JP4385395B2

JP4385395B2 - Ignition device for internal combustion engine

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Publication number: JP4385395B2
Application number: JP2001047793A
Authority: JP
Inventors: 信鳥山; 昇長瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP2002250265A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用点火装置（以下、「内燃機関」をエンジンという）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、容量放電型点火装置と誘導放電型点火装置とを組み合わせ、点火放電時期に多重放電を行うようにした多重放電型のエンジン用点火装置が知られている。
【０００３】
この種の点火装置として、例えば特開平３−１５６５９号公報に開示されている点火装置では、点火時期において、エネルギ蓄積コイルに蓄えられたエネルギと容量放電用コンデンサに充電されたエネルギとが点火コイルに供給され、点火プラグが火花を発生する。また、点火が開始されるタイミングから所定の放電区間にてエネルギ蓄積コイルにより点火プラグに周期的にエネルギが供給されて多重放電が行われ、火花が持続される。このような多重放電型のエンジン用点火装置では、１回放電型の点火装置に比べて放電途切れが生じにくいという特徴がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術では、点火時期において容量放電用コンデンサに蓄えられたエネルギと、エネルギ蓄積コイルに蓄えられたエネルギとを点火コイルの１次コイルに供給して２次コイルに点火用高電圧を印加した後、所定の放電期間に第１および第２のスイッチング素子を交互に断続させ、２次コイル側の電流をプラス／マイナスに振り連続多重放電を実現している。
【０００５】
しかしながら、この方式では、エネルギ蓄積コイルと点火コイルの１次コイルとのインダクタンス等の定数を考慮していないため、２次コイルのプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスが悪く、一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなる恐れがある。２次コイルの一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなると、エンジンの着火に必要な放電電流が得られず、点火プラグの放電にもかかわらずエンジンの気筒内の混合ガスが着火せず、失火が発生するという問題がある。また、点火コイルのばらつきやエンジン負荷の影響を受け易くなり、エンジンの着火が困難になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためなされたものであり、エンジンの着火性を良好にし、失火を防止するエンジン用点火装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、点火コイルのばらつきやエンジン負荷の影響を抑制するエンジン用点火装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエンジン用点火装置によると、第１のスイッチング素子が導通／遮断されエネルギ蓄積コイルに蓄えられたエネルギにより容量放電用コンデンサが充電されるとともに、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断され容量放電用コンデンサに充電されたエネルギが点火コイルの１次コイルに供給される。このため、前回の点火時期において容量放電用コンデンサに蓄えられたエネルギと、エネルギ蓄積コイルに蓄えられたエネルギとが点火コイルの１次コイルに供給されるとともに、２次コイルに点火用高電圧が印加され、点火プラグが火花を発生する。
また、その後の所定の放電期間に第１および第２のスイッチング素子を交互に断続させ、多重放電させることにより、放電期間に周期的に点火エネルギが供給され、点火プラグの火花が持続する。
【０００８】
さらに、スイッチング素子制御手段による第２のスイッチング素子の導通期間を、点火コイルの２次コイルのプラス側放電エネルギとマイナス側放電エネルギとが近似するように設定するので、２次コイルのプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスが良好になり、一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなることがない。したがって、エンジンの着火に必要な放電電流が連続的に得られ、点火プラグの放電によりエンジンの気筒内の混合ガスが良好に着火し、失火を防止することができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載のエンジン用点火装置によると、エネルギ蓄積コイルおよび１次コイルの定数に合わせて第２のスイッチング素子の導通期間を設定するので、エネルギ蓄積コイルおよび１次コイルの抵抗およびインダクタンスを考慮して第２のスイッチング素子の導通期間を設定することにより、簡単な構成でエンジンの着火性を良好にし、失火を防止することができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載のエンジン用点火装置によると、スイッチング素子制御手段と２次コイルとを接続する帰還回路には２次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段が接続されているので、２次コイルの放電電流をモニタすることにより、２次コイルのプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスを自動的に調整し、点火コイルのばらつきやエンジン負荷の影響を抑制してエンジンの着火性を良好にし、失火を防止することができる。
【００１１】
本発明の請求項４記載のエンジン用点火装置によると、フェイル時において、第２のスイッチング素子制御手段により、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断され直流電源のエネルギが第２の逆流防止手段を介して点火コイルの１次コイルに供給されるので、退避走行を行うことが可能となる。したがって、フェイル時とそれ以外の通常時に一つの直流電源を用いた点火を行わせることが可能となり、簡便にフェイルセーフ機能を有するエンジン用点火装置を提供することができる。
また、第２の逆流防止手段により、フェイル時でない通常時において容量放電用コンデンサに充電されたエネルギが直流電源側に逆流するのが防止される。
【００１２】
さらに、スイッチング素子制御手段による第２のスイッチング素子の導通期間を、点火コイルの２次コイルのプラス側放電エネルギとマイナス側放電エネルギとが近似するように設定するので、２次コイルのプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスが良好になり、一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなることがない。したがって、エンジンの着火に必要な放電電流が連続的に得られ、点火プラグの放電によりエンジンの気筒内の混合ガスが良好に着火し、失火を防止することができる。
【００１３】
本発明の請求項５記載のエンジン用点火装置によると、フェイル時において、第２のスイッチング素子制御手段により、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断され直流電源のエネルギが第１および第２の逆流防止手段を介して点火コイルの１次コイルに供給されるので、退避走行を行うことが可能となる。したがって、フェイル時とそれ以外の通常時に一つの直流電源を用いた点火を行わせることが可能となり、簡便にフェイルセーフ機能を有するエンジン用点火装置を提供することができる。
また、第２の逆流防止手段により、フェイル時でない通常時において容量放電用コンデンサに充電されたエネルギが直流電源側に逆流するのが防止される。
【００１４】
さらに、スイッチング素子制御手段による第２のスイッチング素子の導通期間を、点火コイルの２次コイルのプラス側放電エネルギとマイナス側放電エネルギとが近似するように設定するので、２次コイルのプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスが良好になり、一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなることがない。したがって、エンジンの着火に必要な放電電流が連続的に得られ、点火プラグの放電によりエンジンの気筒内の混合ガスが良好に着火し、失火を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるエンジン用点火装置の電気的構成を図１に示す。第１実施例の点火装置は車両に搭載されるものであって、ＤＬＩ（Distributor Less Ignition ）方式の点火装置である。
【００１６】
図１において、バッテリ１０のプラス端子とグランド間には、エネルギ蓄積コイル１１とトランジスタＱ１とが直列に接続されている。バッテリ１０は１２ボルト仕様である。エネルギ蓄積コイル１１にはトランジスタＱ１のオンに伴う通電によりエネルギが蓄えられる。このとき、エネルギ蓄積コイル１１に流れる電流をｉ₀とする。エネルギ蓄積コイル１１とトランジスタＱ１との間のａ点はダイオードＤ１を介して容量放電用コンデンサとしてのコンデンサ１２に接続されている。コンデンサ１２はエネルギ蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギにより充電される。
【００１７】
また、ダイオードＤ１とコンデンサ１２との間のｂ点とグランド間には、第１気筒用点火コイル１３の１次コイル１４とトランジスタＱ１１と電流検出用抵抗１６が直列に接続されている。そして、トランジスタＱ１１をオン／オフさせてコンデンサ１２に充電されたエネルギを点火コイル１３の１次コイル１４に供給することが可能である。このとき、１次コイル１４に流れる電流（１次電流）をｉ₁とする。点火コイル１３の２次コイル１５には図示しない第１気筒用点火プラグが接続されている。１次コイル１４の通電に伴い２次コイル１５に電流（２次電流）ｉ₂が流れる。
【００１８】
同様に、前述のｂ点とグランド間には、第２気筒用点火コイル１７の１次コイル１８とトランジスタＱ１２と電流検出用抵抗２０が直列に接続されている。点火コイル１７の２次コイル１９には図示しない第２気筒用点火プラグが接続されている。
なお、図１においては、第２気筒用の点火コイル１７とトランジスタＱ１２と電流検出用抵抗２０を示したが、エンジン気筒数分の点火コイル・トランジスタ・抵抗が用意されている。
【００１９】
一方、電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）２１は、各種センサからの信号を入力してエンジンの状態（吸入空気量、回転数、冷却水温など）を検知することが可能である。そして、ＥＣＵ２１はそのときのエンジン状態に応じた最適な点火時期を決定する。また、ＥＣＵ２１には駆動回路２２が接続され、ＥＣＵ２１は駆動回路２２に対し気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを出力する。スイッチング素子制御手段としての駆動回路２２には前述の各トランジスタＱ１、Ｑ１１およびＱ１２が接続され、トランジスタＱ１に駆動信号Ａを出力し、トランジスタＱ１１に第１気筒用駆動信号Ｂ＃１を出力し、トランジスタＱ１２に第２気筒用駆動信号Ｂ＃２をそれぞれ出力する。
【００２０】
また、ＥＣＵ２１は、電流検出用抵抗１６での両端子間の印加電圧（α１点での電圧）をモニタしている。同様に、ＥＣＵ２１は、第１気筒以外の他の気筒に対応する電流検出用抵抗２０での両端子間の印加電圧（α２点での電圧）をモニタしている。電流検出用抵抗１６および２０での両端子間の印加電圧は１次電流ｉ₁に応じたものである。
【００２１】
このように、直流電源としてのバッテリ１０と、エネルギ蓄積コイル１１と、第１のスイッチング素子としてのトランジスタＱ１とを含む第１の直列回路が形成されるとともに、エネルギ蓄積コイル１１に逆流防止手段としてのダイオードＤ１を介してコンデンサ１２が接続され、さらに、コンデンサ１２と、点火コイル１３（１７）の１次コイル１４（１８）と、第２のスイッチング素子としてのトランジスタＱ１１（Ｑ１２）とを含む第２の直列回路が形成されている。また駆動回路２２は、後述するように、トランジスタＱ１１（Ｑ１２）の導通期間を、点火コイル１３（１７）の２次コイル１５（１９）のプラス側放電エネルギとマイナス側放電エネルギとが近似するように設定する放電期間設定手段を構成している。
【００２２】
次に、上記のように構成した点火装置の作動について図２を用いて説明する。
放電区間信号ＩＧｗと、気筒判別信号ＩＧｔと、トランジスタＱ１の駆動信号Ａと、トランジスタＱ１１の駆動信号Ｂ＃１と、エネルギ蓄積コイル１１に流れる電流ｉ₀と、点火コイル１３の１次電流ｉ₁と、２次電流ｉ₂の各信号波形および電流波形を図２に示す。なお、図２には、第１実施例の各信号波形および電流波形を実線で示し、放電期間設定手段を備えていない以外は第１実施例と同一構成の比較例の各信号波形および電流波形を破線で示す。
【００２３】
ＥＣＵ２１から駆動回路２２に対し気筒判別信号ＩＧｔが出力され、同信号ＩＧｔは図２のｔ１〜ｔ２の期間にＨレベルとなっている。駆動回路２２はこの信号ＩＧｔに同期した波形の駆動信号ＡをトランジスタＱ１に出力する。この信号ＡによりトランジスタＱ１がオン状態となって電流ｉ₀が徐々に大きくなり、トランジスタＱ１のオフ時にエネルギ蓄積コイル１１に発生した高電圧エネルギがダイオードＤ１を介して点火コイル１３の１次コイル１４に供給される。
【００２４】
一方、放電区間信号ＩＧｗは図２のｔ２〜ｔ３の期間にＨレベルとなっており、この期間に放電が行われる。詳しくは、駆動回路２２は駆動信号Ａとして所定時間毎に反転する信号（ｔ１３、ｔ１４、…のタイミングで反転する信号）をトランジスタＱ１に出力してオフ時にエネルギ蓄積コイル１１に発生した高電圧エネルギをダイオードＤ１を介してコンデンサ１２に蓄積する（いわゆる多重充電する）。この繰り返し動作中において、駆動回路２２は駆動信号Ｂ＃１として、駆動信号Ａに対し相補的な信号（ｔ２、ｔ１３、ｔ１４、…のタイミングで反転する信号）をトランジスタＱ１１に出力する。この信号Ｂ＃１により、コンデンサ１２のエネルギが点火コイル１３の１次コイル１４に供給され、１次電流ｉ₁の遮断時（図２のｔ１３、ｔ１５のタイミング）に大きな２次電流ｉ₂（高電圧）が発生して多重点火が行われる。
【００２５】
このとき、放電期間設定手段としての駆動回路２２は、エネルギ蓄積コイル１１および１次コイル１４の抵抗およびインダクタンスの定数に合わせて、点火コイル１３の２次コイル１５のプラス側放電電流とマイナス側放電電流とが近似するように、トランジスタＱ１１の導通期間を設定する。すなわち、図２のｔ２〜ｔ１２の期間に示すように、初回のマイナス側放電期間を比較的長く設定する。これにより、図２のｔ１３〜ｔ１４、ｔ１５〜ｔ１６の期間における２次コイル１５のプラス側放電電流値を、図２のｔ１１〜ｔ１２等の期間における比較例の（Ｉ２＋１）よりも大きい（Ｉ２＋２）とすることができる。その結果、２次コイル１５のプラス側放電電流値とマイナス側放電電流とのバランスが良好になり、一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなることがない。
【００２６】
そして、次の点火のために、トランジスタＱ１がｔ１７のタイミングでオン状態になるとともにｔ１８のタイミングでオフ状態となり、このｔ１７〜ｔ１８の期間にエネルギ蓄積コイル１１に発生したエネルギがコンデンサ１２に蓄積される。つまり、今回の点火のための動作におけるｔ２〜ｔ１３の期間でのトランジスタＱ１１のオンにおいてはｔ１７〜ｔ１８の期間（前回の点火のための動作）でコンデンサ１２に蓄積したエネルギとｔ１〜ｔ２の期間にエネルギ蓄積コイル１１に発生したエネルギとが点火コイル１３の１次コイル１４に供給される。すなわち、図２のｔ２〜ｔ１３の期間における１次電流ｉ₁において、突出電流部分ｅ１をコンデンサ１２に蓄積したエネルギが受持ち、その後の緩やかな電流部分ｅ２をｔ１〜ｔ２の期間にエネルギ蓄積コイル１１に発生したエネルギが受け持っている。
【００２７】
同様の動作が第１気筒以外の他の気筒においても行われる。つまり、駆動回路２２において、気筒判別信号ＩＧｔにて気筒を判別してトランジスタＱ１１に代わるトランジスタＱ１２等に対し駆動信号Ｂ＃２等が出力され、多重充電・多重点火が行われる。
【００２８】
このように、第１のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２は、トランジスタＱ１をオン／オフ（導通／遮断）状態にしてエネルギ蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギによりコンデンサ１２を充電するとともに、点火時期においてトランジスタ（Ｑ１１等）をオン／オフ状態にしてコンデンサ１２に充電されたエネルギを点火コイル（１３等）の１次コイル（１４等）に供給し、これにより、点火動作が行われる。詳しくは、駆動回路２２は、気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを入力して、対象気筒に対し所定の放電区間においてトランジスタＱ１を連続してオン／オフ状態にしてコンデンサ１２を多重充電するとともに、トランジスタ（Ｑ１１等）をトランジスタＱ１とは相補的に動作させて多重点火する。
【００２９】
以上説明した第１実施例においては、前回の点火時期においてコンデンサ１２に蓄えられたエネルギと、エネルギ蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギとが点火コイル（１３等）の１次コイル（１４等）に供給されるとともに、２次コイル（１５等）に点火用高電圧が印加され、点火プラグが火花を発生する。
また、その後の所定の放電期間にトランジスタ（Ｑ１およびＱ１１等）を交互に断続させ、多重放電させることにより、放電期間に周期的に点火エネルギが供給され、点火プラグの火花が持続する。
【００３０】
さらに、点火コイル（１３等）の２次コイル（１５等）のプラス側放電エネルギとマイナス側放電エネルギとが近似するように、エネルギ蓄積コイル１１および１次コイル（１４等）の抵抗およびインダクタンスの定数に合わせてトランジスタＱ１１の導通期間を設定するので、２次コイル（１５等）のプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスが良好になり、一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなることがない。したがって、エンジンの着火に必要な放電電流が連続的に得られ、点火プラグの放電によりエンジンの気筒内の混合ガスが良好に着火し、失火を防止することができる。
【００３１】
（第２実施例）
第２実施例を図３に示す。図１に示す第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第２実施例においては、図３に示すように、駆動回路２２と点火コイル１３（１７）の２次コイル１５（１９）とを接続する帰還回路に電流検出用抵抗３３（３７）の一端が接続されている。電流検出用抵抗３３（３７）の他端は設置されている。電流検出用抵抗３３（３７）は２次コイル１５（１９）に流れる電流を検出するためのものである。このため、２次コイル１５（１９）の放電電流をモニタすることにより、２次コイル１５（１９）のプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスを自動的に調整し、点火コイル（１３等）のばらつきやエンジン負荷の影響を抑制してエンジンの着火性を良好にし、失火を防止することができる。
【００３２】
（第３実施例）
第３実施例を図４に示す。第３実施例によるエンジン用点火装置の構成は図１に示す第１実施例の構成と同様であるので、構成の説明を省略し作動について説明する。なお、図４には、第３実施例の各信号波形および電流波形を実線で示し、第１実施例と同様に放電期間設定手段を備えていない比較例の各信号波形および電流波形を破線で示す。
【００３３】
第３実施例においては、図４に示すように、放電区間信号ＩＧｗは図４のｔ２〜ｔ３の期間にＨレベルとなっており、この期間に放電が行われる。駆動回路は駆動信号Ａとして所定時間毎に反転する信号（ｔ１１、ｔ１２、…のタイミングで反転する信号）を第１のスイッチング素子に出力してオフ時にエネルギ蓄積コイルに発生した高電圧エネルギを容量放電用コンデンサに蓄積する。この繰り返し動作中において、駆動回路は駆動信号Ｂ＃１として、駆動信号Ａに対し相補的な信号（ｔ２、ｔ１１、ｔ１２、…のタイミングで反転する信号）を第２のスイッチング素子に出力する。この信号Ｂ＃１により、容量放電用コンデンサのエネルギが点火コイルの１次コイルに供給され、１次電流ｉ₁の遮断時（図４のｔ１１、ｔ１３、ｔ１５、ｔ１７のタイミング）に大きな２次電流ｉ₂（高電圧）が発生して多重点火が行われる。
【００３４】
このとき、放電期間設定手段としての駆動回路は、エネルギ蓄積コイルおよび１次コイルの抵抗およびインダクタンスの定数に合わせて、点火コイルの２次コイルのプラス側放電電流とマイナス側放電電流とが近似するように、第２のスイッチング素子の導通期間を設定する。すなわち、図４のｔ１２〜ｔ１３、ｔ１４〜ｔ１５の期間に示すように、２回目以降のマイナス側放電期間を比較的長く設定する。これにより、図４のｔ１３〜ｔ１４、ｔ１５〜ｔ１６の期間における２次コイルのプラス側放電電流値を、図４のｔ１１〜ｔ１２等の期間における比較例の（Ｉ２＋１）よりも大きい（Ｉ２＋２）とすることができる。その結果、２次コイルのプラス側放電電流値とマイナス側放電電流とのバランスが良好になり、一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなることがない。したがって、エンジンの着火に必要な放電電流が連続的に得られ、点火プラグの放電によりエンジンの気筒内の混合ガスが良好に着火し、失火を防止することができる。
【００３５】
なお、第３実施例においても第２実施例と同様に、駆動回路と点火コイルの２次コイルとを接続するを設け、この帰還回路に電流検出用抵抗を接続することができる。これにより、２次コイルの放電電流をモニタすることができ、２次コイルのプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスを自動的に調整し、点火コイルのばらつきやエンジン負荷の影響を抑制してエンジンの着火性を良好にし、失火を防止することができる。
【００３６】
（第４実施例）
第４実施例を図５に示す。図１に示す第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第４実施例においては、図５に示すように、バッテリ１０とエネルギ蓄積コイル１１との間のｃ点とｂ点との間にトランジスタＱ２１とダイオードＤ２が直列に接続されている。駆動回路２２にはトランジスタＱ２１が接続され、トランジスタＱ２１に切替用駆動信号ＳＧ１を出力する。ＥＣＵ２１は、点火動作の際のモニタ電圧（１次電流ｉ₁）が所定値に達しない状況が所定回連続して発生するとフェイルが発生したと判定する。
【００３７】
このように、バッテリ１０とエネルギ蓄積コイル１１とダイオードＤ１と点火コイルの１次コイル１４（１８）とトランジスタＱ１１（Ｑ１２）とを含む直列回路におけるエネルギ蓄積コイル１１とダイオードＤ１に対し第２の逆流防止手段としてのダイオードＤ２が並列接続されている。
【００３８】
次に、上記のように構成した点火装置の作動について図６を用いて説明する。なお、フェイル時以外の通常時の作動は図２に示す第１実施例と同様であるので説明を省略する。
図６には、フェイル時での各信号波形および電流波形を示す。ＥＣＵ２１は電流検出用抵抗１６および２０を用いた電圧モニタにてフェイルが発生したことを検出すると、それまでの通常モードからフェールセーフモードに切り替える。
【００３９】
フェールセーフモードにおいて、まず、ＥＣＵ２１は、図６のｔ２０のタイミングで、駆動信号ＳＧ１をＨレベルにしてトランジスタＱ２１をオン状態にするとともに、駆動回路２２への信号として、放電区間信号ＩＧｗの出力レベルをそれまでの最大５ボルトから１２ボルトに切り替える。駆動回路２２は、放電区間信号ＩＧｗの入力ポート（図５のＰ１で示す）の電圧をモニタしており、１２ボルトに切り替わると、フェールセーフモードであると判断して気筒判別信号ＩＧｔを気筒毎に振り分けて信号Ｂ＃１およびＢ＃２として出力する。この信号Ｂ＃１およびＢ＃２にてトランジスタＱ１１およびＱ１２がオン／オフ状態になる。すなわち、第１気筒において、図６のｔ２１のタイミングでトランジスタＱ１１をオン状態にし、ｔ２２のタイミングでオフ状態にする。このトランジスタＱ１１のオン時に、バッテリ１０から点火コイル１３の１次コイル１４に対しダイオードＤ２を介してエネルギが供給され、点火コイル１３の１次電流ｉ₁の遮断時（図６のｔ２２のタイミング）に大きな２次電流ｉ₂（高電圧）が発生し点火に供される。以下同様に、例えば、第２気筒に対しては、図６のｔ２３のタイミングでトランジスタＱ１２をオン状態にし、ｔ２４のタイミングでオフ状態にして点火が行われる。
【００４０】
このように、エネルギ蓄積コイル１１やトランジスタＱ１やダイオードＤ１やコンデンサ１２が故障したりそれら部品の配線に異常が発生したといったフェイルが発生したときには、第２のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２は、点火時期においてトランジスタＱ１１（Ｑ１２）をオン／オフ（導通/遮断）状態にしてバッテリ１０のエネルギをダイオードＤ２を介して点火コイル１３（１７）の１次コイル１４（１８）に供給する。これにより、退避走行を行うことが可能となる。また、ダイオードＤ２によりフェイル時でない通常時においてコンデンサ１２に充電されたエネルギがバッテリ１０側に逆流するのが防止される。
【００４１】
このようにして、フェイル時に機関停止に至る点火通電経路に対するバイパス経路を用いてバッテリ１０のエネルギにて点火コイル１３（１７）を作動させることにより、退避走行を行うことができる。その結果、フェイル時とそれ以外の通常時に一つのバッテリ１０を用いた点火を行わせることができ、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有するエンジン用点火装置とすることができる。
【００４２】
特に駆動回路２２は、フェイル時において、トランジスタＱ２１をそれまでの遮断状態から導通状態に切り替えるので、フェイル時でない通常時に、バッテリ１０からダイオードＤ２を介した点火コイル１３（１７）の１次コイル１４（１８）へのエネルギ供給経路を確実に遮断することができる。
【００４３】
さらに、点火コイル（１３等）の２次コイル（１５等）のプラス側放電エネルギとマイナス側放電エネルギとが近似するように、エネルギ蓄積コイル１１および１次コイル（１４等）の抵抗およびインダクタンスの定数に合わせてトランジスタＱ１１の導通期間を設定するので、２次コイル（１５等）のプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスが良好になり、一方の電流値が他方の電流値よりも小さくなることがない。したがって、エンジンの着火に必要な放電電流が連続的に得られ、点火プラグの放電によりエンジンの気筒内の混合ガスが良好に着火し、失火を防止することができる。
【００４４】
さらにまた、駆動回路２２は、フェイル時において気筒判別信号ＩＧｔを入力して、当該気筒判別信号ＩＧｔに同期してトランジスタＱ１１（Ｑ１２）をオン／オフ状態にするようにしたので、フェイル時に特別の信号を生成することなく容易にトランジスタＱ１１（Ｑ１２）を制御することができる。
【００４５】
さらにまた、フェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号ＩＧｗにおける信号レベルを切り替えることによりモード切替惰報を伝達するようにしたので、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
なお、図５に示す第４実施例においては、バイパス経路にトランジスタＱ２１とダイオードＤ２を設けたが、本発明においては、ダイオードＤ２のみを設けてもよい。
【００４６】
また、第４実施例においても第２実施例と同様に、駆動回路２２と点火コイル１３（１７）の２次コイル１５（１９）とを接続する帰還回路を設け、この帰還回路に電流検出用抵抗を接続することができる。これにより、２次コイル１５（１９）の放電電流をモニタすることができ、２次コイル１５（１９）のプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスを自動的に調整し、点火コイル（１３等）のばらつきやエンジン負荷の影響を抑制してエンジンの着火性を良好にし、失火を防止することができる。
【００４７】
（第５実施例）
第５実施例を図７に示す。図１に示す第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第５実施例においては、図７に示すように、エネルギ蓄積コイル１１に対し第２の逆流防止手段としてのダイオードＤ２０およびトランジスタＱ２１０を並列に接続し、駆動回路２２により、フェイル時に点火時期においてトランジスタＱ１１をオン／オフ状態にしてバッテリ１０のエネルギをタイオードＤ１およひＤ２０を介して点火コイルの１次コイル１４（１８）に供給するようにしている。この場合、ダイオードＤ２０によりフェイル時でない通常時においてエネルギ蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギがバッテリ１０側に逆流するのが防止される。
【００４８】
上記第５実施例においても、図５に示す第４実施例と同様の効果を得ることができる。なお、第５実施例においては、図４に示す第２実施例に比べてダイオードＤ１が故障した場合にはフェイルに対処できないので、図７に示す第５実施例のダイオードＤ１として耐圧を高くする等の対策を講じておくことが望ましい。
【００４９】
また、図７に示す第５実施例のダイオードＤ２０を含む並列回路の途中に設けたトランジスタＱ２１０を駆動回路２２により、フェイル時において、それまでの遮断状態から導通状態に切り替える。これにより、フェイル時でない通常時に、バッテリ１０からダイオードＤ１およびＤ２０を介した点火コイル１３（１７）の１次コイル１４（１８）ヘのエネルギ供給経路を確実に遮断することができる。
なお、第５実施例においては、バイパス経路にトランジスタＱ２１０とダイオードＤ２０を設けたが、本発明においては、ダイオードＤ２０のみを設けてもよい。
【００５０】
また、第５実施例においても第２実施例と同様に、駆動回路２２と点火コイル１３（１７）の２次コイル１５（１９）とを接続する帰還回路を設け、この帰還回路に電流検出用抵抗を接続することができる。これにより、２次コイル１５（１９）の放電電流をモニタすることができ、２次コイル１５（１９）のプラス側放電電流とマイナス側放電電流とのバランスを自動的に調整し、点火コイル（１３等）のばらつきやエンジン負荷の影響を抑制してエンジンの着火性を良好にし、失火を防止することができる。
【００５１】
以上説明した本発明の複数の実施例でのトランジスタＱ１、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ２１およびＱ２１０として、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（好ましくはＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）、ＩＧＢＴのいずれを用いてもよく、スイッチング素子であれば何を採用してもよい。
また、第４および第５実施例では、フェイルの検出は抵抗１６および２０を用いた１次電流ｉ₁のモニタにより行う場合を示したが、これに限らず他の方式、例えばイオン電流をモニタする方式等を用いてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるエンジン用点火装置を示す電気的構成図である。
【図２】本発明の第１実施例によるエンジン用点火装置の信号波形および電流波形を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例によるエンジン用点火装置を示す電気的構成図である。
【図４】本発明の第３実施例によるエンジン用点火装置の信号波形および電流波形を示す図である。
【図５】本発明の第４実施例によるエンジン用点火装置を示す電気的構成図である。
【図６】本発明の第４実施例によるエンジン用点火装置のフェイル時における信号波形および電流波形を示す図である。
【図７】本発明の第５実施例によるエンジン用点火装置を示す電気的構成図である。
【符号の説明】
１０バッテリ（直流電源）
１１エネルギ蓄積コイル
１２コンデンサ（容量放電用コンデンサ）
１３、１７点火コイル
１４、１８１次コイル
１６、２０、３３、３７電流検出用抵抗
２１ＥＣＵ
２２駆動回路（第１のスイッチング素子制御手段、第２のスイッチング素子制御手段、放電期間設定手段）
Ｑ１トランジスタ（第１のスイッチング素子）
Ｑ１１、Ｑ１２トランジスタ（第２のスイッチング素子）
Ｑ２１、Ｑ２１０トランジスタ
Ｄ１ダイオード（第１の逆流防止手段）
Ｄ２、Ｄ２０ダイオード（第２の逆流防止手段）
ＩＧｔ気筒判別信号
ＩＧＷ放電区問信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine ignition device (hereinafter, an “internal combustion engine” is referred to as an engine).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a multi-discharge type engine ignition device is known in which a capacitive discharge type ignition device and an induction discharge type ignition device are combined to perform multiple discharge at the ignition discharge timing.
[0003]
As an ignition device of this type, for example, in an ignition device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-15659, the energy stored in the energy storage coil and the energy charged in the capacitor for capacity discharge at the ignition timing are the ignition coil. The spark plug generates sparks. In addition, energy is periodically supplied to the spark plug by the energy storage coil in a predetermined discharge section from the timing when ignition is started, and multiple discharge is performed, and the spark is sustained. Such a multi-discharge type engine ignition device is characterized in that a discharge interruption is less likely to occur as compared with a single discharge type ignition device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above prior art, the energy stored in the capacitor for capacity discharge at the ignition timing and the energy stored in the energy storage coil are supplied to the primary coil of the ignition coil, and the secondary coil is supplied with a high voltage for ignition. After the voltage is applied, the first and second switching elements are alternately interrupted during a predetermined discharge period, and the current on the secondary coil side is changed to plus / minus to realize continuous multiple discharge.
[0005]
However, in this method, since the constant such as the inductance between the energy storage coil and the primary coil of the ignition coil is not considered, the balance between the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil is poor. The current value may be smaller than the other current value. If the current value of one of the secondary coils is smaller than the other current value, a discharge current required for ignition of the engine cannot be obtained, and the mixed gas in the engine cylinder does not ignite despite the discharge of the spark plug. There is a problem that misfire occurs. In addition, there is a problem that ignition of the engine is difficult due to variations in ignition coils and engine load.
[0006]
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an engine ignition device that improves the ignitability of the engine and prevents misfiring.
Another object of the present invention is to provide an engine ignition device that suppresses the effects of variations in ignition coils and engine load.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the engine ignition device of the first aspect of the present invention, the first switching element is turned on / off, and the capacitor for discharging the capacity is charged by the energy stored in the energy storage coil. The energy that is charged / cut off by the switching element and supplied to the capacitor for discharging the capacitance is supplied to the primary coil of the ignition coil. For this reason, the energy stored in the capacitor for capacity discharge and the energy stored in the energy storage coil at the previous ignition timing are supplied to the primary coil of the ignition coil, and the ignition high voltage is applied to the secondary coil. When applied, the spark plug generates a spark.
Further, the first and second switching elements are alternately intermittently interrupted during a predetermined discharge period thereafter, and multiple discharges are performed, whereby ignition energy is periodically supplied during the discharge period and the spark of the spark plug is sustained.
[0008]
Further, the conduction period of the second switching element by the switching element control means is set so that the positive side discharge energy and the negative side discharge energy of the secondary coil of the ignition coil are approximated. The balance between the current and the negative discharge current becomes good, and one current value does not become smaller than the other current value. Therefore, a discharge current required for ignition of the engine is continuously obtained, and the gas mixture in the cylinder of the engine is ignited satisfactorily by the discharge of the spark plug, and misfire can be prevented.
[0009]
According to the engine ignition device of the second aspect of the present invention, since the conduction period of the second switching element is set according to the constants of the energy storage coil and the primary coil, the resistance of the energy storage coil and the primary coil and By setting the conduction period of the second switching element in consideration of the inductance, it is possible to improve the ignitability of the engine with a simple configuration and prevent misfire.
[0010]
According to the engine ignition device of the third aspect of the present invention, the current detection means for detecting the current flowing in the secondary coil is connected to the feedback circuit that connects the switching element control means and the secondary coil. By monitoring the discharge current of the secondary coil, the balance between the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil is automatically adjusted, and the effects of engine coil variations and engine load are suppressed. It can improve ignitability and prevent misfire.
[0011]
According to the engine ignition device of the fourth aspect of the present invention, at the time of failure, the second switching element control means makes the second switching element conductive / interrupted at the ignition timing, and the energy of the DC power source is the second reverse flow. Since it is supplied to the primary coil of the ignition coil via the prevention means, it is possible to perform retreat travel. Therefore, it is possible to perform ignition using one DC power source at the time of failure and other normal times, and an engine ignition device having a fail-safe function can be provided easily.
In addition, the second backflow prevention means prevents the energy charged in the capacitor for discharging the capacitor from flowing back to the DC power source side in a normal time that is not a failure.
[0012]
Further, the conduction period of the second switching element by the switching element control means is set so that the positive side discharge energy and the negative side discharge energy of the secondary coil of the ignition coil are approximated. The balance between the current and the negative discharge current becomes good, and one current value does not become smaller than the other current value. Therefore, a discharge current required for ignition of the engine is continuously obtained, and the gas mixture in the cylinder of the engine is ignited satisfactorily by the discharge of the spark plug, and misfire can be prevented.
[0013]
According to the engine ignition device of the fifth aspect of the present invention, at the time of failure, the second switching element control means causes the second switching element to be turned on / off at the ignition timing, so that the energy of the DC power source is changed to the first and first. Since it is supplied to the primary coil of the ignition coil via the two backflow prevention means, it is possible to perform retreat travel. Therefore, it is possible to perform ignition using one DC power source at the time of failure and other normal times, and an engine ignition device having a fail-safe function can be provided easily.
In addition, the second backflow prevention means prevents the energy charged in the capacitor for discharging the capacitor from flowing back to the DC power source side in a normal time that is not a failure.
[0014]
Further, the conduction period of the second switching element by the switching element control means is set so that the positive side discharge energy and the negative side discharge energy of the secondary coil of the ignition coil are approximated. The balance between the current and the negative discharge current becomes good, and one current value does not become smaller than the other current value. Therefore, a discharge current required for ignition of the engine is continuously obtained, and the gas mixture in the cylinder of the engine is ignited satisfactorily by the discharge of the spark plug, and misfire can be prevented.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows the electrical configuration of the engine ignition device according to the first embodiment of the present invention. The ignition device of the first embodiment is mounted on a vehicle and is a DLI (Distributor Less Ignition) type ignition device.
[0016]
In FIG. 1, an energy storage coil 11 and a transistor Q1 are connected in series between a positive terminal of a battery 10 and the ground. The battery 10 has a 12 volt specification. Energy is stored in the energy storage coil 11 when the transistor Q1 is turned on. At this time, the current flowing through the energy storage coil 11 is i. ₀ And A point between the energy storage coil 11 and the transistor Q1 is connected to a capacitor 12 serving as a capacitor for discharging a capacitance via a diode D1. The capacitor 12 is charged by the energy stored in the energy storage coil 11.
[0017]
A primary coil 14, a transistor Q11, and a current detection resistor 16 of the first cylinder ignition coil 13 are connected in series between a point b between the diode D1 and the capacitor 12 and the ground. The energy charged in the capacitor 12 by turning on / off the transistor Q11 can be supplied to the primary coil 14 of the ignition coil 13. At this time, the current flowing through the primary coil 14 (primary current) is i ₁ And The secondary coil 15 of the ignition coil 13 is connected to a first cylinder spark plug (not shown). As the primary coil 14 is energized, a current (secondary current) i flows through the secondary coil 15. ₂ Flows.
[0018]
Similarly, the primary coil 18, the transistor Q12, and the current detection resistor 20 of the second cylinder ignition coil 17 are connected in series between the point b and the ground. A secondary cylinder ignition plug (not shown) is connected to the secondary coil 19 of the ignition coil 17.
In FIG. 1, the ignition coil 17, the transistor Q12, and the current detection resistor 20 for the second cylinder are shown. However, ignition coils, transistors, and resistors for the number of engine cylinders are prepared.
[0019]
On the other hand, an electronic control unit (ECU) 21 can detect the state of the engine (intake air amount, rotation speed, cooling water temperature, etc.) by inputting signals from various sensors. Then, the ECU 21 determines an optimal ignition timing according to the engine state at that time. A drive circuit 22 is connected to the ECU 21, and the ECU 21 outputs a cylinder discrimination signal IGt and a discharge section signal IGw to the drive circuit 22. Each of the transistors Q1, Q11, and Q12 described above is connected to the drive circuit 22 serving as a switching element control unit, outputs a drive signal A to the transistor Q1, and outputs a first cylinder drive signal B # 1 to the transistor Q11. Second cylinder drive signal B # 2 is output to transistor Q12.
[0020]
Further, the ECU 21 monitors the applied voltage (voltage at the α1 point) between both terminals of the current detection resistor 16. Similarly, the ECU 21 monitors the applied voltage (voltage at the α2 point) between both terminals of the current detection resistor 20 corresponding to a cylinder other than the first cylinder. The applied voltage between both terminals of the current detection resistors 16 and 20 is the primary current i. ₁ It is according to.
[0021]
Thus, the first series circuit including the battery 10 as the DC power source, the energy storage coil 11 and the transistor Q1 as the first switching element is formed, and the energy storage coil 11 serves as a backflow prevention means. The capacitor 12 is connected via the diode D1, and further includes a capacitor 12, a primary coil 14 (18) of the ignition coil 13 (17), and a transistor Q11 (Q12) as a second switching element. Two series circuits are formed. Further, as will be described later, the drive circuit 22 approximates the conduction period of the transistor Q11 (Q12) to the plus side discharge energy and the minus side discharge energy of the secondary coil 15 (19) of the ignition coil 13 (17). The discharge period setting means to set to is comprised.
[0022]
Next, the operation of the ignition device configured as described above will be described with reference to FIG.
Discharge section signal IGw, cylinder discrimination signal IGt, drive signal A for transistor Q1, drive signal B # 1 for transistor Q11, and current i flowing through energy storage coil 11 ₀ And the primary current i of the ignition coil 13 ₁ And secondary current i ₂ The signal waveforms and current waveforms are shown in FIG. In FIG. 2, each signal waveform and current waveform of the first embodiment are indicated by solid lines, and each signal waveform and current waveform of the comparative example having the same configuration as that of the first embodiment is provided except that the discharge period setting means is not provided. Is indicated by a broken line.
[0023]
A cylinder discrimination signal IGt is output from the ECU 21 to the drive circuit 22, and the signal IGt is at the H level during the period from t1 to t2 in FIG. The drive circuit 22 outputs a drive signal A having a waveform synchronized with the signal IGt to the transistor Q1. With this signal A, the transistor Q1 is turned on and the current i ₀ Gradually increases, and high voltage energy generated in the energy storage coil 11 when the transistor Q1 is turned off is supplied to the primary coil 14 of the ignition coil 13 via the diode D1.
[0024]
On the other hand, the discharge section signal IGw is at the H level during the period from t2 to t3 in FIG. 2, and discharge is performed during this period. Specifically, the drive circuit 22 outputs a signal that is inverted every predetermined time (a signal that is inverted at the timing of t13, t14,...) As the drive signal A to the transistor Q1, and the high voltage energy generated in the energy storage coil 11 when turned off. Is stored in the capacitor 12 via the diode D1 (so-called multiple charging). During this repetitive operation, the drive circuit 22 outputs a signal complementary to the drive signal A (a signal inverted at timings t2, t13, t14,...) To the transistor Q11 as the drive signal B # 1. By this signal B # 1, the energy of the capacitor 12 is supplied to the primary coil 14 of the ignition coil 13, and the primary current i ₁ Large secondary current i at the time of interruption (timing t13, t15 in FIG. ₂ (High voltage) is generated and multiple ignition is performed.
[0025]
At this time, the drive circuit 22 serving as the discharge period setting means adjusts the positive side discharge current and the negative side discharge of the secondary coil 15 of the ignition coil 13 in accordance with the resistance and inductance constants of the energy storage coil 11 and the primary coil 14. The conduction period of transistor Q11 is set so that the current approximates. That is, as shown in the period from t2 to t12 in FIG. 2, the first negative discharge period is set to be relatively long. Thereby, the positive side discharge current value of the secondary coil 15 in the period from t13 to t14 and t15 to t16 in FIG. 2 is larger than (I2 + 1) in the comparative example in the period from t11 to t12 in FIG. 2 (I2 + 2). It can be. As a result, the balance between the positive side discharge current value and the negative side discharge current of the secondary coil 15 becomes good, and one current value does not become smaller than the other current value.
[0026]
Then, for the next ignition, the transistor Q1 is turned on at the timing of t17 and turned off at the timing of t18, and the energy generated in the energy storage coil 11 is accumulated in the capacitor 12 during the period of t17 to t18. The In other words, when the transistor Q11 is turned on in the period from t2 to t13 in the operation for the current ignition, the energy accumulated in the capacitor 12 in the period from t17 to t18 (the operation for the previous ignition) and the period from t1 to t2 The energy generated in the energy storage coil 11 is supplied to the primary coil 14 of the ignition coil 13. That is, the primary current i in the period from t2 to t13 in FIG. ₁ , The energy accumulated in the capacitor 12 is handled by the protruding current portion e1, and the energy generated in the energy storage coil 11 during the period from t1 to t2 is handled by the subsequent gentle current portion e2.
[0027]
Similar operations are performed in cylinders other than the first cylinder. That is, in the drive circuit 22, the cylinder is discriminated by the cylinder discrimination signal IGt, and the drive signal B # 2 etc. is output to the transistor Q12 etc. instead of the transistor Q11, and multiple charging and multiple ignition are performed.
[0028]
In this way, the drive circuit 22 as the first switching element control means turns on the transistor Q1 in an on / off (conduction / cutoff) state, charges the capacitor 12 with the energy stored in the energy storage coil 11, and performs ignition. At a time, the transistor (Q11, etc.) is turned on / off, and the energy charged in the capacitor 12 is supplied to the primary coil (14, etc.) of the ignition coil (13, etc.), whereby an ignition operation is performed. Specifically, the drive circuit 22 receives the cylinder discrimination signal IGt and the discharge section signal IGw, and continuously turns on / off the transistor Q1 in a predetermined discharge section with respect to the target cylinder to multiply charge the capacitor 12. The transistors (Q11, etc.) are operated in a complementary manner with the transistor Q1 to perform multiple ignition.
[0029]
In the first embodiment described above, the energy stored in the capacitor 12 and the energy stored in the energy storage coil 11 at the previous ignition timing are transferred to the primary coil (14 etc.) of the ignition coil (13 etc.). While being supplied, a high voltage for ignition is applied to the secondary coil (15, etc.), and the spark plug generates a spark.
In addition, the transistors (Q1 and Q11, etc.) are alternately intermittently connected during a predetermined discharge period thereafter, and multiple discharges are performed, so that ignition energy is periodically supplied during the discharge period, and the spark of the spark plug is sustained.
[0030]
Further, the resistance and inductance of the energy storage coil 11 and the primary coil (14, etc.) are set so that the positive discharge energy and the negative discharge energy of the secondary coil (15, etc.) of the ignition coil (13, etc.) are approximated. Since the conduction period of the transistor Q11 is set according to the constant, the balance between the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil (15, etc.) becomes good, and one current value is higher than the other current value. It will never become smaller. Therefore, a discharge current required for ignition of the engine is continuously obtained, and the gas mixture in the cylinder of the engine is ignited satisfactorily by the discharge of the spark plug, and misfire can be prevented.
[0031]
(Second embodiment)
A second embodiment is shown in FIG. Components that are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG.
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, one end of a current detection resistor 33 (37) is connected to a feedback circuit that connects the drive circuit 22 and the secondary coil 15 (19) of the ignition coil 13 (17). It is connected. The other end of the current detection resistor 33 (37) is installed. The current detection resistor 33 (37) is for detecting the current flowing through the secondary coil 15 (19). Therefore, by monitoring the discharge current of the secondary coil 15 (19), the balance between the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil 15 (19) is automatically adjusted, and the ignition coil (13 Etc.) and the influence of the engine load can be suppressed to improve the ignitability of the engine and prevent misfire.
[0032]
(Third embodiment)
A third embodiment is shown in FIG. Since the configuration of the engine ignition device according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the description of the configuration will be omitted and the operation will be described. In FIG. 4, each signal waveform and current waveform of the third embodiment are shown by solid lines, and each signal waveform and current waveform of a comparative example not provided with a discharge period setting means is shown by broken lines as in the first embodiment. Show.
[0033]
In the third embodiment, as shown in FIG. 4, the discharge interval signal IGw is at the H level during the period from t2 to t3 in FIG. 4, and discharge is performed during this period. The drive circuit outputs, as the drive signal A, a signal that is inverted every predetermined time (a signal that is inverted at the timing of t11, t12,...) To the first switching element, and stores the high voltage energy generated in the energy storage coil at the time of off. Accumulate in the discharge capacitor. During this repetitive operation, the drive circuit outputs a signal complementary to the drive signal A (a signal inverted at timings t2, t11, t12,...) To the second switching element as the drive signal B # 1. By this signal B # 1, the energy of the capacitor for capacitive discharge is supplied to the primary coil of the ignition coil, and the primary current i ₁ Large secondary current i at the time of interruption (timing t11, t13, t15, t17 in FIG. 4) ₂ (High voltage) is generated and multiple ignition is performed.
[0034]
At this time, the drive circuit as the discharge period setting means approximates the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil of the ignition coil in accordance with the constants of resistance and inductance of the energy storage coil and the primary coil. Thus, the conduction period of the second switching element is set. That is, as shown in the periods t12 to t13 and t14 to t15 in FIG. 4, the second and subsequent minus side discharge periods are set to be relatively long. As a result, the positive side discharge current value of the secondary coil in the periods t13 to t14 and t15 to t16 in FIG. 4 is larger than (I2 + 1) in the comparative example in the period t11 to t12 in FIG. 4 (I2 + 2). can do. As a result, the balance between the positive side discharge current value and the negative side discharge current of the secondary coil becomes good, and one current value does not become smaller than the other current value. Therefore, a discharge current required for ignition of the engine is continuously obtained, and the gas mixture in the cylinder of the engine is ignited satisfactorily by the discharge of the spark plug, and misfire can be prevented.
[0035]
In the third embodiment, as in the second embodiment, a drive circuit and a secondary coil of the ignition coil are provided, and a current detection resistor can be connected to the feedback circuit. As a result, the discharge current of the secondary coil can be monitored, and the balance between the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil is automatically adjusted to suppress the influence of variations in the ignition coil and the engine load. Thus, the ignitability of the engine can be improved and misfire can be prevented.
[0036]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment is shown in FIG. Components that are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG.
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, a transistor Q21 and a diode D2 are connected in series between a point c and a point b between the battery 10 and the energy storage coil 11. The drive circuit 22 is connected to the transistor Q21 and outputs a switching drive signal SG1 to the transistor Q21. The ECU 21 monitors the monitor voltage (primary current i) during the ignition operation. ₁ ) Does not reach a predetermined value, it is determined that a failure has occurred if the situation occurs continuously a predetermined number of times.
[0037]
In this way, the second reverse flow with respect to the energy storage coil 11 and the diode D1 in the series circuit including the battery 10, the energy storage coil 11, the diode D1, the primary coil 14 (18) of the ignition coil, and the transistor Q11 (Q12). A diode D2 as a prevention means is connected in parallel.
[0038]
Next, the operation of the ignition device configured as described above will be described with reference to FIG. Since the normal operation other than the failure is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
FIG. 6 shows signal waveforms and current waveforms at the time of failure. When the ECU 21 detects that a failure has occurred in the voltage monitor using the current detection resistors 16 and 20, the ECU 21 switches from the normal mode to the fail-safe mode.
[0039]
In the fail safe mode, first, the ECU 21 sets the drive signal SG1 to the H level to turn on the transistor Q21 at the timing of t20 in FIG. 6, and sets the output level of the discharge section signal IGw as a signal to the drive circuit 22. Switch from the previous maximum of 5 volts to 12 volts. The drive circuit 22 monitors the voltage at the input port (indicated by P1 in FIG. 5) of the discharge interval signal IGw. When the voltage is switched to 12 volts, the drive circuit 22 determines that it is in the fail-safe mode and sets the cylinder discrimination signal IGt for each cylinder. The signals are distributed and output as signals B # 1 and B # 2. Transistors Q11 and Q12 are turned on / off by signals B # 1 and B # 2. That is, in the first cylinder, the transistor Q11 is turned on at the timing t21 in FIG. 6 and turned off at the timing t22. When the transistor Q11 is turned on, energy is supplied from the battery 10 to the primary coil 14 of the ignition coil 13 via the diode D2, and the primary current i of the ignition coil 13 is supplied. ₁ Large secondary current i at the time of shutting off (timing at t22 in FIG. 6) ₂ (High voltage) is generated and used for ignition. Similarly, for example, for the second cylinder, the transistor Q12 is turned on at the timing of t23 in FIG. 6 and turned off at the timing of t24, and ignition is performed.
[0040]
In this way, when a failure occurs such that the energy storage coil 11, the transistor Q1, the diode D1, or the capacitor 12 fails or an abnormality occurs in the wiring of these components, the drive circuit 22 as the second switching element control means At the ignition timing, the transistor Q11 (Q12) is turned on / off (conductive / shut off), and the energy of the battery 10 is supplied to the primary coil 14 (18) of the ignition coil 13 (17) via the diode D2. This makes it possible to perform retreat travel. In addition, the diode D2 prevents the energy charged in the capacitor 12 from flowing back to the battery 10 in a normal time other than a failure time.
[0041]
Thus, the retreat travel can be performed by operating the ignition coil 13 (17) with the energy of the battery 10 using the bypass path to the ignition energization path leading to the engine stop at the time of failure. As a result, ignition using one battery 10 can be performed at the time of failure and at other normal times, and an engine ignition device having a fail-safe function can be achieved with a simpler configuration.
[0042]
In particular, the drive circuit 22 switches the transistor Q21 from the previous shut-off state to the conductive state at the time of failure, so that the primary coil 14 of the ignition coil 13 (17) from the battery 10 via the diode D2 is not normal at the time of failure. The energy supply path to (18) can be reliably cut off.
[0043]
Further, the resistance and inductance of the energy storage coil 11 and the primary coil (14, etc.) are set so that the positive discharge energy and the negative discharge energy of the secondary coil (15, etc.) of the ignition coil (13, etc.) are approximated. Since the conduction period of the transistor Q11 is set according to the constant, the balance between the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil (15, etc.) becomes good, and one current value is higher than the other current value. It will never become smaller. Therefore, a discharge current required for ignition of the engine is continuously obtained, and the gas mixture in the cylinder of the engine is ignited satisfactorily by the discharge of the spark plug, and misfire can be prevented.
[0044]
Furthermore, the drive circuit 22 inputs the cylinder discrimination signal IGt at the time of failure and turns on the transistor Q11 (Q12) in synchronization with the cylinder discrimination signal IGt. The transistor Q11 (Q12) can be easily controlled without generating a signal.
[0045]
Furthermore, since the mode switching information is transmitted by switching the signal level in the discharge section signal IGw that is not used at the time of the fail safe mode, the mode switching information is effectively utilized by the signal that is not used at the time of the fail safe mode. Can be communicated.
In the fourth embodiment shown in FIG. 5, the transistor Q21 and the diode D2 are provided in the bypass path. However, in the present invention, only the diode D2 may be provided.
[0046]
Also, in the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, a feedback circuit for connecting the drive circuit 22 and the secondary coil 15 (19) of the ignition coil 13 (17) is provided, and this feedback circuit is used for current detection. A resistor can be connected. As a result, the discharge current of the secondary coil 15 (19) can be monitored, and the balance between the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil 15 (19) is automatically adjusted, and the ignition coil ( 13) and the like, and the engine ignitability can be improved and misfire can be prevented.
[0047]
(5th Example)
A fifth embodiment is shown in FIG. Components that are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG.
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 7, a diode D20 as a second backflow prevention means and a transistor Q210 are connected in parallel to the energy storage coil 11, and a transistor is used at the ignition timing at the time of failure by the drive circuit 22. Q11 is turned on / off, and the energy of the battery 10 is supplied to the primary coil 14 (18) of the ignition coil via the diodes D1 and D20. In this case, the diode D20 prevents the energy stored in the energy storage coil 11 from flowing back to the battery 10 side at the normal time other than the failure time.
[0048]
In the fifth embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment shown in FIG. 5 can be obtained. In the fifth embodiment, since the failure cannot be dealt with when the diode D1 fails as compared with the second embodiment shown in FIG. 4, the breakdown voltage is increased as the diode D1 of the fifth embodiment shown in FIG. It is desirable to take such measures.
[0049]
Also, the transistor Q210 provided in the middle of the parallel circuit including the diode D20 of the fifth embodiment shown in FIG. 7 is switched from the previous cut-off state to the conductive state by the drive circuit 22 at the time of failure. As a result, the energy supply path from the battery 10 to the primary coil 14 (18) of the ignition coil 13 (17) via the diodes D1 and D20 can be reliably cut off during normal times other than when a failure occurs.
In the fifth embodiment, the transistor Q210 and the diode D20 are provided in the bypass path. However, in the present invention, only the diode D20 may be provided.
[0050]
Also, in the fifth embodiment, similarly to the second embodiment, a feedback circuit for connecting the drive circuit 22 and the secondary coil 15 (19) of the ignition coil 13 (17) is provided, and this feedback circuit is used for current detection. A resistor can be connected. As a result, the discharge current of the secondary coil 15 (19) can be monitored, and the balance between the positive side discharge current and the negative side discharge current of the secondary coil 15 (19) is automatically adjusted, and the ignition coil ( 13) and the like, and the engine ignitability can be improved and misfire can be prevented.
[0051]
As the transistors Q1, Q11, Q12, Q21, and Q210 in the embodiments described above, any of bipolar transistors, FETs (preferably P-channel MOSFETs), and IGBTs may be used. Any may be adopted.
In the fourth and fifth embodiments, the primary current i using resistors 16 and 20 is detected for failure. ₁ However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that other methods such as a method for monitoring ion current may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electrical configuration diagram showing an engine ignition device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a signal waveform and a current waveform of the engine ignition device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an electrical configuration diagram illustrating an engine ignition device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing signal waveforms and current waveforms of an engine ignition device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an electrical configuration diagram showing an engine ignition device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a signal waveform and a current waveform during failure of the engine ignition device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an electrical configuration diagram showing an engine ignition device according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Battery (DC power supply)
11 Energy storage coil
12 capacitor
13, 17 Ignition coil
14, 18 Primary coil
16, 20, 33, 37 Resistance for current detection
21 ECU
22 Drive circuit (first switching element control means, second switching element control means, discharge period setting means)
Q1 transistor (first switching element)
Q11, Q12 Transistor (second switching element)
Q21, Q210 Transistor
D1 diode (first backflow prevention means)
D2, D20 diode (second backflow prevention means)
IGt Cylinder discrimination signal
IGW Discharge Zone Interrogation Signal

Claims

A first series circuit including a DC power source, an energy storage coil and a first switching element;
A second series circuit including a capacitive discharge capacitor connected to the energy storage coil via backflow prevention means, a primary coil of an ignition coil, and a second switching element;
The first switching element is turned on / off to charge the capacitor discharging capacitor with the energy stored in the energy storage coil, and the second switching element is turned on / off at the ignition timing to discharge the capacity discharging capacitor. Switching element control means for supplying energy charged in the capacitor to the primary coil;
A discharge period setting means for setting a conduction period of the first and second switching elements by the switching element control means so that a positive discharge energy and a negative discharge energy of a secondary coil of the ignition coil are approximated;
An ignition device for an internal combustion engine comprising:

2. The internal combustion engine ignition according to claim 1, wherein the discharge period setting means sets a conduction period of the first and second switching elements in accordance with constants of the energy storage coil and the primary coil. apparatus.

The discharge period setting means is connected to a feedback circuit connecting the switching element control means and the secondary coil, and has a current detection means for detecting a current flowing through the secondary coil. The ignition device for internal combustion engines as described.

A first series circuit including a DC power source, an energy storage coil and a first switching element;
A second series circuit including a capacitive discharge capacitor connected to the energy storage coil via first backflow prevention means, a primary coil of an ignition coil, and a second switching element;
The first switching element is turned on / off to charge the capacity discharging capacitor with the energy stored in the energy storage coil, and the second switching element is turned on / off at the ignition timing to discharge the capacity discharging. First switching element control means for supplying energy charged in the capacitor to the primary coil;
Connected in parallel to the energy storage coil and the first backflow prevention means in a series circuit including the DC power source, the energy storage coil, the first backflow prevention means, the primary coil and the second switching element. Second backflow prevention means to be performed;
Second switching element control means for conducting / interrupting the second switching element at the ignition timing at the time of failure and supplying energy of the DC power source to the primary coil via the second backflow prevention means; ,
A discharge period setting means for setting a conduction period of the first and second switching elements by the switching element control means so that a positive discharge energy and a negative discharge energy of a secondary coil of the ignition coil are approximated;
An ignition device for an internal combustion engine comprising:

A first series circuit including a DC power source, an energy storage coil and a first switching element;
A second series circuit including a capacitive discharge capacitor connected to the energy storage coil via first backflow prevention means, a primary coil of an ignition coil, and a second switching element;
The first switching element is turned on / off to charge the capacitor discharging capacitor with the energy stored in the energy storage coil, and the second switching element is turned on / off at the ignition timing to discharge the capacity discharging capacitor. First switching element control means for supplying energy charged in the capacitor to the primary coil;
Second backflow prevention means connected in parallel to the energy storage coil;
A second switching element for conducting / interrupting the second switching element at the ignition timing at the time of failure and supplying the energy of the DC power source to the primary coil via the first and second backflow prevention means Control means;
A discharge period setting means for setting a conduction period of the first and second switching elements by the switching element control means so that a positive discharge energy and a negative discharge energy of a secondary coil of the ignition coil are approximated;
An ignition device for an internal combustion engine comprising: