內燃機用點火控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及控制火花塞的動作的點火控制裝置，該火花塞在內燃機的氣缸內使燃料混合氣點火。
【背景技術】
[0002]在這種點火控制裝置中，為了使燃料混合氣的燃燒狀態(tài)良好，已知進行所謂的多重放電的點火控制裝置。例如，在專利文獻I中公開了在I次燃燒行程內斷續(xù)地產生多次放電的構造。另一方面，在專利文獻2中公開了將2個點火線圈并列連接以得到放電時間長的多重放電特性的構造。
[0003]在專利文獻3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的點火控制裝置之外，還設置有:DC_DC轉換器，向點火線圈的二次側注入點火能量；工作停止機構，將該DC-DC轉換器的工作停止；以及工作停止解除機構，在檢測到規(guī)定的運轉狀況時，將工作停止解除。
[0004]現(xiàn)有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2007-231927號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2000-199470號公報
[0008]專利文獻3:日本實公平2-24066號公報

【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]但是，如專利文獻I所記載的點火控制裝置那樣，在I次燃燒行程內斷續(xù)地產生多次放電的情況下，在從該工序內的點火放電的開始到結束的期間，點火放電電流反復成為零。這樣，特別是在缸內的氣體流速大的情況下，可能會產生所謂的“吹滅”而產生點火能量損失的問題。此外，如專利文獻2所記載的點火控制裝置那樣，在將2個點火線圈并列連接的構造中，在從I次燃燒行程內的點火放電的開始到結束的期間，雖然點火放電電流不會反復成為零，但是存在裝置構造復雜化且裝置尺寸也大型化的問題。此外，在這些現(xiàn)有技術中，遠遠超過點火所需的能量，因此還存在產生多余的電力消耗的問題。
[0011]進而，在專利文獻3所記載的點火控制裝置中，在為了維持放電而設置于點火線圈的二次側的DC-DC轉換器中，需要使用高耐壓元件，不但導致制造成本增加，由于需要提高耐壓性和散熱性，還存在裝置的大型化、以及高耐壓元件的發(fā)熱等導致的可靠性下降等問題。
[0012]在此，本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于，以低成本提供一種搭載性優(yōu)良且可靠性高的內燃機的點火控制裝置。
[0013]解決課題所采用的技術手段
[0014]本發(fā)明的一個實施方式的點火控制裝置，控制火花塞的動作。在此，所述火花塞在內燃機的氣缸內使燃料混合氣點火。本發(fā)明的點火控制裝置具備:點火線圈、直流電源、第一開關元件、第二開關元件、第三開關元件、能量蓄積線圈、電容器、控制部。
[0015]所述點火線圈具備一次繞組和二次繞組。所述二次繞組與所述火花塞連接。該點火線圈通過一次電流(流經(jīng)所述一次繞組的電流)的增減而在所述二次繞組中產生二次電流。此外，在所述一次繞組的一端側連接著所述直流電源的非接地側輸出端子，以使所述一次電流流過所述一次繞組中。
[0016]所述第一開關元件具有:第一控制端子、第一電源側端子、第一接地側端子。該第一開關元件為半導體開關元件，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和所述第一接地側端子之間的通電的通斷。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。
[0017]所述第二開關元件具有:第二控制端子、第二電源側端子、第二接地側端子。該第二開關元件為半導體開關元件，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和所述第二接地側端子之間的通電的通斷。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。
[0018]所述第三開關元件具有:第三控制端子、第三電源側端子、第三接地側端子。該第三開關元件為半導體開關元件，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和所述第三接地側端子之間的通電的通斷。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。
[0019]所述能量蓄積線圈是通過所述第三開關元件的接通而蓄積能量的電感器。該能量蓄積線圈設置在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力線上。
[0020]所述電容器在所述直流電源中的所述非接地側輸出端子和所述接地側之間與所述能量蓄積線圈串聯(lián)連接。該電容器蓄積通過所述第三開關元件的斷開而產生的能量。[0021 ] 所述控制部對所述第二開關元件及所述第三開關元件進行控制。具體地說，該控制部控制所述各開關元件，在所述火花塞的點火放電(通過所述第一開關元件的斷開而開始)中，從所述電容器放出蓄積能量(通過所述第二開關元件的接通而進行)，由此從所述另一端側向所述一次繞組供給所述一次電流。特別是，在本發(fā)明中，所述控制部控制所述第二開關元件或所述第三開關元件，以使得來自所述電容器的蓄積能量的蓄積量或放出量根據(jù)所述內燃機的運轉狀態(tài)而可變。
[0022]首先，說明具有上述構造的本發(fā)明的所述點火控制裝置中的典型動作，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過所述一次電流。由此，所述點火線圈被充電。另一方面，在此期間將所述第三開關元件接通，從而在所述能量蓄積線圈中蓄積能量。該蓄積能量在所述第三開關元件斷開時從所述能量蓄積線圈放出，蓄積到所述電容器中。
[0023]在所述電容器中蓄積了能量、并且所述第二開關元件及所述第三開關元件斷開的狀態(tài)下，如果所述第一開關元件斷開，則到此為止在所述一次繞組中流過的所述一次電流突然被切斷。這樣，在所述點火線圈的所述一次繞組產生高電壓，該高電壓進一步由所述二次繞組升壓，從而在所述火花塞中產生高電壓而發(fā)生放電，這時，在所述二次繞組中產生大的所述二次電流。由此，通過所述火花塞開始所述點火放電。
[0024]由所述火花塞開始所述點火放電后，在該狀態(tài)下，所述二次電流(以下稱為“放電電流”)隨著時間經(jīng)過而接近零。關于這一點，在本發(fā)明的構成中，通過在所述點火放電中將所述第二開關元件接通，從所述電容器放出蓄積能量。該放出能量從所述另一端側供給至所述一次繞組。這樣，流通所述一次電流。在到此為止流動的所述放電電流上，疊加了伴隨著該一次電流的流通的追加量。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。
[0025]在此，所述電容器中的能量蓄積狀態(tài)通過所述第二開關元件及所述第三開關元件的通斷來控制。具體地說，所述電容器中的能量蓄積量通過所述第二開關元件的斷開中的所述第三開關元件的通斷來控制。此外，所述點火放電中的所述二次電流的流通狀態(tài)通過所述第二開關元件的通斷而導致的、從所述電容器的蓄積能量的放出量的調整來適當控制。
[0026]在此，在本發(fā)明的所述點火控制裝置中，所述控制部控制所述第二開關元件或所述第三開關元件，以使得來自所述電容器的蓄積能量的蓄積量或放出量根據(jù)所述內燃機的運轉狀態(tài)而可變。由此，能夠對應于所述氣缸內的氣體的流動狀態(tài)而良好地控制所述二次電流的流通狀態(tài)，以避免產生所謂的“吹滅”。
[0027]像這樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過簡單的裝置構造來良好地抑制所謂的“吹滅”的發(fā)生以及伴隨于此的點火能量的損失。此外，通過像這樣從所述一次繞組的低壓側(接地側或所述第一開關側)投入能量，與從所述二次繞組側投入能量的情況相比，能夠以低壓投入能量。關于這一點，如果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更高的電壓進行能量投入，則由于向該直流電源的流入電流等而效率變差。與此相對，根據(jù)本發(fā)明，如上述那樣從所述一次繞組的低壓側投入能量，所以具有能夠最容易且高效地投入能量的良好效果。
[0028]本發(fā)明的另一實施方式的點火控制裝置至少具備:直流電源；升壓電路，將該直流電源的電源電壓進行升壓；點火線圈，通過與該升壓電路連接的一次繞組的電流的增減，在二次繞組中產生高的二次電壓；以及點火用開閉元件，按照根據(jù)設備的運轉狀況而發(fā)出的點火信號，切換電流向所述一次繞組的電流的供給和切斷，該點火控制裝置控制火花塞的動作，該火花塞與所述二次繞組連接，通過來自所述二次繞組的二次電壓的施加，在內燃機的燃燒室內產生火花放電，具備輔助用開閉元件，該輔助用開閉元件通過所述點火用開閉元件的開閉，在開始所述火花塞的放電之后經(jīng)過了規(guī)定的延遲時間后，在所述一次繞組和所述點火用開閉元件的連接點重疊地進行從所述升壓電路的放電和停止，以投入能夠將放電維持規(guī)定的放電期間的能量，由此，增加流經(jīng)所述二次繞組的電流，具備:輔助用開閉元件驅動電路，切換來自該輔助用電源的放電的停止時，對該輔助用開閉元件進行開閉驅動；以及延遲時間運算部，根據(jù)表示內燃機的運轉狀況的發(fā)動機參數(shù)，使所述輔助用開閉元件的驅動從所述點火信號的下降起延遲規(guī)定的延遲時間而開始。
[0029]具體地說，所述延遲時間運算部根據(jù)基于從發(fā)動機轉速、吸氣壓、油門開度、曲柄角、發(fā)動機水溫、EG曲柄角、EGR率、空燃比、點火線圈的一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流中選擇的I個或多個發(fā)動機參數(shù)而判定的內燃機的運轉狀況，在內燃機的轉速越低或內燃機的負荷越低時，越延長開始所述輔助用元件的開閉驅動的延遲時間，在內燃機的轉速越高或內燃機的負荷越高時，越縮短開始所述輔助用開閉元件的開閉驅動的延遲時間。
[0030]此外，在內燃機的轉速越短或內燃機的負荷越低時，越縮短通過所述輔助用元件的開閉驅動而維持放電的放電期間，在內燃機的轉速越高或內燃機的負荷越高時，越延長通過所述輔助用開閉元件的開閉驅動而維持放電的放電期間。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的點火控制裝置，能夠通過所述延遲時間運算部計算與內燃機的運轉狀況相應的適當?shù)难舆t時間和放電期間，調節(jié)所述輔助用開閉元件的開閉定時，能夠實現(xiàn)從所述輔助用電源向所述火花塞投入的能量的增減，抑制投入能量的浪費無駄，并且可靠地維持放電而實現(xiàn)穩(wěn)定的點火。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)動機系統(tǒng)的概略構成圖。
[0033]圖2是圖1所示的點火控制裝置的概略性電路圖。
[0034]圖3是用于說明圖2所示的點火控制裝置的動作的時序圖。
[0035]圖4是用于說明圖2所示的點火控制裝置的動作的時序圖。
[0036]圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式中的點火控制裝置的概要的構成圖。
[0037]圖6A是用于說明作為實施例1示出的圖5的點火控制裝置的動作的時序圖。
[0038]圖6B是表示作為比較例I示出的、不具備本發(fā)明的主要部分之一的延遲時間運算部的構造的點火控制裝置的動作的時序圖。
[0039]圖7是表示本發(fā)明所應用的控制方法的流程圖。
[0040]圖8A是表示用來根據(jù)發(fā)動機參數(shù)對延遲時間Td進行插補的映射圖的一例的圖。[0041 ] 圖SB是表示用來根據(jù)發(fā)動機參數(shù)對放電期間TDC進行插補的映射圖的一例的圖。
[0042]圖9A是表示作為比較例2示出的低轉速、低負荷的運轉狀態(tài)下的問題點的以往點火控制裝置的特性圖。
[0043]圖9B是作為實施例2表示低轉速、低負荷的運轉狀態(tài)下的本發(fā)明的效果的特性圖。
[0044]圖1OA是表示作為比較例3示出的高轉速、高負荷的運轉狀態(tài)下的問題點的以往點火控制裝置的特性圖。
[0045]圖1OB是作為實施例3示出高轉速、高負荷的運轉狀態(tài)下的本發(fā)明的效果的特性圖。
[0046]圖11是表示本發(fā)明的第3實施方式的點火控制裝置的概要的構成圖。
[0047]圖12是表示本發(fā)明的第4實施方式的點火控制裝置的概要的構成圖。
【具體實施方式】
[0048]以下參照【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。另外，各實施方式的變形例如果在該實施方式的說明中插入，會妨礙前后一貫的實施方式的說明的理解，所以記載在該實施方式的末尾。
[0049][第I實施方式]
[0050]參照圖1?圖4說明本發(fā)明的第I實施方式。該實施方式涉及點火控制裝置。
[0051]<發(fā)動機系統(tǒng)的構成>
[0052]參照圖1，發(fā)動機系統(tǒng)10具備作為火花點火式