JP2015113730A - Ignition device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は内燃機関の点火を行う点火装置に係り、特に、放電開始後に点火コイルの一次側コイルの低圧側に重畳的に電流を流して放電維持を図る補助電源を設けた点火装置に関するものである。 The present invention relates to an ignition device for igniting an internal combustion engine, and more particularly to an ignition device provided with an auxiliary power source for maintaining a discharge by flowing a current in a superimposed manner to a low-pressure side of a primary coil of an ignition coil after the start of discharge. is there.
近年、内燃機関の点火装置においては、燃焼バラツキを低減するために、点火プラグに供給する電流を大きくする要求がある。
例えば、特許文献１には、一次コイルと二次コイルを備える点火コイルと、前記一次コイルに第１電気エネルギを印加する第１電気エネルギ印加手段を具備し、前記第１電気エネルギが前記一次コイルに与えられた状態で前記一次コイルの通電を断続することで、前記二次コイルに通常二次電流を発生させるエンジン点火装置において、このエンジン点火装置は、前記第１電気エネルギ印加手段とは別に、前記通常二次電流より多い大二次電流を前記二次コイルに発生させることが可能な第２電気エネルギ印加手段を備えることを特徴とするエンジン点火装置が開示されている。
In recent years, in an ignition device for an internal combustion engine, there is a demand for increasing the current supplied to the spark plug in order to reduce the variation in combustion.
For example,
ところが、特許文献１にあるように、一次コイルに流れる一次電流モニタ手段を備え、検出された一次電流に基づき、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧値をフィードバック制御することで、二次コイルに流れる二次電流を制御しようとした場合、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧の時間応答速度を１０μｓオーダにするため、複雑な回路構成が必要となり、回路の大型化、複雑化を招くおそれがある。
本発明者等は、点火コイルの一次コイルに流れる電流の大きさと、点火プラグに流れる電流の大きさとは、比例する関係にあり、一次コイルに流れる電流の大きさを制御することで、点火プラグに流れる電流の大きさの制御が可能となる点に着目した。
However, as disclosed in
The inventors of the present invention have a proportional relationship between the magnitude of the current flowing in the primary coil of the ignition coil and the magnitude of the current flowing in the spark plug. By controlling the magnitude of the current flowing in the primary coil, the spark plug We focused on the fact that it is possible to control the magnitude of the current flowing through the.
また、点火コイルの二次側に流れる電流を検出、制御することも考えられるが、点火コイルの二次側には極めて高い電圧が発生するため、二次電流検出手段として高電圧に対する耐久性が要求されることになり、製造コストの増加を招くおそれがある。
さらに、点火コイルの一次側に流れる電流を検出する際に、一次側に印加される電圧を検出して電流換算することも考えられる。
Although it is conceivable to detect and control the current flowing to the secondary side of the ignition coil, a very high voltage is generated on the secondary side of the ignition coil. There is a risk that the manufacturing cost will increase.
Furthermore, when detecting the current flowing through the primary side of the ignition coil, it is also conceivable to convert the current by detecting the voltage applied to the primary side.
しかし、一次電圧を検出して補助電源の制御に利用した場合、点火コイルの一次側に印加される電圧が、補助電源から供給された電圧なのか、二次電圧の上昇に伴う一次電圧の上昇なのかを区別することができなくなる。
このため、筒内気流によってアーク放電が引き延ばされることによって、二次電圧が上昇し、その影響で一次電圧が高くなった場合に、一次電流が大きいと誤判断されて補助電源からの放電を停止してしまうと、一次電圧が低下し、補助電源からの放電が必要と判断され、補助電源からの放電を再開しようとしたときには、放電経路が消滅し、放電維持が困難となるおそれがあることが判明した。
However, when the primary voltage is detected and used to control the auxiliary power supply, the voltage applied to the primary side of the ignition coil is the voltage supplied from the auxiliary power supply, or the primary voltage rises as the secondary voltage rises It becomes impossible to distinguish what it is.
For this reason, when the arc discharge is extended by the in-cylinder airflow, the secondary voltage rises, and when the primary voltage becomes high due to the effect, the primary current is mistakenly determined to be large, and the discharge from the auxiliary power supply is If it is stopped, the primary voltage drops and it is determined that the discharge from the auxiliary power source is necessary, and when it is attempted to resume the discharge from the auxiliary power source, the discharge path may disappear and it may become difficult to maintain the discharge. It has been found.
本発明は、かかる実情に鑑み、簡易な構成により、通常の点火装置に加えて、放電エネルギを供給する補助電源を設けて放電の安定化を図る点火装置において、簡易な構成で、安定した着火を実現できる点火装置の実現を目的とする。 In view of such a situation, the present invention provides a stable ignition with a simple configuration in an ignition device for stabilizing discharge by providing an auxiliary power supply for supplying discharge energy in addition to a normal ignition device with a simple configuration. It aims at realization of the ignition device which can realize.
本発明の点火装置（６）は、少なくとも、直流電源（１）と、該直流電源（１）からの通電の遮断によって一次側コイル（２０）の電流を増減して二次側コイル（２１）に高電圧を発生する点火コイル（２）と、機関の運転状況に応じて発信された点火信号（ＩＧｔ）にしたがって前記一次側コイル（２０）への電流の供給と遮断を切り換える点火スイッチ（４）と、前記二次側コイル（２１）に接続され、前記二次側コイル（２１）からの高い二次電圧(Ｖ２)の印加により、内燃機関（７）の燃焼室内に火花放電を発生させる点火プラグ（３）と、前記点火プラグ（３）からの火花放電を開始した後に前記点火コイル（２）の一次側コイル（２０）の下流側に重畳的に電気エネルギを投入する補助電源（５）と、を具備する点火装置であって、前記補助電源（５）が、前記点火コイル（２）への放電と停止とを切り換える放電スイッチ（５１）と、該放電スイッチ（５１）を開閉駆動する放電スイッチ駆動制御回路（５２）と、前記補助電源から放電される電流の方向を整流する整流素子（５３）と、前記点火コイル（２）の放電期間中に一次側コイル（２０）に流れる一次電流（Ｉ１）を検出する一次電流検出手段（５４）と、を具備し、前記放電スイッチ駆動制御回路（５２）が、前記点火信号（ＩＧｔ）から所定の遅延時間（τｄ）だけ遅れて前記補助電源（５）から所定の期間だけ放電を行うための放電期間信号（ＩＧｗ）を生成する放電期間信号生成手段（５２１）と、前記一次電流検出手段（５４）によって検出した一次電流（Ｉ１）を閾値判定する一次電流判定手段（５２２）と、前記一次電流判定手段（５２２）の判定結果と、前記放電期間（ＩＧｔ）との論理積を算出する論理積回路（５２０）とを具備して、検出した一次電流（Ｉ１）の判定結果を前記放電スイッチ（５１）の開閉に反映させたフィードバック制御を実行することを特徴とする。 The ignition device (6) of the present invention includes at least a direct current power source (1) and a secondary coil (21) by increasing or decreasing the current of the primary side coil (20) by cutting off the energization from the direct current power source (1). An ignition coil (2) that generates a high voltage at the same time, and an ignition switch (4) that switches between supply and cut-off of current to the primary coil (20) in accordance with an ignition signal (IGt) transmitted according to the operating condition of the engine ) And a secondary voltage (V 2 ) applied to the secondary coil (21) to generate a spark discharge in the combustion chamber of the internal combustion engine (7). A spark plug (3) to be turned on, and an auxiliary power source for superimposing electric energy on the downstream side of the primary coil (20) of the ignition coil (2) after starting spark discharge from the spark plug (3) 5) and an ignition device comprising The auxiliary power source (5) switches between discharge and stop of the ignition coil (2), and a discharge switch drive control circuit (52) for opening and closing the discharge switch (51). A rectifying element (53) for rectifying the direction of the current discharged from the auxiliary power source, and a primary for detecting a primary current (I 1 ) flowing in the primary coil (20) during the discharge period of the ignition coil (2). Current detection means (54), and the discharge switch drive control circuit (52) is delayed from the ignition signal (IGt) by a predetermined delay time (τd) for a predetermined period from the auxiliary power source (5). a discharge period signal generating means for generating a discharge period signal for only discharge (IGw) (521), said primary current primary current detected by the detection means (54) (I 1) threshold determines the primary current determining A stage (522), and the determination result of the primary current determining means (522), comprises a logical product circuit (520) for calculating a logical product of the discharge period (IGt), the detected primary current (I The feedback control in which the determination result of 1 ) is reflected on the opening / closing of the discharge switch (51) is executed.
本発明によれば、前記一次電流検出手段（５４）によって、前記点火コイル（２）の一次側コイル（２０）に流れる一次電流（Ｉ１）を検出し、前記一次電流判定手段（５２２）によって閾値判定した結果を、前記放電スイッチ（５１）の開閉にフィードバックして、前記補助電源（５）からの放電エネルギの供給と停止とを制御することで、極めて簡易な構成でありながら、二次電圧（Ｖ２）の上昇や、装置の個体差や、経年劣化、放電環境の変化等に影響されることなく、前記点火プラグ（３）に過不足なく放電エネルギを供給して、放電の維持を図り、着火を安定化することのできる信頼性の高い点火装置（６）を実現できる。
燃焼室内に流れる気流の影響により、放電アークが引き延ばされ、二次電圧（Ｖ２）が上昇し、これに比例して一次電圧（Ｖ１）も上昇することがある。
しかし、本発明では、内燃機関の燃焼条件の影響を受ける一次電圧（Ｖ１）ではなく、一次電流（Ｉ１）を検出することで、精度良く一次電流（Ｉ１）を目標範囲内に維持し、さらに、放電維持に必要な放電エネルギを過不足なく供給することができ、安定した着火を実現できる。
According to the present invention, the primary current detection means (54) detects the primary current (I 1 ) flowing through the primary coil (20) of the ignition coil (2), and the primary current determination means (522) detects the primary current (I 1 ). The result of the threshold determination is fed back to the opening and closing of the discharge switch (51) to control the supply and stop of the discharge energy from the auxiliary power source (5). Maintaining discharge by supplying discharge energy to the spark plug (3) without excess or deficiency without being affected by increase in voltage (V 2 ), individual differences of devices, aging deterioration, change in discharge environment, etc. Thus, a highly reliable ignition device (6) that can stabilize ignition can be realized.
Due to the influence of the airflow flowing in the combustion chamber, the discharge arc is extended, the secondary voltage (V 2 ) increases, and the primary voltage (V 1 ) may also increase in proportion thereto.
However, in the present invention, rather than primary voltage (V 1) affected by the combustion condition of the internal combustion engine, maintained by detecting the primary current (I 1), accurately primary current (I 1) within the target range In addition, the discharge energy necessary for maintaining the discharge can be supplied without excess and deficiency, and stable ignition can be realized.
図１を参照して、本発明の第１の実施形態における点火装置６について説明する。
点火装置６は、内燃機関７の気筒毎に設けられ、図略の燃焼室内に導入された燃料と空気の混合気に火花放電を発生させて点火を行うものである。
本発明は、直流電源１と、直流電源からの通電の遮断によって一次側コイル２０の電流を増減して二次側コイル２１に高電圧を発生する点火コイル２と、内燃機関の運転状況に応じて発信された点火信号ＩＧｔにしたがって一次側コイル２０への電流の供給と遮断を切り換える点火スイッチ４と、二次側コイル２１に接続され、二次側コイル２１からの高い二次電圧Ｖ２の印加により、内燃機関７の燃焼室内に火花放電を発生させる点火プラグ３と、点火プラグ３からの火花放電を開始した後に一次側コイル２０の下流側に重畳的に電気エネルギを投入する補助電源５と、を具備する点火装置６に関するものである。
With reference to FIG. 1, the
The
The present invention relates to a
補助電源５は、点火コイル２への放電と停止とを切り換える放電スイッチ５１と、放電スイッチ５１を開閉駆動する放電スイッチ駆動制御回路５２と、補助電源５から放電される電流の方向を整流する整流素子５３と、点火コイル２からの放電期間中に一次側コイル２０に流れる一次電流Ｉ１を検出する一次電流検出手段５４を具備する。
放電スイッチ駆動制御回路５２は、点火信号ＩＧｔの立下りから所定の遅延時間τｄだけ遅れて補助電源５から所定の期間だけ放電を行うための放電期間信号ＩＧｗを生成する放電期間信号生成手段５２１と、一次電流検出手段５４によって検出した一次電流Ｉ１を閾値判定する一次電流判定手段５２２と、一次電流判定手段の判定結果を二値で示したフィードバック信号ＳＦＢと、放電期間信号ＩＧｔとの論理積を算出する論理積回路５２０とを具備する。
The
The discharge switch
点火装置６は、点火スイッチ４の開閉により、直流電源１から点火コイル２への電流の供給と遮断を切り換えて、点火コイル２の二次コイル２１側に高い二次電圧Ｖ２（例えば、２５ｋＶ）を発生させて、点火プラグ１０に印加して、火花放電を発生させ、火花放電の開始後、所定の放電期間ＩＧｗ内において、補助電源５からのエネルギ投入を重畳的に行い、放電の維持を図る点火装置において、電流検出手段５４によって検出した点火コイル２の一次コイル２０側に流れる一次電流Ｉ２を後述する一次電流判定手段５２２によって閾値判定し、検出した一次電流Ｉ１の判定結果を放電スイッチ５１の開閉に反映させたフィードバック制御を実行することで、過不足なく補助電源５から放電エネルギを供給し、安定した着火の実現を図ろうとするものである。
The
直流電源１には、バッテリや、交流電源をスイチングレギュレータ等によって安定化した直流安定化電源が用いられ、例えば、１４Ｖ、２４Ｖ等の一定の直流電圧＋Ｂを供給している。
また、直流電源１として、バッテリ電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ等によって昇圧したものを用いることもできる。
The
Further, as the
点火コイル２は、一次側コイル２０と二次側コイル２１と整流素子２２を含み、公知の昇圧トランスを構成している。
点火コイル２は、直流電源１からの通電の遮断によって一次側コイル２０の電流を増減したときに二次側コイル２１に高電圧を発生する。
一次側コイル２０は、図略の中心コアの周囲を取り囲むように設けた一次側ボビンに、公知の絶縁被覆を施した一次巻線を所定の巻回数Ｎ１（自己インダクタンス：Ｌ１≒Ｎ１ ２）だけ巻回して構成されている。
二次側コイル２１は、一次側コイル２０の外周を覆うように設けた図略の二次側ボビンに公知の絶縁被覆を施した二次巻線を所定の巻回数Ｎ２(自己インダクタンス：Ｌ２≒Ｎ２ ２)だけ巻回して構成されている。
The
The
The
The
点火コイル２は、点火スイッチ４の開閉によって、直流電源１から一次側コイル２０への通電を遮断したときに、二次側コイル２１に一次電圧Ｖ１の巻回比（Ｎ＝Ｎ２／Ｎ１）倍の高い二次電圧Ｖ２を発生し、点火プラグ３に印加する。
整流素子２２は、ダイオードが用いられ、二次側コイル２１に流れる電流の向きを整流する。
The
The rectifying
一次側コイル２０は、上流側が直流電源１に接続され、下流側が点火スイッチ４を介して接地されている。
さらに、一次側コイル２０の下流側には、補助電源５が接続されている。
点火コイル２の一次コイル２０と点火スイッチ４とを接続する一次電流配線ＷＲ１には、一次電流検出手段５４が設けられている。
二次側コイル２１は、図略の高圧タワー等を介して、内燃機関９に設けられた点火プラグ３の中心電極に接続されている。
本発明において、点火コイル２には、プラグホール内に収容可能な、いわゆるスティック型の点火コイルと、プラグホールの上部に固定されたハウジング内に収容可能な、いわゆるプラグトップ型の点火コイルとのいずれも採用可能である。
The
Further, the
A primary
The
In the present invention, the
点火プラグ３には、図略の絶縁体を介して対向せしめた中心電極と接地電極とを具備する公知の点火プラグを適宜採用することができる。
点火プラグ３は、点火コイル２から高い二次電圧Ｖ２の印加によって、燃焼室内に火花放電を発生する。
As the
The
点火スイッチ４には、ＩＧＢＴ、サイリスタ等の公知のパワートランジスタが用いられている。
点火スイッチ４の上流側端子（エミッタ：Ｅ）は、一次電流配線ＷＲ１を介して点火コイル２の一次側コイル２０の下流側に接続されている。
A known power transistor such as an IGBT or a thyristor is used for the
The upstream terminal (emitter: E) of the
点火スイッチ４の下流側端子（コレクタ：Ｃ）は、接地されている。
点火スイッチ４の駆動端子（ゲート：Ｇ）には、内燃機関９の運転状況に応じて、エンジン制御装置（ＥＣＵ）８から発信された点火信号ＩＧｔが入力されている。
点火スイッチ４は、点火信号ＩＧｔの立ち上がりに同期してＯＮとなり、点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期してＯＦＦとなる。
The downstream terminal (collector: C) of the
An ignition signal IGt transmitted from the engine control unit (ECU) 8 is input to the drive terminal (gate: G) of the
The
補助電源５に用いられる第２の直流電源５０には、公知のＤｃ−Ｄｃコンバータを用いることができる。なお、第２の直流電源５０は外部に設けても良い。
補助電源５は、点火コイル２の一次コイル２０の下流側に接続されている。
放電スイッチ５１には、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ、ＦＥＴ等のパワートランジスタが用いられている。
A known Dc-Dc converter can be used for the second
The
For the discharge switch 51, a power transistor such as an n-MOSFET or FET is used.
放電スイッチ５１を開閉駆動する放電スイッチ駆動制御回路５２によって開閉駆動されるが、本発明においては、後述する一次電流検出手段５４によって検出した一次電流Ｉ１を一次電流判定手段５２２によって閾値判定した結果を利用することにより補助電源５から過不足なく、放電維持エネルギを供給することができるようになっている。
Results discharge switch 51 is opened and closed driven by the discharge switch
内燃機関７には、一般的に用いられているように、エンジン回転数ＮＥ、エンジン水温ＴＷ、クランク角ＣＡ等の運転状況を監視する各種センサＳＥＮが設けられ、エンジン制御装置（ＥＣＵ）８では、これらのセンサからの情報ＩＮＦに基づいて、所定の点火タイミングを算出し、点火装置６に点火信号ＩＧｔを発信するようになっている。
As commonly used, the
点火信号ＩＧｔは、点火スイッチ４を直接開閉駆動するとともに、放電期間信号生成手段５２１にも入力される。
放電スイッチ駆動制御回路５２に設けられた放電期間信号生成手段５２１は、点火信号ＩＧｔの立ち下がりから、所定の遅延時間τｄだけ遅れて、所定の放電期間だけ、放電を維持するための放電期間信号ＩＧｗを生成する。
放電期間信号ＩＧｗがオンとなっている間は、補助電源５から放電エネルギの供給が可能となる。
The ignition signal IGt directly opens and closes the
The discharge period signal generating means 521 provided in the discharge switch
While the discharge period signal IGw is on, discharge energy can be supplied from the
本実施形態における、一次電流判定手段５２２では、一次電流検出手段５４によって検出した一次電流Ｉ１を閾値生成回路５２３で発生させた一次電流上限閾値Ｉ１Ｈと一次電流下限閾値Ｉ１Ｌとを比較する。
なお、実際の回路では、電流値の比較ではなく、電圧変換した値で閾値判定される。
In this embodiment, the primary current determining
In an actual circuit, the threshold is determined not by comparing current values but by voltage-converted values.
一次電流Ｉ１が、一次電流上限閾値Ｉ１Ｈを下回るときには、出力不要と判断して、フィードバック信号ＳＦＢとして、０又はＬ側の出力をし、一次電流Ｉ１が、一次電流下限閾値Ｉ１Ｌを下回るときには、出力要と判断して、フィードバック信号ＳＦＢとして、１又はＨ側の出力をする。
ＡＮＤ回路５２０は、放電期間信号ＩＧｗと一次電流判定手段５２２の出力ＳＦＢとの論理積を算出し、その結果に応じてオンオフが切り換えられ、所定のゲート電圧Ｖｇに調整した駆動パルスを放電スイッチ５１のゲートＧに印加する。
したがって、一次電流Ｉ１が所定の一次電流上限閾値Ｉ１Ｈを上回るときには、放電スイッチ５１が開かれ、第２の直流電源５０からの放電エネルギの投入は停止され、一次電流Ｉ１が所定の一次電流下限閾値Ｉ１Ｌを下回るときには、放電スイッチ５１が閉じられ、第２の直流電源５０からの放電エネルギの投入が開始される。
When the primary current I 1, below the primary current limit threshold I IH, it is determined that the output required, as a feedback signal S FB, the output of 0 or L side, the primary current I 1, the primary current limit threshold I 1L When the value is less than, it is determined that the output is necessary, and the feedback signal SFB is output on the 1 or H side.
AND
Therefore, when the primary current I 1 exceeds a predetermined primary current upper threshold I IH the discharge switch 51 is opened, insertion of the discharge energy from the second
図２Ａ、図２Ｂを参照して、本発明の点火装置に用いられる一次電流検出手段５４とその変形例５４ａについて説明する。
一次電流検出手段５４は、少なくとも、一次電流Ｉ１の変化の伴い発生する磁束を吸収するトロイダルコア５４０と、トロイダルコア５４０に設けた間隙に配設され、磁界の変化を検出する磁気素子５４１と、磁気素子５４１の検出結果を増幅する増幅器５４２を含み、一次電流Ｉ１の流れる一次電流配線ＷＲ１と非接触状態で電流を検出するものである。
本実施例においては、一次電流Ｉ１の流れる一次電流配線ＷＲ１に非接触状態で配設されるドーナツ環状に形成したトロイダルコア５４０と、その一部を切り欠いた間隙に配設された磁気素子５４１と、磁気素子５４１の出力を増幅する増幅器５４２によって構成された磁気比例方式の電流センサが用いられている。
With reference to FIG. 2A and FIG. 2B, the primary current detection means 54 used in the ignition device of this invention and its
Primary current detecting
In this embodiment, the primary current and
トロイダルコア５４０は、軟磁性材料によって形成され、一次電流Ｉ１の変化によってトロイダルコア５４０のギャップに一次電流Ｉ１に比例する磁界が発生する。
この磁界をホール素子やＧＭＲ素子等の公知の磁気素子５４１によって電圧変換し、これを増幅器５４２によって増幅し、一次電流検出電圧ＶＩ１とし、一次電流判定手段５２２、又は、後述する一次電流判定手段５２２ｂに出力する。
The
This magnetic field is converted into a voltage by a known
図２Ｂに示す変形例５４ｂでは、図２Ａに示した電流センサの構成に加えて、トロイダルコア５４０に二次巻線５４３が施された、磁気平衡方式の電流センサを構成している。
本実施形態では、一次電流Ｉ１の変化によって生じた磁界が常にゼロになるように二次巻線５４３にフィードバック電流を流し、フィードバック電流を電流検出抵抗５４４によって電圧変換して、一次電流Ｉ１に比例する一次電流検出電圧ＶＩ１を得ることができる。これを一次電流判定手段５２２に、又は、一次電流判定手段５２２ｂ出力する。
In the modified example 54b shown in FIG. 2B, in addition to the configuration of the current sensor shown in FIG. 2A, a magnetic balance type current sensor in which a secondary winding 543 is applied to the
In the present embodiment, a feedback current is passed through the secondary winding 543 so that the magnetic field generated by the change in the primary current I1 is always zero, and the feedback current is converted into a voltage by the
図３を参照して、本発明の点火装置６ｂに用いられる第２の実施形態における一次電流検出手段５２２ｂについて説明する。
前記実施形態における一次電流判定手段５２２では、閾値生成回路５２３で別途形成した上限閾値Ｉ１Ｈと下限閾値Ｉ１Ｌとを用いた例を示したが、本実形態においては、一次電流検出手段５２２ｂとして、ヒステリシスコンパレータを用いることで、外部からの閾値の入力を必要とせず自己完結的に閾値判定できる構成としてある。
With reference to FIG. 3, the primary current detection means 522b in 2nd Embodiment used for the ignition device 6b of this invention is demonstrated.
In the primary
本実施形態における一次電流判定手段５２２ｂは、比較器５２５を具備する。
比較器５２５の反転入力（−）には、一次電流検出手段５４、又は、５４ａによって検出した一次電流Ｉ１を電圧変換した一次電流検出電圧ＶＩ１が入力されている。
比較器５２５の非反転入力（＋）には、制御電圧＋Ｂを所定の分圧抵抗Ｒ１Ω、Ｒ２Ωで案分した上限閾値ＶＩ１Ｈと、所定の下限閾値分圧抵抗５２６（Ｒ３Ω）を介して出力Ｖｏｕｔを帰還させて下限閾値ＶＩ１Ｌとが入力されている。
The primary current determination unit 522b in the present embodiment includes a
The primary current detection voltage V I1 obtained by converting the primary current I 1 detected by the primary current detection means 54 or 54 a is input to the inverting input (−) of the
The non-inverting input (+) of the
このような構成とすることでヒステリシスを形成するようにして、一次電流検出電圧ＶＩ１が上昇しているときには、上限閾値ＶＩ１Ｈによって閾値判定し、一次電流検出電圧ＶＩ１が下降しているときは、下限閾値ＶＩ１Ｌによって閾値判定されることになる。
一次電流検出電圧ＶＩ１が上限閾値ＶＩ１Ｈを上回ると、比較器５２５の出力はＨとなり、同時に非反転入力（＋）には、下限閾値ＶＩ１Ｌが入力される。
With such a configuration, when the primary current detection voltage V I1 is increasing so as to form a hysteresis, the threshold is determined by the upper limit threshold V I1H , and when the primary current detection voltage V I1 is decreasing Is determined by the lower limit threshold V I1L .
When the primary current detection voltage V I1 exceeds the upper limit threshold value V I1H , the output of the
一次電流検出電圧ＶＩ１が下限閾値ＶＩ１Ｌを下回ると、比較器５２５の出力はＬとなり、同時に非反転入力（＋）には、上限閾値ＶＩ１Ｈが入力される。
比較器５２５の出力ＶＯＵＴは、プルアップ抵抗５２７（Ｒ４Ω）によって制御電圧＋Ｂに引き上げられた状態で、Ｈ、Ｌの二値を取るフィードバック信号ＳＦＢとして、トランジスタなどの開閉素子５２９のベースに入力されている。
When the primary current detection voltage V I1 falls below the lower limit threshold value V I1L , the output of the
The output V OUT of the
開閉素子５２９のエミッタ側はプルアップ抵抗５２８（Ｒ５Ω）を介して制御電圧＋Ｂにつり上げられており、コレクタ側が接地されている。
一次電流Ｉ１を閾値判定の結果は、ハイ・ローが切り替わる二値のフィードバック信号ＳＦＢとして出力され、開閉素子５２９が開閉駆動され、その結果、フィードバック信号ＳＦＢが反転した駆動パルスＰＦＢを生成する。
The emitter side of the
Result of threshold determination the primary current I1 is outputted as a feedback signal S FB binary that high-low is switched, the switching
駆動パルスＰＦＢと放電期間信号ＩＧｗとがＡＮＤ回路５２０に入力され、論理積が出力される。
なお、ＡＮＤ回路５２０の出力は、適宜、放電スイッチ５１の開閉駆動が可能なゲート電圧に変換されて放電スイッチ５１のゲートに入力される。
A drive pulse P FB and discharging period signal IGw is input to AND
The output of the AND
その結果、一次電流Ｉ１が所定の上限閾値Ｉ１Ｈを超えると判断されたときには、補助電源５からの放電を停止すべく、放電スイッチ５１を開き、一次電流Ｉ１が所定の下限閾値Ｉ１Ｌを下回ると判断されたときには、補助電源５からの放電を実施すべく、放電スイッチ５１を閉じることになる。
As a result, when the primary current I 1 is determined to exceed the predetermined upper limit threshold I IH, in order to stop discharging from the
図４を参照して、第１の実施形態における点火装置６の作動を説明する。
本図（ａ）に示すように、点火信号ＩＧｔが所定のタイミングでオンオフする。
すると、本図（ｆ）に示すように点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期して、直流電源１から点火コイル２の一次コイル２０に流れていた一次電流Ｉ１が遮断される。
The operation of the
As shown in FIG. 5A, the ignition signal IGt is turned on / off at a predetermined timing.
Then, the primary current I1 flowing from the
これによって、点火コイル２の磁界が急激に変化し、本図（ｅ）に示すように、二次コイル２１に高い二次電圧Ｖ２が発生する。
すると、点火プラグ３の中心電極と接地電極と間の放電空間において絶縁破壊がおこり、火花放電を伴い、本図（ｈ）に示すように大きな二次電流Ｉ２が流れる。
As a result, the magnetic field of the
Then, dielectric breakdown occurs in the discharge space between the center electrode of the
一方、本図（ｂ）に示すように、放電期間信号生成手段５２１において、点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期して、所定の遅延時間τｄ（例えば、１０μｓ〜５０μｓ）だけ遅れて、立ち上がり、所定の期間経過後立ち下がる放電期間信号ＩＧｗが生成される。
さらに、一次電流検出手段５２２においては、一次電流Ｉ１と上限閾値Ｉ１Ｈ、下限閾値Ｉ１Ｌとの閾値判定がなされ、本図（ｃ）に示すようなフィードバック信号ＳＦＢが出力される。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the discharge period signal generation means 521, in synchronization with the fall of the ignition signal IGt, the rise and the predetermined delay time τd (for example, 10 μs to 50 μs) is delayed. The discharge period signal IGw falling after the elapse of the period is generated.
Furthermore, the primary
その結果、ＡＮＤ回路５２０の出力は、本図（ｄ）のようなフィードバックパルスＰＦＢとなる。
その結果、二次電流Ｉ２の放電開始から、所定の遅延時間τｄが経過した後、フィードバックパルスＰＦＢにしたがって、放電スイッチ５１が開閉駆動される。
本図（ｈ）に示すように、放電開始から徐々に二次電流Ｉ２が低下すると、これに比例して、本図（ｆ）に示すように、一次電流Ｉ１も低下する。
As a result, the output of the AND
As a result, the discharge starting of the secondary current I 2, after a predetermined delay time τd has elapsed, according to the feedback pulse P FB, the discharge switch 51 is opened and closed.
As shown in the figure (h), when gradually secondary current I 2 decreases from the discharge starting, in proportion to this, as shown in the figure (f), also decreases the primary current I 1.
補助電源５から放電エネルギの供給が開始されると、本図（ｆ）に示すように一次電流Ｉ１が上昇し、これに比例して、二次電流Ｉ２も増加する。
本図（ｆ）に示すように、一次電流Ｉ１が上限閾値Ｉ１Ｈを超えると、補助電源５からの放電が停止され、一次電流Ｉ１が低下する。
これに伴い、本図（ｈ）に示すように、二次電流Ｉ２も低下する。
When the supply of discharge energy is started from the
As shown in the figure (f), the primary current I 1 exceeds the upper threshold I IH, discharge from the
As a result, the secondary current I 2 also decreases as shown in FIG.
一次電流Ｉ１が所定の下限閾値Ｉ１Ｌを下回ると、本図（ｄ）に示すようにフィードバックパルスＰＦＢがオンに切り替わり補助電源からの放電が開始され、一次電流Ｉ１が上昇に切り替わる。
これに追従して、本図（ｈ）に示すように、二次電流Ｉ２も、一次電流Ｉ１に比例して上昇に切り替わる。
When the primary current I 1 falls below a predetermined lower limit threshold I 1L, the figure (d) are shown as the feedback pulse P FB is discharged from the auxiliary power supply switches on is started, the primary current I 1 is changed to increase.
Following this, the secondary current I 2 also switches to an increase in proportion to the primary current I 1 as shown in FIG.
一次電流Ｉ１が所定の上限閾値Ｉ１Ｈを上回ると、本図（ｄ）に示すようにフィードバックパルスＰＦＢがオフに切り替わり補助電源５からの放電が停止され、一次電流Ｉ１が下降に切り替わる。
これに追従して、本図（ｈ）に示すように、二次電流Ｉ２も、一次電流Ｉ１に比例して下降に切り替わる。
When the primary current I 1 exceeds a predetermined upper limit threshold I IH, this figure (d) are shown as the feedback pulse P FB is the discharge from the
Following this, as shown in FIG. 4H, the secondary current I 2 also switches downward in proportion to the primary current I 1 .
このように、一次電流Ｉ１の上昇と下降にあわせて、補助電源５からの放電の停止と再開とが繰り替えされ、二次電流Ｉ２の放電を長期に亘って維持することが可能となる。
なお、補助電源５にエネルギ蓄積手段としてコンデンサを用いた場合、本図（ｇ）に示すように、放電電圧Ｖｄｃが徐々に低下していく。
Thus, in accordance with the increase and decrease of the primary current I 1, the auxiliary power discharge stop from 5 and resume and is Kurikae, it is possible to maintain over the discharge of the secondary current I 2 in long .
When a capacitor is used as the energy storage means in the
所定の放電期間が経過すると、放電期間信号ＩＧｗが立ち下がり、補助電源からの放電が終了されることになる。
また、本図（ｅ）に示すように二次電圧Ｖ２は、昇降を繰り返しながら時間の経過と共に徐々に上昇し、さらに、燃焼室内に流れる気流によって引き延ばされると、急激に上昇することになり、これに比例して、一次電圧Ｖ１も変化することになるが、本発明では、一次電流Ｉ１を用いて補助電源５からの放電制御を行っているので、二次電圧Ｖ２や一次電圧Ｖ１の変化に影響されることなく、放電期間内において、安定して二次電流Ｉ２を流し続けることができる。
When the predetermined discharge period elapses, the discharge period signal IGw falls, and the discharge from the auxiliary power supply is terminated.
Moreover, this figure (e) the secondary voltage V 2 as shown is gradually increased over time with repeated lifting, further, when stretched by the airflow flowing into the combustion chamber, to rapidly increase becomes, in proportion to this, but will change the primary voltage V 1, in the present invention, since the performing discharge control from the
図５を参照して、一次電流判定手段５２２ｂを用いた場合の一次電流Ｉ１の変化について説明する。
図５に示すように、一次電流Ｉ１が上昇しているときには、一次電流検出電圧上限閾値ＶＩ１Ｈが閾値として選択され、一次電流検出電圧ＶＩ１が上限閾値ＶＩ１Ｈを上回ると、補助電源５からの放電が停止され、若干のオーバーシュートがあるものの、一次電流Ｉ１及び一次電流検出電圧ＶＩ１は、下降に転じる。
このとき、比較器５２５の非反転入力（＋）に入力される閾値は、下限閾値ＶＩ１Ｌが入力される。
With reference to FIG. 5, the change of the primary current I1 when the primary current determination means 522b is used will be described.
As shown in FIG. 5, when the primary current I 1 is increasing, the primary current detection voltage upper limit threshold V I1H is selected as the threshold, and when the primary current detection voltage V I1 exceeds the upper limit threshold V I1H , the
At this time, the lower limit threshold value V I1L is input as the threshold value input to the non-inverting input (+) of the
その結果、一次電流検出電圧ＶＩ１が限閾値ＶＩ１Ｌを下回ると、補助電源５からの放電が開始され、若干のオーバーシュートがあるものの、一次電流Ｉ１及び一次電流検出電圧ＶＩ１は、上昇に転じる。
このように、一次電流Ｉ１は上昇と下降を繰り返しながら一定の範囲に維持されることになる。
その結果、本実施形態においても、安定した着火を実現することができる。
As a result, when the primary current detection voltage V I1 falls below the limit threshold V I1L , the discharge from the
Thus, the primary current I 1 will be maintained within a predetermined range while repeatedly rising and falling.
As a result, stable ignition can be realized also in this embodiment.
１ 直流電源
２ 点火コイル
２０ 一次側コイル
２１ 二次側コイル
２２ 整流素子
３ 点火プラグ
４ 点火スイッチ
５ 補助電源
５０ 直流電源（Ｄｃ−Ｄｃコンバータ）
５１ 放電スイッチ
５２ 放電スイッチ駆動ドライバ
５２０ ＡＮＤ回路
５２１ 放電期間信号生成手段
５２２ 一次電流判定手段
５２２ｂ 一次電流判定手段
５２３ 閾値生成回路
５３ 整流素子
５４ 一次電流検出手段
５４０ トロイダルコア
５４１ 磁気素子
５４２ 増幅器
５４３ 巻線
６ 点火装置
７ 内燃機関
８ エンジン制御装置
ＩＧｔ 点火信号
ＩＧｗ 放電期間信号
Ｉ１ 一次電流
Ｉ１Ｈ 一次電流上限閾値
Ｉ１Ｌ 一次電流下限閾値
Ｉｔｈ 放電維持電流閾値（吹き消え限界閾値）
ＶＩ１ 一次電流検出電圧
ＶＩ１Ｈ 一次電流検出電圧上限閾値
ＶＩ１Ｌ 一次電流検出電圧下限閾値
ＳＦＢ フィードバック信号
ＰＦＢ フィードバックパルス
ＷＲ１ 一次電流配線
DESCRIPTION OF
51
V I1 primary current detection voltage V I1H primary current detection voltage upper threshold V I1L primary current detection voltage lower threshold S FB feedback signal P FB feedback pulse WR 1 primary current lines
Claims (3)
前記補助電源（５）が、
前記点火コイルへの放電と停止とを切り換える放電スイッチ（５１）と、該放電スイッチを開閉駆動する放電スイッチ駆動制御回路（５２、５２ａ、５２ｂ）と、前記補助電源から放電される電流の方向を整流する整流素子（５３）と、前記点火コイルからの放電期間中に前記一次側コイルに流れる一次電流（Ｉ１）を検出する一次電流検出手段（５４、５４ａ）と、を具備し、
前記放電スイッチ駆動制御回路が、
前記点火信号の立下りから所定の遅延時間（τｄ）だけ遅れて前記補助電源から所定の期間だけ放電を行うための放電期間信号（ＩＧｗ）を生成する放電期間信号生成手段（５２１）と、
前記一次電流検出手段によって検出した一次電流（Ｉ１）を閾値判定する一次電流判定手段（５２２、５２２ｂ）と、
該一次電流判定手段の判定結果を二値で示したフィードバック信号（ＳＦＢ）と、前記放電期間信号（ＩＧｔ）との論理積を算出する論理積回路（５２０）とを具備して、
検出した一次電流（Ｉ１）の判定結果を前記放電スイッチ（５１）の開閉に反映させたフィードバック制御を実行することを特徴とする点火装置（６、６ａ、６ｂ） At least a direct current power source (1), and an ignition coil (2) for generating a high voltage in the secondary side coil (21) by increasing or decreasing the current of the primary side coil (20) by cutting off the energization from the direct current power source; An ignition switch (4) that switches between supply and cut-off of current to the primary side coil according to an ignition signal (IGt) that is transmitted according to the operating state of the internal combustion engine, and is connected to the secondary side coil and the secondary side coil An ignition plug (3) for generating a spark discharge in the combustion chamber of the internal combustion engine (7) by application of a high secondary voltage (V 2 ) from the side coil, and the primary after the spark discharge from the ignition plug is started An auxiliary power source (5) that superimposes electric energy on the downstream side of the side coil, and an ignition device comprising:
The auxiliary power source (5)
A discharge switch (51) for switching between discharge and stop to the ignition coil, a discharge switch drive control circuit (52, 52a, 52b) for opening and closing the discharge switch, and a direction of current discharged from the auxiliary power source A rectifying element (53) for rectifying, and primary current detecting means (54, 54a) for detecting a primary current (I 1 ) flowing in the primary coil during a discharge period from the ignition coil,
The discharge switch drive control circuit,
A discharge period signal generating means (521) for generating a discharge period signal (IGw) for discharging from the auxiliary power source for a predetermined period delayed by a predetermined delay time (τd) from the fall of the ignition signal;
Primary current determination means (522, 522b) for determining a threshold value of the primary current (I 1 ) detected by the primary current detection means;
A logical product circuit (520) for calculating a logical product of a feedback signal (S FB ) indicating the determination result of the primary current determination means in binary and the discharge period signal (IGt);
Ignition device (6, 6a, 6b) characterized in that feedback control is executed by reflecting the detected result of primary current (I 1 ) in the opening and closing of discharge switch (51).
少なくとも、
一次電流Ｉ１の変化の伴い発生する磁束を吸収するトロイダルコア（５４０）と、
該トロイダルコアに設けた間隙に配設され、磁界の変化を検出する磁気素子（５４１）と、
該磁気素子（５４１）の検出結果を増幅する増幅器（５４２）を含み、
一次電流Ｉ１の流れる一次電流配線（ＷＲ１）と非接触状態で電流を検出する請求項１に記載の点火装置（６、６ａ、６ｂ） The primary current detecting means is
at least,
A toroidal core (540) that absorbs magnetic flux generated with a change in the primary current I1,
A magnetic element (541) disposed in a gap provided in the toroidal core for detecting a change in magnetic field;
An amplifier (542) for amplifying the detection result of the magnetic element (541);
The ignition device (6, 6a, 6b) according to claim 1, wherein the current is detected in a non-contact state with the primary current wiring (WR 1 ) through which the primary current I1 flows.
比較器（５２５）を具備し、
該比較器（５２５）の反転入力（−）には、前記一次電流検出手段（５４）によって検出した一次電流Ｉ１を電圧変換した一次電流検出電圧ＶＩ１を入力し、
制御電圧（＋Ｂ）を所定の分圧抵抗（Ｒ１、Ｒ２）で案分した上限閾値（ＶＩ１Ｈ）と、所定の下限閾値分圧抵抗（Ｒ３）を介して出力（Ｖｏｕｔ）を帰還させた下限閾値（ＶＩ１Ｌ）と、を非反転入力（＋）に入力してヒステリシスを形成するようにして、
前記一次電流検出電圧が上昇しているときには、前記上限閾値によって閾値判定し、
前記一次電流検出電圧が下降しているときは、前記下限閾値によって閾値判定して、
前記一次電流検出電圧が前記上限閾値を超えると判断されたときには、前記補助電源からの放電を停止し、
前記一次電流検出電圧が前記下限閾値を下回ると判断されたときには、前記補助電源からの放電を行う請求項１又は２に記載の点火装置（６ｂ） The primary current determination means (522b)
A comparator (525),
A primary current detection voltage V I1 obtained by converting the primary current I1 detected by the primary current detection means (54) is input to the inverting input (−) of the comparator (525).
An upper limit threshold (V I1H ) obtained by dividing the control voltage (+ B) by a predetermined voltage dividing resistor (R 1 , R 2 ), and an output (Vout) is fed back through a predetermined lower limit threshold voltage dividing resistor (R 3 ). The lower threshold (V I1L ) and the non-inverting input (+) are input to form hysteresis,
When the primary current detection voltage is rising, the threshold is determined by the upper limit threshold,
When the primary current detection voltage is decreasing, the threshold is determined by the lower limit threshold,
When it is determined that the primary current detection voltage exceeds the upper threshold, the discharge from the auxiliary power supply is stopped,
The ignition device (6b) according to claim 1 or 2, wherein when the primary current detection voltage is determined to be lower than the lower limit threshold, the auxiliary power source is discharged.
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