JP3582423B2 - Internal combustion engine ignition device - Google Patents

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JP3582423B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を点火する内燃機関点火装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関を点火する点火装置として、点火コイルの一次コイルに流しておいた一次電流を機関の点火位置で遮断することにより、点火コイルの二次コイルに点火用高電圧を誘起させ、該高電圧を点火プラグに印加することにより機関を点火するようにした電流遮断形の装置が多く用いられている。
【0003】
従来のこの種の点火装置においては、内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに二次コイルが接続された点火コイルの一次コイルに対して直列に一次電流制御用スイッチを接続しておいて、内燃機関の点火位置よりも進角した通電開始位置で一次電流制御用スイッチを導通状態にすることにより直流電源から点火コイルの一次コイルと一次電流制御用スイッチとを通して一次電流を流した後、点火位置で一次電流制御用スイッチを遮断状態にして一次電流を遮断することにより点火コイルの二次コイルに点火用高電圧を誘起させ、該点火用高電圧を内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印加することにより放電を生じさせて内燃機関を点火するようにしている。
【0004】
図8は従来のこの種の点火装置の一例を示したもので、同図において1は一端が共通接続された一次コイル1a 及び二次コイル1b を有する点火コイル、2は一次電流制御用スイッチで、図示の一次電流制御用スイッチ2は、コレクタエミッタ間回路が一次コイル1a に対して直列に接続された主トランジスタTR1 からなっている。
【0005】
また3は点火電源としてのバッテリで、バッテリ3の出力電圧がキースイッチ4を通して一次コイル1a と一次電流制御用スイッチ2との直列回路の両端に印加されている。
【0006】
5はバッテリ3の出力電圧がダイオードD1 を通して入力された電源回路で、この電源回路はスイッチ4が閉じられたときに一定の直流電圧Vcc(図示の例では5V)とリセット信号Vreset とを出力する。
【0007】
6はマイクロコンピュータのCPUで、このCPUの電源端子に電源回路5から電源電圧Vccが与えられ、リセット端子にリセット信号Vreset が与えられている。
【0008】
7は遮断制御用トランジスタTR2 と抵抗R1 ないしR4 とからなる遮断制御用スイッチで、トランジスタTR2 のコレクタエミッタがぞれぞれ主トランジスタTR1 のベース及びエミッタに接続されている。トランジスタTR2 のベースは、CPUのポートP1 に抵抗R2 を通して接続されていて、ボートP1 の電位が高レベルの状態(非接地状態)にされたときに、抵抗R2 を通してトランジスタTR2 にベース電流が与えられるようになっている。
【0009】
8は内燃機関のクランク軸と同期回転するロータ8a と該ロータ8a に設けられたリラクタ8a1を検出してパルス信号を発生する固定子8b とからなる信号発電機である。固定子8b は、リラクタ8a1に対向する磁極部を先端に有する鉄心と該鉄心に巻回されたパルサコイルwp と、該鉄心に磁気結合された永久磁石とを有する周知のもので、固定子8b は、リラクタ8a1の回転方向の前端縁及び後端縁をそれぞれ検出したときに、そのパルサコイルwp からパルス信号Vs1及びVs2を発生する。パルサコイルが発生するパルス信号Vs1及びVs2の波形をクランク軸の回転角度θに対して示すと図9(A)に示すようになり、パルス信号Vs1が発生してからパルス信号Vs2が発生するまでの角度がリラクタ8a1の極弧角(リラクタ幅)θr となる。パルス信号Vs1及びVs2は波形整形回路9を通してCPU6に与えられている。
【0010】
この例では、一次電流制御用スイッチ2と、遮断制御用スイッチ7と、電源回路5とダイオードD1 と、CPU6と、波形整形回路9とが共通の外装内に配置されてECU(電子式制御ユニット)が構成されている。
【0011】
CPU6は、パルス信号Vs1及びVs2の発生間隔(時間)から機関の回転数[rpm]を演算し、演算した回転数に対して機関の点火位置と通電開始位置(点火コイルの一次コイルに電流を流し始める位置)とを演算する。
【0012】
CPU6はまた、パルス信号Vs1が発生した時にその内部に設けられた通電タイマ及び点火用タイマ(いずれもクロックパルスを計数することにより計時を行うタイマ)に演算した通電開始位置及び点火位置を与える計数値をセットして、通電開始位置θa 及び点火位置θi の計測を開始させる。通電タイマが通電開始位置θa を与える計数値の計数を完了した時(通電開始位置が検出された時)に、ポートP1 の電位を接地電位としてトランジスタTR2 を遮断状態にする。
【0013】
トランジスタTR2 が遮断状態になると、バッテリ3からダイオードD1 と抵抗R3 とを通してトランジスタTR1 にベース電流が与えられるため、該トランジスタTR1 が導通し、バッテリ3から点火コイルの一次コイル1a とトランジスタTR1 のコレクタエミッタ間回路とを通して図9(B)に示すように一次電流i1 が流れる。
【0014】
次いでCPUは、点火用タイマが点火位置θi を与える計数値の計数を完了した時にポートP1 の電位を高レベルの状態にして、トランジスタTR2 を導通状態にする。トランジスタTR2 が導通状態になると、主トランジスタTR1 のベース電流が該トランジスタTR1 から側路されるため、トランジスタTR1 が遮断状態になり、図9(B)に示すように点火コイルの一次電流i1 が遮断される。これにより点火コイルの一次コイル1a には、それまで流れていた一次電流を流し続けようとする向きの高い電圧が誘起する。この電圧が更に昇圧されて点火コイルの二次コイル1b に点火用高電圧Vh (図9C参照)が誘起させられ、この点火用高電圧が機関の気筒に取り付けられた点火プラグ10に印加される。これにより、点火プラグ10で火花放電が生じ、機関が点火される。図9(D)はこのとき二次コイル1b を通して流れる放電電流id を示している。
【0015】
ここで、点火コイル1の二次側の静電容量をC2 ,点火プラグのギャップの火花電圧をVs 、グロー放電電流をIg 、グロー放電電圧をVg 、放電継続時間をTd とすると、放電エネルギWは近似的に下記の式で与えられる。
【0016】
W=(C2 Vs +Vg Ig Td )/2 …(1)
放電継続時間Td は、点火プラグの放電ギャップ長が一定で、C2 ,Vs ,Vg 及びIg が不変であるとすれば、点火コイルのインダクタンス(インピーダンス)により決まる。
【0017】
図10(A)ないし(C)はそれぞれ従来の点火装置における一次電流i1 の波形と、点火コイルの二次コイルに誘起する点火用高電圧Vh の波形と、点火コイルの二次コイルに流れる放電電流id の波形とを時間tに対して示している。図中Vs は点火プラグの放電ギャップの火花電圧、Vg はグロー放電電圧、Ig はグロー放電電流、Td は放電継続時間である。
【0018】
この種の点火装置では、点火プラグが新しく、点火プラグの放電ギャップを構成する接点が消耗していない状態では、図10に示すように、放電継続時間が長く、高い点火性能を得ることができるが、点火プラグの接点の消耗が進んでギャップ長が長くなっていくと、放電継続時間Td が短くなっていき、点火性能が低下する。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
ガスヒートポンプや、エンジン発電機のように、長時間連続運転される装置を駆動する内燃機関を点火する点火装置は、長時間に亘って点火火花を安定に発生させることが必要とされる。
【0020】
ところが、電流遮断形の内燃機関用点火装置では、点火プラグが新しく、その放電ギャップの接点が消耗していないときに放電エネルギが大きく、放電継続時間が必要以上に長くなるため、比較的短い期間の使用で点火プラグの接点が消耗して放電継続時間が短くなり、点火性能が低下するという問題があった。
【0021】
本発明の目的は、放電継続時間が必要以上に長くなるのを防止して、点火プラグの接点の消耗を抑え、長期間に亘って点火火花を安定に発生させることができるようにした電流遮断形の内燃機関点火装置を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに二次コイルが接続された点火コイルの一次コイルに対して直列に一次電流制御用スイッチを接続しておいて、内燃機関の点火位置よりも進角した通電開始位置で一次電流制御用スイッチを導通状態にすることにより直流電源から点火コイルの一次コイルと一次電流制御用スイッチとを通して一次電流を流した後、点火位置で一次電流制御用スイッチを遮断状態にして一次電流を遮断することにより点火コイルの二次コイルに点火用高電圧を誘起させ、該点火用高電圧を内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印加して該点火プラグで放電を生じさせることにより内燃機関を点火する。
【0023】
本発明においては、点火位置で点火コイルの一次電流を遮断した後、設定された放電時間が経過した時に一次電流制御用スイッチを導通状態にして直流電源から点火コイルの一次コイルに電流を流すことにより点火プラグで生じていた放電を停止させる放電停止過程を行ない、点火プラグで生じていた放電を停止させた後、導通していた一次電流制御用スイッチをその内部抵抗を徐々に増加させつつ遮断状態に移行させて、次の通電開始位置まで該一次電流制御用スイッチを遮断状態に保持する。
【0024】
上記のように、点火コイルの一次電流を遮断した後、設定された放電時間が経過した時に一次電流制御用スイッチを導通状態にして直流電源から点火コイルの一次コイルに電流を流すことにより点火プラグで生じていた放電を停止させるようにすると、放電継続時間を制限することができるため、放電継続時間が必要以上に長くなるのを防ぐことができる。したがって、点火プラグの放電ギャップが早期に消耗して点火性能が低下するのを防ぐことができ、長時間に亘って高い点火性能を維持して、機関の連続運転を安定に行なわせることができる。
【0025】
上記の点火方法を実施するに際には、点火プラグの消耗がある程度進んだときに、放電継続時間の制限を解除するようにするのが好ましい。
【0026】
そのためには、内燃機関の運転時間または点火回数を積算する積算手段を設けて、該積算手段により得られる積算値が設定値以下であるときには、点火位置で点火コイルの一次電流を遮断した時刻から設定された放電時間が経過した時に一次電流制御用スイッチを導通状態にして直流電源から点火コイルの一次コイルに電流を流すことにより点火プラグで生じていた放電を停止させる放電停止過程を行なった後、一次電流制御用スイッチを導通状態からその内部抵抗を徐々に増加させつつ遮断状態に移行させて、次の通電開始位置まで該一次電流制御用スイッチを遮断状態に保持し、積算値が設定値を超えているときには、点火位置で一次電流制御用スイッチを遮断状態にして点火コイルの一次電流を遮断した後、放電停止過程を行なうことなく、次の通電開始位置まで該一次電流制御用スイッチを遮断状態に保持するようにする。
【0027】
上記のように、内燃機関の運転時間または点火回数を積算してその積算値が設定値に達した時に放電継続時間の制限を解除するようにすると、点火プラグの放電ギャップの消耗がある程度進んで点火性能が低下した時に放電継続時間を長くして点火性能を回復させることができるため、内燃機関の運転可能時間を更に延ばすことができる。
【0028】
上記の点火方法を実施する本発明の点火装置は、点火コイルと、該点火コイルの一次コイルに対してコレクタエミッタ間回路が直列に接続された主トランジスタと、一次コイルと主トランジスタのコレクタエミッタ間回路との直列回路の両端に直流電圧を印加する直流電源と、内燃機関の点火位置よりも進角した通電開始位置で主トランジスタを導通状態にし、点火位置で主トランジスタを遮断状態にするように制御する点火制御部とにより構成される。
【0029】
本発明においては、点火制御部を、導通状態にあるときに直流電源から主トランジスタにベース電流を流すように設けられた補助トランジスタと、導通状態にあるときに主トランジスタのベース電流を該主トランジスタから側路して該主トランジスタを遮断状態にするように設けられた遮断制御用スイッチと、内燃機関の運転時間または点火回数を積算する積算手段と、内燃機関の点火位置よりも進角した位置に定められた通電開始位置が検出された時に補助トランジスタを導通状態にする補助トランジスタ駆動手段と、内燃機関の点火位置が検出された時に遮断制御用スイッチに駆動信号を与えて該遮断制御用スイッチを導通状態にする点火時遮断制御用スイッチ駆動手段と、積算手段から得られる積算値が設定値以下であるときに、内燃機関の点火位置で放電時間計測用タイマに設定された放電時間の計測を開始させる放電時間計測手段と、積算手段から得られる積算値が設定値以下である時には、放電時間計測手段が放電時間の計測を完了した時に遮断制御用スイッチを遮断状態にし、積算値が設定値を超えているときには放電時間計測手段が放電時間の計測を完了する位置よりも遅れた位置で遮断制御用スイッチを遮断状態にするように制御する放電終了時遮断制御用スイッチ制御手段と、放電時間計測用タイマが放電時間の計測を完了する位置よりも更に遅れた位置から補助トランジスタに与えるベース電流を徐々に減少させて通電開始位置よりも十分に進んだ位置で該補助トランジスタを遮断状態にするように制御する補助トランジスタ遮断制御手段とを備えた構成とする。
【0030】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係わる内燃機関点火装置の構成例を示したもので、同図において図8に示した従来の点火装置の各部と同等の部分にはそれぞれ図8と同一の符号を付してある。
【0031】
図1において、1は一端が共通接続された一次コイル1a 及び二次コイル1b を有する点火コイル、2はエミッタが接地されたNPN形の主トランジスタTR1 からなる一次電流制御用スイッチで、トランジスタTR1 のコレクタエミッタ間回路は点火コイルの一次コイル1a に対して直列に接続されている。
【0032】
3は点火電源としてのバッテリで、バッテリ3の出力電圧は、キースイッチ4を通して一次コイル1a と一次電流制御用スイッチ2との直列回路の両端に印加されている。
【0033】
5はバッテリ3の出力電圧がダイオードD1 を通して入力された電源回路、6はマイクロコンピュータのCPUで、電源回路5から得られる一定の直流電圧VccがCPU6の電源端子に与えられている。電源回路5はまたキースイッチ4が閉じられた時にリセット信号Vreset を出力するようになっていて、該リセット信号が。CPU6のリセット端子に与えられている。CPU6は、電源回路からリセット信号Vreset が与えられたときに各部の初期化を行なう。
【0034】
7はNPN形の遮断制御用トランジスタTR2 と抵抗R1 ないしR4 とからなる遮断制御用スイッチで、トランジスタTR2 のコレクタエミッタがぞれぞれ主トランジスタTR1 のベース及びエミッタに接続されている。トランジスタTR2 のベースは、CPUのポートP1 に抵抗R2 を通して接続されていて、ボートP1 の電位が高レベルの状態(非接地状態)にされたときに、トランジスタTR2 にベース電流を与えて、該トランジスタTR2 を導通状態にする。
【0035】
8は内燃機関の回転情報を得るために設けられた信号発電機で、この信号発電機は、内燃機関のクランク軸と同期回転するロータ8a と、該ロータ8a に設けられたリラクタ8a1の回転方向の前端縁及び後端縁をそれぞれ検出して第1のパルス信号Vs1及び第2のパルス信号Vs2を発生する固定子8b とからなっている。信号発電機8から得られる第1及び第2のパルス信号Vs1及びVs2は波形整形回路9を通してCPU6に入力されている。この例では、機関の上死点に相応するクランク軸の回転角度位置(以下単に上死点位置という。)よりも十分に進角した位置に設定された基準位置θ1 で第1のパルス信号Vs1を発生し、機関の上死点付近で第2のパルス信号Vs2を発生するように信号発電機8が設けられている。
【0036】
CPU6にはROMやRAMの他、タイマ等が設けられているが、図示の例では更にEEPROM11がCPU6に接続されている。
【0037】
主トランジスタTR1 のベースには抵抗R3 を通してPNPトランジスタからなる補助トランジスタTR3 のコレクタが接続され、トランジスタTR3 のエミッタはアノードがキースイッチ4を通してバッテリ3の正極端子に接続されたダイオードD1 のカソードに接続されている。
【0038】
補助トランジスタTR3 のベースはエミッタが接地されたNPNトランジスタTR4 のコレクタに抵抗R5 とR6 とを通して接続され、トランジスタTR3 のエミッタと抵抗R5 及びR6 の接続点との間にコンデンサC1 が接続されている。
【0039】
トランジスタTR4 のベースは、CPU6のポートP2 に抵抗R7 を通して接続され、トランジスタTR4 のベースと接地間、及びポートP2 と接地間にそれぞれ抵抗R8 及びR9 が接続されている。
【0040】
図1に示した例では、バッテリ3−キースイッチ4−ダイオードD1 −コンデンサC1 −抵抗R6 −トランジスタTR4 のコレクタエミッタ間回路−バッテリ3の回路により、コンデンサC1 の充電回路が構成されている。またコンデンサC1 −トランジスタTR3 のエミッタベース間回路−抵抗R5 −コンデンサC1 の回路により、トランジスタTR3 を遮断状態にする際に該トランジスタのベース電流を暫減させて該トランジスタTR3 を徐々に遮断状態にする補助トランジスタ遮断制御回路が構成されている。
【0041】
図1に示した点火装置において、点火コイルの一次コイルに通電される前の状態では、CPU6のポート1及び2がいずれも接地電位(「0」の状態)にある。
【0042】
機関のクランク軸が回転すると、信号発電機8が図5(A)に示すように第1のパルス信号Vs1と第2のパルス信号Vs2とを発生する。CPU6は、これらのパルス信号Vs1及びVs2の発生間隔(時間)から機関の回転数[rpm]を演算し、演算した回転数に対して、点火コイルの一次コイルに通電を開始する通電開始位置θa と点火位置(点火コイルの一次電流を遮断する位置)θi とを演算する。これらの位置は、第1のパルス信号Vs1が発生する基準位置θ1 からそれぞれの位置まで機関が回転するのに要する時間(クロックパルスの計数値)の形で演算される。
【0043】
CPU6は、第1のパルス信号Vs1が発生した時にその内部の通電タイマ及び点火用タイマに演算した通電開始位置及び点火位置の計測値をセットすることにより、通電開始位置θa 及び点火位置θi の計測を開始する。CPUは、通電タイマが通電開始位置θa を計測(検出)した時にポートP2 の電位を高レベル(「1」の状態)にしてトランジスタTR4 を導通状態にし、これにより補助トランジスタTR3 を導通状態にする。
【0044】
トランジスタTR3 が導通状態になると主トランジスタTR1 が導通するため、バッテリ3から点火コイルの一次コイル1a と主トランジスタTR1 とを通して一次電流i1 (図5B)が流れる。またトランジスタTR4 が導通すると、バッテリ3の電圧によりコンデンサC1 が図示の極性に充電される。
【0045】
次いでCPU6は、点火用タイマが点火位置θi を計測したときにポートP2 の電位を高レベルにしたままの状態で、ポートP1 の電位を高レベル(「1」の状態)にしてトランジスタTR2 を導通させ、主トランジスタTR1 を遮断状態にする。主トランジスタTR1 が遮断状態になると、図5(B)に示すように点火コイルの一次電流i1 が遮断されるため、点火コイルの二次コイル1b に点火用高電圧Vh (図5C参照)が誘起させられ、この点火用高電圧が機関の気筒に取り付けられた点火プラグ10に印加される。これにより、点火プラグ10で火花放電が生じ、機関が点火される。このとき点火コイルの二次コイル1b を通して図5(D)に示すように放電電流id が流れる。
【0046】
本発明において、点火時の放電継続時間を、放電状態を自然に放置した場合の放電継続時間Td (図10参照)よりも短い設定時間Td1に制限する場合には、点火位置で通電タイマーに設定時間Td1をセットして該設定時間Td1の計測を開始させる。そして、通電タイマーが設定時間Td1を計測したときの回転角度位置θb でCPUのポート1の電位を接地電位にする。これによりトランジスタTR2 を遮断状態にして主トランジスタTR1 を再度導通させ、図5(B)に示すように、回転角度位置θb でバッテリ3から点火コイルの一次コイルへの通電を再開させる。点火コイルの一次コイルへの通電を再開させると、一次コイル1aに一次電流i1 の増加を妨げる極性の電圧が誘起し、この電圧が昇圧されて二次コイル1bに現れる。そのため、それまで二次コイル1bと点火プラグ10とを流れていた放電電流id の通電が妨げられ、点火プラグ10で生じていた放電が停止させられる。これらの動作により、放電継続時間は設定時間Td1に制限される。このようにして点火プラグでの放電を停止させた後、信号発電機が発生する第2のパルス信号Vs2が検出される回転角度位置θ2 で、CPU6のポートP2 の電位を接地電位(「0」の状態)に低下させる。CPU6のポートP2 の電位を低下させると、トランジスタTR4 が遮断状態になる。このときコンデンサC1 の電荷がトランジスタTR3 のエミッタベース間と抵抗R5 とを通して放電する。この放電電流はコンデンサC1 の静電容量と抵抗R5 の抵抗値とにより決まる時定数により徐々に減衰していくため、トランジスタTR3 は、そのエミッタコレクタ間の内部抵抗を徐々に増大させつつ遮断状態に移行する。トランジスタTR3 が遮断状態に移行していく過程で主トランジスタTR1 のベース電流が徐々に減少していくため、主トランジスタTR1 のそのコレクタエミッタ間の内部抵抗を徐々に増大させながら遮断状態に移行する。従って、点火コイルの一次電流i1 は図5(B)に示すように暫減していき、点火コイルの二次コイルに高い電圧を誘起させることなく一次電流i1 が零になる。
【0047】
図6(A)ないし(C)はそれぞれ点火コイルの一次電流i1 、二次電圧Vh 及び二次放電電流id の波形を拡大して模式的に示したもので、これらの図においてVs は点火プラグの火花放電電圧、Is は火花放電電流、Vg はグロー放電電圧、Ig はグロー放電電流である。
【0048】
本発明のように、放電継続時間を設定時間Td1(<Td )に制限すると、放電時間を制限しない場合に比べて、図6(C)に斜線で示した部分の面積に相当する分だけ放電エネルギが減少する。これにより点火プラグの放電ギャップを構成する接点の消耗が抑制され、点火プラグの寿命が延びる。
【0049】
本発明の点火方法を適用する場合、点火プラグの接点の消耗が相当程度進んだ段階で、放電継続時間の制限を解除するようにするのが好ましい。そのためには、例えば、点火回数または運転時間(稼働時間)を積算する積算手段を設けて、該積算手段による点火回数または運転時間の積算値をEEPROM11に格納しておき、その積算値が設定値を超えたときに、点火プラグの接点の消耗が相当程度進んでいると判定して、放電継続時間の制限を解除するようにすればよい。この場合、点火回数または運転時間の積算値の設定値は実験的に決定する。
【0050】
上記の点火装置において、CPU6が実行するプログラムの要部のアルゴリズムを示すフローチャートを図2ないし図4に示した。図2は、点火用タイマーが演算された点火位置を計測したときに実行される割込みルーチンを示し、図3は通電タイマーが放電継続時間の設定値Td1を計測した時に実行される割込みルーチンを示している。また図4は、信号発電機が第2のパルス信号Vs2を発生したときに実行される割込みルーチンを示している。
【0051】
図5または図6に示した角度θi の位置で点火用タイマーが点火位置を計測すると、図2のステップ1が実行され、内燃機関の運転時間の積算値Tsが設定値αと比較される。その結果、積算値Tsが設定値α以下であるとき(点火プラグの接点の消耗がそれ程進んでいないとき)には、ステップ2に進んで通電タイマーに放電継続時間の設定値Td1をセットして該タイマーにTd1の計測を開始させる。次いでステップ3においてCPUのポートP1 を「0」から「1」に変化させ、図示しないメインルーチンに復帰する。
【0052】
また図5または図6の角度θb の位置で通電タイマーが放電継続時間の設定値Td1を計測すると、図3の割込みルーチンが実行される。この割込みルーチンでは、CPUのポートP1 を「1」から「0」に変化させた後メインルーチンに復帰する。
【0053】
その後、図5または図6の角度θ2 の位置で信号発電機が第2のパルス信号Vs2を発生すると、図4の割込みルーチンが実行され、CPUのポートP1 が「1」から「0」に変化させられる。
【0054】
上記の例において、第2のパルス信号Vs2を発生させる位置θ2 は、機関の低速時に機関の上死点位置付近の最も遅角した位置で点火が行なわれるときに、点火コイルの二次放電電流が自然消滅する位置か、またはその位置よりも更に遅角した位置に設定する。
【0055】
図示しないメインルーチンでは、内燃機関の回転数の演算、演算された回転数に対する点火位置の演算、及び通電開始位置の演算等が行なわれる。
【0056】
上記の例では、通電タイマが通電開始位置θa を検出したときにポートP2 の電位を高レベルにする過程と、トランジスタTR4 とにより、内燃機関の点火位置よりも進角した位置に定められた通電開始位置が検出された時に補助トランジスタTR3 を導通状態にする補助トランジスタ駆動手段が実現される。
【0057】
また点火用タイマが点火位置を計測したときにCPUのポートP1 の電位を高レベルの状態にする過程(図2のステップ3)により、内燃機関の点火位置が検出された時に遮断制御用スイッチ7に駆動信号を与えて該遮断制御用スイッチを導通させる点火時遮断制御用スイッチ駆動手段が実現される。
【0058】
更に、CPUに設けられた通電タイマと、図2のステップ1及びステップ2とにより、積算手段から得られる積算値が設定値以下であるときに、内燃機関の点火位置で設定された放電時間の計測を開始させる放電時間計測手段が実現される。
【0059】
また図2のステップ1及びステップ2と、図3及び図4の割込みルーチンとにより、積算手段から得られる積算値が設定値以下であるときには、放電時間計測手段が設定された放電時間の計測を完了した時に遮断制御用スイッチを遮断状態にし、積算値が設定値を超えているときには放電時間計測手段が設定された放電時間の計測を完了する位置よりも遅れた位置で遮断制御用スイッチを遮断状態にする放電終了時遮断制御用スイッチ制御手段が実現される。
【0060】
更に、図4の割込みルーチンと、コンデンサC1 及びその放電回路とにより、放電時間計測用タイマが設定された放電時間の計測を完了する位置(図5のθb の位置)よりも更に遅れた位置θ2 から補助トランジスタTR3 に与えるベース電流を徐々に減少させて通電開始位置よりも十分に進んだ位置で該補助トランジスタを遮断状態にするように制御する補助トランジスタ遮断制御手段が実現される。
【0061】
上記の例では、放電継続時間の設定値Td1が計測された後、角度θ2 の位置で第2のパルス信号Vs2が発生したときにCPUのポート2の電位を低下させて補助トランジスタTR3 を徐々に遮断状態に移行させるようにしたが、放電継続時間の設定値Td1が計測された後、CPUないのタイマが所定の時間を計測したとき(例えば1msec後)にCPUのポート2の電位を低下させて補助トランジスタTR3 を徐々に遮断状態に移行させるようにしてもよい。
【0062】
上記の例では、補助トランジスタTR3 のエミッタベース間にコンデンサC1 と放電用抵抗R5 とを接続して該コンデンサC1 の放電によりトランジスタTR3 を徐々に遮断状態に移行させるようにしたが、トランジスタTR3 を徐々に遮断状態にするための手段は上記の例に限定されない。
【0063】
図2に示した例では、機関の運転時間の積算値Tsから点火プラグの接点が消耗する時期を判定するようにしているが、点火回数の積算値から点火プラグの接点が消耗する時期を判定するようにしてもよい。
【0064】
図7は本発明に係わる点火装置の他の構成例を示したもので、この例では、CPUのポートP3 及びP4 にそれぞれ抵抗R11及びR12を通して電源回路5の出力電圧Vccが印加され、ポートP3 及びP4 と接地間にそれぞれスイッチSW1 及びSW2 が接続されている。
【0065】
この例では、スイッチSW1 及びSW2 のオンオフにより、CPU6に切り替え指令を与えることによって、放電継続時間の設定値Td1の切り替えや、機関の運転時間の積算値または点火回数の積算値(EEPROMに記憶される。)のリセット等を行なうことができるようにしている。このように構成すると、スイッチSW1 ,SW2 の状態の組み合わせにより、内燃機関に供給される混合気の状態に応じて放電継続時間の設定値Td1を切り替えたり、点火プラグを交換した際に、点火プラグの寿命を判定する積算値をリセットしたりすることができる。
【0066】
一般に、混合気がリッチな場合には、放電継続時間を短くしても充分な点火性能を得ることができるが、混合気がリーンな場合(稀薄な場合)には、放電継続時間を長くすることが望ましい。
【0067】
上記の説明では、単気筒について、点火方法及び点火装置の構成を示したが、本発明を多気筒内燃機関用の点火方法及び点火装置に適用することができるのはもちろんである。
【0068】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、点火コイルの一次電流を遮断した後、設定された放電時間が経過した時に一次電流制御用スイッチを導通状態にして直流電源から点火コイルの一次コイルに電流を流すことにより点火プラグで生じていた放電を停止させるようにしたので、放電継続時間を制限して放電継続時間が必要以上に長くなるのを防ぐことができる。したがって、点火プラグの放電ギャップが早期に消耗して点火性能が低下するのを防ぐことができ、長時間に亘って高い点火性能を維持して、機関の連続運転を安定に行なわせることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる点火装置の構成例を示した構成図である。
【図2】図1の点火装置においてCPUが実行する割込みルーチンのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図3】図1の点火装置においてCPUが実行する他の割込みルーチンを示したフローチャートである。
【図4】図1の点火装置においてCPUが実行する更に他の割込みルーチンを示したフローチャートである。
【図5】図1の点火装置の各部の電圧、電流波形を示した波形図である。
【図6】図1の点火装置の点火コイル一次電流と二次電圧と二次放電電流との波形を拡大して模式的に示した波形図である。
【図7】本発明に係わる点火装置の他の構成例を示した構成図である。
【図8】従来の点火装置の構成を示した構成図である。
【図9】図8の各部の電圧、電流波形を示した波形図である。
【図10】図9の点火装置の点火コイル一次電流と二次電圧と二次放電電流との波形を拡大して模式的に示した波形図である。
【符号の説明】
1…点火コイル、2…一次電流制御用スイッチ、3…バッテリ(直流電源)、4…キースイッチ、6…CPU、7…遮断制御用スイッチ、8…信号発電機、TR1 …主トランジスタ、TR3 …補助トランジスタ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine. Ignition internal combustion engine It relates to an ignition device.
[0002]
[Prior art]
As an ignition device for igniting an internal combustion engine, a high voltage for ignition is induced in a secondary coil of an ignition coil by interrupting a primary current flowing through a primary coil of an ignition coil at an ignition position of the engine. A current interruption type device in which an engine is ignited by applying a pressure to a spark plug is often used.
[0003]
In a conventional ignition device of this type, a primary current control switch is connected in series to a primary coil of an ignition coil in which a secondary coil is connected to an ignition plug attached to a cylinder of an internal combustion engine. After the primary current control switch is turned on at an energization start position advanced from the ignition position of the internal combustion engine, a primary current flows from the DC power supply through the primary coil and the primary current control switch of the ignition coil, and then the ignition is performed. The primary current control switch is turned off at the position to cut off the primary current, thereby inducing a high voltage for ignition in the secondary coil of the ignition coil, and applying the high voltage for ignition to the ignition plug attached to the cylinder of the internal combustion engine. To generate a discharge to ignite the internal combustion engine.
[0004]
FIG. 8 shows an example of a conventional ignition device of this type. In FIG. 8, reference numeral 1 denotes an ignition coil having a primary coil 1a and a secondary coil 1b having one end commonly connected, and 2 denotes a primary current control switch. The primary current control switch 2 comprises a main transistor TR1 having a collector-emitter circuit connected in series to the primary coil 1a.
[0005]
Reference numeral 3 denotes a battery as an ignition power supply. The output voltage of the battery 3 is applied to both ends of a series circuit of a primary coil 1a and a primary current control switch 2 through a key switch 4.
[0006]
Reference numeral 5 denotes a power supply circuit to which the output voltage of the battery 3 is inputted through a diode D1. This power supply circuit outputs a constant DC voltage Vcc (5 V in the illustrated example) and a reset signal Vreset when the switch 4 is closed. .
[0007]
Reference numeral 6 denotes a CPU of the microcomputer. A power supply terminal of the microcomputer is supplied with a power supply voltage Vcc from the power supply circuit 5, and a reset terminal is supplied with a reset signal Vreset.
[0008]
Reference numeral 7 denotes a cutoff control switch including a cutoff control transistor TR2 and resistors R1 to R4. The collector and the emitter of the transistor TR2 are connected to the base and the emitter of the main transistor TR1, respectively. The base of the transistor TR2 is connected to the port P1 of the CPU through a resistor R2. When the potential of the boat P1 is set to a high level (non-grounded state), a base current is supplied to the transistor TR2 through the resistor R2. It has become.
[0009]
Reference numeral 8 denotes a signal generator including a rotor 8a that rotates synchronously with the crankshaft of the internal combustion engine and a stator 8b that detects a reluctor 8a1 provided on the rotor 8a and generates a pulse signal. The stator 8b has a well-known structure including an iron core having a magnetic pole portion at the tip facing the reluctor 8a1, a pulsar coil WP wound around the iron core, and a permanent magnet magnetically coupled to the iron core. When the leading edge and the trailing edge of the reluctor 8a1 in the rotational direction are detected, pulse signals Vs1 and Vs2 are generated from the pulser coil wp. When the waveforms of the pulse signals Vs1 and Vs2 generated by the pulsar coil are shown with respect to the rotation angle θ of the crankshaft, the waveforms are as shown in FIG. 9 (A), from the generation of the pulse signal Vs1 to the generation of the pulse signal Vs2. The angle is the polar arc angle (reactor width) θr of the reluctor 8a1. The pulse signals Vs1 and Vs2 are given to the CPU 6 through the waveform shaping circuit 9.
[0010]
In this example, a primary current control switch 2, a cutoff control switch 7, a power supply circuit 5, a diode D1, a CPU 6, and a waveform shaping circuit 9 are arranged in a common exterior and an ECU (electronic control unit) is provided. ) Is configured.
[0011]
The CPU 6 calculates the rotation speed [rpm] of the engine from the generation interval (time) of the pulse signals Vs1 and Vs2, and determines the ignition position of the engine and the energization start position (the current is supplied to the primary coil of the ignition coil) with respect to the calculated rotation speed. (Flowing start position).
[0012]
The CPU 6 also supplies a calculated energization start position and ignition position to an energization timer and an ignition timer (both timers for counting time by counting clock pulses) provided therein when the pulse signal Vs1 is generated. A numerical value is set, and measurement of the energization start position θa and the ignition position θi is started. When the energization timer completes counting the count value giving the energization start position θa (when the energization start position is detected), the potential of the port P1 is set to the ground potential, and the transistor TR2 is turned off.
[0013]
When the transistor TR2 is cut off, a base current is supplied from the battery 3 to the transistor TR1 through the diode D1 and the resistor R3, so that the transistor TR1 conducts, and the primary coil 1a of the ignition coil from the battery 3 and the collector emitter of the transistor TR1. A primary current i1 flows as shown in FIG.
[0014]
Next, the CPU sets the potential of the port P1 to a high level when the ignition timer completes counting of the count value giving the ignition position θi, thereby turning on the transistor TR2. When the transistor TR2 is turned on, the base current of the main transistor TR1 is bypassed from the transistor TR1, so that the transistor TR1 is cut off and the primary current i1 of the ignition coil is cut off as shown in FIG. 9B. Is done. As a result, a high voltage is induced in the primary coil 1a of the ignition coil so that the primary current that has been flowing until then continues to flow. This voltage is further raised to induce a high ignition voltage Vh (see FIG. 9C) in the secondary coil 1b of the ignition coil, and this high ignition voltage is applied to the ignition plug 10 attached to the cylinder of the engine. . As a result, spark discharge occurs in the ignition plug 10 and the engine is ignited. FIG. 9D shows the discharge current id flowing through the secondary coil 1b at this time.
[0015]
Here, assuming that the capacitance of the secondary side of the ignition coil 1 is C2, the spark voltage of the gap of the spark plug is Vs, the glow discharge current is Ig, the glow discharge voltage is Vg, and the discharge duration time is Td, the discharge energy W Is approximately given by the following equation.
[0016]
W = (C2 Vs 2 + Vg Ig Td) / 2 (1)
The discharge duration Td is determined by the inductance (impedance) of the ignition coil, assuming that the discharge gap length of the spark plug is constant and C2, Vs, Vg and Ig are unchanged.
[0017]
FIGS. 10A to 10C respectively show the waveform of the primary current i1 in the conventional ignition device, the waveform of the ignition high voltage Vh induced in the secondary coil of the ignition coil, and the discharge flowing in the secondary coil of the ignition coil. The waveform of the current id is shown with respect to time t. In the figure, Vs is the spark voltage of the discharge gap of the spark plug, Vg is the glow discharge voltage, Ig is the glow discharge current, and Td is the discharge duration.
[0018]
In this type of ignition device, when the spark plug is new and the contacts forming the discharge gap of the spark plug are not worn out, as shown in FIG. 10, the discharge duration is long and high ignition performance can be obtained. However, as the wear of the contacts of the spark plug progresses and the gap length increases, the discharge duration time Td decreases, and the ignition performance decreases.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art An ignition device that ignites an internal combustion engine that drives a device that is continuously operated for a long time, such as a gas heat pump or an engine generator, is required to stably generate an ignition spark over a long period of time.
[0020]
However, in the current interruption type ignition device for an internal combustion engine, the discharge energy is large when the spark plug is new and the contact of the discharge gap is not consumed, and the discharge duration becomes longer than necessary. However, there is a problem in that the use of the spark plug causes the contact point of the spark plug to wear out, the duration of discharge to be shortened, and the ignition performance to deteriorate.
[0021]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to prevent a discharge duration from becoming unnecessarily long, suppress consumption of a contact of a spark plug, and stably generate an ignition spark over a long period of time. Shaped Internal combustion engine ignition device Is to provide.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, A primary current control switch is connected in series to a primary coil of an ignition coil in which a secondary coil is connected to an ignition plug attached to a cylinder of the internal combustion engine, and is advanced from the ignition position of the internal combustion engine. The primary current control switch is turned on at the energization start position, so that the primary current flows from the DC power supply through the primary coil of the ignition coil and the primary current control switch, and then the primary current control switch is turned off at the ignition position. By interrupting the primary current, a high voltage for ignition is induced in the secondary coil of the ignition coil, and the high voltage for ignition is applied to a spark plug attached to a cylinder of the internal combustion engine to discharge with the spark plug. The ignition causes the internal combustion engine to ignite.
[0023]
In the present invention, after the primary current of the ignition coil is cut off at the ignition position, when the set discharge time has elapsed, the primary current control switch is turned on to flow current from the DC power supply to the primary coil of the ignition coil. Performs a discharge stop process that stops the discharge that occurred in the spark plug, stops the discharge that occurred in the spark plug, and shuts off the primary current control switch that was conducting while gradually increasing its internal resistance. Then, the primary current control switch is kept in the cut-off state until the next energization start position.
[0024]
As described above, after the primary current of the ignition coil is interrupted, the primary current control switch is turned on when the set discharge time has elapsed, and the current is passed from the DC power supply to the primary coil of the ignition coil to thereby cause the ignition plug When the discharge that has occurred in step (1) is stopped, the duration of the discharge can be limited, so that the duration of the discharge can be prevented from becoming unnecessarily long. Therefore, it is possible to prevent the discharge gap of the spark plug from being exhausted at an early stage and to reduce the ignition performance, and to maintain the high ignition performance for a long time to stably perform the continuous operation of the engine. .
[0025]
above When performing the ignition method, it is preferable to release the restriction on the discharge duration when the consumption of the spark plug has progressed to some extent.
[0026]
For this purpose, an integrating means for integrating the operating time or the number of ignitions of the internal combustion engine is provided, and when the integrated value obtained by the integrating means is equal to or less than a set value, the time from when the primary current of the ignition coil is cut off at the ignition position is determined. After the set discharge time has elapsed, the primary current control switch is turned on, and a current is passed from the DC power supply to the primary coil of the ignition coil to stop the discharge generated in the ignition plug. The primary current control switch is shifted from the conduction state to the interruption state while gradually increasing its internal resistance, and the primary current control switch is kept in the interruption state until the next energization start position, and the integrated value is set to the set value. If the ignition current exceeds the limit, the primary current control switch must be turned off at the ignition position to shut off the primary current of the ignition coil, and then the discharge stop process shall be performed. Ku, so as to hold the primary current control switch to the next energization start position to the blocking state.
[0027]
As described above, when the operating time or the number of ignitions of the internal combustion engine is integrated and the restriction on the discharge duration is released when the integrated value reaches the set value, the discharge gap of the spark plug is consumed to some extent. When the ignition performance is reduced, the discharge duration can be extended to recover the ignition performance, so that the operable time of the internal combustion engine can be further extended.
[0028]
Implement the above ignition method Of the present invention The igniter includes a DC voltage across a series circuit of an ignition coil, a main transistor having a collector-emitter circuit connected in series to a primary coil of the ignition coil, and a collector-emitter circuit of the primary coil and the main transistor. And an ignition control unit that controls the main transistor to be in a conductive state at an energization start position advanced from the ignition position of the internal combustion engine, and to shut off the main transistor at the ignition position. .
[0029]
According to the present invention, the ignition control unit includes an auxiliary transistor provided so as to allow a base current to flow from the DC power supply to the main transistor when in the conductive state, and a base current of the main transistor when in the conductive state. A shutoff control switch provided to bypass the main transistor to turn off the main transistor; an integrating means for integrating the operating time or the number of ignitions of the internal combustion engine; and a position advanced from the ignition position of the internal combustion engine. Auxiliary transistor driving means for turning on the auxiliary transistor when an energization start position defined in the above is detected, and a shutoff control switch which supplies a drive signal to a shutoff control switch when an ignition position of the internal combustion engine is detected. An ignition cut-off control switch driving means for turning on and off the internal combustion engine when the integrated value obtained from the integrating means is equal to or less than a set value. Discharge time measurement means for starting the measurement of the discharge time set in the discharge time measurement timer at the ignition position of the seki, and when the integrated value obtained from the integration means is equal to or less than the set value, the discharge time measurement means When the measurement is completed, the cutoff control switch is set to the cutoff state, and when the integrated value exceeds the set value, the cutoff control switch is set to the cutoff position at a position delayed from the position where the discharge time measuring means completes the measurement of the discharge time. A switch control means for shut-off control at the end of discharge, and a base time given to the auxiliary transistor from a position further delayed than a position at which the discharge time measurement timer completes the measurement of the discharge time. A configuration including auxiliary transistor cutoff control means for controlling the auxiliary transistor to be turned off at a position sufficiently advanced from the energization start position; That.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of the configuration of an internal combustion engine ignition device according to the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals as in FIG. 8 denote the same parts as those in the conventional ignition device shown in FIG. It is.
[0031]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an ignition coil having a primary coil 1a and a secondary coil 1b having one end commonly connected, and 2 denotes a primary current control switch composed of an NPN-type main transistor TR1 having an emitter grounded. The collector-emitter circuit is connected in series with the primary coil 1a of the ignition coil.
[0032]
Reference numeral 3 denotes a battery as an ignition power source. The output voltage of the battery 3 is applied to both ends of a series circuit of a primary coil 1a and a primary current control switch 2 through a key switch 4.
[0033]
Reference numeral 5 denotes a power supply circuit to which the output voltage of the battery 3 is input through the diode D1. Reference numeral 6 denotes a microcomputer CPU. A constant DC voltage Vcc obtained from the power supply circuit 5 is supplied to a power supply terminal of the CPU 6. The power supply circuit 5 also outputs a reset signal Vreset when the key switch 4 is closed. It is provided to a reset terminal of the CPU 6. The CPU 6 initializes each unit when a reset signal Vreset is given from the power supply circuit.
[0034]
Reference numeral 7 denotes an NPN-type cut-off control switch comprising a cut-off control transistor TR2 and resistors R1 to R4. The collector and the emitter of the transistor TR2 are connected to the base and the emitter of the main transistor TR1, respectively. The base of the transistor TR2 is connected to the port P1 of the CPU through the resistor R2. When the potential of the boat P1 is set to a high level (non-ground state), the base of the transistor TR2 is supplied to the transistor TR2 to generate a base current. TR2 is turned on.
[0035]
Reference numeral 8 denotes a signal generator provided for obtaining rotation information of the internal combustion engine. The signal generator includes a rotor 8a that rotates synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine, and a rotation direction of a reluctor 8a1 provided on the rotor 8a. And a stator 8b for detecting the leading edge and the trailing edge of each of them to generate a first pulse signal Vs1 and a second pulse signal Vs2. The first and second pulse signals Vs1 and Vs2 obtained from the signal generator 8 are input to the CPU 6 through the waveform shaping circuit 9. In this example, the first pulse signal Vs1 at the reference position .theta.1 set at a position sufficiently advanced from the rotational angle position of the crankshaft corresponding to the top dead center of the engine (hereinafter simply referred to as "top dead center position"). And a signal generator 8 is provided to generate a second pulse signal Vs2 near the top dead center of the engine.
[0036]
The CPU 6 is provided with a timer and the like in addition to the ROM and the RAM. In the illustrated example, the EEPROM 11 is further connected to the CPU 6.
[0037]
The collector of an auxiliary transistor TR3 comprising a PNP transistor is connected to the base of the main transistor TR1 through a resistor R3, and the emitter of the transistor TR3 is connected to the cathode of a diode D1 whose anode is connected to the positive terminal of the battery 3 through a key switch 4. ing.
[0038]
The base of the auxiliary transistor TR3 is connected to the collector of the NPN transistor TR4 whose emitter is grounded through resistors R5 and R6, and a capacitor C1 is connected between the emitter of the transistor TR3 and the node between the resistors R5 and R6.
[0039]
The base of the transistor TR4 is connected to the port P2 of the CPU 6 through a resistor R7. Resistors R8 and R9 are connected between the base of the transistor TR4 and ground, and between the port P2 and ground, respectively.
[0040]
In the example shown in FIG. 1, a circuit for charging the capacitor C1 is constituted by the battery 3, the key switch 4, the diode D1, the capacitor C1, the resistor R6, the collector-emitter circuit of the transistor TR4, and the battery 3. When the transistor TR3 is turned off, the base current of the transistor TR3 is temporarily reduced to gradually turn off the transistor TR3 by the capacitor C1-emitter-base circuit of the transistor TR3, the resistor R5, and the capacitor C1. An auxiliary transistor cutoff control circuit is configured.
[0041]
In the ignition device shown in FIG. 1, before the primary coil of the ignition coil is energized, both the ports 1 and 2 of the CPU 6 are at the ground potential (state of “0”).
[0042]
When the crankshaft of the engine rotates, the signal generator 8 generates a first pulse signal Vs1 and a second pulse signal Vs2 as shown in FIG. The CPU 6 calculates the rotation speed [rpm] of the engine from the generation interval (time) of these pulse signals Vs1 and Vs2, and determines the power supply start position θa at which power supply to the primary coil of the ignition coil is started with respect to the calculated rotation speed. And the ignition position (position at which the primary current of the ignition coil is cut off) θi. These positions are calculated in the form of the time required for the engine to rotate from the reference position θ1 at which the first pulse signal Vs1 is generated to each position (count value of the clock pulse).
[0043]
The CPU 6 measures the energization start position θa and the ignition position θi by setting the calculated energization start position and ignition position calculated values in the energization timer and the ignition timer when the first pulse signal Vs1 is generated. To start. When the energization timer measures (detects) the energization start position .theta.a, the CPU sets the potential of the port P2 to a high level (state "1") to turn on the transistor TR4, thereby turning on the auxiliary transistor TR3. .
[0044]
When the transistor TR3 is turned on, the main transistor TR1 is turned on, so that a primary current i1 (FIG. 5B) flows from the battery 3 through the primary coil 1a of the ignition coil and the main transistor TR1. When the transistor TR4 is turned on, the capacitor C1 is charged to the polarity shown by the voltage of the battery 3.
[0045]
Next, the CPU 6 sets the potential of the port P1 to a high level (state of "1") while keeping the potential of the port P2 at a high level when the ignition timer measures the ignition position .theta.i, thereby turning on the transistor TR2. Then, the main transistor TR1 is turned off. When the main transistor TR1 is turned off, the primary current i1 of the ignition coil is cut off as shown in FIG. 5B, so that the ignition high voltage Vh (see FIG. 5C) is induced in the secondary coil 1b of the ignition coil. The ignition high voltage is applied to the ignition plug 10 attached to the cylinder of the engine. As a result, spark discharge occurs in the ignition plug 10 and the engine is ignited. At this time, a discharge current id flows through the secondary coil 1b of the ignition coil as shown in FIG.
[0046]
In the present invention, if the discharge duration at the time of ignition is limited to a set time Td1 shorter than the discharge duration Td (see FIG. 10) when the discharge state is naturally left, the energization timer is set at the ignition position. The time Td1 is set, and the measurement of the set time Td1 is started. Then, the potential of the port 1 of the CPU is set to the ground potential at the rotation angle position θb when the energization timer measures the set time Td1. As a result, the transistor TR2 is turned off, the main transistor TR1 is turned on again, and the power supply from the battery 3 to the primary coil of the ignition coil is restarted at the rotation angle position θb as shown in FIG. 5B. When the energization of the primary coil of the ignition coil is restarted, a voltage having a polarity preventing the increase of the primary current i1 is induced in the primary coil 1a, and this voltage is boosted and appears in the secondary coil 1b. Therefore, energization of the discharge current id flowing through the secondary coil 1b and the ignition plug 10 is prevented, and the discharge generated in the ignition plug 10 is stopped. By these operations, the discharge duration time is limited to the set time Td1. After the discharge at the spark plug is stopped in this manner, the potential of the port P2 of the CPU 6 is changed to the ground potential ("0") at the rotation angle position .theta.2 where the second pulse signal Vs2 generated by the signal generator is detected. State). When the potential of the port P2 of the CPU 6 is lowered, the transistor TR4 is turned off. At this time, the electric charge of the capacitor C1 is discharged through the space between the emitter and the base of the transistor TR3 and the resistor R5. Since this discharge current is gradually attenuated by a time constant determined by the capacitance of the capacitor C1 and the resistance of the resistor R5, the transistor TR3 is turned off while gradually increasing the internal resistance between its emitter and collector. Transition. Since the base current of the main transistor TR1 gradually decreases while the transistor TR3 shifts to the cutoff state, the main transistor TR1 shifts to the cutoff state while gradually increasing the internal resistance between its collector and emitter. Accordingly, the primary current i1 of the ignition coil is gradually reduced as shown in FIG. 5B, and the primary current i1 becomes zero without inducing a high voltage in the secondary coil of the ignition coil.
[0047]
FIGS. 6A to 6C schematically show enlarged waveforms of the primary current i1, the secondary voltage Vh and the secondary discharge current id of the ignition coil, respectively. In these figures, Vs denotes the ignition plug. , Is is a spark discharge current, Vg is a glow discharge voltage, and Ig is a glow discharge current.
[0048]
When the discharge duration is limited to the set time Td1 (<Td) as in the present invention, compared to the case where the discharge time is not limited, the discharge corresponding to the area of the hatched portion in FIG. Energy is reduced. As a result, wear of the contacts forming the discharge gap of the spark plug is suppressed, and the life of the spark plug is extended.
[0049]
When the ignition method of the present invention is applied, it is preferable to release the restriction on the discharge duration time when the wear of the contacts of the ignition plug has advanced considerably. For this purpose, for example, an integrating means for integrating the number of ignitions or the operating time (operating time) is provided, and the integrated value of the number of ignitions or the operating time by the integrating means is stored in the EEPROM 11, and the integrated value is set to a set value. Is exceeded, it is determined that the wear of the contacts of the ignition plug is considerably advanced, and the restriction on the discharge duration time may be released. In this case, the set value of the number of ignitions or the integrated value of the operation time is experimentally determined.
[0050]
FIGS. 2 to 4 are flowcharts showing an algorithm of a main part of a program executed by the CPU 6 in the above-described ignition device. FIG. 2 shows an interrupt routine executed when the ignition timer measures the calculated ignition position, and FIG. 3 shows an interrupt routine executed when the energization timer measures the set value Td1 of the discharge duration. ing. FIG. 4 shows an interrupt routine executed when the signal generator generates the second pulse signal Vs2.
[0051]
When the ignition timer measures the ignition position at the angle θi shown in FIG. 5 or FIG. 6, step 1 in FIG. 2 is executed, and the integrated value Ts of the operation time of the internal combustion engine is compared with the set value α. As a result, when the integrated value Ts is equal to or smaller than the set value α (when the contact of the spark plug has not been consumed so much), the process proceeds to step 2 and the set value Td1 of the discharge duration is set in the energization timer. The timer starts measuring Td1. Next, at step 3, the port P1 of the CPU is changed from "0" to "1", and the process returns to the main routine (not shown).
[0052]
When the energization timer measures the set value Td1 of the discharge continuation time at the position of the angle θb in FIG. 5 or 6, the interrupt routine in FIG. 3 is executed. In this interrupt routine, the port P1 of the CPU is changed from "1" to "0", and then the process returns to the main routine.
[0053]
Thereafter, when the signal generator generates the second pulse signal Vs2 at the position of the angle θ2 in FIG. 5 or FIG. 6, the interrupt routine in FIG. 4 is executed, and the port P1 of the CPU changes from “1” to “0”. Let me do.
[0054]
In the above example, the position θ2 at which the second pulse signal Vs2 is generated depends on the secondary discharge current of the ignition coil when the ignition is performed at the most retarded position near the top dead center position of the engine at a low speed of the engine. Is set to a position where the image disappears naturally or a position further retarded from that position.
[0055]
In a main routine (not shown), the calculation of the rotation speed of the internal combustion engine, the calculation of the ignition position with respect to the calculated rotation speed, the calculation of the energization start position, and the like are performed.
[0056]
In the above example, the process of setting the potential of the port P2 to a high level when the energization timer detects the energization start position θa, and the energization determined at a position advanced from the ignition position of the internal combustion engine by the transistor TR4. Auxiliary transistor driving means for turning on the auxiliary transistor TR3 when the start position is detected is realized.
[0057]
When the ignition timer measures the ignition position, the process of setting the potential of the port P1 of the CPU to a high level state (step 3 in FIG. 2) allows the shut-off control switch 7 to detect the ignition position of the internal combustion engine. The ignition-time cut-off control switch driving means for supplying a drive signal to the switch to turn on the cut-off control switch is realized.
[0058]
Further, according to an energization timer provided in the CPU and steps 1 and 2 in FIG. 2, when the integrated value obtained from the integrating means is equal to or smaller than the set value, the discharge time set at the ignition position of the internal combustion engine is reduced. A discharge time measuring means for starting the measurement is realized.
[0059]
When the integrated value obtained from the integrating means is equal to or less than the set value, the discharging time measuring means measures the set discharging time by the steps 1 and 2 of FIG. 2 and the interrupt routine of FIGS. When completed, the cutoff control switch is turned off, and when the integrated value exceeds the set value, the cutoff control switch is cut off at a position later than the position where the discharge time measuring means completes the set discharge time measurement. A switch control means for shutoff control at the end of discharge to be in a state is realized.
[0060]
Further, the interrupt routine shown in FIG. 4, the capacitor C1 and its discharge circuit, and the discharge time measurement timer complete the measurement of the discharge time set by the discharge time measurement timer (the position .theta.b in FIG. 5). Thus, the auxiliary transistor cutoff control means for gradually reducing the base current applied to the auxiliary transistor TR3 and turning off the auxiliary transistor at a position sufficiently advanced from the energization start position is realized.
[0061]
In the above example, after the set value Td1 of the discharge duration is measured, when the second pulse signal Vs2 is generated at the position of the angle θ2, the potential of the port 2 of the CPU is lowered to gradually turn on the auxiliary transistor TR3. Although the state is shifted to the cutoff state, the potential of the port 2 of the CPU is reduced when the timer without the CPU measures a predetermined time (for example, 1 msec) after the set value Td1 of the discharge duration time is measured. Thus, the auxiliary transistor TR3 may be gradually turned off.
[0062]
In the above example, the capacitor C1 and the discharging resistor R5 are connected between the emitter and the base of the auxiliary transistor TR3 so that the transistor TR3 is gradually turned off by discharging the capacitor C1, but the transistor TR3 is gradually turned off. The means for turning off the power supply is not limited to the above example.
[0063]
In the example shown in FIG. 2, the timing at which the contacts of the spark plug are worn out is determined from the integrated value Ts of the engine operating time. You may make it.
[0064]
FIG. 7 shows another example of the configuration of the ignition device according to the present invention. In this example, the output voltage Vcc of the power supply circuit 5 is applied to ports P3 and P4 of the CPU through resistors R11 and R12, respectively. And switches SW1 and SW2 are connected between P4 and P4 and ground, respectively.
[0065]
In this example, a switching command is given to the CPU 6 by turning on and off the switches SW1 and SW2, thereby switching the set value Td1 of the discharge continuation time, the integrated value of the engine operating time or the integrated value of the number of ignitions (stored in the EEPROM). Reset) can be performed. With this configuration, depending on the state of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine, the set value Td1 of the discharge duration is switched or the spark plug is replaced when the spark plug is replaced, depending on the combination of the states of the switches SW1 and SW2. Or the integrated value for determining the life of the battery can be reset.
[0066]
In general, when the air-fuel mixture is rich, sufficient ignition performance can be obtained even when the discharge duration is shortened. However, when the air-fuel mixture is lean (lean), the discharge duration is lengthened. It is desirable.
[0067]
In the above description, the configuration of the ignition method and the ignition device is shown for a single cylinder. However, it goes without saying that the present invention can be applied to the ignition method and the ignition device for a multi-cylinder internal combustion engine.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, after the primary current of the ignition coil is cut off, the primary current control switch is turned on when the set discharge time has elapsed, and the current is supplied from the DC power supply to the primary coil of the ignition coil. The discharge generated in the ignition plug is stopped by flowing the electric current, so that the discharge duration can be limited to prevent the discharge duration from becoming unnecessarily long. Therefore, it is possible to prevent the discharge gap of the spark plug from being exhausted early and to reduce the ignition performance, and to maintain the high ignition performance for a long time to stably perform the continuous operation of the engine. There are advantages.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of an ignition device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an algorithm of an interrupt routine executed by a CPU in the ignition device of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing another interrupt routine executed by the CPU in the ignition device of FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart showing yet another interrupt routine executed by the CPU in the ignition device of FIG. 1;
FIG. 5 is a waveform diagram showing voltage and current waveforms of respective parts of the ignition device of FIG. 1;
FIG. 6 is an enlarged waveform diagram schematically showing waveforms of an ignition coil primary current, a secondary voltage, and a secondary discharge current of the ignition device of FIG. 1;
FIG. 7 is a configuration diagram showing another configuration example of the ignition device according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional ignition device.
FIG. 9 is a waveform diagram showing voltage and current waveforms of respective parts in FIG.
10 is an enlarged waveform diagram schematically showing waveforms of an ignition coil primary current, a secondary voltage, and a secondary discharge current of the ignition device of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ignition coil, 2 ... Switch for primary current control, 3 ... Battery (DC power supply), 4 ... Key switch, 6 ... CPU, 7 ... Switch for cutoff control, 8 ... Signal generator, TR1 ... Main transistor, TR3 ... Auxiliary transistor.

Claims (1)

点火コイルと、前記点火コイルの一次コイルに対してコレクタエミッタ間回路が直列に接続された主トランジスタと、前記一次コイルと主トランジスタのコレクタエミッタ間回路との直列回路の両端に直流電圧を印加する直流電源と、内燃機関の点火位置よりも進角した通電開始位置で前記主トランジスタを導通状態にし、前記点火位置で前記主トランジスタを遮断状態にするように制御する点火制御部とを備えた内燃機関点火装置において、A DC voltage is applied to both ends of a series circuit of an ignition coil, a main transistor having a collector-emitter circuit connected in series to a primary coil of the ignition coil, and a series circuit of the primary coil and a collector-emitter circuit of the main transistor. An internal combustion engine comprising: a DC power supply; and an ignition control unit configured to control the main transistor to be in a conductive state at an energization start position advanced from an ignition position of the internal combustion engine and to set the main transistor to a cutoff state at the ignition position. In the engine ignition device,
前記点火制御部は、  The ignition control unit includes:
導通状態にあるときに前記直流電源から前記主トランジスタにベース電流を流すように設けられた補助トランジスタと、  An auxiliary transistor provided to allow a base current to flow from the DC power supply to the main transistor when in a conductive state;
導通状態にあるときに前記主トランジスタのベース電流を該主トランジスタから側路して該主トランジスタを遮断状態にするように設けられた遮断制御用スイッチと、  A cutoff control switch provided so as to bypass the main transistor by cutting off the main transistor by bypassing the base current of the main transistor from the main transistor when in a conductive state;
前記内燃機関の運転時間または点火回数を積算する積算手段と、  Integrating means for integrating the operating time or the number of ignitions of the internal combustion engine,
前記内燃機関の点火位置よりも進角した位置に定められた通電開始位置が検出された時に前記補助トランジスタを導通状態にする補助トランジスタ駆動手段と、  Auxiliary transistor driving means for turning on the auxiliary transistor when an energization start position determined at a position advanced from the ignition position of the internal combustion engine is detected,
前記内燃機関の点火位置が検出された時に前記遮断制御用スイッチに駆動信号を与えて該遮断制御用スイッチを導通させる点火時遮断制御用スイッチ駆動手段と、  Ignition-time cut-off control switch driving means for supplying a drive signal to the cut-off control switch when the ignition position of the internal combustion engine is detected, thereby turning on the cut-off control switch;
前記積算手段から得られる積算値が設定値以下であるときに、前記内燃機関の点火位置で設定された放電時間の計測を開始させる放電時間計測手段と、  When the integrated value obtained from the integrating means is equal to or less than a set value, a discharge time measuring means for starting measurement of a discharge time set at an ignition position of the internal combustion engine,
前記積算手段から得られる積算値が設定値以下であるときには、前記放電時間計測手段が前記設定された放電時間の計測を完了した時に前記遮断制御用スイッチを遮断状態にし、前記積算値が設定値を超えているときには前記放電時間計測手段が前記設定された放電時間の計測を完了する位置よりも遅れた位置で前記遮断制御用スイッチを遮断状態にする放電終了時遮断制御用スイッチ制御手段と、 前記放電時間計測用タイマが前記設定された放電時間の計測を完了する位置よりも更に遅れた位置から前記補助トランジスタに与えるベース電流を徐々に減少させて前記通電開始位置よりも十分に進んだ位置で該補助トランジスタを遮断状態にするように制御する補助トランジスタ遮断制御手段と、  When the integrated value obtained from the integrating means is equal to or less than a set value, when the discharge time measuring means completes the measurement of the set discharge time, the cutoff control switch is turned off, and the integrated value is set. When the discharge time is exceeded, the discharge time cut-off control switch control means for turning off the cut-off control switch at a position delayed from the position at which the discharge time measurement means completes the set discharge time measurement, A position where the base current applied to the auxiliary transistor is gradually reduced from a position further delayed than a position where the discharge time measurement timer completes the measurement of the set discharge time, and a position sufficiently advanced from the energization start position. An auxiliary transistor cutoff control means for controlling the auxiliary transistor to be in a cutoff state,
を具備したことを特徴とする内燃機関点火装置。  An ignition device for an internal combustion engine, comprising:
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