本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(發(fā)動機)所使用的點火裝置，尤其涉及火花放電的持續(xù)技術(shù)。

背景技術(shù)：

為了減輕火花塞反復(fù)吹滅并再放電所帶來的負擔(dān)，抑制多余的耗電而持續(xù)進行火花放電，本申請人提出了能量投入電路(非公知技術(shù))。該能量投入電路在通過周知的點火電路而開始最初的火花放電(稱作主點火)之后，在主點火吹滅之前，從1次線圈的低電壓側(cè)朝向電池電壓供給線投入電能，在2次線圈中持續(xù)流動同一方向的電流(直流的2次電流)，使由于主點火而產(chǎn)生的火花放電持續(xù)任意的期間(以下稱作放電持續(xù)期間)。另外，以下將通過能量投入電路而持續(xù)的火花放電(接著主點火之后的火花放電)稱作持續(xù)火花放電。

能量投入電路通過控制放電持續(xù)期間中的1次電流(投入能量)，控制2次電流而維持火花放電。通過控制持續(xù)火花放電中的2次電流，能夠防止火花塞的吹滅，減輕電極消耗的負擔(dān)，并且抑制多余的耗電，持續(xù)進行火花放電。

此外，在接著主點火之后的持續(xù)火花放電中，由于向同一方向流動2次電流，所以在接著主點火之后的持續(xù)火花放電中，火花放電不易中斷。因此，通過采用基于能量投入的持續(xù)火花放電，即使在稀薄燃燒且氣缸內(nèi)產(chǎn)生渦流的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也能夠避免火花放電的吹滅。

接下來，為了容易理解本發(fā)明，基于圖5～7說明未應(yīng)用本發(fā)明的能量投入電路的代表例(如上述那樣，并不是公知技術(shù))。另外，圖5所使用的符號，對于與后述的實施方式同樣的功能物附加了同一符號。

圖5所示的點火裝置具備：主點火電路3，通過全晶體管動作(點火用開關(guān)單元13的ON-OFF動作)而使火花塞1產(chǎn)生主點火；以及能量投入電路4，進行接著主點火之后的持續(xù)火花放電。

能量投入電路4具備：升壓電路18，將車載電池11(直流電源)的電壓升壓；能量投入用開關(guān)單元27，用于控制向1次線圈7的低電壓側(cè)投入的電能；以及能量投入用驅(qū)動電路28，控制能量投入用開關(guān)單元27的ON-OFF動作。

圖6是用于說明產(chǎn)生主點火時的點火裝置的動作的時序圖。

主點火電路3基于從ECU5(發(fā)動機控制單元的簡稱)供給的點火信號IGT而工作，通過將點火信號IGT從低切換到高，點火線圈2的1次線圈7被通電。然后，點火信號IGT從高切換到低而1次線圈7的通電被切斷時，點火線圈2的2次線圈8產(chǎn)生高電壓，在火花塞中開始主點火。

在火花塞1中開始主點火之后，2次電流以大致鋸齒波形狀衰減(參照圖6)。另外，在2次電流的時序圖中，越靠近“－側(cè)”(圖示下方)則電流值越大。

圖7是用于說明在主點火后實施持續(xù)火花放電時的點火裝置的動作的時序圖。

能量投入電路4基于從ECU5供給的放電持續(xù)信號IGW和表示2次電流指令值I2a的2次電流指令信號IGA而工作。

主點火后，在2次電流下降到“規(guī)定的下限電流值(用于維持火花放電的電流值)”之前，為了向2次線圈8投入能量而維持火花放電，ECU5向能量投入電路4輸出放電持續(xù)信號IGW及2次電流指令信號IGA。

通過將放電持續(xù)信號IGW從低切換到高，開始從1次線圈7的低電壓側(cè)向“+側(cè)”投入電能。具體地說，在IGW為高的期間中，通過對能量投入用開關(guān)單元27進行ON-OFF控制，2次電流維持為2次電流指令值I2a(參照圖7)。

(問題點)

通過采用基于能量投入的持續(xù)火花放電，即使在稀薄燃燒且氣缸內(nèi)產(chǎn)生渦流的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，火花放電也不易發(fā)生吹滅。

在能夠基于能量投入來進行持續(xù)火花放電的點火裝置中，在相對難以產(chǎn)生吹滅的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，有時僅實施主點火。即，有時將根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機負荷等設(shè)定的規(guī)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)作為主點火區(qū)域而僅實施主點火。但是，即使是作為不易發(fā)生吹滅的運轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的區(qū)域，由于發(fā)動機的差異或氣缸間的偏差或經(jīng)年老化，在主點火中也可能發(fā)生吹滅。

于是，在能夠基于能量投入來進行持續(xù)火花放電的點火裝置中，也需要設(shè)置在主點火區(qū)域判定吹滅而防止缺火的機構(gòu)。

另外，專利文獻1公開了如下的技術(shù)：作為點火裝置中避免吹滅的技術(shù)，在放電時間無法確保規(guī)定時間以上的情況下，從稀薄運轉(zhuǎn)切換到理想配比運轉(zhuǎn)。但是，在理想配比運轉(zhuǎn)中，有時也由于發(fā)動機的差異或氣缸間的偏差或經(jīng)年老化而無法確保放電時間，所以即使切換到理想配比運轉(zhuǎn)，也可能發(fā)生吹滅而導(dǎo)致缺火。

此外，專利文獻2記載了檢測吹滅的技術(shù)。但是，在專利文獻2的技術(shù)中，是在檢測到吹滅之后禁止放電，所以存在發(fā)生缺火的可能性。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4938404號公報

專利文獻2：日本特開2013-100811號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所解決的技術(shù)課題

本發(fā)明是鑒于上述問題點而做出的，其目的在于，在能夠基于能量投入進行持續(xù)火花放電的內(nèi)燃機用點火裝置中，檢測主點火區(qū)域的吹滅而可靠地防止缺火。

解決課題所采用的技術(shù)手段

本發(fā)明的內(nèi)燃機用點火裝置，具備以下說明的主點火電路、能量投入電路及吹滅判定部。

主點火電路是進行點火線圈的1次線圈的通電控制而使火花塞產(chǎn)生火花放電的電路。

能量投入電路是如下那樣的電路：在通過該主點火電路的工作而開始的火花放電中，向1次線圈投入電能，使點火線圈的2次線圈中流動同一方向的2次電流，并且將2次電流維持為2次電流指令值，使通過主點火電路的工作而開始的火花放電持續(xù)。

吹滅判定部將從主點火電路的火花放電開始到經(jīng)過規(guī)定時間ΔT為止的期間作為判定期間，在判定期間內(nèi)2次電流低于規(guī)定閾值Ia的情況下，判定為發(fā)生了吹滅。

并且，在本發(fā)明的內(nèi)燃機用點火裝置中，在主點火中判定為發(fā)生了所述吹滅的情況下，在下一循環(huán)中實施持續(xù)火花放電。

根據(jù)本發(fā)明，如果判定為主點火(例如全晶體管點火中)發(fā)生了吹滅，則在下一循環(huán)中在主點火之后實施持續(xù)火花放電。并且，將這時的2次電流指令值設(shè)定為相對于吹滅判定所使用的閾值的電流值來說具有富余量(+α)的電流值。

因此，能夠在下一循環(huán)中可靠地防止吹滅，所以能夠可靠地防止缺火。

附圖說明

圖1是內(nèi)燃機用點火裝置的概略構(gòu)成圖(實施方式1)。

圖2是用于說明內(nèi)燃機用點火裝置的動作及吹滅判定的時序圖(實施方式1)。

圖3是表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速和判定期間的關(guān)系的相關(guān)圖(實施方式1)。

圖4是用于說明內(nèi)燃機用點火裝置的動作及吹滅判定的時序圖(實施方式2)。

圖5是內(nèi)燃機用點火裝置的概略構(gòu)成圖(討論例：非公知技術(shù))。

圖6是用于說明內(nèi)燃機用點火裝置的動作的時序圖(討論例：非公知技術(shù))。

圖7是用于說明內(nèi)燃機用點火裝置的動作的時序圖(討論例：非公知技術(shù))。

具體實施方式

以下一邊參照附圖一邊說明本發(fā)明的實施方式。

另外，以下的各實施方式只是示出了具體的一例，本發(fā)明當(dāng)然不限于以下的實施方式。

[實施方式1]

參照圖1～圖3說明實施方式1。

該實施方式1中的點火裝置，搭載于車輛行駛用的火花點火發(fā)動機，在規(guī)定的點火定時(點火時期)對燃燒室內(nèi)的混合氣實施點火。另外，發(fā)動機的一例是以汽油作為燃料的可進行稀薄燃燒的直噴式發(fā)動機，具備使氣缸內(nèi)產(chǎn)生混合氣的渦流(滾流或旋流等)的渦流控制機構(gòu)。

該實施方式1中的點火裝置，是使用與各氣缸的每個火花塞1對應(yīng)的點火線圈2的DI(直接點火)型。

點火裝置具備：火花塞1、點火線圈2、主點火電路3、能量投入電路4、以及ECU5。

主點火電路3及能量投入電路4基于從ECU5發(fā)來的指示信號，對點火線圈2的1次線圈7進行通電控制，通過對1次線圈7進行通電控制，控制點火線圈2的2次線圈8中產(chǎn)生的電能，從而控制火花塞1的火花放電。

另外，ECU5產(chǎn)生與從各種傳感器取得的發(fā)動機參數(shù)(暖機狀態(tài)、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度、發(fā)動機負荷等)和發(fā)動機的控制狀態(tài)(稀薄燃燒的有無、渦流的程度等)相應(yīng)的點火信號IGT、放電持續(xù)信號IGW、2次電流指令信號IGA并輸出。

即，ECU5具有：主點火指令部(未圖示)，生成點火信號IGT并發(fā)送給主點火電路3；以及能量投入指令部5a，生成放電持續(xù)信號IGW及2次電流指令信號IGA，并發(fā)送給能量投入電路4。

火花塞1是周知的，具備經(jīng)由輸出端子與點火線圈2的2次線圈8的一端連接的中心電極、以及經(jīng)由發(fā)動機的氣缸蓋等而接地的外側(cè)電極，通過2次線圈8中產(chǎn)生的電能，在中心電極和外側(cè)電極之間產(chǎn)生火花放電?；鸹ㄈ?搭載于每個氣缸。

點火線圈2具備1次線圈7和繞數(shù)比該1次線圈7更多的2次線圈8。

1次線圈7的一端與點火線圈2的+端子連接，該+端子與電池電壓供給線10(從車載電池11的+電極接受供電的電線)連接。

1次線圈7的另一端與點火線圈2的接地側(cè)端子連接，該接地側(cè)端子經(jīng)由主點火電路3的點火用開關(guān)單元13(功率晶體管、MOS型晶體管等)而接地。

2次線圈8的一端如上述那樣與輸出端子連接，該輸出端子與火花塞1的中心電極連接。

2次線圈8的另一端經(jīng)由第1二極管15和電流檢測電阻16而接地，該第1二極管15將2次線圈8中的電流流動方向限定為一個方向。另外，電流檢測電阻16作為用于檢測2次電流的檢測單元起作用。

在本實施方式中，電流檢測電阻16經(jīng)由檢測線17與ECU5連接，ECU5被輸入2次電流的檢測值。

主點火電路3是進行點火線圈2的1次線圈7的通電控制而使火花塞1產(chǎn)生火花放電的電路。

主點火電路3在被供給點火信號IGT的期間，向1次線圈7施加車載電池11的電壓(電池電壓)。具體地說，主點火電路3具備使1次線圈7的通電狀態(tài)斷續(xù)的點火用開關(guān)單元13(功率晶體管等)，被供給點火信號IGT時，使點火用開關(guān)單元13接通而向1次線圈7施加電池電壓。

在此，點火信號IGT是在主點火電路3中指示使1次線圈7蓄積磁能的期間(能量蓄積時間)和放電開始定時的信號。

能量投入電路4是如下那樣的電路：在通過主點火電路3的動作而開始的火花放電中，向1次線圈7投入電能而在2次線圈8中流動同一方向的2次電流，使通過主點火電路3的工作而開始的火花放電持續(xù)。

能量投入電路4具備以下的升壓電路18和投入能量控制單元19。

升壓電路18在從ECU5接收到點火信號IGT的期間，將車載電池11的電壓升壓并蓄積到電容器20。

投入能量控制單元19將電容器20中蓄積的電能投入到1次線圈7的“－側(cè)”(接地側(cè))。

升壓電路18除了電容器20以外，還具備扼流線圈21、升壓用開關(guān)單元22、升壓用驅(qū)動電路23及第2二極管24。另外，升壓用開關(guān)單元22例如是MOS型晶體管。

在此，扼流線圈21的一端與車載電池11的+電極連接，通過升壓用開關(guān)單元22，扼流線圈21的通電狀態(tài)斷續(xù)。此外，升壓用驅(qū)動電路23向升壓用開關(guān)單元22供給控制信號而使升壓用開關(guān)單元22接通斷開，通過升壓用開關(guān)單元22的接通斷開動作，扼流線圈21所蓄積的磁能作為電能被充電到電容器20中。

另外，升壓用驅(qū)動電路23被設(shè)定為，在來自ECU5的點火信號IGT成為“開”的期間，使升壓用開關(guān)單元22以規(guī)定周期反復(fù)接通斷開。此外，第2二極管24防止電容器20中蓄積的電能回流到扼流線圈21側(cè)。

投入能量控制單元19具備下面的能量投入用開關(guān)單元27、能量投入用驅(qū)動電路28及第3二極管29。另外，能量投入用開關(guān)單元27例如是MOS型晶體管。

在此，能量投入用開關(guān)單元27控制是否將電容器20蓄積的電能從“－側(cè)”(低壓側(cè))投入到1次線圈7，能量投入用驅(qū)動電路28向能量投入用開關(guān)單元27供給控制信號而使其接通斷開。

并且，能量投入用驅(qū)動電路28通過使能量投入用開關(guān)單元27接通斷開而控制從從電容器20向1次線圈7投入的電能，在被供給放電持續(xù)信號IGW的期間，將2次電流維持為2次電流指令值I2a。

在此，放電持續(xù)信號IGW是指示能量投入定時和使持續(xù)火花放電持續(xù)的期間的信號，更具體地說，是指示使能量投入用開關(guān)單元27反復(fù)接通斷開而從升壓電路18向1次線圈7投入電能的期間(能量投入時間)的信號。

另外，第3二極管29阻止電流從1次線圈7向電容器20回流。

能量投入用驅(qū)動電路28的具體的一例是，通過開放控制(前饋控制)對能量投入用開關(guān)單元27進行接通斷開控制，以將2次電流維持為2次電流指令值I2a。

或者，也可以對能量投入用開關(guān)單元27的接通斷開狀態(tài)進行反饋控制，以將使用電流檢測電阻16檢測的2次電流的檢測值維持為2次電流指令值I2a。這種情況下，設(shè)置反饋電路，該反饋電路與檢測線17連接而被輸入2次電流的檢測值，基于2次電流的檢測值和2次電流指令值I2a，生成控制能量投入用開關(guān)單元27的反饋值并輸出。

此外，2次電流指令值I2a在ECU5內(nèi)設(shè)定，作為2次電流指令信號IGA發(fā)送給能量投入用驅(qū)動電路28。

(實施方式1的特征)

點火裝置具備吹滅判定部5b，該吹滅判定部5b將從主點火電路3的火花放電開始起的規(guī)定期間ΔT作為判定期間，在判定期間內(nèi)2次電流低于規(guī)定閾值Ia的情況下，判定為發(fā)生了吹滅。吹滅判定部5b設(shè)置在ECU5內(nèi)。

此外，能量投入指令部5a基于吹滅判定部5b的判定結(jié)果，生成放電持續(xù)信號IGW及2次電流指令信號IGA，并發(fā)送給能量投入電路4。

具體地說，判定為在主點火中發(fā)生了吹滅的情況下，生成放電持續(xù)信號IGW，以在下一循環(huán)(下次點火時)中實施持續(xù)火花放電，并且將規(guī)定閾值Ia與規(guī)定的電流值α相加而得到的電流值設(shè)定為下一循環(huán)中的持續(xù)火花放電中的2次電流指令值I2a。

使用圖2，更詳細地說明點火裝置的動作及吹滅判定。另外，在2次電流的時序圖中，越靠近“－側(cè)”則電流值越大。

在本實施方式中，例如在規(guī)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，最初的點火信號IGT之后的放電持續(xù)信號IGW設(shè)為低輸出，以僅實施主點火而不實施持續(xù)火花放電。

吹滅判定部5b被輸入使用電流檢測電阻16檢測的2次電流的檢測值。并且，從主點火電路3的火花放電開始(即點火信號IGT的下降沿)起經(jīng)過規(guī)定期間ΔT(以下稱作判定期間ΔT)的期間，2次電流的檢測值低于規(guī)定閾值Ia的情況下，判定為吹滅發(fā)生。另外，在主點火中，在2次電流衰減中未發(fā)生吹滅的情況下，如圖6所示，2次電流以幾乎直線狀衰減。

判定期間ΔT設(shè)定為發(fā)動機轉(zhuǎn)速越大則越短，例如基于圖3所示的映射圖來設(shè)定。

并且，能量投入指令部5a在判定為在主點火中發(fā)生了吹滅的情況下，在下一循環(huán)中的點火信號之后將放電持續(xù)信號IGW設(shè)為高輸出，指示實施持續(xù)火花放電。

此外，將規(guī)定閾值Ia與規(guī)定的電流值α相加而得到的電流值設(shè)定為下一循環(huán)中的持續(xù)火花放電中的2次電流指令值I2a，生成2次電流指令信號IGA并發(fā)送給能量投入電路4。另外，發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高則電流值α越大。

(實施方式1的效果)

實施方式1的點火裝置具備吹滅判定部5b，該吹滅判定部5b將從主點火電路3的火花放電開始起的規(guī)定期間ΔT作為判定期間，在判定期間內(nèi)2次電流低于規(guī)定閾值Ia的情況下，判定為吹滅發(fā)生。并且，如果判定為主點火(全晶體管點火中)發(fā)生了吹滅，則在下一循環(huán)中在主點火之后實施持續(xù)火花放電。此外，將這時的2次電流指令值設(shè)為吹滅判定所使用的規(guī)定閾值Ia與規(guī)定的電流值α相加而得到的電流值。

因此，在下一循環(huán)中能夠可靠地防止吹滅，所以能夠可靠地防止缺火。

此外，由于發(fā)動機的差異或氣缸間的偏差或經(jīng)年老化等，在主點火區(qū)域也可能會發(fā)生吹滅，所以可以檢測該主點火區(qū)域的吹滅而自動地采用持續(xù)火花放電，能夠?qū)⒏鱾€發(fā)動機保持在最佳的狀態(tài)。

另外，主點火區(qū)域指的是，僅實施主點火也不易發(fā)生吹滅、作為僅實施主點火的區(qū)域而根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機負荷等設(shè)定的規(guī)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)區(qū)域。

此外，發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，則電流值α越大。

發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低的情況下，火花塞1周圍的氣流的流速慢，所以即使電流值α很小，也能夠充分地防止下一循環(huán)中的吹滅。但是，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速高，則火花塞1周圍的氣流的流速快，所以為了可靠地防止吹滅，需要增大電流值α。

因此，通過設(shè)為發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高則電流值α越大，能夠在高轉(zhuǎn)速域可靠地防止吹滅，并且在低轉(zhuǎn)速域抑制多余的能量消耗。

[實施方式2]

參照圖4說明實施方式2。另外，在實施方式2中，與上述實施方式1相同的符號表示同一功能物。

在本實施方式的點火裝置中，能量投入指令部5a在判定為在持續(xù)火花放電中發(fā)生吹滅的情況下，生成放電持續(xù)信號IGW以在下一循環(huán)中實施持續(xù)火花放電，并且將規(guī)定閾值Ia與規(guī)定的電流值α′相加而得到的電流值設(shè)定為下一循環(huán)中的持續(xù)火花放電中的2次電流指令值。

即，如果在通過主點火的吹滅判定已經(jīng)采用了持續(xù)火花放電的循環(huán)時又判定為吹滅發(fā)生，則在下一循環(huán)中也實施持續(xù)火花放電。并且，將這時的2次電流指令值I2a設(shè)為將吹滅判定所使用的規(guī)定閾值Ia與規(guī)定的電流值α′相加而得到的電流值。

另外，也可以如圖4所示，將下一循環(huán)中的2次電流指令值設(shè)為I2a₁、將判定為吹滅發(fā)生的循環(huán)中的2次電流指令值設(shè)為I2a₀時，將2次電流指令值I2a₁設(shè)為2次電流指令值I2a₀與電流值β相加而得到的電流值。電流值β是滿足Ia+α′＝I2a₀+β的值。

此外，也可以將下一循環(huán)中的2次電流指令值I2a₁設(shè)為預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值。即，判定為吹滅發(fā)生的情況下，作為設(shè)定值而預(yù)先保持較大的電流值，以作為2次電流指令值采用。

在本實施方式中，在下一循環(huán)中能夠可靠地防止吹滅，所以能夠可靠地防止缺火。

工業(yè)實用性

在上述的實施方式中，示出了在汽油發(fā)動機中使用本發(fā)明的點火裝置的例子，但由于能夠通過持續(xù)火花放電來提高燃料(具體地說是混合氣)的點火性，所以也可以應(yīng)用到使用乙醇燃料或混合燃料的發(fā)動機。當(dāng)然，應(yīng)用到可能使用劣質(zhì)燃料的發(fā)動機，也能夠通過持續(xù)火花放電來提高點火性。

在上述的實施方式中，例示了將本發(fā)明的點火裝置應(yīng)用到能夠進行稀薄燃燒運轉(zhuǎn)的發(fā)動機的例子，但是在與稀薄燃燒不同的燃燒狀態(tài)下，也能夠通過持續(xù)火花放電來提高點火性，所以不限于應(yīng)用到稀薄燃燒發(fā)動機，也可以應(yīng)用到不進行稀薄燃燒的發(fā)動機。

在上述的實施方式中，例示了將本發(fā)明的點火裝置應(yīng)用到向燃燒室直接噴射燃料的直噴式發(fā)動機的例子，但是也可以應(yīng)用到向吸氣閥的吸氣上游側(cè)(吸氣口內(nèi))噴射燃料的端口噴射式的發(fā)動機。

在上述的實施方式中，例示了將本發(fā)明的點火裝置應(yīng)用到在氣缸內(nèi)積極地產(chǎn)生混合氣的渦流(滾流或旋流等)的發(fā)動機的例子，但是也可以應(yīng)用到不具有渦流控制機構(gòu)(滾流控制閥或旋流控制閥等)的發(fā)動機。

在上述的實施方式中，將本發(fā)明應(yīng)用到了DI型的點火裝置，但是也可以將本發(fā)明應(yīng)用到將2次電壓分配供給至各火花塞1的分配式、或者不需要2次電壓的分配的單氣缸發(fā)動機(例如摩托車等)的點火裝置。