JP4393052B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計算器および点火出力段を有し、前記点火出力段によって点火コイルの１次側を流れる電流が制御され、前記１次側を流れる電流を測定するための手段が設けられている内燃機関の点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
すでに、計算器および点火出力段が設けられている、内燃機関の点火装置が公知である。この計算器によって充電開始時点が計算され、この充電開始時点において、点火出力段は点火コイルの１次側を流れる電流の制御を開始する。従来の点火装置では計算器によって、点火出力段が非導通状態になるように制御される点火時期も出力される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記の場合に、計算器に負荷をかけずに点火時期を適切に得ることができる方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、点火コイルを流れる電流が所定の電流に達した場合に点火をトリガするための別の手段を設け、点火トリガの時期が前記計算器にフィードバックされ、前記計算器が前記点火トリガ時期を後続する充電開始時点の計算時に考慮するように構成することによって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明による内燃機関の点火装置は次のような利点を有する。すなわち、所定の１次電流値を超える場合には、計算器に依存せずに点火が実行されるという利点を有する。つまり、点火エネルギーは所望のカットオフ電流に到達することによって制御され、ドエル時期またはドエル角の出力に依存しない。このためには、計算器からは充電開始時点だけが出力されればよい。それゆえこの計算器は、充電開始時点の他に点火時期も出力するという負荷を負わない。したがって、計算器の計算能力を他の計算のために使用することができる。
【０００６】
従属項の構成によって、本発明を有利に発展および改善することができる。点火出力段を制御するための特に簡単な手段としてフリップフロップを使用することができる。この場合、セット入力端は計算器の出力端と接続されている。このとき、特に簡単に点火をトリガするために、フリップフロップのリセット入力端が使用される。１次コイルを流れる電流を識別するための手段の簡単な構成は、抵抗および基準電圧と比較するための比較器を有している。点火時期を評価するために、この比較器の信号または他の回路部の信号を使用することができ、たとえば点火コイルの２次コイルにあるスパーク電流の検出、または点火出力段のコレクタ電流の検出を使用することができる。
【０００７】
【実施例】
本発明の実施例は図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明される。
【０００８】
図１には、内燃機関を点火するための本発明の装置の第１の実施例が、概略的な回路図として示されている。この装置は、出力端６を有するマイクロコンピュータ１を有している。このマイクロコンピュータによって、出力端６で信号が形成され、フリップフロップ７のセット入力端８に供給される。このフリップフロップ７は出力端１３を有しており、この出力端は出力段２の制御端子と接続されている。点火出力段２は、ここでは簡単に単なるトランジスタとして図示されている。点火出力段２のコレクタは点火コイルの１次側３と接続されている。点火コイルの１次側３の他方の端子はバッテリーのバッテリー電圧２０（Ｕ_ＢＡＴ）と接続されている。点火出力段２のエミッタは、測定抵抗１０を介してアース端子２１と接続されている。点火出力段２と測定抵抗１０との間にはタップが設けられており、このタップは比較器１１の一方の入力端に接続されている。比較器１１の他方の入力端は基準電圧Ｕ_ＲＥＦと接続されている。比較器１１の入力端は、フリップフロップ７のリセット入力端９および計算器１の入力端１２と接続されている。さらに点火コイルは２次コイル４も有しており、この２次コイル４内には、１次側３の電流遮断時に高電圧が誘導される。この高電圧信号は点火プラグ５で点火スパークを発生させる。
【０００９】
ここで、この装置の機能を図２および３に基づいて説明する。図２には時間軸Ｔが電流軸Ｉに対してプロットされている。電流軸Ｉには、点火コイル３の１次側を流れる電流が示されている。また、図３には２つの時間軸Ｔがプロットされている。上方の時間軸にはフリップフロップ７のセット入力端８にある信号が示されている。下方の時間軸には、フリップフロップ７のリセット入力端９にある信号が示されている。図３の信号は、図２の曲線Ａに関連している。図４は図３に対応しているが、この場合図４に示された信号は、図２の曲線Ｂに相応する曲線経過に関連している。
【００１０】
まず、図２の曲線Ａの曲線経過を見てみよう。時点ｔ_０で計算器１が開始信号を形成し、出力端６を介して出力する。この信号は、図３の上方の時間軸に示されている。時点ｔ_０におけるこの信号によって、フリップフロップ７はセットされる。つまり、適切な出力信号が出力端１３で形成され、この出力信号は出力段２を導通状態に制御する。このようにして、点火コイルの１次側３を流れる電流が形成される。しかし、コイルのインダクタンスによってこの電流は急激にではなく、徐々に継続的に上昇する。点火コイルの１次コイル３を流れる電流の上昇は、電流Ｉの上昇に相応する。この様子は、図２に示されている。点火コイル２の１次側３を流れる電流に依存して比較器１１の入力端では、測定された電圧信号が相応に上昇する。比較器１１の入力端にある電圧が値Ｕ_ＲＥＦに到達すると、相応する出力信号が比較器１１の出力端で形成される。比較器１１の出力端にあるこの信号は相応に、計算器１の入力端１２ないしはフリップフロップ７のリセット入力端９に供給される。図３には下方の時間軸に、相応するリセット信号が示されており、これは時点ｔ_１における信号である。この時点で点火コイルの充電曲線は、図２の経過Ａに示されているように、所定の電流Ｉ_１に到達しており、比較器１１はフリップフロップ７への相応のリセット信号を形成する。このリセット信号によってフリップフロップ７はリセットされ、点火出力段２は非導通状態になり、１次側を流れる電流は急激に停止される。この手段によって、点火コイルの２次側４で相応に強い高電圧信号が形成され、点火プラグ５における点火スパークをトリガする。
【００１１】
通常点火システムでは、計算器は２つの制御機能を引き受けなければならない。つまり、点火コイル３の充電プロセスを開始する時点ｔ_０と、点火コイルの１次コイル３の充電プロセスを終了し点火をトリガする時点ｔ_１とを出力しなければならない。しかし本システムでは、計算器１は、点火コイル３の充電を開始する時点、つまり時点ｔ_０を出力するだけでよい。この場合点火コイル３の充電プロセスは、自動的に比較器１１とフリップフロップ７のリセットによって終了される。
【００１２】
時点ｔ_０とｔ_１との間の時間は、点火コイルまたは点火出力段の温度、または点火コイルまたは点火出力段の公差のような、点火部材の特性および使用条件に依存する。さらに、供給電圧および線路抵抗も点火コイルの充電時間に影響する。このことは図２および４に、図２の充電曲線Ｂと、相応する信号経過を示す所属の図４とに基づいて示されている。図４には上方の時間軸に、再び時点ｔ_０における信号が示されている。この信号によってフリップフロップ７はセットされ、点火出力段２ないしは点火コイルの１次側３を流れる電流がトリガされる。しかし、図４の下方の時間軸に示されているように、リセット信号は時点ｔ_１においてではなく時点ｔ_２において形成される。これは、図２の充電曲線Ｂが充電曲線Ａよりも若干小さい傾きを有するためである。これは、たとえば点火コイルまたは点火出力段の温度上昇によって、または点火コイルまたは点火出力段の公差によって、または他の影響量によって引き起こされる。
【００１３】
本発明では、計算器１が、本来所望された点火時期ｔ_１から実際に実行された点火時期ｔ_２へこのようにずれたことを、再び点火コイルの充電が開始される後続の時期ｔ_０を計算する際に考慮することが提供される。先行する点火時期ｔ_０とｔ_１と間の時間を比較することによって、マイクロコンピュータ１は、個々の点火コイルの充電プロセスの持続時間についての情報を得る。次に、このことは後続する時点ｔ_０を計算する際に考慮され、点火のために望ましい時点を算出する。とりわけ、この計算を各シリンダそれぞれのために実行し、これによって個々の点火部材の偏差を補償することができる。
【００１４】
内燃機関のスタート時の第１の点火プロセスのために、計算器１は記憶された値を使用することができる。この記憶された値は、固定的に設定することができる。あるいは内燃機関の先行する動作の際に測定によって検出しておくこともできる。択一的に、このスタート値に対して複数の異なる値を設定することもできる。これらの値は、たとえば温度に依存して選択される。このことはとりわけ、点火コイル３の充電のために必要な時間が温度に大きく依存する場合に有利である。このスタート値は個々のシリンダに応じることもできる。
【００１５】
従って、点火エネルギーがドエル時間またはドエル角の出力にもはや依存せず点火コイルの１次コイルを流れる所望の１次電流に到達することにのみ依存する装置が提供される。計算器１は、もう一つの時点、つまり点火コイル３の１次側の充電が開始される充電開始時点ｔ_０を出力するだけでよい。
【００１６】
図５には別の実施例が示されている。この場合、実行された点火のフィードバックは比較器１１に基づいてではなく、付加的な測定装置によって実行される。参照番号１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，２０および２１は、ここでも図１と同一のアイテムを示している。しかし、内燃機関で実行された点火を識別するために、別個の装置が設けられている。さらに、ここには具体例として２つの抵抗３１および３２が示されており、これらの間に測定装置３３のタップが配置されている。この測定装置３３は出力端を有しており、この出力端はここでは計算器１の入力端１２と接続されている。したがってこの場合は、点火が実行されたか否か、およびどの時点ｔ_１で点火が実行されたかということを検出するために、比較器１１の出力信号は使用されない。分圧器３１および３２によって、点火スパークおよびそれによって生じる電流に依存する信号が、測定装置３３の入力端で適切な電流レベルに調整される。この電圧を評価することによって、点火が点火プラグで実行されたか否か、またどの時点ｔ_１で点火が実行されたかということが推定される。それによって計算器１は、後続する点火のために充電開始時点を適切に適合することができるようになる。
【００１７】
図６には別の実施例が示されている。ここでは、実行された点火のフィードバックは、点火コイルの１次側の電圧信号に基づいて実行される。参照番号１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，２０および２１は、ここでも図１と同一のアイテムを示している。しかし、内燃機関で実行された点火を識別するために点火出力段のコレクタは評価部５０と接続されている。評価部５０では点火コイルの１次側内の電圧経過に基づいて、点火が点火プラグで実行されたか否か、およびどの時点で実行されたかということが検出される。この場合、この検出の結果はマイクロコンピュータの入力端１２に送出される。
【００１８】
図５および６の手段によって、点火システムの状態について予測することもできる。同じように、トリガされた点火についてのフィードバックの他に、点火システムについてさらに他の予測も実行することができる。
【００１９】
さらに、ここで離散的な構成部材によって説明された回路機能は、直接的に点火出力段２または計算器内でも実現可能であることにも注目すべきである。出力段２を適切に構成することによって、フリップフロップの機能を出力段で実現することも簡単にできる。さらに、ここで抵抗１０および比較器１１によって実現された電流感知部も点火コイルの１次側を流れる電流のための制御エレメント内部にともに組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の第１の実施例の回路を概略的に示した図である。
【図２】１次コイルの異なる充電曲線を示した図である。
【図３】図２の充電曲線Ａのための制御信号を示した図である。
【図４】図２の充電曲線Ｂのための制御信号を示した図である。
【図５】本発明の別の実施形態の回路図を概略的に示した図である。
【図６】図１および図５と異なる構成の、本発明の実施形態の回路図を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１ マイクロコンピュータ
２ 点火出力段
３ 点火コイルの１次側
４ 点火コイルの２次コイル
５ 点火プラグ
６ マイクロコンピュータの出力端
７ フリップフロップ
８ セット入力端
９ リセット入力端
１０ 測定抵抗
１１ 比較器
１２ マイクロコンピュータの入力端
１３ フリップフロップの出力端
２０（Ｕ_ＢＡＴ） バッテリー電圧
２１ アース接続
Ｕ_ｒｅｆ 基準電圧
ｔ 時間軸
ｔ_０ 充電開始時点
ｔ_１ 充電プロセスの終了時点であって点火のトリガ時点
Ｉ 点火コイルの１次側を流れる電流の軸
３１、３２ 抵抗
３３ 測定装置
５０ 評価部

Claims (8)

1. 計算器（１）および点火出力段（２）を有する内燃機関の点火装置であって、
   前記点火出力段（２）によって、点火コイルの１次側（３）を流れる電流が制御され、
   前記１次側（３）を流れる電流を測定するための手段が設けられている形式のものにおいて、
   前記計算器（１）は充電開始時点を計算し、
   前記充電開始時点において、前記点火出力段（２）は１次側（３）を流れる電流の制御を開始し、
   前記点火コイルを流れる所定の電流に基づいて前記内燃機関の点火をトリガするために、前記計算器（１）とは別個の別の手段が設けられており、
   前記内燃機関の点火のトリガ時点は前記計算器（１）にフィードバックされ、
   前記計算器（１）は前記内燃機関の点火のトリガ時点を、後続の充電開始時点を計算する際に考慮することを特徴とする装置。
2. 出力段（２）の制御端子は、フリップフロップ（７）を介して前記計算器（１）と接続されており、
   前記計算器（１）の出力端（６）は、前記フリップフロップ（７）のセット入力端（８）と接続されている、請求項１記載の装置。
3. 前記１次側（３）を流れる電流を識別するための手段（１１）が、前記フリップフロップ（７）のリセット入力端（９）と接続されている、請求項２記載の装置。
4. 前記電流を識別するための前記手段は測定抵抗（１０）および比較器（１１）を有しており、
   前記比較器（１１）の一方の端子は、前記測定抵抗（１０）と前記点火出力段（２）との間に接続されており、
   前記比較器（１１）の他方の入力端子は基準電圧（Ｕ_ＲＥＦ）と接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記比較器（１１）の信号は、前記計算器（１）の入力端（１２）に供給される、請求項４記載の装置。
6. 前記点火コイルの２次側（４）の電流信号を評価するための評価回路（３３）が設けられており、それによって前記内燃機関の点火のトリガが識別される、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記点火コイルの１次側の電圧信号を評価するための評価回路が設けられており、それによって前記内燃機関の点火のトリガが識別される、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記内燃機関の点火のトリガ時点は、点火回路を診断するために使用される、請求項６または７記載の装置。

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