本發明涉及內燃機(發動機)所使用的點火裝置，尤其涉及火花放電的持續技術。

背景技術：

為了減輕火花塞反復吹滅并再放電所帶來的負擔，抑制多余的耗電而持續進行火花放電，本申請人提出了能量投入電路(非公知技術)。該能量投入電路在通過周知的點火電路而開始最初的火花放電(稱作主點火)之后，在主點火吹滅之前，從1次線圈的低電壓側朝向電池電壓供給線投入電能，在2次線圈中持續流動同一方向的電流(直流的2次電流)，使由于主點火而產生的火花放電持續任意的期間(以下稱作放電持續期間)。另外，以下將通過能量投入電路而持續的火花放電(接著主點火之后的火花放電)稱作持續火花放電。

能量投入電路通過控制放電持續期間中的1次電流(投入能量)，控制2次電流而維持火花放電。通過控制持續火花放電中的2次電流，能夠防止火花塞的吹滅，減輕電極消耗的負擔，并且抑制多余的耗電，持續進行火花放電。

此外，在接著主點火之后的持續火花放電中，由于向同一方向流動2次電流，所以在接著主點火之后的持續火花放電中，火花放電不易中斷。因此，通過采用基于能量投入的持續火花放電，即使在稀薄燃燒且氣缸內產生渦流的運轉狀態下，也能夠避免火花放電的吹滅。

接下來，為了容易理解本發明，基于圖5～7說明未應用本發明的能量投入電路的代表例(如上述那樣，并不是公知技術)。另外，圖5所使用的符號，對于與后述的實施方式同樣的功能物附加了同一符號。

圖5所示的點火裝置具備：主點火電路3，通過全晶體管動作(點火用開關單元13的ON-OFF動作)而使火花塞1產生主點火；以及能量投入電路4，進行接著主點火之后的持續火花放電。

能量投入電路4具備：升壓電路18，將車載電池11(直流電源)的電壓升壓；能量投入用開關單元27，用于控制向1次線圈7的低電壓側投入的電能；以及能量投入用驅動電路28，控制能量投入用開關單元27的ON-OFF動作。

圖6是用于說明產生主點火時的點火裝置的動作的時序圖。

主點火電路3基于從ECU5(發動機控制單元的簡稱)供給的點火信號IGT而工作，通過將點火信號IGT從低切換到高，點火線圈2的1次線圈7被通電。然后，點火信號IGT從高切換到低而1次線圈7的通電被切斷時，點火線圈2的2次線圈8產生高電壓，在火花塞中開始主點火。

在火花塞1中開始主點火之后，2次電流以大致鋸齒波形狀衰減(參照圖6)。另外，在2次電流的時序圖中，越靠近“－側”(圖示下方)則電流值越大。

圖7是用于說明在主點火后實施持續火花放電時的點火裝置的動作的時序圖。

能量投入電路4基于從ECU5供給的放電持續信號IGW和表示2次電流指令值I2a的2次電流指令信號IGA而工作。

主點火后，在2次電流下降到“規定的下限電流值(用于維持火花放電的電流值)”之前，為了向2次線圈8投入能量而維持火花放電，ECU5向能量投入電路4輸出放電持續信號IGW及2次電流指令信號IGA。

通過將放電持續信號IGW從低切換到高，開始從1次線圈7的低電壓側向“+側”投入電能。具體地說，在IGW為高的期間中，通過對能量投入用開關單元27進行ON-OFF控制，2次電流維持為2次電流指令值I2a(參照圖7)。

(問題點)

通過采用基于能量投入的持續火花放電，即使在稀薄燃燒且氣缸內產生渦流的運轉狀態下，火花放電也不易發生吹滅。

在能夠基于能量投入來進行持續火花放電的點火裝置中，在相對難以產生吹滅的運轉狀態下，有時僅實施主點火。即，有時將根據發動機轉速和發動機負荷等設定的規定的運轉狀態作為主點火區域而僅實施主點火。但是，即使是作為不易發生吹滅的運轉狀態設定的區域，由于發動機的差異或氣缸間的偏差或經年老化，在主點火中也可能發生吹滅。

于是，在能夠基于能量投入來進行持續火花放電的點火裝置中，也需要設置在主點火區域判定吹滅而防止缺火的機構。

另外，專利文獻1公開了如下的技術：作為點火裝置中避免吹滅的技術，在放電時間無法確保規定時間以上的情況下，從稀薄運轉切換到理想配比運轉。但是，在理想配比運轉中，有時也由于發動機的差異或氣缸間的偏差或經年老化而無法確保放電時間，所以即使切換到理想配比運轉，也可能發生吹滅而導致缺火。

此外，專利文獻2記載了檢測吹滅的技術。但是，在專利文獻2的技術中，是在檢測到吹滅之后禁止放電，所以存在發生缺火的可能性。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4938404號公報

專利文獻2：日本特開2013-100811號公報

技術實現要素：

發明所解決的技術課題

本發明是鑒于上述問題點而做出的，其目的在于，在能夠基于能量投入進行持續火花放電的內燃機用點火裝置中，檢測主點火區域的吹滅而可靠地防止缺火。

解決課題所采用的技術手段

本發明的內燃機用點火裝置，具備以下說明的主點火電路、能量投入電路及吹滅判定部。

主點火電路是進行點火線圈的1次線圈的通電控制而使火花塞產生火花放電的電路。

能量投入電路是如下那樣的電路：在通過該主點火電路的工作而開始的火花放電中，向1次線圈投入電能，使點火線圈的2次線圈中流動同一方向的2次電流，并且將2次電流維持為2次電流指令值，使通過主點火電路的工作而開始的火花放電持續。

吹滅判定部將從主點火電路的火花放電開始到經過規定時間ΔT為止的期間作為判定期間，在判定期間內2次電流低于規定閾值Ia的情況下，判定為發生了吹滅。

并且，在本發明的內燃機用點火裝置中，在主點火中判定為發生了所述吹滅的情況下，在下一循環中實施持續火花放電。

根據本發明，如果判定為主點火(例如全晶體管點火中)發生了吹滅，則在下一循環中在主點火之后實施持續火花放電。并且，將這時的2次電流指令值設定為相對于吹滅判定所使用的閾值的電流值來說具有富余量(+α)的電流值。

因此，能夠在下一循環中可靠地防止吹滅，所以能夠可靠地防止缺火。

附圖說明

圖1是內燃機用點火裝置的概略構成圖(實施方式1)。

圖2是用于說明內燃機用點火裝置的動作及吹滅判定的時序圖(實施方式1)。

圖3是表示發動機轉速和判定期間的關系的相關圖(實施方式1)。

圖4是用于說明內燃機用點火裝置的動作及吹滅判定的時序圖(實施方式2)。

圖5是內燃機用點火裝置的概略構成圖(討論例：非公知技術)。

圖6是用于說明內燃機用點火裝置的動作的時序圖(討論例：非公知技術)。

圖7是用于說明內燃機用點火裝置的動作的時序圖(討論例：非公知技術)。

具體實施方式

以下一邊參照附圖一邊說明本發明的實施方式。

另外，以下的各實施方式只是示出了具體的一例，本發明當然不限于以下的實施方式。

[實施方式1]

參照圖1～圖3說明實施方式1。

該實施方式1中的點火裝置，搭載于車輛行駛用的火花點火發動機，在規定的點火定時(點火時期)對燃燒室內的混合氣實施點火。另外，發動機的一例是以汽油作為燃料的可進行稀薄燃燒的直噴式發動機，具備使氣缸內產生混合氣的渦流(滾流或旋流等)的渦流控制機構。

該實施方式1中的點火裝置，是使用與各氣缸的每個火花塞1對應的點火線圈2的DI(直接點火)型。

點火裝置具備：火花塞1、點火線圈2、主點火電路3、能量投入電路4、以及ECU5。

主點火電路3及能量投入電路4基于從ECU5發來的指示信號，對點火線圈2的1次線圈7進行通電控制，通過對1次線圈7進行通電控制，控制點火線圈2的2次線圈8中產生的電能，從而控制火花塞1的火花放電。

另外，ECU5產生與從各種傳感器取得的發動機參數(暖機狀態、發動機旋轉速度、發動機負荷等)和發動機的控制狀態(稀薄燃燒的有無、渦流的程度等)相應的點火信號IGT、放電持續信號IGW、2次電流指令信號IGA并輸出。

即，ECU5具有：主點火指令部(未圖示)，生成點火信號IGT并發送給主點火電路3；以及能量投入指令部5a，生成放電持續信號IGW及2次電流指令信號IGA，并發送給能量投入電路4。

火花塞1是周知的，具備經由輸出端子與點火線圈2的2次線圈8的一端連接的中心電極、以及經由發動機的氣缸蓋等而接地的外側電極，通過2次線圈8中產生的電能，在中心電極和外側電極之間產生火花放電。火花塞1搭載于每個氣缸。

點火線圈2具備1次線圈7和繞數比該1次線圈7更多的2次線圈8。

1次線圈7的一端與點火線圈2的+端子連接，該+端子與電池電壓供給線10(從車載電池11的+電極接受供電的電線)連接。

1次線圈7的另一端與點火線圈2的接地側端子連接，該接地側端子經由主點火電路3的點火用開關單元13(功率晶體管、MOS型晶體管等)而接地。

2次線圈8的一端如上述那樣與輸出端子連接，該輸出端子與火花塞1的中心電極連接。

2次線圈8的另一端經由第1二極管15和電流檢測電阻16而接地，該第1二極管15將2次線圈8中的電流流動方向限定為一個方向。另外，電流檢測電阻16作為用于檢測2次電流的檢測單元起作用。

在本實施方式中，電流檢測電阻16經由檢測線17與ECU5連接，ECU5被輸入2次電流的檢測值。

主點火電路3是進行點火線圈2的1次線圈7的通電控制而使火花塞1產生火花放電的電路。

主點火電路3在被供給點火信號IGT的期間，向1次線圈7施加車載電池11的電壓(電池電壓)。具體地說，主點火電路3具備使1次線圈7的通電狀態斷續的點火用開關單元13(功率晶體管等)，被供給點火信號IGT時，使點火用開關單元13接通而向1次線圈7施加電池電壓。

在此，點火信號IGT是在主點火電路3中指示使1次線圈7蓄積磁能的期間(能量蓄積時間)和放電開始定時的信號。

能量投入電路4是如下那樣的電路：在通過主點火電路3的動作而開始的火花放電中，向1次線圈7投入電能而在2次線圈8中流動同一方向的2次電流，使通過主點火電路3的工作而開始的火花放電持續。

能量投入電路4具備以下的升壓電路18和投入能量控制單元19。

升壓電路18在從ECU5接收到點火信號IGT的期間，將車載電池11的電壓升壓并蓄積到電容器20。

投入能量控制單元19將電容器20中蓄積的電能投入到1次線圈7的“－側”(接地側)。

升壓電路18除了電容器20以外，還具備扼流線圈21、升壓用開關單元22、升壓用驅動電路23及第2二極管24。另外，升壓用開關單元22例如是MOS型晶體管。

在此，扼流線圈21的一端與車載電池11的+電極連接，通過升壓用開關單元22，扼流線圈21的通電狀態斷續。此外，升壓用驅動電路23向升壓用開關單元22供給控制信號而使升壓用開關單元22接通斷開，通過升壓用開關單元22的接通斷開動作，扼流線圈21所蓄積的磁能作為電能被充電到電容器20中。

另外，升壓用驅動電路23被設定為，在來自ECU5的點火信號IGT成為“開”的期間，使升壓用開關單元22以規定周期反復接通斷開。此外，第2二極管24防止電容器20中蓄積的電能回流到扼流線圈21側。

投入能量控制單元19具備下面的能量投入用開關單元27、能量投入用驅動電路28及第3二極管29。另外，能量投入用開關單元27例如是MOS型晶體管。

在此，能量投入用開關單元27控制是否將電容器20蓄積的電能從“－側”(低壓側)投入到1次線圈7，能量投入用驅動電路28向能量投入用開關單元27供給控制信號而使其接通斷開。

并且，能量投入用驅動電路28通過使能量投入用開關單元27接通斷開而控制從從電容器20向1次線圈7投入的電能，在被供給放電持續信號IGW的期間，將2次電流維持為2次電流指令值I2a。

在此，放電持續信號IGW是指示能量投入定時和使持續火花放電持續的期間的信號，更具體地說，是指示使能量投入用開關單元27反復接通斷開而從升壓電路18向1次線圈7投入電能的期間(能量投入時間)的信號。

另外，第3二極管29阻止電流從1次線圈7向電容器20回流。

能量投入用驅動電路28的具體的一例是，通過開放控制(前饋控制)對能量投入用開關單元27進行接通斷開控制，以將2次電流維持為2次電流指令值I2a。

或者，也可以對能量投入用開關單元27的接通斷開狀態進行反饋控制，以將使用電流檢測電阻16檢測的2次電流的檢測值維持為2次電流指令值I2a。這種情況下，設置反饋電路，該反饋電路與檢測線17連接而被輸入2次電流的檢測值，基于2次電流的檢測值和2次電流指令值I2a，生成控制能量投入用開關單元27的反饋值并輸出。

此外，2次電流指令值I2a在ECU5內設定，作為2次電流指令信號IGA發送給能量投入用驅動電路28。

(實施方式1的特征)

點火裝置具備吹滅判定部5b，該吹滅判定部5b將從主點火電路3的火花放電開始起的規定期間ΔT作為判定期間，在判定期間內2次電流低于規定閾值Ia的情況下，判定為發生了吹滅。吹滅判定部5b設置在ECU5內。

此外，能量投入指令部5a基于吹滅判定部5b的判定結果，生成放電持續信號IGW及2次電流指令信號IGA，并發送給能量投入電路4。

具體地說，判定為在主點火中發生了吹滅的情況下，生成放電持續信號IGW，以在下一循環(下次點火時)中實施持續火花放電，并且將規定閾值Ia與規定的電流值α相加而得到的電流值設定為下一循環中的持續火花放電中的2次電流指令值I2a。

使用圖2，更詳細地說明點火裝置的動作及吹滅判定。另外，在2次電流的時序圖中，越靠近“－側”則電流值越大。

在本實施方式中，例如在規定的運轉狀態下，最初的點火信號IGT之后的放電持續信號IGW設為低輸出，以僅實施主點火而不實施持續火花放電。

吹滅判定部5b被輸入使用電流檢測電阻16檢測的2次電流的檢測值。并且，從主點火電路3的火花放電開始(即點火信號IGT的下降沿)起經過規定期間ΔT(以下稱作判定期間ΔT)的期間，2次電流的檢測值低于規定閾值Ia的情況下，判定為吹滅發生。另外，在主點火中，在2次電流衰減中未發生吹滅的情況下，如圖6所示，2次電流以幾乎直線狀衰減。

判定期間ΔT設定為發動機轉速越大則越短，例如基于圖3所示的映射圖來設定。

并且，能量投入指令部5a在判定為在主點火中發生了吹滅的情況下，在下一循環中的點火信號之后將放電持續信號IGW設為高輸出，指示實施持續火花放電。

此外，將規定閾值Ia與規定的電流值α相加而得到的電流值設定為下一循環中的持續火花放電中的2次電流指令值I2a，生成2次電流指令信號IGA并發送給能量投入電路4。另外，發動機轉速越高則電流值α越大。

(實施方式1的效果)

實施方式1的點火裝置具備吹滅判定部5b，該吹滅判定部5b將從主點火電路3的火花放電開始起的規定期間ΔT作為判定期間，在判定期間內2次電流低于規定閾值Ia的情況下，判定為吹滅發生。并且，如果判定為主點火(全晶體管點火中)發生了吹滅，則在下一循環中在主點火之后實施持續火花放電。此外，將這時的2次電流指令值設為吹滅判定所使用的規定閾值Ia與規定的電流值α相加而得到的電流值。

因此，在下一循環中能夠可靠地防止吹滅，所以能夠可靠地防止缺火。

此外，由于發動機的差異或氣缸間的偏差或經年老化等，在主點火區域也可能會發生吹滅，所以可以檢測該主點火區域的吹滅而自動地采用持續火花放電，能夠將各個發動機保持在最佳的狀態。

另外，主點火區域指的是，僅實施主點火也不易發生吹滅、作為僅實施主點火的區域而根據發動機轉速和發動機負荷等設定的規定的運轉狀態區域。

此外，發動機轉速越高，則電流值α越大。

發動機轉速較低的情況下，火花塞1周圍的氣流的流速慢，所以即使電流值α很小，也能夠充分地防止下一循環中的吹滅。但是，如果發動機轉速高，則火花塞1周圍的氣流的流速快，所以為了可靠地防止吹滅，需要增大電流值α。

因此，通過設為發動機轉速越高則電流值α越大，能夠在高轉速域可靠地防止吹滅，并且在低轉速域抑制多余的能量消耗。

[實施方式2]

參照圖4說明實施方式2。另外，在實施方式2中，與上述實施方式1相同的符號表示同一功能物。

在本實施方式的點火裝置中，能量投入指令部5a在判定為在持續火花放電中發生吹滅的情況下，生成放電持續信號IGW以在下一循環中實施持續火花放電，并且將規定閾值Ia與規定的電流值α′相加而得到的電流值設定為下一循環中的持續火花放電中的2次電流指令值。

即，如果在通過主點火的吹滅判定已經采用了持續火花放電的循環時又判定為吹滅發生，則在下一循環中也實施持續火花放電。并且，將這時的2次電流指令值I2a設為將吹滅判定所使用的規定閾值Ia與規定的電流值α′相加而得到的電流值。

另外，也可以如圖4所示，將下一循環中的2次電流指令值設為I2a₁、將判定為吹滅發生的循環中的2次電流指令值設為I2a₀時，將2次電流指令值I2a₁設為2次電流指令值I2a₀與電流值β相加而得到的電流值。電流值β是滿足Ia+α′＝I2a₀+β的值。

此外，也可以將下一循環中的2次電流指令值I2a₁設為預先設定的設定值。即，判定為吹滅發生的情況下，作為設定值而預先保持較大的電流值，以作為2次電流指令值采用。

在本實施方式中，在下一循環中能夠可靠地防止吹滅，所以能夠可靠地防止缺火。

工業實用性

在上述的實施方式中，示出了在汽油發動機中使用本發明的點火裝置的例子，但由于能夠通過持續火花放電來提高燃料(具體地說是混合氣)的點火性，所以也可以應用到使用乙醇燃料或混合燃料的發動機。當然，應用到可能使用劣質燃料的發動機，也能夠通過持續火花放電來提高點火性。

在上述的實施方式中，例示了將本發明的點火裝置應用到能夠進行稀薄燃燒運轉的發動機的例子，但是在與稀薄燃燒不同的燃燒狀態下，也能夠通過持續火花放電來提高點火性，所以不限于應用到稀薄燃燒發動機，也可以應用到不進行稀薄燃燒的發動機。

在上述的實施方式中，例示了將本發明的點火裝置應用到向燃燒室直接噴射燃料的直噴式發動機的例子，但是也可以應用到向吸氣閥的吸氣上游側(吸氣口內)噴射燃料的端口噴射式的發動機。

在上述的實施方式中，例示了將本發明的點火裝置應用到在氣缸內積極地產生混合氣的渦流(滾流或旋流等)的發動機的例子，但是也可以應用到不具有渦流控制機構(滾流控制閥或旋流控制閥等)的發動機。

在上述的實施方式中，將本發明應用到了DI型的點火裝置，但是也可以將本發明應用到將2次電壓分配供給至各火花塞1的分配式、或者不需要2次電壓的分配的單氣缸發動機(例如摩托車等)的點火裝置。