JP4358398B2 - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【０００６】
また、点火プラグの火花放電で消費される火花放電エネルギＷ２は、［数２］で表すことができる。なお、Ｃ_F は二次巻線が接続される回路の浮遊容量であり、Ｖ２は二次巻線の両端に発生する点火用高電圧であり、ｋは係数である。そして、Ｃ_F は点火プラグの電極間の浮遊容量とほぼ等しく、点火用高電圧Ｖ２は点火プラグの電極間電圧とほぼ等しい値を示す。
【０００７】
【数２】

【０００８】
次に、火花放電エネルギＷ２は、点火コイルに蓄積された磁束エネルギＷ１から供給されており、磁束エネルギＷ１のすべてが火花放電エネルギＷ２として消費されたときに、点火プラグの電極間に発生する電極間電圧（点火用高電圧Ｖ２）は、最大値を示すことになる。このとき、［数１］におけるＷ１および［数２］におけるＷ２はそれぞれ等しい値となり、Ｌ１，Ｃ_F ，ｋが一定値であるとしてＶ２について整理すると、［数３］に示すようになり、点火用高電圧Ｖ２は、通電遮断時の一次電流Ｉ１に比例することが判る。
【０００９】
【数３】

【００１０】
他方、電源装置とともに閉ループを形成した一次巻線を流れる一次電流Ｉ１は、［数４］のように表すことができる。
【００１１】
【数４】

【００１２】
なお、Ｅは電源装置が出力する電源電圧であり、ｔは一次電流通電時間であり、Ｒ１は一次巻線の巻線抵抗であり、τは閉ループ回路のＬ１とＲ１で定まる時定数（＝Ｌ１／Ｒ１）である。このとき、Ｌ１およびＲ１が一定であれば、［数３］と［数４］から、点火用高電圧Ｖ２は、電源電圧Ｅおよび一次電流通電時間ｔにより定まることになる。
【００１３】
そして、上記従来の電流遮断型の内燃機関用点火装置では、一般に電源電圧として定電圧（例えば１２（ｖ））を電源電圧として出力する直流電源装置を用いることから、［数４］における電源電圧Ｅを一定と考えることができ、一次電流通電時間ｔを変化させることで、点火コイルに蓄積される磁束エネルギを変化させることができる。このため、上記従来の内燃機関用点火装置では、火花放電が発生可能な点火用高電圧を確保するために、一次電流通電時間ｔを十分に長く設定することで、火花放電の発生に必要な磁束エネルギを点火コイルに蓄積できるように構成されている。
【００１４】
しかし、上記従来の内燃機関用点火装置においては、点火コイルの一次巻線に印加される電圧を厳密に一定値に維持することは難しく、この印加電圧が変動することで点火コイルに蓄積される磁束エネルギが変化して、一次電流の通電遮断時に発生する点火用高電圧の電圧値が変動してしまう虞がある。つまり、内燃機関に備えられた直流電源装置では、例えば、内燃機関の始動時や発電機のトラブルなどの影響によって、出力される電源電圧が定格値よりも低下し、点火コイルに十分な磁束エネルギを蓄積できなくなり点火用高電圧の電圧値が低下してしまい、火花放電を発生できす失火を招く虞がある。
【００１５】
また、例えば、電源電圧が定格値よりも高くなると、一次巻線に流れる一次電流の電流値が大きくなり、この一次電流の通電・遮断を制御するために一次巻線と接続されるスイッチング素子に過剰な電流が流れることになる。このため、スイッチ素子としてトランジスタを用いた内燃機関用点火装置では、トランジスタの発熱量が増大してしまい、トランジスタへの負担が大きくなって寿命が短くなるか、あるいは、トランジスタが破壊されてしまうことがある。
【００１６】
こうした電源電圧の変動により発生する問題に対して、特開平１１−２４１６７０号公報に記載された内燃機関用点火装置が提案されており、この点火装置には、一次電流の通電・遮断を制御するためのトランジスタ（主制御トランジスタ）とは別に、直流電源装置と一次巻線との間に一次電流制御用スイッチが設けられている。そして、一次電流制御用スイッチのオン・オフ状態（スイッチング駆動）を制御して、一次電流をほぼ一定に保つよう制御している。これにより、電源電圧の変動が発生した場合でも、点火コイルに蓄積される磁束エネルギをほぼ一定に維持することができ、主制御トランジスタからの発熱や失火の発生を抑制している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報による内燃機関用点火装置においては、一次電流制御用スイッチには主制御トランジスタと同じ大きさの電流が流れることから、一次電流制御スイッチとして容量の大きいスイッチング素子を使用する必要があり、点火装置のコストが高くなるという問題がある。つまり、半導体素子からなるスイッチング素子は、大電流に耐えられるものほど（容量が大きいものほど）高価になるために、一次電流制御用スイッチを設けるにあたりコスト的な問題が生じてしまう。
【００１８】
また、一般に、トランジスタの電流増幅率ｈ_FEは５〜２０程度であることを考慮すると、上記公報技術における一次電流制御用スイッチとしては電流増幅率ｈ_FE＝２０のトランジスタを用いる必要があり、１０［Ａ］の一次電流を流す場合には、５００［ｍＡ］のベース電流をそのトランジスタに流す必要がある。このため、一次電流制御用スイッチとしてのトランジスタをスイッチング駆動するために別途設けられるトランジスタについても、比較的大きな電流に耐えることができる大容量のものを使用する必要があり、さらにコストが高くなってしまう。
【００１９】
これに対して、一次電流制御用スイッチとして、電流駆動のトランジスタではなく電圧駆動のＦＥＴを用いることで、一次電流制御スイッチを駆動するためのスイッチとして、大容量のものを使用する必要がなくなる。
しかし、電源電圧の電位が直接印加される一次電流制御スイッチとしてｎチャネルのＦＥＴを用いる場合、ＦＥＴをオン状態（短絡状態）にするためには、ゲート信号に電源電圧の電位よりもさらに高い電位を印加する必要がある。そして、こうした高電位を発生させるためには、例えば、電圧昇圧装置を設けると良いが、電圧昇圧装置は高価であるためコストが高くなってしまう。
【００２０】
これに対して、ゲートへの入力信号が低電位となるときにＯＮ状態となるｐチャネルのＦＥＴを用いることで、電圧昇圧装置を用いる必要は無くなるが、ｐチャネルのＦＥＴは、ｎチャネルのＦＥＴに比べて高価であることから、この場合もコストの上昇を招いてしまう。
【００２１】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、点火コイルの一次巻線に印加される電圧の変動に依らず点火コイルに蓄積させる磁束エネルギを一定に維持することができる内燃機関用点火装置を、高価なトランジスタやＦＥＴといったスイッチング素子を用いることなく安価に提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、直流電源装置と、この直流電源装置により電源電圧が印加されることで一次電流が流れる一次巻線と、内燃機関に装着された点火プラグと閉ループを形成する二次巻線とを有する点火コイルと、一次巻線および直流電源装置と共に閉ループを形成し、一次巻線に流れる一次電流を通電、遮断するためのスイッチング手段と、内燃機関の運転状態に応じて点火指令信号を出力してスイッチング手段のスイッチング駆動を行うことにより、一次巻線に流れる一次電流を通電、遮断して二次巻線に点火用高電圧を発生させ、点火プラグに火花放電を発生させる点火制御手段と、を備えた内燃機関用点火装置であって、直流電源装置から出力される電源電圧値を検出する電源電圧検出手段と、電源電圧検出手段により検出された電源電圧値に基づき一次巻線への通電開始を遅らせるための通電開始遅延時間を設定すると共に、点火制御手段による一次巻線への通電開始時期を通電開始遅延時間だけ遅らせる通電開始時期遅延手段と、を備え、通電開始時期遅延手段は、点火指令信号を出力する点火制御手段とは別の制御機器として設けられ、通電開始時期遅延手段は、点火制御手段による通電開始時期から通電開始遅延時間が経過するまでの間、スイッチング手段に入力される点火指令信号の状態をスイッチング手段が開放状態となるように強制的に加工し、スイッチング手段の開放状態を維持することで、一次巻線への通電開始時期を遅らせること、を特徴とする内燃機関用点火装置である。
【００２３】
つまり、本発明の内燃機関用点火装置では、内燃機関の運転状態に応じて出力される点火指令信号が出力された時に単に一次巻線への通電を開始するのではなく、点火制御手段による通電開始時期から通電開始遅延時間だけ遅延させた時期に通電を開始するように、一次巻線への通電開始時期を遅延させる制御を行っている点が着目すべき点である。なお、このような通電開始時期の遅延制御は、通電開始時期遅延手段を備えることで実現している。
【００２４】
そして、通電開始時期遅延手段は、電源装置が出力する電源電圧値に基づいて通電開始遅延時間を設定して、点火制御手段による通電開始時期から通電開始遅延時間だけ遅らせた時期を、一次巻線への通電開始時期とするよう動作する。
こうした通電開始時期遅延手段を実現するには、点火制御手段による点火指令信号の制御に拘わらず、スイッチング手段を開放状態（オフ状態）に強制的に維持できればよく、例えば、スイッチング手段に入力される点火指令信号の状態を、スイッチング手段が開放状態となるように強制的に維持するとよい。そして、スイッチング手段を短絡状態（オン状態）にするために点火制御手段から点火指令信号が出力されてから、通電開始遅延時間が経過するまでの間、通電開始時期遅延手段は、点火指令信号の状態をスイッチング手段が開放状態となる状態に強制的に加工するのである。
【００２５】
これにより、通電開始時期遅延手段による加工後の点火指令信号（以下、加工後点火指令信号と呼ぶ）がスイッチング手段に入力されることにより、スイッチング手段は点火制御手段から制御することができなくなり、点火制御手段による通電開始時期に一次巻線への通電が行われなくなる。
【００２６】
そして、通電開始遅延時間が経過した後に、通電開始時期遅延手段がスイッチング手段に入力される点火指令信号の強制的な制御を停止すると、スイッチング手段は点火制御手段によって制御可能となり、スイッチング手段は、点火制御手段による制御に基づき短絡状態（オン状態）となる。これにより、一次巻線への通電が開始されることになり、点火制御手段によって決定された通電開始時期から通電開始遅延時間が経過した後に、一次巻線への通電開始時期を遅延させることができる。
【００２７】
このとき、通電開始時期遅延手段は、電源電圧検出手段により検出される電源電圧値に応じて通電開始遅延時間を設定することから、電源電圧が変動した場合でも、点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に維持できるように通電開始遅延時間を設定することが可能となる。
【００２８】
したがって、本発明（請求項１）の内燃機関用点火装置によれば、高価なトランジスタやＦＥＴといったスイッチング素子を使用することなく点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に維持することができ、失火の発生やスイッチング素子における発熱量の増大を抑制できる内燃機関用点火装置を安価に実現することができる。
【００２９】
なお、通電開始時期遅延手段は、一次巻線への通電開始時期のみを制御するものであり、一次電流の遮断時期、つまり点火時期を変更することはなく、点火時期は点火制御手段によって決定されるため、通電開始時期遅延手段を設けたことにより、点火時期に影響が及ぶことはない。
【００３０】
また、何らかの原因により、通電開始時期遅延手段が正常に動作できない状態となっても、通電開始遅延時間が０［sec ］となる場合と等しい状態で、点火制御手段によってスイッチング手段が制御されるので、一次電流の通電および遮断は継続的に行うことができ、ひいては内燃機関の運転を継続することが可能である。
ところで、前述の点火制御手段は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよび入出力ポート等を主要部とするマイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）からなる内燃機関制御用の電子制御装置の内部処理により実現することが一般的である。そして、近年の電子制御装置では、点火制御のみならず、内燃機関各部に設けられたセンサ（例えばクランク角センサ等）からの入力に基づき、燃料噴射量，空燃比，燃料噴射時期等の多くの制御処理を実行しており、電子制御装置における内部処理の負荷はかなり高くなっている。このため、上述の通電開始時期遅延手段を、電子制御装置における内部処理により実現する場合、処理負荷が上昇して装置自体の許容範囲を超えてしまい、各制御処理を正常に実行することができなくなる虞がある。
そこで、本発明のように、通電開始時期遅延手段は、点火指令信号を出力する点火制御手段とは別の制御機器として設けられるとよい。
つまり、通電開始時期遅延手段としての処理を実行するための制御機器を、点火制御手段（一般には、内燃機関制御用の電子制御装置）とは独立した形態で設けることで、点火制御手段にて通電開始時期を遅延させるための処理を実行する必要がなくなり、点火制御手段（電子制御装置）の処理負荷を上昇させることがない。なお、制御機器は、マイコンあるいは抵抗素子や容量素子などからなる電気回路などを用いて構成することができる。
一方、点火指令信号を出力する点火制御手段（電子制御装置）として処理能力の高いマイコンを用いれば、通電開始時期遅延手段を他の制御処理とともに１つのマイコンにて処理することが可能となる。しかし、点火制御手段（電子制御装置）を構成するマイコンは、設計時に必要十分の容量およびポート数（端子数）のものを選定するため、既存のものに対して当該制御機能を付加する際には、ソフトウェア処理の追加のみならず、容量およびボート数を含めてマイコン自体を基本部分から設計する必要がある。この場合には、多大な開発費を費やすことになってしまう。
そこで、本発明のように、通電開始時期遅延手段を点火制御手段から独立した制御機器で実行するように内燃機関用点火装置を構成すれば、現在生産されている既存の内燃機関用点火装置に対して、通電開始時期遅延手段としての制御機器を追加することで、通電開始時期を遅延させる機能を有する内燃機関用点火装置を実現できる。
このため、既存の点火制御手段（電子制御装置）の設計変更をすることなく、前述の電源電圧の変動に影響されずに点火コイルへの蓄積エネルギをほぼ一定に維持できる本内燃機関用点火装置を安価にかつ簡易的に実現することができる。また、点火装置の構成部品のほとんどを流用できることから、特に量産型の内燃機関に対して本内燃機関用点火装置の構成を適用すれば、少量生産の内燃機関に適用した場合に比べて、生産量全体として節約可能なコストが大きくなるため、コスト節約の効果がより一層大きくなる。
なお、通電開始時期遅延手段としての処理を実行するためのマイコンとしては、演算能力が４〜８［bit ］で、最低８［bit ］程度のＡ／Ｄコンバータと、２つの入力ポートおよび１つの出力ポートと、を備えているマイコンであれば当機能を実現することができる。そして、こうしたレベルのマイコンは大容量のトランジスタに比べて低価格であることから、当該内燃機関用点火装置を安価に実現することができる。
【００３１】
そして、前述の通電開始時期遅延手段は、請求項２に記載のように、検出された電源電圧値が高いほど通電開始遅延時間を長く設定し、検出された電源電圧値が低いほど通電開始遅延時間を短く設定するとよい。
つまり、上述の内燃機関用点火装置では、電源装置が出力する電源電圧値が高くなるほど、通電時に一次巻線に流れる一次電流値が大きくなり、スイッチング手段に流れる電流値が大きくなる。このため、例えば、スイッチング手段として半導体素子からなるトランジスタを用いた場合、同一の通電時間であっても電流値が大きくなることでトランジスタの発熱量が大きくなってしまう。
【００３２】
一方、電源電圧値が高くなることで、単位時間あたりに点火コイルに蓄積される磁束エネルギは大きくなるため、点火制御手段によって設定された一次電流通電時間よりも短い通電時間で、点火プラグでの火花放電を発生可能な磁束エネルギを点火コイルに蓄積することができる。
【００３３】
このため、電源電圧値が高い場合には、火花放電の発生に必要なエネルギを蓄積できる範囲内で、通電開始遅延時間を長く設定して、スイッチング手段への通電時間（一次電流通電時間）を短く設定することにより、スイッチング手段における発熱が過剰とならないようにするとよい。
【００３４】
反対に、電源装置が出力する電源電圧値が低くなるほど、通電時に一次巻線に流れる一次電流値が小さくなり、スイッチング手段における発熱は軽減されるものの、単位時間あたりに点火コイルに蓄積される磁束エネルギは小さくなってしまう。このため、電源電圧値が低い場合には、火花放電が発生可能な磁束エネルギを十分に点火コイルに蓄積できるように、一次電流通電時間を長く設定することが望ましく、つまり、通電開始遅延時間を短く設定すると良い。
【００３５】
ここで、点火制御手段は、一般に、最も着火性の劣る運転条件においても燃料への着火が可能な火花放電を発生できるように、例えば、電源電圧値が低下した場合でも点火コイルに十分な磁束エネルギが蓄積されるように、一次電流通電時間は長く設定されている。このため、本内燃機関用点火装置では、電源電圧が定格値である時には、通電開始時期遅延手段によって通電時期を遅延させて最適な通電時間を設定することで、最適な磁束エネルギを蓄積することが可能となる。
【００３６】
したがって、本発明（請求項２）の内燃機関用点火装置によれば、電源電圧値の変動に応じて、通電開始遅延時間の大きさを前述のように変化させることにより、点火コイルに蓄積される磁束エネルギを最適な値に設定することができる。これにより、スイッチング手段における発熱が過剰となることがなく、また、火花放電を発生させるための磁束エネルギを確実に点火コイルに蓄積させることができる。
【００４３】
ところで、上述の内燃機関用点火装置は、請求項３に記載のように、燃料として気体燃料を用いるガスエンジンに用いられることで、より効果を発揮する。
つまり、気体燃料は、液体燃料（例えばガソリン）に比べて絶縁性が高いため、ガスエンジンにおいて燃料への着火を確実に行うためには、ガソリンエンジンに比べて相対的に高い点火用高電圧を点火プラグに印加して火花放電を発生させる必要がある。従って、気体燃料を用いるガスエンジン向けの点火コイルとしての最大二次電圧（点火用高電圧）発生能力は、ガソリンエンジン向けのそれよりも高く設定しておく必要がある（例えば、ガソリンエンジン向けの点火コイルとしての最大二次電圧が３０ｋＶ以上とすれば、ガスエンジン向けのそれは４０ｋＶ以上に設定）。そのため、ガスエンジンにおいては、燃料へ確実に着火できるように、一次巻線への通電・遮断時の電流値は比較的大きく設定されている。
【００４４】
そして、ガスエンジンでは、例えば、電源電圧が高くなる方向に変動した場合、一次巻線に供給される一次電流はさらに大きくなり、スイッチング手段としてトランジスタを用いる場合にそのトランジスタに流れる電流がさらに大きくなって、トランジスタの発熱量が増大してトランジスタが破壊される可能性が高くなる。
【００４５】
このため、ガスエンジンに本発明の上記内燃機関用点火装置を備えて、一次電流の通電開始時期を遅延させて通電時間を短縮させることで、トランジスタに過剰な電流が長時間流れることがなくなり、スイッチング手段としてのトランジスタが破壊されるのを防ぐことができる。
【００４６】
よって、請求項３に記載のように、気体燃料を用いるガスエンジンに対して請求項１または請求項２に記載の内燃機関用点火装置を適用すれば、電源電圧の変動によるスイッチング手段の破壊を防止できるという効果を発揮させることができる。
【００４７】
また、ガスエンジンのうち、定置型ガスエンジンに備えられる内燃機関用点火装置には、例えば、電力会社から供給される商用電源などの交流電圧（例えば、１００［ｖ］あるいは２００［ｖ］）を、変圧器，整流器および平滑回路などを用いて直流電圧に変換し、こうして得られる直流電圧を用いて一次巻線への通電電流を発生させて、点火用高電圧を発生させているものがある。
【００４８】
そして、こうした商用電源を用いた定置型ガスエンジンの内燃機関用点火装置では、一次巻線へ印加される電圧の変動が発生しやすく、スイッチング手段が破壊され易い。つまり、電力会社から供給される電力に対する電力需要は季節毎に変化しており、この電力需要の変化が要因となって、商用電源の交流電圧値は、季節毎（例えば夏と冬）に異なる値を示すのである。なお、商用電源の交流電圧値は、予め定められた許容範囲内で変動している。
【００４９】
このように、許容範囲内ではあるものの、電力会社から供給される商用電源の交流電圧値が変動することにより、変換後の直流電圧の電圧値も季節毎に異なる値を示すことになり、定置型ガスエンジンでは、一次巻線への通電電流を発生するための電源電圧が季節毎に変化することになる。
【００５０】
前述したように、ガスエンジンでは、燃料への着火性が最も劣る場合を考慮して一次電流の通電時間を決定することから、直流電圧の電圧値が低くなる（換言すれば、一次電流が最も小さくなる）季節の電圧値を基準として、一次電流の通電時間が設定される。これに対して、直流電圧の電圧値が高くなる季節においては、電圧値が低い時期に適した通電時間で通電されるにもかかわらず一次電流が大きくなるため、スイッチング手段への負担が大きくなってスイッチング手段が破壊される可能性が高くなる。
【００５１】
従って、定置型ガスエンジンに対して上記の内燃機関用点火装置を適用して一次電流の通電開始時期を遅延させることで通電時間を短縮させて、トランジスタに過剰な電流が長時間流れるのを避けることで、スイッチング手段を保護するという効果をより発揮することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。
まず、図１に、実施例の内燃機関用点火装置の概略構成を表す構成図を示す。なお、本実施例の内燃機関用点火装置は、燃料として気体燃料を用いる定置型ガスエンジンに備えられた内燃機関用点火装置である。
【００５３】
図１に示すように、実施例の内燃機関用点火装置１は、商用電源の交流電圧を変換して放電用の直流電圧（例えば電源電圧１２Ｖ）を出力する直流電源装置１１と、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２とを備えた点火コイル１３と、一次巻線Ｌ１と直列接続されたｎｐｎ型トランジスタからなる主制御用トランジスタ１５と、二次巻線Ｌ２と閉ループを形成するとともに内燃機関の気筒に設けられた点火プラグ１７と、点火プラグ１７の電極１７ａ−１７ｂ間に火花放電を発生させるために、主制御用トランジスタ１５に対して内燃機関の運転状態に応じた点火指令信号ＩＧを出力する内燃機関制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）３１と、を備えている。さらに、内燃機関用点火装置１は、一次巻線への通電開始時期を遅延させるためのマイクロコンピュータ（以下マイコンともいう）２１と、直流電源装置１１から出力される電源電圧を変圧してマイコン２１の駆動用電圧（例えば５［ｖ］）を発生する電圧変換回路２３と、マイコン２１からの通電開始遅延信号Ｓｂに基づき主制御用トランジスタ１５をオフ状態に維持するためのｎｐｎ型トランジスタからなる通電遅延用トランジスタ２５と、直流電源装置１１から一次巻線Ｌ１に供給される電源電圧を検出するための電源電圧検出回路２７と、を備えている。
【００５４】
これらのうち、主制御用トランジスタ１５は、点火コイル１３の一次巻線Ｌ１への通電（オン状態）・非通電（オフ状態）を切り換える前述の半導体素子からなるスイッチング素子であり、本実施例の内燃機関用点火装置１はフルトランジスタ型の点火装置である。
【００５５】
そして、直流電源装置１１は、変圧器，整流器，平滑回路などを備えており、商用電源からの交流電圧（例えばＡＣ１００［ｖ］）を変圧，整流および平滑化することで、直流電圧（例えば電源電圧１２［ｖ］）に変換している。
また、ＥＣＵ３１は、内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関の火花放電発生時期、燃料噴射量、エンジン回転数等を総合的に制御するために備えられており、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよび入出力部を主要部とするマイクロコンピュータ（マイコン）にて構成されている。
【００５６】
なお、ＥＣＵ３１以外の各構成要素は、複数の気筒を備えた内燃機関では各気筒ごとに備えてられているが、図１では図面を見易くするために、１気筒分のみを記している。
そして、点火コイル１３の一次巻線Ｌ１の一端は直流電源装置１１の正極に接続され、他端は主制御用トランジスタ１５のコレクタに接続されている。また、二次巻線Ｌ２の一端は、整流素子Ｄを介して、直流電源装置１１の正極に接続されている一次巻線Ｌ１の一端に接続され、他端は点火プラグ１７の中心電極１７ａに接続されている。さらに、点火プラグ１７の接地電極１７ｂは、直流電源装置１１の負極と同電位のグランドに接地されており、主制御用トランジスタ１５のベースは抵抗Ｒ３を介してＥＣＵ３１と接続され、主制御用トランジスタ１５のエミッタは、直流電源装置１１の負極と同電位のグランドに接地されている。
【００５７】
このため、主制御用トランジスタ１５のベースに入力される加工後点火指令信号Ｓａがローレベル（一般にグランド電位）である場合には、主制御用トランジスタ１５にベース電流は流れず、主制御用トランジスタ１５はオフ状態となり、主制御用トランジスタ１５を通じて一次巻線Ｌ１に電流が流れることはない。また、加工後点火指令信号Ｓａがハイレベル（例えば、定電圧電源からの供給電圧５［ｖ］）である場合には、主制御用トランジスタ１５はオン状態となり、直流電源装置１１の正極側から点火コイル１３の一次巻線Ｌ１を通って直流電源装置１１の負極側に至る一次巻線Ｌ１の通電経路を形成し、一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１が流れる。
【００５８】
なお、ここで、主制御用トランジスタ１５のオン状態とは、主制御用トランジスタ１５のコレクタ−エミッタ間が導通した状態（短絡された状態）を表し、オフ状態とは、主制御用トランジスタ１５のコレクタ−エミッタ間が導通していない状態（開放された状態）を表している。
【００５９】
したがって、加工後点火指令信号Ｓａがハイレベルであり、一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１が流れている状態の時に、加工後点火指令信号Ｓａがローレベルになると、主制御用トランジスタ１５がターンオフし、一次巻線Ｌ１への一次電流ｉ１の通電を停止（遮断）することになる。すると、点火コイル１３の磁束密度が急激に変化して二次巻線Ｌ２に点火用高電圧が発生し、この点火用高電圧が点火プラグ１７に印加されることで、点火プラグ１７の電極１７ａ−１７ｂ間に火花放電が発生する。
【００６０】
尚、点火コイル１３は、主制御用トランジスタ１５による一次巻線Ｌ１における一次電流ｉ１の通電・遮断により、点火プラグ１７の中心電極１７ａ側にグランド電位よりも低い負の点火用高電圧を発生させるように構成されており、点火プラグ１７での火花放電に伴い二次巻線Ｌ２に流れる二次電流ｉ２は、点火プラグ１７の中心電極１７ａから二次巻線Ｌ２を通って、一次巻線Ｌ１側に流れる。また、二次巻線Ｌ２と一次巻線Ｌ１との接続部分には、二次巻線Ｌ２から一次巻線Ｌ１側に電流が流れるのを許容し、逆方向への電流の流れを阻止するために、ダイオード等からなる整流素子Ｄが設けられている。本実施例では、整流素子Ｄとして、アノードが二次巻線Ｌ２に、カソードが一次巻線Ｌ１に接続されたダイオードを設けており、整流素子Ｄの動作によって、主制御用トランジスタ１５のターンオン時（一次巻線Ｌ１への通電開始時）に二次巻線Ｌ２に電流が流れるのが阻止される。
【００６１】
次に、電圧変換回路２３は、電圧基準端子がグランドに接地され、入力端子が直流電源装置１１の正極に接続され、出力端子がマイコン２１に接続されており、入力端子へ入力される電圧値を変圧して出力端子から出力している。つまり、直流電源装置１１から出力される電源電圧（例えば１２［ｖ］）を変圧してマイコン２１に駆動用電圧（例えば５［ｖ］）を供給している。なお、電圧変換回路２３は、いわゆる三端子レギュレータを用いて構成することができる。
【００６２】
また、電源電圧検出回路２７は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列接続されて構成されており、電源電圧検出回路２７のうち、抵抗Ｒ１の側の端部は直流電源装置１１の正極に接続され、抵抗Ｒ２の側の端部は直流電源装置１１の負極（換言すればグランド）に接続されている。さらに、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点がマイコン２１に接続されており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２による電源電圧の分圧Ｖｓがマイコン２１に入力される。
【００６３】
このとき、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２のそれぞれの抵抗値は、直流電源装置１１が出力する電源電圧値の変動範囲に対応する分圧Ｖｓの変動範囲が、マイコン２１の入力ポートにおける入力レンジの許容範囲内となるように決定されている。そして、分圧Ｖｓは直流電源装置１１が出力する電源電圧の電圧値に応じて変動しており、マイコン２１は、入力レンジに適した下限値から上限値までの範囲内（例えば、０〜５［ｖ］）で変化する分圧Ｖｓが入力されることで、電源電圧値を検出することができる。
【００６４】
次に、通電遅延用トランジスタ２５は、コレクタが主制御用トランジスタ１５のベースに接続され、エミッタがグランドに接地されて、ベースがマイコン２１における通電開始遅延信号Ｓｂを出力する端子に接続されている。
そして、通電遅延用トランジスタ２５のベースに入力される通電開始遅延信号Ｓｂがローレベル（一般にグランド電位）である場合には、通電遅延用トランジスタ２５にベース電流は流れず、通電遅延用トランジスタ２５はオフ状態となる。このとき、主制御用トランジスタ１５のベースに入力される加工後点火指令信号Ｓａは、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧの状態に基づいて状態が決定される。つまり、通電遅延用トランジスタ２５がオフ状態であるときには、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令によって、オン状態あるいはオフ状態に制御される。
【００６５】
また、通電開始遅延信号Ｓｂがハイレベル（例えば、定電圧電源からの供給電圧５［ｖ］）である場合には、通電遅延用トランジスタ２５にベース電流が流れ、通電遅延用トランジスタ２５はオン状態となる。このとき、加工後点火指令信号Ｓａは強制的にローレベルに維持されることになり、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧの状態に基づいて加工後点火指令信号Ｓａの状態が決定されることはない。つまり、通電遅延用トランジスタ２５がオン状態であるときには、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令に拘わらず、オフ状態を維持することになる。
【００６６】
よって、マイコン２１から出力される通電開始遅延信号Ｓｂがローレベルであるときには、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令に基づいてオン状態あるいはオフ状態が決定される。また、通電開始遅延信号Ｓｂがハイレベルであるときには、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令に依らず常にオフ状態となる。
【００６７】
次に、マイコン２１は、電圧変換回路２３から駆動用電圧が供給されることで駆動しており、電源電圧検出回路２７から分圧Ｖｓが入力され、ＥＣＵ３１から点火指令信号ＩＧが入力されており、また、通電開始遅延信号Ｓｂを通電遅延用トランジスタ２５に出力している。そして、マイコン２１は、分圧Ｖｓに基づいて通電開始遅延時間を設定して、点火指令信号ＩＧのハイレベルへの状態変化に同期して通電開始遅延信号Ｓｂをハイレベル状態にして出力する。なお、マイコン２１での処理内容の詳細は後述する。
【００６８】
続いて、図２に、図１に示す概略構成図における、点火指令信号ＩＧ，加工後点火指令信号Ｓａ、通電開始遅延信号Ｓｂ、一次電流ｉ１，点火プラグ１７の中心電極１７ａの電位Ｖｐ、の各状態を表すタイムチャートを示す。
図２における時刻ｔ１にて、点火指令信号ＩＧがローからハイレベルに切り換わると、これに同期して、かつ電源電圧検出回路２７にて検出された電源電圧の分圧Ｖｓに基づいて通電開始遅延信号Ｓｂがローからハイレベルに切り換わり、これにより加工後点火指令信号Ｓａはローレベルに維持されるため、一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１は流れない。そして、通電開始遅延時間が経過した時刻ｔ２にて、通電開始遅延信号Ｓｂがローレベルに切り換わると加工後点火指令信号Ｓａがローからハイレベルに切り換わり、主制御用トランジスタ１５がオン状態となって一次電流ｉ１が流れ始める。
【００６９】
さらに時間が経過して点火時期である時刻ｔ３になると、点火指令信号ＩＧがハイからローレベルに切り換わり、主制御用トランジスタ１５がオフ状態となる。これにより、一次巻線Ｌ１への一次電流ｉ１の通電が遮断され、点火プラグ１７の中心電極１７ａに負の点火用高電圧が印加されて、その電位Ｖｐが急峻に低下し、点火プラグ１７の電極１７ａ−１７ｂ間に火花放電が発生する。そして、点火コイル１３に蓄積された磁束エネルギが火花放電の発生のために消費されていき、火花放電を維持することができなくなるまで磁束エネルギが消費された時刻ｔ４にて火花放電が自然に終了する。
【００７０】
このように、点火指令信号ＩＧがハイレベルとなっても、通電開始遅延信号Ｓｂがハイレベルであるときには一次電流ｉ１が流れることはないため、通電開始遅延信号Ｓｂによって、一次電流ｉ１の通電開始時期が遅延可能となることが判る。これにより、本内燃機関用点火装置における一次電流通電時間は、ＥＣＵ３１によって設定される一次電流通電時間（時刻ｔ１から時刻ｔ３）よりも短い時間（時刻ｔ２から時刻ｔ３）となることが判る。
【００７１】
また、図３に、異なる通電開始遅延時間が設定された場合の、加工後点火指令信号Ｓａと一次電流ｉ１のそれぞれの波形を示す。図３において実線で示す波形が通電開始遅延時間が短い場合の波形であり、破線で示す波形が通電開始遅延時間が長い場合の波形である。そして、図３における時刻ｔ１１が通電開始遅延時間が短い場合の通電開始時期であり、時刻ｔ１２が通電開始遅延時間が長い場合の通電開始時期であり、図２における時刻ｔ２に相当する。また、図３における時刻ｔ１３が点火時期であり、図２における時刻ｔ３に相当する。
【００７２】
また、通電開始遅延時間は後述するマイコン２１で設定されており、電源電圧が低いときには通電開始遅延時間は短く設定され、電源電圧が高いときには通電開始遅延時間は長く設定される。このため、電源電圧の値に拘わらず、通電開始遅延時間の制御により点火時期（時刻ｔ１３）での一次電流ｉ１の電流値をほぼ等しい値に制御することができるのである。なお、マイコン２１における通電開始遅延時間の設定処理の内容については、後で説明する。
【００７３】
次に、ＥＣＵ３１において実行される点火制御処理について説明する。
なお、ＥＣＵ３１は、前述したように内燃機関の火花放電発生時期、燃料噴射量、アイドル回転数等を総合的に制御するためのものであり、以下に説明する点火制御処理の他に、内燃機関の吸入空気量（吸気管圧力），回転速度，スロットル開度，冷却水温，吸気温等、機関各部の運転状態を検出する運転状態検出処理や、燃料噴射時期で燃料を吸気管内に供給するための燃料制御処理などを行っている。
【００７４】
また、点火制御処理は、内燃機関の始動後、例えば、内燃機関の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサからの信号に基づき、内燃機関が、吸気，圧縮，燃焼，排気を行う１燃焼サイクルに１回の割合で実行される。
そして、内燃機関が始動されて点火制御処理が開始されると、まず、別途実行される運転状態検出処理にて検出された内燃機関の運転状態を読込み、読み込んだ運転状態に基づいて予め設定されたマップあるいは計算式を用いて、内燃機関の運転状態に適した点火時期を設定し、今回の燃焼サイクルにおける点火時期を設定する。なお、点火時期を設定するための上記マップあるいは計算式は、例えば、内燃機関のエンジン回転速度やエンジン負荷などの運転状態をパラメータとして、内燃機関の運転状態に応じた点火時期を設定するように構成するとよい。
【００７５】
続いて、設定された点火時期を基準として、この点火時期よりも所定時間だけ早い時刻で点火指令信号ＩＧをハイレベルに変化させることで、主制御用トランジスタ１５を動作させて一次巻線Ｌ１への一次電流ｉ１の通電を開始する。ここで、所定時間とは、火花放電前の一次電流通電時間のことであり、着火性の劣る運転条件においても確実に燃料に着火できる火花放電を発生させるため、つまり、高い点火用高電圧を発生させるために、一次電流通電時間には点火コイルに十分な磁束エネルギを蓄積できる時間が予め設定されている。これにより、火花放電が発生してから終了するまでの火花放電継続時間も十分長くなり、例えば、低負荷低回転などの着火性の劣る運転状態においても、火炎核の成長を助けて燃料を確実に燃焼させることができるようになる。
【００７６】
なお、点火指令信号ＩＧをハイレベルに変化させたときに、マイコン２１から出力される通電開始遅延信号Ｓｂがハイレベルとなる場合には、主制御用トランジスタ１５はオフ状態に維持される。そのあと、通電開始遅延信号Ｓｂがローレベルに変化した時点で、主制御用トランジスタ１５はオン状態となり、一次巻線Ｌ１への通電が開始される。
【００７７】
そして、点火制御処理では、点火指令信号ＩＧをハイレベルに変化させてから一次電流通電時間が経過した点火時期にて、点火指令信号ＩＧをローレベルに変化させて、主制御用トランジスタ１５をオフ状態にする。こうして主制御用トランジスタ１５をオフ状態にすることで一次電流ｉ１を急激に遮断し、誘導起電力である点火用高電圧を二次巻線Ｌ２に発生させて、点火プラグ１７に火花放電を発生させる。
【００７８】
よって、点火制御処理は、内燃機関の状態に応じてＥＣＵ３１にて設定された点火時期で火花放電が発生するように点火指令信号ＩＧを制御することで、内燃機関の運転状態に適した点火時期に点火プラグ１７の電極間に火花放電を発生させ、燃料を燃焼させるように処理を行っている。
【００７９】
次に、マイコン２１にて実行される通電開始時期遅延制御処理について、図４に示すフローチャートに従い説明する。なお、通電開始時期遅延制御処理は、内燃機関が始動されるとともに起動されて、以下に説明する処理を開始する。
そして、通電開始時期遅延制御処理が開始されると、まず、Ｓ１１０では、カウンタＮに０を代入してカウンタＮのリセットを行う。なお、このカウンタＮは、電源電圧を検出するタイミングを判定するために用いられるカウンタである。
【００８０】
次に、Ｓ１２０では、通電開始遅延時間Ｔｓに初期値を設定する。この初期値は、内燃機関の始動直後の運転状態に適した値に設定することが望ましく、内燃機関の始動直後は内燃機関の温度が低く、燃料への着火性が劣る運転状態であることから、一次電流通電時間が長くなるような値あるいは通電開始遅延時間Ｔｓが０［sec ］となるように、通電開始遅延時間Ｔｓを設定すると良い。
【００８１】
続くＳ１３０では、ＥＣＵ３１から出力される点火指令信号ＩＧの立ち上がり方向（ローレベルからハイレベル）の状態変化が発生したか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ１４０に移行し、否定判定されると同ステップを繰り返し実行することで、点火指令信号ＩＧが状態変化するまで待機する。つまり、Ｓ１３０では、ＥＣＵ３１で実行される点火制御処理による一次巻線Ｌ１への通電開始時期であるか否かを判定している。
【００８２】
そして、Ｓ１３０で肯定判定されるとＳ１４０に移行し、Ｓ１４０では、通電開始遅延信号Ｓｂをハイレベル状態にして、通電遅延用トランジスタ２５への出力を開始する（図２における時刻ｔ１）。これにより、主制御用トランジスタ１５のベースに入力される加工後点火指令信号Ｓａは、強制的にローレベルに維持されることになり、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧによって加工後点火指令信号Ｓａの状態が決定されることはない。つまり、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令に拘わらず、オフ状態を維持することになる。
【００８３】
次に、Ｓ１５０では、点火指令信号ＩＧの状態変化が発生してから（Ｓ１３０で肯定判定されてから）の時間経過を計測するためのタイマーカウントを開始する。
続くＳ１６０では、Ｓ１５０でカウントを開始したタイマー値が、通電開始遅延時間Ｔｓ以上であるか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ１７０に移行し、否定判定されると同ステップを繰り返し実行することで、タイマー値が通電開始遅延時間Ｔｓ以上になるまで待機する。つまり、Ｓ１６０では、点火指令信号ＩＧの状態変化が発生してから（Ｓ１３０で肯定判定されてから）、通電開始遅延時間Ｔｓが経過したか否かを判定している。
【００８４】
そして、Ｓ１６０で肯定判定されるとＳ１７０に移行し、Ｓ１７０では、ハイレベル状態の通電開始遅延信号Ｓｂの出力を終了する（図２における時刻ｔ２）。これにより、通電遅延用トランジスタ２５はオフ状態となり、主制御用トランジスタ１５のベースに入力される加工後点火指令信号Ｓａは、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧによって状態が決定される。このとき、ＥＣＵ３１から出力される点火指令信号ＩＧはハイレベルである場合、加工後点火指令信号Ｓａはハイレベルとなり、主制御用トランジスタ１５がオン状態となって一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１が流れ始める。
【００８５】
なお、この後、ＥＣＵ３１にて実行される前述した点火制御処理によって、一次電流ｉ１が遮断されて、点火プラグ１７の電極間に火花放電が発生する（図２における時刻ｔ３）。
また、Ｓ１７０の処理が実行されてＳ１８０に移行すると、Ｓ１８０では、Ｓ１５０で開始したタイマーカウントを停止し、続くＳ１９０では、タイマー値に０を代入して、タイマーをリセットする。
【００８６】
次のＳ２００では、カウンタＮに１を加算する（カウンタＮをインクリメントする）ことで、カウンタＮを更新している。
続くＳ２１０では、カウンタＮが５以上であるか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ２２０に移行し、否定判定されるとＳ１３０に移行する。なお、本通電開始時期遅延制御処理は、５回の燃焼サイクルに１回の割合で電源電圧の検出を行っており、Ｓ２１０では電源電圧を検出する燃焼サイクル（タイミング）であるか否かを判定している。
【００８７】
そして、Ｓ２１０で否定判定されるとＳ１３０に移行し、Ｓ１３０では次の燃焼サイクルにおける通電開始時期を検出する。その後、カウンタＮが５以上になるまで、すなわち、Ｓ２１０で肯定判定されるまでは、Ｓ１３０からＳ２１０までの処理を繰り返し実行することで、同一の通電開始遅延時間Ｔｓを用いて各燃焼サイクルにおける通電開始時期の遅延処理を行う。
【００８８】
そして、同一の通電開始遅延時間Ｔｓを用いた通電開始時期の遅延処理を繰り返し行い、カウンタＮが５以上になると、Ｓ２１０で肯定判定されてＳ２２０に移行する。すると、Ｓ２２０では電源電圧検出ルーチンを起動する。
ここで、電源電圧検出ルーチンの処理内容について、図５に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
【００８９】
まず、電源電圧検出ルーチンが起動されると、Ｓ３１０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧Ｖｓを電源電圧Ｖｓ１として検出し、次のＳ３２０では電源電圧Ｖｓ１を変数Ａに代入する。
次のＳ３３０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧Ｖｓを電源電圧Ｖｓ２として検出し、次のＳ３４０では電源電圧Ｖｓ２を変数Ｂに代入する。
【００９０】
さらにＳ３５０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧Ｖｓを電源電圧Ｖｓ３として検出し、次のＳ３６０では電源電圧Ｖｓ３を変数Ｃに代入する。そして、次のＳ３７０では、変数Ａ，Ｂ，Ｃの平均値を算出し、算出した平均値に、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の各抵抗値により決定される分圧Ｖｓに対する電源電圧の比率を乗じることで、Ｓ３１０，Ｓ３３０，Ｓ３５０にて検出した電源電圧値を算出する。
【００９１】
続くＳ３８０では、Ｓ３７０で算出された電源電圧値に基づいて、電源電圧値をパラメータとする予め設定されたマップあるいは計算式を用いて、通電開始遅延時間を算出する。なお、この算出処理に用いる上記マップあるいは計算式は、点火コイル１３に蓄積される磁束エネルギが一定となるように、電源電圧値に応じて最適な通電開始遅延時間が算出されるように構成されている。つまり、電源電圧値が高くなるほど通電開始遅延時間が長くなるように、また、電源電圧値が低くなるほど通電開示遅延時間が短くなるように構成されている。
【００９２】
そして、次のＳ３９０では、通電開始時期遅延制御処理にて使用する通電開始遅延時間Ｔｓに、Ｓ３８０で算出した通電開始遅延時間を代入することで、通電開始遅延時間Ｔｓを更新する。
続くＳ４００では、通電開始時期遅延制御処理にて使用するカウンタＮに０を代入することで、カウンタＮをリセットする。
【００９３】
そして、Ｓ４００の処理が終了すると共に電源電圧検出ルーチンは終了し、通電開始時期遅延制御処理に処理が移行する。なお、電源電圧検出ルーチンは、通電開始時期遅延制御処理におけるＳ２２０の処理により起動された後、次の燃焼サイクルにおいてＥＣＵ３１から点火指令信号ＩＧが出力されるまでの間に、上述のＳ３１０からＳ４００までの処理を終了する。
【００９４】
このように、電源電圧検出ルーチンでは、３回検出した分圧Ｖｓから電源電圧を算出し、算出した電源電圧値に基づいて通電開始遅延時間Ｔｓを更新するとともに、カウンタＮをリセットしている。なお、電源電圧の検出を３回実施しているのは、検出精度を向上させるためである。
【００９５】
こうして電源電圧検出ルーチンが終了して、通電開始時期遅延制御処理のＳ２２０に処理が移行すると、Ｓ２２０での処理が終了してＳ１３０に移行する。
そして、この後の通電開始時期遅延制御処理では、電源電圧検出ルーチンにて更新された通電開始遅延時間Ｔｓを用いて、一次電流ｉ１の通電開始時期の遅延制御を実行する。その後、Ｓ１３０からＳ２１０までの処理を繰り返し実行し、同一の通電開始遅延時間Ｔｓを用いて５回の燃焼サイクルにおける通電開始時期の遅延処理を行うと、Ｓ２１０で肯定判定されて、再び電源電圧検出ルーチンが実行されて、通電開始遅延時間Ｔｓが更新される。
【００９６】
このように、通電開始時期遅延制御処理は、起動直後は予め定められた通電開始遅延時間Ｔｓの初期値に基づいて一次電流ｉ１の通電開始時期の制御を行い、その後、５回の燃焼サイクルに１回の割合で電源電圧の検出を行い、検出した電源電圧に基づいて通電開始遅延時間Ｔｓを更新する。そして、通電開始時期遅延制御処理では、最終的に設定されている通電開始遅延時間Ｔｓに基づいて、一次巻線Ｌ１への通電開始時期の遅延制御を行っている。
【００９７】
なお、本実施例の内燃機関用点火装置では、主制御用トランジスタ１５が特許請求の範囲に記載のスイッチング手段に相当し、点火制御処理が実行されるＥＣＵ３１が点火制御手段に相当し、電源電圧検出回路２７が電源電圧検出手段に相当し、マイコン２１および通電遅延用トランジスタ２５が通電開始時期遅延手段に相当する。また、マイコン２１は特許請求の範囲に記載の制御機器にも相当する。
【００９８】
以上説明したように、本実施例の内燃機関用点火装置では、ＥＣＵ３１にて実行される点火制御処理が、一次巻線Ｌ１への通電を開始するために点火指令信号ＩＧをハイレベル状態にして出力しても、必ずしも点火指令信号ＩＧが出力されるタイミングで一次巻線への通電が開始されるのではない。つまり、マイコン２１にて実行される通電開始時期遅延制御処理が、通電開始遅延信号Ｓｂをハイレベルにしている間は、点火指令信号ＩＧの状態に依らず、主制御用トランジスタ１５がオフ状態に維持されるため、一次巻線Ｌ１への通電が行われない。
【００９９】
そして、点火指令信号ＩＧがハイレベルとなった後、電源電圧値に応じて設定された通電開始遅延時間Ｔｓが経過すると、通電開始遅延信号Ｓｂがローレベルに状態変化し、このタイミングで一次巻線Ｌ１への通電が開始されるのである。
すなわち、本内燃機関用点火装置では、通電開始時期遅延制御処理を実行するマイコン２１を設けて、電源電圧値に応じて一次巻線Ｌ１への通電時期を遅延させることで、電源電圧の変動が生じた場合でも点火コイル１３に蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に制御している。
【０１００】
よって、本実施例の内燃機関用点火装置では、主制御スイッチとしての主制御用トランジスタ１５とは別に一次電流制御用スイッチを設けることなく、電源電圧の変動に影響されずに点火コイル１３に蓄積する磁束エネルギを一定に制御することが可能となる。
【０１０１】
なお、本実施例の内燃機関用点火装置を実現するためには、マイコン２１，電圧変換回路２３，通電遅延用トランジスタ２５，電源電圧検出回路２７、を設ける必要があるが、これらは一次電流制御用スイッチとして用いる大容量のスイッチング手段に比べて低価格である。つまり、マイコン２１は演算能力が比較的低い低価格のマイコンで実現でき、電圧変換回路２３は汎用の三端子レギュレータを用い、通電遅延用トランジスタ２５は小信号用のトランジスタを用い、電源電圧検出回路２７は２個の抵抗素子を用いることで実現できる。
【０１０２】
したがって、本実施例の内燃機関用点火装置によれば、大容量でかつ高価なスイッチング手段（トランジスタ）を使用することなく点火コイルに蓄積する磁束エネルギを一定に制御することができ、失火の発生やスイッチング手段における発熱量の増大を抑制できる内燃機関用点火装置を安価に実現することができる。
【０１０３】
なお、マイコン２１および通電遅延用トランジスタ２５は、一次巻線Ｌ１への通電開始時期のみを制御するものであり、一次電流ｉ１の遮断時期、つまり点火時期を変更することはなく、点火時期はＥＣＵ３１によって決定される。このため、マイコン２１および通電遅延用トランジスタ２５を設けたことにより、点火時期に影響が及ぶことはない。また、何らかの原因により、マイコン２１から通電開始遅延信号Ｓｂが出力できない状態となっても、通電遅延用トランジスタ２５はオフ状態となるため、ＥＣＵ３１によって主制御用トランジスタ１５が制御されて一次電流ｉ１の通電および遮断の制御が行われることから、内燃機関の運転を継続することが可能である。
【０１０４】
したがって、本実施例の内燃機関用点火装置によれば、電源電圧値の変動が原因となって、主制御用トランジスタ１５における発熱が過剰となることや、点火プラグでの火花放電の発生に必要なエネルギが蓄積できなくなるのを防ぐことができる。
【０１０５】
さらに、本実施例では、点火制御，燃料噴射量，空燃比，燃料噴射時期等の多くの制御処理を実行するＥＣＵ３１とは独立した形態で、一次巻線への通電開始時期の遅延制御処理を行うマイコン２１を、即ち制御機器を設けている。このため、本実施例の内燃機関用点火装置によれば、一次巻線への通電開始時期遅延制御処理を実践するにあたりＥＣＵ３１の処理負荷を上昇させてしまうことが全くなく、ＥＣＵ３１における点火制御処理などの各制御処理を正常に実行することが可能となる。
【０１０６】
また、ＥＣＵ３１とは別に、通電開始時期の遅延制御を行うマイコン２１を備える構成であることから、既存の内燃機関用点火装置に備えられたＥＣＵ３１の構成を設計変更することなく流用することができ、本内燃機関用点火装置をの適用を安価にかつ簡易的に実現することができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、電源装置としては、商用電源からの交流電圧を変化して直流電圧を出力する電源装置ではなく、充電された電気エネルギを直流電圧として出力するバッテリを用いても、本発明の内燃機関用点火装置を実現できる。
【０１０８】
また、上記実施例では、５回の燃焼サイクルに１回の割合で電源電圧を検出して通電開始遅延時間Ｔｓを更新しているが、この更新周期は、例えば、１０回の燃焼サイクルに１回でも良く、電源電圧の変動が発生する可能性に応じて最適な更新周期を設定するとよい。
【０１０９】
さらに、燃料として気体燃料を用いるガスエンジンに限定することはなく、例えばガソリンなどの液体燃料を用いる内燃機関において本発明の内燃機関用点火装置を適用してもよい。
そして、本実施例では、マイコンを用いて制御機器を構成し、一次巻線への通電時期を遅延させる制御を行っているが、抵抗素子や容量素子などからなる電気回路を用いて通電時期の遅延制御を行うための制御機器を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の内燃機関用点火装置の概略構成を表す構成図である。
【図２】 実施例の内燃機関用点火装置の各部の状態を表すタイムチャートである。
【図３】 異なる通電開始遅延時間が設定された場合の加工後点火指令信号Ｓａおよび一次電流ｉ１の波形である。
【図４】 通電開始時期遅延制御処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】 電源電圧検出ルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関用点火装置、１１…直流電源装置、１３…点火コイル、１５…主制御用トランジスタ、１７…点火プラグ、２１…マイコン、２３…電圧変換回路、２５…通電遅延用トランジスタ、２７…電源電圧検出回路、３１…電子制御装置（ＥＣＵ）、Ｌ１…一次巻線、Ｌ２…二次巻線、Ｒ１…抵抗、Ｒ２…抵抗。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine in which a high voltage for ignition generated in a secondary coil by applying a cutoff to a primary current supplied to a primary winding of an ignition coil is applied to the spark plug to cause the spark plug to spark discharge. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a high voltage for ignition is applied to the secondary winding of the ignition coil by applying (supplying) the power supply voltage from the power supply device to the primary winding of the ignition coil and shutting off the primary current flowing at this time after energizing for a certain period of time. There is known a current interrupting type ignition device for an internal combustion engine that induces a spark and generates a spark discharge in an ignition plug.
[0003]
In such a current interruption type internal combustion engine ignition device, the magnitude of the ignition high voltage generated in the secondary winding is such that the primary / secondary winding turns ratio of the ignition coil and the primary winding Is determined by the magnitude of the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil.
[0004]
For this reason, if the specifications (turn ratio) of the ignition coil are the same, the high voltage for ignition is determined by the magnetic flux energy W1 accumulated in the ignition coil. This magnetic flux energy W1 is expressed by [Equation 1]. Can be represented. Note that L1 is the inductance of the primary winding, and I1 is the current value of the primary current when the energization is cut off.
[0005]
[Expression 1]

[0006]
Further, the spark discharge energy W2 consumed by the spark discharge of the spark plug can be expressed by [Equation 2]. C_FIs a stray capacitance of a circuit to which the secondary winding is connected, V2 is a high voltage for ignition generated at both ends of the secondary winding, and k is a coefficient. And C_FIs substantially equal to the stray capacitance between the electrodes of the spark plug, and the high voltage for ignition V2 is substantially equal to the voltage between the electrodes of the spark plug.
[0007]
[Expression 2]

[0008]
Next, the spark discharge energy W2 is supplied from the magnetic flux energy W1 stored in the ignition coil. When all of the magnetic flux energy W1 is consumed as the spark discharge energy W2, the electrode generated between the electrodes of the spark plug. The inter-voltage (ignition high voltage V2) shows a maximum value. At this time, W1 in [Equation 1] and W2 in [Equation 2] are equal, and L1, C_F, K is a constant value, and V2 is arranged as shown in [Equation 3], and it can be seen that the ignition high voltage V2 is proportional to the primary current I1 when the energization is cut off.
[0009]
[Equation 3]

[0010]
On the other hand, the primary current I1 flowing through the primary winding that forms a closed loop with the power supply device can be expressed as [Equation 4].
[0011]
[Expression 4]

[0012]
E is a power supply voltage output from the power supply device, t is a primary current conduction time, R1 is a winding resistance of the primary winding, and τ is a time constant determined by L1 and R1 of the closed loop circuit (= L1 / R1). At this time, if L1 and R1 are constant, the high voltage V2 for ignition is determined by the power supply voltage E and the primary current conduction time t from [Equation 3] and [Equation 4].
[0013]
In the conventional current interrupting type ignition device for an internal combustion engine, a DC power supply that outputs a constant voltage (for example, 12 (v)) as a power supply voltage is generally used as the power supply voltage. E can be considered to be constant, and the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil can be changed by changing the primary current conduction time t. For this reason, in the conventional ignition device for an internal combustion engine, in order to ensure a high voltage for ignition that can generate spark discharge, the primary current energization time t is set sufficiently long to generate spark discharge. The magnetic flux energy is stored in the ignition coil.
[0014]
However, in the conventional ignition device for an internal combustion engine, it is difficult to maintain the voltage applied to the primary winding of the ignition coil at a strictly constant value, and this applied voltage is accumulated in the ignition coil by fluctuation. The magnetic flux energy may change, and the voltage value of the ignition high voltage generated when the primary current is interrupted may be changed. In other words, in the DC power supply device provided in the internal combustion engine, for example, the output power supply voltage is lower than the rated value due to the influence of the start of the internal combustion engine or the trouble of the generator, and sufficient magnetic flux energy is supplied to the ignition coil. Can no longer be stored and the voltage value of the high voltage for ignition is lowered, which may cause a misfire that can generate a spark discharge.
[0015]
In addition, for example, when the power supply voltage becomes higher than the rated value, the current value of the primary current flowing through the primary winding increases, and the switching element connected to the primary winding is controlled in order to control energization / cutoff of the primary current. Excessive current will flow. For this reason, in an internal combustion engine ignition device using a transistor as a switching element, the amount of heat generated by the transistor increases, and the burden on the transistor increases, resulting in a shortened life or destruction of the transistor. There is.
[0016]
An internal combustion engine ignition device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-241670 has been proposed to deal with such problems caused by fluctuations in the power supply voltage. The ignition device controls energization / cutoff of the primary current. A primary current control switch is provided between the DC power supply and the primary winding, separately from the transistor (main control transistor). The primary current control switch is controlled so as to keep the primary current substantially constant by controlling the on / off state (switching drive) of the primary current control switch. Thereby, even when the power supply voltage fluctuates, the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil can be maintained almost constant, and the generation of heat and misfire from the main control transistor is suppressed.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ignition device for an internal combustion engine according to the above publication, since a current having the same magnitude as that of the main control transistor flows in the primary current control switch, it is necessary to use a switching element having a large capacity as the primary current control switch. There is a problem that the cost of the ignition device becomes high. That is, a switching element made of a semiconductor element is more expensive as it can withstand a large current (as a capacity is larger), so that a cost problem arises when providing a primary current control switch.
[0018]
In general, the transistor current gain h_FEIs about 5-20, the current amplification factor h is used as the primary current control switch in the above-mentioned publication technique._FE= 20 transistors must be used, and when a primary current of 10 [A] flows, a base current of 500 [mA] needs to flow through the transistor. For this reason, it is necessary to use a large-capacity transistor that can withstand a relatively large current as a transistor separately provided for switching driving the transistor as the primary current control switch, which further increases the cost. End up.
[0019]
On the other hand, by using a voltage-driven FET instead of a current-driven transistor as the primary current control switch, it is not necessary to use a large-capacity switch as a switch for driving the primary current control switch.
However, when an n-channel FET is used as the primary current control switch to which the power supply voltage potential is directly applied, in order to turn the FET on (short-circuited), the gate signal has a potential higher than the power supply voltage potential. Must be applied. In order to generate such a high potential, for example, a voltage boosting device may be provided. However, since the voltage boosting device is expensive, the cost increases.
[0020]
On the other hand, by using a p-channel FET that is turned on when the input signal to the gate becomes a low potential, it is not necessary to use a voltage booster, but a p-channel FET is an n-channel FET. In this case, the cost increases.
[0021]
The present invention has been made in view of these problems, and an ignition device for an internal combustion engine that can maintain a constant magnetic flux energy to be accumulated in the ignition coil regardless of fluctuations in the voltage applied to the primary winding of the ignition coil. Is provided at low cost without using expensive switching elements such as transistors and FETs.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is attached to a direct-current power supply device, a primary winding through which a primary current flows when a power supply voltage is applied by the direct-current power supply device, and an internal combustion engine. An ignition coil having a spark plug and a secondary winding forming a closed loop, a switching means for forming a closed loop together with the primary winding and the DC power supply device, and for energizing and interrupting a primary current flowing through the primary winding; By outputting the ignition command signal according to the operating state of the engine and performing switching driving of the switching means, the primary current flowing in the primary winding is energized and cut off, and a high voltage for ignition is generated in the secondary winding, An ignition device for an internal combustion engine comprising ignition control means for generating spark discharge in an ignition plug, wherein the power supply voltage detection means detects a power supply voltage value output from a DC power supply device The energization start delay time for delaying the start of energization to the primary winding is set based on the power supply voltage value detected by the power supply voltage detection means, and the energization start delay to the primary winding by the ignition control means is set. Energization start time delay means to delay by time,The energization start timing delay means is provided as a control device separate from the ignition control means for outputting the ignition command signal, and the energization start timing delay means elapses from the energization start timing by the ignition control means. Until the start of energization, the primary winding is energized by forcibly processing the ignition command signal input to the switching means so that the switching means is open and maintaining the open state of the switching means. An ignition device for an internal combustion engine characterized by delaying timing.
[0023]
In other words, in the ignition device for an internal combustion engine of the present invention, when the ignition command signal output according to the operating state of the internal combustion engine is output, the energization by the ignition control means is not simply started to energize the primary winding. It should be noted that the control for delaying the energization start timing for the primary winding is performed so that energization is started at a timing delayed by the energization start delay time from the start timing. Note that such energization start time delay control is realized by providing energization start time delay means.
[0024]
The energization start timing delay means sets the energization start delay time based on the power supply voltage value output from the power supply device, and delays the energization start delay time from the energization start timing by the ignition control means by the primary winding. It operates so that it becomes the energization start time to.
In order to realize such energization start timing delay means, it is sufficient that the switching means can be forcibly maintained in the open state (off state) regardless of the control of the ignition command signal by the ignition control means. The state of the ignition command signal may be forcibly maintained so that the switching means is in an open state. Then, the energization start timing delay means until the energization start delay time elapses after the ignition command signal is output from the ignition control means to make the switching means short-circuited (on state). The state is forcibly processed so that the switching means is in an open state.
[0025]
Thereby, the ignition command signal after processing by the energization start timing delay means (hereinafter referred to as post-processing ignition command signal) is input to the switching means, so that the switching means cannot be controlled from the ignition control means, The primary winding is not energized at the energization start timing by the ignition control means.
[0026]
After the energization start delay time has elapsed, when the energization start timing delay means stops the forced control of the ignition command signal input to the switching means, the switching means can be controlled by the ignition control means, and the switching means Based on control by the ignition control means, a short circuit state (ON state) is established. As a result, energization to the primary winding is started, and after the energization start delay time has elapsed from the energization start timing determined by the ignition control means, the energization start timing to the primary winding can be delayed. it can.
[0027]
At this time, since the energization start timing delay means sets the energization start delay time according to the power supply voltage value detected by the power supply voltage detection means, even when the power supply voltage fluctuates, the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil is reduced. It is possible to set the energization start delay time so that it can be maintained substantially constant.
[0028]
Therefore, according to the ignition device for an internal combustion engine of the present invention (Claim 1), the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil can be maintained substantially constant without using expensive switching elements such as transistors and FETs. An ignition device for an internal combustion engine that can suppress generation of heat and an increase in the amount of heat generated in the switching element can be realized at low cost.
[0029]
The energization start timing delay means controls only the energization start timing to the primary winding, and does not change the primary current cutoff timing, that is, the ignition timing, and the ignition timing is determined by the ignition control means. For this reason, the ignition timing is not affected by the provision of the energization start timing delay means.
[0030]
  Further, even if the energization start timing delay means cannot operate normally due to some cause, the ignition control means controls the switching means in the same state as when the energization start delay time becomes 0 [sec]. The primary current can be continuously turned on and off, and the operation of the internal combustion engine can be continued.
By the way, the above-mentioned ignition control means is realized by internal processing of an electronic control unit for controlling an internal combustion engine comprising a microcomputer (hereinafter also referred to as a microcomputer) whose main parts are a CPU, a RAM, a ROM, an input / output port, and the like. Is common. In recent electronic control devices, not only ignition control but also many fuel injection amounts, air-fuel ratios, fuel injection timings, and the like based on inputs from sensors (for example, crank angle sensors) provided in each part of the internal combustion engine. The control process is executed, and the load of the internal process in the electronic control device is considerably high. For this reason, when the above-described energization start time delay means is realized by internal processing in the electronic control device, the processing load increases and exceeds the allowable range of the device itself, and each control processing can be executed normally. There is a risk of disappearing.
Therefore, as in the present invention, the energization start timing delay means may be provided as a control device separate from the ignition control means for outputting the ignition command signal.
That is, by providing a control device for executing processing as the energization start timing delay means in a form independent of the ignition control means (generally, an electronic control device for controlling the internal combustion engine), the ignition control means There is no need to execute processing for delaying the energization start timing, and the processing load of the ignition control means (electronic control device) is not increased. Note that the control device can be configured using a microcomputer or an electric circuit including a resistance element and a capacitance element.
On the other hand, if a microcomputer with high processing capability is used as the ignition control means (electronic control device) for outputting the ignition command signal, the energization start timing delay means can be processed by one microcomputer together with other control processes. However, since the microcomputer constituting the ignition control means (electronic control device) is selected with the necessary and sufficient capacity and the number of ports (number of terminals) at the time of design, when adding the control function to the existing one, In addition to the addition of software processing, it is necessary to design the microcomputer itself from the basic part including the capacity and the number of boats. In this case, a great amount of development costs are spent.
Therefore, if the ignition device for an internal combustion engine is configured so that the energization start timing delay means is executed by a control device independent of the ignition control means as in the present invention, an existing internal combustion engine ignition device that is currently produced can be used. On the other hand, an internal combustion engine ignition device having a function of delaying the energization start timing can be realized by adding a control device as energization start timing delay means.
For this reason, the ignition device for the internal combustion engine that can maintain the energy stored in the ignition coil substantially constant without being affected by the fluctuation of the power supply voltage without changing the design of the existing ignition control means (electronic control device). Can be realized inexpensively and simply. In addition, since most of the components of the ignition device can be diverted, if the configuration of the ignition device for an internal combustion engine is applied to a mass-produced internal combustion engine, the production is more effective than that applied to a low-volume internal combustion engine. Since the cost that can be saved as a whole is increased, the cost saving effect is further increased.
The microcomputer for executing the processing as the energization start time delay means includes an A / D converter having a computing capacity of 4 to 8 [bits] and at least about 8 [bits], two input ports and one A microcomputer equipped with an output port can realize this function. And since the microcomputer of such a level is cheaper than a large capacity transistor, the internal combustion engine ignition device can be realized at low cost.
[0031]
Then, as described in claim 2, the energization start time delay means sets the energization start delay time to be longer as the detected power supply voltage value is higher, and the energization start delay as the detected power supply voltage value is lower. You should set the time short.
That is, in the above-described internal combustion engine ignition device, the higher the power supply voltage value output from the power supply device, the larger the primary current value flowing through the primary winding during energization, and the larger the current value flowing through the switching means. For this reason, for example, when a transistor made of a semiconductor element is used as the switching means, the amount of heat generated by the transistor increases because the current value increases even during the same energization time.
[0032]
On the other hand, since the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil per unit time increases as the power supply voltage value increases, the energization time at the spark plug is shorter than the primary current energization time set by the ignition control means. Magnetic flux energy capable of generating a spark discharge can be stored in the ignition coil.
[0033]
For this reason, when the power supply voltage value is high, the energization start delay time is set to be long and the energization time to the switching means (primary current energization time) is within a range where energy necessary for the occurrence of spark discharge can be accumulated. By setting it short, it is preferable that the heat generated in the switching means is not excessive.
[0034]
Conversely, the lower the power supply voltage output from the power supply device, the smaller the primary current value that flows through the primary winding during energization, and the heat generated in the switching means is reduced, but the magnetic flux accumulated in the ignition coil per unit time. Energy will be reduced. For this reason, when the power supply voltage value is low, it is desirable to set the primary current energization time long so that the magnetic flux energy capable of generating spark discharge can be sufficiently accumulated in the ignition coil. A short setting is recommended.
[0035]
Here, the ignition control means generally has a sufficient magnetic flux in the ignition coil even when the power supply voltage value is reduced, for example, so that a spark discharge capable of igniting the fuel can be generated even under the operating condition having the poorest ignitability. The primary current conduction time is set to be long so that energy is accumulated. For this reason, in the ignition device for an internal combustion engine, when the power supply voltage is at the rated value, the energization timing is delayed by the energization start timing delay means to set the optimum energization time, thereby accumulating the optimum magnetic flux energy. Is possible.
[0036]
Therefore, according to the ignition device for an internal combustion engine of the present invention (Claim 2), it is accumulated in the ignition coil by changing the magnitude of the energization start delay time as described above according to the fluctuation of the power supply voltage value. The magnetic flux energy can be set to an optimum value. Thereby, the heat generated in the switching means does not become excessive, and the magnetic flux energy for generating the spark discharge can be reliably accumulated in the ignition coil.
[0043]
  By the way, the internal combustion engine ignition device described above isClaim 3As described above, it is more effective when used in a gas engine that uses gaseous fuel as fuel.
  In other words, gas fuel has higher insulation than liquid fuel (for example, gasoline). Therefore, in order to reliably ignite fuel in a gas engine, a relatively high ignition high voltage is required in comparison with a gasoline engine. It is necessary to generate a spark discharge by applying the spark plug. Therefore, the maximum secondary voltage (ignition high voltage) generation capability as an ignition coil for a gas engine using gaseous fuel needs to be set higher than that for a gasoline engine (for example, for a gasoline engine). If the maximum secondary voltage as an ignition coil is 30 kV or more, that for gas engines is set to 40 kV or more). For this reason, in the gas engine, the current value when the primary winding is energized / interrupted is set to be relatively large so that the fuel can be reliably ignited.
[0044]
In a gas engine, for example, when the power supply voltage fluctuates in the direction of increasing, the primary current supplied to the primary winding is further increased, and when a transistor is used as the switching means, the current flowing through the transistor is further increased. As a result, the amount of heat generated by the transistor increases and the transistor is more likely to be destroyed.
[0045]
For this reason, the gas engine is equipped with the ignition device for an internal combustion engine of the present invention, and the energization start time of the primary current is delayed to shorten the energization time, so that excessive current does not flow through the transistor for a long time. It is possible to prevent the transistor as the switching means from being destroyed.
[0046]
  Therefore,Claim 3For gas engines that use gaseous fuelClaim 1 or claim 2By applying the described internal combustion engine ignition device, it is possible to exhibit an effect that the switching means can be prevented from being destroyed due to fluctuations in the power supply voltage.
[0047]
Of the gas engines, an internal combustion engine ignition device provided in a stationary gas engine is supplied with an AC voltage (for example, 100 [v] or 200 [v]) such as a commercial power source supplied from an electric power company. In some cases, a transformer, a rectifier, a smoothing circuit, etc. are used to convert to a DC voltage, and a DC voltage obtained in this way is used to generate an energizing current to the primary winding to generate a high voltage for ignition. .
[0048]
And in the ignition device for internal combustion engines of a stationary gas engine using such a commercial power source, the voltage applied to the primary winding is likely to fluctuate, and the switching means is likely to be destroyed. In other words, the power demand for the power supplied from the power company changes every season, and due to this change in power demand, the AC voltage value of the commercial power supply varies from season to season (eg summer and winter). The value is shown. Note that the AC voltage value of the commercial power supply fluctuates within a predetermined allowable range.
[0049]
As described above, although the AC voltage value of the commercial power source supplied from the electric power company fluctuates, the converted DC voltage value also shows a different value every season, although it is within the allowable range. In the gas engine, the power supply voltage for generating an energization current to the primary winding changes every season.
[0050]
As described above, in a gas engine, the primary current energization time is determined in consideration of the case where the ignitability to the fuel is inferior, so the voltage value of the DC voltage is low (in other words, the primary current is the most). The energization time of the primary current is set based on the seasonal voltage value. On the other hand, in the season when the voltage value of the DC voltage is high, the primary current becomes large despite the energization time suitable for the period when the voltage value is low, so the burden on the switching means becomes large. This increases the possibility that the switching means will be destroyed.
[0051]
Accordingly, the ignition time for the internal combustion engine is applied to the stationary gas engine to delay the energization start timing of the primary current, thereby shortening the energization time and avoiding excessive current flowing through the transistor for a long time. Thus, the effect of protecting the switching means can be further exhibited.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment. The ignition device for an internal combustion engine of the present embodiment is an ignition device for an internal combustion engine provided in a stationary gas engine that uses gaseous fuel as fuel.
[0053]
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine ignition device 1 according to an embodiment includes a DC power supply 11 that converts an AC voltage of a commercial power supply and outputs a DC voltage for discharge (for example, a power supply voltage of 12 V), and a primary winding. Ignition coil 13 having L1 and secondary winding L2, main control transistor 15 comprising an npn-type transistor connected in series with primary winding L1, and secondary winding L2 form a closed loop and an internal combustion engine In order to generate a spark discharge between the spark plug 17 provided in each cylinder and the electrodes 17a-17b of the spark plug 17, an ignition command signal IG corresponding to the operating state of the internal combustion engine is sent to the main control transistor 15. And an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 31 for controlling the internal combustion engine. Further, the internal combustion engine ignition device 1 includes a microcomputer (hereinafter also referred to as a microcomputer) 21 for delaying the start of energization of the primary winding, and a microcomputer 21 by transforming a power supply voltage output from the DC power supply 11. Energization comprising a voltage conversion circuit 23 for generating a drive voltage (for example, 5 [v]) and an npn transistor for maintaining the main control transistor 15 in an OFF state based on the energization start delay signal Sb from the microcomputer 21. A delay transistor 25 and a power supply voltage detection circuit 27 for detecting a power supply voltage supplied from the DC power supply device 11 to the primary winding L1 are provided.
[0054]
Among these, the main control transistor 15 is a switching element composed of the above-described semiconductor element that switches between energization (on state) and non-energization (off state) of the primary winding L1 of the ignition coil 13. The internal combustion engine ignition device 1 is a full transistor type ignition device.
[0055]
The DC power supply device 11 includes a transformer, a rectifier, a smoothing circuit, and the like, and transforms, rectifies, and smoothes an AC voltage (for example, AC100 [v]) from a commercial power supply, thereby generating a DC voltage (for example, a power supply). The voltage is converted to 12 [v]).
The ECU 31 is provided to comprehensively control the spark discharge generation timing, fuel injection amount, engine speed, etc. of the internal combustion engine based on the operating state of the internal combustion engine. It is comprised with the microcomputer (microcomputer) which makes an output part the principal part.
[0056]
The constituent elements other than the ECU 31 are provided for each cylinder in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, but only one cylinder is shown in FIG. 1 for easy understanding of the drawing.
One end of the primary winding L 1 of the ignition coil 13 is connected to the positive electrode of the DC power supply device 11, and the other end is connected to the collector of the main control transistor 15. In addition, one end of the secondary winding L2 is connected to one end of the primary winding L1 connected to the positive electrode of the DC power supply device 11 through the rectifying element D, and the other end is connected to the center electrode 17a of the spark plug 17. It is connected. Furthermore, the ground electrode 17b of the spark plug 17 is grounded to the ground having the same potential as the negative electrode of the DC power supply device 11, and the base of the main control transistor 15 is connected to the ECU 31 via the resistor R3. The emitter of 15 is grounded to the ground having the same potential as the negative electrode of the DC power supply 11.
[0057]
Therefore, when the post-machining ignition command signal Sa input to the base of the main control transistor 15 is at a low level (generally a ground potential), no base current flows through the main control transistor 15 and the main control transistor 15 is turned off, and no current flows through the primary winding L1 through the main control transistor 15. Further, when the post-machining ignition command signal Sa is at a high level (for example, the supply voltage 5 [v] from the constant voltage power supply), the main control transistor 15 is turned on, and from the positive side of the DC power supply device 11. An energization path of the primary winding L1 that passes through the primary winding L1 of the ignition coil 13 and reaches the negative electrode side of the DC power supply device 11 is formed, and the primary current i1 flows through the primary winding L1.
[0058]
Here, the on state of the main control transistor 15 represents a state in which the collector and the emitter of the main control transistor 15 are conductive (short-circuited state), and the off state represents the state of the main control transistor 15. This represents a state where the collector and emitter are not conducting (open state).
[0059]
Therefore, when the post-machining ignition command signal Sa is at a high level and the primary current i1 is flowing through the primary winding L1, if the post-machining ignition command signal Sa goes to a low level, the main control transistor 15 is turned off. Then, energization of the primary current i1 to the primary winding L1 is stopped (cut off). Then, the magnetic flux density of the ignition coil 13 changes abruptly and a high voltage for ignition is generated in the secondary winding L2, and this high voltage for ignition is applied to the spark plug 17, whereby the electrode 17a of the spark plug 17 is obtained. Spark discharge occurs between -17b.
[0060]
The ignition coil 13 generates a negative ignition high voltage lower than the ground potential on the center electrode 17a side of the spark plug 17 by energization / cutoff of the primary current i1 in the primary winding L1 by the main control transistor 15. The secondary current i2 flowing in the secondary winding L2 due to the spark discharge at the spark plug 17 passes through the secondary winding L2 from the center electrode 17a of the spark plug 17 and passes through the primary winding L1. Flows to the side. Further, in order to allow current to flow from the secondary winding L2 to the primary winding L1 side at the connecting portion between the secondary winding L2 and the primary winding L1, and to prevent current flow in the reverse direction. Further, a rectifying element D made of a diode or the like is provided. In this embodiment, a diode having an anode connected to the secondary winding L2 and a cathode connected to the primary winding L1 is provided as the rectifying element D, and when the main control transistor 15 is turned on by the operation of the rectifying element D. Current is prevented from flowing through the secondary winding L2 (when energization of the primary winding L1 is started).
[0061]
Next, in the voltage conversion circuit 23, the voltage reference terminal is grounded, the input terminal is connected to the positive electrode of the DC power supply device 11, the output terminal is connected to the microcomputer 21, and the voltage value input to the input terminal Is transformed and output from the output terminal. That is, the power supply voltage (for example, 12 [v]) output from the DC power supply device 11 is transformed and the driving voltage (for example, 5 [v]) is supplied to the microcomputer 21. The voltage conversion circuit 23 can be configured using a so-called three-terminal regulator.
[0062]
The power supply voltage detection circuit 27 is configured by connecting a resistor R1 and a resistor R2 in series. The end of the power supply voltage detection circuit 27 on the resistor R1 side is connected to the positive electrode of the DC power supply device 11. The end on the resistance R2 side is connected to the negative electrode (in other words, the ground) of the DC power supply device 11. Further, the connection point between the resistor R1 and the resistor R2 is connected to the microcomputer 21, and the divided voltage Vs of the power supply voltage by the resistor R1 and the resistor R2 is input to the microcomputer 21.
[0063]
At this time, the resistance values of the resistors R1 and R2 are such that the variation range of the divided voltage Vs corresponding to the variation range of the power supply voltage value output from the DC power supply device 11 is the allowable range of the input range at the input port of the microcomputer 21. It is determined to be inside. The divided voltage Vs fluctuates according to the voltage value of the power supply voltage output from the DC power supply device 11, and the microcomputer 21 is within a range from a lower limit value to an upper limit value suitable for the input range (for example, 0 to 5). By inputting the divided voltage Vs that changes in [v]), the power supply voltage value can be detected.
[0064]
Next, the energization delay transistor 25 has a collector connected to the base of the main control transistor 15, an emitter grounded to the ground, and a base connected to a terminal that outputs an energization start delay signal Sb in the microcomputer 21. .
When the energization start delay signal Sb input to the base of the energization delay transistor 25 is at a low level (generally a ground potential), no base current flows through the energization delay transistor 25, and the energization delay transistor 25 is Turns off. At this time, the state of the post-processing ignition command signal Sa input to the base of the main control transistor 15 is determined based on the state of the ignition command signal IG output from the ECU 31. That is, when the energization delay transistor 25 is in an off state, the main control transistor 15 is controlled to be in an on state or an off state in accordance with a command from the ECU 31.
[0065]
When the energization start delay signal Sb is at a high level (for example, the supply voltage 5 [v] from the constant voltage power supply), the base current flows through the energization delay transistor 25, and the energization delay transistor 25 is turned on. It becomes. At this time, the post-processing ignition command signal Sa is forcibly maintained at a low level, and the state of the post-processing ignition command signal Sa is determined based on the state of the ignition command signal IG output from the ECU 31. Absent. That is, when the energization delay transistor 25 is in the on state, the main control transistor 15 maintains the off state regardless of a command from the ECU 31.
[0066]
Therefore, when the energization start delay signal Sb output from the microcomputer 21 is at a low level, the main control transistor 15 is determined to be on or off based on a command from the ECU 31. Further, when the energization start delay signal Sb is at a high level, the main control transistor 15 is always in an off state regardless of a command from the ECU 31.
[0067]
Next, the microcomputer 21 is driven by being supplied with a driving voltage from the voltage conversion circuit 23, the divided voltage Vs is input from the power supply voltage detection circuit 27, and the ignition command signal IG is input from the ECU 31. The energization start delay signal Sb is output to the energization delay transistor 25. Then, the microcomputer 21 sets the energization start delay time based on the partial pressure Vs, and outputs the energization start delay signal Sb in a high level in synchronization with the change in state of the ignition command signal IG to a high level. Details of processing contents in the microcomputer 21 will be described later.
[0068]
Next, FIG. 2 shows the ignition command signal IG, the post-machining ignition command signal Sa, the energization start delay signal Sb, the primary current i1, and the potential Vp of the center electrode 17a of the spark plug 17 in the schematic configuration diagram shown in FIG. The time chart showing each state is shown.
When the ignition command signal IG switches from low to high level at time t1 in FIG. 2, energization starts in synchronization with this and based on the divided voltage Vs of the power supply voltage detected by the power supply voltage detection circuit 27 Since the delay signal Sb is switched from low to high level, and the post-machining ignition command signal Sa is maintained at low level, the primary current i1 does not flow through the primary winding L1. When the energization start delay signal Sb is switched to the low level at the time t2 when the energization start delay time has elapsed, the post-machining ignition command signal Sa is switched from the low to the high level, and the main control transistor 15 is turned on. The primary current i1 begins to flow.
[0069]
Further, when time elapses and time t3, which is the ignition timing, the ignition command signal IG is switched from high to low level, and the main control transistor 15 is turned off. As a result, energization of the primary current i1 to the primary winding L1 is interrupted, a negative ignition high voltage is applied to the center electrode 17a of the spark plug 17, and the potential Vp drops sharply. A spark discharge occurs between the electrodes 17a-17b. Then, the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil 13 is consumed for the generation of the spark discharge, and the spark discharge ends naturally at time t4 when the magnetic flux energy is consumed until the spark discharge cannot be maintained. To do.
[0070]
As described above, even when the ignition command signal IG becomes high level, the primary current i1 does not flow when the energization start delay signal Sb is at high level, so the energization start of the primary current i1 is started by the energization start delay signal Sb. It can be seen that the time can be delayed. Thus, it can be seen that the primary current energization time in the ignition device for the internal combustion engine is shorter (time t2 to time t3) than the primary current energization time (time t1 to time t3) set by the ECU 31.
[0071]
FIG. 3 shows waveforms of the post-machining ignition command signal Sa and the primary current i1 when different energization start delay times are set. In FIG. 3, the waveform indicated by the solid line is a waveform when the energization start delay time is short, and the waveform indicated by the broken line is a waveform when the energization start delay time is long. 3 is the energization start time when the energization start delay time is short, and time t12 is the energization start time when the energization start delay time is long, which corresponds to time t2 in FIG. Further, time t13 in FIG. 3 is the ignition timing, which corresponds to time t3 in FIG.
[0072]
The energization start delay time is set by the microcomputer 21 described later. When the power supply voltage is low, the energization start delay time is set short, and when the power supply voltage is high, the energization start delay time is set long. For this reason, regardless of the value of the power supply voltage, the current value of the primary current i1 at the ignition timing (time t13) can be controlled to be substantially equal by controlling the energization start delay time. The contents of the energization start delay time setting process in the microcomputer 21 will be described later.
[0073]
Next, an ignition control process executed in the ECU 31 will be described.
The ECU 31 is for comprehensively controlling the spark discharge occurrence timing, the fuel injection amount, the idle speed, etc. of the internal combustion engine as described above, and in addition to the ignition control process described below, the internal combustion engine In order to supply fuel into the intake pipe at the time of fuel injection and the operating state detection process for detecting the operating state of each part of the engine, such as the intake air amount (intake pipe pressure), rotational speed, throttle opening, cooling water temperature, intake air temperature, etc. The fuel control processing is performed.
[0074]
Further, the ignition control processing is performed after the internal combustion engine is started, for example, based on a signal from a crank angle sensor that detects the rotation angle (crank angle) of the internal combustion engine, the internal combustion engine performs intake, compression, combustion, and exhaust 1 Run once per combustion cycle.
Then, when the internal combustion engine is started and the ignition control process is started, first, the operation state of the internal combustion engine detected by the operation state detection process that is separately executed is read and set in advance based on the read operation state. The ignition timing suitable for the operation state of the internal combustion engine is set using the map or calculation formula, and the ignition timing in the current combustion cycle is set. Note that the map or calculation formula for setting the ignition timing is, for example, to set the ignition timing according to the operating state of the internal combustion engine using the operating state such as the engine speed of the internal combustion engine and the engine load as parameters. Configure.
[0075]
Subsequently, with the ignition timing set as a reference, the ignition command signal IG is changed to a high level at a time earlier than the ignition timing by a predetermined time, thereby operating the main control transistor 15 to the primary winding L1. The primary current i1 is energized. Here, the predetermined time is a primary current energizing time before the spark discharge, and in order to generate a spark discharge that can reliably ignite the fuel even under operating conditions with poor ignitability, that is, a high ignition high voltage. In order to generate this, a time during which sufficient magnetic flux energy can be accumulated in the ignition coil is set in advance in the primary current energization time. As a result, the spark discharge duration from when the spark discharge occurs until it ends is sufficiently long.For example, even in operating conditions with poor ignitability such as low load and low rotation, the fuel can be surely generated by helping the growth of flame nuclei. Will be able to burn.
[0076]
When the ignition command signal IG is changed to a high level and the energization start delay signal Sb output from the microcomputer 21 is at a high level, the main control transistor 15 is maintained in an off state. Thereafter, when the energization start delay signal Sb changes to the low level, the main control transistor 15 is turned on, and energization of the primary winding L1 is started.
[0077]
In the ignition control process, the ignition command signal IG is changed to a low level at the ignition timing when the primary current energization time has elapsed since the ignition command signal IG was changed to a high level, and the main control transistor 15 is turned off. Put it in a state. Thus, by turning off the main control transistor 15, the primary current i1 is suddenly cut off, and an ignition high voltage as an induced electromotive force is generated in the secondary winding L2, and a spark discharge is generated in the spark plug 17. Let
[0078]
Therefore, the ignition control process controls the ignition command signal IG so that a spark discharge is generated at the ignition timing set by the ECU 31 according to the state of the internal combustion engine, so that the ignition timing suitable for the operating state of the internal combustion engine is achieved. In addition, spark discharge is generated between the electrodes of the spark plug 17 and the fuel is combusted.
[0079]
Next, the energization start time delay control process executed by the microcomputer 21 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The energization start timing delay control process is started when the internal combustion engine is started, and starts the process described below.
When the energization start time delay control process is started, first, in S110, 0 is substituted into the counter N to reset the counter N. The counter N is a counter used for determining the timing for detecting the power supply voltage.
[0080]
Next, in S120, an initial value is set for the energization start delay time Ts. This initial value is preferably set to a value suitable for the operating state immediately after the internal combustion engine is started, and immediately after the internal combustion engine is started, the temperature of the internal combustion engine is low and the ignitability to fuel is poor. The energization start delay time Ts may be set such that the primary current energization time becomes longer or the energization start delay time Ts becomes 0 [sec].
[0081]
In subsequent S130, it is determined whether or not a state change in the rising direction (from low level to high level) of the ignition command signal IG output from the ECU 31 has occurred. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S140, and a negative determination is made. Then, the same step is repeatedly executed to wait until the ignition command signal IG changes state. That is, in S130, it is determined whether or not it is time to start energizing the primary winding L1 by the ignition control process executed by the ECU 31.
[0082]
When an affirmative determination is made in S130, the process proceeds to S140. In S140, the energization start delay signal Sb is set to a high level state, and output to the energization delay transistor 25 is started (time t1 in FIG. 2). As a result, the post-processing ignition command signal Sa input to the base of the main control transistor 15 is forcibly maintained at a low level, and the post-processing ignition command signal Sa is generated by the ignition command signal IG output from the ECU 31. The state of is never determined. That is, the main control transistor 15 maintains the off state regardless of the command from the ECU 31.
[0083]
Next, in S150, a timer count is started for measuring the passage of time after the change in state of the ignition command signal IG occurs (since an affirmative determination is made in S130).
In subsequent S160, it is determined whether or not the timer value started counting in S150 is equal to or longer than the energization start delay time Ts. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S170, and if a negative determination is made, the same steps are repeated. By executing, it waits until the timer value becomes equal to or longer than the energization start delay time Ts. That is, in S160, it is determined whether or not the energization start delay time Ts has elapsed since the state change of the ignition command signal IG has occurred (since an affirmative determination is made in S130).
[0084]
Then, when an affirmative determination is made in S160, the process proceeds to S170, and in S170, the output of the energization start delay signal Sb in the high level state is ended (time t2 in FIG. 2). As a result, the energization delay transistor 25 is turned off, and the state of the post-processing ignition command signal Sa input to the base of the main control transistor 15 is determined by the ignition command signal IG output from the ECU 31. At this time, if the ignition command signal IG output from the ECU 31 is at a high level, the post-machining ignition command signal Sa is at a high level, the main control transistor 15 is turned on, and the primary current i1 is applied to the primary winding L1. Start flowing.
[0085]
Thereafter, the primary current i1 is cut off by the above-described ignition control process executed by the ECU 31, and a spark discharge is generated between the electrodes of the spark plug 17 (time t3 in FIG. 2).
When the process of S170 is executed and the process proceeds to S180, the timer count started in S150 is stopped in S180, and in subsequent S190, 0 is substituted into the timer value to reset the timer.
[0086]
In the next S200, the counter N is updated by adding 1 to the counter N (incrementing the counter N).
In subsequent S210, it is determined whether or not the counter N is 5 or more. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S220, and if a negative determination is made, the process proceeds to S130. In this energization start time delay control process, the power supply voltage is detected at a rate of once every five combustion cycles, and in S210, it is determined whether or not it is a combustion cycle (timing) for detecting the power supply voltage. is doing.
[0087]
If a negative determination is made in S210, the process proceeds to S130, and in S130, the energization start timing in the next combustion cycle is detected. Thereafter, until the counter N reaches 5 or more, that is, until an affirmative determination is made in S210, the processing from S130 to S210 is repeatedly executed, and the energization in each combustion cycle is performed using the same energization start delay time Ts. Perform start time delay processing.
[0088]
Then, the energization start timing delay process using the same energization start delay time Ts is repeatedly performed. When the counter N reaches 5 or more, an affirmative determination is made in S210 and the process proceeds to S220. Then, in S220, a power supply voltage detection routine is started.
Here, the processing contents of the power supply voltage detection routine will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
[0089]
First, when the power supply voltage detection routine is started, the divided voltage Vs input from the power supply voltage detection circuit 27 is detected as the power supply voltage Vs1 in S310, and the power supply voltage Vs1 is substituted into the variable A in the next S320.
In the next S330, the divided voltage Vs input from the power supply voltage detection circuit 27 is detected as the power supply voltage Vs2, and in the next S340, the power supply voltage Vs2 is substituted into the variable B.
[0090]
Further, in S350, the divided voltage Vs input from the power supply voltage detection circuit 27 is detected as the power supply voltage Vs3. In the next S360, the power supply voltage Vs3 is substituted into the variable C. In the next S370, the average values of the variables A, B, and C are calculated, and the calculated average value is multiplied by the ratio of the power supply voltage to the divided voltage Vs determined by the resistance values of the resistors R1 and R2. Thus, the power supply voltage value detected in S310, S330, and S350 is calculated.
[0091]
In subsequent S380, based on the power supply voltage value calculated in S370, the energization start delay time is calculated using a preset map or formula using the power supply voltage value as a parameter. The map or formula used for this calculation process is configured so that the optimum energization start delay time is calculated according to the power supply voltage value so that the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil 13 is constant. ing. That is, the energization start delay time becomes longer as the power supply voltage value becomes higher, and the energization disclosure delay time becomes shorter as the power supply voltage value becomes lower.
[0092]
In the next S390, the energization start delay time Ts is updated by substituting the energization start delay time calculated in S380 for the energization start delay time Ts used in the energization start timing delay control process.
In subsequent S400, the counter N is reset by substituting 0 for the counter N used in the energization start time delay control process.
[0093]
Then, when the process of S400 ends, the power supply voltage detection routine ends, and the process proceeds to the energization start time delay control process. It should be noted that the power supply voltage detection routine is started from S220 in the energization start timing delay control process, and after the ignition command signal IG is output from the ECU 31 in the next combustion cycle, from the above S310 to S400. Terminate the process.
[0094]
Thus, in the power supply voltage detection routine, the power supply voltage is calculated from the divided voltage Vs detected three times, the energization start delay time Ts is updated based on the calculated power supply voltage value, and the counter N is reset. The reason why the power supply voltage is detected three times is to improve the detection accuracy.
[0095]
When the power supply voltage detection routine is thus completed and the process proceeds to S220 of the energization start timing delay control process, the process at S220 is terminated and the process proceeds to S130.
Then, in the energization start timing delay control process thereafter, delay control of the energization start timing of the primary current i1 is executed using the energization start delay time Ts updated in the power supply voltage detection routine. Thereafter, the processes from S130 to S210 are repeatedly executed, and when the energization start timing delay process in five combustion cycles is performed using the same energization start delay time Ts, an affirmative determination is made in S210 and the power supply voltage detection is performed again. The routine is executed, and the energization start delay time Ts is updated.
[0096]
In this way, the energization start timing delay control process controls the energization start timing of the primary current i1 based on the predetermined initial value of the energization start delay time Ts immediately after startup, and thereafter, after five combustion cycles. The power supply voltage is detected at a rate of once, and the energization start delay time Ts is updated based on the detected power supply voltage. In the energization start timing delay control process, the energization start timing delay to the primary winding L1 is controlled based on the finally set energization start delay time Ts.
[0097]
In the ignition device for the internal combustion engine of the present embodiment, the main control transistor 15 corresponds to the switching means described in the claims, the ECU 31 for executing the ignition control processing corresponds to the ignition control means, and the power supply voltage The detection circuit 27 corresponds to power supply voltage detection means, and the microcomputer 21 and the energization delay transistor 25 correspond to energization start time delay means. The microcomputer 21 also corresponds to a control device described in the claims.
[0098]
As described above, in the internal combustion engine ignition device according to the present embodiment, the ignition control process executed by the ECU 31 sets the ignition command signal IG to the high level state in order to start energization of the primary winding L1. Even if it outputs, the energization to the primary winding is not necessarily started at the timing when the ignition command signal IG is output. That is, while the energization start timing delay control process executed by the microcomputer 21 is at the high level of the energization start delay signal Sb, the main control transistor 15 is turned off regardless of the state of the ignition command signal IG. As a result, the primary winding L1 is not energized.
[0099]
Then, after the ignition command signal IG becomes high level, when the energization start delay time Ts set according to the power supply voltage value elapses, the energization start delay signal Sb changes to the low level, and the primary winding is performed at this timing. The energization of the line L1 is started.
That is, in the ignition device for an internal combustion engine, the microcomputer 21 that executes the energization start timing delay control process is provided, and the energization timing to the primary winding L1 is delayed according to the power supply voltage value, so that the fluctuation of the power supply voltage is reduced. Even when it occurs, the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil 13 is controlled to be substantially constant.
[0100]
Therefore, in the ignition device for the internal combustion engine of the present embodiment, the primary current control switch is not provided separately from the main control transistor 15 as the main control switch, and is stored in the ignition coil 13 without being affected by fluctuations in the power supply voltage. It is possible to control the magnetic flux energy to be constant.
[0101]
In order to realize the ignition device for an internal combustion engine of the present embodiment, it is necessary to provide the microcomputer 21, the voltage conversion circuit 23, the energization delay transistor 25, and the power supply voltage detection circuit 27. These are the primary current control. Compared to large capacity switching means used as an industrial switch, the price is low. That is, the microcomputer 21 can be realized by a low-cost microcomputer having a relatively low calculation capability, the voltage conversion circuit 23 uses a general-purpose three-terminal regulator, the energization delay transistor 25 uses a small signal transistor, and a power supply voltage detection circuit 27 can be realized by using two resistance elements.
[0102]
Therefore, according to the ignition device for an internal combustion engine of the present embodiment, the magnetic flux energy accumulated in the ignition coil can be controlled to be constant without using a large-capacity and expensive switching means (transistor). And an ignition device for an internal combustion engine that can suppress an increase in the amount of heat generated in the switching means can be realized at low cost.
[0103]
Note that the microcomputer 21 and the energization delay transistor 25 control only the energization start timing of the primary winding L1, and do not change the cutoff timing of the primary current i1, that is, the ignition timing. Determined by. For this reason, the provision of the microcomputer 21 and the energization delay transistor 25 does not affect the ignition timing. Even if the energization start delay signal Sb cannot be output from the microcomputer 21 for some reason, the energization delay transistor 25 is turned off, so that the main control transistor 15 is controlled by the ECU 31 and the primary current i1 is reduced. Since energization and shut-off control is performed, the operation of the internal combustion engine can be continued.
[0104]
Therefore, according to the ignition device for an internal combustion engine of the present embodiment, it is necessary for excessive heat generation in the main control transistor 15 due to fluctuations in the power supply voltage value and for the occurrence of spark discharge in the spark plug. It is possible to prevent the energy from being stored.
[0105]
Further, in the present embodiment, the delay control process for the energization start timing for the primary winding is performed independently of the ECU 31 that executes many control processes such as ignition control, fuel injection amount, air-fuel ratio, and fuel injection timing. A microcomputer 21 to be performed, that is, a control device is provided. For this reason, according to the ignition device for an internal combustion engine of the present embodiment, the processing load of the ECU 31 is not increased at all in practicing the energization start timing delay control process for the primary winding. Each control process such as can be normally executed.
[0106]
Moreover, since it is the structure provided with the microcomputer 21 which performs delay control of the energization start time separately from ECU31, the structure of ECU31 with which the existing internal combustion engine ignition device was equipped can be diverted without changing a design. The application of the ignition device for an internal combustion engine can be realized inexpensively and simply.
[0107]
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, A various aspect can be taken.
For example, the power supply apparatus is not a power supply apparatus that outputs a DC voltage by changing an AC voltage from a commercial power supply, but a battery that outputs charged electric energy as a DC voltage may be used. An ignition device can be realized.
[0108]
In the above-described embodiment, the power supply voltage is detected at a rate of once every five combustion cycles and the energization start delay time Ts is updated. For example, this update cycle is 1 in 10 combustion cycles. It is also possible to set the optimum update cycle according to the possibility of fluctuations in the power supply voltage.
[0109]
Furthermore, the present invention is not limited to a gas engine that uses gaseous fuel as the fuel, and the internal combustion engine ignition device of the present invention may be applied to an internal combustion engine that uses liquid fuel such as gasoline.
In this embodiment, the control device is configured using a microcomputer and control is performed to delay the energization timing of the primary winding, but the energization timing is controlled using an electric circuit composed of a resistance element, a capacitance element, and the like. You may comprise the control apparatus for performing delay control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment.
FIG. 2 is a time chart showing the state of each part of the internal combustion engine ignition device according to the embodiment.
FIG. 3 shows waveforms of a post-processing ignition command signal Sa and a primary current i1 when different energization start delay times are set.
FIG. 4 is a flowchart showing processing contents of energization start time delay control processing;
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of a power supply voltage detection routine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine ignition device, 11 ... DC power supply device, 13 ... Ignition coil, 15 ... Main control transistor, 17 ... Spark plug, 21 ... Microcomputer, 23 ... Voltage conversion circuit, 25 ... Energization delay transistor, 27 ... Power supply voltage detection circuit, 31 ... electronic control unit (ECU), L1 ... primary winding, L2 ... secondary winding, R1 ... resistance, R2 ... resistance.

Claims (3)

A DC power supply,
An ignition coil having a primary winding through which a primary current flows when a power supply voltage is applied by the DC power supply device, and a secondary winding that forms a closed loop with an ignition plug attached to the internal combustion engine;
A switching means for forming a closed loop together with the primary winding and the DC power supply, and energizing and interrupting the primary current flowing through the primary winding;
By outputting an ignition command signal in accordance with the operating state of the internal combustion engine and performing switching driving of the switching means, the primary current flowing in the primary winding is energized and cut off, and the secondary winding is An ignition control means for generating a voltage and generating a spark discharge in the spark plug; and an ignition device for an internal combustion engine comprising:
Power supply voltage detection means for detecting a power supply voltage value output from the DC power supply device;
An energization start delay time for delaying the energization start to the primary winding is set based on the power supply voltage value detected by the power supply voltage detecting means, and the energization start timing to the primary winding by the ignition control means is set. Energization start time delay means for delaying the energization start delay time;
With
The energization start timing delay means is provided as a control device different from the ignition control means for outputting the ignition command signal,
The energization start timing delay means is configured to open the ignition command signal input to the switching means until the energization start delay time elapses from the energization start timing by the ignition control means. Forcibly processing as described above, by maintaining the open state of the switching means, to delay the start of energization to the primary winding,
An ignition device for an internal combustion engine. The energization start time delay means sets the energization start delay time to be longer as the detected power supply voltage value is higher, and sets the energization start delay time to be shorter as the detected power supply voltage value is lower.
The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1.   The internal combustion engine is a gas engine using gaseous fuel as fuel;
  The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that.

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