CN111051686B - 点火装置 - Google Patents

Abstract

点火装置(10)具备：初级线圈(11)，在第一绕组(11a)与第二绕组(11b)之间的连接点(14)连接电源(90)；次级线圈(21)，与初级线圈磁耦合；第一开关(31)，与第一绕组以串联的方式连接；第二开关(32)，在与连接点相反的一侧以串联的方式连接于第二绕组；第三开关(33)，与第二开关以串联的方式连接；二极管(44)，阳极连接于第二开关与第三开关之间，阴极连接于连接点；以及执行各开关的开闭控制的开关控制部(60)。

Description

点火装置

相关申请的相互参照

本申请基于2017年8月31日提出申请的日本申请编号2017－167114号，此处引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及一种使用于内燃机的点火装置。

背景技术

近年，为了改善汽车用内燃机中的燃料消耗性能，正在推进与稀薄燃料的燃烧控制(稀薄燃烧发动机)或使燃烧气体向内燃机的气缸回流的EGR有关的技术的研究。针对这些技术，研究如下的持续放电方式：为了使混合气中包含的燃料有效地燃烧，在点火定时附近的固定时间使火花塞持续地产生火花放电。

作为持续放电方式的点火装置，例如如专利文献1所公开，有在初级线圈的绕组的中途具备中间抽头的点火装置。在该点火装置中，通过在从中间抽头到初级线圈的一端的绕组(以下，表示为第一绕组)中流过电流，从而在火花塞中使主点火开始。之后，接通能量投入用开关，在从初级线圈的中间抽头到另一端的绕组(以下，表示为第二绕组)中流过电流，从而在次级线圈中，向与使主点火开始时流过的电流(二次电流)相同的方向依次追加而流过电流。由此，能够在火花塞中维持火花放电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－200284号公报

发明内容

然而，在上述点火装置中，为了不使用升压电路地使次级线圈产生能够在火花塞中维持火花放电的大小的二次电压，需要增大第二绕组与次级线圈的匝数比。例如，将第二绕组与次级线圈的匝数比设为几百倍。因此，存在如下隐患：第二绕组的阻抗变小，在从电源端子侧施加过电压的异常时，能量投入用开关被施加过电压，导致破坏，本申请公开者着眼于由于保护电路的追加等导致点火装置容易大型化这一点。

另外，在上述点火装置中，由于断开能量投入用开关时的一次电流(流过初级线圈的电流)的切断，也存在二次电流(流过次级线圈的电流)急剧地降低这一问题。若二次电流急剧地降低，则存在不能维持火花放电的隐患。

本公开为了解决上述课题而完成。其主要目的在于提供一种点火装置，其能够在开关被施加过电压的情况下保护开关，并且在维持火花放电的情况下，能够抑制二次电流急剧地降低。

用于解决上述课题的第一手段为一种点火装置，使火花塞产生火花放电，其中，该点火装置具备：初级线圈，具有第一绕组以及与所述第一绕组以串联的方式连接的第二绕组，在所述第一绕组与所述第二绕组之间的连接点连接电源；次级线圈，连接于所述火花塞，与所述初级线圈磁耦合；第一开关，设于比所述连接点靠所述第一绕组侧，与所述第一绕组以串联的方式连接；第二开关，在与所述连接点相反的一侧以串联的方式连接于所述第二绕组；第三开关，设于接地与所述第二开关之间，与所述第二开关以串联的方式连接；二极管，阳极连接于所述第二开关与所述第三开关之间，阴极连接于所述连接点；以及开关控制部，执行所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关的开闭控制。

根据上述构成，在使第一开关闭合而从电源向第一绕组通电之后，使第一开关断开而使从电源向第一绕组的通电切断，从而能够使火花塞产生火花放电，使次级线圈中流过二次电流。另外，在火花放电开始后，通过使第二开关以及第三开关闭合，能够从电源向第二绕组通电。由此，能够向与流过次级线圈的所述二次电流相同的方向重叠地流过电流，能够使火花放电维持。

另外，在使火花放电维持的情况下，若保持着使第二开关闭合地使第三开关断开，则来自电源的电流被切断，但是能够利用第二绕组的电感经由二极管使电流向第二绕组回流并衰减。因此，在使火花放电维持的情况下，能够防止流过第二绕组的电流急剧地降低，能够抑制流过次级线圈的二次电流急剧地降低。

另外，第二开关与第三开关以串联的方式连接。因此，即使在产生了被从电源侧施加过电压的异常的情况下，也能够使第二开关以及第三开关分别分担施加的电压。另外，在第二绕组的阻抗与第一绕组比较设定得较小的本申请的方式中，能够获得即使产生了被从电源侧施加过电压的异常的情况下、也能够保护第二开关以及第三开关这一效果。

通过以上，能够在被从电源侧施加了过电压的情况下实现开关的保护，并且在使火花放电维持的情况下抑制二次电流急剧地降低。

在第二手段中，所述开关控制部在使所述火花放电开始的情况下，使所述第二开关断开，并且使所述第一开关闭合而从所述电源向所述第一绕组通电之后，使所述第一开关断开，使从所述电源向所述第一绕组的通电切断。

根据上述构成，在使火花放电开始的情况下，能够防止从电源向第二绕组流过电流，避免与第一绕组共用磁路的第二绕组中产生磁场，并且避免由第一绕组的通电产生的第二绕组的电压所引起的电流流过。由此，能够防止流过第一绕组的电流所产生的磁场降低，适当地使火花放电开始。

在第三手段中，所述开关控制部在使所述火花放电开始之后，使所述火花放电维持的情况下，使所述第二开关闭合，并保持着使该第二开关闭合地使所述第三开关开闭。

根据上述构成，在使火花放电开始之后，使第二开关闭合，保持着使该第二开关闭合地使第三开关开闭，从而能够重复从电源向第二绕组的通电与停止。由此，能够向与流过次级线圈的火花放电的二次电流相同的方向重叠地流过电流，能够使火花放电维持。

另外，在使火花放电维持的情况下，若保持着使第二开关闭合地使第三开关断开，则电流经由二极管向第二绕组回流。因此，在使火花放电维持的情况下，能够防止流过第二绕组的电流急剧地降低，抑制流过次级线圈的二次电流急剧地降低。

在第四手段中，具备对流过所述次级线圈的二次电流进行检测的二次电流检测部，所述开关控制部在使所述火花放电维持的情况下，基于由所述二次电流检测部检测出的所述二次电流，使所述第三开关开闭。

根据上述构成，检测二次电流，基于检测出的二次电流使第三开关开闭，因此能够将二次电流可靠地维持为适当的值。

在第五手段中，所述开关控制部无论是否使所述火花放电维持，在使所述火花放电开始的情况下，使所述火花放电开始之后，在应开始放电的规定的时间后，都使所述第二开关闭合。

例如，在火花塞脱离，次级线圈中未流过电流的状态下，为了使火花放电开始而使第一开关开闭的情况下，在次级线圈中产生始于负极性的极***变并衰减的高电压。若在次级线圈中产生交变的高电压，则在第二绕组中也可能对应于匝数比而产生交变的无负载的高电压。而且，在第二绕组中产生正极性的高电压时，存在第二开关以及第三开关被施加过电压的可能性。因此，在上述构成中，开关控制部无关于火花放电的维持地在火花放电的开始后、在应开始放电的规定的时间后并且是无负载的二次电压的极性反转的最初的时刻以前，都使第二开关闭合。由此，即使假设第二绕组中产生了正极性的高电压，也能够通过使第二开关闭合，而经由第二绕组、第二开关以及二极管使电流回流，能够抑制第二开关以及第三开关被施加二次电压所引起的正极性的过电压。

在第六手段中，具备防止逆流二极管，该防止逆流二极管设于所述连接点与所述电源之间，阳极连接于所述电源侧，阴极连接于所述连接点侧。

一般来说，第二开关以及第三开关具备以反并联的方式连接的体二极管等。因此，若电源被反向连接，则存在经由体二极管等在电路中流过大电流的隐患。与此相对，根据上述构成，通过防止逆流二极管，即使在电源被反向连接的情况下，也能够保护电路。特别是在第二绕组的阻抗小的情况下，也能够防止电路中流过较大的电流。

在第七手段中，具备防止逆流二极管，该防止逆流二极管是连接于所述第二开关与所述第三开关之间的二极管，阳极连接于所述第二开关以及所述二极管的阳极，阴极连接于所述第三开关。

一般来说，第二开关以及第三开关具备以反并联的方式连接的体二极管等。因此，若电源被反向连接，则存在经由体二极管等而在电路中流过大电流的隐患。与此相对，根据上述构成，通过防止逆流二极管，即使在电源被反向连接的情况下，也能够保护电路。特别是在第二绕组的阻抗小的情况下，也能够防止电路中流过较大的电流。

另外，与将防止逆流二极管设于连接点与电源之间的情况比较，不能在防止逆流二极管中流过用于开始火花放电的向第一绕组的通电电流，因此能够抑制发热量。利用防止逆流二极管，也能够抑制从电源向第一绕组施加的电压降低。另外，即使这样，第一绕组也能够与第二绕组比较增大阻抗，因此即使电源被反向连接，第一开关中也难以流过较大的电流。

在第八手段中，所述次级线圈的匝数除以所述第二绕组的匝数而得的值即匝数比构成为，大于使所述火花放电维持的情况下所需的放电维持电压除以所述电源的施加电压而得的值即电压比。

根据上述构成，能够在使火花放电维持时无升压电路地进行能量投入。

在第九手段中，向所述第一绕组施加电压的电源是车载电源，并且与向所述第二绕组施加电压的电源共用。

根据上述构成，由于点火装置内无需电源，因此能够实现点火装置的小型化。通过利用车载电源，不再需要特别的电源，因此能够实现小型化。通过共用车载电源，不再需要多个电源，因此能够实现小型化。

在第十手段中，所述初级线圈、所述次级线圈、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述二极管和所述开关控制部收容于点火线圈的壳体内。

根据上述构成，通过收容于点火线圈的壳体内，能够使车辆中的搭载性能提高，另外，能够减少布线。

附图说明

关于本公开的上述目的及其他目的、特征及优点，参照附图并通过下述详细的叙述会变得更明确。该附图为，

图1是表示点火装置的电构成的电路图，

图2是表示应用于多缸的发动机的点火装置的图，

图3是表示点火线圈的壳体的剖面图，

图4是进行主点火时的电路图，

图5是进行主点火时的时序图，

图6的(a)以及(b)是进行能量投入点火时的电路图，

图7是进行能量投入点火时的时序图，

图8是表示点火装置的变更例的电构成的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图对在搭载于车辆的多缸的汽油发动机(内燃机)的点火装置中具体实现的一实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式彼此之中，对相互相同或均等的部分在图中标注相同的附图标记。发动机例如是能够进行稀薄燃烧(lean burn)的缸内直接喷射式的发动机，具备使汽缸内产生混合气的回旋流(滚流、涡流等)的回旋流控制部。点火装置在规定的点火定时(点火时期)对发动机的燃烧室内的混合气进行点火(点燃)。点火装置是使用与各汽缸的火花塞对应的点火线圈的DI(Direct Ignition)类型的点火装置。

如图1所示，点火装置10基于从成为发动机控制的中枢的ECU70(ElectronicControl Unit)赋予的指示信号(主点火信号IGT以及能量投入信号IGW)，控制点火线圈的初级线圈11的通电。然后，点火装置10通过控制初级线圈11的通电而控制点火线圈的次级线圈21中产生的电能，控制火花塞80中产生的火花放电。

ECU70根据从各种传感器取得的发动机参数(暖机状态、发动机旋转速度、发动机负载等)、发动机100的控制状态(稀薄燃烧的有无、回旋流的程度等)，选择点火方式，并根据点火方式生成主点火信号IGT以及能量投入信号IGW并输出。

若更详细地说明，ECU70构成为根据发动机旋转速度与发动机负载，选择并执行主点火(感应放电主点火)和与主点火重叠实施的能量投入点火。主点火是消耗能量最少并且火花能量也较少的方式，例如是适合在化学当量(Stoichiometric)区域运转的情况的方式。能量投入点火是为了接着火花塞80而持续流过相同极性的二次电流Ib而需要最多投入能量的方式。但是，能量投入点火是适合在增压、EGR的投入时发动机内的气流速度较快、火花在气流作用下流动而伸长或吹熄的情况的方式。

ECU70在执行主点火的情况下，仅输出主点火信号IGT。另一方面，ECU70在执行能量投入点火的情况下，除了主点火信号IGT的输出之外还输出能量投入信号IGW。

点火装置10具备初级线圈11、次级线圈21、开关元件31～33、二极管41～46、电流检测电路47、以及控制电路60。

如图2所示，火花塞80以及点火装置10按照发动机100的每个汽缸而搭载。而且，点火装置10按照每个火花塞80设置，但这里以一个火花塞80所对应的构成为例进行说明。

另外，点火装置10的各构成如图3所示，收容于点火线圈的壳体50内，安装于发动机100。由此，能够减少布线，此外，能够抑制点火装置10的庞大化，因此能够实现向车辆的搭载性的提高。

火花塞80由公知的结构构成，如图1所示，具备经由输出端子连接于次级线圈21的一端的中心电极和经由发动机100的缸盖等连接(接地)于GND(ground)的外侧电极。次级线圈21的另一端经由二极管46以及电流检测电阻47a连接(接地)于GND。二极管46的阳极连接于次级线圈21，阴极连接于电流检测电阻47a。

电流检测电阻47a构成作为检测流经次级线圈21的二次电流Ib的二次电流检测部的电流检测电路47。电流检测电路47将与检测出的二次电流Ib相应的信号向控制电路60输出。二极管46抑制在初级线圈11的通电开始时产生的不必要的电压所引起的火花放电。然后，火花塞80通过在次级线圈21产生的电能，使中心电极与外侧电极之间产生火花放电。

点火线圈具备初级线圈11和磁耦合于初级线圈11的次级线圈21。次级线圈21的绕组数比初级线圈11的绕组数多。

初级线圈11具备第一端子12、第二端子13、中间抽头14。在初级线圈11中，第一端子12与中间抽头14之间的绕组是第一绕组11a，中间抽头14与第二端子13之间的绕组是第二绕组11b。即，初级线圈11具有第一绕组11a以及与第一绕组11a以串联的方式连接的第二绕组11b。而且，初级线圈11对于第一绕组11a而言在与第一绕组11a和第二绕组11b之间的连接点即中间抽头14相反的一侧具有第一端子12，对于第二绕组11b而言在与中间抽头14相反的一侧具有第二端子13。

中间抽头14经由防止逆流二极管45与作为电源的电池90连接。电池90例如是公知的铅电池，供给12V的电压。该电池90是车载的电源。防止逆流二极管45的阳极连接于电池90，阴极连接于中间抽头14。

初级线圈11的第一端子12连接于作为第一开关的开关元件31。开关元件31例如是功率晶体管、IGBT等半导体开关元件。开关元件31的输出侧的端子连接(接地)于GND。即，开关元件31设于第一端子12与GND之间，与第一绕组11a以串联的方式连接。该开关元件31构成为，基于来自控制电路60的信号，使第一端子12与GND之间断开或连接。

另外，也可以在开关元件31以并联的方式连接有二极管41。该二极管41的阳极连接(接地)于GND，阴极连接于第一端子12与开关元件31之间。

第二端子13经由作为第二开关的开关元件32以及作为第三开关的开关元件33连接于GND。第二绕组11b、开关元件32、以及开关元件33以串联的方式连接。开关元件32、33例如分别是功率晶体管、MOS型晶体管等半导体开关元件。

即，开关元件32设于第二端子13与开关元件33之间，并构成为基于来自控制电路60的信号使第二端子13与开关元件33之间断开或连接。开关元件33设于开关元件32与GND之间，并构成为基于来自控制电路60的信号使开关元件32与GND之间断开或连接。

另外，开关元件32与开关元件33分别与二极管42、43以并联的方式连接。二极管42、43也可以分别是MOS型晶体管的寄生二极管。二极管42的阳极连接于开关元件32与开关元件33之间，二极管42的阴极连接于开关元件32与第二端子13之间。二极管43的阳极连接于开关元件33与GND之间，二极管43的阴极连接于开关元件32与开关元件33之间。

在开关元件32与开关元件33之间连接有二极管44的阳极。该二极管44的阴极连接于中间抽头14。即，二极管44的阴极连接于中间抽头14与防止逆流二极管45之间。该二极管44也可以是晶体管、使用MOS等的二极管。

控制电路60(相当于开关控制部)具备输入输出接口、驱动电路61～63、延迟电路64、设定电路65、反馈电路66等。控制电路60基于来自ECU70的指示信号以及电流检测电路47的输出等，控制开关元件31～33的开闭状态(断开或连接状态、接通断开状态)。由此，控制电路60选择并执行“主点火(感应放电主点火)”以及“能量投入点火”这两个方式的点火。以下，详细地说明控制电路60。

驱动电路61构成为输入来自ECU70的主点火信号IGT。而且，驱动电路61在输入主点火信号IGT的期间(高状态下)，对开关元件31输出信号(设为高状态)以使开关元件31闭合(成为连接状态、接通状态)。

驱动电路62构成为输入来自延迟电路64的信号。而且，驱动电路62在输入来自延迟电路64的信号的期间(高状态下)，对开关元件32输出信号(设为高状态)以使开关元件32闭合(成为连接状态、接通状态)。

驱动电路63构成为输入来自反馈电路66的信号。而且，驱动电路63在输入来自反馈电路66的信号的期间(高状态下)，对开关元件33输出信号(设为高状态)以使开关元件33闭合(成为连接状态、接通状态)。

延迟电路64构成为输入主点火信号IGT以及能量投入信号IGW。而且，延迟电路64在从主点火信号IGT从高状态转变为低状态时(输入下降沿时)起经过了规定的时间T1之后，向驱动电路62输出信号(设为高状态)。该时间T1设定为主点火开始且产生火花塞电极间的火星而产生二次电流的时间以上，从而避免能量投入动作给第二绕组11b带来的电流投入影响到主点火动作。

此时，延迟电路64在主点火信号IGT从高状态转变为低状态时，如果没有输入能量投入信号IGW(没有成为高状态)，则仅以规定的时间T2输出信号(设为高状态)。另一方面，延迟电路64在输入了能量投入信号IGW的情况下，即使在经过规定的时间T2之前，也基于能量投入信号IGW，停止信号向驱动电路62的输出(设为低状态)。更具体而言，延迟电路64在能量投入信号IGW的输入停止的情况下(从高状态转变为低状态的情况下)，停止向驱动电路62输出信号(设为低状态)。另外，规定的时间T2期望比能量投入信号IGW的输入时间的最大值大，且构成为在输入能量投入信号IGW的期间可靠地投入能量。

设定电路65基于主点火信号IGT与能量投入信号IGW的上升时间差(从低状态转变为高状态时的时间差)，设定目标二次电流的上限值与下限值。目标二次电流的上限值与下限值是基于在进行能量投入点火时根据发动机100的运转状态等而期望在火花塞80中流动的值求出期望在次级线圈21中流动的二次电流Ib的范围并表示的值。

具体而言，设定电路65测量从主点火信号IGT从低状态转变为高状态时起到能量投入信号IGW从低状态转变为高状态时为止的时间，根据测量出的时间分别决定上限值以及下限值。上限值以及下限值根据测量出的时间而被预先存储。之后(例如，主点火信号IGT从高状态转变为低状态时起经过了规定的时间T1后)，设定电路65将决定的上限值以及下限值向反馈电路66输出，将上限值以及下限值设定于反馈电路66。

另外，ECU70在选择能量投入点火的情况下，为了根据发动机100的运转状态而使下限值以及上限值变更，根据发动机100的运转状态变更主点火信号IGT与能量投入信号IGW的上升时间差，输出主点火信号IGT与能量投入信号IGW。

反馈电路66在设定目标二次电流之后，在能量投入信号IGW的输入期间，基于由电流检测电路47检测出的二次电流Ib与目标二次电流的比较，向驱动电路63输出信号。具体而言，反馈电路66在能量投入信号IGW的输入期间(为高状态的期间)，切换信号向驱动电路63的输出(设为高状态)以及输出停止(设为低状态)，以使由电流检测电路47检测的二次电流Ib维持在目标二次电流的下限值与上限值之间。

接下来，基于图4对进行主点火时的方式进行说明。如该图所示，开关元件32、33断开，GND与第二端子13之间被切断(切断通电)之后，开关元件31被闭合，第一端子12与GND之间得以连接(允许通电)。由此，进行从电池90向第一绕组11a的通电。此时，从中间抽头14向第一端子12流过一次电流Ia。在图4中，用实线示出通电的路径，用虚线示出未通电的路径。

在第一绕组11a的通电开始时将要流过次级线圈21的二次电流Ib被二极管46阻止。另外，在进行主点火时，开关元件32、33断开，因此不再从电池90向第二绕组11b流过电流，可抑制流过第一绕组11a的电流由于第二绕组11b的电流而减少。

之后，开关元件31断开，第一端子12与GND之间被切断，从而在次级线圈21中产生高电压，在火花塞80中执行主点火，开始火花放电。此时，在次级线圈21中流过二次电流Ib。

基于图5，对在进行主点火的情况下各种信号的输入定时以及电流的变化方式进行说明。在图5中，用“IGT”示出主点火信号IGT，用“IGW”示出能量投入信号IGW。另外，在图5中，用“Ia”示出流过第一绕组11a的电流(一次电流)，用“Ib”示出流过次级线圈21的电流(二次电流)“Ib”。另外，在图5中，用“sw31”示出从控制电路60(更详细地说是驱动电路61)向开关元件31的信号。另外，在图5中，用“sw32”示出从控制电路60(更详细地说是驱动电路62)向开关元件32的信号。另外，在图5中，用“sw33”示出从控制电路60(更详细地说是驱动电路63)向开关元件33的信号。

如图5所示，控制电路60的驱动电路61在来自ECU70的主点火信号IGT为高状态的期间(时刻P11～P12)控制为使开关元件31闭合(控制为接通状态、连接状态。以下相同)。即，驱动电路61在时刻P11至时刻P12，向开关元件31输出信号(设为高状态)。由此，在第一绕组11a中，被从电池90施加电压(电池电压)，流过一次电流Ia。

然后，在一次电流Ia增加，主点火信号IGT成为低状态的时刻P12，驱动电路61控制为使开关元件31断开(控制为断开状态、切断状态。以下相同)。即，驱动电路61在时刻P12停止向开关元件31输出信号(设为低状态)。由此，初级线圈11的第一绕组11a以及次级线圈21中产生高电压，火花塞80中产生火花放电，次级线圈21中流过二次电流Ib。之后，二次电流Ib衰减。若二次电流Ib衰减，比能够维持放电的最小电流即放电维持电流更加减少，则火花塞80中的放电结束。

然而，例如在火花塞80脱离，次级线圈21中未流过二次电流Ib的状态下，为了开始火花放电而使开关元件31开闭的情况下，可能受到次级线圈21中负电压与正电压交变并衰减的电压的影响而在第二绕组11b中产生负电压与正电压交变并衰减的高电压。而且，在第二绕组11b产生正电压的高电压时，存在开关元件32以及开关元件33被施加过电压的可能性。因此，控制电路60无关于火花放电的维持(即使是并非能量投入点火的情况下)，在火花放电的开始后(主点火后)，使开关元件32闭合。

更详细地说明，控制电路60的延迟电路64在从主点火信号IGT从高状态转变为低状态的时刻P12起经过规定的时间T1的时刻P13，向驱动电路62输出(设为高状态)。此时，延迟电路64仅以规定的时间T2将信号向驱动电路62输出(设为高状态)。

然后，控制电路60的驱动电路62在从延迟电路64输入了信号的期间(为高状态的期间)，使开关元件32闭合(连接状态，接通状态)。即，驱动电路62在时刻P13～时刻P14对开关元件32输出信号(设为高状态)。

因此，开关元件32在从主点火信号IGT从高状态转变为低状态时起经过了规定的时间T1之后，仅以规定的时间T2闭合。由此，假设第二绕组11b中产生了高电压，也通过使开关元件32闭合，能够经由第二绕组11b、开关元件32、以及二极管44而使电流回流，能够抑制开关元件32被施加过电压，能够将开关元件32与开关元件33的耐压抑制为较低，能够成为小型且廉价的点火装置10。

基于图6说明进行能量投入点火时的方式。在图6中，用实线示出通电的路径，用虚线示出未通电的路径。如图6(a)所示，在上述主点火的开始后，开关元件31断开，另一方面，开关元件32以及开关元件33闭合。由此，从初级线圈11的中间抽头14向第二端子13流过一次电流Ie(能量投入)。伴随于此，在次级线圈21中产生与感应放电相同方向的电压，电流重叠于二次电流Ib。

另外，在能量投入时，将第二绕组11b与次级线圈21的匝数比设定为，使次级线圈21所产生的电压比使火花放电维持的情况下所需的放电维持电压高。详细地说，构成为次级线圈21的匝数除以第二绕组11b的匝数而得的值即匝数比大于使火花放电维持的情况下所需的放电维持电压除以电池90的施加电压而得的值即电压比。

顺便一提，为了在使火花放电开始时，使次级线圈21产生适当的电压，且流过适当的二次电流Ib，第一绕组11a的匝数比第二绕组11b的匝数多。即，第一绕组11a比第二绕组11b增大了阻抗。

伴随着能量投入，二次电流Ib逐渐变大。然后，为了使能量投入停止并停止二次电流Ib的增加，以使二次电流Ib成为规定的范围内，开关元件33被断开。

然而，虽然若开关元件33断开，则能够停止二次电流Ib的增加，但若停止流过第二绕组11b的电流，则二次电流Ib将会急剧地减少。若二次电流Ib急剧地减少，则不再能够维持火花放电，火花放电中断。在火花放电中断之后，即使再次开始能量投入，也由于第二绕组11b所引起的产生电压较低而不能致使火花放电，不能流过电流，火花放电有可能结束。

因此，本实施方式的点火装置10中具备二极管44。因此，如图6(b)所示，在开关元件33断开时，通过二极管44→中间抽头14→第二绕组11b→第二端子13→开关元件32→二极管44的回流路径流过回流电流。因而，由于第二绕组11b中，一次电流Ie一边缓慢衰减一边流过，因此二次电流Ib的急剧的减少也得以抑制而缓慢降低。由此，在防止火花放电的中断的同时容易控制成规定的二次电流Ib。

之后，将开关元件33开闭以使二次电流Ib成为规定的范围内。由此，在火花塞80中执行能量投入点火，火花放电得以维持。

基于图7，说明在主点火后进行能量投入点火的情况下各种信号的输入定时以及电流的变化方式。图7中的“IGT”、“IGW”“Ia”、“Ib”、“sw31”、“sw32”、“sw33”为与图5相同的意思。另外，在图7中，用“I32”示出流过开关元件32的电流，用“I33”示出流过开关元件33的电流，用“I44”示出流过二极管44的电流。另外，如图7所示，能量投入点火在主点火信号IGT从高状态转变为低状态时，在能量投入信号IGW为高状态的情况下，由控制电路60进行。

在时刻P21，若主点火信号IGT成为高状态，则驱动电路61控制为使开关元件31闭合。即，驱动电路61向开关元件31输出信号(设为高状态)。由此，第一绕组11a被从电池90施加电压(电池电压)，流过一次电流Ia。之后，直到开关元件31断开为止(时刻P21～P23)，一次电流Ia逐渐增加。

然后，在主点火信号IGT成为低状态的时刻P23，驱动电路61控制为使开关元件31断开。即，驱动电路61停止信号向开关元件31的输出(设为低状态)。由此，初级线圈11的第一绕组11a以及次级线圈21中产生高电压，火花塞80中产生火花放电，次级线圈21中流过二次电流Ib。之后，直到能量投入为止(时刻P23～时刻P24)，次级线圈21的二次电流Ib逐渐减少。

在从主点火信号IGT从高状态转变为低状态的时刻P23起经过规定的时间T1的时刻P24，驱动电路62控制为从延迟电路64输入信号，使开关元件32闭合。即，在时刻P24，驱动电路62对开关元件32输出信号(设为高状态)。因此，开关元件32在从主点火信号IGT从高状态转变为低状态的时刻P23起经过规定的时间T1之后闭合。

另外，在该时刻P24，由设定电路65将目标二次电流的上限值以及下限值设定于反馈电路66。另外，目标二次电流的上限值以及下限值根据从主点火信号IGT从低状态转变为高状态的时刻P21，到能量投入信号IGW从低状态转变为高状态的时刻P22为止的时间而设定。

然后，驱动电路63在设定了目标二次电流之后，在能量投入信号IGW为高状态的期间(时刻P24～时刻P27)，基于来自反馈电路66的信号，控制开关元件33的开闭。即，驱动电路63来自基于反馈电路66的信号，切换信号向开关元件33的输出以及输出停止，以使二次电流Ib维持在目标二次电流的下限值与上限值之间。

例如，控制电路60在二次电流Ib的绝对值为目标二次电流的下限值以下的情况下，如时刻P24～时刻P25所示，向开关元件32、33输出信号(设为高状态)，使开关元件32、33闭合。

由此，从初级线圈11的中间抽头14向第二端子13流过一次电流Ie(能量投入)。即，开关元件32中流过电流I32(≒一次电流Ie)，在开关元件33中流过电流I33(≒一次电流Ie)。伴随于此，在次级线圈21中产生与感应放电相同方向的电压，电流重叠于二次电流Ib，二次电流Ib增加。伴随着能量投入，一次电流Ie增加。另外，在此期间，二极管44中未流过电流。

另外，例如，控制电路60在二次电流Ib的绝对值为目标二次电流的上限值以上的情况下，如时刻P25～时刻P26所示，保持着使开关元件32闭合地停止信号向开关元件33的输出(设为低状态)，使开关元件33断开。由此，停止从电池90向第二绕组11b的电力供给(能量投入)。

此时，通过二极管44→中间抽头14→第二绕组11b→第二端子13→开关元件32→二极管44的回流路径，流过第二绕组11b的电感引起的回流电流。即，如图7所示，开关元件32中流过电流I32，并且二极管44中也流过电流I44(≒I32)。另一方面，开关元件33中未流过电流I33。

如此，在第二绕组11b中流过回流电流，因此可抑制一次电流Ie的急剧减少，二次电流Ib的急剧减少得以抑制而缓慢降低。由此，容易以成为规定的范围内的方式对二次电流Ib进行控制。

如以上那样，控制电路60在能量投入信号IGW为高状态的期间(时刻P24～时刻P27)控制开关元件32、33，以使二次电流Ib维持在目标二次电流的下限值与上限值之间。

之后，若能量投入信号IGW从高状态转变为低状态(时刻P27)，则控制电路60停止信号向开关元件32、33的输出(设为低状态)，使开关元件32、33断开。由此，二次电流Ib衰减，若比能够维持放电的最小电流即放电维持电流减少，则火花塞80中的放电结束。

另外，在从主点火信号IGT从高状态转变为低状态的时刻P23到能量投入信号IGW从高状态转变为低状态的时刻P27的时间基于发动机100的运转状态等而由ECU70设定。

根据以上详细叙述的上述实施方式，可获得如下优异的效果。

·根据该点火装置10，控制电路60在使火花放电开始的情况下，使开关元件31闭合而从电池90向第一绕组11a通电，之后，使开关元件31断开而切断从电池90向第一绕组11a的通电。由此，能够使次级线圈21中流过二次电流Ib，使火花塞80产生火花放电。另外，控制电路60在使火花放电维持的情况下，在火花放电开始后，通过使开关元件32以及开关元件33闭合，从电池90向第二绕组11b通电。由此，能够向与流过次级线圈21的放电二次电流Ib相同的方向重叠地流过电流，能够使火花放电维持。

另外，控制电路60在使火花放电维持的情况下，保持着使开关元件32闭合地使开关元件33断开，经由二极管44使电流回流到第二绕组11b。因此，在使火花放电维持的情况下，能够防止流过第二绕组11b的电流急剧地降低，抑制流过次级线圈21的二次电流Ib急剧地变小。另外，由于以使二次电流Ib为规定范围内的方式控制流过第二绕组11b的一次电流Ie，因此控制电路60易于在适当的定时使开关元件33开闭。

另外，开关元件32与开关元件33以串联的方式连接。因此，即使电池90所连接的连接端子等产生了从电池90侧被施加过电压的异常的情况下，也能够使开关元件32与开关元件33分别分担施加的电压，能够使用耐压低的晶体管而成为廉价且小型的点火装置。另外，由于开关元件31是高耐压元件，并且第一绕组11a的阻抗相比于第二绕组11b较大，因此即使产生了被从电池90侧施加过电压的异常的情况下，也能够保护开关元件31。

根据以上，根据该点火装置10，能够抑制开关元件31～33被施加过电压，并且在使火花放电维持的情况下抑制二次电流Ib急剧地变小。

·控制电路60在使火花放电开始的情况下，使开关元件32断开而使从电池90向第二绕组11b的通电切断，并且使开关元件31闭合而从电池90向第一绕组11a通电之后，使开关元件31断开而使从电池90向第一绕组11a的通电切断。据此，在使火花放电开始的情况下，能够防止从电池90向第二绕组11b流过电流。由此，在使火花放电开始时，能够防止流过第一绕组11a的电流降低，能够适当地使火花放电开始。

·控制电路60在使火花放电开始之后使火花放电维持的情况下(进行能量投入点火的情况下)，使开关元件32闭合，并保持着使该开关元件32闭合地使开关元件33开闭。据此，能够重复从电池90向第二绕组11b的通电。由此，能够向与流过次级线圈21的二次电流Ib相同的方向重叠地流过电流，能够使火花放电维持。

另外，控制电路60在使火花放电维持的情况下，若保持着使开关元件32闭合地使开关元件33断开，则经由二极管44向第二绕组11b回流电流。因此，在使火花放电维持的情况下，防止流过第二绕组11b的二次电流Ib急剧地降低，而是缓慢降低，从而能够抑制流过次级线圈21的二次电流Ib急剧地变小，防止火花放电中断。

·控制电路60在使火花放电维持的情况下，基于由电流检测电路47检测出的二次电流Ib，使开关元件33开闭。因此，能够将二次电流Ib维持为适当的值，能够适当地维持火花放电。

·例如，在火花塞80脱离，次级线圈21中未流过电流的状态下，为了使火花放电开始而使开关元件31开闭的情况下，第二绕组11b中可能会产生正极性的高电压。而且，在第二绕组11b中产生高电压时，存在开关元件32以及开关元件33被施加过电压的可能性。因此，控制电路60无关于火花放电的维持(能量投入点火)，在火花放电的开始(主点火)后，使开关元件32闭合。由此，即使第二绕组11b中产生了正极性的高电压，也能够通过使开关元件32闭合而经由第二绕组11b、开关元件32、以及二极管44使电流回流，能够抑制开关元件32以及开关元件33被施加过电压而加以保护，能够使用耐压低、廉价并且小型的元件。

·开关元件32、33具备以反并联的方式连接的二极管42、43。因此，若电池90反向连接，则担心经由二极管42、43等而在电路中流过大电流。因此，在中间抽头14与电池90之间配备了防止逆流二极管45。利用该防止逆流二极管45，即使在电池90被反向连接的情况下，也能够保护电路。特别是如上述点火装置10那样，第二绕组11b的阻抗小的情况下，也能够防止电路中流过较大的电流。

另外，为了使火花放电开始而切断了向初级线圈11的通电之后，存在第二绕组11b的第二端子13侧成为负电位的可能性。然而，通过具备防止逆流二极管45，能够防止GND→开关元件33→开关元件32→第二绕组11b→电池90的路径中流过电流。

·构成为次级线圈21的匝数除以第二绕组11b的匝数而得的值即匝数比大于使火花放电维持的情况下所需的放电维持电压除以电池90的施加电压而得的值即电压比。由此，在使火花放电维持时，能够无升压电路地从车载电池等进行能量投入。

·向第一绕组11a施加电压的电池90是车载电源，并且与向第二绕组11b施加电压的电源共用。据此，点火装置10内无需电源，因此能够实现点火装置10的小型化。通过利用车载电源，不再需要特别的电源，能够实现小型化。另外，通过共用电池90，不再需要多个电源，能够实现小型化。

·初级线圈11、次级线圈21、开关元件31～33、二极管44、以及控制电路60收容于点火线圈的壳体50内。据此，能够使车辆中的搭载性能提高，另外，能够减少布线。

·在执行主点火时，使第一绕组11a中流过一次电流Ia，在执行能量投入时，使第二绕组11b中流过一次电流Ie。因此，能够与第二绕组11b的匝数无关地设定第一绕组11a和次级线圈21的匝数比。因而，在开始向第一绕组11a通电时，能够将次级线圈21中产生的二次电压抑制为较低。伴随于此，能够降低向二极管46施加的电压，能够形成二极管46的低耐压化或删除了二极管46的构成，能够实现点火装置10的成本减少。

·控制电路60基于主点火信号IGT与能量投入信号IGW的上升时间差，设定目标二次电流的上限值与下限值，并以使二次电流Ib为该范围内的方式控制开关元件33的开闭。另外，根据有无能量投入信号IGW的输入，能够控制能量投入的有无。由此，ECU70能够根据发动机100的运转状态、环境适当地控制二次电流Ib、能量投入时间。因此，在提高点燃性的同时能够实现节省电力、抑制火花塞80的消耗。

(其他实施方式)

本公开并不限定于上述实施方式，例如也可以如以下那样实施。另外，以下，对各实施方式中相互相同或者均等的部分标注相同的附图标记，对于同一附图标记的部分引用其说明。

在上述实施方式中，也可以变更防止逆流二极管45的配置。例如，如图8所示，也可以是，防止逆流二极管45设于开关元件32与开关元件33之间，其阳极连接于开关元件32以及二极管44的阳极，其阴极连接于开关元件33。

据此，即使在电池90被反向连接的情况下，也能够保护电路。特别是即使在第二绕组11b的阻抗小的情况下，也能够防止电路中流过较大的电流。另外，与将防止逆流二极管45设于中间抽头14与电池90之间的情况比较，防止逆流二极管45中不会流过在主点火时向第一绕组11a的电流。因此，能够抑制发热量。另外，还能够抑制由于防止逆流二极管45而导致从电池90向第一绕组11a施加的电压降低。另外，即使这样，第一绕组11a与第二绕组11b比较也能够增大阻抗，因此即使电池90被反向连接，也难以在开关元件31中流过较大的电流。

在上述实施方式中，通过在初级线圈11设置中间抽头14，形成了第一绕组11a以及第二绕组11b，但也可以通过分离绕组形成第一绕组11a以及第二绕组11b。

在上述实施方式中，控制电路60在使火花放电开始的情况下，使开关元件32断开，但也可以使开关元件32闭合。

在上述实施方式中，也可以将目标二次电流的上限值以及下限值设为一定值，并预先设定于反馈电路66。由此，能够省略设定电路65。

在上述实施方式中，基于主点火信号IGT与能量投入信号IGW的上升时间差设定了目标二次电流的上限值以及下限值，但也可以任意地变更设定方法。例如，也可以是，设定电路65输入来自ECU70的设定用的指示信号，并基于该指示信号设定目标二次电流的上限值以及下限值。

在上述实施方式中，控制电路60也可以不进行反馈控制，而是以规定的时间控制开关元件33的开闭控制。例如，也可以是，在执行能量投入点火的情况下，控制电路60按照每规定的切换时间切换开关元件33的开闭状态。在该情况下，无需检测二次电流Ib，因此能够省略电流检测电路47。另外，能够省略反馈电路66。规定的切换时间可以构成为由设定电路65设定，也可以构成为由ECU70设定。

在上述实施方式中，控制电路60在主点火后，无论是否使火花放电维持，都使开关元件32闭合，但在不使火花放电维持的情况下，也可以不使开关元件32闭合。

在上述实施方式中，也可以省略防止逆流二极管45。

在上述实施方式中，点火线圈的壳体50内也可以未收容点火装置10的各构成的全部或者一部分。

在上述实施方式中，共用了电池90，但也可以具备多个电源。即，也可以在主点火时和能量投入时利用不同的电压的电源。由此，能够调整第二绕组11b与次级线圈21的匝数比等。

在上述实施方式中，作为电池90利用了车载的电源，但也可以内置于点火装置10。

在上述实施方式中，也可以为了能量投入用途而设置升压电路。而且，在执行能量投入点火时，控制电路60也可以将由升压电路升压后的电压向第二绕组11b施加。由此，能够调整第二绕组11b与次级线圈21的匝数比等。

上述实施方式的点火装置10采用于多缸发动机，但也可以采用于单缸发动机。另外，也可以应用于利用汽油以外的燃料的内燃机。

在上述实施方式中，信号从延迟电路64向驱动电路62的输出时间(时间T2)比能量投入信号IGW的输入时间的最大值大，但也可以任意地变更。此时，优选为比从主点火信号IGT的下降时起到能量投入信号IGW的下降时的时间的最大时间大的时间。另外，也可以在仅进行主点火的情况下和进行能量投入点火的情况下，使信号从延迟电路64向驱动电路62的输出时间(时间T2)不同。

在上述实施方式中，延迟电路64从主点火信号IGT从高状态转变为低状态时起到向驱动电路62输出信号为止的延迟时间(时间T1)也可以任意地变更。另外，也可以在仅进行主点火的情况下和进行能量投入点火的情况下使延迟时间不同。

本公开遵照实施例进行了记述，但可理解为本公开并不限定于该实施例及结构。本公开也包含各种变形例及等效范围内的变形。除此之外，各种组合及方式、进而是在它们之中包含仅一个要素、一个要素以上、或一个要素以下的其他组合及方式也落入本公开的范畴和思想范围内。

Claims (10)

1.一种点火装置(10)，使火花塞(80)产生火花放电，其特征在于，该点火装置具备：

初级线圈(11)，具有第一绕组(11a)以及与所述第一绕组以串联的方式连接的第二绕组(11b)，在所述第一绕组与所述第二绕组之间的连接点(14)连接电源(90)；

次级线圈(21)，连接于所述火花塞，与所述初级线圈磁耦合；

第一开关(31)，设置于比所述连接点靠所述第一绕组侧，与所述第一绕组以串联的方式连接；

第二开关(32)，在与所述连接点相反的一侧以串联的方式连接于所述第二绕组；

第三开关(33)，设置于接地与所述第二开关之间，与所述第二开关以串联的方式连接；

二极管(44)，阳极连接于所述第二开关与所述第三开关之间，阴极连接于所述连接点；以及

开关控制部(60)，执行所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关的开闭控制。

2.根据权利要求1所述的点火装置，其中，

所述开关控制部在使所述火花放电开始的情况下，使所述第二开关断开，并且使所述第一开关闭合而从所述电源向所述第一绕组通电之后，使所述第一开关断开，使从所述电源向所述第一绕组的通电切断。

3.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中，

所述开关控制部在使所述火花放电开始之后，使所述火花放电维持的情况下，使所述第二开关闭合，并保持着使该第二开关闭合地使所述第三开关开闭。

4.根据权利要求3所述的点火装置，其中，

具备对流过所述次级线圈的二次电流进行检测的二次电流检测部(47)，

所述开关控制部在使所述火花放电维持的情况下，基于由所述二次电流检测部检测出的所述二次电流，使所述第三开关开闭。

5.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中，

所述开关控制部无论是否使所述火花放电维持，在使所述火花放电开始的情况下，使所述火花放电开始之后，都使所述第二开关闭合。

6.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中，

具备防止逆流二极管(45)，该防止逆流二极管(45)设置于所述连接点与所述电源之间，阳极连接于所述电源侧，阴极连接于所述连接点侧。

7.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中，

具备防止逆流二极管(45)，该防止逆流二极管(45)是连接于所述第二开关与所述第三开关之间的二极管，阳极连接于所述第二开关以及所述二极管的阳极，阴极连接于所述第三开关。

8.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中，

所述次级线圈的匝数除以所述第二绕组的匝数而得的值即匝数比，大于使所述火花放电维持的情况下所需的放电维持电压除以所述电源的施加电压而得的值即电压比。

9.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中，

向所述第一绕组施加电压的电源是车载电源，并且与向所述第二绕组施加电压的电源共用。

10.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中，

所述初级线圈、所述次级线圈、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述二极管(44)和所述开关控制部收容于点火线圈的壳体(50)内。

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