JP2010190173A - Ignition system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車輌に搭載され内燃機関のシリンダ内の混合気に高電圧を供給して、着火、燃焼させるための内燃機関用点火システムに関するものである。 The present invention relates to an ignition system for an internal combustion engine that is mounted on a vehicle such as an automobile and supplies a high voltage to an air-fuel mixture in a cylinder of the internal combustion engine for ignition and combustion.
近年、エンジン等の内燃機関に対して、環境問題を考慮して排気ガスの低減、燃費の向上が要請されている。これらの要請に応えるべく排気環流EGR(Exhaust Gas Recirculation)を増加させたり、直噴エンジンで成層燃焼を行う等の対策を導入する試みがなされている。このように排気ガスを再導入した混合気エンジンや、希薄燃焼エンジン(リーンバーンエンジン)に使用する場合に、着火性の向上が求められ、放電時間の長い点火システムが必要とされる。
また、直噴エンジンの場合、燃焼温度が低いためにカーボンの発生量が多く、点火プラグのくすぶり(点火プラグの発火部にカーボンが付着すること)が激しく、失火を起こす為、二次電圧の立ち上がり時間が速く、放電電流の大きな内燃機関用点火システムが要求されている。
In recent years, internal combustion engines such as engines have been requested to reduce exhaust gas and improve fuel efficiency in consideration of environmental problems. In order to meet these demands, attempts have been made to introduce measures such as increasing exhaust gas recirculation (EGR) or performing stratified combustion with a direct injection engine. Thus, when used for an air-fuel mixture engine in which exhaust gas is reintroduced or a lean combustion engine (lean burn engine), improvement in ignitability is required, and an ignition system with a long discharge time is required.
In addition, in the case of a direct injection engine, the combustion temperature is low, so a large amount of carbon is generated, and the smoldering of the spark plug (carbon adhering to the ignition part of the spark plug) is intense and causes misfire. There is a demand for an ignition system for an internal combustion engine having a fast rise time and a large discharge current.
そこで、これらの要請に応えるべく、例えば、特許文献1には、点火プラグがくすぶり状態の時は、電圧の立ち上がり時間が速く、放電電流が大きくて放電時間の短い二次電圧を点火プラグヘ出力する第1の二次コイルのみを動作させ、点火プラグの混合気への着火性が悪い状態のときは、電圧の立ち上がり時間が遅く、放電電流が小さくて放電時間の長い二次電圧を点火プラグヘ出力する第2の二次コイルのみを動作させ、消費電力が少なく、点火プラグのくすぶりを解決することができるとともに、混合気への着火性を向上させることのできる内燃機関用点火システムが提案されている。 In order to meet these demands, for example, in Patent Document 1, when the spark plug is in a smoldering state, a secondary voltage having a fast voltage rise time, a large discharge current, and a short discharge time is output to the spark plug. When only the first secondary coil is operated and the ignitability of the spark plug mixture is poor, the secondary voltage with a slow discharge rise time, a small discharge current, and a long discharge time is output to the spark plug. An ignition system for an internal combustion engine is proposed in which only the second secondary coil is operated, which consumes less power, can solve the smoldering of the spark plug, and can improve the ignitability of the air-fuel mixture. Yes.
従来の内燃機関用点火システムにおいて、長い放電時間が要求される時には、第1の二次コイルと第2の二次コイルに時間差を設けて動作させることで、より長い放電時間を確保でき、始動時などの極低速回転時、長い放電時間が要求される時に、それらを交互に繰り返せば放電時間の延長が可能となる。
図3に示すように電源としてのバッテリ1と、状態判定回路及び点火制御信号タイミング・供給先選択回路から成るECU(Engine Control Unit)2と、第1二次コイル、第1二次コイル、第1高圧ダイオード、第1パワートランジスタから成る点火コイルA3と、第2二次コイル、第2二次コイル、第2高圧ダイオード、第2パワートランジスタから成る点火コイルB4と、点火プラグ5とで構成されている。
In a conventional ignition system for an internal combustion engine, when a long discharge time is required, a longer discharge time can be secured by operating the first secondary coil and the second secondary coil with a time difference. When a long discharge time is required during extremely low speed rotation, such as when the discharge is repeated, the discharge time can be extended.
As shown in FIG. 3, a battery 1 as a power source, an ECU (Engine Control Unit) 2 comprising a state determination circuit and an ignition control signal timing / destination selection circuit, a first secondary coil, a first secondary coil, a first An ignition coil A3 comprising one high voltage diode and a first power transistor, an ignition coil B4 comprising a second secondary coil, a second secondary coil, a second high voltage diode and a second power transistor, and a spark plug 5. ing.
しかし、図4にタイミングチャートを示すように繰り返して動作させる時の間隔は、実験等で得られた放電時間を基に予め設定した間隔となるが、実際の放電時間は、放電する時の筒内圧、点火プラグ電極間の間隔、電極間に介在する混合気濃度及び流動強弱などが影響して一定ではない。 However, as shown in the timing chart of FIG. 4, the interval when the operation is repeated is a preset interval based on the discharge time obtained by experiments or the like, but the actual discharge time is the cylinder at the time of discharge. The internal pressure, the distance between the spark plug electrodes, the concentration of the air-fuel mixture interposed between the electrodes, the strength of the flow, etc. are not constant and are not constant.
点火コイルから出力するエネルギは―定でも、図5に示すようにエネルギを消費する側、即ち点火プラグ電極間の負荷状態によって放電時間は変化する。例えば、筒内圧が高い時には放電持続電圧が高くなり、放電時間は破線で示すように短くなる。また、点火プラグ電極の間隔が広い時にも放電持続電圧が高くなり、放電時間は短くなる。混合気の流動が強い時に、点火プラグ電極間を最短距離で放電できず、円弧状に放電した場合も、点火プラグ電極の間隔が広くなった時と同じであるため、放電持続電圧が高くなり、放電時間は短くなる。 Even if the energy output from the ignition coil is constant, the discharge time varies depending on the energy consuming side, that is, the load state between the spark plug electrodes, as shown in FIG. For example, when the in-cylinder pressure is high, the discharge duration voltage is high, and the discharge time is short as shown by a broken line. Further, when the spark plug electrode interval is wide, the discharge sustaining voltage is increased and the discharge time is shortened. When the air-fuel mixture has a strong flow, it is not possible to discharge between the spark plug electrodes at the shortest distance, and the arc discharge is the same as when the spark plug electrode interval is widened. The discharge time is shortened.
実験値などから得られた放電時間を基に、予め設定した間隔で動作させた際、実際の点火プラグ電極問の状態により、想定したよりも短い放電時間となってしまった場合には、図6に示すように、それぞれの点火コイルの放電に間隔ができ、放電が途切れるタイミングが生じることになる。この放電が途切れた時に、点火プラグ電極間を可燃混合気が通り過ぎてしまうと、混合気への着火機会を失い、着火性の向上を阻害することとなりカーボン等の発生量が多くる。 Based on the discharge time obtained from experimental values etc., when operating at preset intervals, if the discharge time is shorter than expected due to the actual state of the spark plug electrode, As shown in FIG. 6, the discharge of each ignition coil is spaced, and the timing at which the discharge is interrupted occurs. If the combustible air-fuel mixture passes between the spark plug electrodes when this discharge is interrupted, the opportunity to ignite the air-fuel mixture is lost and the improvement in ignitability is hindered, resulting in an increase in the amount of carbon and the like generated.
この発明は、上記に鑑み提案されたもので、点火プラグ電極間の負荷状態に影響を受けることなく、放電状態を維持させることができ、混合気への着火性を向上させることのできる内燃機関用点火システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been proposed in view of the above, and is capable of maintaining a discharged state without being affected by a load state between spark plug electrodes, and is capable of improving the ignitability of an air-fuel mixture. It is an object to provide an ignition system for a vehicle.
上記目的を達成する為に、本発明の内燃機関用点火システムは、一次コイルと二次コイルとを鉄心で磁気的に結合させた複数個の内燃機関用点火コイルと、エンジンの状態を判定する状態判定回路と、前記状態判定回路からの信号及び前記点火コイルの二次コイルを流れる放電電流から得られる放電信号により点火制御信号及び供給先を選択する点火制御信号タイミング・供給先選択回路とを備えたものであって、前記二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して前記点火コイルを駆動することで点火プラグ電極間の負荷状態に影響を受けることなく放電を維持できることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an ignition system for an internal combustion engine of the present invention determines a state of an engine and a plurality of ignition coils for an internal combustion engine in which a primary coil and a secondary coil are magnetically coupled by an iron core. A state determination circuit; and an ignition control signal timing / supply destination selection circuit that selects an ignition control signal and a supply destination based on a signal from the state determination circuit and a discharge signal obtained from a discharge current flowing through a secondary coil of the ignition coil. The discharge current flowing through the secondary coil is detected, and the discharge can be maintained without being affected by the load state between the spark plug electrodes by driving the ignition coil by signalizing them. Features.
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。 Since this invention consists of an above-described structure, there can exist an effect which is demonstrated below.
本発明では、二次コイルを流れる放電電流を検出し、検出結果に基づいて複数の点火コイルを駆動するので、点火プラグ電極間の負荷状態に影響を受けることなく放電を持続して、着火性を向上することができる。 In the present invention, since the discharge current flowing through the secondary coil is detected and a plurality of ignition coils are driven based on the detection result, the discharge is sustained without being affected by the load state between the spark plug electrodes, and the ignitability is maintained. Can be improved.
本発明の内燃機関用点火システムにおいて、複数個の内燃機関用点火コイルとエンジンの状態を判定する状態判定回路とこの状態判定回路からの信号及び前記点火コイルの二次コイルを流れる放電電流から得られる放電信号により点火制御信号及び供給先を選択する点火制御信号タイミング・供給先選択回路とを備え、二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して点火コイルを駆動することで点火プラグ電極間の負荷状態に影響を受けることなく放電を維持し、着火性を向上するという目的が達成できる。 In the internal combustion engine ignition system of the present invention, the internal combustion engine ignition coil, a state determination circuit for determining the state of the engine, a signal from the state determination circuit, and a discharge current flowing through the secondary coil of the ignition coil are obtained. Ignition control signal timing and supply destination selection circuit that selects the ignition control signal and the supply destination according to the discharge signal generated, detects the discharge current flowing through the secondary coil, converts them into a signal, and drives the ignition coil to ignite The purpose of maintaining discharge and improving ignitability without being affected by the load state between the plug electrodes can be achieved.
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係る内燃機関用点火システムの概略構成図、図2は本発明の内燃機関用点火システムにおけるタイミングチャートである。ここで、内燃機関用点火システム10は、一次コイルと二次コイルとを鉄心で磁気的に結合させた複数個の点火コイルA11、点火コイルB12と、エンジンの回転数、出力トルク、空燃比、EGR(Exhaust Gas Recirculation)率、水温、油温等の状態を判定する状態判定回路13と、前記状態判定回路13からの信号及び前記点火コイル11、12の二次コイルを流れる放電電流M、Qから得られる放電信号N、Rにより点火制御信号及び供給先を選択する点火制御信号タイミング・供給先選択回路16とを備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating an embodiment. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine ignition system according to the present invention, and FIG. 2 is a timing chart in the internal combustion engine ignition system of the present invention. Here, the internal combustion
また、図1において、17は電源としてのバッテリ、18aは第1高圧ダイオードを示し、この第1高圧ダイオード18aは、カソードがバッテリ17の陽極に接続され、アノードが点火コイルAの二次コイル19aの一端に接続されている。20aは二次コイル19aを動作させる第1二次コイル駆動回路を示し、一端がバッテリ17の陽極に接続された、例えば、点火コイルAの二次コイル19aと同心筒状の一次コイル21aと、この一次コイル21aと二次コイル19aとを磁気的に結合させる第1鉄心22aと、コレクタが一次コイル21aの他端に接続され、エミツタがアースに接続された第1スイツチング素子としての第1パワートランジスタ23aとで構成されている。そして、二次コイル19aは、電圧の立ち上がり時間が速く、放電電流が大きくて放電時間の短い二次電圧を後述する点火プラグ24へ出力(供給)するため、一次コイル21aの巻数の50倍以上〜100倍以下の、例えば、100倍の巻数とされている。
In FIG. 1,
また、点火コイルAから点火制御信号タイミング・供給先選択回路16への入力信号として入力するために、二次コイル19aには抵抗、ツェナーダイオード25a、コンデンサ26a等を使用して放電信号Nの波形整形を行う。
In addition, in order to input from the ignition coil A as an input signal to the ignition control signal timing /
点火コイルBも点火コイルAと対称に形成されており、18bは第2高圧ダイオードを示し、この第2高圧ダイオード18bは、カソードがバッテリ17の陽極に接続され、アノードが点火コイルAの二次コイル19bの一端に接続されている。20bは二次コイル19bを動作させる第2二次コイル駆動回路を示し、一端がバッテリ17の陽極に接続された、例えば、点火コイルBの二次コイル19bと同心筒状の一次コイル21bと、この一次コイル21bと二次コイル19bとを磁気的に結合させる第2鉄心22bと、コレクタが一次コイル21bの他端に接続され、エミツタがアースに接続された第1スイツチング素子としての第2パワートランジスタ23bとで構成されている。更に、点火コイルBから点火制御信号タイミング・供給先選択回路16への入力信号として入力するために、二次コイル19bには抵抗、ツェナーダイオード25b、コンデンサ26b等を使用して放電信号Rの波形整形を行う。
The ignition coil B is also formed symmetrically with the ignition coil
エンジン制御装置(ECU)27は、状態判定回路13と点火制御信号タイミング・供給先選択回路16から成り、点火プラグ24に火花放電を発生させる高電圧を供給するための点火制御信号を出力するものである。
The engine control unit (ECU) 27 includes a
また、状態判定回路13は、エンジンの回転数、出カトルク、空燃比、排気還流率(EGR率)、気温、ラジエータの水温、エンジンオイルの温度(油温)などの種々の条件に基づいて点火プラグ24の状態、すなわち、点火プラグ24がくすぶり状態である否か、点火プラグ24の混合気への着火性の良し悪しを判定するものである。
The
点火制御信号タイミング・供給先選択回路16は、状態判定回路13の判定結果に基づき、エンジン制御装置からの点火制御信号を、第1二次コイル駆動回路20aを構成する第1パワートランジスタ23aのベースと、第2二次コイル駆動回路20bを構成する第2パワートランジスタ23bのベースへ供給(出力)するものである。
Based on the determination result of the
以上のように構成された内燃機関用点火システムでは、図2に示すタイミングチャートのように、点火コイルAの放電信号NがHiからLOWに変化すると、点火コイルAの放電が終了したと判断し、点火制御信号タイミング・供給先選択回路16にて点火コイルBの点火信号Oを早期にLOWにして点火コイルB12の放電を開始し、放電電流Qが流れる。このようにすることで、点火コイルBの放電電流Qは、破線の位置から実線で示す位置まで放電タイミングが早まる。それと同時に、点火コイルAの点火信号KをHiとし、次の放電へ向けた再通電を開始させる。ここにおいても、点火コイルAの点火信号Kは、破線の位置から実線で示す位置までタイミングが早まる。
In the internal combustion engine ignition system configured as described above, when the discharge signal N of the ignition coil A changes from Hi to LOW as shown in the timing chart of FIG. 2, it is determined that the discharge of the ignition coil A has ended. The ignition control signal timing / supply
また、点火コイルBからの放電信号RがHiからLOWに変化した場合にも、それぞれ逆の動作を行い、点火コイルBの放電が終了したと判断し、点火制御信号タイミング・供給先選択回路16にて点火コイルAの点火信号Kを早期にLOWにして点火コイルA11の放電を開始し、放電電流Mが流れる。それと同時に、点火コイルBの点火信号OをHiとし、次の放電へ向けた再通電を開始させる。このようにして、エンジンの燃焼状態からの要求に応じることができるまで放電を繰り返し、合成された放電電流Sが繰り返し流れる。
Also, when the discharge signal R from the ignition coil B changes from Hi to LOW, the respective reverse operations are performed to determine that the discharge of the ignition coil B has ended, and the ignition control signal timing /
このように、点火コイルの二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して点火制御信号タイミング・供給先選択回路へ放電信号として出力するので、点火プラグ電極間の負荷状態に影響されることなく安定した放電を維持することができる。 In this way, the discharge current flowing through the secondary coil of the ignition coil is detected, converted into a signal, and output as a discharge signal to the ignition control signal timing / supplier selection circuit, which is influenced by the load condition between the spark plug electrodes. Stable discharge can be maintained without any problems.
また、本発明は上述の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の設計変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made based on the description of the scope of claims.
10 内燃機関用点火システム
11 点火コイルA
12 点火コイルB
13 状態判定回路
16 点火制御信号タイミング・供給先選択回路
17 バッテリ
18a 第1高圧ダイオード
18b 第2高圧ダイオード
19a、b 二次コイル
20a 第1二次コイル駆動回路
20b 第2二次コイル駆動回路
21a、b 一次コイル
22a 第1鉄心
22b 第2鉄心
23a 第1パワートランジスタ
23b 第2パワートランジスタ
24 点火プラグ
25a、b ツェナーダイオード
26a、b コンデンサ
27 エンジン制御装置(ECU)
10 Ignition System for
12 Ignition coil B
13
Claims (2)
前記二次コイルを流れる放電電流を検出し、それらを信号化して前記点火コイルを駆動することで点火プラグ電極間の負荷状態に左右されずに放電を維持できることを特徴とする内燃機関用点火システム。 A plurality of internal combustion engine ignition coils in which a primary coil and a secondary coil are magnetically coupled by an iron core, a state determination circuit for determining the state of the engine, a signal from the state determination circuit, and two of the ignition coils An ignition system for an internal combustion engine comprising an ignition control signal timing and a supply destination selection circuit for selecting an ignition control signal and a supply destination according to a discharge signal obtained from a discharge current flowing through the next coil,
An internal combustion engine ignition system characterized in that a discharge current flowing through the secondary coil is detected, converted into a signal, and the ignition coil is driven so that the discharge can be maintained regardless of the load state between the spark plug electrodes. .
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017190683A (en) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | 三菱電機株式会社 | Ignition control device and ignition control method for internal combustion engine |
CN113217250A (en) * | 2021-04-22 | 2021-08-06 | 联合汽车电子有限公司 | Multi-mode ignition control system, method, engine, vehicle and storage medium |
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2009
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CN113217250A (en) * | 2021-04-22 | 2021-08-06 | 联合汽车电子有限公司 | Multi-mode ignition control system, method, engine, vehicle and storage medium |
CN113217250B (en) * | 2021-04-22 | 2022-08-12 | 联合汽车电子有限公司 | Multi-mode ignition control system, method, engine, vehicle and storage medium |
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