內燃機的點火控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及對在內燃機的氣缸內將燃料混合氣點火的火花塞的動作進行控制的點火控制裝置。
【背景技術】
[0002]提出了各種用于使燃料混合氣的燃燒狀態穩定的內燃機的點火控制裝置。例如，在特開號公報中，公開了在1次燃燒行程內斷續地產生多次放電的點火控制裝置。此外，在特開號公報中，公開了為了獲得放電時間長的多次放電特性而并聯連接的2個點火線圈。而且，在特開平11-159427號公報中公開了如下的點火控制裝置，該點火控制裝置除了對火花塞施加由點火線圈中的二次線圈產生的電壓之外，還能夠施加由與二次線圈的低壓側連接的DC/DC轉換器產生的輔助電壓。

【發明內容】

[0003]發明所要解決的課題
[0004]如日本特開號公報所記載的結構那樣，在1次燃燒行程內斷續地產生多次放電的情況下，在該行程內的點火放電的開始至結束的期間，點火放電電流反復成為零。于是，特別是在缸內的氣體流速較大的情況下，可能會因產生所謂的“吹滅”而產生點火能量損失的問題。
[0005]另一方面，在如日本特開號公報所記載那樣將2個點火線圈并聯連接的點火控制裝置中，雖然不會出現在1次燃燒行程內的點火放電的開始至結束的期間內點火放電電流反復成為零的現象，但是存在點火控制裝置的結構復雜化、外形也大型化的問題。此外，在該現有技術中還存在由于結構(外形)遠遠超過點火所需的能量而產生浪費的耗電的問題。
[0006]此外，在如日本特開平11-159427號公報所記載的那樣對點火線圈的二次側施加輔助電壓的點火控制裝置中，用于施加該輔助電壓的電路被要求高耐壓性。因此，該結構也在外形及成本方面存在問題。
[0007]本發明是鑒于上述示例的情況等而做出的。即，本發明的目的在于，提供一種內燃機的點火控制裝置，在盡量抑制外形及制造成本的增大的同時，使燃料混合氣的燃燒狀態良好地穩定化。
[0008]此外，在日本實公平2-20466號公報中公開了如下的內燃機用點火控制裝置，該內燃機用點火控制裝置除了通常的感應放電型點火控制裝置之外，還設置有:向點火線圈的二次側注入點火能量的DC-DC轉換器、使該DC-DC轉換器的工作停止的工作停止單元、以及在檢測到規定的運轉狀況時將工作停止解除的工作停止解除單元。
[0009]然而，在上述點火控制裝置中，在為了維持放電而在點火線圈的二次側設置的DC-DC轉換器中，需要使用高耐壓元件，不但會導致制造成本的增大，而且需要提高耐壓性和散熱性，會導致裝置的大型化，并且還存在因高耐壓元件的發熱等引起的可靠性降低等問題。
[0010]因此，本發明鑒于該情況，其目的在于，不使用高耐壓元件，低成本地提供搭載性優良且可靠性高的內燃機的點火控制裝置。
[0011 ] 解決課題所采用的技術手段
[0012]本發明的點火控制裝置(30)構成為控制火花塞(19)的動作。在此，所述火花塞設置成在內燃機(11)的氣缸(11b)內將燃料混合氣點火。本發明的點火控制裝置具備點火線圈(311)、直流電源(312)、第一開關元件(313)、第二開關元件(314)、第三開關元件(315)、能量蓄積線圈(316)、電容器(317)、控制部(319)。
[0013]所述點火線圈具備一次繞組(311a)和二次繞組(311b)。所述二次繞組與所述火花塞連接。該點火線圈構成為通過一次電流(在所述一次繞組中流通的電流)的增減，使所述二次繞組中產生二次電流。此外，以使所述一次繞組中流通所述一次電流的方式，在所述一次繞組的一端側連接有所述直流電源中的非接地側輸出端子。
[0014]所述第一開關元件具有第一控制端子(313G)、第一電源側端子(313C)、第一接地側端子(313E)。該第一開關元件是半導體開關元件，構成為基于輸入至所述第一控制端子的第一控制信號，控制所述第一電源側端子與所述第一接地側端子之間的通電的接通斷開。在該第一開關元件中，所述第一電源側端子與所述一次繞組的另一端側連接。此外，所述第一接地側端子與接地側連接。
[0015]所述第二開關元件具有第二控制端子(314G)、第二電源側端子(314D)、第二接地側端子(314S)。該第二開關元件是半導體開關元件，構成為基于輸入至所述第二控制端子的第二控制信號，控制所述第二電源側端子與所述第二接地側端子之間的通電的接通斷開。在該第二開關元件中，所述第二接地側端子與所述一次繞組的所述另一端側連接。
[0016]所述第三開關元件具有第三控制端子(315G)、第三電源側端子(315C)、第三接地側端子(315E)。該第三開關元件是半導體開關元件，構成為基于輸入至所述第三控制端子的第三控制信號，控制所述第三電源側端子與所述第三接地側端子之間的通電的接通斷開。在該第三開關元件中，所述第三電源側端子與所述第二開關元件中的所述第二電源側端子連接。此外，所述第三接地側端子與所述接地側連接。
[0017]所述能量蓄積線圈是安裝于將所述直流電源中的所述非接地側輸出端子和所述第三開關元件中的所述第三電源側端子連接的電線的電感器。該能量蓄積線圈設置成，通過所述第三開關元件的接通而蓄積能量，并且，通過所述第三開關元件的斷開而將該蓄積的能量釋放。
[0018]所述電容器在所述直流電源中的所述非接地側輸出端子與所述接地側之間，與所述能量蓄積線圈串聯連接。該電容器設置成對通過所述第三開關元件的斷開而從所述能量蓄積線圈釋放的能量進行蓄積。
[0019]所述控制部設置成控制所述第二開關元件及所述第三開關元件。具體而言，所述控制部在所述火花塞的點火放電(其通過所述第一開關元件的斷開而開始)中，將所述第三開關元件斷開并將所述第二開關元件接通。即，所述控制部通過使所述第二開關元件及所述第三開關元件如上述那樣動作，而控制所述各開關元件，使得從所述電容器釋放蓄積能量，并且，將該釋放的能量作為用于使所述一次繞組中流通所述一次電流的能量，從所述另一端側向所述一次繞組供給。特別是，在本發明中，所述控制部將所述第二控制信號中的占空比設定成可變。
[0020]發明的效果
[0021]首先，說明具有該結構的本發明的所述點火控制裝置中的典型的動作，通過所述第一開關元件的接通及所述第二開關元件的斷開，在所述一次繞組中流通所述一次電流。由此，所述點火線圈被充電。另一方面，在該期間，通過將所述第三開關元件接通而在所述能量蓄積線圈中蓄積能量。此外，若使所述第三開關元件斷開，則該蓄積能量被從所述能量蓄積線圈釋放而被蓄積于所述電容器。
[0022]在所述第二開關元件及所述第三開關元件被斷開的狀態下，若所述第一開關元件被斷開，則目前為止在所述一次繞組中流通著的所述一次電流突然被切斷。于是，在所述點火線圈的所述一次繞組中產生高電壓，該高電壓進一步被所述二次繞組升壓，從而在所述火花塞中產生高電壓并產生放電，此時，在所述二次繞組中產生較大的所述二次電流。由此，在所述火花塞中開始所述點火放電。
[0023]然而，在所述火花塞中開始了所述點火放電之后，所述二次電流(以下有時稱作“放電電流”)隨著時間經過而逐漸接近零。關于該點，在本發明的結構中，在所述點火放電中，通過將所述第三開關元件斷開并將所述第二開關元件接通(在所述第三開關元件的斷開狀態下將所述第二開關元件接通)，從所述電容器釋放蓄積能量。
[0024]于是，從所述電容器釋放的能量被從所述另一端側供給至所述一次繞組，以便在所述一次繞組中流通所述一次電流。由此，所述放電電流被良好地確保為能夠維持所述點火放電的程度。在此，通過基于所述第二開關元件的接通斷開而進行的蓄積能量從所述電容器的釋放量的調整，而能夠適當地控制所述點火放電中的所述放電電流的流通狀態。
[0025]因此，在本發明的所述點火控制裝置中，所述控制部可變地設定所述第二控制信號中的占空比(即所述第二開關元件的接通占空)。例如，所述控制部為了將所述二次電流(所述放電電流)保持為規定值以上，與所述內燃機的運轉狀態相應地設定所述占空比。具體而言，例如，所述控制部使所述占空比隨著時間經過而增加。該情況下，所述控制部可以可變地設定時間經過所伴隨的所述占空比的增加率。
[0026]根據具備該結構的所述點火控制裝置，能夠與所述氣缸內的氣體的流動狀態對應地良好地控制所述放電電流的流通狀態，以避免產生所謂的“吹滅”。因此，根據本發明，能夠通過簡單的裝置結構來良好地抑制所謂的“吹滅”的產生及其伴有的點火能量的損失。即，根據本發明，能夠盡量抑制所述點火控制裝置的外形及制造成本的增大的同時使燃料混合氣的燃燒狀態良好地穩定化。
[0027]特別是，如上述那樣，從所述一次繞組的低壓側(接地側或者所述第一開關元件偵D投入能量。因此，與從所述二次繞組側投入能量的情況相比，能夠以更低壓來投入能量。
[0028]關于該點，若從所述一次繞組的高壓側(所述直流電源側)以比所述直流電源的電壓高的電壓來投入能量，則朝向該直流電源的流入電流等會導致效率變差。與此相對，根據本發明，如上述那樣，從所述一次繞組的低壓側投入能量，因此，能夠起到能夠容易且高效地將能量投入到所述一次繞組的優異的效果。
[0029]此外，本發明的點火控制裝置(407、407a、407b)進行內燃機的點火，至少具備:直流電源(410);升壓電路(401)，對該直流電源(410)的電源電壓進行升壓；點火線圈(404)，通過與該升壓電路(401)連接的一次繞組(440)的電流的增減而在二次繞組(441)中產生高的二次電壓(V2);點火用開閉元件(403)，根據與內燃機的運轉狀況相應地發出的點火信號(IGt)，切換向所述一次繞組(440)的電流的供給和切斷；以及火花塞(405)，與所述二次繞組(441)連接，通過來自所述二次繞組(441)的二次電壓(V2)的施加，使內燃機的燃燒室內產生火花放電，其特征在于，該點火控制裝置具備:輔助電源(402)，在通過所述點火用開閉元件(403)的開閉而使所述火花塞(405)的放電開始之后，為了投入用于實現放電維持的能量，通過重疊地進行從所述升壓電路(401)向點火用開閉元件的放電和停止而使所述二次繞組(441)中流動的電流增加，所述輔助電源(402)具備:輔助用開閉元件(420)，切換來自該輔助電源(402)的能量投入和停止；以及軟斷開電路(422、422a、421b)，使該輔助用開閉元件(420)的斷開動作速度比接通動作速度緩慢。
[0030]根據本發明的點火控制裝置(407、407a、407b)，通過所述軟斷開電路(422、422a、421b)，使來自所述輔助電源(402)的放電能量的投入停止緩慢地進行，因此，抑制了二次電流(12)的急劇變化，能夠長期維持放電路徑，所以投入能量不會浪費，能夠實現穩定的著火。
[0031]此外，本申請發明的點火控制裝置(407、407a、407b)進行內燃機的點火，至少具備:直流電源(410);升壓電路(401)，對該直流電源(410)的電源電壓進行升壓；點火線圈(404)，通過與該升壓電路(401)連接的一次繞組(440)的電流的增減而在二次繞組(441)中產生高的二次電壓(V2);點火用開閉元件(403)，根據與內燃機的運轉狀況相應地發出的點火信號(IGt)，切換向所述一次繞組(440)的電流的供給和切斷；以及火花塞(405)，與所述二次繞組(441)連接，通過來自所述二次繞組(441)的二次電壓(V2)的施加而使內燃機的燃燒室內產生火花放電，其特征在于，該點火控制裝置具備:輔助電源(402)，通過所述點火用開閉元件(403)的開閉而使所述火花塞(405)的放電開始之后，為了投入用于實現放電維持的能量，通過重疊地進行從所述升壓電路(401)向點火線圈(404)的一次繞組(440)與點火用開閉元件(403)的連接點側的放電和停止而使所述一次繞組(440)中流動的電流增加；所述輔助電源(402)具備:輔助用開閉元件(420)，切換來自該輔助電源(402)的放電和停止；輔助用開閉元件驅動電路(421、421a、421b)，對該輔助用開閉元件(420)進行開閉驅動；以及頻率運算部(210、210a、210b)，與表示內燃機的運轉狀況的發動機參數(EPr)相應地，使所述輔助用開閉元件(420)的驅動頻率增減。
[0032]具體而言，所述運算部(210、210a、210b)與基于從發動機轉速Ne、吸氣壓PIN、油門踏板開度Th、曲柄角CA、發動機水溫Tw、EGR率、空燃比A/F、點火線圈的一次電壓V1、二次電壓V2、二次電流12中任意選擇的1個或者多個所述發動機參數(PER)而判定出的內燃機的運轉狀況相應地，使得所述輔助用開閉元件(420)，若內燃機的轉速越低或者內燃機的負荷越低則驅動所述輔助用開閉元件(420)的驅動占空維持固定不變而越低地設定驅動脈沖頻率的增加率，若內燃機的轉速越高或者內燃機的負荷越高則越高地設定對所述輔助用開閉元件(420)進行開閉的驅動脈沖頻率的增加率。
[0033]此外，在放電期間，在放電剛開始后至放電結束的期間，使驅動所述輔助用開閉元件(420)的驅動脈沖的頻率的放電結束側緩緩地變高。
[0034]根據本發明的點火控制裝置(407、407a、407b)，通過所述頻率運算部(210、210a、210b)，計算與內燃機的運轉狀況相應的適當的驅動頻率，能夠使所述輔助用開閉元件(420)的驅動頻率增減，能夠實現從所述輔助電源(402)向所述火花塞(405)投入的能量的增減，能夠抑制投入能量的浪費，可靠地實現放電的維持，能夠實現穩定的著火。
[0035]根據本發明，特別是，在燃燒室內產生了較強的缸內氣流的運轉狀況中，容易產生吹滅，通過較高地設定放電結束側的驅動頻率，能夠增加來自所述輔助電源(402)的投入能量，可靠地抑制吹滅的產生，能夠實現穩定的著火。
【附圖說明】
[0036]圖1是具備本發明的一個實施方式的點火控制裝置的發動機系統的概略結構圖。
[0037]圖2