JP6964717B1 - Ignition system - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成ながら絶縁破壊電圧を精度良く算出できる内燃機関の点火装置を提供する。【解決手段】スイッチ手段４４によって、一次コイル４１への電流を通電した後遮断し、一次コイル４１に生じる磁束の変化により二次コイル４２に高圧の二次電圧を発生させる。一次コイル電圧センサ４５の出力から二次コイル４２に接続された点火プラグ１０の電極間に絶縁破壊が発生したタイミングを検出する。スイッチ手段４４の遮断から絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間から点火プラグ１０の電極間の絶縁破壊電圧を算出する制御装置を備えた点火制御装置５０。点火装置１００を簡素なものとし、絶縁破壊電圧を精度良く算出することができる。【選択図】図３PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition device for an internal combustion engine capable of accurately calculating a breakdown voltage while having a simple configuration. SOLUTION: A switch means 44 energizes and then cuts off a current to a primary coil 41, and generates a high voltage secondary voltage in the secondary coil 42 by a change in a magnetic flux generated in the primary coil 41. From the output of the primary coil voltage sensor 45, the timing at which dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 10 connected to the secondary coil 42 is detected. An ignition control device 50 including a control device that calculates the dielectric breakdown voltage between the electrodes of the spark plug 10 from the insulation maintenance period from the cutoff of the switch means 44 to the occurrence of dielectric breakdown. The ignition device 100 can be simplified and the breakdown voltage can be calculated accurately. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本願は、点火装置に関するものである。 The present application relates to an ignition device.

内燃機関において、一次コイルに通電し、この電流を遮断した時に二次コイルに発生する昇圧した電圧を点火プラグに供給する点火装置が存在する。この点火装置は、内燃機関の燃焼室内に配置された点火プラグの電極間で火花放電を発生させ、火花放電が与えるエネルギによって燃焼室内の混合気に着火し燃焼させる。このとき、点火プラグの電極間の電圧が上昇して絶縁破壊が生じ、火花放電が開始される電圧を検出することは重要である。点火プラグの電極間の電圧、すなわち二次コイルに印加される二次電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部が検出した二次電圧に基づいて気筒内の圧力を演算する筒内圧演算部についての技術が開示されている（例えば特許文献１）。 In an internal combustion engine, there is an ignition device that supplies the boosted voltage generated in the secondary coil to the spark plug when the primary coil is energized and this current is cut off. This ignition device generates a spark discharge between the electrodes of the ignition plug arranged in the combustion chamber of the internal combustion engine, and ignites and burns the air-fuel mixture in the combustion chamber by the energy given by the spark discharge. At this time, it is important to detect the voltage at which the voltage between the electrodes of the spark plug rises, dielectric breakdown occurs, and spark discharge is started. A voltage detector that detects the voltage between the electrodes of the spark plug, that is, the secondary voltage applied to the secondary coil, and an in-cylinder pressure calculator that calculates the pressure inside the cylinder based on the secondary voltage detected by the voltage detector. (For example, Patent Document 1).

また、点火プラグの電極間の電圧が上昇して絶縁破壊が生じ、火花放電が開始されるときの電圧を計測することで、点火プラグの電極摩耗状態を判定することもできる。点火プラグには昇圧された高圧の電圧が印加されるため、点火プラグの電極間の電圧である二次電圧を直接計測するには、大掛かりな装置が必要となる。このため、一次コイルに印加される一次電圧と二次コイルに印加される二次電圧の関係をあらかじめ調べておき、この関係を用いて一次電圧から二次電圧を求めて、点火プラグの電極摩耗状態を確認する技術について開示されている（例えば特許文献２）。 Further, the wear state of the electrodes of the spark plug can be determined by measuring the voltage when the voltage between the electrodes of the spark plug rises to cause dielectric breakdown and spark discharge is started. Since a boosted high voltage is applied to the spark plug, a large-scale device is required to directly measure the secondary voltage, which is the voltage between the electrodes of the spark plug. Therefore, the relationship between the primary voltage applied to the primary coil and the secondary voltage applied to the secondary coil is investigated in advance, and the secondary voltage is obtained from the primary voltage using this relationship to determine the electrode wear of the spark plug. A technique for confirming a state is disclosed (for example, Patent Document 2).

特開２０１９−２１０８２７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-210827 特許第６５９４５１７号公報Japanese Patent No. 6594517

特許文献１に記載の従来技術は、点火プラグの電極間の電圧である二次電圧を検出し、検出した二次電圧に基づき筒内圧力を演算するものである。一般的に放電時の点火プラグの電極間の電圧は数十ｋＶの高電圧となるため、検出部を耐電圧回路とする必要があり、回路の部品点数が増加する。その結果、回路のコストが増加するとともに、回路の規模が大きくなり搭載性が悪化する問題がある。 The prior art described in Patent Document 1 detects a secondary voltage, which is a voltage between the electrodes of a spark plug, and calculates the in-cylinder pressure based on the detected secondary voltage. Generally, the voltage between the electrodes of the spark plug at the time of discharging is a high voltage of several tens of kV, so that the detection unit needs to be a withstand voltage circuit, and the number of parts of the circuit increases. As a result, there is a problem that the cost of the circuit increases, the scale of the circuit becomes large, and the mountability deteriorates.

特許文献２に記載の技術は、一次コイルの通電遮断の後、点火プラグで放電が始まる絶縁破壊時の直前の一次電圧を検出する。そして、あらかじめ求めておいた一次電圧と二次電圧の関係に基づいて算出した二次電圧から点火プラグの電極摩耗状態を判定するものである。 The technique described in Patent Document 2 detects the primary voltage immediately before the dielectric breakdown at which the spark plug starts discharging after the energization of the primary coil is cut off. Then, the electrode wear state of the spark plug is determined from the secondary voltage calculated based on the relationship between the primary voltage and the secondary voltage obtained in advance.

この特許文献２に記載の技術では、二次電圧よりも低い、数十から数百Ｖの電圧となる一次電圧を利用するため、簡素な点火装置で点火プラグの絶縁破壊電圧の検出が可能である。しかしながら一次電圧には、点火コイルの回路構成、動作環境によってノイズが重畳することがある。このノイズが点火プラグの絶縁破壊電圧の演算精度を悪化させて、絶縁破壊電圧を精度よく算出できない場合がある。 Since the technique described in Patent Document 2 uses a primary voltage which is lower than the secondary voltage and is a voltage of several tens to several hundreds V, it is possible to detect the dielectric breakdown voltage of the spark plug with a simple ignition device. be. However, noise may be superimposed on the primary voltage depending on the circuit configuration of the ignition coil and the operating environment. This noise deteriorates the calculation accuracy of the breakdown voltage of the spark plug, and the breakdown voltage may not be calculated accurately.

本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成ながら点火プラグの絶縁破壊電圧を精度良く算出できる点火装置を提供することを目的とするものである。 The present application has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present application is to provide an ignition device capable of accurately calculating the dielectric breakdown voltage of a spark plug with a simple configuration.

本願に係る点火装置は、
複数の電極を有する点火プラグ、
一次コイルと、一次コイルと磁気結合され二次電圧を点火プラグに供給する二次コイルと、を有する点火コイル、
一次コイルへの通電、遮断を切り換えるスイッチ手段、
一次コイルの電圧を検出する一次コイル電圧センサ、
および、スイッチ手段を通電し、通電した後遮断して、一次コイルに生じる磁束の変化により二次コイルに二次電圧を発生させ、一次コイル電圧センサの出力から点火プラグの電極間に絶縁破壊が発生したタイミングを検出し、スイッチ手段を遮断してから絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間に基づいて電極の間に絶縁破壊が発生した時の絶縁破壊電圧を算出する制御装置、を備えた点火装置において、
制御装置は、スイッチ手段の遮断から二次コイルに電圧が発生し始めるまでの昇圧遅延期間と、昇圧遅延期間の後に二次コイルの電圧が昇圧する昇圧速度と、に基づいて絶縁維持期間から絶縁破壊電圧を算出することを特徴とするものである。

The ignition device according to the present application is
Spark plug with multiple electrodes,
An ignition coil having a primary coil and a secondary coil that is magnetically coupled to the primary coil and supplies a secondary voltage to the spark plug.
Switch means for switching between energization and cutoff of the primary coil,
Primary coil voltage sensor, which detects the voltage of the primary coil,
Then, the switch means is energized, energized and then shut off, and a secondary voltage is generated in the secondary coil due to the change in the magnetic flux generated in the primary coil, causing dielectric breakdown between the output of the primary coil voltage sensor and the electrodes of the ignition plug. It is equipped with a control device that detects the timing of occurrence and calculates the dielectric breakdown voltage when dielectric breakdown occurs between the electrodes based on the insulation maintenance period from when the switch means is shut off until dielectric breakdown occurs. in the ignition device,
The control device is insulated from the insulation maintenance period based on the boost delay period from the interruption of the switch means to the start of voltage generation in the secondary coil and the boost rate at which the voltage of the secondary coil is boosted after the boost delay period. It is characterized by calculating the breaking voltage .

本願に係る点火装置によれば、絶縁破壊電圧が発生したタイミングを、一次コイル電圧センサの出力から検出する構成とすることで、高電圧となる点火プラグの電極間の電圧を直接計測することなく絶縁破壊電圧を算出することが可能となるため、点火装置を簡素なものとすることができる。 According to the ignition device according to the present application, the timing at which the insulation breakdown voltage is generated is detected from the output of the primary coil voltage sensor, so that the voltage between the electrodes of the spark plug, which becomes a high voltage, is not directly measured. Since the insulation breakdown voltage can be calculated, the ignition device can be simplified.

また本願に係る点火装置によれば、一次コイルの通電遮断から絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間に基づいて絶縁破壊電圧を算出する。このため、一次コイルに印加される一次電圧にノイズなどの外乱が重畳したとしても絶縁破壊電圧を精度良く算出することができる。 Further, according to the ignition device according to the present application, the dielectric breakdown voltage is calculated based on the insulation breakdown period from the interruption of energization of the primary coil to the occurrence of dielectric breakdown. Therefore, even if a disturbance such as noise is superimposed on the primary voltage applied to the primary coil, the dielectric breakdown voltage can be calculated accurately.

実施の形態１に係る内燃機関の構成図である。It is a block diagram of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the control device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る点火装置の構成図である。It is a block diagram of the ignition device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る一次電圧から求めた二次電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the secondary voltage obtained from the primary voltage which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る点火装置の絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を示す図である。It is a figure which shows the calculation method of the dielectric breakdown voltage Vbd of the ignition device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る点火装置の昇圧速度ｄＶを求める特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram for obtaining a boosting speed dV of the ignition device according to the first embodiment. 実施の形態１に係る点火装置の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of obtaining the dielectric breakdown voltage Vbd of the ignition device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係る点火装置の二次電圧の挙動を示す図である。It is a figure which shows the behavior of the secondary voltage of the ignition device which concerns on Embodiment 2. 実施の形態２に係る点火装置の絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を示す図である。It is a figure which shows the calculation method of the dielectric breakdown voltage Vbd of the ignition device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態２に係る点火装置の昇圧初期期間Ｔ１を求める特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram for obtaining a step-up initial period T1 of the ignition device according to the second embodiment. 実施の形態２に係る点火装置の昇圧後期速度ｄＶ２を求める特性図である。It is a characteristic figure which obtains the step-up late speed dV2 of the ignition device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態２に係る点火装置の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of obtaining the dielectric breakdown voltage Vbd of the ignition device which concerns on Embodiment 2.

以下、本願に係る点火装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the ignition device according to the present application will be described with reference to the drawings.

１．実施の形態１
図１から図７を用いて、実施の形態１に係る点火装置１００について説明する。図１は、内燃機関１の構成図であり、制御装置５０と、内燃機関１の構成要素との関係が記載されている。図２は、制御装置５０のハードウェアの構成を示しており、演算処理装置９０がソフトウェアを実行し、他のハードウェアと協働して機能を実現する説明に使用される。図３は、制御装置５０、点火コイル装置１１、点火プラグ１０の接続を示す点火装置１００の構成図である。図４は、一次電圧から求めた二次電圧の波形と、計測値との差を示す図である。図５は、点火装置１００の二次電圧の一次コイル通電遮断からの経過時間に応じた挙動と絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を示す図である。図６は、点火装置１００の昇圧速度ｄＶを一次コイルへの通電期間Ｔｏｎから求める特性図である。図７は、点火装置１００の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求めるソフトウェアの処理を示すフローチャートである。 1. 1. Embodiment 1
The ignition device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. 1 is a configuration diagram of the internal combustion engine 1, and describes the relationship between the control device 50 and the components of the internal combustion engine 1. FIG. 2 shows the hardware configuration of the control device 50, and is used to explain that the arithmetic processing unit 90 executes software and realizes a function in cooperation with other hardware. FIG. 3 is a configuration diagram of an ignition device 100 showing the connection of the control device 50, the ignition coil device 11, and the spark plug 10. FIG. 4 is a diagram showing the difference between the waveform of the secondary voltage obtained from the primary voltage and the measured value. FIG. 5 is a diagram showing the behavior of the ignition device 100 according to the elapsed time from the interruption of the primary coil energization of the secondary voltage and the calculation method of the dielectric breakdown voltage Vbd. FIG. 6 is a characteristic diagram for obtaining the boosting speed dV of the ignition device 100 from the energization period Ton of the primary coil. FIG. 7 is a flowchart showing a process of software for obtaining the dielectric breakdown voltage Vbd of the ignition device 100.

１−１．内燃機関
図１は、実施の形態１に係る内燃機関１の構成図であり、内燃機関１は円筒形のシリンダ２とピストン３を備えている。シリンダ２にはピストン３がシリンダ２の内部を往復運動可能なように嵌合されている。シリンダ２の上には、所謂ペントルーフ型のシリンダヘッド４が固定されており、ピストン３の頂面とシリンダヘッド４の下面の間に燃焼室５が形成されている。ピストン３の下方にはクランク軸６が配置され、クランク軸６とピストン３を連結するコネクティングロッド７を介してピストン３の往復運動が回転運動に変換される。クランク軸６の外周には内燃機関１の回転数を検出するためのクランク角センサ８が設けられ、クランク角センサ８の出力は制御装置５０へと伝達される。 1-1. Internal combustion engine FIG. 1 is a configuration diagram of an internal combustion engine 1 according to the first embodiment, and the internal combustion engine 1 includes a cylindrical cylinder 2 and a piston 3. A piston 3 is fitted in the cylinder 2 so that it can reciprocate inside the cylinder 2. A so-called pent-roof type cylinder head 4 is fixed on the cylinder 2, and a combustion chamber 5 is formed between the top surface of the piston 3 and the lower surface of the cylinder head 4. A crank shaft 6 is arranged below the piston 3, and the reciprocating motion of the piston 3 is converted into a rotary motion via a connecting rod 7 connecting the crank shaft 6 and the piston 3. A crank angle sensor 8 for detecting the rotation speed of the internal combustion engine 1 is provided on the outer periphery of the crank shaft 6, and the output of the crank angle sensor 8 is transmitted to the control device 50.

シリンダヘッド４には燃焼室５へ空気を供給する吸気路２０と、燃焼室５で混合気が燃焼することで発生する排気ガスを排出する排気路２１が設けられており、吸気路２０は吸気弁２２を介して、排気路２１は排気弁２３を介して燃焼室５内に通じている。吸気路２０の上流部には、大気から吸気路２０に吸入される空気量を検出するためのエアフローセンサ２４が配置され、エアフローセンサ２４の出力は制御装置５０へと伝達される。 The cylinder head 4 is provided with an intake passage 20 for supplying air to the combustion chamber 5 and an exhaust passage 21 for discharging exhaust gas generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5, and the intake passage 20 takes intake air. The exhaust passage 21 leads to the inside of the combustion chamber 5 via the exhaust valve 23 via the valve 22. An airflow sensor 24 for detecting the amount of air taken into the intake passage 20 from the atmosphere is arranged upstream of the intake passage 20, and the output of the airflow sensor 24 is transmitted to the control device 50.

シリンダヘッド４には燃焼室５内に燃料を噴射する燃料噴射弁９と、混合気に点火するための点火プラグ１０および点火プラグ１０に点火エネルギを供給する点火コイル装置１１が設けられており、燃料噴射弁９と点火コイル装置１１は、制御装置５０から伝達される駆動信号に応じて駆動する。なお燃料噴射弁９は、吸気路２０内に燃料を噴射するように、吸気路２０内に設けられてもよい。 The cylinder head 4 is provided with a fuel injection valve 9 for injecting fuel into the combustion chamber 5, an ignition plug 10 for igniting the air-fuel mixture, and an ignition coil device 11 for supplying ignition energy to the spark plug 10. The fuel injection valve 9 and the ignition coil device 11 are driven in response to a drive signal transmitted from the control device 50. The fuel injection valve 9 may be provided in the intake passage 20 so as to inject fuel into the intake passage 20.

制御装置５０には、絶縁破壊タイミング演算手段５１と絶縁破壊電圧演算手段５２が設けられている。絶縁破壊タイミング演算手段５１では、後述する一次電圧に基づき絶縁破壊の発生タイミングが算出される。一方絶縁破壊電圧演算手段５２では、前記演算された絶縁破壊の発生タイミングと、後述する一次コイルへの通電期間Ｔｏｎとに基づき絶縁破壊電圧が算出される。 The control device 50 is provided with a dielectric breakdown timing calculation means 51 and a dielectric breakdown voltage calculation means 52. The dielectric breakdown timing calculation means 51 calculates the occurrence timing of dielectric breakdown based on the primary voltage described later. On the other hand, the dielectric breakdown voltage calculating means 52 calculates the dielectric breakdown voltage based on the calculated dielectric breakdown occurrence timing and the energization period Ton of the primary coil, which will be described later.

１−２．制御装置
図２は、制御装置５０のハードウェア構成図である。実施の形態１では、制御装置５０は、内燃機関を制御する制御装置である。制御装置５０の各機能は、制御装置５０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置５０は、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。 1-2. Control device FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the control device 50. In the first embodiment, the control device 50 is a control device that controls an internal combustion engine. Each function of the control device 50 is realized by a processing circuit provided in the control device 50. Specifically, the control device 50 is external to the arithmetic processing unit 90 (computer) such as a CPU (Central Processing Unit), the storage device 91 for exchanging data with the arithmetic processing unit 90, and the arithmetic processing device 90 as a processing circuit. The input circuit 92 for inputting the signal of the above, the output circuit 93 for outputting the signal from the arithmetic processing unit 90 to the outside, and the like are provided.

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、一次コイル電圧センサ４５、クランク角センサ８、エアフローセンサ２４等の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチ手段４４、燃料噴射弁９等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０からの制御信号を変換して出力する駆動回路等を備えている。 The arithmetic processing device 90 is provided with an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an IC (Integrated Circuit), a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), various logic circuits, various signal processing circuits, and the like. You may. Further, a plurality of arithmetic processing units 90 of the same type or different types may be provided, and each processing may be shared and executed. The storage device 91 includes a RAM (Random Access Memory) configured to be able to read and write data from the arithmetic processing unit 90, a ROM (Read only Memory) configured to be able to read data from the arithmetic processing unit 90, and the like. Has been done. The input circuit 92 is an A / D converter to which various sensors and switches such as a primary coil voltage sensor 45, a crank angle sensor 8, and an airflow sensor 24 are connected, and the output signals of these sensors and switches are input to the arithmetic processing device 90. Etc. are provided. The output circuit 93 includes a drive circuit or the like to which electric loads such as the switch means 44 and the fuel injection valve 9 are connected, and the control signals from the arithmetic processing device 90 are converted and output to these electric loads.

制御装置５０が備える各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置５０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、制御装置５０が用いる閾値、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。 For each function included in the control device 50, the arithmetic processing unit 90 executes software (program) stored in the storage device 91 such as a ROM, and the control device 50 such as the storage device 91, the input circuit 92, and the output circuit 93. This is achieved by working with other hardware. Setting data such as threshold values and determination values used by the control device 50 are stored in a storage device 91 such as a ROM as a part of software (program).

制御装置５０は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、内燃機関の回転速度、シリンダへの混合気の充填効率、燃料噴射量、点火時期、通電時間等を算出し、燃料噴射弁９及び点火コイル装置１１等を駆動制御する。 As basic control, the control device 50 determines the rotation speed of the internal combustion engine, the efficiency of filling the cylinder with the air-fuel mixture, the fuel injection amount, the ignition timing, the energization time, etc., based on the output signals of various input sensors. It calculates and drives and controls the fuel injection valve 9, the ignition coil device 11, and the like.

１−３．点火装置
図３は、実施の形態１における点火プラグ１０、点火コイル装置１１、制御装置５０で構成される点火装置１００の構成図である。図３において、点火プラグ１０はプラグギャップ３０とラジオノイズを抑制するための抵抗３１を備えており、プラグギャップ３０は燃焼室５内に露出するように配置されている。 1-3. Ignition device FIG. 3 is a configuration diagram of an ignition device 100 including a spark plug 10, an ignition coil device 11, and a control device 50 according to the first embodiment. In FIG. 3, the spark plug 10 includes a plug gap 30 and a resistor 31 for suppressing radio noise, and the plug gap 30 is arranged so as to be exposed in the combustion chamber 5.

点火コイル装置１１は、一次コイル４１と、一次コイル４１よりも巻き数が多い二次コイル４２が共通の鉄心４３に巻装されている。点火コイル装置１１は、直流電源６０から一次コイル４１への通電をオンまたはオフするスイッチ手段４４を備えている。また点火コイル装置１１は、一次コイル４１に発生する電圧である一次電圧を検出する一次コイル電圧センサ４５を備えており、一次コイル電圧センサ４５の出力は制御装置５０へと伝達される。ここで、スイッチ手段は、リレー、サーミスタ、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などを用いることができる。 In the ignition coil device 11, the primary coil 41 and the secondary coil 42 having a larger number of turns than the primary coil 41 are wound around a common iron core 43. The ignition coil device 11 includes a switch means 44 for turning on or off the energization from the DC power supply 60 to the primary coil 41. Further, the ignition coil device 11 includes a primary coil voltage sensor 45 that detects a primary voltage which is a voltage generated in the primary coil 41, and the output of the primary coil voltage sensor 45 is transmitted to the control device 50. Here, as the switching means, a relay, a thermistor, a bipolar transistor, a FET (field effect transistor) or the like can be used.

制御装置５０では、運転条件に応じて一次コイル４１の通電開始タイミングと通電期間Ｔｏｎが定められ、これらの情報は点火コイル装置１１へ伝達される。ここで通電期間Ｔｏｎは、予め設定された、運転条件（例えばエンジン回転数、吸気量）と通電期間Ｔｏｎの関係マップを参照して定めてもよいし、運転条件と点火エネルギの関係マップを参照して運転条件に応じた点火エネルギを求め、点火エネルギと通電期間Ｔｏｎの関係式を用いて通電期間Ｔｏｎを定めるようにしてもよい。また一次コイル４１の通電開始タイミングは、制御装置５０で演算される基本制御量である点火タイミングを通電遮断タイミングＴｉとして、通電遮断タイミングＴｉから通電期間Ｔｏｎだけ前の時点と定められる。 In the control device 50, the energization start timing and the energization period Ton of the primary coil 41 are determined according to the operating conditions, and these information are transmitted to the ignition coil device 11. Here, the energization period Ton may be determined by referring to a preset relationship map between the operating conditions (for example, engine speed and intake air amount) and the energization period Ton, or refer to the relationship map between the operating conditions and the ignition energy. Then, the ignition energy according to the operating conditions may be obtained, and the energization period Ton may be determined by using the relational expression between the ignition energy and the energization period Ton. Further, the energization start timing of the primary coil 41 is determined to be a time point before the energization period Ton from the energization cutoff timing Ti, with the ignition timing, which is the basic control amount calculated by the control device 50, as the energization cutoff timing Ti.

次に点火コイル装置１１での動作を説明する。点火コイル装置１１では、制御装置５０から指令された通電開始タイミングになると、スイッチ手段４４を介して一次コイル４１の通電が開始され、一次コイル４１に流れる一次電流が次第に増加していく。そして一次電流の大きさと一次電流の通電期間Ｔｏｎに応じた磁気エネルギが鉄心４３に蓄えられる。その後、制御装置５０から指令された通電期間Ｔｏｎが経過し、スイッチ手段４４を介して一次コイル４１の通電が遮断されると、一次電流はゼロになり、鉄心４３に蓄えられた磁気エネルギにより二次コイル４２の電圧である二次電圧が上昇し、プラグギャップ３０に印加される電圧を昇圧させる。プラグギャップ３０に印加される電圧がプラグギャップ３０の絶縁破壊電圧を上回る電圧に達すると、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生してプラグギャップ３０に火花放電が発生する。 Next, the operation of the ignition coil device 11 will be described. In the ignition coil device 11, when the energization start timing commanded by the control device 50 is reached, the energization of the primary coil 41 is started via the switch means 44, and the primary current flowing through the primary coil 41 gradually increases. Then, magnetic energy corresponding to the magnitude of the primary current and the energization period Ton of the primary current is stored in the iron core 43. After that, when the energization period Ton commanded by the control device 50 elapses and the energization of the primary coil 41 is cut off via the switch means 44, the primary current becomes zero and the magnetic energy stored in the iron core 43 causes the secondary current to become zero. The secondary voltage, which is the voltage of the secondary coil 42, rises, and the voltage applied to the plug gap 30 is boosted. When the voltage applied to the plug gap 30 reaches a voltage higher than the dielectric breakdown voltage of the plug gap 30, dielectric breakdown occurs in the plug gap 30 and spark discharge occurs in the plug gap 30.

１−４．絶縁破壊までの二次電圧の挙動
図４に内燃機関を用いて計測した、一次コイル４１の通電遮断からプラグギャップに絶縁破壊が発生するまでの二次電圧の挙動を示す。図４の横軸は、一次コイル４１の通電遮断からの経過時間ｔである。縦軸は二次電圧Ｖ２を示す。波形Ａは二次電圧の計測値である。あらかじめ一次電圧と二次電圧の関連を示す特性を実験により求めておき、その特性を用いて一次電圧の計測値を二次電圧に換算することができる。波形Ｂは、一次電圧の計測値から求めた二次電圧の換算値である。一次電圧には、点火コイルの回路構成、動作環境によってノイズが重畳する。図４に示すように、一次電圧に重畳するノイズ波形によって、一次電圧から換算された二次電圧の波形Ｂは大きく乱れる。一次電圧から換算された波形Ｂによる絶縁破壊時の二次電圧換算値Ｄは、二次電圧を直接計測した場合の絶縁破壊時の二次電圧値Ｃよりも高く算出される。このように、一次電圧にノイズが重畳する場合に、絶縁破壊電圧を実際よりも高く見積もってしまう問題がある。しかしながら、一次電圧から換算された波形Ｂでも、二次電圧が絶縁破壊に至って急激に低下する時間は、正確に検出できている。 1-4. Behavior of secondary voltage until dielectric breakdown Fig. 4 shows the behavior of the secondary voltage measured using an internal combustion engine from the interruption of energization of the primary coil 41 to the occurrence of dielectric breakdown in the plug gap. The horizontal axis of FIG. 4 is the elapsed time t from the interruption of energization of the primary coil 41. The vertical axis represents the secondary voltage V2. Waveform A is a measured value of the secondary voltage. A characteristic showing the relationship between the primary voltage and the secondary voltage can be obtained in advance by an experiment, and the measured value of the primary voltage can be converted into the secondary voltage by using the characteristic. Waveform B is a converted value of the secondary voltage obtained from the measured value of the primary voltage. Noise is superimposed on the primary voltage depending on the circuit configuration of the ignition coil and the operating environment. As shown in FIG. 4, the noise waveform superimposed on the primary voltage greatly disturbs the waveform B of the secondary voltage converted from the primary voltage. The secondary voltage conversion value D at the time of dielectric breakdown based on the waveform B converted from the primary voltage is calculated to be higher than the secondary voltage value C at the time of dielectric breakdown when the secondary voltage is directly measured. As described above, when noise is superimposed on the primary voltage, there is a problem that the dielectric breakdown voltage is estimated higher than the actual voltage. However, even in the waveform B converted from the primary voltage, the time when the secondary voltage reaches dielectric breakdown and drops sharply can be accurately detected.

ここで図５に、出願人が内燃機関を用いて計測した、通電遮断からプラグギャップに絶縁破壊が発生するまでの二次電圧の挙動を示す。図５の横軸は、一次コイル４１の通電遮断からの経過時間ｔである。縦軸は二次電圧Ｖ２である。波形Ａは二次電圧の計測値である。 Here, FIG. 5 shows the behavior of the secondary voltage measured by the applicant using an internal combustion engine from the interruption of energization to the occurrence of dielectric breakdown in the plug gap. The horizontal axis of FIG. 5 is the elapsed time t from the interruption of energization of the primary coil 41. The vertical axis is the secondary voltage V2. Waveform A is a measured value of the secondary voltage.

１−５．絶縁破壊電圧
図５から、以下のことが判る。（１）一次コイル４１の通電遮断から二次電圧が昇圧し始めるまでの昇圧遅延期間Ｔ０が存在する。（２）昇圧遅延期間Ｔ０経過後、一定の昇圧速度ｄＶで二次電圧が上昇して絶縁破壊電圧Ｖｂｄに至る。ここで昇圧遅延期間Ｔ０は、点火プラグ、点火コイルの特性によって固有に定まる傾向があることを確認した。また、昇圧速度ｄＶは、ほぼ一定とみなすことができる。 1-5. Dielectric breakdown voltage From FIG. 5, the following can be seen. (1) There is a boost delay period T0 from the interruption of energization of the primary coil 41 to the start of boosting of the secondary voltage. (2) After the boost delay period T0 elapses, the secondary voltage rises at a constant boost speed dV to reach the dielectric breakdown voltage Vbd. Here, it was confirmed that the boost delay period T0 tends to be uniquely determined by the characteristics of the spark plug and the ignition coil. Further, the boosting speed dV can be regarded as being substantially constant.

よって、スイッチ手段を遮断してから絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間Ｔｂｄから電極間に絶縁破壊が発生した時の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出することができる。具体的には、スイッチ手段４４を遮断した通電遮断タイミングＴｉは、制御装置が把握している。一次コイル電圧センサの出力から点火プラグの電極間に絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂが検出できる。一次コイルの通電遮断タイミングＴｉと絶縁破壊タイミングＴｂから、絶縁維持期間Ｔｂｄを算出できる。Ｔ０とｄＶをあらかじめ定めることによって、絶縁破壊電圧Ｖｂｄは、式 Ｖｂｄ＝ｄＶ×（Ｔｂｄ−Ｔ０） から近似的に求めることができる。 Therefore, it is possible to calculate the dielectric breakdown voltage Vbd when the dielectric breakdown occurs between the electrodes from the insulation maintenance period Tbd from when the switch means is shut off until the dielectric breakdown occurs. Specifically, the control device knows the energization cutoff timing Ti that shuts off the switch means 44. From the output of the primary coil voltage sensor, the dielectric breakdown timing Tb at which dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug can be detected. The insulation maintenance period Tbd can be calculated from the energization cutoff timing Ti of the primary coil and the dielectric breakdown timing Tb. By predetermining T0 and dV, the breakdown voltage Vbd can be approximately obtained from the equation Vbd = dV × (Tbd−T0).

さらに、詳細な試験結果から、昇圧速度ｄＶが通電期間Ｔｏｎによって変動する傾向があることが判明した。そのため、図６に示すように、通電期間Ｔｏｎと昇圧速度ｄＶの関係をあらかじめ求めておいて、内燃機関１の運転中の通電期間Ｔｏｎに応じ、図６の特性に基づいて昇圧速度ｄＶを決定することで、より正確に絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求めることができる。 Furthermore, from the detailed test results, it was found that the boosting speed dV tends to fluctuate depending on the energization period Ton. Therefore, as shown in FIG. 6, the relationship between the energization period Ton and the boosting speed dV is obtained in advance, and the boosting speed dV is determined based on the characteristics of FIG. 6 according to the energizing period Ton during operation of the internal combustion engine 1. By doing so, the dielectric breakdown voltage Vbd can be obtained more accurately.

１−６．フローチャート
図７は、実施の形態１に係る点火装置１００の制御装置５０で絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める処理を示すフローチャートである。図７に示す処理は、図１に示す制御装置５０の演算処理装置９０にて、各気筒の所定のクランク角（例えば上死点）ごとに開始される。 1-6. Flow chart FIG. 7 is a flowchart showing a process of obtaining the dielectric breakdown voltage Vbd by the control device 50 of the ignition device 100 according to the first embodiment. The process shown in FIG. 7 is started at each predetermined crank angle (for example, top dead center) of each cylinder by the arithmetic processing unit 90 of the control device 50 shown in FIG.

所定のクランク角となりステップＳ１０１で処理が開始されると、ステップＳ１０２において、内燃機関１の回転数Ｎｅと吸気量Ｑが、それぞれクランク角センサ８とエアフローセンサ２４から制御装置５０に取り込まれる。 When the predetermined crank angle is reached and the process is started in step S101, the rotation speed Ne and the intake air amount Q of the internal combustion engine 1 are taken into the control device 50 from the crank angle sensor 8 and the airflow sensor 24, respectively, in step S102.

ステップＳ１０３では、回転数Ｎｅと吸気量Ｑに基づき、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎと通電遮断タイミングＴｉが算出される。一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎは、運転条件（例えばエンジン回転数、吸気量）と通電期間Ｔｏｎの関係マップを参照して定められる。一次コイル４１の通電遮断タイミングＴｉは、制御装置５０で演算される基本制御量である点火タイミングと等しく定められる。 In step S103, the energization period Ton and the energization cutoff timing Ti of the primary coil 41 are calculated based on the rotation speed Ne and the intake air amount Q. The energization period Ton of the primary coil 41 is determined by referring to the relationship map between the operating conditions (for example, engine speed and intake air amount) and the energization period Ton. The energization cutoff timing Ti of the primary coil 41 is set to be equal to the ignition timing, which is the basic control amount calculated by the control device 50.

ステップＳ１０４では、絶縁破壊タイミング演算手段５１を用いて、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂを演算する。具体的には、一次コイル電圧センサ４５から読み込んだ一次電圧が急変するタイミングを絶縁破壊タイミングＴｂと定める。一次電圧でなく、他の低電圧信号などを用いて絶縁破壊タイミングＴｂを定めてもよい。 In step S104, the dielectric breakdown timing calculation means 51 is used to calculate the dielectric breakdown timing Tb in which the dielectric breakdown occurs in the plug gap 30. Specifically, the timing at which the primary voltage read from the primary coil voltage sensor 45 suddenly changes is defined as the dielectric breakdown timing Tb. The dielectric breakdown timing Tb may be determined by using another low voltage signal or the like instead of the primary voltage.

ステップＳ１０５では、一次コイル４１の通電を遮断した通電遮断タイミングＴｉから、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂまでの絶縁維持期間Ｔｂｄが、 Ｔｂｄ ＝ Ｔｂ − Ｔｉ により演算される。 In step S105, the insulation maintenance period Tbd from the energization cutoff timing Ti in which the energization of the primary coil 41 is cut off to the dielectric breakdown timing Tb in which the dielectric breakdown occurs in the plug gap 30 is calculated by Tbd = Tb − Ti.

ステップＳ１０６では、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎに基づき、一次コイル４１の通電遮断後、昇圧遅延期間Ｔ０経過後に昇圧し始める二次電圧の昇圧速度ｄＶを、図６の特性に基づいて算出する。なお、Ｔｏｎの変化に応じた昇圧速度ｄＶの変動が小さい場合は、ｄＶを固定値としてしてもよい。昇圧遅延期間Ｔ０は、点火プラグ、点火コイルの特性によって固有に定まる。 In step S106, based on the energization period Ton of the primary coil 41, the boost speed dV of the secondary voltage that starts boosting after the boost delay period T0 elapses after the energization of the primary coil 41 is cut off is calculated based on the characteristics of FIG. If the fluctuation of the boosting speed dV according to the change of Ton is small, dV may be set as a fixed value. The boost delay period T0 is uniquely determined by the characteristics of the spark plug and the ignition coil.

ステップＳ１０７で、Ｖｂｄ＝ｄＶ×（Ｔｂｄ−Ｔ０）から絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出する。その後、ステップＳ１０８で処理を終了する。 In step S107, the dielectric breakdown voltage Vbd is calculated from Vbd = dV × (Tbd−T0). After that, the process ends in step S108.

以上のように、実施の形態１によれば、高電圧となる点火プラグ１０の電極間の電圧を直接計測することなく絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出するため、点火装置１００を簡素なものとすることができる。加えて、絶縁破壊の発生タイミングと一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎとをパラメータとする関係式に基づき絶縁破壊電圧Ｖｂｄを演算するため、ノイズなどの外乱が重畳しても絶縁破壊電圧Ｖｂｄを精度良く算出することが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the ignition device 100 is simplified in order to calculate the dielectric breakdown voltage Vbd without directly measuring the voltage between the electrodes of the spark plug 10 which becomes a high voltage. Can be done. In addition, since the dielectric breakdown voltage Vbd is calculated based on the relational expression with the occurrence timing of dielectric breakdown and the energization period Ton of the primary coil 41 as parameters, the dielectric breakdown voltage Vbd can be accurately calculated even if disturbances such as noise are superimposed. It becomes possible to calculate.

２．実施の形態２
図８から図１２を用いて、実施の形態２に係る点火装置１００について説明する。図８は、点火装置１００の二次電圧の挙動が、１次コイルの通電期間Ｔｏｎに応じて変化する状況を示す図である。図９は、点火装置１００の二次電圧が一次コイル通電遮断からの経過時間に応じて変化する挙動と、絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を示す図である。図１０は、点火装置１００の昇圧初期期間Ｔ１を１次コイルの通電期間Ｔｏｎに応じて求める特性図である。図１１は、点火装置１００の昇圧後期速度ｄＶ２を１次コイルの通電期間Ｔｏｎに応じて求める特性図である。図１２は、実施の形態２に係る点火装置１００の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求めるソフトウェア処理を示すフローチャートである。 2. Embodiment 2
The ignition device 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 12. FIG. 8 is a diagram showing a situation in which the behavior of the secondary voltage of the ignition device 100 changes according to the energization period Ton of the primary coil. FIG. 9 is a diagram showing the behavior in which the secondary voltage of the ignition device 100 changes according to the elapsed time from the interruption of energization of the primary coil, and the calculation method of the dielectric breakdown voltage Vbd. FIG. 10 is a characteristic diagram for obtaining the step-up initial period T1 of the ignition device 100 according to the energization period Ton of the primary coil. FIG. 11 is a characteristic diagram for obtaining the boosted late speed dV2 of the ignition device 100 according to the energization period Ton of the primary coil. FIG. 12 is a flowchart showing a software process for obtaining the dielectric breakdown voltage Vbd of the ignition device 100 according to the second embodiment.

実施の形態２は、実施の形態１と同じハードウェア構成を有する。異なる点は、絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める処理が異なるので、制御装置５０の実行するソフトウェアが異なるのみである。具体的には、図８以降に示す、絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める計算方法が異なる。 The second embodiment has the same hardware configuration as the first embodiment. The difference is that the processing for obtaining the dielectric breakdown voltage Vbd is different, so that the software executed by the control device 50 is different. Specifically, the calculation method for obtaining the dielectric breakdown voltage Vbd shown in FIGS. 8 and 8 is different.

２−１．絶縁破壊までの二次電圧の挙動
図８に、出願人が内燃機関を用いて、条件を変えて計測した、１次コイルの通電遮断からプラグギャップに絶縁破壊が発生するまでの２次電圧の挙動を示す。図８の横軸は、１次コイルの通電遮断からの経過時間である。縦軸は二次電圧Ｖ２である。また図８には、１次コイルの通電期間Ｔｏｎが異なる条件で計測した結果を重ね描きしてある。 2-1. Behavior of secondary voltage until dielectric breakdown Fig. 8 shows the secondary voltage measured by the applicant using an internal combustion engine under different conditions from the interruption of energization of the primary coil to the occurrence of dielectric breakdown in the plug gap. Shows behavior. The horizontal axis of FIG. 8 is the elapsed time from the interruption of energization of the primary coil. The vertical axis is the secondary voltage V2. Further, in FIG. 8, the results of measurement under different conditions for the energization period Ton of the primary coil are superimposed.

二次電圧の昇圧期間は、昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期期間Ｔ２に分割される。傾きが昇圧後期速度ｄＶ２よりも大きい昇圧初期速度ｄＶ１は、通電期間Ｔｏｎが変化しても変化しない固定値である。しかしながら、昇圧初期速度ｄＶ１が維持される昇圧初期期間Ｔ１の値は通電期間Ｔｏｎの増大に伴って大きくなる傾向にあることが、図８の水平方向の矢印で示されている。昇圧初期期間Ｔ１経過後、昇圧速度は変化点Ｅで昇圧後期速度ｄＶ２へ変化する。昇圧後期速度ｄＶ２の傾きは通電期間Ｔｏｎの増大に伴って大きくなる傾向にあることが、図８の左斜め上方向の矢印で示されている。 The boosting period of the secondary voltage is divided into a boosting initial period T1 and a boosting late period T2. The boost initial speed dV1 whose slope is larger than the boost late speed dV2 is a fixed value that does not change even if the energization period Ton changes. However, it is shown by the horizontal arrow in FIG. 8 that the value of the step-up initial period T1 in which the step-up initial rate dV1 is maintained tends to increase as the energization period Ton increases. After the lapse of the boosting initial period T1, the boosting speed changes to the boosting late speed dV2 at the change point E. It is shown by the arrow in the diagonally upward left direction in FIG. 8 that the slope of the boosted late velocity dV2 tends to increase as the energization period Ton increases.

図８から出願人は、（１）絶縁破壊が発生するまでの二次電圧の昇圧挙動には変化点Ｅがあること、（２）変化点以前（昇圧初期期間Ｔ１）と変化点Ｅ以降（昇圧後期期間Ｔ２）ともに昇圧速度は線形となる傾向であり、昇圧初期速度ｄＶ１と昇圧後期速度ｄＶ２の２段階の組合せとなっていること、（３）昇圧初期速度ｄＶ１は一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎ（鉄心に蓄えられる磁気エネルギ）によらず一定速度となること、一方、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎが大きくなるにつれて昇圧初期期間Ｔ１が長くなる特性を有していること、（４）一転、昇圧後期期間Ｔ２の昇圧後期速度ｄＶ２は一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎが大きくなると昇圧速度が大きくなる特性を有していること、（５）一次コイル４１の通電遮断から二次電圧が昇圧し始めるまでの昇圧遅延期間Ｔ０は、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎによらず一定であること、を見出した。 From FIG. 8, the applicant states that (1) there is a change point E in the boosting behavior of the secondary voltage until the insulation breaks, and (2) before the change point (initial step-up period T1) and after the change point E ( The boosting speed tends to be linear in both the boosting late period T2), and it is a combination of two stages of the boosting initial speed dV1 and the boosting late speed dV2. (3) The boosting initial speed dV1 is the energizing period of the primary coil 41. It has a constant speed regardless of Ton (magnetic energy stored in the iron core), while it has the characteristic that the boost initial period T1 becomes longer as the energization period Ton of the primary coil 41 increases. The boosting late speed dV2 of the boosting late period T2 has a characteristic that the boosting speed increases as the energization period Ton of the primary coil 41 increases. (5) The secondary voltage is boosted by cutting off the energization of the primary coil 41. It has been found that the step-up delay period T0 until the start is constant regardless of the energization period Ton of the primary coil 41.

また図示しないが、昇圧遅延期間Ｔ０、昇圧初期速度ｄＶ１は、点火プラグ、点火コイルの特性によって固有に定まる傾向があることを確認した。 Although not shown, it was confirmed that the boost delay period T0 and the boost initial speed dV1 tend to be uniquely determined by the characteristics of the spark plug and the ignition coil.

２−２．絶縁破壊電圧
図９は、通電期間Ｔｏｎが一定の場合の昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期期間Ｔ２の挙動を示した図であり、絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を説明する図である。昇圧初期期間Ｔ１は、図１０に示す予め設定された一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎと昇圧初期期間Ｔ１の関係マップを参照して定められる。同様に昇圧後期速度ｄＶ２も、図１１に示す一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎと昇圧後期速度ｄＶ２の関係マップを参照して定められる。なおＴ１と昇圧後期速度ｄＶ２は、図１０と図１１に示す関係マップを近似式で表し、この近似式を用いて定めてもよい。また特定の通電期間Ｔｏｎでの昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期速度ｄＶ２をベース値とし、任意の通電期間Ｔｏｎに対する昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期速度ｄＶ２を、ベース値から補正することで定めてもよい。さらに点火プラグ、点火コイル装置の特性により、通電期間Ｔｏｎに対して昇圧初期期間Ｔ１あるいは昇圧後期速度ｄＶ２、またはその両方が大きく変化しない場合は、代表的な昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期速度ｄＶ２の一方またはその両方を固定値として定めるようにしてもよい。 2-2. The dielectric breakdown voltage FIG. 9 is a diagram showing the behavior of the boosting initial period T1 and the boosting late period T2 when the energization period Ton is constant, and is a diagram illustrating a method of calculating the dielectric breakdown voltage Vbd. The boosting initial period T1 is determined with reference to the relationship map between the energization period Ton of the primary coil 41 and the boosting initial period T1 set in advance shown in FIG. Similarly, the boosted late speed dV2 is also determined with reference to the relationship map between the energization period Ton of the primary coil 41 and the boosted late speed dV2 shown in FIG. Note that T1 and the boosting late velocity dV2 may be determined by expressing the relationship map shown in FIGS. 10 and 11 by an approximate expression and using this approximate expression. Further, the initial boosting period T1 and the late boosting speed dV2 in a specific energizing period Ton may be used as the base values, and the initial boosting period T1 and the late boosting speed dV2 for an arbitrary energizing period Ton may be corrected from the base values. .. Further, if the initial boosting period T1 and / or the boosting late speed dV2 do not change significantly with respect to the energizing period Ton due to the characteristics of the ignition plug and the ignition coil device, the typical boosting initial period T1 and the boosting late speed dV2 One or both may be set as a fixed value.

よって、スイッチ手段を遮断してから絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間Ｔｂｄから電極間に絶縁破壊が発生した時の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出することができる。具体的には、スイッチ手段４４を遮断した通電遮断タイミングＴｉは、制御装置が把握している。一次コイル電圧センサの出力から点火プラグの電極間に絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂが検出できる。一次コイルの通電遮断タイミングＴｉと絶縁破壊タイミングＴｂから、絶縁維持期間Ｔｂｄを算出できる。昇圧遅延期間Ｔ０と昇圧初期速度ｄＶ１は固定値であり、昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期速度ｄＶ２を通電期間Ｔｏｎに対する特性を図１０、図１１によって定めることによって、絶縁破壊電圧Ｖｂｄは、式 Ｖｂｄ＝ｄＶ１×Ｔ１＋ｄＶ２×（Ｔｂｄ−Ｔ０−Ｔ１） から求めることができる。 Therefore, it is possible to calculate the dielectric breakdown voltage Vbd when the dielectric breakdown occurs between the electrodes from the insulation maintenance period Tbd from when the switch means is shut off until the dielectric breakdown occurs. Specifically, the control device knows the energization cutoff timing Ti that shuts off the switch means 44. From the output of the primary coil voltage sensor, the dielectric breakdown timing Tb at which dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug can be detected. The insulation maintenance period Tbd can be calculated from the energization cutoff timing Ti of the primary coil and the dielectric breakdown timing Tb. The step-up delay period T0 and the step-up initial speed dV1 are fixed values, and by defining the characteristics of the step-up initial period T1 and the step-up late speed dV2 with respect to the energization period Ton with reference to FIGS. It can be obtained from dV1 × T1 + dV2 × (Tbd-T0-T1).

２−３．フローチャート
図１２は、実施の形態２における絶縁破壊電圧の演算処理を示すフローチャートである。図１２に示す処理は、図２に示す制御装置５０において、所定のクランク角（例えば上死点）で開始される。図１２のフローチャートで、実施の形態１に係る図７のフローチャートと内容が異なるのは、ステップＳ２０６、ステップＳ２０７である。 2-3. Flowchart FIG. 12 is a flowchart showing a calculation process of the dielectric breakdown voltage according to the second embodiment. The process shown in FIG. 12 is started at a predetermined crank angle (for example, top dead center) in the control device 50 shown in FIG. The flowchart of FIG. 12 is different from the flowchart of FIG. 7 according to the first embodiment in steps S206 and S207.

所定のクランク角となりステップＳ２０１で処理が開始されると、ステップＳ２０２において、内燃機関１の回転数Ｎｅと吸気量Ｑが、それぞれクランク角センサ８とエアフローセンサ２４から制御装置５０に取り込まれる。 When the predetermined crank angle is reached and the process is started in step S201, in step S202, the rotation speed Ne and the intake amount Q of the internal combustion engine 1 are taken into the control device 50 from the crank angle sensor 8 and the airflow sensor 24, respectively.

ステップＳ２０３では、回転数Ｎｅと吸気量Ｑに基づき、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎと通電遮断タイミングＴｉが算出される。一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎは、運転条件（例えばエンジン回転数、吸気量）と通電期間Ｔｏｎの関係マップを参照して定められる。一次コイル４１の通電遮断タイミングＴｉは、制御装置５０で演算される基本制御量である点火タイミングと等しく定められる。 In step S203, the energization period Ton and the energization cutoff timing Ti of the primary coil 41 are calculated based on the rotation speed Ne and the intake air amount Q. The energization period Ton of the primary coil 41 is determined by referring to the relationship map between the operating conditions (for example, engine speed and intake air amount) and the energization period Ton. The energization cutoff timing Ti of the primary coil 41 is set to be equal to the ignition timing, which is the basic control amount calculated by the control device 50.

ステップＳ２０４では、絶縁破壊タイミング演算手段５１を用いて、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂを演算する。具体的には、一次コイル電圧センサ４５から読み込んだ一次電圧が急変するタイミングを絶縁破壊タイミングＴｂと定める。一次電圧でなく、他の低電圧信号などを用いて絶縁破壊タイミングＴｂを定めてもよい。 In step S204, the dielectric breakdown timing calculation means 51 is used to calculate the dielectric breakdown timing Tb in which the dielectric breakdown occurs in the plug gap 30. Specifically, the timing at which the primary voltage read from the primary coil voltage sensor 45 suddenly changes is defined as the dielectric breakdown timing Tb. The dielectric breakdown timing Tb may be determined by using another low voltage signal or the like instead of the primary voltage.

ステップＳ２０５では、一次コイル４１の通電を遮断した通電遮断タイミングＴｉから、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂまでの絶縁維持期間Ｔｂｄが、 Ｔｂｄ ＝ Ｔｂ − Ｔｉ により演算される。 In step S205, the insulation maintenance period Tbd from the energization cutoff timing Ti in which the energization of the primary coil 41 is cut off to the dielectric breakdown timing Tb in which the dielectric breakdown occurs in the plug gap 30 is calculated by Tbd = Tb − Ti.

ステップＳ２０６では、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎに基づき、一次コイル４１の通電遮断後、昇圧遅延期間Ｔ０経過後に昇圧し始める二次電圧の昇圧初期期間Ｔ１と、昇圧後期速度ｄＶ２を一次コイルの通電期間Ｔｏｎに基づいて図１０、図１１の特性図から取得する。なお、一次コイルの通電期間Ｔｏｎ変化に応じた、Ｔ１、ｄＶ２の一方または双方の変動が小さい場合は、Ｔ１、ｄＶの一方または双方を固定値としてしてもよい。昇圧遅延期間Ｔ０、昇圧初期速度ｄＶ１は、点火プラグ、点火コイルの特性によって固有に定まる。 In step S206, based on the energization period Ton of the primary coil 41, after the energization of the primary coil 41 is cut off, the secondary voltage boosting initial period T1 that starts boosting after the boost delay period T0 elapses, and the boosting late speed dV2 are energized by the primary coil. Obtained from the characteristic diagrams of FIGS. 10 and 11 based on the period Ton. If the fluctuation of one or both of T1 and dV2 is small according to the change in the energization period Ton of the primary coil, one or both of T1 and dV may be set as a fixed value. The boost delay period T0 and the boost initial speed dV1 are uniquely determined by the characteristics of the spark plug and the ignition coil.

ステップＳ２０７で、Ｖｂｄ＝ｄＶ１×Ｔ１＋ｄＶ２×（Ｔｂｄ−Ｔ０−Ｔ１）から絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出する。その後、ステップＳ２０８で処理を終了する。 In step S207, the breakdown voltage Vbd is calculated from Vbd = dV1 × T1 + dV2 × (Tbd−T0-T1). After that, the process ends in step S208.

以上のように、実施の形態２によれば、高電圧となる点火プラグ１０の電極間の電圧を直接計測することなく絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出するため、点火装置１００を簡素なものとすることができる。加えて、絶縁破壊の発生タイミングを一次電圧検出センサによって検出し、昇圧初期期間Ｔ１と、昇圧後期速度ｄＶ２を一次コイルの通電期間Ｔｏｎに基づいて求め、それらをパラメータとする関係式に基づき絶縁破壊電圧Ｖｂｄを演算するため、ノイズなどの外乱が重畳しても絶縁破壊電圧Ｖｂｄをより精度良く算出することが可能となる。 As described above, according to the second embodiment, the ignition device 100 is simplified in order to calculate the dielectric breakdown voltage Vbd without directly measuring the voltage between the electrodes of the spark plug 10 which becomes a high voltage. Can be done. In addition, the occurrence timing of dielectric breakdown is detected by the primary voltage detection sensor, the initial step-up period T1 and the late step-up speed dV2 are obtained based on the energization period Ton of the primary coil, and the dielectric breakdown is based on the relational expression using them as parameters. Since the voltage Vbd is calculated, the dielectric breakdown voltage Vbd can be calculated more accurately even if disturbances such as noise are superimposed.

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.

１ 内燃機関、１０ 点火プラグ、１１ 点火コイル装置、３０ プラグギャップ、４１ 一次コイル、４２ 二次コイル、４４ スイッチ手段、４５ 一次コイル電圧センサ、５０ 制御装置、１００ 点火装置 1 internal combustion engine, 10 spark plugs, 11 spark plugs, 30 plug gaps, 41 primary coils, 42 secondary coils, 44 switch means, 45 primary coil voltage sensors, 50 control devices, 100 ignition devices

Claims (6)

複数の電極を有する点火プラグ、
一次コイルと、前記一次コイルと磁気結合され二次電圧を前記点火プラグに供給する二次コイルと、を有する点火コイル、
前記一次コイルへの通電、遮断を切り換えるスイッチ手段、
前記一次コイルの電圧を検出する一次コイル電圧センサ、
および、前記スイッチ手段を通電し、通電した後遮断して、前記一次コイルに生じる磁束の変化により前記二次コイルに前記二次電圧を発生させ、前記一次コイル電圧センサの出力から前記点火プラグの前記電極間に絶縁破壊が発生したタイミングを検出し、前記スイッチ手段を遮断してから前記絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間に基づいて前記電極の間に前記絶縁破壊が発生した時の絶縁破壊電圧を算出する制御装置、を備えた点火装置において、
前記制御装置は、前記スイッチ手段の遮断から二次コイルに電圧が発生し始めるまでの昇圧遅延期間と、昇圧遅延期間の後に二次コイルの電圧が昇圧する昇圧速度と、に基づいて前記絶縁維持期間から前記絶縁破壊電圧を算出することを特徴とする点火装置。 Spark plug with multiple electrodes,
An ignition coil having a primary coil and a secondary coil that is magnetically coupled to the primary coil and supplies a secondary voltage to the spark plug.
A switch means for switching between energization and interruption of the primary coil,
A primary coil voltage sensor that detects the voltage of the primary coil,
Then, the switch means is energized, energized and then cut off, and the secondary voltage is generated in the secondary coil by the change of the magnetic flux generated in the primary coil, and the output of the primary coil voltage sensor is used to generate the ignition plug of the ignition plug. Insulation when the dielectric breakdown occurs between the electrodes based on the insulation maintenance period from when the switch means is shut off until the dielectric breakdown occurs by detecting the timing when the dielectric breakdown occurs between the electrodes. In an igniter equipped with a control device that calculates the breakdown voltage ,
The control device maintains the insulation based on the boost delay period from the interruption of the switch means to the start of voltage generation in the secondary coil, and the boost speed at which the voltage of the secondary coil is boosted after the boost delay period. An ignition device characterized by calculating the dielectric breakdown voltage from a period. 前記制御装置は、前記昇圧速度を前記スイッチ手段の通電期間に応じて変更する請求項１に記載の点火装置。 The ignition device according to claim 1 , wherein the control device changes the boosting speed according to the energization period of the switch means. 前記制御装置は、前記二次コイルの前記昇圧速度を、昇圧初期期間に適用する昇圧初期速度とその後の昇圧後期期間に適用する昇圧後期速度に分けて設定し、前記昇圧遅延期間と前記昇圧初期期間と、前記昇圧後期速度と、に基づいて前記絶縁維持期間から前記絶縁破壊電圧を算出する請求項１または２に記載の点火装置。 The control device sets the boosting speed of the secondary coil separately for the boosting initial speed applied to the boosting initial period and the boosting late speed applied to the subsequent boosting late period, and the boosting delay period and the boosting initial stage. The ignition device according to claim 1 or 2 , wherein the dielectric breakdown voltage is calculated from the insulation maintenance period based on the period and the step-up late speed. 前記制御装置は、前記昇圧初期期間を、前記スイッチ手段の通電期間に応じて変更する請求項３に記載の点火装置。 The ignition device according to claim 3 , wherein the control device changes the boost initial period according to the energization period of the switch means. 前記制御装置は、前記昇圧後期速度を、前記スイッチ手段の通電期間に応じて変更する請求項３または４に記載の点火装置。 The ignition device according to claim 3 or 4 , wherein the control device changes the boosted late speed according to an energization period of the switch means. 前記制御装置は、前記昇圧遅延期間と前記昇圧初期速度とを前記点火コイルの特性によって定めた固定値とする請求項３から５のいずれか一項に記載の点火装置。 The ignition device according to any one of claims 3 to 5 , wherein the control device has a boost delay period and a boost initial speed as fixed values determined by the characteristics of the ignition coil.

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