JP2020094563A - Driving device for ignition coil, and ignition system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はエンジンの点火コイル用駆動装置(イグナイタ)及びそれを備えた点火システムに関し、より詳しくは、過電流保護回路を用いた点火コイル用駆動装置及びそれを備えた点火システムに関する。 The present invention relates to a drive device (igniter) for an engine ignition coil and an ignition system including the same, and more particularly, to an ignition coil drive device using an overcurrent protection circuit and an ignition system including the same.
点火コイル用駆動装置には、点火コイルに流れる一次電流を通電、遮断することにより点火コイルの二次側に高電圧を発生させるスイッチング素子を保護するための種々の保護回路が設けられている。この点火コイル用駆動装置は例えば4気筒エンジンなどに適用することができる。ここで、ECUは、エンジンの運転状態に応じた点火指令信号を出力し、点火コイルは該点火指令信号の入力を受けて駆動される。この点火コイルには、点火指令信号に基づいて一次電流の通電又は遮断の切り替えを行うスイッチング素子と該スイッチング素子の通電又は遮断の切り替えを制御する制御部とを備えたイグナイタが接続されている。このイグナイタ内には該スイッチング素子を保護するための過電流保護回路が備えられている(特許文献1参照)。 The ignition coil drive device is provided with various protection circuits for protecting a switching element that generates a high voltage on the secondary side of the ignition coil by turning on and off a primary current flowing through the ignition coil. This ignition coil drive device can be applied to, for example, a four-cylinder engine. Here, the ECU outputs an ignition command signal according to the operating state of the engine, and the ignition coil is driven by receiving the input of the ignition command signal. An igniter including a switching element that switches energization or interruption of the primary current based on an ignition command signal and a control unit that controls switching of energization or interruption of the switching element is connected to the ignition coil. An overcurrent protection circuit for protecting the switching element is provided in the igniter (see Patent Document 1).
しかしながら、上記過電流保護回路を用いてスイッチング素子に所定の電流値以上の電流が流れないように制御したとしても、スイッチング素子に流れる電流を制限するので、スイッチング素子であるトランジスタのコレクタ‐エミッタ間電位差は飽和時のコレクタ‐エミッタ間電位差よりも増加してしまい、スイッチング素子にかかる電圧が大きくなり、電流制限時の消費電力が膨大となってしまうという問題があった。さらに、スイッチング素子であるトランジスタの発熱は消費電力に依存するため、電流制限がかかっている時間期間内ではトランジスタの発熱量が膨大となり、数秒でトランジスタが破壊に至ってしまうという問題があった。 However, even if the above-mentioned overcurrent protection circuit is used to control the switching element so that a current of a predetermined value or more does not flow, the current flowing in the switching element is limited. The potential difference becomes larger than the collector-emitter potential difference at the time of saturation, the voltage applied to the switching element becomes large, and the power consumption at the time of current limitation becomes enormous. Further, since the heat generation of the transistor, which is a switching element, depends on the power consumption, the heat generation amount of the transistor becomes enormous within the time period during which the current limitation is applied, and the transistor is destroyed in a few seconds.
本発明の目的は、消費電力及び発熱量を低減でき、強いてはスイッチ素子であるトランジスタの破壊を防止できる点火コイル用駆動装置及びそれを備えた点火システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ignition coil drive device that can reduce power consumption and heat generation amount and can prevent destruction of a transistor, which is a switch element, and an ignition system including the ignition coil drive device.
本発明に係る点火システムは、点火コイルの一次コイルに接続されるスイッチング素子と、所定のパルス幅を有するパルス信号を点火指令信号として出力するパルス生成部と、前記点火指令信号に基づいて、前記スイッチング素子の通電または遮断通電を制御する駆動部と、前記一次コイルに流れる一次電流に応じた検出電圧が基準電圧以上となっている時間期間を算出し、該時間期間の値だけ前記点火指令信号の立ち上がりタイミングを補正するタイミング制御信号を生成するタイミング補正回路とを備え、前記パルス生成部は、前記タイミング制御信号に基づいて、前記点火指令信号の立ち上がりタイミングを遅延させる。 An ignition system according to the present invention includes a switching element connected to a primary coil of an ignition coil, a pulse generator that outputs a pulse signal having a predetermined pulse width as an ignition command signal, and the ignition command signal based on the ignition command signal. A drive unit for controlling energization or interruption energization of the switching element, and a time period during which the detected voltage corresponding to the primary current flowing through the primary coil is equal to or higher than a reference voltage is calculated, and the ignition command signal is output for the value of the time period And a timing correction circuit that generates a timing control signal that corrects the rising timing of the ignition command signal. The pulse generation unit delays the rising timing of the ignition command signal based on the timing control signal.
本発明に係る点火システムによれば、2回目以降の一次コイルに流れる一次電流の通電及び遮断を制御する点火指令信号の立ち上がりタイミングを遅延させることにより、一次電流が所定のしきい値を超えることがない。従って、過電流保護機能が働いている時間期間がゼロとなるので、消費電力及び発熱量を低減でき、強いてはスイッチ素子であるトランジスタの破壊を防止することが可能となる。 According to the ignition system of the present invention, the primary current exceeds the predetermined threshold value by delaying the rising timing of the ignition command signal that controls the energization and interruption of the primary current flowing through the primary coil after the second time. There is no. Therefore, since the time period during which the overcurrent protection function is working becomes zero, the power consumption and the heat generation amount can be reduced, and it is possible to prevent the transistor, which is a switch element, from being destroyed.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施形態1.
図1は本発明の実施形態1に係る内燃機関用点火装置1の外観を示す斜視図である。図1の内燃機関用点火装置1は、コネクタ部12と、コイル収容部14と、固定フランジ15と、高圧出力部16とを備えて構成される。ここで、コネクタ部12、コイル収容部14、固定フランジ15、及び高圧出力部16はそれぞれ熱可塑性樹脂(絶縁性樹脂)によって一体成形されている。ここで、図1の内燃機関用点火装置1は、シリンダ(図示せず)内に配置された点火プラグ6(図2参照)を点火(スパーク)させエンジンを始動し回転させる。
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an internal combustion
図1のコネクタ部12には、殻状体内部に複数のコネクタ端子が配備され、ハーネス(図示なし)を介してECU(Engine Control Unit)4(図2参照)といった車載電子機器に接続される。これにより、コネクタ部12は、車載電子機器との配線がなされ、点火指令信号や電源電力などが印加される。
A plurality of connector terminals are provided inside the shell-like body in the
また、図1の点火装置1は、コイルアセンブリ11を収容させる筐体がプラグホールの開口端を塞ぐように配置される。従って、この筐体に設けられるコネクタ部12は、接続相手のハーネスとの着脱作業が容易に行われるよう、作業スペースを確保させた高さに設けられる。ここで、エンジンには、気筒ごとにプラグホールが設けられ、このプラグホールには、点火プラグ6(図2参照)が挿入される。エンジンの各気筒には、エアクリーナ及び吸気マニホールドを経由した空気とガソリンなどの燃料との混合気体が供給され、点火プラグ6(図2参照)を適切なタイミングで点火させることで、エンジンが始動し回転する。
Further, in the
高圧出力部16は、高圧ターミナル(図示せず)が内蔵され、これを周囲から絶縁するよう熱可塑性樹脂が覆われている。但し、高圧出力部16の下部には、高圧ターミナルとの電路が確保され、この高圧ターミナルを介して点火プラグ6(図2参照)に電気的に接続される。
The high-
コイル収容部14は、コイルアセンブリ(一次コイル,二次コイル,及び,コイル鉄心,が主な構成)の全表面を覆うように、熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂など)が形成されている。コイルアセンブリの構成は、互いに絶縁されており、コイル鉄心の軸心を基準軸として、一次コイル用のワイヤ線及び二次コイル用のワイヤ線が巻回されている。コイル収容部14は、熱硬化性樹脂によって、コイルアセンブリから高電圧が発生する際も電気的絶縁が保たれる。
The
図1のコイル収容部14は、点火コイル用駆動装置(イグナイタ)2の内蔵基板を縦型に配置させている。この点火コイル用駆動装置2は、複数の端子を備えており、当該端子がコネクタ端子等に配線される。
In the
固定フランジ15は、コイル収容部14に隣接する位置へ、当該コイル収容部14と一体成形されている。固定フランジ15は、舌片状の形体を呈しており、所定箇所にアルミ材等の金属ブッシュ15aを埋設させている。この金属ブッシュ15aは、固定ボルトの挿通が可能な中空管であり、固定ボルトによってエンジンブロック(図示せず)に固定される。
The fixed
図2は図1の点火装置1を備えた点火システム10の構成要素を示すブロック図である。図2の点火システム10は、点火装置1と、該点火装置1を制御する点火指令信号DSを生成するECU4と、点火プラグ6とを備えて構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing the components of an
図2のECU4は、パルス生成部40と、点火指令信号DSの立ち上がりタイミングを補正するタイミング制御信号TCSを生成するタイミング補正回路41とを備えて構成される。ここで、タイミング補正回路41は、遅延信号生成部41bと、カウンタ41aとを備えて構成される。このパルス生成部40は、エンジンの運転状態等を示すパラメータ(暖機状態やエンジン負荷やエンジンの回転速度など)を検出する各センサからの各種信号に基づいて、エンジンパラメータに応じた所定のパルス幅を有するパルス信号を点火指令信号DSとして出力する。ここで、ECU4は、エンジン制御に関する制御処理や演算処理を行うCPUや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メモリなどを含み、該パルス生成部40は、CPUの処理結果に基づき、エンジンパラメータに応じた所定のパルス幅を有するパルス信号を点火指令信号DSとして生成して出力する。
The ECU 4 of FIG. 2 includes a
図2の点火装置1は、点火コイル用駆動装置(イグナイタ)2と、点火コイル5と、負極の−側端子が接地された電源部7とを備えて構成される。ここで、点火コイル用駆動装置2は、一次電流入力用端子B、グランド用端子G、信号入力用端子S及び信号出力用端子Rの4つのコネクタ端子を有している。点火コイル5は、一次コイルL1と、二次コイルL2と、鉄心とを備えて構成される。一次コイルL1の一端は、二次コイルL2の一端と、電源部7の正極の+側端子に接続されており、一次コイルL1の他端は、一次電流入力用端子を介して、後述する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、単に「IGBT」と称す。)20のコレクタ端子に接続されている。二次コイルL2の他端は、点火プラグ6に接続される。
The
点火コイル用駆動装置2は、一次コイルL1に流れる一次電流I1に応じた電圧を検出する電流検出回路3と、IGBT20と、該IGBT20のスイッチング動作を制御する駆動部21とを備えて構成される。また、電流検出回路3は、基準電圧Vrefを有する電源31と、比較器30と、IGBT20に流れる電流を検出する抵抗32とを備えて構成される。ここで、抵抗32の一端はIGBT20のエミッタ端子Eに接続され、抵抗32の他端は点火コイル用駆動装置2のグランド用端子Gを介して接地されている。
The ignition
比較器30は、IGBT20に流れる電流I1に相当する抵抗32の両端電圧差(一次コイルL1に流れる一次電流I1に応じた検出電圧)の値を非反転入力端子に入力し、基準電圧Vrefの値を反転入力端子に入力する。ここで、比較器30は、抵抗32の両端電圧差と、基準電圧Vrefとの値を比較して当該比較結果信号COを発生し、当該比較結果信号COを信号出力用端子Rを介してカウンタ41aに出力する。すなわち、比較器30は、抵抗32の両端電圧差が基準電圧Vrefよりも大きいときは比較結果信号COとしてハイレベル信号(H)を出力し、抵抗32の両端電圧差が基準電圧Vref以下であるときは比較結果信号COとしてローレベル信号(L)を出力する。また、図1において説明した複数のコネクタ端子のうちの少なくとも一つのコネクタ端子が、比較結果信号COを出力するコネクタ端子である。
The
駆動部21は、パルス生成部40からの点火指令信号DSを、信号入力用端子Sを介して入力し、該点火指令信号DSに基づいて、IGBT20の通電または遮断を制御する。
The
タイミング補正回路41を構成するカウンタ41aは、所定の周期でカウントアップし、検出電圧が基準電圧Vref以上となるとカウントを開始し、パルス信号である点火指令信号DSがローレベル信号となるとカウントを終了してカウント値を生成し、該カウント値を遅延信号生成部41bに出力する。ここで、カウンタ41aは、比較結果信号COに基づいて、カウントを開始してカウント値を生成する。また、タイミング補正回路41を構成する遅延信号生成部41bは、入力されたカウント値に基づいて、時間期間Tを算出し、該時間期間Tを示すタイミング制御信号TCSを生成し、該タイミング制御信号TCSをパルス生成部40に出力する。ここで、タイミング補正回路41は、一次コイルL1に流れる一次電流I1に応じた検出電圧が基準電圧Vref以上となっている時間期間Tを算出し、該時間期間Tの値だけ点火指令信号DSの立ち上がりタイミングを遅延させるタイミング制御信号TCSを生成し、該タイミング制御信号TCSをパルス生成部40に出力する。
The
なお、点火システム10内に記憶部が設けられ、時間期間Tの値を格納するように構成されてもよい。この場合には、遅延時間生成部41bは記憶部に格納された時間期間Tの値を必要に応じて取り込み、取り込まれた時間期間Tの値に基づいて、タイミング制御信号TCSを生成して出力するように構成されてもよい。ここで、記憶部は、ハードディスク(HDD)、フラッシュメモリ、ソリッドステートドライブ(SSD)のような不揮発性の記録媒体などを含む。
A storage unit may be provided in the
パルス生成部40は、タイミング制御信号TCSに基づいて、該時間期間Tの値だけ点火指令信号DSの立ち上がりタイミングを遅延させる。
The
駆動部21は、比較結果信号COに基づいて、一次電流I1が所定のしきい値を超えないように、IGBT20の制御端子の電圧を制御する。すなわち、駆動部21は、過電流保護回路として機能する。
The
以上のように構成された点火システム10の動作について以下に説明する。
The operation of the
図3は図2の点火システム10の動作を示す各信号のタイミングチャートである。ここで、図3(a)はエンジンが始動されて最初(1回目)のパルス信号である点火指令信号DSが駆動部21に入力されたときの点火システム10の動作について説明したタイミングチャートであり、図3(b)はエンジンが始動された後、2回目以降のパルス信号である点火指令信号DSが駆動部21に入力されたときの点火システム10の動作について説明したタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart of each signal showing the operation of the
図3(a)、(b)にはそれぞれ、点火指令信号DSの時間tに対する振幅レベル(ハイレベルかもしくはローレベル)の変化を示す時間軸波形図と、点火指令信号DSの時間軸波形図と経過時間軸を共通にし、一次コイルL1に流れる一次電流I1の時間tに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図と、点火指令信号DSの時間軸波形図と経過時間軸を共通にし、二次コイルL2に誘起される二次電圧V2の時間tに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図とが示されている。 3A and 3B are a time axis waveform diagram showing a change in the amplitude level (high level or low level) of the ignition command signal DS with respect to time t, and a time axis waveform diagram of the ignition command signal DS, respectively. And a time axis waveform diagram showing a change in the amplitude level of the primary current I1 flowing through the primary coil L1 with respect to time t, and a time axis waveform diagram of the ignition command signal DS and an elapsed time axis in common. A time axis waveform diagram showing a change in the amplitude level of the secondary voltage V2 induced in the next coil L2 with respect to time t is shown.
図3(a)に示すように、最初の1パルス信号では、一次コイルL1に流れる一次電流I1の通電及び遮断を制御する駆動部21に入力される点火指令信号DSは、時間t0から時間t2までハイレベルの信号である。ここで、時間t0のとき、IGBT20はオンされ一次コイルL1に流れる一次電流I1の通電が開始され、一次電流I1は徐々に増加する。次に、時間t1のときに、一次電流I1は所定のしきい値に到達し、該しきい値を超える一次電流I1が流れないように、過電流保護機能が働く。このとき、タイミング補正回路41は、この保護機能が働いた時間期間Tを算出する。
As shown in FIG. 3A, in the first one-pulse signal, the ignition command signal DS input to the
次に、時間t2のとき、点火指令信号DSはローレベルとなり、IGBT20はオフされて、一次電流I1はゼロとなる。一次電流I1が急変動すると、これに応じて二次コイルL2が励起され、数百Vの高電圧を発生する。この高電圧を受けて、点火プラグ6で火花放電が生じる。次に、2回目以降のパルス信号が入力されたときの動作を図3(b)を用いて説明する。
Next, at time t2, the ignition command signal DS becomes low level, the
図3(b)に示すように、2回目以降の点火指令信号DSの立ち上がりタイミングは、最初の1パルス信号で算出された時間期間Tの値だけ遅延し、時間t3のときにIGBT20がオンされ一次電流I1の通電が開始される。そして、時間t2のときにIGBT20がオフされ一次電流I1が遮断されてゼロとなる。一次電流I1が急変動すると、これに応じて二次コイルL2が励起され、数百Vの高電圧を発生する。この高電圧を受けて、点火プラグ6で火花放電が生じる。
As shown in FIG. 3B, the rising timing of the ignition command signal DS after the second time is delayed by the value of the time period T calculated by the first one pulse signal, and the
以上の実施形態に係る点火システム10によれば、1回目のパルス信号で実際に過電流保護機能が働いた時間期間Tを算出し、該算出された時間期間(実際に必要とされない時間期間)分だけ2回目以降の一次コイルL1に流れる一次電流I1の通電及び遮断を制御する点火指令信号DSの立ち上がりタイミングを遅延させる。従って、2回目以降のパルス信号に対しては過電流保護機能が働くことなしに、一次電流I1が所定のしきい値を超えることがないので、消費電力及び発熱量を低減でき、強いてはスイッチ素子であるトランジスタの破壊を防止することが可能となる。
According to the
さらに、1回目のパルス信号で実際に過電流保護機能が働いた時間期間を算出し、該算出された時間期間の値(実測値)を用いて、2回目以降のパルス信号の立ち上げタイミングの遅延時間を決定しているので、2回目以降において過電流保護機能が働く時間期間Tをより確実にゼロとすることができる。従って、実測値を用いることなしに(例えば、予め回路時定数などにより算出された予測値を用いる)、パルス信号の立ち上げタイミングの遅延時間を予め決定する技術と比較すると、より確実に消費電力及び発熱量を低減でき、強いてはスイッチ素子であるトランジスタの破壊をより防止することが可能となる。 Further, the time period during which the overcurrent protection function actually operates with the first pulse signal is calculated, and the value (measured value) of the calculated time period is used to determine the rise timing of the pulse signal for the second time and thereafter. Since the delay time is determined, the time period T in which the overcurrent protection function operates after the second time can be more surely set to zero. Therefore, the power consumption can be more reliably compared with the technique of predetermining the delay time of the rise timing of the pulse signal without using the actual measurement value (for example, using the prediction value calculated in advance by the circuit time constant or the like). In addition, the amount of heat generated can be reduced, and it is possible to prevent the transistor, which is a switch element, from being destroyed.
実施形態2.
上述した実施形態では、点火指令信号TCSの立ち上がりタイミングを所定の時間期間分だけ遅延させるタイミング補正回路を点火装置の外部(実施形態1ではECU4内)に設けられていた。これに対して、本実施形態では、該タイミング補正回路を点火装置内の点火コイル用駆動装置(イグナイタ)内に設けられたことを特徴とする。
In the above-described embodiment, the timing correction circuit that delays the rising timing of the ignition command signal TCS by a predetermined time period is provided outside the ignition device (in the ECU 4 in the first embodiment). On the other hand, the present embodiment is characterized in that the timing correction circuit is provided in the ignition coil driving device (igniter) in the ignition device.
図4は本発明の実施形態2に係る点火システム10Aの構成要素を示すブロック図である。図4の点火システム10Aは、図2の点火システム10と比較すると、ECU4の代わりにECU4Aを備え、点火装置1の代わりに点火装置1Aを備えたことが相違する。ここで、ECU4Aは、図2のECU4と比較すると、タイミング補正回路41を削除したことが相違する。また、図4の点火装置1Aは、図2の点火装置1と比較すると、点火コイル用駆動装置2の代わりに点火コイル用駆動装置2Aを備えたことが相違する。さらに、図4の点火コイル用駆動装置2Aは、図2の点火コイル用駆動装置2と比較すると、電流検出回路3とECU4との間にタイミング補正回路41Aをさらに備えたことが相違する。
FIG. 4 is a block diagram showing components of the
図4のタイミング補正回路41Aは、カウンタ41Aaと、遅延信号生成部41Abとを備えて構成される。
The
カウンタ41Aaは、所定の周期でカウントアップし、検出電圧が基準電圧Vref以上となるとカウントを開始し、パルス信号である点火指令信号DSがローレベル信号となるとカウントを終了してカウント値を生成し、該カウント値を遅延信号生成部41Abに出力する。ここで、カウンタ41Aaは、比較結果信号COに基づいて、カウントを開始してカウント値を生成する。 The counter 41Aa counts up in a predetermined cycle, starts counting when the detected voltage becomes equal to or higher than the reference voltage Vref, and ends counting when the ignition command signal DS that is a pulse signal becomes a low level signal to generate a count value. , And outputs the count value to the delay signal generation unit 41Ab. Here, the counter 41Aa starts counting and generates a count value based on the comparison result signal CO.
遅延信号生成部41Abは、入力されたカウント値に基づいて、時間期間Tを算出し、該時間期間Tを示すタイミング制御信号TCSを生成し、該タイミング制御信号TCSを信号出力用端子Rを介してパルス生成部40に出力する。ここで、タイミング補正回路41Aは、一次コイルL1に流れる一次電流I1に応じた検出電圧が基準電圧Vref以上となっている時間期間Tを算出し、該時間期間Tの値だけ点火指令信号DSの立ち上がりタイミングを遅延させるタイミング制御信号TCSを生成し、該タイミング制御信号TCSをパルス生成部40に出力する。
The delay signal generation unit 41Ab calculates the time period T based on the input count value, generates the timing control signal TCS indicating the time period T, and outputs the timing control signal TCS via the signal output terminal R. And outputs it to the
本実施形態に係る点火システム10Aは、上述した実施形態1に係る点火システム10と同様の動作を行い、同様の作用効果を得ることができる。
The
実施形態3.
複数の気筒を有する多気筒エンジンにあっては、各気筒に接続される点火コイルの製造上のばらつきに起因する一次電流の電流増加率にばらつきが生じ得る。以下の如く、本実施形態によれば、この製造上のばらつきに起因した電流増加率のばらつきがあったとしても一次電流I1の大きさを一定とすることが可能となる。
In a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders, the current increase rate of the primary current may vary due to manufacturing variations of the ignition coil connected to each cylinder. As described below, according to the present embodiment, it is possible to make the magnitude of the primary current I1 constant even if there is a variation in the current increase rate due to this manufacturing variation.
なお、本実施形態では、3気筒(第1気筒、第2気筒、及び第3気筒)を有する多気筒エンジンを例として説明するが、本発明はこれに限定されず、複数の気筒を有する多気筒エンジンに適用することが可能である。ここで、上述した点火システム10または点火システム10Aを用いて各気筒それぞれの点火プラグを点火させる。
In the present embodiment, a multi-cylinder engine having three cylinders (first cylinder, second cylinder, and third cylinder) will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders. It can be applied to a cylinder engine. Here, the ignition plug of each cylinder is ignited using the
図5は本発明の実施形態3に係る3気筒エンジンの動作を説明するためのタイミングチャートである。図5には、3気筒エンジンの各気筒に対する点火プラグを点火させるときの最初(1回目)のパルス信号である点火指令信号DSが駆動部21に入力されたときの一次コイルL1に流れる一次電流I1の時間tに対する振幅レベルの変化が示されている。ここで、第1〜第3気筒における一次コイルL1に流れる一次電流I1の変化を符号#1、#2、及び#3としてそれぞれ示している。なお、上述した実施形態1及び実施形態2と同様に、最初の1パルス信号では、一次コイルL1に流れる一次電流I1の通電及び遮断を制御する駆動部21に入力される点火指令信号DSは、時間t0から時間t2までハイレベルの信号とする。
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the three-cylinder engine according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the primary current flowing through the primary coil L1 when the ignition command signal DS, which is the first (first) pulse signal for igniting the ignition plug for each cylinder of the three-cylinder engine, is input to the
第1気筒における一次電流I1の変化が符号#1に示されている。ここで、時間t0のとき、IGBT20はオンされ一次コイルL1に流れる一次電流I1の通電が開始され、一次電流I1は徐々に増加する。次に、時間t1aのときに、一次電流I1は所定のしきい値Ithに到達し、該しきい値Ithを超える一次電流I1が流れないように、過電流保護機能が働く。このとき、タイミング補正回路41は、この保護機能が働いた時間期間T1を算出する。
The change in the primary current I1 in the first cylinder is indicated by
また、第2気筒における一次電流I1の変化が符号#2に示されている。ここで、時間t0のとき、IGBT20はオンされ一次コイルL1に流れる一次電流I1の通電が開始され、一次電流I1は徐々に増加する。次に、時間t1bのときに、一次電流I1は所定のしきい値Ithに到達し、該しきい値Ithを超える一次電流I1が流れないように、過電流保護機能が働く。このとき、タイミング補正回路41は、この保護機能が働いた時間期間T2を算出する。
Further, the change in the primary current I1 in the second cylinder is indicated by
さらに、第3気筒における一次電流I1の変化が符号#3に示されている。ここで、時間t0のとき、IGBT20はオンされ一次コイルL1に流れる一次電流I1の通電が開始され、一次電流I1は徐々に増加する。次に、時間t2のときに、一次電流I1は所定のしきい値Ithに到達するため、該しきい値Ithを超える一次電流I1が流れないように、過電流保護機能が働くことはない。従って、タイミング補正回路41は、この保護機能が働いた時間期間をゼロとして算出する。
Further, the change in the primary current I1 in the third cylinder is indicated by
次に、時間t2のとき、点火指令信号DSはローレベルとなり、IGBT20はオフされて、一次電流I1はゼロとなる。一次電流I1が急変動すると、これに応じて二次コイルL2が励起され、数百Vの高電圧を発生する。この高電圧を受けて、点火プラグ6で火花放電が生じる。以下に、2回目以降のパルス信号が入力されたときの動作を第1気筒、第2気筒、及び第3気筒においてそれぞれ説明する。
Next, at time t2, the ignition command signal DS becomes low level, the
第1気筒では、2回目以降の点火指令信号DSの立ち上がりタイミングは、最初の1パルス信号で算出された時間期間T1の値だけ遅延し、IGBT20がオンされ一次電流I1の通電が開始される時間が該時間期間T1分だけ遅延される。そして、時間t2のときにIGBT20がオフされ一次電流I1が遮断されてゼロとなる。一次電流I1が急変動すると、これに応じて二次コイルL2が励起され、数百Vの高電圧を発生する。この高電圧を受けて、点火プラグ6で火花放電が生じる。
In the first cylinder, the rising timing of the ignition command signal DS after the second time is delayed by the value of the time period T1 calculated by the first one-pulse signal, and the time when the
第2気筒では、2回目以降の点火指令信号DSの立ち上がりタイミングは、最初の1パルス信号で算出された時間期間T2の値だけ遅延し、IGBT20がオンされ一次電流I1の通電が開始される時間が該時間期間T2分だけ遅延される。そして、時間t2のときにIGBT20がオフされ一次電流I1が遮断されてゼロとなる。一次電流I1が急変動すると、これに応じて二次コイルL2が励起され、数百Vの高電圧を発生する。この高電圧を受けて、点火プラグ6で火花放電が生じる。
In the second cylinder, the rising timing of the ignition command signal DS after the second time is delayed by the value of the time period T2 calculated by the first one-pulse signal, and the time when the
第3気筒では、2回目以降の点火指令信号DSの立ち上がりタイミングは、最初の1パルスの立ち上がりタイミングと同一となる。従って、IGBT20がオンされ一次電流I1の通電が開始される時間も遅延されない。そして、時間t2のときにIGBT20がオフされ一次電流I1が遮断されてゼロとなる。一次電流I1が急変動すると、これに応じて二次コイルL2が励起され、数百Vの高電圧を発生する。この高電圧を受けて、点火プラグ6で火花放電が生じる。
In the third cylinder, the rising timing of the ignition command signal DS after the second time is the same as the rising timing of the first pulse. Therefore, the time when the
以上の実施形態に係る多気筒エンジンによれば、各気筒ごとの一次電流I1に流れる電流を制御するトランジスタに過電流が流れないようにする過電流保護機能が働かなくても一次電流I1が所定のしきい値Vthを超えることがない。従って、各気筒ごとの一次コイルL1に流れる電流に対して過電流保護機能が働かないので、エンジン全体として消費電力を低減することが可能となる。 According to the multi-cylinder engine according to the above-described embodiment, the primary current I1 is predetermined even if the overcurrent protection function that prevents the overcurrent from flowing in the transistor that controls the current flowing in the primary current I1 of each cylinder does not work. Does not exceed the threshold value Vth. Therefore, since the overcurrent protection function does not work for the current flowing through the primary coil L1 for each cylinder, the power consumption of the engine as a whole can be reduced.
また、各気筒ごとのコイルの製造上のばらつきに起因する一次電流I1の電流増加率のばらつきがあったとしても各気筒ごとの一次電流I1の大きさを一定とすることが可能となる。従って、各気筒の燃焼状態のばらつきが抑制され、排ガス性能を向上させることが可能となる。 Further, even if there is a variation in the current increase rate of the primary current I1 due to a variation in the manufacturing of the coil for each cylinder, the magnitude of the primary current I1 for each cylinder can be made constant. Therefore, the variation in the combustion state of each cylinder is suppressed, and the exhaust gas performance can be improved.
また、各気筒ごとの一次電流I1として所定のしきい値Vthを超えることがないので、各気筒ごとの点火プラグに対して高電圧が印加されることによる点火プラグの劣化を抑制することが可能となる。さらに、各気筒ごとの一次電流I1として所定のしきい値Vthを超えることがないので、各気筒ごとの一次コイルL1の熱劣化を抑制することが可能となる。 Further, since the primary current I1 for each cylinder does not exceed the predetermined threshold value Vth, it is possible to suppress deterioration of the spark plug due to application of a high voltage to the spark plug for each cylinder. Becomes Further, since the primary current I1 for each cylinder does not exceed the predetermined threshold value Vth, it is possible to suppress thermal deterioration of the primary coil L1 for each cylinder.
上述の実施形態は例示に過ぎず、この発明の範囲から逸脱することなく種々の変形が可能である。 The above-described embodiment is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1,1A 点火装置
2,2A 点火コイル用駆動装置
3 電流検出回路
4 ECU
5 点火コイル
6 点火プラグ
7 電源部
11 コイルアセンブリ
12 コネクタ部
14 コイル収容部
15 固定フランジ
16 高圧出力部
20 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)
21 駆動部
30 比較器
31 電源
32 抵抗
40 パルス生成部
41,41A タイミング補正回路
41a,41Aa カウンタ
41b,41Ab 遅延信号生成部
1,
5 Ignition coil 6
21
Claims (13)
所定のパルス幅を有するパルス信号を点火指令信号として出力するパルス生成部と、
前記点火指令信号に基づいて、前記スイッチング素子の通電または遮断を制御する駆動部と、
前記一次コイルに流れる一次電流に応じた検出電圧が基準電圧以上となっている時間期間を算出し、該時間期間の値だけ前記点火指令信号の立ち上がりタイミングを補正するタイミング制御信号を生成するタイミング補正回路とを備え、
前記パルス生成部は、前記タイミング制御信号に基づいて、前記点火指令信号の立ち上がりタイミングを遅延させる点火システム。 A switching element connected to the primary coil of the ignition coil,
A pulse generator that outputs a pulse signal having a predetermined pulse width as an ignition command signal,
A drive unit that controls energization or interruption of the switching element based on the ignition command signal,
Timing correction for calculating a time period in which the detected voltage corresponding to the primary current flowing through the primary coil is equal to or higher than a reference voltage, and generating a timing control signal for correcting the rising timing of the ignition command signal by the value of the time period. With a circuit,
The said pulse generation part is an ignition system which delays the rising timing of the said ignition command signal based on the said timing control signal.
所定の周期でカウントアップし、前記検出電圧が基準電圧以上となるとカウントを開始し、前記パルス信号がローレベル信号となるとカウントを終了してカウント値を生成するカウンタと、
前記カウント値に基づいて、前記時間期間を算出し、該時間期間を示す前記タイミング制御信号を生成する遅延信号生成部とを備えた請求項1記載の点火システム。 The timing correction circuit,
A counter that counts up in a predetermined cycle, starts counting when the detected voltage becomes equal to or higher than a reference voltage, and ends counting when the pulse signal becomes a low level signal to generate a count value,
The ignition system according to claim 1, further comprising: a delay signal generation unit that calculates the time period based on the count value and generates the timing control signal indicating the time period.
前記比較器は、前記検出電圧と前記基準電圧とを比較して比較結果信号を発生し、
前記カウンタは、前記比較結果信号に基づいて、カウントを開始して前記カウント値を生成する請求項2記載の点火システム。 Further comprising a comparator for comparing the detection voltage and the reference voltage,
The comparator generates a comparison result signal by comparing the detection voltage and the reference voltage,
The ignition system according to claim 2, wherein the counter starts counting and generates the count value based on the comparison result signal.
前記複数のコネクタ端子のうちの少なくとも一つのコネクタ端子が、前記比較結果信号を出力するコネクタ端子である請求項3または4に記載の点火システム。 Further provided with a connector section in which a plurality of connector terminals are provided,
The ignition system according to claim 3, wherein at least one of the plurality of connector terminals is a connector terminal that outputs the comparison result signal.
点火コイルの一次コイルに接続されるスイッチング素子と、
所定のパルス幅を有するパルス信号である点火指令信号に基づいて、前記スイッチング素子の通電または遮断通電を制御する駆動部と、
前記一次コイルに流れる一次電流に応じた検出電圧が基準電圧以上となっている時間期間を算出し、前記時間期間の値だけ前記点火指令信号の立ち上がりタイミングを補正するタイミング制御信号を生成するタイミング補正回路とを備えた点火コイル用駆動装置。 A drive device for an ignition coil of an ignition system, which delays a rising timing of an ignition command signal which is a pulse signal having a predetermined pulse width,
A switching element connected to the primary coil of the ignition coil,
Based on the ignition command signal is a pulse signal having a predetermined pulse width, a drive unit for controlling the energization or interruption energization of the switching element,
Timing correction for calculating a time period in which the detected voltage corresponding to the primary current flowing through the primary coil is equal to or higher than a reference voltage, and generating a timing control signal for correcting the rising timing of the ignition command signal by the value of the time period. And a drive device for an ignition coil including a circuit.
所定の周期でカウントアップし、前記検出電圧が基準電圧以上となるカウントを開始し、前記パルス信号がローレベル信号となるとカウントを終了してカウント値を生成するカウンタと、
前記カウント値に基づいて、前記時間期間を算出し、該時間期間を示す前記タイミング制御信号を生成する遅延信号生成部とを備えた請求項7記載の点火システム。 The timing correction circuit,
A counter that counts up in a predetermined cycle, starts counting when the detected voltage is equal to or higher than a reference voltage, and ends counting when the pulse signal becomes a low level signal to generate a count value,
The ignition system according to claim 7, further comprising: a delay signal generation unit that calculates the time period based on the count value and generates the timing control signal indicating the time period.
前記比較器は、前記検出電圧と前記基準電圧とを比較して比較結果信号を発生し、
前記カウンタは、前記比較結果信号に基づいて、カウントを開始して前記カウント値を生成する請求項8記載の点火コイル用駆動装置。 Further comprising a comparator for comparing the detection voltage and the reference voltage,
The comparator generates a comparison result signal by comparing the detection voltage and the reference voltage,
9. The ignition coil drive device according to claim 8, wherein the counter starts counting based on the comparison result signal to generate the count value.
前記複数のコネクタ端子のうちの少なくとも一つのコネクタ端子が、前記タイミング制御信号を出力するコネクタ端子である請求項7〜10のうちのいずれか1つに記載の点火コイル用駆動装置。 Further provided with a connector section in which a plurality of connector terminals are provided,
The ignition coil drive device according to any one of claims 7 to 10, wherein at least one of the plurality of connector terminals is a connector terminal that outputs the timing control signal.
An ignition device comprising the ignition coil drive device according to any one of claims 7 to 12, and an ignition coil.
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CN116428089A (en) * | 2023-03-27 | 2023-07-14 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Engine ignition control device and car |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5620760A (en) * | 1979-07-31 | 1981-02-26 | Toyota Motor Corp | Controlling method of ignition coil energization duration |
JPS648354A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Hitachi Ltd | Electronic ignition controller for internal combustion engine |
JP2014211118A (en) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | ダイヤモンド電機株式会社 | Internal combustion engine ignition coil |
-
2018
- 2018-12-14 JP JP2018233984A patent/JP2020094563A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5620760A (en) * | 1979-07-31 | 1981-02-26 | Toyota Motor Corp | Controlling method of ignition coil energization duration |
JPS648354A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Hitachi Ltd | Electronic ignition controller for internal combustion engine |
JP2014211118A (en) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | ダイヤモンド電機株式会社 | Internal combustion engine ignition coil |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116428089A (en) * | 2023-03-27 | 2023-07-14 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Engine ignition control device and car |
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