JPH10196502A - 点火系 - Google Patents
点火系Info
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- JPH10196502A JPH10196502A JP10000474A JP47498A JPH10196502A JP H10196502 A JPH10196502 A JP H10196502A JP 10000474 A JP10000474 A JP 10000474A JP 47498 A JP47498 A JP 47498A JP H10196502 A JPH10196502 A JP H10196502A
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- ignition
- ignition system
- current
- capacitance
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
- F02P15/10—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having continuous electric sparks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P3/00—Other installations
- F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
- F02P3/04—Layout of circuits
- F02P3/0407—Opening or closing the primary coil circuit with electronic switching means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 種々の作動条件に適合する点火系を提供する
こと。 【解決手段】 共振変換器として構成された、エンジン
用の点火系であり、電圧源、半導体電力スイッチ、共振
キャパシタンス、フィードバックダイオード、制御及び
調整ユニット、点火プラグ及び点火トランスを有してお
り、共振キャパシタンスは、第１のキャパシタンスの部
分と、プラグキャパシタンスと漂遊容量とから合成され
た２次キャパシタンス、第２の振動回路の部分である。
両振動回路は、点火トランスを介して相互に結合されて
おり、該結合の際、結合係数はｋ＞０．６５である。
こと。 【解決手段】 共振変換器として構成された、エンジン
用の点火系であり、電圧源、半導体電力スイッチ、共振
キャパシタンス、フィードバックダイオード、制御及び
調整ユニット、点火プラグ及び点火トランスを有してお
り、共振キャパシタンスは、第１のキャパシタンスの部
分と、プラグキャパシタンスと漂遊容量とから合成され
た２次キャパシタンス、第２の振動回路の部分である。
両振動回路は、点火トランスを介して相互に結合されて
おり、該結合の際、結合係数はｋ＞０．６５である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、点火系であって、
該点火系は、共振変換器として構成されており、エンジ
ン用であり、電圧源、半導体電力スイッチ、共振キャパ
シタンス、フィードバックダイオード、制御及び調整ユ
ニット、点火プラグ及び点火トランスを有しており、前
記点火系で、前記共振キャパシタンスは、第１のキャパ
シタンスの部分と、プラグキャパシタンスと漂遊容量と
から合成された２次キャパシタンス、第２の振動回路の
部分である点火系に関する。
該点火系は、共振変換器として構成されており、エンジ
ン用であり、電圧源、半導体電力スイッチ、共振キャパ
シタンス、フィードバックダイオード、制御及び調整ユ
ニット、点火プラグ及び点火トランスを有しており、前
記点火系で、前記共振キャパシタンスは、第１のキャパ
シタンスの部分と、プラグキャパシタンスと漂遊容量と
から合成された２次キャパシタンス、第２の振動回路の
部分である点火系に関する。
【０００２】
【従来の技術】その種の、共振変換器の方式で作動する
点火系は、例えば、刊行物ドイツ連邦共和国特許公開第
４４０９９８５号公報又はヨーロッパ特許公開第０６７
４１０２号公報から公知である。そこに記載されている
系の場合、点火トランスの一次巻線と該一次巻線に直列
接続されたコンデンサとから構成された、相応に励起さ
れる振動回路により、交流電流が発生されるようにされ
る。それから得られる交流電流点火の利点は、殊に、種
々の点火電流を達成することができる点と、点火期間が
回路網部分の最大電力によってのみ制限される点にあ
る。この利点は、交流電流点火の際に、エネルギを連続
的に点火に転化することから達成される。それとは異な
り、公知の誘導点火系は、エネルギをコイルに蓄積す
る。誘導系では、エネルギは、十分な電圧供給を達成す
るために、予め、できる限り正確に測定する必要があ
る。しかし、このエネルギパケットが「発送」されると
即座に、従来の誘導点火系の場合、点火エネルギが固定
され、付加的な手段によってしか制御できない。
点火系は、例えば、刊行物ドイツ連邦共和国特許公開第
４４０９９８５号公報又はヨーロッパ特許公開第０６７
４１０２号公報から公知である。そこに記載されている
系の場合、点火トランスの一次巻線と該一次巻線に直列
接続されたコンデンサとから構成された、相応に励起さ
れる振動回路により、交流電流が発生されるようにされ
る。それから得られる交流電流点火の利点は、殊に、種
々の点火電流を達成することができる点と、点火期間が
回路網部分の最大電力によってのみ制限される点にあ
る。この利点は、交流電流点火の際に、エネルギを連続
的に点火に転化することから達成される。それとは異な
り、公知の誘導点火系は、エネルギをコイルに蓄積す
る。誘導系では、エネルギは、十分な電圧供給を達成す
るために、予め、できる限り正確に測定する必要があ
る。しかし、このエネルギパケットが「発送」されると
即座に、従来の誘導点火系の場合、点火エネルギが固定
され、付加的な手段によってしか制御できない。
【０００３】一般的に、公知点火系は、容量的か、又
は、誘導的に作動して、エンジンの最大条件に設計され
ている。即ち、その種の点火系は、エンジンの全作動点
で、同じ点火パラメータで作動する。その種の、適合化
しない点火系では、不必要なプラグ損耗を来すことがあ
る。
は、誘導的に作動して、エンジンの最大条件に設計され
ている。即ち、その種の点火系は、エンジンの全作動点
で、同じ点火パラメータで作動する。その種の、適合化
しない点火系では、不必要なプラグ損耗を来すことがあ
る。
【０００４】殊に、種々の作動条件の元で、例えば、排
気ガス帰還の制御に基づいて作動する最近のエンジンで
は、種々の作動条件に適合する点火系が要求されてい
る。
気ガス帰還の制御に基づいて作動する最近のエンジンで
は、種々の作動条件に適合する点火系が要求されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、種々
の作動条件に適合する点火系を提供することである。
の作動条件に適合する点火系を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、両振動回路は、点火トランスを介して相互に結合
されており、該結合の際、結合係数はｋ＞０．６５であ
ることにより解決される。
ると、両振動回路は、点火トランスを介して相互に結合
されており、該結合の際、結合係数はｋ＞０．６５であ
ることにより解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の有利な構成と実施例につ
いては、従属請求項に記載されている。
いては、従属請求項に記載されている。
【０００８】
【実施例】図１には、破線で示した点火回路３、電圧給
電ユニット５及び制御及び調整ユニット７を有する点火
系１が示されている。点火回路３は、１次巻線１１と２
次巻線１３とを有する点火トランス９を有している。１
次巻線１１の一方の端子は、電圧給電ユニット５と接続
されており、該１次巻線１１の他方の端子は、点火トラ
ンジスタＴのコレクタと接続されている。トランジスタ
Ｔのエミッタ端子は、抵抗Ｒを介してアースと接続され
ている。コレクタ及びエミッタ端子に対して平行に、ダ
イオードＤとコンデンサＣｒｅｓが設けられている。ダ
イオードＤのカソードは、その際、トランジスタＴのコ
レクタと接続されている。
電ユニット５及び制御及び調整ユニット７を有する点火
系１が示されている。点火回路３は、１次巻線１１と２
次巻線１３とを有する点火トランス９を有している。１
次巻線１１の一方の端子は、電圧給電ユニット５と接続
されており、該１次巻線１１の他方の端子は、点火トラ
ンジスタＴのコレクタと接続されている。トランジスタ
Ｔのエミッタ端子は、抵抗Ｒを介してアースと接続され
ている。コレクタ及びエミッタ端子に対して平行に、ダ
イオードＤとコンデンサＣｒｅｓが設けられている。ダ
イオードＤのカソードは、その際、トランジスタＴのコ
レクタと接続されている。
【０００９】特に有利には、トランジスタＴをＩＧＢ
（Ｉｎｓｕｌａｔｅｔ ＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒ）トラ
ンジスタとして構成すると良い。トランジスタＴの制御
入力側（ベース）は、制御及び調整ユニット７によって
制御信号が供給されている。
（Ｉｎｓｕｌａｔｅｔ ＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒ）トラ
ンジスタとして構成すると良い。トランジスタＴの制御
入力側（ベース）は、制御及び調整ユニット７によって
制御信号が供給されている。
【００１０】二次側には、点火プラグＺＫが点火トラン
スの２次巻線１３と直列に接続されており、その際、相
互に接続されていない、２次巻線と点火プラグの両端子
は、アースに接続されている。技術的には、この電流回
路では、漂遊容量Ｃｓｔｒｅｕ、プラグ容量Ｃ
ｋｅｒｚｅ並びにコイル容量Ｃｓｐｕｌｅが設けられて
おり、これらは、破線によって示されたコンデンサによ
って図示されている。
スの２次巻線１３と直列に接続されており、その際、相
互に接続されていない、２次巻線と点火プラグの両端子
は、アースに接続されている。技術的には、この電流回
路では、漂遊容量Ｃｓｔｒｅｕ、プラグ容量Ｃ
ｋｅｒｚｅ並びにコイル容量Ｃｓｐｕｌｅが設けられて
おり、これらは、破線によって示されたコンデンサによ
って図示されている。
【００１１】電圧供給ユニット５は、通常の、車両内に
存在する６−１４Ｖ電圧を約１００Ｖ〜２００Ｖの直流
電圧に変換し、この直流電圧は、それから、１次巻線に
印加される。注目すべき点は、この直流電圧の高さは、
調整された作動周波数及び点火電流を意味しないわけで
はないという点である。つまり、通常の点火燃焼の間、
４０ｋＨｚ以上の周波数に達することがある。しかし、
最大電圧供給が使用される必要がある場合、周波数は相
応に低い。
存在する６−１４Ｖ電圧を約１００Ｖ〜２００Ｖの直流
電圧に変換し、この直流電圧は、それから、１次巻線に
印加される。注目すべき点は、この直流電圧の高さは、
調整された作動周波数及び点火電流を意味しないわけで
はないという点である。つまり、通常の点火燃焼の間、
４０ｋＨｚ以上の周波数に達することがある。しかし、
最大電圧供給が使用される必要がある場合、周波数は相
応に低い。
【００１２】制御及び調整ユニット７には、制御装置Ｓ
Ｇによって制御信号が供給され、この制御信号は、有利
には、予め選択可能な遮断電流ＩＡを符号化する。制御
及び調整ユニット７には、更に、調整量が供給され、即
ち、一方では、トランジスタＴのコレクタ電圧Ｕｃが供
給され、他方では、１次電流Ｉｐが供給される。コレク
タ電圧Ｕｃに比例する測定信号は、例えば、分圧器を介
して発生され、１次電流に相応する測定信号は、例え
ば、電流測定抵抗で降下する電圧を取り出すことによっ
て発生される。この調整量は、更に説明すべき調整アル
ゴリズムに相応して処理されて、トランジスタＴ用の制
御信号に変換される。
Ｇによって制御信号が供給され、この制御信号は、有利
には、予め選択可能な遮断電流ＩＡを符号化する。制御
及び調整ユニット７には、更に、調整量が供給され、即
ち、一方では、トランジスタＴのコレクタ電圧Ｕｃが供
給され、他方では、１次電流Ｉｐが供給される。コレク
タ電圧Ｕｃに比例する測定信号は、例えば、分圧器を介
して発生され、１次電流に相応する測定信号は、例え
ば、電流測定抵抗で降下する電圧を取り出すことによっ
て発生される。この調整量は、更に説明すべき調整アル
ゴリズムに相応して処理されて、トランジスタＴ用の制
御信号に変換される。
【００１３】点火回路３の構成素子の回路定数選定の際
に、１次側と二次側との結合は、値０．６５を超え、有
利には、０．９以下であるように決定される。結合係数
ｋは、機械的な寸法によってのみ決定される点火トラン
スの電気特性である。結合係数ｋによって、両コイル
（１次及び２次側）の磁束が相互にどの程度貫流する
か、決められる。トランスの内部及び外部の幾何学的形
状を変えることによって、トランス内部の巻線の貫流が
変わる。前に挙げた結合係数ｋ＞０．６５によって、小
さなインダクタンス値Ｌ１，Ｌ２の巻線を用いることが
できるようになる。更に、高い結合のコイルの場合、狭
いスペースに、過度に沢山の磁力線がエンジンブロック
によって影響されて、それによって、点火トランスが、
種々のエンジンの場合、種々の結合係数を有するという
危険はない。
に、１次側と二次側との結合は、値０．６５を超え、有
利には、０．９以下であるように決定される。結合係数
ｋは、機械的な寸法によってのみ決定される点火トラン
スの電気特性である。結合係数ｋによって、両コイル
（１次及び２次側）の磁束が相互にどの程度貫流する
か、決められる。トランスの内部及び外部の幾何学的形
状を変えることによって、トランス内部の巻線の貫流が
変わる。前に挙げた結合係数ｋ＞０．６５によって、小
さなインダクタンス値Ｌ１，Ｌ２の巻線を用いることが
できるようになる。更に、高い結合のコイルの場合、狭
いスペースに、過度に沢山の磁力線がエンジンブロック
によって影響されて、それによって、点火トランスが、
種々のエンジンの場合、種々の結合係数を有するという
危険はない。
【００１４】既述の点火系に比して変更された系は、図
２に示されている。差異は、コンデンサＣｒｅｓがダイ
オードＤに対して並列でなく、１次巻線１１に対して並
列であるという点である。その他の点では、その構成
は、第１の実施例の構成と一致しており、その結果、同
じ参照番号で示された部分の説明は省略する。単に、キ
ャパシタンスＣｓｔｒｅｕ、Ｃｋｅｒｚｅ及びＣ
ｓｐｕｌｅだけが、分かり易くするために省かれている
にすぎない。点火系の機能には、コンデンサＣｒｅｓの
変更された装置構成は、何等影響を及ぼさない。
２に示されている。差異は、コンデンサＣｒｅｓがダイ
オードＤに対して並列でなく、１次巻線１１に対して並
列であるという点である。その他の点では、その構成
は、第１の実施例の構成と一致しており、その結果、同
じ参照番号で示された部分の説明は省略する。単に、キ
ャパシタンスＣｓｔｒｅｕ、Ｃｋｅｒｚｅ及びＣ
ｓｐｕｌｅだけが、分かり易くするために省かれている
にすぎない。点火系の機能には、コンデンサＣｒｅｓの
変更された装置構成は、何等影響を及ぼさない。
【００１５】図３には、点火トランスの２次巻線１３の
二次側と点火プラグＺＫが示されている。２次巻線１３
に直列に、イオン電流測定装置１５が設けられており、
このイオン電流測定装置１５は、測定信号を、例えば、
制御及び調整ユニット７又は前に設けられた制御装置Ｓ
Ｇに伝送する。イオン電流測定の原理は、一般的には公
知であり、そのために、ここでは説明しない。イオン電
流測定装置１５は、何れの場合でも、図１及び図２によ
る両実施例での回路技術上の特別な変更をしないで最適
に設定することができる。
二次側と点火プラグＺＫが示されている。２次巻線１３
に直列に、イオン電流測定装置１５が設けられており、
このイオン電流測定装置１５は、測定信号を、例えば、
制御及び調整ユニット７又は前に設けられた制御装置Ｓ
Ｇに伝送する。イオン電流測定の原理は、一般的には公
知であり、そのために、ここでは説明しない。イオン電
流測定装置１５は、何れの場合でも、図１及び図２によ
る両実施例での回路技術上の特別な変更をしないで最適
に設定することができる。
【００１６】以下、点火系１の機能形式及び殊に結合係
数ｋの作用及び低インダクタンス値Ｌ１，ｌ２の、点火
特性への作用について説明し、その際、図４〜８を参照
する。図４，５，６，７，８及び９に示されている図
は、それぞれ、１次電流Ｉｐ，コレクタ電圧Ｕｃ及び２
次電圧ＵＺＫの時間経過特性を示す。
数ｋの作用及び低インダクタンス値Ｌ１，ｌ２の、点火
特性への作用について説明し、その際、図４〜８を参照
する。図４，５，６，７，８及び９に示されている図
は、それぞれ、１次電流Ｉｐ，コレクタ電圧Ｕｃ及び２
次電圧ＵＺＫの時間経過特性を示す。
【００１７】点火の開始のために、制御装置ＳＧから、
制御信号が、制御及び調整ユニット７に供給され、制御
及び調整ユニット７は、遮断電流ＩＡの値についての符
号化された情報を得る。制御及び調整ユニットは、それ
に続いて、信号をトランジスタＴに送出し、トランジス
タは、低抵抗状態にスイッチングされる。従って、電流
Ｉｐは、電圧給電ユニット５から１次巻線１１を介して
トランジスタＴ及び抵抗Ｒに流れ始める。１次電流Ｉｐ
の値（抵抗Ｒ降下する電圧値として測定される）は、制
御及び調整ユニット７に調整量として供給される。１次
電流Ｉｐが制御装置によって予め設定される遮断電流Ｉ
Ａに達すると直ぐに、ユニット７は、トランジスタＴを
再度高抵抗状態にスイッチングする（ステップ１）。
制御信号が、制御及び調整ユニット７に供給され、制御
及び調整ユニット７は、遮断電流ＩＡの値についての符
号化された情報を得る。制御及び調整ユニットは、それ
に続いて、信号をトランジスタＴに送出し、トランジス
タは、低抵抗状態にスイッチングされる。従って、電流
Ｉｐは、電圧給電ユニット５から１次巻線１１を介して
トランジスタＴ及び抵抗Ｒに流れ始める。１次電流Ｉｐ
の値（抵抗Ｒ降下する電圧値として測定される）は、制
御及び調整ユニット７に調整量として供給される。１次
電流Ｉｐが制御装置によって予め設定される遮断電流Ｉ
Ａに達すると直ぐに、ユニット７は、トランジスタＴを
再度高抵抗状態にスイッチングする（ステップ１）。
【００１８】トランジスタＴのコレクタ電圧（同様に、
調整ユニットに調整量として供給される）が、予め設定
された所定値を下回って、コレクタ電圧Ｕｃの時間的導
関数が負になると即座に、制御及び調整ユニット７は、
トランジスタを再度低抵抗状態にスイッチングする（ス
テップ２）。
調整ユニットに調整量として供給される）が、予め設定
された所定値を下回って、コレクタ電圧Ｕｃの時間的導
関数が負になると即座に、制御及び調整ユニット７は、
トランジスタを再度低抵抗状態にスイッチングする（ス
テップ２）。
【００１９】この両ステップ１，２は、系内で形成さ
れ、且つ、点火期間中切り換えることができる任意の遮
断電流を用いて、制御装置が「点火開始」信号を供給す
る迄繰り返される。トランジスタＴは、高抵抗のままで
あり、点火火花は消えたままである。
れ、且つ、点火期間中切り換えることができる任意の遮
断電流を用いて、制御装置が「点火開始」信号を供給す
る迄繰り返される。トランジスタＴは、高抵抗のままで
あり、点火火花は消えたままである。
【００２０】本発明の点火系に特徴的なことは、最大電
圧給電Ｕｚｋ ， ｍａｘの間、点火トランス内のエネルギ
は、１次巻線１１にも２次巻線１３にも存在しないとい
う点である。更に、図４〜８には、電圧特性Ｕｚｋが非
対称であるが、規則的に繰り返されることが示されてい
る。有利には、図４〜８において、明らかに識別し得る
程強く特徴が示されている電圧ピーク値Ｕｚｋ ， ｍａｘ
を、負の方向に向ける（点火トランスの巻回方向に依存
する）とよい。と言うのは、プラグの幾何学的形状に基
因して負の方向の所要点火電圧は小さいからである。
圧給電Ｕｚｋ ， ｍａｘの間、点火トランス内のエネルギ
は、１次巻線１１にも２次巻線１３にも存在しないとい
う点である。更に、図４〜８には、電圧特性Ｕｚｋが非
対称であるが、規則的に繰り返されることが示されてい
る。有利には、図４〜８において、明らかに識別し得る
程強く特徴が示されている電圧ピーク値Ｕｚｋ ， ｍａｘ
を、負の方向に向ける（点火トランスの巻回方向に依存
する）とよい。と言うのは、プラグの幾何学的形状に基
因して負の方向の所要点火電圧は小さいからである。
【００２１】図４〜６からは、コレクタ電圧Ｕｃの各最
大値が抑制されていることが分かる。このことは、２次
回路から１次回路への帰還作用（高い結合係数ｋによっ
て比較的強く現される）によって説明される。点火トラ
ンス９の変換比を変えることによって、コレクタ電圧の
波形の形状を最大値領域内で変えることができる（図８
のコレクタ電圧の種々の時間特性から分かる）。しか
も、上側の水平線は、最大電圧強度の値を示し、下側の
線は、トランジスタのスイッチング限界値を示す。
大値が抑制されていることが分かる。このことは、２次
回路から１次回路への帰還作用（高い結合係数ｋによっ
て比較的強く現される）によって説明される。点火トラ
ンス９の変換比を変えることによって、コレクタ電圧の
波形の形状を最大値領域内で変えることができる（図８
のコレクタ電圧の種々の時間特性から分かる）。しか
も、上側の水平線は、最大電圧強度の値を示し、下側の
線は、トランジスタのスイッチング限界値を示す。
【００２２】図４〜７からは、トランジスタＴの高抵抗
状態で、１次側の半波の間、ほぼ、二次側の振動が発生
する（実質的に、共振キャパシタンスＣｒｅｓによって
決められる）ことが分かる。しかし、トランジスタＴが
低抵抗状態になると、種々の多数の振動が二次側に発生
する。この際、振動の数は、利用可能な給電電圧及び１
次巻線１１のインダクタンスに依存する。
状態で、１次側の半波の間、ほぼ、二次側の振動が発生
する（実質的に、共振キャパシタンスＣｒｅｓによって
決められる）ことが分かる。しかし、トランジスタＴが
低抵抗状態になると、種々の多数の振動が二次側に発生
する。この際、振動の数は、利用可能な給電電圧及び１
次巻線１１のインダクタンスに依存する。
【００２３】しかし、注意すべきことは、コレクタ電圧
Ｕｃの高調波内の局所最小値がトランジスタＴのスイッ
チオン限界値以下に低下しない点であり、さもないと、
トランジスタが制御及び調整ユニットによって再度スイ
ッチオンされるので、所望の電圧最大値に達しない。図
８（ａ）には、両限界値が示されている。
Ｕｃの高調波内の局所最小値がトランジスタＴのスイッ
チオン限界値以下に低下しない点であり、さもないと、
トランジスタが制御及び調整ユニットによって再度スイ
ッチオンされるので、所望の電圧最大値に達しない。図
８（ａ）には、両限界値が示されている。
【００２４】最大電圧給電Ｕｚｋ ， ｍａｘは、周期的
に、その都度、高抵抗接続されるトランジスタＴで利用
される。電圧は、一方の側でしか現されず、給電電圧の
大きとは無関係である。既に第１の周期では、完全電圧
給電Ｕｚｋ ， ｍａｘに達しており、その際、一般的に
は、火花が通弧される。
に、その都度、高抵抗接続されるトランジスタＴで利用
される。電圧は、一方の側でしか現されず、給電電圧の
大きとは無関係である。既に第１の周期では、完全電圧
給電Ｕｚｋ ， ｍａｘに達しており、その際、一般的に
は、火花が通弧される。
【００２５】火花通弧後、図１，２に示されている点火
系は、従来技術から公知の他の共振変換器とほぼ同様に
機能する。コレクタ電圧Ｕｃへの帰還作用は、最早存在
しない。と言うのは、火花電圧は、約１０００Ｖの値に
すらなるからである。高結合ｋに基いて、遮断電流ＩＡ
は明らかに小さく選定できる。この結果、トランジスタ
の最大発生コレクタ電圧は、従来系の場合の１０００Ｖ
以上から本点火系の場合のほぼ７５０Ｖに低下される。
従って、各構成素子の電圧強度に関する顕著な利点が得
られる。
系は、従来技術から公知の他の共振変換器とほぼ同様に
機能する。コレクタ電圧Ｕｃへの帰還作用は、最早存在
しない。と言うのは、火花電圧は、約１０００Ｖの値に
すらなるからである。高結合ｋに基いて、遮断電流ＩＡ
は明らかに小さく選定できる。この結果、トランジスタ
の最大発生コレクタ電圧は、従来系の場合の１０００Ｖ
以上から本点火系の場合のほぼ７５０Ｖに低下される。
従って、各構成素子の電圧強度に関する顕著な利点が得
られる。
【００２６】所望の火花電流ＩＦ ｕは、火花抵抗及び点
火トランスの変換比から算出することができる。近似的
に
火トランスの変換比から算出することができる。近似的
に
【００２７】
【数１】
【００２８】である。従って、火花電流ＩＦ ｕは、予め
分かっており、所望の遮断電流ＩＡは、制御装置ＳＧに
よって選定することができる。相応の信号経過特性は、
図９に示されている。
分かっており、所望の遮断電流ＩＡは、制御装置ＳＧに
よって選定することができる。相応の信号経過特性は、
図９に示されている。
【００２９】遮断電流ＩＡの設定によって、火花電流Ｉ
Ｆ ｕを決めることもできる。
Ｆ ｕを決めることもできる。
【００３０】火花区間が消えると即座に、２次回路は再
度容量特性に達する。２次容量の充放電電流は、点火系
のスイッチオン直後と同様の原理によって、電圧供給Ｕ
ｚｋが上昇するようにされている。遮断電流ＩＡの設定
によって、有利には、エネルギの強い状態として知られ
ている作動状態を、予め比較的高い遮断電流ＩＡによっ
て制御することができ、その結果、電圧供給Ｕｚｋ及び
火花電流ＩＦ ｕが上昇する。明らかに、択一選択的に、
又は、付加的に、燃焼期間を高くすることもできる。
度容量特性に達する。２次容量の充放電電流は、点火系
のスイッチオン直後と同様の原理によって、電圧供給Ｕ
ｚｋが上昇するようにされている。遮断電流ＩＡの設定
によって、有利には、エネルギの強い状態として知られ
ている作動状態を、予め比較的高い遮断電流ＩＡによっ
て制御することができ、その結果、電圧供給Ｕｚｋ及び
火花電流ＩＦ ｕが上昇する。明らかに、択一選択的に、
又は、付加的に、燃焼期間を高くすることもできる。
【００３１】最大可能遮断電流ＩＡの場合、二次側最大
電圧供給Ｕｚｋ ， ｍａｘを利用することもできる。電圧
最大値Ｕｚｋ ， ｍａｘは、既に、第１の周期達成されて
いるので、火花も、この時点で直ぐに通弧される。その
際、導電プラズマチャネルが形成されると、高い遮断電
流ＩＡに基づいて、高い火花電流ＩＦ ｕから流れる。そ
の際、１次電流Ｉｐの第１の周期の直ぐ後で、制御装置
ＳＧ又は制御及び調整ユニットによって、比較的低い遮
断電流ＩＡに切り換えられ、その結果、プラグ損耗を低
減することができる。
電圧供給Ｕｚｋ ， ｍａｘを利用することもできる。電圧
最大値Ｕｚｋ ， ｍａｘは、既に、第１の周期達成されて
いるので、火花も、この時点で直ぐに通弧される。その
際、導電プラズマチャネルが形成されると、高い遮断電
流ＩＡに基づいて、高い火花電流ＩＦ ｕから流れる。そ
の際、１次電流Ｉｐの第１の周期の直ぐ後で、制御装置
ＳＧ又は制御及び調整ユニットによって、比較的低い遮
断電流ＩＡに切り換えられ、その結果、プラグ損耗を低
減することができる。
【００３２】点火トランスの良好な結合ｋによって、２
次電圧Ｕｚｋ ， ｍａｘ（約３０ｋＶ）を１次側に良好に
帰還することができる。つまり、例えば、１次電流Ｉｐ
の解析によって、正常な点火であることを検出すること
ができる。即ち、この点火は、１次側への帰還作用がほ
ぼ完全に帰還される場合に行われる。図４〜９の信号経
過特性の比較から、このことは分かる。
次電圧Ｕｚｋ ， ｍａｘ（約３０ｋＶ）を１次側に良好に
帰還することができる。つまり、例えば、１次電流Ｉｐ
の解析によって、正常な点火であることを検出すること
ができる。即ち、この点火は、１次側への帰還作用がほ
ぼ完全に帰還される場合に行われる。図４〜９の信号経
過特性の比較から、このことは分かる。
【００３３】つまり、本発明の点火系によると、高い機
能性に基づいて、依存して適合される特性の作動点を確
実にすることができ、その結果、最近のエンジンコンセ
プトの場合、例えば、小燃費エンジン、排気ガス帰還及
び燃料直接噴射型エンジンの場合、非常に良好な混合気
着火の元で、妥当なプラグ安定時間を達成することがで
きる。
能性に基づいて、依存して適合される特性の作動点を確
実にすることができ、その結果、最近のエンジンコンセ
プトの場合、例えば、小燃費エンジン、排気ガス帰還及
び燃料直接噴射型エンジンの場合、非常に良好な混合気
着火の元で、妥当なプラグ安定時間を達成することがで
きる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によると、達成可能な効率の点、
比較的小さな組み込み寸法の点、コスト上比較的有利な
製造の点で利点を達成することができる。点火トランス
が、ｋ＞０．６５の比較的高い結合係数を有しているよ
うにすることによって、一次巻線のインダクタンスＬ１
及び２次巻線のインダクタンスＬ２とを小さくすること
ができる。同じ程度で、トランスの重量及び寸法を小さ
くすることができ、その結果、小さな組み込みスペース
しか必要としない。公知技術に比肩し得る火花電流の場
合、所要１次電流は僅かであって、コイル及び周囲のエ
ンジンブロックでの損失は小さいので、点火トランス
は、エネルギ伝送に関して一層改善された効率を有して
いる。
比較的小さな組み込み寸法の点、コスト上比較的有利な
製造の点で利点を達成することができる。点火トランス
が、ｋ＞０．６５の比較的高い結合係数を有しているよ
うにすることによって、一次巻線のインダクタンスＬ１
及び２次巻線のインダクタンスＬ２とを小さくすること
ができる。同じ程度で、トランスの重量及び寸法を小さ
くすることができ、その結果、小さな組み込みスペース
しか必要としない。公知技術に比肩し得る火花電流の場
合、所要１次電流は僅かであって、コイル及び周囲のエ
ンジンブロックでの損失は小さいので、点火トランス
は、エネルギ伝送に関して一層改善された効率を有して
いる。
【００３５】比較的僅かな組み込み寸法によって、良好
な結合の利点と共に、点火トランスを非常に小さなプラ
グ収容部内に適合させることができ、その際、点火トラ
ンスの定格値が組み込みによりあまり変わらないという
利点もある。
な結合の利点と共に、点火トランスを非常に小さなプラ
グ収容部内に適合させることができ、その際、点火トラ
ンスの定格値が組み込みによりあまり変わらないという
利点もある。
【００３６】公知の点火系に比して小さな遮断電流と、
向上した結合に基づく２次電圧の一層良好な作用によっ
て、共振キャパシタンスに比較的僅かなコレクタ電圧が
形成され、それにより、コスト上一層有利な構成素子を
使用することができるので、別の利点も奏することがで
きる。
向上した結合に基づく２次電圧の一層良好な作用によっ
て、共振キャパシタンスに比較的僅かなコレクタ電圧が
形成され、それにより、コスト上一層有利な構成素子を
使用することができるので、別の利点も奏することがで
きる。
【００３７】比較的小さなインダクタンスを用いた際の
別の利点は、点火系を非常に良好にイオン電流測定に適
合させることができる点にある。この公知の測定方法の
場合、点火終了後、測定結果を損なわないようにするた
めに、点火トランス内に蓄積された残留エネルギを先ず
散逸させる必要がある。インダクタンスが、従来技術の
点火系の場合よりも小さな値を有しているようにするこ
とによって、点火火花の燃焼期間中、点火トランス内の
エネルギはあまり蓄積されず、その結果、点火終了後の
残留エネルギの問題は発生しない。
別の利点は、点火系を非常に良好にイオン電流測定に適
合させることができる点にある。この公知の測定方法の
場合、点火終了後、測定結果を損なわないようにするた
めに、点火トランス内に蓄積された残留エネルギを先ず
散逸させる必要がある。インダクタンスが、従来技術の
点火系の場合よりも小さな値を有しているようにするこ
とによって、点火火花の燃焼期間中、点火トランス内の
エネルギはあまり蓄積されず、その結果、点火終了後の
残留エネルギの問題は発生しない。
【図１】点火系の第１の実施例
【図２】点火系の第２の実施例
【図３】図１、２に示された実施例による２次回路のイ
オン電流測定装置
オン電流測定装置
【図４】火花通弧前の、本発明による点火系の機能形式
の説明に供する第１の電圧及び電流図
の説明に供する第１の電圧及び電流図
【図５】火花通弧前の、本発明による点火系の機能形式
の説明に供する第２の電圧及び電流図
の説明に供する第２の電圧及び電流図
【図６】火花通弧前の、本発明による点火系の機能形式
の説明に供する第３の電圧及び電流図
の説明に供する第３の電圧及び電流図
【図７】火花通弧前の、本発明による点火系の機能形式
の説明に供する第４の電圧及び電流図
の説明に供する第４の電圧及び電流図
【図８】火花通弧前の、本発明による点火系の機能形式
の説明に供する第５の電圧及び電流図
の説明に供する第５の電圧及び電流図
【図９】火花通弧後の種々の電圧及び電流経過特性を示
した別の図
した別の図
１ 点火系 ３ 点火回路 ５ 電圧給電ユニット ７ 制御及び調整ユニット ９ 点火トランス
Claims (10)
- 【請求項１】 点火系であって、該点火系は、共振変換
器として構成されており、エンジン用であり、電圧源
（Ｕ）、半導体電力スイッチ（Ｔ）、共振キャパシタン
ス（Ｃｒｅｓ）、フィードバックダイオード（Ｄ）、制
御及び調整ユニット（７）、点火プラグ（ＺＫ）及び点
火トランス（９）を有しており、前記点火系で、前記共
振キャパシタンスは、第１のキャパシタンスの部分と、
プラグキャパシタンスと漂遊容量とから合成された２次
キャパシタンス、第２の振動回路の部分である点火系に
おいて、両振動回路は、点火トランス（９）を介して相
互に結合されており、該結合の際、結合係数はｋ＞０．
６５であることを特徴とする点火系。 - 【請求項２】 結合係数ｋは０．６５〜０．９である請
求項１記載の点火系。 - 【請求項３】 電力スイッチ（Ｔ）のコレクタ電圧に比
例する信号及び点火トランスの一次巻線を流れる電流
（Ｉｐ）に比例する信号を制御及び調整ユニット（７）
の調整量として供給する請求項１〜２迄の何れか１記載
の点火系。 - 【請求項４】 電力スイッチ（Ｔ）が遮断する遮断電流
（ＩＡ）を、燃焼期間中変える請求項１〜３迄の何れか
１記載の点火系。 - 【請求項５】 制御及び調整ユニット（７）に、コーデ
ィングされた形式において遮断電流（ＩＡ）の値を有し
ている制御信号を供給する請求項１〜４迄の何れか１記
載の点火系。 - 【請求項６】 半導体電力スイッチ（Ｔ）をＩＧＢ（絶
縁ゲートバイポーラ）トランジスタとして構成する請求
項１〜５迄の何れか１記載の点火系。 - 【請求項７】 点火トランス（９）の２次巻線に直列
に、イオン電流測定装置（１５）を設けた請求項１〜６
迄の何れか１記載の点火系。 - 【請求項８】 制御及び調整ユニットは、制御電流の印
加の際、一次電流（Ｉｐ）がスイッチング電流（ＩＡ）
の値に達した場合、電力スイッチ（Ｔ）を遮断状態にス
イッチングする請求項１〜７迄の何れか１記載の点火
系。 - 【請求項９】 制御及び調整ユニット（７）は、コレク
タ電圧（Ｕｃ）が予め設定された所定値を下回り、且
つ、コレクタ電圧（Ｕｃ）の時間導関数が負である場
合、電力スイッチ（Ｔ）を導電状態にスイッチングする
請求項８記載の点火系。 - 【請求項１０】 一次側半波の間のトランジスタの高抵
抗期間中、最大電圧供給を達成するために、およそ二次
側の高調波を発生する請求項１〜９迄の何れか１記載の
点火系。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19700179A DE19700179C2 (de) | 1997-01-04 | 1997-01-04 | Zündsystem für einen Verbrennungsmotor |
| DE19700179.3 | 1997-01-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10196502A true JPH10196502A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=7816847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10000474A Abandoned JPH10196502A (ja) | 1997-01-04 | 1998-01-05 | 点火系 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6047691A (ja) |
| JP (1) | JPH10196502A (ja) |
| DE (1) | DE19700179C2 (ja) |
| IT (1) | IT1297942B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010520398A (ja) * | 2007-03-01 | 2010-06-10 | ルノー・エス・ア・エス | 高周波点火装置による火花の発生の最適化 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19849258A1 (de) * | 1998-10-26 | 2000-04-27 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Energieregelung an Zündsystemen mit primärseitigem Kurzschlußschalter |
| DE19953710B4 (de) | 1999-11-08 | 2010-06-17 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Meßfenster-Positionierung für die Ionenstrommessung |
| DE10121993B4 (de) | 2001-05-05 | 2004-08-05 | Daimlerchrysler Ag | Zündsystem für Verbrennungsmotoren |
| WO2004010234A2 (en) * | 2002-07-19 | 2004-01-29 | Celerity Group, Inc. | Methods and apparatus for pressure compensation in a mass flow controller |
| JPWO2005041389A1 (ja) * | 2003-10-28 | 2007-04-26 | 日本碍子株式会社 | パルス発生回路 |
| JP2008147534A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Denso Corp | 内燃機関用点火装置 |
| FR2982647B1 (fr) * | 2011-11-16 | 2014-01-03 | Continental Automotive France | Dispositif et procede d'allumage continu |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4589398A (en) * | 1984-02-27 | 1986-05-20 | Pate Ronald C | Combustion initiation system employing hard discharge ignition |
| US4677960A (en) * | 1984-12-31 | 1987-07-07 | Combustion Electromagnetics, Inc. | High efficiency voltage doubling ignition coil for CD system producing pulsed plasma type ignition |
| US4868730A (en) * | 1986-07-15 | 1989-09-19 | Combustion Electromagnetics, Inc. | DC to DC converter current pump |
| US5315982A (en) * | 1990-05-12 | 1994-05-31 | Combustion Electromagnetics, Inc. | High efficiency, high output, compact CD ignition coil |
| KR950004612B1 (ko) * | 1990-06-25 | 1995-05-03 | 미쓰비시덴키가부시키가이샤 | 내연기관 실화검출방법 및 장치 |
| US5131376A (en) * | 1991-04-12 | 1992-07-21 | Combustion Electronics, Inc. | Distributorless capacitive discharge ignition system |
| US5456241A (en) * | 1993-05-25 | 1995-10-10 | Combustion Electromagnetics, Inc. | Optimized high power high energy ignition system |
| DE4409985A1 (de) * | 1994-03-23 | 1995-09-28 | Daug Deutsche Automobilgesells | Wechselstromzündung mit optimierter elektronischer Schaltung |
| DE4409984B4 (de) * | 1994-03-23 | 2004-05-06 | Volkswagen Ag | Wechselstromzündung mit optimierter elektronischer Schaltung |
| DE19524539C1 (de) * | 1995-07-05 | 1996-11-28 | Telefunken Microelectron | Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung im Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine |
-
1997
- 1997-01-04 DE DE19700179A patent/DE19700179C2/de not_active Revoked
- 1997-12-23 IT IT97MI002863A patent/IT1297942B1/it active IP Right Grant
-
1998
- 1998-01-02 US US09/002,437 patent/US6047691A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-05 JP JP10000474A patent/JPH10196502A/ja not_active Abandoned
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010520398A (ja) * | 2007-03-01 | 2010-06-10 | ルノー・エス・ア・エス | 高周波点火装置による火花の発生の最適化 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1297942B1 (it) | 1999-12-20 |
| DE19700179C2 (de) | 1999-12-30 |
| US6047691A (en) | 2000-04-11 |
| DE19700179A1 (de) | 1998-07-09 |
| ITMI972863A1 (it) | 1999-06-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050105 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20050615 |