点火控制装置的制造方法_2

文档序号:9401027阅读:来源:国知局
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor),具有第二控制端子314G、第二电源侧端子314D及第二接地侧端子314S。该第二开关元件314根据输入到第二控制端子314G的第二控制信号IGb,控制第二电源侧端子314D与第二接地侧端子314S之间的通电的导通截止。
[0040]在本实施方式中,第二接地侧端子314S经由二极管318b连接到一次绕组311a的低电压侧端子侧。该二极管318b的阳极与第二接地侧端子314S连接,以允许从第二开关元件314的第二接地侧端子314S朝向一次绕组311a的低电压侧端子侧的方向的电流的流动。
[0041]第三开关元件315是MOS栅构造晶体管即IGBT,具有第三控制端子315G、第三电源侧端子315C及第三接地侧端子315E。该第三开关元件315根据输入到第三控制端子315G的第三控制信号IGc,控制第三电源侧端子315C与第三接地侧端子315E之间的通电的导通截止。
[0042]在本实施方式中,第三电源侧端子315C经由二极管318c连接到第二开关元件314的第二电源侧端子314D。二极管318c的阳极与第三电源侧端子315C连接,以允许从第三开关元件315的第三电源侧端子315C朝向第二开关元件314的第二电源侧端子314D的方向的电流的流动。此外,第三开关元件315的第三接地侧端子315E与接地侧连接。
[0043]储能线圈316是被设置成通过第三开关元件315的导通来蓄积能量的电感器。该储能线圈316被设置在将直流电源312的上述的非接地侧输出端子与第三开关元件315的第三电源侧端子315C连接起来的电力线上。
[0044]电容器317在接地侧与直流电源312的上述的非接地侧输出端子之间和储能线圈316串联连接。S卩,电容器317相对于储能线圈316而言,与第三开关元件315并联连接。该电容器317通过第三开关元件315的截止来蓄积能量。
[0045]构成控制部的驱动电路319与电子控制单元32连接,以接收从电子控制单元32输出的发动机参数、点火信号IGt及能量投入期间信号IGw。此外,驱动电路319与第一控制端子313G、第二控制端子314G及第三控制端子315G连接,以控制第一开关元件313、第二开关元件314及第三开关元件315。该驱动电路319被设置成,根据所接收的点火信号IGt及能量投入期间信号IGw,将第一控制信号IGa、第二控制信号IGb及第三控制信号IGc分别输出到第一控制端子313G、第二控制端子314G及第三控制端子315G。
[0046]具体地说,驱动电路319将各开关元件控制成,在火花塞19的点火放电(这是通过第一开关元件313的截止而开始的)中,通过从电容器317放出蓄积能量(这是通过第二开关元件314的导通而进行的),来从一次绕组311a的低电压侧端子侧向该一次绕组311a供给一次电流。尤其是,在本实施方式中,驱动电路319将第二开关元件314及第三开关元件315控制成,能够根据发动机参数来改变电容器317的蓄积能量的蓄积量或放出量。
[0047]〈第一实施方式的动作说明〉
[0048]以下,说明本实施方式的结构的动作(作用/效果)。在图3及图4的时序图中,“Vdc”表示电容器317的电压。“II”表示一次电流。“12”表示二次电流。“P”表示从电容器317放出并从一次绕组311a的低电压侧端子侧对该一次绕组311a供给的能量(以下称为“投入能量”)。
[0049]另外,在图3、图4中,在一次电流“II”及二次电流“12”的时序图中,图2中箭头所示的方向为正的值。此外,在投入能量P的时序图中,表示I次点火定时中的、供给开始(最初的第二控制信号IGb的上升)起的投入能量的累计值。此外,关于点火信号IGt、能量投入期间信号IGw、第一控制信号IGa、第二控制信号IGb及第三控制信号IGc,向图中上方上升的状态为“H”,向下方下降的状态为“L”。
[0050]电子控制单元32根据基于转速传感器33等各种传感器的输出而取得的发动机参数,控制包括喷油器18及点火电路单元31在内的发动机系统10中的各部的动作。在此,详细说明点火控制。电子控制单元32根据所取得的发动机参数,生成点火信号IGt及能量投入期间信号IGw。并且,电子控制单元32将所生成的点火信号IGt及能量投入期间信号IGw,以及发动机参数输出到驱动电路319。
[0051]驱动电路319若接收到从电子控制单元32输出的点火信号IGt、能量投入期间信号IGw及发动机参数,则根据他们来输出用于控制第一开关元件313的导通截止的第一控制信号IGa、用于控制第二开关元件314的导通截止的第二控制信号IGb、及用于控制第三开关元件315的导通截止的第三控制信号IGc。
[0052]另外,在本实施方式中,第一控制信号IGa与点火信号IGt相同。因此,驱动电路319将所接收的点火信号IGt直接输出到第一开关元件313的第一控制端子313G。
[0053]另一方面,第二控制信号IGb是根据所接收的能量投入期间信号IGw来生成的。因此,驱动电路319根据所接收的能量投入期间信号IGw生成第二控制信号IGb,并且将该第二控制信号IGb输出到第二开关元件314的第二控制端子314G。另外,在本实施方式中,第二控制信号IGb是在能量投入期间信号IGw为H电平的期间反复输出的、周期及导通占空比(On-duty rat1) 一定(1:1)的矩形波脉冲状的信号。
[0054]此外,第三控制信号IGc是根据所接收的点火信号IGt及发动机参数来生成的。因此,驱动电路319根据所接收的点火信号IGt及发动机参数生成第三控制信号IGc,并且将该第三控制信号IGc输出到第三开关元件315的第三控制端子315G。另外,在本实施方式中,第三控制信号IGc是在点火信号IGt为H电平的期间反复输出、周期一定、导通占空比能够根据发动机参数而改变的矩形波脉冲状的信号。
[0055]以下,参照图3,若在时刻tl,点火信号IGt上升为H电平,则第一控制信号IGa上升为H电平,从而第一开关元件313导通(此时能量投入期间信号IGw为L电平,因此第二开关元件314截止)。由此,一次绕组311a中的一次电流的流动开始。
[0056]此外,在点火信号IGt上升为H电平的期间,矩形波脉冲状的第三控制信号IGc输入到第三开关元件315的第三控制端子315G。则在第三开关元件315的导通截止中的导通之后的截止期间(即第三控制信号IGc中的L电平期间中),电压Vdc以阶梯(St印)状上升。
[0057]这样,在点火信号IGt上升为H电平的时刻tl_t2期间,点火线圈311被充电,并且经由储能线圈316向电容器317蓄积能量。该能量的蓄积在时刻t2之前结束。
[0058]之后,在时刻t2,第一控制信号IGa从H电平下降为L电平,从而第一开关元件313截止,则之前为止向一次绕组311a流动的一次电流急剧断流。则在点火线圈311的二次绕组311b上产生大的二次电压。由此,在火花塞19上开始进行点火放电,流过二次电流。
[0059]在时刻t2开始进行点火放电之后,在现有的放电控制中(或能量投入期间信号IGw不上升为H电平而仍然维持L电平的运转条件下),如虚线所示,放电电流就这样随着时间的经过而接近零,衰减到无法维持放电的程度,放电结束。
[0060]关于这一点,在本动作例中,在时刻t2刚刚之后的时刻t3,能量投入期间信号IGw上升为H电平,从而第三开关元件315的截止(第三控制信号IGc = L电平)下,第二开关元件314导通(第二控制信号IGb = H电平)。则电容器317的蓄积能量被从该电容器317放出,上述的投入能量从一次绕组311a的低电压侧端子侧供给到该一次绕组311a。由此,在点火放电中,流动有因投入能量而引起的一次电流。
[0061]此时,在时刻t2_t3期间流动的放电电流上,重叠伴随着因投入能量引起的一次电流的流动而产生的追加量。该一次电流的重叠(追加)在时刻t3以后(t4为止)在第二开关元件314每次导通时进行。S卩,如图3所示,在第二控制信号IGb每次上升时,通过电容器317的蓄积能量,一次电流(Il)被依次追加,与此对应地,放电电流(12)被依次追加。由此,放电电流良好地确保在能够维持点火放电的程度。另外,在本具体例中,时刻t2与t3之间的时间间隔通过电子控制单元32根据发动机转速Ne及吸入空气量Ga被适当(使用映射等)设定为不会产生所谓的“吹灭”。
[0062]其中,点火信号IGt上升为H电平的时刻tl_t2期间的、电容器317的能量蓄积状态能够通过第三控制信号IGc的导通占空比来控制。此外,电容器317的蓄积能量越大,第二开关元件314每次导通时的投入能量也变得越大。
[0063]因此,在本实施方式中,越是容易产生所谓“吹灭”的高负载或高旋转运转条件(进气压Pa:高,发动机转速Ne:高,节流阀开度THA:大,EGR率:高,空燃比:稀(Lean)),第三控制信号IGc的导通占空比被设定得越高。由此,根据发动机的运转状态,如图4所示(尤其是参照图4中的箭头),能够提高电容器317中的能量蓄积量、投入能量,能够抑制耗电的同时良好地抑制“吹灭”。
[0064]这样,在本实施方式的结构中,能够与汽缸Ilb内的气体的流动状态对应地良好地控制放电电流的流动状态,以防止产生所谓的“吹灭”。因此,根据本实施方式,能够通过简单的装置结构良好地抑制所谓“吹灭”的发生及随之产生的点火能量的损失。
[0065]S卩,通过像本实施方式的结构那样,从一次绕组311a的低电压侧端子侧(第一开关元件313侧)投入能量,与从二次绕组311b侧投入能量的情况相比,能够以低压投入能量。关于这一点,若从一次绕组311a的高电压侧端子以比直流电源312的电压高的电压投入能量,则因向该直流电源312的流入电流等而导致效率变差。而根据本实施方式的结构,如上所述,由于从一次绕组311a的低电压侧端子侧投入能量,因此具有能够最容易地高效地投入能量的有益的效果。
[0066]<第二实施方式的点火控制装置的结构>
[0067]以下,说明第二实施方式中的点火电路单元31的结构。另外,在以下第二实施方式的说明中,对具有与上述第一实施方式同样的结构及功能的部分,使用与该第一实施方式同样的符号。并且,在该部分的说明中,在技术上不矛盾的范围内,适当援引该第一实施方式中的说明。
[0068]在图5所示的本实施方式的点火电路单元31中,二次绕组311b的非接地侧端子(与连接有火花塞19的一侧相反侧的端子)经由二极管318a及放电电流检测电阻318r连接到接地侧。该二极管318a为了将二次电流(放电电流)规定为从火花塞19朝向二次绕组311b的(即图中的电流12成为负的值的)方向,其阳极与二次绕组311b的非接地侧端子侧连接。放电电流检测电阻318r被设置成,在与二极管31
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