JP2014037778A - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イグニッションコイルの一次巻線の電流を増減させることにより二次巻線に高電圧を発生させ、発生させた高電圧により点火プラグに火花を発生させて燃料に点火する内燃機関の点火装置に関する。 The present invention relates to ignition of an internal combustion engine in which a high voltage is generated in a secondary winding by increasing / decreasing a current in a primary winding of an ignition coil, and a spark is generated in a spark plug by the generated high voltage to ignite fuel. Relates to the device.
特許文献1では、放電電圧のばらつきを抑制するために、イグニッションコイルの二次巻線側に、点火プラグと並列に定電圧素子を挿入することにより、二次巻線に発生する電圧の波形をフラットなピークの波形にしている。
In
ところで、近年、印加電圧を大きくして点火を短時間で行う傾向にあるが、プラグの絶縁部品の耐電圧等により高電圧化にも限度がある。 By the way, in recent years, there is a tendency to increase the applied voltage and perform ignition in a short time.
ここで、点火プラグでは、電極間に印加される電圧が高いほど、短時間の電圧印加で放電現象が起こりやすい。すなわち、点火プラグに印加する電圧を低くすれば、その分長い時間一定の電圧を点火プラグに印加し続ける必要がある。しかしながら、一般に、二次巻線に発生する電圧の波形は鋭いピークの波形になり、二次巻線に発生する電圧を所定時間維持することができない。 Here, in the spark plug, the higher the voltage applied between the electrodes, the more easily the discharge phenomenon occurs when the voltage is applied for a short time. That is, if the voltage applied to the spark plug is lowered, it is necessary to continue to apply a constant voltage to the spark plug for a longer time. However, generally, the waveform of the voltage generated in the secondary winding has a sharp peak waveform, and the voltage generated in the secondary winding cannot be maintained for a predetermined time.
この点、上記特許文献1に記載のものでは、定電圧素子により放電電圧のばらつきを抑制することはできるものの、二次巻線に発生する電圧を所定時間維持することはできないおそれがある。
In this regard, in the device described in
さらに、特許文献1の点火装置は、イグニッションコイルの二次巻線側に高耐圧の定電圧素子を用いているため、コストの増加や、体格の増大、信頼性の低下といった問題がある。
Furthermore, since the ignition device of
本発明は、上記実情に鑑み、高耐圧素子を用いることなく、二次巻線に発生する放電電圧を所定時間ほぼ一定にすることが可能な内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an ignition device for an internal combustion engine that can make a discharge voltage generated in a secondary winding substantially constant for a predetermined time without using a high-voltage element. .
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、内燃機関の点火装置であって、一次巻線の電流の増減により二次巻線に高電圧を発生するイグニッションコイルと、前記一次巻線に接続された直流電源と、前記二次巻線に発生する高電圧の供給を受けて燃料に点火する点火プラグと、前記一次巻線の電流を断続させるスイッチとして機能するMOSゲート構造トランジスタと、を備えた内燃機関の点火装置であって、前記トランジスタのゲート端子とコレクタ端子との間に所定容量のコンデンサが接続され、前記トランジスタをオフにする際に前記二次巻線に発生する高電圧を所定時間一定値に維持すべく、前記トランジスタをオフにする際に前記コンデンサから前記所定容量に応じた電荷を前記ゲート端子に供給する。
In order to solve the above-described problem, an invention according to
請求項1に記載の発明では、MOSゲート構造トランジスタがオンにされると、一次巻線に電流が流れて電磁エネルギが蓄積される。その後MOSゲート構造トランジスタをオフにすると、一次巻線に蓄えられた電磁エネルギが伝達されて、一次巻線の電流変化に応じた誘起電圧が二次巻線に発生する。このとき、一次巻線に流れる電流が急激に減少すると、二次巻線に発生する電圧の波形は鋭いピークを持つ波形になる。二次巻線に発生する電圧の波形をフラットなピークの波形にするためには、一次巻線の電流変化を緩やかにする必要がある。 According to the first aspect of the present invention, when the MOS gate structure transistor is turned on, a current flows through the primary winding to accumulate electromagnetic energy. Thereafter, when the MOS gate structure transistor is turned off, electromagnetic energy stored in the primary winding is transmitted, and an induced voltage corresponding to a change in the current of the primary winding is generated in the secondary winding. At this time, when the current flowing through the primary winding decreases rapidly, the waveform of the voltage generated in the secondary winding becomes a waveform having a sharp peak. In order to make the waveform of the voltage generated in the secondary winding into a flat peak waveform, it is necessary to moderate the current change in the primary winding.
請求項1に記載の発明は、MOSゲート構造トランジスタのゲート端子とコレクタ端子との間にコンデンサが接続されている。そのため、MOSゲート構造トランジスタをオンにすると、コンデンサに電圧がかかり電荷が蓄積される。そして、MOSゲート構造トランジスタをオフにする際に、コンデンサに蓄積された電荷がゲート端子に供給され、ゲート電圧は閾値電圧付近に昇圧される。閾値電圧は、MOSゲート構造トランジスタのオンとオフの境界となるゲート電圧である。ゲート電圧が閾値電圧付近にキープされると、MOSゲート構造トランジスタはハーフオン状態になり、コレクタ端子からエミッタ端子へ電流がリークし始める。 According to the first aspect of the present invention, a capacitor is connected between the gate terminal and the collector terminal of the MOS gate structure transistor. Therefore, when the MOS gate structure transistor is turned on, a voltage is applied to the capacitor and electric charges are accumulated. When the MOS gate structure transistor is turned off, the electric charge accumulated in the capacitor is supplied to the gate terminal, and the gate voltage is boosted to the vicinity of the threshold voltage. The threshold voltage is a gate voltage serving as a boundary between ON and OFF of the MOS gate structure transistor. When the gate voltage is kept near the threshold voltage, the MOS gate structure transistor is in a half-on state, and current starts to leak from the collector terminal to the emitter terminal.
リーク電流は、MOSゲート構造トランジスタに電荷が溜まるにつれて徐々に大きくなった後、コンデンサに蓄積された電荷の減少に伴い流れなくなる。一方、MOSゲート構造トランジスタをオフにする際に一次巻線に流れる電流は、リーク電流の変化に対応して、緩やかに減少した後、一旦増加して流れなくなる。よって、所定容量を適切に設定してリーク電流を流す時間を調整することにより、一次巻線の電流を適切に変化させることができる。ひいては、二次巻線に発生する高電圧を所定時間ほぼ一定値に維持できる。したがって、二次巻線に発生する一定レベルの高電圧が点火プラグに所定時間印加されるので、二次巻線に発生する高電圧が過剰に高くなることを抑制しつつ、点火プラグの放電現象を生起させることができる。 The leakage current gradually increases as the charge accumulates in the MOS gate structure transistor, and then stops flowing as the charge accumulated in the capacitor decreases. On the other hand, when the MOS gate structure transistor is turned off, the current flowing through the primary winding gradually decreases and then temporarily stops flowing in response to the change in the leakage current. Therefore, the current of the primary winding can be appropriately changed by appropriately setting the predetermined capacity and adjusting the time for flowing the leak current. As a result, the high voltage generated in the secondary winding can be maintained at a substantially constant value for a predetermined time. Therefore, since a certain level of high voltage generated in the secondary winding is applied to the spark plug for a predetermined time, the spark plug discharge phenomenon is suppressed while preventing the high voltage generated in the secondary winding from becoming excessively high. Can occur.
以下、内燃機関の点火装置を具体化した各実施形態について図面を参照しつつ説明する。各実施形態に係る内燃機関の点火装置は、内燃機関を動力源とする車両に搭載されることを想定している。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 Hereinafter, embodiments embodying an ignition device for an internal combustion engine will be described with reference to the drawings. The ignition device for an internal combustion engine according to each embodiment is assumed to be mounted on a vehicle using the internal combustion engine as a power source. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.
(第1実施形態)
まず、図1を参照して、第1実施形態に係る内燃機関の点火装置の回路の構成を説明する。本点火装置は、イグニッションコイル10と、イグニッションコイル10の二次巻線側に接続された点火プラグ12と、イグニッションコイル10の一次巻線側に接続されたバッテリ14(直流電源)と、一次巻線の電流を断続させるスイッチであるIGBT11(MOSゲート構造トランジスタ)を備える。
(First embodiment)
First, the configuration of the circuit of the ignition device for an internal combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The ignition device includes an
IGBT11は、コレクタ端子がイグニッションコイル10の一次巻線と接続されており、エミッタ端子が接地電位に接続されており、ベース端子が入力抵抗17に接続されている。また、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間には、ゲート端子側から順に、所定の大きさの抵抗23と所定容量のコンデンサ22と所定耐圧のツェナーダイオード21とが直列に接続された直列体20が接続されている。さらに、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間には、直列体20と並列に、IGBT11を過電圧から保護するツェナーダイオード13が接続されている。ツェナーダイオード21及びツェナーダイオード13は、ゲート端子からコレクタ端子の向きに接続されており、すなわちコレクタ端子からゲート端子の向きに逆接続されている。また、ツェナーダイオード21の耐圧はツェナーダイオード13の耐圧よりも低く設定されており、ツェナーダイオード13の耐圧は、IGBT11のコレクタ端子とエミッタ端子間の耐圧よりも低く設定されている。さらに、ツェナーダイオード21とコレクタ端子との間には、電流制限用の比較的大きな抵抗(図示略)が接続されている。また、ツェナーダイオード13とコレクタ端子との間にも、電流制限用の比較的大きな抵抗(図示略)が接続されている。
The IGBT 11 has a collector terminal connected to the primary winding of the
次に、本点火装置の動作について説明する。入力抵抗17を介して点火信号IGTがIGBT11のゲート端子に入力されると、ゲート端子に電圧が印加され、IGBT11のMOSFET部に反転層が形成されて、MOSFET部がオンとなる。そうすると、MOSFET部のドレイン電流が、IGBT11のpnpトランジスタ部のベース電流となって流れ、IGBT11がオンされる。このときゲート端子に印加される電圧は、IGBT11の閾値電圧よりも十分に高い電圧であり、この状態をフルオンという。閾値電圧は、IGBT11に反転層が形成される時の電圧であり、IGBT11のオンとオフとの境界となる電圧である。IGBT11がオンすると、イグニッションコイル10の一次巻線に一定電流が流れ、一次巻線に電磁エネルギが蓄積される。
Next, the operation of the ignition device will be described. When the ignition signal IGT is input to the gate terminal of the IGBT 11 via the
次に、点火信号IGTがオフになると、IGBT11のターンオフ遷移が始まる。IGBT11のターンオフ遷移が始まると、一次巻線を流れる一次電流は減少し、自己誘導により一次巻線の電流変化に応じた誘導電圧が一次巻線に発生する。同時に、二次巻線には、相互誘導により一次電流の変化に応じた高電圧が誘起される。それゆえ、IGBT11をオフにする際に一次巻線を流れる一次電流が急激に減少すると、二次巻線に発生する二次電圧の波形は鋭いピークを持つ波形になる。 Next, when the ignition signal IGT is turned off, the turn-off transition of the IGBT 11 starts. When the turn-off transition of the IGBT 11 starts, the primary current flowing through the primary winding decreases, and an induced voltage corresponding to a change in the primary winding current is generated in the primary winding by self-induction. At the same time, a high voltage corresponding to a change in the primary current is induced in the secondary winding by mutual induction. Therefore, when the primary current flowing through the primary winding is rapidly reduced when the IGBT 11 is turned off, the waveform of the secondary voltage generated in the secondary winding becomes a waveform having a sharp peak.
本点火装置は、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に、抵抗23とコンデンサ22とツェナーダイオード21との直列体20が接続されているため、IGBT11をオフにする際に一次電流が緩やかに変化する。そのため、二次電圧の波形は、フラットなピークの波形になる。すなわち、二次電圧を、所定時間ほぼ一定値に維持することができる。以下、直列体20の動作について詳しく説明する。
In this ignition device, since the
点火信号IGTが入力されてIGBT11のゲート端子に入力されると、コンデンサ22に電圧が印加され、コンデンサ22に所定容量に応じた電荷が蓄積される。そして、点火信号IGTがオフになり、IGBT11をオフにする際には、一次電流が減少し、一次巻線に一次電圧が誘起される。この一次電圧がツェナーダイオード21の耐圧より小さい間は、コンデンサ22とコレクタ端子との間が開放されている状態と等しいので、コンデンサ22から電荷は移動しない。一次電圧の電位が上昇し、ツェナーダイオード21の所定耐圧よりも高くなると、コンデンサ22とコレクタ端子との間が導通する。そうすると、コンデンサ22に蓄積されている電荷が移動し、コンデンサ22から抵抗23を介してゲート端子に微小電流が流れ込む。すなわち、IGBT11をオフにする際に二次巻線に発生する高電圧を所定時間一定値に維持すべく、IGBT11をオフにする際にコンデンサ22から所定容量に応じた電荷をゲート端子に供給する。
When the ignition signal IGT is input and input to the gate terminal of the IGBT 11, a voltage is applied to the
このとき、コンデンサ22の所定容量が大きく、蓄積された電荷が多いほど、コンデンサ22からゲート端子へ流れる電流は、緩やかに減少しながら長い時間流れる。また、抵抗23の所定の大きさが小さいほど、コンデンサ22からゲート端子へ、大きな電流が短い時間流れる。よって、コンデンサ22の容量と抵抗23の大きさを適切に設定することにより、コンデンサ22からゲート端子に流入する微小電流の大きさと流れる時間を調整することができる。
At this time, as the predetermined capacity of the
調整された微小電流がゲート端子に流れ込むと、ゲート電圧は閾値電圧付近に上昇される。それにより、IGBT11のMOSFET部に反転層が形成されるが、ゲート電圧が閾値よりも十分に高くないため反転層が完全に形成されず、コレクタ端子からエミッタ端子へはわずかな電流がリークし始める。このように、フルオン(MOSFETの飽和領域状態)とは異なり、コレクタ端子からエミッタ端子へリーク電流が流れる状態をハーフオン(MOSFETの非飽和領域状態)という。 When the adjusted minute current flows into the gate terminal, the gate voltage is raised near the threshold voltage. As a result, an inversion layer is formed in the MOSFET portion of the IGBT 11, but the inversion layer is not completely formed because the gate voltage is not sufficiently higher than the threshold value, and a slight current starts to leak from the collector terminal to the emitter terminal. . Thus, unlike the full-on state (MOSFET saturation region state), the state in which a leakage current flows from the collector terminal to the emitter terminal is called half-on (MOSFET non-saturation region state).
リーク電流は、IGBT11に電荷が溜まるにつれて徐々に大きくなった後、コンデンサ22に蓄積された電荷の減少に伴い減少して流れなくなる。コンデンサ22に蓄積された電荷が完全になくなると、IGBT11はオフになる。
The leakage current gradually increases as charges accumulate in the IGBT 11, and then decreases and does not flow as the charge accumulated in the
ところで、IGBT11のターンオフ遷移が始まった後の一次電流は、リーク電流の変化に応じて変化する。よって、リーク電流を適切に変化させることにより、二次電圧が所定時間ほぼ一定値になるように、一次電流を適切に変化させることができる。 By the way, the primary current after the turn-off transition of the IGBT 11 starts changes in accordance with the change of the leakage current. Therefore, by appropriately changing the leakage current, the primary current can be appropriately changed so that the secondary voltage becomes a substantially constant value for a predetermined time.
リーク電流がリーク開始する時期、リーク電流の大きさ、リーク電流が流れる時間は、コンデンサ22からゲート端子へ電流が流入を開始する時期、ゲート端子へ流入する電流の大きさ、流入する時間に応じて決まる。すなわち、リーク電流は、ツェナーダイオード21の所定耐圧、抵抗23の所定の大きさ、コンデンサ22の所定容量に応じて変化する。
The time when the leak current starts to leak, the magnitude of the leak current, and the time during which the leak current flows depend on the time when the current starts to flow from the
したがって、ツェナーダイオード21の所定耐圧、抵抗23の所定の大きさ、コンデンサ22の所定容量を適切に設定することにより、リーク電流のリーク開始時期、リーク電流の大きさ、リーク電流を流す時間、が調整され、一次電流が適切に変化する。
Accordingly, by appropriately setting the predetermined breakdown voltage of the
次に、本点火装置において、IGBT11をオフにする際におけるゲート電圧、一次電流、一次電圧及び二次電圧の変化を図2に示す。また、本点火装置の直列体20を備えない一般的な点火装置において、IGBT11をオフにする際におけるゲート電圧、一次電流、一次電圧及び二次電圧の変化を図3に示す。
Next, FIG. 2 shows changes in the gate voltage, primary current, primary voltage, and secondary voltage when the IGBT 11 is turned off in the ignition device. FIG. 3 shows changes in the gate voltage, primary current, primary voltage, and secondary voltage when the IGBT 11 is turned off in a general ignition device that does not include the
一般的な点火装置では、図3に示すように、IGBT11のターンオフ遷移が始まると、一次電流は急激に減少している。そして一次電流の急激な変化に伴い、一次電圧も急激に上昇し、G時点においてツェナーダイオード13の耐圧に達している。一次電圧がツェナーダイオード13の耐圧に達すると、コレクタ電圧はほぼツェナーダイオード13の耐圧にクランプされ、IGBT11は過電圧から保護される。
In a general ignition device, as shown in FIG. 3, when the turn-off transition of the IGBT 11 starts, the primary current decreases rapidly. With the rapid change of the primary current, the primary voltage also rapidly increases and reaches the withstand voltage of the
さらに、コレクタ端子からゲート端子へ電流が流入し、ゲート電圧が上昇してハーフオンになり、コレクタ端子からエミッタ端子へリーク電流が流れ始めている。ツェナーダイオード13には電流制限用の比較的大きな抵抗が接続されているので、IBGT11がハーフオンになると、IGBT11のコレクタ端子からエミッタ端子へ電流が流れ、ツェナーダイオード13には電流が流れにくくなる。その結果、時点Hにおいて、ゲート電圧が0になってIGBT11がオフになり、一次電圧が降下し始める。
Furthermore, a current flows from the collector terminal to the gate terminal, the gate voltage rises and becomes half-on, and a leak current starts to flow from the collector terminal to the emitter terminal. Since a relatively large resistor for current limiting is connected to the
一方、一次電流の変化に応じて誘起される二次電圧は、G時点までに急激に下降して非常に高い電圧に達した後、一定値に維持されることなく更に下降している。 On the other hand, the secondary voltage induced in response to the change in the primary current rapidly decreases until reaching a very high voltage until time point G, and further decreases without being maintained at a constant value.
一般的な点火装置でも、一次電圧がツェナーダイオード13の耐圧まで上昇すると、コレクタ端子からエミッタ端子へリーク電流が流れる。しかしながら、過電圧保護用のツェナーダイオード13の耐圧は高く設定されているので、リーク電流がリーク開始するまでに、すでに二次電圧は点火プラグ12の耐圧を超えるような電圧値にまで上昇している。特に近年は、印加電圧を大きくして点火を短時間で行う傾向にあるため、このような状況が生じ易い。また、ツェナーダイオード13だけでは、ゲート端子へ流れ込む電流の大きさや流れる時間を調整できないので、リーク電流を適切に変化させることができない。ひいては、一次電流を適切に変化させて、二次電圧を所定時間ほぼ一定値に維持することができない。
Even in a general ignition device, when the primary voltage rises to the withstand voltage of the
これに対して、本点火装置では、図2に示すように、A時点までは、一般的な点火装置と同様に、一次電流、ゲート電圧、一次電圧及び二次電圧は変化する。しかし、A時点で一次電圧がツェナーダイオード21の耐圧まで上昇すると、ゲート電圧が上昇してIGBT11がハーフオンになり、リーク電流が流れ始める。よって、A時点以後は、一次電流は、一般的な点火装置と比較して緩やかに減少した後、コンデンサ22からゲート端子に移動する電荷の増加に伴い増加している。また、一次電流の緩やかな変化に伴い、一次電圧も一般的な点火装置と比較して緩やかに増加している。そして、B時点において、コンデンサ22に蓄積された電荷の減少によりリーク電流が減少し始めるので、一次電流が減少し始める。その後、C時点になると、一次電圧がツェナーダイオード13の耐圧に達する。一般的な点火装置よりも一時電圧が緩やかに上昇しているので、C時点はG時点よりも遅い。
On the other hand, in this ignition device, as shown in FIG. 2, the primary current, the gate voltage, the primary voltage, and the secondary voltage change until time A, as in a general ignition device. However, when the primary voltage rises to the withstand voltage of the
一次電圧がツェナーダイオード13の耐圧に達しても、すでにIGBT11のコレクタ端子からエミッタ端子へ電流が流れているので、電流制限用の比較的大きな抵抗が接続されたツェナーダイオード13にはほとんど電流は流れない。そして、D時点において、コンデンサ22に蓄積された電荷がなくなり、IGBT11がオフになり、一次電圧が降下し始める。
Even when the primary voltage reaches the withstand voltage of the
一方、一次電流の変化に応じて誘起される二次電圧は、一次電流がA時点からD時点の間で緩やかに増減しているため、所定時間ほぼ一定値に維持されている。また、一般的な点火装置と比べて早い時期からリーク電流が流れ始めるため、二次電圧のピーク値が一般的な点火装置と比べて低くなっている。 On the other hand, the secondary voltage induced according to the change in the primary current is maintained at a substantially constant value for a predetermined time because the primary current gradually increases and decreases between the time A and the time D. Further, since a leak current starts to flow at an earlier time than a general ignition device, the peak value of the secondary voltage is lower than that of a general ignition device.
ここで、点火プラグ12に印加する二次電圧の目標値が高いほど、ツェナーダイオード21の所定耐圧を高く設計しておくとよい。このようにすると、目標とする二次電圧が高い場合には、一次電圧がツェナーダイオード21の耐圧に達するまでに、二次電圧が十分に昇圧されるので、高い二次電圧を発生させやすい。
Here, it is better to design the predetermined breakdown voltage of the
以上説明した第1実施形態によれば以下の効果を奏する。 According to 1st Embodiment described above, there exist the following effects.
・コンデンサ22の所定容量及び抵抗23の所定の大きさを適切に設定することにより、リーク電流を流す時間及びリーク電流の大きさを調整するとともに、ツェナーダイオード21の所定耐圧を適切に設定することにより、リーク電流のリーク開始時期を調整できる。よって、一次巻線の電流を適切に変化させることができる。ひいては、イグニッションコイル10の二次巻線に発生する高電圧を所定時間ほぼ一定値に維持できる。したがって、イグニッションコイル10の二次巻線に発生する高電圧が点火プラグ12に所定時間印加されるので、二次巻線に発生する高電圧が過剰に高くなることを抑制しつつ、点火プラグ12の放電現象を生起させることができる。
-By appropriately setting the predetermined capacity of the
・本点火装置は、イグニッションコイル10の一次側に直列体20を接続するため、二次側に直列体20接続する場合と比較して、直列体20の耐電圧を低く設定することができる。したがって、二次側に高耐圧素子を接続する場合と比較して、内燃機関の点火装置を小型化できる。
-Since this ignition device connects the
(第2実施形態)
図4を参照して、第2実施形態に係る内燃機関の点火装置の回路の構成を説明する。第2実施形態に係る内燃機関の点火装置は、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に、ゲート端子側から順に、直列体30,40,50が並列に接続されている。直列体30,40,50は、それぞれ、所定の大きさの抵抗33,43,53,所定容量のコンデンサ32,42,52,所定耐圧のツェナーダイオード31,41,51及びバイポーラトランジスタ34,44,54(切替スイッチ)が直列に接続されている。
(Second Embodiment)
With reference to FIG. 4, the structure of the circuit of the ignition device of the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. In the ignition device for an internal combustion engine according to the second embodiment,
また、IGBT11のエミッタ端子と接地電位間に並列に、一次電流検出用の抵抗15が接続されている。さらに、抵抗15に流れる電流を検出するとともに、トランジスタ34,44,54のそれぞれにオン信号を送信する電流検出回路16が接続されている。
A primary
本点火装置では、IGBT11のターンオフ遷移開始時の一次電流(一次遮断電流)の大きさに応じて、トランジスタ34,44,54のうち通電に切り替える(オンにする)トランジスタを選択する。すなわち、一次遮断電流の大きさに応じて、導通させる直列体を選択する。
In this ignition device, a transistor that is switched to energization (turned on) is selected from the
コンデンサ32,42,52の所定容量はそれぞれ異なる。本点火装置では、コンデンサ32の所定容量が最も大きく、コンデンサ52の所定容量が最も小さくなるように設定している。また、抵抗33,43,53の所定の大きさもそれぞれ異なる。本点火装置では、抵抗33の所定の大きさが最も小さく、抵抗53の所定の大きさが最も大きく設定されている。すなわち、所定容量が大きいコンデンサに接続された抵抗ほど所定の大きさが小さく設定されている。
The predetermined capacities of the
所定の大きさが小さい抵抗33と所定容量が大きいコンデンサ32とを組み合わせることで、大きなリーク電流が長い時間流れるように調整できる。また、所定の大きさが大きい抵抗53と所定容量が小さいコンデンサ52とを組み合わせることで、小さなリーク電流が短い時間流れるように調整できる。すなわち、トランジスタ34をオンにした場合に、流れるリーク電流の量が最も多く、トランジスタ54をオンにした場合に、流れるリーク電流の量が最も少なくなるように調整できる。
By combining the
また、ツェナーダイオード31,41,51の所定耐圧は、点火プラグ12の耐圧、すなわち目標とする二次電圧の大きさに応じて設定しているので、全て同じ値である。
Further, the predetermined withstand voltages of the
一次遮断電流は、IGBT11をオフにする度に、異なる値になることが多い。一次遮断電流が大きいほど、IGBTをオフする際に一次電流が急激に減少しようとする。すなわち、一次遮断電流が大きいほど、一次電流の負勾配が大きくなる。それゆえ、一次遮断電流が大きいほど、リーク電流の量を多くして、一次電流の変化を緩やかにすると、二次電圧を所定時間ほぼ一定値に維持しやすい。 The primary cutoff current often has a different value each time the IGBT 11 is turned off. The larger the primary cutoff current, the more the primary current tends to decrease when turning off the IGBT. That is, the larger the primary cutoff current, the greater the negative slope of the primary current. Therefore, when the primary cutoff current is larger, the amount of leakage current is increased and the change in the primary current is moderated, whereby the secondary voltage is easily maintained at a substantially constant value for a predetermined time.
トランジスタ44をオンにした場合を例にして、IGBT11をオフにする際に、一次遮断電流が8A,9.5A,11Aとなる場合のゲート電圧、一次電流、一次電圧及び二次電圧の変化を、それぞれ図5〜7に示す。
Taking the case where the
図6に示すように、一次遮断電流が9.5Aの場合は、二次電圧が所定時間ほぼ一定値に維持されている。よって、この場合は、コンデンサ42の所定容量及び抵抗43の所定の大きさが適切に設定されているといえる。これに対して、図5及び7に示すように、一次遮断電流が8A及び11Aの場合は、二次電圧が所定時間ほぼ一定値に維持されていない。
As shown in FIG. 6, when the primary breaking current is 9.5 A, the secondary voltage is maintained at a substantially constant value for a predetermined time. Therefore, in this case, it can be said that the predetermined capacity of the
一次遮断電流が8Aの場合は、一次電流の負勾配が小さくなりすぎたために、二次電圧がピークに到達するのが遅くなっている。この場合は、コンデンサ42の所定容量及び抵抗43の所定の大きさが適切に設定されていないために、リーク電流が多くなり、一次電流の負勾配が小さくなりすぎたと考えられる。したがって、一次遮断電流が8Aの場合には、直列体50のトランジスタ54をオンにすることが適切である。
When the primary cut-off current is 8 A, the negative slope of the primary current becomes too small, so that the secondary voltage reaches its peak late. In this case, since the predetermined capacity of the
また、一次遮断電流が11Aの場合は、リーク電流が流れる時間が短くなりすぎたために、二次電圧はピークに達した後、ピーク値で維持されないまま降下が始まっている。この場合も、コンデンサ42の所定容量及び抵抗43の所定の大きさが適切に設定されていないために、リーク電流が流れる時間が短くなり、二次電圧が所定時間維持されなかったと考えられる。したがって、一次遮断電流が11Aの場合には、直列体30のトランジスタ34をオンにすることが適切である。
In addition, when the primary cutoff current is 11 A, since the time during which the leakage current flows is too short, after the secondary voltage reaches the peak, the drop starts without being maintained at the peak value. Also in this case, since the predetermined capacity of the
本点火装置では、電流検出回路16により、一次遮断電流が検出され、検出された一次遮断電流が大きいほど、所定容量が大きいコンデンサ32が接続された直列体30のトランジスタ34をオンにする。すなわち、一次遮断電流が大きいほど、大きなリーク電流が長い時間流れるように調整して、二次電圧が所定時間ほぼ一定値に維持されやすくしている。反対に、検出された一次遮断電流が小さいほど、所定容量が小さいコンデンサ52が接続された直列体50のトランジスタ54をオンにする。
In this ignition device, the primary cutoff current is detected by the
以上説明した第2実施形態によれば以下の効果を奏する。 According to 2nd Embodiment described above, there exist the following effects.
・一次遮断電流の大きさが大きいほど大きなリーク電流を長い時間流すように調整できるとともに、所定耐圧を適切に設定することによりリーク電流のリーク開始時期を調整できる。よって、一次遮断電流の大きさにかかわらず、IGBT11をオフにする際に一次巻線の電流をより適切に変化させることができる。ひいては、一次電流の大きさにかかわらず、二次巻線に発生する高電圧を所定時間ほぼ一定値に維持しやすい。 -The larger the magnitude of the primary cutoff current, the larger the leak current can be adjusted to flow for a longer time, and the leak start timing of the leak current can be adjusted by appropriately setting the predetermined withstand voltage. Therefore, the current of the primary winding can be changed more appropriately when turning off the IGBT 11 regardless of the magnitude of the primary cutoff current. As a result, the high voltage generated in the secondary winding is easily maintained at a substantially constant value for a predetermined time regardless of the magnitude of the primary current.
(他の実施形態)
・第1実施形態において、図8に示すように、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に接続する直列体20は、コンデンサ22だけでもよい。コンデンサ22の所定容量を適切に設定すれば、リーク電流が流れる時間を調整できるので、一次電流を適切に変化させることができる。
(Other embodiments)
In the first embodiment, as shown in FIG. 8, the
・第1実施形態において、図9に示すように、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に接続する直列体20は、抵抗23とコンデンサ22とを直列に接続した直列体でもよい。コンデンサ22の所定容量及び抵抗23の所定の大きさを適切に設定すれば、リーク電流の大きさ及びリーク電流が流れる時間を調整できるので、一次電流を適切に変化させることができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 9, the
・第1実施形態において、図10に示すように、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に接続する直列体20は、コンデンサ22とツェナーダイオード21とを直列に接続した直列体でもよい。コンデンサ22の所定容量及びツェナーダイオード21の所定耐圧を適切に設定すれば、リーク電流がリーク開始する時期及びリーク電流が流れる時間を調整できるので、一次電流を適切に変化させることができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 10, the
・第2実施形態において、図11に示すように、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に接続する直列体30,40,50は、それぞれコンデンサ32,42,52とバイポーラトランジスタ34,44,54とを直列に接続した直列体でもよい。このようにすると、一次遮断電流が大きいほど、所定容量の大きいコンデンサが接続された直列体が通電され、リーク電流が長く流れるように調整できる。よって、一次遮断電流の大きさに応じて、一次電流を適切に変化させることができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 11, the
・第2実施形態において、図12に示すように、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に接続する直列体30,40,50は、それぞれ抵抗33,43,53とコンデンサ32,42,52とトランジスタ34,44,54とを直列に接続した直列体でもよい。このようにすると、一次遮断電流が大きいほど、所定容量の大きいコンデンサ及び所定の大きさが小さい抵抗が接続された直列体が通電され、大きなリーク電流が長く流れるように調整できる。よって、一次電流の大きさに応じて、一次遮断電流を適切に変化させることができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 12, the
・第2実施形態において、図13に示すように、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に接続する直列体30,40,50は、それぞれコンデンサ32,42,52とツェナーダイオード31,41,51とトランジスタ34,44,54とを直列に接続した直列体でもよい。このようにすると、一次遮断電流が大きいほど、所定容量の大きいコンデンサが接続された直列体が通電され、リーク電流が長く流れるように調整できるとともに、リーク電流のリーク開始時期を調整できる。よって、一次遮断電流の大きさに応じて、一次電流を適切に変化させることができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 13, the
・第2実施形態において、一次遮断電流の負勾配を検出し、一次遮断電流の大きさの代わりに負勾配の大きさを用いてもよい。また、一次遮断電流の大きさと負勾配の大きさとを両方用いてもよい。 In the second embodiment, the negative slope of the primary breaking current may be detected, and the magnitude of the negative slope may be used instead of the magnitude of the primary breaking current. Further, both the magnitude of the primary cutoff current and the magnitude of the negative gradient may be used.
・第2実施形態において、IGBT11のゲート端子とコレクタ端子との間に、3つの直列体が接続されているが、直列体の数は適宜設定すればよい。直列体の数が多くなれば、その分、一次遮断電流の大きさの変化に対応して、一次電流を適切に変化させやすい。 In the second embodiment, three series bodies are connected between the gate terminal and the collector terminal of the IGBT 11, but the number of series bodies may be set as appropriate. If the number of series bodies increases, the primary current can be appropriately changed correspondingly to the change in the magnitude of the primary cutoff current.
・第2実施形態において、バイポーラトランジスタ34,44,54の代わりに、MOSFETやリレースイッチ等を採用してもよい。
-In 2nd Embodiment, you may employ | adopt MOSFET, a relay switch, etc. instead of the
10…イグニッションコイル、11…IGBT、12…点火プラグ、13,21,31,41,51…ツェナーダイオード、14…バッテリ、22,32,42,52…コンデンサ、23,33,43,53…抵抗。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記トランジスタのゲート端子とコレクタ端子との間に所定容量のコンデンサ(22)が接続され、前記トランジスタをオフにする際に前記二次巻線に発生する高電圧を所定時間一定値に維持すべく、前記トランジスタをオフにする際に前記コンデンサから前記所定容量に応じた電荷を前記ゲート端子に供給することを特徴とする内燃機関の点火装置。 Ignition coil (10) for generating a high voltage in the secondary winding by increasing or decreasing the current in the primary winding, a DC power supply (14) connected to the primary winding, and a high voltage generated in the secondary winding An ignition device for an internal combustion engine, comprising: an ignition plug (12) for igniting fuel by being supplied with a MOS gate structure transistor (11) functioning as a switch for interrupting the current of the primary winding;
A capacitor (22) having a predetermined capacity is connected between the gate terminal and the collector terminal of the transistor so as to maintain a high voltage generated in the secondary winding at a constant value for a predetermined time when the transistor is turned off. An ignition device for an internal combustion engine, wherein when the transistor is turned off, a charge corresponding to the predetermined capacity is supplied from the capacitor to the gate terminal.
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JP2012178745A JP2014037778A (en) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Ignition device for internal combustion engine |
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JP2014084721A (en) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Denso Corp | Ignition device |
CN106849636A (en) * | 2017-04-13 | 2017-06-13 | 四川长虹电器股份有限公司 | For the control circuit of Switching Power Supply |
CN112628050A (en) * | 2020-12-18 | 2021-04-09 | 陕西航空电气有限责任公司 | Method for determining withstand voltage value of boost capacitor of aircraft engine ignition circuit |
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2012
- 2012-08-10 JP JP2012178745A patent/JP2014037778A/en active Pending
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---|---|---|---|---|
JP2014084721A (en) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Denso Corp | Ignition device |
CN106849636A (en) * | 2017-04-13 | 2017-06-13 | 四川长虹电器股份有限公司 | For the control circuit of Switching Power Supply |
CN112628050A (en) * | 2020-12-18 | 2021-04-09 | 陕西航空电气有限责任公司 | Method for determining withstand voltage value of boost capacitor of aircraft engine ignition circuit |
CN112628050B (en) * | 2020-12-18 | 2022-08-19 | 陕西航空电气有限责任公司 | Withstand voltage value determination method for boost capacitor of aircraft engine ignition circuit |
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