(57)【要約】      本発明は、点火装置が、点火装置を充電するための充電コイル（Ｌ１）と、一次コイル（Ｌ４）および二次コイル（Ｌ５）であって、スパーク生成のための電圧を生成するように配置される前記一次および二次コイル（Ｌ４、Ｌ５）と、コントロールユニット（Ｍ１）と、を備え、ａ）充電コイル（Ｌ１）、一次コイル（Ｌ４）および二次コイル（Ｌ５）の少なくとも１個に隣接して別のコイル（Ｌ３）を設けるステップと、ｂ）別のコイル（Ｌ３）での磁束を監視するためにコントロールユニット（Ｍ１）を使用するステップと、ｃ）点火装置の動作の少なくとも１つの特性を制御するための入力として前記磁束に関する情報を使用するステップと、を特徴とする点火装置を監視するための方法に関する。本発明は、点火装置用のコントロールシステムにも関する。【選択図】  図１
2013510253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火装置を監視するための方法であって、前記点火装置が、前記点火装置を充電するための充電コイル（Ｌ１）と、一次コイル（Ｌ４）および二次コイル（Ｌ５）であってスパーク生成のための電圧を生成するために配置される前記一次および二次コイル（Ｌ４、Ｌ５）と、コントロールユニット（Ｍ１）と、を備え、以下のステップ、すなわち、
ａ）前記充電コイル（Ｌ１）、前記一次コイル（Ｌ４）および前記二次コイル（Ｌ５）の少なくとも１個に隣接して別のコイル（Ｌ３）を設けるステップと、
ｂ）前記別のコイル（Ｌ３）での磁束を監視するために前記コントロールユニット（Ｍ１）を使用するステップと、
ｃ）前記点火装置の動作の少なくとも１つの特性を制御するための入力として前記磁束に関する情報を使用するステップと、を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記点火装置が、トリッグコイル（Ｌ２）を更に備え、および、前記方法が
ｄ）前記点火装置の動作の少なくとも１つの特性を制御するための入力として前記ステップｃ）の情報と共に前記トリッグコイル（Ｌ２）での磁束に関する情報を使用するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記特性が、前記点火装置内のスパークの生成のタイミングであることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記点火装置が、フライホイールを更に備え、および、前記特性が、前記フライホイールに関する特性がセーフモードのための入力として使用される前記セーフモードでの動作であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記特性が、前記フライホイールの回転方向であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記特性が、前記フライホイールの速度であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記別のコイル（Ｌ３）が、ホール効果センサであることを特徴とする請求項１−６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
点火装置用のコントロールシステムであって、前記点火装置が充電コイル（Ｌ１）を備え、前記システムが、前記充電コイル（Ｌ１）の近くの磁界に曝されるように配置される別のコイル（Ｌ３）と、前記別のコイル（Ｌ３）内の磁束に関する情報を集めるために配置されるコントロールユニット（Ｍ１）と、を更に備えることを特徴とするシステム。
【請求項９】
前記点火装置がトリッグコイル（Ｌ２）を更に備え、前記コントロールユニット（Ｍ１）が、前記トリッグコイル（Ｌ２）内の磁束に関する情報を集めるために配置されることを特徴とする請求項８に記載のコントロールシステム。
【請求項１０】
前記点火装置が前記別のコイル（Ｌ３）および前記トリッグコイル（Ｌ２）から集められる情報に基づいて決定される時間にスパークを生成することを可能にするように、前記コントロールユニット（Ｍ１）が配置されることを特徴とする請求項８または９に記載のコントロールシステム。
【請求項１１】
前記充電コイル（Ｌ１）およびトリッグコイル（Ｌ２）が鉄心（Ｔ１）上に取り付けられ、そして、前記システムが前記同じ鉄心（Ｔ１）上に取り付けられる一次コイル（Ｌ４）および二次コイル（Ｌ５）を更に備え、そして、前記別のコイル（Ｌ３）が前記鉄心（Ｔ１）に隣接して取り付けられることを特徴とする請求項８、９または１０に記載のコントロールシステム。
【請求項１２】
前記鉄心（Ｔ１）が、２つの実質的に平行の延伸された部分を備えたＵ型であって、前記充電コイル（Ｌ１）およびトリッグコイル（Ｌ２）が、前記部分のうちの１つ上に取り付けられ、ならびに、前記一次および二次コイル（Ｌ４、Ｌ５）が残りの部分上に取り付けられ、そして、前記別のコイル（Ｌ３）が前記延伸された部分間のスペース内に取り付けられるようにすることを特徴とする請求項１１に記載のコントロールシステム。
【請求項１３】
前記点火装置がさらに、前記充電コイル（Ｌ１）で磁束を生成するためのフライホイールを備え、およびここで、前記コントロールユニット（Ｍ１）が前記フライホイールの状態に関する情報を集め、かつ前記点火装置の動作を制御するためにこの情報を使用することを特徴とする請求項８−１２のうちいずれか一項に記載のコントロールシステム。
【請求項１４】
前記フライホイールの前記情報が、前記フライホイールの回転の速度または方向に関する情報を備えることを特徴とする請求項１３に記載のコントロールシステム。
【請求項１５】
スパーク生成が、前記システムの状態がこの種の生成に対して有益であると前記コントロールユニット（Ｍ１）がみなす時間だけで行われるために、前記コントロールユニット（Ｍ１）が、前記点火装置の動作を確実にするように配置されることを特徴とする請求項８−１４のうちいずれか一項に記載のコントロールシステム。
【請求項１６】
前記別のコイル（Ｌ３）が、ホール効果センサであることを特徴とする請求項８−１５のうちいずれか一項に記載のコントロールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火装置が充電コイルおよびコントロールユニットを備える点火装置を監視するための方法に関する。本発明は、点火装置用のコントロールシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
点火装置の分野の中で、コストおよびエネルギー効率的な方法で内燃機関に点火を供給するために、高い信頼のおける性能が一般に必要とされる。
【０００３】
しかしながら、従来のシステムの充電コイルまたはトリッグコイル（ｔｒｉｇ  ｃｏｉｌ）で磁束のような特性を測定するいかなる試みも、とりわけスパーク生成に起因する撹乱に苦しむので、システムの性能に関する情報を集める際に課題が存在する。たとえば、（特許文献１）によって示されるような、充電コンデンサの充電を高めるために充電コイルが周期的に短絡される場合には、このプロセスもまた、点火装置内の磁束内に高いレベルの撹乱を生成する。点火装置を首尾よく監視して制御するのに十分な情報を集めることは、それゆえに困難であり、およびその結果、例えばエンジン内のたとえば高圧縮中に、スパークが不適切な位置または方向に生成される可能性がある。また、点火装置からのスパークを検出するのを期待するセンサなどを伴う外部システムが、これらの撹乱に苦しみ、低下された性能またはシステムに対する損傷にさえ結びつく。二極ブリッジフライホイールを使用する点火装置に対して、単極ブリッジフライホイールを使用するシステムと比較して、誤った情報に基づいて間違った時にスパークを生成する危険性が増大されるので、課題は特に深刻である可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】スウェーデン特許第０６００７５２−０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえに、点火装置の性能を監視して制御することができ、かつ通常の点火装置機能からの干渉を伴わずに望ましくないスパーク生成の危険性を解消することができる点火コントロールシステムに対する必要性が明らかにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、上記した課題を解消するかまたは少なくとも最小にすることである。これは、請求項１の前文に従う方法を通して達成され、この方法が、充電コイル、一次コイルまたは二次コイルの少なくとも１個に隣接して別のコイルを設けるステップと、この別のコイルでの磁束を監視するためにコントロールユニットを使用するステップと、点火装置の動作の少なくとも１つの特性を制御するための入力として前記磁束に関する情報を使用するステップと、を含む。それによって、磁束を作り出すかまたは変更する際のこれらのコイルの性能が、信頼性が高い方法で監視されることができるとともに、点火装置の動作のいくつかの段階中にコイルで作り出される可能性がある撹乱を測定する危険性を低下させることができる。
【０００７】
別のコイルでの磁束の測定のおかげで、充電コイルでの電流の発生、同じく一次および二次コイルでスパークを生成するプロセスが監視されることができる。測定が充電およびスパーク生成に関係していない別のコイル上で行われるので、さもなければこれらのコイルのどちらか上でまたはトリッグコイル上で測定を実行することと関連する欠点、すなわち、これらのコイルのいずれかまたは全てによって使用される鉄心でのまたはそのまわりの磁界上の撹乱の生成が回避されることができ、および、集められたデータの信頼性が有意に向上されることができる。磁束の分析を通してフライホイールの回転方向を検出することは、特に有益である。
【０００８】
本発明の一態様によれば、点火装置がトリッグコイルを更に備え、および、この方法が点火装置の動作の少なくとも１つの特性を制御するための入力として、別のコイルでの磁束の情報と共にトリッグコイルでの磁束に関する情報を使用するステップを含む。それによって、磁束を作り出すかまたは変更する際のこれらのコイルの性能が、別のコイルおよびトリッグコイルでの磁束の比較を通して信頼性が高い方法で監視されることができるとともに、点火装置の動作のいくつかの段階中にコイルで作り出される可能性がある撹乱を測定する危険性を低下させられる。
【０００９】
システムがより遅い速度（すなわちフライホイールの低い回転数速度）で使用されるとき、または点火装置とともに使用されるエンジンが高圧縮に起因してバウンドするときのような、点火装置の性能が緊密に監視されなければならない段階中の測定に対して別のコイルを使用することは、特に有益である。スパークが間違った点火タイミングで与えられるならば、またはフライホイールが間違った方向に回転しているとき、エンジンがハードウェア損傷を伴うバックファイアを起こすか、または結果として人身傷害さえ起こす高い危険性がある。
【００１０】
本発明のおかげで、１個以上の磁石を備えたフライホイールの速度および位置が決定されることができ、および、望ましくない時にスパークを発する危険性が実質的に低下させられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、次に添付の図面を参照して更に詳細に記載される。
【００１２】
【図１】本発明の好ましい一実施態様に従う点火装置の回路図を示す。
【図２ａ】点火装置の好ましい一実施態様の斜視図を示す。
【図２ｂ】側面からの図２ａの好ましい実施態様の別のコイルの略図を示す。
【図２ｃ】両方の側面上に示される他のコイルを伴う、下からの図２ｂの別のコイルの略図を示す。
【図３ａ】適切な方向に１０００回転数／分の速度で回転するフライホイールによって誘導される磁束を記載する信号のグラフを示す。
【図３ｂ】不適切な方向に１０００回転数／分の速度で回転するフライホイールによって誘導される磁束を記載する信号のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明の好ましい一実施態様に従って変更された従来の点火装置の回路図を示す。４個の従来通りに配置されたコイル、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４およびＬ５を備えた鉄心Ｔ１が、鉄心Ｔ１の付近でフライホイール（図示せず）とともに回転する少なくとも１個の磁石によって磁化されるように配置される。
【００１４】
第１のコイルＬ１は、スパークを生成するために使用されることができる電圧を誘導するために配置される充電コイルであり、および、このために、充電コイルＬ１は接地に一端２でかつ整流器Ｄ１経由で充電コンデンサＣ１に別の端１で接続される。
【００１５】
コイルＬ４およびＬ５は、それぞれ、一次および二次コイルであり、トランスとして機能するために配置されてスパークプラグＳＰ１に対して点火電圧を生成する。これは、充電コンデンサＣ１に一端３で接続されて他端４で接地される一次コイルＬ４によって達成され、一方二次コイルＬ５は、一端５で接地に、他端６でスパークプラグに接続される。コントロールユニットＭ１はＯｕｔ１上からのパルス経由でサイリスタＱ１をオープンし、そして次に、充電コンデンサＣ１内の充電電圧を空にすることができ、およびしたがって、一次コイルＬ４経由で誘導された磁界に起因して二次コイルＬ５内に高圧パルスを作り出すことができる。
【００１６】
第４のコイルが、一端７で接地におよび他端８で、結線Ｉｎ１経由でコントロールユニットＭ１に接続されるトリッグコイルＬ２であり、このトリッグコイルＬ２から、フライホイールの位置および回転速度に関する情報が伝送されることができる。この情報は、しかしながら鉄心Ｔ１でのその位置に起因して、点火装置の動作中に、特にスパークが生成される時に生じるかもしれないいかなる撹乱をも被り、および、前記トリッグコイルＬ２からの情報は、それゆえにいつでも信頼性が高くない。
【００１７】
本発明に従って、第５のコイル、別のコイルＬ３がコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５の付近に設けられるが、しかし鉄心Ｔ１上には取り付けられない。前記別のコイルＬ３は、結線Ｉｎ２経由で、一端１０でコントロールユニットＭ１におよび他端９で接地に接続される。別のコイルＬ３は、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ４およびＬ５を備える回路からの撹乱を回避するために別の磁気回路として配置される。
【００１８】
図２ａは本発明の好ましい実施態様を示す。ここで、コイルＬ１およびＬ２がコイルＬ４、Ｌ５と同じ鉄心Ｔ１上に取り付けられて見られることができ、およびコンデンサＣ１がそれらの間に配置される。別のコイルＬ３が、他のコイルの間に取り付けられてフライホイールの近くにあるように配置され、フライホイールによって生成される磁束内のいかなる変化もコイルＬ３によってできる限り正確に検出されるために、磁石または複数磁石がこのコイルＬ３の近くを通るように配置される。できるだけ正確な磁束の測定のために、更に、隣接したコイルの端に隣接してまたはその下にその上側を配置することによって達成されるフラッシュオーバーの危険性を最小にするためにコイルＬ３を配置することが可能であるように、別のコイルＬ３が、（図２ｂおよび２ｃに示す）幅ｗおよび高さｈと比べて実質的に大きい長さｌを有することが有利である。
【００１９】
それがさっと通過するにつれてフライホイールの磁石または複数磁石がコイルＬ３によって呈される表面を覆うのに十分大きいように、コイルＬ３の幅ｗおよび長さｌが十分に小さいならば、それもまた有利である。
【００２０】
鉄心Ｔ１は、２つの実質的に平行の延伸された部分を備えたＵ型であることができ、前記充電コイルＬ１およびトリッグコイルＬ２が前記部分のうちの１つの上に取り付けられ、ならびに、前記一次および二次コイルＬ４、Ｌ５が残りの部分の上に取り付けられ、そして、別のコイルＬ３が前記延伸された部分の間のスペース内に取り付けられるようにする。この構成のおかげで、別のコイルＬ３がフライホイールに対して間近に配置されることができ、かつ、他のコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５のいずれのこの近さもはばむことなく、磁束のいかなる変動をも正確に検出することができ、それによって、スパークプラグＳＰ１でスパークを生成するための、および点火装置の動作を制御するコントロールユニットＭ１に対する入力としてのトリッグコイルＬ２および別のコイルＬ３での信号の作成のための、コンデンサＣ１の充電と一次および二次コイルＬ４、Ｌ５の機能とに対して、全てのコイルに最適の状態を作り出すことができる。
【００２１】
点火装置の動作中に、充電コンデンサＣ１が充電コイルＬ１によって充電されてそこから整流器Ｄ１を通しての電流がフライホイールの回転によって周期的に生成される。点火電圧がスパークの生成のためにスパークプラグＳＰ１に供給されるべき時、サイリスタＱ１のゲートがコントロールユニットＭ１の出口ＯＵＴ１によって起動されてかつ電流が流れるために充電コンデンサＣ１を接地に接続する。この結果、コンデンサＣ１の電圧が突然低下し、それによって二次コイルＬ５内の電圧パルスに変換される一次コイルＬ４での磁束を作り出し、かつ短い期間の間、スパークの生成が生じるために必要な電圧をスパークプラグＳＰ１に供給する。
【００２２】
充電コンデンサＣ１の電圧の最初の急落の後、弱められた振動が生じ、コンデンサＣ１を中立段階に戻し、そこから次のスパークが必要なとき、再びプロセスが始まるために充電コイルＬ１によって再び充電されることができる。
【００２３】
スパークを生成するコントロールユニットＭ１からの信号のタイミングは、トリッグコイルＬ２内の磁束を測定することによって集められることができるフライホイールの位置および回転速度に関する情報に基づく、従来の点火装置内にある。これは、しかしながら、特にスパークが生成され、かつ磁界が突然変化するとき、鉄心のまわりの磁界の変動によって少なからぬ撹乱を受ける。それゆえに、スパーク生成に対する最適の時間を確認するのを試みる時、特に、動作が低速度（フライホイールの遅い回転）で生じる時、または点火装置からスパークが供給されるエンジンが高圧縮に起因してバウンドする時、トリッグコイルＬ２からのデータの分析は困難になる。これらの場合に、不適切な時間でのスパークの生成に対する危険性があり、それは全体として点火装置およびエンジンの動作の効率をかなり低くするかもしれない。
【００２４】
この課題を解決するために、別のコイルＬ３内の磁束が測定されて、結線Ｉｎ２経由でコントロールユニットＭ１に対する入力として使用される。鉄心からのある距離の別のコイルＬ３の位置のおかげで、スパーク生成での変動の影響は有意に少なく、フライホイールの速度および位置に関する、より信頼性が高く詳細な情報が得られる。この付加情報に基づいて、スパーク生成のタイミングが有意に改善されることができ、とりわけ、フライホイールの速度および回転方向に関する知識が得られることができる。スパークが不適切な状態にもかかわらず与えられる状況は、したがって、回避されることができる。
【００２５】
図３ａには、別のコイルＬ３からの第１の信号Ｓ１が、点火装置でのスパーク生成に適している方向に１０００回転数／分のフライホイールの回転中にこれらのコイルＬ２、Ｌ３での磁束に対応する、トリッグコイルＬ２からの第２の信号Ｓ２とともに示される。第３の信号Ｓ３は、二極ブリッジの前北端磁石でのフライホイールの通過を示唆するピーク３１を示す。
【００２６】
フライホイールがコイルを通過するにつれて、第１の信号の第１のピーク１１および第２の信号の第１のピーク２１が作り出され、一定量の時間の後で第１の信号の第２のピーク１２および第２の信号の第２のピーク２２が続く。各信号の第１および第２のピーク１１、１２、２１、２２の振幅を比較することによってフライホイールの方向が決定されることができ、ならびに、第１および第２のピーク１１、１２、２１、２２間を通過する時間を測定することによって、フライホイールの速度もまた測定されることができる。
【００２７】
図３ｂには、第１の信号Ｓ１’および第２の信号Ｓ２’が示され、前南端磁石でフライホイールが通過するにつれて、ピーク３１’を示す第３の信号Ｓ３’を伴う。図３ｂの第２の信号Ｓ２’と図３ａの第２の信号Ｓ２を比較することによって示されるように、フライホイールが、（図３ａによって示される）適切な方向および（図３ｂによって示される）不適切な方向に回転する時のトリッグコイルＬ２からの信号に対する変化は、図３ａの第１および第２のピーク２１、２２の振幅が図３ｂの第１および第２のピーク２１’、２２’と同様であるので、検出するのが困難である。第３の信号Ｓ３によって示される磁石の通過に関するそれらの配置もまた、非常に類似している。
【００２８】
別のコイルＬ３からの第１の信号Ｓ１、Ｓ１’に対して、しかしながら、第１のピーク１１の振幅は図３ａの第２のピーク１２のそれと比べて有意に大きい。その逆が、図３ｂの第１および第２のピーク１１’、１２’にあてはまり、第２のピーク１２’は振幅が第１のピーク１１’と比べて有意に大きい。これは、北端と比較してフライホイールの前南端磁石にさらされると逆転される、別のコイルＬ３の分極に依存する。充電コイルＬ１、トリッグコイルＬ２、一次および二次コイルＬ４、Ｌ５によって作り出される磁気回路から実質的に独立に別のコイルＬ３によって作り出される別の磁気回路のおかげで、点火装置の他の部分での磁気揺動が別のコイルＬ３上にはるかに小さな影響を有するので、第１の信号Ｓ１もまた、第２の信号Ｓ２と比べて信頼性が高い。
【００２９】
本発明に従う分析は、別のコイルＬ３からの第１の信号Ｓ１だけを使用して実行されることができる。改善されたより詳細な結果のために、本願明細書に記載されるように、両方の信号Ｓ１およびＳ２のピークの振幅および配置のような情報が使用されることができる。
【００３０】
特に低いエネルギーで、磁束の検出が非常に正確に検出されることができるので、ホール効果センサが別のコイル（Ｌ３）として使用されることができて有利であるかもしれない。この構成部品は、しかしながら、非常にコスト効率的に製造されてかつ本発明によって使用されることができる従来のコイルと比べてより高価である。
【００３１】
別のコイルＬ３がコントロールユニットＭ１に供給することができる磁束に関する情報は、代替実施態様において、フライホイールの各磁石の位置を検出するための光センサを備えるセンサーシステムによってもまた与えられることができる。それによって、かつコントロールユニットＭ１で一連の計算を実行することによって、上記した好ましい実施態様によって提示される精度に近い精度で、スパークのタイミングが決定されることができる。
【００３２】
代替実施態様においてトリッグコイルＬ２はそれ自体のものによってまたは別のコイルＬ３と共に、タイミング基準として使用されることができる。前述のように、この種の実施態様は信号内のノイズに関してその欠点を有するが、しかしながら、これは、Ｌ２上で多くのタイミングパルスを同時に測定してその後互いにそれらの時間を比較し、それによって結論を引き出すことによって解決されることができる。したがって、トリッグコイルＬ２が別のコイルＬ３の機能を更に確実にするために使用されることができ、前記トリッグコイルＬ２によって検出される磁束が、コントロールユニットＭ１に付加情報を与えることができる。これは、点火装置内のスパークの作成が効率的な方法で制御されることができる安定したシステムを作り出す。
【００３３】
本発明は、上記した好ましい実施態様によって限定されるとみなされるべきでないが、当業者によってたやすく理解されるように、添付の請求の範囲内で変更されることができる。たとえば、１、２個の磁石を備えたフライホイールが本発明によって使用されることができ、および、たとえば、別のコイルがチョークまたはホール効果センサであることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１、２  Ｌ１の端
３、４  Ｌ４の端
５、６  Ｌ５の端
７、８  Ｌ２の端
９、１０  Ｌ３の端
１１、１１’  第１の信号の第１のピーク
２１、２１’  第２の信号の第１のピーク
１２、１２’  第１の信号の第２のピーク
２２、２２’  第２の信号の第２のピーク
３１、３１’  第３の信号のピーク
Ｃ１  充電コンデンサ
Ｄ１  整流器
Ｉｎ１  結線
Ｉｎ２  結線
Ｌ１  充電コイル
Ｌ２  トリッグコイル
Ｌ３  別のコイル
Ｌ４  一次コイル
Ｌ５  二次コイル
Ｍ１  コントロールユニット
ＯＵＴ１  出口
Ｑ１  サイリスタ
Ｓ１、Ｓ１’  第１の信号
Ｓ２、Ｓ２’  第２の信号
Ｓ３、Ｓ３’  第３の信号
ＳＰ１  スパークプラグ
Ｔ１  鉄心
【図１】
2013510253.tif 000003
【図２ａ】
2013510253.tif 000004
【図２ｂ】
2013510253.tif 000005
【図２ｃ】
2013510253.tif 000006
【図３ａ】
2013510253.tif 000007
【図３ｂ】
2013510253.tif 000008
【国際調査報告】
2013510253.tif 000009
2013510253.tif 000010
2013510253.tif 000011
2013510253.tif 000012