JP3443692B2 - 制御可能な点火装置 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
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- F02P3/0456—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１の前提部分に記
載された，内燃機関のための点火装置を制御するための
方法に関する。
載された，内燃機関のための点火装置を制御するための
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】類概念を構成する点火装置は，ドイツ連
邦共和国特許出願公開第３９２８７２６号明細書により
公知であり，従来の点火装置，例えば静的高電圧分布を
有するいわゆるトランジスタ点火装置に比べて，小さな
従つて安価なスパークプラグが使用可能であるという利
点を有する。更に上記刊行物によれば，最適な点火装置
は，それが回転数にかかわりなく，総燃焼時間の間投入
されたままとなることによつて確保される。こうした点
火装置は，両極性火花燃焼電流を発生するので，交流点
火装置と称される。
邦共和国特許出願公開第３９２８７２６号明細書により
公知であり，従来の点火装置，例えば静的高電圧分布を
有するいわゆるトランジスタ点火装置に比べて，小さな
従つて安価なスパークプラグが使用可能であるという利
点を有する。更に上記刊行物によれば，最適な点火装置
は，それが回転数にかかわりなく，総燃焼時間の間投入
されたままとなることによつて確保される。こうした点
火装置は，両極性火花燃焼電流を発生するので，交流点
火装置と称される。
【０００３】従来公知の点火装置構想で中心となつてい
たのは，以下の要請，即ち確実なコールドスタートを保
証し，スパークプラグが煤で汚れた場合でもシリンダ内
で燃料／空気混合気を確実に点火させることであつた。
この要請を満足するために，それ相応に大きな点火エネ
ルギーが用意された。機関の最大需要に合わせて定めら
れた点火エネルギーは通常運転（暖かい機関）時には必
要とされない。そのことからスパークプラグの不必要に
高い電極焼損が生じ，この電極焼損がそれ自体スパーク
プラグの寿命を下げて，プラグの頻繁な交換をもたら
す。
たのは，以下の要請，即ち確実なコールドスタートを保
証し，スパークプラグが煤で汚れた場合でもシリンダ内
で燃料／空気混合気を確実に点火させることであつた。
この要請を満足するために，それ相応に大きな点火エネ
ルギーが用意された。機関の最大需要に合わせて定めら
れた点火エネルギーは通常運転（暖かい機関）時には必
要とされない。そのことからスパークプラグの不必要に
高い電極焼損が生じ，この電極焼損がそれ自体スパーク
プラグの寿命を下げて，プラグの頻繁な交換をもたら
す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は，スパ
ークプラグ交換間隔が少なくとも１０００００ｋｍであ
る，最初に述べられた種類の点火装置を制御するための
方法を示すことである。
ークプラグ交換間隔が少なくとも１０００００ｋｍであ
る，最初に述べられた種類の点火装置を制御するための
方法を示すことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題が，請求項１に
明示された特徴によつて解決される。それによれば，機
関パラメータとしての負荷及び回転数に依存して，制御
装置内に蓄えられている点火電流特性曲線から，火花燃
焼電流の調整すべき値即ち基準値が取出され，同様に制
御装置に蓄えられている燃焼時間特性曲線から，燃焼時
間の調整すべき値即ち基準値が取出される。
明示された特徴によつて解決される。それによれば，機
関パラメータとしての負荷及び回転数に依存して，制御
装置内に蓄えられている点火電流特性曲線から，火花燃
焼電流の調整すべき値即ち基準値が取出され，同様に制
御装置に蓄えられている燃焼時間特性曲線から，燃焼時
間の調整すべき値即ち基準値が取出される。
【０００６】本発明による方法の有利な１展開では，機
関負荷，回転数及び機関パラメータは点火電流の制御に
も又その燃焼時間の制御にも利用される。このために好
ましくは，制御装置内に蓄えられた特性曲線が利用され
る。好ましくは，機関負荷及び回転数のために，点火電
流特性曲線又は燃焼時間特性曲線から，点火電流値又は
燃焼時間の基準値が取出される。
関負荷，回転数及び機関パラメータは点火電流の制御に
も又その燃焼時間の制御にも利用される。このために好
ましくは，制御装置内に蓄えられた特性曲線が利用され
る。好ましくは，機関負荷及び回転数のために，点火電
流特性曲線又は燃焼時間特性曲線から，点火電流値又は
燃焼時間の基準値が取出される。
【０００７】別の好ましい実施態様によれば，点火電流
値及び燃焼時間のこれらの基準値が内燃機関の瞬時運転
状態に応じて補正される。機関温度が特定の閾値になお
達しない場合，温度補償が行われる。これにより機関の
コールドスタート特性が向上する。更に機関の動的状態
変化時に，点火電流値の基準値に動的係数が加えられ，
この係数は負荷値の変化に比例しておりかつ時間に伴つ
て減少する。特定の遅延時間後に動的係数が零値に達
し，補正された基準値が新たな負荷状態の基準値とな
る。
値及び燃焼時間のこれらの基準値が内燃機関の瞬時運転
状態に応じて補正される。機関温度が特定の閾値になお
達しない場合，温度補償が行われる。これにより機関の
コールドスタート特性が向上する。更に機関の動的状態
変化時に，点火電流値の基準値に動的係数が加えられ，
この係数は負荷値の変化に比例しておりかつ時間に伴つ
て減少する。特定の遅延時間後に動的係数が零値に達
し，補正された基準値が新たな負荷状態の基準値とな
る。
【０００８】本発明による方法は，有利には交流点火装
置又は高圧コンデンサ点火装置を制御するために適用す
ることができる。
置又は高圧コンデンサ点火装置を制御するために適用す
ることができる。
【０００９】
【実施例】本発明による方法を以下交流点火装置に基づ
いて例示して説明する。
いて例示して説明する。
【００１０】図１は４シリンダ形機関において本発明に
よる方法を実施するための交流点火装置のブロツク図を
示す。この場合，各スパークプラグＺＫ１〜ＺＫ４ごと
にそれぞれ１つの点火最終段Ｚ１〜Ｚ４が設けられてい
る。これらの点火最終段はシリンダ選択回路９を介して
制御装置１と接続されており，制御装置は各点火最終段
ごとに点火信号１〜４を発生し，同時にすべての点火最
終段に対して１つの変調電圧ＵＭｏｄを出力し，該電圧
が電流制御回路１０によつて処理される。この変調電圧
は点火電流の目標値Ｉｓｏｌｌであり，比較器によつて
点火最終段の１次電流回路の分路抵抗器Ｒ（図２参照）
で発生される実際値Ｉｉｓｔと比較される。比較の結果
はシリンダ選択回路９に送られる。制御装置１は更に回
転数ｎ，負荷Ｌ及び機関温度Ｔを検出するためのセンサ
４，５，６とシリンダ１検知装置７とに接続されてお
り，更に電子燃料噴射を制御するために導線１ａを介し
て燃料噴射装置１１に接続されており，燃料噴射装置は
適当なアクチユエータを含む。最後に，車載蓄電池２か
ら給電される切換式電源部３が点火最終段Ｚ１〜Ｚ４の
ために電源電圧（１８Ｖ／１８０Ｖ）を発生する。
よる方法を実施するための交流点火装置のブロツク図を
示す。この場合，各スパークプラグＺＫ１〜ＺＫ４ごと
にそれぞれ１つの点火最終段Ｚ１〜Ｚ４が設けられてい
る。これらの点火最終段はシリンダ選択回路９を介して
制御装置１と接続されており，制御装置は各点火最終段
ごとに点火信号１〜４を発生し，同時にすべての点火最
終段に対して１つの変調電圧ＵＭｏｄを出力し，該電圧
が電流制御回路１０によつて処理される。この変調電圧
は点火電流の目標値Ｉｓｏｌｌであり，比較器によつて
点火最終段の１次電流回路の分路抵抗器Ｒ（図２参照）
で発生される実際値Ｉｉｓｔと比較される。比較の結果
はシリンダ選択回路９に送られる。制御装置１は更に回
転数ｎ，負荷Ｌ及び機関温度Ｔを検出するためのセンサ
４，５，６とシリンダ１検知装置７とに接続されてお
り，更に電子燃料噴射を制御するために導線１ａを介し
て燃料噴射装置１１に接続されており，燃料噴射装置は
適当なアクチユエータを含む。最後に，車載蓄電池２か
ら給電される切換式電源部３が点火最終段Ｚ１〜Ｚ４の
ために電源電圧（１８Ｖ／１８０Ｖ）を発生する。
【００１１】図１に示された単一のイグニシヨンコイル
コイルを駆動するための点火最終段の１実施例が図２に
示されており，これは実質的に，ＩＧＢＴトランジスタ
（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）実施のトランジ
スタＴと，エネルギー回復ダイオードＤと，１次振動回
路コンデンサＣと，１次巻線と２次巻線とで構成された
結合約５０％のイグニシヨンコイルコイルＴｒと，スパ
ークプラグＺＫと，単純な制御回路１０とからなり，該
制御回路は図１の電流制御回路１０に一致し，しかし付
加的にシリンダ選択回路９のゲートを含んでいる。それ
故にこの制御回路１０には制御装置１によつて処理され
た制御信号が，つまり点火信号１と変調電圧ＵＭｏｄが
送られる。最初に挙げられた制御信号は点火時期と燃焼
時間ｔＢとを決定し，第２に挙げられた制御信号Ｕ
Ｍｏｄは１次電流Ｉｐの値を，そしてその結果，点火電
圧Ｕｋを，つまり火花燃焼電流ｉＢの値を決定する。こ
の２つの制御信号，点火信号１とＵＭｏｄの本発明によ
る発生については後に説明される。
コイルを駆動するための点火最終段の１実施例が図２に
示されており，これは実質的に，ＩＧＢＴトランジスタ
（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）実施のトランジ
スタＴと，エネルギー回復ダイオードＤと，１次振動回
路コンデンサＣと，１次巻線と２次巻線とで構成された
結合約５０％のイグニシヨンコイルコイルＴｒと，スパ
ークプラグＺＫと，単純な制御回路１０とからなり，該
制御回路は図１の電流制御回路１０に一致し，しかし付
加的にシリンダ選択回路９のゲートを含んでいる。それ
故にこの制御回路１０には制御装置１によつて処理され
た制御信号が，つまり点火信号１と変調電圧ＵＭｏｄが
送られる。最初に挙げられた制御信号は点火時期と燃焼
時間ｔＢとを決定し，第２に挙げられた制御信号Ｕ
Ｍｏｄは１次電流Ｉｐの値を，そしてその結果，点火電
圧Ｕｋを，つまり火花燃焼電流ｉＢの値を決定する。こ
の２つの制御信号，点火信号１とＵＭｏｄの本発明によ
る発生については後に説明される。
【００１２】図２に示された点火最終段は電流制御式遮
断・導通変換モードで作動する。トランジスタＴのター
ンオン動作の持続する間，図３に示された１次コイル電
流Ｉｐに一致したコレクタ電流Ｉｋが流れる。このコレ
クタ電流Ｉｋは制御回路１０によつて，変調電圧Ｕ
Ｍｏｄによつて決定された値Ｉｓｏｌｌに制限される。
充電時間を短くするために，既に図１に関連して説明さ
れた切換式電源部でもつて，１８０Ｖの電圧が点火最終
段に供給される。コレクタ電流ＩｋがＩｓｏｌｌによつ
て設定された値に達したなら，トランジスタＴは遮断さ
れる。蓄積コイル中に含まれたエネルギーが出力回路
（２次インダクタンス，スパークプラグ容量）を振動さ
せる。エネルギーの一部はコンデンサＣ内に別の部分は
スパークプラグ容量内に移される。コンデンサＣの電圧
ＵｃとスパークプラグＺＫの点火電圧ＵＢは，図３に示
すように，蓄積コイル中に，つまり１次コイル中に，も
はやエネルギーが存在しなくなるまで正弦波状に上昇す
る。
断・導通変換モードで作動する。トランジスタＴのター
ンオン動作の持続する間，図３に示された１次コイル電
流Ｉｐに一致したコレクタ電流Ｉｋが流れる。このコレ
クタ電流Ｉｋは制御回路１０によつて，変調電圧Ｕ
Ｍｏｄによつて決定された値Ｉｓｏｌｌに制限される。
充電時間を短くするために，既に図１に関連して説明さ
れた切換式電源部でもつて，１８０Ｖの電圧が点火最終
段に供給される。コレクタ電流ＩｋがＩｓｏｌｌによつ
て設定された値に達したなら，トランジスタＴは遮断さ
れる。蓄積コイル中に含まれたエネルギーが出力回路
（２次インダクタンス，スパークプラグ容量）を振動さ
せる。エネルギーの一部はコンデンサＣ内に別の部分は
スパークプラグ容量内に移される。コンデンサＣの電圧
ＵｃとスパークプラグＺＫの点火電圧ＵＢは，図３に示
すように，蓄積コイル中に，つまり１次コイル中に，も
はやエネルギーが存在しなくなるまで正弦波状に上昇す
る。
【００１３】それに続く時間部分において，容量蓄積エ
ネルギーはコンデンサＣの電圧Ｕｃが零値に達するま
で，再び１次コイルインダクタンスに供給される（図３
参照）。１次側電圧ＵｃはダイオードＤによつて負にな
ることがない。２次側では，１次インダクタンスと２次
インダクタンスとの間の結合が約５０％の強さにすぎな
いので，振動が継続する。この時間部分の間にトランジ
スタＴが再び投入される。というのも，トランジスタの
最初の投入前と同じ電圧事情が存在するからである。電
流点検によつて，１次コイルへの同じエネルギー供給が
常に保証される。供給されたエネルギーのうち，火花通
路内で必要とされない部分は，再び完全に車載電源網に
戻される。約５０％の結合は火花発生時に強く減衰され
た２次振動回路による１次振動回路（１次コイル，コン
デンサＣ）の完全な減衰を防止する。
ネルギーはコンデンサＣの電圧Ｕｃが零値に達するま
で，再び１次コイルインダクタンスに供給される（図３
参照）。１次側電圧ＵｃはダイオードＤによつて負にな
ることがない。２次側では，１次インダクタンスと２次
インダクタンスとの間の結合が約５０％の強さにすぎな
いので，振動が継続する。この時間部分の間にトランジ
スタＴが再び投入される。というのも，トランジスタの
最初の投入前と同じ電圧事情が存在するからである。電
流点検によつて，１次コイルへの同じエネルギー供給が
常に保証される。供給されたエネルギーのうち，火花通
路内で必要とされない部分は，再び完全に車載電源網に
戻される。約５０％の結合は火花発生時に強く減衰され
た２次振動回路による１次振動回路（１次コイル，コン
デンサＣ）の完全な減衰を防止する。
【００１４】図３から明らかとなるように，完全周期
（１次コイルの充電，コンデンサＣの電圧Ｕｃが零点を
通過するまでの振動減衰動作）の持続時間は約８０μｓ
である。従つてコイルの充電時間は無視することができ
る。それ故に，トランジスタコイル点火装置とは対照的
に，閉角制御は必要でない。他方で点火動作当たりの燃
焼時間ｔＢは切換周期の回数を変えることによつて任意
に変更することができる。火花燃焼電流ｉＢの変調は１
次側で供給されるエネルギーの変更を介して行われる。
しかし火花燃焼電流と平行して，最終段の非理想的電源
特性に基づいて，スパークプラグＺＫの２次側高電圧供
給Ｕｋも，一定範囲内で変化する。従つて火花燃焼電流
ｉＢが減少すると，その都度最大高電圧の減少にも注意
しなければならない。
（１次コイルの充電，コンデンサＣの電圧Ｕｃが零点を
通過するまでの振動減衰動作）の持続時間は約８０μｓ
である。従つてコイルの充電時間は無視することができ
る。それ故に，トランジスタコイル点火装置とは対照的
に，閉角制御は必要でない。他方で点火動作当たりの燃
焼時間ｔＢは切換周期の回数を変えることによつて任意
に変更することができる。火花燃焼電流ｉＢの変調は１
次側で供給されるエネルギーの変更を介して行われる。
しかし火花燃焼電流と平行して，最終段の非理想的電源
特性に基づいて，スパークプラグＺＫの２次側高電圧供
給Ｕｋも，一定範囲内で変化する。従つて火花燃焼電流
ｉＢが減少すると，その都度最大高電圧の減少にも注意
しなければならない。
【００１５】自励式点火最終段のこの技術は，イグニシ
ヨンコイルの体積の著しい減少を可能とする。なぜなら
ば，トランジスタコイル点火装置とは対照的に，点火動
作のための全エネルギーがコイルに蓄えられねばならな
いのではなく，複数の小さな単位で順次供給されるから
である。それ故に，小さなエネルギー量を蓄えるため
に，体積の減少したコイルが必要とされるだけである。
イグニシヨンコイルのこの構成の別の利点として，所要
の結合は単純な棒コアで実現することができるので，約
５０％にすきない。
ヨンコイルの体積の著しい減少を可能とする。なぜなら
ば，トランジスタコイル点火装置とは対照的に，点火動
作のための全エネルギーがコイルに蓄えられねばならな
いのではなく，複数の小さな単位で順次供給されるから
である。それ故に，小さなエネルギー量を蓄えるため
に，体積の減少したコイルが必要とされるだけである。
イグニシヨンコイルのこの構成の別の利点として，所要
の結合は単純な棒コアで実現することができるので，約
５０％にすきない。
【００１６】制御装置１は，例えばモトローラ・モジユ
ールＭＣ６８ＨＣ８１１Ｅ２を基礎としたμ制御系であ
り，これは内部にＥＥＰＲＯＭプログラムメモリを備え
た８ビツト制御装置である。この制御装置１の電圧供給
は，蓄電池２から給電される車載電源網から行われる。
交流点火装置を正しく駆動するために，制御装置１はシ
リンダ系列（図１のシリンダ１検知）に関する信号を必
要とする。この目的のために，例えばカム軸の歯付円板
に磁石を取付けることができ，該磁石がホールセンサに
よつて質問される。ホールセンサはカム軸が３６０゜回
転するたびに，又はクランク軸が７２０゜回転するたび
に，信号をシリンダ１マークを，提供する。
ールＭＣ６８ＨＣ８１１Ｅ２を基礎としたμ制御系であ
り，これは内部にＥＥＰＲＯＭプログラムメモリを備え
た８ビツト制御装置である。この制御装置１の電圧供給
は，蓄電池２から給電される車載電源網から行われる。
交流点火装置を正しく駆動するために，制御装置１はシ
リンダ系列（図１のシリンダ１検知）に関する信号を必
要とする。この目的のために，例えばカム軸の歯付円板
に磁石を取付けることができ，該磁石がホールセンサに
よつて質問される。ホールセンサはカム軸が３６０゜回
転するたびに，又はクランク軸が７２０゜回転するたび
に，信号をシリンダ１マークを，提供する。
【００１７】本発明による方法でもつて，図１の交流点
火装置は２つのパラメータによる点火エネルギーの制御
を可能とする点火装置となる。第１パラメータは変調電
圧ＵＭｏｄであり，該電圧によつてイグニシヨンコイル
の１次電流Ｉｐ（図２参照）が制御される。この電流Ｉ
ｐでもつて，２次コイルの高電圧Ｕｋが，又は火花を燃
焼させる火花燃焼電流ｉＢが調節される。これは高周波
ＰＷＭ信号であり，該信号はＲＣフイルタを介して点火
最終段内で平滑にされ，かつ図１に示されたように４つ
のシリンダすべてに対して共通して出力される。このた
めに，制御装置１はＰＷＭ出力端を備えている。図１に
よれば，点火信号１〜４でもつて個々のシリンダが点火
される。点火動作の燃焼時間ｔＢは第２パラメータであ
り，やはり制御装置１によつて決定され，その都度の点
火信号のパルス幅を介して実現される。
火装置は２つのパラメータによる点火エネルギーの制御
を可能とする点火装置となる。第１パラメータは変調電
圧ＵＭｏｄであり，該電圧によつてイグニシヨンコイル
の１次電流Ｉｐ（図２参照）が制御される。この電流Ｉ
ｐでもつて，２次コイルの高電圧Ｕｋが，又は火花を燃
焼させる火花燃焼電流ｉＢが調節される。これは高周波
ＰＷＭ信号であり，該信号はＲＣフイルタを介して点火
最終段内で平滑にされ，かつ図１に示されたように４つ
のシリンダすべてに対して共通して出力される。このた
めに，制御装置１はＰＷＭ出力端を備えている。図１に
よれば，点火信号１〜４でもつて個々のシリンダが点火
される。点火動作の燃焼時間ｔＢは第２パラメータであ
り，やはり制御装置１によつて決定され，その都度の点
火信号のパルス幅を介して実現される。
【００１８】制御装置１内で点火最終段のために導き出
される駆動プログラムは，一方で正しい点火分布をもた
らし，他方で最適な点火パラメータを，つまり変調電圧
ＵＭｏｄ及び燃焼時間ｔＢの形で計算しかつそれを出力
する。点火最終段の駆動を開始することができるよりも
前に，制御装置１は同期化されねばならない。即ち制御
装置は装置７のシリンダ１検知の最初の信号（図１参
照）を待ち受ける。それに続くエンドレスループにおい
て，すべての計算が実行され，点火動作ごとに繰り返さ
れる。このループにおいて，センサ５，６によつて生成
される負荷，温度等の機関パラメータを検出するため
に，アナログ／デイジタル変換が実行される。回転数は
回転数センサの相連続したパルス間の時間間隔が評価さ
れることによつて求められる。
される駆動プログラムは，一方で正しい点火分布をもた
らし，他方で最適な点火パラメータを，つまり変調電圧
ＵＭｏｄ及び燃焼時間ｔＢの形で計算しかつそれを出力
する。点火最終段の駆動を開始することができるよりも
前に，制御装置１は同期化されねばならない。即ち制御
装置は装置７のシリンダ１検知の最初の信号（図１参
照）を待ち受ける。それに続くエンドレスループにおい
て，すべての計算が実行され，点火動作ごとに繰り返さ
れる。このループにおいて，センサ５，６によつて生成
される負荷，温度等の機関パラメータを検出するため
に，アナログ／デイジタル変換が実行される。回転数は
回転数センサの相連続したパルス間の時間間隔が評価さ
れることによつて求められる。
【００１９】機関負荷Ｌ（これは絞り弁電位差計の位置
を介して又は吸気管内の空気量の検出を介して算定され
る。）と回転数ｎとによつて新たな点火パラメータが算
出され，このために，制御装置１の記憶装置内に蓄えら
れた２つの特性曲線から変調電圧ＵＭｏｄ及び燃焼時間
ｔＢの付属の基準値ＵＢａｓｉｓ，ｔＢａｓｉｓが取出
される。この２つの特性曲線が，つまり燃焼電流特性曲
線と点火時間特性曲線が図４と図５に示されている。こ
の特性曲線の設計は点火エネルギー需要に応じて決ま
る。図４に示された火花燃焼電流ｉＢの特性曲線は供給
された電流を１，２の安全率で考慮したものである。負
荷に依存しない無負荷回転数のときに最高電流が必要と
される。全負荷運転のとき，所要の火花燃焼電流は回転
数に伴つて漸減する。それに対して部分負荷運転及び無
負荷運転のときには，値は急激に減少して，既に平均的
回転数において４０ｍＡの最小値となる。燃焼時間特性
曲線において最低燃焼時間は試験台で求められた。部分
負荷及び全負荷の全範囲において（点火パルスに一致し
た）１２０μｓの点火時間は十分であることが判明し
た。それに対して無負荷範囲では，殊に平均的回転数の
とき，燃焼時間はかなり延長されねばならない。図４，
図５の２つの特性曲線で示されたすべての動作点は，定
常回転する機関に一致する。機関の温度及び動的挙動は
以下に述べられるように，制御装置１によつて付加的に
考慮される。
を介して又は吸気管内の空気量の検出を介して算定され
る。）と回転数ｎとによつて新たな点火パラメータが算
出され，このために，制御装置１の記憶装置内に蓄えら
れた２つの特性曲線から変調電圧ＵＭｏｄ及び燃焼時間
ｔＢの付属の基準値ＵＢａｓｉｓ，ｔＢａｓｉｓが取出
される。この２つの特性曲線が，つまり燃焼電流特性曲
線と点火時間特性曲線が図４と図５に示されている。こ
の特性曲線の設計は点火エネルギー需要に応じて決ま
る。図４に示された火花燃焼電流ｉＢの特性曲線は供給
された電流を１，２の安全率で考慮したものである。負
荷に依存しない無負荷回転数のときに最高電流が必要と
される。全負荷運転のとき，所要の火花燃焼電流は回転
数に伴つて漸減する。それに対して部分負荷運転及び無
負荷運転のときには，値は急激に減少して，既に平均的
回転数において４０ｍＡの最小値となる。燃焼時間特性
曲線において最低燃焼時間は試験台で求められた。部分
負荷及び全負荷の全範囲において（点火パルスに一致し
た）１２０μｓの点火時間は十分であることが判明し
た。それに対して無負荷範囲では，殊に平均的回転数の
とき，燃焼時間はかなり延長されねばならない。図４，
図５の２つの特性曲線で示されたすべての動作点は，定
常回転する機関に一致する。機関の温度及び動的挙動は
以下に述べられるように，制御装置１によつて付加的に
考慮される。
【００２０】変調電圧ＵＭｏｄ又は燃焼時間ｔＢの前記
基準値ＵＢａｓｉｓ，ｔＢａｓｉｓは，機関の瞬時運転
状態に応じて，以下の如くに補正される： ＵＭｏｄ＝ＵＢａｓｉｓ＋ＵＴｅｍｐ＋ＵＤｙｎ。 ＵＢａｓｉｓは負荷・回転数特性曲線から求められた基
準値，ＵＴｅｍｐは温度補正値，ＵＤｙｎは動的補正値
である。
基準値ＵＢａｓｉｓ，ｔＢａｓｉｓは，機関の瞬時運転
状態に応じて，以下の如くに補正される： ＵＭｏｄ＝ＵＢａｓｉｓ＋ＵＴｅｍｐ＋ＵＤｙｎ。 ＵＢａｓｉｓは負荷・回転数特性曲線から求められた基
準値，ＵＴｅｍｐは温度補正値，ＵＤｙｎは動的補正値
である。
【００２１】温度補正値は以下の式から得られる：
ＵＴｅｍｐ＝（Ｔ７０℃−Ｔｉｓｔ）・ｋＴ。
Ｔ７０℃は特定の閾値温度，例えば７０℃，Ｔｉｓｔは
実際の機関温度，ｋＴは比例係数である。従つてこの温
度補正は比例補正である。即ち機関温度が特定の閾値，
つまり例えば７０℃を下まわると，係数ＵＴｅｍｐが算
出され，この係数だけ変調電圧ＵＭｏｄが高められる。
この係数ＵＴｅｍｐは機関温度と温度閾値との間の差に
比例している。機関が暖状態のときこの補正は実行され
ない。
実際の機関温度，ｋＴは比例係数である。従つてこの温
度補正は比例補正である。即ち機関温度が特定の閾値，
つまり例えば７０℃を下まわると，係数ＵＴｅｍｐが算
出され，この係数だけ変調電圧ＵＭｏｄが高められる。
この係数ＵＴｅｍｐは機関温度と温度閾値との間の差に
比例している。機関が暖状態のときこの補正は実行され
ない。
【００２２】機関の運転状態が動的に変化するとき，短
時間，つまり動的補正ＵＤｙｎの係数だけ高い高電圧が
供給される。この係数ＵＤｙｎは以下の式から明らかと
なる： ＵＤｙｎ＝「Ｌｉｓｔ−Ｌａｌｔ）・ｋＢ＋Ｕ
Ｄｙｎ，ａｌｔ・ｋＢ−１。 Ｌｉｓｔ又はＬａｌｔは実際の負荷値又は運転状態変化
前の負荷値である。ｋＢとｋＢ−１は実際の走行実験に
よつて決定される比例係数である。負荷変化後，変調電
圧ＵＭｏｄは負荷信号の変化に比例したこの動的係数Ｕ
Ｄｙｎだけ上昇し，この係数は時間に伴つて減少する。
例えば２ｓの遅延時間後に，この係数ＵＤｙｎは零値に
低下しており，こうして変調電圧ＵＭｏｄは新たな負荷
状態の新たな静的基準値に達する。
時間，つまり動的補正ＵＤｙｎの係数だけ高い高電圧が
供給される。この係数ＵＤｙｎは以下の式から明らかと
なる： ＵＤｙｎ＝「Ｌｉｓｔ−Ｌａｌｔ）・ｋＢ＋Ｕ
Ｄｙｎ，ａｌｔ・ｋＢ−１。 Ｌｉｓｔ又はＬａｌｔは実際の負荷値又は運転状態変化
前の負荷値である。ｋＢとｋＢ−１は実際の走行実験に
よつて決定される比例係数である。負荷変化後，変調電
圧ＵＭｏｄは負荷信号の変化に比例したこの動的係数Ｕ
Ｄｙｎだけ上昇し，この係数は時間に伴つて減少する。
例えば２ｓの遅延時間後に，この係数ＵＤｙｎは零値に
低下しており，こうして変調電圧ＵＭｏｄは新たな負荷
状態の新たな静的基準値に達する。
【００２３】燃焼時間ｔＢを算出する場合，同様に処理
される。既に上で述べられた基準値ｔＢａｓｉｓから出
発して，次式に従つて温度補正が行われるだけである： ｔＢ＝ｔＢａｓｉｓ＋ｔＴｅｍｐ。 ｔＢａｓｉｓは負荷・回転数特性曲線から求められた燃
焼時間基準値であり，温度補正値ｔＴｅｍｐは以下の式
で算出される： ｔＴｅｍｐ＝（Ｔ７０℃−Ｔｉｓｔ）・ｋＴｔ。 Ｔ７０℃は特定の閾値，例えば７０℃，Ｔｉｓｔは実際
の機関温度であるのに対して，ｋＴｔは変調電圧Ｕ
Ｔｅｍｐの適当な温度補正の場合と同様に比例係数であ
る。燃焼時間ｔＢの算出時にも，機関温度Ｔｉｓｔが閾
値温度以下，つまり例えば７０℃以下である場合にの
み，温度が考慮される。
される。既に上で述べられた基準値ｔＢａｓｉｓから出
発して，次式に従つて温度補正が行われるだけである： ｔＢ＝ｔＢａｓｉｓ＋ｔＴｅｍｐ。 ｔＢａｓｉｓは負荷・回転数特性曲線から求められた燃
焼時間基準値であり，温度補正値ｔＴｅｍｐは以下の式
で算出される： ｔＴｅｍｐ＝（Ｔ７０℃−Ｔｉｓｔ）・ｋＴｔ。 Ｔ７０℃は特定の閾値，例えば７０℃，Ｔｉｓｔは実際
の機関温度であるのに対して，ｋＴｔは変調電圧Ｕ
Ｔｅｍｐの適当な温度補正の場合と同様に比例係数であ
る。燃焼時間ｔＢの算出時にも，機関温度Ｔｉｓｔが閾
値温度以下，つまり例えば７０℃以下である場合にの
み，温度が考慮される。
【００２４】実験車両内での前記交流点火装置の試験走
行において，走行距離１５０００ｋｍ後に，スパークプ
ラグの電極焼損は通常の直列点火装置のスパークプラグ
では０．０９ｍｍであるのに対して，０．０３ｍｍであ
つた。それに応じて，圧力室内のスパークプラグの応答
電圧の上昇は，直列点火装置を備えたスパークプラグで
は５．５ｋＶ又は４．５ｋＶであるのに対して，３．７
ｋＶ又は２．７ｋＶにすぎない。スパークプラグの３倍
以上の寿命を予想することができる。
行において，走行距離１５０００ｋｍ後に，スパークプ
ラグの電極焼損は通常の直列点火装置のスパークプラグ
では０．０９ｍｍであるのに対して，０．０３ｍｍであ
つた。それに応じて，圧力室内のスパークプラグの応答
電圧の上昇は，直列点火装置を備えたスパークプラグで
は５．５ｋＶ又は４．５ｋＶであるのに対して，３．７
ｋＶ又は２．７ｋＶにすぎない。スパークプラグの３倍
以上の寿命を予想することができる。
【００２５】最後に連続走行試験もそれ相応に良好な結
果を示した。それを図６が示しており，それによれは連
続実験の最後に，前記交流点火装置で運転されるスパー
クプラグ（破線で図示）に関して路程性能は１２０００
０ｋｍの値に達した。同じ期間に通常の直列点火装置で
運転されるスパークプラグ（実線で図示）は４回交換さ
れねばならなかつた。というのも，それらはそれぞれ摩
耗限界に達し，即ち負荷変化時に個々の失火を認めるこ
とができたからである。交流点火装置を備えたスパーク
プラグは実験を継続しても引き続き使用することができ
たであろう。このスパークプラグの電極焼損は直列点火
装置で運転されるスパークプラグにおけるよりも係数
３．９だけ小さかつた。
果を示した。それを図６が示しており，それによれは連
続実験の最後に，前記交流点火装置で運転されるスパー
クプラグ（破線で図示）に関して路程性能は１２０００
０ｋｍの値に達した。同じ期間に通常の直列点火装置で
運転されるスパークプラグ（実線で図示）は４回交換さ
れねばならなかつた。というのも，それらはそれぞれ摩
耗限界に達し，即ち負荷変化時に個々の失火を認めるこ
とができたからである。交流点火装置を備えたスパーク
プラグは実験を継続しても引き続き使用することができ
たであろう。このスパークプラグの電極焼損は直列点火
装置で運転されるスパークプラグにおけるよりも係数
３．９だけ小さかつた。
【００２６】
【発明の効果】特性曲線を介して点火装置を本発明によ
り制御することによつて，交流点火装置は将来の点火装
置に要求される厳しい要請にも適合する。特に最適化さ
れた燃焼によつて排ガス値の向上を期待することができ
る。本発開による方法は延長された燃焼時間を介して将
来の希薄混合気機関において適用することも考えられ
る。
り制御することによつて，交流点火装置は将来の点火装
置に要求される厳しい要請にも適合する。特に最適化さ
れた燃焼によつて排ガス値の向上を期待することができ
る。本発開による方法は延長された燃焼時間を介して将
来の希薄混合気機関において適用することも考えられ
る。
【００２７】本発明による交流点火装置でもつて，運転
安全性を放棄することなく，機関のさまざまな点火エネ
ルギー需要に最適に適合された点火装置が提供される。
安全性を放棄することなく，機関のさまざまな点火エネ
ルギー需要に最適に適合された点火装置が提供される。
【図１】本発明による方法を実施するための交流点火装
置のプロツク図である。
置のプロツク図である。
【図２】図１に示す交流点火装置の点火最終段の詳細回
路図である。
路図である。
【図３】交流点火装置の機能様式を説明するための電流
・電圧時間線図である。
・電圧時間線図である。
【図４】本発明方法による燃焼電流特性曲線である。
【図５】本発明方法による点火時間特性曲線である。
【図６】走行距離の関数としての電極焼損を示すための
線図である。
線図である。
ｉＢ 点火電流
ｔＢ 燃焼時間
Ｔｒ イグニシヨンコイル
Ｚ１〜Ｚ４ 点火最終段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 カールステン・エーレルス
ドイツ連邦共和国ボルフスブルク−ノイ
ハウス・アム・ゼータイヒ20
(72)発明者 クリストフ・デームラント
ドイツ連邦共和国ボルフスブルク・ゾー
ルシユトロイヒエン29
(72)発明者 アンドレアス・シユプリツシユ
ドイツ連邦共和国ブラウンシユヴアイ
ク・ツイリアクスリング５
(56)参考文献 特開 昭55−60664（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−246469（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−81165（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02P 3/05
F02P 3/09
F02P 15/10
Claims (8)
- 【請求項１】 内燃機関のための点火装置を制御するた
めの方法であって，点火装置が少なくとも１つのイグニ
ションコイル（Ｔｒ）を駆動するための少なくとも１つ
の点火最終段（Ｚ１〜Ｚ４）からなり，前記コイルが火
花燃焼電流（ｉＢ）を発生し，火花燃焼電流（ｉＢ）の
値も又その燃焼時間（ｔＢ）も調整可能であるものにお
いて，機関パラメータとしての負荷（Ｌ）及び回転数
（ｎ）に依存して，制御装置（１）内に蓄えられている
点火電流特性曲線から，火花燃焼電流（ｉＢ）の調整す
べき値即ち基準値（Ｕ Ｂａｓｉｓ ）が取出され，同様に
制御装置（１）に蓄えられている燃焼時間特性曲線か
ら，燃焼時聞（ｔＢ）の調整すべき値即ち基準値（ｔ
Ｂａｓｉｓ ）が取出されることを特徴とする，方法。 - 【請求項２】 基準値（ＵＢａｓｉｓ，ｔＢａｓｉｓ）
が内燃機関の瞬時運転状態に応じて補正されることを特
徴とする，請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 瞬時機関温度（Ｔｉｓｔ）に依存して温
度補正（ＵＴｅｍｐ，ｔＴｅｍｐ）が行われることを特
徴とする，請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 火花燃焼電流（ｉＢ）の値の基準値（Ｕ
Ｂａｓｉｓ）が，内燃機関運転状態の過渡変化即ち動的
変化の際に，過渡補正即ち動的補正にかけられることを
特徴とする，請求項２又は３に記載の方法。 - 【請求項５】 負荷変化後に基準値（ＵＢａｓｉｓ）が
過渡係数即ち動的係数（ＵＤｙｎ）だけ上昇し，該係数
が負荷値の変化（Ｌｉｓｔ，−Ｌａｌｔ ）に比例してお
りかつ時間に伴つて減少することを特徴とする，請求項
４に記載の方法。 - 【請求項６】 特定の遅延時間後に動的係数
（ＵＤｙｎ）が零値に達し，補正された基準値が新たな
負荷状態の基準値をとることを特徴とする，請求項５に
記載の方法。 - 【請求項７】 交流点火装置を制御するための，請求項
１ないし６の１つに記載の方法。 - 【請求項８】 高圧コンデンサ点火装置を制御するため
の，請求項１ないし６の１つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4328524.4 | 1993-08-25 | ||
| DE4328524A DE4328524A1 (de) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | Steuerbare Zündanlage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777143A JPH0777143A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3443692B2 true JP3443692B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=6495949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22856794A Expired - Fee Related JP3443692B2 (ja) | 1993-08-25 | 1994-08-19 | 制御可能な点火装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5553594A (ja) |
| EP (1) | EP0640761B2 (ja) |
| JP (1) | JP3443692B2 (ja) |
| DE (2) | DE4328524A1 (ja) |
| ES (1) | ES2105438T5 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19608526C2 (de) * | 1996-03-06 | 2003-05-15 | Bremi Auto Elek K Bremicker Gm | Verfahren zur Regelung der Mindestzündenergie bei einer Brennkraftmaschine |
| DE19730908C2 (de) * | 1997-07-18 | 2002-11-28 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Betrieb einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine |
| US5913302A (en) * | 1997-09-19 | 1999-06-22 | Brunswick Corporation | Ignition coil dwell time control system |
| FR2790793B1 (fr) * | 1999-03-12 | 2001-04-27 | Siemens Automotive Sa | Procede de determination d'un parametre de fonctionnement d'un moteur a combustion interne en fonction de trois parametres de commande de ce moteur |
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| US7165542B2 (en) * | 2003-11-26 | 2007-01-23 | Autotronic Controls Corporation | High energy ignition method and system using pre-dwell control |
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| KR101171905B1 (ko) * | 2009-06-09 | 2012-08-07 | 기아자동차주식회사 | 엔진의 점화 시스템 및 이의 제어방법 |
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| DE102012214518B3 (de) * | 2012-08-15 | 2014-02-06 | Ford Global Technologies, Llc | Verfahren zur Steuerung einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine sowie Zündanlage |
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| RU2558720C2 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "КБ Электроприбор" | Способ улучшения технических и экологических характеристик двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием |
| US9926904B2 (en) | 2014-10-03 | 2018-03-27 | Cummins, Inc. | Variable ignition energy management |
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| KR101964017B1 (ko) * | 2018-10-29 | 2019-03-29 | 손양순 | 터빈 유형별 스파크 조절식 점화장치 |
| WO2020236154A1 (en) | 2019-05-21 | 2020-11-26 | Cummins Inc. | Variable energy ignition methods, systems, methods, and apparatuses |
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| DE2759153C2 (de) * | 1977-12-31 | 1986-07-31 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen |
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1993
- 1993-08-25 DE DE4328524A patent/DE4328524A1/de not_active Ceased
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1994
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