JP6273986B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
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Description
ここで、背景技術の理解補助の目的で、この新規の点火装置の概略構成を図3(a)に基づき説明する。なお、図3に用いる符合は、後述する「実施例」と同一機能物に同一符合を付したものである。
エネルギ投入回路6は、主点火回路の作動により生じた主点火中に、1次コイル3のマイナス側からバッテリ電力供給ラインαに向けて電気エネルギを投入する「エネルギ供給部」であり、1次コイル3のマイナス側からバッテリ電力供給ラインαに向けて電気エネルギを投入することで2次コイルに2次電流を継続して流し、主点火で生じた火花放電を任意の期間(以下、放電継続期間)に亘って継続させる技術である。
なお、以下では、エネルギ投入回路6により継続させる火花放電(即ち、主点火に続く火花放電)を「継続火花放電」と称する。
バッテリ電力供給ラインαは、車載バッテリ7の電力を複数の装置(点火装置A、エンジン制御装置B、燃料噴射装置C等)に供給するマスタ電源ラインα1の他に、このマスタ電源ラインα1から分岐して点火装置Aへ電力供給を行う点火電源ラインα2を備える。
マスタ電源ラインα1には、手動操作されるイグニッションスイッチ23に連動する電源リレー24が設けられており、イグニッションスイッチ23がONされることで、車載バッテリ7の電力が複数の装置(点火装置A、エンジン制御装置B、燃料噴射装置C等)に供給される(例えば、特許文献1参照)。
この場合、エネルギ投入回路6にて昇圧した電気エネルギ(バッテリ電圧より高い電圧)がマスタ電源ラインα1に向けて継続して加えられる可能性がある。すると、エネルギ投入回路6からマスタ電源ラインα1に継続して加えられた電気エネルギ(過電圧/過電流)の影響を、他の装置(エンジン制御装置B、燃料噴射装置C等)が継続して受ける懸念があり、他の装置が故障したり、エネルギ投入回路6から1次コイル3へエネルギ投入が継続する期間に亘ってエンジンを停止できなくなる懸念がある。
このように、エネルギ投入回路が万が一に故障したとしても、1次コイルへのエネルギ投入が停止されるため、1次コイルへのエネルギ投入が継続することによって生じる不具合(他の装置が故障する懸念や、エンジンを停止できなくなる懸念)を回避することができる。
このように、エネルギ投入回路が万が一に故障したとしても、イグニッションスイッチをOFFすることで、1次コイルへのエネルギ投入が停止されるため、1次コイルへのエネルギ投入が継続することによって生じる不具合(エンジンを停止できなくなる懸念)を回避することができる。
図1を参照して実施例1を説明する。
この実施例1における点火装置Aは、車両走行用の火花点火エンジンに用いられるものであり、所定の点火タイミング(点火時期)で燃焼室内の混合気に点火を行うものである。なお、エンジンの一例は、ガソリンを燃料とする希薄燃焼(リーンバーン燃焼)が可能な直噴式エンジンであり、排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジン吸気側へ戻すEGR装置を搭載し、さらに気筒内に混合気の旋回流(タンブル流やスワール流等)を生じさせる旋回流コントロール手段を備える。
この点火装置Aは、エンジン制御の中枢を成すエンジン制御装置(所謂ECU)Bから与えられる指示信号(点火信号IGT及び放電継続信号IGW)に基づいて点火コイル2の1次コイル3を通電制御するものであり、1次コイル3を通電制御することで点火コイル2の2次コイル4に生じる電気エネルギをコントロールして、点火プラグ1の火花放電をコントロールする。
・各気筒毎に搭載される点火プラグ1と、
・各点火プラグ1毎に搭載される点火コイル2と、
・フルトラ作動を行う主点火回路5と、
・継続火花放電を行うエネルギ投入回路6と、
を備えて構成される。
1次コイル3の一端は、車載バッテリ7のプラス電極から電力の供給を受けるバッテリ電圧供給ラインαに接続される。
1次コイル3の他端側は、主点火回路5の点火用スイッチング手段10(例えば、パワートランジスタ、MOS型トランジスタ、サイリスタ等)を介してアース接地される。
2次コイル4の他端は、バッテリ電圧供給ラインαまたはアース接地される。なお、図中は、2次コイル4の他端が、1次コイル3の通電時に不要な2次電圧を発生を抑制する第1ダイオード11と、後述する電流検出抵抗21とを介してアース接地される例である。
・バッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路12と、
・この昇圧回路12にて昇圧した電気エネルギを蓄えるエネルギ投入用コンデンサ13と、
・エネルギ投入用コンデンサ13に蓄えた電気エネルギを1次コイル3に投入するエネルギ投入ラインβをON−OFFするエネルギ投入用スイッチング手段14(例えば、MOS型トランジスタ、パワートランジスタ等)と、
・このエネルギ投入用スイッチング手段14のON−OFF作動を制御するエネルギ投入用ドライバ回路15と、
エネルギ投入用コンデンサ13から1次コイル3のみへ電流を流す第2ダイオード16と、
を備えて構成される。
・一端がバッテリ電圧供給ラインαに接続されたチョークコイル17と、
・このチョークコイル17の通電状態を断続する昇圧用スイッチング手段18(例えば、磁界効果型トランジスタ、パワートランジスタ等)と、
・この昇圧用スイッチング手段18を繰り返しON−OFFさせる昇圧用ドライバ回路19と、
・エネルギ投入用コンデンサ13に蓄えた電気エネルギがチョークコイル17側へ逆流するのを防ぐ第3ダイオード20と、
を備えて構成される。
点火信号IGTがOFFからONへ切り替わると、
(a)点火信号IGTが出力される期間に亘って点火用スイッチング手段10がONされるとともに、
(b)点火信号IGTが出力される期間に亘って昇圧用スイッチング手段18が繰り返してON−OFFして昇圧作動を行い、バッテリ電圧より高く昇圧された電気エネルギがエネルギ投入用コンデンサ13に蓄えられる。
すると、エネルギ投入用ドライバ回路15によってエネルギ投入用スイッチング手段14がON−OFF制御されて、エネルギ投入用コンデンサ13に蓄えられていた電荷(電気エネルギ)が1次コイル3のマイナス側に印加され、エネルギ投入用コンデンサ13に蓄えられていたバッテリ電圧より高い電圧の電気エネルギが、1次コイル3のマイナス側からバッテリ電圧供給ラインαに向かって流れる。
このように、エネルギ投入用ドライバ回路15がエネルギ投入用スイッチング手段14をON−OFF制御することで、火花放電を維持可能な程度に2次電流を継続して保持することができる。
このようにして放電継続信号IGWの継続中は、継続火花放電による火花放電を点火プラグ1において継続させることができ、高い着火性を得るとともに、点火プラグ1における電極摩耗の軽減効果を得ることができ、さらに放電維持のための電力を最適に制御して無駄な電力消費を抑えることができる。
車載バッテリ7のプラス電極に接続されるバッテリ電圧供給ラインαは、点火装置A、エンジン制御装置B、燃料噴射装置C等にバッテリ電圧の供給を行うマスタ電源ラインα1の他に、このマスタ電源ラインα1から分岐して点火装置Aへ電力供給を行う点火電源ラインα2を備えるものであり、1次コイル3のプラス側が点火電源ラインα2を介してマスタ電源ラインα1に接続される。
なお、図1中の符合IGIは、異常判定手段28へ与えられる指示信号である。
実施例1の点火装置Aは、上述したように、異常判定手段28がエネルギ投入回路6の故障を判定すると、出力停止用スイッチ手段29をOFF状態に切替え、エネルギ投入回路6から1次コイル3へのエネルギ投入を直ちに停止させる。
これにより、エネルギ投入回路6が万が一に故障したとしても、1次コイルへのエネルギ投入が停止されるため、1次コイルへのエネルギ投入が継続することによって他の装置(エンジン制御装置Bや燃料噴射装置C等)が故障する懸念や、イグニッションスイッチ23をOFFしてもエンジンを停止できなくなる懸念を回避できる。
図2を参照して実施例2を説明する。なお、以下の実施例2において、上記実施例1と同一符合は同一機能物を示すものである。
この実施例2は、出力停止用スイッチ手段29の断続状態をイグニッションスイッチ23に連動させるものである。即ち、イグニッションスイッチ23に連動する電源リレー26に出力停止用スイッチ手段29のON−OFF状態を連動させるものであり、
(i)電源リレー26のON時に出力停止用スイッチ手段29が連動してONされ、
(ii)リレー26のOFF時に出力停止用スイッチ手段29が連動してOFFされるものである。
この構成により、イグニッションスイッチ23がONされることでマスタ電源スイッチ26がONされて、点火装置A、エンジン制御装置B、燃料噴射装置C等にバッテリ電圧が供給される。
具体的に、リレーコイル25が通電されるとマスタ電源スイッチ26とともに補助電源スイッチ27がONして出力停止用スイッチ手段29がONする。また、リレーコイル25の通電が停止されるとマスタ電源スイッチ26とともに補助電源スイッチ27がOFFして出力停止用スイッチ手段29がOFFする。
実施例2の点火装置Aは、上述したように、電源リレー24のOFF時に出力停止用スイッチ手段29が切断エネルギ投入ラインβを切断して、エネルギ投入回路6から1次コイル3へのエネルギ投入を停止させる。このため、エネルギ投入回路6が万が一に故障したとしても、イグニッションスイッチ23をOFFすることで、1次コイル3へのエネルギ投入が停止されるため、1次コイル3へのエネルギ投入が継続することによって生じるエンジンを停止できなくなる懸念を回避できる。
上記の実施例では、補助電源スイッチ27を電源リレー24と連動させる例を示したが、補助電源スイッチ27を独立して設け、電源リレー24とは独立して作動するように設けても良い。
同様に、着火性が低下するエンジン低温時に継続火花放電を実施して、エンジン低温時における着火性の向上を図っても良い。
2 点火コイル
3 1次コイル
4 2次コイル
5 主点火回路
6 エネルギ投入回路
28 異常判定手段
29 停止用スイッチ手段
Claims (2)
- 点火コイル(2)の1次コイル(3)の通電制御を行って点火プラグ(1)に火花放電を生じさせる主点火回路(5)と、
この主点火回路(5)の作動によって生じた火花放電中に前記1次コイル(3)のマイナス側からバッテリ電圧の供給を受けるバッテリ電圧供給ライン(α)に向けて電気エネルギを投入することで前記主点火回路(5)の作動によって生じた火花放電を継続させるエネルギ投入回路(6)と、
このエネルギ投入回路(6)から前記1次コイル(3)へ電気エネルギの投入を行うエネルギ投入ライン(β)の断続状態の切り替えを行う出力停止用スイッチ手段(29)と、
前記エネルギ投入回路(6)の故障を判定した際に前記出力停止用スイッチ手段(29)を切断状態に切り替える異常判定手段(28)と、
を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 点火コイル(2)の1次コイル(3)の通電制御を行って点火プラグ(1)に火花放電を生じさせる主点火回路(5)と、
この主点火回路(5)の作動によって生じた火花放電中に前記1次コイル(3)のマイナス側からバッテリ電圧の供給を受けるバッテリ電圧供給ライン(α)に向けて電気エネルギを投入することで前記主点火回路(5)の作動によって生じた火花放電を継続させるエネルギ投入回路(6)と、
このエネルギ投入回路(6)から前記1次コイル(3)へ電気エネルギの投入を行うエネルギ投入ラインβの断続状態の切り替えを行う出力停止用スイッチ手段(29)と、備え、
乗員によって操作されるイグニッションスイッチ(23)に連動する電源リレー( 26)のオン時に前記出力停止用スイッチ手段(29)が連動してオンされ、前記電源リレー(26)のオフ時に前記出力停止用スイッチ手段(29)が連動してオフされることを特徴とする内燃機関用点火装置。
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