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技術 点火装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 森田尚治竹田俊一
出願日 2014年4月10日 (6年8ヶ月経過) 出願番号 2014-080621
公開日 2015年11月12日 (5年1ヶ月経過) 公開番号 2015-200249
状態 特許登録済
技術分野 変成器又はリアクトル一般 内燃機関の点火装置
主要キーワード 略三角波形 コイル筐体 コントローラ筐体 理解補助 放電環 投入回路 点火用スイッチ 昇圧用スイッチ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年11月12日)のものです。
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図面 (9)

課題

エネルギー投入回路9を備える内燃機関用点火装置1において、1次側配線で発生する電磁ノイズ2次側配線に重畳することで生じる制御不良を抑制する。

解決手段

点火装置1によれば、点火コイル3、主点回路8、フィードバック回路10および投入エネルギー制御手段16は、1つのアセンブリ31としてエンジン気筒数同数設けられている。これにより、1次電流を点火コイル3の1次コイル通電するための1次側配線、および、2次電流をエネルギー投入回路9にフィードバックするための2次側配線をアセンブリ31に内蔵させることができる。このため、1次側配線による電磁ノイズの放射および2次側配線への電磁ノイズの重畳を抑制することができる。この結果、エネルギー投入回路9を備える点火装置1において、1次側配線で発生する電磁ノイズが2次側配線に重畳することで生じる制御不良を抑制することができる。

概要

背景

点火プラグの負担を軽減し、無駄な電力消費を抑えて、火花放電を継続させる技術として、次のエネルギー投入回路考案した(詳細は特願2013−082958参照。この技術は非公知である。)。エネルギー投入回路は、いわゆるフルトラ型の点火回路によって開始した火花放電(以下、主点火と呼ぶ。)が消える前に1次コイルマイナス側から電気エネルギー投入し、主点火と同一方向の2次電流を継続して流すことで、主点火として生じた火花放電を任意の期間に亘って継続させるものである。
なお、以下では、エネルギー投入回路により継続させる火花放電、つまり、主点火に続く火花放電を継続火花放電と呼ぶ。また、継続火花放電が続く期間を放電継続期間と呼ぶ。

エネルギー投入回路は、放電継続期間中の1次電流を制御することで、2次電流を調節して火花放電の維持を行う。また、継続火花放電中の2次電流を調節することで、点火プラグの負担を軽減し、且つ無駄な電力消費を抑えて、火花放電を継続することができる。
さらに、装置個体差経年劣化および放電環境の多様性等に影響されず火花放電を安定して継続させるため、2次電流を検出してエネルギー投入回路にフィードバックするフィードバック回路を追加した構成を考案した(特願2013−246091参照。この技術は非公知である。)。

次に、本発明の理解補助の目的で、本発明を適用していないエネルギー投入回路の代表例を図8に基づき説明する。
図8に示す点火装置100は、フルトラに基づく主点火を点火プラグ101に生じさせる主点火回路102と、主点火に継続させて継続火花放電を生じさせるエネルギー投入回路103とを備える。

主点火回路102は、スイッチング素子104のオンによって車載バッテリ105から1次コイル106にプラスの1次電流を通電させて磁気エネルギーを蓄えさせ、その後、スイッチング素子104のオフにより、電磁誘導によって磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して2次コイル107に高電圧を発生させ、主点火を生じさせる。また、エネルギー投入回路103は、昇圧回路108において車載バッテリ105の電圧を昇圧してコンデンサ109に蓄えるとともに、スイッチング素子110のオンオフにより、コンデンサ109に蓄えた電気エネルギーを1次コイル106のマイナス側に投入する。

また、図8に示す点火装置100は、2次電流を検出してエネルギー投入回路103にフィードバックするフィードバック回路111を備え、フィードバック回路111は、検出した2次電流をエネルギー投入回路103のドライバ回路にフィードバックする。

(問題点)
ところで、エネルギー投入回路を備える点火装置の部品構成として、次のような態様を提案した。すなわち、この態様では、点火コイルを内蔵するコイル筐体気筒数同数設けるとともに、気筒数と同数の主点火回路やエネルギー投入回路等を内蔵する1つのコントローラ筐体を設ける。

しかし、このような部品態様では、主点火回路やエネルギー投入回路において1次コイルに通電するための配線1次側配線)や、フィードバック回路において2次電流をエネルギー投入回路にフィードバックするための配線(2次側配線)が筐体外に配置される。このため、1次側配線から放射された電磁ノイズが2次側配線に重畳して2次電流に基づくエネルギー投入回路の制御に悪影響を与え、制御不良が発生する可能性がある。

参考技術
なお、特許文献1には、エネルギー投入回路を備えず、いわゆる多重放電を行う点火装置において、1次電流や2次電流を検出して多重放電の制御に利用する技術が開示されている。しかし、特許文献1の技術でも、点火コイルと各種回路とは別体で構成されているのが通常であり、点火コイルと各種回路との間は筐体外の配線により接続されているものと考えられる。

概要

エネルギー投入回路9を備える内燃機関用の点火装置1において、1次側配線で発生する電磁ノイズが2次側配線に重畳することで生じる制御不良を抑制する。点火装置1によれば、点火コイル3、主点火回路8、フィードバック回路10および投入エネルギー制御手段16は、1つのアセンブリ31としてエンジンの気筒数と同数設けられている。これにより、1次電流を点火コイル3の1次コイルに通電するための1次側配線、および、2次電流をエネルギー投入回路9にフィードバックするための2次側配線をアセンブリ31に内蔵させることができる。このため、1次側配線による電磁ノイズの放射および2次側配線への電磁ノイズの重畳を抑制することができる。この結果、エネルギー投入回路9を備える点火装置1において、1次側配線で発生する電磁ノイズが2次側配線に重畳することで生じる制御不良を抑制することができる。

目的

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギー投入回路を備える内燃機関用の点火装置において、1次側配線で発生する電磁ノイズが2次側配線に重畳することで生じる制御不良を抑制することにある

効果

実績

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牽制数
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請求項1

内燃機関用点火装置(1)において、点火コイル(3)の1次コイル(5)の通電制御を行って点火プラグ(2)に火花放電を生じさせる主点回路(8)と、この主点火回路(8)の動作によって開始した火花放電中に、前記1次コイル(5)の通電制御を行って、前記点火コイル(3)の2次コイル(6)に同一方向の2次電流を継続して流し、前記主点火回路(8)の動作によって開始した火花放電を継続させるエネルギー投入回路(9)と、前記2次電流を検出して前記エネルギー投入回路(9)にフィードバックするフィードバック回路(10)とを備え、前記エネルギー投入回路(9)は、車載バッテリ(12)の電圧を昇圧して電気エネルギーとして蓄える昇圧回路(15)と、この昇圧回路(15)に蓄えた電気エネルギーを前記1次コイル(5)のマイナス側に投入するのを制御する投入エネルギー制御手段(16)とを有し、前記点火コイル(3)、前記主点火回路(8)、前記フィードバック回路(10)および前記投入エネルギー制御手段(16)は、1つのアセンブリ(31)として前記内燃機関気筒数同数設けられ、それぞれの気筒に組み付けられていることを特徴とする点火装置(1)。

請求項2

請求項1に記載の点火装置(1)において、前記昇圧回路(15)の総数は気筒数よりも少なく、前記昇圧回路(15)の中には、自気筒の前記1次コイル(5)以外に他気筒の前記1次コイル(5)にも電気エネルギーを投入するものが存在することを特徴とする点火装置(1)。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の点火装置(1)において、前記アセンブリ(31)は、前記主点火回路(8)および前記エネルギー投入回路(9)を過電流過電圧から保護する保護回路(32)を有し、この保護回路(32)は、1つの前記アセンブリ(31)において前記主点火回路(8)および前記エネルギー投入回路(9)により共用されることを特徴とする点火装置(1)。

請求項4

請求項1ないし請求項3の内のいずれか1つに記載の点火装置(1)において、前記昇圧回路(15)は、前記点火装置(1)以外の装置(34)を駆動する電気エネルギーを蓄えるものであることを特徴とする点火装置(1)。

請求項5

内燃機関用の点火装置(1)において、所定のバッテリ(12)から給電され、点火コイル(3)の1次コイル(5)の通電制御を行って点火プラグ(2)に火花放電を生じさせる主点火回路(8)と、前記バッテリ(12)よりも高い電圧を有する高圧バッテリ(38)から給電され、前記主点火回路(8)の動作によって開始した火花放電中に、前記1次コイル(5)の通電制御を行って、前記点火コイル(3)の2次コイル(6)に同一方向の2次電流を継続して流し、前記主点火回路(8)の動作によって開始した火花放電を継続させるエネルギー投入回路(9)と、前記2次電流を検出して前記エネルギー投入回路(9)にフィードバックするフィードバック回路(10)とを備え、前記エネルギー投入回路(9)は、前記高圧バッテリ(38)の電気エネルギーを前記1次コイル(5)のマイナス側に投入するのを制御する投入エネルギー制御手段(16)を有し、前記点火コイル(3)、前記主点火回路(8)、前記フィードバック回路(10)および前記投入エネルギー制御手段(16)は、1つのアセンブリ(31)として前記内燃機関の気筒数と同数設けられ、それぞれの気筒に組み付けられていることを特徴とする点火装置(1)。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関エンジン)に用いられる点火装置に関する。

背景技術

0002

点火プラグの負担を軽減し、無駄な電力消費を抑えて、火花放電を継続させる技術として、次のエネルギー投入回路考案した(詳細は特願2013−082958参照。この技術は非公知である。)。エネルギー投入回路は、いわゆるフルトラ型の点火回路によって開始した火花放電(以下、主点火と呼ぶ。)が消える前に1次コイルマイナス側から電気エネルギー投入し、主点火と同一方向の2次電流を継続して流すことで、主点火として生じた火花放電を任意の期間に亘って継続させるものである。
なお、以下では、エネルギー投入回路により継続させる火花放電、つまり、主点火に続く火花放電を継続火花放電と呼ぶ。また、継続火花放電が続く期間を放電継続期間と呼ぶ。

0003

エネルギー投入回路は、放電継続期間中の1次電流を制御することで、2次電流を調節して火花放電の維持を行う。また、継続火花放電中の2次電流を調節することで、点火プラグの負担を軽減し、且つ無駄な電力消費を抑えて、火花放電を継続することができる。
さらに、装置個体差経年劣化および放電環境の多様性等に影響されず火花放電を安定して継続させるため、2次電流を検出してエネルギー投入回路にフィードバックするフィードバック回路を追加した構成を考案した(特願2013−246091参照。この技術は非公知である。)。

0004

次に、本発明の理解補助の目的で、本発明を適用していないエネルギー投入回路の代表例を図8に基づき説明する。
図8に示す点火装置100は、フルトラに基づく主点火を点火プラグ101に生じさせる主点火回路102と、主点火に継続させて継続火花放電を生じさせるエネルギー投入回路103とを備える。

0005

主点火回路102は、スイッチング素子104のオンによって車載バッテリ105から1次コイル106にプラスの1次電流を通電させて磁気エネルギーを蓄えさせ、その後、スイッチング素子104のオフにより、電磁誘導によって磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して2次コイル107に高電圧を発生させ、主点火を生じさせる。また、エネルギー投入回路103は、昇圧回路108において車載バッテリ105の電圧を昇圧してコンデンサ109に蓄えるとともに、スイッチング素子110のオンオフにより、コンデンサ109に蓄えた電気エネルギーを1次コイル106のマイナス側に投入する。

0006

また、図8に示す点火装置100は、2次電流を検出してエネルギー投入回路103にフィードバックするフィードバック回路111を備え、フィードバック回路111は、検出した2次電流をエネルギー投入回路103のドライバ回路にフィードバックする。

0007

(問題点)
ところで、エネルギー投入回路を備える点火装置の部品構成として、次のような態様を提案した。すなわち、この態様では、点火コイルを内蔵するコイル筐体気筒数同数設けるとともに、気筒数と同数の主点火回路やエネルギー投入回路等を内蔵する1つのコントローラ筐体を設ける。

0008

しかし、このような部品態様では、主点火回路やエネルギー投入回路において1次コイルに通電するための配線1次側配線)や、フィードバック回路において2次電流をエネルギー投入回路にフィードバックするための配線(2次側配線)が筐体外に配置される。このため、1次側配線から放射された電磁ノイズが2次側配線に重畳して2次電流に基づくエネルギー投入回路の制御に悪影響を与え、制御不良が発生する可能性がある。

0009

参考技術
なお、特許文献1には、エネルギー投入回路を備えず、いわゆる多重放電を行う点火装置において、1次電流や2次電流を検出して多重放電の制御に利用する技術が開示されている。しかし、特許文献1の技術でも、点火コイルと各種回路とは別体で構成されているのが通常であり、点火コイルと各種回路との間は筐体外の配線により接続されているものと考えられる。

先行技術

0010

特開2009−228507号公報

発明が解決しようとする課題

0011

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギー投入回路を備える内燃機関用の点火装置において、1次側配線で発生する電磁ノイズが2次側配線に重畳することで生じる制御不良を抑制することにある。

課題を解決するための手段

0012

本願の第1発明の内燃機関用の点火装置は、次の主点火回路、エネルギー投入回路およびフィードバック回路を備える。
主点火回路は、点火コイルの1次コイルの通電制御を行って点火プラグに火花放電を生じさせる。また、エネルギー投入回路は、主点火回路の動作によって開始した火花放電中に、1次コイルの通電制御を行って、点火コイルの2次コイルに同一方向の2次電流を継続して流し、主点火回路の動作によって開始した火花放電を継続させる。さらに、フィードバック回路は、2次電流を検出してエネルギー投入回路にフィードバックする。

0013

また、エネルギー投入回路は、車載バッテリの電圧を昇圧して電気エネルギーとして蓄える昇圧回路と、昇圧回路に蓄えた電気エネルギーを1次コイルのマイナス側に投入するのを制御する投入エネルギー制御手段とを有する。
そして、点火コイル、主点火回路、フィードバック回路および投入エネルギー制御手段は、1つのアセンブリとして内燃機関の気筒数と同数設けられ、それぞれの気筒に組み付けられている。

0014

これにより、1次電流を1次コイルに通電するための配線(1次側配線)、および、2次電流をエネルギー投入回路にフィードバックするための配線(2次側配線)をコイル筐体に内蔵させることができるとともに短くすることができる。このため、1次側配線による電磁ノイズの放射および2次側配線への電磁ノイズの重畳を抑制することができる。この結果、エネルギー投入回路を備える内燃機関用の点火装置において、1次側配線で発生する電磁ノイズが2次側配線に重畳することで生じる制御不良を抑制することができる。

0015

本願の第1発明に従属する第2発明によれば、昇圧回路の総数は気筒数よりも少なく、昇圧回路の中には、自気筒の1次コイル以外に他気筒の1次コイルにも電気エネルギーを投入するものが存在する。
これにより、昇圧回路の総数を減らしてコストを低減することができる。

0016

本願の第1、第2発明に従属する第3発明によれば、アセンブリは、主点火回路およびエネルギー投入回路を過電流過電圧から保護する保護回路を有し、保護回路は、1つのアセンブリにおいて主点火回路およびエネルギー投入回路により共用される。
これにより、保護回路に関わるコストを低減することができる。

0017

本願の第1〜第3発明に従属する第4発明によれば、昇圧回路は、点火装置以外の装置を駆動する電気エネルギーを蓄えるものである。
本願の第5発明によれば、エネルギー投入回路は、主点火回路に給電するバッテリよりも高い電圧を有する高圧バッテリから給電され、投入エネルギー制御手段は、高圧バッテリの電気エネルギーを1次コイルのマイナス側に投入するのを制御する。
これにより、昇圧回路に関わるコストを低減することができる。

図面の簡単な説明

0018

点火装置の構成図である(実施例1)。
点火装置の動作を示すタイムチャートである(実施例1)。
点火装置のアセンブリの配置態様を示す構成図である(実施例1)。
点火装置のアセンブリの配置態様を示す構成図である(実施例2)。
点火装置のアセンブリの配置態様を示す構成図である(実施例3)。
点火装置のアセンブリの配置態様を示す構成図である(実施例4)。
点火装置のアセンブリの配置態様を示す構成図である(実施例5)。
点火装置の構成図である(参考例)。

0019

以下において、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。

0020

〔実施例1の構成〕
図1を参照して実施例1の点火装置1を説明する。
点火装置1は、車両走行用火花点火エンジンに搭載されるものであり、所定の点火時期燃焼室内の混合気点火するものである。なお、エンジンの一例は、ガソリン燃料とする希薄燃焼リーンバーン)が可能な直噴式エンジンであり、気筒内にタンブル流スワール流等の混合気の旋回流を生じさせる旋回流コントロール手段を備える。そして、リーンバーンのように気筒内のガス流速が高く火花放電の吹き消え発生の可能性がある運転状態において、点火装置1は、主点火に続けて継続火花放電を行うように制御される。

0021

また、点火装置1は、各気筒の点火プラグ2ごとに対応した点火コイル3を用いるDI(ダイレクトイグニッション)タイプである。
さらに、点火装置1は、エンジン制御中枢を成す電子制御ユニット(以下、ECU4と呼ぶ。)から与えられる点火信号IGtや放電継続信号IGw等の信号に基づいて点火コイル3の1次コイル5を通電制御するものであり、1次コイル5を通電制御することで点火コイル3の2次コイル6に生じる電気エネルギーを操作して、点火プラグ2の火花放電を制御する。

0022

ここで、ECU4は、車両に搭載されてエンジンの運転状態や制御状態を示すパラメータ暖機状態エンジン回転速度、エンジン負荷、希薄燃焼の有無、旋回流の程度等)を検出する各種センサから信号が入力される。また、ECU4は、入力された信号を処理する入力回路、入力された信号に基づき、エンジン制御に関する制御処理演算処理を行うCPU、エンジン制御に必要なデータやプログラム等を記憶して保持する各種のメモリ、CPUの処理結果に基づき、エンジン制御に必要な信号を出力する出力回路等を備えて構成される。そして、ECU4は、各種センサから取得したエンジンパラメータに応じた点火信号IGtおよび放電継続信号IGwを生成して出力する。

0023

実施例1の点火装置1は、フルトラに基づき主点火を発生させる主点火回路8と、主点火として生じた火花放電を電気エネルギーの追加投入により継続火花放電として継続させるエネルギー投入回路9と、2次電流を検出してエネルギー投入回路9にフィードバックするフィードバック回路10とを備えて構成される。

0024

点火プラグ2は、周知構造を有するものであり、2次コイル6の一端に接続される中心電極と、エンジンのシリンダヘッド等を介してアース接地される接地電極とを備え、2次コイル6に生じる電気エネルギーにより中心電極と接地電極との間で火花放電を生じさせる。
点火コイル3は、1次コイル5と2次コイル6とを有し、1次コイル5を流れる電流(1次電流)の増減に応じて電磁誘導により2次コイル6に電流(2次電流)を発生させる周知構造である。

0025

1次コイル5の一端は車載バッテリ12のプラス電極に接続され、1次コイル5の他端は主点火回路8の点火用スイッチング手段13を介してアース接地される。さらに、1次コイル5の他端には、点火用スイッチング手段13を介してアース接地されるライン並列に、エネルギー投入回路9が接続されている。

0026

2次コイル6の一端は上述したように点火プラグ2の中心電極に接続され、2次コイル6の他端はフィードバック回路10に接続されている。なお、2次コイル6の他端は、2次電流の方向を一方向に限定する第1ダイオード14を介してフィードバック回路10に接続されている。

0027

主点火回路8は、点火用スイッチング手段13のオンオフにより、1次コイル5にエネルギーを蓄えさせるとともに、1次コイル5に蓄えたエネルギーを利用して2次コイル6に高電圧を発生させ、点火プラグ2に主点火を生じさせる。

0028

より具体的に、主点火回路8は、1次コイル5の通電状態断続する点火用スイッチング手段13および点火用ドライバ回路13aを備える。ここで、点火用ドライバ回路13aは、点火用スイッチング手段13に制御信号を与えて点火用スイッチング手段13をオンオフさせるものであり、ECU4から点火信号IGtが与えられる期間において点火用スイッチング手段13をオンするように設けられている。

0029

そして、主点火回路8は、ECU4から点火信号IGtが与えられる期間に点火用スイッチング手段13をオンすることで、1次コイル5に車載バッテリ12の電圧を印加してプラスの1次電流を通電し、1次コイル5に磁気エネルギーを蓄えさせる。その後、主点火回路8は、点火用スイッチング手段13のオフにより、電磁誘導によって磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して2次コイル6に高電圧を発生させ、主点火を生じさせる。

0030

なお、点火用スイッチング手段13は、パワートランジスタMOS型トランジスタサイリスタ等である。また、点火信号IGtは、主点火回路8において1次コイル5に磁気エネルギーを蓄えさせる期間および点火開始時期指令する信号である。

0031

エネルギー投入回路9は、以下の昇圧回路15と、投入エネルギー制御手段16とを備えて構成される。
まず、昇圧回路15は、ECU4から点火信号IGtが与えられる期間において車載バッテリ12の電圧を昇圧してコンデンサ18に蓄えさせる。
次に、投入エネルギー制御手段16は、コンデンサ18に蓄えた電気エネルギーを1次コイル5のマイナス側(接地側)に投入する。

0032

昇圧回路15は、コンデンサ18以外に、チョークコイル19、昇圧用スイッチング手段20、昇圧用ドライバ回路21および第2ダイオード22を備えて構成される。なお、昇圧用スイッチング手段20は、例えば、MOS型トランジスタである。
ここで、チョークコイル19は一端が車載バッテリ12のプラス電極に接続され、昇圧用スイッチング手段20によりチョークコイル19の通電状態が断続される。また、昇圧用ドライバ回路21は、昇圧用スイッチング手段20に制御信号を与えて昇圧用スイッチング手段20をオンオフさせるものであり、昇圧用スイッチング手段20のオンオフ動作により、チョークコイル19で蓄えた磁気エネルギーはコンデンサ18で電気エネルギーとして充電される。

0033

なお、昇圧用ドライバ回路21は、ECU4から点火信号IGtが与えられる期間において昇圧用スイッチング手段20を所定周期で繰り返してオンオフするように設けられている。
また、第2ダイオード22は、コンデンサ18に蓄えた電気エネルギーがチョークコイル19側へ逆流するのを防ぐものである。

0034

投入エネルギー制御手段16は、次の投入用スイッチング手段24、投入用ドライバ回路25および第3ダイオード26を備えて構成される。なお、投入用スイッチング手段24は、例えば、MOS型トランジスタである。
ここで、投入用スイッチング手段24は、コンデンサ18に蓄えた電気エネルギーを1次コイル5にマイナス側から投入するのをオンオフし、投入用ドライバ回路25は、投入用スイッチング手段24に制御信号を与えてオンオフさせる。

0035

そして、投入用ドライバ回路25は、投入用スイッチング手段24をオンオフさせてコンデンサ18から1次コイル5に投入する電気エネルギーを制御することで、放電継続信号IGwが与えられる期間において2次電流を所定値に維持させる。ここで、放電継続信号IGwは、継続火花放電を継続する期間を指令する信号であり、より具体的には、投入用スイッチング手段24にオンオフを繰り返させて昇圧回路15から1次コイル5に電気エネルギーを投入する期間を指令する信号である。
なお、第3ダイオード26は、1次コイル5からコンデンサ18への電流の逆流を阻止するものである。

0036

フィードバック回路10は、2次電流を検出してエネルギー投入回路9の投入エネルギー制御手段16にフィードバックする。
ここで、フィードバック回路10には、2次電流を検出する2次電流検出抵抗28、および、フィードバック信号を合成して出力する電流検出回路29が設けられている。そして、2次電流の検出値は、2次電流検出抵抗28により電圧に変換されて電流検出回路29に出力される。また、電流検出回路29では、例えば、2次電流に対する上限下限の閾値が設定されており、検出値と上限、下限の閾値との比較に応じたフィードバック信号が合成されて投入用ドライバ回路25に出力される。

0037

次に、図2を参照して点火装置1の正常時の動作を説明する。
なお、図2において、「IGt」は点火信号IGtの入力状態ハイ/ローで表すものであり、「IGw」は放電継続信号IGwの入力状態をハイ/ローで表すものである。また、「I1」、「V1」はそれぞれ1次電流(1次コイル5に流れる電流値)、1次電圧(1次コイル5に印加される電圧値)を表し、「I2」、「V2」はそれぞれ2次電流(2次コイル6に流れる電流値)、2次電圧(2次コイル6に印加される電圧値)を表す。さらに、「Vdc」はコンデンサ18に蓄えられる電気エネルギーを電圧値で表すものである。

0038

点火信号IGtがローからハイへ切り替わると(時間t01参照。)、点火信号IGtがハイの期間において、点火用スイッチング手段13がオン状態を維持してプラスの1次電流が流れ、1次コイル5に磁気エネルギーが蓄えられる。また、昇圧用スイッチング手段20がオンオフを繰り返して昇圧動作を行い、昇圧された電気エネルギーがコンデンサ18に蓄えられる。

0039

やがて、点火信号IGtがハイからローへ切り替わると(時間t02参照。)、点火用スイッチング手段13がオフされ、1次コイル5の通電状態が突然遮断される。これにより、1次コイル5に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーに変換されて2次コイル6に高電圧が発生し、点火プラグ2において主点火が開始される。
点火プラグ2において主点火が開始された後、2次電流は略三角波形状で減衰する(I2の点線を参照。)。そして、2次電流が下限の閾値に到達する前に、放電継続信号IGwがローからハイへ切り替わる(時間t03参照。)。

0040

放電継続信号IGwがローからハイへ切り替わると、投入用スイッチング手段24がオンオフ制御されて、コンデンサ18に蓄えられていた電気エネルギーが、1次コイル5のマイナス側に順次投入され、1次電流は、1次コイル5から車載バッテリ12のプラス電極に向かって流れる。より具体的には、投入用スイッチング手段24がオンされる毎に1次コイル5から車載バッテリ12のプラス電極に向かう1次電流が追加され、1次電流がマイナス側に増加していく(時間t03〜t04参照。)。

0041

そして、1次電流が追加される毎に、主点火による2次電流と同方向の2次電流が2次コイル6に順次追加され、2次電流は上限下限の間に維持される。
以上により、投入用スイッチング手段24をオンオフ制御することで、2次電流が火花放電を維持可能な程度に継続して流れる。その結果、放電継続信号IGwのオン状態が続くと、継続火花放電が点火プラグ2において維持される。

0042

次に、実施例1の特徴的な構成について図1および図3を用いて説明する。
まず、実施例1の点火装置1によれば、点火コイル3、主点火回路8、フィードバック回路10および投入エネルギー制御手段16は、1つのユニットとして1つのケース内収容配置されてアセンブリ31を構成する、そして、アセンブリ31は、エンジンの気筒数と同数設けられ、それぞれの気筒に組み付けられている。また、それぞれのアセンブリ31には、次の保護回路32およびノイズ低減回路33が設けられている(なお、以下の説明では、エンジンの気筒数を4とし、アセンブリ31は4つ設けられているものとする。)。

0043

保護回路32は、点火用ドライバ回路13aや投入用ドライバ回路25を過電流や過電圧から保護し、ノイズ低減回路33は、車載バッテリ12から供給される電力、ならびに、ECU4から出力される点火信号IGtおよび放電継続信号IGwのノイズを除去する。そして、保護回路32は、1つのアセンブリ31において主点火回路8およびエネルギー投入回路9により共用される。

0044

さらに、実施例1のアセンブリ31は、4つ全てに昇圧回路15が1つずつ設けられている。また、それぞれの昇圧回路15は、全て車載バッテリ12から電力を供給され、それぞれのアセンブリ31において、昇圧回路15から投入エネルギー制御手段16に、昇圧された電気エネルギーが供給される。

0045

なお、実施例1の昇圧回路15は、異なるアセンブリ31の投入エネルギー制御手段16に電気エネルギーを供給することができない。つまり、#1気筒のアセンブリ31に設けられた昇圧回路15は、#2〜#4気筒のアセンブリ31に設けられた投入エネルギー制御手段16に電気エネルギーを供給することができず、#2〜#4気筒のアセンブリ31に設けられた昇圧回路15についても同様である。
以下の説明では、同一気筒の昇圧回路15と投入エネルギー制御手段16との間でのみ電気エネルギーの供給が可能であるアセンブリ31を独立型31Aと呼ぶことがある。

0046

〔実施例1の効果〕
実施例1の点火装置1によれば、点火コイル3、主点火回路8、フィードバック回路10および投入エネルギー制御手段16は、1つのアセンブリ31としてエンジンの気筒数と同数である4つ設けられ、それぞれの気筒に組み付けられている。
これにより、1次電流を1次コイル5に通電するための配線(1次側配線)、および、2次電流をエネルギー投入回路9にフィードバックするための配線(2次側配線)をアセンブリ31に内蔵させることができる。

0047

このため、1次側配線による電磁ノイズの放射および2次側配線への電磁ノイズの重畳を抑制することができる。この結果、エネルギー投入回路9を備える点火装置1において、1次側配線で発生する電磁ノイズが2次側配線に重畳することで生じる制御不良を抑制することができる。

0048

また、アセンブリ31は、点火用ドライバ回路13aや投入用ドライバ回路25を過電流や過電圧から保護する保護回路32を有し、保護回路32は、1つのアセンブリ31において主点火回路8およびエネルギー投入回路9により共用される。
これにより、保護回路32に関わるコストを低減することができる。

0049

さらに、実施例1の点火装置1によれば、アセンブリ31が全て独立型31Aである。
これにより、いずれかの気筒において昇圧回路15が故障しても、昇圧回路15が故障していない気筒では、昇圧回路15で昇圧した電気エネルギーを1次コイル5に投入することができる。このため、昇圧回路15が故障していない気筒では継続火花放電を続けることができる。

0050

〔実施例2の構成〕
実施例2の点火装置1によれば、図4に示すように、#1気筒に対応するアセンブリ31のみが昇圧回路15を有し、#2〜#4気筒に対応するアセンブリ31は昇圧回路15
を有しない。すなわち、実施例2の点火装置1では、昇圧回路15の総数は1であって気筒数4よりも少ない。そして、#2〜#4気筒の投入エネルギー制御手段16には、#1気筒の昇圧回路15から電気エネルギーが供給される。このため、#2〜#4気筒の1次コイル5には、#1気筒の昇圧回路15で昇圧された電気エネルギーが投入され、#2〜#4気筒における継続火花放電は、#1気筒の昇圧回路15で昇圧された電気エネルギーによって継続する。

0051

以下の説明では、自気筒の昇圧回路15から、自気筒の投入エネルギー制御手段16のみならず他気筒の投入エネルギー制御手段16にも電気エネルギーの供給が可能であるアセンブリ31を供給型31Bと呼ぶことがある。また、昇圧回路15を有さず、自気筒の投入エネルギー制御手段16に他の電源から電気エネルギーを受け入れるアセンブリ31を受入型31Cと呼ぶことがある。

0052

〔実施例2の効果〕
実施例2の点火装置1によれば、昇圧回路15の総数は1であって気筒数4よりも少なく、#1気筒のアセンブリ31のみが供給型31Bであり、#2〜#4気筒のアセンブリ31は受入型31Cである。
これにより、昇圧回路15の総数を減らしてコストを低減することができる。

0053

〔実施例3〕
実施例3の点火装置1によれば、図5に示すように、#1、#2気筒のアセンブリ31が供給型31Bであり、#3、#4気筒のアセンブリ31が受入型31Cであり、昇圧回路15の総数は2であって気筒数4よりも少ない。そして、#3気筒の投入エネルギー制御手段16には、#2気筒の昇圧回路15から電気エネルギーが供給され、#4気筒の投入エネルギー制御手段16には、#1気筒の昇圧回路15から電気エネルギーが供給される。

0054

このため、#3気筒の1次コイル5には、#2気筒の昇圧回路15で昇圧された電気エネルギーが投入され、#3気筒における継続火花放電は、#2気筒の昇圧回路15で昇圧された電気エネルギーによって継続する。また、#4気筒の1次コイル5には、#1気筒の昇圧回路15で昇圧された電気エネルギーが投入され、#4気筒における継続火花放電は、#1気筒の昇圧回路15で昇圧された電気エネルギーによって継続する。
上より、実施例3でも、昇圧回路15の総数を減らしてコストを低減することができる。

0055

〔実施例4〕
実施例4の点火装置1によれば、図6に示すように、昇圧回路15は、点火装置1以外の装置にも電気エネルギーを与えるものであり、例えば、内燃機関に燃料を噴射して供給するインジェクタ34に電気エネルギーを与える。すなわち、実施例4の昇圧回路15は、インジェクタ34等の機器に高電圧を与えて動作させる機能をECU4から分離して別体としたEDU(エレクトリックドライブ・ユニット)35に設けられ、例えば、車載バッテリ12の電圧を昇圧して高電圧を発生するDC−DCコンバータである。

0056

そして、昇圧回路15で発生した高電圧は、インジェクタ駆動回路36を経てインジェクタ34に与えられてインジェクタ34を開弁動作させるとともに、点火装置1の投入エネルギー制御手段16にも与えられる。
また、実施例4の点火装置1によれば、アセンブリ31は全て受入型31Cであり、全気筒の1次コイル5にEDU35から電気エネルギーが投入され、全気筒における継続火花放電は、EDU35から与えられた電気エネルギーによって継続する。
以上より、実施例4では、昇圧回路15に関わるコストを更に低減することができる。

0057

〔実施例5〕
実施例5の点火装置1は、図7に示すように、車載バッテリ12よりも高い電圧を有する高圧バッテリ38からエネルギー投入回路9に給電するものであり、例えば、エンジンおよび走行用モータ両方とも動力源とする、いわゆるハイブリッド自動車に適用される。そして、実施例5の点火装置1は、走行用モータを駆動するための電気エネルギーを蓄えるバッテリを高圧バッテリ38として採用する。

0058

また、実施例5の点火装置1によれば、アセンブリ31は全て受入型31Cであり、全気筒の投入エネルギー制御手段16には、高圧バッテリ38から、直接、高電圧の電気エネルギーが供給される。そして、全気筒における継続火花放電は、高圧バッテリ38から与えられた電気エネルギーによって継続する。
以上より、実施例5でも、昇圧回路15に関わるコストを更に低減することができる。

0059

〔変形例〕
点火装置1の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、気筒数分のアセンブリ31それぞれに、独立型31A、供給型31Bおよび受入型31Cのいずれを採用するかは任意であり、例えば、1つのエンジンにおいて1気筒分のアセンブリ31を独立型31Aとし、他の3気筒分のアセンブリ31の内、1気筒分を供給型31Bとし、他の2気筒分を受入型31Cとして供給型31Bの昇圧回路15から受入型31Cの投入エネルギー制御手段16に電気エネルギーを供給してもよい。さらに、2気筒分の受入型31Cの内、1気筒分の受入型31Cの投入エネルギー制御手段には、EDU35や高圧バッテリ38から電気エネルギーを供給するようにしてもよい。

0060

また、上記の実施例4では、インジェクタ34等の機器に高電圧を与えるDC−DCコンバータを昇圧回路15として採用したが、インジェクタ34等以外の機器に高電圧を与えるDC−DCコンバータを昇圧回路15として採用してもよい。
さらに、上記の実施例5では、走行用モータを駆動するための電気エネルギーを蓄えるバッテリを高圧バッテリ38として採用したが、走行用モータ以外の装置に電気エネルギーを与えるバッテリを高圧バッテリ38として採用してもよい。

0061

また、上記の実施例では、ガソリンエンジンに本発明の点火装置1を用いる例を示したが、継続火花放電によって混合気に対する着火性の向上を図ることができるため、エタノール燃料混合燃料を用いるエンジンに適用してもよい。また、粗悪燃料が用いられる可能性のあるエンジンに用いても継続火花放電により着火性の向上を図ることができる。

0062

上記の実施例では、希薄燃焼(リーンバーン)運転が可能なエンジンに本発明の点火装置1を用いる例を示したが、希薄燃焼とは異なる燃焼状態であっても継続火花放電によって着火性の向上を図ることができるため、希薄燃焼可能なエンジンへの適用に限定するものではなく、希薄燃焼を行わないエンジンに用いてもよい。

0063

上記の実施例では、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式エンジンに本発明の点火装置1を用いる例を示したが、吸気バルブ吸気上流側吸気ポート内)に燃料を噴射するポート噴射式のエンジンに用いてもよい。

0064

上記の実施例では、混合気の旋回流(タンブル流やスワール流等)を気筒内にて積極的に生じさせるエンジンに本発明の点火装置1を用いる例を開示したが、旋回流コントロール手段(タンブル流コントロールバルブやスワール流コントロールバルブ等)を有しないエンジンに用いてもよい。

実施例

0065

上記の実施例では、DIタイプの点火装置1に本発明を適用したが、2次電圧を各点火プラグ2に分配供給するディストリビュータタイプや、2次電圧の分配の必要性のない単気筒エンジン(例えば、自動二輪車等)の点火装置1に本発明を適用してもよい。

0066

1点火装置2点火プラグ3点火コイル5 1次コイル6 2次コイル 8主点火回路9エネルギー投入回路10フィードバック回路12車載バッテリ15昇圧回路16 エネルギー投入制御手段

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