JP6566718B2 - 内燃機関用の点火装置 - Google Patents
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Description
該点火プラグに高周波電力を供給する点火回路と、を有し、
上記点火プラグは、上記中心電極と上記接地電極との間に、ストリーマ放電を発生、進展させ、交流グロー放電又はアーク放電を生ぜしめるよう構成されており、
上記点火回路は、高周波電力を生じる高周波電源部と、該高周波電源部が出力する高周波の一次電圧を昇圧して二次電圧を上記点火プラグに印加する昇圧回路部と、上記高周波電源部の出力を制御する出力制御部と、を有し、
上記高周波電源部は、上記一次電圧として一定のパルス幅を有するパルス正電圧とパルス負電圧とを交互に出力することができるよう構成されており、
上記出力制御部は、上記高周波電源部が上記パルス正電圧と上記パルス負電圧とを一定の周期で交互に出力するパルス出力状態と、上記高周波電源部が上記一次電圧の出力を休止するパルス休止状態とを、上記高周波電源部が点火信号を受信している間に切り替えるよう構成されており、
上記出力制御部による上記パルス出力状態と上記パルス休止状態との切り替えは、切り替えの直前及び直後の上記パルス正電圧及び上記パルス負電圧のパルス幅が、他の上記パルス正電圧及び上記パルス負電圧のパルス幅と同等に維持されるようなタイミングにおいて行うよう構成されていることを特徴とする内燃機関用の点火装置にある。
内燃機関用の点火装置の実施形態につき、図1〜図8を用いて説明する。
本実施形態の内燃機関用の点火装置は、図1に示すごとく、点火プラグ2と、点火プラグ2に高周波電力を供給する点火回路3とを有する。点火プラグ2は、中心電極21に高周波電圧を印加することによって中心電極21と接地電極22との間にプラズマ放電を生じるよう構成されている。
出力制御部34は、図3に示すごとく、高周波電源部31がパルス正電圧Vpとパルス負電圧Vnとを一定の周期で交互に出力するパルス出力状態Aと、高周波電源部31が一次電圧の出力を休止するパルス休止状態Bとを、高周波電源部31が点火信号IGtを受信している間に切り替えるよう構成されている。なお、図2、図3における各矩形波は、上段がオン、下段がオフを、それぞれ示す。以降の図における矩形波についても同様である。
また、例えば、内燃機関の回転数及び負荷の大きさと共に、適切なパルス出力状態Aの時間割合をマッピングしておいてもよい。この場合、当該マップに基いて、回転数及び負荷の大きさに応じたパルス出力状態Aの時間割合を導き出して、切り替えタイミングを制御することができる。
点火装置1は、例えば、自動車エンジン等の車両用内燃機関に搭載して用いることができる。
2つの抵抗315の間と、2つのコンデンサ316との間とは、共通電位12に接続されている。
上記内燃機関用の点火装置1において、出力制御部34は、パルス出力状態Aと、パルス休止状態Bとを、高周波電源部31が点火信号IGtを受信している間に切り替えるよう構成されている。したがって、点火信号IGtを受信している間においても、点火プラグ2の中心電極21と接地電極22との間に、電圧が印加されていない期間が設けられることとなる。これにより、中心電極21及び接地電極22の消耗を抑制して、点火プラグ2の長寿命化を図ることができる。
また、パルス幅Wをこのような条件としたうえで、パルス出力状態Aの長さTa及びパルス休止状態Bの長さTbを、T0/2の整数倍としている。これにより、出力制御部34によるパルス出力状態Aとパルス休止状態Bとの切り替えを、切り替えの直前及び直後のパルス正電圧Vp及びパルス負電圧Vnのパルス幅が、他のパルス正電圧Vp及びパルス負電圧Vnのパルス幅Wと同等に維持されるようなタイミングにおいて行いやすくなる。
本実施形態は、図9〜図11に示すごとく、出力制御部34が同期式順序回路341を備えた点火装置1の実施形態である。
なお、図9においては、スイッチング駆動部331に入力される駆動信号を生成する信号生成部30を、一点鎖線の枠にて省略したものであり、信号生成部30の構成は、図10に表す。
その他は、実施例1と同様である。なお、実施形態1における符号と同じ符号は、同一の構成要素等を示すものであって、先行する説明を参照する。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本実施形態は、図12、図13に示すごとく、出力制御部34の出力信号SAを、規則的にオンとオフとが繰り返されるようにしたものである。
具体的には、出力信号SAのオン状態とオフ状態とが、それぞれ発振部332のパルス信号の2周期分ずつ(すなわち、ハイサイド信号SH又はローサイド信号SLの2周期分ずつ)となるように、出力制御部34が出力する。
その他は、実施例1と同様である。
また、本実施形態の点火装置1は、高周波電源部31が点火信号IGtを受信し始めた時点から、予め設定された所定時間が経過した時点において、最初のパルス休止状態Bが現れるよう構成されている。これにより、大電力が必要な放電開始時点において、充分なエネルギーを点火プラグ2に供給することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本実施形態は、パルス休止状態Bから切り替えられた直後のパルス出力状態Aの継続時間について規定した点火装置1の形態である。
すなわち、パルス休止状態Bから切り替えられた直後のパルス出力状態Aは、少なくとも昇圧回路部32の二次電圧V2が点火プラグ2の要求電圧以上に上昇するまで継続するように構成されている。
その他は、実施形態1と同様の構成および作用効果を有する。
本例は、図15、図16に示すごとく、実施形態1の点火装置による点火プラグの長寿命化への影響につき、二次電流のRMS値を測定することにより、間接的に評価した例である。
本例は、図17に示すごとく、実施形態4の点火装置による点火プラグの着火性につき、評価した例である。
まず、パルス出力状態Aの時間Taを2T0とし、パルス休止状態Bの時間Tbを6T0として、これを交互に規則的に繰り返す出力パターンをパターン5とする。また、パルス出力状態Aの時間TaをT0とし、パルス休止状態Bの時間Tbを3T0として、これを交互に規則的に繰り返す出力パターンをパターン6とする。パターン5とパターン6とは、高周波電源部31の出力エネルギーとしては等価である。なお、パターン5における時間Taは、上述の実施形態4に示した時間t1よりも充分に大きい値であり、パターン6における時間Taは、上記時間t1よりも小さい値である。
エンジン回転数1200rpm、 図示平均有効圧300kPa、圧縮比13である。
2 点火プラグ
21 中心電極
22 接地電極
3 点火回路
31 高周波電源部
32 昇圧回路部
34 出力制御部
Claims (7)
- 中心電極(21)に高周波電圧を印加することによって該中心電極(21)と接地電極(22)との間にプラズマ放電を生じるよう構成された点火プラグ(2)と、
該点火プラグ(2)に高周波電力を供給する点火回路(3)と、を有し、
上記点火プラグ(2)は、上記中心電極(21)と上記接地電極(22)との間に、ストリーマ放電を発生、進展させ、交流グロー放電又はアーク放電を生ぜしめるよう構成されており、
上記点火回路(3)は、高周波電力を生じる高周波電源部(31)と、該高周波電源部(31)が出力する高周波の一次電圧を昇圧して二次電圧(V2)を上記点火プラグ(2)に印加する昇圧回路部(32)と、上記高周波電源部(31)の出力を制御する出力制御部(34)と、を有し、
上記高周波電源部(31)は、上記一次電圧として一定のパルス幅(W)を有するパルス正電圧(Vp)とパルス負電圧(Vn)とを交互に出力することができるよう構成されており、
上記出力制御部(34)は、上記高周波電源部(31)が上記パルス正電圧(Vp)と上記パルス負電圧(Vn)とを一定の周期で交互に出力するパルス出力状態(A)と、上記高周波電源部(31)が上記一次電圧の出力を休止するパルス休止状態(B)とを、上記高周波電源部(31)が点火信号(IGt)を受信している間に切り替えるよう構成されており、
上記出力制御部(34)による上記パルス出力状態(A)と上記パルス休止状態(B)との切り替えは、切り替えの直前及び直後の上記パルス正電圧(Vp)及び上記パルス負電圧(Vn)のパルス幅が、他の上記パルス正電圧(Vp)及び上記パルス負電圧(Vn)のパルス幅(W)と同等に維持されるようなタイミングにおいて行うよう構成されていることを特徴とする内燃機関用の点火装置(1)。 - 上記パルス正電圧(Vp)及び上記パルス負電圧(Vn)のパルス幅をW、上記高周波電源部(31)の出力端子(317)から上記点火プラグ(2)までの回路である負荷回路(13)の共振周期をT0としたとき、T0/2≧W≧T0/4を満たし、上記パルス出力状態(A)の長さ(Ta)及び上記パルス休止状態(B)の長さ(Tb)は、それぞれT0/2の整数倍であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用の点火装置(1)。
- 上記パルス出力状態(A)と上記パルス休止状態(B)との切り替えタイミングは、上記パルス正電圧(Vp)の立上り又は立下り、若しくは上記パルス負電圧(Vn)の立上り又は立下りと同期したタイミングであることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関用の点火装置(1)。
- 上記パルス休止状態(B)から切り替えられた直後の上記パルス出力状態(A)は、少なくとも上記昇圧回路部(32)の二次電圧(V2)が上記点火プラグ(2)の要求電圧(Vrpp)以上に上昇するまで継続することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火装置(1)。
- 上記パルス休止状態(B)から切り替えられた直後の上記パルス出力状態(A)は、少なくとも上記昇圧回路部(32)の二次電圧(V2)の振幅が最大となるまで継続することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火装置(1)。
- 上記パルス出力状態(A)と上記パルス休止状態(B)との切り替えタイミングは、上記内燃機関の回転数及び負荷の大きさの少なくとも一方に応じて決定するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火装置(1)。
- 上記高周波電源部(31)が上記点火信号(IGt)を受信し始めた時点から、予め設定された所定時間が経過した時点において、最初の上記パルス休止状態(B)が現れるよう構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火装置(1)。
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