that a secondary current did not flow between them and sparks were cut off because of the high voltage discharge interval. On the other hand, the conventional multi-coil system does not leave a high voltage discharge interval, but requires a plurality of ignition coils, resulting in an increase in manufacturing cost.

本実施例では、上記のような問題点を解消することができるもので、火花切れを確実になくすことができ、簡便な構成で製造コストを低減することができるとともに、小型化することができる内燃機関用点火装置を提供するものである。   In the present embodiment, the above-described problems can be solved, sparks can be surely eliminated, the manufacturing cost can be reduced with a simple configuration, and the size can be reduced. An ignition device for an internal combustion engine is provided.

本実施例における課題の解決手段は以下の通りである。   The means for solving the problems in this embodiment are as follows.

本実施例によると、1つのコイルで2つの気筒に高電圧を供給できる同時着火型点火コイルを各気筒に1個ずつ配置し、異なる2つの気筒の点火コイルを構成する一次コイルと一次コイルに流れる1次電流を制御するパワースイッチング素子と二次コイルで構成されるコイル部を並列に接続し、2個の一次コイルの1次電流を順次スイッチングすることにより、2個の二次コイルが並列に接続された閉回路に設置される2個の点火プラグに高電圧放電を連続して発生させることができる。   According to the present embodiment, one simultaneous ignition type ignition coil capable of supplying a high voltage to two cylinders with one coil is arranged in each cylinder, and the primary coil and the primary coil constituting the ignition coils of two different cylinders are arranged. Two secondary coils are connected in parallel by connecting in parallel a power switching element that controls the flowing primary current and a coil part composed of a secondary coil and sequentially switching the primary currents of the two primary coils. High voltage discharge can be continuously generated in the two spark plugs installed in the closed circuit connected to.

本実施例の効果は以下の通りである。   The effects of the present embodiment are as follows.

火花切れを確実になくすことができ、点火コイルの数を最小限にすることができるため、簡便な構成で製造コストを低減することができるとともに、点火装置を小型化することができる。   Since it is possible to reliably eliminate sparks and minimize the number of ignition coils, the manufacturing cost can be reduced with a simple configuration, and the ignition device can be downsized.

本発明は点火コイル自体が、プラグホール内に装着されるスティック型,プラグホールの上部に取付けられるプラグトップ型、あるいは複数のコイルが一箇所にまとめて取付けられ、コイルとプラグが高圧ケーブルで接続される別置き型のいずれにも適用できる。   In the present invention, the ignition coil itself is a stick type to be installed in the plug hole, a plug top type to be attached to the upper part of the plug hole, or a plurality of coils are attached at one place, and the coil and the plug are connected by a high voltage cable. It can be applied to any of the separate types.

本発明の一実施形態である内燃機関点火装置の構成を示すブロック回路図。1 is a block circuit diagram showing a configuration of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment of the present invention. 図1に示した内燃機関用点火装置における各部の波形図。FIG. 2 is a waveform diagram of each part in the internal combustion engine ignition device shown in FIG. 1. 4気筒エンジンの場合の構成を示すブロック回路図(例)。The block circuit diagram (example) which shows the structure in the case of a 4-cylinder engine.

符号の説明Explanation of symbols

1A 第1点火コイル(同時着火型点火コイル(第1気筒))
1B 同時着火型点火コイル(第2気筒)
1C 同時着火型点火コイル(第3気筒)
1D 第2点火コイル(同時着火型点火コイル(第4気筒))
2A,2B,2C,2D 鉄心
3A,3B,3C,3D 一次コイル
4A,4B,4C,4D 二次コイル
5A,5B,5C,5D スイッチング半導体素子
31 バッテリ
41 点火信号出力回路
51A,51B 高圧ダイオード
61A 点火プラグ(第1気筒)
61B 点火プラグ(第2気筒)
61C 点火プラグ(第3気筒)
61D 点火プラグ(第4気筒)
I1A,I1B,I1C,I1D 1次電流
I2A,I2B,I2C,I2D 2次電流
SA,SB,SC,SD 点火信号
I2E 放電電流(第1,第4気筒)
I2F 放電電流(第2,第3気筒)
1A First ignition coil (simultaneous ignition type ignition coil (first cylinder))
1B Simultaneous ignition type ignition coil (2nd cylinder)
1C Simultaneous ignition type ignition coil (3rd cylinder)
1D 2nd ignition coil (simultaneous ignition type ignition coil (4th cylinder))
2A, 2B, 2C, 2D Iron cores 3A, 3B, 3C, 3D Primary coils 4A, 4B, 4C, 4D Secondary coils 5A, 5B, 5C, 5D Switching semiconductor element 31 Battery 41 Ignition signal output circuit 51A, 51B High voltage diode 61A Spark plug (first cylinder)
61B Spark plug (2nd cylinder)
61C Spark plug (3rd cylinder)
61D Spark plug (4th cylinder)
I1A, I1B, I1C, I1D Primary currents I2A, I2B, I2C, I2D Secondary currents SA, SB, SC, SD Ignition signal I2E Discharge current (first and fourth cylinders)
I2F discharge current (2nd and 3rd cylinders)

Claims (5)

一次コイルと二次コイルによって昇圧トランスが構成された第1点火コイルと、
別の一次コイルと二次コイルによって昇圧トランスが構成された第2点火コイルとを有し、
前記第1点火コイルの二次コイルの一端部とアースとの間に一つの気筒の第1点火プラグが接続され、
前記第1点火コイルの二次コイルの他端部とアースとの間に別の気筒の第2点火プラグが接続され、
前記第1点火コイルの一次コイルの電流が第1スイッチング半導体素子によって通電遮断され、
前記第2点火コイルの一次コイルの電流が第2スイッチング半導体素子によって通電遮断されるものであり、
前記第2点火コイルの二次コイルの一端部とアースとの間に前記第1点火プラグが接続され、
前記第1点火コイルの二次コイルの他端部とアースとの間に前記第2点火プラグが接続されるものである
多重点火型式燃機関用点火装置。
A first ignition coil having a step-up transformer configured by a primary coil and a secondary coil;
A second ignition coil having a step-up transformer constituted by another primary coil and a secondary coil;
A first spark plug of one cylinder is connected between one end of the secondary coil of the first ignition coil and the ground;
A second spark plug of another cylinder is connected between the other end of the secondary coil of the first ignition coil and the ground;
The current of the primary coil of the first ignition coil is cut off by the first switching semiconductor element;
The current of the primary coil of the second ignition coil is cut off by the second switching semiconductor element;
The first spark plug is connected between one end of the secondary coil of the second ignition coil and the ground;
A multi-ignition type combustion engine ignition device in which the second ignition plug is connected between the other end of the secondary coil of the first ignition coil and the ground.
請求項1に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火コイルはそれぞれのプラグホール内に納められる筒型に形成されている
多重点火式内燃機関用点火装置。
2. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition coil is formed in a cylindrical shape that is accommodated in each plug hole.
請求項1に記載の内燃機関用点火装置において前記点火コイルはそれぞれのプラグホールの上部に配置され、点火プラグとの間を接続する高圧導体が樹脂筒部内の設けられており、この樹脂筒部と前記点火コイル収納部とが一体にユニット化されている多重点火式内燃機関用点火装置。   2. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition coil is disposed above each plug hole, and a high-voltage conductor that connects the ignition coil to the ignition plug is provided in the resin cylinder portion. And an ignition device for a multi-ignition internal combustion engine in which the ignition coil housing portion is unitized. 請求項1に記載の第1及び第2点火プラグは着火タイミングが同時乃至は隣接する点火プラグ同士である
多重点火式内燃機関用点火装置。
The ignition device for a multi-ignition internal combustion engine, wherein the first and second ignition plugs according to claim 1 are ignition plugs whose ignition timing is simultaneous or adjacent to each other.
請求項1に記載の前記第1及び第2点火コイルは同一の点火プラグへ接続される端子同士を接続するための一対の接続端子部を備えている
多重点火式内燃機関用点火装置。
2. The ignition device for a multi-ignition internal combustion engine, wherein the first and second ignition coils according to claim 1 include a pair of connection terminal portions for connecting terminals connected to the same spark plug.
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US9903333B2 (en) 2014-04-10 2018-02-27 Denso Corporation Ignition apparatus for an internal-combustion engine

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