JP5601642B2 - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、自動車などに搭載する内燃機関の点火装置であって、重ね放電を行う内燃機関用点火装置に関するものである。   The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine mounted on an automobile or the like, and relates to an ignition device for an internal combustion engine that performs multiple discharge.

自動車などの車両に搭載される内燃機関は、燃費改善のためにリーンバーンによる運転や、排気ガス浄化のために高ＥＧＲによる運転を行っている。これらの運転において使用する混合気は着火性が良好ではないことから、高エネルギの点火装置を備える必要がある。
このように希薄な混合気や、ＥＧＲガスを多く含む混合気に点火するときには、電流遮断方式の点火コイルを用いて発生させた放電電圧に、ＤＣ−ＤＣコンバータ等によって昇圧された高電圧を重畳して点火プラグへ印加し、重ね放電による点火が行われる（例えば、特許文献１参照）。
図４は、従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。図示した回路は、特許文献１に記載されたものと概ね同様に構成されている。
図示した内燃機関用点火装置は、バッテリ１００の電圧ＶＢを点火コイル１２０の一次側コイル１２１へ供給し、ＥＣＵ１３０からの制御信号によってスイッチトランジスタ１２３をｏｎ／ｏｆｆさせて１次側コイル１２１に流れる電流の導通と遮断とを制御している。また、点火コイル１２０の２次側コイル１２２の一端には点火プラグ２００が接続されており、２次側コイル１２２の他端にはＤＣ−ＤＣコンバータ１４０が接続されている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０は、バッテリ１００の電圧ＶＢを昇圧させる昇圧トランス１４１、昇圧トランス１４１を励振させる、詳しくは当該昇圧トランス１４１の１次側巻線に流れる電流の導通・遮断を行うスイッチトランジスタ１４２、スイッチトランジスタ１４２を所定周波数でｏｎ／ｏｆｆさせる発振回路１４３を備えている。
ＥＣＵ１３０の制御によってスイッチトランジスタ１２３が動作し、点火コイル１２０の１次側コイル１２１にバッテリ１００から供給される電流が流れ、この電流が遮断されたときに２次側コイル１２２には数［ｋＶ］の高電圧が発生する。この高電圧を点火プラグ２００へ供給すると、当該点火プラグ２００の放電電極間の絶縁破壊を誘起し、放電火花が発生する。
一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０では、発振回路１４３およびスイッチトランジスタ１４２が稼動すると、昇圧トランス１４１がバッテリ１００から供給された電圧ＶＢを昇圧する。この昇圧トランス１４１の出力電圧は、出力コンデンサ１４４によって安定され、例えば直流５００Ｖ程度の高電圧が点火コイル１２０の２次側コイル１２２へ出力される。
点火コイル１２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を、２次側コイル１２２に発生した高電圧に重畳して点火プラグ２００へ供給し、点火プラグ２００に発生させた放電火花を一定時間維持する。
このように、点火プラグ２００に高電圧を供給する時間を延長し、混合気への着火性を向上させ、燃費等も向上させている。An internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile is operated by lean burn for improving fuel efficiency and by high EGR for purifying exhaust gas. Since the air-fuel mixture used in these operations has poor ignitability, it is necessary to provide a high energy ignition device.
When igniting such a lean mixture or a mixture containing a lot of EGR gas, a high voltage boosted by a DC-DC converter or the like is superimposed on the discharge voltage generated by using a current interrupting ignition coil. Then, it is applied to the spark plug, and ignition by overlapping discharge is performed (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a conventional overlap discharge type internal combustion engine ignition device. The illustrated circuit is configured in substantially the same manner as that described in Patent Document 1.
The illustrated ignition device for an internal combustion engine supplies the voltage VB of the battery 100 to the primary coil 121 of the ignition coil 120, and turns on / off the switch transistor 123 according to a control signal from the ECU 130 to flow through the primary coil 121. Is controlled to turn on and off. A spark plug 200 is connected to one end of the secondary coil 122 of the ignition coil 120, and a DC-DC converter 140 is connected to the other end of the secondary coil 122.
The DC-DC converter 140 excites the step-up transformer 141 and the step-up transformer 141 that step up the voltage VB of the battery 100. Specifically, the switch transistor 142 that conducts and cuts off the current flowing through the primary winding of the step-up transformer 141. , An oscillation circuit 143 for turning on / off the switch transistor 142 at a predetermined frequency is provided.
The switch transistor 123 is operated under the control of the ECU 130, and a current supplied from the battery 100 flows to the primary coil 121 of the ignition coil 120. When this current is cut off, the secondary coil 122 has a few [kV]. High voltage is generated. When this high voltage is supplied to the spark plug 200, dielectric breakdown between the discharge electrodes of the spark plug 200 is induced, and a discharge spark is generated.
On the other hand, in the DC-DC converter 140, when the oscillation circuit 143 and the switch transistor 142 are operated, the step-up transformer 141 boosts the voltage VB supplied from the battery 100. The output voltage of the step-up transformer 141 is stabilized by the output capacitor 144, and a high voltage of about 500 V DC is output to the secondary coil 122 of the ignition coil 120, for example.
The ignition coil 120 superimposes the output voltage of the DC-DC converter 140 on the high voltage generated in the secondary coil 122 and supplies it to the spark plug 200, and maintains the discharge spark generated in the spark plug 200 for a certain period of time. .
In this way, the time for supplying a high voltage to the spark plug 200 is extended, the ignitability of the air-fuel mixture is improved, and the fuel consumption and the like are also improved.

特開平８−６８３７２号公報JP-A-8-68372

従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置においては、点火コイルの２次側から出力された高電圧によって点火プラグに放電火花が発生し、放電電流が流れ始めると同時にＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路から高電圧を出力させている。
そのため、昇圧回路から出力される高電圧の立ち上がりが遅れると、点火プラグにおいて絶縁破壊が発生した後、放電電流が一時的に低下して再度増加する。このように放電電流が変化すると、着火性が低下する一要因となり、放電電流が一時的に低下した後では放電火花を維持する高電圧を点火プラグへ供給しても、失火を招くことがあるという問題点があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、重ね放電を行うとき、確実に高電圧を点火プラグへ供給して失火を防ぐ内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。In a conventional overdischarge type ignition device for an internal combustion engine, a high voltage output from the secondary side of the ignition coil generates a discharge spark in the spark plug, and at the same time the discharge current starts to flow, a booster such as a DC-DC converter A high voltage is output from the circuit.
Therefore, if the rise of the high voltage output from the booster circuit is delayed, after the dielectric breakdown occurs in the spark plug, the discharge current temporarily decreases and increases again. If the discharge current changes in this way, it becomes a factor that the ignitability is lowered. After the discharge current temporarily drops, even if a high voltage that maintains the discharge spark is supplied to the spark plug, misfire may occur. There was a problem.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine ignition device that reliably supplies a high voltage to an ignition plug to prevent misfiring when performing multiple discharges. And

この発明に係る内燃機関用点火装置は、外部から入力した点火信号に応じて点火プラグに供給する放電電圧を発生する点火コイルと、直流電圧を用いて所定の高電圧を発生する昇圧回路と、前記点火信号を用いて前記昇圧回路の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルからｏｎ状態を示す信号レベルへ遷移したとき、前記昇圧回路を駆動して前記点火プラグに放電電流が流れない第１レベルの高電圧を発生させ、前記ｏｎ状態を示す信号レベルとなった点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルへ遷移したとき、前記第１レベルの高電圧を発生している昇圧回路を制御して、前記点火プラグに発生する放電火花を維持する第２レベルの高電圧を発生させ、前記ｏｎ状態を示す信号レベルとなった点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルへ遷移したときに前記点火コイルが発生した放電電圧に前記第２レベルの高電圧を重畳して前記点火プラグへ供給する。
また、前記昇圧回路は、直流電圧から交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換部と、交流電圧の整流ならびに昇圧を行って直流高電圧を発生する多段倍電圧回路とを有し、前記ＤＣ−ＡＣ変換部は、前記点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルからｏｎ状態を示す信号レベルへ遷移したとき、前記制御部の制御に応じて第１レベルの交流電圧を生成し、前記ｏｎ状態を示す信号レベルとなった点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルへ遷移したとき、生成している第１レベルの交流電圧を前記制御部の制御に応じて前記第１レベルの交流電圧よりも高電圧の第２レベルの交流電圧に変更し、前記多段倍電圧回路は、前記ＤＣ−ＡＣ変換部から第１レベルの交流電圧を入力したとき前記第１レベルの高電圧を発生し、前記ＤＣ−ＡＣ変換部から第２レベルの交流電圧を入力したとき前記第２レベルの高電圧を発生することを特徴とする。
また、前記制御部は、所定時間が経過するまで前記昇圧回路から前記第２レベルの高電圧を出力させることを特徴とする。An ignition device for an internal combustion engine according to the present invention includes an ignition coil that generates a discharge voltage supplied to an ignition plug in response to an ignition signal input from the outside, a booster circuit that generates a predetermined high voltage using a DC voltage, A control unit that controls the operation of the booster circuit using the ignition signal, and the control unit, when the ignition signal transitions from a signal level indicating an off state to a signal level indicating an on state, To generate a first level high voltage at which no discharge current flows through the spark plug, and when the ignition signal having the signal level indicating the on state transitions to a signal level indicating the off state, A booster circuit that generates a high voltage of a level is controlled to generate a second level of high voltage that maintains a discharge spark generated in the spark plug, resulting in a signal level indicating the on state. And supplies an ignition signal by superimposing the second level of the high voltage to the ignition discharge voltage coil occurs when a transition to a signal level indicating the off state to the spark plug.
The booster circuit includes a DC-AC converter that generates an AC voltage from a DC voltage, and a multi-stage voltage doubler circuit that generates a DC high voltage by rectifying and boosting the AC voltage, and the DC-AC When the ignition signal transitions from a signal level indicating the off state to a signal level indicating the on state, the conversion unit generates a first level alternating voltage according to the control of the control unit, and indicates the on state When the ignition signal that has reached the level transitions to a signal level indicating an off state, the generated first level AC voltage is changed to a voltage that is higher than the first level AC voltage in accordance with the control of the control unit. The AC voltage is changed to a two-level AC voltage, and the multi-stage voltage doubler circuit generates the first level high voltage when the first level AC voltage is input from the DC-AC converter, and the DC-AC converter To second When you enter the AC voltage of the bell, characterized in that for generating a high voltage of the second level.
The controller may output the second level high voltage from the booster circuit until a predetermined time elapses.

この発明によれば、点火コイルが発生した放電電圧に、一時的にも減少することのない高電圧を重畳し、失火の発生を防ぐことができる。   According to the present invention, it is possible to superimpose a high voltage that does not decrease temporarily on the discharge voltage generated by the ignition coil, thereby preventing the occurrence of misfire.

図１は、この発明の実施例による内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
図２は、重ね放電を行う一般的な内燃機関用点火装置の動作例を示す説明図である。
図３は、図１の内燃機関用点火装置の動作を示す説明図である。
図４は、従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation example of a general internal combustion engine ignition device that performs multiple discharge.
FIG. 3 is an explanatory view showing the operation of the internal combustion engine ignition device of FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a conventional overlap discharge type internal combustion engine ignition device.

以下、この発明の実施の一形態を説明する。   An embodiment of the present invention will be described below.

図１は、この発明の実施例による内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
図示した内燃機関用点火装置は、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０、倍電圧回路２０、点火コイル３０、重ね時間制御部４０によって構成されており、内燃機関のシリンダブロック等に固定された点火プラグ６０に接続されている。なお、図１に例示した点火装置は、単一の点火プラグ６０に放電火花を発生させるものであるが、マルチシリンダ等の内燃機関においては、点火プラグ毎に少なくとも倍電圧回路２０および点火コイル３０が設けられる。
ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０は、直流電圧を交流電圧に変換出力するインバータ、このインバータが生成した交流電圧を昇圧する回路（例えば昇圧トランスを含む昇圧回路）を備えている。詳しくは、重ね時間制御部４０の制御信号に応じて、例えば図示を省略したバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または重ね時間制御部４０などの各回路を構成するデバイスの電源電圧５［Ｖ］と同様な直流電圧を用いて、所定の周波数を有する、例えば３０［ｋＨｚ］の交流電圧を生成し、さらに、この交流電圧を所定の電圧へ昇圧するように構成されている。
倍電圧回路２０は、例えば、それぞれ６個のコンデンサおよびダイオードによって回路構成され、入力した交流電圧を整流して６倍の大きさの直流電圧に昇圧する多段倍電圧整流回路である。倍電圧回路２０の入力点はＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の出力点に接続されている。倍電圧回路２０の高電位側の電圧が生じる出力点は、高圧ダイオード５０のカソード、即ち、例えば内燃機関のシリンダブロックなどのグランド（以下、ＧＮＤと記載する）に接続されている。
また、倍電圧回路２０の低電位側の出力点、もしくはＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の片側の出力点は、後述する高圧ダイオード５０のアノードと点火コイル３０の２次側コイル３２との接続点に接続される。
点火コイル３０は、点火コイル本体を構成する１次側コイル３１および２次側コイル３２、ならびにスイッチトランジスタ３３を備えている。
１次側コイル３１の一端は、図示を省略したバッテリ等から直流電圧ＶＢが供給されるように配線接続されており、他端はスイッチトランジスタ３３の開閉接点の一端に接続されている。スイッチトランジスタ３３の開閉接点の他端はＧＮＤに接続されている。
２次側コイル３２の一端は、シリンダブロック等に固定されている点火プラグ６０の頭部電極に接続されており、他端は高圧ダイオード５０のアノードに接続されている。
スイッチトランジスタ３３の制御端子には、外部から点火信号が入力される。例えば、スイッチトランジスタ３３としてＩＧＢＴを使用した場合には、ゲート端子に上記の点火信号が入力される。この点火信号は、図示を省略したＥＣＵ（エンジン制御ユニット）から出力される制御信号で、内燃機関の点火タイミングを示すものである。
高圧ダイオード５０は、スイッチトランジスタ３３がｏｆｆからｏｎに遷移したときに２次側コイル３２に電圧が発生することを防ぐもので、点火プラグ６０へ印加される放電電圧などに対応する高耐圧の構成を有している。
重ね時間制御部４０は、プロセッサ等の制御デバイスと、制御プログラムや制御データ等を記憶するメモリなどによって構成されており、前述のＥＣＵから出力される点火信号を入力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の動作を制御するように配線接続されている。また、重ね時間制御部４０を、上記のプロセッサや制御プログラム等を使用せず、論理回路等を用いてＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の動作を制御する各制御信号を生成するように構成してもよい。
また、プラグキャップの端部に、前述の点火コイル３０や倍電圧回路２０などを備え、上記の点火コイル３０や倍電圧回路２０の出力点等をプラグキャップの内部に備えられた導体を介して点火コイル６０の頭部電極へ接続して、放電電圧や重ね放電に使用する高電圧を供給するように構成してもよい。
次に動作について説明する。
図２は、重ね放電を行う一般的な内燃機関用点火装置の動作例を示す説明図である。この図は、一般的な重ね放電型の内燃機関用点火装置が動作するとき、当該装置の各部で観測される電圧または電流の経時変化、また、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣ昇圧回路等の昇圧回路の動作を制御する重ね時間制御信号を示したタイミングチャートである。
図２の最上段に示した‘点火信号’は、例えばＥＣＵなどから点火コイルへ入力される制御信号である。また、図２に示した‘重ね時間制御信号’は、前述の昇圧回路の動作を制御する信号である。また、図２に示した‘点火コイルの１次電流’は、上記の点火コイルの１次側コイルに流れる電流、図２に示した‘点火コイルの２次電圧’は、上記の点火コイルの２次側コイルに発生する放電電圧である。
図２に示した‘昇圧回路出力電圧’は、前述の昇圧回路が生成出力する高電圧である。
図２に示した‘点火プラグ放電波形’は、上記の点火コイルの２次電圧と昇圧回路出力電圧とを重畳して点火プラグに印加したときの電圧波形である。
図２に示した一般的な重ね放電型の動作では、点火信号が有意を示したとき、例えばｏｆｆを示すローレベルからｏｎを示すハイレベルに遷移したとき、この信号の立ち上がりタイミングで点火コイルの１次側コイルに１次電流が流れ始める。この１次電流は、点火信号が有意を示している間、即ちｏｎを示すハイレベルの期間において流れ続け、点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したタイミングで遮断される。
１次電流が遮断されると、点火コイルに２次電圧が発生し、即ち点火プラグに放電火花を誘起する放電電圧が発生する。
上記の点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したとき、同時に重ね時間制御信号が有意を示し、即ち重ね時間制御信号がｏｆｆを示すレベルからｏｎを示すレベルに遷移し、前述の昇圧回路が稼動を開始する。昇圧回路は、重ね時間制御信号が有意を示している間、即ち、ｏｎ状態を示す重ね時間制御信号がｏｆｆへ遷移するまでの間、図示した昇圧回路出力電圧を生成し、この電圧を点火コイルの２次電圧（放電電圧）に重畳して点火プラグへ印加する。このような電圧が供給された点火プラグは、重ね時間制御信号が有意を示している期間において、放電火花の発生を維持する。
図２に示した動作では、点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したタイミングで昇圧回路の動作を開始しているため、昇圧回路から出力される電圧の立ち上がり、即ち昇圧動作に遅れが生じることがある。このように重畳すべき高電圧が遅れて発生すると、点火プラグに流れる放電電流が一時的に減少して失火が生じることがある。
図３は、図１の内燃機関用点火装置の動作を示す説明図である。この図は、図１に示した内燃機関用点火装置の動作において、当該装置の各部で観測される電圧または電流の経時変化、また、重ね時間制御部４０から出力される重ね時間制御信号を示したタイミングチャートである。
図３の最上段には、例えばＥＣＵなどから出力される‘点火信号’を示している。図３に示した‘重ね時間制御信号’は、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の動作を制御する信号である。また、図３に示した‘点火コイルの１次電流’は、点火コイル３０の１次側コイル３１に流れる電流、図３に示した‘点火コイルの２次電圧’は、点火コイル３０の２次側コイル３２に発生する放電電圧である。
また、図３に示した‘倍電圧回路出力電圧’は、倍電圧回路２０が発生する高電圧である。図３に示した‘点火プラグ放電波形’は、前述の点火コイルの２次電圧と倍電圧回路出力電圧とを重畳して点火プラグ６０に印加したときの電圧波形である。
重ね時間制御部４０は、当該内燃機関用点火装置の外部から入力した点火信号が有意を示したか否か、具体的にはｏｆｆを示す信号レベルからｏｎを示す信号レベルに遷移したか否かを監視し、ｏｆｆからｏｎへ遷移したタイミングを検知する。
上記の点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移したとき、点火コイル３０においては、スイッチトランジスタ３３がｏｎ状態になって、図３に示したように１次側コイル３１に１次電流が流れ始め、時間の経過にともなって電流値が増大する。
また、重ね時間制御部４０は、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移したことを検知すると、第１レベル出力を示す重ね時間制御信号を生成してＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０へ出力する。
第１レベル出力を示す重ね時間制御信号を入力したＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０は、例えば、バッテリから入力している直流電圧ＶＢ、または重ね時間制御部４０などを構成する回路デバイスの電源電圧５［Ｖ］と同様な直流電圧を交流電圧に変換し、当該交流電圧を第１レベルの交流電圧に昇圧する。
倍電圧回路２０は、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０から第１レベルの交流電圧を入力し、自身を構成する各コンデンサに電荷を蓄積して昇圧を行い、第１レベルの高電圧を発生する。
上記の第１レベルの高電圧は、点火プラグ６０へ印加したとき、当該点火プラグ６０の放電電極間において絶縁破壊が発生しない、即ち放電電流が流れない電圧である。
運転中の内燃機関は、概ね１．４［ｋＶ］の放電電圧を点火プラグ６０へ供給すると、燃焼室内の混合気への点火が安定する。上記の第１レベルの高電圧は、１．４［ｋＶ］よりも十分に低い電圧であり、なおかつ、後述する第２レベルの高電圧を出力するまでの所要時間を短縮することができる程度に、倍電圧回路２０を構成する各コンデンサに電荷もしくは電力が蓄積される電圧値である。なお、第１レベルの高電圧ならびに第２レベルの高電圧は、点火プラグの種類もしくは構造により、放電火花を発生する電圧範囲が異なることから、内燃機関に使用する点火プラグの仕様等に応じて設定される。ここで説明した各電圧値は一例であり、第１レベルの高電圧は前述の電圧値に限定されず、点火プラグの仕様によっては数百［Ｖ］程度に設定される。
倍電圧回路２０が第１レベルの高電圧を発生しているとき、即ち点火信号がｏｎ状態を示している期間においては、ＧＮＤを介して点火プラグ６０へ第１レベルの高電圧が印加されるが、前述のような電圧値であるため点火プラグ６０は放電火花を発生しない。換言すると、第１レベルの高電圧を発生している間は、倍電圧回路２０を構成している各コンデンサにプレチャージが行われる。
この後、ｏｎを示している点火信号がｏｆｆへ遷移すると、スイッチトランジスタ３３がｏｎからｏｆｆへ遷移して、点火コイル３０の１次電流が遮断される。この１次電流の遮断によって、２次側コイル３２に例えば３［ｋＶ］の放電電圧（図３の点火コイル２次電圧）が発生する。点火プラグ６０は、この放電電圧が供給されると放電火花を誘起し、当該点火プラグ６０に放電電流が流れ始める。
また、重ね時間制御部４０は、点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したことを検知すると、第２レベル出力を示す重ね時間制御信号を生成してＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０へ出力する。
第２レベル出力を示す重ね時間制御信号を入力したＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０は、第１レベルの交流電圧を生成したときと同様に前述の直流電圧を交流電圧に変換してこれを昇圧し、第１レベルの交流電圧よりも高電圧の第２レベルの交流電圧を生成する。
第１レベルの高電圧を発生している倍電圧回路２０は、第２レベルの交流電圧を入力すると、この第２レベルの交流電圧の整流ならびに昇圧を行って、点火プラグ６０に発生している放電火花を維持する第２レベルの高電圧を発生する。
第２レベルの交流電圧として、例えば５００［Ｖ］の交流電圧をＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０から出力したときには、倍電圧回路２０は３［ｋＶ］の第２レベルの高電圧を点火プラグ６０へ供給する。
ここで、重ね時間制御部４０は、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移した時点からＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の駆動を開始して、倍電圧回路２０に第１レベルの高電圧を発生させている。また、前述のように第１レベルの高電圧が印加された点火プラグ６０には放電電流が流れない。そのため、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移すると倍電圧回路２０を構成する各コンデンサには電荷が急峻に蓄積される。さらに、点火信号がｏｎ状態を維持している期間において、倍電圧回路２０は、上記の各コンデンサに相当量の電荷を蓄積しており、前述のように第２レベルの交流電圧が供給されると、速やかに第２レベルの高電圧を発生する。
即ち、点火コイル３０から出力される放電電圧がピーク値を迎えて下降に遷移したときには、倍電圧回路２０の昇圧動作が安定しており、上記の放電電圧と第２レベルの高電圧とを重畳させた高電圧は一瞬も低下することなく点火プラグ６０へ供給される。
ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０は、重ね時間制御部４０から駆動終了を示す制御信号が出力されるまで、前述の第２レベルの交流電圧を出力し、倍電圧回路２０から第２レベルの高電圧出力を継続させる。
倍電圧回路２０が発生する第２レベルの高電圧は、点火プラグ６０に発生している放電火花を維持することができる程度であればよい。
運転中の内燃機関は、前述のように概ね１．４［ｋＶ］の高電圧を点火プラグ６０へ供給すると、燃焼室内の混合気への着火が安定する。そのため、倍電圧回路２０は、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の出力電圧を用いて１．４［ｋＶ］以上の高電圧を発生するように構成されている必要がある。
また、稼働する内燃機関において、特に燃焼室内の流動が高い場合やＥＧＲを高く作用させた場合に、失火することなく確実に放電火花を維持するためには、点火コイル３０が発生する放電電圧と同様な高電圧を供給する必要がある。そのため、ここで例示した倍電圧回路２０は、点火コイル３０の出力電圧３［ｋＶ］と同様な第２レベルの高電圧を発生している。なお、前述のように、点火プラグの種類ならびに構造によって放電火花を発生する電圧範囲が異なることから、ここで説明した第２レベルの高電圧は一例であり、上記の電圧値に限定されない。第２レベルの高電圧は、内燃機関に用いる点火プラグの種類や、燃焼行程における混合気の状況などに応じて適当な電圧値に設定される。
重ね時間制御部４０は、前述のように点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移し、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０から出力する電圧を第１レベルの交流電圧から第２レベルの交流電圧へ変更すると、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０から第２レベルの交流電圧を出力している時間、即ち倍電圧回路２０が第２レベルの高電圧を出力している経過時間を計測し、例えば予め自身に記憶設定されている重ね時間を経過したか否かを判定する。具体的には、入力した点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から経過時間を計測し、この経過時間が予め記憶している閾値（重ね時間）を超えたか否かを判定する。
重ね時間が経過したと判定したときには、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０へ駆動終了を示す制御信号を出力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の駆動を終了して第２レベルの交流電圧の出力動作を停止させる。
倍電圧回路２０が生成した第２レベルの高電圧は、ＧＮＤ部分を介して点火プラグ６０の一方の放電電極に印加される。このとき、点火プラグ６０は、点火コイル３０から出力された放電電圧によって放電火花を発生しており、上記のＧＮＤを介して印加された第２レベルの高電圧によって上記の放電火花を維持する。この放電状態を維持させた電流は、点火プラグ６０の他方の放電電極から点火コイル３０の２次側コイル３２を介してＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０へ帰還する。
なお、倍電圧回路２０から出力される電流は、点火コイル３０が放電電圧を発生したときに２次側コイル３２に流れる電流に対して順方向に流れる。換言すると、倍電圧回路２０の出力電流は、マイナス電流となる。
重ね時間制御部４０は、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０の駆動を終了させると、外部から入力している点火信号の監視を前述のように行い、この点火信号の信号レベルが遷移したときには、前述の動作説明と同様にＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０を制御する。
以上のように、この実施例によれば、点火コイル３０が放電電圧を発生する前に、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０を駆動して、点火プラグ６０に放電電流が流れない第１レベルの高電圧を倍電圧回路２０に発生させておき、点火コイル３０が放電電圧を発生するとＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０が第２レベルの交流電圧を出力し、倍電圧回路２０に第２レベルの高電圧を発生させて重ね放電を行うようにしたので、倍電圧回路２０から出力する高電圧の立ち上がり特性を改善することができる。
また、点火プラグ６０の放電電極間の絶縁破壊が発生した後、放電電流が一時的に低下することを防ぐことができ、点火コイル３０が発生した放電電圧に安定した高電圧を重畳することによって、燃焼行程における失火を防ぐことができる。
また、点火プラグ６０の放電電極間における絶縁破壊時には、放電火花を維持する第２レベルの高電圧よりも低電圧の第１レベルの高電圧が印加されていることから、点火コイル３０が発生した放電電圧に第１レベルの高電圧が重畳され、絶縁破壊を発生させる特性を改善することができる。
また、上記のように絶縁破壊を発生させる特性が改善することから、点火コイル３０の２次側コイル３２に誘起される高電圧を小さくすることが可能になり、点火コイル３０を小型化することができる。
また、昇圧回路をＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０と倍電圧回路２０によって構成したので、各回路における昇圧動作時の負担が軽減されるため、小型の昇圧トランスをＤＣ−ＡＣ昇圧回路１０等に使用することが可能になる。また、高耐圧配線の使用を抑えて接続構成することが可能になる。そのため、内燃機関用点火装置の小型化を図ることが容易になる。
また、倍電圧回路２０を小型のチップ部品で構成し、点火コイル３０に内蔵することによって小型化を図ることも可能になり、低コスト化や省スペース化を図ることもできる。FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment of the present invention.
The illustrated ignition device for an internal combustion engine includes a DC-AC booster circuit 10, a voltage doubler circuit 20, an ignition coil 30, and a superposition time control unit 40, and is connected to a spark plug 60 fixed to a cylinder block or the like of the internal combustion engine. It is connected. The ignition device illustrated in FIG. 1 generates a discharge spark in a single spark plug 60. However, in an internal combustion engine such as a multi-cylinder, at least a voltage doubler circuit 20 and an ignition coil 30 are provided for each spark plug. Is provided.
The DC-AC booster circuit 10 includes an inverter that converts and outputs a DC voltage into an AC voltage, and a circuit that boosts the AC voltage generated by the inverter (for example, a booster circuit including a boost transformer). Specifically, in accordance with a control signal from the overlap time control unit 40, for example, a DC voltage VB supplied from a battery (not shown), or a power supply voltage 5 [V] of a device constituting each circuit such as the overlap time control unit 40, etc. For example, an alternating voltage of 30 [kHz] having a predetermined frequency is generated using the same DC voltage, and the alternating voltage is further boosted to a predetermined voltage.
The voltage doubler circuit 20 is, for example, a multi-stage voltage doubler rectifier circuit that is composed of six capacitors and diodes and rectifies an input AC voltage to boost it to a DC voltage that is six times larger. The input point of the voltage doubler circuit 20 is connected to the output point of the DC-AC booster circuit 10. The output point at which the voltage on the high potential side of the voltage doubler circuit 20 is generated is connected to the cathode of the high-voltage diode 50, that is, the ground (hereinafter referred to as GND) such as a cylinder block of an internal combustion engine.
An output point on the low potential side of the voltage doubler circuit 20 or an output point on one side of the DC-AC booster circuit 10 is a connection point between an anode of a high voltage diode 50 and a secondary coil 32 of the ignition coil 30 described later. Connected.
The ignition coil 30 includes a primary side coil 31 and a secondary side coil 32 that constitute an ignition coil body, and a switch transistor 33.
One end of the primary coil 31 is connected by wiring so that a DC voltage VB is supplied from a battery or the like (not shown), and the other end is connected to one end of an open / close contact of the switch transistor 33. The other end of the switching contact of the switch transistor 33 is connected to GND.
One end of the secondary coil 32 is connected to the head electrode of the spark plug 60 fixed to the cylinder block or the like, and the other end is connected to the anode of the high voltage diode 50.
An ignition signal is input to the control terminal of the switch transistor 33 from the outside. For example, when an IGBT is used as the switch transistor 33, the ignition signal is input to the gate terminal. This ignition signal is a control signal output from an ECU (engine control unit) (not shown) and indicates the ignition timing of the internal combustion engine.
The high voltage diode 50 prevents a voltage from being generated in the secondary coil 32 when the switch transistor 33 transitions from off to on, and has a high breakdown voltage configuration corresponding to a discharge voltage applied to the spark plug 60. have.
The overlap time control unit 40 includes a control device such as a processor and a memory that stores a control program, control data, and the like. The overlap time control unit 40 receives an ignition signal output from the ECU and receives the DC-AC booster circuit 10. The wiring is connected so as to control the operation. Further, the overlap time control unit 40 may be configured to generate each control signal for controlling the operation of the DC-AC booster circuit 10 using a logic circuit or the like without using the processor or the control program. Good.
In addition, the end of the plug cap is provided with the ignition coil 30 and the voltage doubler circuit 20 described above, and the output point of the ignition coil 30 and voltage doubler circuit 20 is provided via a conductor provided inside the plug cap. You may comprise so that it may connect with the head electrode of the ignition coil 60, and the high voltage used for a discharge voltage or an overlap discharge may be supplied.
Next, the operation will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation example of a general internal combustion engine ignition device that performs multiple discharge. This figure shows a time-dependent change in voltage or current observed in each part of the general overdischarge type internal combustion engine ignition device, for example, a DC-DC converter, a DC-AC booster circuit, etc. 6 is a timing chart showing an overlap time control signal for controlling the operation of the booster circuit.
The “ignition signal” shown at the top of FIG. 2 is a control signal input to the ignition coil from an ECU, for example. Further, the “overlap time control signal” shown in FIG. 2 is a signal for controlling the operation of the aforementioned booster circuit. Further, the “primary current of the ignition coil” shown in FIG. 2 is the current flowing through the primary coil of the ignition coil, and the “secondary voltage of the ignition coil” shown in FIG. This is the discharge voltage generated in the secondary coil.
The “boost circuit output voltage” shown in FIG. 2 is a high voltage generated and output by the boost circuit described above.
The “ignition plug discharge waveform” shown in FIG. 2 is a voltage waveform when the secondary voltage of the ignition coil and the booster circuit output voltage are superimposed and applied to the ignition plug.
In the general overlap discharge type operation shown in FIG. 2, when the ignition signal is significant, for example, when a transition from a low level indicating off to a high level indicating on is performed, the ignition coil is activated at the rising timing of this signal. The primary current begins to flow through the primary coil. This primary current continues to flow while the ignition signal is significant, that is, during a high level period indicating on, and is interrupted at the timing when the ignition signal transitions from on to off.
When the primary current is interrupted, a secondary voltage is generated in the ignition coil, that is, a discharge voltage is generated that induces a discharge spark in the spark plug.
When the ignition signal transitions from on to off, the overlap time control signal shows significance at the same time, that is, the overlap time control signal transitions from a level indicating off to a level indicating on, and the above-described booster circuit starts operation. To do. The booster circuit generates the illustrated booster circuit output voltage while the overlap time control signal is significant, that is, until the overlap time control signal indicating the on state transitions to off, and this voltage is supplied to the ignition coil. The secondary voltage (discharge voltage) is superimposed on the spark plug and applied to the spark plug. The spark plug supplied with such a voltage maintains the occurrence of a discharge spark during the period when the overlap time control signal is significant.
In the operation shown in FIG. 2, since the operation of the booster circuit is started at the timing when the ignition signal transitions from on to off, there may be a delay in the rise of the voltage output from the booster circuit, that is, the boost operation. . When such a high voltage to be superimposed is delayed, the discharge current flowing through the spark plug may be temporarily reduced to cause misfire.
FIG. 3 is an explanatory view showing the operation of the internal combustion engine ignition device of FIG. This figure shows the temporal change in voltage or current observed in each part of the ignition device for an internal combustion engine shown in FIG. 1, and the overlap time control signal output from the overlap time control section 40. It is a timing chart.
The uppermost part of FIG. 3 shows an “ignition signal” output from, for example, an ECU. The “overlap time control signal” shown in FIG. 3 is a signal for controlling the operation of the DC-AC booster circuit 10. Also, the “primary current of the ignition coil” shown in FIG. 3 is the current flowing through the primary coil 31 of the ignition coil 30, and the “secondary voltage of the ignition coil” shown in FIG. This is a discharge voltage generated in the secondary coil 32.
3 is a high voltage generated by the voltage doubler circuit 20. The voltage doubler circuit output voltage shown in FIG. The “ignition plug discharge waveform” shown in FIG. 3 is a voltage waveform when the secondary voltage of the ignition coil and the voltage doubler circuit output voltage are superimposed and applied to the ignition plug 60.
The overlap time control unit 40 determines whether or not the ignition signal input from the outside of the internal combustion engine ignition device is significant, specifically, whether or not the signal level indicating off has transitioned to the signal level indicating on. Monitor and detect the timing of transition from off to on.
When the ignition signal transitions from off to on, in the ignition coil 30, the switch transistor 33 is turned on, and the primary current begins to flow through the primary coil 31 as shown in FIG. As the time elapses, the current value increases.
When the overlap time control unit 40 detects that the ignition signal has transitioned from off to on, the overlap time control unit 40 generates an overlap time control signal indicating the first level output and outputs the overlap time control signal to the DC-AC booster circuit 10.
The DC-AC booster circuit 10 to which the superposition time control signal indicating the first level output is input includes, for example, the DC voltage VB inputted from the battery, or the power supply voltage 5 [ V] is converted into an AC voltage, and the AC voltage is boosted to a first level AC voltage.
The voltage doubler circuit 20 receives a first level AC voltage from the DC-AC booster circuit 10, accumulates electric charge in each capacitor constituting the voltage booster, boosts the voltage, and generates a first level high voltage.
The high voltage of the first level is a voltage at which dielectric breakdown does not occur between the discharge electrodes of the spark plug 60, that is, no discharge current flows when applied to the spark plug 60.
When the internal combustion engine in operation supplies a discharge voltage of approximately 1.4 [kV] to the spark plug 60, ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber is stabilized. The high voltage of the first level is sufficiently lower than 1.4 [kV], and the time required to output the high voltage of the second level described later can be shortened. , A voltage value at which electric charge or power is accumulated in each capacitor constituting the voltage doubler circuit 20. The first level high voltage and the second level high voltage have different voltage ranges for generating discharge sparks depending on the type or structure of the spark plug. Therefore, depending on the specifications of the spark plug used in the internal combustion engine, etc. Is set. Each voltage value described here is an example, and the high voltage of the first level is not limited to the voltage value described above, and is set to about several hundreds [V] depending on the specification of the spark plug.
When the voltage doubler circuit 20 generates the first level high voltage, that is, during the period when the ignition signal indicates the on state, the first level high voltage is applied to the spark plug 60 via GND. However, since the voltage value is as described above, the spark plug 60 does not generate a discharge spark. In other words, while the high voltage of the first level is being generated, the capacitors constituting the voltage doubler circuit 20 are precharged.
Thereafter, when the ignition signal indicating on transitions to off, the switch transistor 33 transitions from on to off, and the primary current of the ignition coil 30 is cut off. Due to the interruption of the primary current, a discharge voltage of, for example, 3 [kV] is generated in the secondary coil 32 (ignition coil secondary voltage in FIG. 3). When this discharge voltage is supplied, the spark plug 60 induces a discharge spark, and a discharge current starts to flow through the spark plug 60.
When the overlap time control unit 40 detects that the ignition signal has transitioned from on to off, the overlap time control unit 40 generates an overlap time control signal indicating a second level output and outputs the overlap time control signal to the DC-AC booster circuit 10.
The DC-AC booster circuit 10 to which the overlap time control signal indicating the second level output is input converts the aforementioned DC voltage into an AC voltage and boosts it in the same manner as when generating the first level AC voltage, A second level AC voltage that is higher than the first level AC voltage is generated.
The voltage doubler circuit 20 generating the first level high voltage receives the second level AC voltage, rectifies and boosts the second level AC voltage, and generates it in the spark plug 60. A second level of high voltage is generated to maintain the discharge spark.
For example, when an AC voltage of 500 [V] is output from the DC-AC booster circuit 10 as the second level AC voltage, the voltage doubler circuit 20 supplies the second level high voltage of 3 [kV] to the spark plug 60. To do.
Here, the overlap time control unit 40 starts driving the DC-AC booster circuit 10 from the time when the ignition signal transitions from off to on, and causes the voltage doubler circuit 20 to generate the first level high voltage. . Further, as described above, no discharge current flows through the spark plug 60 to which the first level high voltage is applied. For this reason, when the ignition signal transitions from off to on, electric charges are steeply accumulated in the capacitors constituting the voltage doubler circuit 20. Further, during the period in which the ignition signal is maintained in the on state, the voltage doubler circuit 20 accumulates a considerable amount of charge in each of the capacitors described above, and the second level AC voltage is supplied as described above. The second level high voltage is immediately generated.
That is, when the discharge voltage output from the ignition coil 30 reaches a peak value and transitions to a decrease, the voltage boosting operation of the voltage doubler circuit 20 is stable, and the discharge voltage and the second level high voltage are superimposed. The applied high voltage is supplied to the spark plug 60 without decreasing for a moment.
The DC-AC booster circuit 10 outputs the above-described second level AC voltage from the overlap time control unit 40 and outputs a second level high voltage output from the voltage doubler circuit 20 until a control signal indicating the end of driving is output. Continue.
The high voltage of the 2nd level which the voltage doubler circuit 20 generate | occur | produces should just be a grade which can maintain the discharge spark which has generate | occur | produced in the spark plug 60. FIG.
When the internal combustion engine in operation supplies a high voltage of approximately 1.4 [kV] to the spark plug 60 as described above, ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber is stabilized. Therefore, the voltage doubler circuit 20 needs to be configured to generate a high voltage of 1.4 [kV] or more using the output voltage of the DC-AC booster circuit 10.
Further, in an internal combustion engine that operates, in particular, when the flow in the combustion chamber is high or when EGR is applied to a high level, in order to reliably maintain a discharge spark without misfiring, the discharge voltage generated by the ignition coil 30 is It is necessary to supply a similar high voltage. For this reason, the voltage doubler circuit 20 illustrated here generates a second level high voltage similar to the output voltage 3 [kV] of the ignition coil 30. As described above, since the voltage range for generating the discharge spark differs depending on the type and structure of the spark plug, the second level high voltage described here is an example, and is not limited to the above voltage value. The high voltage of the second level is set to an appropriate voltage value according to the type of spark plug used in the internal combustion engine, the state of the air-fuel mixture in the combustion stroke, and the like.
As described above, when the ignition signal transitions from on to off and the voltage output from the DC-AC booster circuit 10 is changed from the first level AC voltage to the second level AC voltage, the overlap time control unit 40 The time during which the second-level AC voltage is output from the DC-AC booster circuit 10, that is, the elapsed time during which the voltage doubler circuit 20 outputs the second-level high voltage, is measured. It is determined whether or not the overlapping time has elapsed. Specifically, the elapsed time is measured from the time when the input ignition signal transitions from on to off, and it is determined whether or not the elapsed time exceeds a threshold (overlap time) stored in advance.
When it is determined that the overlap time has elapsed, a control signal indicating the end of driving is output to the DC-AC booster circuit 10, the driving of the DC-AC booster circuit 10 is terminated, and the output operation of the second level AC voltage is stopped. Let
The second level high voltage generated by the voltage doubler circuit 20 is applied to one discharge electrode of the spark plug 60 via the GND portion. At this time, the spark plug 60 generates a discharge spark by the discharge voltage output from the ignition coil 30, and maintains the discharge spark by the second level high voltage applied via the GND. The current maintained in the discharged state is fed back from the other discharge electrode of the spark plug 60 to the DC-AC booster circuit 10 via the secondary coil 32 of the ignition coil 30.
The current output from the voltage doubler circuit 20 flows in the forward direction with respect to the current flowing in the secondary coil 32 when the ignition coil 30 generates a discharge voltage. In other words, the output current of the voltage doubler circuit 20 is a negative current.
When the driving of the DC-AC booster circuit 10 is finished, the overlap time control unit 40 monitors the ignition signal input from the outside as described above, and when the signal level of this ignition signal transitions, The DC-AC booster circuit 10 is controlled in the same manner as the operation description.
As described above, according to this embodiment, the DC-AC booster circuit 10 is driven before the ignition coil 30 generates the discharge voltage, and the first level high voltage at which the discharge current does not flow through the spark plug 60. Is generated in the voltage doubler circuit 20, and when the ignition coil 30 generates a discharge voltage, the DC-AC booster circuit 10 outputs a second level AC voltage and the voltage doubler circuit 20 generates a second level high voltage. Thus, the overdischarge is performed, so that the rising characteristics of the high voltage output from the voltage doubler circuit 20 can be improved.
Further, after the dielectric breakdown between the discharge electrodes of the spark plug 60 occurs, it is possible to prevent the discharge current from temporarily decreasing, and by superimposing a stable high voltage on the discharge voltage generated by the ignition coil 30. This can prevent misfire in the combustion stroke.
Further, at the time of dielectric breakdown between the discharge electrodes of the spark plug 60, the ignition coil 30 is generated because the first level high voltage lower than the second level high voltage that maintains the discharge spark is applied. A high voltage of the first level is superimposed on the discharge voltage, and the characteristics that cause dielectric breakdown can be improved.
Further, since the characteristics that cause dielectric breakdown are improved as described above, it is possible to reduce the high voltage induced in the secondary side coil 32 of the ignition coil 30, and to reduce the size of the ignition coil 30. Can do.
Further, since the booster circuit is constituted by the DC-AC booster circuit 10 and the voltage doubler circuit 20, the burden during the boosting operation in each circuit is reduced, so a small booster transformer is used for the DC-AC booster circuit 10 or the like. It becomes possible. In addition, it is possible to configure the connection while suppressing the use of the high breakdown voltage wiring. Therefore, it is easy to reduce the size of the internal combustion engine ignition device.
In addition, the voltage doubler circuit 20 is configured by a small chip component and is built in the ignition coil 30, so that it is possible to reduce the size, thereby reducing cost and space.

１０ ＤＣ−ＡＣ昇圧回路
２０ 倍電圧回路
３０ 点火コイル
３１ １次側コイル
３２ ２次側コイル
３３ スイッチトランジスタ
４０ 重ね時間制御部
５０ 高圧ダイオード
６０ 点火プラグ
１００ バッテリ
１２０ 点火コイル
１２１ １次側コイル
１２２ ２次側コイル
１２３ スイッチトランジスタ
１４２ スイッチトランジスタ
１４０ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４１ 昇圧トランス
１４３ 発振回路
１４４ 出力コンデンサ
２００ 点火プラグDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 DC-AC step-up circuit 20 Voltage doubler circuit 30 Ignition coil 31 Primary side coil 32 Secondary side coil 33 Switch transistor 40 Overlap time control part 50 High voltage diode 60 Spark plug 100 Battery 120 Ignition coil 121 Primary side coil 122 Secondary Side coil 123 Switch transistor 142 Switch transistor 140 DC-DC converter 141 Step-up transformer 143 Oscillation circuit 144 Output capacitor 200 Spark plug

Claims (3)

外部から入力した点火信号に応じて点火プラグに供給する放電電圧を発生する点火コイルと、
直流電圧を用いて所定の高電圧を発生する昇圧回路と、
前記点火信号を用いて前記昇圧回路の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルからｏｎ状態を示す信号レベルへ遷移したとき、前記昇圧回路を駆動して前記点火プラグに放電電流が流れない第１レベルの高電圧を発生させ、
前記ｏｎ状態を示す信号レベルとなった点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルへ遷移したとき、前記第１レベルの高電圧を発生している昇圧回路を制御して、前記点火プラグに発生する放電火花を維持する第２レベルの高電圧を発生させ、
前記ｏｎ状態を示す信号レベルとなった点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルへ遷移したときに前記点火コイルが発生した放電電圧に前記第２レベルの高電圧を重畳して前記点火プラグへ供給する、
ことを特徴とする内燃機関用点火装置。An ignition coil that generates a discharge voltage to be supplied to the spark plug according to an ignition signal input from the outside;
A booster circuit that generates a predetermined high voltage using a DC voltage;
A control unit that controls the operation of the booster circuit using the ignition signal;
With
The controller is
When the ignition signal transitions from a signal level indicating an off state to a signal level indicating an on state, the booster circuit is driven to generate a first level high voltage in which no discharge current flows to the spark plug;
Discharge generated in the spark plug by controlling the booster circuit generating the first level high voltage when the ignition signal having the signal level indicating the on state transitions to the signal level indicating the off state Generate a second level of high voltage to maintain sparks,
When the ignition signal having the signal level indicating the on state transitions to the signal level indicating the off state, the high voltage of the second level is superimposed on the discharge voltage generated by the ignition coil and supplied to the spark plug. ,
An internal combustion engine ignition device. 前記昇圧回路は、
直流電圧から交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換部と、
交流電圧の整流ならびに昇圧を行って直流高電圧を発生する多段倍電圧回路と、
を有し、
前記ＤＣ−ＡＣ変換部は、
前記点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルからｏｎ状態を示す信号レベルへ遷移したとき、前記制御部の制御に応じて第１レベルの交流電圧を生成し、
前記ｏｎ状態を示す信号レベルとなった点火信号がｏｆｆ状態を示す信号レベルへ遷移したとき、生成している第１レベルの交流電圧を前記制御部の制御に応じて前記第１レベルの交流電圧よりも高電圧の第２レベルの交流電圧に変更し、
前記多段倍電圧回路は、
前記ＤＣ−ＡＣ変換部から第１レベルの交流電圧を入力したとき前記第１レベルの高電圧を発生し、
前記ＤＣ−ＡＣ変換部から第２レベルの交流電圧を入力したとき前記第２レベルの高電圧を発生する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。The booster circuit includes:
A DC-AC converter that generates an AC voltage from the DC voltage;
A multi-stage voltage doubler circuit that generates DC high voltage by rectifying and boosting AC voltage;
Have
The DC-AC converter is
When the ignition signal transitions from a signal level indicating the off state to a signal level indicating the on state, a first level alternating voltage is generated according to the control of the control unit,
When the ignition signal having the signal level indicating the on state transitions to the signal level indicating the off state, the generated first level AC voltage is changed to the first level AC voltage according to the control of the control unit. Change to a second level AC voltage with a higher voltage than
The multistage voltage doubler circuit is:
When a first level AC voltage is input from the DC-AC converter, the first level high voltage is generated,
Generating a second level high voltage when a second level AC voltage is input from the DC-AC converter;
The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記制御部は、
所定時間が経過するまで前記昇圧回路から前記第２レベルの高電圧を出力させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用点火装置。The controller is
Outputting the second level high voltage from the booster circuit until a predetermined time elapses;
The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition device is an internal combustion engine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59103967A (en) * 1982-12-06 1984-06-15 Nissan Motor Co Ltd Igniter for internal-combustion engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5958161A (en) * 1982-09-25 1984-04-03 Nissan Motor Co Ltd Ignition device for internal-combustion engine
JPH06213119A (en) * 1993-01-18 1994-08-02 Mitsubishi Electric Corp Piezoelectric ignition device
JP2657941B2 (en) * 1994-02-18 1997-09-30 阪神エレクトリック株式会社 Overlap discharge type ignition device for internal combustion engine
JPH11159428A (en) * 1997-11-27 1999-06-15 Denso Corp Ignition device for internal combustion engine
JP2011074906A (en) * 2009-10-02 2011-04-14 Hanshin Electric Co Ltd Ignitor for internal combustion engine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59103967A (en) * 1982-12-06 1984-06-15 Nissan Motor Co Ltd Igniter for internal-combustion engine

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