点火装置
文献发布时间:2024-04-18 19:58:30
技术领域
本发明涉及一种内燃机用的点火装置。
背景技术
以往,在汽车等中使用的包括SI(火花点火)往复式发动机的内燃机中搭载有点火装置。点火装置的点火线圈通过ECU(Engine Control Unit:发动机控制单元)的控制来将从电池供给的直流的低电压升压至数千V~数万V并供给到火花塞,使得产生电火花来对燃料进行点火。例如在专利文献1中记载了以往的点火装置的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6517088号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1中公开了具有以下结构的内燃机用点火装置(1)。首先,点火线圈(2)的初级线圈(21)与车载电池等直流电源(VB+)连接,通过控制主开关元件(4)的接通(ON)、断开(OFF)来切换在初级线圈(21)中流动的初级电流(I1)的接通、切断(第0015段、图1)。另外,经由铁芯而与初级线圈(21)磁耦合的次级线圈(22)的一端与火花塞(3)连接,次级线圈(22)的另一端经由防接通电压用二极管(23)而与直流电源供给线连接。由此,在点火线圈(2)的初级电流(I1)切断时,在次级侧产生高电压,在火花塞(3)的放电间隙发生绝缘击穿,并且次级电流(I2)在防接通电压用二极管(23)中正向流动(第0016、0029段)。另一方面,在开始对初级线圈(21)通电时,次级线圈(22)中产生的相反极性的接通电压通过防接通电压用二极管(23)而被抑制(第0017段)。
近年来,在SI(火花点火)往复式发动机中,大多使用含有氢的燃料。认为通过使用含有氢的燃料,有助于所谓的低碳社会的实现。但是,另一方面,氢具有在比较低的温度下也易于燃烧且燃烧速度快的特性。因此,例如当在火花塞中在非预期的时机稍微发生了放电时,就可能引燃燃料并燃烧。在该情况下,有可能引起将火从发动机的燃烧室回吹到进气装置侧的逆火(backfire)、发动机的废气中残留的燃料在排气流路等中进行燃烧的自发点火燃烧(after fire)、或者无法控制起燃的时机的提前点火(pre-ignition)等异常燃烧。
本发明的目的在于提供一种能够抑制在火花塞中在非预期的时机发生放电的技术。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本申请的第一发明是使用至少含有氢的燃料的内燃机用的点火装置,所述点火装置具有点火线圈、电源装置、开关元件、火花塞以及限幅二极管。所述点火线圈是通过初级线圈与次级线圈相互电磁耦合而形成的。所述电源装置经由电源线向所述初级线圈的一端施加直流电压。所述开关元件插入于所述初级线圈的另一端与接地点之间,能够切换从所述电源装置向所述初级线圈流动的初级电流的接通或切断。所述火花塞基于在所述次级线圈的一端感应出的高电压来在间隙进行放电,由此对所述燃料进行点火。所述限幅二极管插入于第一连接线或第二连接线,且在从所述次级线圈的一端朝向所述次级线圈的另一端的方向上为正向,所述限幅二极管是齐纳二极管或雪崩二极管。此外,所述第一连接线是将所述次级线圈的另一端与所述电源装置或接地点直接或间接地连接的导线。另外,所述第二连接线是将所述次级线圈的一端与所述火花塞连接的导线。另外,所述限幅二极管的击穿电压比接通时电压的最大值大。此外,接通时电压的最大值是通过对由所述电源装置向所述初级线圈的一端施加的直流电压的电压值乘以所述次级线圈的匝数与所述初级线圈的匝数之比计算出的电压值。
发明的效果
根据本申请的第一发明,当在初级线圈中流通初级电流时(接通时),能够降低次级线圈中产生的接通时电压。由此,能够抑制在火花塞中在接通时发生放电。另外,在放电结束之后,使电流在限幅二极管中反向流动,由此能够减少在火花塞附近残留的残留能量。其结果,能够进一步抑制在火花塞中之后在异常时机发生放电。
附图说明
图1是示意性地示出第一实施方式所涉及的内燃机用的点火装置的动作环境的框图。
图2是第一实施方式所涉及的点火线圈的纵截面图。
图3是将使第一实施方式所涉及的点火装置进行动作时的EST信号的波形、次级线圈中流动的次级电流的波形以及在次级线圈的一端产生的电压(次级电压)分别以时间序列示出的曲线图。
图4是示意性地示出第一变形例所涉及的内燃机用的点火装置的动作环境的框图。
图5是示意性地示出第二变形例所涉及的内燃机用的点火装置的动作环境的框图。
图6是示意性地示出第三变形例所涉及的内燃机用的点火装置的动作环境的框图。
具体实施方式
下面,参照附图来对本发明的例示性的实施方式进行说明。
<1.第一实施方式>
<1-1.点火装置的结构>
首先,参照附图来对作为本发明的第一实施方式的内燃机用的点火装置1的结构进行说明。图1是示意性地示出第一实施方式所涉及的点火装置1的动作环境的框图。此外,如后述的那样,点火装置1中包括的点火线圈103的初级线圈L1与次级线圈L2沿相互层叠的方向配置。然而,在图1中,为了易于理解,以使初级线圈L1与次级线圈L2相邻的方式进行了图示。
本实施方式的点火装置1例如搭载于在汽车等的车体100中使用的SI(火花点火)往复式发动机等内燃机,是施加用于使火花塞113产生火花放电的高电压的装置。另外,如图1所示,车体100中除了具备该点火装置1以外,还具备该火花塞113、电源装置102(电池)以及ECU 105(Engine Control Unit)。此外,广义上来说,还能够视为火花塞113、电源装置102以及ECU 105包含在点火装置1中。
火花塞113是用于在内燃机的燃烧室中实现起燃动作的装置。火花塞113经由导线而与后述的点火线圈103的次级线圈L2的一端822电连接。以下,用于将火花塞113与次级线圈L2的一端822连接的该导线被称为“第二连接线121”。火花塞113插入于次级线圈L2的一端822与接地点(地)之间。在点火线圈103的次级线圈L2感应出高电压,当该高电压超过火花塞113的中心电极141与接地电极142之间的间隙d(参照图1)处的绝缘击穿电压时,在间隙d发生放电而产生火花。由此,内燃机中填充的燃料被点火。即,火花塞113基于在次级线圈L2的一端822感应出的高电压来在间隙d进行放电,由此对燃料进行点火。
此外,在本实施方式中,作为燃料,使用氢、或者氢与其它物质的混合物。即,在内燃机用的点火装置1中使用至少含有氢的燃料。
另外,在第二连接线121、火花塞113中存在15pF~20pF左右的静电电容成分。即,在从次级线圈L2的一端822到火花塞113之间形成静电电容成分。下面将该静电电容成分称为虚拟地定义的“寄生电容Cs”。如图1所示,寄生电容Cs能够在框图中示意性地与火花塞113并联地表示。
电源装置102是能够充放直流电力的装置。即,电源装置102是蓄电池。在本实施方式中,电源装置102经由导线而与后述的点火线圈103的初级线圈L1电连接。以下,将从该电源装置102延伸的导线称为“电源线150”。电源装置102经由电源线150向点火线圈103的初级线圈L1的一端811施加直流电压。
ECU 105是综合地控制车体100的变速器、气囊的工作等的已有的计算机。
点火装置1具有点火线圈103、点火器104以及限幅二极管114。
图2是点火线圈103的纵截面图。如图2所示,点火线圈103具有卷绕筒40、初级线圈L1、次级线圈L2以及铁芯60。此外,在图2中,对于初级线圈L1和次级线圈L2,以一部分简化的方式进行了图示。另外,在下面对点火线圈103的说明中,将与卷绕筒40的中心轴Bc平行的方向称为“轴向”,将与卷绕筒40的中心轴Bc正交的方向称为“径向”,将沿着以卷绕筒40的中心轴Bc为中心的圆弧的方向称为“周向”。另外,该“平行的方向”设为还包括大致平行的方向,该“正交的方向”设为还包括大致正交的方向。
卷绕筒40包括能够相互连结的初级卷绕筒41和次级卷绕筒42。初级卷绕筒41和次级卷绕筒42分别沿着中心轴Bc呈筒状延伸。另外,在初级卷绕筒41的径向的外侧配置次级卷绕筒42。初级卷绕筒41的材料和次级卷绕筒42的材料例如使用树脂。
初级线圈L1是通过在初级卷绕筒41的外周面沿着以中心轴Bc为中心的周向卷绕导线而形成的。下面将该导线称为“初级导线81”。在初级线圈L1的形成完成之后,以覆盖初级线圈L1的外周面的方式配置次级卷绕筒42,并将次级卷绕筒42与初级卷绕筒41连结。然后,通过在次级卷绕筒42的外周面沿着以中心轴Bc为中心的周向卷绕与初级导线81不同的导线来形成次级线圈L2。下面将该不同的导线称为“次级导线82”。通过像这样将初级线圈L1和次级线圈L2以相互层叠的方式进行配置,能够使包括这些初级线圈L1和次级线圈L2的点火线圈103整体小型化。但是,初级线圈L1与次级线圈L2不仅限于像这样一边相互层叠一边进行卷绕的情况,也可以如图1那样相互邻接地配置。
铁芯60具有将中心铁芯601与外周铁芯602组合而成的结构。铁芯60的中心铁芯601和外周铁芯602例如分别由将硅钢板进行层叠所得到的层叠钢板形成。中心铁芯601沿着卷绕筒40的中心轴Bc延伸。另外,中心铁芯601贯穿于初级卷绕筒41的径向的内侧的空间410。外周铁芯602经过比次级卷绕筒42和次级导线82靠径向外侧的位置而将中心铁芯601的轴向的两端部连接。由此,铁芯60形成使初级线圈L1与次级线圈L2电磁耦合的闭磁路构造。即,点火线圈103是通过初级线圈L1与次级线圈L2相互电磁耦合而形成的。
如图1所示,在初级线圈L1的一端811连接从上述的电源装置102延伸的导线即电源线150。初级线圈L1的另一端812与后述的点火器104连接。通过被点火器104控制,初级线圈L1的一端811被施加来自电源装置102的直流的低电压,从而在初级线圈L1中开始流通逐渐增加的初级电流。
次级线圈L2的一端822与火花塞113连接。次级导线82的线径比初级导线81的线径小。另外,次级线圈L2中的次级导线82的匝数(例如8000匝)为初级线圈L1中的初级导线81的匝数(例如100匝)的80倍左右以上。由此,详情如后述的那样,在切断初级电流时,点火线圈103将从电源装置102供给的直流的低电压的电力升压至数千V~数万V。即,在次级线圈L2中感应出高电压。然后,次级线圈L2向火花塞113供给所感应出的高电压的电力。由此,使得在火花塞113中产生电火花来对燃料进行点火。
此外,如图1所示,次级线圈L2的、与连接火花塞113的一端822相反侧的另一端821经由导线而与电源装置102直接或间接地电连接。以下,用于将次级线圈L2的另一端821与电源装置102连接的该导线被称为“第一连接线122”。在本实施方式中,次级线圈L2的另一端821与电源线150电连接。另外,在本实施方式中,在第一连接线122插入有限幅二极管114。限幅二极管114与次级线圈L2串联连接。另外,限幅二极管114在从次级线圈L2的一端822朝向次级线圈L2的另一端821的方向上为正向。本实施方式的限幅二极管114使用齐纳二极管。但是,限幅二极管114也可以使用雪崩二极管。
详情如后述的那样,当使点火器104的开关元件70为闭合状态来在初级线圈L1中流通初级电流以对初级线圈L1进行充电时(接通时),在次级线圈L2的两端821、822之间产生电位差。在本实施方式中,在接通时,次级线圈L2的一端822的电压变得高于次级线圈L2的另一端821的电压。以下,将次级线圈L2的一端822与次级线圈L2的另一端821之间的电位差称为“接通时电压”。接通时电压的最大值是通过对从电源装置102经由电源线150向初级线圈L1的一端811施加的直流电压的电压值乘以次级线圈L2的匝数与初级线圈L1的匝数之比计算的。
例如,当将向初级线圈L1的一端811施加的直流电压的电压值设为12V、将初级线圈L1的匝数设为100匝、将次级线圈L2的匝数设为8000匝时,次级线圈L2的匝数与初级线圈L1的匝数之比是80,因此计算出接通时电压的最大值为12×80=960V。因此,施加于次级线圈L2的一端822的电压的最大值例如为正480V左右、且施加于次级线圈L2的另一端821的电压的最小值例如为负480V左右。另外,根据情况,还能够假定施加于次级线圈L2的一端822的电压的最大值为0V左右、且施加于次级线圈L2的另一端821的电压的最小值为负960V左右的情况。另一方面,此时施加于电源线150的电压为12V。
这里,在本发明中,作为上述的限幅二极管114,使用击穿电压比接通时电压的最大值大的限幅二极管。本实施方式中使用的限幅二极管114的击穿电压为1kV以上。另一方面,在上述的例子中,施加于次级线圈L2的另一端821的电压的最小值(限幅二极管114的阳极侧)为负480V左右。另外,施加于电源线150的电压(限幅二极管114的阴极侧)为正12V。由此,能够抑制在初级线圈L1中流通初级电流时(接通时)限幅二极管114中流过反向电流。即,能够抑制电流经由第一连接线122向次级线圈L2侧流动。由此,能够抑制在火花塞113中在接通时即在异常时机发生放电。
另外,在本发明中,作为限幅二极管114,使用击穿电压比火花塞113的间隙d处的绝缘击穿电压小的限幅二极管。本实施方式中使用的限幅二极管114的击穿电压为2kV以下。通过将限幅二极管114的击穿电压设为2kV以下所得到的效果的详情在后面叙述。
点火器104是与初级线圈L1连接来控制在初级线圈L1中流通的电流的半导体器件。另外,点火器104与ECU 105电连接,并从ECU 105接收信号。以下,将从该ECU 105接收的信号称为“EST信号”。点火器104具有开关元件70和驱动IC 71。此外,点火器104也可以与ECU 105的电子电路成一体化。
开关元件70例如使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。开关元件70插入于初级线圈L1的另一端812与接地点(地)之间。开关元件70的C(集电极)与初级线圈L1的另一端812连接。开关元件70的E(发射极)与地连接。开关元件70的G(栅极)与驱动IC 71连接。
由此,开关元件70能够切换从电源装置102向初级线圈L1流动的初级电流的接通或切断。当开关元件70变为闭合状态时,从电源装置102向初级线圈L1流通初级电流。当开关元件70变为断开状态时,向初级线圈L1流动的初级电流被切断。但是,开关元件70也可以使用其它种类的晶体管。
驱动IC 71是基于从ECU 105接收的EST信号来控制开关元件70的切换的控制部。驱动IC 71具有与开关元件70连接的逻辑器件。逻辑器件例如包括逻辑电路、处理器、CPLD(complex programmable logic device:复杂可编程逻辑器件)、FPGA(field-programmable gate array:现场可编程门阵列)或ASIC(application-specificintegrated circuit:专用集成电路)等。逻辑器件进行用于使点火装置1进行动作来对火花塞113进行点火的运算处理。
<1-2.点火装置的动作>
接着,对点火装置1的动作进行说明。图3是将使点火装置1进行动作时的EST信号的波形、次级线圈L2中流动的次级电流的波形以及在次级线圈L2的一端822产生的电压(次级电压)分别以时间序列示出的曲线图。此外,关于图3的次级电流,在限幅二极管114中正向流动的情况下被图示为负,在限幅二极管114中反向流动的情况下被图示为正。关于图3的次级电压,图示出次级线圈L2的一端822相对于接地点(地)的电压值。
如上所述,从电源装置102经由电源线150向初级线圈L1的一端811施加直流电压(例如12V)。另外,初级线圈L1的另一端812与开关元件70连接。另外,驱动IC 71基于从ECU105接收的EST信号来控制开关元件70的切换。如图3所示,在使点火装置1进行动作时,首先,在时刻t0,使从ECU 105向驱动IC 71发送的EST信号的信号电平从L变为H。于是,驱动IC71基于EST信号而将开关元件70从断开状态切换为闭合状态。由此,在形成初级线圈L1的初级导线81中流通初级电流,来对初级线圈L1充入电荷。下面将这样的在初级线圈L1中流通初级电流以对初级线圈L1进行充电的工序称为“充电控制”。另外,在初级线圈L1中产生通电磁通,与通电磁通相应的磁场作用于铁芯60。
另外,经由铁芯60而与初级线圈L1电磁耦合的次级线圈L2的两端821、822之间通过互感效应而产生电位差。即,在次级线圈L2的两端821、822产生接通时电压(例如,960V)。由此,施加于次级线圈L2的一端822的电压的最大值变为正的值(例如,正480V左右)、且施加于次级线圈L2的另一端821的电压的最小值变为负的值(例如,负480V左右)。这里,在本实施方式中,在上述的第一连接线122插入有限幅二极管114。限幅二极管114在从次级线圈L2的一端822朝向次级线圈L2的另一端821的方向上为正向。另外,限幅二极管114的击穿电压为1kV以上,比接通时电压的最大值大。因此,能够抑制限幅二极管114中流过反向电流。即,能够抑制电流经由第一连接线122向次级线圈L2侧流动。其结果,能够抑制在火花塞113中在接通时即异常时机发生放电。
在进行充电控制之后,在时刻t1,使从ECU 105向驱动IC 71发送的EST信号的信号电平从H变为L。于是,驱动IC 71将开关元件70从闭合状态切换为断开状态,从而将从电源装置102向初级线圈L1流动的初级电流切断。由此,在经由铁芯60而与初级线圈L1电磁耦合的次级线圈L2中通过互感效应而感应出感应电动势。在本实施方式中,在次级线圈L2的一端822感应出负的高电压。此时,次级线圈L2的一端822处的电压值相对于接地点(地)达到负的数千V~数万V。
另外,在次级线圈L2的一端822感应出的负的高电压的绝对值会超过火花塞113的间隙d处的绝缘击穿电压。由此,在火花塞113的间隙d发生绝缘击穿。然后,产生从接地点(地)经由火花塞113的接地电极142去向火花塞113的中心电极141(参照图1)并进一步在次级线圈L2中流动且在限幅二极管114中为正向的电流。其结果,通过在火花塞113的间隙d发生放电而产生火花,从而对内燃机中充填的燃料进行点火。此外,在本发明中,将像这样通过将开关元件70切换为断开状态而将向初级线圈L1流动的初级电流切断使得在次级线圈L2的一端822感应出高电压来使得在火花塞113的间隙d进行放电的工序称为“放电控制”。此外,当在次级线圈L2的一端822感应出的负的高电压的绝对值低于火花塞113的间隙d处的绝缘击穿电压时(时刻t2),火花塞113的间隙d处的放电暂时结束。
这里,如上所述,在从次级线圈L2的一端822到火花塞113之间形成有由15pF~20pF左右的静电电容成分构成的寄生电容Cs。因此,存在以下情况:即使在火花塞113的间隙d处的放电暂时结束的时间点(时刻t2),也仍然在火花塞113的中心电极141的附近、第二连接线121或次级线圈L2的一端822的附近等残留有电荷。在本实施方式中,在这些部位残留有负的电荷。由此,在时刻t2,次级线圈L2的一端822处的电压值相对于接地点(地)变为负的值(例如负3kV)。以下,将时刻t2时的次级线圈L2的一端822处的该电压值称为残留电压值Rv。此外,残留电压值Rv的绝对值比火花塞113的间隙d处的绝缘击穿电压小。然而,如果对该状况置之不顾,则有可能在之后内燃机内的压力发生了变化之时等非预期的时机在火花塞113的间隙d再次发生放电。
因此,在本发明中,作为限幅二极管114,使用击穿电压比火花塞113的间隙d处的绝缘击穿电压以及残留电压值Rv的绝对值小的限幅二极管。本实施方式中使用的限幅二极管114的击穿电压为2kV以下。在上述的例子中,次级线圈L2的一端822处的残留电压值Rv(限幅二极管114的阳极侧)为负的值(例如,负3kV)。另一方面,施加于电源线150的电压(限幅二极管114的阴极侧)为正12V,电位大幅地高于残留电压值Rv。由此,电流在短时间内从电源装置102侧向限幅二极管114中的反向流动(时刻t2~时刻t3)。即,流通经由第一连接线122去向次级线圈L2的一端822附近的电流。
由此,能够消除在火花塞113的中心电极141的附近、第二连接线121或次级线圈L2的一端822的附近等残留的电荷。而且,能够降低在次级线圈L2的一端822产生的电压(次级电压)的绝对值,使在这些部位残留的残留能量降低。其结果,即使在之后内燃机内的压力发生了变化的情况下,也能够抑制在非预期的时机在火花塞113的间隙d再次发生放电。另外,该现象持续到在处于限幅二极管114的阳极侧的次级线圈L2的一端822产生的电压(次级电压)与施加于处于限幅二极管114的阴极侧的电源线150的电压之间的电位差同限幅二极管114的击穿电压相等为止。这里,在次级线圈L2的一端822产生的电压(次级电压)的绝对值大幅地大于施加于电源线150的电压的绝对值。因此,能够视作该现象持续到次级电压(在图3中图示为“Vz”)的绝对值与限幅二极管114的击穿电压大致相等为止。此外,次级线圈L2的一端822的电压(次级电压)的绝对值之后由于经由火花塞113的中心电极141与接地电极142之间的间隙d流通离子电流、在限幅二极管114中流通泄漏电流而还会降低(时刻t3~时刻t4)。
另外,如上所述,限幅二极管114的击穿电压比火花塞113的间隙d处的绝缘击穿电压小。因此,能够使得流通从电源装置102侧向限幅二极管114中的反向且经由第一连接线122去向次级线圈L2的一端822附近的电流。其结果,能够降低残留能量,因此能够抑制在时刻t2之后即在异常时机在火花塞113的间隙d再次发生放电。
如以上那样,在本发明中,抑制在初级线圈L1中流通初级电流时(接通时)电流在限幅二极管114中反向通过并向次级线圈L2侧流动。由此,能够抑制在火花塞113中在接通时即异常时机发生放电。另一方面,在放电结束后,使电流在限幅二极管114中反向通过并向次级线圈L2的一端822附近流动,由此能够降低在火花塞113的中心电极141的附近、第二连接线121或次级线圈L2的一端822的附近等残留的残留能量。由此,能够抑制在放电结束后即异常时机在火花塞113的间隙d再次发生放电。其结果,即使在使用含有具有在比较低的温度下也易于燃烧且燃烧速度快的特性的氢的燃料的内燃机中,也能够抑制在异常时机引燃燃料,从而抑制发动机等的破损。
另外,在本实施方式中,通过在点火线圈103的第一连接线122插入限幅二极管114,能够提供用于解决本发明的问题的结构。另一方面,在以往的点火线圈中,存在以下情况:在与第一连接线相当的部位配置有与齐纳二极管和雪崩二极管不同的其它元件。即,在本实施方式中,只是将以往的点火线圈中的其它元件替换为限幅二极管114即可。因此,能够提高用于制造本实施方式的点火装置1的可操作性并抑制制造成本。
<2.变形例>
以上对本发明的例示性的实施方式进行了说明,但是本发明不限定于上述的实施方式。
图4是示意性地示出第一变形例所涉及的点火装置1的动作环境的框图。在上述的实施方式中,限幅二极管114插入于将次级线圈L2的另一端821与电源线150连接的第一连接线122。然而,如图4的第一变形例所示的那样,限幅二极管114也可以插入于将次级线圈L2的一端822与火花塞113连接的第二连接线121。此外,在本变形例中,限幅二极管114也在从次级线圈L2的一端822朝向次级线圈L2的另一端821的方向上为正向。另外,本变形例的限幅二极管114使用具有与上述的实施方式同样规格的限幅二极管114。另外,本变形例中的点火装置1的除限幅二极管114以外的各部的结构与上述的实施方式中的点火装置1的除限幅二极管114以外的各部的结构相同。
在本变形例中也是,首先,当在初级线圈L1中流通初级电流以对初级线圈L1进行充电作为充电控制时(接通时),在次级线圈L2的两端821、822之间通过互感效应而产生电位差。即,在接通时,在次级线圈L2的两端821、822产生接通时电压(例如,960V)。另外,施加于次级线圈L2的一端822的电压的最大值为正的值(例如,正480V左右)、且施加于次级线圈L2的另一端821的电压的最小值为负的值(例如,负480V左右)。这里,在本变形例中,在上述的第二连接线121插入有限幅二极管114。限幅二极管114在从次级线圈L2的一端822朝向次级线圈L2的另一端821的方向上为正向。因此,能够抑制电流从电源装置102侧向限幅二极管114中的反向流动。即,能够抑制电流经由第一连接线122向次级线圈L2、火花塞113流动。其结果,能够抑制在火花塞113中在接通时即异常时机发生放电。
另外,在放电结束后,使电流从电源装置102侧经由第一连接线122向次级线圈L2、火花塞113流动,由此能够降低在火花塞113的中心电极141的附近、第二连接线121或次级线圈L2的一端822的附近等残留的残留能量。即,通过使电流在限幅二极管114中反向流动,能够降低在火花塞113的中心电极141的附近、第二连接线121或次级线圈L2的一端822的附近等残留的残留能量。由此,能够抑制在放电结束后即异常时机在火花塞113的间隙d再次发生放电。
在上述的实施方式和第一变形例中,构成为在充电控制中施加于次级线圈L2的一端822的电压为正的值、且施加于次级线圈L2的另一端821的电压为负的值。另外,构成为在放电控制中在次级线圈L2的一端822感应出达到负的数千V~数万V的负的高电压。然而,也可以通过变更初级线圈L1中的初级导线81的卷绕的方向、次级线圈L2中的次级导线82的卷绕的方向来使在次级线圈L2的两端821、822呈现的电压值的正负反过来。在该情况下,将插入于第一连接线122或第二连接线121的限幅二极管114的正向和反向反过来即可。
在上述的实施方式和第一变形例中,限幅二极管114的阴极侧、次级线圈L2的另一端821被连接于电源装置102的正极侧。然而,也可以如图5的第二变形例和图6的第三变形例所示的那样,限幅二极管114的阴极侧、次级线圈L2的另一端821被连接于接地点(地)。即,也可以是,限幅二极管114插入于将次级线圈L2的另一端821与接地点(地)直接或间接地连接的第一连接线122,且在从次级线圈L2的一端822朝向次级线圈L2的另一端821的方向上为正向,该限幅二极管114是齐纳二极管或雪崩二极管。
如图5和图6所示,在第二变形例和第三变形例中,首先,当在初级线圈L1中流通初级电流以对初级线圈L1进行充电作为充电控制时(接通时),在次级线圈L2的两端821、822之间通过互感效应而产生电位差。即,在接通时,在次级线圈L2的两端821、822产生接通时电压(例如,960V)。另外,施加于次级线圈L2的一端822的电压的最大值为正的值(例如,正480V左右)、且施加于次级线圈L2的另一端821的电压的最小值为负的值(例如,负480V左右)。这里,在第二变形例中,在第一连接线122插入了限幅二极管114。另外,在第三变形例中,在第二连接线121插入了限幅二极管114。限幅二极管114在从次级线圈L2的一端822朝向次级线圈L2的另一端821的方向上为正向。因此,通过使电流从次级线圈L2的一端822去向另一端821并进一步向接地点(地)流动,来使接通时电压降低。其结果,能够抑制在火花塞113中在接通时即异常时机发生放电。
另外,在放电结束后,使电流从接地点(地)侧在限幅二极管114中反向地向次级线圈L2的一端822、火花塞113的中心电极141的附近流动,能够降低在火花塞113的中心电极141的附近、第二连接线121或次级线圈L2的一端822的附近等残留的残留能量。由此,能够抑制在放电结束后即异常时机在火花塞113的间隙d再次发生放电。
本发明的点火装置不仅被使用于汽车等车辆,只要是搭载于发电机等各种各样的装置、工业机械且用于使得在内燃机的火花塞产生电火花来对燃料进行点火的装置即可。
上述的点火装置的细节的形状、构造也可以在不脱离本发明的主旨的范围内适当地变更。另外,也可以将在上述的实施方式、变形例中出现的各要素在不产生矛盾的范围内适当地进行组合。
附图标记说明
1:点火装置;60:铁芯;70:开关元件;81:初级导线;82:次级导线;102:电源装置;103:点火线圈;104:点火器;105:ECU;113:火花塞;114:限幅二极管;121:第二连接线;122:第一连接线;150:电源线;811:初级线圈的一端;812:初级线圈的另一端;821:次级线圈的另一端;822:次级线圈的一端;Cs:寄生电容;71:驱动IC(控制部);L1:初级线圈;L2:次级线圈;Rv:残留电压值;d:(火花塞的)间隙。
- 具有无偏移地可旋转地与点火源耦合的预燃室的点火装置、具有点火装置的内燃机、具有内燃机的机动车
- 一种预燃室点火装置、预燃室点火装置的控制方法和车辆