JP6035202B2 - Ignition device - Google Patents

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

この発明は内燃機関の点火を行う点火電源に係り、特に放電初期に大きな火炎核を形成して火炎成長速度を大きくした点火装置に関するものである。   The present invention relates to an ignition power source for igniting an internal combustion engine, and more particularly to an ignition device in which a large flame nucleus is formed at the early stage of discharge to increase a flame growth rate.

特許文献1には、12Vまたは24Vの直流電圧をRF逓昇変圧器20によって1〜5KVA(50〜500kHz)に昇圧後、高電圧回路20として設けたキャパシタンス31と誘電素子32との直列LC共振回路の共振作用によって50〜500KVAC(50〜500kHz)に昇圧し、この結果得られた高電圧をスパークプラグの電極40に印加し、変圧器20の出力端(A点)または高電圧回路20の出力端(B点)から検知した2次電圧とトランス20の通電電流から放電の電圧−電流特性がアーク放電に移行しない範囲に制御することで、コロナ放電状態を維持し、体積点火を実現する点火方法が開示されている。   In Patent Document 1, a DC voltage of 12 V or 24 V is boosted to 1 to 5 KVA (50 to 500 kHz) by an RF step-up transformer 20 and then a series LC resonance between a capacitance 31 provided as a high voltage circuit 20 and a dielectric element 32 is provided. The voltage is boosted to 50 to 500 KVAC (50 to 500 kHz) by the resonant action of the circuit, and a high voltage obtained as a result is applied to the electrode 40 of the spark plug, and the output terminal (point A) of the transformer 20 or the high voltage circuit 20 By controlling the secondary voltage detected from the output terminal (point B) and the energizing current of the transformer 20 to a range in which the discharge voltage-current characteristic does not shift to arc discharge, the corona discharge state is maintained and volume ignition is realized. An ignition method is disclosed.

特開2009−8100号公報JP 2009-8100 A

ところが、特許文献1にあるようなLC共振を用いた高電圧回路により、電極に印加される二次電圧を昇圧した場合、共振のQ値が100倍近いため、コロナ放電の状態で、共振のQ値が大きく変化する。
このため、放電電圧を維持し、安定したコロナ放電を得るには、ピンポイントでのインピーダンス整合が必要となる。
さらに、特許文献1の図7等に示されているように、制御を成立させるには様々な補正が必要で、システムが複雑となり、製造コストの増大を招く虞がある。
また、kVオーダーの二次電圧をモニタする回路は損失が大きく、Q値の低下を招き、安定した着火を実現できない虞もある。
However, when the secondary voltage applied to the electrode is boosted by a high voltage circuit using LC resonance as disclosed in Patent Document 1, the resonance Q value is nearly 100 times, and therefore, in the state of corona discharge, the resonance The Q value changes greatly.
For this reason, in order to maintain the discharge voltage and obtain a stable corona discharge, pinpoint impedance matching is required.
Further, as shown in FIG. 7 and the like of Patent Document 1, various corrections are necessary to establish the control, the system becomes complicated, and there is a possibility that the manufacturing cost increases.
Further, a circuit that monitors a secondary voltage on the order of kV has a large loss, which leads to a decrease in the Q value, and there is a possibility that stable ignition cannot be realized.

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、放電状態におけるQ値の変動が比較的少なく、エンジン条件に応じて着火性を確保するためのエネルギ調整が容易で、放電開始時期を容易に検知し、放電開始指令信号の開始時期の補正が可能で、特に放電初期に大きな火炎核を形成して火炎成長速度を大きくした点火装置を提供することを目的とするものである。   Therefore, in view of such circumstances, the present invention has a relatively small variation in the Q value in the discharge state, easy energy adjustment for ensuring ignitability according to engine conditions, and easily detecting the discharge start time, An object of the present invention is to provide an ignition device capable of correcting the start timing of a discharge start command signal, and forming a large flame nucleus in the early stage of discharge to increase the flame growth rate.

本発明は、内燃機関に設けられる点火プラグ(8)と該点火プラグ(8)に高周波交流高電圧を印加する高周波電源とを具備する点火装置であって、
前記点火プラグ(8)は、中心電極放電部(800)と、該中心電極放電部(800)を覆う誘電体放電部(810)と、所定の放電空間(83)を設けて対向せしめた接地電極放電部(820)とを具備し、
前記高周波電源が、少なくとも、直流電源(1)と、第1のスイッチング素子(2)と、第2のスイッチング素子(3)と、一次巻線(71)と二次巻線(72)とを含む昇圧トランス(7)と、を具備し、
前記直流電源(1)と前記一次巻線(71)との間に、昇圧機能を有する共振キャパシタ(6)を介装せしめ、
前記第1のスイッチング素子(2)と前記第2のスイッチング素子(3)とが交互に開閉駆動し、前記一次巻線(71)に、昇圧された高周波交流の一次電圧(V1)を印加し、前記一次巻線(71)に流れる電流の向きを交互に切り替えことで、前記二次巻線(72)に高周波交流高電圧の二次電圧(V2)を発生させ、前記点火プラグ(8)に交流コロナ放電を形成して、前記内燃機関の燃焼室内に導入した混合気の点火を行うことを特徴とする。
The present invention is an ignition device comprising an ignition plug (8) provided in an internal combustion engine and a high-frequency power source for applying a high-frequency alternating current high voltage to the ignition plug (8),
The spark plug (8) includes a center electrode discharge part (800), a dielectric discharge part (810) covering the center electrode discharge part (800), and a grounding provided facing each other by providing a predetermined discharge space (83). An electrode discharge part (820),
The high-frequency power source includes at least a DC power source (1), a first switching element (2), a second switching element (3), a primary winding (71), and a secondary winding (72). Including a step-up transformer (7),
A resonant capacitor (6) having a boosting function is interposed between the DC power supply (1) and the primary winding (71),
The first switching element (2) and the second switching element (3) are alternately opened and closed to apply a boosted high-frequency AC primary voltage (V1) to the primary winding (71). the by you switch the direction of the current flowing through the primary winding (71) alternately to generate a secondary voltage of the high-frequency AC high-voltage (V2) to said secondary winding (72), said ignition plug (8 ) To form an alternating current corona discharge and ignite the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine.

本発明によれば、前記第1、第2のスイッチング素子(2、3)が交互に開閉することにより、前記一次巻線(71)に発生させる、高周波で、高電圧の交流一次電圧(V1)の周波数を、前記一次巻線(71)の自己インダクタンス(L1)と前記二次巻線(72)の自己インダクタンス(L2)と前記点火プラグ(8)の寄生キャパシタンス(C3)とで決定される共振周波数(ω1)とを一致させることにより、LC共振を発生させ、前記昇圧トランス(7)の二次巻線(72)により高電圧の高周波交流高電圧の二次電圧(V2)を発生させ、前記点火プラグ(8)に、交流コロナ放電を発生させることができ、放電状態におけるQ値の変動が比較的少なく、エンジン条件に応じて着火性を確保するためのエネルギ調整が容易で、放電開始時期を容易に検知し、放電開始指令信号の開始時期の補正が可能で、特に放電初期に大きな火炎核を形成して火炎成長速度を大きくできることが判明した。   According to the present invention, the first and second switching elements (2, 3) are alternately opened and closed to generate a high-frequency, high-voltage AC primary voltage (V1) generated in the primary winding (71). ) Is determined by the self-inductance (L1) of the primary winding (71), the self-inductance (L2) of the secondary winding (72), and the parasitic capacitance (C3) of the spark plug (8). LC resonance is generated by matching the resonance frequency (ω1), and the secondary winding (72) of the step-up transformer (7) generates a high-voltage AC high-voltage secondary voltage (V2). The spark plug (8) can generate an alternating current corona discharge, the variation of the Q value in the discharge state is relatively small, energy adjustment for ensuring ignitability according to engine conditions is easy, Release The start time easily detected, can be corrected starting time of discharge start command signal, it was found that the flame growth rate can be increased by forming a large flame core in particular discharge early.

本発明の第1の実施形態における点火装置の概要を示す回路図The circuit diagram which shows the outline | summary of the ignition device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における点火装置に用いられる点火プラグの概要を示す要部断面図Sectional drawing which shows the outline | summary of the ignition plug used for the ignition device in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における点火装置の一次電圧の変化を示す特性図The characteristic view which shows the change of the primary voltage of the ignition device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における点火装置の二次電圧の変化を示す特性図The characteristic view which shows the change of the secondary voltage of the ignition device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における点火装置の一次電流の変化を示す特性図The characteristic view which shows the change of the primary current of the ignition device in the 1st Embodiment of this invention 比較例と共に本発明の点火装置におけるQ値の変化を示す特性図The characteristic figure which shows the change of Q value in the ignition device of this invention with a comparative example 比較例と共に本発明の点火装置の火炎成長に対する効果を示す特性図The characteristic figure which shows the effect with respect to flame growth of the ignition device of this invention with a comparative example 比較例と共に本発明の点火装置の燃焼変動PmiCOVに対する効果を示す特性図The characteristic view which shows the effect with respect to the combustion fluctuation | variation PmiCOV of the ignition device of this invention with a comparative example 基準クロックと駆動信号と出力電圧との関係を示すタイミングチャートTiming chart showing relationship between reference clock, drive signal and output voltage Q値算出手段を設けた点火装置の概要を示す回路図The circuit diagram which shows the outline of the ignition device which provided Q value calculation means デューティを増加させた場合の特性図Characteristics diagram when duty is increased デューティを減少させた場合の特性図Characteristics diagram when duty is reduced 本発明の第2の実施形態における点火装置の概要を示す回路図The circuit diagram which shows the outline | summary of the ignition device in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施形態における点火装置の概要を示す回路図The circuit diagram which shows the outline | summary of the ignition device in the 3rd Embodiment of this invention

図1A、図1Bを参照して、本発明の第1の実施形態における点火装置9の概要について説明する。
本実施形態における点火装置9は、内燃機関に設けられた点火プラグ8に、高周波電源から高周波交流で、高電圧の二次電圧V2を印加して、点火プラグ8に交流コロナ放電を形成して、内燃機関の燃焼室内に導入した混合気の点火を行うものである。
With reference to FIG. 1A and FIG. 1B, the outline | summary of the ignition device 9 in the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
The ignition device 9 in the present embodiment applies a high-voltage secondary voltage V2 from a high-frequency power source to a spark plug 8 provided in an internal combustion engine with a high-frequency alternating current, thereby forming an AC corona discharge on the spark plug 8. The ignition of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine is performed.

点火装置9は、直流電源1と、第1のスイッチング素子2、第2のスイッチング素子3と、直流電源1の電圧を2分割するための第1のキャパシタ4、第2のキャパシタ5と、共振キャパシタ6と、昇圧トランス7とからなる高周波電源と、点火プラグ8とによって構成されている。
直流電源1には、電源電圧(DC12V、又は、DC24V)を所定の電圧(例えば、50〜400V)に昇圧するDC−DCコンバータ等を用いることができる。
The ignition device 9 includes a DC power source 1, a first switching element 2, a second switching element 3, a first capacitor 4 for dividing the voltage of the DC power source 1 into two, a second capacitor 5, a resonance A high-frequency power source including a capacitor 6 and a step-up transformer 7 and a spark plug 8 are included.
As the DC power supply 1, a DC-DC converter or the like that boosts the power supply voltage (DC12V or DC24V) to a predetermined voltage (for example, 50 to 400V) can be used.

第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3とには、例えば、SiC−FETや、パワーMOSFET、IGBT等を用いるのが適当である。 第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3とは直列に接続されている。
第1のスイッチング素子2は、第1の駆動回路21によって開閉制御され、第2のスイッチング素子3は、第2の駆動回路31によって開閉制御されている。
For the first switching element 2 and the second switching element 3, it is appropriate to use, for example, a SiC-FET, a power MOSFET, an IGBT, or the like. The first switching element 2 and the second switching element 3 are connected in series.
The first switching element 2 is controlled to be opened / closed by the first drive circuit 21, and the second switching element 3 is controlled to be opened / closed by the second drive circuit 31.

第1のキャパシタ3(キャパシタンスC1、例えば、560μF)と第2のキャパシタ4(キャパシタンスC2、例えば、560μF)とが直列に接続され、第1のスイッチング素子2、第2のスイッチング素子3に対して節点nにおいて並列に接続されている。 The first capacitor 3 (capacitance C1, for example, 560 μF) and the second capacitor 4 (capacitance C2, for example, 560 μF) are connected in series, and the first switching element 2 and the second switching element 3 are connected to each other. Node n 1 is connected in parallel.

昇圧トランス7は、一次巻線71(自己インダクタンスL1、例えば、0.8μH)と、二次巻線72(自己インダクタンスL2、例えば、700μH)とを鉄心73に巻装して構成されている。
一次巻線71は、一方の端が第1のキャパシタ4と第2のキャパシタとの間の節点nに接続され、他方の端が共振キャパシタ6が介装された状態で、第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3との間の節点nに接続されている。
昇圧トランス7の二次巻線72の一方の端が接地され、他方の端が点火プラグ8に接続されている。
The step-up transformer 7 is configured by winding a primary winding 71 (self-inductance L1, for example, 0.8 μH) and a secondary winding 72 (self-inductance L2, for example, 700 μH) around an iron core 73.
The primary winding 71 is connected to the node n 2 between one end of the first capacitor 4 and the second capacitor, and the other end of the primary winding 71 is connected to the resonance capacitor 6 in the first switching state. It is connected to a node n 3 between the element 2 and the second switching element 3.
One end of the secondary winding 72 of the step-up transformer 7 is grounded, and the other end is connected to the spark plug 8.

本発明において、点火プラグ8は、図1Bに示すように、長軸状の中心電極80を有底筒状の誘電体81で覆い、所定の放電空間83を隔てて、誘電体81をより囲むように形成した筒状の接地電極82が対向する構成となっている。
中心電極80は、Cu、Fe、Ni等の電導性金属材料によって形成されている。
In the present invention, as shown in FIG. 1B, the spark plug 8 covers the long-axis center electrode 80 with a bottomed cylindrical dielectric 81, and surrounds the dielectric 81 with a predetermined discharge space 83 therebetween. The cylindrical ground electrode 82 formed as described above is configured to face each other.
The center electrode 80 is made of a conductive metal material such as Cu, Fe, or Ni.

誘電体81は、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の誘電材料によって形成されている。
接地電極82は、Fe、Ni、ステンレス等の導電性金属材料によって形成されている。
接地電極82は、点火プラグ8のハウジングを兼用しており、外周にネジ部821が設けられ、内燃機関E/GのエンジンブロックBRCに固定されている。
The dielectric 81 is made of a dielectric material such as alumina, zirconia, or titania.
The ground electrode 82 is formed of a conductive metal material such as Fe, Ni, and stainless steel.
The ground electrode 82 also serves as the housing of the spark plug 8, and is provided with a screw portion 821 on the outer periphery, and is fixed to the engine block BRC of the internal combustion engine E / G.

点火プラグ8は、誘電体放電部810に覆われた状態の中心電極放電部800と接地電極放電部820とが、放電空間83、及び、燃焼室CMB内に露出している。
中心電極80の先端側の中心電極放電部800と接地電極82の先端側の接地電極筒状部820との間に寄生キャパシタンスC3を形成している。
なお、寄生キャパシタンスC3は、誘電体81が放電空間83に露出する誘電体放電部830の静電容量と放電空間83の静電容量との合成容量となって
いる。
In the spark plug 8, the center electrode discharge part 800 and the ground electrode discharge part 820 covered with the dielectric discharge part 810 are exposed in the discharge space 83 and the combustion chamber CMB.
A parasitic capacitance C <b> 3 is formed between the center electrode discharge part 800 on the tip side of the center electrode 80 and the ground electrode cylindrical part 820 on the tip side of the ground electrode 82.
The parasitic capacitance C <b> 3 is a combined capacitance of the capacitance of the dielectric discharge portion 830 where the dielectric 81 is exposed to the discharge space 83 and the capacitance of the discharge space 83.

本実施形態における点火装置9の動作を説明する。
内燃機関の運転状況に応じて、図略のエンジン制御装置から点火信号IGtが発信され、第1、第2の駆動回路21、31によって第1、第2のスイッチング素子2、3が開閉駆動を開始する。
The operation of the ignition device 9 in this embodiment will be described.
An ignition signal IGt is transmitted from an unillustrated engine control device according to the operating state of the internal combustion engine, and the first and second switching elements 2 and 3 are opened and closed by the first and second drive circuits 21 and 31. Start.

第1のスイッチング素子2が閉じられると、直流電源1の高圧側節点nから第1のスイッチング素子2、共振キャパシタ6、一次巻線71、直流電源中間電位節点nの経路で電流が流れる。
ちょうどこの電流が流れ終わるタイミングで、第1のスイッチング素子2が開放され、同時に第2のスイッチング素子3が閉じられると、直流電源中間電位n2、一次巻線71、共振キャパシタ6、第2のスイッチング素子3、接地の経路で電流が流れる。
When the first switching element 2 is closed, the high pressure side node n 1 of the first switching element 2 of the DC power source 1, resonance capacitor 6, the primary winding 71, current flows through a path of the DC power supply intermediate potential node n 2 .
When the first switching element 2 is opened and the second switching element 3 is closed at the same time as the current has finished flowing, the DC power supply intermediate potential n2, the primary winding 71, the resonant capacitor 6, and the second switching A current flows through the element 3 and the ground path.

第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3とが交互に開閉駆動されることにより、共振キャパシタ6の静電容量C4と一次巻線71の自己インダクタンスL1、及び、二次巻線73の自己インダクタンスL2と点火プラグ8の寄生キャパシタンスC3によって決定される共振周波数(ω0)と等しい周波数の高周波交流が発生し、共振キャパシタ6と一次巻線71との直列LC共振が発生する。
共振作用により一次巻線71の両端には、直流電源1の電圧Vinに対し、数倍(2倍〜4倍程度)のピーク電圧を有し、高周波交流の一次電圧V1が印加されることになる。
By alternately opening and closing the first switching element 2 and the second switching element 3, the electrostatic capacitance C 4 of the resonant capacitor 6, the self-inductance L 1 of the primary winding 71, and the secondary winding 73 A high-frequency alternating current having a frequency equal to the resonance frequency (ω0) determined by the self-inductance L2 and the parasitic capacitance C3 of the spark plug 8 is generated, and series LC resonance between the resonance capacitor 6 and the primary winding 71 is generated.
The primary winding 71 has a peak voltage several times (about 2 to 4 times) higher than the voltage Vin of the DC power source 1 at both ends of the primary winding 71 due to the resonance action, and the high-frequency AC primary voltage V1 is applied. Become.

二次巻線72には、二次巻数(N2)/一次巻数(N1)の巻数比倍(N2/N1≒√(L2/L1))に昇圧され、さらに二次巻線72の自己インダクタンスL2と点火プラグ8の持つ寄生キャパシタンスC3との共振作用で、数倍(4倍〜8倍)に増幅され、自己インダクタンスL2と寄生キャパシタンスC3で決定される共振周波数(ω0)に等しい周波数の高周波交流二次電圧V2となって点火プラグ8に印加される。
誘電体放電部810で覆われた中心電極放電部800と、接地電極放電部820との間では、誘電体81内に蓄積された電荷により誘電体放電部810の表面と接地電極放電部820の表面との間の電界強度が所定値に達した時に極めて短い期間だけ瞬間的にコロナ放電が発生し、持続的なアーク放電とはならない。
The secondary winding 72 is stepped up to a secondary winding number (N2) / primary winding number (N1) turns ratio (N2 / N1≈√ (L2 / L1)), and further the self-inductance L2 of the secondary winding 72 And the parasitic capacitance C3 of the spark plug 8 are amplified several times (4 to 8 times), and a high frequency alternating current having a frequency equal to the resonance frequency (ω0) determined by the self-inductance L2 and the parasitic capacitance C3. The secondary voltage V2 is applied to the spark plug 8.
Between the center electrode discharge unit 800 covered with the dielectric discharge unit 810 and the ground electrode discharge unit 820, the surface of the dielectric discharge unit 810 and the ground electrode discharge unit 820 are charged by charges accumulated in the dielectric 81. When the electric field strength with the surface reaches a predetermined value, a corona discharge is instantaneously generated for a very short period and does not result in a continuous arc discharge.

このため、第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3とを交互に開閉駆動することにより、コロナ放電を短期間に繰り返すことが可能となる。
しかも、放電開始後も、第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3との開閉駆動を維持することで、放電時間を任意に調整することができ、燃焼室CMB内に放出される放電エネルギを稼ぐことができる。
このため、第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3との開閉によって発生する高周波の周波数(ω0)を高くできるほど有利となる。
For this reason, by alternately opening and closing the first switching element 2 and the second switching element 3, the corona discharge can be repeated in a short time.
Moreover, the discharge time can be arbitrarily adjusted by maintaining the opening and closing drive of the first switching element 2 and the second switching element 3 even after the discharge is started, and the discharge discharged into the combustion chamber CMB. You can earn energy.
For this reason, it becomes advantageous that the frequency (ω0) of the high frequency generated by opening and closing of the first switching element 2 and the second switching element 3 can be increased.

なお、本実施形態における共振周波数ω0と、一次巻線71の自己インダクタンスL1、二次巻線72の自己インダクタンスL2、共振キャパシタ6のキャパシタンスC4、点火プラグ8の寄生キャパシタンスC3との関係は、
ω0=1/√(L1・C4)=1/√(L2・C3)となる。
In this embodiment, the relationship between the resonance frequency ω 0, the self-inductance L 1 of the primary winding 71, the self-inductance L 2 of the secondary winding 72, the capacitance C 4 of the resonance capacitor 6, and the parasitic capacitance C 3 of the spark plug 8 is
ω0 = 1 / √ (L1 · C4) = 1 / √ (L2 · C3).

一次巻線71と共振キャパシタ6との共振作用により、直流電源1の電源電圧VINを数倍の一次電圧V1に昇圧して供給できるので、直流電源1の電源電圧VINをむやみに高くする必要がなく、例えば、200〜300V程度とすれば良い。
また、二次巻線72と8の寄生容量C3との共振作用により、二次電圧V2を更に昇圧して点火プラグ8に供給できるにで、昇圧トランス7の巻数も少なくできる。
その結果、一次巻線71の自己インダクタンスL1を小さく出来るので、周波数を上げることも容易となるという効果をもたらす。
なお、上記実施形態において、示した、共振周波数、自己インダクタンス、キャパシタンス等の値は、例示であり、本発明を限定するものではない。
The resonance of the primary winding 71 and the resonance capacitor 6, since the power supply voltage V IN of the DC power source 1 can be supplied with the boosted several times the primary voltage V1, blindly increasing the supply voltage V IN of the DC power source 1 There is no need, for example, it may be about 200-300V.
Further, since the secondary voltage V2 can be further boosted and supplied to the spark plug 8 by the resonance action of the secondary windings 72 and the parasitic capacitance C3, the number of turns of the step-up transformer 7 can be reduced.
As a result, since the self-inductance L1 of the primary winding 71 can be reduced, it is possible to increase the frequency easily.
Note that the values of the resonance frequency, self-inductance, capacitance, and the like shown in the above embodiment are merely examples, and do not limit the present invention.

従来の火花点火の場合には、放電電圧が徐々に低下し、一定以下となって、放電経路が途切れた場合には、それ以上エネルギを投入しても、放電の維持を図ることはできないが、本発明の点火装置9では、一次電圧V1を供給し続ければ、二次電圧V2も供給され続けるので、コロナ放電を任意の時間維持することができる。   In the case of the conventional spark ignition, when the discharge voltage gradually decreases to below a certain level and the discharge path is interrupted, it is impossible to maintain the discharge even if more energy is input. In the ignition device 9 of the present invention, if the primary voltage V1 is continuously supplied, the secondary voltage V2 is also continuously supplied, so that the corona discharge can be maintained for an arbitrary time.

図2A、図2B、図2Cを参照して、本実施形態における点火装置9の昇圧トランス7の一次巻線電圧V1、二次巻線電圧V2、一次巻線電圧I1の変化について説明する。
点火信号IGtにしたがって、第1のスイッチング素子2、第2のスイッチング素子3との開閉駆動が開始され、交流の一次電圧V1を発生する。
Changes in the primary winding voltage V1, the secondary winding voltage V2, and the primary winding voltage I1 of the step-up transformer 7 of the ignition device 9 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A, 2B, and 2C.
In accordance with the ignition signal IGt, opening / closing drive with the first switching element 2 and the second switching element 3 is started, and an alternating primary voltage V1 is generated.

共振キャパシタ6と一次巻線71とのLC直列共振作用によって、図2Aに示すように、次第に一次電圧V1の振幅が大きくなる。
電磁誘導により、二次巻線72に一次電圧V1の巻数比N2/N1倍の二次電圧V2が発生する。
Due to the LC series resonance effect of the resonant capacitor 6 and the primary winding 71, the amplitude of the primary voltage V1 gradually increases as shown in FIG. 2A.
Due to the electromagnetic induction, a secondary voltage V2 having a turn ratio N2 / N1 times the primary voltage V1 is generated in the secondary winding 72.

二次電圧V2が、コロナ放電可能な電圧に達すると、点火プラグ8の誘電体放電部810の表面と接地電極放電部820の表面との間でコロナ放電が開始される。
二次巻線72側でコロナ放電が開始されると、一次側共振作用にとっては損失となる漏れ抵抗成分が発生することになるため、共振のQ値が低下する。
その結果、一次巻線71の一次電圧V1が低下し、図2Bに示すように、必然的に二次電圧V2も低下する。
When the secondary voltage V2 reaches a voltage capable of corona discharge, corona discharge is started between the surface of the dielectric discharge part 810 of the spark plug 8 and the surface of the ground electrode discharge part 820.
When corona discharge is started on the secondary winding 72 side, a leakage resistance component that becomes a loss for the primary-side resonance action is generated, so that the resonance Q value decreases.
As a result, the primary voltage V1 of the primary winding 71 decreases, and the secondary voltage V2 inevitably decreases as shown in FIG. 2B.

また、図2Cに示すように、同時に一次巻線71に流れる一次電流I1も低下する。
したがって、Q値が低下するタイミングや一次電流I1が低下するタイミングを検知することで、コロナ放電開始時期の検知が可能となる。
このタイミングをエンジン制御装置に知らせることで、点火時期制御の補正を行うこともできる。
また、放電開始後には、 一次巻線電流I1が低下することから、第1、第2のスイッチング素子2、3の通電電流許容値に余裕ができるので、第1、第2のスイッチング素子2、3の通電デューティを増減させることで、点火エネルギの最適化を図り、着火性の向上や、消費電力の削減等も可能となる。
Further, as shown in FIG. 2C, the primary current I1 flowing through the primary winding 71 simultaneously decreases.
Therefore, it is possible to detect the corona discharge start timing by detecting the timing when the Q value decreases and the timing when the primary current I1 decreases.
The ignition timing control can be corrected by notifying the engine control device of this timing.
In addition, since the primary winding current I1 decreases after the start of discharge, the first and second switching elements 2 and 3 can have a margin for the allowable current for the first and second switching elements 2 and 3. By increasing / decreasing the current-carrying duty 3, the ignition energy can be optimized to improve ignitability and reduce power consumption.

ここで、図3A、図3B、図3Cを参照して、本発明の効果について説明する。
図3Aに示すように、コロナ放電が発生せず、燃焼に至らなかった比較例1では、点火プラグ8に印加する二次電圧V2を高くしても、Q値が変化せず、コロナ放電が発生した実施例1では、点火プラグ8に印加した二次電圧V2に応じて、Q値が徐々に低くなっている。
このため、Q値を所定の閾値Qref(例えば、3.0)を基準として閾値判定することで、放電の有無を検出できることが分かる。
なお、Q値は、一次巻線71の両端の電位差(V1=V11−V10)を、直流電源1の電源電圧V0で割った値を後述する演算装置20路を用いて算出している。
Here, the effect of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A, 3B, and 3C.
As shown in FIG. 3A, in Comparative Example 1 in which corona discharge did not occur and combustion did not occur, even if the secondary voltage V2 applied to the spark plug 8 was increased, the Q value did not change and corona discharge was not generated. In the generated first embodiment, the Q value gradually decreases in accordance with the secondary voltage V2 applied to the spark plug 8.
For this reason, it is understood that the presence or absence of discharge can be detected by determining the threshold value with reference to a predetermined threshold value Qref (for example, 3.0).
Incidentally, Q values are calculated by using an arithmetic unit 20 path to be described below the potential difference across the primary winding 71 (V1 = V 11 -V 10) , divided by the power supply voltage V0 of the DC power source 1 value .

図3Bを参照して、出力電圧V2と駆動開始から所定期間経過後における火炎の大きさとの関係について説明する。
本図は、駆動開始から、所定の時間(例えば、200μS)経過後の燃焼室内を写真撮影し、二次電圧V2を変化させたときの火炎核体積の相対的な変化を示すものであり、比較例として通常の火花放電による火炎体積の変化を示してある。
本図に示すように、本発明の点火装置9によれば、従来よりも火炎成長は速く、着火性を向上させることが出来ることが判明した。
With reference to FIG. 3B, the relationship between the output voltage V2 and the magnitude of the flame after a predetermined period has elapsed since the start of driving will be described.
This figure shows a relative change in the flame core volume when a photo of the combustion chamber after a predetermined time (for example, 200 μS) has elapsed from the start of driving and the secondary voltage V2 is changed, As a comparative example, a change in flame volume due to a normal spark discharge is shown.
As shown in the figure, according to the ignition device 9 of the present invention, it has been found that the flame growth is faster than before and the ignitability can be improved.

図3Cを参照して、着火安定性に対する本発明の効果について説明する。
従来の火花放電(アーク放電)による希薄混合気(高A/F混合気)の着火限界を比較例1として点線で示し、本発明の点火装置9を用いたときの希薄混合気(高A/F混合気)の着火限界を点火装置9におる燃焼変動を実施例1として実線で示してある。
With reference to FIG. 3C, the effect of the present invention on the ignition stability will be described.
The ignition limit of a lean mixture (high A / F mixture) by conventional spark discharge (arc discharge) is indicated by a dotted line as Comparative Example 1, and the lean mixture (high A / F) when the ignition device 9 of the present invention is used is shown. The ignition limit of the (F mixture) is shown by a solid line as Example 1 for the combustion fluctuation in the ignition device 9.

図3C中、横軸を空燃費A/F、縦軸に対して燃焼変動率を図示平均有効圧PmiCOV(%)で示してある。
燃焼変動率が小さいほど着火性が良好であることを示す。
本発明の点火装置9を用いて、高周波交流コロナ放電を発生さることにより、従来の火花点火と比較して、A/F限界を拡大する効果があることが確認された。
In FIG. 3C, the horizontal axis indicates air-fuel consumption A / F, and the vertical axis indicates the combustion fluctuation rate by the indicated mean effective pressure PmiCOV (%).
The smaller the fluctuation rate of combustion, the better the ignitability.
By using the ignition device 9 of the present invention to generate a high-frequency AC corona discharge, it was confirmed that there was an effect of expanding the A / F limit as compared with the conventional spark ignition.

図4に基準クロックと、第1、第2の駆動回路21、31の駆動信号と、出力電圧V2との関係を示すタイミングチャートを示す。
基準クロックの立ち上がりに同期して、第1の駆動回路21において第1のスイッチング素子2を作動させるための駆動信号がハイとなり、所定のオン時間TON経過後にローとなり、基準クロックの立ち下がりに同期して、第2の駆動回路31において第2のスイッチング素子3を作動させるための駆動信号がハイとなり、所定のオン時間TON経過後にローとなる。
ONの長さを増減することによってデューティ(TON/T%)を増減し、出力電圧V2を増減させることができる。
FIG. 4 shows a timing chart showing the relationship between the reference clock, the drive signals of the first and second drive circuits 21 and 31, and the output voltage V2.
In synchronization with the rising edge of the reference clock, the driving signal for operating the first switching element 2 in the first driving circuit 21 becomes high and becomes low after a predetermined on-time TON has elapsed, and is synchronized with the falling edge of the reference clock. to drive signals for operating the second switching device 3 in the second driving circuit 31 becomes high, becomes low after a predetermined oN-time T oN elapses.
Increase or decrease the duty (T ON / T%) by increasing or decreasing the length of T ON, it is possible to increase or decrease the output voltage V2.

図5を参照して、第1の実施形態における点火装置9に、Q値算出手段を設けて放電判定と点火信号IGtの補正を行う制御方法について説明する。
図1Aに示した点火装置9に加えて、直流電源1の電源電圧V0、一次巻線71の両端の電位差(V1=V11−V10)をモニタし、Q値を算出するQ値算出手段(201、202)と、その算出結果から放電の有無を判定する放電判定手段203と、その判定結果からデューティを決定するデューティ決定手段204と、第1、第2の駆動回路21、31にフィードバックするタイマ制御手段205と、点火時期の補正をする点火時期補正手段206とからなる演算装置200を設けてある。
With reference to FIG. 5, a control method in which the Q value calculation means is provided in the ignition device 9 in the first embodiment to perform discharge determination and correction of the ignition signal IGt will be described.
In addition to the ignition device 9 shown in FIG. 1A, the power supply voltage V0 of the DC power source 1, to monitor the potential difference across the primary winding 71 (V1 = V 11 -V 10 ), Q value calculating means for calculating a Q value (201, 202), discharge determination means 203 for determining the presence or absence of discharge from the calculation result, duty determination means 204 for determining the duty from the determination result, and feedback to the first and second drive circuits 21, 31 An arithmetic device 200 is provided which includes a timer control means 205 for performing ignition timing and an ignition timing correcting means 206 for correcting ignition timing.

直流電源1の電源電圧V0、一次巻線71の両端の電圧V11、V10を、それぞれ、抵抗105、106、抵抗101、102,抵抗103、104を直列に接続したアッテネート回路によって電圧を下げてモニタすることで、取り扱いを容易にしている。
一次巻線71の両端の電圧V11、V10はそれぞれ、R102/(R101+R102)倍、R104/(R103+R104)倍に分圧され、差動増幅回路107に入力される。
Supply voltage V0 of the DC power source 1, the voltage across V 11, V 10 of the primary winding 71, respectively, resistors 105 and 106, resistors 101 and 102, the resistors 103 and 104 to lower the voltage by attenuation circuit connected in series Monitoring makes it easy to handle.
The voltages V 11 and V 10 across the primary winding 71 are respectively divided by R 102 / (R 101 + R 102 ) times and R 104 / (R 103 + R 104 ) times and input to the differential amplifier circuit 107. The

差動増幅回路107の出力は、一次巻線71の両端の電位差(V1=V11−V10)を分圧した値となり、ピークホールド回路に入力される。
本実施形態におけるピークホールド回路は、オペアンプ108、ダイオード109、キャパシタ110、アナログスイッチ111,オペアンプ112によって構成されている。
但し、ピークホールド回路は、本実施形態に限定するものではなく、公知のものを適宜採用し得る。
The output of the differential amplifier circuit 107 becomes a value obtained by dividing the potential difference (V1 = V 11 −V 10 ) between both ends of the primary winding 71 and is input to the peak hold circuit.
The peak hold circuit in this embodiment includes an operational amplifier 108, a diode 109, a capacitor 110, an analog switch 111, and an operational amplifier 112.
However, the peak hold circuit is not limited to the present embodiment, and a known one can be appropriately employed.

電源電圧V0は、アッテネータ回路によって、R106/(R105+R106)倍に分圧される。
ピークホールド回路の出力と電源電圧V0を分圧した電圧とが、A/Dコンバータ201に入力される。
The power supply voltage V0 is divided by R 106 / (R 105 + R 106 ) times by an attenuator circuit.
The output of the peak hold circuit and the voltage obtained by dividing the power supply voltage V0 are input to the A / D converter 201.

演算装置200内には、Q値算出手段202が設けられ、一次巻線71の両端の電位差(V1=V11−V10)と直流電源1の電源電圧V0との比(Q=V1/V0)を算出する。
その結果、放電判定手段203では、算出したQ値と所定の閾値Qrefとを比較し、Q≦Qrefなら、コロナ放電が発生していると判定し、Q>Qrefなら、コロナ放電が発生していないと判定する。
A Q value calculating means 202 is provided in the arithmetic unit 200, and the ratio (Q = V1 / V0) between the potential difference (V1 = V 11 −V 10 ) at both ends of the primary winding 71 and the power source voltage V0 of the DC power source 1. ) Is calculated.
As a result, the discharge determination unit 203 compares the calculated Q value with a predetermined threshold value Qref, and determines that if Q ≦ Qref, corona discharge is occurring. If Q> Qref, corona discharge is occurring. Judge that there is no.

この判定結果から、デューティ決定手段204では、エンジンの運転状況に応じて、第1、第2のスイッチング素子2、3を駆動するデューティを決定する。
具体的には、放電なしと判定された場合、放電エネルギが不足していると判断し、デューティを増加する指示がなされ、デューティ発生手段205から、第1、第2の駆動回路21、31へ、デューティを増加したフィードバック信号F/B1、F/B2が送信され、図6Aに示したように二次電圧V2を任意のタイミングで、例えば、90%デューティから100%デューティへ増加させることができる。
From this determination result, the duty determining means 204 determines the duty for driving the first and second switching elements 2 and 3 in accordance with the operating condition of the engine.
Specifically, when it is determined that there is no discharge, it is determined that the discharge energy is insufficient, and an instruction to increase the duty is given. From the duty generation means 205 to the first and second drive circuits 21 and 31. The feedback signals F / B1 and F / B2 with increased duty are transmitted, and the secondary voltage V2 can be increased from 90% duty to 100% duty at any timing as shown in FIG. 6A, for example. .

放電判定手段203で放電ありと判定され、運転状況から、デューティを減少させても、放電の維持が可能と判断された場合には、デューティ決定手段204において、デューティを減少する指示がなされ、デューティ発生手段205から、第1、第2の駆動回路21、31へ、デューティを減少したフィードバック信号F/B1、F/B2が送信され、図6Bに示したように二次電圧V2を任意のタイミングで、例えば、90%デューティから80%デューティへ減少させることができる。
なお、ピークホールド回路のアナログスイッチ111は、第1のスイッチング素子2の駆動信号をインバータ113により反転された信号により閉じられ、接地されることにより、ピークホールド回路でホールドされたピーク値をリセットし、次のサイクルのピークホールドに備える。
When it is determined by the discharge determining means 203 that there is a discharge, and it is determined that the discharge can be maintained even when the duty is reduced, the duty determining means 204 is instructed to reduce the duty. Feedback signals F / B1 and F / B2 with reduced duty are transmitted from the generating means 205 to the first and second drive circuits 21 and 31, and the secondary voltage V2 is set to an arbitrary timing as shown in FIG. 6B. Thus, for example, the duty can be reduced from 90% duty to 80% duty.
The analog switch 111 of the peak hold circuit resets the peak value held by the peak hold circuit by being closed by the signal obtained by inverting the drive signal of the first switching element 2 by the inverter 113 and grounded. Prepare for the peak hold of the next cycle.

さらに、点火時期補正手段206では、放電判定手段203の判定結果から、点火時期の補正の要否を判断し、必要に応じて、点火信号IGtを進角側に補正したり、遅角側に補正したりするよう、エンジン制御装置へフィードバックする。
これらの判定は、予め演算回路200内に内燃機関の運転状況に応じたマップデータを用意しておくことによって実現できる。
Further, the ignition timing correction unit 206 determines whether or not the ignition timing needs to be corrected based on the determination result of the discharge determination unit 203, and corrects the ignition signal IGt to the advance side or the retard side as necessary. It feeds back to the engine control device so as to correct it.
These determinations can be realized by preparing map data corresponding to the operating state of the internal combustion engine in the arithmetic circuit 200 in advance.

図7を参照して、本発明の第2の実施形態における点火装置9aについて説明する。なお、前記実施形態と同様の構成については同じ符号を付したので説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
本実施形態では、図1の点火装置9に加え、一次巻線71の両端の電位差ではなく、一次巻線71に流れる一次電流I1を検出することで、放電の有無を検出し、その結果をフィードバックするようにした点が相違するものである。
With reference to FIG. 7, the ignition device 9a in the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, since the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the said embodiment, description is abbreviate | omitted and it demonstrates focusing on the characteristic part of this embodiment.
In the present embodiment, in addition to the ignition device 9 of FIG. 1, the presence or absence of discharge is detected by detecting the primary current I1 flowing through the primary winding 71, not the potential difference between both ends of the primary winding 71. The difference is that feedback is provided.

一次巻線71に流れる一次電流I1は電流センサ114により電圧に変換され、抵抗103a、104aからなるアッテネータ回路により分圧され、ピークホールド回路に入力される。
このピークホールド回路は、一次巻線71に流れる一次電流I1のうち正側のピーク値に相当する電圧を記録し、演算装置200a内蔵のA/Dコンバータ201に入力される。
The primary current I1 flowing through the primary winding 71 is converted into a voltage by the current sensor 114, divided by an attenuator circuit including resistors 103a and 104a, and input to the peak hold circuit.
The peak hold circuit records a voltage corresponding to the positive peak value of the primary current I1 flowing through the primary winding 71 and inputs the voltage to the A / D converter 201 built in the arithmetic device 200a.

一方、直流電源電圧は、抵抗105、106によりアッテネートされ、A/Dコンバータ201に入力される。
演算装置200aでは、直流電源電圧V0から割り出した電流の所定値Irefと、電流センサ114で検出した一次電流I1とを比較し、放電の有無を判断する。
なお、本発明者等の鋭意試験により、放電の有無による一次電流I1の変化が小さいため、原理的には可能であるが、前記実施形態のようにQ値を用いて放電判定する場合に比べ、放電検出が困難であることが判明した。
On the other hand, the DC power supply voltage is attenuated by the resistors 105 and 106 and input to the A / D converter 201.
The arithmetic device 200a compares the predetermined value Iref of the current calculated from the DC power supply voltage V0 with the primary current I1 detected by the current sensor 114, and determines the presence or absence of discharge.
In addition, since the change of the primary current I1 due to the presence or absence of discharge is small according to the present inventors' earnest test, it is possible in principle, but compared with the case where the discharge determination is performed using the Q value as in the above embodiment. The discharge was found to be difficult.

図8を参照して、本発明の第3の実施形態における点火装置9bについて説明する。
前記実施形態においては、一次巻線71の自己インダクタンスL1と、共振キャパシタ6のキャパシタンスC4と、二次巻線72の自己インダクタンスL2と、点火プラグ8の寄生キャパシタのキャパシタンスC3とによって、定まる共振周波数ω0で共振するLC共振を発生させる例を示したが、本実施形態の点火装置9bにおいては、共振キャパシタ6を用いていない点が相違する。
With reference to FIG. 8, an ignition device 9b according to a third embodiment of the present invention will be described.
In the embodiment, the resonance frequency determined by the self-inductance L1 of the primary winding 71, the capacitance C4 of the resonance capacitor 6, the self-inductance L2 of the secondary winding 72, and the capacitance C3 of the parasitic capacitor of the spark plug 8. Although an example of generating LC resonance that resonates at ω0 has been shown, the ignition device 9b of the present embodiment is different in that the resonance capacitor 6 is not used.

このような構成によっても一次巻線71の自己インダクタンスL1と、二次巻線72の自己インダクタンスL2と、点火プラグ8の寄生キャパシタンスC3とによって、定まる共振周波数ω1と一致するように、第1、第2のスイッチング素子2、3を開閉駆動することによって、LC共振を発生させ、高周波交流高電圧の二次電圧V2を点火プラグ8に印加して、コロナ放電を発生させることができる。
本実施形態における、共振周波数ω1と、一次巻線71の自己インダクタンスL1、二次巻線72の自己インダクタンスL2、巻回比N2/N1、点火プラグ8の寄生キャパシタンスC3との関係は、
ω1=1/√〔{L1・(N2/N1)+L2}・C3〕 となる。
Even with such a configuration, the first, first and second resonance frequencies ω 1, 1 determined by the self-inductance L 1 of the primary winding 71, the self-inductance L 2 of the secondary winding 72, and the parasitic capacitance C 3 of the spark plug 8 are matched. By opening and closing the second switching elements 2 and 3, LC resonance can be generated, and a secondary voltage V2 of high frequency AC high voltage can be applied to the spark plug 8 to generate corona discharge.
In this embodiment, the relationship between the resonance frequency ω1, the self-inductance L1 of the primary winding 71, the self-inductance L2 of the secondary winding 72, the turn ratio N2 / N1, and the parasitic capacitance C3 of the spark plug 8 is
ω1 = 1 / √ [{L1 · (N2 / N1) 2 + L2} · C3]

前記実施形態においては、点火プラグ8として、中心電極放電部800を誘電体放電部810で覆って、所定の放電空間83を隔てて接地電極放電部820を対向せしめたものを用いて、コロナ放電を発生させることで、燃焼室CMB内の混合気の体積着火を行う点火装置9について説明したが、点火装置9において、第1、第2のスイッチング素子2、3の開閉駆動によって得られる高周波交流の周波数を充分高くすれば、中心電極放電部800を誘電体810で覆った点火プラグ8を用いることなく、一般的な、火花放電用の金属電極プラグを用いることによっても、コロナ放電による体積着火を発生させることができる。
周波数を高くすることで、極めて短い期間で電極の極性が切り替わるので、アーク放電に移行することなく、長期に亘ってコロナ放電を発生させることが可能となるのである。
また、周波数を高くした場合、共振キャパシタ6のキャパシタンスC4、自己インダクタンスL1、L2を小さくして、共振周波数と一致させる必要があるが、点火プラグの寄生容量C3は、プラグの形状によって異なるため、適宜調整する。
In the above embodiment, as the spark plug 8, the center electrode discharge part 800 is covered with the dielectric discharge part 810, and the ground electrode discharge part 820 is opposed with a predetermined discharge space 83 therebetween. The ignition device 9 that performs the volume ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber CMB by generating the above has been described. In the ignition device 9, the high-frequency alternating current obtained by opening and closing the first and second switching elements 2 and 3 is obtained. If the frequency is sufficiently high, volume ignition by corona discharge can be achieved by using a general metal electrode plug for spark discharge without using the spark plug 8 in which the center electrode discharge portion 800 is covered with the dielectric 810. Can be generated.
By increasing the frequency, the polarity of the electrode is switched in a very short period of time, so that it is possible to generate corona discharge over a long period of time without shifting to arc discharge.
Further, when the frequency is increased, it is necessary to reduce the capacitance C4 and the self-inductances L1 and L2 of the resonance capacitor 6 so as to match the resonance frequency. However, since the parasitic capacitance C3 of the spark plug differs depending on the shape of the plug, Adjust as appropriate.

9 点火装置
1 直流電源(DC−DCコンバータ)
2 第1のスイッチング素子
21 第1のスイッチング素子駆動回路
3 第2のスイッチング素子
31 第2のスイッチング素子駆動回路
4、5 電源電圧分割用キャパシタ
6 共振用キャパシタ
7 昇圧トランス
71 一次巻線
72 鉄心
73 二次巻線
8 点火プラグ
80 中心電極
800 中心電極放電部
81 誘電体
810 誘電体放電部
82 接地電極(ハウジング)
820 接地電極放電部
V1 一次電圧
V11 一次巻線上流側電圧
V10 一次巻線下流側電圧
V2 二次電圧
L1、L2 自己インダクタンス
C3 寄生キャパシタンス
C4 共振キャパシタ
9 Ignition system 1 DC power supply (DC-DC converter)
2 1st switching element 21 1st switching element drive circuit 3 2nd switching element 31 2nd switching element drive circuit 4, 5 power supply voltage dividing capacitor 6 resonance capacitor 7 step-up transformer 71 primary winding 72 iron core 73 Secondary winding 8 Spark plug 80 Center electrode 800 Center electrode discharge part 81 Dielectric 810 Dielectric discharge part 82 Ground electrode (housing)
820 Ground electrode discharge part V1 Primary voltage V11 Primary winding upstream voltage V10 Primary winding downstream voltage V2 Secondary voltage L1, L2 Self-inductance C3 Parasitic capacitance C4 Resonant capacitor

Claims (6)

内燃機関に設けられる点火プラグ(8)と該点火プラグ(8)に高周波交流高電圧を印加する高周波電源とを具備する点火装置であって、
前記点火プラグ(8)は、中心電極放電部(800)と、該中心電極放電部(800)を覆う誘電体放電部(810)と、所定の放電空間(83)を設けて対向せしめた接地電極放電部(820)とを具備し、
前記高周波電源が、
少なくとも、直流電源(1)と、第1のスイッチング素子(2)と、第2のスイッチング素子(3)と、一次巻線(71)と二次巻線(72)とを含む昇圧トランス(7)と、を具備し、
前記直流電源(1)と前記一次巻線(71)との間に、昇圧機能を有する共振キャパシタ(6)を介装せしめ、
前記第1のスイッチング素子(2)と前記第2のスイッチング素子(3)とが交互に開閉駆動し、前記一次巻線(71)に、昇圧された高周波交流の一次電圧(V1)を印加し、前記一次巻線(71)に流れる電流の向きを交互に切り替えことで、前記二次巻線(72)に高周波交流高電圧の二次電圧(V2)を発生させ、前記点火プラグ(8)に交流コロナ放電を形成して、前記内燃機関の燃焼室内に導入した混合気の点火を行うことを特徴とする点火装置(9、9a、9b)
An ignition device comprising an ignition plug (8) provided in an internal combustion engine and a high-frequency power source for applying a high-frequency alternating current high voltage to the ignition plug (8),
The spark plug (8) includes a center electrode discharge part (800), a dielectric discharge part (810) covering the center electrode discharge part (800), and a grounding provided facing each other by providing a predetermined discharge space (83). An electrode discharge part (820),
The high-frequency power source is
Step-up transformer (7) including at least a DC power source (1), a first switching element (2), a second switching element (3), a primary winding (71), and a secondary winding (72). ), And
A resonant capacitor (6) having a boosting function is interposed between the DC power supply (1) and the primary winding (71),
The first switching element (2) and the second switching element (3) are alternately opened and closed to apply a boosted high-frequency AC primary voltage (V1) to the primary winding (71). the by you switch the direction of the current flowing through the primary winding (71) alternately to generate a secondary voltage of the high-frequency AC high-voltage (V2) to said secondary winding (72), said ignition plug (8 ) Igniting the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine by forming an alternating current corona discharge in the internal combustion engine (9, 9a, 9b)
前記共振キャパシタ(6)は、前記直流電源(1)の電圧を、前記一次巻線(71)との共振作用により、前記一次電圧に昇圧する請求項1に記載の点火装置(9、9a) The ignition device (9, 9a) according to claim 1, wherein the resonant capacitor (6) boosts the voltage of the DC power supply (1) to the primary voltage by a resonance action with the primary winding (71). 電源電圧(V0)と、前記一次電圧(V1)との比によって求まるQ値を算出するQ値算出手段(202)を具備する請求項1又は2に記載の点火装置(9、9a、9b) The ignition device (9, 9a, 9b) according to claim 1 or 2, further comprising Q value calculating means (202) for calculating a Q value obtained by a ratio between a power supply voltage (V0) and the primary voltage (V1 ). 前記Q値を所定の閾値Qrefとの比較によって放電の有無を検出する放電判定手段(203)を具備する請求項3に記載の点火装置(9) The ignition device (9) according to claim 3, further comprising discharge determination means (203) for detecting the presence or absence of discharge by comparing the Q value with a predetermined threshold value Qref. 前記放電判定手段(203)の判定結果に基づいて前記第1のスイッチング素子(2)と前記第2のスイッチング素子(3)との開閉駆動をするデューティ比を決定するデューティ決定手段(204)を具備する請求項4に記載の点火装置(9) Duty determining means (204) for determining a duty ratio for opening and closing the first switching element (2) and the second switching element (3) based on the determination result of the discharge determining means (203). Ignition device (9) according to claim 4, comprising 前記放電判定手段(203)の判定結果に基づいて点火時期の補正をする点火時期補正手段(206)を具備する請求項4または5に記載の点火装置 The ignition device according to claim 4 or 5, further comprising an ignition timing correction means (206) for correcting an ignition timing based on a determination result of the discharge determination means (203).
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