JP6427427B2 - Igniter - Google Patents

Igniter Download PDF

Info

Publication number
JP6427427B2
JP6427427B2 JP2015012739A JP2015012739A JP6427427B2 JP 6427427 B2 JP6427427 B2 JP 6427427B2 JP 2015012739 A JP2015012739 A JP 2015012739A JP 2015012739 A JP2015012739 A JP 2015012739A JP 6427427 B2 JP6427427 B2 JP 6427427B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
voltage
electrode
spark plug
positive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015012739A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016138476A (en
Inventor
高伸 青地
高伸 青地
柴田 正道
正道 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2015012739A priority Critical patent/JP6427427B2/en
Publication of JP2016138476A publication Critical patent/JP2016138476A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6427427B2 publication Critical patent/JP6427427B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室の混合気に点火する燃焼サイクルを繰り返す点火装置に関する。   The present invention relates to an igniter that repeats a combustion cycle in which a mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine is ignited.

車両等の内燃機関には、燃焼室の混合気に点火する燃焼サイクルを繰り返す点火装置が備えられている。点火装置は、点火プラグの中心電極と接地電極との間に火花放電を生じさせることにより、燃焼室の混合気に点火する。すなわち、中心電極と接地電極との間の放電ギャップに火花放電が繰り返し生じることとなる。繰り返しの放電によって電極が徐々に消耗して、その消耗速度が点火プラグの寿命に影響するため、電極の消耗を抑制する技術が種々提案されている。   An internal combustion engine such as a vehicle is provided with an igniter that repeats a combustion cycle of igniting a mixture in a combustion chamber. The igniter ignites the mixture in the combustion chamber by generating a spark discharge between the center electrode and the ground electrode of the spark plug. That is, spark discharge is repeatedly generated in the discharge gap between the center electrode and the ground electrode. Since the electrode is gradually consumed by repeated discharges and the consumption rate affects the life of the spark plug, various techniques for suppressing the electrode consumption have been proposed.

特許文献1には、中心電極を正極とするプラス放電と、中心電極を負極とするマイナス放電とを切り替えることにより、電極の消耗を抑制するよう構成した点火装置が提案されている。すなわち、特許文献1の発明は、プラス放電は比較的放電電圧を低くすることができる一方、電極を消耗させやすいという性質に着目している。そして、各燃焼サイクルにおいて、プラス放電によって中心電極と接地電極との間に放電を開始した後、マイナス放電に切り替えて放電を維持することで、電極の消耗を抑制しようとしている。   Patent Document 1 proposes an ignition device configured to suppress consumption of electrodes by switching between positive discharge in which the central electrode is a positive electrode and negative discharge in which the central electrode is a negative electrode. That is, the invention of Patent Document 1 focuses on the property that the positive discharge can relatively lower the discharge voltage, but the electrode is easily consumed. Then, in each combustion cycle, after the discharge is started between the center electrode and the ground electrode by the positive discharge, the discharge is switched to the negative discharge to maintain the discharge, thereby suppressing the consumption of the electrode.

特開2013−64358号公報JP, 2013-64358, A

しかしながら、上記特許文献1の発明においては、放電の途中からマイナス放電に切り替えるものの、各燃焼サイクルにおいて最初の段階でプラス放電を生じさせる。つまり、毎回の燃焼サイクルにおいてプラス放電を生じさせるため、電極の消耗を充分に抑制することは困難である。   However, in the invention of Patent Document 1, although the discharge is switched to the negative discharge in the middle of the discharge, the positive discharge is generated at the first stage in each combustion cycle. That is, it is difficult to sufficiently suppress the consumption of the electrode because positive discharge is generated in each combustion cycle.

また、高過給領域等、燃焼室の圧力が高い状態においてマイナス放電を生じさせる場合には、放電ギャップにおける放電が生じにくくなり、絶縁碍子の表面に沿った沿面放電が生じやすくなる。その結果、失火する燃焼サイクルが続くことが懸念され、内燃機関の正常な運転を妨げる要因となり得る。   In addition, in the case of generating a negative discharge when the pressure in the combustion chamber is high, such as in a high supercharge region, discharge in the discharge gap is less likely to occur, and creeping discharge along the surface of the insulator tends to occur. As a result, there is a concern that a misfired combustion cycle will continue, which can be a factor that hinders normal operation of the internal combustion engine.

また、特許文献1の点火装置においては、一つの燃焼サイクルにおいて、プラス放電からマイナス放電へと切り替えるため、マイナス放電に切り替える際に大きな放電電流が必要となる。それゆえ、点火コイルや電源等の設計に制約が生じ、設計自由度が低くなるという問題もある。   Moreover, in the ignition device of Patent Document 1, in order to switch from positive discharge to negative discharge in one combustion cycle, a large discharge current is required when switching to negative discharge. Therefore, there is a problem that the design of the ignition coil, the power supply and the like is restricted, and the degree of freedom in design is lowered.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、内燃機関の正常な運転を確保しつつ、点火プラグの耐久性を向上することができる、設計自由度の高い点火装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above background, and it is an object of the present invention to provide an igniter having a high degree of freedom in design that can improve the durability of the spark plug while securing normal operation of the internal combustion engine. It is a thing.

本発明の一態様は、内燃機関の燃焼室の混合気に点火する燃焼サイクルを繰り返す点火装置であって、
互いの間に放電ギャップを設けて対向配置された中心電極及び接地電極と、上記中心電極を内側に保持する絶縁碍子とを備えた点火プラグと、
上記中心電極と上記接地電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
上記点火プラグに生じた放電が上記絶縁碍子の表面に沿う沿面放電であるか否かを検出する検出手段と、を有し、
上記電圧印加手段は、上記中心電極が正極となるプラス放電電圧と、上記中心電極が負極となるマイナス放電電圧と、を切り替えて上記中心電極と上記接地電極との間に電圧を印加することができるよう構成されており、
上記検出手段が上記沿面放電を検出していない間は、上記電圧印加手段は上記マイナス放電電圧を上記中心電極と上記接地電極との間に印加し、
上記検出手段が上記沿面放電を検出したとき、その後の所定の燃焼サイクルにおいて、上記電圧印加手段が上記プラス放電電圧を上記中心電極と上記接地電極との間に印加するよう構成してあることを特徴とする点火装置にある。
One embodiment of the present invention is an igniter that repeats a combustion cycle in which a mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine is ignited,
An ignition plug comprising a center electrode and a ground electrode disposed opposite to each other with a discharge gap therebetween, and an insulator for holding the center electrode inside;
Voltage applying means for applying a voltage between the center electrode and the ground electrode;
Detecting means for detecting whether the discharge generated in the spark plug is a creeping discharge along the surface of the insulator;
The voltage application means may apply a voltage between the center electrode and the ground electrode by switching between a positive discharge voltage in which the central electrode is positive and a negative discharge voltage in which the central electrode is negative. Configured to be able to
While the detection means does not detect the creeping discharge, the voltage application means applies the negative discharge voltage between the center electrode and the ground electrode;
When the detection means detects the creeping discharge, the voltage application means is configured to apply the positive discharge voltage between the center electrode and the ground electrode in a predetermined combustion cycle thereafter. It is in the igniter featured.

上記点火装置において、検出手段が沿面放電を検出していない間は、電圧印加手段はマイナス放電電圧を中心電極と接地電極との間に印加する。これにより、中心電極及び接地電極の消耗を抑制しながら、放電ギャップにおける火花放電を生じさせることができる。なお、マイナス放電電圧を印加することにより放電ギャップに生じる火花放電を適宜「マイナス放電」、プラス放電電圧を印加することにより放電ギャップに生じる火花放電を適宜「プラス放電」という。   In the above-mentioned igniter, while the detection means does not detect the creeping discharge, the voltage application means applies a negative discharge voltage between the center electrode and the ground electrode. Thereby, spark discharge can be generated in the discharge gap while suppressing consumption of the center electrode and the ground electrode. Note that spark discharge generated in the discharge gap by applying a negative discharge voltage is referred to as “negative discharge”, and spark discharge generated in the discharge gap by applying a positive discharge voltage is referred to as “positive discharge”.

そして、検出手段が沿面放電を検出したとき、その後の所定の燃焼サイクルにおいて、電圧印加手段がプラス放電電圧を中心電極と接地電極との間に印加する。これにより、繰り返される燃焼サイクルにおいて、異常な火花放電が繰り返されることを防ぐことができる。すなわち、沿面放電が検出されたとき、その後の所定の燃焼サイクルにおいては、沿面放電を招きにくいプラス放電電圧を、中心電極と接地電極との間に印加する。これにより、放電ギャップにおける正常な火花放電を直ぐに取り戻し、内燃機関の正常な運転を確保することができる。   Then, when the detection means detects the creeping discharge, the voltage application means applies a positive discharge voltage between the center electrode and the ground electrode in a predetermined combustion cycle thereafter. This can prevent the abnormal spark discharge from being repeated in the repeated combustion cycle. That is, when the creeping discharge is detected, in the subsequent predetermined combustion cycle, a positive discharge voltage which hardly causes creeping discharge is applied between the center electrode and the ground electrode. Thus, normal spark discharge in the discharge gap can be immediately recovered, and normal operation of the internal combustion engine can be ensured.

また、マイナス放電電圧とプラス放電電圧との間の切り替えは、各燃焼サイクルにおける放電の途中ではなく、燃焼サイクルの間に行うため、切り替えのために特に大きな電流を供給する必要がない。それゆえ、点火装置の設計自由度を向上させることができる。   In addition, switching between the negative discharge voltage and the positive discharge voltage is performed not during the discharge in each combustion cycle but during the combustion cycle, so it is not necessary to supply a particularly large current for switching. Therefore, the design freedom of the igniter can be improved.

以上のごとく、本発明によれば、内燃機関の正常な運転を確保しつつ、点火プラグの耐久性を向上することができる、設計自由度の高い点火装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an igniter having a high degree of freedom in design that can improve the durability of the spark plug while ensuring the normal operation of the internal combustion engine.

実施形態1における、点火装置の回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of an ignition device in a first embodiment. 実施形態1における、点火プラグの先端部の側面図。FIG. 2 is a side view of the tip of the spark plug in the first embodiment. 実施形態1における、正常な放電の電圧波形を示す線図。FIG. 7 is a diagram showing a voltage waveform of normal discharge in the first embodiment. 実施形態1における、沿面放電の際の電圧波形を示す線図。FIG. 7 is a diagram showing a voltage waveform at the time of creeping discharge in the first embodiment. 実施形態1における、点火装置の動作フロー図。FIG. 2 is an operation flow diagram of the ignition device in the first embodiment. 実施形態2における、点火装置の回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of an ignition device in a second embodiment.

(実施形態1)
点火装置の実施形態につき、図1〜図5を用いて説明する。
点火装置1は、内燃機関の燃焼室の混合気に点火する燃焼サイクルを繰り返すものである。
そして、点火装置1は、図1に示すごとく、点火プラグ2と、電圧印加手段3と、検出手段4と、を有する。
(Embodiment 1)
An embodiment of the ignition device will be described using FIGS. 1 to 5.
The igniter 1 repeats a combustion cycle in which a mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine is ignited.
And, as shown in FIG. 1, the igniter 1 has an ignition plug 2, a voltage application means 3 and a detection means 4.

点火プラグ2は、図2に示すごとく、互いの間に放電ギャップを設けて対向配置された中心電極21及び接地電極22と、中心電極21を内側に保持する絶縁碍子23とを備えている。
図1に示すごとく、電圧印加手段3は、中心電極21と接地電極22との間に電圧を印加するよう構成されている。
検出手段4は、点火プラグ2に生じた放電が絶縁碍子23の表面に沿う沿面放電であるか否かを検出する。
As shown in FIG. 2, the spark plug 2 is provided with a center electrode 21 and a ground electrode 22 disposed facing each other with a discharge gap therebetween, and an insulator 23 for holding the center electrode 21 inside.
As shown in FIG. 1, the voltage application means 3 is configured to apply a voltage between the center electrode 21 and the ground electrode 22.
The detection means 4 detects whether or not the discharge generated in the spark plug 2 is a creeping discharge along the surface of the insulator 23.

電圧印加手段3は、中心電極21が正極となるプラス放電電圧と、中心電極21が負極となるマイナス放電電圧と、を切り替えて中心電極21と接地電極22との間に電圧を印加することができるよう構成されている。
検出手段4が沿面放電を検出していない間は、電圧印加手段3はマイナス放電電圧を中心電極21と接地電極22との間に印加する。
検出手段4が沿面放電を検出したとき、その後の所定の燃焼サイクルにおいて、電圧印加手段3はプラス放電電圧を中心電極21と接地電極22との間に印加する。
The voltage application means 3 applies a voltage between the center electrode 21 and the ground electrode 22 by switching between a plus discharge voltage in which the center electrode 21 becomes positive and a minus discharge voltage in which the center electrode 21 becomes negative. It is configured to be able to.
While the detection means 4 does not detect the creeping discharge, the voltage application means 3 applies a negative discharge voltage between the center electrode 21 and the ground electrode 22.
When the detection means 4 detects a creeping discharge, the voltage application means 3 applies a positive discharge voltage between the center electrode 21 and the ground electrode 22 in a predetermined combustion cycle thereafter.

点火装置1は、車両用エンジン等の内燃機関において、混合気への着火手段として用いられる。
点火プラグ2は、内燃機関の燃焼室に先端部が突出するように配設される。図2に示すごとく、点火プラグ2は、内燃機関に螺合するハウジング24の内側に絶縁碍子23が保持され、絶縁碍子23の内側に中心電極21が保持されている。接地電極22は、一端がハウジング24の先端に接合されると共に、他端が中心電極21と軸方向に対向する位置に配された接地母材220と、該接地母材220における中心電極21側の面に接合された接地突起部221とを有する。接地母材220は、例えばニッケル合金からなり、接地突起部221は、例えば白金合金等の貴金属からなる。
The ignition device 1 is used as an ignition means for an air-fuel mixture in an internal combustion engine such as a vehicle engine.
The spark plug 2 is disposed such that its tip projects into the combustion chamber of the internal combustion engine. As shown in FIG. 2, in the spark plug 2, the insulator 23 is held inside the housing 24 screwed to the internal combustion engine, and the center electrode 21 is held inside the insulator 23. The ground electrode 22 has one end joined to the front end of the housing 24 and the other end connected to the center electrode 21 so as to face the center electrode 21 in the axial direction, and the center electrode 21 side of the ground base 220 And a ground protrusion 221 joined to the surface of the substrate. The ground base 220 is made of, for example, a nickel alloy, and the ground projection 221 is made of, for example, a noble metal such as a platinum alloy.

中心電極21は、絶縁碍子23に保持された中心母材210と、中心母材210の先端に接合された中心突起部211とを有する。中心母材210は、例えばニッケル合金からなり、中心突起部211は、例えばイリジウム合金、白金合金等からなる。   The central electrode 21 has a central base material 210 held by the insulator 23 and a central projection 211 joined to the tip of the central base material 210. The central base material 210 is made of, for example, a nickel alloy, and the central protrusion 211 is made of, for example, an iridium alloy, a platinum alloy or the like.

上述のごとく、点火装置1は、点火プラグ2に電圧を印加する電圧印加手段3と、点火プラグ2に生じた放電が沿面放電か否かを検出する検出手段4とを有する。
図1に示すごとく、電圧印加手段3は、点火コイル5、第一イグナイタ61及び第二イグナイタ62、エンジン制御装置12によって構成されている。点火コイル5は、二つの一次コイル511、512と、一つの二次コイル52とを有する。
As described above, the ignition device 1 has the voltage application means 3 for applying a voltage to the spark plug 2 and the detection means 4 for detecting whether the discharge generated in the spark plug 2 is a creeping discharge.
As shown in FIG. 1, the voltage application means 3 includes an ignition coil 5, a first igniter 61 and a second igniter 62, and an engine control device 12. The ignition coil 5 has two primary coils 511 and 512 and one secondary coil 52.

各一次コイル511、512は、バッテリ11と接続されており、該バッテリ11からの電流を通電可能である。一次コイル511、512は、二次コイル52と磁気的に結合されており、該二次コイル52との間において相互誘導可能である。また、2つの一次コイル511、512は、互いの巻回方向が逆方向となるように配置されている。ゆえに、一次コイル511、512のうち一方への導通により形成される磁界の方向は、他方への導通により形成される磁界の方向と逆向きとなる。   Each primary coil 511, 512 is connected to the battery 11, and can conduct current from the battery 11. The primary coils 511, 512 are magnetically coupled to the secondary coil 52 and are mutually inductive with the secondary coil 52. In addition, the two primary coils 511 and 512 are disposed such that the winding directions are opposite to each other. Therefore, the direction of the magnetic field formed by conduction to one of the primary coils 511 and 512 is opposite to the direction of the magnetic field formed by conduction to the other.

二次コイル52は、点火プラグ2と接続されており、当該二次コイル52に誘導される電圧によって、中心電極21と接地電極22との間に放電電圧を印加する。   The secondary coil 52 is connected to the spark plug 2 and applies a discharge voltage between the center electrode 21 and the ground electrode 22 by the voltage induced by the secondary coil 52.

以上の構成において、一方の一次コイル511は、プラス放電用の一次コイルである。プラス放電用の一次コイル511は、燃焼サイクル毎にバッテリ11からの通電が遮断されることにより、点火プラグ2の中心電極21と接地電極22との間に二次コイル52からプラス放電電圧が印加されるように、二次コイル52に電圧を誘導する。他方の一次コイル512は、マイナス放電用の一次コイルである。マイナス放電用の一次コイル512は、バッテリ11からの通電が遮断されることにより、点火プラグ2の中心電極21及び接地電極22間に二次コイル52からマイナス放電電圧が印加されるように、二次コイル52に電圧を誘導する。これらの通電とその遮断は、第一イグナイタ61及び第二イグナイタ62のスイッチングにより行われる。   In the above configuration, one primary coil 511 is a primary coil for positive discharge. The positive coil for positive discharge applies a positive discharge voltage from the secondary coil 52 between the center electrode 21 and the ground electrode 22 of the spark plug 2 by interrupting the current flow from the battery 11 every combustion cycle. Voltage is induced in the secondary coil 52, as shown in FIG. The other primary coil 512 is a primary coil for negative discharge. The primary coil 512 for negative discharge is such that a negative discharge voltage is applied from the secondary coil 52 between the center electrode 21 and the ground electrode 22 of the spark plug 2 by interrupting the conduction from the battery 11. A voltage is induced to the next coil 52. The energization and the interruption thereof are performed by switching of the first igniter 61 and the second igniter 62.

第一イグナイタ61及び第二イグナイタ62は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)等のスイッチング素子によって構成される。各イグナイタ61、62のIGBTのゲートは、エンジン制御装置12と接続されている。イグナイタ61、62は、エンジン制御装置12からゲートに入力される点火制御信号に基づいて、コレクタ及びエミッタ間における電流の導通及び遮断を切り換える。第一イグナイタ61は、プラス放電用の一次コイル511と接続されており、点火制御信号に基づいて、バッテリ11から当該一次コイル511への通電のオン状態及びオフ状態を切り換える。また、第二イグナイタ62は、マイナス放電用の一次コイル512と接続されており、点火制御信号に基づいて、バッテリ11から当該一次コイル512への通電のオン状態及びオフ状態を切り換える。   The first igniter 61 and the second igniter 62 are constituted by switching elements such as, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBTs). The gate of the IGBT of each igniter 61, 62 is connected to the engine control unit 12. The igniters 61 and 62 switch conduction and interruption of current between the collector and the emitter based on an ignition control signal input from the engine control unit 12 to the gate. The first igniter 61 is connected to the primary coil 511 for positive discharge, and switches the on state and the off state of energization of the primary coil 511 from the battery 11 based on the ignition control signal. Further, the second igniter 62 is connected to the primary coil 512 for negative discharge, and switches on and off states of energization from the battery 11 to the primary coil 512 based on the ignition control signal.

エンジン制御装置12は、例えばマイクロコンピュータを主体に構成され、記憶領域としてのフラッシュメモリ、演算処理の作業領域としてのRAMを有する制御装置である。エンジン制御装置12は、内燃機関及び当該内燃機関を搭載する車両に設けられた種々のセンサと接続されており、これらのセンサから、例えば出力軸の回転速度、冷却水の温度、燃焼室に吸入される吸入空気量等の検出結果を取得する。エンジン制御装置12は、取得した検出結果、予め構築された制御用のプログラム、及び予め規定された制御用のマップ等に基づいて、内燃機関の稼動を制御する。このようなエンジン制御装置12による演算及び制御の一部が、検出手段4による沿面放電の検出、及び、電圧印加手段3による点火プラグ2への電圧印加の制御である。エンジン制御装置12は、点火コイル5の一次コイル511、512への通電を制御する点火制御信号を、各イグナイタ61、62に出力する。   The engine control unit 12 is a control unit mainly composed of, for example, a microcomputer, and has a flash memory as a storage area and a RAM as a work area of arithmetic processing. The engine control device 12 is connected to an internal combustion engine and various sensors provided in a vehicle equipped with the internal combustion engine. From these sensors, for example, the rotational speed of the output shaft, the temperature of the cooling water, and the intake to the combustion chamber The detection result of the amount of intake air etc. is obtained. The engine control device 12 controls the operation of the internal combustion engine based on the acquired detection result, a control program constructed in advance, a control map defined in advance, and the like. Part of the calculation and control by the engine control device 12 is the detection of the creeping discharge by the detection unit 4 and the control of the voltage application to the spark plug 2 by the voltage application unit 3. The engine control device 12 outputs an ignition control signal for controlling energization of the primary coils 511 and 512 of the ignition coil 5 to the respective igniters 61 and 62.

また、検出手段4は、点火プラグ2に印加される電圧を測定する電圧計41を有する。電圧計41によって測定された電圧信号は、エンジン制御装置12に送られる。これにより、エンジン制御装置12において、電圧信号を基に、点火プラグ2に生じた放電が沿面放電か否かを検出する。ゆえに、本例において、検出手段4は、電圧計41とエンジン制御装置12とによって構成される。   The detection means 4 also has a voltmeter 41 for measuring the voltage applied to the spark plug 2. The voltage signal measured by the voltmeter 41 is sent to the engine control unit 12. Thereby, in the engine control device 12, it is detected based on the voltage signal whether or not the discharge generated in the spark plug 2 is a creeping discharge. Therefore, in the present embodiment, the detection means 4 is constituted by the voltmeter 41 and the engine control device 12.

検出手段4は、各燃焼サイクルにおいて、点火プラグ2に点火信号が送られた時点から所定の時間内に、所定の電圧値以上の電圧が、中心電極21と接地電極22との間に複数回生じたとき、当該放電が沿面放電であると判定するよう構成されている。具体的には、例えば、点火信号が送られた時点から100μ秒間の間に、2回以上、25kV以上の放電電圧が電圧計41によって計測された場合に、沿面放電が生じたと判定する。
例えば、図3に示す電圧波形が、正常な放電時に計測される波形であり、図4に示す電圧波形が、沿面放電が生じた場合に計測される波形である。
なお、点火プラグ2に点火信号が送られた時点とは、本実施形態においては、エンジン制御装置12から第二イグナイタ62に点火信号が送られた時点と同一である。
Within each combustion cycle, detection means 4 detects a voltage higher than a predetermined voltage value a plurality of times between center electrode 21 and ground electrode 22 within a predetermined time period from the time when the ignition signal is sent to spark plug 2. When generated, it is configured to determine that the discharge is a creeping discharge. Specifically, for example, when a discharge voltage of 25 kV or more is measured by the voltmeter 41 twice or more in 100 microseconds from the time when the ignition signal is sent, it is determined that the creeping discharge has occurred.
For example, the voltage waveform shown in FIG. 3 is a waveform measured during normal discharge, and the voltage waveform shown in FIG. 4 is a waveform measured when creeping discharge occurs.
In the present embodiment, the time when the ignition signal is sent to the spark plug 2 is the same as the time when the ignition signal is sent from the engine control device 12 to the second igniter 62.

上記のような電圧印加手段3と検出手段4とを備えた点火装置1は、図5に示すフローに沿って動作する。
すなわち、まず、電圧印加手段3は、各燃焼サイクルごとに、マイナス放電電圧を点火プラグ2に印加する。これにより、点火プラグ2の放電ギャップに火花放電(マイナス放電)を生じさせて、混合気に着火して、内燃機関の運転を行う。そして、各燃焼サイクルにおける放電電圧を逐一計測する(ステップS1)。
The ignition device 1 provided with the voltage application means 3 and the detection means 4 as described above operates along the flow shown in FIG.
That is, first, the voltage application means 3 applies a negative discharge voltage to the spark plug 2 for each combustion cycle. As a result, spark discharge (minus discharge) is generated in the discharge gap of the spark plug 2 to ignite the mixture, thereby operating the internal combustion engine. Then, the discharge voltage in each combustion cycle is measured one by one (step S1).

そして、各燃焼サイクルごとに計測された放電電圧を基に、当該放電が沿面放電であるか否かを、検出手段4によって検出する(ステップS2)。当該放電が沿面放電でないと判断された場合には、次の燃焼サイクルにおいても、マイナス放電電圧を点火コイル2に印加する(ステップS1)。一方、当該放電が沿面放電であると判断された場合には、次の燃焼サイクルにおいて、プラス放電電圧を点火コイル2に印加して、プラス放電を生じさせる(ステップS3)。   Then, based on the discharge voltage measured for each combustion cycle, it is detected by the detection means 4 whether or not the discharge is a creeping discharge (step S2). If it is determined that the discharge is not creeping discharge, a negative discharge voltage is applied to the ignition coil 2 also in the next combustion cycle (step S1). On the other hand, when it is determined that the discharge is creeping discharge, in the next combustion cycle, a positive discharge voltage is applied to the ignition coil 2 to generate positive discharge (step S3).

そして、プラス放電を、所定回数(n回)の燃焼サイクル分、繰り返す(ステップS4)。そして、所定回数(n回)、プラス放電の燃焼サイクルを繰り返したのち、再びマイナス放電にて燃焼サイクルを行う(ステップS1)。
このようにして、点火装置1は、通常は、検出手段4にて沿面放電の有無をモニタリングしながらマイナス放電にて燃焼サイクルを繰り返し、沿面放電が検出されたとき、その後の所定の燃焼サイクルをプラス放電にて行う。
Then, positive discharge is repeated a predetermined number of times (n times) of the number of combustion cycles (step S4). Then, after repeating the combustion cycle of positive discharge a predetermined number of times (n times), the combustion cycle is performed again by negative discharge (step S1).
In this manner, the ignition device 1 normally repeats the combustion cycle with negative discharge while monitoring the presence or absence of creeping discharge with the detection means 4, and when creeping discharge is detected, the subsequent predetermined combustion cycle is performed. Perform with positive discharge.

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記点火装置1において、検出手段4が沿面放電を検出していない間は、電圧印加手段3はマイナス放電電圧を中心電極21と接地電極22との間に印加する。これにより、中心電極21及び接地電極22の消耗を抑制しながら、放電ギャップにおける火花放電を生じさせることができる。
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
In the igniter 1, while the detection means 4 does not detect creeping discharge, the voltage application means 3 applies a negative discharge voltage between the center electrode 21 and the ground electrode 22. Thereby, spark discharge can be generated in the discharge gap while suppressing consumption of the center electrode 21 and the ground electrode 22.

そして、検出手段4が沿面放電を検出したとき、その後の所定の燃焼サイクルにおいて、電圧印加手段3がプラス放電電圧を中心電極21と接地電極22との間に印加する。これにより、繰り返される燃焼サイクルにおいて、異常な火花放電が繰り返されることを防ぐことができる。すなわち、沿面放電が検出されたとき、その後の所定の燃焼サイクルにおいては、沿面放電を招きにくいプラス放電電圧を、中心電極21と接地電極22との間に印加する。これにより、放電ギャップにおける正常な火花放電を直ぐに取り戻し、内燃機関の正常な運転を確保することができる。   Then, when the detection means 4 detects a creeping discharge, the voltage application means 3 applies a positive discharge voltage between the center electrode 21 and the ground electrode 22 in a predetermined combustion cycle thereafter. This can prevent the abnormal spark discharge from being repeated in the repeated combustion cycle. That is, when the creeping discharge is detected, in the subsequent predetermined combustion cycle, a positive discharge voltage which hardly causes the creeping discharge is applied between the center electrode 21 and the ground electrode 22. Thus, normal spark discharge in the discharge gap can be immediately recovered, and normal operation of the internal combustion engine can be ensured.

また、マイナス放電電圧とプラス放電電圧との間の切り替えは、各燃焼サイクルにおける放電の途中ではなく燃焼サイクルの間に行うため、切り替えのために特に大きな電流を供給する必要がない。それゆえ、点火装置1の設計自由度を向上させることができる。   Further, switching between the negative discharge voltage and the positive discharge voltage is performed not during the discharge in each combustion cycle but during the combustion cycle, so it is not necessary to supply a particularly large current for switching. Therefore, the design freedom of the ignition device 1 can be improved.

また、検出手段4は、各燃焼サイクルにおいて、点火プラグ2に点火信号が送られた時点から所定の時間内に、所定の電圧値以上の電圧が、中心電極21と接地電極22との間に複数回生じたとき、当該放電が沿面放電であると判定するよう構成されている。これにより、沿面放電か否かを、容易かつ正確に検出することができる。   Further, in each combustion cycle, the detection means 4 has a voltage higher than a predetermined voltage value between the center electrode 21 and the ground electrode 22 within a predetermined time from the time when the ignition signal is sent to the spark plug 2. When generated a plurality of times, it is configured to determine that the discharge is a creeping discharge. Thereby, it can be detected easily and correctly whether it is creeping discharge or not.

以上のごとく、本実施形態によれば、内燃機関の正常な運転を確保しつつ、点火プラグの耐久性を向上することができる、設計自由度の高い点火装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an igniter having a high degree of freedom in design that can improve the durability of the spark plug while ensuring the normal operation of the internal combustion engine.

(実施形態2)
本実施形態は、図6に示すごとく、実施形態1に対して、電圧印加手段3の回路構成を変更したものである。
すなわち、本実施形態においては、電圧印加手段3を構成する点火コイル5として、一つの一次コイル51と一つの二次コイル52とからなるものを用いる。そして、二次コイル52の高電位側端子521と低電位側端子522とが、それぞれスイッチ31、32を介して、点火プラグ2に接続されるよう構成されている。スイッチ31は、高電位側端子521の接続先を、点火プラグ2と接地(グランド)との間で切り替えることができるよう構成されている。また、スイッチ32は、低電位側端子522の接続先を、点火プラグ2と接地(グランド)との間で切り替えることができるよう構成されている。なお、高電位側端子521は、一次コイル51への通電の遮断に伴い二次コイル52に電圧が誘起された際に高電位側となる端子であり、低電位側端子522はその反対側の端子である。
Second Embodiment
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the circuit configuration of the voltage application means 3 is modified from that of the first embodiment.
That is, in the present embodiment, as the ignition coil 5 constituting the voltage application means 3, one formed of one primary coil 51 and one secondary coil 52 is used. The high potential side terminal 521 and the low potential side terminal 522 of the secondary coil 52 are configured to be connected to the spark plug 2 via the switches 31 and 32, respectively. The switch 31 is configured to be able to switch the connection destination of the high potential side terminal 521 between the spark plug 2 and the ground (ground). Further, the switch 32 is configured to be able to switch the connection destination of the low potential side terminal 522 between the spark plug 2 and the ground (ground). Note that the high potential side terminal 521 is a terminal that becomes the high potential side when a voltage is induced in the secondary coil 52 along with the interruption of the energization to the primary coil 51, and the low potential side terminal 522 is on the opposite side. It is a terminal.

したがって、マイナス放電電圧を点火プラグ2に印加する際には、高電位側端子521をグランドに接続すると共に、低電位側端子522を点火プラグ2に接続する(図6の状態)。この状態において、イグナイタ6を通電から遮断に切り替えることにより、二次コイル52にマイナス放電電圧を誘起し、点火プラグ2に印加する。   Therefore, when applying a negative discharge voltage to the spark plug 2, the high potential side terminal 521 is connected to the ground, and the low potential side terminal 522 is connected to the spark plug 2 (state of FIG. 6). In this state, by switching the igniter 6 from energization to interruption, a negative discharge voltage is induced in the secondary coil 52 and applied to the spark plug 2.

一方、プラス放電電圧を点火プラグ2に印加する際には、低電位側端子522をグランドに接続すると共に、高電位側端子521を点火プラグ2に接続する。この状態において、イグナイタ6を通電から遮断に切り替えることにより、二次コイル52にプラス放電電圧を誘起し、点火プラグ2に印加する。   On the other hand, when applying a positive discharge voltage to the spark plug 2, the low potential side terminal 522 is connected to the ground, and the high potential side terminal 521 is connected to the spark plug 2. In this state, a positive discharge voltage is induced in the secondary coil 52 and switched to the spark plug 2 by switching the igniter 6 from energization to interruption.

このようにして、マイナス放電電圧とプラス放電電圧とを適宜選択して、点火プラグ2に印加することができる。マイナス放電とプラス放電との使い分けは、実施形態1と同様に、検出手段4の検出結果に基づいて行われる。
その他は、実施形態1と同様である。なお、実施形態1と同じ符号は、同様の構成要素等を示すものであって、先行する説明を参照する。
Thus, the negative discharge voltage and the positive discharge voltage can be appropriately selected and applied to the spark plug 2. The selective use of the negative discharge and the positive discharge is performed based on the detection result of the detection means 4 as in the first embodiment.
Others are the same as in the first embodiment. The same reference numerals as those in the first embodiment denote the same constituent elements and the like, and reference is made to the preceding description.

本実施形態においては、トランス5の構成を簡素化することができると共に、イグナイタの数を減らすことができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In the present embodiment, the configuration of the transformer 5 can be simplified and the number of igniters can be reduced.
In addition, it has the same operation effect as Embodiment 1.

以上、それぞれ本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、検出手段が沿面放電を検出した際、必ずしも、当該燃焼サイクルの次の燃焼サイクルからプラス放電電圧に切り替えなくてもよく、例えば、当該燃焼サイクルの次の次の燃焼サイクルから切り替えてもよい。また、電圧印加手段の回路構成についても、上記実施形態に示したものとは異なる回路構成とすることもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, respectively, this invention is not limited to said each embodiment, It is possible to apply to various embodiment in the range which does not deviate from the summary. For example, when the detection means detects a creeping discharge, it does not necessarily switch from the next combustion cycle to the positive discharge voltage of the combustion cycle, for example, it may switch from the next combustion cycle to the next combustion cycle . In addition, the circuit configuration of the voltage application means may be different from that shown in the above embodiment.

1 点火装置
2 点火プラグ
21 中心電極
22 接地電極
23 絶縁碍子
3 電圧印加手段
4 検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ignition device 2 Spark plug 21 Center electrode 22 Ground electrode 23 Insulator 3 Voltage application means 4 Detection means

Claims (2)

内燃機関の燃焼室の混合気に点火する燃焼サイクルを繰り返す点火装置(1)であって、
互いの間に放電ギャップを設けて対向配置された中心電極(21)及び接地電極(22)と、上記中心電極(21)を内側に保持する絶縁碍子(23)とを備えた点火プラグ(2)と、
上記中心電極(21)と上記接地電極(22)との間に電圧を印加する電圧印加手段(3)と、
上記点火プラグ(2)に生じた放電が上記絶縁碍子(23)の表面に沿う沿面放電であるか否かを検出する検出手段(4)と、を有し、
上記電圧印加手段(3)は、上記中心電極(21)が正極となるプラス放電電圧と、上記中心電極(21)が負極となるマイナス放電電圧と、を切り替えて上記中心電極(21)と上記接地電極(22)との間に電圧を印加することができるよう構成されており、
上記検出手段(4)が上記沿面放電を検出していない間は、上記電圧印加手段(3)は上記マイナス放電電圧を上記中心電極(21)と上記接地電極(22)との間に印加し、
上記検出手段(4)が上記沿面放電を検出したとき、その後の所定の燃焼サイクルにおいて、上記電圧印加手段(3)が上記プラス放電電圧を上記中心電極(21)と上記接地電極(22)との間に印加するよう構成してあることを特徴とする点火装置(1)。
An igniter (1) for repeating a combustion cycle of igniting a mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising:
A spark plug (2) comprising: a center electrode (21) and a ground electrode (22) disposed facing each other with a discharge gap therebetween; and an insulator (23) for holding the center electrode (21) inside )When,
Voltage applying means (3) for applying a voltage between the center electrode (21) and the ground electrode (22);
And detecting means (4) for detecting whether the discharge generated in the spark plug (2) is a creeping discharge along the surface of the insulator (23),
The voltage application means (3) switches between the positive electrode in which the central electrode (21) is positive and the negative electrode in which the central electrode (21) is negative to switch between the central electrode (21) and the positive electrode. It is configured to be able to apply a voltage between it and the ground electrode (22),
While the detection means (4) does not detect the creeping discharge, the voltage application means (3) applies the negative discharge voltage between the center electrode (21) and the ground electrode (22). ,
When the detection means (4) detects the creeping discharge, the voltage application means (3) generates the positive discharge voltage and the central electrode (21) and the ground electrode (22) in a predetermined combustion cycle thereafter. An igniter (1), characterized in that it is adapted to be applied between.
上記検出手段(4)は、各燃焼サイクルにおいて、上記点火プラグ(2)に点火信号が送られた時点から所定の時間内に、所定の電圧値以上の電圧が、上記中心電極(21)と上記接地電極(22)との間に複数回生じたとき、当該放電が沿面放電であると判定するよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載の点火装置(1)。   In each combustion cycle, the detection means (4) detects a voltage higher than a predetermined voltage value with the center electrode (21) within a predetermined time from the time when the ignition signal is sent to the spark plug (2). The igniter (1) according to claim 1, characterized in that the discharge is determined to be a creeping discharge when generated a plurality of times between the ground electrode (22) and the ground electrode (22).
JP2015012739A 2015-01-26 2015-01-26 Igniter Active JP6427427B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015012739A JP6427427B2 (en) 2015-01-26 2015-01-26 Igniter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015012739A JP6427427B2 (en) 2015-01-26 2015-01-26 Igniter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016138476A JP2016138476A (en) 2016-08-04
JP6427427B2 true JP6427427B2 (en) 2018-11-21

Family

ID=56559967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015012739A Active JP6427427B2 (en) 2015-01-26 2015-01-26 Igniter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6427427B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2020009547A (en) * 2018-03-12 2021-01-20 Diamond Electric Mfg Corp System and method for boosted non-linear ignition coil.

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0680312B2 (en) * 1984-07-13 1994-10-12 日本電装株式会社 Smoldering prevention device for spark plugs
JP3833808B2 (en) * 1998-02-12 2006-10-18 日本特殊陶業株式会社 Internal combustion engine ignition method and internal combustion engine ignition device
JP4894846B2 (en) * 2008-11-05 2012-03-14 株式会社デンソー Discharge abnormality detection device and ignition control system for internal combustion engine
JP5906627B2 (en) * 2011-09-17 2016-04-20 株式会社デンソー Ignition device
JP2013087667A (en) * 2011-10-17 2013-05-13 Mitsubishi Electric Corp Ignition control apparatus
JP5899823B2 (en) * 2011-11-04 2016-04-06 株式会社デンソー Ignition device for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016138476A (en) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9903335B2 (en) Ignition device controlling streamer discharge and arc discharge
JP2009085166A (en) Ignition coil apparatus for internal combustion engine
JP2008031981A (en) Abnormality detection device for internal combustion engine
JP5873839B2 (en) Ignition device
JP2012237283A (en) Ion current detector
JP5802117B2 (en) Ignition device and ignition system
JP2013087667A (en) Ignition control apparatus
JP6427427B2 (en) Igniter
JP5906627B2 (en) Ignition device
JP2021188572A (en) Ignitor
JP2008291721A (en) Ignition device for internal combustion engine
JPWO2016063430A1 (en) Misfire detection method for internal combustion engine
JP5900384B2 (en) Ignition device
JP6437039B2 (en) Ignition device for internal combustion engine
WO2020121515A1 (en) Ignition device
JP2009030554A (en) Ignition device
JP2014070507A (en) Ignition device for internal combustion engine
JP2016176411A (en) Ignition device for internal combustion engine
JP6401011B2 (en) Multiple ignition device for internal combustion engine
JP6322500B2 (en) Ignition control device
JP5662891B2 (en) Spark discharge detection method and spark discharge detection device
JP5724782B2 (en) Ignition device
JP6070470B2 (en) Ignition device
JP6340948B2 (en) Ignition device
JP6984028B2 (en) Vehicle ignition device, ignition control device, and control method for vehicle ignition device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181002

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180928

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181029

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6427427

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250