JP6095819B1 - High frequency discharge ignition device - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波ノイズの発生を減少させ、高電圧経路に触れた場合の感電と、高電圧供給時のサージ電圧による回路破壊を防止する手段を、低コストで実現できる高周波放電点火装置を提供する。【解決手段】間隙を介して対向する電極間に火花放電を発生して内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグ１０２と、所定の高電圧を点火プラグに供給して間隙に火花放電の経路を形成させる点火コイル装置１０１と、バンドパスフィルタを構成する共振装置１０５と、共振装置を介し、間隙に形成された火花放電の経路に交流電流を供給する電流供給装置１０３と、電流供給装置に電圧を供給する電源装置１０６と、点火コイル装置１０１の動作状態に応じて、電流供給装置１０３及び電源装置１０６を制御する制御装置１０４を備えた。【選択図】図１The present invention provides a high-frequency discharge ignition device capable of reducing the generation of high-frequency noise and realizing a means for preventing an electric shock when a high-voltage path is touched and a circuit breakdown due to a surge voltage when supplying a high voltage at a low cost. . An ignition plug 102 that generates a spark discharge between electrodes facing each other through a gap to ignite a combustible air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, and supplies a predetermined high voltage to the ignition plug to spark the gap. An ignition coil device 101 that forms a discharge path, a resonance device 105 that constitutes a band-pass filter, a current supply device 103 that supplies an alternating current to a spark discharge path formed in the gap via the resonance device, and a current A power supply device 106 that supplies a voltage to the supply device, and a control device 104 that controls the current supply device 103 and the power supply device 106 according to the operating state of the ignition coil device 101 are provided. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、火花放電経路に高周波交流電流を流し込み、点火プラグの電極間の間隙に放電プラズマを形成させることにより内燃機関を点火させる高周波放電点火装置に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency discharge ignition device that ignites an internal combustion engine by flowing high-frequency alternating current into a spark discharge path and forming discharge plasma in a gap between electrodes of a spark plug.
近年、環境保全、燃料枯渇の問題が提起されており、自動車業界においても、これらへの対応が急務となっている。
この対応の一例として、過給機を利用したエンジンダウンサイジング、軽量化により燃料消費量を飛躍的に改善する方法がある。
In recent years, problems of environmental conservation and fuel depletion have been raised, and the automobile industry is urgently required to respond to these problems.
As an example of this countermeasure, there is a method of dramatically improving fuel consumption by engine downsizing using a supercharger and weight reduction.
高過給状態になると、エンジン燃焼室内の圧力が燃焼を伴っていない状態でも非常に高くなり、この中では燃焼を開始するための火花放電を発生させることが困難になることが知られている。
この理由の一つに、点火プラグの高圧電極とＧＮＤ（グランド）電極の間（ギャップ）で絶縁破壊を引起すための要求電圧が非常に高くなり、点火プラグの絶縁碍子部の耐電圧値を超えてしまう点がある。
It is known that when the engine is in a high supercharging state, the pressure in the engine combustion chamber becomes very high even without combustion, and it is difficult to generate a spark discharge for starting combustion. .
One reason for this is that the required voltage for causing dielectric breakdown between the high-voltage electrode and the GND (ground) electrode of the spark plug is very high, and the withstand voltage value of the insulator part of the spark plug is increased. There is a point that will be exceeded.
この課題を解決するために、碍子部の耐圧を上げる研究がなされているが、実情では要求に対し十分な耐圧を確保することは困難であり、点火プラグのギャップ間隔を狭める手段をとらざるを得ない状況となっている。
しかしながら、点火プラグのギャップを狭めると、今度は電極部による消炎作用の影響が大きくなり、始動性の低下、燃焼性の低下を引起す点に課題が発生してしまう。
In order to solve this problem, research has been made to increase the pressure resistance of the insulator, but in reality it is difficult to secure a sufficient pressure resistance to the requirements, and means to narrow the gap gap of the spark plug must be taken. The situation is not possible.
However, when the gap of the spark plug is narrowed, the influence of the flame extinguishing action by the electrode portion becomes large, and a problem arises in that the startability is lowered and the combustibility is lowered.
この問題を解決するためには、消炎作用によって電極部に取られる熱を上回るエネルギーを火花放電で与える、もしくは電極から少しでも遠いところで燃焼を引起す、といった回避手段が考えられ、例えば特許文献１に示すような点火コイル装置が提案されている。 In order to solve this problem, avoiding means such as giving energy exceeding the heat taken by the electrode part by the flame extinguishing action by spark discharge or causing combustion at a distance as far as possible from the electrode can be considered. An ignition coil device as shown in FIG.
特許文献１に開示された高周波放電点火装置は、従来の点火コイルにより点火プラグの主プラグギャップ間に火花放電を発生させ、この火花放電経路に高周波交流電流を流し込むことで、主プラグギャップ間に大きな放電プラズマを形成させる装置である。 The high-frequency discharge ignition device disclosed in Patent Document 1 generates a spark discharge between the main plug gaps of the spark plug by a conventional ignition coil, and flows a high-frequency alternating current into the spark discharge path, thereby causing a gap between the main plug gaps. This is an apparatus for forming a large discharge plasma.
特許文献１に示された高周波放電点火装置は、交流電流を供給する電流供給装置により、インダクタとコンデンサより成る共振装置を介して高周波交流電流を火花放電経路に投入するものである。
特許文献１に示された高周波放電点火装置において、共振装置と電流供給装置が異なるパッケージの場合、共振装置と電流供給装置を接続し、高周波交流電流を流し込む電送経路が必要となる。
この電送経路からは、電送経路を伝わり発生する伝導ノイズや、空間を飛来する放射ノイズといった高周波ノイズが発生し、他の装置に影響を与えるという課題を有している。
The high-frequency discharge ignition device disclosed in Patent Document 1 is a device that inputs a high-frequency alternating current into a spark discharge path through a resonance device composed of an inductor and a capacitor by a current supply device that supplies an alternating current.
In the high-frequency discharge ignition device disclosed in Patent Document 1, in the case where the resonance device and the current supply device are different packages, a power transmission path for connecting the resonance device and the current supply device and flowing a high-frequency alternating current is required.
From this power transmission path, there is a problem that high-frequency noise such as conduction noise generated along the power transmission path and radiation noise flying in space is generated, which affects other devices.
また、特許文献1に示された高周波放電点火装置においては、電流供給装置に対して所定の高電圧を供給する高圧経路が必要となる。
この高圧経路を持つ自動車においては、高圧経路に起因した感電の発生を防止する対策が要求され、従来から種々の技術が提案されている。
たとえば特許文献２では、衝突検知センサを用いて衝突を検知し、高圧経路の通電を遮断する技術が開示されている。
しかしながら、衝突検知センサを用いることでシステムとしての部品数とコストが増加するという課題を有している。
Further, the high frequency discharge ignition device disclosed in Patent Document 1 requires a high voltage path for supplying a predetermined high voltage to the current supply device.
In automobiles having this high-voltage path, measures for preventing the occurrence of electric shock due to the high-voltage path are required, and various techniques have been proposed.
For example,
However, the use of the collision detection sensor has a problem that the number of parts and cost of the system increase.
また、前述の高圧経路から電圧を供給する際、高電圧が急激に供給された場合、サージ電圧が発生し、電流供給装置の回路耐圧を上回ることで回路の破損が発生する可能性があるという課題を有している。 In addition, when supplying a voltage from the above-described high-voltage path, if a high voltage is suddenly supplied, a surge voltage is generated, which may cause circuit damage due to exceeding the circuit withstand voltage of the current supply device. Has a problem.
この発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであって、高周波ノイズの発生を減少させ、高圧経路に触れた場合の感電と、高電圧供給時のサージ電圧による回路破壊を防止する手段を、低コストで実現できる高周波放電点火装置を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the occurrence of high-frequency noise, thereby preventing electric shock when a high-voltage path is touched and circuit breakdown due to a surge voltage when a high voltage is supplied. An object of the present invention is to provide a high-frequency discharge ignition device capable of realizing the means for preventing at a low cost.
この発明の高周波放電点火装置は、間隙を介して対向する電極間に火花放電を発生して内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグと、所定の高電圧を前記点火プラグに供給して間隙に前記火花放電の経路を形成させる点火コイル装置と、バンドパスフィルタを構成する共振装置と、前記共振装置を介し、前記間隙に形成された火花放電の経路に交流電流を供給する電流供給装置と、前記電流供給装置に電圧を供給する電源装置と、前記点火コイル装置の動作状態に応じて、前記電流供給装置及び前記電源装置の出力を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記電流供給装置が前記交流電流を供給するタイミング、または前記電源装置が前記電圧を供給するタイミングを制御すると共に、前記電流供給装置が前記交流電流を供給停止する時間に応じて、前記電圧を、前記電流供給装置へ供給することを停止するタイミングを制御するものである。 The high-frequency discharge ignition device according to the present invention supplies a spark plug that ignites a combustible air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine by generating a spark discharge between electrodes facing each other through a gap, and a predetermined high voltage to the spark plug. An ignition coil device that forms the spark discharge path in the gap, a resonance device that forms a band-pass filter, and a current that supplies an alternating current to the spark discharge path formed in the gap via the resonance device a supply device, a power supply device for supplying a voltage to the current supply device, in accordance with the operating state of the ignition coil device, a control device for controlling the output of the current supply device and the power supply device, said control device , The timing at which the current supply device supplies the alternating current, or the timing at which the power supply device supplies the voltage, and the current supply device controls the alternating current. Depending on the time of outage, the voltage, and controls the timing of stopping to supply to the current supply device.
この発明の高周波放電点火装置によれば、高周波交流電流の電送経路が短くなる、あるいは無くなるため、高周波放電時の高周波ノイズが、他の装置に与える影響を抑えることができる。
また、この発明の高周波放電点火装置によれば、高圧経路に高電圧が出力される時間を短くすることができるため、高圧経路に起因した感電の防止を、低コストで実施することができる。
また、この発明の高周波放電点火装置によれば、高圧経路の通電に起因した電流供給装置の破損を防止することができる。
According to the high frequency discharge ignition device of the present invention, since the transmission path of the high frequency alternating current is shortened or eliminated, the influence of high frequency noise during high frequency discharge on other devices can be suppressed.
In addition, according to the high frequency discharge ignition device of the present invention, since the time during which a high voltage is output to the high voltage path can be shortened, the electric shock caused by the high voltage path can be prevented at a low cost.
Moreover, according to the high frequency discharge ignition device of the present invention, it is possible to prevent the current supply device from being damaged due to the energization of the high voltage path.
実施の形態１.
この発明の実施の形態１による高周波放電点火装置は、高周波放電用点火コイルで作る高電圧により点火プラグの主プラグギャップ間に火花放電を発生させ、加えて、火花放電経路に高周波交流電流を流し込むことで、主プラグギャップ間に大きな放電プラズマを形成させる装置である。
Embodiment 1.
The high-frequency discharge ignition device according to Embodiment 1 of the present invention generates a spark discharge between the main plug gaps of the spark plug by the high voltage generated by the high-frequency discharge ignition coil, and in addition, a high-frequency alternating current is caused to flow into the spark discharge path. Thus, this is a device for forming a large discharge plasma between the main plug gaps.
本実施の形態１における高周波放電点火装置の構成について、図１により説明する。
図１において、高周波放電点火装置は、間隙を介して対向する電極間に火花放電を発生して内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグ１０２と、所定の高電圧を前記点火プラグに供給して間隙に前記火花放電の経路を形成させる点火コイル装置１０１と、インダクタ１１７とコンデンサ１１６よりなる共振装置１０５と、共振装置１０５を介し、前記間隙に形成された火花放電の経路に交流電流を供給する電流供給装置１０３と、共振装置１０５と電流供給装置１０３を内蔵したパッケージ１０７と、電流供給装置１０３に電圧を供給する電源装置１０６と、点火コイル装置１０１の動作状態を検知し、電流供給装置１０３と電源装置１０６の出力を制御する制御装置１０４を備えたものである。
The configuration of the high-frequency discharge ignition device according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, a high-frequency discharge ignition device generates a spark discharge between electrodes facing each other through a gap to ignite a combustible mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, and a predetermined high voltage to the ignition plug. Is supplied to the
点火プラグ１０２は、第１の電極としての高圧電極１０２ａと、高圧電極１０２ａに対して所定の間隙である主プラグギャップを介して対向する第２の電極としての外側電極１０２ｂとを備えている。
The
点火コイル装置１０１は、コア１１５を介して、磁気的に結合された１次コイル１１１と２次コイル１１２、１次コイル１１１の通電を制御するスイッチング素子１１４とスイッチング素子１１４を駆動するためのドライバ装置１１３とを備えている。
The
電流供給装置１０３は、交流電流を生成するスイッチング回路である。
The
共振装置１０５は、電流供給装置１０３により生成された交流電流を、主プラグギャップに生成される火花放電経路に供給すると共に、点火コイル装置１０１の２次コイル１１２で発生する高電圧が、電流供給装置１０３に印加されないようにブロックするためのバンドパスフィルタを構成するコンデンサ１１６とインダクタ１１７とを備えている。
The
パッケージ１０７には、共振装置１０５と、電流供給装置１０３が内蔵されている。
このように共振装置１０５と電流供給装置１０３を同一パッケージに備えた場合、共振装置１０５と電流供給装置１０３間の電送経路が無くなることで、電送経路を伝わり発生する伝導ノイズや、空間を飛来する放射ノイズなどの高周波ノイズによる他の装置への影響を抑えることが可能となる。
共振装置１０５と、電流供給装置１０３を同一パッケージに内蔵せずに、互いに近傍に配置し、電送経路を短くする方式や、共振装置１０５と、電流供給装置１０３をコネクタにより直接接続する方式を取ってもよい。
また、パッケージ１０７と、点火プラグ１０２についても、例としてコネクタにより直接パッケージ１０７と点火プラグ１０２を接続する方式などで、電送経路を無くすことにより高周波ノイズを抑えることが可能となる。
パッケージ１０７と点火プラグ１０２を直接接続する場合、エンジン近傍にパッケージ１０７を配置することが必要となるため、パッケージ１０７は共振装置１０５と電流供給装置１０３のみを備えた小型のパッケージであると良い。
The
When the
The
Further, with respect to the
When the
制御装置１０４は、ドライバ装置１１３の動作に応じて、電源装置１０６や電流供給装置１０３の動作方針を判断し、制御するマイクロプロセッサ１４０を備えており、マイクロプロセッサ１４０は、ドライバ装置１１３の動作を検出する点火検出装置１４１を備えている。
The
電源装置１０６は、マイクロプロセッサ１４０からの信号に応じて電源の供給を制御する電圧供給装置として、リレー装置１５０を備えている。
The
本実施の形態１における高周波放電点火装置の動作について、図２のタイミングチャートを用いて説明する。
図２は、図１における各部の信号を時系列に示すタイミングチャートである。
図２の信号Ｉは、図１における経路Ｉの矢印方向を正とした信号であって、ドライバ装置１１３から出力される、点火コイル装置１０１を駆動するための電圧信号である。
図２の信号Ｃは、図２における経路Ｃの矢印方向を正とした信号であって、制御装置１０４が出力し、電源装置１０６内のリレー装置１５０へと供給される電圧信号であって、リレー装置１５０を動作させる期間を示している。
図２の信号Ｖは、図１における経路Ｖの矢印方向を正とした信号であって、高圧経路を介して電流供給装置１０３へと供給される電圧信号である。Ｖｈは、電流供給装置１０３を駆動させることが可能となる電圧を示している。
図２の信号Ｗは、図１における経路Ｗの矢印方向を正とした信号であって、制御装置１０４が出力し、電流供給装置１０３へと供給される電圧信号であって、電流供給装置１０３を動作させる期間を示している。
図２の信号Ｈは、図１における経路Ｈの矢印方向を正とした信号であって、電流供給装置１０３により生成された交流電流を示す電流信号である。
The operation of the high-frequency discharge ignition device according to the first embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.
FIG. 2 is a timing chart showing the signals of the respective parts in FIG. 1 in time series.
A signal I in FIG. 2 is a signal in which the arrow direction of the path I in FIG. 1 is positive, and is a voltage signal output from the
A signal C in FIG. 2 is a signal in which the arrow direction of the path C in FIG. 2 is positive, and is a voltage signal output from the
The signal V in FIG. 2 is a signal in which the direction of the arrow of the path V in FIG. 1 is positive, and is a voltage signal supplied to the
2 is a signal in which the arrow direction of the path W in FIG. 1 is positive, and is a voltage signal output from the
A signal H in FIG. 2 is a signal in which the arrow direction of the path H in FIG. 1 is positive, and is a current signal indicating an alternating current generated by the
タイミングＴ０において、信号ＩはＬｏｗとなっており、点火コイル装置１０１は駆動されていない。
この状態では、信号Ｗ、信号Ｃ共にＬｏｗとなり、電圧信号Ｖ、電流信号Ｈは発生しない。
At timing T0, the signal I is Low, and the
In this state, both the signal W and the signal C are Low, and the voltage signal V and the current signal H are not generated.
タイミングＴ１において、ドライバ装置１１３により信号ＩがＬｏｗからＨｉｇｈとなり、点火コイル装置１０１内のスイッチング素子１１４はＯＮの状態、１次コイル１１１は通電状態となり、コア１１５に磁束エネルギーが蓄積され始める。
At timing T <b> 1, the signal I is changed from Low to High by the
タイミングＴ２において、信号ＩがＨｉｇｈからＬｏｗとなると、点火コイル装置１０１内のスイッチング素子１１４により１次コイル１１１の通電は遮断され、コア１１５に蓄積された磁束エネルギーを解放、２次コイル１１２に誘導電圧が発生し、誘導電流が流れ始めると共に、点火プラグ１０２が潜在的に備えている対地間容量、及びコンデンサ１１６の充電が開始される。
タイミングＴ２において、点火プラグ１０２の対地間容量、及びコンデンサ１１６の充電電圧が、点火プラグ１０２の主プラグギャップの絶縁破壊電圧に達すると、主プラグギャップ間で絶縁破壊が起こり、火花放電経路が形成される。
When the signal I changes from High to Low at timing T2, the energization of the
At timing T2, when the ground-to-ground capacitance of the
制御装置１０４内のマイクロプロセッサ１４０に内蔵された点火検出装置１４１は、信号ＩがＨｉｇｈからＬｏｗとなったタイミングＴ２を検出する。
制御装置１０４は、タイミングＴ２から時間ｔＣ経過後に信号ＣをＨｉｇｈとし、電源装置１０６の電圧供給を許可する。
The
The
信号ＣがＨｉｇｈとなったタイミングＴ３において、リレー装置１５０がＯＮとなることで信号Ｖが発生し、信号ＣがＨｉｇｈとなったと同時に、電源装置１０６から、電流供給装置１０３に電圧Ｖｈが供給される。
これにより、電流供給装置１０３の動作が可能となる。
At timing T3 when the signal C becomes high, the
Thereby, the operation of the
制御装置１０４は、タイミングＴ２から時間ｔＷ１経過後に信号ＷをＨｉｇｈとし、電流供給装置１０３の動作を許可する。
The
電流供給装置１０３は、信号Ｗにより、その動作が許可されたタイミングＴ４にて、主プラグギャップに形成される火花放電経路に向かって交流電流を送り込むように、スイッチング動作を開始する。
本実施の形態１においては、電流供給装置１０３をハーフブリッジの構成とし、この後段にインダクタ１１７とコンデンサ１１６で構成されるバンドパスフィルタを配置しているので、このバンドパスフィルタの共振周波数に合わせて、電流供給装置１０３は、ハーフブリッジのＨｉｇｈ側スイッチ、Ｌｏｗ側スイッチが交互にＯＮ／ＯＦＦとなるように動作させる。
バンドパスフィルタの共振周波数に合わせてハーフブリッジ回路をスイッチングすることで、バンドパスフィルタ部のインピーダンスが最小となるので、経路Ｈに流れる電流供給装置１０３の出力電流は最大となり、従って主プラグギャップ間の火花放電経路に最大の交流電流を送り込めるようになる。
In response to the signal W, the
In the first embodiment, the
By switching the half bridge circuit in accordance with the resonance frequency of the bandpass filter, the impedance of the bandpass filter unit is minimized, so that the output current of the
制御装置１０４はタイミングＴ４から時間ｔＷ２経過したタイミングＴ５にて、信号ＷをＬｏｗへと切替え、電流供給装置１０３の動作を停止させる。電流供給装置１０３の動作が止まると、主プラグギャップ間の火花放電経路への大きな交流電流の供給も止まる。
The
制御装置１０４はタイミングＴ５において、信号ＣをＬｏｗへと切替える。これにより信号ＶがＬｏｗとなり、電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給が停止する。
The
本実施の形態１における高周波放電点火装置の制御手順について、図３のフローチャートを用いて説明する。
図３において、ステップＳ１では、点火検出装置１４１が、ドライバ装置１１３により信号ＩがＨｉｇｈからＬｏｗとなったタイミングを検出する。
A control procedure of the high-frequency discharge ignition device according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
In FIG. 3, in step S <b> 1, the
ステップＳ２では、マイクロプロセッサ１４０が、電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給を開始する信号ＣをＨｉｇｈにするまでの時間ｔＣと、電流供給装置１０３の動作を開始する信号ＷをＨｉｇｈにするまでの時間ｔＷ１を設定する。
In step S <b> 2, the
時間ｔＷ１は、運転条件に依存して設定されるマップ値や計算値にしておくと良い。
例えば、エンジン回転が１０００回転/分以下では、ｔＷ１を１００μｓｅｃとし、エンジン回転が２０００回転/分を上回れば、ｔＷ１を２００μｓｅｃとする。これにより、エンジンの燃焼状態に応じた最適な交流電流の供給を実施することができる。
時間ｔＣは、ｔＷ１より短い時間を設定する。これは、電流供給装置１０３が動作を開始する前に、交流電流を供給するのに十分な電圧Ｖｈを与えるべきであるためである。
例えば時間ｔＣは、時間ｔＷ１から所定の値を減算した値としても良い。
The time tW1 may be a map value or a calculated value set depending on the operating conditions.
For example, tW1 is set to 100 μsec when the engine speed is 1000 rpm or less, and tW1 is set to 200 μsec when the engine speed exceeds 2000 rpm. Thereby, the optimal alternating current supply according to the combustion state of an engine can be implemented.
The time tC is set to be shorter than tW1. This is because the voltage Vh sufficient to supply an alternating current should be applied before the
For example, the time tC may be a value obtained by subtracting a predetermined value from the time tW1.
ステップＳ３では、時間ｔＣの経過を待つ。時間ｔＣが経過するまでは、電圧供給は停止状態となる。 In step S3, the passage of time tC is awaited. Until the time tC elapses, the voltage supply is stopped.
ステップＳ４では、時間ｔＣが経過した後、電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給を開始する信号ＣをＨｉｇｈにする。これにより、電圧供給が開始される。
In step S4, after the time tC has elapsed, the signal C for starting voltage supply from the
ステップＳ５では、時間ｔＷ１の経過を待つ。時間ｔＷ１が経過するまでは、電流供給装置１０３は停止状態となる。
In step S5, the elapse of time tW1 is awaited. Until the time tW1 elapses, the
ステップＳ６では、時間ｔＷ1が経過した後、電源装置１０６から電流供給装置１０３の動作を開始する信号ＷをＨｉｇｈにする。これにより、電流供給装置１０３が駆動する。これにより、主プラグギャップ間の火花放電経路への大きな交流電流の供給が開始される。
In step S6, after the time tW1 has elapsed, the signal W for starting the operation of the
ステップＳ６で、信号ＷをＬｏｗにする時間ｔＷ２を設定する。この時間ｔＷ２が、交流電流を供給する時間となる。時間ｔＷ２は、運転条件に依存して設定されるマップ値や計算値にしておくと良い。
例えば、エンジン回転が１０００回転/分以下では、ｔＷ２を１００μｓｅｃとし、エンジン回転が２０００回転/分を上回れば、ｔＷ２を２００μｓｅｃとする。
In step S6, a time tW2 for setting the signal W to Low is set. This time tW2 is the time for supplying the alternating current. The time tW2 may be a map value or a calculated value set depending on the operating conditions.
For example, tW2 is set to 100 μsec when the engine speed is 1000 rpm or less, and tW2 is set to 200 μsec when the engine speed exceeds 2000 rpm.
ステップＳ７では、時間ｔＷ２の経過を待つ。時間ｔＷ２が経過するまでは、電流供給装置１０３は駆動状態となる。
In step S7, the elapse of time tW2 is awaited. Until the time tW2 elapses, the
ステップＳ８では、時間ｔＷ２が経過した後、電源装置１０６から電流供給装置１０３の動作を開始する信号ＷをＬｏｗにし、電流供給装置１０３を停止する。
同時に電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給を開始する信号ＣをＬｏｗにし、電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給を停止する。
なお、信号ＷのＬｏｗと、信号ＣのＬｏｗは同時に実施する必要はない。例えば信号ＷをＬｏｗにしてから所定の時間経過後に信号ＣをＬｏｗにしても良い。
In step S8, after time tW2 has elapsed, the signal W for starting the operation of the
At the same time, the signal C for starting the voltage supply from the
Note that the low of the signal W and the low of the signal C do not need to be performed simultaneously. For example, the signal C may be set low after a predetermined time has elapsed since the signal W was set low.
以上のように、実施の形態１においては、高電圧を発生する電源装置１０６と、共振装置１０５と電流供給装置１０３を内蔵したパッケージ１０７と、点火コイル装置１０１の動作状態に応じて、電流供給装置１０３が交流電流を供給するタイミング、または電源装置１０６が電圧を供給するタイミングを制御する制御装置１０４を備えることにより、高周波放電時の高周波ノイズが、他の装置に与える影響を抑えることができる。
また信号ＣのＨｉｇｈ時間を、点火コイル装置１０１の駆動に基づき、交流電流を供給するために必要である最適な時間とすることで、高圧経路に高電圧Ｖｈが出力される時間を短くすることができる。
また、点火コイル装置１０１の駆動に基づき信号ＣをＨｉｇｈとするため、エンジン停止中であれば点火コイル装置１０１は駆動せず、信号ＣはＬｏｗとなり、高圧経路に電圧Ｖｈは出力されない。
以上より、高圧経路に起因した感電の防止をすることができる。
As described above, in the first embodiment, the
Further, the high time of the signal C is set to the optimum time necessary for supplying the alternating current based on the driving of the
Further, since the signal C is set to High based on the driving of the
As described above, it is possible to prevent electric shock due to the high-voltage path.
参考までに一例を示す。人体の電気抵抗を２０００Ω、高電圧Ｖｈを１６０Ｖとした場合、通電電流は８０ｍＡとなる。
国際電気標準会議が公開した人体反応曲線図によれば、５０ｍＡなら１ｓｅｃまで、１００ｍＡなら０．５ｓｅｃ以内に電流を遮断すれば人体に有害な生理的影響はないとされる。そのため、電圧Ｖｈが出力される時間を、たとえば最大で０．１ｓｅｃとすれば、有害な生理的影響は発生しないと言える。
本実施の形態１は、センサなど、システムとして部品の追加をすることなく、高圧経路の電圧を制御することができるため、低コストで実現することができる。
An example is shown for reference. When the electric resistance of the human body is 2000Ω and the high voltage Vh is 160V, the energization current is 80 mA.
According to the human body reaction curve diagram published by the International Electrotechnical Commission, if the current is interrupted within 1 sec for 50 mA and 0.5 sec for 100 mA, there is no harmful physiological effect on the human body. Therefore, it can be said that no harmful physiological effect occurs if the time during which the voltage Vh is output is, for example, 0.1 sec at the maximum.
The first embodiment can be realized at low cost because the voltage of the high-voltage path can be controlled without adding components such as a sensor.
実施の形態２.
実施の形態２における高周波放電点火装置の構成について、図４により説明する。実施の形態２の高周波放電点火装置は、実施の形態１の構成に対して、電源装置１０６内に、電圧制御装置１５１を備えたものである。
The configuration of the high-frequency discharge ignition device in
電圧制御装置１５１は、電圧Ｖが、電圧Ｖｈに到達する時間を制御する働きを持つ装置である。
本実施の形態２では、リレー装置１５２の下流に抵抗１５３とコンデンサ１５４によるフィルタ回路を備えた装置であるので、信号ＣがＨｉｇｈとなったとき、電圧Ｖは時間経過とともにＶｈに近づく。
The
In the second embodiment, since the filter circuit including the
本実施の形態２における高周波放電点火装置の動作について、図５のタイミングチャートを用いて説明する。
図５は、図４における各部の信号を時系列に示すタイミングチャートである。図５の信号Ｃは、図５における経路Ｃの矢印方向を正とした信号であって、制御装置１０４が出力し、電源装置１０６内の電圧制御装置１５１へと供給される電圧信号であって、電圧制御装置１５１を動作させる期間を示している。
時間ｔＩは信号ＩのＨｉｇｈ時間、時間ｔＶは信号ＣがＨｉｇｈとなってから信号Ｖが電圧Ｖｈに到達するまでの時間を示す。
時間ｔＩは、点火コイル装置１０１の駆動時間に相当し、点火検出装置１４１で検出される。
図５の、上記を除いた各信号及びタイミングＴ０からＴ５については実施の形態１と同様である。
The operation of the high-frequency discharge ignition device in the second embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.
FIG. 5 is a timing chart showing the signals of the respective parts in FIG. 4 in time series. A signal C in FIG. 5 is a signal in which the direction of the arrow in the path C in FIG. 5 is positive, and is a voltage signal output from the
The time tI indicates the high time of the signal I, and the time tV indicates the time from when the signal C becomes high until the signal V reaches the voltage Vh.
The time tI corresponds to the driving time of the
In FIG. 5, the signals other than the above and the timings T0 to T5 are the same as those in the first embodiment.
図５においては、ドライバ装置１１３により信号ＩがＬｏｗからＨｉｇｈとなるタイミングＴ１から、時間ｔＣ経過後に信号ＣをＨｉｇｈとし、電源装置１０６の電圧供給を許可する。電圧供給が許可されたとき、電圧制御装置１５１は、信号Ｖが時間ｔＶ経過後に電圧Ｖｈへ到達するように電圧を供給する。
In FIG. 5, the
本実施の形態２における高周波放電点火装置の制御手順について、図６のフローチャートを用いて説明する。
図６において、ステップＳ１では、点火検出装置１４１が、ドライバ装置１１３により信号ＩがＬｏｗからＨｉｇｈとなったタイミングを検出する。
A control procedure of the high-frequency discharge ignition device according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
In FIG. 6, in step S <b> 1, the
ステップＳ２では、マイクロプロセッサ１４０が、電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給を開始する信号ＣをＨｉｇｈにするまでの時間ｔＣを設定する。
このとき、時間ｔＣは、時間ｔＩと時間ｔＶと時間ｔＷ１から演算し、信号Ｖが電圧Ｖｈに到達した後に、タイミングＴ４が発生するように設定すると良い。これは、電流供給装置１０３が動作を開始する前に、交流電流を供給するのに十分な電圧Ｖｈを与えるべきであるためである。
例えば、時間ｔＶは電圧制御装置１５１の抵抗１５３とコンデンサ１５４の定数より決まり、時間ｔＷ１は運転条件に依存して設定されるマップ値や計算値で決まり、時間ｔＩは、通信によりドライバ装置１１３から受信する。時間ｔＩと時間ｔＷ１の加算値が、時間ｔＶと時間ｔＣより大きくなるように時間ｔＣを算出することで、信号Ｖが電圧Ｖｈに到達した後に、タイミングＴ４を発生させることができる。
In step S <b> 2, the
At this time, the time tC is calculated from the time tI, the time tV, and the time tW1, and may be set so that the timing T4 occurs after the signal V reaches the voltage Vh. This is because the voltage Vh sufficient to supply an alternating current should be applied before the
For example, the time tV is determined by the constants of the
ステップＳ３では、時間ｔＣの経過を待つ。時間ｔＣが経過するまでは、電圧供給は停止状態となる。 In step S3, the passage of time tC is awaited. Until the time tC elapses, the voltage supply is stopped.
ステップＳ４では、時間ｔＣが経過した後、電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給を開始する信号ＣをＨｉｇｈにする。これにより、電圧供給が開始される。
In step S4, after the time tC has elapsed, the signal C for starting voltage supply from the
ステップＳ５では、点火検出装置１４１が、ドライバ装置１１３により信号ＩがＨｉｇｈからＬｏｗとなったタイミングを検出する。
In step S <b> 5, the
ステップＳ６では、マイクロプロセッサ１４０が、電流供給装置１０３の動作を開始する信号ＷをＨｉｇｈにするまでの時間ｔＷ１を設定する。
このとき、ステップＳ３からステップＳ６までの順番は、必ず本フローの通りにならなくても良い。
In step S <b> 6, the
At this time, the order from step S3 to step S6 does not necessarily have to follow the present flow.
ステップＳ７では、時間ｔＷ１の経過を待つ。時間ｔＷ１が経過するまでは、電流供給装置１０３は停止状態となる。
In step S7, the elapse of time tW1 is awaited. Until the time tW1 elapses, the
ステップＳ８では、時間ｔＷ1が経過した後、電源装置１０６から電流供給装置１０３の動作を開始する信号ＷをＨｉｇｈにする。
これにより、電流供給装置１０３が駆動し、主プラグギャップ間の火花放電経路への大きな交流電流の供給が開始される。
前述のステップＳ２において、時間ｔＷ１が経過するタイミングＴ４の前に、信号Ｖが電圧Ｖｈに到達するように時間ｔＣを設定しているため、交流電流の供給に十分な電圧が与えられた状態で電流供給装置１０３を駆動させることができる。
ステップＳ８では併せて信号ＷをＬｏｗにする時間ｔＷ２を設定する。この時間ｔＷ２が、交流電流を供給する時間となる。
In step S8, after the time tW1 has elapsed, the signal W for starting the operation of the
As a result, the
In step S2, the time tC is set so that the signal V reaches the voltage Vh before the timing T4 when the time tW1 elapses, so that a voltage sufficient to supply an alternating current is applied. The
In step S8, a time tW2 for setting the signal W to Low is also set. This time tW2 is the time for supplying the alternating current.
ステップＳ９では、時間ｔＷ２の経過を待つ。時間ｔＷ２が経過するまでは、電流供給装置１０３は駆動状態となる。
In step S9, the elapse of time tW2 is awaited. Until the time tW2 elapses, the
ステップＳ１０では、時間ｔＷ２が経過した後、電源装置１０６から電流供給装置１０３の動作を開始する信号ＷをＬｏｗにし、同時に電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給を開始する信号ＣをＬｏｗにする。
これにより、電流供給装置１０３が停止し、電源装置１０６から電流供給装置１０３への電圧供給が停止される。
In step S10, after the time tW2 has elapsed, the signal W for starting the operation of the
Thereby, the
以上のように、実施の形態２においては、実施の形態１に対して、電源装置１０６内に、電圧制御装置１５１を備え、電圧Ｖｈに到達する時間を遅延させる。
また、ドライバ装置１１３により信号ＩがＬｏｗからＨｉｇｈとなるタイミングＴ１から、時間ｔＣ経過後に信号ＣをＨｉｇｈとすることで、交流電流の供給に十分な電圧が与えられた状態で電流供給装置１０３を駆動させることができる。
信号Ｖが電圧Ｖｈに瞬時に到達しないようにすることで、電流供給装置１０３に対して電圧Ｖｈが急激に供給された際に発生する可能性がある、サージ電圧による電流供給装置の破損を防止することができる。
As described above, in the second embodiment, the
Further, by setting the signal C to High after the elapse of time tC from the timing T1 at which the signal I changes from Low to High by the
By preventing the signal V from reaching the voltage Vh instantaneously, the
実施の形態３．
実施の形態３における高周波放電点火装置の構成について、図７により説明する。
実施の形態３の高周波放電点火装置は、実施の形態２の構成に対して、電圧制御装置１５１内に、マイクロプロセッサ１５５を備えた。
Embodiment 3 FIG.
The configuration of the high-frequency discharge ignition device in Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
The high frequency discharge ignition device of the third embodiment is provided with a
本実施の形態３における高周波放電点火装置の動作は、図５のタイミングチャートと同等である。 The operation of the high-frequency discharge ignition device in the third embodiment is equivalent to the timing chart of FIG.
本実施の形態３における高周波放電点火装置の制御手順は、図６のフローチャートと同等である。 The control procedure of the high-frequency discharge ignition device according to the third embodiment is the same as the flowchart of FIG.
本実施の形態３において、マイクロプロセッサ１５５は、信号Ｃにより電圧の供給を開始する。
マイクロプロセッサ１５５は、電圧Ｖの値を検出し、時間ｔＶをかけて目標の電圧Ｖｈに到達するように電圧Ｖを制御する。
これにより、実施の形態２と同等の効果を得ることができる。
本実施の形態３によれば、実施の形態２では回路の定数により決定された時間ｔＶを、マイクロプロセッサ１５５による設定値で決定することができる。
また、本実施の形態３によれば、目標の電圧Ｖｈを、マイクロプロセッサ１５５による設定値で決定することができる。
目標の電圧Ｖｈは、運転条件に依存して設定されるマップ値や計算値にしておくと良い。例えば、エンジン回転が１０００回転/分以下では、Ｖｈを６０Ｖとし、エンジン回転が２０００回転/分を上回れば、Ｖｈを１００Ｖとする。
これにより、電流の消費を抑えることができる。
In the third embodiment, the
The
Thereby, the same effect as
According to the third embodiment, the time tV determined by the circuit constant in the second embodiment can be determined by the set value by the
Further, according to the third embodiment, the target voltage Vh can be determined by the set value by the
The target voltage Vh may be a map value or a calculated value that is set depending on operating conditions. For example, when the engine speed is 1000 rpm, Vh is set to 60V, and when the engine speed exceeds 2000 rpm, Vh is set to 100V.
Thereby, current consumption can be suppressed.
この発明による高周波放電点火装置は、内燃機関を利用する自動車、二輪車、船外機、その他特殊機械などにも搭載され、燃料への着火を確実に行えるようになるので、内燃機関を効率よく運転できるようになり、燃料枯渇問題、環境保全に役立つものである。 The high-frequency discharge ignition device according to the present invention is mounted on an automobile, a two-wheeled vehicle, an outboard motor, and other special machines that use an internal combustion engine, and can reliably ignite fuel, so that the internal combustion engine can be operated efficiently. It will be possible, and it will be useful for fuel depletion and environmental conservation.
なお、この発明は、この発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the present invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
１０１ 点火コイル装置、１０２ 点火プラグ、１０２ａ 高圧電極、１０２ｂ 外側電極、１０３ 電流供給装置、１０４ 制御装置、１０５ 共振装置、１０６ 電源装置、１０７ パッケージ、１１１ １次コイル、１１２ ２次コイル、１１３ ドライバ装置、１１４ スイッチング素子、１１５ コア、１１６ コンデンサ、１１７ インダクタ、１４０ マイクロプロセッサ、１４１ 点火検出装置、１５０ リレー装置、１５１ 電圧制御装置、１５２ リレー装置、１５３ 抵抗、１５４ コンデンサ、１５５ マイクロプロセッサ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
所定の高電圧を前記点火プラグに供給して間隙に前記火花放電の経路を形成させる点火コイル装置と、
バンドパスフィルタを構成する共振装置と、
前記共振装置を介し、前記間隙に形成された火花放電の経路に交流電流を供給する電流供給装置と、
前記電流供給装置に電圧を供給する電源装置と、
前記点火コイル装置の動作状態に応じて、前記電流供給装置及び前記電源装置の出力を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記電流供給装置が前記交流電流を供給するタイミング、または前記電源装置が前記電圧を供給するタイミングを制御すると共に、
前記電流供給装置が前記交流電流を供給停止する時間に応じて、前記電圧を、前記電流供給装置へ供給することを停止するタイミングを制御する
ことを特徴とする高周波放電点火装置。 An ignition plug that ignites a combustible air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine by generating a spark discharge between electrodes facing each other through a gap;
An ignition coil device that supplies a predetermined high voltage to the spark plug to form a path of the spark discharge in the gap;
A resonance device constituting a bandpass filter;
A current supply device for supplying an alternating current to a path of a spark discharge formed in the gap via the resonance device;
A power supply device for supplying a voltage to the current supply device;
In accordance with the operating state of the ignition coil device, comprising a control device for controlling the output of the current supply device and the power supply device ,
The control device controls the timing at which the current supply device supplies the alternating current, or the timing at which the power supply device supplies the voltage,
The high-frequency discharge ignition device according to claim 1, wherein a timing at which the supply of the voltage to the current supply device is stopped is controlled according to a time during which the current supply device stops supplying the alternating current .
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