JPH1172074A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents
内燃機関の点火装置Info
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- JPH1172074A JPH1172074A JP10151504A JP15150498A JPH1172074A JP H1172074 A JPH1172074 A JP H1172074A JP 10151504 A JP10151504 A JP 10151504A JP 15150498 A JP15150498 A JP 15150498A JP H1172074 A JPH1172074 A JP H1172074A
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- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
- F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
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- F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
- F02P3/0453—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
- F02P3/0456—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques
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- F02P3/06—Other installations having capacitive energy storage
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- F02P3/0876—Layout of circuits the storage capacitor being charged by means of an energy converter (DC-DC converter) or of an intermediate storage inductance
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小インダクタンスの点火コイルを用いても点
火を確実に行う。 【解決手段】 点火コイル１０からなる火花点火装置を
有する内燃機関の点火装置であって、２次巻線１４に接
続された点火プラグと、１次巻線１２を流れる瞬時電流
が最小値から最大値へ徐々に増加し次いで急激に最小値
へ戻る過程で充電サイクルＣ1,Ｃ2,… ,Ｃn を発生する
ようにプログラムされる電子制御ユニット１８により制
御される半導体装置１６を含む点火コイル１０の１次巻
線１２に結合した電気供給回路とを備える。電子制御ユ
ニット１８は、同一エンジンサイクル中、１つの連続し
た充電サイクルを発生するようにプログラムされる。各
充電サイクルは、放電サイクルの継続時間ＤＡ以上の継
続時間の時間間隔Ｗをもってそれぞれ前の充電サイクル
と分離される。
火を確実に行う。 【解決手段】 点火コイル１０からなる火花点火装置を
有する内燃機関の点火装置であって、２次巻線１４に接
続された点火プラグと、１次巻線１２を流れる瞬時電流
が最小値から最大値へ徐々に増加し次いで急激に最小値
へ戻る過程で充電サイクルＣ1,Ｃ2,… ,Ｃn を発生する
ようにプログラムされる電子制御ユニット１８により制
御される半導体装置１６を含む点火コイル１０の１次巻
線１２に結合した電気供給回路とを備える。電子制御ユ
ニット１８は、同一エンジンサイクル中、１つの連続し
た充電サイクルを発生するようにプログラムされる。各
充電サイクルは、放電サイクルの継続時間ＤＡ以上の継
続時間の時間間隔Ｗをもってそれぞれ前の充電サイクル
と分離される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の点火装置
に関し、特に火花点火装置を有する内燃機関の点火装置
に関する。
に関し、特に火花点火装置を有する内燃機関の点火装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車産業に通常使用される点火装置
は、スパーク（点火）プラグに接続された点火コイルを
有する。この点火コイルは、その２次コイル巻線の端子
電圧が予め設定された所定の閾値、例えば約２０〜３５
ＫＶを越えたとき、火花を発生する。点火コイルの１次
巻線は、１次巻線を瞬時に流れる電流のサイクル（周
期）的変化を発生させるように電子制御ユニットにより
導かれる半導体装置を含む供給回路の一部分を構成す
る。
は、スパーク（点火）プラグに接続された点火コイルを
有する。この点火コイルは、その２次コイル巻線の端子
電圧が予め設定された所定の閾値、例えば約２０〜３５
ＫＶを越えたとき、火花を発生する。点火コイルの１次
巻線は、１次巻線を瞬時に流れる電流のサイクル（周
期）的変化を発生させるように電子制御ユニットにより
導かれる半導体装置を含む供給回路の一部分を構成す
る。
【０００３】以降に用いられるように、用語「充電サイ
クル」は、１次巻線を流れる瞬時電流（より簡単には１
次電流）が最小値から最大値に徐々に増加し、次いでそ
の最小値に瞬時に戻る過程のサイクル（周期）を示すも
のである。この点火がトリガーされたとき、２次電流
が、０から２次ピーク電圧に対応する最大値へ瞬時に流
れ、次いで徐々に０へ戻るように、その放電サイクル
が、２次巻線内に発生する。この放電サイクルの継続時
間は、火花の継続時間と略同じである。
クル」は、１次巻線を流れる瞬時電流（より簡単には１
次電流）が最小値から最大値に徐々に増加し、次いでそ
の最小値に瞬時に戻る過程のサイクル（周期）を示すも
のである。この点火がトリガーされたとき、２次電流
が、０から２次ピーク電圧に対応する最大値へ瞬時に流
れ、次いで徐々に０へ戻るように、その放電サイクル
が、２次巻線内に発生する。この放電サイクルの継続時
間は、火花の継続時間と略同じである。
【０００４】従来技術による点火装置において、火花の
継続時間は、決定的な要素、すなわち、空気と燃料の混
合気の正しい完全な燃焼を実現するために基本的に重要
な要素を示す。火花の継続時間は、最も好ましくない条
件下、適例を上げれば、低温環境下の冷寒時のエンジン
における点火というような条件下でも、空気と燃料の混
合気の点火を確実に行うように、通常決定される。自動
車産業において通常使用される点火装置における点火コ
イルの充電サイクルの継続時間は、絶えず２ｍｓより大
であり、通常２ｍｓと４ｍｓの範囲内にある。実験結果
から、コイルの誘導に依存する火花の継続時間は、絶え
ず充電サイクルの継続時間より短いことが示されてい
た。
継続時間は、決定的な要素、すなわち、空気と燃料の混
合気の正しい完全な燃焼を実現するために基本的に重要
な要素を示す。火花の継続時間は、最も好ましくない条
件下、適例を上げれば、低温環境下の冷寒時のエンジン
における点火というような条件下でも、空気と燃料の混
合気の点火を確実に行うように、通常決定される。自動
車産業において通常使用される点火装置における点火コ
イルの充電サイクルの継続時間は、絶えず２ｍｓより大
であり、通常２ｍｓと４ｍｓの範囲内にある。実験結果
から、コイルの誘導に依存する火花の継続時間は、絶え
ず充電サイクルの継続時間より短いことが示されてい
た。
【０００５】技術的な観点から、長い継続時間の火花を
得るためには高インダクタンスを有する点火コイルをも
つことが必須であり、このことは、多数の巻線を有する
コイル、それゆえ比較的大きな質量と体積を有するコイ
ルの製造を必要とさせることを意味する。近年、この問
題解決に向けたエンジンの設計において、点火プラグの
直上に位置づけられシリンダヘッドの小さな凹部内に配
置された点火コイルと一体の点火プラグが各々設けられ
る傾向にある。このように設計することで、一方では十
分な高インダクタンスおよびそれに伴う火花の継続時間
を確保するため、大きなコイルを実現することが要求さ
れ、他方では点火プラグの直上の利用可能な小スペース
に収容できる小さくかつ密なコイルをもつことが要求さ
れる。また、比較的大きなインダクタンスを有する従来
技術のコイルは、非常に高い運転温度を有するという他
の欠点を合わせてもっており、このことは信頼性の観点
から不利な特徴を示す。
得るためには高インダクタンスを有する点火コイルをも
つことが必須であり、このことは、多数の巻線を有する
コイル、それゆえ比較的大きな質量と体積を有するコイ
ルの製造を必要とさせることを意味する。近年、この問
題解決に向けたエンジンの設計において、点火プラグの
直上に位置づけられシリンダヘッドの小さな凹部内に配
置された点火コイルと一体の点火プラグが各々設けられ
る傾向にある。このように設計することで、一方では十
分な高インダクタンスおよびそれに伴う火花の継続時間
を確保するため、大きなコイルを実現することが要求さ
れ、他方では点火プラグの直上の利用可能な小スペース
に収容できる小さくかつ密なコイルをもつことが要求さ
れる。また、比較的大きなインダクタンスを有する従来
技術のコイルは、非常に高い運転温度を有するという他
の欠点を合わせてもっており、このことは信頼性の観点
から不利な特徴を示す。
【０００６】それゆえ、本発明は上記欠点に打ち勝つ点
火装置を提供することを目的とする。
火装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による内燃機関の点火装置は、基本的に、１つの同一
エンジンサイクル内に非常に短い継続時間をもつ数回の
充電サイクルを発生させる原理に基づく。この短い継続
時間は、最大回転速度が約５０００〜６０００ＲＰＭの
４ストローク（行程）のエンジンの自動車に対して、例
えば４００μｓより短く、好ましくは約５０〜２５０μ
ｓでよい。本発明による内燃機関の点火装置において、
さらに、上記充電サイクルの各々は、時間の推移毎に前
サイクルとは独立しており、すなわち放電サイクルの継
続時間（火花継続時間）と等しいかまたはそれより大で
ある。実験結果から、燃焼の質という観点から、マルチ
放電サイクルにより最善の結果が得られたことが確認さ
れた。このマルチ充電サイクルは、各充電サイクルや火
花が実際に重ね合わせられることなく可能であり最も急
激に連続的に発生される。
明による内燃機関の点火装置は、基本的に、１つの同一
エンジンサイクル内に非常に短い継続時間をもつ数回の
充電サイクルを発生させる原理に基づく。この短い継続
時間は、最大回転速度が約５０００〜６０００ＲＰＭの
４ストローク（行程）のエンジンの自動車に対して、例
えば４００μｓより短く、好ましくは約５０〜２５０μ
ｓでよい。本発明による内燃機関の点火装置において、
さらに、上記充電サイクルの各々は、時間の推移毎に前
サイクルとは独立しており、すなわち放電サイクルの継
続時間（火花継続時間）と等しいかまたはそれより大で
ある。実験結果から、燃焼の質という観点から、マルチ
放電サイクルにより最善の結果が得られたことが確認さ
れた。このマルチ充電サイクルは、各充電サイクルや火
花が実際に重ね合わせられることなく可能であり最も急
激に連続的に発生される。
【０００８】各エンジンサイクルにおける充電サイクル
と放電サイクルの数は、固定されるか、あるいはエンジ
ンの１以上の操作パラメータの関数として変化するよう
作られる。これら操作パラメータの中には、例えば、各
エンジンサイクル中に吸引される空気の量を決定するス
ロットルバルブの開口角度がある。単一エンジンサイク
ル内に数回の充電サイクルを設けることはまた、燃焼室
内で燃焼が有効に行われているか否かをチェックするこ
とを可能とする。１次電流の増加率が燃焼室内で燃焼の
発生があったか否かに依存することは、実際、注目され
ていた。１次電流の増加率を制御することは、それゆ
え、燃焼が有効に行われているか否かを示す電子信号の
発生を可能とする。この情報は、次いで診断の目的、例
えば一部または全エンジンサイクルの何れかにおける、
点火不足、自然点火、ノッキング圧力等を検出するため
に使用できる。
と放電サイクルの数は、固定されるか、あるいはエンジ
ンの１以上の操作パラメータの関数として変化するよう
作られる。これら操作パラメータの中には、例えば、各
エンジンサイクル中に吸引される空気の量を決定するス
ロットルバルブの開口角度がある。単一エンジンサイク
ル内に数回の充電サイクルを設けることはまた、燃焼室
内で燃焼が有効に行われているか否かをチェックするこ
とを可能とする。１次電流の増加率が燃焼室内で燃焼の
発生があったか否かに依存することは、実際、注目され
ていた。１次電流の増加率を制御することは、それゆ
え、燃焼が有効に行われているか否かを示す電子信号の
発生を可能とする。この情報は、次いで診断の目的、例
えば一部または全エンジンサイクルの何れかにおける、
点火不足、自然点火、ノッキング圧力等を検出するため
に使用できる。
【０００９】本発明の他の特徴や利点は、以下の発明の
実施の形態において明瞭に記す。
実施の形態において明瞭に記す。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明はこれら実
施の形態に限定されるものではない。図１は火花点火装
置を有する内燃機関に用いられる従来技術による誘導性
放電を用いた点火装置の電子回路のレイアウトを示す図
である。図１に示す装置は、１次巻線１２と２次巻線１
４とを備えたイグニッション（点火）コイル１０を有す
る。１次巻線１２は、電力を供給するためのバッテリ
（図示せず）の正極に接続される。１次巻線１２を流れ
る電流（以降、単に１次電流と記す）は、電子制御ユニ
ット１８により導かれる制御トランジスタ１６により制
御される。制御トランジスタ１６は、２つの動作位置の
間で切換えることができ、これらの動作位置で、１次巻
線１２をアースから開放したりアースに短絡したりす
る。
明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明はこれら実
施の形態に限定されるものではない。図１は火花点火装
置を有する内燃機関に用いられる従来技術による誘導性
放電を用いた点火装置の電子回路のレイアウトを示す図
である。図１に示す装置は、１次巻線１２と２次巻線１
４とを備えたイグニッション（点火）コイル１０を有す
る。１次巻線１２は、電力を供給するためのバッテリ
（図示せず）の正極に接続される。１次巻線１２を流れ
る電流（以降、単に１次電流と記す）は、電子制御ユニ
ット１８により導かれる制御トランジスタ１６により制
御される。制御トランジスタ１６は、２つの動作位置の
間で切換えることができ、これらの動作位置で、１次巻
線１２をアースから開放したりアースに短絡したりす
る。
【００１１】電子制御ユニット１８は、通常使用される
形式のセンサからエンジンの位相と回転速度に関する情
報を受け、２次巻線１４に接続された点火プラグによ
り、ピストンが上死点位置に到達する位置に対する予め
決定したリードタイムにスパーク（火花）を発生させる
ため制御トランジスタ１６の開閉を制御する。図２は従
来技術による容量性放電を用いた点火装置の電子回路の
レイアウトを示す図である。図２において、コイル１０
の１次巻線１２はコンデンサ２０に接続されている。変
圧器２２によりバッテリ電圧は１２Ｖから例えば４００
Ｖに昇圧される。この場合、制御ダイオード２４は図１
の点火装置の制御トランジスタの機能を達成する。制御
ダイオード２４は、電子制御ユニット１８により制御さ
れ、開の位置から閉の位置に切換えられるときはいつで
も、コンデンサ２０に蓄えられたエネルギを１次コイル
１２へ瞬時に放電させ、これにより１次電流の充電サイ
クルを決定する。
形式のセンサからエンジンの位相と回転速度に関する情
報を受け、２次巻線１４に接続された点火プラグによ
り、ピストンが上死点位置に到達する位置に対する予め
決定したリードタイムにスパーク（火花）を発生させる
ため制御トランジスタ１６の開閉を制御する。図２は従
来技術による容量性放電を用いた点火装置の電子回路の
レイアウトを示す図である。図２において、コイル１０
の１次巻線１２はコンデンサ２０に接続されている。変
圧器２２によりバッテリ電圧は１２Ｖから例えば４００
Ｖに昇圧される。この場合、制御ダイオード２４は図１
の点火装置の制御トランジスタの機能を達成する。制御
ダイオード２４は、電子制御ユニット１８により制御さ
れ、開の位置から閉の位置に切換えられるときはいつで
も、コンデンサ２０に蓄えられたエネルギを１次コイル
１２へ瞬時に放電させ、これにより１次電流の充電サイ
クルを決定する。
【００１２】図３は従来技術による点火装置の点火コイ
ルにおける１次電流、２次電圧および２次電流の各波形
のタイムチャートである。従来技術による点火装置にお
いて、エンジンシャフトの回転７２０°に相当するエン
ジンサイクル毎に１次電流Ｉの単一充電サイクルＣが通
常発生される。図３の上段に時間の関数として一次電流
Ｉ1 の変化を示す。各充電サイクルＣは、０から最大値
Ｉ1maxまで徐々に増加し０へ瞬時に戻る１次電流の三角
波で示される。従来技術による点火装置における各充電
サイクルの継続時間Ｔc は、一般的に２ｍｓを越え、通
常２ｍｓ〜５ｍｓの範囲内で変化する。例として、通常
使用される形式の装置において、１次電流の最大値は約
５〜８Ａに達する。２次電圧Ｖ2 は、１次電流による急
激な変化に応答して２０〜３５ＫＶの間で変化する最大
値Ｖ2maxを有するピークに達する。２次電圧のピーク
は、放電サイクルＫを引き起こし、この放電サイクルＫ
の間、火花がトリガーされ、２次電流Ｉ2 により保持さ
れる。２次電流Ｉ2 は、三角波形状を有し、２次電圧の
ピークに対応するピークの最大値から開始し、火花の継
続時間に相当する時間ＤＡ内に０に減少する。１〜３ｍ
ｓ間の放電サイクルＫの継続時間ＤＡを有する２次電流
Ｉ2maxの最大値は、約６０〜１００ｍＡである。
ルにおける１次電流、２次電圧および２次電流の各波形
のタイムチャートである。従来技術による点火装置にお
いて、エンジンシャフトの回転７２０°に相当するエン
ジンサイクル毎に１次電流Ｉの単一充電サイクルＣが通
常発生される。図３の上段に時間の関数として一次電流
Ｉ1 の変化を示す。各充電サイクルＣは、０から最大値
Ｉ1maxまで徐々に増加し０へ瞬時に戻る１次電流の三角
波で示される。従来技術による点火装置における各充電
サイクルの継続時間Ｔc は、一般的に２ｍｓを越え、通
常２ｍｓ〜５ｍｓの範囲内で変化する。例として、通常
使用される形式の装置において、１次電流の最大値は約
５〜８Ａに達する。２次電圧Ｖ2 は、１次電流による急
激な変化に応答して２０〜３５ＫＶの間で変化する最大
値Ｖ2maxを有するピークに達する。２次電圧のピーク
は、放電サイクルＫを引き起こし、この放電サイクルＫ
の間、火花がトリガーされ、２次電流Ｉ2 により保持さ
れる。２次電流Ｉ2 は、三角波形状を有し、２次電圧の
ピークに対応するピークの最大値から開始し、火花の継
続時間に相当する時間ＤＡ内に０に減少する。１〜３ｍ
ｓ間の放電サイクルＫの継続時間ＤＡを有する２次電流
Ｉ2maxの最大値は、約６０〜１００ｍＡである。
【００１３】図４は本発明による点火装置の第１運転条
件下における点火コイルの１次電流、２次電圧および２
次電流の各波形のタイムチャートである。本発明の特徴
は、次の点にある。一連の充電サイクルＣ1,Ｃ2,… ,Ｃ
n は、単一のエンジンサイクルの過程に使用される。こ
こで、各サイクルＣ1,Ｃ2,… ,Ｃn は、４００μｓより
短く、好ましくは５０〜２５０μｓの継続時間Ｔc を有
する。これらの値は、特に、エンジン回転数が最大約５
０００〜６０００ＲＰＭの自動車に使用される４ストロ
ークエンジンに対して有効である。最大１次電流値Ｉ
1MAXは特別な応用に対して８〜２０Ａの間で変化するこ
とができる。各充電サイクルは、約２０〜３５ＫＶの大
きさを有するそれぞれの２次電圧ピークを発生し、継続
時間は、例えば５〜３０μｓの間で変化することができ
る。各２次電圧のピークは、その電圧が０に戻る際、放
電サイクルＫ1,Ｋ2,…, Ｋn を発生し、各放電サイクル
は、それぞれ例えば約６０〜１２０μｓの継続時間ＤＡ
を有し、電流値Ｉ2maxは約８０〜２００ｍＡである。
件下における点火コイルの１次電流、２次電圧および２
次電流の各波形のタイムチャートである。本発明の特徴
は、次の点にある。一連の充電サイクルＣ1,Ｃ2,… ,Ｃ
n は、単一のエンジンサイクルの過程に使用される。こ
こで、各サイクルＣ1,Ｃ2,… ,Ｃn は、４００μｓより
短く、好ましくは５０〜２５０μｓの継続時間Ｔc を有
する。これらの値は、特に、エンジン回転数が最大約５
０００〜６０００ＲＰＭの自動車に使用される４ストロ
ークエンジンに対して有効である。最大１次電流値Ｉ
1MAXは特別な応用に対して８〜２０Ａの間で変化するこ
とができる。各充電サイクルは、約２０〜３５ＫＶの大
きさを有するそれぞれの２次電圧ピークを発生し、継続
時間は、例えば５〜３０μｓの間で変化することができ
る。各２次電圧のピークは、その電圧が０に戻る際、放
電サイクルＫ1,Ｋ2,…, Ｋn を発生し、各放電サイクル
は、それぞれ例えば約６０〜１２０μｓの継続時間ＤＡ
を有し、電流値Ｉ2maxは約８０〜２００ｍＡである。
【００１４】充電サイクルＣ1,Ｃ2,… ,Ｃn は、時間間
隔Ｗをもって互いに分離されており、その増幅度は、各
放電サイクルの継続時間ＤＡと等しいかまたはＤＡより
大きい。出願人による実験結果によれば、燃焼の質とい
う観点から、最善の結果は、前に放出された火花に重ね
合わされる充電サイクルをもつことなく、最も急速に連
続的に次のサイクルを発生可能とする充電サイクルによ
り得られることが判った。したがって、１つの同一エン
ジンサイクル内における２つの連続する充電サイクル間
の時間間隔Ｗの継続時間は、好ましくは時間間隔ＲとＤ
Ａとの継続時間の合計に等しい。
隔Ｗをもって互いに分離されており、その増幅度は、各
放電サイクルの継続時間ＤＡと等しいかまたはＤＡより
大きい。出願人による実験結果によれば、燃焼の質とい
う観点から、最善の結果は、前に放出された火花に重ね
合わされる充電サイクルをもつことなく、最も急速に連
続的に次のサイクルを発生可能とする充電サイクルによ
り得られることが判った。したがって、１つの同一エン
ジンサイクル内における２つの連続する充電サイクル間
の時間間隔Ｗの継続時間は、好ましくは時間間隔ＲとＤ
Ａとの継続時間の合計に等しい。
【００１５】エンジンサイクルの継続時間に関する充電
サイクル群の全継続時間および各エンジンサイクル中の
充電サイクル数は、エンジン形式および点火形式の関数
として決定される。特に、充電サイクルの全体の数は固
定としてもまたは電子制御ユニットにより特定のエンジ
ンの操作パラメータの関数として変更可能としてもよ
い。例えば、電子制御ユニットには、エンジンの回転速
度の関数としてまたはスロットルバルブ（弁）の開口角
度（傾斜角度）の関数として充電サイクル数が供給され
るようにメモリを設けることができる。ここで、スロッ
トル弁の傾斜角度は、各エンジンサイクル中に吸引され
る空気の量で決定されるものである。
サイクル群の全継続時間および各エンジンサイクル中の
充電サイクル数は、エンジン形式および点火形式の関数
として決定される。特に、充電サイクルの全体の数は固
定としてもまたは電子制御ユニットにより特定のエンジ
ンの操作パラメータの関数として変更可能としてもよ
い。例えば、電子制御ユニットには、エンジンの回転速
度の関数としてまたはスロットルバルブ（弁）の開口角
度（傾斜角度）の関数として充電サイクル数が供給され
るようにメモリを設けることができる。ここで、スロッ
トル弁の傾斜角度は、各エンジンサイクル中に吸引され
る空気の量で決定されるものである。
【００１６】本発明による点火装置の最も重要な利点の
１つは、今日まで使用されている質量（重量）や寸法
（体積）が制限される点火コイルと比して、非常に小さ
いインダクタンスを有する点火コイルの使用の可能性を
含むことである。本発明の点火装置を使用することによ
り、点火コイルを標準化できる。何故ならば、本発明の
点火装置は、例えば、必要に応じて充電サイクルの大き
さや数を変更する形式を採ることのできる電子制御ユニ
ットのプログラムを実行することにより特定のエンジン
特性に対していつでも使用できるからである。
１つは、今日まで使用されている質量（重量）や寸法
（体積）が制限される点火コイルと比して、非常に小さ
いインダクタンスを有する点火コイルの使用の可能性を
含むことである。本発明の点火装置を使用することによ
り、点火コイルを標準化できる。何故ならば、本発明の
点火装置は、例えば、必要に応じて充電サイクルの大き
さや数を変更する形式を採ることのできる電子制御ユニ
ットのプログラムを実行することにより特定のエンジン
特性に対していつでも使用できるからである。
【００１７】操作上の点から、本発明による点火装置を
実施するためには、操作信号の周波数を変更することが
必要である。この変更手段により、電子制御ユニット１
８は、トランジスタ１６または制御ダイオード２４の動
作位置の切換えを制御する。代わりに、現存する制御ユ
ニットを変更することを避けたいとき、操作信号の周波
数を調節するため、周波数マルチプライアステージ（倍
率器部）を従来形式の制御ユニットと半導体装置１６、
２４との間に配置することができる。この周波数マルチ
プライアステージは、エンジンのシリンダの数に等しい
数の点火コイルを支える支持構造の中に収容することが
できる。
実施するためには、操作信号の周波数を変更することが
必要である。この変更手段により、電子制御ユニット１
８は、トランジスタ１６または制御ダイオード２４の動
作位置の切換えを制御する。代わりに、現存する制御ユ
ニットを変更することを避けたいとき、操作信号の周波
数を調節するため、周波数マルチプライアステージ（倍
率器部）を従来形式の制御ユニットと半導体装置１６、
２４との間に配置することができる。この周波数マルチ
プライアステージは、エンジンのシリンダの数に等しい
数の点火コイルを支える支持構造の中に収容することが
できる。
【００１８】図５は本発明による点火装置の第２運転条
件下における点火コイルの１次電流、２次電圧および２
次電流の各波形のタイムチャートである。図５には、各
充電サイクル中の１次電流Ｉ1 の増加率は、燃焼が燃焼
室内に有効に発生したか否かに依存する。より正確に
は、燃焼が発生しないとき、１次電流は略直線的に増加
し、最大値に達するまで傾きα1 を有する線に従う（充
電サイクルＣ1 ）。しかしながら、燃焼サイクルＨが燃
焼室内で発生する間に充電サイクルが発生したとき、１
次電流Ｉ1 は、最初燃焼のないときよりかなり速い率で
増加し、充電サイクルＣ2 の場合に概略的に例で示すよ
うに、１次電流の最初の増加線は、水平に対する角度α
2 を形成する。ここで、α2 は角度α1 より大きく決定
される。
件下における点火コイルの１次電流、２次電圧および２
次電流の各波形のタイムチャートである。図５には、各
充電サイクル中の１次電流Ｉ1 の増加率は、燃焼が燃焼
室内に有効に発生したか否かに依存する。より正確に
は、燃焼が発生しないとき、１次電流は略直線的に増加
し、最大値に達するまで傾きα1 を有する線に従う（充
電サイクルＣ1 ）。しかしながら、燃焼サイクルＨが燃
焼室内で発生する間に充電サイクルが発生したとき、１
次電流Ｉ1 は、最初燃焼のないときよりかなり速い率で
増加し、充電サイクルＣ2 の場合に概略的に例で示すよ
うに、１次電流の最初の増加線は、水平に対する角度α
2 を形成する。ここで、α2 は角度α1 より大きく決定
される。
【００１９】その後、電流の増加率が減衰したとき、電
流は最終的に第１の略直線トラックよりずっと傾斜の少
ない第２の略直線トラックに沿った最大値へ到達する。
本発明の特別な観点によれば、上記事実は、エンジンサ
イクルの所定の位相で燃焼が有効に発生したか否かを示
す情報を得るために利用できる。この情報は、点火コイ
ルの供給回路内に１次電流の増加率を認識することので
きる適切な手段を含めることにより達成できる。この手
段は、例えば、電流が、例えばその最大値の１／２また
は１／３に等しい所定の閾値を越えた時を検出すること
によってもまた達成できる。
流は最終的に第１の略直線トラックよりずっと傾斜の少
ない第２の略直線トラックに沿った最大値へ到達する。
本発明の特別な観点によれば、上記事実は、エンジンサ
イクルの所定の位相で燃焼が有効に発生したか否かを示
す情報を得るために利用できる。この情報は、点火コイ
ルの供給回路内に１次電流の増加率を認識することので
きる適切な手段を含めることにより達成できる。この手
段は、例えば、電流が、例えばその最大値の１／２また
は１／３に等しい所定の閾値を越えた時を検出すること
によってもまた達成できる。
【００２０】エンジンサイクルの所定の位相の間に燃焼
が発生したか否かの情報は、診断の目的、すなわち点火
不足、好ましくない自然点火、ノッキング等の検出に利
用できる。この情報は、ｎ個からｎ' 個への充電サイク
ルの数の変更にもまた使用できる。ここで、ｎは、例え
ばエンジン速度、スロットル弁の開口角度の関数として
制御ユニットにより設定されるサイクル数であり、ｎ'
はｎと正または負の整数ｄｎだけ異なるこのようなサイ
クル数である。
が発生したか否かの情報は、診断の目的、すなわち点火
不足、好ましくない自然点火、ノッキング等の検出に利
用できる。この情報は、ｎ個からｎ' 個への充電サイク
ルの数の変更にもまた使用できる。ここで、ｎは、例え
ばエンジン速度、スロットル弁の開口角度の関数として
制御ユニットにより設定されるサイクル数であり、ｎ'
はｎと正または負の整数ｄｎだけ異なるこのようなサイ
クル数である。
【００２１】全エンジンサイクル中に上記診断を得る観
点によれば、全エンジンサイクルの全継続時間またはそ
の相当な部分の何れかの間に充電サイクルが発生される
ように構成することもできる。各エンジンサイクル中に
多数の充電サイクルの発生が必要とされたとき、燃焼が
有効に発生したことを本装置により確認した後、充電サ
イクルの増幅度を減少させると有利である。
点によれば、全エンジンサイクルの全継続時間またはそ
の相当な部分の何れかの間に充電サイクルが発生される
ように構成することもできる。各エンジンサイクル中に
多数の充電サイクルの発生が必要とされたとき、燃焼が
有効に発生したことを本装置により確認した後、充電サ
イクルの増幅度を減少させると有利である。
【００２２】図６は本発明による点火装置の第３運転条
件下における点火コイルの１次電流、２次電圧および２
次電流の各波形のタイムチャートである。図６から、燃
焼が発生したことを示す１次電流の急激な増加を本装置
が検出するや否や、その特定なエンジンサイクル中の問
題の充電サイクルおよび引き続き発生する全ての充電サ
イクルの増幅度を適切に減少できることが判る。図６に
示す例において、第１の充電サイクルＣ1 は火花を発生
しなかったので、第１充電サイクルＣ1 に対応する第２
電流のパターンは、それゆえ破線で示される。第２充電
サイクルＣ2 は、通常の火花を発生し、燃焼室内の燃焼
をトリガーする。第３充電サイクルＣ3中、本装置は第
１電流の急激な増加を検出し、最大電流は、それゆえ通
常の充電サイクル中に最大値より相当小さい値に減少す
ることができる。
件下における点火コイルの１次電流、２次電圧および２
次電流の各波形のタイムチャートである。図６から、燃
焼が発生したことを示す１次電流の急激な増加を本装置
が検出するや否や、その特定なエンジンサイクル中の問
題の充電サイクルおよび引き続き発生する全ての充電サ
イクルの増幅度を適切に減少できることが判る。図６に
示す例において、第１の充電サイクルＣ1 は火花を発生
しなかったので、第１充電サイクルＣ1 に対応する第２
電流のパターンは、それゆえ破線で示される。第２充電
サイクルＣ2 は、通常の火花を発生し、燃焼室内の燃焼
をトリガーする。第３充電サイクルＣ3中、本装置は第
１電流の急激な増加を検出し、最大電流は、それゆえ通
常の充電サイクル中に最大値より相当小さい値に減少す
ることができる。
【００２３】減少された増幅度を有する充電サイクルの
エネルギは、火花を発生するためには不十分であるが、
これらのサイクルは、それにも関わらず、診断の目的に
使用できる。何故ならば、１次電流の増加率は、なお燃
焼が有効に発生したか否かに依存するからである。図７
は本発明による点火装置の第４運転条件下における点火
コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各波形の
タイムチャートである。図７の例により示されるよう
に、例えば、充電サイクルＣ2 中に燃焼が発生したこと
を本装置が一度検出すると、引き続き発生する充電サイ
クルは全て、エンジンサイクルをモニタするためだけも
のであり、それゆえ電流の大きさを減少させてもよい。
充電サイクルの波形は、燃焼が発生したか否かにより変
更されるようになり、この特性は、エンジン制御ユニッ
トへ燃焼サイクルＨの継続時間ＤＨおよび図７において
Ｈ1 で示すような通常と異なる燃焼の現象のエンジンサ
イクルにおける存在に関する信号を送るために適切に使
用できる。
エネルギは、火花を発生するためには不十分であるが、
これらのサイクルは、それにも関わらず、診断の目的に
使用できる。何故ならば、１次電流の増加率は、なお燃
焼が有効に発生したか否かに依存するからである。図７
は本発明による点火装置の第４運転条件下における点火
コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各波形の
タイムチャートである。図７の例により示されるよう
に、例えば、充電サイクルＣ2 中に燃焼が発生したこと
を本装置が一度検出すると、引き続き発生する充電サイ
クルは全て、エンジンサイクルをモニタするためだけも
のであり、それゆえ電流の大きさを減少させてもよい。
充電サイクルの波形は、燃焼が発生したか否かにより変
更されるようになり、この特性は、エンジン制御ユニッ
トへ燃焼サイクルＨの継続時間ＤＨおよび図７において
Ｈ1 で示すような通常と異なる燃焼の現象のエンジンサ
イクルにおける存在に関する信号を送るために適切に使
用できる。
【図１】従来技術による誘導性放電を用いた点火装置の
電子回路のレイアウトを示す図である。
電子回路のレイアウトを示す図である。
【図２】従来技術による容量性放電を用いた点火装置の
電子回路のレイアウトを示す図である。
電子回路のレイアウトを示す図である。
【図３】従来技術による点火装置の点火コイルにおける
１次電流、２次電圧および２次電流の各波形のタイムチ
ャートである。
１次電流、２次電圧および２次電流の各波形のタイムチ
ャートである。
【図４】本発明による点火装置の第１運転条件下におけ
る点火コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各
波形のタイムチャートである。
る点火コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各
波形のタイムチャートである。
【図５】本発明による点火装置の第２運転条件下におけ
る点火コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各
波形のタイムチャートである。
る点火コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各
波形のタイムチャートである。
【図６】本発明による点火装置の第３運転条件下におけ
る点火コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各
波形のタイムチャートである。
る点火コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各
波形のタイムチャートである。
【図７】本発明による点火装置の第４運転条件下におけ
る点火コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各
波形のタイムチャートである。
る点火コイルの１次電流、２次電圧および２次電流の各
波形のタイムチャートである。
１０…点火コイル １２…１次巻線 １４…２次巻線 １６、２４…半導体装置 １８…電子制御ユニット ２０…コンデンサ ２２…変圧器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョバンニ カーサッツァ イタリア国，41012 カルピ（モデーナ）, ビア マジェラーノ 21
Claims (13)
- 【請求項１】 １次巻線（１２）と２次巻線（１４）と
を有する点火コイル（１０）と、 該２次巻線（１４）に接続され、該２次巻線（１４）の
端子電圧が予め決定した閾値を越える度毎に火花を発生
する点火プラグと、 前記１次巻線を流れる瞬時電流が最小値から最大値へ徐
々に増加し次いで急激にその最小値へ戻る過程で充電サ
イクル（Ｃ1,Ｃ2,… ,Ｃn ）を発生するように、かつ前
記２次巻線を流れる瞬時電流が最大値から最小値へ徐々
に減少する過程で放電サイクル（Ｋ1,Ｋ2,… ,Ｋn ）を
発生するように、第１から第２の動作位置におよびその
逆に周期的に切換えることのできる半導体装置（１６、
２４）を有する前記１次巻線（１２）に結合した電気供
給回路と、 適切なエンジン操作パラメータの関数として、前記半導
体装置（１６、２４）の切換え動作を制御できる電子制
御ユニット（１８）と、 を備えた火花点火装置を有する内燃機関の点火装置にお
いて、 前記電子制御ユニット（１８）が、１つの同一エンジン
サイクル中に、１つの連続した充電および放電サイクル
（Ｃ1,Ｃ2,… ,Ｃn ; Ｋ1,Ｋ2,… ,Ｋn ）を発生するよ
うにプログラムされ、さらに前記充電サイクルの各々
は、１つの放電サイクル（Ｋ1,Ｋ2,… ,Ｋn ）の継続時
間（ＤＡ）に等しいかまたはそれより長い時間間隔
（Ｗ）をもってそれぞれ前の充電サイクルと分離される
ことを特徴とする内燃機関の点火装置。 - 【請求項２】 前記電子制御ユニット（１８）が、各エ
ンジンサイクル中に一定かつ予め決定した充電サイクル
の数を発生するようにプログラムされた請求項１に記載
の内燃機関の点火装置。 - 【請求項３】 前記電子制御ユニット（１８）が、少な
くとも１つのエンジン操作パラメータの関数として決定
されるｎ個（ｎ≧２）の充電サイクル数を各エンジンサ
イクル内に発生するようにプログラムされた請求項１に
記載の内燃機関の点火装置。 - 【請求項４】 前記充電サイクル数ｎは、各エンジンサ
イクル中に吸引された空気量を定めるスロットル弁の開
口角度の関数として決定される請求項３に記載の内燃機
関の点火装置。 - 【請求項５】 前記充電サイクル数ｎは、エンジン回転
速度の関数として決定される請求項３に記載の内燃機関
の点火装置。 - 【請求項６】 前記電子制御ユニット（１８）が、各エ
ンジンサイクル中に少なくとも他のエンジン操作パラメ
ータの関数として決定される整数ｄｎと前記充電サイク
ル数ｎとを加算したｎ' 個（ｎ' ＝ｎ＋ｄｎ）の充電サ
イクル数を発生するようにプログラムされた請求項３に
記載の内燃機関の点火装置。 - 【請求項７】 前記ｄｎが、エンジンの燃焼室内で発生
したか否かにより決定される請求項６に記載の内燃機関
の点火装置。 - 【請求項８】 前記電子制御ユニット（１８）が、少な
くとも１つのエンジン操作パラメータの関数として、１
以上の前記充電サイクルの前記１次電流の最大値を変更
するようにプログラムされた請求項２または３に記載の
内燃機関の点火装置。 - 【請求項９】 前記１次電流の最大値は、燃焼室内で燃
焼が発生したか否かにより変更される請求項８に記載の
内燃機関の点火装置。 - 【請求項１０】 前記内燃機関の点火装置は、各エンジ
ンサイクル中に、燃焼室内で燃焼が発生したか否かを示
すとともに、前記１次電流の増加率の関数として与えら
れる電気信号を供給できる燃焼制御手段を備える請求項
１乃至９の何れか１項に記載の内燃機関の点火装置。 - 【請求項１１】 前記電子制御ユニット（１８）が、燃
焼が発生したか否かを示す前記信号を受けるようにプロ
グラムされ、かつ特定のエンジンサイクル内に燃焼が有
効に発生したことを前記信号が示した後に前記１次電流
の最大値を減少させる１以上の充電サイクルを発生する
ようにプログラムされた請求項１０に記載の内燃機関の
点火装置。 - 【請求項１２】 前記充電サイクルの各継続時間は４０
０μｓより小である請求項１に記載の内燃機関の点火装
置。 - 【請求項１３】 前記充電サイクルの各々は、５０〜２
５０μｓの間の継続時間を有する請求項１に記載の内燃
機関の点火装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97830265:1 | 1997-06-02 | ||
| EP97830265A EP0893600B1 (en) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | Multi spark ignition system for an internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1172074A true JPH1172074A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=8230657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10151504A Pending JPH1172074A (ja) | 1997-06-02 | 1998-06-01 | 内燃機関の点火装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6032657A (ja) |
| EP (1) | EP0893600B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1172074A (ja) |
| KR (1) | KR19990006589A (ja) |
| DE (1) | DE69703484T2 (ja) |
| ES (1) | ES2153175T3 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11148452A (ja) * | 1997-09-11 | 1999-06-02 | Denso Corp | 筒内噴射ガソリンエンジン用点火装置 |
| US6186130B1 (en) * | 1999-07-22 | 2001-02-13 | Delphi Technologies, Inc. | Multicharge implementation to maximize rate of energy delivery to a spark plug gap |
| JP4259717B2 (ja) * | 1999-08-02 | 2009-04-30 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 火花点火装置 |
| DE10003109A1 (de) | 2000-01-26 | 2001-08-02 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Erzeugung einer Folge von Hochspannungszündfunken und Hochspannungszündvorrichtung |
| FR2820461B1 (fr) * | 2001-02-05 | 2003-05-02 | Siemens Automotive Sa | Procede et dispositif de reglage de l'instant d'ouverture d'un injecteur de carburant, pour moteur a combustion interne a injection directe |
| WO2002093003A2 (en) * | 2001-05-16 | 2002-11-21 | Knite, Inc. | System and method for controlling a gasoline direct injection ignition system |
| US6520166B1 (en) * | 2001-10-05 | 2003-02-18 | Delphi Technologies, Inc. | Method of identifying engine cylinder combustion sequence based on combustion quality |
| NL1019448C2 (nl) | 2001-11-29 | 2003-06-03 | Simon Lucas Goede | Verbrandingsmotor en ontstekingscircuit voor een verbrandingsmotor. |
| DE102004056844A1 (de) * | 2004-11-25 | 2006-06-01 | Daimlerchrysler Ag | Schnelle Vielfachfunkenzündung |
| FR2904155B1 (fr) * | 2006-07-21 | 2011-12-23 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme d'allumage et moteur a combustion interne comportant un tel systeme d'allumage |
| DE102008039729B4 (de) * | 2008-08-26 | 2020-07-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Steuerung eines Zündvorgangs in einer Brennkraftmaschine |
| EP2290223A1 (en) | 2009-08-31 | 2011-03-02 | Robert Bosch GmbH | An ignition control unit to control multiple ignitions |
| DE102010061799B4 (de) * | 2010-11-23 | 2014-11-27 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens |
| JP5761367B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2015-08-12 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の点火装置および点火方法 |
| WO2014112197A1 (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の点火装置および点火方法 |
| RU2548663C1 (ru) * | 2013-12-19 | 2015-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "КДП" (ООО "КДП") | Система зажигания с многократным искрообразованием |
| EP3276156A1 (en) * | 2016-07-29 | 2018-01-31 | Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG | Method for determining a defect in a spark plug of an internal combustion engine |
Family Cites Families (11)
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|---|---|---|---|---|
| SE396444B (sv) * | 1972-08-21 | 1977-09-19 | Kyberna Gmbh | Tendanordning for en forbrenningsmotor |
| US3945362A (en) * | 1973-09-17 | 1976-03-23 | General Motors Corporation | Internal combustion engine ignition system |
| DE2616693C3 (de) * | 1976-04-15 | 1980-09-18 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Zündanlage für Brennkraftmaschinen |
| FR2510199A1 (fr) * | 1981-07-22 | 1983-01-28 | Siemens Sa | Systeme d'allumage pour des moteurs a combustion interne |
| US4653459A (en) * | 1984-08-23 | 1987-03-31 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for igniting a combustible mixture, especially gasoline-air in the combustion chamber of an internal combustion engine |
| US5170760A (en) * | 1990-11-13 | 1992-12-15 | Yamaha Hatsudoki Babushiki Kaisha | Ignition system for two cycle engine |
| DE4114087A1 (de) * | 1991-04-30 | 1992-11-05 | Vogt Electronic Ag | Zuendanlage fuer verbrennungskraftmaschinen |
| US5174267A (en) * | 1991-07-22 | 1992-12-29 | Ford Motor Company | Cylinder identification by spark discharge analysis for internal combustion engines |
| DE4226248A1 (de) * | 1992-08-08 | 1994-02-10 | Bosch Gmbh Robert | Zündanlage für Brennkraftmaschinen |
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| US5411006A (en) * | 1993-11-08 | 1995-05-02 | Chrysler Corporation | Engine ignition and control system |
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- 1997-06-02 DE DE69703484T patent/DE69703484T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-02 ES ES97830265T patent/ES2153175T3/es not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-05-28 US US09/084,978 patent/US6032657A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-01 JP JP10151504A patent/JPH1172074A/ja active Pending
- 1998-06-02 KR KR1019980020383A patent/KR19990006589A/ko not_active Application Discontinuation
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