JP2016211421A - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition device for an internal combustion engine capable of suppressing reduction in reliability of the ignition device even when current flowing in a primary coil 22 abruptly increases.SOLUTION: An EDU 10, after input of an ignition signal Si, opens/closes a switching element 50 for control to control current I2 flowing in a secondary side coil 24, on the basis of input of a discharge waveform control signal Sc. Here, an ECU 80 acquires voltage drop Vi1, and monitors inclination of current I1 flowing in a primary side coil 22. Then, when the inclination is equal to or more than a predetermined inclination, the ECU 80 opens a relay 60.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、1次側コイルおよび2次側コイルを備えるイグニッションコイルと、2次側コイルに接続されて内燃機関の燃焼室に露出した点火プラグと、を備える内燃機関用点火装置に関する。   The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine including an ignition coil including a primary side coil and a secondary side coil, and an ignition plug connected to the secondary side coil and exposed to a combustion chamber of the internal combustion engine.

たとえば、特許文献1には、イグニッションコイルの1次側コイルに通電する際の1次側コイルに流れる電流の立ち上がりが急峻になる場合、コイルに異常が生じたと判断する装置が提案されている。この装置は、1次側コイルまたは2次側コイルのレアショートや、2次側コイルの断線をコイルの異常として、これを検出することを狙っている(段落「0017」)。そして、コイルの異常が生じるとインダクタンスが変化することに鑑み、1次側コイルに流れる電流の立ち上がりに基づき、コイルの異常の有無を判断し、異常が生じたと判断すると、イグナイタシステムを停止する。   For example, Patent Document 1 proposes an apparatus that determines that an abnormality has occurred in a coil when the rising of the current flowing through the primary coil when the primary coil of the ignition coil is energized becomes steep. This device aims to detect a rare short of the primary side coil or the secondary side coil or a disconnection of the secondary side coil as an abnormality of the coil (paragraph “0017”). In view of the fact that the inductance changes when a coil abnormality occurs, the presence / absence of a coil abnormality is determined based on the rise of the current flowing through the primary coil, and when it is determined that an abnormality has occurred, the igniter system is stopped.

特開2012−233483号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-233483

ところで、イグニッションコイルの異常としては、他にもたとえば磁気飽和がある。イグニッションコイルが磁気飽和する場合、1次側コイルに流れる電流が急上昇し、点火装置の信頼性の低下につながるおそれがある。しかし、上記装置では、1次側コイルを流れる電流が急上昇した場合に、直ちにこれに対処することはできない。   Incidentally, other abnormalities of the ignition coil include, for example, magnetic saturation. When the ignition coil is magnetically saturated, the current flowing through the primary coil suddenly increases, which may lead to a decrease in the reliability of the ignition device. However, in the above apparatus, when the current flowing through the primary coil suddenly rises, this cannot be dealt with immediately.

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、1次側コイルに流れる電流が急上昇した場合であっても点火装置の信頼性の低下を抑制できるようにした内燃機関用点火装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is for an internal combustion engine that can suppress a decrease in reliability of an ignition device even when a current flowing through a primary coil suddenly increases. It is to provide an ignition device.

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
内燃機関用点火装置は、1次側コイルおよび2次側コイルを備えるイグニッションコイルと、前記2次側コイルに接続されて内燃機関の燃焼室に露出した点火プラグと、前記1次側コイルに流れる電流の傾きを検出する検出部と、前記検出部によって検出された傾きが所定の傾き以上である場合、前記1次側コイルへの通電を中断する中断処理部と、を備える。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
An ignition device for an internal combustion engine includes an ignition coil having a primary coil and a secondary coil, an ignition plug connected to the secondary coil and exposed to a combustion chamber of the internal combustion engine, and flowing through the primary coil. A detector that detects a current gradient; and an interruption processor that interrupts energization of the primary coil when the gradient detected by the detector is equal to or greater than a predetermined gradient.

上記構成では、1次側コイルに流れる電流の傾きが検出部によって検出される。ここで、1次側コイルに磁気飽和が生じる場合には、検出部によって検出される傾きが上記所定の傾き以上となる。このため、中断処理部によって、1次側コイルへの通電が中断される。このため、中断処理部による処理がなされない場合と比較すると、1次側コイルに流れる電流の最大値を低減することができ、ひいては、イグニッションコイルの温度が過度に高くなることを抑制することができる。したがって、上記構成では、1次側コイルに流れる電流が急上昇した場合であっても点火装置の信頼性の低下を抑制できる。   In the above configuration, the inclination of the current flowing through the primary coil is detected by the detection unit. Here, when magnetic saturation occurs in the primary coil, the inclination detected by the detection unit is equal to or greater than the predetermined inclination. For this reason, energization to the primary side coil is interrupted by the interruption processing unit. For this reason, compared with the case where the process by an interruption process part is not made, the maximum value of the electric current which flows into a primary side coil can be reduced, and by extension, it can control that the temperature of an ignition coil becomes high too much. it can. Therefore, in the above configuration, it is possible to suppress a decrease in the reliability of the ignition device even when the current flowing through the primary coil suddenly increases.

一実施形態にかかる内燃機関用点火装置を示す回路図。The circuit diagram which shows the ignition device for internal combustion engines concerning one Embodiment. (a)〜(g)は、同実施形態にかかる点火処理の手順を示すタイムチャート。(A)-(g) is a time chart which shows the procedure of the ignition process concerning the embodiment. 同実施形態にかかる1次側コイルの通電の中断処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the interruption process of the energization of the primary side coil concerning the embodiment.

以下、点火装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、ドライバユニット(EDU10)は、1次側コイル22および2次側コイル24が磁気結合したイグニッションコイル20を備えている。なお、図1において、1次側コイル22および2次側コイル24のそれぞれの一対の端子のうちの一方に付与された黒丸印は、1次側コイル22および2次側コイル24の両端が開放された状態で、それらを鎖交する磁束を変化させたときに、1次側コイル22および2次側コイル24のそれぞれに生じる起電力の極性が等しくなる端子を示している。
Hereinafter, an embodiment of an ignition device will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the driver unit (EDU 10) includes an ignition coil 20 in which a primary side coil 22 and a secondary side coil 24 are magnetically coupled. In FIG. 1, black circles given to one of the pair of terminals of the primary side coil 22 and the secondary side coil 24 are open at both ends of the primary side coil 22 and the secondary side coil 24. In this state, when the magnetic flux interlinking them is changed, the terminals where the polarities of the electromotive forces generated in the primary side coil 22 and the secondary side coil 24 are equal are shown.

2次側コイル24の一方の端子には、点火プラグ12が接続されており、他方の端子は、ダイオード26、シャント抵抗28を介して接地されている。ここで、点火プラグ12は、車載内燃機関の燃焼室に露出している。一方、ダイオード26は、点火プラグ12から2次側コイル24を介して接地へと進む側の電流の流れを許容し、逆側の電流の流れを規制する整流素子である。シャント抵抗28は、その電圧降下Vi2によって2次側コイル24を流れる電流を検出するための抵抗体である。換言すれば、点火プラグ12の放電電流を検出するための抵抗体である。   The spark plug 12 is connected to one terminal of the secondary coil 24, and the other terminal is grounded via a diode 26 and a shunt resistor 28. Here, the spark plug 12 is exposed to the combustion chamber of the in-vehicle internal combustion engine. On the other hand, the diode 26 is a rectifying element that allows a current flow on the side that proceeds from the spark plug 12 to the ground via the secondary coil 24 and restricts a current flow on the reverse side. The shunt resistor 28 is a resistor for detecting the current flowing through the secondary coil 24 by the voltage drop Vi2. In other words, it is a resistor for detecting the discharge current of the spark plug 12.

イグニッションコイル20の1次側コイル22の一方の端子には、EDU10の端子TRM1を介して外部のバッテリ70の正極電極が接続されている。また、1次側コイル22の他方の端子は、点火用スイッチング素子30を介して接地されている。なお、本実施形態では、点火用スイッチング素子30を、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)としている。また、点火用スイッチング素子30には、ダイオード32が逆並列接続されている。   A positive electrode of an external battery 70 is connected to one terminal of the primary coil 22 of the ignition coil 20 via a terminal TRM1 of the EDU 10. The other terminal of the primary coil 22 is grounded via the ignition switching element 30. In the present embodiment, the ignition switching element 30 is an insulated gate bipolar transistor (IGBT). A diode 32 is connected in reverse parallel to the ignition switching element 30.

端子TRM1から取り込まれた電力は、昇圧回路40にも取り込まれる。本実施形態では、昇圧回路40を昇圧チョッパ回路にて構成する。すなわち、端子TRM1側に一端が接続されたインダクタ42を備え、インダクタ42の他端は、昇圧用スイッチング素子44を介して接地されている。なお、本実施形態では、昇圧用スイッチング素子44を、IGBTとしている。インダクタ42および昇圧用スイッチング素子44の間には、ダイオード46のアノード側が接続され、ダイオード46のカソード側は、コンデンサ48を介して接地されている。コンデンサ48の充電電圧Vcは、昇圧回路40の出力電圧となる。   The power captured from the terminal TRM1 is also captured by the booster circuit 40. In the present embodiment, the booster circuit 40 is configured by a boost chopper circuit. That is, an inductor 42 having one end connected to the terminal TRM1 side is provided, and the other end of the inductor 42 is grounded via the step-up switching element 44. In the present embodiment, the boosting switching element 44 is an IGBT. The anode side of the diode 46 is connected between the inductor 42 and the step-up switching element 44, and the cathode side of the diode 46 is grounded via a capacitor 48. The charging voltage Vc of the capacitor 48 becomes the output voltage of the booster circuit 40.

ダイオード46およびコンデンサ48間は、制御用スイッチング素子50およびダイオード52を介して1次側コイル22および点火用スイッチング素子30間に接続されている。換言すれば、昇圧回路40の出力端子は、制御用スイッチング素子50およびダイオード52を介して1次側コイル22および点火用スイッチング素子30間に接続されている。本実施形態では、制御用スイッチング素子50をMOS電界効果トランジスタとしている。上記ダイオード52は、制御用スイッチング素子50の寄生ダイオードを介して、1次側コイル22および点火用スイッチング素子30側から昇圧回路40側に電流が逆流することを阻止するための整流素子である。   The diode 46 and the capacitor 48 are connected between the primary coil 22 and the ignition switching element 30 via the control switching element 50 and the diode 52. In other words, the output terminal of the booster circuit 40 is connected between the primary coil 22 and the ignition switching element 30 via the control switching element 50 and the diode 52. In the present embodiment, the control switching element 50 is a MOS field effect transistor. The diode 52 is a rectifying element for preventing a current from flowing backward from the primary coil 22 and the ignition switching element 30 side to the booster circuit 40 side via the parasitic diode of the control switching element 50.

昇圧制御部54は、端子TRM2に入力される点火信号Siに基づき昇圧用スイッチング素子44を開閉操作することで昇圧回路40の出力電圧を制御する制御回路である。なお、昇圧制御部54は、昇圧回路40の出力電圧(コンデンサ48の充電電圧Vc)をモニタし、出力電圧が所定値以上となる場合、昇圧用スイッチング素子44の開閉操作を停止する。   The step-up control unit 54 is a control circuit that controls the output voltage of the step-up circuit 40 by opening and closing the step-up switching element 44 based on the ignition signal Si input to the terminal TRM2. The step-up control unit 54 monitors the output voltage of the step-up circuit 40 (the charging voltage Vc of the capacitor 48), and stops the opening / closing operation of the step-up switching element 44 when the output voltage exceeds a predetermined value.

放電制御部56は、端子TRM2に入力される点火信号Siと、端子TRM3に入力される放電波形制御信号Scとに基づき、制御用スイッチング素子50を開閉操作することで、点火プラグ12の放電電流を制御する制御回路である。なお、放電制御部56には、リレー60を介して端子TRM1から取り込まれるバッテリ70の電力が入力される。リレー60は、端子TRM4に入力される電源指令信号Srによって開閉操作される開閉装置である。リレー60が開状態とされることで、放電制御部56の動作電源がオフとなる。   The discharge control unit 56 opens and closes the control switching element 50 based on the ignition signal Si input to the terminal TRM2 and the discharge waveform control signal Sc input to the terminal TRM3, so that the discharge current of the spark plug 12 is discharged. It is the control circuit which controls. In addition, the electric power of the battery 70 taken in from the terminal TRM1 via the relay 60 is input to the discharge control unit 56. The relay 60 is an opening / closing device that is opened / closed by a power command signal Sr input to the terminal TRM4. When the relay 60 is opened, the operating power supply of the discharge control unit 56 is turned off.

EDU10の端子TRM2は、点火用通信線Liを介してECU80に接続されており、端子TRM3は、波形制御用通信線Lcを介してECU80に接続されている。また、EDU10の端子TRM4は、電源指令用通信線Lrを介してECU80に接続されている。   The terminal TRM2 of the EDU 10 is connected to the ECU 80 via the ignition communication line Li, and the terminal TRM3 is connected to the ECU 80 via the waveform control communication line Lc. The terminal TRM4 of the EDU 10 is connected to the ECU 80 via a power supply command communication line Lr.

端子TRM1と1次側コイル22との間には、シャント抵抗90が設けられている。シャント抵抗90における電圧降下Vi2は、電圧センサ92によって検出され、端子TRM5を介してEDU10の外部に出力される。   A shunt resistor 90 is provided between the terminal TRM1 and the primary coil 22. The voltage drop Vi2 in the shunt resistor 90 is detected by the voltage sensor 92 and output to the outside of the EDU 10 via the terminal TRM5.

ECU80は、内燃機関の制御量を制御するために、EDU10等の各種アクチュエータを操作する制御装置である。次に、ECU80がEDU10を用いて行う点火制御について説明する。   The ECU 80 is a control device that operates various actuators such as the EDU 10 in order to control the control amount of the internal combustion engine. Next, ignition control performed by the ECU 80 using the EDU 10 will be described.

図2(a)は、点火信号Siの推移を示し、図2(b)は、放電波形制御信号Scの推移を示し、図2(c)は、点火用スイッチング素子30の開閉操作の状態推移を示し、図2(d)は、昇圧用スイッチング素子44の開閉操作の状態推移を示す。また、図2(e)は、制御用スイッチング素子50の開閉操作の状態推移を示し、図2(f)は、1次側コイル22に流れる電流I1の推移を示し、図2(g)は、2次側コイル24に流れる電流I2の推移を示す。なお、電流I1,I2の符号は、図1に示した矢印側を正と定義する。   2A shows the transition of the ignition signal Si, FIG. 2B shows the transition of the discharge waveform control signal Sc, and FIG. 2C shows the state transition of the opening / closing operation of the ignition switching element 30. FIG. 2D shows a state transition of the opening / closing operation of the step-up switching element 44. 2 (e) shows the state transition of the switching operation of the control switching element 50, FIG. 2 (f) shows the transition of the current I1 flowing through the primary coil 22, and FIG. 2 (g) The transition of the current I2 flowing through the secondary coil 24 is shown. In addition, the signs of the currents I1 and I2 define the arrow side shown in FIG. 1 as positive.

時刻t1にEDU10に点火信号Siが入力されると、EDU10は、点火用スイッチング素子30をオン(閉)操作する。これにより、1次側コイル22を流れる電流I1が漸増する。すなわち、点火用スイッチング素子30が閉操作されると、バッテリ70、1次側コイル22、および点火用スイッチング素子30を備えるループ回路である第1ループ回路が閉ループ回路となり、これに電流が流れる。なお、1次側コイル22に流れる電流が漸増することで2次側コイル24の鎖交磁束が漸増することから、2次側コイル24には、鎖交磁束の増加を打ち消す起電力が生じる。しかし、この起電力は、ダイオード26のアノード側を負とするものであるため、2次側コイル24には電流が流れない。   When the ignition signal Si is input to the EDU 10 at time t1, the EDU 10 turns on (closes) the ignition switching element 30. As a result, the current I1 flowing through the primary coil 22 increases gradually. That is, when the ignition switching element 30 is closed, the first loop circuit, which is a loop circuit including the battery 70, the primary coil 22, and the ignition switching element 30, becomes a closed loop circuit, and a current flows therethrough. In addition, since the interlinkage magnetic flux of the secondary side coil 24 increases gradually when the electric current which flows into the primary side coil 22 increases gradually, in the secondary side coil 24, the electromotive force which cancels the increase of an interlinkage magnetic flux arises. However, since the electromotive force is negative on the anode side of the diode 26, no current flows through the secondary coil 24.

また、図2に示すように、EDU10に点火信号Siが入力されると、昇圧制御部54が昇圧用スイッチング素子44を開閉操作する。その後、時刻t2において放電波形制御信号ScがEDU10に入力される。その後、時刻t3において、点火信号Siの入力が停止されると、換言すれば点火用通信線Liの電圧が論理Hの電圧から論理Lの電圧に変更されると、EDU10は、点火用スイッチング素子30を開操作する。これにより、1次側コイル22を流れる電流I1がゼロとなり、2次側コイル24に生じる逆起電力によって2次側コイル24に電流が流れる。これにより、点火プラグ12が放電を開始する。   As shown in FIG. 2, when the ignition signal Si is input to the EDU 10, the boost controller 54 opens and closes the boost switching element 44. Thereafter, the discharge waveform control signal Sc is input to the EDU 10 at time t2. Thereafter, when the input of the ignition signal Si is stopped at time t3, in other words, when the voltage of the ignition communication line Li is changed from a logic H voltage to a logic L voltage, the EDU 10 30 is opened. As a result, the current I <b> 1 flowing through the primary side coil 22 becomes zero, and the current flows through the secondary side coil 24 due to the counter electromotive force generated in the secondary side coil 24. As a result, the spark plug 12 starts discharging.

すなわち、1次側コイル22の電流が遮断されることで、2次側コイル24の鎖交磁束が減少しようとすると、2次側コイル24には、鎖交磁束の減少を打ち消す方向の逆起電力が生じ、これにより、点火プラグ12、2次側コイル24、ダイオード26、およびシャント抵抗28に電流I2が流れる。2次側コイル24に電流I2が流れると、点火プラグ12に電圧降下Vdが生じ、シャント抵抗28には、その抵抗値rに応じた「r・I2」の電圧降下が生じる。これにより、ダイオード26の順方向電圧降下等を無視すると、2次側コイル24には、点火プラグ12における電圧降下Vdおよびシャント抵抗28における電圧降下の和「Vd+r・I2」の電圧が印加される。この電圧は、2次側コイル24の鎖交磁束を漸減させるものである。図2(g)の時刻t3〜t4において2次側コイル24を流れる電流I2が漸減するのは、2次側コイル24に「Vd+r・I2」の電圧が印加されることに起因した現象である。   That is, when the current in the primary side coil 22 is cut off and the interlinkage magnetic flux in the secondary side coil 24 attempts to decrease, the secondary coil 24 has a counter-electromotive force in the direction that cancels the decrease in the interlinkage magnetic flux. Electric power is generated, and current I2 flows through the spark plug 12, the secondary coil 24, the diode 26, and the shunt resistor 28. When the current I2 flows through the secondary coil 24, a voltage drop Vd occurs in the spark plug 12, and a voltage drop of “r · I2” corresponding to the resistance value r occurs in the shunt resistor 28. As a result, when the forward voltage drop of the diode 26 is ignored, a voltage “Vd + r · I2”, which is the sum of the voltage drop Vd at the spark plug 12 and the voltage drop at the shunt resistor 28, is applied to the secondary coil 24. . This voltage gradually reduces the interlinkage magnetic flux of the secondary coil 24. The current I2 flowing through the secondary coil 24 gradually decreases from time t3 to t4 in FIG. 2G due to the phenomenon that the voltage of “Vd + r · I2” is applied to the secondary coil 24. .

図2に示すように、時刻t4以降、放電制御部56が制御用スイッチング素子50を開閉操作する。
制御用スイッチング素子50が閉状態とされる時刻t4〜t5の期間においては、昇圧回路40、制御用スイッチング素子50、ダイオード52、1次側コイル22、およびバッテリ70を備えるループ回路である第2ループ回路が閉ループとなり、これに電流が流れる。
As shown in FIG. 2, after time t4, the discharge controller 56 opens and closes the control switching element 50.
In the period from time t4 to time t5 when the control switching element 50 is closed, the second loop circuit including the booster circuit 40, the control switching element 50, the diode 52, the primary side coil 22, and the battery 70 is provided. The loop circuit becomes a closed loop, and a current flows therethrough.

一方、制御用スイッチング素子50が開状態とされる時刻t5〜t6の期間においては、1次側コイル22を流れる電流の絶対値の減少に起因した磁束の変化を打ち消す逆起電力が1次側コイル22に生じる。そしてこれにより、ダイオード32、1次側コイル22、バッテリ70を備えるループ回路である第3ループ回路が閉ループとなり、これに電流が流れる。   On the other hand, during the period from the time t5 to the time t6 when the control switching element 50 is opened, the back electromotive force that cancels the change in magnetic flux due to the decrease in the absolute value of the current flowing through the primary side coil 22 is the primary side. It occurs in the coil 22. As a result, the third loop circuit, which is a loop circuit including the diode 32, the primary coil 22, and the battery 70, becomes a closed loop, and a current flows therethrough.

ここで、図2(e)に示す制御用スイッチング素子50の開閉操作の1周期Tに対する閉操作期間Tonの時比率Dを操作すると、1次側コイル22に流れる電流を制御することができる。放電制御部56は、時比率Dによって、1次側コイル22に流れる電流I1の絶対値を漸増させる制御を実行する。この期間の電流I1は、点火用スイッチング素子30が閉状態とされていたときに1次側コイル22に流れていた電流I1とは符号が逆である。このため、点火用スイッチング素子30が閉状態とされていたときに1次側コイル22に流れていた電流I1によって生じる磁束を正とすると、制御用スイッチング素子50の開閉によって生じる電流I1は、磁束を減少させるものとなる。ここで、1次側コイル22を流れる電流I1による2次側コイル24の鎖交磁束の漸減速度が、2次側コイル24に「Vd+r・I2」の電圧を印加したときの漸減速度に一致する場合、2次側コイル24に流れる電流は減少しない。この場合、点火プラグ12およびシャント抵抗28による電力損失は、昇圧回路40およびバッテリ70によって構成される電源の出力する電力によって補填される。   Here, when the time ratio D of the closing operation period Ton with respect to one cycle T of the opening / closing operation of the control switching element 50 shown in FIG. 2E is operated, the current flowing through the primary coil 22 can be controlled. The discharge control unit 56 executes control to gradually increase the absolute value of the current I1 flowing through the primary coil 22 according to the duty ratio D. The sign of the current I1 during this period is opposite to that of the current I1 flowing in the primary coil 22 when the ignition switching element 30 is in the closed state. For this reason, if the magnetic flux generated by the current I1 flowing in the primary coil 22 when the ignition switching element 30 is in the closed state is positive, the current I1 generated by opening and closing the control switching element 50 is Will be reduced. Here, the gradually decreasing speed of the interlinkage magnetic flux of the secondary side coil 24 due to the current I1 flowing through the primary side coil 22 coincides with the gradually decreasing speed when the voltage of “Vd + r · I2” is applied to the secondary side coil 24. In this case, the current flowing through the secondary coil 24 does not decrease. In this case, the power loss due to the spark plug 12 and the shunt resistor 28 is compensated by the power output from the power source constituted by the booster circuit 40 and the battery 70.

これに対し、1次側コイル22を流れる電流I1による2次側コイル24の鎖交磁束の漸減速度が、2次側コイル24に「Vd+r・I2」の電圧を印加したときの漸減速度よりも小さい場合には、2次側コイル24に流れる電流I2が漸減する。電流I2の漸減によって、鎖交磁束は、2次側コイル24に「Vd+r・I2」の電圧を印加したときの漸減速度で漸減する。ただし、2次側コイル24に流れる電流I2の漸減速度は、1次側コイル22を流れる電流I1の絶対値が漸増しない場合と比較すると小さくなる。   In contrast, the gradually decreasing speed of the interlinkage magnetic flux of the secondary coil 24 due to the current I1 flowing through the primary coil 22 is higher than the gradually decreasing speed when the voltage of “Vd + r · I2” is applied to the secondary coil 24. When the current is small, the current I2 flowing through the secondary coil 24 gradually decreases. With the gradual decrease of the current I2, the flux linkage gradually decreases at a gradual decrease rate when a voltage of “Vd + r · I2” is applied to the secondary coil 24. However, the gradual decrease rate of the current I2 flowing through the secondary coil 24 is smaller than when the absolute value of the current I1 flowing through the primary coil 22 is not gradually increased.

また、2次側コイル24に「Vd+r・I2」の電圧を印加したときの2次側コイル24の鎖交磁束の漸減速度よりも、実際の鎖交磁束の漸減速度が大きくなるように1次側コイル22を流れる電流I1の絶対値を漸増させる場合には、鎖交磁束の減少を抑制する逆起電力によって、2次側コイル24の電圧が大きくなる。そして、2次側コイル24を流れる電流I2は、「Vd+r・I2」が2次側コイル24の電圧に等しくなるように、増大する。   Further, the primary reduction is such that the actual gradual decrease rate of the interlinkage magnetic flux is larger than the gradual decrease rate of the interlinkage magnetic flux of the secondary side coil 24 when the voltage of “Vd + r · I2” is applied to the secondary side coil 24. When the absolute value of the current I1 flowing through the side coil 22 is gradually increased, the voltage of the secondary side coil 24 is increased by the counter electromotive force that suppresses the decrease of the linkage flux. Then, the current I2 flowing through the secondary coil 24 increases so that “Vd + r · I2” is equal to the voltage of the secondary coil 24.

以上より、1次側コイル22を流れる電流I1の絶対値の漸増速度を制御することで、2次側コイル24を流れる電流I2を制御することができる。換言すれば、点火プラグ12の放電電流を増加および減少のいずれにも制御することができる。   As described above, the current I2 flowing through the secondary coil 24 can be controlled by controlling the gradually increasing rate of the absolute value of the current I1 flowing through the primary coil 22. In other words, the discharge current of the spark plug 12 can be controlled to increase or decrease.

放電制御部56では、シャント抵抗28の電圧降下Vi2から定まる放電電流値を図2に一点鎖線にて示す放電電流指令値I2*にフィードバック制御するために制御用スイッチング素子50の上記時比率Dを操作する。   In the discharge control unit 56, the duty ratio D of the control switching element 50 is set in order to feedback-control the discharge current value determined from the voltage drop Vi2 of the shunt resistor 28 to the discharge current command value I2 * shown by the one-dot chain line in FIG. Manipulate.

ところで、放電電流を維持する上で必要な点火プラグ12の両電極間の電圧は、内燃機関の燃焼室内の空燃比がリーンとなるほど高くなる。詳しくは、空燃比をよりリーンとする場合、放電電流を放電電流指令値I2*に制御する上で必要な点火プラグ12の両電極間の電圧が高くなる。そして、これにより、上記フィードバック制御によって1次側コイル22を流れる電流I1が過度に大きくなり、ひいては、イグニッションコイル20が磁気飽和するおそれがある。そして、イグニッションコイル20が磁気飽和すると、1次側コイル22に流れる電流が急激に増加することから、イグニッションコイル20の発熱量が急増し、ひいてはEDU10の信頼性の低下を招くおそれがある。   By the way, the voltage between both electrodes of the spark plug 12 necessary for maintaining the discharge current becomes higher as the air-fuel ratio in the combustion chamber of the internal combustion engine becomes leaner. Specifically, when the air-fuel ratio is made leaner, the voltage between both electrodes of the spark plug 12 required for controlling the discharge current to the discharge current command value I2 * increases. As a result, the current I1 flowing through the primary coil 22 is excessively increased by the feedback control, and as a result, the ignition coil 20 may be magnetically saturated. When the ignition coil 20 is magnetically saturated, the current flowing through the primary coil 22 increases abruptly, so that the amount of heat generated by the ignition coil 20 increases rapidly, which may lead to a decrease in the reliability of the EDU 10.

そこで本実施形態では、図3に示す処理によって、こうした事態に対処する。図3に示す処理は、ECU80によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
この一連の処理において、ECU80は、まず、電圧センサ92によって検出される電圧降下Vi1を1次側コイル22の電流I1として取得する(S10)。そして、ECU80は、取得した電圧降下Vi1に基づき、1次側コイル22の電流I1の傾きΔI1を算出する(S12)。そして、ECU80は、傾きΔI1が所定の傾きΔI1th以上であるか否かを判定する(S14)。この処理は、イグニッションコイル20に磁気飽和が生じたか否かを判定するためのものである。所定の傾きΔI1thは、イグニッションコイル20に磁気飽和が生じていないときにコンデンサ48の充電電圧Vcとバッテリ70の端子電圧との差圧によっては生じ得ない傾きの下限値程度に設定されている。そして、ECU80は、所定の傾きΔI1th以上であると判定する場合(S14:YES)、リレー60を開操作する(S16)。この処理は、1次側コイル22の通電を中断させる処理である。
Therefore, in the present embodiment, such a situation is dealt with by the processing shown in FIG. The process shown in FIG. 3 is repeatedly executed by the ECU 80, for example, at a predetermined cycle.
In this series of processes, the ECU 80 first acquires the voltage drop Vi1 detected by the voltage sensor 92 as the current I1 of the primary coil 22 (S10). Then, the ECU 80 calculates the slope ΔI1 of the current I1 of the primary coil 22 based on the acquired voltage drop Vi1 (S12). Then, the ECU 80 determines whether or not the inclination ΔI1 is equal to or larger than a predetermined inclination ΔI1th (S14). This process is for determining whether magnetic saturation has occurred in the ignition coil 20. The predetermined slope ΔI1th is set to about the lower limit value of the slope that cannot be generated by the differential pressure between the charging voltage Vc of the capacitor 48 and the terminal voltage of the battery 70 when no magnetic saturation occurs in the ignition coil 20. If the ECU 80 determines that the inclination is greater than or equal to the predetermined inclination ΔI1th (S14: YES), the ECU 60 opens the relay 60 (S16). This process is a process of interrupting energization of the primary coil 22.

なお、ECU80は、ステップS16の処理が完了する場合や、ステップS14において否定判定する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用を説明する。
Note that the ECU 80 once ends the series of processes when the process of step S16 is completed or when a negative determination is made in step S14.
Here, the operation of the present embodiment will be described.

EDU10では、点火信号Siの入力後、放電波形制御信号Scが入力されることに基づき、制御用スイッチング素子50を開閉操作して2次側コイル24に流れる電流I2を制御する。この際、ECU80では、電圧降下Vi1を取得し、1次側コイル22を流れる電流I1の傾きΔI1を監視する。そして、図2(f)に2点鎖線にて示すように、傾きΔI1が所定の傾きΔI1以上となる場合、ECU80は、リレー60を開操作する。これにより、放電制御部56が制御用スイッチング素子50を閉操作することができなくなることから、昇圧回路40、1次側コイル22、およびバッテリ70を備えるループ回路が開ループとなる。そのため、ダイオード32、1次側コイル22、およびバッテリ70を備えるループ回路を介して1次側コイル22に電流が流れ、これにより1次側コイル22に流れる電流I1は、バッテリ70の端子電圧によって定まる漸減速度で漸減する。そして、1次側コイル22を流れる電流I1がゼロとなると、点火用スイッチング素子30等が閉操作されるまでの期間、1次側コイル22には電流が流れない状態が維持される。   The EDU 10 controls the current I2 flowing through the secondary coil 24 by opening and closing the control switching element 50 based on the input of the discharge waveform control signal Sc after the input of the ignition signal Si. At this time, the ECU 80 acquires the voltage drop Vi1 and monitors the slope ΔI1 of the current I1 flowing through the primary side coil 22. Then, as shown by a two-dot chain line in FIG. 2 (f), when the inclination ΔI 1 is equal to or greater than a predetermined inclination ΔI 1, the ECU 80 opens the relay 60. As a result, the discharge control unit 56 cannot close the control switching element 50, and the loop circuit including the booster circuit 40, the primary side coil 22, and the battery 70 becomes an open loop. Therefore, a current flows through the primary side coil 22 via a loop circuit including the diode 32, the primary side coil 22, and the battery 70. Decrease gradually at a fixed rate of decrease. When the current I1 flowing through the primary coil 22 becomes zero, a state in which no current flows through the primary coil 22 is maintained until the ignition switching element 30 and the like are closed.

なお、ECU80は、リレー60を開操作した後、放電波形制御信号Scを新たに出力するタイミングまでにリレー60を閉操作する。
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
Note that the ECU 80 opens the relay 60 and then closes the relay 60 by the timing at which the discharge waveform control signal Sc is newly output.
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

(1)傾きΔI1が所定の傾きΔI1以上となる場合、ECU80によってリレー60を開操作し、1次側コイル22への通電を中断した。このため、1次側コイル22に流れる電流I1が急上昇した場合であっても点火装置(EDU10、ECU80)の信頼性の低下を抑制できる。   (1) When the inclination ΔI1 is equal to or larger than the predetermined inclination ΔI1, the relay 60 is opened by the ECU 80, and energization of the primary coil 22 is interrupted. For this reason, even if it is a case where the electric current I1 which flows into the primary side coil 22 rises rapidly, the fall of the reliability of an ignition device (EDU10, ECU80) can be suppressed.

<その他の実施形態>
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、シャント抵抗90の電圧降下Vi1に基づき、1次側コイル22を流れる電流の傾きを検出したが、これに限らない。たとえば、1次側コイル22とダイオード52との間の電気経路を流れる電流を検出するカレントトランスを備え、カレントトランスによって検出される電流値に基づき、1次側コイル22に流れる電流の傾きを検出してもよい。
<Other embodiments>
In addition, you may change at least 1 of each matter of the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the slope of the current flowing through the primary coil 22 is detected based on the voltage drop Vi1 of the shunt resistor 90, but the present invention is not limited to this. For example, a current transformer that detects a current flowing through an electric path between the primary coil 22 and the diode 52 is provided, and a slope of a current flowing through the primary coil 22 is detected based on a current value detected by the current transformer. May be.

・上記実施形態では、リレー60を開操作することによって1次側コイル22への通電を中断したが、これに限らない。たとえば、バッテリ70と端子TRM1との間にリレーを備えて、これを開操作してもよい。また、たとえば、放電波形制御信号Scの出力停止によってEDU10が制御用スイッチング素子50を開状態とするまでに要する時間が十分に短いのであれば、放電波形制御信号Scの出力を停止してもよい。   In the above embodiment, the energization of the primary coil 22 is interrupted by opening the relay 60, but this is not restrictive. For example, a relay may be provided between the battery 70 and the terminal TRM1, and this may be opened. For example, if the time required for the EDU 10 to open the control switching element 50 by stopping the output of the discharge waveform control signal Sc is sufficiently short, the output of the discharge waveform control signal Sc may be stopped. .

・放電電流を制御するために1次側コイル22に点火用スイッチング素子30を閉状態としていたときとは逆極性の電圧を印加する回路を備えることは必須ではない。たとえば、点火用スイッチング素子30が閉状態であるときにも、点火プラグ12の放電が生じるフォワード型のイグニッションコイル20の場合、点火用スイッチング素子30が閉状態にあるときに磁気飽和が生じて1次側コイル22に流れる電流の傾きが所定の傾き以上となる場合には、1次側コイル22の通電を中断することが有効である。   It is not essential to provide a circuit for applying a voltage having a reverse polarity to that when the ignition switching element 30 is closed in the primary coil 22 in order to control the discharge current. For example, in the case of the forward type ignition coil 20 in which the spark plug 12 discharges even when the ignition switching element 30 is in the closed state, magnetic saturation occurs when the ignition switching element 30 is in the closed state. When the slope of the current flowing through the secondary coil 22 is greater than or equal to a predetermined slope, it is effective to interrupt the energization of the primary coil 22.

10…EDU、12…点火プラグ、20…イグニッションコイル、22…1次側コイル、24…2次側コイル、26…ダイオード、28…シャント抵抗、30…点火用スイッチング素子、32…ダイオード、40…昇圧回路、42…インダクタ、44…昇圧用スイッチング素子、46…ダイオード、48…コンデンサ、50…制御用スイッチング素子、52…ダイオード、54…昇圧制御部、56…放電制御部、60…リレー、70…バッテリ、80…ECU、90…シャント抵抗、92…電圧センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... EDU, 12 ... Spark plug, 20 ... Ignition coil, 22 ... Primary side coil, 24 ... Secondary side coil, 26 ... Diode, 28 ... Shunt resistance, 30 ... Switching element for ignition, 32 ... Diode, 40 ... Booster circuit 42... Inductor 44. Boosting switching element 46. Diode, 48. Capacitor 50. Control switching element 52. Diode 54 54 Boost controller 56 Discharge controller 60 Relay ... battery, 80 ... ECU, 90 ... shunt resistor, 92 ... voltage sensor.

Claims (1)

1次側コイルおよび2次側コイルを備えるイグニッションコイルと、
前記2次側コイルに接続されて内燃機関の燃焼室に露出した点火プラグと、
前記1次側コイルに流れる電流の傾きを検出する検出部と、
前記検出部によって検出された傾きが所定の傾き以上である場合、前記1次側コイルへの通電を中断する中断処理部と、を備える内燃機関用点火装置。
An ignition coil comprising a primary coil and a secondary coil;
A spark plug connected to the secondary coil and exposed to the combustion chamber of the internal combustion engine;
A detector that detects a slope of a current flowing through the primary coil;
An internal combustion engine ignition device comprising: an interruption processing unit that interrupts energization of the primary coil when the inclination detected by the detection unit is equal to or greater than a predetermined inclination.
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