KR102412744B1 - 내연 기관용 점화 시스템 - Google Patents
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Abstract
1차 코일(12)에는 중간 탭(12A)이 설치되어 있고, 전압 인가부(17)로부터 중간 탭으로 흐르는 1차 전류의 차단과 도통을 실시하는 제 3 스위칭 소자(14)와, 제 1 권선(12B)측의 일단측에 접속되는 제 1 스위칭 소자(15)와, 제 2 권선(12C)측의 타단측에 접속되는 제 2 스위칭 소자(16)와, 상기 스위칭 소자의 동작을 각각 제어함으로써 점화 플러그에 불꽃 방전을 발생시키는 방전 발생 제어와, 제 2 권선으로 흐르는 1차 전류의 차단과 도통을 실시하여, 점화 플러그(20)에 발생하고 있는 불꽃 방전을 유지하는 방전 유지 제어를 실시하는 점화 제어 회로(30)와, 제 2 권선으로부터 제 2 스위칭 소자로 흐르는 전류를 환류시키는 전류 환류 경로(L1, L4, L7)를 구비하는 내연 기관용 점화 시스템.
Description
본 출원은 2017년 4월 20일에 출원된 일본 출원 번호2017―083816호와 2018년 3월 19일에 출원된 일본 출원 번호2018―051031호에 기초하는 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.
본 개시는 내연 기관에 이용되는 점화 시스템에 관한 것이다.
근래, 자동차용 내연 기관에서의 연비를 개선시키기 위해, 희박 연료의 연소 제어(린번(lean burn) 엔진) 또는 내연 기관의 실린더로 연소 가스를 환류시키는 EGR에 관한 기술의 검토가 진행되고 있다. 이들의 기술에 대해, 혼합기에 포함되는 연료를 효과적으로 연소시키기 위해, 점화 타이밍 근처의 일정 시간에 대하여 점화 플러그에 지속적으로 불꽃 방전을 발생시키는 계속 방전 방식이 검토되고 있다.
계속 방전 방식의 점화 시스템으로서는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 개시되는 바와 같이, 1차 코일의 권선의 도중에 중간 탭이 구비되어 있고, 점화 플러그에 주점화가 개시된 후, 중간 탭에 에너지 투입용의 전원으로부터 전기 에너지가 차례 차례 투입된다. 이에 따라, 1차 코일의 중간 탭에서 일단까지의 권선에만 전기 에너지의 투입이 실시되고, 그에 동반하여 주점화에 의한 2차 전류와 동일 방향의 2차 전류가 2차 코일에 차례 차례 추가하여 흐름으로써 점화 플러그에 불꽃 방전을 계속하여 발생시킨다. 이후, 1차 코일의 중간 탭에서 일단까지의 권선을 제 2 권선이라 호칭하고, 중간 탭에서 1차 코일의 타단까지의 권선을 제 1 권선이라 호칭한다. 이때, 제 2 권선과 2차 코일의 권수비(turn ratio)를 크게 마련함으로써 승압 회로를 이용하지 않고, 점화 플러그에 불꽃 방전을 계속하여 발생시키는 것이 가능한 크기의 2차 전압을 2차 코일에 발생시키는 것이 가능하게 된다고 하고 있다.
그런데 특허 문헌 1에는, 1차 코일의 중간 탭에 전기 에너지를 투입하는 에너지 투입 라인을 온(ON)―오프(OFF)하는 에너지 투입용 스위칭 소자가 구비되어 있다. 이 에너지 투입용 스위칭 소자가 온(ON)될 때마다 중간 탭을 통하여 제 2 권선에 1차 전류가 추가하여 흐르게 된다. 한편, 에너지 투입용 스위칭 소자를 오프(OFF)함으로써 에너지 투입을 정지시킨다. 이 제어를 반복하면서 2차 전류를 사전에 결정된 값으로 유지하여 착화성을 높이고 있다. 그러나 개시자들은 에너지 투입용 스위칭 소자를 오프로 했을 때의 1차 전류의 저하가 비교적 크고, 2차 전류가 급격히 저하함으로써 2차 전류를 사전에 결정된 값으로 유지시키는 것이 용이하지는 않은 것을 발견했다.
본 개시는 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 주요 목적은 방전 유지 제어 기간 중에 2차 전류가 급격히 작아지는 것을 억제하는 것이 가능한 내연 기관용 점화 시스템을 제공하는 것에 있다.
제 1 개시는, 내연 기관용 점화 시스템으로서, 내연 기관의 연소실 내의 가연 혼합기에 점화하기 위한 불꽃 방전을 발생하는 점화 플러그와, 1차 코일 및 2차 코일을 구비하고, 상기 2차 코일에 의해 상기 점화 플러그에 전압을 인가하는 점화 코일과, 사전에 결정된 전압을 상기 1차 코일에 인가하는 전압 인가부와, 상기 1차 코일을 이루는 권선의 도중에는 중간 탭이 설치되어 있고, 상기 전압 인가부로부터 상기 중간 탭으로 흐르는 1차 전류의 통전과 차단을 실시하는 제 3 스위칭 소자와, 상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 일단까지의 권선인 제 1 권선측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 1 스위칭 소자와, 상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 타단까지의 권선인 제 2 권선측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 2 스위칭 소자와, 상기 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 상기 제 2 스위칭 소자의 개폐 상태와, 상기 제 3 스위칭 소자의 개폐 상태를 각각 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 통전과 차단을 실시하여, 상기 점화 플러그에 상기 불꽃 방전을 발생시키는 방전 발생 제어와, 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 통전과 차단을 실시하여, 상기 점화 플러그에 발생하고 있는 상기 불꽃 방전을 유지하는 방전 유지 제어를 실시하는 점화 제어 회로와, 상기 제 2 권선으로부터 상기 제 2 스위칭 소자로 흐르는 전류를 환류시키는 전류 환류 경로를 구비한다.
방전 발생 제어에서는 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 제 2 스위칭 소자의 개폐 상태와, 제 3 스위칭 소자의 개폐 상태가 각각 제어되고, 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단이 실시됨으로써 점화 플러그에 불꽃 방전을 발생시킨다. 또한, 방전 유지 제어에서는 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 제 2 스위칭 소자의 개폐 상태와, 제 3 스위칭 소자의 개폐 상태가 각각 제어되고, 제 2 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단이 실시됨으로써 점화 플러그에 발생하고 있는 불꽃 방전이 유지된다. 이때, 만일 전류 환류 경로가 없으면, 방전 유지 제어 중에 제 1 스위칭 소자와 제 3 스위칭 소자가 열림 상태로 될 경우, 제 2 권선에 흐르는 1차 전류가 흐르지 않고 차단되고, 그 기간, 점화 플러그에 흐르는 2차 전류가 단계적으로 크게 저하할 염려가 있다. 이 점, 본 내연 기관용 점화 시스템은 전류 환류 경로가 설치되어 있기 때문에 방전 유지 제어 중에 제 1 스위칭 소자와 제 3 스위칭 소자가 열림 상태로 되어도 전류 환류 경로로부터 제 2 권선으로 1차 전류가 흐르면서 완만하게 감쇠하게 된다. 이에 따라, 점화 플러그에 흐르는 2차 전류가 단계적으로 급격히 작아지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 1 스위칭 소자에 역방향 다이오드가 구비되어 있는 경우에는, 역방향 다이오드, 제 1 권선(12B)을 경유하여 제 2 권선(12C)의 전류 환류 경로가 존재하지만, 제 1 권선(12B)에 발생하는 전압의 영향을 받아서, 제 2 권선(12C)의 환류 전류는 적어지고, 역시 2차 전류가 급격히 작아진다.
제 2 개시는, 제 1 개시에 있어서, 상기 전류 환류 경로는 제 1 다이오드를 구비하고, 상기 제 1 다이오드의 음극측은 상기 중간 탭에 접속되어 있고, 상기 제 1 다이오드의 양극측은 접지측에 접속되어 있다.
이에 따라, 방전 유지 제어 기간 중, 전류 환류부를 흐르는 1차 전류는 제 1 권선으로 흐르지 않고, 직접 제 2 권선으로 흐르게 되기 때문에 제 1 권선의 영향을 받지 않고 1차 전류를 정밀도 높게 제어하는 것이 가능하게 된다.
제 3 개시는, 제 1 또는 제 2 개시에 있어서, 상기 점화 제어 회로는 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하고, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 2 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 환류를 실시한다.
상기 구성으로 함으로써 제 1 권선에 흐르는 1차 전류의 도통과 차단은 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어하고, 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어한 후에, 제 1 스위칭 소자를 전환함으로써 실시할 수 있다. 또한, 제 2 권선에 흐르는 1차 전류의 도통과 환류는 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어하고, 제 2 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어한 후에, 제 3 스위칭 소자를 전환함으로써 실시할 수 있다.
제 4 개시는, 제 1 또는 제 2 개시에 있어서, 상기 점화 제어 회로는 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하고, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 2 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시한다.
제 5 개시는, 내연 기관용 점화 시스템으로서, 내연 기관의 연소실 내의 가연 혼합기에 점화하기 위한 불꽃 방전을 발생하는 점화 플러그와, 1차 코일 및 2차 코일을 구비하고, 상기 2차 코일에 의해 상기 점화 플러그에 전압을 인가하는 점화 코일과, 상기 1차 코일을 이루는 권선의 도중에는 중간 탭이 설치되어 있고, 사전에 결정된 전압을 상기 중간 탭에 인가하는 전압 인가부와, 상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 일단까지의 권선인 제 1 권선측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 1 스위칭 소자와, 상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 타단까지의 권선인 제 2 권선측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 2 스위칭 소자와, 상기 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 상기 제 2 스위칭 소자의 개폐 상태를 각각 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하여, 상기 점화 플러그에 상기 불꽃 방전을 발생시키는 방전 발생 제어와, 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하여, 상기 점화 플러그에 발생하고 있는 상기 불꽃 방전을 유지하는 방전 유지 제어를 실시하는 점화 제어 회로와, 상기 제 2 스위칭 소자로 제 2 권선의 전류를 차단했을 때에 제 2 권선이 흐르는 전류를 환류시키는 전류 환류 경로를 구비한다.
방전 발생 제어에서는 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 제 2 스위칭 소자의 개폐 상태가 각각 제어되고, 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단이 실시됨으로써 점화 플러그에 불꽃 방전을 발생시킨다. 또한, 방전 유지 제어에서는 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 제 2 스위칭 소자의 개폐 상태가 각각 제어되고, 제 2 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단이 실시됨으로써 점화 플러그에 발생하고 있는 불꽃 방전이 유지된다. 이때, 만일 전류 환류 경로가 없으면, 방전 유지 제어 중에 제 1 스위칭 소자와 제 2 스위칭 소자가 열림 상태로 될 경우, 제 2 권선에 흐르는 1차 전류가 흐르지 않고 차단되고, 그 기간, 점화 플러그에 흐르는 2차 전류가 단계적으로 크게 저하할 염려가 있다. 이 점, 본 내연 기관용 점화 시스템은 전류 환류 경로가 설치되어 있기 때문에 방전 유지 제어 중에 제 1 스위칭 소자와 제 2 스위칭 소자가 열림 상태로 되어도 전류 환류 경로로부터 제 2 권선으로 1차 전류가 감쇠하면서 흐르게 된다. 이에 따라, 점화 플러그에 흐르는 2차 전류가 단계적으로 급격히 작아지는 것을 억제할 수 있다.
제 6 개시는, 제 5 개시에 있어서, 상기 전류 환류 경로는 제 2 다이오드를 구비하고, 상기 제 2 다이오드의 음극측은 상기 전압 인가부와 상기 중간 탭의 사이의 전류 경로에 접속되어 있고, 상기 제 2 다이오드의 양극측은 상기 제 2 권선과 상기 제 2 스위칭 소자의 사이의 전류 경로에 접속되어 있다.
이에 따라, 방전 유지 제어 기간 중, 전류 환류부를 흐르는 1차 전류는 제 1 권선으로 흐르지 않고, 제 2 권선으로 감쇠하면서 흐르게 되기 때문에 제 1 권선의 영향을 받지 않고 1차 전류를 정밀도 높게 제어하는 것이 가능하게 된다.
제 7 개시는, 제 5 또는 제 6 개시에 있어서, 상기 점화 제어 회로는 상기 방전 발생 제어로서, 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 1 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단을 실시하고, 상기 방전 유지 제어로서, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 2 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 환류를 실시한다.
상기 구성으로 함으로써 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단은 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 제 1 스위칭 소자를 전환함으로써 실시할 수 있다. 또한, 제 2 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 환류는 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 제 2 스위칭 소자를 전환함으로써 실시할 수 있다.
제 8 개시는, 제 1 내지 제 7 중 어느 하나의 개시에 있어서, 음극측은 상기 제 2 스위칭 소자에 접속되어 있고, 양극측은 상기 중간 탭과는 반대측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드를 구비한다.
만일, 제 3 다이오드가 설치되어 있지 않은 경우, 방전 개시 제어를 실시함으로써 제 2 스위칭 소자로부터 제 2 권선을 통하여 전압 인가부로 흐르는 전류가 발생할 가능성이 있다. 즉, 제 1 권선의 차단 전류에 의하여 발생하는 자속이 제 2 권선에 쇄교(鎖交)함으로써 제 2 권선의 단부에 전압이 발생하여 상기 전류가 발생할 가능성이 있다. 이 경우, 제 2 스위칭 소자로부터 전압 인가부로 흐르는 전류에 의해 상쇄되고, 1차 전류는 상쇄된 분량만큼 작아지게 된다. 이 대책으로서, 음극측이 제 2 스위칭 소자에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선에서의 제 2 스위칭 소자측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드를 설치함으로써 상기 전류가 생기게 하는 전압이 발생해도 제 2 스위칭 소자로부터 전압 인가부로 흐르는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
제 9 개시는, 제 1 내지 제 7 중 어느 하나의 개시에 있어서, 음극측은 상기 중간 탭에 접속되어 있고, 양극측은 상기 전압 인가부에 접속되어 있는 제 3 다이오드를 구비한다.
이로부터, 방전 개시 제어에 의하여 제 2 스위칭 소자로부터 제 2 권선을 통하여 전압 인가부로 전류가 흐르게 하는 전압이 발생해도 제 2 스위칭 소자로부터 전압 인가부로 전류가 흐르는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
제 10 개시는, 내연 기관용 점화 시스템으로서, 내연 기관의 연소실 내의 가연 혼합기에 점화하기 위한 불꽃 방전을 발생하는 점화 플러그와, 1차 코일 및 2차 코일을 구비하고, 상기 2차 코일에 의해 상기 점화 플러그에 전압을 인가하는 점화 코일과, 상기 1차 코일을 이루는 권선의 도중에는 중간 탭이 설치되어 있고, 사전에 결정된 전압을 상기 중간 탭에 인가하는 전압 인가부와, 상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 일단까지의 권선인 제 1 권선측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 1 스위칭 소자와, 상기 중간 탭과, 상기 중간 탭에서 타단까지의 권선인 제 2 권선의 사이에 접속되는 제 3 스위칭 소자와, 상기 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 상기 제 3 스위칭 소자의 개폐 상태를 각각 제어함으로써 상기 점화 플러그에 상기 불꽃 방전을 발생시키는 방전 발생 제어와, 상기 점화 플러그에 발생하고 있는 상기 불꽃 방전을 유지하는 방전 유지 제어를 실시하는 점화 제어 회로와, 상기 제 2 권선으로부터 접지측으로 흐르는 전류를 환류시키는 전류 환류 경로를 구비한다.
방전 발생 제어에서는 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 제 3 스위칭 소자의 개폐 상태가 각각 제어되고, 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단이 실시됨으로써 점화 플러그에 불꽃 방전을 발생시킨다. 또한, 방전 유지 제어에서는 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 제 3 스위칭 소자의 개폐 상태가 각각 제어되고, 제 2 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단이 실시됨으로써 점화 플러그에 발생하고 있는 불꽃 방전이 유지된다. 이때, 만일 전류 환류 경로가 없으면, 방전 유지 제어 중에 제 1 스위칭 소자와 제 3 스위칭 소자가 열림 상태로 될 경우, 제 2 권선에 흐르는 1차 전류가 흐르지 않고 차단되고, 그 기간, 점화 플러그에 흐르는 2차 전류가 단계적으로 크게 저하할 염려가 있다. 이 점, 본 내연 기관용 점화 시스템은 전류 환류 경로가 설치되어 있기 때문에 방전 유지 제어 중에 제 1 스위칭 소자와 제 3 스위칭 소자가 열림 상태로 되어도 제 2 권선의 인덕턴스 성분에 의해 전류 환류 경로로부터 제 2 권선으로 1차 전류가 완만하게 감쇠하면서 흐르게 된다. 이에 따라, 점화 플러그에 흐르는 2차 전류가 단계적으로 급격히 작아지는 것을 억제할 수 있다.
제 11 개시는, 제 10 개시에 있어서, 상기 전류 환류 경로는 제 4 다이오드를 구비하고, 상기 제 4 다이오드의 음극측은 상기 제 3 스위칭 소자와 상기 제 2 권선의 사이의 전류 경로에 접속되어 있고, 상기 제 4 다이오드의 양극측은 접지측에 접속되어 있다.
이에 따라, 방전 유지 제어 기간 중, 전류 환류부를 흐르는 1차 전류는 제 1 권선으로 흐르지 않고, 직접 제 2 권선으로 흐르게 되기 때문에 제 1 권선의 영향을 받지 않고 1차 전류는 단계적으로 작아지지 않아서, 완만하게 감쇠해 간다. 1차 전류가 사전에 결정된 값에 도달하면, 다시 제 3 스위칭 소자로부터 전류를 투입한다. 다시 사전에 결정된 값에 도달하면, 제 3 스위칭 소자를 오프시키는 제어를 반복하기 때문에 1차 전류를 정밀도 좋게 사전에 결정된 값으로 제어하는 것이 가능하게 된다.
제 12 개시는, 제 10 또는 제 11 개시에 있어서, 음극측은 접지측에 접속되어 있고, 양극측은 제 2 권선에서의 상기 중간 탭측과는 반대측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드를 구비한다.
만일, 제 3 다이오드가 설치되어 있지 않은 경우, 방전 개시 제어를 실시함으로써 제 2 권선으로부터 제 3 스위칭 소자를 통하여 전압 인가부로 흐르는 전류가 발생할 가능성이 있다. 이 경우, 제 1 권선의 차단 전류에 의하여 발생하는 자속이 제 2 스위칭 소자로부터 전압 인가부로 흐르는 전류에 의해 상쇄되고, 1차 전류는 상쇄된 분량만큼 작아지게 된다. 이 대책으로서, 음극측이 제 2 스위칭 소자에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선에서의 제 2 스위칭 소자측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드를 설치함으로써 상기 전류가 생기도록 하는 전압이 방전 개시 제어에서 발생해도 제 3 스위칭 소자로부터 전압 인가부로 흐르는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
제 13 개시는, 제 10 또는 제 11 개시에 있어서, 음극측은 상기 제 2 권선에서의 상기 중간 탭측의 단부에 접속되어 있고, 양극측은 상기 제 3 스위칭 소자에 접속되어 있는 제 3 다이오드를 구비한다.
이 구성에 의해서도, 방전 개시 제어 시에 제 2 권선으로부터 제 3 스위칭 소자를 통하여 전압 인가부로 흐르는 전류가 생기게 하는 전압이 발생해도 제 3 다이오드에 의해 제 2 권선으로부터 제 3 스위칭 소자로 흐르는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
제 14 개시는, 제 10 내지 제 13 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 점화 제어 회로는 상기 방전 발생 제어로서, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 1 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단을 실시하여 방전을 개시시키고, 상기 방전 유지 제어로서, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 환류를 실시한다.
상기 구성으로 함으로써 제 1 권선에 흐르는 1차 전류의 도통과 차단은 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 제 1 스위칭 소자를 전환함으로써 실시할 수 있다. 또한, 제 2 권선에 흐르는 1차 전류의 도통과 환류를, 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 제 3 스위칭 소자를 전환함으로써 실시할 수 있다.
제 15 개시는, 제 10 내지 제 13 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 점화 제어 회로는 상기 방전 발생 제어로서, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선 및 상기 제 2 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단을 실시하여 방전을 개시시키고, 상기 방전 유지 제어로서, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 환류를 실시한다.
방전 발생 제어 시에, 제 1 스위칭 소자 및 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어함으로써 제 2 권선에도 1차 전류가 흐르게 되고, 그 결과, 제 1 권선과 제 2 권선에 각각 서로의 자속을 서로 제거하는 방향의 자속이 발생하게 된다. 이에 따라, 방전 발생 제어의 통전으로 2차측에 발생하는 이른바 온(ON) 전압을 억제할 수 있고, 온 전압 불똥 방지 다이오드를 삭제하거나, 저전압화하여 저가의 다이오드를 채용할 수 있다.
제 16 개시는, 제 1 내지 제 15 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 제 1 권선의 권수는 상기 제 2 권선의 권수보다도 많다.
방전 유지 제어 시에 있어서, 점화 플러그에 발생하고 있는 방전을 유지하기 위한 전압은 방전 발생 제어 시에 있어서, 점화 플러그에 방전을 발생시키기 위해 필요한 전압보다도 낮다. 이를 고려하여, 제 1 권선의 권수를 제 2 권선의 권수보다도 많게 함으로써 제 2 권선에 1차 전압을 인가한 경우에 2차 코일에 발생하는 2차 전압을, 제 1 권선에 1차 전압을 인가한 경우에 2차 코일에 발생하는 2차 전압보다도 낮게 할 수 있다.
제 17 개시는, 제 1 내지 제 16 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 2차 코일의 권수를 상기 제 2 권선의 권수로 나눈 값인 권수비가, 상기 방전 발생 제어에 의해 상기 점화 플러그에 발생시킨 상기 불꽃 방전을 유지하기 위해 필요한 전압으로서의 방전 유지 전압을, 상기 전압 인가부가 인가하는 상기 전압으로 나눈 값인 전압비보다도 커지도록 구성된다.
권수비는 2차 코일의 권수를 제 2 권선의 권수로 나눔으로써 산출된다. 즉, 2차 권선의 권수가 적어질수록, 권수비는 커진다. 이때, 전원 전압과 방전 유지 전압의 비보다도 권수비가 커지도록 2차 권선의 권수를 적게 하면, 방전 유지 제어 기간 중에 제 2 권선에 인가되는 전압은 전압 인가부가 인가하는 전압보다도 낮아지도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 방전 유지 제어의 실시 기간 중, 2차 권선에 전압 인가부로부터 1차 전류를 반복하여 흘릴 수 있고, 그 때마다 점화 플러그에 2차 전류가 흐르고, 그 결과로서, 점화 플러그에 발생하고 있는 불꽃 방전을 유지할 수 있다.
제 18 개시는, 제 3, 제 14, 제 15 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 점화 플러그에 흐르는 2차 전류를 검출하는 2차 전류 검출부를 구비하고, 상기 점화 제어 회로는 상기 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 상기 2차 전류 검출부에 의해 검출된 상기 2차 전류의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에, 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 상기 2차 전류 검출부에 의해 검출된 상기 2차 전류의 절대값이 상기 제 1 한계값보다도 크게 설정된 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한다.
제 19 개시는, 제 4 또는 제 7 개시에 있어서, 상기 점화 플러그에 흐르는 2차 전류를 검출하는 2차 전류 검출부를 구비하고, 상기 점화 제어 회로는 상기 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 상기 2차 전류 검출부에 의해 검출된 상기 2차 전류의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에, 상기 제 2 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 상기 2차 전류 검출부에 의해 검출된 상기 2차 전류의 절대값이 상기 제 1 한계값보다도 크게 설정된 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한다.
전류 환류 경로를 설치함으로써, 제 18 개시에 관련되는 제어와 제 19 개시에 관련되는 제어의 어느 쪽도 1차 전류 차단 시의 2차 전류의 저하를 완만하게 할 수 있기 때문에 2차 전류의 절대값을 제 1 한계값에서 제 2 한계값까지의 범위 내로 수습하는 것을 용이하게 할 수 있다. 즉, 상기의 2차 전류에서의 피드백 제어를 실시함으로써 2차 전류를 원하는 범위 내로 정밀도 좋게 제어할 수 있고, 또한 2차 전류의 급격한 변화를 저감할 수 있어서, 2차 전류의 급격한 저하에 의한 방전 불꽃의 꺼짐 현상 등을 저감할 수 있다.
제 20 개시는, 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 제 1 스위칭 소자와, 상기 제 2 스위칭 소자와, 상기 제 3 스위칭 소자와, 상기 점화 제어 회로와, 상기 전류 환류 경로는 상기 점화 코일이 수납되어 있는 케이스 내에 수용된다.
점화 플러그 중, 점화 코일이 수납되어 있는 공간 내에 제 1 스위칭 소자와, 제 2 스위칭 소자와, 제 3 스위칭 소자와, 점화 제어 회로와, 전류 환류부가 수용된다. 즉, 점화 플러그 중, 점화 코일이 수납되어 있는 공간 내에 본 내연 기관용 점화 시스템을 수용할 수 있다. 이에 따라, 배선을 삭감할 수 있고, 또한 본 내연 기관용 점화 시스템의 비대화를 억제할 수 있기 때문에 차량으로의 탑재성 향상을 도모할 수 있다.
제 21 개시는, 제 5 내지 제 7 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 제 1 스위칭 소자와, 상기 제 2 스위칭 소자와, 상기 점화 제어 회로와, 상기 전류 환류 경로는 상기 점화 코일이 수납되어 있는 케이스 내에 수용된다.
점화 플러그 중, 점화 코일이 수납되어 있는 공간 내에 제 1 스위칭 소자와, 제 2 스위칭 소자와, 점화 제어 회로와, 전류 환류부가 수용된다. 즉, 점화 플러그 중, 점화 코일이 수납되어 있는 공간 내에 내연 기관용 점화 시스템을 수용할 수 있다. 이에 따라, 배선을 삭감할 수 있고, 또한 본 내연 기관용 점화 시스템의 비대화를 억제할 수 있기 때문에 차량으로의 탑재성 향상을 도모할 수 있다.
제 22 개시는, 제 10 내지 제 15 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 제 1 스위칭 소자와, 상기 제 3 스위칭 소자와, 상기 점화 제어 회로와, 상기 전류 환류 경로는 상기 점화 코일이 수납되어 있는 케이스 내에 수용된다.
점화 플러그 중, 점화 코일이 수납되어 있는 공간 내에 제 1 스위칭 소자와, 제 3 스위칭 소자와, 점화 제어 회로와, 전류 환류부가 수용된다. 즉, 점화 플러그 중, 점화 코일이 수납되어 있는 공간 내에 본 내연 기관용 점화 시스템을 수용할 수 있다. 이에 따라, 배선을 삭감할 수 있고, 또한 본 내연 기관용 점화 시스템의 비대화를 억제할 수 있기 때문에 차량으로의 탑재성 향상을 도모할 수 있다.
제 23 개시는, 제 1 내지 제 22 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 제 1 스위칭 소자에는 제 5 다이오드가 역병렬로 접속되어 있다.
제 1 내지 제 22 중 어느 하나의 점화 시스템에 있어서, 만일 전류 환류 경로가 없는 상태에서 방전 유지 제어를 실시한 경우, 제 2 권선으로 흐르는 1차 전류가 제 1 스위칭 소자에 역병렬로 접속되는 제 5 다이오드와, 제 1 권선을 통하여 제 2 권선으로부터 제 2 스위칭 소자로 흐르는 전류가 환류하게 된다. 이 경우, 환류하는 전류는 제 1 권선의 영향을 받음으로써 그 전류의 크기가 작아지고, 그에 동반하여 2차 코일에 발생하는 2차 전류가 작아지는 등, 그 제어성이 저하할 염려가 있다. 이 점, 제 1 내지 제 22 중 어느 하나의 개시에 관련되는 내연 기관용 점화 시스템에서는 전류 환류 경로가 설치되어 있기 때문에 방전 유지 제어 중에 전류 환류 경로를 통하여 제 2 권선으로 전류가 제 1 권선을 통하지 않고 환류하게 된다. 이에 따라, 점화 플러그에 흐르는 2차 전류가 급격히 작아지는 것을 억제할 수 있기 때문에 제 1 스위칭 소자에 제 5 다이오드가 역병렬로 접속되는 구성에 대해서도 본 점화 시스템은 적합한 구성이라고 할 수 있다.
제 24의 개시에서는, 제 1 내지 제 23 중 어느 하나의 개시에 있어서, 상기 내연 기관은 다기통 내연 기관이고, 상기 점화 제어 회로는 상기 내연 기관의 각 기통에 설치되어 있고, 상기 방전 유지 제어에서 상기 2차 코일에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 신호를 출력하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치에는, 상기 전류 제어 신호를 전달하는 제 1 공통 신호선 및 제 2 공통 신호선이 접속되어 있고, 상기 제 1 공통 신호선으로부터 분기한 각 신호선이 상기 점화 플러그에 의한 점화가 연속되지 않는 기통의 집합인 제 1 기통군의 각 기통의 상기 점화 제어 회로에 접속되고, 상기 제 2 공통 신호선으로부터 분기한 각 신호선이 상기 점화 플러그에 의한 점화가 연속되지 않는 기통의 집합이고, 또한 상기 제 1 기통군에 포함되지 않는 기통의 집합인 제 2 기통군의 각 기통의 상기 점화 제어 회로에 접속되어 있다.
내연 기관이 다기통 내연 기관(예를 들면, 5기통 이상의 내연 기관)인 경우, 2차 코일에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 신호를 전체 기통에서 공통으로 하면, 점화 플러그에 의한 점화가 연속되는 기통에서 전류 제어 신호의 일부가 중복될 염려가 있다.
이 점, 상기 구성에서는 제어 장치에 의해, 방전 유지 제어에서 2차 코일에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 신호가 출력된다. 제어 장치에는, 전류 제어 신호를 전달하는 제 1 공통 신호선 및 제 2 공통 신호선이 접속되어 있다. 제 1 공통 신호선으로부터 분기한 각 신호선이 점화 플러그에 의한 점화가 연속되지 않는 기통의 집합인 제 1 기통군의 각 기통의 점화 제어 회로에 접속되어 있다. 이 때문에, 제 1 기통군의 기통의 점화는 연속되어 있지 않아서, 제 1 기통군의 기통에 전달되는 전류 제어 신호의 일부가 중복되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 공통 신호선으로부터 분기한 각 신호선이 점화 플러그에 의한 점화가 연속되지 않는 기통의 집합이고, 또한 제 1 기통군에 포함되지 않는 기통의 집합인 제 2 기통군의 각 기통의 점화 제어 회로에 접속되어 있다. 이 때문에, 제 2 기통군의 기통의 점화는 연속되어 있지 않아서, 제 2 기통군의 기통에 전달되는 전류 제어 신호의 일부가 중복되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 내연 기관이 다기통 내연 기관이어도, 2차 코일에 흐르는 전류를 전류 제어 신호에 의해 제어할 수 있다.
구체적으로, 제 25의 개시에서는, 상기 제 1 기통군에 포함되는 2개의 기통에서 동시에 상기 점화가 실시되는 동안에 상기 제 2 기통군에 포함되는 1개의 기통에서 상기 점화가 실시된다.
제 1 기통군에 포함되는 2개의 기통에서 동시에 점화가 실시되는 동안에 제 2 기통군에 포함되는 1개의 기통에서 점화가 실시됨으로써 제 1 기통군의 기통의 점화가 연속되지 않고, 또한 제 2 기통군의 기통의 점화가 연속되지 않도록 할 수 있다.
본 개시에 대해서의 상기 목적 및 그 밖의 목적, 특징이나 잇점은 첨부의 도면을 참조하면서 하기의 상세한 기술에 의해 보다 명확해진다. 그 도면은,
도 1은 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 개략 구성도이고,
도 2는 방전 개시 제어가 개시된 경우의 1차 전류의 흐름을 도시한 도면이고,
도 3은 방전 유지 제어가 실시된 경우의 1차 전류의 흐름을 도시한 도면이고,
도 4는 전류 환류 경로가 설치되어 있지 않은 점화 시스템에서 방전 유지 제어를 실시한 경우의 1차 전류 및 2차 전류의 변동을 도시한 도면이고,
도 5는 방전 유지 제어가 실시된 경우의 환류하는 1차 전류의 흐름을 도시한 도면이고,
도 6은 2차 전류를 원하는 범위로 제어하는 내용을 간이적으로 도시한 도면이고,
도 7은 본 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 8은 내연 기관에서 특히 점화 코일이 수용되어 있는 케이스 주변을 도시한 개략 구성도이고,
도 9는 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 10은 도 1의 구성에 적용되는 제 3 다이오드의 설치 장소의 별도예를 도시한 도면이고,
도 11은 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 12는 점화 신호 및 에너지 투입 신호에 의한 2차 전류의 지령값의 설정을 도시한 도면이고,
도 13은 점화 신호 및 에너지 투입 신호에 의한 2차 전류의 지령값의 설정을 도시한 도면이고,
도 14는 점화 신호 및 에너지 투입 신호에 의한 2차 전류의 지령값의 설정을 도시한 도면이고,
도 15는 도 11에 도시한 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 16은 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 17은 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 18은 도 17에 도시한 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 19는 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 20은 제 2 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 개략 구성도이고,
도 21은 제 2 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 22는 제 2 실시 형태의 구성에 적용되는 제 3 다이오드의 설치 장소의 별도예를 도시한 도면이고,
도 23은 제 2 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 24는 도 23에 도시한 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 25는 도 23에 도시한 별도예에서의 제 3 다이오드의 설치 장소의 변경예를 도시한 도면이고,
도 26은 제 3 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 개략 구성도이고,
도 27은 제 3 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 28은 제 3 실시 형태에 적용되는 제 3 다이오드의 설치 장소의 별도예를 도시한 도면이고,
도 29는 제 3 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 30은 도 29에 도시한 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 31은 제 3 실시 형태에 적용되는 별도예에 관련되는 방전 발생 제어에 의해 발생하는 2차 전압과, 종래의 방전 발생 제어에 의해 발생하는 2차 전압을 비교한 도면이고,
도 32는 4기통 엔진에 적용되는 엔진 ECU와 각 점화 제어 회로의 접속을 도시한 개략 구성도이고,
도 33은 비교예의 점화 신호와 에너지 투입 신호를 도시한 타임 차트이고,
도 34는 6기통 엔진에 적용되는 엔진 ECU와 각 점화 제어 회로의 접속을 도시한 개략 구성도이고,
도 35는 도 34에 도시한 실시 형태의 점화 신호와 에너지 투입 신호를 도시한 타임차트이고,
도 36은 점화 신호만에 의한 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 37은 도 36의 방전 제어를 실행하는 점화 시스템의 개략 구성도이다.
도 1은 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 개략 구성도이고,
도 2는 방전 개시 제어가 개시된 경우의 1차 전류의 흐름을 도시한 도면이고,
도 3은 방전 유지 제어가 실시된 경우의 1차 전류의 흐름을 도시한 도면이고,
도 4는 전류 환류 경로가 설치되어 있지 않은 점화 시스템에서 방전 유지 제어를 실시한 경우의 1차 전류 및 2차 전류의 변동을 도시한 도면이고,
도 5는 방전 유지 제어가 실시된 경우의 환류하는 1차 전류의 흐름을 도시한 도면이고,
도 6은 2차 전류를 원하는 범위로 제어하는 내용을 간이적으로 도시한 도면이고,
도 7은 본 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 8은 내연 기관에서 특히 점화 코일이 수용되어 있는 케이스 주변을 도시한 개략 구성도이고,
도 9는 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 10은 도 1의 구성에 적용되는 제 3 다이오드의 설치 장소의 별도예를 도시한 도면이고,
도 11은 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 12는 점화 신호 및 에너지 투입 신호에 의한 2차 전류의 지령값의 설정을 도시한 도면이고,
도 13은 점화 신호 및 에너지 투입 신호에 의한 2차 전류의 지령값의 설정을 도시한 도면이고,
도 14는 점화 신호 및 에너지 투입 신호에 의한 2차 전류의 지령값의 설정을 도시한 도면이고,
도 15는 도 11에 도시한 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 16은 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 17은 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 18은 도 17에 도시한 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 19는 제 1 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 20은 제 2 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 개략 구성도이고,
도 21은 제 2 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 22는 제 2 실시 형태의 구성에 적용되는 제 3 다이오드의 설치 장소의 별도예를 도시한 도면이고,
도 23은 제 2 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 24는 도 23에 도시한 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 25는 도 23에 도시한 별도예에서의 제 3 다이오드의 설치 장소의 변경예를 도시한 도면이고,
도 26은 제 3 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 개략 구성도이고,
도 27은 제 3 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 28은 제 3 실시 형태에 적용되는 제 3 다이오드의 설치 장소의 별도예를 도시한 도면이고,
도 29는 제 3 실시 형태에 관련되는 점화 시스템의 별도예를 도시한 개략 구성도이고,
도 30은 도 29에 도시한 별도예에 관련되는 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 31은 제 3 실시 형태에 적용되는 별도예에 관련되는 방전 발생 제어에 의해 발생하는 2차 전압과, 종래의 방전 발생 제어에 의해 발생하는 2차 전압을 비교한 도면이고,
도 32는 4기통 엔진에 적용되는 엔진 ECU와 각 점화 제어 회로의 접속을 도시한 개략 구성도이고,
도 33은 비교예의 점화 신호와 에너지 투입 신호를 도시한 타임 차트이고,
도 34는 6기통 엔진에 적용되는 엔진 ECU와 각 점화 제어 회로의 접속을 도시한 개략 구성도이고,
도 35는 도 34에 도시한 실시 형태의 점화 신호와 에너지 투입 신호를 도시한 타임차트이고,
도 36은 점화 신호만에 의한 방전 제어의 동작을 도시한 타임차트이고,
도 37은 도 36의 방전 제어를 실행하는 점화 시스템의 개략 구성도이다.
＜제 1 실시 형태＞
제 1 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 본 점화 시스템(10)은 내연 기관(이하, 엔진이라 호칭)(60)에 탑재되는 것이다(도 8 참조). 점화 시스템(10)의 구성을, 도 1을 참조하여 설명한다. 점화 시스템(10)은 점화 플러그(20)와, 점화 코일(11)과, 제 3 스위칭 소자(14)와, 제 1 스위칭 소자(15)와, 제 2 스위칭 소자(16)와, 전원부(전압 인가부에 해당)(17)와, 점화 제어 회로(30)가 설치되어 있다.
점화 코일(11)은 1차 코일(12), 2차 코일(13) 및 철심(23)을 구비하고 있다. 1차 코일(12)을 이루는 권선의 도중에는 중간 탭(12A)이 설치되어 있고, 중간 탭(12A)은 제 3 스위칭 소자(14)를 통하여 전원부(17)에 접속되어 있다. 이 때문에, 제 3 스위칭 소자(14)가 닫힘 상태로 된 경우에는, 전원부(17)로부터 사전에 결정된 전압이 중간 탭(12A)에 인가되게 된다. 또한, 1차 코일(12)을 이루는 권선 중, 중간 탭(12A)에서 일단까지의 권수가 보다 많은 측의 권선인 제 1 권선(12B)측의 일단은 제 1 스위칭 소자(15)에 접속되어 있다. 1차 코일(12)을 이루는 권선 중, 중간 탭(12A)에서 일단까지의 권수가 보다 적은 측의 권선인 제 2 권선(12C)측의 일단은 제 3 다이오드(19)를 통하여 제 2 스위칭 소자(16)에 접속되어 있다.
제 3 스위칭 소자(14)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로서, 제 3 제어 단자(14G)와, 제 3 전원측 단자(14D)와, 제 3 접지측 단자(14S)를 가지고 있다. 이 제 3 스위칭 소자(14)는 제 3 제어 단자(14G)에 입력된 제 3 제어 신호에 기초하여, 제 3 전원측 단자(14D)와 제 3 접지측 단자(14S)의 사이의 통전의 온오프를 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제 3 접지측 단자(14S)는 중간 탭(12A)에 접속되어 있고, 제 3 전원측 단자(14D)는 전원부(17)에 접속되어 있다.
제 1 스위칭 소자(15)는 MOS게이트 구조 트랜지스터인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로서, 제 1 제어 단자(15G)와, 제 1 전원측 단자(15C)와, 제 1 접지측 단자(15E)를 가지고 있다. 이 제 1 스위칭 소자(15)는 제 1 제어 단자(15G)에 입력된 제 1 제어 신호에 기초하여, 제 1 전원측 단자(15C)와 제 1 접지측 단자(15E)의 사이의 통전의 온오프를 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제 1 전원측 단자(15C)는 제 1 권선(12B)에 접속되어 있다. 또한, 제 1 접지측 단자(15E)는 접지되어 있다.
제 2 스위칭 소자(16)는 MOSFET로서, 제 2 제어 단자(16G)와, 제 2 전원측 단자(16D)와, 제 2 접지측 단자(16S)를 가지고 있다. 이 제 2 스위칭 소자(16)는 제 2 제어 단자(16G)에 입력된 제 2 제어 신호에 기초하여, 제 2 전원측 단자(16D)와 제 2 접지측 단자(16S)의 사이의 통전의 온오프를 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제 2 전원측 단자(16D)는 제 3 다이오드(19)를 통하여 제 2 권선(12C)에 접속되어 있고, 제 2 접지측 단자(16S)는 접지되어 있다. 제 3 다이오드(19)에 대해서의 세부적 설명은 후술한다.
중간 탭(12A)은 제 3 스위칭 소자(14)에 접속되는 외에, 전류 환류 경로(L1)와도 접속되어 있다. 전류 환류 경로(L1)는 제 1 다이오드(18)를 구비하고 있다. 제 1 다이오드(18)의 음극측은 중간 탭(12A)에 접속되어 있고, 제 1 다이오드(18)의 양극측은 접지되어 있다.
2차 코일(13)의 제 1 단은 1차 코일 통전 시의 불똥 방지 다이오드(21)(이후, 방지 다이오드라 호칭)를 통하여 전류 검출용 경로(L2)와 접속되어 있다. 이 전류 검출용 경로(L2)에는 2차 전류 검출용의 저항체(22)가 설치되어 있다. 저항체(22)의 제 1 단은 방지 다이오드(21)를 통하여 2차 코일(13)의 제 1 단과 접속되고, 저항체(22)의 제 2 단은 접지측에 접속되어 있다. 방지 다이오드(21)는 제 1 권선(12B)에 통전할 때에 발생하는, 접지측으로부터 저항체(22)를 통하여 2차 코일(13)에서의 제 2 단측을 향하는 방향의 전류의 통류를 방지한다. 이에 따라, 1차 코일(12)에 통전할 때에 발생하는 1차 코일(12)의 온 전압에서의 불똥을 방지하고, 또한 2차 전류(방전 전류)(I2)를 점화 플러그(20)로부터 2차 코일(13)을 향하는 방향으로 규정하기 위해, 그 양극이 2차 코일(13)에서의 제 1 단측에 접속되어 있다.
점화 제어 회로(30)는 도시하지 않는 엔진 ECU(제어 장치)로부터 출력된 점화 신호(IGt)를 수신하도록 엔진 ECU에 접속되어 있다. 이러한 점화 신호(IGt)는 엔진(60)의 연소실 내에서의 가스의 상태 및 필요하게 되는 엔진(60)의 출력에 따른 최적의 점화 시기 및 2차 전류(방전 전류)를 규정하는 것이다. 또한, 점화 제어 회로(30)는 제 3 스위칭 소자(14), 제 1 스위칭 소자(15) 및 제 2 스위칭 소자(16)의 개폐 동작을 제어하도록 제 3 제어 단자(14G), 제 1 제어 단자(15G) 및 제 2 제어 단자(16G)에 접속되어 있다.
점화 제어 회로(30)는 엔진 ECU로부터 수신한 점화 신호(IGt)에 기초하여, 제 3 스위칭 소자(14)가 가지는 제 3 제어 단자(14G)와, 제 1 스위칭 소자(15)가 가지는 제 1 제어 단자(15G)와, 제 2 스위칭 소자(16)가 가지는 제 2 제어 단자(16G)의 각각에 대하여 개폐 제어를 실시하기 위한 구동 신호(IG1, IG2, IG3)를 출력한다.
이에 따라, 우선, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 흐르는 경로(도 2 참조)를 형성하고, 그 후에, 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통과 차단을 제어함으로써 점화 플러그(20)에 불꽃 방전을 발생시키는 방전 개시 제어를 실시한다. 방전 개시 제어의 실시 후, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 경로(도 3 참조)를 형성하고, 그 후에, 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통과 차단을 제어함으로써 점화 플러그(20)에 발생하고 있는 불꽃 방전을 유지시키는 방전 유지 제어를 실시한다. 이때, 전류 검출용 경로(L2)에 흐르는 2차 전류(I2)를 검출하기 때문에, 전류 검출용 경로(L2)와, 점화 제어 회로(30)는 2차 전류 검출부에 해당된다.
방전 개시 제어의 제어 내용을 설명한다. 방전 개시 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 2 스위칭 소자(16)를 항상 열림 상태로 제어한다. 그 후에, 제 3 스위칭 소자(14) 및 제 1 스위칭 소자(15)를 닫힘 상태로 제어함으로써 도 2에 도시된 바와 같이, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐른다. 그리고 제 1 사전 결정 시간의 경과 후에 제 1 스위칭 소자(15)를 열림 상태로 제어한다. 이에 따라, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통이 차단되고, 2차 코일(13)에 고전압이 유도되어, 점화 플러그(20)의 불꽃 갭부의 기체가 절연 파괴됨으로써 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생한다.
여기에서, 제 3 다이오드(19)가 설치되어 있지 않은 상태에서 상기의 방전 개시 제어를 실시한 경우를 상정한다. 이 경우, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐르는 한편, 제 2 스위칭 소자(16)로부터 제 2 권선(12C)을 통하여 전원부(17)로 흐르는 전류가 발생하는 경우가 있다. 즉, 제 1 권선(12B)과 제 2 권선(12C)으로 자기 회로가 구성되어 있거나, 누설 자속이 쇄교함으로써 제 1 스위칭 소자(15)에서 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)를 차단했을 때에 제 2 권선(12C)에 마이너스의 전압이 발생하고, 접지측으로부터 전원부(17)로 전류가 흐르는 경우가 있다. 만일, 제 2 스위칭 소자(16)로부터 제 2 권선(12C)을 통하여 전원부(17)로 흐르는 전류가 발생한 경우, 발생한 상기 전류와, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)가 서로 상쇄됨으로써 1차 전류(I1)는 상쇄된 분량만큼 작아지게 된다. 이 대책으로서, 음극측이 제 2 스위칭 소자(16)에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선(12C)에서의 제 2 스위칭 소자(16)측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드(19)를 설치하고 있다. 이에 따라, 제 2 스위칭 소자(16)로부터 제 2 권선(12C)을 통하여 전원부(17)로 전류가 흐르는 것을 억제하는 것이 가능하게 되어, 방전 개시 제어의 발생 전압의 저하를 방지할 수 있다.
방전 개시 제어를 실시 후, 방전 유지 제어를 실시한다. 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에는, 제 1 스위칭 소자(15)를 항상 열림 상태로 제어한다. 이 상태에서 제 3 스위칭 소자(14) 및 제 2 스위칭 소자(16)를 닫힘 상태로 제어함으로써 도 3에 도시된 바와 같이, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 된다. 그리고 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통을 차단한다.
만일, 점화 시스템(10)에 전류 환류 경로(L1)가 설치되어 있지 않은 경우, 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어함으로써 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통을 차단하면, 제 2 권선(12C)에 흐르고 있던 1차 전류(I1)가 차단되고, 1차 전류(I1)가 단계적으로 0으로 된다. 그 결과, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 3 스위칭 소자(14)가 열림 상태로 제어될 때마다 2차 전류(I2)의 절대값도 단계적으로 및 급격히 작아지고, 그에 동반하여 예를 들면, 방전 불꽃이 기류 등으로 꺼져서 점화 플러그(20)에 발생한 불꽃 방전을 유지할 수 없게 될 염려가 있다.
이 점, 본 점화 시스템(10)에는 전류 환류 경로(L1)가 설치되어 있기 때문에 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 3 스위칭 소자(14)로 차단한 후에도, 제 2 권선(12C)의 인덕턴스에 의해 전류 환류 경로(L1)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하게 된다. 이에 따라, 1차 전류(I1)는 완만하게 감쇠하여, 점화 플러그(20)에 흐르는 2차 전류(I2)의 절대값이 단계적으로 및 급격히 작아지는 것을 억제할 수 있다.
덧붙여서, 전류 환류 경로(L1)가 중간 탭(12A)에 접속됨으로써 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 전류 환류 경로(L1)를 흐르는 1차 전류(I1)는 제 1 권선(12B)을 흐르지 않고, 제 2 권선(12C)으로 직접 흐르게 된다. 이에 따라, 제 1 권선(12B)의 영향을 받는 일이 없어지기 때문에 1차 전류(I1)를 정밀도 좋고, 또한 응답성 좋게 제어하는 것이 가능하게 된다.
그런데 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 반복해서 흐르게 되지만, 2차 코일(13)의 권수를 제 2 권선(12C)으로 나눈 값인 권수비의 설정에 따라서는, 제 2 권선(12C)에 인가할 필요가 있는 전압이 전원부(17)가 인가할 수 있는 사전에 결정된 전압보다도 높아질 염려가 있다. 이 경우, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)를 흘릴 수가 없고, 그 결과로서, 점화 플러그(20)에서 발생하고 있는 불꽃 방전을 유지할 수 없을 염려가 있다.
이 대책으로서, 본 실시 형태에서는 전원부(17)가 인가하는 사전에 결정된 전압으로 방전 유지 전압을 나눈 값으로서의 전압비보다도 상기 권수비가 커지도록 점화 코일(11)이 구성된다. 방전 유지 전압은 방전 발생 제어에 의해 점화 플러그(20)에 발생시킨 불꽃 방전이 유지되고 있을 때의 전압이다.
방전 유지 전압은 엔진 ECU의 운전 환경에 따라서 변화하지만, 평균하면, 2∼3㎸의 범위 내에서 점화 플러그(20)에 발생시킨 불꽃 방전을 유지할 수 있기 때문에, 방전 유지 전압은 2∼3㎸의 범위 내로 고정된 값으로서 설정된다. 즉, 전압비는 고정값으로 되기 때문에 제 2 권선(12C)의 권수가 적어질수록, 권수비는 커지게 된다. 이에 따라, 전압비보다도 권수비가 커지도록 제 2 권선(12C)의 권수를 적게 함으로써 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에 있어서, 제 2 권선(12C)에 인가할 필요가 있는 전압이 전원부(17)가 인가할 수 있는 전압보다도 낮아지도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 2 권선(12C)에 전원부(17)로부터 1차 전류(I1)를 반복하여 흘릴 수 있고, 그 때마다 점화 플러그(20)에 2차 전류(I2)가 흐르고, 그 결과로서, 점화 플러그(20)에 발생하고 있는 불꽃 방전을 유지할 수 있다. 나아가서는, 전원부(17)에 DC―DC컨버터 등의 전압 승압 회로를 설치할 필요가 없어서, 점화 시스템(10)의 간소화를 도모할 수 있다.
본 실시 형태에서는 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 점화 제어 회로(30)는 전류 검출용 경로(L2)에 흐르는 2차 전류(I2)를 차례 차례 검출하고 있다. 그리고 검출한 2차 전류(I2)에 기초하여 도 6에 도시한 제어를 실시한다. 도 6에 있어서, “2차 전류(I2)”는 전류 검출용 경로(L2)에 흐르는 2차 전류(I2)의 값을 나타낸 것이다. “제 3 제어 신호”는 제 3 스위칭 소자(14)의 제 3 제어 단자(14G)로 제 3 제어 신호가 출력되었는지의 여부를 하이(high)／로우(low)로 나타낸 것이다. 구체적으로는, 제 3 스위칭 소자(14)의 제 3 제어 단자(14G)로 제 3 제어 신호가 출력된 경우에(도 6의 “제 3 제어 신호”에서 하이로 된 경우에), 제 3 스위칭 소자(14)는 닫힘 상태로 제어된다. 또한, 제 3 스위칭 소자(14)의 제 3 제어 단자(14G)로 제 3 제어 신호가 출력되어 있지 않은 경우에(도 2의 “제 3 제어 신호”에서 로우로 된 경우에), 제 3 스위칭 소자(14)는 열림 상태로 제어된다. “제 2 제어 신호”는 제 2 스위칭 소자(16)의 제 2 제어 단자(16G)로 제 2 제어 신호가 출력되었는지의 여부를 하이／로우로 나타낸 것이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에 검출한 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14) 및 제 2 스위칭 소자(16)를 닫힘 상태로 제어한다. 이에 따라, 제 2 권선(12C)에 전원부(17)로부터 1차 전류(I1)를 흘릴 수 있고, 그에 동반하여, 점화 플러그(20)에 흐르는 2차 전류(I2)의 절대값이 커진다. 검출한 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 크게 설정된 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어한다. 이에 따라, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)가 차단되고, 점화 플러그(20)에 흐르는 2차 전류(I2)의 절대값이 작아진다. 1차 전류(I1)를 제 3 스위칭 소자(14)로 차단했을 때에 제 2 권선(12C)의 1차 전류(I1)는 전류 환류 경로(L1)에서 환류하면서 흘러서, 작아져 가기 때문에 2차 전류(I2)는 완만하게 감쇠해 간다. 이와 같이, 상기 제어를 실시함으로써 2차 전류(I2)는 완만한 변화로 할 수 있고, 제 1 한계값에서 제 2 한계값까지의 범위 내에 용이하게 수습할 수 있다. 또한, 급격한 2차 전류(I2)의 저하를 방지할 수 있기 때문에 방전 불꽃의 꺼짐을 방지하는 것이 가능한 방전 제어를 실시할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 양태를 설명한다.
도 7에 있어서, “제 1 권선을 흐르는 1차 전류(I1)”는 제 1 권선(12B)을 흐르는 1차 전류(I1)를 나타낸 것이다. 마찬가지로, “제 2 권선을 흐르는 1차 전류(I1)”는 제 2 권선(12C)을 흐르는 1차 전류(I1)를 나타낸 것이다. 또한, “2차 전압(V2)”은 점화 플러그(20)에 인가되는 2차 전압(V2)의 값을 나타낸 것이다. “제 1 제어 신호”는 제 1 스위칭 소자(15)의 제 1 제어 단자(15G)로 제 1 제어 신호가 출력되었는지의 여부를 하이／로우로 나타낸 것이다.
엔진 ECU로부터 출력된 점화 신호(IGt)에 기초하여, 점화 제어 회로(30)에 의해 방전 발생 제어가 실시된다. 방전 발생 제어에서는 제 3 제어 신호가 제 3 스위칭 소자(14)의 제 3 제어 단자(14G)에 송신되고, 또한 제 1 제어 신호가 제 1 스위칭 소자(15)의 제 1 제어 단자(15G)에 송신된다(시간(t1) 참조). 이에 따라, 제 2 스위칭 소자(16)는 열림 상태인 채, 제 3 스위칭 소자(14) 및 제 1 스위칭 소자(15)가 닫힘 상태로 제어된다. 그 결과, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 되어, 제 1 권선(12B)을 흐르는 1차 전류(I1)는 커져 간다.
그리고 제 1 사전 결정 시간의 경과 후에, 제 3 제어 신호가 제 3 스위칭 소자(14)의 제 3 제어 단자(14G)에 송신된 상태를 유지한 채의 상태에서 제 1 제어 신호의 출력이 정지된다(시간(t2) 참조). 이에 따라, 제 1 스위칭 소자(15)가 열림 상태로 제어되게 되고, 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 전류가 차단되고, 2차 코일(13)에 고전압이 유도되어, 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생한다.
그리고 점화 제어 회로(30)에 의해 방전 유지 제어가 실시된다. 방전 유지 제어에서는 전류 검출용 경로(L2)에 흐르는 2차 전류(I2)가 점화 제어 회로(30)에 의해 차례 차례 검출된다. 그리고 검출된 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 점화 플러그(20)에서 발생한 불꽃 방전이 소실되지 않도록, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐르는 제어가 실시된다. 도 7의 시간(t3)의 시점에서는 제 3 스위칭 소자(14)가 닫힘 상태로 제어되어 있고, 제 2 스위칭 소자(16)가 열림 상태로 제어되어 있는 상태이기 때문에 제 2 제어 신호가 제 2 스위칭 소자(16)의 제 2 제어 단자(16G)에 송신된다. 이에 따라, 제 2 스위칭 소자(16)가 닫힘 상태로 제어되고, 제 2 권선(12C)에 1차 전류(I1가 흘러서 2차 전류(I2)가 증가하게 된다.
검출된 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 3 제어 신호의 출력이 정지된다(시간(t4) 참조). 이에 따라, 제 3 스위칭 소자(14)가 열림 상태로 제어되게 되고, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)가 차단되고, 전류 환류 경로(L1)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하게 된다. 이후는 전류 검출용 경로(L2)에서 검출되는 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 크고, 또한 제 2 한계값보다도 작아지도록 제 3 스위칭 소자(14)의 개폐 동작이 제어됨으로서 방전 기간이 종료될 때까지 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 계속하여 발생하게 된다(시간(t3―5) 참조).
또한, 도 7은 연소실 내의 유속이 시시각각으로 변화하는 운전 상황 하를 상정하고 있다. 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 2차 전압(V2)은 기류 등으로 방전 불꽃 길이가 연장되거나, 짧아져서 안정되어 있지 않다(시간(t3―5) 참조). 그러나 그 한편으로, 2차 전류(I2)를 안정되게 제 1 한계값으로부터 제 2 한계값의 범위 내로 제어할 수 있기 때문에, 2차 전압(V2)이 안정되지 않은 운전 상태이어도 본 점화 시스템(10)은 점화 플러그(20)에서 발생하고 있는 불꽃 방전이 꺼지는 것을 억제할 수 있기 때문에 안정되게 불꽃 방전을 유지시킬 수 있다.
본 점화 시스템(10)을 구축하는 대부분의 구성은 점화 코일(11)이 수용되어 있는 케이스(50) 내에 수용된다. 도 8을 이용하여 케이스(50) 내의 구성을 설명한다.
도 8은 특히 케이스(50) 주변의 구조를 도시한 것이다. 케이스(50) 내에는 점화 코일(11)이 구비되어 있고, 내측으로부터 외측으로 1차 코일(12)과, 2차 코일(13)과, 상하로 적층한 철심(23)이 장착된다. 또한, 철심(23)과 케이스(50)의 사이에는 사전에 결정된 공간이 형성되어 있고, 이 사전에 결정된 공간 내에 제 3 스위칭 소자(14)와, 제 1 스위칭 소자(15)와, 제 2 스위칭 소자(16)와, 전류 환류 경로(L1)와, 전류 검출용 경로(L2)와, 점화 제어 회로(30)가 설치된다.
2차 코일(13)과 케이스(50)의 사이에는 방지 다이오드(21)가 설치되어 있고, 방지 다이오드(21)의 양극측은 2차 코일(13)의 제 1 단과 배선에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 방지 다이오드(21)의 음극측은 상기 사전에 결정된 공간 내에 설치된 전류 검출용 경로(L2)와 접속되어 있다.
이상과 같이, 케이스(50) 내에 전원부(17)나 점화 플러그(20)를 제외한 점화 시스템(10)을 구축하는 다른 구성을 수용할 수 있다. 이에 따라, 배선을 삭감할 수 있고, 또한 본 점화 시스템(10)의 비대화를 억제할 수 있기 때문에 차량으로의 탑재성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태를 이하와 같이 변경하여 실시할 수도 있다.
ㆍ제 1 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 양태를 도 7을 참조하여 설명하고 있었다. 이 도 7에서는 엔진 ECU로부터 출력된 점화 신호(IGt)에 기초하여, 점화 제어 회로(30)에 의해 방전 발생 제어가 실시되고 나서, 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생하고, 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아질 때까지의 기간(시간(t1―t3) 참조), 제 2 스위칭 소자(16)는 열림 상태로, 제 3 스위칭 소자(14)는 닫힘 상태로 제어되어 있었다. 이에 대하여, 도 9에 기재되는 바와 같이, 제 1 스위칭 소자(15)가 열림 상태로 제어됨으로써 2차 코일(13)에 고전압이 유도된 후, 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아질 때까지의 사이에 제 2 제어 신호를 출력한 후에, 제 3 제어 신호의 출력을 정지하는 구성으로 해도 좋다(시간(t8) 참조). 이러한 구성에 의해서도 상기 실시 형태에 준한 작용ㆍ효과가 이루어진다.
ㆍ제 1 실시 형태에서는 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 검출한 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14)가 닫힘 상태로 제어되고, 검출한 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14)가 열림 상태로 제어되어 있었다. 이에 대하여, 제 3 스위칭 소자(14)의 개폐 제어를 2차 전류(I2)의 값에 상관없이, 사전에 결정된 시간으로 제어해도 좋다. 예를 들면, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 2 사전 결정 시간의 경과마다 제 3 스위칭 소자(14)의 개폐 상태를 전환해도 좋다. 이 경우, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에 2차 전류(I2)를 검출할 필요가 없어지기 때문에 전류 검출용 경로(L2)를 형성할 필요가 없어져서, 점화 시스템(10)의 비용 삭감을 도모하는 것이 가능하게 된다.
ㆍ제 1 실시 형태에서는 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 1 스위칭 소자(15)를 항상 열림 상태로 제어한다. 이 상태에서 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작은 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14) 및 제 2 스위칭 소자(16)를 닫힘 상태로 제어하고, 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 2 스위칭 소자(16)는 닫힘 상태인 채, 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통과 환류를 실시하고 있었다. 이 방전 유지 제어에 대신하여, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에는, 제 1 스위칭 소자(15)를 항상 열림 상태로 제어한다. 이 상태에서 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작은 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14) 및 제 2 스위칭 소자(16)를 닫힘 상태로 제어하고, 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14)는 닫힘 상태인 채, 제 2 스위칭 소자(16)를 열림 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통과 차단을 실시해도 좋다. 이에 의해서도 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 이룰 수 있다.
ㆍ제 1 실시 형태에서는 음극측이 제 2 스위칭 소자(16)에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선(12C)에서의 제 2 스위칭 소자(16)측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드(19)가 설치되어 있었다. 이에 대하여, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 3 다이오드(19)는 음극측이 중간 탭(12A)에 접속되고, 양극측이 제 3 스위칭 소자(14)의 제 3 접지측 단자(14S)에 접속되도록 구성되어도 좋다. 이에 따라, 제 3 다이오드(19)는 잘못하여 전원부(17)를 역극성으로 조립했을 때의 전류의 역류를 방지할 수 있다. 본 별도예에 관련되는 구성에서는 전류 환류 경로(L1)에 구비되는 제 1 다이오드(18)의 음극측이 중간 탭(12A)과 제 3 다이오드(19)의 사이의 전류 경로에 접속되어 있고, 제 1 다이오드(18)의 양극측이 접지되어 있어도 좋다.
ㆍ이 경우에, 도 11에 도시한 바와 같이, 점화 제어 회로(30)는 도시하지 않는 엔진 ECU로부터 출력된 점화 신호(IGt) 및 에너지 투입 신호(IGw)를 수신하도록 엔진 ECU에 접속되어 있어도 좋다. 점화 신호(IGt)(방전 개시 신호)는 방전 개시 제어(방전 발생 제어)에 있어서, 제 1 권선(12B)으로의 통전 기간을 설정한다. 에너지 투입 신호(IGw)(전류 제어 신호)는 방전 유지 제어에 있어서, 2차 전류(I2)의 지령값 및 방전 유지 제어의 종료 시기를 설정한다. 또한, 점화 제어 회로(30)는 제 1 스위칭 소자(15), 제 2 스위칭 소자(16) 및 제 3 스위칭 소자(14)의 개폐 동작을 제어하도록 제 1 제어 단자(15G), 제 2 제어 단자(16G) 및 제 3 제어 단자(14G)에 접속되어 있다. 또한, 제 3 다이오드(19)와 제 3 스위칭 소자(14)를 반대로 배치해도 좋다.
예를 들면, 도 12∼도 14에 도시한 바와 같이, 점화 신호(IGt) 및 에너지 투입 신호(IGw)에 의해 제 1 권선(12B)으로의 통전 기간 및 방전 유지 제어에서의 2차 전류(I2)의 지령값을 설정한다. 즉, 점화 신호(IGt)가 하이(high)인 기간에 제 1 권선(12B)으로 통전한다. 또한, 점화 신호(IGt)의 상승 시기와 에너지 투입 신호(IGw)의 상승 시기에 시간차를 마련하고, 이 시간차의 길이에 기초하여 2차 전류(I2)의 지령값을 설정한다.
예를 들면, 시간차가 0ms인 경우에 2차 전류(I2)의 지령값을 100ms로 설정하고, 시간차가 1ms인 경우에 2차 전류(I2)의 지령값을 50ms로 설정하고, 시간차가 2ms인 경우에 2차 전류(I2)의 지령값을 20ms로 설정한다. 그리고 2차 전류(I2)의 지령값을 상기 제 1 한계값으로 하고, 2차 전류(I2)의 지령값에 사전 결정값을 더한 값을 상기 제 2 한계값으로 하면 좋다. 또한, 이 시간차와 2차 전류(I2)의 지령값의 조합은 임의로 변경 가능하다. 또한, 에너지 투입 신호(IGw)의 하강 시기에 따라, 방전 유지 제어의 종료 시기를 설정한다. 상기 점화 신호(IGt)에 기초하는 제 1 권선(12B)으로의 통전 기간의 설정 및 에너지 투입 신호(IGw)에 기초하는 2차 전류(I2)의 지령값 및 방전 유지 제어의 종료 시기의 설정은 다른 실시 형태 및 그들의 변경예에도 적용할 수 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 방전 개시 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 2 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)를 열림 상태로 제어한다. 그 후에, 점화 신호(IGt)가 상승함으로써 제 1 제어 신호 및 제 3 제어 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(15) 및 제 3 스위칭 소자(14)를 닫힘 상태로 제어하고, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐른다. 그리고 점화 신호(IGt)가 하강함으로써 제 1 제어 신호 및 제 3 제어 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(15) 및 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어한다. 이에 따라, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통이 차단되고, 2차 코일(13)에 고전압이 유도되어, 점화 플러그(20)의 불꽃 갭부의 기체가 절연 파괴됨으로써 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생한다.
그리고 방전 개시 제어를 실시 후, 방전 유지 제어를 실시한다. 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에는 제 1 스위칭 소자(15)를 제 1 제어 신호에 의해 열림 상태로 제어한다. 이 상태에서 제 2 제어 신호 및 제 3 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)와 제 3 스위칭 소자(14)를 닫힘 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 된다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 제 3 제어 신호에 의해 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통을 차단한다. 이에 따라, 전류 환류 경로(L1)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하게 되어, 완만하게 제 2 권선(12C)의 전류는 감쇠해 가고, 2차 전류(I2)도 저하해 간다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 다시 제 3 제어 신호에 의해 제 3 스위칭 소자(14)가 닫힘 상태로 제어된다.
ㆍ또는 도 16에 도시된 바와 같이, 전류 환류 경로(L1)에 대신하여, 전류 환류 경로(L4)를 구비해도 좋다. 전류 환류 경로(L4)는 제 2 다이오드(41)를 구비하고 있고, 제 2 다이오드(41)의 음극측은 제 2 권선(12C)과 제 2 스위칭 소자(16)의 사이의 전류 경로(L5)에 접속되고, 제 2 다이오드(41)의 양극측은 제 3 다이오드(19)와 중간 탭(12A)의 사이의 전류 경로(L6)에 접속된다.
ㆍ이 경우에, 도 17에 도시한 바와 같이, 점화 제어 회로(30)는 도시하지 않는 엔진 ECU로부터 출력된 점화 신호(IGt) 및 에너지 투입 신호(IGw)를 수신하도록 엔진 ECU에 접속되어 있어도 좋다. 그리고 점화 제어 회로(30)는 상기 점화 신호(IGt)에 기초하여 제 1 권선(12B)으로의 통전 기간을 설정하고, 에너지 투입 신호(IGw)에 기초하여 2차 전류(I2)의 지령값 및 방전 유지 제어의 종료 시기를 설정한다.
도 18에 도시한 바와 같이, 방전 개시 제어의 양태는 도 15와 동일하다. 그리고 방전 개시 제어를 실시 후, 방전 유지 제어를 실시한다.
방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에는 제 1 스위칭 소자(15)를 제 1 제어 신호에 의해 열림 상태로 제어한다. 이 상태에서 제 2 제어 신호 및 제 3 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)와 제 3 스위칭 소자(14)를 닫힘 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 된다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 제 2 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)를 열림 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통을 차단한다. 이에 따라, 전류 환류 경로(L4)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하게 되어, 완만하게 제 2 권선(12C)의 전류는 감쇠해 가고, 2차 전류(I2)도 저하해 간다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 다시 제 2 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)가 닫힘 상태로 제어된다.
도 16의 구성에서는 제 2 다이오드(41)를 구비한 전류 환류 경로(L4)가 구비되어 있었다. 이에 대하여, 도 19에 도시한 바와 같이, 전류 환류 경로(L4)에 있어서, 제 2 다이오드(41)의 양극측에는 제 4 스위칭 소자(43)가 구비되어 있어도 좋다. 제 4 스위칭 소자(43)는 반도체 스위칭 소자로서, 제 4 제어 단자(43G)와, 제 4 전원측 단자(43D)와, 제 4 접지측 단자(43S)를 가지고 있다. 이 제 4 스위칭 소자(43)는 제 4 제어 단자(43G)에 입력된 제 4 제어 신호에 기초하여, 제 4 전원측 단자(43D)와 제 4 접지측 단자(43S)의 사이의 통전의 온오프를 제어하도록 구성되어 있다. 제 4 스위칭 소자(43)는 제 4 전원측 단자(43D)가 제 2 다이오드(41)에 접속되어 있고, 제 4 접지측 단자(43S)가 전류 경로(L5)에 접속되어 있다.
도 19의 구성에서의 방전 개시 제어의 양태를 설명한다.
방전 개시 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 2 스위칭 소자(16)와 제 4 스위칭 소자(43)를 항상 열림 상태로 제어한다. 그 후에, 제 3 스위칭 소자(14) 및 제 1 스위칭 소자(15)를 닫힘 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐른다. 그리고 제 1 사전 결정 시간의 경과 후에 제 1 스위칭 소자(15)를 열림 상태로 제어한다. 이에 따라, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통이 차단되고, 2차 코일(13)에 고전압이 유도되어, 점화 플러그(20)의 불꽃 갭부의 기체가 절연 파괴됨으로써 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생한다.
도 19의 구성에서의 방전 유지 제어의 양태를 설명한다.
방전 개시 제어를 실시 후, 방전 유지 제어를 실시한다. 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에는, 제 1 스위칭 소자(15)를 항상 열림 상태로 제어한다. 이 상태에서 제 3 스위칭 소자(14)와, 제 2 스위칭 소자(16)와, 제 4 스위칭 소자(43)를 닫힘 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 된다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 제 2 스위칭 소자(16)를 열림 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통을 차단한다. 이에 따라, 전류 환류 경로(L4)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하게 되어, 완만하게 제 2 권선(12C)의 전류는 감쇠해 가고, 2차 전류(I2)도 저하해 간다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 다시 제 2 스위칭 소자(16)가 닫힘 상태로 제어된다.
도 19와 같이, 전류 환류 경로(L4)에 제 4 스위칭 소자(43)를 설치함으로써 방전 발생 시에 제 1 권선(12B)으로부터 제 2 권선(12C)으로 쇄교하는 자속에 의해 발생하는 전압으로 환류 전류가 흘러서, 2차 전압(V2)이 저하하는 것을 억제할 수 있다.
＜제 2 실시 형태＞
이하, 제 2 실시 형태에 대하여 제 1 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명한다.
제 1 실시 형태에 있어서, 중간 탭(12A)은 제 3 스위칭 소자(14)를 통하여 전원부(17)에 접속되어 있었다. 이에 대하여, 도 20에 기재되는 바와 같이, 제 3 스위칭 소자(14)를 삭제함으로써 중간 탭(12A)이 직접 전원부(17)에 접속되는 구성으로 한다. 또한, 제 2 실시 형태에 관련되는 점화 시스템(10)은 전류 환류 경로(L1)를 대신하여, 전류 환류 경로(L4)를 구비하고 있다. 전류 환류 경로(L4)는 제 2 다이오드(41)를 구비하고 있고, 제 2 다이오드(41)의 음극측은 제 2 권선(12C)과 제 3 다이오드(19)의 사이의 전류 경로(L5)에 접속되고, 제 2 다이오드(41)의 양극측은 전원부(17)와 중간 탭(12A)의 사이의 전류 경로(L6)에 접속된다.
또한, 제 2 실시 형태에 관련되는 제 3 다이오드(19)는 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 음극측이 제 2 스위칭 소자(16)에 접속되어 있고, 양극측은 제 2 권선(12C)에서의 제 2 스위칭 소자(16)측의 단부에 접속되어 있다. 이에 따라, 방전 개시 제어 시에 제 2 스위칭 소자(16)로부터 제 2 권선(12C)을 통하여 전원부(17)로 전류가 흐르는 것을 억제하는 것이 가능하게 되어, 방전 개시 제어의 발생 전압의 저하를 방지할 수 있다.
상기 구성으로 함으로써 제 3 스위칭 소자(14)를 설치할 필요가 없어지는 만큼, 방전 제어의 간편화를 도모할 수 있다. 덧붙여서, 점화 시스템(10)의 비용 삭감을 도모할 수 있다. 이하, 도 20 및 도 21을 참조하여 제 2 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 양태를 설명한다.
엔진 ECU로부터 출력된 점화 신호(IGt)에 기초하여, 점화 제어 회로(30)에 의해 방전 발생 제어가 실시된다. 방전 발생 제어에서는 제 1 제어 신호가 제 1 스위칭 소자(15)의 제 1 제어 단자(15G)에 송신된다(시간(t11) 참조). 이에 따라, 제 2 스위칭 소자(16)는 열림 상태인 채, 제 1 스위칭 소자(15)가 닫힘 상태로 제어된다. 그 결과, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 되어, 제 1 권선(12B)을 흐르는 1차 전류(I1)는 커진다.
그리고 제 1 사전 결정 시간의 경과 후에 제 1 제어 신호의 출력이 정지된다(시간(t12) 참조). 이에 따라, 제 1 스위칭 소자(15)가 열림 상태로 제어됨으로써 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통이 차단되고, 2차 코일(13)에 고전압이 유도되어, 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생한다.
그리고 점화 제어 회로(30)에 의해 방전 유지 제어가 실시된다. 방전 유지 제어에서는 전류 검출용 경로(L2)에 흐르는 2차 전류(I2)가 점화 제어 회로(30)에 의해 차례 차례 검출되고 있다. 검출된 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 제 2 제어 신호가 제 2 스위칭 소자(16)의 제 2 제어 단자(16G)에 송신된다(시간(t13) 참조). 이에 따라, 제 2 스위칭 소자(16)가 닫힘 상태로 제어되고, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐른다.
검출된 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 2 제어 신호의 출력이 정지된다(시간(t14) 참조). 이에 따라, 제 2 스위칭 소자(16)가 열림 상태로 제어되게 되고, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)가 차단되고, 전류 환류 경로(L4)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하게 되어, 완만하게 제 2 권선(12C)의 전류는 감쇠해 가고, 2차 전류(I2)도 저하해 간다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 다시 제 2 스위칭 소자(16)가 닫힘 상태로 제어된다. 이와 같이, 방전 유지 제어 기간 중에는, 전류 검출용 경로(L2)에서 검출되는 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 크고, 또한 제 2 한계값보다도 작아지도록 제 2 스위칭 소자(16)의 개폐 동작이 제어됨으로써 방전 기간이 종료될 때까지 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 계속하여 발생하게 된다(시간(t13―15) 참조).
이와 같이, 제 1 권선(12B)에 흐르는 1차 전류(I1)의 도통과 차단은 제 2 스위칭 소자(16)를 열림 상태로 제어한 후에, 제 1 스위칭 소자(15)를 전환함으로써 실시할 수 있다. 또한, 제 2 권선(12C)에 흐르는 1차 전류(I1)의 도통과 환류는 제 1 스위칭 소자(15)를 열림 상태로 제어한 후에, 제 2 스위칭 소자(16)를 전환함으로써 실시할 수 있다.
또한, 전류 환류 경로(L4)를 설치함으로써 방전 유지 제어 기간 중에 전류 환류 경로(L4)를 흐르는 1차 전류(I1)는 제 1 권선(12B)으로 흐르지 않고, 제 2 권선(12C)으로 흐르게 되기 때문에 제 1 권선(12B)의 영향을 받지 않고 1차 전류(I1)를 정밀도 높게 제어하는 것이 가능하게 된다. 나아가서는, 2차 전류(I2)의 제어성을 높일 수 있고, 그 결과로서, 실화(失火)하기 어려운 점화 장치를 제공할 수 있다.
그런데 점화 시스템(10)을 구축하는 대부분의 구성은 점화 코일(11)이 수용되어 있는 케이스(50) 내에 수용된다. 제 2 실시 형태에 있어서도, 철심(23)과 케이스(50)의 사이에는 사전에 결정된 공간이 형성되어 있고, 이 사전에 결정된 공간 내에 제 1 스위칭 소자(15)와, 제 2 스위칭 소자(16)와, 전류 환류 경로(L7)와, 전류 검출용 경로(L2)와, 점화 제어 회로(30)가 설치된다.
즉, 점화 플러그(20) 중, 점화 코일(11)이 수납되어 있는 공간 내에 본 내연 기관용 점화 시스템을 수용할 수 있다. 이에 따라, 배선을 삭감할 수 있고, 또한 본 내연 기관용 점화 시스템의 비대화를 억제할 수 있기 때문에 차량으로의 탑재성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 제 2 실시 형태를 이하와 같이 변경하여 실시할 수도 있다.
ㆍ제 2 실시 형태에 적용되는 별도예로서, 도 22에 도시된 바와 같이, 제 3 다이오드(19)는 음극측이 중간 탭(12A)에 접속되고, 양극측이 전원부(17)에 접속되도록 구성되어도 좋다. 이에 따라, 잘못하여 전원부(17)를 역극성으로 조립했을 때의 역류를 방지할 수 있다.
ㆍ제 2 실시 형태에서는 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 검출한 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 제 2 스위칭 소자(16)가 닫힘 상태로 제어되고, 검출한 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 2 스위칭 소자(16)가 열림 상태로 제어되어 있었다. 이에 대하여, 제 2 스위칭 소자(16)의 개폐 제어를 2차 전류(I2)의 값에 상관없이 사전에 결정된 시간으로 제어해도 좋다. 예를 들면, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 2 사전 결정 시간의 경과마다 제 2 스위칭 소자(16)의 개폐 상태를 전환해도 좋다. 이 경우, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에 2차 전류(I2)를 검출할 필요가 없어지기 때문에 전류 검출용 경로(L2)를 형성할 필요가 없어져서, 점화 시스템(10)의 소형화나 비용 삭감을 도모하는 것이 가능하게 된다.
ㆍ제 2 실시 형태에서는 전류 환류 경로(L4)에 제 2 다이오드(41)를 설치하고 있었다. 이에 대하여, 도 19에 도시한 전류 환류 경로(L4)와 동일한 구성을 적용해도 좋다. 구체적으로는, 도 23에 도시한 바와 같이, 제 2 실시 형태에 있어서도, 전류 환류 경로(L4)에서의 제 2 다이오드(41)의 양극측에 제 4 스위칭 소자(43)가 구비되어 있어도 좋다. 이 경우, 도 19에 도시한 별도예에 준한 작용 및 효과를 이룰 수 있다.
ㆍ이 경우에, 도 23에 도시한 바와 같이, 점화 제어 회로(30)는 도시하지 않는 엔진 ECU로부터 출력된 점화 신호(IGt) 및 에너지 투입 신호(IGw)를 수신하도록 엔진 ECU에 접속되어 있어도 좋다. 그리고 점화 제어 회로(30)는 상기 점화 신호(IGt)에 기초하여 제 1 권선(12B)으로의 통전 기간을 설정하고, 에너지 투입 신호(IGw)에 기초하여 2차 전류(I2)의 지령값 및 방전 유지 제어의 종료 시기를 설정한다. 또한, 점화 제어 회로(30)는 제 1 스위칭 소자(15), 제 2 스위칭 소자(16) 및 제 4 스위칭 소자(43)의 개폐 동작을 제어하도록 제 1 제어 단자(15G), 제 2 제어 단자(16G) 및 제 4 제어 단자(43G)에 접속되어 있다. 또한, 제 2 다이오드(41)와 제 4 스위칭 소자(43)를 반대로 배치해도 좋다.
도 24에 도시한 바와 같이, 방전 개시 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 2 제어 신호 및 제 4 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)와 제 4 스위칭 소자(43)를 열림 상태로 제어한다. 그 후에, 점화 신호(IGt)가 상승함으로써 제 1 제어 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(15)를 닫힘 상태로 제어하고, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐른다. 그리고 점화 신호(IGt)가 하강함으로써 제 1 제어 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(15)를 열림 상태로 제어한다. 이에 따라, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통이 차단되고, 2차 코일(13)에 고전압이 유도되어, 점화 플러그(20)의 불꽃 갭부의 기체가 절연 파괴됨으로써 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생한다.
그리고 방전 개시 제어를 실시 후, 방전 유지 제어를 실시한다. 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에는, 제 1 제어 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(15)를 열림 상태로 제어한다. 이 상태에서 제 2 제어 신호 및 제 4 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)와 제 4 스위칭 소자(43)를 닫힘 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 된다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 제 2 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)를 열림 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통을 차단한다. 이에 따라, 전류 환류 경로(L4)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하게 되어, 완만하게 제 2 권선(12C)의 전류는 감쇠해 가고, 2차 전류(I2)도 저하해 간다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 다시 제 2 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(16)가 닫힘 상태로 제어된다.
ㆍ제 3 다이오드(19)의 위치를 도 23에 도시한 위치로부터 도 25에 도시한 위치로 변경할 수도 있다. 즉, 제 3 다이오드(19)는 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 음극측이 제 2 스위칭 소자(16)에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선(12C)에서의 제 2 스위칭 소자(16)측의 단부에 접속되어 있다. 또한, 제 3 다이오드(19)와 제 2 스위칭 소자(16)를 반대로 배치해도 좋다.
＜제 3 실시 형태＞
이하, 제 3 실시 형태에 대하여 상기의 제 2 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명한다.
제 2 실시 형태에 있어서, 제 2 스위칭 소자(16)의 제 2 전원측 단자(16D)는 제 3 다이오드(19)를 통하여 제 2 권선(12C)에 접속되어 있고, 제 2 접지측 단자(16S)는 접지되어 있었다. 이 점, 도 26에 기재되는 바와 같이, 제 2 스위칭 소자(16)를 삭제하고, 제 3 스위칭 소자(14)를 추가한다. 이 제 3 스위칭 소자(14)는 제 3 전원측 단자(14D)가 중간 탭(12A)에 접속되어 있고, 제 3 스위칭 소자(14)의 제 3 접지측 단자(14S)가 제 2 권선(12C)에 접속되어 있다. 그리고 전류 환류 경로(L7)에 구비되는 제 4 다이오드(42)의 음극측은 제 3 스위칭 소자(14)와 제 2 권선(12C)의 사이의 전류 경로(L8)에 접속되고, 제 4 다이오드(42)의 양극측은 접지된다. 이에 따라, 방전 유지 제어 기간 중, 전류 환류 경로(L7)를 흐르는 1차 전류(I1)는 제 1 권선(12B)으로 흐르지 않고, 직접 제 2 권선(12C)으로 흐르게 되기 때문에 제 1 권선(12B)의 영향을 받지 않고 1차 전류(I1)를 정밀도 높게 제어하는 것이 가능하게 된다.
제 3 다이오드(19)는 음극측이 접지측에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선(12C)에서의 중간 탭(12A)측과는 반대측의 단부에 접속되어 있다. 이에 따라, 방전 개시 제어 시에 제 2 스위칭 소자(16)로부터 제 2 권선(12C)을 통하여 전원부(17)로 전류가 흐르는 것을 억제하는 것이 가능하게 되어, 방전 개시 제어의 발생 전압의 저하를 방지할 수 있다.
도 26 및 도 27을 참조하여 본 실시 형태에 관련되는 방전 제어의 양태를 설명한다.
엔진 ECU로부터 출력된 점화 신호(IGt)에 기초하여, 점화 제어 회로(30)에 의해 방전 발생 제어가 실시된다. 방전 발생 제어에서는 제 1 제어 신호가 제 1 스위칭 소자(15)의 제 1 제어 단자(15G)에 송신된다(시간(t21) 참조). 이에 따라, 제 3 스위칭 소자(14)는 열림 상태인 채, 제 1 스위칭 소자(15)가 닫힘 상태로 제어된다. 그 결과, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 되어, 제 1 권선(12B)을 흐르는 1차 전류(I1)는 커진다.
그리고 제 1 사전 결정 시간의 경과 후에 제 1 제어 신호의 출력이 정지된다(시간(t22) 참조). 이에 따라, 제 1 스위칭 소자(15)가 열림 상태로 제어되게 되어, 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통이 차단되고, 2차 코일(13)에 고전압이 유도되어, 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생한다.
그리고 점화 제어 회로(30)에 의해 방전 유지 제어가 실시된다. 방전 유지 제어에서는 전류 검출용 경로(L2)에 흐르는 2차 전류(I2)가 점화 제어 회로(30)에 의해 차례 차례 검출되고 있다. 검출된 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 제 3 제어 신호가 제 3 스위칭 소자(14)의 제 3 제어 단자(14G)에 송신된다(시간(t23) 참조). 이에 따라, 제 3 스위칭 소자(14)가 닫힘 상태로 제어되고, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐른다.
검출된 2차 전류(I1)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 3 제어 신호의 출력이 정지된다(시간(t24) 참조). 이에 따라, 제 2 스위칭 소자(14)가 열림 상태로 제어되게 되어, 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)가 차단되고, 전류 환류 경로(L7)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하여 감쇠하게 된다. 이후는, 전류 검출용 경로(L2)에서 검출되는 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 크고, 또한 제 2 한계값보다도 작아지도록 제 3 스위칭 소자(14)의 개폐 동작이 제어됨으로써 방전 기간이 종료될 때까지 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 계속하여 발생하게 된다(시간(t23―25) 참조).
이와 같이, 제 1 권선(12B)에 흐르는 1차 전류(I1)의 도통과 차단은 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어한 후에, 제 1 스위칭 소자(15)를 전환함으로써 실시할 수 있다. 또한, 제 2 권선(12C)에 흐르는 1차 전류(I1)의 도통과 환류는 제 1 스위칭 소자(15)를 열림 상태로 제어한 후에, 제 3 스위칭 소자(14)를 전환함으로써 실시할 수 있다. 또한, 상기 구성에서는 전원부(17)에서 중간 탭(12A)까지의 통전 경로로부터 제 3 스위칭 소자(14)가 제거되어 있다. 이 때문에, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐를 때에 제 3 스위칭 소자(14)를 통함으로써 발생하는 손실을 없앨 수 있어서, 방전 발생 제어의 효율을 높일 수 있다.
그런데 점화 시스템(10)을 구축하는 대부분의 구성은 점화 코일(11)이 수용되어 있는 케이스(50) 내에 수용된다. 제 3 실시 형태에 있어서도, 철심(23)과 케이스(50)의 사이에는 사전에 결정된 공간이 형성되어 있고, 이 사전에 결정된 공간 내에 제 1 스위칭 소자(15)와, 제 3 스위칭 소자(14)와, 전류 환류 경로(L7)와, 전류 검출용 경로(L2)와, 점화 제어 회로(30)가 설치된다.
즉, 점화 플러그(20) 중, 점화 코일(11)이 수납되어 있는 공간 내에 본 내연 기관용 점화 시스템을 수용할 수 있다. 이에 따라, 배선을 삭감할 수 있고, 또한 본 내연 기관용 점화 시스템의 비대화를 억제할 수 있기 때문에 차량으로의 탑재성 향상을 도모할 수 있다.
제 3 실시 형태를 이하와 같이 변경하여 실시할 수도 있다.
ㆍ제 3 실시 형태에 있어서, 제 3 다이오드(19)는 음극측이 접지측에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선(12C)에서의 중간 탭(12A)측과는 반대측의 단부에 접속되어 있다. 이에 대하여, 도 28에 도시된 바와 같이, 제 3 다이오드(19)는 음극측이 제 2 권선(12C)에서의 중간 탭(12A)측의 단부에 접속되어 있고, 양극측이 제 3 스위칭 소자(14)에 접속되는 구성이어도 좋다.
ㆍ이 경우에, 도 29에 도시한 바와 같이, 점화 제어 회로(30)는 도시하지 않는 엔진 ECU로부터 출력된 점화 신호(IGt) 및 에너지 투입 신호(IGw)를 수신하도록 엔진 ECU에 접속되어 있어도 좋다. 그리고 점화 제어 회로(30)는 상기 점화 신호(IGt)에 기초하여 제 1 권선(12B)으로의 통전 기간을 설정하고, 에너지 투입 신호(IGw)에 기초하여 2차 전류(I2)의 지령값 및 방전 유지 제어의 종료 시기를 설정한다. 또한, 점화 제어 회로(30)는 제 3 스위칭 소자(14)의 개폐 동작을 제어하도록 제 3 제어 단자(14G)에 접속되어 있다. 또한, 제 3 다이오드(19)와 제 3 스위칭 소자(14)를 반대로 배치해도 좋다.
도 30에 도시한 바와 같이, 방전 개시 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 3 제어 신호에 의해 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어한다. 그 후에, 점화 신호(IGt)가 상승함으로써 제 1 제어 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(15)를 닫힘 상태로 제어하고, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)가 흐른다. 그리고 점화 신호(IGt)가 하강함으로써 제 1 제어 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(15)를 열림 상태로 제어한다. 이에 따라, 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통이 차단되고, 2차 코일(13)에 고전압이 유도되어, 점화 플러그(20)의 불꽃 갭부의 기체가 절연 파괴됨으로써 점화 플러그(20)에서 불꽃 방전이 발생한다.
그리고 방전 개시 제어를 실시 후, 방전 유지 제어를 실시한다. 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에는, 제 1 제어 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(15)를 열림 상태로 제어한다. 이 상태에서 제 3 제어 신호에 의해 제 3 스위칭 소자(14)를 닫힘 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 흐르게 된다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 제 3 제어 신호에 의해 제 3 스위칭 소자(14)를 열림 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)의 도통을 차단한다. 이에 따라, 전류 환류 경로(L7)를 경유하여 제 2 권선(12C)으로 1차 전류(I1)가 환류하게 되어, 완만하게 제 2 권선(12C)의 전류는 감쇠해 가고, 2차 전류(I2)도 저하해 간다. 그리고 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 다시 제 3 제어 신호에 의해 제 3 스위칭 소자(14)가 닫힘 상태로 제어된다.
ㆍ제 3 실시 형태에서는 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 검출한 2차 전류(I2)의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14)가 닫힘 상태로 제어되고, 검출한 2차 전류(I2)의 절대값이 제 2 한계값보다도 커진 경우에는, 제 3 스위칭 소자(14)가 열림 상태로 제어되고 있었다. 이에 대하여, 제 3 스위칭 소자(14)의 개폐 제어를 2차 전류(I2)의 값에 상관없이 사전에 결정된 시간으로 제어해도 좋다. 예를 들면, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 제 2 사전 결정 시간의 경과마다 제 3 스위칭 소자(14)의 개폐 상태를 전환해도 좋다. 이 경우, 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중에 2차 전류(I2)를 검출할 필요가 없어지기 때문에 전류 검출용 경로(L2)를 형성할 필요가 없어져서, 점화 시스템(10)의 소형화나 비용 삭감을 도모하는 것이 가능하게 된다.
ㆍ제 3 실시 형태에 관련되는 방전 발생 제어에서 제 3 스위칭 소자(14)는 열림 상태인 채, 제 1 스위칭 소자(15)가 닫힘 상태로 제어되고, 제 1 사전 결정 시간의 경과 후에 제 1 스위칭 소자(15)가 열림 상태로 제어되는 제어가 실시되고 있었다.
이 점, 방전 발생 제어 시에 있어서, 제 1 스위칭 소자(15)를 닫힘 상태로 제어함으로써 전원부(17)로부터 제 1 권선(12B)으로 1차 전류(I1)를 흘리는 한편, 제 3 스위칭 소자(14)를 닫힘 상태로 제어하는 구성으로 해도 좋다. 이에 따라, 제 2 권선(12C)에도 1차 전류(I1)가 흐르게 되어, 그 결과, 제 1 권선(12B)과 제 2 권선(12C)에 각각 서로의 자속을 서로 제거하는 방향의 자속이 발생하게 된다. 이에 따라, 도 31에 기재되는 바와 같이, 방전 발생 제어를 실시함으로써 발생하는 2차 전압(V2)은 종래의 방전 발생 제어를 실시함으로써 발생하는 이른바 온(ON) 전압도 낮게 억제할 수 있다. 나아가서는, 방지 다이오드(21)에 인가되는 전압을 낮게 할 수 있고, 방지 다이오드(21)의 저내압화, 또는 방지 다이오드(21)를 삭제한 구성으로 할 수 있어서, 점화 시스템(10)의 비용 삭감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태를 이하와 같이 변경하여 실시할 수도 있다.
ㆍ상기 각 실시 형태에서는 점화 코일(11)에 대하여 점화 신호(IGt)를 전달하는 신호선 및 에너지 투입 신호(IGw)를 전달하는 신호선은 도시하지 않는 엔진 ECU로부터 각각 독립하여 접속되어 있었다. 이에 대하여, 도 32에 도시한 바와 같이, 에너지 투입 신호(IGw)를 전달하는 공통의 신호선(51)을 엔진 ECU(61)(제어 장치)에 접속해도 좋다. 그리고 신호선(51)으로부터 분기한 신호선(51a∼51d)을 각 기통의 점화 제어 회로(30)에 접속해도 좋다. 즉, 에너지 투입 신호(IGw)는 모든 기통(＃1∼＃4)에서 공통이어도 좋다. 또한, 점화 신호(IGt)는 각 기통에 따른 개별의 신호로 되어 있다.
ㆍ도 12∼도 15, 도 18, 도 24, 도 30에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 에너지 투입 신호(IGw)의 하이 기간은 점화 신호(IGt)가 하이인 기간에서 방전 유지 제어가 종료되는 시기까지 계속된다. 이 때문에, 엔진(60)이 다기통 엔진(예를 들면, V형 6기통 엔진)인 경우, 도 33에 도시한 바와 같이, 에너지 투입 신호(IGw)를 공통으로 하면, 에너지 투입 신호(IGw)가 항상 하이로 될 염려가 있다. 즉, 점화 플러그(20)에 의한 점화가 연속되는 기통에 있어서, 에너지 투입 신호(IGw)의 하이 기간끼리가 중복될 염려가 있다.
그래서 도 34에 도시한 바와 같이, 에너지 투입 신호(IGw1)를 전달하는 공통의 신호선(52)과, 에너지 투입 신호(IGw2)를 전달하는 공통의 신호선(53)을 엔진 ECU(61)에 접속해도 좋다. 즉, 에너지 투입 신호(IGw1)는 일부의 기통(＃1, ＃3, ＃5)(한쪽의 뱅크)에서 공통이어도 좋다. 에너지 투입 신호(IGw2)는 일부의 기통(＃2, ＃4, ＃6)(다른쪽의 뱅크)에서 공통이어도 좋다. 또한, 점화 신호(IGt)는 각 기통에 따른 개별의 신호로 되어 있다.
그리고 신호선(52)(제 1 공통 신호선)으로부터 분기한 신호선(52a∼52c)을 제 1 기통(＃1), 제 3 기통(＃3), 제 5 기통(＃5)의 점화 제어 회로(30)에 각각 접속해도 좋다. 제 1 기통(＃1), 제 3 기통(＃3), 제 5 기통(＃5)(제 1 기통군)은 점화 플러그(20)에 의한 점화가 연속되지 않는 기통의 집합이다. 또한, 신호선(53)(제 2 공통 신호선)으로부터 분기한 신호선(53a∼53c)을 제 2 기통(＃2), 제 4 기통(＃4), 제 6 기통(＃6)의 점화 제어 회로(30)에 각각 접속해도 좋다. 제 2 기통(＃2), 제 4 기통(＃4), 제 6 기통(＃6)(제 2 기통군)은 점화 플러그(20)에 의한 점화가 연속되지 않는 기통의 집합이고, 또한 제 1 기통군에 포함되지 않는 기통의 집합이다. 즉, 제 1 기통군에 포함되는 2개의 기통(예를 들면, 제 1 기통(＃＃1), 제 3 기통(＃3))에서 동시에 점화가 실시되는 동안에 제 2 기통군에 포함되는 1개의 기통(예를 들면, 제 2 기통(＃2))에서 점화가 실시된다.
이러한 구성에 따르면, 도 35에 도시한 바와 같이, 에너지 투입 신호(IGw1, IGw2)가 항상 하이로 되는 것을 피할 수 있다. 즉, 제 1 기통군의 제 1 기통(＃1), 제 3 기통(＃3), 제 5 기통(＃5)의 점화는 연속되어 있지 않아서, 제 1 기통군의 제 1 기통(＃1), 제 3 기통(＃3), 제 5 기통(＃5)에 전달되는 에너지 투입 신호(IGw1)의 하이 기간끼리가 중복되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 기통군의 제 2 기통(＃2), 제 4 기통(＃4), 제 6 기통(＃6)의 점화는 연속되어 있지 않아서, 제 2 기통군의 제 2 기통(＃2), 제 4 기통(＃4), 제 6 기통(＃6)에 전달되는 에너지 투입 신호(IGw2)의 하이 기간끼리가 중복되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 엔진(60)이 다기통 엔진이어도 에너지 투입 신호(IGw1, IGw2)에 기초하여 2차 전류(I2)의 지령값 및 방전 유지 제어의 종료 시기를 설정할 수 있다.
또한, 엔진(60)은 6기통 엔진에 한정되지 않고, 8기통 엔진이나 10기통 엔진 등이어도 좋다. 또한, 엔진(60)의 기통을 3개 이상의 기통군으로 나누어도 좋다. 그리고 각 기통군의 기통이 점화 플러그(20)에 의한 점화가 연속되지 않는 기통의 집합이면 좋다. 구체적으로는, 각 기통군(예를 들면, 제 1 기통군)에 포함되는 2개의 기통에서 동시에 점화가 실시되는 동안에 다른 기통군(예를 들면, 제 2 기통군)에 포함되는 기통에서 점화가 실시되면 좋다.
ㆍ도 1, 도 16, 도 19, 도 20, 도 26과 같이, 점화 신호(IGt)를 전달하는 신호선 1개로 에너지 투입 제어를 실시하는 경우에는, 도 36에 도시한 바와 같이, 상기 점화 신호(IGt) 및 상기 에너지 투입 신호(IGw)에 포함되는 정보를 점화 신호(IGt)만에 중첩시킬 수도 있다. 즉, 방전 개시 제어를 개시하고 나서, 점화 신호(IGt)의 1회째의 상승으로 제 1 제어 신호에 의해 제 1 권선(12B)으로의 통전을 개시하고, 2회째의 상승으로 제 1 권선(12B)으로의 통전을 종료한다. 그리고 점화 신호(IGt)의 2회째의 하강으로 방전 유지 제어를 종료한다.
구체적으로는, 도 37에 도시한 바와 같이, 점화 제어 회로(30)는 신호 정보 분리 회로(30a), 제 1 제어부(30b), 에너지 중첩 제어부(30c), 제 2 제어부(30d), 제 4 제어부(30e) 등을 구비하고 있다. 신호 정보 분리 회로(30a)는 점화 신호(IGt)의 상승 시기 및 하강 시기를 검출하고, 상승 횟수 및 하강 횟수를 카운트한다. 제 1 제어부(30b) 및 제 4 제어부(30e)는 신호 정보 분리 회로(30a)로부터의 정보에 기초하여, 각각 제 1 제어 신호 및 제 4 제어 신호를 작성한다. 에너지 중첩 제어부(30c) 및 제 2 제어부(30d)는 신호 정보 분리 회로(30a)로부터의 정보 및 검출한 2차 전류(I2)에 기초하여 제 2 제어 신호를 작성한다. 상세하게는, 일본국 특허 제 4736942호 공보에 기재된 구성을 채용할 수 있다. 또한, 상기 점화 신호(IGt)에 기초하는 제 1 권선(12B)으로의 통전 기간의 설정 및 2차 전류(I2)의 지령값 및 방전 유지 제어의 종료 시기의 설정은 다른 실시 형태 및 그들의 변경예에도 적용할 수 있다.
ㆍ상기 각 실시 형태에 있어서, MOSFET를 상정하고 있던 스위칭 소자(제 3 스위칭 소자(14)나 제 2 스위칭 소자(16))는 MOSFET 대신에, IGBT나 파워 트랜지스터, 싸이리스터, 트라이액 등을 이용해도 좋다. 마찬가지로, IGBT를 상정하고 있던 스위칭 소자(제 1 스위칭 소자(15))는 MOSFET나 파워 트랜지스터, 싸이리스터, 트라이액등을 이용해도 좋다.
ㆍ상기 각 실시 형태에 있어서, 제 1 스위칭 소자(15)에는 제 5 다이오드(15D)(도 1에 점선으로 예시)가 역병렬로 접속되어 있어도 좋다. 만일, 제 1 실시 형태에 있어서, 전류 환류 경로(L1)가 없는 상태에서 방전 유지 제어를 실시한 경우, 제 2 권선(12C)으로 흐르는 1차 전류(I1)가 제 1 스위칭 소자(15)에 역병렬로 접속되는 제 5 다이오드(15D)와, 제 1 권선(12B)을 통하여 제 2 권선(12C)으로부터 제 2 스위칭 소자(16)로 흐르는 전류가 환류하게 된다. 이 경우, 환류하는 전류는 제 1 권선(12B)의 영향을 받음으로써 그 전류의 크기가 작아지고, 그에 동반하여 2차 코일(13)에 발생하는 2차 전류(I2)가 작아지는 등, 그 제어성이 저하할 염려가 있다. 이 점, 전류 환류 경로(L1)가 설치됨으로써 방전 유지 제어 중에 전류 환류 경로(L1)를 통하여 제 2 권선(12C)으로 전류가 환류하게 된다. 이에 따라, 점화 플러그(20)에 흐르는 2차 전류(I2)가 작아지는 것을 억제할 수 있기 때문에 제 1 스위칭 소자(15)에 제 5 다이오드(15D)가 역병렬로 접속되는 구성에 대하여 본 점화 시스템(10)은 적합한 구성이라고 할 수 있다.
ㆍ상기 각 실시 형태에서는 2∼3㎸의 범위 내로 방전 유지 전압을 설정하고 있었다. 이에 대하여, 예를 들면, 방전 유지 전압을 엔진(60)의 연소 상태에 맞추어서 3㎸보다도 큰 값, 또는 2㎸보다도 작은 값으로 설정해도 좋다.
ㆍ제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태에서는 음극측이 제 2 스위칭 소자(16)에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선(12C)에서의 제 2 스위칭 소자(16)측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드(19)가 설치되어 있었다. 또한, 제 3 실시 형태에서는 음극측이 접지측에 접속되어 있고, 양극측이 제 2 권선(12C)에서의 중간 탭(12A)측과는 반대측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드(19)가 설치되어 있었다. 이에 대하여, 제 3 다이오드(19)를 설치하지 않는 구성으로서, 제 2 스위칭 소자(16)나 제 3 스위칭 소자(14)에 역류 방지 기능을 구비한 소자(다이오드)가 구비되어 있어도 좋다.
ㆍ상기 각 실시 형태에서 점화 제어 회로(30)는 엔진 ECU로부터 수신한 점화 신호(IGt)에 기초하여 각 제어 신호를 생성해서 제어하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 각 제어 신호 중의 임의의 제어 신호를 개별로 엔진 ECU로부터 수신하여 제어하도록 해도 좋다.
ㆍ상기 각 실시 형태에서는, 케이스(50) 내에 전원부(17)나 점화 플러그(20)를 제외한 점화 시스템(10)을 수용하고 있었다. 이에 대하여, 케이스(50) 내에 수용하는 점화 시스템(10)의 구성을 줄여도 좋다. 예를 들면, 점화 제어 회로(30)를 삭제하고, 점화 제어 회로(30)가 실시하는 제어를, 케이스(50)의 외부에 존재하는 엔진 ECU에 실시시키는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 엔진 ECU가 점화 제어 회로에 해당되게 된다.
ㆍ상기 각 실시 형태에서는 전류 환류 경로에 다이오드를 설치하는 예(제 1 실시 형태에서의 전류 환류 경로(L1)의 제 1 다이오드(18) 등이 해당)에서 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 반도체 스위칭 소자를 설치하여, 환류 동작일 때에 닫는 개폐 제어를 실시해도 좋다.
본 개시는 실시예에 준거하여 기술되었지만, 본 개시는 해당 실시예나 구조에 한정되는 것은 아니라고 이해된다. 본 개시는 여러 가지 변형예나 균등 범위 내의 변형도 포함한다. 덧붙여서, 여러 가지 조합이나 형태, 나아가서는, 그들에 1요소만, 그 이상 또는 그 이하를 포함하는 다른 조합이나 형태도 본 개시의 범주나 사상 범위에 들어가는 것이다.
Claims (25)
- 내연 기관(60)의 연소실 내의 가연 혼합기에 점화하기 위한 불꽃 방전을 발생하는 점화 플러그(20)와,
1차 코일(12) 및 2차 코일(13)을 구비하고, 상기 2차 코일에 의해 상기 점화 플러그에 전압을 인가하는 점화 코일(11)과,
사전에 결정된 전압을 상기 1차 코일에 인가하는 전압 인가부(17)와,
상기 1차 코일을 이루는 권선의 도중에는 중간 탭(12A)이 설치되어 있고, 상기 전압 인가부로부터 상기 중간 탭으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단을 실시하는 제 3 스위칭 소자(14)와,
상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 일단까지의 권선인 제 1 권선(12B)측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 1 스위칭 소자(15)와,
상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 타단까지의 권선인 제 2 권선(12C)측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 2 스위칭 소자(16)와,
상기 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 상기 제 2 스위칭 소자의 개폐 상태와, 상기 제 3 스위칭 소자의 개폐 상태를 각각 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하여, 상기 점화 플러그에 상기 불꽃 방전을 발생시키는 방전 발생 제어와, 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하여, 상기 점화 플러그에 발생하고 있는 상기 불꽃 방전을 유지하는 방전 유지 제어를 실시하는 점화 제어 회로(30)와,
상기 제 2 권선으로부터 상기 제 2 스위칭 소자로 흐르는 전류를 환류시키는 전류 환류 경로(L1)를 구비하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 전류 환류 경로(L1)는 제 1 다이오드(18)를 구비하고, 상기 제 1 다이오드의 음극측은 상기 중간 탭에 접속되어 있고, 상기 제 1 다이오드의 양극측은 접지측에 접속되어 있는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 점화 제어 회로는 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하고, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 2 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 환류를 실시하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 점화 제어 회로는 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하고, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 2 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 내연 기관(60)의 연소실 내의 가연 혼합기에 점화하기 위한 불꽃 방전을 발생하는 점화 플러그(20)와,
1차 코일(12) 및 2차 코일(13)을 구비하고, 상기 2차 코일에 의해 상기 점화 플러그에 전압을 인가하는 점화 코일(11)과,
상기 1차 코일을 이루는 권선의 도중에는 중간 탭(12A)이 설치되어 있고, 사전에 결정된 전압을 상기 중간 탭에 인가하는 전압 인가부(17)와,
상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 일단까지의 권선인 제 1 권선(12B)측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 1 스위칭 소자(15)와,
상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 타단까지의 권선인 제 2 권선(12C)측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 2 스위칭 소자(16)와,
상기 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 상기 제 2 스위칭 소자의 개폐 상태를 각각 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단을 실시하여, 상기 점화 플러그에 상기 불꽃 방전을 발생시키는 방전 발생 제어와, 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 차단을 실시하여, 상기 점화 플러그에 발생하고 있는 상기 불꽃 방전을 유지하는 방전 유지 제어를 실시하는 점화 제어 회로(30)와,
상기 중간 탭과 상기 제 2 스위칭 소자에 접속되어 있고, 상기 제 2 스위칭 소자의 개폐 동작에 의해 상기 제 2 권선에 흐르는 전류를 차단했을 때에 상기 제 2 권선에 흐르는 전류를 환류시키는 전류 환류 경로(L4)를 구비하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 전류 환류 경로는 제 2 다이오드(41)를 구비하고, 상기 제 2 다이오드의 음극측은 상기 전압 인가부와 상기 중간 탭의 사이의 전류 경로(L6)에 접속되어 있고, 상기 제 2 다이오드의 양극측은 상기 제 2 권선과 상기 제 2 스위칭 소자의 사이의 전류 경로(L5)에 접속되어 있는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 점화 제어 회로는 상기 방전 발생 제어로서, 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 1 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단을 실시하고, 상기 방전 유지 제어로서, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 2 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 환류를 실시하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
음극측은 상기 제 2 스위칭 소자에 접속되어 있고, 양극측은 상기 중간 탭측과는 반대측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드(19)를 구비하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
음극측은 상기 중간 탭에 접속되어 있고, 양극측은 상기 전압 인가부에 접속되어 있는 제 3 다이오드(19)를 구비하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 내연 기관(60)의 연소실 내의 가연 혼합기에 점화하기 위한 불꽃 방전을 발생하는 점화 플러그(20)와,
1차 코일(12) 및 2차 코일(13)을 구비하고, 상기 2차 코일에 의해 상기 점화 플러그에 전압을 인가하는 점화 코일(11)과,
상기 1차 코일을 이루는 권선의 도중에는 중간 탭(12A)이 설치되어 있고, 사전에 결정된 전압을 상기 중간 탭에 인가하는 전압 인가부(17)와,
상기 1차 코일을 이루는 권선 중, 상기 중간 탭에서 일단까지의 권선인 제 1 권선(12B)측의 일단과 접지측의 사이에 접속되는 제 1 스위칭 소자(15)와,
상기 중간 탭과, 상기 중간 탭에서 타단까지의 권선인 제 2 권선의 사이에 접속되는 제 3 스위칭 소자(14)와,
상기 제 1 스위칭 소자의 개폐 상태와, 상기 제 3 스위칭 소자의 개폐 상태를 각각 제어함으로써 상기 점화 플러그에 상기 불꽃 방전을 발생시키는 방전 발생 제어와, 상기 점화 플러그에 발생하고 있는 상기 불꽃 방전을 유지하는 방전 유지 제어를 실시하는 점화 제어 회로(30)와,
상기 제 2 권선으로부터 접지측으로 흐르는 전류를 환류시키는 전류 환류 경로(L7)를 구비하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 전류 환류 경로는 제 4 다이오드(42)를 구비하고, 상기 제 4 다이오드의 음극측은 상기 제 3 스위칭 소자와 상기 제 2 권선의 사이의 전류 경로(L8)에 접속되어 있고, 상기 제 4 다이오드의 양극측은 접지측에 접속되어 있는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제10항에 있어서,
음극측은 접지측에 접속되어 있고, 양극측은 상기 제 2 권선에서의 상기 중간 탭측과는 반대측의 단부에 접속되어 있는 제 3 다이오드(19)를 구비하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제10항에 있어서,
음극측은 상기 제 2 권선에서의 상기 중간 탭측의 단부에 접속되어 있고, 양극측은 상기 제 3 스위칭 소자에 접속되어 있는 제 3 다이오드(19)를 구비하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 점화 제어 회로는 상기 방전 발생 제어로서, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 1 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단을 실시하고, 상기 방전 유지 제어로서, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 환류를 실시하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 점화 제어 회로는 상기 방전 발생 제어로서, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 1 권선 및 상기 제 2 권선으로 흐르는 1차 전류의 도통과 차단을 실시하고, 상기 방전 유지 제어로서, 상기 제 1 스위칭 소자를 열림 상태로 제어한 후에, 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 그 후, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어함으로써 상기 제 2 권선으로 흐르는 상기 1차 전류의 도통과 환류를 실시하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 또는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 권선의 권수는 상기 제 2 권선의 권수보다도 많은
내연 기관용 점화 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 또는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2차 코일의 권수를 상기 제 2 권선의 권수로 나눈 값인 권수비가, 상기 방전 발생 제어에 의해 상기 점화 플러그에 발생시킨 상기 불꽃 방전을 유지하기 위해 필요한 전압으로서의 방전 유지 전압을, 상기 전압 인가부가 인가하는 상기 전압으로 나눈 값인 전압비보다도 커지도록 구성되는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제3항, 제14항, 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점화 플러그에 흐르는 2차 전류를 검출하는 2차 전류 검출부(L2, 30)를 구비하고,
상기 점화 제어 회로는 상기 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 상기 2차 전류 검출부에 의해 검출된 상기 2차 전류의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에, 상기 제 3 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 상기 2차 전류 검출부에 의해 검출된 상기 2차 전류의 절대값이 상기 제 1 한계값보다도 크게 설정된 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 상기 제 3 스위칭 소자를 열림 상태로 제어하는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제4항 또는 제7항에 있어서,
상기 점화 플러그에 흐르는 2차 전류를 검출하는 2차 전류 검출부(L2, 30)를 구비하고,
상기 점화 제어 회로는 상기 방전 유지 제어를 실시하고 있는 기간 중, 상기 2차 전류 검출부에 의해 검출된 상기 2차 전류의 절대값이 제 1 한계값보다도 작아진 경우에, 상기 제 2 스위칭 소자를 닫힘 상태로 제어하고, 상기 2차 전류 검출부에 의해 검출된 상기 2차 전류의 절대값이 상기 제 1 한계값보다도 크게 설정된 제 2 한계값보다도 커진 경우에, 상기 제 2 스위칭 소자를 열림 상태로 제어하는
내연 기관용 점화 시스템. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 스위칭 소자와, 상기 제 2 스위칭 소자와, 상기 제 3 스위칭 소자와, 상기 점화 제어 회로와, 상기 전류 환류 경로는 상기 점화 코일이 수납되어 있는 케이스(50) 내에 수용되는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 스위칭 소자와, 상기 제 2 스위칭 소자와, 상기 점화 제어 회로와, 상기 전류 환류 경로는 상기 점화 코일이 수납되어 있는 케이스(50) 내에 수용되는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 스위칭 소자와, 상기 제 3 스위칭 소자와, 상기 점화 제어 회로와, 상기 전류 환류 경로는 상기 점화 코일이 수납되어 있는 케이스(50) 내에 수용되는
내연 기관용 점화 시스템. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 또는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 스위칭 소자에는 제 5 다이오드(15D)가 역병렬로 접속되어 있는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 또는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내연 기관은 다기통 내연 기관이고,
상기 점화 제어 회로는 상기 내연 기관의 각 기통에 설치되어 있고,
상기 방전 유지 제어에서 상기 2차 코일에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 신호를 출력하는 제어 장치(61)를 구비하고,
상기 제어 장치에는, 상기 전류 제어 신호를 전달하는 제 1 공통 신호선(52) 및 제 2 공통 신호선(53)이 접속되어 있고,
상기 제 1 공통 신호선으로부터 분기한 각 신호선(52a∼52c)이 상기 점화 플러그에 의한 점화가 연속되지 않는 기통(＃1, ＃3, ＃5)의 집합인 제 1 기통군의 각 기통의 상기 점화 제어 회로에 접속되고,
상기 제 2 공통 신호선으로부터 분기한 각 신호선(53a∼53c)이 상기 점화 플러그에 의한 점화가 연속되지 않는 기통(＃2, ＃4, ＃6)의 집합이고, 또한 상기 제 1 기통군에 포함되지 않는 기통의 집합인 제 2 기통군의 각 기통의 상기 점화 제어 회로에 접속되어 있는
내연 기관용 점화 시스템.
- 제24항에 있어서,
상기 제 1 기통군에 포함되는 2개의 기통에서 동시에 상기 점화가 실시되는 동안에 상기 제 2 기통군에 포함되는 1개의 기통에서 상기 점화가 실시되는
내연 기관용 점화 시스템.
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