JP2015529774A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
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Abstract
Description
GB717676には、点火装置用の昇圧トランスが示されている。ここでは、昇圧トランスによって形成されるスパークに電気エネルギを供給するために、昇圧型コンバータのタイプに応じて、振動スイッチを介して制御される回路部が使用されている。
こうした課題は、本発明の点火装置、及び、本発明の点火スパークを形成及び維持する方法によって解決される。
図1には、点火電流i2、すなわち、スパークギャップにフラッシュオーバが発生したときに高電圧発生器としての昇圧トランスの2次コイル内を流れる電流の時間特性図が示されている。図1では、点火プラグの電極が腐食の増大によって損傷を起こしうるほど電流強度が高い領域103と、点火可能な混合気への点火のためのアークに必要な安定性が保証されないほど電流強度が低い領域104とが示されている。上述したように、従来技術の点火装置で形成される電流100は、急峻に上昇して、電極にとって危険な領域103にまで達しており、その後、(放電指数関数に対して近似的に)ほぼ線形に低下する。対して、本発明によれば、スパークギャップに供給されるエネルギが2つのエネルギ成分に分割されており、その1つは昇圧トランスを通って流れる点火スパーク形成のための電流であり、もう1つはバイパスを通って流れる点火スパーク維持のための電流である。
[第1発明]
点火装置(1)であって、
それぞれ1次側(3)及び2次側(4)を有する少なくとも1つの高電圧発生器(2)と、
前記1次側(3)に接続可能な電気エネルギ源(5)と、
前記高電圧発生器(2)を介して前記2次側(4)へ伝送される電流が供給されるように構成されたスパークギャップ(6)と
を含む、
点火装置において、
前記高電圧発生器(2)は、前記2次側(4)へ電気エネルギを伝送するバイパス(7)を含む、
ことを特徴とする点火装置。
[第2発明]
前記高電圧発生器(2)は、昇圧トランスとして構成されており、かつ、1次側に1次コイル(8)及び2次側に2次コイル(9)を有しており、
前記バイパス(7)は、前記2次コイル(9)にかかる電圧に加えられる所定の電圧、又は、前記2次コイル(9)に対して並列に供給される所定の電圧を形成するように構成されており、
特に、前記電気エネルギ源(5)に対して並列に入力側キャパシタ(17)が設けられている、
第1発明記載の点火装置。
[第3発明]
前記バイパス(7)は、エネルギ蓄積器(10)、例えばキャパシタを含んでおり、
特に、前記エネルギ蓄積器の第1の端子が前記高電圧発生器(2)の2次側端子に接続されており、かつ、前記エネルギ蓄積器の第2の端子が電気的アース(14)に接続されており、
特に、前記電気エネルギ源(5)と前記エネルギ蓄積器(10)との間に、有利には切り替え可能に、インダクタンス(15)が設けられている、
第1発明又は第2発明記載の点火装置。
[第4発明]
前記インダクタンス(15)と前記エネルギ蓄積器(10)との間に、第1の非線形2極素子(16)が、例えば第1のダイオードの形態で、設けられており、前記第1の非線形2極素子(16)は前記キャパシタ(10)へ向かう順方向を有しており、
特に、前記インダクタンス(15)及び前記第1の非線形2極素子(16)の共通の端子(35)と電気的アース(14)との間に、切り替え可能な接続部が設けられている、
第1発明から第3発明までのいずれか1つの発明記載の点火装置。
[第5発明]
電流測定手段(19)及び/又は電圧測定手段及び/又は電力測定手段として、特に、点火電流又はエネルギ蓄積器(10)を介した電圧を測定するシャント抵抗が設けられており、該シャント抵抗は、前記バイパス(7)内の少なくとも1つのスイッチ(22,27)を駆動する信号を供給するように構成されており、及び/又は、
第2の非線形2極素子(21)が、特には第2のダイオードの形態で、前記エネルギ蓄積器(10)の過電圧保護のために、前記エネルギ蓄積器(10)に対して並列に接続されている、
第1発明から第4発明までのいずれか1つの発明記載の点火装置。
[第6発明]
前記インダクタンス(15)は、1次側(15_1)及び2次側(15_2)を有する変換器として構成されており、
前記1次側(15_1)の第1の端子は前記電気エネルギ源(5)に接続されており、前記1次側(15_1)の第2の端子はスイッチ(27)を介して電気的アース(14)に接続されており、
前記2次側(15_2)の第1の端子は前記電気エネルギ源(5)に接続されており、前記2次側(15_2)の第2の端子は前記第1の非線形2極素子(16)に接続されている、
第3発明から第5発明までのいずれか1つの発明記載の点火装置。
[第7発明]
前記バイパス(7)は昇圧型コンバータを含み、及び/又は、
前記高電圧発生器(2)の2次側に、第3の非線形2極素子(33)による橋絡部が設けられており、特に前記第3の非線形2極素子(33)は第3のダイオードの形態で構成されている、
第1発明から第6発明までのいずれか1つの発明記載の点火装置。
[第8発明]
内燃機関に対する点火スパークの形成方法であって、
電気エネルギ源(5)から取り出され、1次側(3)及び2次側(4)を有する高電圧発生器(2)を介してスパークギャップ(6)へ供給される電気エネルギを用いて、点火スパークを形成するステップを含み、
特に、前記高電圧発生器(2)は昇圧トランスである、
方法において、
前記電気エネルギ源(5)からバイパス(7)を介して前記2次側(4)へ伝送される電気エネルギにより、前記点火スパークを維持するステップを含む
ことを特徴とする方法。
[第9発明]
前記点火スパークを維持するための前記電気エネルギは、前記高電圧発生器(2)の2次側(4)に対して直列又は並列の電圧として結合され、
前記点火スパークを維持するための前記電気エネルギは、特にキロヘルツ領域、有利には10kHzから100kHzまでの領域にある、制御されたパルスシーケンスとして、電気エネルギ源(5)から供給される、
第8発明記載の方法。
[第10発明]
前記点火スパークを維持するための前記電気エネルギは、前記バイパス(7)内の昇圧型コンバータを介して前記スパークギャップ(6)へ到達する、
第8発明又は第9発明記載の方法。
Claims (13)
- 点火装置(1)であって、
それぞれ1次側(3)及び2次側(4)を有する少なくとも1つの高電圧発生器(2)と、
前記1次側(3)に接続可能な電気エネルギ源(5)と、
前記高電圧発生器(2)を介して前記2次側(4)へ伝送される電流が供給されるように構成されたスパークギャップ(6)と
を含み、
前記高電圧発生器(2)は、前記2次側(4)へ電気エネルギを伝送するバイパス(7)を含む、
点火装置において、
前記バイパス(7)は、前記高電圧発生器(2)の2次コイル(9)において予め定められた時点から又は前記電流の予め定められた電流強度から減衰する電気信号を支えるように構成されている
ことを特徴とする点火装置。 - 2次側のループの臨界的な電流強度に前記バイパス(7)を応動させるための信号を前記バイパス(7)内のスイッチ(27)へ供給するように構成された、電流測定手段(19)及び/又は電圧測定手段及び/又は電力測定手段が設けられている、
請求項1記載の点火装置。 - 前記高電圧発生器(2)は、昇圧トランスとして構成されており、かつ、1次側に1次コイル(8)を有しており、
前記バイパス(7)は、前記2次コイル(9)にかかる電圧に加えられる所定の電圧、又は、前記2次コイル(9)に対して並列に供給される所定の電圧を形成するように構成されており、
特に、前記電気エネルギ源(5)に対して並列に入力側キャパシタ(17)が設けられている、
請求項1又は2記載の点火装置。 - 前記バイパス(7)は、エネルギ蓄積器(10)、例えばキャパシタを含んでおり、
特に、前記エネルギ蓄積器の第1の端子が前記高電圧発生器(2)の2次側端子に接続されており、かつ、前記エネルギ蓄積器の第2の端子が電気的アース(14)に接続されており、
特に、前記電気エネルギ源(5)と前記エネルギ蓄積器(10)との間に、有利には切り替え可能に、インダクタンス(15)が設けられている、
請求項1から3までのいずれか1項記載の点火装置。 - 前記インダクタンス(15)と前記エネルギ蓄積器(10)との間に、第1の非線形2極素子(16)が、例えば第1のダイオードの形態で、設けられており、前記第1の非線形2極素子(16)は前記キャパシタ(10)へ向かう順方向を有しており、
特に、前記インダクタンス(15)及び前記第1の非線形2極素子(16)の共通の端子(35)と電気的アース(14)との間に、切り替え可能な接続部(27)が設けられている、
請求項1から4までのいずれか1項記載の点火装置。 - 前記切り替え可能な接続部は、スイッチ(22,27)を、特にはトランジスタの形態で、含む、
請求項5記載の点火装置。 - 前記バイパス(7)は、インダクタンス(15)とキャパシタ(10)とダイオード(16)とスイッチ(27)とを含み、
前記インダクタンス(15)の第1の端子は前記電気エネルギ源(5)に接続されており、前記インダクタンス(15)の第2の端子は前記ダイオード(16)の第1の端子に接続されており、
前記スイッチ(27)は、前記インダクタンス(15)の前記第2の端子又は第3の端子を電気的アース(14)に接続するように構成されており、
前記ダイオード(16)の第2の端子は、前記キャパシタ(10)の第1の端子に接続されており、
前記キャパシタ(10)の第2の端子は、電気的アース(14)に接続されており、特にツェナーダイオード(21)が前記キャパシタ(10)に並列に接続されている、
請求項1から6までのいずれか1項記載の点火装置。 - 電流測定手段(19)及び/又は電圧測定手段及び/又は電力測定手段として、点火電流又はエネルギ蓄積器(10)を介した電圧を測定するシャント抵抗が設けられており、該シャント抵抗は、前記バイパス(7)内の少なくとも1つのスイッチ(22,27)を駆動する信号を供給するように構成されており、及び/又は、
第2の非線形2極素子(21)が、特には第2のダイオードの形態で、前記エネルギ蓄積器(10)の過電圧保護のために、前記エネルギ蓄積器(10)に対して並列に接続されている、
請求項1から7までのいずれか1項記載の点火装置。 - 前記インダクタンス(15)は、1次側(15_1)及び2次側(15_2)を有するトランスとして構成されており、
前記1次側(15_1)の第1の端子は前記電気エネルギ源(5)に接続されており、前記1次側(15_1)の第2の端子はスイッチ(27)を介して電気的アース(14)に接続されており、
前記2次側(15_2)の第1の端子は前記電気エネルギ源(5)に接続されており、前記2次側(15_2)の第2の端子は前記第1の非線形2極素子(16)に接続されている、
請求項4から8までのいずれか1項記載の点火装置。 - 前記バイパス(7)は昇圧型コンバータを含み、及び/又は、
前記高電圧発生器(2)は、2次側で、第3の非線形2極素子(33)によって橋絡されており、特に前記第3の非線形2極素子(33)は第3のダイオードの形態で構成されている、
請求項1から9までのいずれか1項記載の点火装置。 - 内燃機関に対する点火スパークの形成方法であって、
電気エネルギ源(5)から取り出され、1次側(3)及び2次側(4)を有する高電圧発生器(2)を介してスパークギャップ(6)へ供給される電気エネルギを用いて、点火スパークを形成するステップを含み、
特に、前記高電圧発生器(2)は昇圧トランスである、
方法において、
前記電気エネルギ源(5)からバイパス(7)を介して前記2次側(4)へ伝送される電気エネルギにより、前記点火スパークを維持するステップを含み、
前記点火スパークを維持するための前記電気エネルギは、制御されたパルスシーケンスとして前記電気エネルギ源(5)から供給され、
特に、前記パルスシーケンスはキロヘルツ領域にあり、有利には10kHzから100kHzまでの範囲にある、
ことを特徴とする方法。 - 前記点火スパークを維持するための前記電気エネルギは、前記高電圧発生器(2)の2次側(4)に対して直列又は並列の電圧として結合される、
請求項11記載の方法。 - 所定の信号をバイパス内のスイッチへ出力するステップと、
前記所定の信号に基づいて、2次側のループにおける臨界的な電流強度への応動を行うステップと
を含む、
請求項11又は12記載の方法。
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