JP2021195894A - 点火装置 - Google Patents
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Abstract
Description
内燃機関の複数の気筒に気筒ごとに設けられた点火プラグと、
一次コイルと、一次コイルと磁気結合され点火プラグに接続された二次コイルと、を有した気筒ごとに設けられた点火コイルと、
一次コイルへの通電、遮断を切り換える気筒ごとに設けられたスイッチング部と、
一次コイルの電圧を入力し一次信号として出力する気筒ごとに設けられた一次電圧信号分離部と、
各気筒の一次信号を電気的に結合し結合一次信号を出力する一次信号結合部と、
結合一次信号を入力し各気筒の一次電圧情報を出力する一次電圧情報検出部と、を備えたものである。
1.実施の形態1
<点火装置の構成>
図1は、実施の形態1に係る内燃機関の点火装置を示す構成図である。本実施形態の説明では簡略化のために2気筒の内燃機関構成とするが、これに限られるものではなく2気筒以上を持つ内燃機関に対しても適用可能である。
図2は、制御部50の各機能を実現する処理回路のハードウェア構成図である。制御部50の機能は、内燃機関の吸入空気量に応じて内燃機関を制御する内燃機関用制御部に内蔵されてもよい。または、内燃機関の制御部とは別に、点火コイルへの通電制御と一次電圧の監視のみを実施する点火用制御部を設けてもよい。ここでは、点火装置のための制御部は内燃機関用制御部に内蔵されている例で説明する。内燃機関用制御部は、図2に示したように、演算処理装置90、記憶装置91、入力回路92、出力回路93等を備えている。
図3は、実施の形態1に係る点火装置10の動作を説明するためのタイミングチャートである。制御部50は、別途に決定された点火時期を迎えると、時刻t10において、スイッチング部30−1への指令信号S1−1をLowレベルからHighレベルへ切り換える。これにより、一次コイル21−1への通電状態がオフ状態からオン状態へ切り換えられ、一次コイル21−1に一次電流I1−1が流れ始める。そして、鉄心23−1内には、磁気エネルギーが蓄えられる。
この時、一次電圧V1−1は直流電源11が出力する電源電圧からほとんどゼロレベルまで低下する。
この時、一次電圧V1−2は直流電源11が出力する電源電圧からほとんどゼロレベルまで低下する。
また、点火装置は内燃機関直近に取り付けられるため、高圧側抵抗41−1、41−2と低圧側抵抗71の熱抵抗によって分圧抵抗回路構成の分圧比が変動する可能性、内燃機関振動によるハーネス断線等の可能性がある。そのため、内燃機関の周辺温度、冷却水温度、内燃機関の運転負荷、運転履歴等から点火装置の回路の温度を求め、分圧抵抗回路の温度の影響を推定し一次電圧情報検出部70の出力を温度補正し、もしくは故障検知を行うことができる。これにより正確な一次電圧の判定が可能となる。
<点火装置の構成>
次に、実施の形態2に係る内燃機関の点火装置について説明する。
図5は、実施の形態2に係る点火装置10の動作を説明するためのタイミングチャートである。制御部50は、別途に決定された点火時期を迎えると、時刻t20において、スイッチング部30−1への指令信号S1−1をLowレベルからHighレベルへ切り換える。これにより、一次コイル21−1への通電状態がオフ状態からオン状態へ切り換えられ、一次コイル21−1に一次電流I1−1が流れ始める。そして、鉄心23−1内には、磁気エネルギーが蓄えられる。この時、一次電圧V1−1は直流電源11が出力する電源電圧からほとんどゼロレベルまで低下する。
<点火装置の構成>
次に、実施の形態3に係る内燃機関の点火装置について説明する。
図7は、実施の形態3に係る点火装置10の動作を説明するためのタイミングチャートである。制御部50は、別途に決定された点火時期を迎えると、時刻t30において、スイッチング部30−1への指令信号S1−1をLowレベルからHighレベルへ切り換える。これにより、一次コイル21−1への通電状態がオフ状態からオン状態へ切り換えられ、一次コイル21−1に一次電流I1−1が流れ始める。そして、鉄心23−1内には、磁気エネルギーが蓄えられる。この時、一次電圧V1−1は直流電源11が出力する電源電圧からほとんどゼロレベルまで低下する。
<点火装置の構成>
図8は、実施の形態4に係る内燃機関の点火装置を示す構成図である。図1に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
ここで、VCEは第二気筒のスイッチング部30−2がオン状態であるときの電圧ドロップである。(VCEは不図示)
で必要な一次電圧補正量ΔV1cは、以下の式により計算される。
上記では第一の気筒に関する構成要素について説明したが、第二の気筒に関する構成要素についても同様であるので、説明を省略する。
図9は、実施の形態4に係る点火装置10の動作を説明するためのタイミングチャートである。制御部50は、別途に決定された点火時期を迎えると、時刻t40において、スイッチング部30−1への指令信号S1−1をLowレベルからHighレベルへ切り換える。これにより、一次コイル21−1への通電状態がオフ状態からオン状態へ切り換えられ、一次コイル21−1に一次電流I1−1が流れ始める。そして、鉄心23−1内には、磁気エネルギーが蓄えられる。この時、一次電圧V1−1は直流電源11が出力する電源電圧からほとんどゼロレベルまで低下する。
<点火装置の構成>
図10は、実施の形態5に係る内燃機関の点火装置を示す構成図である。図1に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
図11は、実施の形態5に係る点火装置10の動作を説明するためのタイミングチャートである。制御部50は、別途に決定された点火時期を迎えると、時刻t50において、スイッチング部30−1への指令信号S1−1をLowレベルからHighレベルへ切り換える。これにより、一次コイル21−1への通電状態がオフ状態からオン状態へ切り換えられ、一次コイル21−1に一次電流I1−1が流れ始める。そして、鉄心23−1内には、磁気エネルギーが蓄えられる。この時、一次電圧V1−1は直流電源11が出力する電源電圧からほとんどゼロレベルまで低下する。
この時、一次電圧V1−2は直流電源11の電源電圧からほとんどゼロレベルまで低下する。
る。
内燃機関の複数の気筒に気筒ごとに設けられた点火プラグ、
一次コイルと、一次コイルと磁気結合され点火プラグに接続された二次コイルとを有し、気筒ごとに設けられた点火コイル、
一次コイルへの通電、遮断を切り換える気筒ごとに設けられたスイッチング部、
一次コイルの電圧を入力し一次コイルの電圧が予め定められた一次電圧閾値を上回る期間に一次信号として出力する気筒ごとに設けられた一次電圧信号分離部、
各気筒の一次信号を電気的に結合し結合一次信号を出力する一次信号結合部、
および結合一次信号を入力し各気筒の一次電圧情報を出力する一次電圧情報検出部、を備えたものである。
Claims (18)
- 内燃機関の複数の気筒に前記気筒ごとに設けられた点火プラグ、
一次コイルと、前記一次コイルと磁気結合され前記点火プラグに接続された二次コイルとを有し、前記気筒ごとに設けられた点火コイル、
前記一次コイルへの通電、遮断を切り換える前記気筒ごとに設けられたスイッチング部、
前記一次コイルの電圧を入力し一次信号として出力する前記気筒ごとに設けられた一次電圧信号分離部、
各気筒の前記一次信号を電気的に結合し結合一次信号を出力する一次信号結合部、
および前記結合一次信号を入力し各気筒の一次電圧情報を出力する一次電圧情報検出部、を備えた点火装置。 - 前記一次電圧信号分離部は、前記一次コイルの電圧が予め定められた一次電圧閾値を上回る期間に前記一次信号を前記一次信号結合部へ出力する請求項1に記載の点火装置。
- 前記一次コイルと接続された直流電源を備え、
前記一次電圧信号分離部は、前記一次電圧閾値が前記直流電源の電圧以上に設定された請求項2に記載の点火装置。 - 前記一次電圧信号分離部は、前記スイッチング部が遮断された後予め定められた一次電圧検出期間に前記一次信号を前記一次信号結合部へ出力する請求項1から3のいずれか一項に記載の点火装置。
- 前記一次電圧信号分離部は、互いに逆方向に直列に接続されたツェナーダイオードを有する請求項1から4のいずれか一項に記載の点火装置。
- 前記一次コイルと接続された直流電源を備え、
前記ツェナーダイオードは前記直流電源の電圧以上のツェナー電圧を有する請求項5に記載の点火装置。 - 前記一次電圧信号分離部は、抵抗器で構成された請求項1に記載の点火装置。
- 前記一次電圧信号分離部は、前記一次コイルの電圧を電流に変換して前記一次信号として出力する請求項1に記載の点火装置。
- 前記一次電圧信号分離部は、カレントミラー回路を有する請求項8に記載の点火装置。
- 前記一次電圧情報検出部は、前記結合一次信号を前記一次電圧情報に変換する一次電圧変換部と、各気筒の一次コイルへの通電状態に基づいて前記一次電圧情報を補正して補正後一次電圧情報を出力する一次電圧補正部とを有した請求項1から9のいずれか一項に記載の点火装置。
- 前記一次電圧補正部は、少なくとも各気筒の一次電圧検出期間と他の気筒の一次コイル通電期間とが重複する期間に前記補正を実施する請求項10に記載の点火装置。
- 前記一次電圧情報検出部は、前記一次コイルへの通電が遮断された後の一次電圧情報が予め定められた遮断ノイズ判定値よりも小さい気筒について故障を判定する請求項1から11のいずれか一項に記載の点火装置。
- 前記一次電圧信号分離部は、前記入力と前記出力の間に高圧側抵抗を有し、
前記一次電圧情報検出部は、低圧側抵抗を有し、前記高圧側抵抗と前記低圧側抵抗で構成された抵抗分圧回路を用いて信号を入力する請求項1から12のいずれか一項に記載の点火装置。 - 前記一次電圧情報検出部は、前記一次コイルへの通電が遮断された後の一次電圧情報に応じて前記抵抗分圧回路の温度による影響を推定し、前記一次電圧情報検出部の出力を温度補正する請求項13に記載の点火装置。
- 前記一次電圧情報検出部は、前記スイッチング部が有する電圧クランプ機能により一次電圧が制限されている時の一次電圧情報から前記抵抗分圧回路の故障を検出する請求項13または14に記載の点火装置。
- 前記一次電圧情報検出部は、前記一次電圧情報検出部を構成する要素の少なくとも一部を、内燃機関を制御する制御部の内部に設ける請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の点火装置。
- 前記一次電圧信号分離部は、前記一次電圧信号分離部を構成する要素の少なくとも一部を、前記点火コイルが配置された樹脂モールド内に配置する請求項1から16のいずれか一項に記載の点火装置。
- 前記一次電圧信号分離部は、前記一次電圧信号分離部を構成する要素の少なくとも一部を、前記スイッチング部と一体のスイッチングICとして構成する請求項1から16のいずれか一項に記載の点火装置。
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