內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及對(duì)在內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)將燃料混合氣點(diǎn)火的火花塞的動(dòng)作進(jìn)行控制的點(diǎn)火控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]提出了各種用于使燃料混合氣的燃燒狀態(tài)穩(wěn)定的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火控制裝置。例如，在特開2007-231927號(hào)公報(bào)中，公開了在1次燃燒行程內(nèi)斷續(xù)地產(chǎn)生多次放電的點(diǎn)火控制裝置。此外，在特開2000-199470號(hào)公報(bào)中，公開了為了獲得放電時(shí)間長(zhǎng)的多次放電特性而并聯(lián)連接的2個(gè)點(diǎn)火線圈。而且，在特開平11-159427號(hào)公報(bào)中公開了如下的點(diǎn)火控制裝置，該點(diǎn)火控制裝置除了對(duì)火花塞施加由點(diǎn)火線圈中的二次線圈產(chǎn)生的電壓之外，還能夠施加由與二次線圈的低壓側(cè)連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輔助電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明所要解決的課題
[0004]如日本特開2007-231927號(hào)公報(bào)所記載的結(jié)構(gòu)那樣，在1次燃燒行程內(nèi)斷續(xù)地產(chǎn)生多次放電的情況下，在該行程內(nèi)的點(diǎn)火放電的開始至結(jié)束的期間，點(diǎn)火放電電流反復(fù)成為零。于是，特別是在缸內(nèi)的氣體流速較大的情況下，可能會(huì)因產(chǎn)生所謂的“吹滅”而產(chǎn)生點(diǎn)火能量損失的問(wèn)題。
[0005]另一方面，在如日本特開2000-199470號(hào)公報(bào)所記載那樣將2個(gè)點(diǎn)火線圈并聯(lián)連接的點(diǎn)火控制裝置中，雖然不會(huì)出現(xiàn)在1次燃燒行程內(nèi)的點(diǎn)火放電的開始至結(jié)束的期間內(nèi)點(diǎn)火放電電流反復(fù)成為零的現(xiàn)象，但是存在點(diǎn)火控制裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、外形也大型化的問(wèn)題。此外，在該現(xiàn)有技術(shù)中還存在由于結(jié)構(gòu)(外形)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)點(diǎn)火所需的能量而產(chǎn)生浪費(fèi)的耗電的問(wèn)題。
[0006]此外，在如日本特開平11-159427號(hào)公報(bào)所記載的那樣對(duì)點(diǎn)火線圈的二次側(cè)施加輔助電壓的點(diǎn)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(jié)構(gòu)也在外形及成本方面存在問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明是鑒于上述示例的情況等而做出的。即，本發(fā)明的目的在于，提供一種內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火控制裝置，在盡量抑制外形及制造成本的增大的同時(shí)，使燃料混合氣的燃燒狀態(tài)良好地穩(wěn)定化。
[0008]此外，在日本實(shí)公平2-20466號(hào)公報(bào)中公開了如下的內(nèi)燃機(jī)用點(diǎn)火控制裝置，該內(nèi)燃機(jī)用點(diǎn)火控制裝置除了通常的感應(yīng)放電型點(diǎn)火控制裝置之外，還設(shè)置有:向點(diǎn)火線圈的二次側(cè)注入點(diǎn)火能量的DC-DC轉(zhuǎn)換器、使該DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作停止的工作停止單元、以及在檢測(cè)到規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況時(shí)將工作停止解除的工作停止解除單元。
[0009]然而，在上述點(diǎn)火控制裝置中，在為了維持放電而在點(diǎn)火線圈的二次側(cè)設(shè)置的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，需要使用高耐壓元件，不但會(huì)導(dǎo)致制造成本的增大，而且需要提高耐壓性和散熱性，會(huì)導(dǎo)致裝置的大型化，并且還存在因高耐壓元件的發(fā)熱等引起的可靠性降低等問(wèn)題。
[0010]因此，本發(fā)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(yōu)良且可靠性高的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火控制裝置。
[0011 ] 解決課題所采用的技術(shù)手段
[0012]本發(fā)明的點(diǎn)火控制裝置(30)構(gòu)成為控制火花塞(19)的動(dòng)作。在此，所述火花塞設(shè)置成在內(nèi)燃機(jī)(11)的氣缸(11b)內(nèi)將燃料混合氣點(diǎn)火。本發(fā)明的點(diǎn)火控制裝置具備點(diǎn)火線圈(311)、直流電源(312)、第一開關(guān)元件(313)、第二開關(guān)元件(314)、第三開關(guān)元件(315)、能量蓄積線圈(316)、電容器(317)、控制部(319)。
[0013]所述點(diǎn)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(diǎn)火線圈構(gòu)成為通過(guò)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(chǎn)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(cè)連接有所述直流電源中的非接地側(cè)輸出端子。
[0014]所述第一開關(guān)元件具有第一控制端子(313G)、第一電源側(cè)端子(313C)、第一接地側(cè)端子(313E)。該第一開關(guān)元件是半導(dǎo)體開關(guān)元件，構(gòu)成為基于輸入至所述第一控制端子的第一控制信號(hào)，控制所述第一電源側(cè)端子與所述第一接地側(cè)端子之間的通電的接通斷開。在該第一開關(guān)元件中，所述第一電源側(cè)端子與所述一次繞組的另一端側(cè)連接。此外，所述第一接地側(cè)端子與接地側(cè)連接。
[0015]所述第二開關(guān)元件具有第二控制端子(314G)、第二電源側(cè)端子(314D)、第二接地側(cè)端子(314S)。該第二開關(guān)元件是半導(dǎo)體開關(guān)元件，構(gòu)成為基于輸入至所述第二控制端子的第二控制信號(hào)，控制所述第二電源側(cè)端子與所述第二接地側(cè)端子之間的通電的接通斷開。在該第二開關(guān)元件中，所述第二接地側(cè)端子與所述一次繞組的所述另一端側(cè)連接。
[0016]所述第三開關(guān)元件具有第三控制端子(315G)、第三電源側(cè)端子(315C)、第三接地側(cè)端子(315E)。該第三開關(guān)元件是半導(dǎo)體開關(guān)元件，構(gòu)成為基于輸入至所述第三控制端子的第三控制信號(hào)，控制所述第三電源側(cè)端子與所述第三接地側(cè)端子之間的通電的接通斷開。在該第三開關(guān)元件中，所述第三電源側(cè)端子與所述第二開關(guān)元件中的所述第二電源側(cè)端子連接。此外，所述第三接地側(cè)端子與所述接地側(cè)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(cè)輸出端子和所述第三開關(guān)元件中的所述第三電源側(cè)端子連接的電線的電感器。該能量蓄積線圈設(shè)置成，通過(guò)所述第三開關(guān)元件的接通而蓄積能量，并且，通過(guò)所述第三開關(guān)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(cè)輸出端子與所述接地側(cè)之間，與所述能量蓄積線圈串聯(lián)連接。該電容器設(shè)置成對(duì)通過(guò)所述第三開關(guān)元件的斷開而從所述能量蓄積線圈釋放的能量進(jìn)行蓄積。
[0019]所述控制部設(shè)置成控制所述第二開關(guān)元件及所述第三開關(guān)元件。具體而言，所述控制部在所述火花塞的點(diǎn)火放電(其通過(guò)所述第一開關(guān)元件的斷開而開始)中，將所述第三開關(guān)元件斷開并將所述第二開關(guān)元件接通。即，所述控制部通過(guò)使所述第二開關(guān)元件及所述第三開關(guān)元件如上述那樣動(dòng)作，而控制所述各開關(guān)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(cè)向所述一次繞組供給。特別是，在本發(fā)明中，所述控制部將所述第二控制信號(hào)中的占空比設(shè)定成可變。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]首先，說(shuō)明具有該結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的所述點(diǎn)火控制裝置中的典型的動(dòng)作，通過(guò)所述第一開關(guān)元件的接通及所述第二開關(guān)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(diǎn)火線圈被充電。另一方面，在該期間，通過(guò)將所述第三開關(guān)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(guān)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(guān)元件及所述第三開關(guān)元件被斷開的狀態(tài)下，若所述第一開關(guān)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(diǎn)火線圈的所述一次繞組中產(chǎn)生高電壓，該高電壓進(jìn)一步被所述二次繞組升壓，從而在所述火花塞中產(chǎn)生高電壓并產(chǎn)生放電，此時(shí)，在所述二次繞組中產(chǎn)生較大的所述二次電流。由此，在所述火花塞中開始所述點(diǎn)火放電。
[0023]然而，在所述火花塞中開始了所述點(diǎn)火放電之后，所述二次電流(以下有時(shí)稱作“放電電流”)隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)而逐漸接近零。關(guān)于該點(diǎn)，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在所述點(diǎn)火放電中，通過(guò)將所述第三開關(guān)元件斷開并將所述第二開關(guān)元件接通(在所述第三開關(guān)元件的斷開狀態(tài)下將所述第二開關(guān)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(cè)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(diǎn)火放電的程度。在此，通過(guò)基于所述第二開關(guān)元件的接通斷開而進(jìn)行的蓄積能量從所述電容器的釋放量的調(diào)整，而能夠適當(dāng)?shù)乜刂扑鳇c(diǎn)火放電中的所述放電電流的流通狀態(tài)。
[0025]因此，在本發(fā)明的所述點(diǎn)火控制裝置中，所述控制部可變地設(shè)定所述第二控制信號(hào)中的占空比(即所述第二開關(guān)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(guī)定值以上，與所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)地設(shè)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(shí)間經(jīng)過(guò)而增加。該情況下，所述控制部可以可變地設(shè)定時(shí)間經(jīng)過(guò)所伴隨的所述占空比的增加率。
[0026]根據(jù)具備該結(jié)構(gòu)的所述點(diǎn)火控制裝置，能夠與所述氣缸內(nèi)的氣體的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)地良好地控制所述放電電流的流通狀態(tài)，以避免產(chǎn)生所謂的“吹滅”。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)來(lái)良好地抑制所謂的“吹滅”的產(chǎn)生及其伴有的點(diǎn)火能量的損失。即，根據(jù)本發(fā)明，能夠盡量抑制所述點(diǎn)火控制裝置的外形及制造成本的增大的同時(shí)使燃料混合氣的燃燒狀態(tài)良好地穩(wěn)定化。
[0027]特別是，如上述那樣，從所述一次繞組的低壓側(cè)(接地側(cè)或者所述第一開關(guān)元件偵D投入能量。因此，與從所述二次繞組側(cè)投入能量的情況相比，能夠以更低壓來(lái)投入能量。
[0028]關(guān)于該點(diǎn)，若從所述一次繞組的高壓側(cè)(所述直流電源側(cè))以比所述直流電源的電壓高的電壓來(lái)投入能量，則朝向該直流電源的流入電流等會(huì)導(dǎo)致效率變差。與此相對(duì)，根據(jù)本發(fā)明，如上述那樣，從所述一次繞組的低壓側(cè)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(yōu)異的效果。
[0029]此外，本發(fā)明的點(diǎn)火控制裝置(407、407a、407b)進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火，至少具備:直流電源(410);升壓電路(401)，對(duì)該直流電源(410)的電源電壓進(jìn)行升壓；點(diǎn)火線圈(404)，通過(guò)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(chǎn)生高的二次電壓(V2);點(diǎn)火用開閉元件(403)，根據(jù)與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況相應(yīng)地發(fā)出的點(diǎn)火信號(hào)(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(guò)來(lái)自所述二次繞組(441)的二次電壓(V2)的施加，使內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生火花放電，其特征在于，該點(diǎn)火控制裝置具備:輔助電源(402)，在通過(guò)所述點(diǎn)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(shí)現(xiàn)放電維持的能量，通過(guò)重疊地進(jìn)行從所述升壓電路(401)向點(diǎn)火用開閉元件的放電和停止而使所述二次繞組(441)中流動(dòng)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(lái)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(dòng)作速度比接通動(dòng)作速度緩慢。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的點(diǎn)火控制裝置(407、407a、407b)，通過(guò)所述軟斷開電路(422、422a、421b)，使來(lái)自所述輔助電源(402)的放電能量的投入停止緩慢地進(jìn)行，因此，抑制了二次電流(12)的急劇變化，能夠長(zhǎng)期維持放電路徑，所以投入能量不會(huì)浪費(fèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的著火。
[0031]此外，本申請(qǐng)發(fā)明的點(diǎn)火控制裝置(407、407a、407b)進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火，至少具備:直流電源(410);升壓電路(401)，對(duì)該直流電源(410)的電源電壓進(jìn)行升壓；點(diǎn)火線圈(404)，通過(guò)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(chǎn)生高的二次電壓(V2);點(diǎn)火用開閉元件(403)，根據(jù)與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況相應(yīng)地發(fā)出的點(diǎn)火信號(hào)(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(guò)來(lái)自所述二次繞組(441)的二次電壓(V2)的施加而使內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生火花放電，其特征在于，該點(diǎn)火控制裝置具備:輔助電源(402)，通過(guò)所述點(diǎn)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(shí)現(xiàn)放電維持的能量，通過(guò)重疊地進(jìn)行從所述升壓電路(401)向點(diǎn)火線圈(404)的一次繞組(440)與點(diǎn)火用開閉元件(403)的連接點(diǎn)側(cè)的放電和停止而使所述一次繞組(440)中流動(dòng)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(lái)自該輔助電源(402)的放電和停止；輔助用開閉元件驅(qū)動(dòng)電路(421、421a、421b)，對(duì)該輔助用開閉元件(420)進(jìn)行開閉驅(qū)動(dòng)；以及頻率運(yùn)算部(210、210a、210b)，與表示內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)(EPr)相應(yīng)地，使所述輔助用開閉元件(420)的驅(qū)動(dòng)頻率增減。
[0032]具體而言，所述運(yùn)算部(210、210a、210b)與基于從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、吸氣壓PIN、油門踏板開度Th、曲柄角CA、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫Tw、EGR率、空燃比A/F、點(diǎn)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(gè)或者多個(gè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)(PER)而判定出的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況相應(yīng)地，使得所述輔助用開閉元件(420)，若內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速越低或者內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷越低則驅(qū)動(dòng)所述輔助用開閉元件(420)的驅(qū)動(dòng)占空維持固定不變而越低地設(shè)定驅(qū)動(dòng)脈沖頻率的增加率，若內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速越高或者內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷越高則越高地設(shè)定對(duì)所述輔助用開閉元件(420)進(jìn)行開閉的驅(qū)動(dòng)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(jié)束的期間，使驅(qū)動(dòng)所述輔助用開閉元件(420)的驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率的放電結(jié)束側(cè)緩緩地變高。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的點(diǎn)火控制裝置(407、407a、407b)，通過(guò)所述頻率運(yùn)算部(210、210a、210b)，計(jì)算與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況相應(yīng)的適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)頻率，能夠使所述輔助用開閉元件(420)的驅(qū)動(dòng)頻率增減，能夠?qū)崿F(xiàn)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(fèi)，可靠地實(shí)現(xiàn)放電的維持，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的著火。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，特別是，在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生了較強(qiáng)的缸內(nèi)氣流的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況中，容易產(chǎn)生吹滅，通過(guò)較高地設(shè)定放電結(jié)束側(cè)的驅(qū)動(dòng)頻率，能夠增加來(lái)自所述輔助電源(402)的投入能量，可靠地抑制吹滅的產(chǎn)生，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的著火。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是具備本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的點(diǎn)火控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖2