JP2015200266A - Ignitor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignitor which properly determines the propriety of re-discharge according to a time at which blow-off occurs.SOLUTION: An ignitor blocks a primary current by an ignition switch, and inputs energy at a prescribed energy input period after generating the discharge of an ignition plug by a secondary current. Furthermore, the ignitor comprises a blow-off detection part which detects that the blow-off of discharge has occurred in an energy input period IGW after a start of the discharge by the ignition plug. When a secondary current I2 goes below a blow-off detection current threshold Ibo at a time tbo of a "second region" at which re-discharge after the blow-off cannot be performed, the blow-off detection part determines that the blow-off has occurred, and the ignitor stops an energy input to an ignition coil from an energy input part. By avoiding a waste energy input, waste power consumption and the consumption of an ignition plug electrode can be suppressed.

Description

本発明は、点火プラグの動作を制御する点火装置に関する。   The present invention relates to an ignition device that controls the operation of a spark plug.

従来、点火プラグの電極間に放電を発生させ、混合気に着火させる内燃機関の点火装置が知られている。また、近年、燃費向上を図る希薄燃焼の内燃機関において、燃焼室内に強い気流を生じさせることにより燃焼性を向上させる技術が開発されている。このような内燃機関では、気流によって放電が引き伸ばされ、混合気への着火性が向上する。しかし気流が強いと、放電の吹き消えが発生し、その直後に再放電が生じる。そして、再放電の後、再度気流によって放電が吹き消えるといった現象が繰り返されるため、点火プラグの電極が消耗するという問題がある。
そこで、例えば特許文献1に開示された点火装置は、吹き消え発生後の再放電を禁止することで放電繰り返し現象の発生を回避し、点火プラグ電極の消耗を抑制している。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ignition device for an internal combustion engine that generates electric discharge between electrodes of a spark plug and ignites an air-fuel mixture is known. In recent years, a technology for improving combustibility by generating a strong air flow in a combustion chamber in a lean combustion internal combustion engine for improving fuel efficiency has been developed. In such an internal combustion engine, the discharge is extended by the air flow, and the ignitability of the air-fuel mixture is improved. However, if the airflow is strong, the discharge blows out and re-discharge occurs immediately after that. Then, after the re-discharge, the phenomenon that the discharge is blown out again by the air flow is repeated, so that there is a problem that the electrode of the spark plug is consumed.
Therefore, for example, the ignition device disclosed in Patent Document 1 prevents the occurrence of a repeated discharge phenomenon by inhibiting re-discharge after the occurrence of blow-out, and suppresses the consumption of the spark plug electrode.

特開2013−100811号公報JP 2013-100811 A

非常に気流の強い環境下では、吹き消えの発生を避けることは困難である。特許文献1の従来技術では、吹き消えがどの時点で発生した場合にも必ず再放電を禁止するため、例えば吹き消え発生前に着火していない場合には、そのまま失火に至るおそれがある。   It is difficult to avoid the occurrence of blow-out in a very strong air current environment. In the prior art of Patent Document 1, since re-discharge is always prohibited regardless of when blow-off occurs, for example, if ignition is not performed before blow-off occurs, there is a risk of misfire as it is.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吹き消えが発生した時期に応じて再放電の可否を適切に判別する点火装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide an ignition device that appropriately determines whether or not re-discharge is possible depending on the timing when blow-off occurs.

本発明は、内燃機関の燃焼室において混合気に点火する点火プラグの動作を制御する点火装置であって、点火コイル、点火スイッチ、エネルギ投入手段、及び吹き消え検出手段を備える。
点火コイルは、直流電源から供給される一次電流が流れる一次コイル、及び、点火プラグの電極に接続され、一次電流の通電及び遮断、より詳しくは、通電に続く遮断による二次電圧が発生し二次電流が流れる二次コイルを有する。
点火スイッチは、一次コイルの直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号に従って一次電流の通電と遮断とを切り替える。
The present invention is an ignition device that controls the operation of an ignition plug that ignites an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, and includes an ignition coil, an ignition switch, energy input means, and blow-off detection means.
The ignition coil is connected to a primary coil through which a primary current supplied from a DC power source flows and an electrode of a spark plug, and the primary current is energized and interrupted, and more specifically, a secondary voltage is generated by the interruption following energization. It has a secondary coil through which the secondary current flows.
The ignition switch is connected to a ground side that is opposite to the DC power source of the primary coil, and switches between energization and interruption of the primary current according to the ignition signal.

エネルギ投入手段は、点火スイッチにより一次電流を遮断し、遮断による二次電圧で点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間(IGW)において、エネルギを投入可能である。好ましくは、エネルギ投入手段は、一次コイルの接地側から二次電流と同じ極性で重畳的にエネルギを投入可能である。
吹き消え検出手段は、点火プラグによる放電開始後、放電の「吹き消え」が発生したことを検出する。ここで、「検出」とは、直接的な検出に限らず、吹き消えに関連する情報に基づく間接的な推定を含む。
The energy input means can input energy in a predetermined energy input period (IGW) after the primary current is interrupted by the ignition switch and the spark plug is discharged by the secondary voltage generated by the interruption. Preferably, the energy input means can input energy in a superimposed manner with the same polarity as the secondary current from the ground side of the primary coil.
The blow-off detection means detects that a “blow-off” of the discharge has occurred after the start of discharge by the spark plug. Here, “detection” is not limited to direct detection but includes indirect estimation based on information related to blow-off.

そして、本発明の点火装置は、エネルギ投入期間の開始から点火プラグの吹き消え後の再放電が可能な時間領域である「第1領域」を経過した後の「第2領域」において、吹き消え検出手段によって吹き消えの発生が検出されたとき、エネルギ投入手段によるエネルギ投入を停止することを特徴とする。   The ignition device of the present invention blows off in the “second region” after the passage of the “first region”, which is a time region in which re-discharge is possible after the spark plug blows off from the start of the energy input period. When the occurrence of blow-off is detected by the detection means, the energy input by the energy input means is stopped.

つまり本発明では、エネルギ投入期間を、開始時から所定の切替時までの「第1領域」と、切替時から終了時までの「第2領域」とに分けて扱う。第1領域では、点火コイルの誘導性エネルギが比較的多く残存しているため、点火プラグの吹き消え後の再放電が可能である。一方、第2領域では、点火コイルの誘導性エネルギがほとんど消費されており、一次コイルからエネルギを投入しても二次電圧が低いため放電にいたらず吹き消え後の再放電をすることができない。
そこで、第2領域において吹き消えの発生が検出されたとき、エネルギ投入手段によるエネルギ投入を停止し無駄なエネルギ投入を回避することで、無駄な電力消費や点火プラグ電極の消耗を抑制することができる。
That is, in the present invention, the energy input period is divided into a “first region” from the start to a predetermined switching time and a “second region” from the switching to the end time. In the first region, since a relatively large amount of inductive energy remains in the ignition coil, re-discharge can be performed after the spark plug is blown out. On the other hand, in the second region, most of the inductive energy of the ignition coil is consumed, and even if energy is supplied from the primary coil, the secondary voltage is low, so it is not discharged but cannot be discharged again after being blown out. .
Therefore, when the occurrence of blow-off is detected in the second region, the energy input by the energy input means is stopped to avoid unnecessary energy input, thereby suppressing unnecessary power consumption and consumption of the spark plug electrode. it can.

また好ましくは、第1領域において吹き消えの発生が検出されたとき、エネルギ投入手段によるエネルギ投入を継続する。
これにより、吹き消え後の再放電が可能な期間には、積極的に再放電を行うことで混合気へのエネルギ供給を継続する。すなわち、第1領域で吹き消えが発生した場合は、点火プラグ電極の消耗抑制よりも着火性の確保を優先する。
このように、吹き消えの発生時期に応じて再放電の可否を適切に判別し、着火性の確保と点火プラグ電極の消耗の抑制とを両立することができる。
Preferably, when the occurrence of blow-off is detected in the first region, the energy input by the energy input means is continued.
As a result, during the period in which re-discharge can be performed after blowing off, the energy supply to the air-fuel mixture is continued by positively performing re-discharge. That is, when blow-off occurs in the first region, priority is given to securing ignitability over suppression of spark plug electrode consumption.
In this way, it is possible to appropriately determine whether or not re-discharge can be performed according to the blow-off occurrence timing, and to ensure both ignitability and suppression of spark plug electrode consumption.

さらに、本発明の点火装置は、エネルギ投入期間に二次電流を検出する二次電流検出手段を備え、吹き消え検出手段は、二次電流の絶対値が所定の吹き消え検出電流閾値を下回ったとき、吹き消えが発生したと判定することが好ましい。吹き消えが発生すると二次電流の絶対値が急激に低下することから、二次電流の絶対値を監視することで、吹き消えの発生を適切に検出することができる。
また、二次電流検出手段を備えることで、検出電流に基づくフィードバック制御により二次電流の制御性を向上させることができる。
Furthermore, the ignition device of the present invention includes secondary current detection means for detecting a secondary current during the energy input period, and the blow-off detection means has an absolute value of the secondary current that is below a predetermined blow-off detection current threshold. It is preferable to determine that blow-off has occurred. When the blowout occurs, the absolute value of the secondary current rapidly decreases. Therefore, by monitoring the absolute value of the secondary current, it is possible to appropriately detect the occurrence of blowout.
Further, by providing the secondary current detecting means, the controllability of the secondary current can be improved by feedback control based on the detected current.

本発明の一実施形態による点火装置が適用されるエンジンシステムの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which an ignition device according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態による点火装置の構成図。The block diagram of the ignition device by one Embodiment of this invention. 図2の点火装置の基本動作を説明するタイムチャート。The time chart explaining the basic operation of the ignition device of FIG. 第1領域で吹き消えが発生した場合の動作を説明するタイムチャート。The time chart explaining the operation | movement when blow-off occurs in the 1st field. 第2領域で吹き消えが発生した場合の動作を説明するタイムチャート。The time chart explaining the operation | movement when blow-off occurs in the 2nd field. (a)エンジン負荷と第1領域の期間との関係を示すマップ。(b)エンジン回転数と第1領域の期間との関係を示すマップ。(A) The map which shows the relationship between an engine load and the period of a 1st area | region. (B) A map showing the relationship between the engine speed and the period of the first region.

以下、本発明の実施形態による点火装置を図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による点火装置は、車両等に搭載されるエンジンシステムに適用される。以下の実施形態の説明では、特許請求の範囲に記載の「内燃機関」を「エンジン」という。
Hereinafter, an ignition device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
An ignition device according to an embodiment of the present invention is applied to an engine system mounted on a vehicle or the like. In the following description of the embodiment, the “internal combustion engine” described in the claims is referred to as an “engine”.

[エンジンシステムの構成]
まず、エンジンシステムの概略構成について図1を参照して説明する。図1に示すように、エンジンシステム10は火花点火式のエンジン13を備えている。エンジン13は、例えば4気筒等の多気筒エンジンであり、図1では1気筒の断面のみを図示する。以下に説明する構成は、図示しない他の気筒にも同様に設けられている。
なお、図1のエンジンシステム10は、EGR(排気還流)システムを有していないものとする。或いは、EGRシステムを有している場合でも、本実施形態の特徴とは関連性が低いため、図示を省略する。さらに、排気通路に設けられる触媒の図示も省略する。
[Engine system configuration]
First, a schematic configuration of the engine system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the engine system 10 includes a spark ignition engine 13. The engine 13 is a multi-cylinder engine such as, for example, four cylinders, and FIG. 1 shows only a cross section of one cylinder. The configuration described below is similarly provided to other cylinders (not shown).
It is assumed that the engine system 10 of FIG. 1 does not have an EGR (exhaust gas recirculation) system. Alternatively, even when an EGR system is provided, the illustration is omitted because the relevance to the feature of the present embodiment is low. Further, illustration of the catalyst provided in the exhaust passage is also omitted.

エンジン13は、スロットル弁14を通じて吸気マニホールド15から供給される空気とインジェクタ16から噴射される燃料との混合気を燃焼室17内で燃焼させ、その燃焼時の爆発力によりピストン18を往復運動させる。このピストン18の往復運動は、クランクシャフト19により回転運動に変換されて出力される。燃焼ガスは、排気マニホールド20等を通じて大気中に放出される。   The engine 13 burns an air-fuel mixture of air supplied from the intake manifold 15 through the throttle valve 14 and fuel injected from the injector 16 in the combustion chamber 17, and reciprocates the piston 18 by the explosive force at the time of combustion. . The reciprocating motion of the piston 18 is converted into a rotational motion by the crankshaft 19 and output. The combustion gas is released into the atmosphere through the exhaust manifold 20 and the like.

燃焼室17の入口であるシリンダヘッド21の吸気ポートには吸気弁22が設けられ、また燃焼室17の出口であるシリンダヘッド21の排気ポートには排気弁23が設けられている。吸気弁22及び排気弁23は、バルブ駆動機構24により開閉駆動される。吸気弁22のバルブタイミングは、可変バルブ機構25により調整される。   An intake valve 22 is provided at the intake port of the cylinder head 21 that is the inlet of the combustion chamber 17, and an exhaust valve 23 is provided at the exhaust port of the cylinder head 21 that is the outlet of the combustion chamber 17. The intake valve 22 and the exhaust valve 23 are opened and closed by a valve drive mechanism 24. The valve timing of the intake valve 22 is adjusted by the variable valve mechanism 25.

燃焼室17の混合気の点火は、点火装置30によって点火プラグ7の電極間に放電を発生させることにより行われる。点火装置30は、電子制御ユニット32の指令に基づき点火回路ユニット31を動作させて点火コイル40から点火プラグ7に高電圧を印加することにより、燃焼室17で火花放電を発生させる。
点火プラグ7は、エンジン13の燃焼室17で所定のギャップを隔てて対向する一対の電極(図2参照)を有し、上記ギャップで絶縁破壊が生じるだけの高電圧が一対の電極間に印加されると放電を発生させる。以下の説明において、「高電圧」とは、点火プラグ7の一対の電極間で放電が発生し得るほどの電圧をいう。
The air-fuel mixture in the combustion chamber 17 is ignited by causing a discharge between the electrodes of the spark plug 7 by the ignition device 30. The ignition device 30 operates the ignition circuit unit 31 based on a command from the electronic control unit 32 to apply a high voltage from the ignition coil 40 to the ignition plug 7, thereby generating a spark discharge in the combustion chamber 17.
The spark plug 7 has a pair of electrodes (see FIG. 2) facing each other with a predetermined gap in the combustion chamber 17 of the engine 13, and a high voltage sufficient to cause dielectric breakdown is applied between the pair of electrodes. When generated, a discharge is generated. In the following description, “high voltage” refers to a voltage that can cause discharge between a pair of electrodes of the spark plug 7.

電子制御ユニット32は、CPU、ROM、RAM及び入出力ポート等からなるマイクロコンピュータによって構成されており、図中、「ECU」と表す。
破線矢印で示すように、電子制御ユニット32は、クランク位置センサ35、カム位置センサ36、水温センサ37、スロットル開度センサ38、及び吸気圧センサ39等の各種センサからの検出信号が入力される。電子制御ユニット32は、これらの各種センサからの検出信号に基づき、実線矢印で示すように、スロットル弁14、インジェクタ16、及び点火回路ユニット31等を駆動してエンジン13の運転状態を制御する。
The electronic control unit 32 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, and the like, and is represented as “ECU” in the drawing.
As indicated by broken line arrows, the electronic control unit 32 receives detection signals from various sensors such as a crank position sensor 35, a cam position sensor 36, a water temperature sensor 37, a throttle opening sensor 38, and an intake pressure sensor 39. . Based on detection signals from these various sensors, the electronic control unit 32 controls the operating state of the engine 13 by driving the throttle valve 14, the injector 16, the ignition circuit unit 31, and the like, as indicated by solid arrows.

[点火装置の構成]
次に、点火装置30の構成について図2を参照して説明する。
図2に示すように、点火装置30は、点火コイル40、点火回路ユニット31、及び、電子制御ユニット32を含む。
[Configuration of ignition device]
Next, the configuration of the ignition device 30 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the ignition device 30 includes an ignition coil 40, an ignition circuit unit 31, and an electronic control unit 32.

点火コイル40は、一次コイル41と二次コイル42と整流素子43とを有し、公知の昇圧トランスを構成している。
一次コイル41は、一端が、一定の直流電圧を供給可能な「直流電源」としてのバッテリ6の正極に接続されており、他端が点火スイッチ45を介して接地されている。以下、一次コイル41のバッテリ6と反対側を「接地側」という。
二次コイル42は、一次コイル41と磁気的に結合されており、一端が点火プラグ7の一対の電極を介して接地されており、他端が整流素子43及び二次電流検出抵抗47を介して接地されている。
The ignition coil 40 includes a primary coil 41, a secondary coil 42, and a rectifying element 43, and constitutes a known step-up transformer.
One end of the primary coil 41 is connected to the positive electrode of the battery 6 as a “DC power supply” capable of supplying a constant DC voltage, and the other end is grounded via an ignition switch 45. Hereinafter, the opposite side of the primary coil 41 from the battery 6 is referred to as a “ground side”.
The secondary coil 42 is magnetically coupled to the primary coil 41, one end is grounded via a pair of electrodes of the spark plug 7, and the other end is connected via a rectifier element 43 and a secondary current detection resistor 47. Is grounded.

一次コイル41に流れる電流を一次電流I1といい、一次電流I1の通電及び遮断によって発生し、二次コイル42に流れる電流を二次電流I2という。図中に矢印で示すように、一次電流I1は、一次コイル41から点火スイッチ45に向かう方向の電流を正とし、二次電流I2は、二次コイル42から点火プラグ7に向かう方向の電流を正とする。また、二次コイル42の点火プラグ7側の電圧を二次電圧V2という。
整流素子43は、ダイオードで構成されており、二次電流I2を整流する。
点火コイル40は、一次コイル41を流れる電流の変化に応じて電磁誘導の相互誘導作用により二次コイル42に高電圧を発生させ、この高電圧を点火プラグ7に印加する。本実施形態では、1つの点火プラグ7に対し1つの点火コイル40が設けられている。
The current that flows through the primary coil 41 is referred to as a primary current I1, the current that is generated by energization and interruption of the primary current I1, and the current that flows through the secondary coil 42 is referred to as a secondary current I2. As indicated by the arrows in the figure, the primary current I1 is positive in the direction from the primary coil 41 to the ignition switch 45, and the secondary current I2 is the current in the direction from the secondary coil 42 to the spark plug 7. Positive. The voltage on the spark plug 7 side of the secondary coil 42 is referred to as a secondary voltage V2.
The rectifying element 43 is composed of a diode and rectifies the secondary current I2.
The ignition coil 40 generates a high voltage in the secondary coil 42 by a mutual induction action of electromagnetic induction in accordance with a change in the current flowing through the primary coil 41, and applies this high voltage to the ignition plug 7. In the present embodiment, one ignition coil 40 is provided for one ignition plug 7.

点火回路ユニット31は、点火スイッチ(イグナイタ)45、エネルギ投入部50、二次電流検出抵抗47、二次電流検出回路48を有している。また、点火回路ユニット31は、本発明の特徴的構成である吹き消え検出部49を有している。   The ignition circuit unit 31 includes an ignition switch (igniter) 45, an energy input unit 50, a secondary current detection resistor 47, and a secondary current detection circuit 48. The ignition circuit unit 31 has a blow-off detection unit 49 that is a characteristic configuration of the present invention.

点火スイッチ45は、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)で構成されており、コレクタが点火コイル40の一次コイル41の接地側に接続され、エミッタが接地され、ゲートが電子制御ユニット32に接続されている。エミッタは、整流素子46を介してコレクタに接続されている。
点火スイッチ45は、ゲートに入力される点火信号IGTに応じてオンオフ動作する。詳しくは、点火スイッチ45は、点火信号IGTの立ち上がり時にオンとなり、点火信号IGTの立ち下がり時にオフとなる。一次コイル41における一次電流I1は、点火スイッチ45により点火信号IGTに従って通電及び遮断が切り替えられる。
The ignition switch 45 is composed of, for example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and has a collector connected to the ground side of the primary coil 41 of the ignition coil 40, an emitter grounded, and a gate connected to the electronic control unit 32. Yes. The emitter is connected to the collector via the rectifying element 46.
The ignition switch 45 is turned on / off according to an ignition signal IGT input to the gate. Specifically, the ignition switch 45 is turned on when the ignition signal IGT rises and turned off when the ignition signal IGT falls. Energization and interruption of the primary current I1 in the primary coil 41 are switched by the ignition switch 45 in accordance with the ignition signal IGT.

「エネルギ投入手段」としてのエネルギ投入部50は、エネルギ蓄積コイル52、充電スイッチ53、充電スイッチ用ドライバ回路54、及び整流素子55から構成されるDCDCコンバータ51、並びに、コンデンサ56、放電スイッチ57、放電スイッチ用ドライバ回路58及び整流素子59を有しており、エネルギを一次コイル41の接地側に継続的に投入する。   The energy input unit 50 as “energy input means” includes an energy storage coil 52, a charge switch 53, a charge switch driver circuit 54, and a DCDC converter 51 including a rectifier element 55, a capacitor 56, a discharge switch 57, It has a discharge switch driver circuit 58 and a rectifying element 59, and continuously inputs energy to the ground side of the primary coil 41.

DCDCコンバータ51は、バッテリ6の電圧を昇圧し、コンデンサ56に供給する。
エネルギ蓄積コイル52は、一端がバッテリ6に接続され、他端が充電スイッチ53を介して接地されている。充電スイッチ53は、例えばMOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)で構成されており、ドレインがエネルギ蓄積コイル52に接続され、ソースが接地され、ゲートがドライバ回路54に接続されている。ドライバ回路54は、充電スイッチ53をオンオフ駆動可能である。
整流素子55は、ダイオードで構成されており、コンデンサ56からエネルギ蓄積コイル52及び充電スイッチ53側への電流の逆流を防止する。
The DCDC converter 51 boosts the voltage of the battery 6 and supplies it to the capacitor 56.
The energy storage coil 52 has one end connected to the battery 6 and the other end grounded via a charge switch 53. The charge switch 53 is configured by, for example, a MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor), and has a drain connected to the energy storage coil 52, a source grounded, and a gate connected to the driver circuit 54. The driver circuit 54 can drive the charging switch 53 on and off.
The rectifying element 55 is composed of a diode, and prevents a backflow of current from the capacitor 56 to the energy storage coil 52 and the charge switch 53 side.

充電スイッチ53がオンしたとき、エネルギ蓄積コイル52に誘起電流が流れ、電気エネルギが蓄積される。また、充電スイッチ53がオフしたとき、エネルギ蓄積コイル52に蓄積された電気エネルギがバッテリ6の直流電圧に重畳してコンデンサ56側へ放出される。充電スイッチ53がオンオフ動作を繰り返すことで、エネルギ蓄積コイル52にてエネルギの蓄積と放出が繰り返され、バッテリ電圧が昇圧される。
コンデンサ56は、一方の電極が整流素子55を介してエネルギ蓄積コイル52の接地側に接続され、他方の電極が接地されている。コンデンサ56は、DCDCコンバータ51によって昇圧された電圧を蓄電する。
When the charging switch 53 is turned on, an induced current flows through the energy storage coil 52 and electric energy is stored. When the charging switch 53 is turned off, the electric energy stored in the energy storage coil 52 is superposed on the DC voltage of the battery 6 and discharged to the capacitor 56 side. By repeating the on / off operation of the charging switch 53, the energy storage coil 52 repeatedly stores and releases energy, and the battery voltage is boosted.
The capacitor 56 has one electrode connected to the ground side of the energy storage coil 52 via the rectifying element 55 and the other electrode grounded. Capacitor 56 stores the voltage boosted by DCDC converter 51.

放電スイッチ57は、例えばMOSFETで構成されており、ドレインがコンデンサ56に接続され、ソースが一次コイル41の接地側に接続され、ゲートがドライバ回路58に接続されている。ドライバ回路58は、放電スイッチ57をオンオフ駆動可能である。
整流素子59は、ダイオードで構成されており、点火コイル40からコンデンサ56への電流の逆流を防止している。
なお、図2では1気筒に対する構成のみを示しているが、現実には、放電スイッチ57以降の構成は気筒数分が並列して設けられており、放電スイッチ57の手前で電流経路が気筒毎に分岐され、コンデンサ56に蓄積されたエネルギが各経路に分配される。
The discharge switch 57 is configured by, for example, a MOSFET, the drain is connected to the capacitor 56, the source is connected to the ground side of the primary coil 41, and the gate is connected to the driver circuit 58. The driver circuit 58 can drive the discharge switch 57 on and off.
The rectifying element 59 is composed of a diode and prevents a backflow of current from the ignition coil 40 to the capacitor 56.
Although only the configuration for one cylinder is shown in FIG. 2, in reality, the configuration after the discharge switch 57 is provided in parallel for the number of cylinders, and the current path is provided for each cylinder before the discharge switch 57. The energy stored in the capacitor 56 is distributed to each path.

二次電流検出回路48は、燃焼室17に設けられる二次電流検出抵抗47の両端電圧に基づいて二次電流I2を検出する。そして、二次電流I2を目標値(以下「目標二次電流I2*」という。)に一致させようとするフィードバック制御により、放電スイッチ57のオンデューティ比を演算し、ドライバ回路58に指令する。 The secondary current detection circuit 48 detects the secondary current I <b> 2 based on the voltage across the secondary current detection resistor 47 provided in the combustion chamber 17. The on-duty ratio of the discharge switch 57 is calculated and commanded to the driver circuit 58 by feedback control to make the secondary current I2 coincide with a target value (hereinafter referred to as “target secondary current I2 * ”).

「吹き消え検出手段」としての吹き消え検出部49は、点火プラグ7による放電の開始後、燃焼室17内に発生する気流等によって放電の吹き消えが発生したことを検出する。特に本実施形態では、吹き消え検出部49は、二次電流検出回路48が検出した二次電流I2の値に基づいて吹き消えの発生を検出する。吹き消えの発生を検出した場合の動作については後述する。
以上が点火回路ユニット31の構成である。
The blow-off detection unit 49 as “blow-off detection means” detects that the blow-off of the discharge has occurred due to the airflow generated in the combustion chamber 17 after the start of the discharge by the spark plug 7. In particular, in the present embodiment, the blow-off detection unit 49 detects the occurrence of blow-out based on the value of the secondary current I2 detected by the secondary current detection circuit 48. The operation when the occurrence of blow-off is detected will be described later.
The above is the configuration of the ignition circuit unit 31.

次に、電子制御ユニット32は、クランク位置センサ35等の各種センサから取得したエンジン13の運転情報に基づいて、点火信号IGT及びエネルギ投入期間信号IGWを生成し、点火回路ユニット31に出力する。
点火信号IGTは、点火スイッチ45のゲート、及び、充電スイッチ用ドライバ回路54に入力される。点火スイッチ45は、点火信号IGTが入力されている期間、オンとなる。ドライバ回路54は、点火信号IGTが入力されている期間、充電スイッチ53のゲートに対し、充電スイッチ53をオンオフ制御する充電スイッチ信号SWcを繰り返し出力する。
Next, the electronic control unit 32 generates an ignition signal IGT and an energy input period signal IGW based on the operation information of the engine 13 acquired from various sensors such as the crank position sensor 35, and outputs it to the ignition circuit unit 31.
The ignition signal IGT is input to the gate of the ignition switch 45 and the charge switch driver circuit 54. The ignition switch 45 is turned on while the ignition signal IGT is input. The driver circuit 54 repeatedly outputs a charge switch signal SWc for controlling on / off of the charge switch 53 to the gate of the charge switch 53 during the period when the ignition signal IGT is input.

エネルギ投入期間信号IGWは、放電スイッチ用ドライバ回路58に入力される。ドライバ回路58は、エネルギ投入期間信号IGWが入力されている期間、放電スイッチ57のゲートに対し、放電スイッチ57をオンオフ制御する放電スイッチ信号SWdを繰り返し出力する。
また、ドライバ回路58には、目標二次電流I2*を指示するための目標二次電流信号IGAが入力される。
The energy input period signal IGW is input to the discharge switch driver circuit 58. The driver circuit 58 repeatedly outputs a discharge switch signal SWd for controlling on / off of the discharge switch 57 to the gate of the discharge switch 57 while the energy input period signal IGW is input.
Further, the target secondary current signal IGA for instructing the target secondary current I2 * is input to the driver circuit 58.

[点火装置の作動]
次に、点火装置30の作動について図3のタイムチャートを参照して説明する。図3のタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、縦軸に上から順に、点火信号IGT、エネルギ投入期間信号IGW、コンデンサ電圧Vdc、一次電流I1、二次電流I2、投入エネルギP、充電スイッチ信号SWc、放電スイッチ信号SWdの時間変化を示している。
ここで、「コンデンサ電圧Vdc」はコンデンサ56に蓄電された電圧を意味する。また、「投入エネルギP」は、コンデンサ56から放出され、一次コイル41の低電圧側端子側から点火コイル40に供給されるエネルギを意味し、1回の点火タイミング中における供給開始(最初の放電スイッチ信号SWdの立ち上がり)からの積算値を示す。
[Ignition device operation]
Next, the operation of the ignition device 30 will be described with reference to the time chart of FIG. In the time chart of FIG. 3, the horizontal axis is a common time axis, and the ignition signal IGT, the energy input period signal IGW, the capacitor voltage Vdc, the primary current I1, the secondary current I2, the input energy P, in order from the top on the vertical axis. The time change of the charge switch signal SWc and the discharge switch signal SWd is shown.
Here, “capacitor voltage Vdc” means the voltage stored in the capacitor 56. Further, “input energy P” means energy that is discharged from the capacitor 56 and supplied to the ignition coil 40 from the low-voltage side terminal side of the primary coil 41, and starts supply during one ignition timing (initial discharge) The integrated value from the rising edge of the switch signal SWd is shown.

図3中、「一次電流I1」及び「二次電流I2」は、図2に示す矢印方向の電流を正の値とし、矢印と反対方向の電流を負の値とする。以下の説明において、負の電流の大小に言及する場合、「電流の絶対値」を基準として大小を表す。すなわち、負領域において、電流値が0[A]から離れ絶対値が大きくなるほど「電流が増加又は上昇する」といい、0[A]に近づき絶対値が小さくなるほど「電流が減少又は低下する」という。さらに、後述する図4、図5における二次電流I2と負の閾値との比較において、「二次電流I2が閾値を下回る」とは、「二次電流I2の絶対値が閾値を下回る」ことを意味する。   In FIG. 3, “primary current I1” and “secondary current I2” have a positive current value in the direction of the arrow shown in FIG. 2 and a negative current value in the direction opposite to the arrow. In the following description, when referring to the magnitude of the negative current, the magnitude is expressed based on the “absolute current value”. That is, in the negative region, the current value increases from 0 [A] and increases as the absolute value increases, and the current increases or increases. As the absolute value approaches 0 [A] and decreases, the current decreases or decreases. That's it. Furthermore, in the comparison between the secondary current I2 and the negative threshold in FIGS. 4 and 5 described later, “the secondary current I2 is below the threshold” means “the absolute value of the secondary current I2 is below the threshold”. Means.

また、エネルギ投入期間信号IGWが出力されている時刻t3−t4の期間を、同じ記号を用いて「エネルギ投入期間IGW」といい、エネルギ投入期間IGWにおける二次電流I2の制御目標値を、「目標二次電流I2*」とする。目標二次電流I2*は、点火放電を良好に維持可能な程度の電流に設定される。
二次電流I2は、目標二次電流I2*を中間値とする制御範囲内で増加と減少とを繰り返す波状の波形となる。図3では、制御範囲の中間値を目標二次電流I2*として図示するが、制御範囲の最大値又は最小値を制御目標値としてもよい。
The period from time t3 to t4 during which the energy input period signal IGW is output is referred to as an “energy input period IGW” using the same symbol, and the control target value of the secondary current I2 in the energy input period IGW is expressed as “ Target secondary current I2 * ”. The target secondary current I2 * is set to a current that can maintain the ignition discharge well.
The secondary current I2 has a wave-like waveform that repeatedly increases and decreases within a control range in which the target secondary current I2 * is an intermediate value. In FIG. 3, the intermediate value of the control range is illustrated as the target secondary current I2 * , but the maximum value or the minimum value of the control range may be set as the control target value.

時刻t1にて点火信号IGTがH(ハイ)レベルに立ち上がると、点火スイッチ45がオンされる。このとき、エネルギ投入期間信号IGWはL(ロー)レベルであるため放電スイッチ57はオフである。これにより、一次コイル41における一次電流I1の通電が開始する。   When the ignition signal IGT rises to the H (high) level at time t1, the ignition switch 45 is turned on. At this time, since the energy input period signal IGW is at the L (low) level, the discharge switch 57 is off. Thereby, energization of the primary current I1 in the primary coil 41 is started.

また、点火信号IGTがHレベルに立ち上がっている間、矩形波パルス状の充電スイッチ信号SWcが、充電スイッチ53のゲートに入力される。すると、充電スイッチ53のオン後のオフ期間に、コンデンサ電圧Vdcがステップ状に上昇する。
このようにして、点火信号IGTがHレベルに立ち上がっている時刻t1−t2間に、点火コイル40が充電されるとともに、DCDCコンバータ51の出力によってコンデンサ56にエネルギが蓄積される。このエネルギの蓄積は、時刻t2までに終了する。
このとき、コンデンサ電圧Vdc、すなわちコンデンサ56のエネルギ蓄積量は、充電スイッチ信号SWcのオンデューティ比及びオンオフ回数によって制御可能である。
Further, while the ignition signal IGT rises to the H level, the rectangular wave pulse-shaped charging switch signal SWc is input to the gate of the charging switch 53. Then, the capacitor voltage Vdc rises stepwise during the off period after the charging switch 53 is turned on.
In this manner, the ignition coil 40 is charged and energy is accumulated in the capacitor 56 by the output of the DCDC converter 51 during the time t1 to t2 when the ignition signal IGT rises to the H level. This energy storage is completed by time t2.
At this time, the capacitor voltage Vdc, that is, the energy storage amount of the capacitor 56 can be controlled by the on-duty ratio and the number of on-off times of the charge switch signal SWc.

その後、時刻t2にて点火信号IGTがLレベルに立ち下げられ点火スイッチ45がオフされると、それまで一次コイル41に通電していた一次電流I1が急激に遮断される。すると、二次コイル42に高電圧が発生し、点火プラグ7の電極間にて放電が発生することにより、二次電流(放電電流)が流れる。
時刻t2で点火放電を発生させた後にエネルギ投入を行わない場合、二次電流I2は、破線で示すように、時間経過とともに0[A]に近づき、放電を維持できない程度まで減衰すると放電は終了する。このような放電による点火方式を「通常点火」という。
Thereafter, when the ignition signal IGT falls to the L level at time t2 and the ignition switch 45 is turned off, the primary current I1 that has been energized to the primary coil 41 until then is suddenly cut off. Then, a high voltage is generated in the secondary coil 42, and a discharge is generated between the electrodes of the spark plug 7, whereby a secondary current (discharge current) flows.
If energy is not input after ignition discharge is generated at time t2, the secondary current I2 approaches 0 [A] as time elapses as shown by a broken line, and the discharge ends when the discharge is attenuated to an extent that the discharge cannot be maintained. To do. Such an ignition system by discharge is called “normal ignition”.

それに対し本実施形態では、時刻t2の直後の時刻t3にエネルギ投入期間信号IGWがHレベルに立ち上げられ、充電スイッチ53がオフの状態で放電スイッチ57がオンされる。すると、コンデンサ56の蓄積エネルギが放出され、一次コイル41の接地側に投入される。これにより、点火放電中に、「投入エネルギPに起因する一次電流I1」が通電する。なお、投入エネルギPは、時刻t2までに蓄積されたコンデンサ電圧Vdcが高いほど大きくなる。   On the other hand, in this embodiment, the energy input period signal IGW is raised to H level at time t3 immediately after time t2, and the discharge switch 57 is turned on while the charge switch 53 is off. Then, the stored energy of the capacitor 56 is released and is supplied to the ground side of the primary coil 41. As a result, during the ignition discharge, the “primary current I1 resulting from the input energy P” is energized. The input energy P increases as the capacitor voltage Vdc accumulated up to time t2 increases.

このとき、二次コイル42には、時刻t2−t3間に通電していた二次電流I2に対し、投入エネルギPに起因する一次電流I1の通電に伴う追加分が同じ極性で重畳される。この一次電流I1の重畳は、時刻t3−t4の間、放電スイッチ57がオンされる毎に行われる。
すなわち、放電スイッチ信号SWdがオンになる毎に、コンデンサ56の蓄積エネルギにより一次電流I1が順次追加され、これに対応して、二次電流I2が順次追加される。二次電流I2が所定値になると放電スイッチ57がオフされ一次電流I1への重畳投入が停止し、I2が低下していき所定値になると再度放電スイッチ57がオンされる。これにより、二次電流I2は、目標二次電流I2*に一致するように維持される。
時刻t4でエネルギ投入期間信号IGWがLレベルに立ち下げられると、放電スイッチ信号SWdのオンオフ動作が停止し、一次電流I1、二次電流I2ともにゼロとなる。
At this time, the secondary coil 42 is superposed with the same polarity on the secondary current I2 energized between times t2 and t3 with the same polarity as the primary current I1 caused by the input energy P. The superimposition of the primary current I1 is performed every time the discharge switch 57 is turned on between time t3 and time t4.
That is, every time the discharge switch signal SWd is turned on, the primary current I1 is sequentially added by the energy stored in the capacitor 56, and the secondary current I2 is sequentially added correspondingly. When the secondary current I2 reaches a predetermined value, the discharge switch 57 is turned off and the superimposition of the primary current I1 is stopped. When I2 decreases and reaches a predetermined value, the discharge switch 57 is turned on again. Thereby, the secondary current I2 is maintained so as to coincide with the target secondary current I2 * .
When the energy input period signal IGW falls to the L level at time t4, the on / off operation of the discharge switch signal SWd stops and both the primary current I1 and the secondary current I2 become zero.

このように、時刻t2における点火放電の後、「一次コイル41の接地側」から点火コイル40にエネルギを投入する制御方式は、本出願人が開発したものである。以下、本明細書において、単に「エネルギ投入制御」という場合、この制御方式を意味する。
一方、周知の多重放電方式のように、一次コイル41のバッテリ6側、或いは二次コイル42の点火プラグ7と反対側から点火コイル40にエネルギを投入する方式を包括して「従来のエネルギ投入制御」という。本出願人が開発したエネルギ投入制御では、従来の方式に比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、点火可能な状態を一定期間持続させることができる。
Thus, the control system in which energy is input to the ignition coil 40 from “the ground side of the primary coil 41” after the ignition discharge at time t2 was developed by the present applicant. Hereinafter, when simply referred to as “energy input control” in the present specification, this control method is meant.
On the other hand, as in the known multiple discharge method, a method of supplying energy to the ignition coil 40 from the battery 6 side of the primary coil 41 or the side opposite to the ignition plug 7 of the secondary coil 42 is comprehensively described as “conventional energy input”. It is called “control”. In the energy input control developed by the present applicant, compared to the conventional method, by inputting energy from the low voltage side, it is possible to sustain a ignitable state for a certain period while efficiently inputting the minimum energy. .

ここで、本実施形態の点火装置30は、燃焼室17内に強い気流を生じさせることにより燃焼性を向上させる希薄燃焼エンジンに適用されることを想定している。このようなエンジンでは、気流によって放電が引き伸ばされ、混合気への着火性が向上する。しかし気流が強いと、放電の吹き消えが発生するおそれがある。また、放電の吹き消え後、無駄な再放電を行うと、点火プラグ7の電極が消耗するという問題がある。   Here, it is assumed that the ignition device 30 of the present embodiment is applied to a lean combustion engine that improves combustibility by generating a strong air flow in the combustion chamber 17. In such an engine, the discharge is extended by the air flow, and the ignitability of the air-fuel mixture is improved. However, if the airflow is strong, there is a risk that the discharge will blow out. In addition, there is a problem that the electrode of the spark plug 7 is consumed if wasteful re-discharge is performed after the discharge is blown out.

そこで、本実施形態の点火装置30は、二次電流検出回路48が検出した二次電流I2に基づいて、吹き消え検出部49が吹き消えの発生を検出する。そして、吹き消えが発生した時期に応じて、エネルギ投入を継続して再放電を発生させるか、又は、エネルギ投入を停止して再放電を禁止するかを判定することを特徴とする。   Therefore, in the ignition device 30 of the present embodiment, the blow-off detection unit 49 detects the occurrence of blow-out based on the secondary current I2 detected by the secondary current detection circuit 48. Then, according to the time when blow-off occurs, it is determined whether to continue energy input to generate re-discharge, or to stop energy input and prohibit re-discharge.

次に、エネルギ投入期間IGWの間に放電の吹き消えが発生した場合の動作について、図4、図5を参照して説明する。図4、図5のタイムチャートの横軸における時刻t2、t3、t4は、図3で用いた記号を援用する。また、図4、図5の縦軸には、エネルギ投入期間信号IGW、二次電流I2、二次電圧V2、及び一次電流I1を示す。エネルギ投入による二次電流I2(実線)に対し、通常点火による電流を破線で示す。
ここで、図4、図5では、二次電圧V2による放電が開始されたタイミングで二次電流I2が立ち上がることを表すため、図3に対し、時刻t2と時刻t3との時間間隔を誇張して示している。
Next, the operation when the discharge blows off during the energy input period IGW will be described with reference to FIGS. The symbols used in FIG. 3 are used for the times t2, t3, and t4 on the horizontal axis of the time charts of FIGS. 4 and FIG. 5, the energy input period signal IGW, the secondary current I2, the secondary voltage V2, and the primary current I1 are shown on the vertical axis. A current due to normal ignition is indicated by a broken line with respect to a secondary current I2 (solid line) due to energy input.
4 and 5, the time interval between the time t2 and the time t3 is exaggerated with respect to FIG. 3 in order to represent that the secondary current I2 rises at the timing when the discharge by the secondary voltage V2 is started. It shows.

図4、図5に示すように、エネルギ投入期間IGWは、投入期間の開始時刻t3から所定の切替時刻txまでの「第1領域」、及び、切替時刻txから投入期間の終了時刻t4までの「第2領域」の2つの時間領域に分けられる。
第1領域では、点火コイル40の誘導性エネルギが比較的多く残存しているため、点火プラグ7の吹き消え後の再放電が可能である。一方、第2領域では、点火コイル40の誘導性エネルギがほとんど消費されており、エネルギを投入しても高電圧にいたらず吹き消え後の再放電をすることができない。
As shown in FIGS. 4 and 5, the energy input period IGW includes the “first region” from the start time t3 of the input period to the predetermined switching time tx, and from the switching time tx to the end time t4 of the input period. It is divided into two time areas of “second area”.
In the first region, a relatively large amount of the inductive energy of the ignition coil 40 remains, so that re-discharge after the spark plug 7 is blown out is possible. On the other hand, in the second region, most of the inductive energy of the ignition coil 40 is consumed, and even if the energy is supplied, the high voltage is not reached and the re-discharge after blowing off cannot be performed.

図4に示すように、第1領域の時刻tboにおいて二次電流I2が吹き消え検出電流閾値Iboを下回ったとき、吹き消え検出部49は、吹き消えが発生したと判定し、放電スイッチ用ドライバ回路58の動作をそのまま維持する。したがって、エネルギ投入部50から点火コイル40へのエネルギ投入が継続される。このとき、点火コイル40の誘導性エネルギは比較的多く残存しているため、二次電圧V2が瞬間的に立ち上がり、点火プラグ7の再放電が発生する。こうして、吹き消え後の再放電が可能な期間には、積極的に再放電を行い混合気へのエネルギ供給を継続する。   As shown in FIG. 4, when the secondary current I2 falls below the blow-off detection current threshold Ibo at time tbo in the first region, the blow-off detection unit 49 determines that blow-off has occurred, and the discharge switch driver The operation of the circuit 58 is maintained as it is. Therefore, energy input from the energy input unit 50 to the ignition coil 40 is continued. At this time, since a relatively large amount of inductive energy remains in the ignition coil 40, the secondary voltage V2 rises instantaneously and the spark plug 7 is re-discharged. Thus, during a period in which re-discharge can be performed after blowing off, re-discharge is positively performed and energy supply to the air-fuel mixture is continued.

一方、図5では、吹き消えが発生しないときの波形を二点鎖線で示し、吹き消えが発生したときの波形を実線で示している。第2領域の時刻tboにおいて二次電流I2が吹き消え検出電流閾値Iboを下回ったとき、吹き消え検出部49は、吹き消えが発生したと判定し、放電スイッチ用ドライバ回路58の動作を停止させる。これにより、放電スイッチ57がオンオフ動作を停止するため、エネルギ投入部50から点火コイル40へのエネルギ投入が停止される。   On the other hand, in FIG. 5, a waveform when blow-out does not occur is indicated by a two-dot chain line, and a waveform when blow-off occurs is indicated by a solid line. When the secondary current I2 falls below the blowout detection current threshold value Ibo at the time tbo in the second region, the blowout detection unit 49 determines that blowout has occurred and stops the operation of the discharge switch driver circuit 58. . Thereby, since the discharge switch 57 stops the on / off operation, the energy input from the energy input unit 50 to the ignition coil 40 is stopped.

第2領域では、吹き消え後の再放電を行う程の誘導性エネルギが残っていない。仮に、このような状態で吹き消え発生後もエネルギ投入を継続すると、着火に結び付かない無駄な電力を消費することとなる。
そこで、本実施形態では、吹き消えの発生を検出した場合、エネルギ投入部50からのエネルギ投入を停止し、再放電を回避する。
なお、吹き消え検出電流閾値Iboは固定値としてもよく、エンジン13の運転状態等に応じて可変としてもよい。
In the second region, there is not enough inductive energy to perform re-discharge after blowing off. If energy input is continued even after the blow-off occurs in such a state, useless power that does not lead to ignition is consumed.
Therefore, in the present embodiment, when the occurrence of blow-off is detected, the energy input from the energy input unit 50 is stopped to avoid re-discharge.
The blow-off detection current threshold value Ibo may be a fixed value or may be variable according to the operating state of the engine 13 or the like.

次に、第1領域の期間T、すなわち、エネルギ投入期間IGWの開始時刻t3から切替時刻txまでの期間Tの設定について、図6のマップを参照して説明する。
第1領域の期間Tは、図6(a)に示すように、エンジン負荷が高いほど、また、図6(b)に示すように、エンジン回転数が高いほど短く設定される。なぜならば、エンジン負荷又は回転数が高い状態ほど、再放電のために点火コイル40に残っているエネルギがより多く必要となり、エネルギ投入開始後の再放電可能な期間が短くなるからである。
点火装置30は、電子制御ユニット32が取得したエンジンの負荷及び回転数の情報に基づいて第1領域の適正な期間Tを算出し、例えば次の燃焼サイクルから吹き消え判定の切替時刻txを変更するようにしてもよい。
Next, the setting of the period T of the first region, that is, the period T from the start time t3 of the energy input period IGW to the switching time tx will be described with reference to the map of FIG.
The period T of the first region is set shorter as the engine load is higher as shown in FIG. 6A and as the engine speed is higher as shown in FIG. 6B. This is because the higher the engine load or the number of revolutions, the more energy remaining in the ignition coil 40 is required for re-discharge, and the re-dischargeable period after the start of energy input is shortened.
The ignition device 30 calculates an appropriate period T of the first region based on the engine load and rotation speed information acquired by the electronic control unit 32, and changes the blow-off determination switching time tx from the next combustion cycle, for example. You may make it do.

(効果)
(1)本実施形態の点火装置30は、点火プラグ7による放電開始後、放電の吹き消えが発生したことを検出する吹き消え検出部49を備えており、吹き消え後の再放電を実施不能な第2領域において吹き消えの発生が検出されたとき、エネルギ投入部50によるエネルギ投入を停止する。これにより、無駄なエネルギ投入を回避することで、無駄な電力消費や点火プラグ電極の消耗を抑制することができる。
(effect)
(1) The ignition device 30 of the present embodiment includes a blow-off detection unit 49 that detects that a discharge blow-off has occurred after the start of discharge by the spark plug 7, and cannot perform a re-discharge after the blow-off. When the occurrence of blow-off is detected in the second region, the energy input by the energy input unit 50 is stopped. Thus, wasteful power consumption and consumption of the spark plug electrode can be suppressed by avoiding wasteful energy input.

また、吹き消え後の再放電が可能な第1領域において吹き消えの発生が検出されたとき、エネルギ投入部50によるエネルギ投入を継続する。吹き消え後の再放電が可能な期間には、積極的に再放電を行い混合気へのエネルギ供給を継続することで、着火性を確保することができる。
このように、吹き消えの発生時期に応じて再放電の可否を適切に判別し、着火性の確保と点火プラグ電極の消耗の抑制とを両立することができる。
When the occurrence of blow-off is detected in the first region where re-discharge can be performed after blow-off, the energy input by the energy input unit 50 is continued. In a period in which re-discharge can be performed after blowing off, ignitability can be ensured by actively performing re-discharge and continuing to supply energy to the mixture.
In this way, it is possible to appropriately determine whether or not re-discharge can be performed according to the blow-off occurrence timing, and to ensure both ignitability and suppression of spark plug electrode consumption.

(2)本実施形態の点火装置30は、エネルギ投入期間IGWに二次電流I2を検出する二次電流検出回路48を備え、吹き消え検出部49は、二次電流I2の絶対値が所定の吹き消え検出電流閾値Iboを下回ったとき、吹き消えが発生したと判定する。吹き消えが発生すると二次電流I2の絶対値が急激に低下することから、二次電流I2の絶対値を監視することで、吹き消えの発生を適切に検出することができる。
また、二次電流検出抵抗47及び二次電流検出回路48を備えることで、検出電流に基づくフィードバック制御により、二次電流I2の実値を目標二次電流I2*に精度良く一致させることができる。
(2) The ignition device 30 of the present embodiment includes a secondary current detection circuit 48 that detects the secondary current I2 during the energy input period IGW, and the blow-off detection unit 49 has a predetermined absolute value of the secondary current I2. When it falls below the blow-off detection current threshold Ibo, it is determined that blow-off has occurred. When the blowout occurs, the absolute value of the secondary current I2 rapidly decreases. Therefore, by monitoring the absolute value of the secondary current I2, it is possible to appropriately detect the occurrence of blowout.
In addition, by providing the secondary current detection resistor 47 and the secondary current detection circuit 48, the actual value of the secondary current I2 can be accurately matched with the target secondary current I2 * by feedback control based on the detected current. .

(3)本実施形態の点火装置30は、エネルギ投入制御の方式として、DCDCコンバータ51で昇圧しコンデンサ56に蓄電した投入エネルギを、一次コイル41の接地側から投入する方式を採用している。これにより、多重放電等のエネルギ投入方式に比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、点火可能な状態を一定期間持続させることができる。
また、エネルギ投入期間IGW中、二次電流I2は、常に負の値となり、交番電流を用いる他の方式のようにゼロクロスしないため、吹き消えの発生を防止することができる。
(3) The ignition device 30 according to the present embodiment employs a method in which the input energy boosted by the DCDC converter 51 and stored in the capacitor 56 is input from the ground side of the primary coil 41 as the energy input control method. As a result, compared to an energy input method such as multiple discharge, it is possible to maintain a ignitable state for a certain period while efficiently supplying the minimum energy by inputting energy from the low voltage side.
Further, during the energy input period IGW, the secondary current I2 is always a negative value, and zero crossing is not performed as in other systems using an alternating current, so that blowout can be prevented.

(その他の実施形態)
(ア)上記実施形態のエネルギ投入部50は、本出願人が開発した「一次コイルの接地側からエネルギ投入する方式」を採用している。この他、本発明の「エネルギ投入手段」として、エネルギ投入期間の途中でエネルギ投入を停止可能な方式であれば、従来の多重放電方式や特開2012−167665号公報に開示された「DCO方式」等の方式を採用してもよい。
(Other embodiments)
(A) The energy input unit 50 of the above embodiment employs a “method of inputting energy from the ground side of the primary coil” developed by the present applicant. In addition, as the “energy input means” of the present invention, any conventional multiple discharge method or “DCO method” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-167665 can be used as long as it can stop energy input during the energy input period. Or the like.

また、図2の構成の点火装置30によるエネルギ投入制御は、図3に示すように、点火信号IGTのHレベル中に充電スイッチ信号SWcをオンオフしてコンデンサ電圧Vdcを蓄積した後、エネルギ投入期間IGWに、一次コイル41の接地側にエネルギを投入する方法に限らない。例えば、エネルギ投入期間IGWに、充電スイッチ信号SWcと放電スイッチ信号SWdとを交互にオンオフ制御することで、充電スイッチ信号SWcがオンのときエネルギ蓄積コイル52が蓄積したエネルギを、その都度、一次コイル41の接地側に投入するようにしてもよい。その場合、コンデンサ56を備えなくてもよい。   Further, as shown in FIG. 3, the energy input control by the ignition device 30 having the configuration shown in FIG. 2 is performed after the charge switch signal SWc is turned on and off during the H level of the ignition signal IGT and the capacitor voltage Vdc is accumulated. The method is not limited to the method in which energy is input to the ground side of the primary coil 41 in the IGW. For example, by alternately turning on / off the charge switch signal SWc and the discharge switch signal SWd during the energy input period IGW, the energy accumulated in the energy accumulation coil 52 when the charge switch signal SWc is on is changed to the primary coil each time. 41 may be put on the ground side. In that case, the capacitor 56 may not be provided.

(イ)上記実施形態の吹き消え検出部49は、二次電流検出回路48が検出した二次電流I2が吹き消え検出電流閾値Iboを下回ったとき、吹き消えが発生したと判定する。この他、本発明の「吹き消え検出手段」は、イオン電流等の他のパラメータに基づいて、吹き消えの発生を検出するようにしてもよい。
二次電流I2を吹き消え検出に用いず、且つ、二次電流I2をフィードバック制御しない(例えばフィードフォワード制御する)場合には、二次電流検出抵抗47及び二次電流検出回路48を備えなくてもよい。
(A) The blow-off detection unit 49 of the above embodiment determines that blow-off has occurred when the secondary current I2 detected by the secondary current detection circuit 48 falls below the blow-off detection current threshold Ibo. In addition, the “blow-off detector” of the present invention may detect the occurrence of blow-out based on other parameters such as ion current.
When the secondary current I2 is not used for blow-off detection and the secondary current I2 is not feedback controlled (for example, feedforward control), the secondary current detection resistor 47 and the secondary current detection circuit 48 are not provided. Also good.

(ウ)吹き消え検出部49は、上記実施形態のように点火回路ユニット31に含まれる構成に限らず、電子制御ユニット32に含まれてもよい。また、ハードウェア、ソフトウェアのいずれで構成されてもよい。
(エ)点火回路ユニット31は、電子制御ユニット32を収容するハウジング内に収容されるか、或いは点火コイル40を収容するハウジング内に収容されてもよい。
点火スイッチ45及びエネルギ投入部50は別々のハウジング内に収容されてもよい。例えば、点火コイル40を収容するハウジング内に点火スイッチ45が収容され、電子制御ユニット32を収容するハウジング内にエネルギ投入部50が収容されてもよい。
(C) The blow-off detection unit 49 is not limited to the configuration included in the ignition circuit unit 31 as in the above embodiment, and may be included in the electronic control unit 32. Further, it may be configured by either hardware or software.
(D) The ignition circuit unit 31 may be housed in a housing that houses the electronic control unit 32, or may be housed in a housing that houses the ignition coil 40.
The ignition switch 45 and the energy input unit 50 may be housed in separate housings. For example, the ignition switch 45 may be housed in a housing that houses the ignition coil 40, and the energy input unit 50 may be housed in the housing that houses the electronic control unit 32.

(オ)点火スイッチは、IGBTに限らず、比較的耐圧の高い他のスイッチング素子で構成されてもよい。また、充電スイッチ及び放電スイッチは、MOSFETに限らず、他のスイッチング素子で構成されてもよい。
(カ)直流電源は、バッテリに限らず、例えば交流電源をスイッチングレギュレータ等によって安定化した直流安定化電源等で構成されてもよい。
(E) The ignition switch is not limited to the IGBT, and may be composed of other switching elements having a relatively high breakdown voltage. Further, the charge switch and the discharge switch are not limited to MOSFETs, and may be composed of other switching elements.
(F) The direct current power source is not limited to a battery, and may be constituted by, for example, a direct current stabilized power source in which an alternating current power source is stabilized by a switching regulator or the like.

(キ)上記実施形態では、エネルギ投入部50は、DCDCコンバータ51によって、バッテリ6の電圧を昇圧している。その他、点火装置がハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される場合には、主機バッテリの出力電圧をそのまま、或いは降圧して、投入エネルギとして用いてもよい。   (G) In the above embodiment, the energy input unit 50 boosts the voltage of the battery 6 by the DCDC converter 51. In addition, when the ignition device is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle, the output voltage of the main battery may be used as input energy as it is or after being stepped down.

(ク)電子制御ユニット32は、主に点火装置30を制御する部分の他に、上記実施形態の特徴とは比較的関連性の低い、エンジン13全体の運転状態を制御する部分を含む。これらは一つのユニットとして構成されてもよく、或いは、信号線等によって互いに通信される別体のユニットとして構成されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
(H) The electronic control unit 32 includes a part for controlling the operating state of the entire engine 13, which is relatively unrelated to the characteristics of the above embodiment, in addition to the part for mainly controlling the ignition device 30. These may be configured as a single unit, or may be configured as separate units that communicate with each other via a signal line or the like.
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

13 ・・・内燃機関、 17 ・・・燃焼室、
30 ・・・点火装置、
40 ・・・点火コイル、
41 ・・・一次コイル、 42 ・・・二次コイル、
45 ・・・点火スイッチ、
49 ・・・吹き消え検出部(吹き消え検出手段)、
50 ・・・エネルギ投入部(エネルギ投入手段)、
6 ・・・バッテリ(直流電源)、
7 ・・・点火プラグ。
13 ... Internal combustion engine, 17 ... Combustion chamber,
30 ... Ignition device,
40 ... ignition coil,
41 ... primary coil, 42 ... secondary coil,
45 ... Ignition switch,
49 ・ ・ ・ Blow-off detector (blow-off detector),
50 ・ ・ ・ Energy input unit (energy input means),
6 ... Battery (DC power supply),
7: Spark plug.

Claims (4)

内燃機関(13)の燃焼室(17)において混合気に点火する点火プラグ(7)の動作を制御する点火装置(30)であって、
直流電源(6)から供給される一次電流が流れる一次コイル(41)、及び、前記点火プラグの電極に接続され、前記一次電流の通電及び遮断による二次電圧が発生し二次電流が流れる二次コイル(42)を有する点火コイル(40)と、
前記一次コイルの前記直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号(IGT)にしたがって前記一次電流の通電と遮断とを切り替える点火スイッチ(45)と、
前記点火スイッチにより前記一次電流を遮断し、前記遮断による二次電圧で前記点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間(IGW)において、エネルギを投入可能なエネルギ投入手段(50)と、
前記点火プラグによる放電開始後、放電の吹き消えが発生したことを検出する吹き消え検出手段(49)と、
を備え、
前記エネルギ投入期間の開始から前記点火プラグの吹き消え後の再放電が可能な時間領域である第1領域が経過した後の第2領域において、前記吹き消え検出手段によって吹き消えの発生が検出されたとき、前記エネルギ投入手段によるエネルギ投入を停止することを特徴とする点火装置。
An ignition device (30) for controlling the operation of a spark plug (7) for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber (17) of an internal combustion engine (13),
A primary coil (41) through which a primary current supplied from a DC power source (6) flows, and a secondary voltage that is connected to the electrode of the spark plug and generates a secondary voltage due to energization and interruption of the primary current flows. An ignition coil (40) having a secondary coil (42);
An ignition switch (45) connected to a ground side opposite to the DC power source of the primary coil and switching between energization and interruption of the primary current according to an ignition signal (IGT);
Energy input means (50) capable of supplying energy in a predetermined energy input period (IGW) after the primary current is interrupted by the ignition switch and the spark plug is discharged by the secondary voltage generated by the interruption. When,
Blow-off detection means (49) for detecting the occurrence of discharge blow-off after the start of discharge by the spark plug;
With
The occurrence of blow-off is detected by the blow-off detection means in the second region after the first region, which is the time region in which re-discharge is possible after the spark plug blows off from the start of the energy input period. The ignition device is characterized in that the energy input by the energy input means is stopped.
前記第1領域において、前記吹き消え検出手段によって吹き消えの発生が検出されたとき、前記エネルギ投入手段によるエネルギ投入を継続することを特徴とする請求項1に記載の点火装置。   2. The ignition device according to claim 1, wherein in the first region, when the occurrence of blow-off is detected by the blow-off detection unit, the energy input by the energy input unit is continued. 前記エネルギ投入期間に前記二次電流を検出する二次電流検出手段(48)を備え、
前記吹き消え検出手段は、
前記二次電流の絶対値が所定の吹き消え検出電流閾値を下回ったとき、吹き消えが発生したと判定することを特徴とする請求項1または2に記載の点火装置。
A secondary current detecting means (48) for detecting the secondary current during the energy input period;
The blow-off detection means is
3. The ignition device according to claim 1, wherein when the absolute value of the secondary current falls below a predetermined blow-off detection current threshold, it is determined that blow-off has occurred.
前記エネルギ投入手段は、前記一次コイルの接地側から前記二次電流と同じ極性で重畳的にエネルギを投入可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の点火装置。   The ignition device according to any one of claims 1 to 3, wherein the energy input unit can input energy in a superimposed manner with the same polarity as the secondary current from the ground side of the primary coil. .
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