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技術 点火装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 鳥山信中山覚杉浦明光水谷厚哉石谷雅宏林真人土井香安藤幸治
出願日 2018年1月11日 (3年1ヶ月経過) 出願番号 2018-002333
公開日 2018年4月5日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2018-053904
状態 特許登録済
技術分野 内燃機関の点火装置
主要キーワード 換算電圧 設定行程 補助エネルギ 半導体開閉素子 エネルギ投入 コア付きコイル 限界閾値 維持継続
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図面 (20)

課題

ロバスト性の向上、電極消耗の抑制、省電力を同時に実現可能な優れた点火装置を提供する。

解決手段

点火装置7は、少なくとも、直流電源1と、点火コイル2と、点火プラグ3と、点火スイッチ4と、エネルギ投入部5と、を具備する点火装置であって、点火コイル2の放電期間中に流れる二次電流I2を検出する二次電流検出手段60と、二次電流I2の上限と下限とを二値閾値によって閾値判定し、その判定結果に基づいて、エネルギ投入部5を駆動して投入される電気エネルギを制御する二次電流フィードバック制御回路61とからなる、二次電流フィードバック制御手段6を具備し、前記二次電流の極性切り換えることなくエネルギ投入部5からのエネルギ投入を行う。

概要

背景

特許文献1には、通常の点火装置に加えて、点火コイルの二次側に放電エネルギ注入するDC−DCコンバータを備えた点火装置が開示されている。
特許文献1の点火装置では、点火コイルの二次側コイルを介して点火プラグ給電することで、放電開始後放電継続時間を延ばし、安定した着火を図ろうとしている。

ところが、特許文献1にあるような従来の点火装置では、極めて高い電圧が発生する点火コイルの二次側コイルに直接電流を供給するため、DC−DCコンバータを高耐圧の素子によって構成する必要があり、製造コストの増大化、装置体格の増大化、信頼性の低下を招くおそれがあった。

また、特許文献2には、内燃機関用スパークプラグとして、点火コイル(Tr)と、第1のスイッチング手段(T1)と第2のスイッチング手段(T2)からなる第1の直列接続回路と、第3のスイッチング手段(T3)と第4のスイッチング手段(T4)からなる第2の直列接続回路とによって構成されたフルブリッジ回路とを具備し、前記第1の直列接続回路のセンタータップ(1)を電源電位に接続し、前記第2の直列接続回路のセンタータップ(2)を基準電位に接続し、前記第1、第2のセンタータップをそれぞれ、点火コイルの一次側に接続し、さらに、第2のセンタータップとダイオード(D1)に接続した第5のスイッチング手段(T5)とコンデンサ(Cz)とを具備し、制御装置(SE)がスイッチング手段を制御してブレイクダウン放電を起こすと共に、引き続いて、二次側に一定の振幅を有する交流電流を発生させることを特徴とする点火装置が開示されている。

そこで、本発明者等は、比較例として図2に示すような、通常の点火コイルに加えて、点火コイルの一次コイル低圧側から、放電エネルギを供給する補助電源5zを設けた点火装置7zを検討した。
比較例5における補助電源5zは、運転状況に応じたデューティを算出して、エンジン制御装置(ECU)8z内に予め用意したマップに記憶させておき、ECU8zから発振された駆動パルスPLSにしたがって放電スイッチ56を開閉駆動して、放電エネルギ蓄積手段として設けたコンデンサ54からの放電と停止とを、切り換えるように構成してある。

概要

ロバスト性の向上、電極消耗の抑制、省電力を同時に実現可能な優れた点火装置を提供する。点火装置7は、少なくとも、直流電源1と、点火コイル2と、点火プラグ3と、点火スイッチ4と、エネルギ投入部5と、を具備する点火装置であって、点火コイル2の放電期間中に流れる二次電流I2を検出する二次電流検出手段60と、二次電流I2の上限と下限とを二値閾値によって閾値判定し、その判定結果に基づいて、エネルギ投入部5を駆動して投入される電気エネルギを制御する二次電流フィードバック制御回路61とからなる、二次電流フィードバック制御手段6を具備し、前記二次電流の極性を切り換えることなくエネルギ投入部5からのエネルギ投入を行う。

目的

本発明は、かかる実情に鑑み、簡易な構成により、同一極性のままで放電電流重畳させて放電の吹き消えを防止しつつ、再放電による電極の消耗を抑制し、安定した放電の維持を図ることにより着火ロバスト性を向上した内燃機関の点火装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

少なくとも、直流電源(1)と、該直流電源からの通電遮断によって一次側コイル(20)の電流増減して二次側コイル(21)に高電圧を発生する点火コイル(2)と、機関運転状況に応じて発信された点火信号(IGt)にしたがって前記一次側コイルへの電流の供給と遮断を切り換え点火スイッチ(4)と、前記二次側コイルに接続され、該二次側コイルからの高い二次電圧(V2)の印加により、内燃機関(9)の燃焼室内に火花放電を発生させる点火プラグ(3)と、前記点火プラグからの火花放電を開始した後に前記一次側コイルの下流側に重畳的に電気エネルギ投入するエネルギ投入部(5、5b、5c,5d、5e)と、を具備する点火装置であって、前記点火コイルからの放電期間中に前記二次側コイルに流れる二次電流(I2)を検出する二次電流検出手段(60)と、該二次電流検出手段によって検出した二次電流(I2)に基づいて前記エネルギ投入部を駆動し投入される電気エネルギを制御する二次電流フィードバック制御回路(61、61b、61c、61d、61e)とからなる、二次電流フィードバック制御手段(6、6b、6c、6d、6e、6f)を具備し、前記二次電流の極性を切り換えることなく前記エネルギ投入部からのエネルギ投入を実施することを特徴とする点火装置(7、7b、7c、7d、7e、7f)

請求項2

前記二次電流フィードバック制御手段(6、6b、6c、6d、6e、6f)が、前記二次電流検出手段によって検出した二次電流(I2)の上限と下限とを二値閾値によって閾値判定し、その判定結果に基づいて、前記エネルギ投入部を駆動する二次電流フィードバック制御回路(61、61b、61c、61d、61e)を具備する請求項1に記載の点火装置(7、7b、7c、7d、7e、7f)

請求項3

前記二次電流検出手段(60)が、前記二次電流(I2)を電圧換算した二次電流検出電圧(VI2)を出力とすると共に、前記二次電流フィードバック制御回路(61、61b、61c、61d、61e)が、前記二次電流検出電圧と所定の上限電圧閾値VTHR)又は下限電圧閾値(VTHF)との閾値判定を行うに当たり、前記二次電流(I2)が上昇しているときには、前記上限電圧閾値(VTHR)との比較を行い、前記二次電流(I2)が下降しているときには、前記下限電圧閾値(VTHF)との比較を行うコンパレータ(610、610c、610d)を具備する請求項2に記載の点火装置(7、7b、7c、7d、7e、7f)

請求項4

前記二次電流フィードバック制御手段(6c)が、前記二次電流フィードバック制御回路に加え、前記二次電流の値により放電吹消えの発生の有無を検出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の点火装置(7c、7d、7e、7f)

請求項5

前記二次電流フィードバック制御手段(6c)が、前記二次電流フィードバック制御回路と、内燃機関の運転状況に応じて目標とする二次電流狙い値(I2I)を算出する二次電流指令値算出手段(63)と、前記放電吹消えの有無に応じて目標とする二次電流狙い値(I2I)を補正する二次電流学習手段(64)とを具備する請求項4に記載の点火装置(7c、7d、7e、7f)

請求項6

前記二次電流指令値算出手段が、内燃機関の運転状況に応じて設定された所定の二次電流基本指令値(I2I)と二次電流補正学習値I2L)の初期値とを設定し、前記二次電流学習手段が、前記二次電流と吹消え検出電流閾値との比較により、前記放電吹消えの有無を判定し、前記放電吹消えが発生と判定されたときには前記補正学習値を増加し、前記放電吹消えの発生がなく安定した燃焼状態と判定されたときには前記補正学習値を減少して、前記二次電流指令値算出手段が、前記基本指令値(I2I)と前記補正学習値(I2L)と加算したものを新たな二次電流指令値(I2I)として、前記二次電流フィードバック制御回路に入力して、前記二次電流指令値を二次電流狙い値としてフィードバック制御を行う請求項5に記載の点火装置(7d)

請求項7

前記放電吹消えの発生の有無を検出し、放電吹消え信号(IGF)を発信する放電吹消え検出手段(IGFU62、IGFU62e)を具備する請求項4ないし6のいずれかに記載の点火装置(7c、7d、7e、7f)

請求項8

前記放電吹消え検出手段(IGFU62e)が、前記点火信号の立ち下がりから所定の第1の遅延時間(τ1)を経過したとき二次電流及び第2の遅延時間(τ2)を経過したときの二次電流とを、それぞれ、第1の遅延時間電流閾値(ID1)、第2の遅延時間電流閾値(ID2)と比較して、閾値判定することで、前記点火コイル、前記点火スイッチ、前記エネルギ投入部のいずれかで発生した異常を特定する異常判定手段を具備する請求項7に記載の点火装置(7e、7f)

請求項9

前記異常判定手段が、少なくとも、前記二次電流が、前記第1の遅延時間電流閾値(ID1)以上で、かつ、第2の遅延時間電流閾値(ID2)以上のときには、前記点火コイル、前記点火スイッチ、及び、前記エネルギ投入部が正常と判定する正常判定行程(S330)と前記二次電流が、第1の遅延時間電流閾値以上で、かつ、第2の遅延時間電流閾値を下回るときには、前記エネルギ投入部に何らかの異常があると判定するエネルギ投入部異常判定行程(S340)と、前記二次電流が、第1の遅延時間電流閾値を下回るときには、前記点火コイル又は前記点火スイッチのいずれかに異常があると判定する点火コイル・点火スイッチ異常判定行程(S310)を具備する、請求項8に記載の点火装置(7e、7f)

請求項10

前記放電吹消え検出手段(IGFU62e)が、前記エネルギ投入部からのエネルギ投入の要否を判定する補助エネルギ要否判定手段(S240)を具備し、前記エネルギ投入部からのエネルギ投入が不要と判断したときに、前記点火信号の立ち下がりから所定の第3の遅延時間(τ3)を経過したときの二次電流と第3の遅延時間電流閾値(ID3)とを比較して、閾値判定することで、前記点火コイル、前記点火スイッチのいずれかで発生した異常を特定する請求項8又は9に記載の点火装置(7e、7f)

請求項11

二次電圧(V2)を検出する二次電圧検出手段を具備し、前記異常判定手段が、前記二次電圧(V2)と、所定のくすぶり判定電圧閾値(V2th1)及び所定の抵抗異常判定電圧閾値(V2th2)との比較により、前記二次電圧が前記くすぶり判定電圧閾値よりも低い値を示す時間が所定の時間を超える場合にはくすぶり発生と判定し、前記抵抗異常判定電圧閾値よりも高い値を示す時間が所定の時間を超える場合には抵抗値異常と判定し、前記二次電圧が前記くすぶり判定電圧閾値よりも低い値を示す時間が所定の時間以内であり、かつ、前記抵抗異常判定電圧閾値よりも高い値を示す時間が所定の時間以内である場合には正常と判定する請求項8ないし10のいずれかに記載の点火装置(7f)

技術分野

0001

この発明は内燃機関点火を行う点火装置係り、特に、放電開始後点火コイルの一次側コイル低圧側に重畳的に電流を流して放電維持を図る補助電源を設けた点火装置に関するものである。

背景技術

0002

特許文献1には、通常の点火装置に加えて、点火コイルの二次側に放電エネルギ注入するDC−DCコンバータを備えた点火装置が開示されている。
特許文献1の点火装置では、点火コイルの二次側コイルを介して点火プラグ給電することで、放電開始後の放電継続時間を延ばし、安定した着火を図ろうとしている。

0003

ところが、特許文献1にあるような従来の点火装置では、極めて高い電圧が発生する点火コイルの二次側コイルに直接電流を供給するため、DC−DCコンバータを高耐圧の素子によって構成する必要があり、製造コストの増大化、装置体格の増大化、信頼性の低下を招くおそれがあった。

0004

また、特許文献2には、内燃機関用スパークプラグとして、点火コイル(Tr)と、第1のスイッチング手段(T1)と第2のスイッチング手段(T2)からなる第1の直列接続回路と、第3のスイッチング手段(T3)と第4のスイッチング手段(T4)からなる第2の直列接続回路とによって構成されたフルブリッジ回路とを具備し、前記第1の直列接続回路のセンタータップ(1)を電源電位に接続し、前記第2の直列接続回路のセンタータップ(2)を基準電位に接続し、前記第1、第2のセンタータップをそれぞれ、点火コイルの一次側に接続し、さらに、第2のセンタータップとダイオード(D1)に接続した第5のスイッチング手段(T5)とコンデンサ(Cz)とを具備し、制御装置(SE)がスイッチング手段を制御してブレイクダウン放電を起こすと共に、引き続いて、二次側に一定の振幅を有する交流電流を発生させることを特徴とする点火装置が開示されている。

0005

そこで、本発明者等は、比較例として図2に示すような、通常の点火コイルに加えて、点火コイルの一次コイルの低圧側から、放電エネルギを供給する補助電源5zを設けた点火装置7zを検討した。
比較例5における補助電源5zは、運転状況に応じたデューティを算出して、エンジン制御装置(ECU)8z内に予め用意したマップに記憶させておき、ECU8zから発振された駆動パルスPLSにしたがって放電スイッチ56を開閉駆動して、放電エネルギ蓄積手段として設けたコンデンサ54からの放電と停止とを、切り換えるように構成してある。

0006

実公平02−20466号公報

先行技術

0007

国際公開WO−2014−060157号

発明が解決しようとする課題

0008

ところが、図2に示した比較例1においては、運転状況に応じた適切な二次電流となるよう予めECU(8z)内に設定値したマップからデューティを算出して、補助電源5zからの放電エネルギの投入を制御しようとした場合に、ECU(8z)への演算負荷が多くなるだけでなく、各構成部品個体差や、センサ類経年劣化や、運転状況の変化等により、実際の二次電流I2zACTと予めマップ処理において予測した二次電流I2zPREとのズレが生じて、放電エネルギの投入が不足したり過剰となったりするおそれがあることが判明した。
また、補助電源5zからの放電エネルギの投入量が不十分である場合には、二次電流I2が、吹消限界閾値Ithよりも低くなり、火花放電が吹き消され、着火安定性乱れたり、放電エネルギの投入が過剰となった場合には、点火プラグ3の電極消耗を招いたりするおそれがあることが判明した。

0009

また、特許文献2の点火装置では、交流電流を供給することで二次電流の維持を図っているため、必然的に二次電流の極性交番し、二次電流が0となる瞬間があり、その際に強い筒内気流を受けると、放電経路が途切れ吹き消えを生じる虞がある。

0010

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、簡易な構成により、同一極性のままで放電電流を重畳させて放電の吹き消えを防止しつつ、再放電による電極の消耗を抑制し、安定した放電の維持を図ることにより着火ロバスト性を向上した内燃機関の点火装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0011

本発明の点火装置(7、7b、7c、7d、7e、7f)は、少なくとも、直流電源(1)と、該直流電源からの通電遮断によって一次側コイル(20)の電流を増減して二次側コイル(21)に高電圧を発生する点火コイル(2)と、機関の運転状況に応じて発信された点火信号(IGt)にしたがって前記一次側コイルへの電流の供給と遮断を切り換える点火スイッチ(4)と、前記二次側コイルに接続され、前記二次側コイルからの高い二次電圧(V2)の印加により、内燃機関(9)の燃焼室内に火花放電を発生させる点火プラグ(3)と、前記点火プラグからの火花放電を開始した後に前記一次側コイルの下流側に重畳的に電気エネルギを投入するエネルギ投入部(5、5b、5c、5d、5e)と、を具備する点火装置であって、
前記点火コイルからの放電期間中に前記二次側コイルに流れる二次電流(I2)を検出する二次電流検出手段(60)と、該二次電流検出手段によって検出した二次電流(I2)に基づいて前記エネルギ投入部を駆動し投入される電気エネルギを制御する二次電流フィードバック制御回路(61、61b、61c、61d、61e)とからなる、二次電流フィードバック制御手段(6、6b、6c、6d、6e、6f)を具備し、前記二次電流の極性を変えることなく前記エネルギ投入部からのエネルギ投入を実施することを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、前記点火コイルの二次側コイルに流れる二次電流(I2)を検出し、これをフィードバックして、前記エネルギ投入部から投入される電気エネルギを制御することで、極めて簡易な構成でありながら、二次電圧(V2)の上昇や、装置の個体差や、経年劣化、放電環境の変化等に影響されることなく、前記点火プラグ(3)に過不足なく放電エネルギを供給して、二次電流が途切れることなく一定の範囲に維持することが可能となり、前記火花放電の後に行われるエネルギ投入を任意の期間に亘って維持を図り、着火を安定化することのできる信頼性の高い点火装置(7、7b、7c、7d、7e、7f)を実現できる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の第1の実施形態における点火装置7の概要を示す構成図
比較例として示す、本発明の要部であるフィードバック制御手段を設けていない点火装置7zの概要を示す構成図
図1の実施例における点火装置7の作動を示すタイムチャート図
図2の比較例における点火装置7zの作動を示すタイムチャート図
運転状態の変化に対する本発明の効果を比較例と共に示すタイムチャート図
本発明の第2の実施形態における点火装置7bの要部を示す構成図
本発明の第3の実施形態における点火装置7cの概要を示す構成図
図7の点火装置7cに用いられる二次電流学習方法の一例を示すフローチャート
二次電流学習手段を備えていない場合の問題点を示すタイムチャート
二次電流学習手段の効果を説明するための特性図
二次電流学習手段の学習効果を反映する方法を示す模式図
二次電流学習手段の変形例を説明するための特性図
二次電流学習手段の変形例の学習効果を反映する方法を示す模式図
二次電流学習手段の他の変形例を説明するための特性図
二次電流学習手段の他の変形例の学習効果を反映する方法を示す模式図
本発明の第4の実施形態における点火装置7dの概要を示す構成図
本発明の第5の実施形態における点火装置7eの概要を示す構成図
図14の点火装置7eに用いられる異常判定方法の一例を示すフローチャート
図14の点火装置7eに設けた補助電源の異常判定手段の効果を示し、補助電源5dからの放電があり正常判定される場合のタイムチャート
図14の点火装置7eに設けた異常判定手段の効果を示し、し、補助電源5dからの放電をする場合に補助電源5dの異常と判定される場合のタイムチャート
図14の点火装置7eに設けた異常判定手段の効果を示し、補助電源5dからの放電をする場合に点火コイル又は点火スイッチの異常と判定される場合のタイムチャート
図14の点火装置7eに設けた異常判定手段の効果を示し、補助電源5dからの放電をしない場合の点火コイル又は点火スイッチが正常である場合のタイムチャート
図14の点火装置7eに設けた異常判定手段の効果を示し、補助電源5dからの放電をしない場合の点火コイル又は点火スイッチが異常である場合のタイムチャート
二次電流狙い値の違いによる異常判定基準の違いを示す特性図
くすぶり異常発生時と抵抗値異常発生時の二次電圧の変化の違いを示すタイムチャート
本発明の第6の実施形態における点火装置7fの要部を示す構成図
図18Bの点火装置7fに用いられるプラグ異常判定方法の一例を示すフローチャート

実施例

0014

図1を参照して、本発明の第1の実施形態における点火装置7の概要について説明する。なお、以下の説明において、正負の符号は電流の向きを示すものであるので、電流の大小は絶対値の大小を基準として表し、電流の増加若しくは上昇とは、電流の絶対値が大きくなる場合を意味し、電流の減少若しくは低下とは、絶対値が小さくなる場合を意味する。

0015

本発明の点火装置7は、内燃機関9の気筒毎に設けられ、図略の燃焼室内に導入された燃料と空気の混合気に火花放電を発生させて点火を行うものである。
点火装置7は、直流電源1と、点火コイル2と、点火プラグ3と、点火スイッチ4と、エネルギ投入部としての補助電源5と、本実施形態における要部である二次電流フィードバック制御手段6とによって構成されている。

0016

本実施形態における点火装置7では、二次電流フィードバック制御手段6として、点火コイル2の二次側コイル21に流れる二次電流I2を検出する二次電流検出手段60と、検出した二次電流I2を閾値判定して補助電源5からの放電エネルギの供給と停止とを制御して、二次電流I2の極性を切り換えることなく、二次電流I2を所定の範囲に維持する二次電流フィードバック制御回路61とを設けたことを特徴としている。
点火装置7によれば、二次電流フィードバック制御手段6によって補助電源5からの放電エネルギの投入を内燃機関9の運転状況にかかわらず過不足なく制御して、常に安定した放電を維持し、燃焼室内に導入された混合気の着火を行うことができる。
本発明によれば、二次電流I2の極性が切り換わることなく一定の範囲に維持継続されることで、混合気へのエネルギ投入が連続的に行われるので、二次電流I2の0クロス付近への低下による吹き消えや、二次電流I2の極性の切り換えによる吹き消えの防止を図ることができるのである。

0017

直流電源1には、バッテリや、交流電源スイチングレギュレータ等によって安定化した直流安定化電源が用いられ、例えば、14V、24V等の一定の直流電圧+Bを供給している。
また、直流電源1として、バッテリ電圧をDC−DCコンバータ等によって昇圧したものを用いることもできる。

0018

点火コイル2は、一次側コイル20と二次側コイル21と整流素子22を含み、公知の昇圧トランスを構成している。
点火コイル2は、直流電源1からの通電の遮断によって一次側コイル20の電流を増減したときに二次側コイル21に高電圧を発生する。一次側コイル20は、図略の中心コアの周囲を取り囲むように設けた一次側ボビンに、公知の絶縁被覆を施した一次巻線を所定の巻回数N1(自己インダクタンス:L1∝N12)だけ巻回して構成されている。
二次側コイル21は、一次側コイル20の外周を覆うように設けた図略の二次側ボビンに公知の絶縁被覆を施した二次巻線を所定の巻回数N2(自己インダクタンス:L2∝N22)だけ巻回して構成されている。

0019

点火コイル2は、点火スイッチ4の開閉によって、直流電源1から一次側コイル20への通電を遮断したときに、二次側コイル21に一次電圧V1の巻回比(N=N2/N1)倍の高い二次電圧V2を発生し、点火プラグ3に印加する。
整流素子22は、ダイオードが用いられ、二次側コイル21に流れる電流の向きを整流する。

0020

一次側コイル20は、上流側が直流電源1に接続され、下流側が点火スイッチ4を介して接地されている。
さらに、一次側コイル20の下流側には、補助電源5が接続されている。
二次側コイル21の一方の端には整流素子22が接続され、さらに、二次電流検出手段60として設けた電流検出抵抗(R0:例えば、10Ω程度)を介して接地されると共に、二次電流フィードバック制御回路61に接続されている。

0021

二次側コイル21の他方の端は、図略の高圧タワー等を介して、内燃機関9に設けられた点火プラグ3の中心電極に接続されている。
本発明において、点火コイル2には、プラグホール内に収容可能な、いわゆるスティック型の点火コイルと、プラグホールの上部に固定されたハウジング内に収容可能な、いわゆるプラグトップ型の点火コイルとのいずれも採用可能である。

0022

点火プラグ3には、図略の絶縁体を介して対向せしめた中心電極と接地電極とを具備する公知の点火プラグを適宜採用することができる。
点火プラグ3は、点火コイル2から高い二次電圧V2の印加によって、燃焼室内に火花放電を発生する。

0023

点火スイッチ4は、IGBTサイリスタ等の公知のパワートランジスタが用いられている。
点火スイッチ4の上流側端子(コレクタ:C)は、点火コイル2の一次側コイル20の下流側に接続され、点火スイッチ4の下流側端子エミッタ:E)は、接地され、点火スイッチ4の駆動端子ゲート:G)には、内燃機関9の運転状況に応じて、エンジン制御装置(ECU)8から発信された点火信号IGtが入力され、点火信号IGtの立ち上がりに同期してONとなり、点火信号IGtの立ち下がりに同期してOFFとなる。

0024

点火スイッチ4には、コレクタCとエミッタEとの間をバイパスするように還流ダイオード401が介装されている。
還流ダイオード401は、点火スイッチ4のコレクタCとエミッタEとの間に、エミッタ側(接地側)からコレクタ側(電源側)に向かう電流を許容し、逆向きの電流は阻止する整流素子である。
点火スイッチ4がOFFとなっている間でも、還流ダイオード401によって、バイパス経路が形成され、エミッタ側からコレクタ側に向かう電流を流すことができる。
これにより、点火スイッチ4の開閉により放電が開始された後に、後述する補助電源5から放電エネルギを点火コイル2の一次側コイル20の下流側に導入後、続いて、放電スイッチ56が遮断された場合に、点火コイル2→バッテリ1→GND→還流ダイオード401→点火コイル2という経路で点火コイル2の還流電流を流すことにより点火コイル2に流れる電流の連続性を維持できるようになる。
これによって、二次電流I2の極性が入れ換わることなく放電エネルギを導入し続けることができる。
また、補助電源5からのエネルギ投入期間は任意に設定することが可能である。

0025

本実施形態における補助電源5は、チョークコイル50と、充電スイッチ51と、充電ドライバ52と、整流素子53、55と、充電用コンデンサ54と、放電スイッチ56と、放電ドライバ57と、によって構成されている。
チョークコイル50には、所定の自己インダクタンス(L0:例えば、5〜50μH)を有するコア付きコイルが用いられている。
チョークコイル50の上流側は、直流電源1に接続され、下流側は、充電スイッチ51を介して接地されている。

0026

充電スイッチ51には、IGBT、MOSFET等の公知のパワートランジスタが用いられている。
充電スイッチ51は、充電ドライバ52によって開閉制御される。

0027

チョークコイル50と充電スイッチ51との間には、整流素子53を介して、放電エネルギ蓄積手段54としてコンデンサ(キャパシタンス:C0、例えば、50〜500μF)が接続されている。
コンデンサ54には、整流素子55を介して放電スイッチ56が接続され、さらに、点火コイル2の一次側コイル20の下流側に接続されている。
整流素子53、55にはダイオードが用いられている。
整流素子53は、コンデンサ54からチョークコイル50、及び、充電スイッチ51側への電流の逆流を阻止している。
整流素子55は、点火コイル2からコンデンサ54への電流の逆流を阻止している。

0028

充電ドライバ52は、チャージポンプ等を含み、充電スイッチ51の開閉駆動に必要な駆動電圧で、所定の周期オンオフする駆動パルスを発生する。
チョークコイル50、充電スイッチ51、充電ドライバ52、整流素子53、放電エネルギ蓄積手段54によっていわゆるチョッパ型の昇圧DC−DCコンバータを構成している。

0029

充電スイッチ51の開閉は、放電期間信号IGwがオフとなっている間に行われ、直流電源1からチョークコイル50に蓄えられたエネルギがコンデンサ53に充電され、コンデンサ53は、比較的高い放電電圧VDC(例えば、100Vから数百V)に昇圧される。なお、放電開始時においてコンデンサ54に十分なエネルギを充電できるように、充電スイッチ51の開閉駆動が可能であれば、充電ドライバ52で生成される駆動パルスの周期を特に限定する必要はない。
また、充電ドライバ52には、一般的に半導体素子の駆動に用いられている公知の駆動ドライバを適宜採用し得る。

0030

放電スイッチ56には、n−MOSFET、FET等のパワートランジスタが用いられている放電期間中に放電スイッチ56が閉じられると、コンデンサ54に蓄えられた電気エネルギが点火コイル2の一次側コイル20の下流側に放電される。
放電スイッチ56を開閉駆動する放電ドライバ57は、ECUから発信された放電期間信号IGwと後述するフィードバック制御手段6から発信されたフィードバック信号SFBとの論理積を求めるAND回路570と、AND回路570によって得られた論理積からなるフィードバック駆動信号PFBを、所定のゲート電圧Vgに増幅するゲート電圧増幅回路571とによって構成されている。

0031

本発明の要部であり、本実施形態におけるフィードバック制御手段6は、二次電流検出手段として、点火コイル2の二次側コイル21に流れる二次電流I2を検出する二次電流検出抵抗60(抵抗値R0:例えば、10Ω)を設けて、検出された二次電流I2を閾値判定して、放電スイッチ56の開閉駆動にフィードバックする二次電流フィードバック制御回路61とによって構成されている。
なお、本実施形態においては、二次電流I2は、二次電流検出抵抗60によって電圧換算された二次電流検出電圧VI2を閾値判定することになる。
また、本実施形態における二次電流フィードバック制御回路61は、一例として示すものであり、検出した二次電流I2を上下限設定した二つの閾値VTHR/VTHF)で判定し、放電スイッチ56を開閉駆動することができれば、具体的な回路は適宜変更可能である。

0032

二次電流フィードバック制御回路61は、点火コイル2の二次側コイル21に流れる二次電流I2を検出する二次電流検出抵抗60によって電圧変換された二次電流検出電圧VI2を入力とし、その値を二値の閾値で判定して、その結果をハイローで出力する、いわゆるヒステリシスコンパレータ主回路とするものである。
二次電流フィードバック制御回路61は、コンパレータ610と、上限閾値分圧抵抗611、612と、下限閾値分圧抵抗613と、閾値切換スイッチ駆動電圧分圧抵抗615、616、と、プルアップ抵抗614、619と、出力反転用スイッチ駆動電圧分圧抵抗617、618と、プルダウン抵抗620と、閾値切換スイッチ621と、出力反転スイッチ622と、制御電源623とによって構成されている。

0033

コンパレータ610の非反転入力(+)には、二次電流I2を二次電流検出抵抗60によって電圧変換した二次電流検出電圧VI2が入力されている。
コンパレータ610の反転入力(−)には、上限電圧閾値VTHRと下限電圧閾値VTHFとが適宜切り換えられて入力される。
閾値切換スイッチ621には、MOSFET等の半導体開閉素子が用いられている。

0034

閾値切換スイッチ621のドレイン(D)は、下限閾値分圧抵抗613(R3)を介して、制御電源623に接続されている。
閾値切換スイッチ621のソース(S)は、接地されている。
閾値切換スイッチ621のゲート(G)には、プルアップ抵抗614(R4)を介して制御電源623の制御電圧(V+B)につり上げられたコンパレータ610の出力を、閾値切換スイッチ駆動電圧分圧抵抗615(R5)、616(R6)によって分圧した電圧が入力されている。

0035

このため、コンパレータ610の出力にしたがって閾値切換スイッチ621が開閉駆動されるようになっている。
コンパレータ610の出力にしたがって、閾値切換スイッチ621がオンオフされ、コンパレータ610の反転入力(−)に、二次電流検出電圧VI2が上昇しているときには、上限電圧閾値VTHRが入力され、二次電流検出電圧VI2が下降しているときには、下限電圧閾値VTHFが入力される。

0036

具体的には、閾値切換スイッチ621がオフのときには、反転入力(−)に、制御電源623の制御電圧(V+B)を上限閾値分圧抵抗611(R1)、612(R2)で分圧した上限電圧閾値VTHR(=R1・V+B/(R1+R2))が入力され、閾値切換スイッチ621がオンのときには、制御電源623の電圧(V+B)を上限閾値分圧抵抗611(R1)、612(R2)に下限閾値分圧抵抗613(R3)を並列に接続して分圧した下限電圧閾値VTHR(=R1//R3・V+B/(R1//R3+R2))が入力される。
例えば、制御電圧V+Bを5V、分圧抵抗R1、R2、R3をそれぞれ、1.6kΩ、2kΩ、2kΩとすると、
上限電圧閾値VTHR=1.6×5/(2+1.6)≒2.2V、
下限電圧閾値VTHF=(1.6//2)×5/(2+1.6//2)≒1.5V
となる。
二次電流検出電圧VI2を、例えば、1.5Vから2.2Vの範囲で閾値判定し、補助電源5からの放電と停止を制御することで、二次電流I2を、−150mAから−220mAの範囲で、極性を切り換えることなく維持することができる。

0037

一方、コンパレ−タ610の出力は、二次電流I2の変動と放電スイッチ56の開閉駆動の位相を一致させるために、出力反転スイッチ622によって位相を反転させたフィードバック信号SFBとして放電ドライバ57へ出力される。
出力反転スイッチ622のドレイン(D)は、プルアップ抵抗619を介して、制御電源623に接続され、プルダウン抵抗620を介して放電ドライバ57に接続されている。

0038

出力反転スイッチ622のソース(S)は、接地されている。
出力反転スイッチ622のゲート(G)には、プルアップ抵抗616を介して御電源623の制御電圧V+Bにつり上げられたコンパレータ610の出力を、分圧抵抗617(R7)、618(R8)で分圧した電圧が入力されている。
このため、コンパレータ610の出力の変化にしたがって、出力反転スイッチ622がオンオフする。

0039

コンパレータ610の出力がハイのとき、即ち、二次電流I2(二次電流検出電圧VI2)が所定の上限電流閾値ITHR(上限電圧閾値VTHR)を上回ったときには、出力反転スイッチ622がオンとなり、フィードバック信号SFBは、ブルダウン抵抗620を介して接地されるので、0(ロー)となる。
コンパレータ610の出力がローのとき、即ち、二次電流I2(二次電流検出電圧VI2)が所定の下限電流閾値ITHF(下限電圧閾値VTHF)を下回ったときには、出力反転スイッチ622がオフとなり、フィードバック信号SFBは、プルアップ抵抗619及びブルダウン抵抗620、を介して制御電源623に接続されるので、1(ハイ)となる。

0040

放電スイッチ57には、AND回路570が設けられており、放電期間信号IGwとフィードバック信号SFBとが入力されている。
このため、放電期間信号IGwが1(ハイ)で、かつ、フィードバック信号SFBが1(ハイ)のとき、AND回路570の出力が、1(ハイ)となり、それ以外は、0(ロー)となる。AND回路570の出力は、ゲート電圧増幅回路571にフィードバックパルスPFBとして出力される。
ゲート電圧増幅回路571で増幅されたゲート電圧Vgが放電スイッチ56のゲート(G)に入力され、フィードバックパルスPFBのオンオフにしたがって、放電スイッチ56が開閉駆動される。

0041

即ち、二次電流I2が、所定の上限電流閾値ITHRを上回った場合には、コンパレータ610の出力がハイとなり、フィードバック信号SFBは、ローとなるので、これにしたがって、放電スイッチ56はオフとなり、補助電源5からの放電エネルギの供給は停止される。
さらに、二次電流I2が、所定の下限電流閾値ITHFを下回った場合には、コンパレータ610の出力がローとなり、フィードバック信号SFBは、ハイとなるので、これにしたがって、放電スイッチ56がオンとなり、補助電源5から放電エネルギの供給が開始される。
コンデンサ54から放電電圧Vdcで一次側コイル20の下流側に放電エネルギが重畳的に供給されると、電磁誘導によって、一次電圧V1の変化に対して、一次電圧V1の巻回比(N=N2/N1)に比例して二次側コイル21の二次電圧V2が変化し、二次電流I2が極性を切り換えることなく重畳的に流れ、放電の維持が図られる。

0042

補助電源5から一次側コイル20に投入する一次投入エネルギをE1(t)とし、一次側コイル20に印加される電圧を一次電圧V1、一次側コイル20に流れる電流を一次電流I1、二次側コイル21に投入される二次投入エネルギをE2(t)とし、二次側コイル21に印加される電圧を二次電圧V2、二次側コイル21に流れる電流を二次電流I2とすると、
E1(t)=∫V1I1dt=εE2(t)=ε∫V2I2dtの関係が成り立つ。
内燃機関9の運転状況によって、二次電圧V2は刻々と変化し、特に、燃焼室内に強い筒内気流が発生している場合には、アーク放電の引き伸ばしによって、二次放電電圧V2の上昇が起こる。

0043

補助電源5から供給される放電エネルギが一定の場合、その分、二次電流I2は流れ難くなる傾向になる。
しかし、本発明を用いれば、二次電圧V2が如何なる値であっても、二次電流I2をモニタし、二次電流I2が一定の範囲に収まるよう、上下限を設けて閾値判定し、その結果を放電スイッチ56の開閉制御にフィードバックすることで、補助電源5から点火コイル2に過不足なく放電エネルギE1(t)を投入することができる。
また、このとき、二次電流検出電圧VI2の上下限を示す閾値(VTHR/VTHF)は、二次電流フィードバック制御回路61内で自己完結的に生成することができるので、ECU8への演算負荷を少なくすることができる。

0044

ここで、図2を参照して、比較例1として示す、本発明のフィードバック機能を備えていない補助電源付きの点火装置7zの概要について説明する。
なお、本発明の点火装置と同一の部分には、同じ符号を付し、似て非なる部分には、アルファベットのzの符号を枝番として付したので、相違する部分を中心に説明し、同一の構成については説明を省略する。

0045

点火装置7zでは、放電開始後に点火コイル2の一次側コイル20の下流側にエネルギを投入する補助電源5zにおいて、放電スイッチ56を駆動する放電ドライバ57zが、外部に設けたエンジン制御装置8zにおいて、内燃機関9の運転状況を検出する運転状況検出手段SENによって検出された、エンジン水温Tw、クランク角CA、アクセル開度THL、エンジン回転数NE等の運転状態情報INFから、運転状況に応じた放電エネルギを供給するために、予めマップ処理等によって算出した放電スイッチ駆動パルスPLSが発信され、この放電スイッチ駆動パルスPLSにしたがって、所定のデューティ比でオンオフするゲート電圧Vgが出力され、放電スイッチ56が開閉制御されるように構成されている点が相違する。

0046

図3図4を参照して、本発明の実施例1として示す点火装置7の作動と比較例1として示す点火装置7zの作動の違いについて説明する。
なお、各チャートに示す具体的な電圧値電流値は一例に過ぎず、適宜変更可能なものであり、本発明を限定するものではない。

0047

実施例1においては、図3(a)に示すように、内燃機関9の点火時期に合わせてECU8から発信された点火信号IGtにしたがって点火スイッチ4がオンオフされる。
点火スイッチ4の開閉により、本図(k)に示すように、一次側コイル20に流れていた一次電流I1が遮断されると、本図(e)に示すように、点火コイル2の二次側コイル21に高い二次電圧V2が発生し、点火プラグ3に印加され、燃焼室内に露出し、所定の放電ギャップを隔てて対向する図略の中心電極と接地電極との間の絶縁破壊され、放電が開始される。

0048

一方、補助電源5に放電エネルギ蓄積手段として設けられたコンデンサ54は、放電期間信号IGwが立ち上がる前に、十分なエネルギが蓄積されている必要があり、本図(g)に示すように、比較的高い放電電圧Vdc(例えば、100V〜数百V)に充電されている。
本実施形態においては、点火信号IGtの立ち上がりに同期して、本図(f)に示すように、充電スイッチ51を開閉することで、チョークコイル50に蓄えられていたエネルギをコンデンサ54に蓄積し、点火信号IGtがハイ(H)となっている間に、本図(g)に示すように、高い放電電圧Vdcとなるように充電されている。
なお、コンデンサ54の充電は、必ずしも、点火信号IGtの発信に同期して開始させる必要はなく、放電期間信号IGwが発信されている時間以外であれば、いつ行っても良い。

0049

点火信号IGtの立ち下がり、即ち、点火プラグ8の放電開始から所定の遅延期間τdだけ経過すると、本図(b)に示すように、放電期間信号IGwが立ち上がり、補助電源5からの放電が可能となる。

0050

一方、本図(j)に示すように、初期状態では、コンパレータ610の出力Voutは、ロー(L)となっており、閾値切換スイッチ621は、オフされている。
このため、コンパレータ610の反転入力(−)には、制御電源623の電圧+Bを分圧抵抗611、612で分圧した上限電圧閾値VTHRが入力されている。

0051

点火スイッチ4の開閉により、本図(h)に示すように、二次電流I2が流れ始めると、本図(i)に示すように、非反転入力(+)に入力された二次電流検出電圧VI2が上限電圧閾値VTHRを超え、コンパレータ610の出力がオンとなり、閾値切換スイッチ621がオンされ、分圧抵抗611に分圧抵抗613が並列に接続されるので、コンパレータ610の反転入力(−)に入力される電圧は、下限電圧閾値VTHFに切り換えられる。
本図(h)に示すように、二次電流I2が低下すると、これに伴い、本図(i)に示すように、二次電流検出電圧VI2が、下限電圧閾値VTHFを下回ることになる。すると、補助電源5からの放電を開始すべく、本図(c)に示すように、フィードバック信号SFBがハイ(H)となる。

0052

本図(b)、(c)に示すように、放電期間信号IGwが、ハイ(H)で、かつ、フィードバック信号SFBが、ハイ(H)となると、本図(d)に示すように、その論理積からなるFET駆動信号PFBがONとなり、補助電源5からの放電が開始される。
本図(g)、(h)に示すように、補助電源5に設けたコンデンサ54からの放電が開始され、一次側コイル20の一次電圧V1が上昇し、巻回比Nに比例して、二次側コイル21の電圧V2も高くなり、二次電流I2が上昇し、放電の維持が図られる。

0053

二次電流I2の上昇に伴い、二次電流検出電圧VI2が上限電圧閾値VTHRを超えると、本図(j)に示すように、コンパレータ610の出力はハイ(H)となり、本図(c)に示すように、フィードバック信号SFBはロー(L)となり、本図(d)に示すように、FET駆動信号PFBは、オフされ、補助電源5から放電が停止される。
同時に、閾値切換スイッチ621がオンされ、反転入力(−)には、制御電圧+Bを分圧抵抗612(R12)と、分圧抵抗611と分圧抵抗613とを並列に接続した抵抗(R11//R13)とによって分圧された、下限電圧閾値VTHFが入力される。

0054

補助電源5からの放電の停止により、本図(h)に示すように、二次電流I2は徐々に低下し、本図(i)に示すように、二次電流検出電圧VI2が下限電圧閾値VTHFを下回ると、本図(j)に示すように、コンパレータ610の出力VOUTは、ロー(L)となり、本図(c)、(d)に示すように、フィードバック信号SFBがハイ(H)となり、FET駆動信号PFBがオンとなり、補助電源5からの放電が開始され、二次電流I2が再び上昇する。
これを繰り返すことで、二次電流検出抵抗60で検出した二次電流I2の変化にしたがって、二次電流I2が上昇しているときには、上限電圧閾値VTHRを基準とし、二次電流I2が下降しているときには、下限電圧閾値VTHFを基準として、閾値判定し、その判定結果を放電スイッチ56の開閉駆動にフィードバックすることで、本図(g)に示すように、二次電流I2の極性を変えることなく、一定の範囲に維持することができる。

0055

なお、本実施形態においては、自己完結的に閾値を生成しながら判定をしているので、本図(i)に示すように、二次電流検出電圧VI2が上限電圧閾値VTHR、下限電圧閾値VTHFを超えた後も、若干のオーバシュートOSが見られるが、閾値を外部から入力する必要がないため、極めて簡単な構成で、精度良くフィードバック制御を実現できる。
このとき、本図(e)に示すように、内燃機関9の運転状況により、二次電圧V2が上昇と低下を繰り返しながら、全体として、二次電圧V2が上昇し、徐々に放電維持が困難となる傾向にある場合でも、検出した二次電流I2の変化によって、補助電源5からの放電と停止とを制御しているので、長期に亘って一定の範囲内に維持することが可能となり、安定した着火を実現できる。
本図(b)に示すように、放電期間信号IGwがローとなると、本図(d)に示すように、FET駆動信号PFBは強制的にオフとなり、補助電源5からの放電を終了する。

0056

ここで、図4を参照して、比較例1の作動の概要を説明する。
比較例1では、点火スイッチ4の開閉により、高い二次電圧V2が点火プラグ8に印加された後、補助電源5zからの放電が開始される点は、実施例1と同様である。
しかし、比較例1では、ECU8z内において、内燃機関の運転状況に応じて、二次電圧V2zの上昇を見越して、デューティ比を設定したマップを予め用意しておき、そのマップにしたがって、駆動パルスPLSを送信し、その駆動パルスPLSによって放電スイッチ56を開閉駆動する駆動電圧Vgを生成している点が相違する。

0057

実際の内燃機関9においては、各運転状況検出手段SENの経年劣化や、燃料噴射弁の経年劣化等により、必ずしも、予め、マップに用意した条件と、実際の条件とが完全に一致するとは限らない。
また、安全率を考慮して、必ず吹消限界電流Ith以上の二次電流I2zが維持されるように、補助電源5zから供給する放電エネルギが多くなるようにマップが設定されることもある。

0058

このため、内燃機関9の運転情報INFを検出する運転情報INFから運転状況検出手段SENの検出結果から予測され、図4(d)に点線で示す予測二次電圧V2PREよりも、図4(d)に実線で示す実際の二次電圧V2zACTが低い場合でも、予めMAPに用意されたデューティによって補助電源5zの放電スイッチ56zが開閉駆動されることになる。
その結果、本図(g)に示すように、吹消限界電流Ithを大きく上回る二次電流I2zが流れ、交叉斜線で覆った部分は、補助電源からの投入エネルギが過剰であったことがわかる。

0059

図5を参照して、本発明実施例1の点火装置7と比較例1の点火相違7zとにおいて、内燃機関の運転状況の変化に対する効果について説明する。
実施例1においては、高速運転状況において、二次電圧V2の変化にかかわらず、二次電流I2が一定の範囲となるように、二次電流検出電圧VI2を閾値判定して、その結果を、補助電源5からの放電エネルギの供給と停止にフィードバックさせているが、比較例1では、二次電流I2の増加を予測し、補助電源5zから放電エネルギの供給と停止を制御すべく、予め用意したマップにしたがって、放電スイッチ56の開閉駆動を制御している。

0060

このため、実施例1においては、本図の左側に示すように、内燃機関の運転状況が、高速中速、低速と変化しても、フィードバック制御により、二次電流I2は、一定の範囲内に調整されている。
しかし、比較例1においては、中速時には、一定の範囲に二次電流I2zを調整し、安定化することができるが、内燃機関の高速時には、放電エネルギの供給が不足し、吹き消え限界電流Ith以下に二次電流I2zが低下するおそれがあり、低速時には、補助電源5zからの投入エネルギが過剰となるおそれがある。
しかも、比較例1では、ECU8z側で運転状況検出手段SENからの運転状況を示すINFにしたがってマップ処理を行って、放電スイッチ56zを駆動する駆動パルスPLSを生成しているため、ECU8zへの演算負荷が大きい。特に点火時においては、運転状況検出手段SENから送信される運転情報INFを用いて、燃料の噴射制御等の様々な演算を同時進行で行うため、できるだけECUへの演算負担を軽減するのが望ましい。

0061

図6を参照して、本発明の第2の実施形態における点火装置7bについて説明する。
なお、前記実施形態と同様の構成は省略し、本実施例に特徴的な、フィードバック制御手段6b及び駆動ドライバ57bの構成についてのみを示す。
実施例1では、コンパレータの出力VOUTを利用して、閾値切換スイッチ621を駆動して、反転入力(−)に入力する電圧を変化させてヒステリシスを生成した構成を示したが、本変形例3では、反転入力(−)に二次電流検出電圧VI2を入力し、制御電源623の制御電圧+Bを分圧抵抗611b、612bで案分して非反転入力(+)に入力すると共に、下限閾値分圧抵抗613bを介して、コンパレータ610の出力Voutを、帰還させることで、ヒステリシスを形成するようにした点が相違する。
さらに、本変形例では、プルアップ抵抗614bを介して制御電源623にプルアップした出力Voutを駆動ドライバ57bに内蔵した出力反転スイッチ622bのベース(B)に接続し、出力反転スイッチ622bのエミッタ(E)を接地し。出力反転スイッチ622bのコレクタ(C)をプルアップ抵抗620bを介して制御電圧V+Bにつり上げて、その出力をAND回路570bに接続してある。
このような構成においても、実施例1と同様の機能を発揮できる。

0062

図7を参照して本発明の第3の実施形態における点火装置7cについて説明する。
本実施形態においては、前記実施形態の構成に加えて、二次電流フィードバック制御手段6cが、二次電流フィードバック制御回路61cと、燃焼室内を流れる筒内気流による二次電流I2の放電吹消えの発生の有無を検出し、放電吹消え信号IGFを発信する放電吹消え検出手段IGFU62と、運転状況に応じて目標とする二次電流狙い値I2Iを算出する二次電流指令値算出手段63と、放電吹消えの有無に応じて目標とする二次電流狙い値I2Iを補正する二次電流学習手段64とを具備する点が相違する。

0063

なお、演算負荷を分担するため、放電吹消え検出手段IGFU62、二次電流指令値算出手段63、二次電流学習手段64は、二次電流フィードバック制御手段6に設けても良いし、本図に示したように、一部(二次電流指令値算出手段63、二次電流学習手段64)をECU8c側に設けるようにしても良い。
また、以下の実施形態において電流値を閾値判定する際には、適宜、検出電流値及び電流閾値を電圧換算した値を用いることで、取扱いが容易となり、コンパレータ等のアナログ回路、若しくは、デジ・アナ混成回路によって瞬時に所定の閾値判定を実施できる。

0064

放電吹消え検出手段IGFU62は、二次電流検出手段60によって検出した二次電流I2を所定の吹消え検出電流閾値ILLと比較し、所定値を下回ったときに、放電の吹き消えが生じたと判断して、放電吹消え信号IGFを出力する。
実際の回路では、二次電流I2を電圧換算した二次電流換算電圧VI2と吹消え検出電流閾値ILLを電圧換算した吹消え検出電流閾値換算電圧VLLとをコンパレータ等で閾値判定する。

0065

二次電流指令値算出手段63は、内燃機関の運転状況に応じて、目標とする二次電流I2の狙い値I2Iを算出する。
具体的には、エンジン回転数NE、冷却水温度Tw、アクセル開度等の運転状況に応じた二次電流狙い値I2Iを予めマップデータとして用意し、ECU8cに内燃機関9側に設けたセンサ類SENから入力されたエンジンパラメータに基づいて、マップデータから適切な二次電流狙い値I2Iを選択し、二次電流切換信号IGAとして二次電流フィードバック制御回路61cに出力する。
二次電流フィードバック制御回路61cでは、二次電流狙い値I2Iを中心に二次電流上限閾値ITHR、二次電流下限閾値ITHFが設定され、前記実施形態と同様のフィードバック制御が行われ、同一極性の二次電流による火花放電が継続される。

0066

二次電流学習手段64は、吹消え検出信号IGFは、の有無に従って、二次電流狙い値I2Iを補正する二次電流補正学習値I2Lの増減を行う。
二次電流狙い値I2Iの補正が必要と判断された場合には、二次電流補正学習値I2Lが二次電流指令値算出手段63に入力される。
二次電流狙い値I2Iを二次電流補正学習値I2Lによって補正した新たな二次電流狙い値I2I+I2Lが新たなI2Iとして二次電流フィードバック制御回路61cに入力され、二次電流I2の目標を大きくした制御が行われる。

0067

ここで、図8を参照して点火装置7cに用いられる二次電流学習方法の一例について説明する。
テップS100の初期値設定行程では、二次電流指令値算出手段63によって、運転状況に応じて二次電流基本指令値I2Iが設定され、二次電流学習手段64において、二次電流補正学習値の初期値として、I2L=0に設定される。

0068

ステップS110の学習可能判定行程では、学習可能な状態か否か、即ち定常運転か否かが判断される。
定常運転かどうかは、内燃機関9に設けられた各種センサSENから得られたエンジン回転数NE等のエンジンパラメータによって判断することができる。
定常運転中であれば、判定Yesとなり、ステップS120に進み、定常運転以外のタイミングであれば、判定Noとなり、ステップS110のループを繰り返す。

0069

ステップS120の二次電流モニタ行程では、二次電流フィードバック制御回路に入力された二次電流I2をモニタする。
次いでステップS130の吹消え発生判定行程に進む。
ステップS130の吹消発生判定行程では、二次電流I2が0mA近くまで低下したか否かで吹消えの発生の有無を判定する。
一回の燃焼行程において所定の学習期間(放電期間)内に吹消えが検出された場合には、判定Yesとなり、ステップ150に進み、吹消えが検出されなかった場合には、判定Noとなり、ステップS140に進む。

0070

具体的には、二次電流I2と吹消え検出電流閾値ILLとの比較によって、二次電流I2が吹消え検出電流閾値ILLを下回った場合に吹消えが発生したと判断する。
吹消え検出電流閾値ILLは、吹き消え限界電流Ith以下の所定値(例えば、0〜50mA)に設定される。
なお、吹消えの有無の判定において、一回の検出で吹消えありと判定しても良いし、誤作動を防ぐために、一回の判定期間内に複数回に亘って二次電流I2が吹消え検出電流閾値ILLを下回った時に吹き消えありと判定しても良い。

0071

ステップS140の燃焼状態判定行程では、設定期間内に吹消えが発生した否かで判定する。
所定の期間内に吹消えがなく、安定した燃焼状態である場合には判定Yesとなり、ステップS160に進み、吹き消えが検出された場合には、判定Noとなり、ステップS170に進む。

0072

ステップS150の補正学習値I2L増加行程では、補正学習値I2Lを増加し、ステップS170に進む。
一回の増加量は、例えば、10mA〜50mAとし、段階的に増加する。

0073

ステップS160の補正学習値I2L減少行程では、補正学習値I2Lを減少し、ステップS170に進む。
燃焼が安定している場合には、二次電流I2の狙い値を下げることで、エネルギの無駄を抑制するためである。

0074

ステップS170の二次電流指令値算出行程では、基本指令値I2Iと補正学習値I2Lと加算したものを二次電流指令値I2Iとして記憶する。
これによって、二次電流フィードバック制御回路61cにおいては、補正後の二次電流指令値I2Iを基準として所定の電流範囲となるようにフィードバック制御が実施される。

0075

ステップS180では学習制御終了判定が行われる。
学習制御が終了していない場合には、判定Noとなり、ステップS100に戻り、補正後の二次電流閾値I2Iを基準として、ステップS110〜S170のループが繰り返される。

0076

学習制御が終了した場合には、判定Yesとなり、終了する。
なお、二次電流指令値I2Iの補正実施後は、規定の回数だけ111の制御値で作動させた後、
基準二次電流指令値に戻すようにしても良い。

0077

図9を参照して本実施形態における二次電流学習機能を備えていない場合の問題点について説明する。
本図(a)は、強い筒内気流によって、吹消えが発生したときの二次電流波形を示し、本図(b)は、そのときの二次電圧波形を示し、本図(c)は、一次電流波形を示す。

0078

本実施形態の要部である二次電流学習機能を設けることなく、二次電流フィードバック制御を行った場合、二次電圧V2の変化にかかわらず、二次電流I2を検出して、二次電流I2が同一の極性を維持したままで一定の範囲となるように、補助電源5からの放電を制御する二次電流フィードバック制御を行うことで、過不足なく、補助電源5から放電エネルギを供給できると考えられた。しかし、極めて強い筒内気流によって放電アークの引き延ばしが起こり、本図(b)に示すように、二次電圧V2が極めて高くなった場合に、補助電源5からの放電エネルギの供給が間に合わず、本図(a)に示すように、吹き消えが発生する虞があることが判明した。

0079

図10A図10Bを参照して、第3の実施形態における点火装置6cの二次電流狙い値の補正の効果について説明する。
本発明の点火装置6cでは、放電期間Tw中に上述の二次電流学習方法に従って、補正の要否を判定する。

0080

図10A中(a)に示すように、吹き消えが発生しなかった場合には、放電吹消え信号IGFは0のままで、補正学習値I2Lは初期値0を維持、二次電流狙い値I2Iは最初に設定された基準指定値I2Iを維持したまま、次の燃焼行程での補正の要否が判定され、補正不要の場合には次電流狙い値I2Iは最初に設定された基準指定値I2Iを維持したまま判定が繰り返される。
図10A中(b)に示すように、吹消えが検出された場合、吹消え検出信号IGFが立ち上がる。

0081

これを受けて、補正学習値I2Lが増加され、基準指定値I2Iに補正学習値I2Lが加算された二次電流指定値I2Iに狙い値が引き上げられ、補正後の二次電流指定値I2Iを中心としてフィードバック制御が行われる。
このため、強い筒内気流によって、放電が引き延ばされても、二次電流の狙い値が高くなっているので、補助電源5から放電エネルギが多く放出され、吹き消えを生じることなく放電を維持できる。

0082

二次電流指定値が引き上げられた気筒においては、補正後の狙い値I2Iを基準として次の放電が行われ、所定の判定期間内に吹消えの有無が判断され、必要に応じて、前述の補正フローに従って二次電流指定値の増減が行われることになる。

0083

さらに、図10Bに示すように、多気筒エンジンにおいては、気筒毎に、二次電流I2に対して基準指定値I2Iが設けられ、それぞれの放電期間内に行った吹消え検出結果に応じて補正学習値I2Lが増減される。
その結果、二次電流学習手段の学習効果を反映するため図10Bに示すように、各気筒に応じた補正学習値を設定するため、各気筒の補正学習値I2Lを補正量に応じたデータに変換し、気筒順に並べたビットデータとしてECU8cから二次電流フィードバック制御回路6cに送信することもできる。

0084

本実施形態によれば、気筒間での流速・燃焼時温度等のばらつきにより着火性が異なる場合であっても、従来のような1番着火性が悪い気筒にあわせて点火後の投入エネルギが決定されることによって、他の気筒に対し余分な点火エネルギを投入してしまう問題を解消し、気筒毎により一相きめ細やかに放電エネルギのマネジメントが可能となる。
また、必ずしも、二次電流学習補正は、毎燃焼行程で行う必要はなく、一定の更新期間毎に行っても良い。

0085

図11A図11Bを参照して、二次電流学習手段の変形例について説明する。
前記実施形態においては、二次電流狙い値I2I判定値ILLを放電期間の全範囲において一定の値に設定したが、本変形例のように、二次電流狙い値I2I、判定値ILLが時間の経過と共に減少するよう、バイアスを設けても良い。

0086

吹消えの発生時期が早いほど燃焼エネルギの投入量が少ないので着火確率下がり、吹消え検出電流閾値ILLに傾きを設けることで放電開始直後の判定値ILLが高くなり厳しく判定される。
これとは逆に、放電の後半は吹消え判定されてもすでに投入されている放電エネルギによって着火する可能性が比較的高いため、判定値ILLは低めに設定する。
本変形例においても、図11A図11Bに示すように前記実施形態と同様の効果を発揮するのに加え、着火性に影響の少ない放電後半のエネルギ消費を抑制することができる。

0087

図12A図12Bを参照して、二次電流学習手段の他の変形例について説明する。
本図に示すように、二次電流狙い値I2I、判定値ILLを段階的に減らすようにしても良い。
本変形例においても、図11A図11Bに示した変形例と同様の効果を発揮する。

0088

図13を参照して本発明の第4の実施形態における点火装置7dについて説明する。
本実施形態においても、前記実施と同様に二次電流フィードバック制御回路6dに入力された二次電流I2の閾値判定によって、放電スイッチ56が開閉されて一定の範囲となるようにフィードバック制御されるが、前記実施形態においては、ECU8cからフィードバック制御回路6cへ、一つの電流指定値I2Iが発信される構成を示したが、本実施形態の点火装置7dでは、電流切換信号IGAを、複数の電流切換信号IGA1、IGA2、・・・、IGAnとして構成して、二次電流フィードバック制御回路6dに送信するようにした点が相違する。
これによって、二次電流I2の狙い値を簡単に切換ることが可能となる。

0089

図14を参照して本発明の第5の実施形態における点火装置7eの概要について説明する。
本実施形態においては、前記第1の実施形態の構成に加えて、二次電流フィードバック制御手段6eが、二次電流フィードバック制御回路61eと、燃焼室内を流れる筒内気流による二次電流I2の吹消えの発生の有無を検出し、放電吹消え信号IGFを発信する放電吹消え検出手段IGFU62eと、運転状況に応じて目標とする二次電流狙い値I2Iを算出する二次電流指令値算出手段63と、放電吹消えの有無に応じて目標とする二次電流狙い値I2Iを補正する二次電流学習手段64とを具備する点は、第3、第4の実施形態における点火装置7c、7dと共通する。

0090

点火装置7eでは、さらに、放電吹消え検出手段IGFU62eが、吹き消えだけでなく、点火コイル2、点火スイッチ4、補助電源5の異常を検出して自己診断信号DIをECU8eに送信する自己診断装置(DIU)62eを兼ねている点が相違する。
本実施形態における自己診断装置62eは、放電期間信号IGwが入力され、所定の放電時期(後述する第1の異常判定遅延時間τ1、第2の異常判定遅延時間τ2)において、二次電流検出手段60によって検出された二次電流I2と所定の二次電流閾値(後述する第1の遅延時間電流閾値ID1、第2の遅延時間電流閾値ID2)との比較により、点火コイル2、点火スイッチ4、補助電源5(エネルギ投入部)の異常について後述する異常判定方法によって、いずれの異常かを特定することができる。

0091

なお、本実施形態においても、前記実施形態と同様に、二次電流I2の検出結果を放電スイッチ56の開閉制御にフィードバックして、二次電流I2を同一極性のまま一定範囲として、吹消えの抑制と放電エネルギの適切化を両立させることができる。
また、本実施形態においても、前記実施形態の変形例を適宜採用することもできる。

0092

図15を参照して、本実施形態に用いられる異常判定方法の一例について説明する。
本実施形態においては異常判定手段IGFU62eが、少なくとも、二次電流I2が、第1の遅延時間電流閾値ID1以上で、かつ、第2の遅延時間電流閾値ID2以上のときには、点火コイル2、点火スイッチ4、及び、補助電源5が正常と判定する正常判定行程(S330)と二次電流I2が、第1の遅延時間電流閾値ID1以上で、かつ、第2の遅延時間電流閾値ID2を下回るときには、補助電源5に何らかの異常があると判定する補助電源異常判定行程(S340;エネルギ投入部異常判定行程)と、二次電流I2が、第1の遅延時間電流閾値ID1を下回るときには、点火コイル2又は点火スイッチ4のいずれかに異常があると判定する点火コイル・点火スイッチ異常判定行程(S310)を具備する。

0093

以下、具体例を説明する。
ステップS200のコイル通電開始判定行程では、点火コイル2への通電開始の要否を判定する。
即ち、点火コイル2への通電を開始する場合には判定Yesとなり、ステップS210に進む。点火コイル2への通電を開始する時期でない場合には、判定Noとなり、判定Yesとなるまで、ステップS200のループを繰り返す。
点火コイル2への通電を開始するか否かは、ECU8eに入力されたクランク角CA等に基づいて判断される。

0094

ステップS210の点火信号出力行程では、点火信号IGtを出力にする。
本図に示した異常判定フローとは別に、前述の通常の制御フローに従って、点火信号IGtのオンを受けて、点火スイッチ4がオン駆動され、バッテリ1から点火コイル2への通電が開始され、一次側コイル20が充電される。
次いで、点火信号IGtが作動した状態を維持したまま、ステップS220の点火時期判定行程に進む。

0095

内燃機関の運転状況に応じた点火時期に達した場合には判定Yesとなり、ステップS230に進む。
点火時期に達していない場合には、判定Noとなり、判定時期に到達するまで、ステップS220のループを繰り返す。
ステップS230の点火行程では、点火信号IGtを停止する。

0096

これにより、点火スイッチ4が開き、一次側コイル20に流れていた電流が遮断され、一次側コイルに高い一次電圧V1を発生し、電磁誘導によって、二次側コイル21に一次電圧V1の巻回比(N=N2/N1)倍の高い二次電圧V2を発生し、点火プラグ3に印加される。
二次電圧V2が、点火プラグ3の先端に設けた中心電極と接地電極との間の放電空間の絶縁耐圧を超えると電極間に火花放電が発生する。
一方、ステップS240の補助エネルギ要否判定行程では、補助電源5からの放電の要否が判定される。

0097

本行程においては、補助エネルギ要否判定手段として、例えば、エンジンの運転状態に応じて予め設定されたマップを設け、エンジンパラメータに応じてマップに従って補助エネルギの要否が判断される。
エネルギ投入が必要と設定されたマップ領域においては補助電源5からの放電が必要と判断されると、判定Yesとなり、エネルギ投入が不要と設定されたマップ領域においては補助電源5からの放電が不要と判断されると、判定Noとなり、ステップS260に進む。

0098

ステップS250の補助エネルギ放電期間条件設定行程では、放電エネルギ投入期間Tw、第1の遅延時間電流閾値ID1、第2の遅延時間電流閾値ID2、第1の異常判定遅延時間τ1、第2の異常判定遅延時間τ2を設定する。ステップS260の主放電期間条件設定行程では、第3の遅延時間電流閾値ID3、第3の異常判定遅延時間τ3を設定する。
なお、ステップS250、S260において、具体的な設定値は、運転状況に応じて予め用意したマップデータから選択する。

0099

ステップS270のIGw出力行程では、放電期間信号IGwが出力される。
IGwの出力を受けて、放電スイッチ56が開閉駆動され、補助電源5から放電エネルギの投入が開始される。
補助電源5からの放電は、前述の二次電流フィードバック制御回路6eによって二次電流I2が一定の範囲となるように、フィードバック制御される。
ステップS280の第1の遅延時間経過判定行程では、第1の遅延時間τ1が経過したか否かが判定される。

0100

IGwの立ち上がりから第1の遅延時間τ1が経過した場合には、判定Yesとなり、ステップS290に進む。
第1の遅延時間τ1が経過していない場合には、判定Noとなり、遅延時間τ1に至るまでステップS280のループを繰り返す。

0101

ステップS290の第1の異常判定行程では、二次電流検出手段60によって検出された二次電流I2と第1の遅延時間電流閾値ID1との比較による閾値判定が行われる。
二次電流I2の絶対値が第1の遅延時間電流閾値ID1以上である場合には判定Yesとなり、ステップS300に進む。

0102

二次電流I2の絶対値が第1の遅延時間電流閾値ID1を下回る場合には判定Noとなり、ステップS310に進む。
ステップS310の点火コイル・点火スイッチ異常判定行程では、二次電流I2の絶対値が第1の遅延時間電流閾値ID1を下回っているので、点火コイル2又は点火スイッチ4のいずれかに異常が発生していると判定し、ステップS360に進む。

0103

ステップS300の第2の遅延時間経過判定行程では、放電期間信号IGwの立ち上がりから第2の遅延時間τ2が経過しているか否かが判定される。
IGwの立ち上がりから第2の遅延時間τ2が経過した場合には、判定Yesとなり、ステップS320に進む。

0104

第2の遅延時間τ2が経過していない場合には、判定Noとなり、遅延時間τ1に至るまでステップS300のループを繰り返す。
ステップS320の第2の異常判定行程では、二次電流検出手段60によって検出された二次電流I2と第2の遅延時間電流閾値ID2との比較による閾値判定が行われる。

0105

二次電流I2の絶対値が第2の遅延時間電流閾値ID1以上である場合には判定Yesとなり、ステップS330に進む。
二次電流I2の絶対値が第2の遅延時間電流閾値ID2を下回る場合には判定Noとなり、ステップS340に進む。

0106

ステップS330の正常判定行程では、所定のタイミングで、二次電流I2が、第1の遅延時間電流閾値ID1以上で、かつ、第2の遅延時間電流閾値ID2以上となっており、点火コイル2、点火スイッチ4及び補助電源5dのいずれも正常と判定され、ステップS350に進む。

0107

ステップS340の補助電源異常判定行程では、二次電流I2が、第1の遅延時間電流閾値ID1以上で、かつ、第2の遅延時間電流閾値ID2を下回るので、点火コイル2及び点火スイッチ4には異常がなく、補助電源5dに何らかの異常があると判断され、ステップS360に進む。

0108

ステップ350のエネルギ投入期間経過判定行程では、放電期間経過Twが経過したか否かが判定される。
放電期間Twが経過した場合には、判定YesとなりステップS360に進む。
放電期間Twが経過するまでは判定Noとなり、放電期間Twが経過するまでステップS350のループを繰り返す。

0109

ステップS360の放電期間停止行程では、放電期間信号IGwが停止され、補助電源5dからのエネルギの放電が必要とされた場合の異常判定行程を終了する。
一方、ステップS240で補助電源5dからのエネルギ投入が不要と判断されステップS260に進み、さらに、ステップS370に進んだ場合、ステップ370の第3の遅延時間経過判定行程では、第3の遅延時間τ3が経過したか否かが判定される。

0110

IGtの立ち下がりから第3の遅延時間τ3が経過した場合には、判定Yesとなり、ステップS290に進む。
第3の遅延時間τ3経過していない場合には、判定Noとなり、遅延時間τ1に至るまでステップS280のループを繰り返す。
ステップS380の第3の遅延時間異常判定行程では、第3の遅延時間τ3における二次電流I2の絶対値と、第3の遅延時間電流閾値ID3との比較による閾値判定が行われる。

0111

二次電流I2の絶対値と、第3の遅延時間電流閾値ID3以上であるときには、判定Yesとなり、ステップS400に進む。
ステップS400の点火コイル・点火スイッチ正常判定行程では、点火コイル2から点火プラグに高電圧が印加されたときに流れる放電電流I2が一定の電流閾値を超えており、点火コイル2及び点火スイッチ4の異常はなく、正常と判定し、異常判定フローを終了する。
ステップS390の点火コイル・スイッチ異常判定行程では、二次電流I2が検出されず、所定の電流閾値ID3を下回るため、点火コイル2又は、点火スイッチ4に何らかの異常があると判定し異常判定フローを終了する。

0112

図16A図16B図16C図16D図16Eを参照して、図14の点火装置7eに設けた異常判定手段の効果について説明する。
図16Aに示すように、点火コイル2、点火スイッチ4、補助電源5dのいずれも正常な場合、所定の異常判定時期τ1、τ2において、二次電流I2が所定の閾値ID1、ID2を正常判定される。

0113

過電流などによって放電スイッチ56が作動しなくなった場合、図16Bに示すように、放電スイッチ56を駆動するための放電ドライバ57dから駆動信号VG56が出力されても、放電スイッチ56が作動しない場合、第1の遅延期間においては、通常の点火コイル2から二次電圧V2が印加されたときの火花放電のみによる放電電流が流れるため、第1の遅延時間電流閾値ID1を下回るため、補助電源5からの放電がなされていないことがわかり、補助電源5の異常を検出できる。

0114

図16Cに示すように、補助電源5dが正常で、点火コイル2又は点火スイッチ4に異常が生じた場合、点火信号IGtの開閉後、二次電流I2が流れないため、第1、第2の遅延時間τ1、τ2のいずれにおいて、所定の閾値ID1、ID2を下回り、点火コイル2又は点火スイッチ4に異常が発生していることを検出できる。
図16Dに示すように、補助電源5を使用しない条件で、点火コイル2、点火スイッチ4のいずれもが正常な場合には、点火信号IGtの立ち下がりから第3の遅延時間τ3における二次電流I2が所定の閾値ID3以上であるため、正常であることが検出できる。

0115

図16Eに示すように、補助電源5を使用しない条件で、点火コイル2、点火スイッチ4のいずれかに異常が発生した場合には、放電電流I2が流れないため、点火信号IGtの立ち下がりから第3の遅延時間τ3における二次電流I2が所定の閾値ID3以下となり、点火コイル2、点火スイッチ4のいずれかに何らかの異常が発生していることが検出できる。

0116

本実施形態においては、図17に示すように、二次電流狙い値I2Iの違いによる第2の遅延時間τ2における第2の遅延時間電流閾値ID2を変更することで、任意の二次電流狙い値I2Iに対応して異常判定を行うことができる。

0117

図18A図18B図18Cを参照して、前期実施形態と同様の二次電流フィードバック制御手段(6〜6e)を具備しつつ、異常判定手段62eにさらに二次電圧V2を検出する二次電圧検出手段(66、67)及び二次電圧判定手段68を加えて異常判定手段62fとした本発明の第6の実施形態における点火装置7fについて説明する。
図18Aに示すように、くすぶりを発生する場合には、二次電圧V2が低くなり、点火プラグ3に内蔵した雑音防止抵抗に抵抗値異常が発生した場合には、二次電圧V2が高くなる。
そこで、停止時やアイドリング時などの燃焼室内に強い筒内気流が発生しておらず、確実に吹消えを生じない運転条件において、測定した二次電圧V2及び二次電流I2を異常判定手段62fにおいて閾値判定することで、くすぶり異常や抵抗値異常等の点火プラグ3の異常を検出することが可能となる。

0118

本実施形態においては、二次電圧V2を検出する二次電圧検出手段(66、67)を具備し、異常判定手段62fが、二次電圧V2と、所定のくすぶり判定電圧閾値V2th1及び所定の抵抗異常判定電圧閾値V2th2との比較を行う。
検出された二次電圧V2がくすぶり判定電圧閾値V2th1よりも低い値を示す時間が所定の時間を超える場合にはくすぶり発生と判定する。

0119

検出された二次電圧V2が抵抗異常判定電圧閾値V2th2よりも高い値を示す時間が所定の時間を超える場合には抵抗値異常と判定する。
検出された二次電圧V2がくすぶり判定電圧閾値V2th1よりも低い値を示す時間が所定の時間以内であり、かつ、抵抗異常判定電圧閾値V2th2よりも高い値を示す時間が所定の時間以内である場合には正常と判定する。

0120

図18Bに示すように、点火コイル2の二次側コイル21と点火プラグ8との間に、二次電圧検出手段として所定の分圧抵抗66、67を配設する。
分圧抵抗66、67で案分された二次電圧V2は、本実施形態におけるフィードバック制御手段6fに設けた二次電圧判定手段68に入力され、所定の閾値V2Th1、V2Th2との閾値判定が行われる。
異常判定手段62fでは、くすぶり異常発生の検出と抵抗値異常発生の検出を行うことができる。

0121

図18Cを参照して二次電圧判定手段68の閾値判定結果から点火プラグの異常を特定するための具体的な点火プラグ異常判定方法の一例について説明する。
ステップS500の放電機関判定行程では、放電期間信号IGwがオンか否かが判定され、放電期間中であれば、判定YesとなりステップS510に進む。放電期間内でなければ、判定Noとなり、放電期間になるまで、ステップS510のループを繰り返す。

0122

ステップS510くすぶり判定行程では、二次電圧検出手段66、67で検出された二次電圧V2とくすぶり判定電圧閾値V2th1とが比較され、二次電圧V2が所定のくすぶり判定電圧閾値V2th1より低と判定された期間が所定の時間継続されたか否かによってくすぶり発生(プラグ抵抗低)か否かが判定される。
二次電圧V2がくすぶり判定電圧閾値V2th1より低いと判定された期間が所定の時間以上継続した場合には判定Yesとなり、ステップS520に進む。

0123

ステップS520のくすぶり判定行程では、二次電圧V2が所定の閾値よりも低い時間が一定時間以上継続されたため、くすぶり発生と判定する。
ステップS510で、一定時間内に二次電圧V2が上昇し、所定のくすぶり判定電圧閾値V2th1を超える場合には、判定Noとなり、ステップS530に進む。

0124

ステップS530の抵抗値以上判定行程では、二次電圧V2が所定の抵抗異常判定電圧閾値V2th2より高くなる時間が所定の時間以上継続するか否かが判断される。
二次電圧V2が抵抗異常判定電圧閾値V2th2を超える期間が一定時間以上継続された場合には、判定Yesとなり、ステップS540に進む。
ステップS540の抵抗異常判定行程では、二次電圧V2が所定の抵抗異常判定電圧閾値V2th2より高くなる時間が所定の時間以上継続されたため内蔵抵抗異常と判定する。

0125

ステップS510で、一定時間内に二次電圧V2が低下し、所定の抵抗異常判定電圧閾値V2th2を下回る場合には、判定Noとなり、ステップS550に進む。
ステップS550の正常判定行程では、二次電圧V2が所定のくすぶり判定電圧閾値V2th1を所定期間内に上回り、かつ、二次電圧V2が所定の抵抗異常判定電圧閾値V2th2を所定期間内に下回るので、正常と判定される。
いずれかの判定がなされたら、プラグ異常判定行程を終了する。
プラグ異常判定(S500〜S550)は、安定走行時やアイドリング時などのタイミングで実行される。

0126

1直流電源
2点火コイル
20 一次側コイル
21 二次側コイル
22整流素子
3点火プラグ
4点火スイッチ
5補助電源(エネルギ投入部)
54放電エネルギ蓄積手段(放電用コンデンサ
56放電スイッチ(放電用半導体開閉素子)
57放電ドライバ
6フィードバック制御手段
60二次電流検出抵抗
61 二次電流フィードバック制御回路
62 異常判定手段(放電吹消え検出手段)
63 二次電流指示値算出手段
64 二次電流学習手段
7点火装置
IGt点火信号
IGw放電期間信号
IGF 放電吹消え信号
IGA 二次電流切換信号
I2 二次電流
I2I 二次電流狙い値
I2L二次電流補正学習値
I2LL 吹消え検出閾値
ITHR 上限電流閾値
ITHF 下限電流閾値
Ith 吹消限界閾値
V2二次電圧
VI2 二次電流検出電圧
VTHR 上限電圧閾値
VTHF 下限電圧閾値
SFBフィードバック信号
PFBフィードバック駆動信号
τd遅延時間
τ1 第1の遅延時間
τ2 第2の遅延時間
τ3 第3の遅延時間
ID1 第1の遅延時間電流閾値
ID2 第2の遅延時間電流閾値
ID3 第3の遅延時間電流閾値

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