JP6349894B2 - Ignition control device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃焼室の混合気に点火する点火装置を構成し、イグニッションコイルの一次巻線を流れる電流を変化させることにより二次巻線に高電圧を発生させる点火制御装置に関する。 The present invention relates to an ignition control device that forms an ignition device that ignites an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine and generates a high voltage in a secondary winding by changing a current flowing through a primary winding of an ignition coil.
点火プラグの「くすぶり」とは、内燃機関の不完全燃焼等によって発生するカーボンが点火プラグの碍子の表面に付着して電極間の絶縁抵抗値が低下する現象をいう。このくすぶりが進行すると、高電圧が印加されたとき点火プラグの電極間に漏洩電流が流れて電極間の電圧が低下し、火花放電が発生しなくなり失火が生じることがある。これに対し、特許文献1では、燃料噴射直前に空打ち放電を行い碍子表面のカーボンを焼き切ることにより、くすぶりの進行の抑制を図っている。
The “smoldering” of the spark plug refers to a phenomenon in which carbon generated by incomplete combustion or the like of the internal combustion engine adheres to the insulator surface of the spark plug and the insulation resistance value between the electrodes decreases. When this smoldering progresses, when a high voltage is applied, a leakage current flows between the electrodes of the spark plug, the voltage between the electrodes decreases, spark discharge does not occur, and misfire may occur. On the other hand,
しかしながら、特許文献1に記載されたように空打ち放電を行っても、例えば冷間始動時の過濃燃焼運転、または、排気再循環量が比較的多いときのリーン燃焼運転のように燃焼温度が比較的低いときに碍子表面のカーボンを確実に焼き切ることができないという問題があった。そのため、くすぶりの進行を十分に抑制することができず、失火が生じる可能性があった。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、くすぶりの進行を効果的に抑制することができる点火制御装置を提供することである。
However, even if idling discharge is performed as described in
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an ignition control device that can effectively suppress the progress of smoldering.
本発明による点火制御装置は、点火スイッチおよびエネルギ投入部を備えている。点火スイッチは、電源とイグニッションコイルの一次巻線との間の電流経路を遮断することによりイグニッションコイルの二次巻線に高電圧を発生させ放電を開始させる。エネルギ投入部は、二次巻線の放電維持電流を供給する。 The ignition control device according to the present invention includes an ignition switch and an energy input unit. The ignition switch generates a high voltage in the secondary winding of the ignition coil by starting a discharge by cutting off a current path between the power source and the primary winding of the ignition coil. The energy input unit supplies a discharge sustaining current for the secondary winding.
本発明は、特に、くすぶり判定手段およびエネルギ制御手段をさらに備えていることを特徴としている。くすぶり判定手段は、点火プラグにくすぶりが発生しているか否かを判定する。点火プラグの点火タイミングの間隔を点火周期とすると、エネルギ制御手段は、点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、当該判定から点火周期が所定の実施回数経過するまでエネルギ投入部に電気エネルギの投入を指令する。
本発明の第1の態様では、エネルギ制御手段は、点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、エネルギ投入部に充電された電気エネルギを一次巻線の接地側に投入させて、くすぶり発生前よりも放電維持電流を増加させる。
本発明の第2の態様では、エネルギ制御手段は、点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、放電維持電流の最大値を、くすぶり発生前よりも大きくする。
本発明の第3の態様では、エネルギ制御手段は、点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、放電維持電流の最大値を、点火スイッチによる放電時の二次電流の最大値よりも大きくする。
In particular, the present invention is characterized by further comprising a smolder determining means and an energy control means. The smolder determining means determines whether smoldering has occurred in the spark plug. If the ignition timing interval of the spark plug is defined as an ignition cycle, the energy control means, when it is determined that smoldering has occurred in the spark plug, from the determination until the predetermined number of times the ignition cycle has passed. Command the input of electrical energy.
In the first aspect of the present invention, when it is determined that the smoldering has occurred in the spark plug, the energy control unit causes the electric energy charged in the energy input unit to be input to the ground side of the primary winding, The sustaining current is increased more than before the occurrence of smoldering.
In the second aspect of the present invention, when it is determined that smoldering has occurred in the spark plug, the energy control means increases the maximum value of the discharge sustaining current more than before smoldering occurs.
In the third aspect of the present invention, when it is determined that the smoldering has occurred in the spark plug, the energy control means sets the maximum value of the discharge sustaining current from the maximum value of the secondary current during discharge by the ignition switch. Also make it bigger.
「エネルギ投入部が1点火周期で投入する電気エネルギ」が大きいほど、放電電流が増えるので点火プラグの碍子表面のカーボンを焼き切る能力が高まる。例えば、「エネルギ投入部が1点火周期で投入する電気エネルギ」は、点火タイミングで点火スイッチを遮断することにより点火プラグで発生する放電を継続させるために使われる。
したがって、くすぶりが判定されたときにエネルギ投入部が電気エネルギを投入することで、燃焼温度が比較的低い状況においても碍子表面のカーボンを、増加させた放電電流により短時間で効率よく焼き切ることができる。そのため、本発明によれば、くすぶりの進行を効果的に抑制することができる。
The greater the “electric energy that the energy input unit inputs in one ignition cycle”, the greater the discharge current, so the ability to burn off the carbon on the insulator surface of the spark plug increases. For example, “electric energy input by the energy input unit at one ignition cycle” is used to continue the discharge generated by the spark plug by shutting off the ignition switch at the ignition timing.
Therefore, when the smoldering is judged, the energy input unit inputs electric energy, so that the carbon on the insulator surface can be burned out efficiently in a short time by the increased discharge current even in a situation where the combustion temperature is relatively low. it can. Therefore, according to the present invention, the progress of smoldering can be effectively suppressed.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
以下の説明において、電流および電圧の大小は絶対値の大小を基準として表し、電流および電圧の増加とは絶対値が大きくなる場合を意味し、電流および電圧の減少とは絶対値が小さくなる場合を意味する。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the following description, the magnitudes of current and voltage are expressed based on the magnitudes of absolute values. An increase in current and voltage means a case where the absolute value becomes large, and a decrease in current and voltage means a case where the absolute value becomes small. Means.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態による点火制御装置は、図1に示すエンジンシステムに設けられている。
[エンジンシステムの構成]
先ず、エンジンシステム10の概略構成について図1を参照して説明する。
図1に示すように、エンジンシステム10は、火花点火式の内燃機関であるエンジン13を備えている。エンジン13は、スロットル弁14を通じて吸気マニホールド15から供給される空気とインジェクタ16から噴射される燃料との混合気を燃焼室17内で燃焼させ、その燃焼時の爆発力によりピストン18を往復運動させる。このピストン18の往復運動は、クランクシャフト19により回転運動に変換されて出力される。燃焼ガスは、排気マニホールド20等を通じて大気中に放出される。
<First Embodiment>
The ignition control apparatus according to the first embodiment of the present invention is provided in the engine system shown in FIG.
[Engine system configuration]
First, a schematic configuration of the
As shown in FIG. 1, the
燃焼室17の入口すなわちシリンダヘッド21の吸気ポートには吸気弁22が設けられ、また燃焼室17の出口すなわちシリンダヘッド21の排気ポートには排気弁23が設けられている。吸気弁22および排気弁23は、バルブ駆動機構24により開閉駆動される。吸気弁22のバルブタイミングは、可変バルブ機構25により調整される。
An
燃焼室17の混合気の点火は、点火装置30により行われる。点火装置30は、点火プラグ31、イグニッションコイル32、点火回路ユニット33、および、電子制御ユニット34を有し、電子制御ユニット34の指令に基づき点火回路ユニット33を動作させてイグニッションコイル32から点火プラグ31に高電圧を印加することにより、燃焼室17で火花放電を発生させる。なお、点火装置30については後に詳述する。
Ignition of the air-fuel mixture in the
電子制御ユニット34は、CPU、ROM、RAMおよび入出力ポート等からなるマイクロコンピュータを有しており、クランクポジションセンサ35、カムポジションセンサ36、水温センサ37、スロットル開度センサ38、および吸気圧センサ39などの各種センサに電気的に接続されている。電子制御ユニット34は、各種センサの検出信号に基づきプログラム処理を実行することによりスロットル弁14、インジェクタ16、可変バルブ機構25、および点火回路ユニット33などを駆動して、エンジン13の運転状態を制御する。
The
[点火装置の構成]
次に、点火装置30の構成について図2〜図4を参照して説明する。
図2に示すように、点火装置30は、点火プラグ31、イグニッションコイル32、点火スイッチ40、電流検出回路41、エネルギ投入部42、および電子制御ユニット34などを備えている。点火スイッチ40、電流検出回路41、およびエネルギ投入部42は、点火回路ユニット33に含まれている。また、点火回路ユニット33および電子制御ユニット34は、点火制御装置5を構成している。
[Configuration of ignition device]
Next, the structure of the
As shown in FIG. 2, the
点火プラグ31は、エンジン13の燃焼室17で所定のギャップを隔てて対向する一対の電極を有し、上記ギャップで絶縁破壊が生じるだけの高電圧が一対の電極間に印加されると放電を発生させる。以下の説明において、「高電圧」とは、点火プラグ31の一対の電極間で放電が発生し得るほどの電圧のことである。
The
イグニッションコイル32は、一次巻線43と二次巻線44と整流素子45とを有し、公知の昇圧トランスを構成している。一次巻線43は、一端が直流電源46に接続され、他端が点火スイッチ40を介して接地されている。直流電源46は、バッテリから構成され、例えば12V等の一定の直流電圧を供給可能である。二次巻線44は、一次巻線43と磁気的に結合されており、一端が点火プラグ31の一対の電極を介して接地され、他端が整流素子45および電流検出抵抗47を介して接地されている。整流素子45は、ダイオードから構成されており、二次巻線44に流れる電流の向きを整流する。イグニッションコイル32は、一次巻線43を流れる電流の変化に応じて電磁誘導の相互誘導作用により二次巻線44に高電圧を発生させ、この高電圧を点火プラグ31に印加する。本実施形態では、1つの点火プラグに対応してイグニッションコイル32は1つだけ設けられている。以下の説明において、一次巻線43を流れる電流を「一次電流I1」とし、二次巻線44を流れる電流を「二次電流I2」とする。
The
二次巻線44に対し点火プラグ31側には、点火プラグ31と並列に二次電圧検出抵抗61、62が接続されている。二次電圧検出抵抗61および二次電圧検出抵抗62は互いに直列に設けられている。電子制御ユニット34は、二次電圧検出抵抗61と二次電圧検出抵抗62との間の電位に基づき、二次巻線44で発生している電圧を検出可能である。以下、二次巻線44で発生している電圧を「二次電圧V2」と記載する。
Secondary
点火スイッチ40は、IGBTから構成されており、コレクタがイグニッションコイル32の一次巻線43の接地側に接続され、エミッタが接地され、ゲートが電子制御ユニット34に接続されている。エミッタは、整流素子48を介してコレクタに接続されている。点火スイッチ40は、ゲートに入力される点火信号IGTに応じて開閉動作する。具体的には、点火スイッチ40は、点火信号IGTの立ち上がり時にONとなり、点火信号IGTの立ち下がり時にOFFとなる。点火信号IGTは、例えばカムポジションに同期する信号である。直流電源46と一次巻線43との間の電流経路は、点火スイッチ40により導通および遮断が切り替えられる。
The
電流検出回路41は、整流素子45と電流検出抵抗47との間に接続されており、二次電流I2を検出可能である。
エネルギ投入部42は、チョークコイル51、充電スイッチ52、充電スイッチ駆動回路53、コンデンサ54、整流素子55、放電スイッチ56、整流素子57、および放電スイッチ駆動回路58を有している。
The
The
チョークコイル51は、一端が直流電源46に接続され、他端が充電スイッチ52を介して接地されている。充電スイッチ52は、MOSFETから構成されており、ドレインがチョークコイル51に接続され、ソースが接地され、ゲートが充電スイッチ駆動回路53に接続されている。充電スイッチ駆動回路53は、充電スイッチ52を開閉駆動可能である。
The
コンデンサ54は、一方の電極が整流素子55を介してチョークコイル51の接地側に接続され、他方の電極が接地されている。整流素子55は、ダイオードから構成されており、コンデンサ54からチョークコイル51および充電スイッチ52への電流の逆流を阻止している。チョークコイル51、充電スイッチ52、コンデンサ54、および整流素子55は、直流電源46の電圧を昇圧して充電する昇圧回路を構成している。
The
また、コンデンサ54は、一方の電極が放電スイッチ56および整流素子57を介して一次巻線43の接地側に接続されている。放電スイッチ56は、MOSFETから構成されており、ドレインがコンデンサ54に接続され、ソースが一次巻線43の接地側に接続され、ゲートが放電スイッチ駆動回路58に接続されている。放電スイッチ駆動回路58は、放電スイッチ56を開閉駆動可能である。整流素子57は、ダイオードから構成されており、イグニッションコイル32からコンデンサ54への電流の逆流を阻止している。
The
ここで、二次巻線44に高電圧を発生させるために一次巻線43を流れる電流を変化させるやり方は二通りある。一つ目は、直流電源46から一次巻線43への通電を点火スイッチ40で遮断することによって、電磁誘導の自己誘導作用により直流電源46の電圧よりも大きな起電力を瞬間的に一次巻線43に発生させるやり方である。二つ目は、エネルギ投入部42から電気エネルギを投入することによって、一次巻線43に直流電源46から昇圧された電圧Vdcを一次巻線43に印加し電磁誘導の自己誘導作用により二次側に電圧・電流を発生させるやり方である。
Here, there are two ways of changing the current flowing through the primary winding 43 in order to generate a high voltage in the secondary winding 44. First, the energization from the
本実施形態では、点火制御装置5は、上述の一つ目のやり方のみで放電を発生させる場合と、上述の一つ目のやり方で放電を発生させた後、当該放電の発生中に上述の二つ目のやり方で電気エネルギを重畳的に投入して放電を継続させる場合とを使い分けて点火を実施する。以下、前者の場合の放電を「通常放電」と記載し、後者の場合の放電を「継続放電」と記載する。また、電気エネルギの投入により放電を継続させる期間を継続期間Tcと記載する。
In the present embodiment, the
充電スイッチ駆動回路53は、電子制御ユニット34から出力される充電信号IGCおよび点火信号IGTに応じて充電スイッチ52を開閉駆動する。充電信号IGCは、継続放電により点火を行うことを指令する信号である。具体的には、充電スイッチ駆動回路53は、コンデンサ54の電圧であるコンデンサ電圧Vdcを検出可能であり、充電信号IGCの立ち上がり時にコンデンサ電圧Vdcが所定の閾値以下である場合、充電スイッチ52をONさせてコンデンサ54への充電を開始する。また、充電スイッチ駆動回路53は、充電信号IGCの立ち上がり中、且つ、点火信号IGTの立ち上がり時にコンデンサ電圧Vdcが閾値以下である場合、充電スイッチ52をONさせてコンデンサ54への充電を開始する。充電スイッチ52がONされるとチョークコイル51にエネルギが蓄えられ、充電スイッチ52がOFFされると、チョークコイル51から放出された電気エネルギがコンデンサ54に充電される。この充電スイッチ52のONとOFFとの繰り返しによりコンデンサ電圧Vdcが昇圧される。コンデンサ54への充電は、コンデンサ電圧Vdcが所定の電圧に達するか、あるいは充電信号IGCまたは点火信号IGTが立ち下がると終了される。
The charge
放電スイッチ駆動回路58は、電子制御ユニット34から出力される継続期間信号IGWおよび目標二次電流信号IGAに応じて放電スイッチ56を開閉駆動する。継続期間信号IGWは、継続期間Tcを指示する信号である。目標二次電流信号IGAは、継続期間Tcにおける二次電流I2の目標値である目標二次電流I2*を指令する信号である。具体的には、放電スイッチ駆動回路58は、継続期間信号IGWが立ち上がっている間、電流検出回路41により検出される二次電流I2が目標二次電流I2*に一致するよう放電スイッチ56を開閉駆動する。放電スイッチ56がONされると、コンデンサ54に充電された電気エネルギが一次巻線43の接地側に投入される。
The discharge
電子制御ユニット34は、インジェクタ16の燃料の噴射量を設定する噴射量設定部71、点火スイッチ40を制御する点火スイッチ制御部72、エネルギ投入部42を制御するエネルギ制御部73、点火プラグ31にくすぶりが発生しているか否かを判定するくすぶり判定部74、エンジン13がリーン燃焼運転中であるか否かを判定するリーン燃焼運転判定部75、および、エンジン13の運転をリーン燃焼運転からストイキ燃焼運転に強制的に切り換える運転切換部76を有している。
The
噴射量設定部71は、インジェクタ16の駆動回路59を動作させるための駆動信号INDを出力する。駆動信号INDは、インジェクタ16の燃料噴射量が目標噴射量と一致するように生成される。目標噴射量は、各種センサの検出信号から判断されるエンジン13の運転状態に基づき設定される。
点火スイッチ制御部72は、点火スイッチ40の開閉動作を制御するための点火信号IGTを出力する。点火信号IGTは、例えばカムポジションに基づき判断される点火タイミング(点火時期)よりも前の所定の時期に立ち上げられ点火コイルの通電を開始し、点火タイミングに立ち下げられ点火電流を遮断し点火を開始する。
The injection
The ignition
エネルギ制御部73は、エネルギ投入部42の駆動を制御するための充電信号IGC、目標二次電流信号IGA、および継続期間信号IGWを出力する。充電信号IGCは、エンジン13の運転状態に基づき、継続放電により点火を行う条件を満たす場合に立ち上げられる。本実施形態では、充電信号IGCは、例えば、エンジン13の水温が比較的低い場合、エンジン13の出力回転数が比較的低い場合、エンジン13の運転がリーン燃焼運転である場合などに立ち上げられる。目標二次電流信号IGAは、目標二次電流I2*に応じて生成される。継続期間信号IGWは、継続期間Tcの開始時に立ち上げられ、また継続期間Tcの終了時に立ち下げられる。本実施形態では、継続期間Tcは、点火スイッチ40のOFFにより放電が開始した二次電流I2が所定の閾値以下となるときに開始される。
The
くすぶり判定部74は、図3に示すように、継続放電が行われる際、所定の目標二次電流I2*制御のときの放電期間Tc中の二次電圧V2の最大値V2_maxが閾値V2_thより大きい場合、点火プラグ31にくすぶりが発生していると判定する。くすぶりが発生しているときは、二点鎖線で示すように二次電圧V2が閾値V2_thよりも大きくなるが、くすぶりの発生が懸念されないときは、実線で示すように二次電圧V2が閾値V2_thよりも小さくなる。くすぶり判定部74は、特許請求の範囲に記載の「くすぶり判定手段」に相当する。
As shown in FIG. 3, the
点火タイミングの間隔を点火周期とすると、エネルギ制御部73は、くすぶりが判定された場合、当該判定から点火周期が所定の実施回数Nc経過するまで、点火スイッチ40による放電の発生後の所定時期にエネルギ投入部42に電気エネルギを投入させるくすぶり解消放電制御を実施する。本実施形態では、実施回数Ncは、予め所定の回数に設定されている。また、本実施形態では、くすぶり解消放電制御が実施される場合、放電スイッチ56のONが継続され、エネルギ投入部42のコンデンサ54に充電された全ての電気エネルギが最短時間で一次巻線43の接地側に投入される。これにより、図4に示すように、放電スイッチ56による放電時の二次電流I2の最大値I2max(1)は、点火スイッチ40による放電時の二次電流I2の最大値I2max(2)や、二点鎖線で示す標準の継続放電時の二次電流I2の最大値I2max(3)と比べ、格段に大きくなる。この大電流により、くすぶりの原因となる点火プラグ31の碍子表面のカーボンが短時間で効率よく焼き切られる。くすぶり解消放電は、継続放電の一態様である。エネルギ制御部73は、特許請求の範囲に記載の「エネルギ制御手段」に相当する。
Assuming that the ignition timing interval is the ignition cycle, the
リーン燃焼運転判定部75は、エンジン13の運転状態に基づき、エンジン13がリーン燃焼運転中であるか否かを判定する。リーン燃焼運転判定部75は、特許請求の範囲に記載の「リーン燃焼運転判定手段」に相当する。
運転切換部76は、エンジン13がリーン燃焼運転中である場合、且つ、点火プラグ31のくすぶりが判定されてから点火周期が実施回数Nc経過しても点火プラグ31のくすぶりが解消されない場合、エンジン13の運転をストイキ燃焼運転に切り換える。リーン燃焼運転判定部75は、特許請求の範囲に記載の「リーン燃焼運転判定手段」に相当する。
The lean combustion
When the
[電子制御ユニットの制御作動]
次に、電子制御ユニット34の制御処理について図5のフローチャートを参照して説明する。図5に示す一連の処理は、イグニッションスイッチがONされてからOFFされるまで繰り返し実行される。
ステップS100では、継続放電により点火を行う条件を満たすか否かが判定される。ステップS100の判定が肯定された場合(S100:Yes)、処理はステップS120に移行する。一方、ステップS100の判定が否定された場合(S100:No)、処理はステップS110に移行する。
[Control operation of electronic control unit]
Next, the control process of the
In step S100, it is determined whether or not a condition for performing ignition by continuous discharge is satisfied. If the determination in step S100 is affirmative (S100: Yes), the process proceeds to step S120. On the other hand, when determination of step S100 is denied (S100: No), a process transfers to step S110.
ステップS110では、点火プラグ31にくすぶりが発生していることを示すくすぶりフラグが1か否かが判定される。ステップS110の判定が肯定された場合(S110:Yes)、処理はステップS120に移行する。一方、ステップS110の判定が否定された場合(S110:No)、処理はステップS230に移行する。
ステップS120では、充電信号IGCが出力され、充電スイッチ駆動回路53が充電スイッチ52を開閉駆動することによりコンデンサ電圧Vdcを昇圧させる昇圧駆動が開始される。ステップS120の後、処理はステップS130に移行する。
In step S110, it is determined whether or not the smolder flag indicating that smoldering has occurred in the
In step S120, the charge signal IGC is output, and the charge
ステップS130では、点火タイミングか否かが判定される。点火信号IGTが立ち下がるタイミングが点火タイミングである。ステップS130の判定が肯定された場合(S130:Yes)、処理はステップS140に移行する。一方、ステップS130の判定が否定された場合(S130:No)、ステップS130が繰り返し実行される。
ステップS140では、継続放電を発生させる継続放電制御が実施される。このとき、くすぶりフラグが1である場合、継続期間Tcが最短時間に設定されており、放電スイッチ56のONが継続され、エネルギ投入部42のコンデンサ54に充電された全ての電気エネルギが最短時間で一次巻線43の接地側に投入され、くすぶり解消放電が発生する。ステップS140の後、処理はステップS150に移行する。
In step S130, it is determined whether or not it is an ignition timing. The timing when the ignition signal IGT falls is the ignition timing. If the determination in step S130 is affirmative (S130: Yes), the process proceeds to step S140. On the other hand, when the determination in step S130 is negative (S130: No), step S130 is repeatedly executed.
In step S140, continuous discharge control for generating continuous discharge is performed. At this time, when the smoldering flag is 1, the duration Tc is set to the shortest time, the
ステップS150では、くすぶりフラグが1か否かが判定される。ステップS150の判定が肯定された場合(S150:Yes)、処理はステップS160に移行する。一方、ステップS150の判定が否定された場合(S150:No)、処理はステップS170に移行する。
ステップS160では、くすぶり放電が実施された回数を示すくすぶり放電カウンタが1だけインクリメントされる。ステップS160の後、処理はステップS170に移行する。
In step S150, it is determined whether or not the smolder flag is 1. If the determination in step S150 is affirmative (S150: Yes), the process proceeds to step S160. On the other hand, when the determination in step S150 is negative (S150: No), the process proceeds to step S170.
In step S160, a smoldering discharge counter indicating the number of times that smoldering discharge has been performed is incremented by one. After step S160, the process proceeds to step S170.
ステップS170では、点火プラグ31にくすぶりが発生しているか否かが判定される。本実施形態では、ステップS140で継続放電が行われた際、放電期間Tc中の二次電圧V2の最大値V2_maxが閾値V2_thより小さい場合、点火プラグ31にくすぶりが発生していると判定される。くすぶりと判定されるとステップS170の判定が肯定判定され(S170:Yes)、処理はステップS180に移行する。一方、ステップS170の判定が否定された場合(S170:No)、処理はステップS190に移行する。
In step S170, it is determined whether or not smoldering has occurred in the
ステップS180では、くすぶりフラグが1にセットされ、また、継続期間Tcが最短時間に設定され放電スイッチ56のONが継続される。ステップS180の後、処理は図5に示すルーチンを抜ける。
ステップS190では、くすぶりフラグが0にリセットされ、くすぶり放電カウンタが0にリセットされる。また、継続期間Tcが予め設定された標準値にリセットされる。ステップS190の後、処理は図5に示すルーチンを抜ける。
In step S180, the smoldering flag is set to 1, the continuation period Tc is set to the shortest time, and the
In step S190, the smolder flag is reset to 0, and the smolder discharge counter is reset to 0. In addition, the duration Tc is reset to a preset standard value. After step S190, the process exits the routine shown in FIG.
ステップS200では、くすぶり放電カウンタが所定回数以上か否かが判定される。ステップS200の判定が肯定された場合(S200:Yes)、処理はステップS210に移行する。一方、ステップS200の判定が否定された場合(S200:No)、処理は図5に示すルーチンを抜ける。
ステップS210では、エンジン13の運転状態に基づき、エンジン13がリーン燃焼運転中であるか否かが判定される。ステップS210の判定が肯定された場合(S210:Yes)、処理はステップS220に移行する。一方、ステップS210の判定が否定された場合(S210:No)、処理は図5に示すルーチンを抜ける。
ステップS220では、エンジン13の運転がストイキ燃焼運転に切り換えられる。ステップS220の後、処理は図5に示すルーチンを抜ける。
In step S200, it is determined whether the smoldering discharge counter is equal to or greater than a predetermined number. If the determination in step S200 is affirmative (S200: Yes), the process proceeds to step S210. On the other hand, if the determination in step S200 is negative (S200: No), the process exits the routine shown in FIG.
In step S210, based on the operating state of the
In step S220, the operation of the
ステップS230では、点火タイミングか否かが判定される。ステップS230の判定が肯定された場合(S230:Yes)、処理はステップS240に移行する。一方、ステップS230の判定が否定された場合(S230:No)、ステップS230が繰り返し実行される。
ステップS240では、通常放電を発生させる通常放電制御が実施される。ステップS240の後、処理は図5に示すルーチンを抜ける。
In step S230, it is determined whether or not it is an ignition timing. When the determination in step S230 is affirmed (S230: Yes), the process proceeds to step S240. On the other hand, when the determination in step S230 is negative (S230: No), step S230 is repeatedly executed.
In step S240, normal discharge control for generating normal discharge is performed. After step S240, the process exits the routine shown in FIG.
[効果]
以上説明したように、第1実施形態では、点火制御装置5は、点火スイッチ40、エネルギ投入部42、および電子制御ユニット34を備えている。
エネルギ投入部42は、一次巻線43の接地側に電気エネルギを投入可能であり、当該電気エネルギの投入により二次巻線44に重畳的に二次電流を加算し、放電を維持させる。
電子制御ユニット34は、くすぶり判定部74およびエネルギ制御部73を有している。くすぶり判定部74は、点火プラグ31にくすぶりが発生しているか否かを判定する。エネルギ制御部73は、点火プラグ31のくすぶりが判定された場合、当該判定から点火周期が所定の実施回数Nc経過するまでエネルギ投入部42に電気エネルギの投入を指令する。
[effect]
As described above, in the first embodiment, the
The
The
「エネルギ投入部42が1点火周期で投入する電気エネルギ」が大きいほど、点火プラグ31の碍子表面のカーボンを焼き切る能力が高まる。したがって、くすぶりが判定されたときにエネルギ投入部31が電気エネルギを投入することで、燃焼温度が比較的低い状況においても碍子表面のカーボンを短時間で効率よく焼き切ることができる。そのため、第1実施形態によれば、くすぶりの進行を効果的に抑制することができ、失火を抑制可能である。
The greater the “electric energy input by the
また、第1実施形態では、くすぶり解消放電制御が実施される場合、放電スイッチ56のONが継続され、エネルギ投入部42のコンデンサ54に充電された全ての電気エネルギが最短時間で一次巻線43の接地側に投入される。
これにより、放電スイッチ56によるくすぶり解消放電時の二次電流I2の最大値I2max(1)は、点火スイッチ40による放電時の二次電流I2の最大値I2max(2)や、標準の継続放電時の二次電流I2の最大値I2max(3)と比べ、格段に大きくなる。この大電流により、点火プラグ31の碍子表面のカーボンをより短時間で効率よく焼き切ることができる。
In the first embodiment, when the smoldering elimination discharge control is performed, the
Thus, the maximum value I2max (1) of the secondary current I2 at the time of smoldering discharge by the
また、第1実施形態では、電子制御ユニット34は、リーン燃焼運転判定部75および運転切換部76を有している。
リーン燃焼運転判定部75は、エンジン13の運転状態に基づき、エンジン13がリーン燃焼運転中であるか否かを判定する。
運転切換部76は、エンジン13がリーン燃焼運転中である場合、且つ、点火プラグ31のくすぶりが判定されてから点火周期が実施回数Nc経過しても点火プラグ31のくすぶりが解消されない場合、エンジン13の運転をストイキ燃焼運転に切り換える。
このように構成することで燃焼温度が上がり、点火プラグ31の碍子表面のカーボンを焼き切る能力をさらに高めることができる。
In the first embodiment, the
The lean combustion
When the
With this configuration, the combustion temperature is increased, and the ability to burn off the carbon on the insulator surface of the
<他の実施形態>
本発明の他の実施形態では、くすぶり判定は、継続放電中の二次電圧に基づき判断される方法に限らず、他の公知のくすぶり判定方法により行われてもよい。例えば、くすぶり判定は、点火プラグの絶縁抵抗値に基づき行われてもよいし、通常放電中の二次電流に基づき行われてもよいし、放電にいたる二次電圧の立ち上がり時間の変化に基づき実施してもよいし、放電にいたる前の二次電圧印加中における二次電流漏洩量に基づき実施してもよいし、点火後に燃焼室で生じるイオン電流に基づき行われてもよい。
<Other embodiments>
In another embodiment of the present invention, the smolder determination is not limited to a method determined based on the secondary voltage during continuous discharge, but may be performed by another known smolder determination method. For example, the smoldering determination may be performed based on the insulation resistance value of the spark plug, may be performed based on the secondary current during normal discharge, or may be performed based on the change in the rise time of the secondary voltage leading to discharge. It may be performed based on the amount of secondary current leakage during application of the secondary voltage before discharging, or may be performed based on ion current generated in the combustion chamber after ignition.
本発明の他の実施形態では、電子制御ユニットのエネルギ制御部は、くすぶり解消放電制御を実施するとき、必ずしもコンデンサ54に充電された全ての電気エネルギを最短時間で投入しなくてもよい。例えば、電気エネルギが断続的に投入されてもよい。少なくとも、通常の放電維持電流よりも多くまたは、長く放電が継続するようエネルギ投入部から電気エネルギが投入されれば、点火プラグの碍子表面のカーボンを焼き切る能力を高めることができる。
本発明の他の実施形態では、くすぶり度合いに応じてくすぶり解消放電の実施回数を変更してもよい。例えば、くすぶり度合いは、二次電圧V2_maxと閾値V2_thとの差に基づき判断され得る。具体的には、くすぶり度合いが大きいほど(二次電圧V2_maxと閾値V2_thとの差が大きいほど)くすぶり解消放電の実施回数を増やしてもよい。
In another embodiment of the present invention, the energy control unit of the electronic control unit does not necessarily have to input all the electric energy charged in the
In another embodiment of the present invention, the number of smoldering elimination discharges may be changed according to the smoldering degree. For example, the smoldering degree can be determined based on the difference between the secondary voltage V2_max and the threshold value V2_th. Specifically, the number of smolder elimination discharges may be increased as the smoldering degree is larger (as the difference between the secondary voltage V2_max and the threshold value V2_th is larger).
前述の実施形態では、継続期間Tcは、点火スイッチ40のOFFにより増加した二次電流I2が所定の閾値以下となるときに開始されていた。これに対し、本発明の他の実施形態では、継続期間Tcは、例えば点火スイッチのOFFから所定時間が経過したときに開始されてもよい。
前述の実施形態では、二次電流I2は、電流検出回路41による検出値が目標二次電流I2*に一致するように放電スイッチ56が開閉駆動されることによりフィードバック制御されていた。これに対し、本発明の他の実施形態では、二次電流I2は、電流検出回路からのフィードバック値によらず例えばマップ等から設定された駆動信号により放電スイッチ56が開閉駆動されるオープン制御によることにより制御されてもよい。
In the above-described embodiment, the duration Tc is started when the secondary current I2 increased by turning off the
In the above-described embodiment, the secondary current I2 is feedback-controlled by opening and closing the
前述の実施形態では、1つの点火プラグ31に対応してイグニッションコイル32と点火スイッチ40とエネルギ投入部42とが1つだけ設けられ、エネルギ投入部42は、点火スイッチ40のOFFにより発生する放電中に一次巻線43の接地側に電気エネルギを重畳的に投入することにより放電を継続させていた。これに対し、本発明の他の実施形態では、1つの点火プラグに対応して2つのイグニッションコイルと2つの点火スイッチとが設けられ、主放電後に交互に放電を維持させるものにおいてはくすぶり検出時にコイル電源電圧を昇圧してエネルギを高めたり、交互に実施する動作間隔を重ねて動作させることにより放電維持電流を増加させてもよい。
In the above-described embodiment, only one
本発明の他の実施形態では、点火スイッチは、IGBTに限らず他のトランジスタから構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、充電スイッチは、例えばIGBT等の他のトランジスタから構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、放電スイッチは、例えばIGBT等の他のトランジスタから構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、直流電源は、バッテリに限らず、例えば交流電源をスイッチングレギュレータ等によって安定化した直流安定化電源、または、バッテリ電圧をDC−DCコンバータ等によって昇圧したもの等から構成されてもよい。
In another embodiment of the present invention, the ignition switch is not limited to the IGBT but may be composed of other transistors.
In other embodiments of the present invention, the charge switch may be composed of other transistors such as IGBTs.
In other embodiments of the present invention, the discharge switch may be composed of other transistors such as IGBTs.
In another embodiment of the present invention, the direct current power source is not limited to a battery, for example, a direct current stabilized power source in which an alternating current power source is stabilized by a switching regulator or the like, or a battery voltage boosted by a DC-DC converter or the like. It may be configured.
前述の実施形態では、電子制御ユニット34は、スロットル弁14、インジェクタ16、可変バルブ機構25、点火スイッチ40およびエネルギ投入部42を駆動する手段を一括して有していた。これに対し、本発明の他の実施形態では、点火スイッチおよびエネルギ投入部を駆動する手段、すなわち点火スイッチ制御部およびエネルギ制御部は、スロットル弁、インジェクタ、可変バルブ機構を駆動する手段とは別のユニットに設けられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
In the above-described embodiment, the
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
5 ・・・点火制御装置
13 ・・・エンジン(内燃機関)
17 ・・・燃焼室
30 ・・・点火装置
31 ・・・点火プラグ
32 ・・・イグニッションコイル
40 ・・・点火スイッチ
42 ・・・エネルギ投入部
43 ・・・一次巻線
44 ・・・二次巻線
46 ・・・直流電源(電源)
73 ・・・エネルギ制御部(エネルギ制御手段)
74 ・・・くすぶり判定部(くすぶり判定手段)
5 ...
17 ...
73 ... Energy control unit (energy control means)
74 ... Smoldering determination unit (smoldering determination means)
Claims (6)
電源と前記一次巻線との間の電流経路の導通および遮断を切り替え可能であり、前記電流経路を遮断することにより前記二次巻線に高電圧を発生させ放電を開始させる点火スイッチ(40)と、
前記二次巻線の放電維持電流を供給するエネルギ投入部(42)と、
前記点火プラグにくすぶりが発生しているか否かを判定するくすぶり判定手段(74)と、
前記点火プラグの点火タイミングの間隔を点火周期とすると、前記点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、当該判定から前記点火周期が所定の実施回数(Nc)経過するまで前記エネルギ投入部に電気エネルギの投入を指令するエネルギ制御手段(73)と、
を備え、
前記エネルギ制御手段は、前記点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、前記エネルギ投入部に充電された電気エネルギを前記一次巻線の接地側に投入させて、くすぶり発生前よりも放電維持電流を増加させることを特徴とする点火制御装置。 An ignition device (30) for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber (17) of the internal combustion engine (13) is configured, and the current flowing through the primary winding (43) of the ignition coil (32) is changed to thereby cause mutual induction. An ignition control device (5) for generating a high voltage in a secondary winding (44) and generating a discharge in a spark plug (31) connected to the secondary winding,
An ignition switch (40) capable of switching between conduction and interruption of a current path between a power source and the primary winding, and generating a high voltage in the secondary winding by starting the discharge by cutting off the current path. When,
An energy input unit (42) for supplying a discharge sustaining current of the secondary winding;
Smolder determining means (74) for determining whether smoldering has occurred in the spark plug;
When it is determined that smoldering has occurred in the spark plug, where the ignition timing interval of the spark plug is an ignition cycle, the energy input is performed until the predetermined number of executions (Nc) of the ignition cycle elapses from the determination. Energy control means (73) for instructing the unit to input electric energy;
Equipped with a,
When it is determined that smoldering has occurred in the spark plug, the energy control means causes the electric energy charged in the energy input unit to be input to the ground side of the primary winding, so that the smoldering occurs before smoldering occurs. An ignition control device characterized by increasing a discharge sustaining current .
電源と前記一次巻線との間の電流経路の導通および遮断を切り替え可能であり、前記電流経路を遮断することにより前記二次巻線に高電圧を発生させ放電を開始させる点火スイッチ(40)と、
前記二次巻線の放電維持電流を供給するエネルギ投入部(42)と、
前記点火プラグにくすぶりが発生しているか否かを判定するくすぶり判定手段(74)と、
前記点火プラグの点火タイミングの間隔を点火周期とすると、前記点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、当該判定から前記点火周期が所定の実施回数(Nc)経過するまで前記エネルギ投入部に電気エネルギの投入を指令するエネルギ制御手段(73)と、
を備え、
前記エネルギ制御手段は、前記点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、前記放電維持電流の最大値(I2max(1))を、くすぶり発生前よりも大きくすることを特徴とする点火制御装置。 An ignition device (30) for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber (17) of the internal combustion engine (13) is configured, and the current flowing through the primary winding (43) of the ignition coil (32) is changed to thereby cause mutual induction. An ignition control device (5) for generating a high voltage in a secondary winding (44) and generating a discharge in a spark plug (31) connected to the secondary winding,
An ignition switch (40) capable of switching between conduction and interruption of a current path between a power source and the primary winding, and generating a high voltage in the secondary winding by starting the discharge by cutting off the current path. When,
An energy input unit (42) for supplying a discharge sustaining current of the secondary winding;
Smolder determining means (74) for determining whether smoldering has occurred in the spark plug;
When it is determined that smoldering has occurred in the spark plug, where the ignition timing interval of the spark plug is an ignition cycle, the energy input is performed until the predetermined number of executions (Nc) of the ignition cycle elapses from the determination. Energy control means (73) for instructing the unit to input electric energy;
Equipped with a,
When it is determined that smoldering has occurred in the spark plug, the energy control means makes the maximum value (I2max (1)) of the discharge sustaining current larger than before smoldering. Control device.
電源と前記一次巻線との間の電流経路の導通および遮断を切り替え可能であり、前記電流経路を遮断することにより前記二次巻線に高電圧を発生させ放電を開始させる点火スイッチ(40)と、
前記二次巻線の放電維持電流を供給するエネルギ投入部(42)と、
前記点火プラグにくすぶりが発生しているか否かを判定するくすぶり判定手段(74)と、
前記点火プラグの点火タイミングの間隔を点火周期とすると、前記点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、当該判定から前記点火周期が所定の実施回数(Nc)経過するまで前記エネルギ投入部に電気エネルギの投入を指令するエネルギ制御手段(73)と、
を備え、
前記エネルギ制御手段は、前記点火プラグにくすぶりが発生していると判定された場合、前記放電維持電流の最大値(I2max(1))を、前記点火スイッチによる放電時の二次電流の最大値(I2max(2))よりも大きくすることを特徴とする点火制御装置。 An ignition device (30) for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber (17) of the internal combustion engine (13) is configured, and the current flowing through the primary winding (43) of the ignition coil (32) is changed to thereby cause mutual induction. An ignition control device (5) for generating a high voltage in a secondary winding (44) and generating a discharge in a spark plug (31) connected to the secondary winding,
An ignition switch (40) capable of switching between conduction and interruption of a current path between a power source and the primary winding, and generating a high voltage in the secondary winding by starting the discharge by cutting off the current path. When,
An energy input unit (42) for supplying a discharge sustaining current of the secondary winding;
Smolder determining means (74) for determining whether smoldering has occurred in the spark plug;
When it is determined that smoldering has occurred in the spark plug, where the ignition timing interval of the spark plug is an ignition cycle, the energy input is performed until the predetermined number of executions (Nc) of the ignition cycle elapses from the determination. Energy control means (73) for instructing the unit to input electric energy;
Equipped with a,
When it is determined that smoldering has occurred in the spark plug, the energy control means sets the maximum value of the discharge sustaining current (I2max (1)) as the maximum value of the secondary current during discharge by the ignition switch. An ignition control device characterized by being larger than (I2max (2)) .
前記エネルギ投入部は、前記点火スイッチによる放電の発生中に前記一次巻線の接地側に電気エネルギを重畳的に投入することにより放電を継続させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の点火制御装置。 The ignition switch generates a discharge in the spark plug by interrupting the current path in accordance with the ignition timing of the spark plug,
The said energy input part continues discharge by superimposing electric energy on the ground side of the said primary winding during generation | occurrence | production of the discharge by the said ignition switch, The discharge is continued . The ignition control device according to one item .
前記内燃機関がリーン燃焼運転中である場合、且つ、前記点火プラグにくすぶりが発生していると判定されてから前記点火周期が前記実施回数経過しても前記点火プラグのくすぶりが解消されない場合、前記内燃機関の運転をストイキ燃焼運転に切り換える運転切換手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の点火制御装置。 Lean combustion operation determination means for determining whether or not the internal combustion engine is in a lean combustion operation;
When the internal combustion engine is in a lean combustion operation, and the smoldering of the spark plug is not eliminated even after the number of executions of the ignition cycle after it is determined that the smoldering has occurred in the spark plug, Operation switching means for switching the operation of the internal combustion engine to stoichiometric combustion operation;
The ignition control device according to any one of claims 1 to 5 , further comprising:
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