JPH0350386A - Ignition system for internal-combustion engine - Google Patents

Ignition system for internal-combustion engine

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JPH0350386A
JPH0350386A JP17921289A JP17921289A JPH0350386A JP H0350386 A JPH0350386 A JP H0350386A JP 17921289 A JP17921289 A JP 17921289A JP 17921289 A JP17921289 A JP 17921289A JP H0350386 A JPH0350386 A JP H0350386A
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voltage
ignition
ignition system
spark plug
discharge
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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE: To burn a mixture of a lean fuel and to permit fast multiple combustion by constituting this ignition system of a pulse transformer to be connected to a spark plug, a driver to induce a high voltage signal to a secondary coil, a controller to generate voltage on the secondary coil and a discharge detection part to control its work. CONSTITUTION: This system is furnished with a pulse transformer 44 having a primary coil 76 and a secondary coil 80 connected to a spark plug 102, a driver 46 to induce a high pressure signal to the secondary coil 80 by giving a voltage signal to the primary coil 76 of the pulse transformer 44 and a controller to generate voltage on the secondary coil 80 by giving a control signal to the driver 46. Thereafter, work of the controller is controlled by a discharge detection member by giving a discharge signal to the controller by detecting generation of discharge between the spark plug 102.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は燃約混合が非常にしやすく、点火時期をコント
ロールし、点火システム成分を効率的に設計る、ことに
より、改良されたエンジン動作能力をもつ内燃機関の点
火システムに関る、ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application> The present invention provides improved engine operating performance by greatly facilitating fuel mixing, controlling ignition timing, and efficiently designing ignition system components. This relates to the ignition system of an internal combustion engine.

〈従来技術とその問題点〉 内燃槻関室で混合空気−燃料の爆発を始めさせるために
、エンジン動作サイクルの適当な時に高いエネルギー・
アークを発生る、点火システムが用いられる。スパーク
・プラグ・ギャップに渡るエネルギー・アークの開始は
、ピストンが上死点に達る、前に、エンジンのクランク
シャフト回転が予め定められた回数だけおこるようにタ
イミングをとられている。スパーク・タイミングが適切
になされれば、スノ(46)スパーク・プラグから出る
炎が圧力ビークを上死点の後におこす。スパークが遅す
ぎると、シリンダー内の圧力が有効に出力されない。一
方、スパークが早すぎると、極端に高い圧力と熱が生じ
て、有効な出力とはなり得ない。
<Prior art and its problems> In order to initiate the explosion of the air-fuel mixture in the internal combustion chamber, high energy
An ignition system is used to create an arc. The initiation of the energy arc across the spark plug gap is timed to occur a predetermined number of engine crankshaft revolutions before the piston reaches top dead center. If the spark timing is done properly, the flame from the Snow (46) spark plug will cause a pressure peak after top dead center. If the spark is too slow, the pressure in the cylinder will not be effectively output. On the other hand, if it sparks too quickly, it will create too much pressure and heat to produce any useful power.

早すぎるスパークはさまざ1なシリンダー現象をおこす
A premature spark will cause various cylinder phenomena.

エンド・ガス(未燃混合燃料)の自動点火は、シリンダ
ー内の温度と圧力が高くなりすぎたとき、エンド・ガス
が自然爆発る、ことによる。自動点火がシリンダー内で
おこると、化学エネルギーの急激な放出により圧力が交
互に上がり下がりし、温度が急上昇る、。エネルギー放
出率が十分高いと、爆発ガス内の振動がシリンダー壁を
振動させ、「ブ21− ルン」という特徴的な音が聞える。シリンダー内のガス
の圧力と温度の急速な揺らぎは、上死点の後でおきる。
Automatic ignition of end gas (unburned fuel mixture) is due to spontaneous explosion of end gas when the temperature and pressure inside the cylinder become too high. When auto-ignition occurs in the cylinder, the pressure alternately rises and falls due to the rapid release of chemical energy, causing a sudden rise in temperature. If the rate of energy release is high enough, the vibrations within the explosive gas will cause the cylinder walls to vibrate, producing the characteristic "buzz" sound. Rapid fluctuations in the pressure and temperature of the gas in the cylinder occur after top dead center.

静かな自動点火は、ス/モーク・プラグから出る炎の速
さが小さくなった時、爆発を急がせる掃流を起こすので
好ましいと、多くのエンジン設計家に信じられている。
Quiet automatic ignition is believed by many engine designers to be desirable because when the velocity of the flame exiting the smoke/moke plug is reduced, it creates a sweep that speeds up the explosion.

静かな自動点火は、不燃残留炭化水素を減らし、燃えた
ときの放出エネルギーを利用る、ので、より低い炭化水
素放出となるとともに、燃料効率がよくたる。よって、
エンジン設計家は、スパークが自動点火の始めまで早く
なるように、点火システムを校正しようとる、。しかし
、過度の自動点火早めは避けるようにしなければならな
い。でないと、シリンダー内の温度が高くなりすぎ、ス
パーク・プラグの電極を加熱しすぎて、「前点火」とい
うよく知られた現象−スパークと無関係に爆発が始まる
こと−がおこるからだ。前点火は、上死点付近での高す
ぎる温度と圧力によって分か22− リ、ピストンの穴あきのような損傷を生じる。前点火は
、それが出す音である「ノッキング」として表われる。
Silent automatic ignition reduces residual unburnt hydrocarbons and utilizes the energy released when burned, resulting in lower hydrocarbon emissions and better fuel efficiency. Therefore,
Engine designers try to calibrate the ignition system so that the spark is early enough to start auto-ignition. However, excessive early automatic ignition must be avoided. Otherwise, the temperature inside the cylinder could become too high, heating the spark plug electrodes too much and causing the well-known phenomenon of ``pre-ignition,'' in which the explosion begins without any spark. Pre-ignition can cause damage such as piston pitting due to excessively high temperatures and pressures near top dead center. Pre-ignition manifests itself as "knocking," the sound it makes.

一般に、自動点火は前点火をひきおこし、前点火はさら
に自動点火をひきおこすと言われている。
It is generally said that automatic ignition causes pre-ignition, and pre-ignition further causes automatic ignition.

多くの要素−とりこみ空気温度、エンジン回転数、負荷
、燃料混合比、燃料特性など−が、自動点火発生のタイ
ミングに影響を与える。スパーク・タイミングは、さら
に燃料効率と有害ガス放出に直接影響る、。スパーク・
タイミングを正確にコントロールる、ことが重要なため
、現在、多くのエンジン制御システムがマイクロプロセ
ッサ−を用いた閉路スノミーク・タイミング制御システ
ムヲ有シているうこの制御システムは、排ガス成分や冷
却水温度のような、Cラメ−ターと、ノッキングの発生
とを同時に測定る、。このシステムは所定の自動点火開
始タイミングに合わせるように、上記データを処理る、
。スパーク・コントローラーを用いた現在のノッキング
検出器は、ノッキングによる振動を検知る、圧電トラン
スジューサーを使用している。しかし、この検出器は、
初期自動点火を十分検知る、ことができないので、自動
点火の始まりを検出できないっしたがって、初期自動点
火を検知でき、閉路システム内でより正確にス、c−り
・タイミングを定める点火制御システムを与える必要が
ある。
Many factors--intake air temperature, engine speed, load, fuel mixture ratio, fuel characteristics, etc.--affect the timing of autoignition occurrence. Spark timing also directly affects fuel efficiency and harmful gas emissions. spark·
Because it is important to accurately control the timing, many engine control systems currently have a closed loop timing control system using a microprocessor. Simultaneously measure the C ramometer and the occurrence of knocking. This system processes the above data to match the predetermined automatic ignition start timing.
. Current knock detectors using spark controllers use piezoelectric transducers to detect the vibrations caused by knocking. However, this detector
Since it is not possible to sufficiently detect initial automatic ignition, it is not possible to detect the beginning of automatic ignition. It is necessary to give.

車両の内燃機関の点火システムの設計者は、エンジンが
低い燃料混合率で内燃る、ように努力している。空気対
燃料の混合比が約15:1の混合物が化学量論的な混合
物と言われ、燃焼に必要な酸素全十分与える。しかし、
シリンダー内に空気を過度に入れると、♀素酸化物(N
OX)や炭化水素などのような有害排気物を減らす。し
かし、スパークがシリンダー内に外熱反応を生じない前
に、混合燃料が希釈されるには限度がある。現在、混合
比の限度は約20:1である。この空気対燃料の混合比
の限界を広げようと設計者たちは努力しており、理論的
には約27:1まで可能と考えられている。したがって
、混合比の限界な広げる必要があるっ 最近の点火システムでは、イグニッション・コイルトシ
て知られているトランスが、各スパーク・プラグに直接
装着され、しばしばコイル・オン・プラグ(cop)点
火素子といわれている。この素子の大きさと重さは、熱
特性に影響る、。高いデューティ・サイクルで動作る、
コイルは過熱を防ぐために、十分大きくて重くなければ
ならない。
Designers of ignition systems for vehicle internal combustion engines strive to ensure that the engines burn internally at low fuel mixtures. A mixture with an air to fuel ratio of about 15:1 is said to be a stoichiometric mixture and provides all the oxygen necessary for combustion. but,
If too much air is introduced into the cylinder, ♀ elemental oxide (N
Reduce harmful emissions such as OX) and hydrocarbons. However, there is a limit to how dilute the fuel mixture can be before the spark causes an ectothermal reaction within the cylinder. Currently, the mixing ratio limit is about 20:1. Designers are working to push the limits of this air-to-fuel ratio, and it is believed that theoretically it is possible to reach about 27:1. Therefore, in modern ignition systems that require extreme mixing ratios, a transformer known as an ignition coil is mounted directly to each spark plug, often with a coil-on-plug (COP) ignition element. It is said. The size and weight of this element affect its thermal properties. operates at high duty cycles,
The coil must be large and heavy enough to prevent overheating.

逆に低いジューティ・サイクルの動作は、コイルを小さ
く、軽くる、。コイル・オン・プラグのコイルの大きさ
を小さくる、と、エンジン・ノミツケージングの制約金
波らすので好捷しい。したがって、最小の大きさと重さ
をもった素子をスパーク・プラグに装着る、必要がある
Conversely, low duty cycle operation makes the coil smaller and lighter. It is better to reduce the size of the coil of a coil-on-plug because it will reduce the restrictions of engine caging. Therefore, there is a need to mount a spark plug with an element of minimum size and weight.

=25 〈本発明の構成〉 本発明によれげ、上記必要な特性を与え得る改良された
点火システムが提供される。−上記従来技術の問題に対
る、解が、新規な点火システム成分を使用る、ことによ
り得られる。これらの成分は爆発と点火プロセスの間に
おこるいろいろな現象を利用る、。
=25 <Configuration of the Invention> According to the present invention, an improved ignition system is provided which can provide the above-mentioned necessary characteristics. - A solution to the above prior art problem is obtained by using new ignition system components. These components take advantage of various phenomena that occur during the explosion and ignition process.

点火システムには、スパーク・プラグ・ギャップでの放
電に3つの昇なった相がおると考えられている。それは
放電、の初期から順に、絶縁破壊相、アーク相、および
グロー相である。絶縁破壊相では、スノミーク電極に約
10kvの高圧がかかシ、ナノセカンド(10−9秒)
オーダーという短い時間内に1,0OOA以上の大軍、
流が流れる。10−9秒オーダーという極めて短時間の
現象のため、従来は十分な動的レスポンスをもった測定
器を得ることができなかったため、この電流値を正確に
測ることはでき女かった。この26− 電流は、点火高周波電流と呼ばれる。この絶縁破壊相に
おいて、いったんギャップ内に導電路が形成されると、
放電は次のアーク相に移り、低い雷、圧がギャップ間に
かかり、比較的長い時間、それほど大きく万い値の電流
が流ねる。
It is believed that the ignition system has three elevated phases of discharge in the spark plug gap. These are, in order from the beginning of the discharge, the dielectric breakdown phase, the arc phase, and the glow phase. In the dielectric breakdown phase, a high voltage of about 10 kV is applied to the Snomique electrode for nanoseconds (10-9 seconds).
A large army of over 1,0OOA within a short period of time called Order,
The flow flows. Because this phenomenon occurs over an extremely short period of time, on the order of 10-9 seconds, it has been impossible to measure this current value accurately because it has not been possible to obtain measuring instruments with sufficient dynamic response. This 26- current is called the ignition high frequency current. In this breakdown phase, once a conductive path is formed within the gap,
The discharge moves to the next arc phase, a low lightning pressure is applied across the gap, and a current of much greater magnitude can flow for a relatively long time.

最後のグロー相においては、電圧も電流も低い埴である
In the final glow phase, both voltage and current are low.

[点火の3つの相による希薄なメタン・空気混合物中の
前掛の点火と伝播」という論文を噛゛いたマリ−とボー
グルなどのような多くの研究者たちは、ギャップ間で前
掛(flame  front )が広がるのは絶縁破
壊相においてであり、アーク相とグロー相は爆発に寄与
しないばかりか、プラグ電棒を侵食させるため有害であ
ると主張してきた。
Many researchers, such as Murray and Bogle, who published the paper ``Flame ignition and propagation in dilute methane-air mixtures through three phases of ignition,'' It has been argued that the arc phase and glow phase spread in the dielectric breakdown phase, and that the arc phase and glow phase not only do not contribute to the explosion, but are harmful because they corrode the plug rod.

本発明の点火システムは、従来の点火コイルとは明らか
に異なる方法で作動る、パルス・トランス・システムを
採用している。各ス/モーク・プラグの外側の端にそわ
ぞれ点火パルス・トランスが装着されている。従来は、
多数のスパーク・プラグのそれぞれに対して1つのコイ
ルが高電圧を供給していた。フライ・パック型のトラン
ス(すなわち、コイル)を用いた従来の点火システムで
は、エネルギーはコイルの磁界として貯オられ、1次巻
線の電流を通して大きくなり、磁界がなくなると2次巻
線の電圧がゼロになる。
The ignition system of the present invention employs a pulse transformer system that operates in a distinctly different manner than conventional ignition coils. An ignition pulse transformer is attached to the outer end of each smoke/smoke plug. conventionally,
One coil provided high voltage to each of the many spark plugs. In traditional ignition systems using fly-pack type transformers (i.e., coils), energy is stored in the magnetic field of the coil, increases through the current in the primary winding, and increases the voltage in the secondary winding when the magnetic field is removed. becomes zero.

フライバック・トランス・コイルは何十年間も使われて
きたけれども、電気的には不十分である。これに対し、
本発明におけるパルス・トランスの主な利点は、2次回
路のインダクタンスが太いに減少しているので、スパー
ク・プラグf50μsというエリ短い時間で点火し、そ
れにより多点火(rnultiple  firing
 )  ’x可能にる、ことである。
Although flyback transformer coils have been used for decades, they are electrically inadequate. On the other hand,
The main advantage of the pulse transformer in the present invention is that the inductance of the secondary circuit is greatly reduced, so the spark plug ignites in a short time of 50 μs, thereby reducing multiple firings.
) 'x is possible.

サラニ、インピーダンスが低いので、部分的に汚れたス
パーク・プラグをも点火させ得る。パルス・トランスに
おいては、放電エネルギーは磁界として蓄えられるので
はない。
Due to its low impedance, it can ignite even partially dirty spark plugs. In a pulse transformer, discharge energy is not stored as a magnetic field.

パルス・トランスは単にクイックΦレスポンスのステッ
プアップ・トランスとして働き、1次巻線に送られた電
圧スパイクに応じて2次出力を与える。
The pulse transformer simply acts as a quick Φ response step-up transformer, providing a secondary output in response to voltage spikes delivered to the primary winding.

本発明の実施例では、スパーク放電の発生とタイミング
を検出る、手段として、およびアーク相とグロー相の放
電。
Embodiments of the invention include detecting the occurrence and timing of spark discharges, as well as arc phase and glow phase discharges.

時間を最小にる、ようにパルス・トランスを制御る、た
めの手段として、点火システム内の絶縁破壊電流を検知
る、フェライト・トロイダル検出器を使用している、次
式のパッシェンの法則が、放電点での絶縁破壊電圧vb
と、シリンダー内の圧力P、温度Tとの間の関係を規定
している(kは定数)。
Using a ferrite toroidal detector to detect the breakdown current in the ignition system as a means to control the pulse transformer so as to minimize the time, Paschen's law: Dielectric breakdown voltage vb at discharge point
, the pressure P in the cylinder, and the temperature T (k is a constant).

vb = k− j すでに説明したように、自動点火プロセスは上死点の後
(5゜〜20°のシャフト角度)Kおこる異常に高い圧
力と温度の揺らぎによって分かる。自動点火を検出る、
手段と29− して、本発明の点火システムはエンジン作動サイクルの
間、スパーク・プラグ間に[ホーパー士電圧と呼ばれる
予め定められた電圧をかけて、自動点火の圧力と温度の
変動を起こしやすくる、。自動点火の間、シリンダー内
の圧力と温度はパッシェンの法則に従う絶縁破壊電圧(
これは瞬間的に、正常な点火に対る、絶縁破壊電圧より
も小さな値)に関係る、ので、その時間の放電は自動点
火条件の間だけおこり、正常点火条件の間にはおこらな
い。
vb = k- j As already explained, the autoignition process is evident by the abnormally high pressure and temperature fluctuations that occur K after top dead center (shaft angles between 5° and 20°). detect automatic ignition,
Means 29- The ignition system of the present invention applies a predetermined voltage (referred to as the operator voltage) across the spark plug during the engine operating cycle, subject to automatic ignition pressure and temperature fluctuations. Ru,. During automatic ignition, the pressure and temperature inside the cylinder are reduced by the breakdown voltage (according to Paschen's law)
This is instantaneous (for normal ignition, less than the breakdown voltage), so the discharge at that time only occurs during auto-ignition conditions and not during normal ignition conditions.

本発明によるセンサーは、上記トロイダル検出器を有し
、絶縁破壊電流を検知る、ので、放電の発生を信号で出
力る、。この信号は自動点火が止むまで、すべての又は
個々のシリンダーに対し、点火タイミングを段階的に遅
らせるために使われる。もう一つのルーチンでは、点火
タイミングを早めて再び自動点火をおこさせ、この自動
点火は再び修正される。こうして、自動点火のスレッシ
ョールド(始ま30− リ)において、点火タイミングの「揺れ」をおこす。し
たがって、上死点の後の所定の作動ウィンドーにおいて
スパーク・プラグを活性化る、ことにより、スパーク・
プラグは自動点火検出器として働き、従来の圧電型ノッ
キング・センサーよりもはるかに感度よく検出できる。
The sensor according to the present invention has the above-mentioned toroidal detector and detects dielectric breakdown current, so it outputs a signal indicating the occurrence of discharge. This signal is used to progressively retard the ignition timing for all or individual cylinders until autoignition ceases. In another routine, the autoignition is again modified by advancing the ignition timing to cause autoignition to occur again. In this way, a "fluctuation" of ignition timing occurs at the automatic ignition threshold (starting 30-seconds). Therefore, by activating the spark plug in a predetermined operating window after top dead center, the spark
The plug acts as an automatic ignition detector and is much more sensitive than traditional piezoelectric knock sensors.

上記プラグの活性化は、爆発プロセヌに富力る、ためで
はなく、ただ自動点火を検出る、ためのものである。本
発明のパルス・トランスを使うと、ホーバー電圧を望ま
しい値に調整る、ことができる。これは、従来のフライ
バック・トランス・コイルを用いたのでは、困難なこと
である。
Activation of the above plug is not to increase the explosive prosen, but only to detect automatic ignition. Using the pulse transformer of the present invention, it is possible to adjust the hover voltage to a desired value. This is difficult to achieve using conventional flyback transformer coils.

ある内燃機関にとって各シリンダーの圧力・温度特性が
それぞれ異なるので、各シリンダーをある環境下で校正
る、ことが望ましい。そうしないと、ある一定のホーバ
ー電圧を自動点火センサーとして用いたとき、自動点火
を誤って指示る、ことがあるかも知れないからだ。上死
点の後、シリンダー作動サイクルの1区分の間、圧力と
温度の変動の前に、スパーク・プラグが一連の電圧を通
じて活性化されるところで、校正が行われる。
Since each cylinder in an internal combustion engine has different pressure and temperature characteristics, it is desirable to calibrate each cylinder under a certain environment. Otherwise, when a certain hover voltage is used as an auto-ignition sensor, it may incorrectly indicate auto-ignition. Calibration occurs after top dead center, during one segment of the cylinder operating cycle, and before pressure and temperature fluctuations, where the spark plug is activated through a series of voltages.

この校正の間に絶縁破壊がおこる電圧は、そのシリンダ
ーのホーバー電圧を調整る、ために使われる。それゆえ
、本発明によれば、全部で3つのスパーク・プラグ活性
化時間が1回のピストン・ストローク・サイクル内にお
こる。
The voltage at which breakdown occurs during this calibration is used to adjust the hover voltage for that cylinder. Therefore, according to the invention, a total of three spark plug activation times occur within one piston stroke cycle.

すなわち、スパークをおこさせるための第1放電、次の
第2校正放電、および自動点火を検出る、ための第3放
電である。
That is, a first discharge for generating a spark, a second calibration discharge, and a third discharge for detecting automatic ignition.

スパーク・プラグが放電る、とすぐ、電離気体の小さな
球である「核」が形成されるーシリンダー内の流体が攪
乱しているので、この「核」はプラグ・ギャップの初め
にいた場所から動く。空気対燃料の混合化が十分高いと
、核は外熱反応を誘導して急激に大きくなり、球状の前
掛となる。
As soon as the spark plug discharges, a "nucleus", a small ball of ionized gas, forms - because the fluid in the cylinder is disturbed, this "nucleus" moves from where it was at the beginning of the plug gap. . When the air-to-fuel mixing is high enough, the core induces an ectothermic reaction and rapidly grows into a spherical apron.

一方、逆に混合比が極端に似いと、高温の核が周囲の流
体によって冷やされて小さくなり、プラグから動いたと
きに消えてし1うので、シリンダー内の混合物から有効
なエネルギーを引き出せないっ 内熱・外熱反応が起こり始めるときの空気対燃料の混合
比を、エンジンのリーン・バーン・リミット(希薄燃焼
限界)という。本発明者は、マイクロセカンド(10−
6秒)オーダーという短い時間にスパーク・プラグが多
数回放電をおこすなら、上記リーン・バーン・リミット
が向上して、より燃料の希薄な混合物を使えることを見
いだした。プラグでパルスヲ虐速に燃やすことにより、
一連の核が発生し、どんどん吹かれて動いていく。各核
は互いに密接しているので、片開の流体からの冷やしは
最小化される。したがって、一連の核はシリンダー内で
長い間係たれるので、より希薄な燃料の混合物でも燃幣
できる。パルス・トラン7、を33− 用いると、このような速い多重燃焼が可能になる。これ
は、従来のフライバック・トランス・コイルを用いたの
では、その2次巻線の大きなインダクタンスのために、
不可能である。
On the other hand, if the mixing ratios are too similar, the hot core will be cooled by the surrounding fluid, become smaller, and disappear when it moves out of the plug, making it impossible to extract useful energy from the mixture in the cylinder. The air-to-fuel mixture ratio at which internal and external heat reactions begin to occur is called the engine's lean burn limit. The inventor has discovered that microseconds (10-
It has been found that if the spark plug discharges multiple times over a short period of time (on the order of 6 seconds), the lean burn limit can be improved and a leaner fuel mixture can be used. By burning the pulse rapidly with the plug,
A series of nuclei are generated and are blown away one after another. Since each core is in close contact with each other, cooling from the open fluid is minimized. Therefore, a series of kernels remains in the cylinder for a longer period of time so that even leaner fuel mixtures can be burned. Using a pulse transformer 7, 33- enables such fast multiple combustion. This is due to the large inductance of the secondary winding when using a conventional flyback transformer coil.
It's impossible.

本発明によれば、プラグの速い多重点火は絶縁破壊電流
を検出る、ことにより、達成される。この信号は、放電
サイクルを短縮して次の点火サイクルを始めさせ、短時
間に多重放電をおこさせるために使われる。
According to the invention, fast multiple firing of the plug is achieved by detecting the breakdown current. This signal is used to shorten the discharge cycle and initiate the next ignition cycle, causing multiple discharges in a short period of time.

また、本発明によれば、パルス・トランスの大きさと重
さは、構造効率およびパッケージ効率上、最小にされる
Also, according to the present invention, the size and weight of the pulse transformer are minimized for structural and packaging efficiency.

本来、パルス・トランスを使うと大きさと重さが最小に
なる。このことは、重要なことである。というのは、エ
ンジンと車両の振動のためにプラグ上に装着されている
カンチレバーにパルス番トランスの重さが影響る、スパ
ーク・プラグの端に、/パルス・トランスが置かれてい
るからだ。、c34− ルス・トランスの大きさが小さいと、さらに、エンジン
−パッケージの制約をゆるめるという利点がある。この
タイプのパルス・トランスの大きさと重さは、熱要件に
よって大いに影響を受ける。本発明によれば、絶縁破壊
電流の検出は、ス、C46)スパーク・プラグ・コイル
への1次電流の流れを切り詰める手段として用いられる
ので、デューティ・サイクルを減らすことになる。放電
の絶縁破壊相が燃焼開始において有用な働きをる、ので
、次のアーク相とグロー相は燃焼に悪影響を与えること
なく短縮される。本発明者は、1チオーダーのチューテ
ィ・サイクルが上記のように作動る、点火システムを用
いて可能であると考えている。このように低いデューテ
ィ・サイクルには、パルス・トランスの大きさと重さを
最小にる、ので、エンジンの構造効率とパッケージ効率
を改善る、。
Essentially, using a pulse transformer minimizes size and weight. This is important. This is because the pulse transformer is placed at the end of the spark plug where the weight of the pulse transformer affects the cantilever mounted on the plug due to engine and vehicle vibrations. , c34- The small size of the russ transformer also has the advantage of easing engine-package constraints. The size and weight of this type of pulse transformer is greatly influenced by thermal requirements. According to the present invention, detection of breakdown current is used as a means to truncate the primary current flow to the spark plug coil, thus reducing the duty cycle. Since the breakdown phase of the discharge plays a useful role in the initiation of combustion, the subsequent arc and glow phases are shortened without adversely affecting combustion. The inventor believes that Teutie cycles on the order of one order of magnitude are possible with an ignition system operating as described above. This lower duty cycle minimizes the size and weight of the pulse transformer, thus improving the engine's structural and packaging efficiency.

以下、図によって本発明をより具体的に説明る、。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図は内燃機関のスパーク・プラグの電圧特性を示し
ているっ電圧は実線10で示すように放電が起こる時才
で十昇し続け、放電後は急に小さな値に下がり、アーク
相とグロー相に移る。破線12は放電のないときの電極
間電圧である。
Figure 1 shows the voltage characteristics of a spark plug in an internal combustion engine.The voltage, as shown by the solid line 10, continues to rise at the time of discharge, and after discharge, it suddenly drops to a small value, and the voltage is in the arc phase. Move to glow phase. A broken line 12 is the voltage between the electrodes when there is no discharge.

第2図は電流特性を示している。14は絶縁破壊電流で
あり、ナノセカンド・オーダーという短い時間に生じる
Figure 2 shows the current characteristics. 14 is a dielectric breakdown current, which occurs in a short time on the order of nanoseconds.

前に記したように、本発明による点火システムは、この
絶縁破壊電流14の検出を、燃焼の検出とタイミング制
御のために用いる。
As previously noted, the ignition system according to the present invention uses detection of this breakdown current 14 for combustion detection and timing control.

第3図はクランクシャフト位置に対る、シリンダー圧力
の関係を示している。実線16は正常燃焼プロセス時の
圧力である。シリンダー圧力16は上昇し続け、上死点
の直後にピークに達した後、シリンダー容積の増加につ
れて低下る、。破線18は自動点火時のシリンダー圧力
の揺らぎである。これは通常、上死点の後、5゜〜20
°の角度の位置でおこる。この揺らぎはシリンダー内で
反射される爆発によってひきおこされる。自動点火の間
、揺らぎによシリンダー圧力18が瞬間的に正常燃焼時
の圧力16よりも低くなる。これは本発明では、絶縁破
壊電圧の瞬時低下として検出される。
FIG. 3 shows the relationship of cylinder pressure to crankshaft position. The solid line 16 is the pressure during the normal combustion process. The cylinder pressure 16 continues to rise, reaching a peak just after top dead center, and then decreasing as the cylinder volume increases. A broken line 18 represents fluctuations in cylinder pressure during automatic ignition. This is usually 5° to 20° after top dead center.
Occurs at an angle of °. This fluctuation is caused by the explosion reflected within the cylinder. During automatic ignition, the cylinder pressure 18 momentarily becomes lower than the pressure 16 during normal combustion due to fluctuations. In the present invention, this is detected as an instantaneous drop in dielectric breakdown voltage.

第3図は、また、本発明による3つのスフ長46)スパ
ーク・プラグ活性化時期を示している。1モルスミ圧2
0は上死点の前にかけられて、燃焼プロセスを始める。
FIG. 3 also shows three spout lengths 46) spark plug activation timing according to the present invention. 1 morsumi pressure 2
0 is applied before top dead center to begin the combustion process.

パルス電圧22は上死点で、あるいは上死点のすぐ後で
、自動点火検出システムを校正る、手段として供給され
る。パルス電圧22は放電がおこる時まで上昇し、放電
時には低下る、鋸歯波形をしている。したがって、パル
ス電圧22のトータル・7モルノ幅はパッシェンの法則
に従うシリンダー圧力に対応している。パルス電圧22
の絶縁破壊電圧は、各シリンダー間37− の変動を許しながら、自動点火を正確に検出る、ために
、システムの校正に用いられる。この校正は、自動点火
の影響が絶縁破壊電圧に覗れる前になされる。
Pulsed voltage 22 is provided at or just after top dead center as a means of calibrating the automatic ignition detection system. The pulse voltage 22 has a sawtooth waveform that increases until a discharge occurs and decreases at the time of discharge. Therefore, the total 7 molar width of the pulse voltage 22 corresponds to the cylinder pressure according to Paschen's law. Pulse voltage 22
The breakdown voltage of 37- is used to calibrate the system to accurately detect auto-ignition while allowing for variation of 37- from each cylinder. This calibration is done before the effects of auto-ignition are visible on the breakdown voltage.

パルス24は、シリンダー圧力が正常燃焼時の圧力より
も下がシ、シリンダー内温度が上がったときに放電をお
こさせるように調整されたホーバー電圧をプラグ電極に
印加して、自動点火を検出る、。
Pulse 24 detects automatic ignition by applying a hover voltage adjusted to the plug electrode to cause discharge when the cylinder pressure is lower than the pressure during normal combustion and the temperature inside the cylinder rises. ,.

第4図は本発明の点火システム30のブロック回路図で
おる。点火システム3(1:、入力信号をエンジン・タ
イミング・トランスジューサー34、エンジン・タイミ
ング−コントローラー36および車両酸素センサー・モ
ジュール38から受けるオンボード点火コントローラー
・マイクロプロセッサ−32を有している。直流電源4
0は車両バッテリー42から電力を供給されて、システ
ムの各素子に電力を与える。マイクロプロセッサ−32
は、ドライ、<−4638− によって駆動されるスパーク・プラグ上に装着された/
くバス・トランス44に、出力信号を送る。
FIG. 4 is a block diagram of the ignition system 30 of the present invention. Ignition system 3 (1) includes an onboard ignition controller microprocessor 32 that receives input signals from an engine timing transducer 34, an engine timing controller 36, and a vehicle oxygen sensor module 38. 4
0 is powered by the vehicle battery 42 to power each element of the system. Microprocessor-32
is mounted on a spark plug driven by a dry, <-4638-
The output signal is sent to the bus transformer 44.

エンジン−タイミング・トランスジューサー34に、ク
ランクシャフト位置を出力る、ために、クランクシャフ
ト又はカムシャフトの位置を検出る、磁気センサー又は
光学センサーからのノミバス信号を与える。この信号は
点火タイミングや回転数測定のために使われる。
Engine-timing transducer 34 is provided with a Nomibus signal from a magnetic or optical sensor that detects the position of the crankshaft or camshaft to output crankshaft position. This signal is used for ignition timing and engine speed measurements.

エンジン・タイミング・コントローラー3fljマイク
ロプロセツサ−32によって動かされ、タイミング・ト
ランスジューサー34から信号を受けて、冷却水温度や
スロットル位置、周囲の空気温度、マニホールド圧力、
負荷検出などのパラメーターの入力なして、好ましい点
火タイミングを図る。捷だ、自動点火を示す信号をマイ
クロプロセッサ−32から受ける。すでに説明したよう
に、タイミング・コントローラー36は自動点火が検出
されるまで、タイミングを遅くした後、再び早めること
により、エンジンを自動点火の開始の状態に保つ。こう
して、点火システムを、どんな時にも存在る、パラメー
ターを用いる特定のエンジンに対し7て、自動点火の開
始の状態にさせる。
The engine timing controller 3flj is operated by the microprocessor 32 and receives signals from the timing transducer 34 to control coolant temperature, throttle position, ambient air temperature, manifold pressure,
Aim for preferred ignition timing without inputting parameters such as load detection. A signal indicating automatic ignition is received from microprocessor 32. As previously discussed, the timing controller 36 maintains the engine at the onset of auto-ignition by retarding and then re-advancing the timing until auto-ignition is detected. This puts the ignition system into a state of automatic ignition initiation for the particular engine using the parameters that are present at any given time.

車両酸素センサー・モジュール38はエンジンの排気ガ
ス中の酸素を検出して、空気対燃料比をマイクロプロセ
ッサ−32に入力る、。酸素センサーは、通常、エンジ
ンの排気マニホールド内に装着されたジルコニウム・ダ
イオードである。センサー・モジュール38からの信号
は、燃料注入システムを制御る、ために使われる。
Vehicle oxygen sensor module 38 detects oxygen in the engine exhaust gas and inputs the air-to-fuel ratio to microprocessor-32. The oxygen sensor is typically a zirconium diode mounted within the engine's exhaust manifold. Signals from sensor module 38 are used to control the fuel injection system.

マイクロプロセッサ−32は上記信号を受け、ドライバ
ー46とノミバス・トランス44全通してスパーク・プ
ラグを駆動る、。第5図において1.eバス・トランス
44とドライバー46が、詳細に示されている。第5図
は、4気筒エンジンに対る、もので、一連の4つのパル
ス・トランス44とドライバー46を示している。これ
らのうちの1つは、48で示されて破線で囲まれている
。他の3つも、これと同じ構成である。ドライバー46
は電源40から200Vの直流信号を受けるので、パル
ス・トランス44とは物理的に離されておかれている。
Microprocessor 32 receives the signals and drives the spark plug through driver 46 and Nomibus transformer 44. In Figure 5, 1. The e-bus transformer 44 and driver 46 are shown in detail. FIG. 5 shows a series of four pulse transformers 44 and drivers 46 for a four cylinder engine. One of these is indicated at 48 and surrounded by a dashed line. The other three have the same configuration. driver 46
Since it receives a 200V DC signal from the power supply 40, it is physically separated from the pulse transformer 44.

ドライバー46は、プラス・バス50とアース・バス5
2に沿って直流200vの電圧を印加される。マイクロ
プロセッサ−32からの点火信号は、各シリンダーに対
る、ライン56.58.60.62に沿って、コネクタ
54を通じて送られる。ライン62は、ドライバーとパ
ルス・トランスの結合回路48に対る、ものである。ラ
イン59は電源40の共通低圧ラインである。
Driver 46 connects positive bus 50 and ground bus 5
A voltage of 200 V DC is applied along the line 2. The ignition signal from microprocessor 32 is sent through connector 54 along lines 56, 58, 60, 62 to each cylinder. Line 62 is to the driver and pulse transformer combination circuit 48. Line 59 is a common low voltage line for power supply 40.

点火信号がVMO8型のスイッチング・トランジスター
64に、静電シールドなしたインターフェース・トラン
ス66を通して送られる。ダイオード68と70は回路
保護用に、またダイオード72はフランジ用に使われて
いる。
The ignition signal is sent to a switching transistor 64 of the VMO8 type through an interface transformer 66 without electrostatic shielding. Diodes 68 and 70 are used for circuit protection and diode 72 is used for the flange.

41− 点火信号がライン56に沿って送られると、高電圧ス、
4イクがライン74に沿ってパルス・トランス44に送
られ、ライン78を辿ってアースされているノミバス・
トランスの1次巻線76を通して、電圧が印加される。
41- When the ignition signal is sent along line 56, the high voltage
4 is sent along line 74 to the pulse transformer 44 and followed along line 78 to the grounded Nomibus
A voltage is applied through the primary winding 76 of the transformer.

1次巻線76を流れる電流(は、2次巻線80を通して
高電圧のパルスを含んでいる。2次巻線80に誘起され
た電圧は、ス、446)スパーク・プラグ・ギャップ8
2間に印加される。
The current flowing through the primary winding 76 (contains a pulse of high voltage through the secondary winding 80. The voltage induced in the secondary winding 80 is 446) across the spark plug gap 8.
It is applied between the two.

本発明によれば、絶縁破壊電流を検出る、素子が設けら
れている。この電流は非常に短い時間だけ流れるので、
アー284への戻シ路の高いインピーダンスが、その電
流の検出を困難にしているっそのため、別の戻り路とし
て、スパーク・プラグの底に電気的に接続され、アース
・ライン88に接続されたスパーク・プラグ・シールド
86が設けられている。ライン88上の信号はフェライ
ト・ビーズ90を通ってアース・バス52を通る。この
高周波大電流信号42 により、ループ92内に雷、圧が誘起される。ループ9
2の出力は約50Vで、10−9秒のパルスである。全
波整流ブリツ:594がこの誘起電圧を整流して、ライ
ン96.98とコネクター54を通してマイクロプロセ
ッサ−32に送られる。
According to the invention, an element is provided for detecting dielectric breakdown current. This current only flows for a very short time, so
Because the high impedance of the return path to ground line 88 makes it difficult to detect that current, an alternate return path is provided that is electrically connected to the bottom of the spark plug and connected to ground line 88. A spark plug shield 86 is provided. The signal on line 88 passes through ferrite bead 90 to ground bus 52. This high frequency large current signal 42 induces lightning and pressure within the loop 92. loop 9
The output of 2 is approximately 50V and is a 10-9 second pulse. A full wave rectifier 594 rectifies this induced voltage and sends it to the microprocessor 32 through line 96.98 and connector 54.

第6図はスパーク・プラグ102に装着された。4ルス
・トランス44の断面図である。/パルス・トランス4
4は1次巻線76と2次巻線80、およびコネクター1
06 (第5図)と電気的に接続る、ための端子104
を有している。
In FIG. 6, the spark plug 102 is installed. 4 is a cross-sectional view of a 4-rus transformer 44. FIG. /pulse transformer 4
4 is the primary winding 76, the secondary winding 80, and the connector 1
Terminal 104 for electrical connection with 06 (Fig. 5)
have.

端子ポスト108はスパーク・プラグ102のポスト1
10に接続され、トランス・ポスト105に接続されて
いる。
Terminal post 108 is post 1 of spark plug 102
10 and the transformer post 105.

ポスト108の底にはプラグ・ポスト110と結合る、
ための握りソケット107がある。ゴ゛ム拳ブーツ11
2がスパーク・プラグ102の外側セラミック面と結合
して、7ミルス・トランス44を支持しているっプラス
チック・ボデー109がパルス・トランス44を装着・
支持している。
The bottom of post 108 mates with plug post 110;
There is a grip socket 107 for this purpose. Gorm fist boots 11
2 is coupled to the outer ceramic surface of spark plug 102 and supports 7 mils transformer 44.Plastic body 109 is fitted with pulse transformer 44.
I support it.

シールド86がパルス・トランス44を囲ミ、ソの一端
がスパーク・プラグ102を保持る、ための脚114に
なっている。
A shield 86 surrounds the pulse transformer 44, and one end of the shield serves as a leg 114 for holding the spark plug 102.

第7図と第8図は、4つのシリンダーの1つに対る、点
火動作のさまざまな位相での、マイクロプロセッサ−3
2からの出力制御信号を示している。第7図は、上死点
の前でシリンダー内の空気・燃料混合物の点火を始める
ために発生された一連のパルス列を示している。方形波
パルス116はライン56〜62の1つに沿って、マイ
クロプロセッサ−32から出力された制御信号を表して
いる。この信号はパルス・トランス44(41次・2次
電圧を時間に対して上昇させて、鋸歯状波パルス118
のようにる、。パルス118は、スパーク・プラグ・ギ
ャップでの電圧を表している。パルス118である2次
電圧は、放電点まで上昇し、放電後、アーク相とグロー
相に移ると低下る、。パルス116の波形は、マイクロ
プロセッサ−32により、パルス幅120とパルス周期
122の大きさを調整されて決まる。
Figures 7 and 8 show the microprocessor-3 at various phases of ignition operation for one of the four cylinders.
The output control signal from 2 is shown. FIG. 7 shows a series of pulse trains generated to initiate ignition of the air/fuel mixture in the cylinder before top dead center. Square wave pulse 116 represents the control signal output from microprocessor 32 along one of lines 56-62. This signal is generated by increasing the pulse transformer 44 (41st order/secondary voltage with respect to time) to generate a sawtooth wave pulse 118.
Like,. Pulse 118 represents the voltage at the spark plug gap. The secondary voltage, which is the pulse 118, increases to the point of discharge, and after discharge, decreases as it moves to the arc phase and glow phase. The waveform of pulse 116 is determined by microprocessor 32 by adjusting the pulse width 120 and pulse period 122 magnitude.

パルス・トランス44の代表的実験例によれば、1次電
流が流れる時間は6μsよりも短い。絶縁破壊がおこる
と、フェライト・ビーズ90全通してループ92によっ
て検出され、スイッチング・トランジスター64によっ
て1次電流が切られる。その後、1次電流はクランプ・
ダイオード72を通して流れ、60μsまで流れ続ける
。ループ92からの出力を用いると、点火インタバルを
40〜60μsに短く保てる。この早いレスポンスによ
したとえば7パルスのような多重点火ができる。前述し
たように、このような多重点火により、よシ希薄な混合
比の燃料を使うことができる。発明者は、1つのエンジ
ンに対して、パルス族45 期が100μs以下であれば温合比をより希薄にできる
ことを児いだした。
According to a typical experimental example of the pulse transformer 44, the time during which the primary current flows is shorter than 6 μs. When a breakdown occurs, it is detected by loop 92 across ferrite bead 90 and switching transistor 64 turns off the primary current. Then the primary current is clamped
It flows through diode 72 and continues to flow for up to 60 μs. Using the output from loop 92, the ignition interval can be kept short at 40-60 μs. This quick response allows for multiple ignitions, such as 7 pulses. As mentioned above, such multiple ignitions allow the use of more lean fuel mixtures. The inventor has discovered that for one engine, if the pulse group 45 period is 100 μs or less, the heating ratio can be made leaner.

制御信号116のパルス幅をモニターる、ことにより、
絶縁破壊電圧の測定がなされる。汚れたプラグや前点火
では、低い絶縁破壊電圧となるが、逆に開回路では極め
て高い絶縁破壊電圧となる。それゆえ、第3図のパルス
20の絶縁破壊電圧を測定る、ことにより、上記異常な
点火条件を検出できる。
By monitoring the pulse width of the control signal 116,
A measurement of breakdown voltage is made. A dirty plug or pre-ignition will result in a low breakdown voltage, whereas an open circuit will result in a very high breakdown voltage. Therefore, by measuring the breakdown voltage of pulse 20 in FIG. 3, the abnormal ignition condition can be detected.

スパーク・プラグ活性化の次の相において、クランクシ
ャフトが上死点から約5°すぎた後の位置で、信号が、
Jルス・トランス44に送られる。サイクルのこの点で
、自動点火はもともと存在せず、この信号は自動点火が
発生る、前にシリンダー圧力を検知る、ために与えられ
る。第8図はマイクロプロセッサ−32からの信号と、
その信号がスパーク・プラグ・ギャップ間に与える電圧
を示している点46 で、第7図と似ている。方形波パルス124が質問信号
として/ミルク22を生ずる。高周波電流がフェライト
・ビーズ90で検出されるまで制御信号124は送られ
た稜、消える。鋸歯状波/パルス22の上昇カーブ特性
により、方形波パルス124の持続時IvIは絶縁破壊
電圧の関数である。
During the next phase of spark plug activation, after the crankshaft is approximately 5° past top dead center, the signal is
Sent to J Luz Trans 44. At this point in the cycle, autoignition is not inherently present and this signal is provided to sense cylinder pressure before autoignition occurs. FIG. 8 shows the signals from the microprocessor-32,
It is similar to FIG. 7 in that the signal indicates the voltage applied across the spark plug gap at 46. A square wave pulse 124 produces /milk 22 as an interrogation signal. The control signal 124 disappears until the high frequency current is detected at the ferrite bead 90. Due to the rising curve nature of the sawtooth/pulse 22, the duration IvI of the square wave pulse 124 is a function of breakdown voltage.

すなわち、パルス124の先端と絶縁破壊の発生との間
の位相差は、絶縁破壊電圧とシリンダー条件に関係る、
。シリンダー圧力が平均値よりも高いと(又はシリンダ
ー温度が平均値よりも低いと)、放電が起こる前に、パ
ルス22は破線128で示すようにより高い電圧値まで
上昇しなければならない。逆に、シリンダー圧力が平均
値よりも低いか、シリンダー温度が平均値よりも高いと
、パルス22゜124のパルス幅が短くなることによっ
て検出される。
That is, the phase difference between the tip of pulse 124 and the onset of breakdown is related to breakdown voltage and cylinder conditions:
. If the cylinder pressure is higher than the average value (or if the cylinder temperature is lower than the average value), the pulse 22 must rise to a higher voltage value, as shown by dashed line 128, before discharge occurs. Conversely, if the cylinder pressure is lower than the average value or if the cylinder temperature is higher than the average value, this will be detected by a shortening of the pulse width of the pulses 22° 124.

最後の相である「ホーバー」相では、一連の方形波制御
信号130がマイクロプロセッサ−32から出力され、
対応る、鋸歯状波パルス列24を発生る、。前述したよ
うに、このホーバー電圧は自動点火の検出のために用い
られる。
In the last phase, the "hover" phase, a series of square wave control signals 130 are output from the microprocessor 32;
A corresponding sawtooth pulse train 24 is generated. As mentioned above, this hover voltage is used for automatic ignition detection.

自動点火なしにシリンダー圧力が正常であれば、プラグ
・ギャップにかかる最大ホーバー電圧は放電をおこすに
は十分テナイつじかし、自動点火がおこると、シリンダ
ー内の圧力と温度の急速な揺らぎは絶縁破壊電圧を瞬間
的に低下させるので、放電がおこり、それがフェライト
・ビーズ90で検出される。この放電は、次にスパーク
・タイミングを遅らせるのに使われる。
If the cylinder pressure is normal without autoignition, the maximum hover voltage across the plug gap is sufficient to cause a discharge, and when autoignition occurs, rapid fluctuations in pressure and temperature within the cylinder are isolated. Since the breakdown voltage is momentarily reduced, a discharge occurs, which is detected by the ferrite bead 90. This discharge is then used to retard spark timing.

前述したように、質問/パルス22はパルス24の適当
なホーバー電圧値を校正る、のに使われる。それゆえ、
シリンダーが平均よりも高い圧力下で正常に作動る、と
、ホーバー電圧の最大値は増加して、自動点火によって
生じた圧力の揺らぎを検出できるようにさせる。逆に、
正常圧力が平均よシも低ければ、ホーバー電圧24は低
い値になり、正常な点火動作の間におこる偽の白点点火
指示を防ぐ。校正のために1.Aルス124とパルス】
30のパルス幅の比が使わわる。質問/パルスにおいて
絶縁破壊電圧が高いほど、*  /’  Wi圧24の
値が高い。第8図は、パルス126のようにパルス幅が
大きくなったとき、長くされた制御信号132がより高
いホーバー電圧134をもたらすことを示している。ホ
ーパー相の間、放電なしに正常な燃焼の間、プラグ・ギ
ャップ間の電圧はパルス列24のように、徐々に消えて
い匂 第9図uスギャニング・ルーチン138の70−チャー
トを示している。このルーチンで行われる変動を調整る
、ために、キー・パッド入力が与えられる。ブロック1
40でシリンダーが同期しているかどうかを決定る、の
で1点火命令がエンジン・タイミング・トランスジュー
サー34から適当に出力される。1だ、ブロック140
で、エンジ9− ンが作動しているかどうかも検出る、。ブロック142
と144でエンジンが止貰ったかどうかを決定し、エン
ジン回転数を測定る、。ブロック144の100 OR
PMという値は、質問・ホーバー信号が終わる低い回転
数の例示であり、この回転数では自動点火はおこらない
っホーバー校正ブロック146は、上死点の後で所定回
数、ホーバー電圧をかけるタイミングを決定し、ブロッ
ク148は上死点後35°の位置でホーバー電圧の印加
を終わらせる。
As previously discussed, interrogation/pulse 22 is used to calibrate the appropriate hover voltage value of pulse 24. therefore,
When the cylinder operates normally under higher than average pressure, the maximum value of the hover voltage increases, allowing pressure fluctuations caused by auto-ignition to be detected. vice versa,
If the normal pressure is below average, the hover voltage 24 will be at a low value to prevent false white ignition indications occurring during normal ignition operation. For proofreading 1. A Lus 124 and Pulse]
A pulse width ratio of 30 is used. The higher the breakdown voltage in the interrogation/pulse, the higher the value of */'Wi pressure 24. FIG. 8 shows that when the pulse width is increased, such as pulse 126, the lengthened control signal 132 results in a higher hover voltage 134. During the hopper phase, during normal combustion without discharge, the voltage across the plug gap gradually disappears like the pulse train 24 shown in FIG. Keypad inputs are provided to adjust for the variations made in this routine. block 1
At 40, it is determined whether the cylinders are synchronized so that a fire command is appropriately output from the engine timing transducer 34. 1, block 140
It also detects whether the engine is running. block 142
At step 144, it is determined whether the engine has stopped, and the engine speed is measured. 100 OR of block 144
The value PM is an example of a low rotational speed at which the interrogation/hover signal ends, and automatic ignition does not occur at this rotational speed. Then, block 148 ends the application of the hover voltage at a position 35 degrees after top dead center.

i10図i1:、マイクロプロセッサ−32内のパルス
・タイマーのパルス・スターと、遅延制御ルーチン15
0を示している。これけパルス幅120を決め、点火、
質問、ホーバー・サイクルの間、マイクロプロセッサ−
32からパルス・トランス44に送られた制御パルスの
ために1.(ルス周期122を決める遅延タイマーにス
タートさせる。
i10 Figure i1: Pulse star of pulse timer in microprocessor-32 and delay control routine 15
It shows 0. Decide on the Koreke pulse width of 120, ignite,
Q. During the hover cycle, the microprocessor
1 for control pulses sent from 32 to pulse transformer 44; (Starts a delay timer that determines the pulse period 122.

第11図はホーパー相のパルスの幅120と周期122
−5〇− を決定る、ためのパルス制御ルーチン154を示してい
る。
Figure 11 shows the width 120 and period 122 of the Hoper phase pulse.
A pulse control routine 154 for determining -50- is shown.

エンジン・タイミング・トランスジューサー34がらの
入力について1.cルス幅と遅延タイマーがそれぞれブ
ロック156.158のようにスタートされる。ブロッ
ク160は上死点後35°で校正し、第9図のブロック
148に入力される。
Regarding the input from the engine timing transducer 34: 1. The pulse width and delay timers are started as in blocks 156 and 158, respectively. Block 160 calibrates at 35 degrees after top dead center and is input to block 148 of FIG.

第12図はパルス幅ルーチン162を示し、ソフトウェ
ア制御下でスタートし、ソフトウェア又は外部高周波電
流信号によってストップる、。6ルス・タイマーを示し
ている。
FIG. 12 shows a pulse width routine 162 that is started under software control and stopped by software or an external high frequency current signal. 6 rus timer is shown.

このルーチンで、質問パルスのパルス幅はブロック16
4でホーバー・パルス幅を決めるために使わわる。
In this routine, the pulse width of the interrogation pulse is set to block 16.
4 is used to determine the hover pulse width.

第13図は虚火ホーバー相制御ルーチン172f示して
いるっこのルーチンは、そねぞれ虚火相をホーパー相に
関係した2つのブロック174,176を有している。
FIG. 13 shows a false flame hover phase control routine 172f, which includes two blocks 174 and 176, each relating the false flame phase to the hoover phase.

各ブロックに対し、パルス・タイマーと遅延タイマーが
適当なパルス幅とパルス周期を決めるためにスタートさ
れる。
For each block, a pulse timer and a delay timer are started to determine the appropriate pulse width and pulse period.

上記説明は本発明の好ましい実施例についてなされたが
、本発明はその範囲から逸朕る、ことなく変形る、こと
ができる。
Although the above description has been made of preferred embodiments of the invention, the invention can be modified without departing from its scope.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はス、446)スパーク・プラグでの放電電圧の
特性グラフ、第2図は絶縁破壊電流の特性グラフ、第3
図はクランクシャフト位置に対る、シリンダー圧力(上
図)とパルス電圧(下図)のグラフ、第4図は本発明の
点火システムのブロック回路図、第5図はパルス・トラ
ンスとドライバーの詳細な回路図、第6図は/パルス・
トランスの断面図、第7図は多重放電サイクルの制御信
号・2次電圧・高周波電流の各/ミルス列、第8図は制
御信号(上図)と2次電圧(下図)の、4ルス波形、お
よび第9〜13図は本発明の点火システムのマイクロプ
ロセッサ−で制御される各ルーチンのフローチャートで
ある。 30・・・点火システム: 32・・・マイクロプロセッサ−; 44・・・パルス・トランス; 46・・・ドライバー; 82・・・スパーク・プラグ・ギャップ;102・・・
スパーク・プラグ。
Figure 1 is a characteristic graph of discharge voltage in a spark plug, Figure 2 is a characteristic graph of dielectric breakdown current, and Figure 3 is a characteristic graph of discharge voltage in a spark plug.
The figure shows a graph of cylinder pressure (upper figure) and pulse voltage (lower figure) as a function of crankshaft position, Figure 4 is a block diagram of the ignition system of the present invention, and Figure 5 shows a detailed diagram of the pulse transformer and driver. Circuit diagram, Figure 6 shows /Pulse
Cross-sectional view of the transformer. Figure 7 shows the control signal, secondary voltage, and high-frequency current each/Mils sequence for multiple discharge cycles. Figure 8 shows the 4-Russ waveform of the control signal (upper diagram) and secondary voltage (lower diagram). , and FIGS. 9-13 are flowcharts of each routine controlled by the microprocessor of the ignition system of the present invention. 30... Ignition system: 32... Microprocessor; 44... Pulse transformer; 46... Driver; 82... Spark plug gap; 102...
Spark plug.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)スパーク・プラグに接続された1次巻線と2次巻
線を有するパルス・トランスと、該パルス・トランスの
1次巻線に電圧信号を与えて2次巻線に高電圧信号を誘
起するドライバーと、該ドライバーに制御信号を与えて
、2次巻線に電圧を発生させるコントローラーと、 スパーク・プラグ間の放電の発生を検知し、放電信号を
コントローラーに与えてコントローラーの作動を制御す
る放電検出部材と からなることを特徴とする内燃機関のための点火システ
ム。 (2)さらに、ピストンの位置を検知しタイミング信号
を与えるタイミング部材を有し、前記コントローラーが
、ピストンの上死点の後でシリンダー作動周期中にスパ
ーク・プラグ間に所定最大値のホーバー電圧を印加し、 該ホーバー電圧が、スパーク・プラグ間の放電がシリン
ダー内に自動点火があれば生ずるが、シリンダー内で正
常燃焼が行われれば生じないという値に印加され、前記
放電検出部材が自動点火の発生を指示する信号を与える
、ピストンの上死点の後でシリンダー内で圧力と温度の
揺らぎを生ずる、正常な燃焼ではない自動点火の存在を
検出する、請求項1記載の点火システム。 (3)前記シリンダー作動周期が上死点の後、5゜〜3
5゜の範囲である請求項2記載の点火システム。 (4)前記ホーバー電圧が、前記所定の最大値をもつ一
連のパルスからなる、請求項2記載の点火システム。 (5)前記放電検出部材が、スパーク・プラグ・ボデー
に電気的に接続されたシールドと、該シールドをアース
に電気的に接続する導体と、該導体内の電流を検知する
電流検出器とからなる、請求項2記載の点火システム。 (6)前記コントローラーが、さらに、自動点火がおこ
らないピストン作動サイクルの位置で、前記ホーバー電
圧の所定最大値を与えるために、スパーク・プラグのギ
ャップ間に質問パルスを供給し、 該質問パルスの電圧は放電がおこるまで時間とともに上
昇し、 該ホーバー電圧は質問パルスのパルス幅に対応して調整
される、請求項2記載の点火プラグ。 (7)前記質問パルスが上死点付近で与えられる、請求
項6記載の点火システム。 (8)前記コントローラーがさらに、自動点火を検知す
ると点火タイミングを遅らせ、その後で点火タイミング
を速めることにより、点火システムが自動点火の開始付
近で作動する、請求項2記載の点火システム。 (9)前記コントローラーが上死点の前でスパーク・プ
ラグの電極間に一連の放電をおこさせ、 パルス列の始まりが100μs以下の時間、離されるこ
とにより、スパーク・プラグの多重点火が、単一点火に
比べてより希薄な空気−燃料混合物を燃焼させ得る、エ
ンジンの燃料混合物の燃焼限界を改善した、請求項1記
載の点火システム。 (10)前記多重点火(放電)が約70μs間隔である
、請求項9記載の点火システム。(11)前記コントロ
ーラーが、前記放電検出部材によつて放電を検出すると
、制御信号をドライバーに送ることにより、パルス−ト
ランスのパルスのデューティ・サイクルを最小にする、
請求項1記載の点火システム。 (12)前記点火システムがシリンダー内の異常な状況
を検出して、絶縁破壊電圧を正常な値の範囲外で、プラ
グ間に放電させる、請求項1記載の点火システム。 (13)ピストン位置を検知し、タイミング信号を与え
るタイミング部材と、 ギャップを隔てた電極を有する、シリンダー内の点火ス
パーク・プラグと、 該スパーク・プラグのギャップ間に電圧を与える電源と
、 タイミング信号を受け、電源を制御して上死点の後でシ
リンダー作動周期中にスパーク・プラグ・ギャップ間に
所定最大値のホーバー電圧を印加し、該ホーバー電圧が
放電がシリンダー内で自動点火があれば生ずるが、正常
燃焼があれば生じない値に印加されるコントローラーと
、 該ホーバー電圧によつてスパーク・プラグ・ギャップ間
に放電が発生したことを検知し、自動点火の存在を指示
する信号を与える放電検出部材とからなる、上死点の後
でシリンダー内で圧力と温度の揺らぎを生ずる、正常な
燃焼でない自動点火の存在を検出することを特徴とする
、内燃機関のための点火システム。 (14)前記シリンダー作動周期が上死点の後、5゜〜
35゜の範囲にある、請求項13記載の点火システム。 (15)前記ホーバー電圧がそれぞれ所定の最大値を有
する一連のパルス列からなる、請求項13記載の点火シ
ステム。 (16)前記放電検出部材が、スパーク・プラグに接続
された1次巻線と2次巻線を有するパルス・トランスと
、電圧信号をパルス・トランスの1次巻線に与えるドラ
イバーと、放電開始時におこる短時間の大電流を検出す
る部材からなる、請求項13記載の点火システム。 (17)前記大電流検出部材が、スパーク・プラグ・ボ
デーに電気的に接続されたシールドと、該シールドをア
ースに電気的に接続する導体と、該導体内の電流を検知
する電流検出器とからなる、請求項16記載の点火シス
テム。 (18)前記コントローラーがさらに、自動点火がおこ
らないピストン作動サイクル位置で、スパーク・プラグ
間に質問パルスを、ホーバー電圧の所定最大値を与える
ために印加し、該質問パルスの電圧が放電がおこるまで
時間とともに上昇し、ホーバー電圧が質問パルスのパル
ス幅に対応して調整される、請求項13記載の点火シス
テム。 (19)前記質問パルスが上死点で印加される、請求項
18記載の点火システム。 (20)前記コントローラーがさらに、自動点火を検知
すると点火タイミングを遅らせ、その後で点火タイミン
グを早めることにより、点火システムが自動点火の開始
付近で作動する、請求項13記載の点火システム。 (21)ピストン位置を検知し、タイミング信号を与え
るタイミング部材と、 エア・ギャップを隔てて電極をシリンダー内に有する点
火スパーク・プラグと、 スパーク・プラグに直接装着され、1次巻線と2次巻線
を有し、2次巻線がスパーク・プラグの電極に接続され
たパルス・トランスと、 制御信号に応じてパルス・トランスの1次巻線に電圧パ
ルスを送り、スパーク・プラグの電極に高電圧信号を与
えるドライバーと、 スパーク・プラグ電極の1つとアースとの間に接続され
たアース戻り導体と、該導体内の電流を検知する電流検
出器とを有し、スパーク・プラグ・ギャップ間のアーク
の初めにおこる短時間の大電流を検知する放電検出器と
、 タイミング信号を受けてドライバーに制御信号を与え、
上死点の後でシリンダー作動周期中に、スパーク・プラ
グ・ギャップ間に所定最大値のホーバー電圧を印加し、
該ホーバー電圧最大値は、放電が自動点火がシリンダー
内にあれば生ずるが、正常燃焼であれば生じないように
定められ、前記放電検出器の出力信号に応じて点火タイ
ミングを調整するコントローラーとからなることを特徴
とする 上死点の後でシリンダー内で圧力と温度の揺らぎを生ず
る、正常な燃焼ではない自動点火の存在を検出する、内
燃機関のための点火システム。 (22)前記シリンダー作動周期が、上死点の後、5゜
〜35゜の範囲にある、請求項21記載の点火システム
。 (23)前記ホーバー電圧が各所定の最大値を有する一
連のパルス列からなる、請求項21記載の点火システム
。 (24)前記コントローラーがさらに、自動点火がおこ
らないピストン作動サイクル位置で、ホーバー電圧の所
定最大値を与えるために、スパーク・プラグ間に質問パ
ルスを印加し、該質問パルスの電圧が放電がおこるまで
時間とともに増加し、ホーバー電圧が質問パルスのパル
ス幅に対応して調整されている、請求項21記載の点火
プラグ。 (25)前記質問パルスが上死点付近で印加される、請
求項24記載の点火システム。 (26)前記コントローラーがさらに、自動点火を検知
すれば点火タイミングを遅らせ、自動点火を検知しなけ
れば点火タイミングを早めることにより、自動点火の開
始付近で作動する、請求項21記載の点火システム。 (27)ピストン位置を検出し、タイミング信号を与え
るタイミング部材と、 エア・ギャップを隔ててシリンダー内に電極を有する点
火スパーク・プラグと、 スパーク・プラグに直接装着され、1次巻線と2次巻線
を有し、2次巻線がスパーク・プラグの電極に接続され
ているパルス・トランスと、 制御信号に応じてパルス・トランス1次巻線にパルス電
圧を送つて、スパーク・プラグ電極に高電圧信号を与え
るドライバーと、 スパーク・プラグ電極とアースとの間に接続されたアー
ス戻り導体と、該導体内の電流を検知する電流検出器と
を有し、スパーク・プラグ・ギャップ間のアークの初め
に、短時間だけ流れる大電流を検知する放電検出器と、
タイミング信号を受けて制御信号をドライバーに送り、
自動点火が通常おこらないピストン作動サイクル位置で
質問制御信号を与え、該信号は放電がおこるまで質問パ
ルス電圧を時間とともに上昇させ、放電時の絶縁破壊電
圧はシリンダー内の圧力と温度に影響され、質問制御信
号の先端と絶縁破壊電流との間の位相差を測定し、さら
に、上死点の後でシリンダー作動周期中に所定最大値の
ホーバー電圧をスパーク・プラグ・ギャップ間に印加し
、該ホーバー電圧は、放電が自動点火がシリンダー内に
あれば生ずるが、正常燃焼であれば生じない値に印加さ
れ、さらに、ホーバー電圧の値を位相差に応じて調整し
、質問パルス絶縁破壊電圧に応じて調整するコントロー
ラーとからなることを特徴とする 上死点の後でシリンダー内で圧力と温度の揺らぎを生ず
る、正常な燃焼ではない自動点火の存在を検出する、内
燃機関のための点火システム。 (28)前記シリンダー作動周期が上死点後5゜〜35
゜の範囲にある、請求項27記載の点火システム。 (29)前記ホーバー電圧が各所定の最大値を有する一
連のパルス列からなる、請求項27記載の点火システム
。 (30)前記質問パルスが上死点付近で印加される、請
求項27記載の点火システム。 (31)前記コントローラーがさらに、上死点の前にピ
ストン作動サイクルで点火制御信号を送つてシリンダー
内に燃焼を開始させ、ホーバー中に絶縁破壊が検知され
れば、自動点火の発生を指示して点火タイミングを遅ら
せる、請求項27記載の点火システム。 (32)前記コントローラーがさらに、自動点火が検出
されなければ点火タイミングを早める、請求項31記載
の点火システム。 (33)スパーク・プラグに接続され、1次巻線と2次
巻線を有するパルス・トランスと、 パルス電圧をパルス・トランス1次巻線に送つて、2次
巻線に高電圧を誘起させるドライバーと、制御信号をド
ライバーに与えて、パルス・トランスの2次巻線から一
連のパルスを出力させることにより、スパーク・プラグ
の電極間に100μs以下の間隔で一連の放電をおこさ
せ、それによる多重点火が単一点火に比べて、より希薄
な空気−燃料混合物を燃焼させ得るコントローラーとか
らなる、 希薄な空気−燃料混合物の燃焼限界を改善した内燃機関
のための点火システム。 (34)前記多重点火(放電)が約70ps間隔でおこ
る、請求項33記載の点火システム。 (35)さらに、スパーク・プラグ電極間でおこる放電
の発生を検知する放電検出部材を有し、前記コントロー
ラーが、放電の検出時に制御信号を送る、請求項33記
載の点火システム。 (36)前記放電検出部材が、スパーク・プラグに接続
された1次巻線と2次巻線を有するパルス・トランスと
、該パルス・トランスの1次巻線に電圧信号を送るドラ
イバーと、放電の初めにおこる短時間の大電流を検出す
る部材とからなる、請求項35記載の点火システム。 (37)前記大電流検出部材が、さらにスパーク・プラ
グ・ボデーに電気的に接続されたシールドと、該シール
ドをアースに接続する導体と、該導体内の電流を検知す
る電流検出器とからなる、請求項36記載の点火システ
ム。 (38)スパーク・プラグに装着され、それに接続され
た1次巻線を有するパルス・トランスと、 該パルス・トランスの1次巻線に電圧パルスを与えて、
2次巻線に高電圧を誘起させるドライバーと、制御信号
をドライバーに与えてパルス・トランスの2次巻線から
一連のパルスを出力させることによりスパーク・プラグ
の電極間に100μs以下の間隔で一連の放電をおこさ
せ、それによる多重点火が単一点火に比べて、より希薄
な空気−燃料混合物を燃焼させ得るコントローラーと、 放電の発生を検知し、コントローラーに信号を与えて、
制御信号を出力させる放電検出部材とからなることを特
徴とする 希薄な空気−燃料混合物の燃焼限界を改善した内燃機関
のための点火システム。 (39)前記多重点火(放電)の間隔が約70μsであ
る、請求項38記載の点火システム。 (40)前記大電流検出部材が、スパーク・プラグ・ボ
デーに電気的に接続されたシールドと、該シールドをア
ースに接続する導体と、該導体内の電流を検知する電流
検出器とからなる、請求項38記載の点火システム。 (41)スパーク・プラグに接続された1次巻線と2次
巻線とを有するパルス・トランスと、 該パルス・トランスの1次巻線に電圧信号を与えること
により、2次巻線に高電圧を誘起するドライバーと、該
ドライバーに制御信号を与えるコントローラーと、パル
ス・トランスの2次電圧によつてスパーク・プラグ・ギ
ャップ間に発生する放電を検知する放電検出部材とから
なり、 前記コントローラーが、該放電検出部材から放電信号を
受けて、制御信号を短縮することにより、前記2次巻線
のパルス持続時間を最小にすることを特徴とする内燃機
関のための点火システム。 (42)前記コントローラーがパルス・トランスのデュ
ーティ・サイクルを最小にする、請求項41記載の点火
システム。 (43)前記デューティ・サイクルが約1%である、請
求項42記載の点火システム。 (44)前記放電検出部材が、スパーク・プラグに接続
された1次巻線と2次巻線を有するパルス・トランスと
、該パルス・トランスの1次巻線に電圧信号を送るドラ
イバーと、放電の初めにおこる短時間の大電流を検出す
る部材とからなる請求項41記載の点火システム。 (45)前記大電流検出部材が、スパーク・プラグ・ボ
デーに電気的に接続されたシールドと、該シールドをア
ースに接続させる導体と、該導体内の電流を検知する電
流検出器とからなる、請求項41記載の点火システム。 (46)スパーク・プラグに接続された1次巻線と2次
巻線とを有するパルス・トランスと、 該パルス・トランスの1次巻線に電圧信号を送り、2次
巻線に高電圧を誘起するドライバーと、 該ドライバーに制御信号を送り、該制御信号の初めに、
絶縁破壊電圧に達して放電がおきるまで、時間とともに
スパーク・プラグの電圧を上昇させ、エンジンの正常な
作動が電圧範囲内の絶縁破壊電圧に帰着し、シリンダー
内の異常な状況が電圧範囲外の絶縁破壊電圧に帰着する
コントローラーと、 放電の初めにおこる短時間の大電流を検出する放電検出
部材とからなり、前記コントローラーが、絶縁破壊電圧
を測ることにより、前記異常な状況を検出する部材を与
えることを特徴とする シリンダ内の異常な状況を検出する、内燃機関のための
点火システム。 (47)前記コントローラーが、制御信号の先端と放電
時刻との間に経過した時間を検出することにより、絶縁
破壊電圧を測定する、請求項46記載の点火システム。 (48)前記測定された絶縁破壊電圧の値が前記電圧範
囲よりも低いときには前点火の状態であることを示し、
前記電圧範囲よりも高いときには異常な点火状態にある
ことを示す、請求項46記載の点火システム。
[Claims] (1) A pulse transformer having a primary winding and a secondary winding connected to a spark plug, and a voltage signal applied to the primary winding of the pulse transformer to transform the secondary winding. A driver that induces a high voltage signal in the wire, a controller that gives a control signal to the driver and generates voltage in the secondary winding, and a controller that detects the occurrence of discharge between the spark plug and gives a discharge signal to the controller. 1. An ignition system for an internal combustion engine, comprising: a discharge detection member that controls the operation of a controller; (2) further comprising a timing member that senses the position of the piston and provides a timing signal, the controller controlling a predetermined maximum hover voltage across the spark plug during the cylinder operating cycle after top dead center of the piston; and the hover voltage is applied to a value such that a discharge between the spark plug will occur if there is automatic ignition in the cylinder, but will not occur if normal combustion occurs in the cylinder, and the discharge detection member detects automatic ignition. 2. The ignition system of claim 1, wherein the ignition system detects the presence of non-normal combustion autoignition, which causes pressure and temperature fluctuations within the cylinder after top dead center of the piston, providing a signal indicative of the occurrence of ignition. (3) The cylinder operating cycle is 5° to 3° after top dead center.
3. The ignition system of claim 2, wherein the ignition system has a range of 5 degrees. 4. The ignition system of claim 2, wherein said hover voltage comprises a series of pulses having said predetermined maximum value. (5) The discharge detection member includes a shield that is electrically connected to the spark plug body, a conductor that electrically connects the shield to ground, and a current detector that detects the current in the conductor. 3. The ignition system of claim 2. (6) the controller further provides an interrogation pulse across the spark plug gap to provide a predetermined maximum value of the hover voltage at a position in the piston actuation cycle where auto-ignition does not occur; 3. The spark plug of claim 2, wherein the voltage increases over time until discharge occurs, and the hover voltage is adjusted in response to the pulse width of the interrogation pulse. 7. The ignition system of claim 6, wherein the interrogation pulse is applied near top dead center. 8. The ignition system of claim 2, wherein the controller further delays ignition timing upon detecting automatic ignition and then accelerates ignition timing so that the ignition system operates near the beginning of automatic ignition. (9) The controller causes a series of discharges between the electrodes of the spark plug before top dead center, and the beginning of the pulse train is separated for a time of 100 μs or less, so that multiple spark plug ignitions are caused by a single spark plug. 2. The ignition system of claim 1, wherein the ignition system has an improved flammability limit for the engine's fuel mixture, allowing a leaner air-fuel mixture to be combusted compared to a single ignition. 10. The ignition system of claim 9, wherein the multiple ignitions (discharges) are approximately 70 μs apart. (11) the controller minimizes the duty cycle of pulses of the pulse-transformer by sending a control signal to a driver when a discharge is detected by the discharge detection member;
The ignition system of claim 1. 12. The ignition system of claim 1, wherein the ignition system detects an abnormal condition within the cylinder and causes a breakdown voltage to discharge between the plugs outside of normal values. (13) a timing member that detects piston position and provides a timing signal; an ignition spark plug within the cylinder having electrodes separated by a gap; a power source that provides a voltage across the gap of the spark plug; and a timing signal. control the power supply to apply a predetermined maximum hover voltage across the spark plug gap during the cylinder operating cycle after top dead center, and if the hover voltage is discharged and there is automatic ignition in the cylinder. a controller applied to a value that would not occur if there was normal combustion; An ignition system for an internal combustion engine, characterized in that it detects the presence of automatic ignition, which is not a normal combustion, and which causes pressure and temperature fluctuations in the cylinder after top dead center, comprising a discharge detection member. (14) The cylinder operating cycle is 5° to 5° after top dead center.
14. The ignition system of claim 13, wherein the ignition system is in the range of 35 degrees. 15. The ignition system of claim 13, wherein the hover voltage comprises a series of pulse trains each having a predetermined maximum value. (16) The discharge detection member includes a pulse transformer having a primary winding and a secondary winding connected to a spark plug, a driver that applies a voltage signal to the primary winding of the pulse transformer, and a driver that applies a voltage signal to the primary winding of the pulse transformer, 14. The ignition system of claim 13, further comprising a member for detecting occasional high currents of short duration. (17) The large current detection member includes a shield electrically connected to the spark plug body, a conductor that electrically connects the shield to ground, and a current detector that detects the current in the conductor. 17. The ignition system of claim 16, comprising: (18) The controller further applies an interrogation pulse across the spark plug to provide a predetermined maximum value of hover voltage at a piston actuation cycle position where automatic ignition does not occur, and the voltage of the interrogation pulse causes discharge to occur. 14. The ignition system of claim 13, wherein the hover voltage is adjusted in response to the pulse width of the interrogation pulse. 19. The ignition system of claim 18, wherein the interrogation pulse is applied at top dead center. 20. The ignition system of claim 13, wherein the controller further retards ignition timing upon detecting autoignition and then advances ignition timing so that the ignition system operates near the onset of autoignition. (21) a timing member that detects the piston position and provides a timing signal; an ignition spark plug having an electrode in the cylinder across an air gap; A pulse transformer having a winding and a secondary winding connected to the electrode of the spark plug; a driver for providing a high voltage signal, a ground return conductor connected between one of the spark plug electrodes and ground, and a current detector for sensing the current in the conductor, the spark plug gap having a A discharge detector detects the short-time large current that occurs at the beginning of an arc, and a discharge detector that receives a timing signal and provides a control signal to the driver.
applying a predetermined maximum hover voltage across the spark plug gap during the cylinder operating cycle after top dead center;
The maximum value of the hover voltage is determined such that a discharge occurs if automatic ignition is in the cylinder, but does not occur if there is normal combustion, and is determined by a controller that adjusts the ignition timing according to the output signal of the discharge detector. An ignition system for an internal combustion engine that detects the presence of automatic ignition, which is not a normal combustion, resulting in pressure and temperature fluctuations in the cylinder after top dead center. 22. The ignition system of claim 21, wherein the cylinder operating period is in the range of 5° to 35° after top dead center. 23. The ignition system of claim 21, wherein the hover voltage comprises a series of pulse trains each having a predetermined maximum value. (24) The controller further applies an interrogation pulse across the spark plug to provide a predetermined maximum value of hover voltage at piston actuation cycle positions where automatic ignition does not occur, and the voltage of the interrogation pulse causes discharge to occur. 22. The spark plug of claim 21, wherein the hover voltage increases with time to .theta., and the hover voltage is adjusted in response to the pulse width of the interrogation pulse. 25. The ignition system of claim 24, wherein the interrogation pulse is applied near top dead center. 26. The ignition system of claim 21, wherein the controller further operates near the beginning of automatic ignition by retarding ignition timing if automatic ignition is detected and advancing ignition timing if automatic ignition is not detected. (27) a timing member that detects the piston position and provides a timing signal; an ignition spark plug having electrodes in the cylinder across an air gap; a pulse transformer having a winding, the secondary winding being connected to the spark plug electrode; and a pulse transformer having a secondary winding connected to the spark plug electrode; a driver for providing a high voltage signal, a ground return conductor connected between the spark plug electrode and ground, and a current detector for detecting the current in the conductor to prevent arcing across the spark plug gap. At the beginning of the process, there is a discharge detector that detects a large current that flows for a short period of time,
It receives the timing signal and sends the control signal to the driver,
providing an interrogation control signal at a piston operating cycle position where automatic ignition would not normally occur, the signal increasing the interrogation pulse voltage over time until a discharge occurs, the breakdown voltage at the time of discharge being influenced by pressure and temperature within the cylinder; Measure the phase difference between the tip of the interrogation control signal and the breakdown current, and apply a predetermined maximum hover voltage across the spark plug gap during the cylinder operating cycle after top dead center to The hover voltage is applied to a value that would occur if the discharge was automatic ignition in the cylinder, but would not occur if there was normal combustion.Furthermore, the value of the hover voltage is adjusted according to the phase difference, and the interrogation pulse breakdown voltage is applied. An ignition system for an internal combustion engine, which detects the presence of automatic ignition, which is not a normal combustion, and which causes pressure and temperature fluctuations in the cylinder after top dead center, and a controller that adjusts accordingly. . (28) The cylinder operating cycle is 5° to 35° after top dead center.
28. The ignition system of claim 27, wherein the ignition system is in the range of .degree. 29. The ignition system of claim 27, wherein the hover voltage comprises a series of pulse trains each having a predetermined maximum value. 30. The ignition system of claim 27, wherein the interrogation pulse is applied near top dead center. (31) The controller further sends an ignition control signal in the piston actuation cycle before top dead center to initiate combustion in the cylinder, and instructs automatic ignition to occur if dielectric breakdown is detected during hover. 28. The ignition system of claim 27, wherein the ignition system retards ignition timing. 32. The ignition system of claim 31, wherein the controller further advances ignition timing if automatic ignition is not detected. (33) A pulse transformer connected to the spark plug and having a primary winding and a secondary winding, and sending a pulse voltage to the pulse transformer primary winding to induce a high voltage in the secondary winding. By applying a control signal to the driver and outputting a series of pulses from the secondary winding of the pulse transformer, a series of discharges is caused between the electrodes of the spark plug at intervals of 100 μs or less, and the resulting An ignition system for an internal combustion engine with improved flammability limits for lean air-fuel mixtures, comprising a controller that allows multiple ignitions to combust more lean air-fuel mixtures than single ignitions. 34. The ignition system of claim 33, wherein the multiple ignitions (discharges) occur at approximately 70 ps intervals. (35) The ignition system according to claim 33, further comprising a discharge detection member that detects the occurrence of discharge occurring between the spark plug electrodes, and wherein the controller sends a control signal when detecting discharge. (36) The discharge detection member includes a pulse transformer having a primary winding and a secondary winding connected to a spark plug, a driver that sends a voltage signal to the primary winding of the pulse transformer, 36. The ignition system according to claim 35, further comprising a member for detecting a short period of large current occurring at the beginning of the ignition system. (37) The large current detection member further includes a shield electrically connected to the spark plug body, a conductor that connects the shield to ground, and a current detector that detects the current in the conductor. 37. The ignition system of claim 36. (38) a pulse transformer mounted on the spark plug and having a primary winding connected thereto; applying a voltage pulse to the primary winding of the pulse transformer;
A driver induces a high voltage in the secondary winding, and a control signal is given to the driver to output a series of pulses from the secondary winding of the pulse transformer to generate a series of pulses at intervals of 100 μs or less between the spark plug electrodes. a controller for causing an electric discharge such that the resulting multiple ignitions can burn a more lean air-fuel mixture than a single ignition; and a controller for detecting the occurrence of an electric discharge and providing a signal to the controller;
An ignition system for an internal combustion engine with improved flammability limits for lean air-fuel mixtures, characterized in that the ignition system comprises a discharge detection member for outputting a control signal. (39) The ignition system of claim 38, wherein the interval between the multiple ignitions (discharges) is approximately 70 μs. (40) The large current detection member includes a shield electrically connected to the spark plug body, a conductor that connects the shield to ground, and a current detector that detects the current in the conductor. 39. The ignition system of claim 38. (41) A pulse transformer having a primary winding and a secondary winding connected to the spark plug, and applying a voltage signal to the primary winding of the pulse transformer to cause the secondary winding to be high. It consists of a driver that induces voltage, a controller that provides a control signal to the driver, and a discharge detection member that detects discharge that occurs between the spark plug gap due to the secondary voltage of the pulse transformer, and the controller is An ignition system for an internal combustion engine, characterized in that the ignition system receives a discharge signal from the discharge detection member and shortens a control signal to minimize the pulse duration of the secondary winding. 42. The ignition system of claim 41, wherein the controller minimizes a pulse transformer duty cycle. 43. The ignition system of claim 42, wherein the duty cycle is about 1%. (44) The discharge detection member includes a pulse transformer having a primary winding and a secondary winding connected to a spark plug, a driver that sends a voltage signal to the primary winding of the pulse transformer, 42. The ignition system according to claim 41, further comprising a member for detecting a short period of large current occurring at the beginning of the ignition system. (45) The large current detection member includes a shield electrically connected to the spark plug body, a conductor that connects the shield to earth, and a current detector that detects the current in the conductor. 42. The ignition system of claim 41. (46) A pulse transformer having a primary winding and a secondary winding connected to the spark plug; sending a voltage signal to the primary winding of the pulse transformer and applying a high voltage to the secondary winding; a driver to induce; and sending a control signal to the driver, at the beginning of the control signal,
Increase the spark plug voltage over time until the breakdown voltage is reached and a discharge occurs; normal operation of the engine results in a breakdown voltage within the voltage range, and abnormal conditions within the cylinder result in a voltage outside the voltage range. It consists of a controller that detects the dielectric breakdown voltage, and a discharge detection member that detects the short-time large current that occurs at the beginning of the discharge, and the controller detects the abnormal situation by measuring the dielectric breakdown voltage. An ignition system for an internal combustion engine, which detects abnormal conditions in the cylinder, characterized in that it gives. 47. The ignition system of claim 46, wherein the controller measures the breakdown voltage by detecting the time elapsed between the tip of the control signal and the time of discharge. (48) When the value of the measured dielectric breakdown voltage is lower than the voltage range, it indicates a pre-ignition state;
47. The ignition system of claim 46, wherein a voltage above the range indicates an abnormal ignition condition.
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