JP2015063931A - Ignition device - Google Patents
Ignition device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015063931A JP2015063931A JP2013197976A JP2013197976A JP2015063931A JP 2015063931 A JP2015063931 A JP 2015063931A JP 2013197976 A JP2013197976 A JP 2013197976A JP 2013197976 A JP2013197976 A JP 2013197976A JP 2015063931 A JP2015063931 A JP 2015063931A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- ignition
- switch
- auxiliary power
- coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
この発明は内燃機関の点火を行う点火装置に係り、特に、放電開始後のスイッチングにより、重畳的に電流を流して放電維持を図るエネルギ投入用電源を設けた点火装置に関するものである。 The present invention relates to an ignition device for igniting an internal combustion engine, and more particularly to an ignition device provided with an energy input power source for maintaining a discharge by flowing a current in a superimposed manner by switching after the start of discharge.
火花点火式の内燃機関にあっては、点火コイル等からなる点火装置によって点火プラグに放電が発せられ、その放電により燃焼室に導入された燃料が燃焼に供される。この内燃機関の燃焼状態を良好なものにするために、1回の燃焼行程内で点火プラグに放電を複数回生じさせる多重放電型の点火装置について種々提案されている。 In a spark ignition type internal combustion engine, a spark is discharged to an ignition plug by an ignition device including an ignition coil, and the fuel introduced into the combustion chamber by the discharge is used for combustion. In order to improve the combustion state of the internal combustion engine, various proposals have been made on a multiple discharge type ignition device that causes a spark plug to generate a plurality of discharges within a single combustion stroke.
特許文献1には、点火コイルの二次側コイルを流れる二次電流を検出する電流検出手段と、多重放電に際し、前記電流検出手段により検出した電流値が所定の電流判定値に達する度に、第1及び第2のスイッチ手段のオン/オフ切り替えを実施する点火制御手段と、内燃機関の筒内流速又はそれに相関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得した流速情報に基づいて前記電流判定値を可変設定する設定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置が開示されている。
ところが、従来の点火装置では、第1、第2のスイッチ手段を切り換えて交流放電を行う際に必ず放電がカットされることになる。
このため、例えば、燃焼室内に流速の高い筒内気流が発生している場合には、火花放電が筒内気流によって引き延ばされたときに、エネルギ投入が途切れると、放電経路が一時的に遮断される吹き消え現象が発生し、追加的に投入したエネルギが再放電のために消費されることになり、失火に至るおそれがあるという問題があった。
However, in the conventional ignition device, the discharge is surely cut when the first and second switch means are switched to perform the AC discharge.
For this reason, for example, when a high-velocity in-cylinder airflow is generated in the combustion chamber, when the spark discharge is extended by the in-cylinder airflow and the energy input is interrupted, the discharge path is temporarily There is a problem that a blow-off phenomenon that is interrupted occurs, and additionally input energy is consumed for re-discharge, which may lead to misfire.
このような問題に対して、図3に比較例として示すような、点火コイル2を開閉制御する制御回路3zとして、直流電源1と点火コイル2と点火スイッチ30とからなる通常の点火装置に、チョークコイル132と充電スイッチ133と整流素子134とエネルギ蓄積手段であるコンデンサ135とからなる補助電源131と、補助電源131の充電駆動を行う充電用ドライバ32zと、補助電源131から放電エネルギを放出させる放電スイッチ33と放電スイッチ33を駆動する放電用ドライバ34と放電電流を整流する整流素子35とを設けて、一次コイル20のマイナス側から放電エネルギを投入する点火装置4zを検討した。
補助電源131と充電用ドライバ32zとでいわゆるDC−DCコンバータを構成し、放電スイッチ33を開閉駆動することで、コンデンサ135の蓄えられたエネルギを放出させることができる。
点火装置4zでは、特許文献1にあるようにDC−DCコンバータを一次コイルのプラス側ではなく、一次コイル20のマイナス側に接続することにより、二次電圧V2が比較的高い状態から補助電源131からの放電を開始させることができ、二次放電I2の途切れを生じさせることなく、長時間にわたり連続的に補助エネルギの投入を図ることができると考えられた。
For such a problem, as a
The
In the ignition device 4z, as described in
ところが、比較例として示した点火装置4zの構成では、ある程度の期間は二次電流I2を連続的に維持できるが、放電期間の中盤以降においては、放電の維持が困難となることが判明した。
放電期間中において、内燃機関5の条件によっては、燃焼室内に流れる強い筒内気流を受けて、放電アークが引き延ばされ、相対的に放電距離が拡大されると、その分、二次電圧V2が上昇することになる。
However, in the configuration of the ignition device 4z shown as the comparative example, the secondary current I2 can be continuously maintained for a certain period, but it has been found that it is difficult to maintain the discharge after the middle of the discharge period.
During the discharge period, depending on the conditions of the
一方、通常の誘導放電型の点火コイルにおいては、二次電圧V2は二次コイル21の巻回数N2と一次コイル20の巻回数N1との巻回比(N=N2/N1)によって定まり、一次電圧V1の巻回比倍の電圧を生じることを利用して、高い二次電圧V2を得ることで、点火プラグに火花放電を発生させているが、放電期間中にも、二次電圧V2は、一次電圧V1の巻回比倍に等しい関係が維持される。
このため、筒内気流によって放電アークが引き延ばされて二次電圧V2が上昇すると、これに比例して一次電圧V1も高くなる。
On the other hand, in a normal induction discharge type ignition coil, the secondary voltage V2 is determined by a winding ratio (N = N2 / N1) between the number of turns N2 of the
For this reason, when the discharge arc is extended by the in-cylinder airflow and the secondary voltage V2 rises, the primary voltage V1 also increases in proportion thereto.
さらに、補助電源131からの放電電圧Vdcは、放電が繰り返される度に徐々に低下する。
放電スイッチ33が開いて、補助電源131から点火コイル2の一次コイル20へのエネルギ投入が停止しているタイミングで、筒内気流によって放電アークが引き延ばされて、一次電圧V1が急に高くなると、一次電圧V1が補助電源131の放電電圧Vdcよりも高くなってしまうことがある。
Further, the discharge voltage V dc from the
At the timing when the
このとき、一次電圧V1が補助電源131の放電電圧Vdcよりも高くなった状態で、放電スイッチ33が閉じられても、一次電圧V1が放電電圧Vdcよりも低くなるまでは補助電源131から点火コイル2への放電エネルギの投入が停止することになる。
放電経路が途切れて一次電圧V1が放電電圧Vdcより低くなると、補助電源131から点火コイル2への放電が可能となるが、放電経路がなくなっているので補助電源131から放出される放電エネルギは、再放電を起こすために消費されることになる。
このため、補助電源131からの投入エネルギが火炎核の成長に利用されなり、安定した着火を実現できなくなるおそれがあることが判明した。
At this time, in a state in which the primary voltage V1 is higher than the discharge voltage V dc of the
When the discharge path is interrupted and the primary voltage V1 becomes lower than the discharge voltage Vdc , the discharge from the
For this reason, it has been found that the input energy from the
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、燃焼室内に強い筒内気流が発生しているような難着火性の燃焼条件でも確実に放電を長期間にわったって維持し、安定した着火性を示す内燃機関の点火装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention reliably maintains discharge over a long period of time even under difficult-ignition combustion conditions in which a strong in-cylinder airflow is generated in the combustion chamber, and exhibits stable ignitability. An object of the present invention is to provide an ignition device for an internal combustion engine.
本発明の点火装置(4)は、少なくとも、直流電源(1)と、所定の巻回比(N=N2/N1)によって巻回した一次コイル(20)と二次コイル(21)とによって昇圧トランスを構成する点火コイル(2)と、前記直流電源(1)から前記点火コイル(2)への通電と、前記点火コイル(2)から内燃機関(5)に設けた点火プラグ(6)への放電とを制御する制御回路(3)とからなり、前記点火プラグ(6)に高い二次電圧(V2)を印加して放電アークを発生させ、放電期間中に重畳的に放電維持エネルギを投入する点火装置であって、前記制御回路(3)が、少なくとも、点火スイッチ(30)と、2以上の補助電源(131、231)と、これらの補助電源(131、231)からの放電を制御する放電スイッチ(33)と、前記点火コイル(2)の二次電圧(V2)を検出する二次電圧検出手段(36)と、検出した二次電圧(V2)と所定の閾値(Vth)との比較によって、前記複数の補助電源(131、132)の切り換えの要否を判定する切換要否判定手段(37)と、その判定結果によって、前記複数の補助電源(131、132)の内のいずれかと前記放電スイッチ(33)との接続を切り換える電源切換スイッチ(SSW38)とを具備する。 The ignition device (4) of the present invention is boosted by at least a DC power source (1), a primary coil (20) and a secondary coil (21) wound by a predetermined winding ratio (N = N2 / N1). An ignition coil (2) constituting a transformer, energization from the DC power source (1) to the ignition coil (2), and from the ignition coil (2) to an ignition plug (6) provided in the internal combustion engine (5) And a control circuit (3) for controlling the discharge of the spark, and applying a high secondary voltage (V2) to the spark plug (6) to generate a discharge arc, and superimposing discharge maintaining energy during the discharge period. In the ignition device to be turned on, the control circuit (3) at least discharges the ignition switch (30), two or more auxiliary power sources (131, 231), and these auxiliary power sources (131, 231). A discharge switch (33) to be controlled; The secondary voltage detection means (36) for detecting the secondary voltage (V2) of the ignition coil (2), and the plurality of auxiliary devices are compared by comparing the detected secondary voltage (V2) with a predetermined threshold value (Vth). Switching necessity determining means (37) for determining whether or not the power supply (131, 132) needs to be switched, and one of the plurality of auxiliary power supplies (131, 132) and the discharge switch (33) according to the determination result. And a power supply selector switch (SSW38) for switching the connection to the.
本発明によれば、前記二次コイル(21)に発生させた高い二次電圧V2の印加によって点火プラグ(6)の放電を行った後、前記二次コイル(21)からの誘導放電期間中に、前記点火コイル(2)に前記複数の補助電源(131,231)の内から選択された第1の補助電源(131)から放電維持エネルギの導入を重畳的に行い、放電の維持を図り、前記二次電圧検出手段(36)によって検出した二次電圧(V2)が所定の閾値(Vth)を超えたときに前記電源切換スイッチ(SSW38)によって、前記第1の補助電源(131)からの放電エネルギの投入を、他の補助電源(231)からの放電エネルギの投入に切り換えることにより、放電電圧(Vdc1、Vdc2)を常に前記点火コイル(2)の一次電圧(V1)よりも高く維持することができ、燃焼室内に強い筒内気流が発生しても、吹き消えを生じることなく、前記補助電源(131、231)から前記点火コイル(2)へのエネルギ投入続け、安定した着火を実現することができる。
また、前記電源切換要否判定手段(37)によって、必要と判断された場合のみ、前記第1の補助電源(131)から前記第2の補助電源231への切り替えが行われるので、過剰なエネルギ投入による電極の消耗を防ぐこともできる。
According to the present invention, after the spark plug (6) is discharged by the application of the high secondary voltage V2 generated in the secondary coil (21), during the induction discharge period from the secondary coil (21). In addition, discharge sustaining energy is superimposed on the ignition coil (2) from the first auxiliary power supply (131) selected from the plurality of auxiliary power supplies (131, 231) to maintain the discharge. When the secondary voltage (V2) detected by the secondary voltage detection means (36) exceeds a predetermined threshold (Vth), the power supply changeover switch (SSW38) causes the first auxiliary power supply (131) to By switching the discharge energy input to the discharge energy input from the other auxiliary power source (231), the discharge voltage (Vdc1, Vdc2) is always higher than the primary voltage (V1) of the ignition coil (2). Even if a strong in-cylinder airflow is generated in the combustion chamber, the energy is continuously supplied from the auxiliary power source (131, 231) to the ignition coil (2) without being blown out. Ignition can be realized.
In addition, since the switching from the first auxiliary power supply (131) to the second
図1を参照して、本発明の実施形態における点火装置4の概要について説明する。
本発明の点火装置4は、直流電源1と、所定の巻回比(N=N2/N1)によって巻回した一次コイル20と二次コイル21とによって昇圧トランスを構成する点火コイル2と、直流電源1から点火コイル2への通電と点火コイル2から図略の内燃機関5に設けられた点火プラグ6への放電とを制御する制御回路3とからなり、点火プラグ6に高い電圧V2を印加して放電アークを発生させ、放電期間中に重畳的に放電維持エネルギを投入することで、放電の維持を図る点火装置であって、以下の構成を有することで、安定した着火を実現するものである。
点火装置4は、制御回路3が、少なくとも、点火スイッチ30と、複数の補助電源131、231と、これらの補助電源からの放電を制御する放電スイッチ33と、点火コイル2の二次電圧V2を検出する二次電圧検出手段36と、検出した二次電圧V2と所定の閾値Vthとの比較によって、補助電源の切り換えの要否を判定する切換要否判定手段37と、その判定結果によって、複数の補助電源131、132のいずれの補助電源と放電スイッチ33とを接続するかを切り換える電源切換スイッチSSW38とを具備することを特徴とする。
With reference to FIG. 1, the outline | summary of the ignition device 4 in embodiment of this invention is demonstrated.
The ignition device 4 of the present invention includes a
In the ignition device 4, the
また、複数の補助電源131、231の内、電源切換スイッチSSW38によって選択的に接続された電源から点火コイル2への放電は、一次コイル20のマイナス側から行われる。
なお、本実施形態においては、第1の補助電源131と第2の補助電源231との2つの補助電源を設けた例を示しているが、補助電源の数は2つに限定するものではなく、2以上であれば良い。
Further, among the plurality of
In the present embodiment, an example is shown in which two auxiliary power sources, ie, the first
直流電源1は、車載バッテリや、交流電源をレギュレータ等によって直流変換した公知の直流安定化電源等が用いられ、例えば12V、24Vといった一定の直流電圧+Bを供給する。
また、直流電源1として、公知のDC−DCコンバータ等によって高い電圧に昇圧した電源を用いても良い。
As the
Further, as the
点火コイル2は、少なくとも、コイル巻線をN1回巻回した一次コイル20とN2回巻回した二次コイル21と整流素子22とを含み、いわゆる誘導放電型の昇圧トランスを構成する公知の点火コイルを適宜用いることができる。
点火コイル2の一次電圧V1と二次電圧V2との変圧比V2/V1は、一次コイル20の巻回数N1と二次コイル21の巻回数N2との巻回比N(=N2/N1)にほぼ等しい。 本発明は、プラグホール内に収容可能とするいわゆるスティック型の点火コイルと、プラグホールの上部に固定されたハウジング内に収容可能とするいわゆるプラグトップ型の点火コイルとのいずれにも採用可能である。
The
The transformation ratio V2 / V1 between the primary voltage V1 and the secondary voltage V2 of the
本実施形態における制御回路3は、点火スイッチ30と、第1の補助電源131と、第2の補助電源231と、充電用ドライバ32と、放電スイッチ33と、放電用ドライバ34と、整流素子35と、二次電圧検出手段36と、切換要否判定手段37と、電源切換スイッチ38とによって構成されている。
点火スイッチ30は、IGBT、サイリスタ等のパワートランジスタが用いられ、外部に設けたエンジン制御装置(ECU)7から内燃機関5の運転状況に応じて発信された点火信号IGtにしたがって開閉制御される。
In the present embodiment, the
The
第1、第2の補助電源131、231は、それぞれ、第1、第2のチョークコイル132、231と、第1、第2の充電スイッチ133、233と、第1、第2の整流素子134、234と、第1、第2のコンデンサ135、235とによって構成されている。
第1、第2のチョークコイル131、231には、所定のインダクタンスL131、L232(例えば、5〜50μH)を有するコア付きコイルが用いられている。
第1、第2のチョークコイル132、232の上流側は、それぞれ直流電源1に接続され、下流側は、それぞれ、第1、第2の充電スイッチ133、233を介して接地されている。
The first and second
For the first and second choke coils 131 and 231, coils with cores having predetermined inductances L 131 and L 232 (for example, 5 to 50 μH) are used.
The upstream sides of the first and second choke coils 132 and 232 are each connected to the
第1、第2の充電スイッチ133、233には、IGBT、MOSFET等のパワートランジスタが用いられている。
第1、第2の充電スイッチ133、233のそれぞれのゲートGには、充電用ドライバ32が接続されている。
For the first and second charge switches 133 and 233, power transistors such as IGBTs and MOSFETs are used.
A charging
充電用ドライバ32は、ECU7から発信された点火信号IGtにしたがって、所定の開閉パルスで発振するゲート電圧VG133、VG233を生成し、第1、第2の充電スイッチ133、233を開閉駆動する。
充電用ドライバ32は、放電期間信号IGwがオフとなっている間に第1、第2の充電スイッチ133、233を所定の周期で開閉制御できれば、如何なる方法で駆動パルスを発生するものでも良く、チャージポンプ等を含む公知のゲートドライバを適宜用いることができる。
なお、本実施形態においては、1つの充電用ドライバ132によって、第1の充電スイッチ133と第2の充電スイッチ233とを開閉制御するように構成した例を示したが、それぞれの充電スイッチ133、233に個別の充電用ドライバを設けるようにしても良い。
The charging
The charging
In the present embodiment, the example in which the
第1、第2のチョークコイル132、232と、第1、第2の充電スイッチ133、233との間には、それぞれ、第1、第2の整流素子134、234を介して、第1、第2のコンデンサ135、235が並列に接続されている。
第1、第2のコンデンサ135、235には、それぞれ所定のキャパシタンスC1、C2(例えば、100〜1000μF)を有するコンデンサが用いられている。
第1、第2の整流素子134、234は、ダイオード等が用いられ、第1、第のコンデンサ135、235から第1、第2のチョークコイル132、232、又は第1、第2の充電スイッチ133、233側への逆流を阻止している。
第1、第2の充電スイッチ133、233の開閉により、直流電源1から第1、第2のチョークコイルに蓄えられたエネルギが、第1、第2のコンデンサ135、235のそれぞれに充電される。
Between the first and second choke coils 132 and 232 and the first and second charge switches 133 and 233, the first and
As the first and
As the first and
By opening and closing the first and second charge switches 133 and 233, the energy stored in the first and second choke coils from the
第1、第2の補助電源131、231は、並列に接続され、それぞれの出力Vdc1、Vdc2は、それぞれ、電源切換スイッチSSW38の第1、第2の入力S1、S2に接続されている。
電源切換スイッチSS38は、切換要否判定手段37の切換信号SSにしたがって、第1、第2の入力S1、S2のいずれの端子を接続するかを切り換えて、第1、第2の補助電源131、132のいずれの補助電源からの放電を行うかを選択する。
The first and second
The power supply switch SS38 switches which terminal of the first and second inputs S1 and S2 is connected in accordance with the switching signal SS of the switching
切換スイッチSSW38の下流側には、放電スイッチ33が接続されている。
放電スイッチ33には、n−MOSFET、FET等のパワートランジスタが用いられている。
放電スイッチ33のゲートGには、放電用ドライバ34が接続されている。
放電スイッチ33のドレインDは、切換スイッチ38の出力側に接続され、ソースSは点火コイル2の一次コイル20のマイナス側に接続されている。
A
For the
A
The drain D of the
放電用ドライバ34には、チャージポンプ等を含む公知のゲートドライバを用いることができる。
放電用ドライバ34は、ECU7から発信された放電期間信号IGwにしたがって、所定の開閉パルスで発振するゲート電圧VG33を生成し、放電スイッチ33を開閉駆動する。
As the
The
点火コイル2の二次側には、二次電圧V2を検出する二次電圧検出手段36が設けられている。
本実施例においては、二次電圧検出手段36として、分圧抵抗361(R1)、362(R2)を設けた例を示してあるが、本発明において、二次電圧検出手段36を、特に限定するものではない。
点火コイル2の放電中における二次電圧V2を検出できれば、如何なるものでもよく、ダイオードやコンデンサを用いたものや電流センスMOSFETを用いたもの、カレントミラー回路を設け点火プラグ6に流れる二次電流I2を検出して二次電圧V2を算出するもの等公知の二次電圧検出手段を適宜採用し得る。
On the secondary side of the
In the present embodiment, an example is shown in which voltage dividing resistors 361 (R1) and 362 (R2) are provided as the secondary
Any device can be used as long as the secondary voltage V2 during the discharge of the
二次電圧検出手段36は、二次電圧判定手段37に接続されている。
二次電圧判定手段37は、検出した二次電圧V2と所定の閾値Vthとの比較を行い、二次電圧V2が閾値Vthを超える場合には、放電の引き延ばしによって一次電圧V1が上昇すると判断されるので、切換信号SSを出力する。
なお、閾値Vthは、第1の補助電源131のみからエネルギ投入を行った場合に、筒内気流によって、放電アークが引き延ばされて放電が吹き消される吹き消え限界となる電圧とする。
The secondary voltage detection means 36 is connected to the secondary voltage determination means 37.
The secondary voltage determination means 37 compares the detected secondary voltage V2 with a predetermined threshold value Vth, and when the secondary voltage V2 exceeds the threshold value Vth, it is determined that the primary voltage V1 is increased by extending the discharge. Therefore, the switching signal SS is output.
The threshold value Vth is a voltage that becomes a blow-off limit at which the discharge arc is extended by the in-cylinder airflow and the discharge is blown out when energy is input only from the first
具体的な閾値Vthは、例えば、予め、実際のエンジンや燃焼室を模した圧力容器に点火プラグ6を設けて、点火コイル2を用いて高い二次電圧V2を印加して、放電アークを発生させたのち、第1の補助電源131から放電エネルギの投入を行って、放電維持を図った状態で、圧力容器内に放電アーク作用する強い気流を発生させ、吹き消えが生じる時の二次電圧V2を計測する等によって決定することができる。
二次電圧判定手段37から切換信号SSが出力されると切換スイッチしSSW38がS1からS2に切り換えられる。
The specific threshold value Vth is generated by, for example, previously providing a
When the switching signal SS is output from the secondary voltage determination means 37, the switch is switched and the
切換スイッチSSW38によって、第2の補助電源231と放電スイッチ33とが接続された後は、第2の補助電源231からエネルギ投入が行われる。
このとき、第2の放電電源231の放電電圧Vdc2は、一次電圧V1より遙かに高い電圧となっているので、放電が途切れることなく二次電流の維持を図るのに十分なエネルギを放出することができる。
なお、本実施形態において、具体的な、一次電圧V1のピークは、数百ボルト程度となっている例を示してあるが、第1、第2の放電電圧Vdc1、Vdc2、一次電圧V1、二次電圧V2をどの程度とするかは、点火コイル2の巻回比Nや、点火プラグ6の放電ギャップ、適用する内燃機関の燃焼特性等によって適宜設定される設計事項であり、特に限定するものではない。
After the second
At this time, the discharge voltage Vdc2 of the second
In the present embodiment, a specific example of the peak of the primary voltage V1 is about several hundred volts, but the first and second discharge voltages Vdc1, Vdc2, the primary voltage V1, two The degree to which the next voltage V2 is set is a design matter that is appropriately set depending on the winding ratio N of the
本発明の点火装置4では、内燃機関5の気筒毎に設けられた点火プラグ6への点火コイル2の二次コイル21に発生させた高い二次電圧V2の印加によって点火プラグ6の放電電極間にアーク放電を発生させ、点火コイル2の二次コイル21からの誘導放電中に、点火コイル2の一次コイル20のマイナス側に第1の補助電源131から放電維持エネルギの導入を重畳的に行い、放電の維持を図ることを基本とし、二次電圧検出手段36によって検出した二次電圧V2が所定の引き消え限界電圧Vthを超えたときに電源切換スイッチSSW38によって、第1の補助電源131からの放電を第2の補助電源231からの放電に切り換えることにより、吹き消えを生じることなく、点火コイル2の一次コイル21のマイナス側へのエネルギ投入を維持することが可能となのである。
In the ignition device 4 of the present invention, the high secondary voltage V2 generated in the
また、二次電圧V2を検出して必要と判断された場合のみ、第1の補助電源131から第2の補助電源231への切り替えが行われるので、過剰なエネルギ投入による電極の消耗を防ぐこともできる。
なお、制御回路3は、半導体集積回路によって構成することができ、必要に応じて、コンデンサ、コイル等を実装し、点火コイル2と共に図略のハウジング内に収容して用いられる。
In addition, since the switching from the first
The
図2を参照して、実施例1として示す、本発明の第1の実施形態における点火装置1の基本的な作動とその効果について説明する。
図2中(a)は、ECU7から発信された点火信号IGtを、(b)は、放電期間信号IGwを、(c)は、第1の充電スイッチ133を開閉駆動する第1の充電信号VG133を、(d)は、第2の充電スイッチ233を開閉駆動する第2の充電信号VG233を、(e)は、点火スイッチ30の開閉状態を、(f)は、放電スイッチ33の開閉状態を、(g)は、電源切換スイッチ38の切換状態を、(h)は、第1の放電電圧Vdc1の変化を、(i)は、第2の放電電圧Vdc2の変化を、(j)は、放電スイッチ33のドレイン電圧VDDの変化と一次側発生電圧V2/Nの変化を重ねたものを、(k)は、一次側発生電圧V2/N(Nは巻数比)の変化を、(l)は二次電圧V2の変化を、(m)は、二次電流I2の変化を示す。
With reference to FIG. 2, the basic operation and effect of the
2A shows the ignition signal IGt transmitted from the ECU 7, FIG. 2B shows the discharge period signal IGw, and FIG. 2C shows the first charge signal VG for opening and closing the
なお、図1に示した一次コイル20のマイナス側の位置でV1を検出しようとしても、放電スイッチ33がオンで、ドレイン電圧VDDが、一次コイル20に発生する電圧よりも高い場合には、第1、第2のコンデンサ135、235の放電電圧Vdc1、Vdc2のいずれかに等しくなり、一次コイル20に発生する電圧の方が、ドレイン電圧VDDよりも高い場合には、一次コイル20に発生する電圧V2/N(Nは巻回比)に等しい値が検出されることになり、ドレイン電圧VDDと一次コイル20に発生する一次電圧V1との大小関係を検出することができない。
そこで、(j)、(k)の一次側発生電圧は、V2/Nの変化のみを示してある。
Even if V1 is detected at the negative position of the
Therefore, the primary side generated voltage of (j) and (k) shows only the change of V2 / N.
本図(a)に示すように、ECU7から、内燃機関5の点火時期に応じた点火信号IGtが発信される。
本図(b)に示すように、ECU7から、内燃機関5の運転状況に応じて予め設定した放電期間信号IGwが発信される。
As shown in FIG. 4A, an ignition signal IGt corresponding to the ignition timing of the
As shown in FIG. 4B, a discharge period signal IGw set in advance according to the operating condition of the
本図(c)、(d)に示すように、点火信号IGtの立ち上がりに同期して第1、第2のコンデンサ135、235の充電を行うべく、充電用ドライバ32から、第1、第2の充電スイッチ133、233を開閉駆動する第1、第2の充電信号VG133、VG233が所定のパルス周期で発振され、点火信号IGtの立ち下がりに同期して第1、第2の充電スイッチ131、232の駆動が停止される。
なお、必ずしも、第1、第2のコンデンサ135、235の充電は、本実施形態のように点火信号IGwに同期させるものに限られるものではなく、放電期間IGwに十分なエネルギを放出できるよう充電を行うことでき、放電期間信号IGwがオフとなっている期間に行うものであれば、いつ充電を行うようにしても良い。
As shown in FIGS. 7C and 7D, the first and second charging
The charging of the first and
本図(h)、(i)に示すように、第1、第2の充電スイッチ135、235の開閉駆動によって、第1、第2のコンデンサ135、235が充電され、第1、第2の放電電圧Vdc1、Vdc2が上昇する。
As shown in FIGS. 11 (h) and (i), the first and
一方、本図(e)に示すように、点火信号IGtの立ち上がりに同期して点火スイッチ30がオンとなり、点火信号IGtの立ち下がりに同期して点火スイッチ30がオフとなる。
点火スイッチ30の開閉によって、一次コイル20に流れていた一次電流が遮断されると、本図(k)に示すように、自己誘導によって一次コイル20に起電力V1が発生し、本図(l)に示すように、コアを共有する二次コイル21に相互誘導作用によって例えば、−20kV〜−50kVの極めて高い二次電圧V2が発生する。
このとき、二次電圧V2は、一次電圧V1の巻数比(N=N2/N1)倍となる。
二次電圧V2が点火プラグ6に印加され、放電空間の絶縁耐圧を超えると、点火プラグ6の電極間に放電アークが発生し、本図(m)に示すように、瞬間的に大きな二次電流I2が流れる。
On the other hand, as shown in FIG. 4E, the
When the primary current flowing through the
At this time, the secondary voltage V2 is a turn ratio (N = N2 / N1) times the primary voltage V1.
When the secondary voltage V2 is applied to the
点火プラグ6の放電が開始されると、本図(b)に示すように、放電電流I2が小さくなる所定のタイミングで、放電期間信号IGwが立ち上がる。
すると、本図(f)に示すように、放電期間信号IGwの立ち上がりに同期して、放電スイッチ33が開閉駆動される。
When the discharge of the
Then, the
このとき、本図(g)に示すように、電源切換スイッチSSW38は、第1の補助電源131側に接続されている。
このため、第1、第2の充電スイッチ133、233と点火スイッチ30とがオフとなった状態で、本図(f)に示すように放電スイッチ33が開閉駆動されると、第1の補助電源131から第1の放電電圧Vdc1が点火コイル2の一次コイル21のマイナス側に印加される。
At this time, as shown in FIG. 5G, the power supply selector switch SSW38 is connected to the first
Therefore, when the
放電スイッチ33のオンオフの切り換えによって、本図(h)に示すように、第1のコンデンサ135からの放電と停止とが繰り返される。
このとき、第1のコンデンサ135の放電電圧Vdc1は徐々に低下する。
第1のコンデンサ135からの放電によって、本図(k)に示すように、一次電圧V1が変化する。
By switching on / off the
At this time, the discharge voltage Vdc1 of the
Due to the discharge from the
相互誘導作用によって、一次電圧V1の変化に応じて、本図(l)に示すように、一次電圧V1の巻数比倍の二次電圧V2も変化する。
このとき、本図(m)に示すように流れる二次電流I2が、点火プラグ6に放電エネルギとして導入され、放電の維持が図られる。
Due to the mutual induction action, the secondary voltage V2 that is a multiple of the turn ratio of the primary voltage V1 also changes as shown in FIG.
At this time, the secondary current I2 that flows as shown in FIG. 5 (m) is introduced as discharge energy into the
一方、二次電圧検出手段36は、点火プラグ6に印加される二次電圧V2をモニタし、所定の閾値Vthを超えるか否かを監視する。
燃焼室内を流れる筒内気流によって放電アークが引き延ばされ、本図(i)に示すように、二次電圧V2が吹消限界を示す所定の閾値Vthを超えると(なお、本実施形態においては、二次電圧V2はマイナスの値であるため、V2<Vthとなったとき)、電源切換判定手段37から切換信号SSが出力され、本図(g)に示すように電源切換スイッチ38が、S1からS2へ切り換えられる。
電源切換スイッチ38の切り換えによって、本図(j)に示すように、放電スイッチ33のドレイン電圧VDDは、第1の放電電圧Vdc1から第2の放電電圧Vdc2に切り換えられることになる。
On the other hand, the secondary voltage detection means 36 monitors the secondary voltage V2 applied to the
When the discharge arc is extended by the in-cylinder airflow flowing in the combustion chamber and the secondary voltage V2 exceeds a predetermined threshold value Vth indicating the blow-off limit as shown in FIG. Since the secondary voltage V2 is a negative value (when V2 <Vth), a switching signal SS is output from the power supply switching determination means 37, and the power
By switching the
本図(k)、(l)に示すように、放電アークの引き延ばしによって二次電圧V2が上昇し、これに比例して一次電圧V1も上昇して、本図(j)に示すように、一次電圧V1が第1の放電電圧Vdc1よりも高くなったときには、第2の補助電源231からの放電に切り換えられる。
このとき、本図(j)に示すように、第2の放電電圧Vdc2は、一次電圧V1より高いため、放電スイッチ33が開閉されたとき、放電経路が途切れることなく、第2のコンデンサ233からの放電が行われる。
これによって、本図(m)に示すように、長期に亘って、二次電流I2が点火プラグ6に流れ放電維持が図られるので、安定した着火を実現できる。
As shown in FIGS. (K) and (l), the secondary voltage V2 increases due to the extension of the discharge arc, and the primary voltage V1 also increases in proportion to this, as shown in FIG. When the primary voltage V1 becomes higher than the first discharge voltage Vdc1, the discharge from the second
At this time, since the second discharge voltage Vdc2 is higher than the primary voltage V1, as shown in FIG. 6 (j), when the
As a result, as shown in the figure (m), the secondary current I2 flows through the
次いで、図3、図4を参照して、比較例の問題点について改めて詳述する。
なお、以下の説明において、上述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付したので説明を省略し、相違する部分には、枝番としてzの符号を付したので、相違点を中心に説明する。
図3中(a)は、ECU7から発信された点火信号IGtを、(b)は、放電期間信号IGwを、(c)は、充電ドライバ32から発振される充電信号VG133を、(d)は、点火スイッチ30の開閉状態を、(e)は、放電スイッチ33の開閉状態を、(f)は、放電電圧Vdcの変化を、(g)は、一次側発生電圧V2/Nの変化を、(h)は二次電圧V2の変化を、(i)は、二次電流I2の変化を示す。
Next, the problem of the comparative example will be described in detail again with reference to FIGS.
In the following description, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Differences are denoted by z as a branch number, and thus the differences are mainly described. To do.
3A shows the ignition signal IGt transmitted from the ECU 7, FIG. 3B shows the discharge period signal IGw, FIG. 3C shows the charge signal VG 133 oscillated from the
比較例では、第1の補助電源131のみを使用し、第2の補助電源231を設けておらず、充電用ドライバ32zは、第1の補助電源131に設けた第1の充電スイッチ133のみを開閉駆動する
その結果、比較例では、点火信号IGtにしたがって、点火信号IGtがオンとなっている期間中に、充電スイッチ133が開閉駆動され、第1のコンデンサ135が高い放電電圧Vdcに充電され、点火信号IGtに同期して点火スイッチ30によって点火コイル2が開閉駆動されると、高い二次電圧V2が発生して点火プラグ6に印加され、放電期間信号IGwに同期して、放電スイッチ33が開閉駆動されると、点火プラグ6に放電維持のためのエネルギ投入が行われる点は本発明の実施形態と同様である。
In the comparative example, only the first
しかし、比較例では、第2の補助電源231が存在しないため、燃焼室内に強い気流が発生し、図4(h)に示すように、放電アークが引き延ばされると二次電圧V2が上昇し、これに比例して、図4(g)に示すように、一次側発生電圧V2/N(Nは巻回比)も上昇する。
すると、図4(f)に示すように、放電スイッチ33が開いている間に、第1の補助電源131の放電電圧Vdc1よりも、一次側発生電圧V2/Nの方が高くなる。
However, in the comparative example, since the second
Then, as shown in FIG. 4F, the primary-side generated voltage V2 / N becomes higher than the discharge voltage Vdc1 of the first
このような状態で、放電スイッチ33が閉じられても、第1のコンデンサ133の放電電圧Vdc1が一次側発生電圧V2/Nよりも低いため、第1の補助電源131から一次コイル20へ電流を流すことはできない。
このため、二次コイル21からのエネルギ放出によって、二次電圧V2が低下し、これによって一次電圧V1も低下して、第1の補助電源131の放電電圧Vdc1よりも低くなるまで、放電エネルギの投入が停止されることになる。
In this state, even if the
For this reason, the secondary voltage V2 decreases due to the energy release from the
したがって、再度放電可能となったときには、放電経路が遮断され放電アークが吹き消されており、第1の補助電源131から放電により投入されたエネルギは、再放電のために浪費され、火炎の成長には用いられないため、失火に至るおそれがある。
また、図4(e)に示すA部の期間では、放電スイッチ33の開閉が行われても、放電経路が消失しており、放電が行われない。
Therefore, when the discharge becomes possible again, the discharge path is interrupted and the discharge arc is blown out, and the energy input by the discharge from the first
Further, in the period A shown in FIG. 4 (e), even if the
本発明は以上のような知見に基づいてされたもので、二次電圧V2を検出して閾値判定することで、二次電圧V1の巻回比N分の一に略等しい、一次側に発生電圧の変化を予測して、第1、第2の補助電源131、231を切り換て、放電の維持を測ろうとする本発明の趣旨に反しない限りにおいて適宜変更可能である。
The present invention has been made on the basis of the above knowledge. By detecting the secondary voltage V2 and determining the threshold value, it is generated on the primary side, which is substantially equal to the turn ratio N of the secondary voltage V1. As long as the change in voltage is predicted and the first and second
4 点火装置
1 直流電源
2 点火コイル
20 一次コイル
21 二次コイル
22 整流素子
3 制御回路
30 点火スイッチ
131 第1の補助電源
132 第1のチョークコイル
133 第1の充電スイッチ
134 第1の整流素子
135 第1のコンデンサ
231 第2の補助電源
232 第2のチョークコイル
233 第2の充電スイッチ
234 第2の整流素子
235 第2のコンデンサ
32 充電用ドライバ(DRV1)
33 放電用スイッチ
34 放電用ドライバ(DRV2)
35 整流素子36 二次電圧検出手段
37 電源切換要否判定手段
38 電源切換スイッチ(SSW)
5 内燃機関
6 点火プラグ
7 エンジン制御装置(ECU)
IGt 点火信号
IGw 放電期間信号
V1 一次電圧
V2 二次電圧
SS 電源切換信号
4
33
35
5
IGt Ignition signal IGw Discharge period signal V1 Primary voltage V2 Secondary voltage SS Power supply switching signal
Claims (3)
前記制御回路(3)が、
少なくとも、
点火スイッチ(30)と、
2以上の補助電源(131、231)と、
これらの補助電源(131、231)からの放電を制御する放電スイッチ(33)と、
前記点火コイル(2)の二次電圧(V2)を検出する二次電圧検出手段(36)と、
検出した二次電圧(V2)と所定の閾値(Vth)との比較によって、前記複数の補助電源(131、231)の切り換えの要否を判定する切換要否判定手段(37)と、
その判定結果によって、前記複数の補助電源(131、132)の内のいずれかと前記放電スイッチ(33)との接続を切り換える電源切換スイッチ(SSW38)とを具備することを特徴とする点火装置 At least an ignition coil (2) that constitutes a step-up transformer by a DC power source (1), a primary coil (20) and a secondary coil (21) wound by a predetermined winding ratio (N = N2 / N1) A control circuit (3) for controlling energization from the DC power source (1) to the ignition coil (2) and discharging from the ignition coil (2) to a spark plug (6) provided in the internal combustion engine (5). ), Applying a high secondary voltage (V2) to the spark plug (6) to generate a discharge arc, and then superimposing discharge maintenance energy during the discharge period,
The control circuit (3)
at least,
An ignition switch (30);
Two or more auxiliary power supplies (131, 231);
A discharge switch (33) for controlling discharge from these auxiliary power sources (131, 231);
Secondary voltage detection means (36) for detecting a secondary voltage (V2) of the ignition coil (2);
A switching necessity determining means (37) for determining whether or not switching of the plurality of auxiliary power sources (131, 231) is performed by comparing the detected secondary voltage (V2) with a predetermined threshold (Vth);
An ignition device comprising: a power supply selector switch (SSW38) for switching connection between any one of the plurality of auxiliary power supplies (131, 132) and the discharge switch (33) according to a result of the determination.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013197976A JP5991295B2 (en) | 2013-09-25 | 2013-09-25 | Ignition device |
PCT/JP2014/060537 WO2014168243A1 (en) | 2013-04-11 | 2014-04-11 | Ignition device |
US14/783,695 US9995267B2 (en) | 2013-04-11 | 2014-04-11 | Ignition apparatus |
CN201480020640.7A CN105102809B (en) | 2013-04-11 | 2014-04-11 | Igniter |
DE112014001896.1T DE112014001896B4 (en) | 2013-04-11 | 2014-04-11 | ignition device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013197976A JP5991295B2 (en) | 2013-09-25 | 2013-09-25 | Ignition device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015063931A true JP2015063931A (en) | 2015-04-09 |
JP5991295B2 JP5991295B2 (en) | 2016-09-14 |
Family
ID=52832021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013197976A Active JP5991295B2 (en) | 2013-04-11 | 2013-09-25 | Ignition device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5991295B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016217320A (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-22 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Ignition device |
US9897062B2 (en) | 2013-11-28 | 2018-02-20 | Denso Corporation | Ignition device |
US10161376B2 (en) | 2013-05-24 | 2018-12-25 | Denso Corporation | Ignition control apparatus |
JP2019039341A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 株式会社Soken | Igniter for internal combustion engine |
JP2019105228A (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-27 | 株式会社豊田中央研究所 | Ignitor of internal combustion engine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07229461A (en) * | 1994-02-18 | 1995-08-29 | Hanshin Electric Co Ltd | Overlap discharge type ignitor of internal combustion engine |
JP2000170632A (en) * | 1998-12-07 | 2000-06-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ignition device |
JP2006046241A (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Denso Corp | Engine ignition device |
JP2007211631A (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Denso Corp | Ignition control device of internal combustion engine |
JP2009293474A (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Denso Corp | Ignition device for internal combustion engine |
-
2013
- 2013-09-25 JP JP2013197976A patent/JP5991295B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07229461A (en) * | 1994-02-18 | 1995-08-29 | Hanshin Electric Co Ltd | Overlap discharge type ignitor of internal combustion engine |
JP2000170632A (en) * | 1998-12-07 | 2000-06-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ignition device |
JP2006046241A (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Denso Corp | Engine ignition device |
JP2007211631A (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Denso Corp | Ignition control device of internal combustion engine |
JP2009293474A (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Denso Corp | Ignition device for internal combustion engine |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10161376B2 (en) | 2013-05-24 | 2018-12-25 | Denso Corporation | Ignition control apparatus |
US9897062B2 (en) | 2013-11-28 | 2018-02-20 | Denso Corporation | Ignition device |
JP2016217320A (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-22 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Ignition device |
JP2019039341A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 株式会社Soken | Igniter for internal combustion engine |
JP2019105228A (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-27 | 株式会社豊田中央研究所 | Ignitor of internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5991295B2 (en) | 2016-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2014168243A1 (en) | Ignition device | |
JP5979068B2 (en) | Ignition device | |
KR101788666B1 (en) | Ignition device | |
US8985090B2 (en) | Method for operating an ignition device for an internal combustion engine, and ignition device for an internal combustion engine for carrying out the method | |
US7404396B2 (en) | Multiple discharge ignition control apparatus and method for internal combustion engines | |
US9771918B2 (en) | Ignition system | |
JP5991295B2 (en) | Ignition device | |
US10794354B2 (en) | Ignition control apparatus for internal combustion engine | |
JP6094403B2 (en) | Ignition device | |
US20120230069A1 (en) | Startup control circuit with acceleration startup function and method for operating the same | |
EP3374626B1 (en) | Method and apparatus to control an ignition system | |
US11215157B2 (en) | Ignition control device for internal combustion engine | |
WO2019044690A1 (en) | Ignition device | |
JP6011483B2 (en) | Ignition device | |
JP5295305B2 (en) | Ignition device | |
JP6040879B2 (en) | Ignition device | |
WO2021059761A1 (en) | Internal combustion engine ignition device | |
JP6297899B2 (en) | Ignition device | |
JP6451876B2 (en) | Ignition device | |
JP5648570B2 (en) | DC / DC converter | |
JP4893477B2 (en) | Ignition device for internal combustion engine | |
JP5601642B2 (en) | Ignition device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20150219 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160222 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160719 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160801 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5991295 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |