(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロナイグニッションシステムであって、
複数のコロナ事象中、エネルギーを受け、コロナ放電を提供するコロナイグナイタであって、各コロナ事象は、開始時刻から停止時刻までおよぶ連続する第１の継続時間であり、
前記コロナイグニッションシステムは、
前記コロナ事象中に前記コロナイグナイタへ前記エネルギーを提供するドライバ回路を含み、前記エネルギーは所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルのうちの少なくとも１つを含み、
前記ドライバ回路は、前記コロナ事象の少なくとも１つの前記コロナ放電に関連する情報を取得し、前記情報は、前記コロナ事象の前記開始時刻に対するアーク形成の任意の発生タイミングと、２つの連続する前記アーク形成の発生の間の第３の継続時間と、前記コロナ事象中の期間にわたる前記アーク形成の発生回数と、前記コロナ事象の前記停止時刻に対する前記アーク形成の発生タイミングと、前記コロナ事象中の前記アーク形成の発生回数の合計と、前記コロナ事象の前記停止時刻において前記コロナイグナイタに供給される前記電圧レベルと、の少なくとも１つを含み、
前記コロナイグニッションシステムは、
前記ドライバ回路から前記コロナ放電に関連する前記情報を受ける制御ユニットをさらに備え、前記制御ユニットは、前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて前記所定の電圧レベルおよび前記所定の電流レベルの少なくとも１つを調整し、
前記ドライバ回路は、少なくとも１つの後続のコロナ事象中に前記コロナイグナイタへ前記調整された所定の電圧レベルおよび前記調整された所定の電流レベルの少なくとも１つを印加し、前記情報が取得された少なくとも１つの前記コロナ事象の前記停止時刻の前には印加しない、コロナイグニッションシステム。
【請求項２】
前記ドライバ回路は、前記コロナイグナイタからのアーク形成の任意の発生を検出し、前記アーク形成の任意の発生の直後の第２の継続時間、前記コロナイグナイタへエネルギーを提供しない、請求項１に記載のコロナイグニッションシステム。
【請求項３】
前記コロナ事象の少なくとも１つの間に前記所定の電圧レベルおよび前記所定の電流レベルで、前記コロナイグナイタにエネルギーを供給し、
前記制御ユニットから前記調整された所定の電圧レベルおよび前記調整された所定の電流レベルの少なくとも１つを含む電力制御信号を受け、
少なくとも１つの後続のコロナ事象中に前記コロナイグナイタへ前記調整された所定の電圧レベルおよび前記調整された所定の電流レベルの少なくとも１つを印加する、電源を含む、請求項１に記載のコロナイグニッションシステム。
【請求項４】
コロナイグニッションシステムであって、
複数のコロナ事象中に、エネルギーを受信し、電界を放射するコロナイグナイタを備え、各コロナ事象は開始時刻から停止時刻に連続的に及ぶ第１の継続時間であり、
前記コロナイグニッションシステムは、
前記コロナ事象中に前記コロナイグナイタに前記エネルギーを供給するドライバ回路をさらに備え、
前記ドライバ回路は、前記コロナイグナイタからのアーク形成の任意の発生を検出し、前記アーク形成の任意の発生の直後に第２の継続時間に前記コロナイグナイタにエネルギーを提供せず、
前記ドライバ回路は、前記コロナ事象の少なくとも１つの間、アーク形成の任意の発生についての情報を取得し、前記情報は前記コロナ事象の前記開始時刻に対する前記アーク形成の任意の発生タイミングと、２つの連続する前記アーク形成の発生の間の第３の継続時間と、前記コロナ事象中の期間にわたる前記アーク形成の発生回数と、前記コロナ事象の前記停止時刻に対する前記アーク形成の発生タイミングと、前記コロナ事象中の前記アーク形成の発生回数の合計と、前記コロナ事象の前記停止時刻において前記コロナイグナイタに供給される前記電圧レベルと、の少なくとも１つを含み、
前記コロナイグニッションシステムは、
前記ドライバ回路から前記１つのコロナ事象中の前記アーク形成の任意の発生に関連する前記情報を受ける制御ユニットをさらに備え、前記制御ユニットは、前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて、前記コロナイグナイタにエネルギーを提供しない前記第２の継続時間を調整し、
前記ドライバ回路は、前記調整された前記第２の継続時間を、少なくとも１つの後続のコロナ事象において前記コロナイグナイタにエネルギーを提供しない時間に適用し、前記情報が取得された前記少なくとも１つのコロナ事象の前記停止時刻前には適用しない、コロナイグニッションシステム。
【請求項５】
コロナイグニッションシステムであって、
複数のコロナ事象中に、エネルギーを受信し、電界を放射するコロナイグナイタを備え、各コロナ事象は開始時刻から停止時刻に連続的に及ぶ第１の継続時間であり、
前記コロナイグニッションシステムは、
前記コロナ事象中に前記コロナイグナイタに前記エネルギーを供給するドライバ回路をさらに備え、
前記ドライバ回路は、前記コロナ事象の少なくとも１つの間、アーク形成の任意の発生に関連する情報を取得し、前記情報は前記コロナ事象の前記開始時刻に対する前記アーク形成の任意の発生タイミングと、２つの連続する前記アーク形成の発生の間の第３の継続時間と、前記コロナ事象中の期間にわたる前記アーク形成の発生回数と、前記コロナ事象の前記停止時刻に対する前記アーク形成の発生タイミングと、前記コロナ事象中の前記アーク形成の発生回数の合計と、前記コロナ事象の前記停止時刻において前記コロナイグナイタに供給される前記電圧レベルと、の少なくとも１つを含み、
前記コロナイグニッションシステムは、
前記ドライバ回路から前記１つのコロナ事象中の前記アーク形成の任意の発生に関連する前記情報を受け、前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて、前記第１の継続時間を調整し少なくとも１つの後続のコロナ事象において前記調整された前記第１の継続時間を適用し、前記情報が取得された前記少なくとも１つのコロナ事象の前記停止時刻前には適用しない、制御ユニットをさらに備える、コロナイグニッションシステム。
【請求項６】
前記ドライバ回路は、前記コロナイグナイタからのアーク形成の任意の発生を検出し、前記アーク形成の各発生の直後の第２の継続時間、前記コロナイグナイタへのエネルギーを提供しない、請求項５に記載のコロナイグニッションシステム。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記開始時刻に前記コロナ事象を開始し、前記停止時刻に前記コロナ事象を停止し、前記コロナ放電に関連する情報に基づいて、前記少なくとも１つの後続のコロナ事象の前記停止時刻間を調整する、請求項５に記載のコロナイグニッションシステム。
【請求項８】
コロナイグニッションシステムの制御方法であって、
複数のコロナ事象中にコロナイグナイタにエネルギーを提供するステップを備え、前記エネルギーは、所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルの少なくとも１つを有し、各コロナ事象は開始時刻から停止時刻間におよぶ第１の継続時間であり、
前記方法は、
前記コロナ事象の少なくとも１つの前記コロナ放電に関連する情報を取得するステップをさらに備え、前記情報は、前記コロナ事象の前記開始時刻に対するアーク形成の任意の発生タイミングと、２つの連続する前記アーク形成の発生の間の第３の継続時間と、前記コロナ事象中の期間にわたる前記アーク形成の発生回数と、前記コロナ事象の前記停止時刻に対する前記アーク形成の発生タイミングと、前記コロナ事象中の前記アーク形成の発生回数の合計と、前記コロナ事象の前記停止時刻において前記コロナイグナイタに供給される前記電圧レベルと、の少なくとも１つを含み、
前記方法は、
前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて前記所定の電圧レベルおよび前記所定の電流レベルの少なくとも１つを調整するステップと、
少なくとも１つの後続のコロナ事象中に前記コロナイグナイタへ前記調整された所定の電圧レベルおよび前記調整された所定の電流レベルの少なくとも１つを印加し、前記情報が取得された少なくとも１つの前記コロナ事象の前記停止時刻間の前には印加しない、ステップとをさらに備える、コロナイグニッションシステムの制御方法。
【請求項９】
前記コロナ事象中に前記コロナイグナイタからのアーク形成の任意の発生を検出するステップを含み、前記アーク形成の各発生直後の第２の継続時間に前記コロナイグナイタへエネルギーを提供しない、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アーク形成の前記発生を検出するステップは、前記コロナイグナイタの共振周波数の振動周期の変化を識別することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定の電圧レベルおよび前記所定の電流レベルのうちの少なくとも１つを記憶するステップを含み、前記調整ステップは、前記記憶されたレベルの少なくとも１つを調整するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のコロナ事象から得られた前記情報に基づいて、前記所定の電圧レベルおよび前記所定の電流レベルの少なくとも１つを調整するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記コロナ放電についての前記情報に基づいて係数によって前記１つのコロナ事象後に前記所定の電圧レベルおよび前記所定の電流レベルの少なくとも１つを減少させるステップ含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記調整ステップの結果として体積および前記少なくとも１つの後続のコロナ事象中の前記コロナ放電の前記第１の継続時間の少なくとも１つを増加させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
方法であって、各コロナ事象は、
ドライバ回路を起動するために前記ドライバ回路に制御ユニットからのコマンド信号を伝えるステップと、
イネーブル信号に応じて電源に前記制御ユニットから電力制御信号を伝えるステップと、
前記電力制御信号に応じて前記ドライバ回路に前記電源からエネルギーを伝えるステップとを含み、
前記コマンド信号に応答して前記コロナイグナイタがコロナ放電を提供するように、前記ドライバ回路からのエネルギーを前記コロナイグナイタに提供することを含む前記コロナイグナイタへ前記エネルギーを伝えるステップと、
前記ドライバ回路を使用してアーク形成の任意の発生を検出するステップと、
前記ドライバ回路によって行われる前記コロナ放電に関連する前記情報を取得するステップと、
前記コロナ事象中に前記制御ユニットに前記ドライバ回路からフィードバック信号を伝えるステップとを備え、前記フィードバック信号は、アーク形成の任意の発生を示し、
前記各コロナ事象は、
前記フィードバック信号に応答して、前記第２の継続時間に前記コロナイグナイタにエネルギーを提供しないように前記ドライバ回路に指示するコマンド信号を前記制御ユニットから前記ドライバ回路へ伝えるステップと、
前記少なくとも１つのコロナ事象の前記コロナ放電に関連する前記情報とともにフィードバック信号を前記ドライバ回路から前記制御ユニットへ伝えるステップと、
少なくとも１つの後続のコロナ事象中に前記コロナイグナイタにエネルギーを供給するステップとをさらに含み、前記少なくとも１つの後続のコロナ事象中に提供される前記エネルギーは、前記調整された電圧レベルおよび前記調整された電流レベルの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記コロナ放電に対する前記情報を取得するステップと、前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて、前記電圧レベルと、前記電流レベルと、エネルギーが前記コロナイグナイタに提供されない前記第２の継続時間と、少なくとも１つの前記コロナ事象中の前記コロナ事象の前記第３の継続時間、のうちの少なくとも１つを調整するステップと、を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
１つのコロナ事象中の前記電圧レベルを調整するステップと、前記１つのコロナ事象の前記停止時刻に前記調整された電圧レベルを取得するステップと、前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて、後続のコロナ事象に印加する前記所定の電圧レベルを調整するステップとを含み、前記情報は、前記１つのコロナ事象の前記停止時刻の前記電圧レベルを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
コロナイグニッションシステムの制御方法であって、
複数のコロナ事象中にコロナイグナイタにエネルギーを提供するステップを備え、各コロナ事象は、開始時刻から停止時刻におよぶ連続する第１の継続時間であり、
前記方法は、
前記コロナ事象中に前記コロナイグナイタからアーク形成の任意の発生を検出するステップと、
前記アーク形成の任意の発生の直後の第２の継続時間に前記コロナイグナイタへのエネルギーを提供しないステップと、
前記コロナ事象の少なくとも１つの前記コロナ放電に関連する情報を取得するステップとをさらに備え、前記情報は、前記コロナ事象の前記開始時刻に対するアーク形成の任意の発生タイミングと、２つの連続する前記アーク形成の発生の間の第３の継続時間と、前記コロナ事象中の期間にわたる前記アーク形成の発生回数と、前記コロナ事象の前記停止時刻に対する前記アーク形成の発生タイミングと、前記コロナ事象中の前記アーク形成の発生回数の合計と、前記コロナ事象の前記停止時刻において前記コロナイグナイタに供給される前記電圧レベルと、の少なくとも１つを含み、
前記方法は、
前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて、エネルギーが前記コロナイグナイタに提供されない前記第２の継続時間を調整するステップと、
少なくとも１つの後続のコロナ事象中に前記コロナイグナイタにエネルギーが提供されない前記調整された前記第２の継続時間を適用し、前記情報が取得された前記少なくとも１つのコロナ事象の前記停止時刻前には適用しないステップをさらに備える、コロナイグニッションシステムの制御方法。
【請求項１９】
前記コロナイグナイタは、前記アーク形成の最初の発生前にコロナ放電を放射し、
前記コロナイグナイタにエネルギーを提供しないステップは、前記アーク形成を散逸させるステップを含み、前記コロナイグナイタにエネルギーを提供しない前記第２の継続時間の直後に前記コロナ放電を再開するためにエネルギーを前記コロナイグナイタに提供するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記コロナイグナイタにエネルギーが供給されない前記第２の継続時間を記憶するステップを含み、前記調整ステップは、前記記憶された前記第２の継続時間を調整するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数のコロナ事象から得られた前記情報に基づいて、前記第２の継続時間を調整するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記コロナ放電についての情報に基づいて係数によってコロナイグナイタにエネルギーが供給されない前記第２の継続時間を増加させるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記調整ステップの結果として、体積および前記少なくとも１つの後続のコロナ事象中の前記コロナ放電の前記第２の継続時間の少なくとも１つを増加させるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記アーク形成の発生を検出する前記ステップは、前記コロナイグナイタの共振周波数の振動周期の変化を識別するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
方法であって、各コロナ事象は、
ドライバ回路を起動するためにコマンド信号を制御ユニットから前記ドライバ回路に伝えるステップと、
イネーブル信号に応じて電力制御信号を前記制御ユニットから電源に伝えるステップと、
前記電力制御信号に応じてエネルギーを前記電源から前記ドライバ回路に伝えるステップとを含み、
前記コロナイグナイタに前記エネルギーを伝えるステップは、前記コロナイグナイタがコロナ放電を提供するように、前記コマンド信号に応答して前記ドライバ回路からのエネルギーを前記コロナイグナイタに提供するステップを含み、
前記ドライバ回路を使用してアーク形成の任意の発生を検出するステップと、前記ドライバ回路によって行われる前記アーク形成についての前記情報を取得するステップと、
前記コロナ事象中に前記制御ユニットに前記ドライバ回路からのフィードバック信号を伝えるステップとを備え、前記フィードバック信号は、アーク形成の任意の発生を示し、
前記各コロナ事象は、
前記フィードバック信号に応答して、前記第２の継続時間に前記コロナイグナイタにエネルギーを提供しないように前記ドライバ回路に指示するコマンド信号を前記制御ユニットから前記ドライバ回路へ伝えるステップと、
前記コロナ放電についての前記情報とともに前記制御ユニットへ前記ドライバ回路からのフィードバック信号を伝えるステップと、
少なくとも１つの後続のコロナ事象中に前記コロナイグナイタに前記エネルギーを提供するステップと、前記少なくとも１つの後続のコロナ事象中に前記コロナイグナイタにエネルギーを提供しない前記調整された前記第２の継続時間を適用するステップとを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記コロナ放電に関連する前記情報を取得するステップと、前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて、前記電圧レベルと、前記電流レベルと、エネルギーが前記コロナイグナイタに提供されない前記第２の継続時間と、少なくとも１つの前記コロナ事象中の１つの前記コロナ事象の前記第３の継続時間、のうちの少なくとも１つを調整するステップと、を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
コロナイグニッションシステムの制御方法であって、
複数のコロナ事象中にコロナイグナイタにエネルギーを提供するステップを備え、各コロナ事象は、所定の開始時刻から停止時刻間におよぶ連続する第１の継続時間であり、
前記方法は、
前記コロナ事象の少なくとも１つの前記コロナ放電に関連する情報を取得するステップとをさらに備え、前記情報は、前記コロナ事象の前記開始時刻に対する前記アーク形成の発生タイミングと、２つの連続する前記アーク形成の発生の間の第３の継続時間と、前記コロナ事象中の期間にわたる前記アーク形成の発生回数と、前記コロナ事象の前記停止時刻に対する前記アーク形成の発生タイミングと、前記コロナ事象中の前記アーク形成の発生回数の合計と、前記コロナ事象の前記停止時刻において前記コロナイグナイタに供給される前記電圧レベルおよび前記電圧レベルの少なくとも１つと、の少なくとも１つを含み、
前記方法は、
前記コロナ放電に関連する前記情報に基づいて、前記第１の継続時間を調整するステップと、
少なくとも１つの後続のコロナ事象中に、前記調整された前記第１の継続時間を適用し、前記情報が取得された前記少なくとも１つのコロナ事象の前記停止時刻前には適用しない、ステップをさらに備える、コロナイグニッションシステムの制御方法。
【請求項２８】
前記コロナ事象中に前記コロナイグナイタからのアーク形成の任意の発生を検出するステップと、前記アーク形成の任意の発生の直後の第２の継続時間に前記コロナイグナイタへエネルギーを提供しないステップとを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記アーク形成の発生を検出する前記ステップは、前記コロナイグナイタの共振周波数の振動周期の変化を識別するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
複数の前記コロナ事象から得られた前記情報に基づいて、前記第１の継続時間を調整することを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
各コロナ事象は、
ドライバ回路をアクティベートするためにコマンド信号を制御ユニットから前記ドライバ回路に伝えるステップと、
イネーブル信号に応じて電力制御信号を前記制御ユニットから電源に伝えるステップと、
前記電力制御信号に応じてエネルギーを前記電源から前記ドライバ回路に伝えるステップとを含み、
前記コロナイグナイタに前記エネルギーを伝えるステップは、前記コロナイグナイタがコロナ放電を提供するように、前記コマンド信号に応答して前記ドライバ回路からのエネルギーを前記コロナイグナイタに提供するステップを含み、
各コロナ事象は、
前記ドライバ回路を使用してアーク形成の任意の発生を検出するステップと、
前記ドライバ回路によって行われる前記コロナ放電に関連する前記情報を取得するステップと、
前記コロナ事象中にフィードバック信号を前記ドライバ回路から前記制御ユニットに伝えるステップとをさらに備え、前記フィードバック信号は、アーク形成の任意の発生を示し、
前記各コロナ事象は、
前記フィードバック信号に応答して、前記第２の継続時間に前記コロナイグナイタにエネルギーを提供しないように前記ドライバ回路に指示するコマンド信号を前記制御ユニットから前記ドライバ回路へ伝えるステップと、
前記コロナ放電に関連する前記情報とともにフィードバック信号を前記ドライバ回路から前記制御ユニットへ伝えるステップとを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記コロナ放電に関連する前記情報を取得するステップと、前記コロナ放電についての前記情報に基づいて、前記電圧レベルと、前記電流レベルと、エネルギーが前記コロナイグナイタに提供されない前記第２の継続時間と、少なくとも１つの前記コロナ事象中の１つの前記コロナ事象の前記第３の継続時間、のうちの少なくとも１つを調整するステップと、を含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この米国実用特許出願は２０１２年１２月２１日に出願された米国の仮特許出願第６１／７４０，７８１号および２０１２年１２月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／７４０，７９６号の利益を主張し、その全体を参照することによりその全内容を本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は一般的に、コロナイグニッションシステム、およびコロナイグニッションシステムによって提供されるコロナ放電とアーク形成とを制御する方法に関する。
【０００３】
２．関連技術
コロナ放電イグニッションシステムは、迅速に連続して高電位電極および低電位電極を逆転させる、交流の電圧と電流とを提供する。これらのシステムは、高い高周波電位に帯電された電極を有し、燃焼室内に強い高周波電場を生成するコロナイグナイタを含む。電界は、燃焼室内の燃料と空気の混合物の一部にイオン化を引き起こして絶縁破壊を開始し、混合気の燃焼を促進する。コロナ放電イグニッションシステムの典型的な動作の間、混合気が誘電特性を維持して非熱プラズマとも呼ばれるコロナ放電が発生するように、電界は理想的に制御される。混合気のイオン化された一部は、その後に自律的になり混合気の残りの部分を燃焼する、火炎面を形成する。コロナ放電は低電流を有しており、大きなエネルギー量を必要とすることなく、またイグニッションシステムの物理的な部品に著しい損耗を引き起こすことなく、堅牢な点火を提供することができる。
【０００４】
コロナイグニッションシステムでは、良好なイグニッション特性は多数のフィラメントまたはストリーマで大量に広がるコロナ放電による。多すぎるエネルギーがコロナイグナイタに印加される場合、コロナ放電は高い電圧源から十分に遠くまで届き得て、接地されたエンジン部品に到達し得る。このとき、アークと呼ばれる導電性経路は、接地された部品へと形成される。アーク形成は、比較的高い電流を含み、したがって、非常に限られた体積にイグニッションエネルギーを集中させ、イグニッション効率を低下させる。このような状況を回避することが典型的には望ましい。逆に、コロナ放電の量を求める直接的な方法がないので、コロナイグナイタが十分に大きいコロナを生成するために十分なエネルギーを提供されることを確実にすることは困難である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本発明の一態様は、事象間基準でコロナ放電の体積および継続時間を制御するためのコロナイグニッションシステムを提供する。システムは、複数のコロナ事象中に、エネルギーを受け、コロナ放電を提供するコロナイグナイタを含む。各コロナ事象は、開始時刻から停止時刻まで連続的におよぶ継続時間を備える。
【０００６】
ドライバ回路は、コロナ事象中にコロナイグナイタにエネルギーを提供し、エネルギーは所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルのうちの少なくとも１つを含む。ドライバ回路はまた、少なくとも１つのコロナ事象のコロナ放電に関する情報を取得する。この情報は、コロナ事象の開始時刻に対するアーク形成の発生のタイミングと、２つの連続するアーク形成の発生の間の継続時間と、コロナ事象中の期間にわたるアーク形成の発生回数とコロナ事象の停止時刻に対するアーク形成の発生タイミングと、コロナ事象中のアーク形成の発生回数の合計と、コロナ事象の停止時刻においてコロナイグナイタに供給される電圧レベルおよび電流レベルの少なくとも１つと、の少なくとも１つを含む。
【０００７】
制御ユニットは、ドライバ回路からのコロナ放電についての情報を受け、コロナ放電に関連した情報に基づいて、記憶された所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルの少なくとも１つを調整する。ドライバ回路は、その後、少なくとも１つの後続のコロナ事象中、コロナイグナイタへ調整された所定の電圧レベルおよび調整された所定の電流レベルの少なくとも１つを適用する。調整されたレベルは、情報が得られた少なくとも１つのコロナ事象の停止時刻の前に提供されない。
【０００８】
本発明の別の態様は、ドライバ回路がアーク形成の任意の発生を検出し、アーク形成の任意の発生の直後の継続時間にコロナイグナイタへのエネルギーを提供しない、コロナイグニッションシステムを提供する。エネルギーがコロナイグナイタに供給されない継続時間は、所定であり、制御ユニットは、コロナ放電に関する情報に基づいて、この所定の継続時間を調整する。ドライバ回路は、少なくとも１つの後続のコロナ事象に調整された所定の継続時間を適用する。調整された継続時間は、情報が取得された少なくとも１つのコロナ事象の停止時刻の前に適用されない。
【０００９】
本発明のさらに別の態様は、コロナ事象の継続時間が所定であり、制御ユニットがコロナ放電についての情報に基づいて、コロナ事象の所定の継続時間を調整するコロナイグニッションシステムを提供する。コロナ事象の調整された継続時間は、情報が取得された少なくとも１つのコロナ事象の終了時刻の前に適用されない。
【００１０】
本発明の別の態様は、事象間基準でコロナイグニッションシステムを制御する方法を提供する。この方法は、複数のコロナ事象の中コロナイグナイタにエネルギーを提供することを含み、エネルギーは所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルの少なくとも１つを含み、各コロナ事象は開始時刻から停止時刻におよぶ連続する継続時間を含む。この方法はまた、少なくとも１つのコロナ事象のコロナ放電に関する情報を得ることと、コロナ放電に関する情報に基づいて、所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルの少なくとも１つを調整することとを含む。この方法は、次に、少なくとも１つの後続のコロナ事象中にコロナイグナイタに調整された所定の電圧レベルおよび調整された所定の電流レベルの少なくとも１つを適用し、情報が取得された少なくとも１つのコロナ事象の停止時刻の前には適用しないことを含む。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、事象間基準でコロナイグニッションシステムを制御する方法を提供し、アーク形成の任意の発生を検出し、アーク形成の任意の発生の直後の継続時間にコロナイグナイタにエネルギーを提供しないステップを含む。アーク形成の各発生後にコロナイグナイタにエネルギーが提供されない継続時間は、所定である。この方法はさらに、コロナ放電に関する情報に基づいて、コロナイグナイタにエネルギーが提供されない所定の継続時間を調整することと、少なくとも１つの後続のコロナ事象における持続時間に調整された所定の時間を適用し、情報が取得された少なくとも１つのコロナ事象の停止時刻前には適用しないことと、を含む。
【００１２】
本発明の別の態様は、開始時刻から停止時刻におよぶコロナ事象の継続時間が所定である、事象間基準でコロナイグニッションシステムを制御する方法を提供する。この方法は、コロナ放電についての情報に基づいて、コロナ事象の継続時間を調整することと、少なくとも１つの後続のコロナ事象に調整された継続時間を適用し、情報が取得された少なくとも１つのコロナ事象の停止時刻前には適用しないこととを含む。
【００１３】
図面の簡単な説明
本発明の他の利点は、添付図面と関連して考慮されるときに同じことが以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるようになり、容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による、コロナ放電およびアーク形成を制御するためのコロナイグニッションシステムのハードウェアを示すブロック図である。
【図２】コロナ事象を開始および停止するイネーブル信号に対する単一のコロナ事象中の少なくとも１つのアーク形成の発生の有無を示す９つの例示的なフィードバック信号を示すグラフである。
【図３】コロナ事象中に１つのみのアーク形成の発生が検出された場合のフィードバック信号とイネーブル信号とコマンド信号とを示すグラフである。
【図４】コロナ事象中に複数のアーク形成の発生が検出された場合のフィードバック信号とイネーブル信号とコマンド信号とを示すグラフである。
【図５】コロナ事象の終わりに１つのみのアーク形成の発生が検出された理想的な場合のフィードバック信号とイネーブル信号とコマンド信号とを示すグラフである。
【図６】コロナ事象中にアーク形成が検出されなかった場合のフィードバック信号とイネーブル信号とコマンド信号とを示すグラフである。
【図７】アーク形成の最初の発生のタイミングに対する、電圧レベルを印加するための減少率を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態による、事象間電圧制御方法および事象内制御方法の簡略化した例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の別の実施形態による、事象間および事象内の遮断制御方法の両方を含む方法の別の簡略化した例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施可能な実施形態の説明
本発明の一態様は、内燃機関のためのコロナイグニッションシステムを提供する。システムは、コロナ放電２２を提供するコロナイグナイタ２０と、エンジン制御システム２４と、制御ユニット２６と、電源２８と、ドライバ回路３０とを含む。１つの例示的なシステムは、図１に大まかに示される。すべての動作条件下でコロナ放電２２の可能な最大体積を提供する目的で、後続のコロナ事象のエネルギーレベルを調整するために、または、後続のコロナ事象の継続時間を調整するために、システムは１つまたは複数のコロナ事象のコロナ放電２２に関する情報を使用する。システムは、コロナ放電２２のアーク形成へのブレークダウンが避けられないものを含め、すべての動作条件に対して安定にされることができる。
【００１６】
例示的なシステムでは、エンジン制御システム２４は、内燃機関の燃焼室３２内の燃料と空気の混合気に点火するためにコロナ事象の開始を惹起する。各コロナ事象は、開始時刻から停止時刻におよぶ単一の連続した継続時間であり、この間、コロナイグナイタ２０はエネルギーを受けてコロナ放電２２を提供する。制御ユニット２６は、例示的に、制御ユニット２６またはエンジン制御システム２４に格納されたテーブルまたはマップからコロナ事象の所定の継続時間を読み出す。初期的には、所定の継続時間は燃焼室３２内の動作条件またはエンジンパラメータの関数として設定される。例示的にはコロナ事象の期間は、２０から３，５００マイクロ秒の範囲である。しかし、制御ユニット２６またはエンジン制御システム２４に格納されている所定の期間は、コロナ放電２２を強化するために、前のコロナ事象のコロナ放電についての情報に基づいて調整されることができ、以下にさらに述べられる。
【００１７】
エンジン制御システム２４は、制御ユニット２６を起動するイネーブル信号３４を制御ユニット２６に搬送することにより、開始時刻にコロナ事象を開始する。この例では、エンジン制御システム２４はまた、制御ユニット２６を停止する信号を制御ユニット２６に搬送することにより、停止時刻にコロナ事象を停止させる。これらのステップは各コロナ事象に対して繰り返される。図１の実施形態では、エンジン制御システム２４は、制御ユニット２６から分離しているが、代替的に、エンジン制御システム２４は、単一のハードウェア内で制御ユニット２６と組み合わせることができる。さらに、システムの他の部品は、様々な異なる方法で組み合わせることができる。
【００１８】
イネーブル信号３４に応答して、制御ユニット２６は、ドライバ回路３０にコマンド信号３６を搬送することにより、ドライバ回路３０をオンにする。制御ユニット２６は、電源２８に電力制御信号３８を搬送して、ドライバ回路３０にエネルギーを提供するよう電源２８に指示し、最終的に所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルでコロナイグナイタ２０に到達する。したがって、制御ユニット２６はコロナイグナイタ２０に提供されるエネルギーを制御する。例示的なシステムでは、所定の電圧レベルは、１００〜１５００Ｖの範囲であり、所定の電流レベルは、０．５〜１５Ａの範囲である。理想的には、コロナイグナイタ２０は、高い高周波電圧および電流を受信し、強い高周波電場、すなわちコロナ放電２２を燃焼室３２内で提供する、図１のシステムでは、コロナイグナイタ２０は、コロナ放電２２を放出するためのイグニッション先端部４０を備える。
【００１９】
制御ユニット２６は、例示的には、制御ユニット２６またはエンジン制御システム２４に記憶されたテーブルまたはマップから所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルを読み取る。初期的には所定の電圧レベルと所定の電流レベルは、燃焼室３２内のエンジンパラメータまたは動作条件に基づく。しかし、制御ユニット２６またはエンジン制御システム２４に記憶された所定のレベルは、以前のコロナ事象についての情報に基づいて調整され、そのことについては以下に説明される。
【００２０】
ドライバ回路３０は、電源２８から所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルのエネルギーを受ける。制御ユニット２６からのコマンド信号３６に応答して、ドライバ回路３０は、コロナイグナイタ２０に所定の電圧レベルおよび所定の電流レベルでエネルギーを提供する。コロナイグナイタ２０は、ドライバ回路３０からのエネルギーを受けて、コロナ放電２２を放出する。理想的な状況では、コロナ放電２２は、燃焼室３２内で急激に形成し、最大体積に成長するであろう。最大体積は、接地された部品に到達することなく、コロナ事象終了時まで最大体積のままである最大可能体積である。したがって、コロナ放電２２は、燃焼室３２内の大量の空気と燃料の混合気に点火することによって、高品質のイグニッションを提供する。
【００２１】
しかしながら、コロナ事象中のある時点で、コロナイグナイタ２０は、典型的には多すぎるエネルギーを受け取り、コロナ放電２２が大きくなりすぎて燃焼室３２の壁４２または燃焼室３２内で往復するピストン４４のような接地された部品に到達することになる。このとき、アーク形成と称される導電性経路は、コロナイグナイタ２０と接地された部品との間で形成する。言い換えると、コロナ放電２２は、アーク形成に変わる。より低い電流を有してより大きな体積にわたって広がり、ひいては混合気のより高い品質のイグニッションを提供することができるため、コロナ放電２２はアーク形成よりも好ましい。
【００２２】
一実施形態では、燃焼室３２内のアーク形成の任意の発生は、即座にドライバ回路３０により検出される。しかし、コロナ事象はアーク形成なしに発生することができるため、アーク形成は必ずしも検出されない。任意のアーク形成の開始を検出するために使用される例示的な方法は、米国特許出願番号第１３／４３８，１１６に記載されている。この方法は、コロナ放電２２についての電流、電圧、またはインピーダンスパラメータを測定することに依存しない。むしろ方法は、共振周波数の振動周期の変化を識別することによってアーク形成を検出し、ナノ秒またはマイクロ秒単位で、典型的２μｓには未満で明確な検出を提供する。したがって、それは、アーク形成の発生を示す、非常に迅速なフィードバックを可能にする容易な実現方法である。しかし、他の方法で、アーク形成を検出することができる。
【００２３】
ドライバ回路３０がアーク形成の発生を検出すると、ドライバ回路３０は、制御ユニット２６にアーク形成の発生を示すフィードバック信号４６を伝える。図２は、コロナ事象を開始し停止するイネーブル信号３４に対して、単一のコロナ事象中の１つまたは複数のアーク形成を示す９つの例示的なフィードバック信号４６を示すグラフである。一実施形態では、フィードバック信号４６に応答して、制御ユニット２６は、アーク形成の発生直後の短い継続時間にコロナイグナイタ２０に提供されるエネルギーを停止するようにドライバ回路３０に指示する他のコマンド信号３６をドライバ回路３０へ送信する。この継続時間は、例示的には、所定であり、制御ユニット２６に記憶されている。したがって一度アーク形成が検出されると、ドライバ回路３０は、継続時間の間コロナイグナイタ２０へエネルギーを提供せず、このためアーク形成が散逸される。代替として、エンジン運転状態がそのように指示する場合、アーク形成の発生直後の短い継続時間の間コロナイグナイタ２０にエネルギーを提供しないステップは省略されてもよく、これによりイネーブル信号の終了までアーク形成が継続されてもよい。
【００２４】
制御ユニット２６は、例示的には、制御ユニット２６またはエンジン制御システム２４に記憶されたテーブルまたはマップから、エネルギーがコロナイグナイタ２０に提供されない所定の継続時間を読み取る。初期的に、所定の継続時間は、燃焼室３２内のエンジンパラメータや動作条件に基づく。一実施形態では、この時間は、１０から数１００マイクロ秒の範囲である。しかし、制御ユニット２６またはエンジン制御システム２４に記憶された所定の継続時間は、さらに後述するコロナ放電２２を強化するために、前のコロナ事象のコロナ放電に関する情報に基づいて調整されることができる。
【００２５】
短い継続時間の間コロナイグナイタ２０に提供されるエネルギーを遮断するために使用される例示的な方法は、米国特許出願番号第１３／４３８，１２７に記載されている。最初の検出の際、アーク形成の最初の発生を防ぐために何も行われないが、システムは、将来のアーク形成を防止するためのアクションを実行する。例示的な方法では、アーク形成を維持するために必要な電圧がコロナ放電２２を維持するために必要な電圧よりもはるかに小さく、このためにコロナイグナイタ２０に印加される電圧を減少することはアーク形成を散逸させない可能性が高いため、エネルギーはアーク形成に応じて減少されるのではなく即座に遮断される。
【００２６】
エネルギーがコロナイグナイタ２０に提供されず、アーク形成が散逸する継続時間の後、制御ユニット２６は再び、コロナイグナイタ２０にエネルギーを提供しコロナ放電２２を復元するよう、ドライバ回路３０に指示する。アーク形成が再度発生するまでエネルギーがイグナイタに供給される。アーク形成を検出し、エネルギーを遮断し、コロナイグナイタ２０にエネルギーを再印加するステップは、各コロナ事象にわたって繰り返されることができる。しかし、上述したように、エンジン状態は、任意のアーク形成の発生の後にエネルギーを遮断するステップが省略されることを指示してもよく、そうでなければ事象間制御システムおよび方法は、記載されたように進行する。
【００２７】
アーク形成を検出すると、ドライバ回路３０は、アーク形成についてのコロナ放電２２についての情報を取得する。この情報は、コロナ事象中または後のいずれかで得ることができる。この情報は単に”ｙｅｓ（はい）またはｎｏ（いいえ）”の結果以上であり、それは、コロナ放電２２の体積および時間についての情報を推測するために使用される。コロナ放電２２についての情報は、コロナ事象の開始時刻に対するアーク形成の発生タイミング、アーク形成の２つの連続発生の間の時間、コロナ事象中の期間にわたるアーク形成の発生回数、コロナ事象の停止時刻に対するアーク形成の発生のタイミング、コロナ事象中のアーク形成の発生の総数、コロナ事象の停止時刻にコロナイグナイタ２０に供給される電圧レベルおよび電流レベルの少なくとも１つ、の特性の少なくとも１つを含む。ドライバ回路３０は、好ましくは、各コロナ事象のコロナ放電２２についての情報を取得する。アーク形成の検出後にエネルギー供給を遮断するステップが省略される場合には、コロナ放電についての可能な情報は、コロナ事象の開始時刻に対するアーク形成の発生タイミング、コロナ事象の停止時刻に対するアーク形成の発生のタイミング、コロナ事象の停止時刻にコロナイグナイタ２０に供給される電圧レベルおよび電流レベルの少なくとも１つ、の特性の少なくとも１つに制限される。
【００２８】
ドライバ回路３０は、制御ユニット２６へのフィードバック信号４６においてコロナ放電２２についての情報を搬送する。これは、アーク形成の検出に応答して送信される同一のフィードバック信号４６、または別の信号とすることができる。たとえば、アーク形成の発生を示す１つのフィードバック信号４６は、コロナ事象中に送信されることができ、コロナ放電２２に関する情報を含む別のフィードバック信号４６は、コロナ事象後に送信されることができる。少なくとも１つのフィードバック信号４６は、例示的には、コロナ事象の最後に送信され、コロナ事象の停止時刻に対するアーク形成の発生のタイミングと、コロナ事象中のアーク形成の発生の総数と、コロナ事象の停止時刻にコロナイグナイタ２０に供給される電圧レベルおよび電流レベルと、を含む。
【００２９】
図３は、コロナ事象がアーク形成の１回の発生を含み遮断時間が用いられる場合の、フィードバック信号４６と、制御ユニット２６にエンジン制御システム２４から提供されるイネーブル信号３４と、ドライバ回路３０に制御ユニット２６から提供されるコマンド信号３６とを示すグラフである。図４は、単一のコロナ事象中に複数のアーク形成が検出され遮断時間が用いられる場合の、フィードバック信号４６とイネーブル信号３４とコマンド信号３６とを示すグラフである。
【００３０】
制御ユニット２６は、将来のコロナの事象において、すなわち事象間制御時に形成されるコロナ放電２２の体積および継続時間を増加させるために将来のコロナ事象に適用される、テーブルまたはマップに記憶された所定の値を調整するために、アーク形成についての情報を含む、コロナ放電２２についての情報を使用する。たとえば、制御ユニット２６は、少なくとも１つの後続のコロナ事象でコロナイグナイタ２０に提供される所定の電圧および電流レベルを調整するために、少なくとも１つのコロナ事象のコロナ放電２２に関する情報を使用することができる。制御ユニット２６は、また、エネルギーが少なくとも１つの後続のコロナ事象においてコロナイグナイタ２０に提供されていない所定時間を調整するために、少なくとも１つのコロナ事象からの情報を使用することができる。制御ユニット２６は、また、少なくとも１つの後続のコロナ事象の開始時間と停止時刻との間の継続時間を調整するために、少なくとも１つのコロナ事象からの情報を使用することができる。エネルギーレベルまたはコロナ事象の継続時間は、後続のコロナ事象でコロナ放電２２の最大体積および継続時間を達成するように調整される。
【００３１】
制御ユニット２６は、コロナイグナイタ２０に供給されるエネルギーが増加されるべきか減少されるべきかを決定するために情報を使用し、制御ユニット２６は、ドライバ回路３０に供給されるエネルギーを調整するために取得した情報に基づいて電源２８に指示し、したがって、少なくともコロナ事象のまさに最後まで、アーク形成の可能性を減少させる。言い換えれば、コロナ放電２２の大きさおよび／または継続時間を向上させるために、制御ユニット２６は、コロナ放電２２に関する情報に基づいて、ドライバ回路３０そして最終的にはコロナイグナイタ２０に供給されるエネルギーを調整するために電源２８に指示する電力制御信号３８を電源２８へ搬送し、制御ユニット２６は、また、ドライバ回路３０がコロナイグナイタ２０にエネルギーを提供するか、エネルギーを提供しない継続時間を調整するために、ドライバ回路３０へのコマンド信号３６のタイミングを調整することができる。
【００３２】
制御ユニット２６へのフィードバック信号４６が、たとえば図２および図４のトレース１−３のように、複数のアーク形成がコロナ事象の早くに発生し、コロナ事象を通して繰り返されたことを示している場合は、その後制御ユニット２６は、コロナイグナイタ２０に提供される電圧レベルが高すぎて後続のコロナ事象中に減少されるべきであることを推測する。あるいは、コロナ事象の全継続時間またはエネルギーがコロナイグナイタ２０に提供されない継続時間は増加されることができる。制御ユニット２６へフィードバック信号４６が、たとえば図２のトレース４のように、単一のアーク形成がコロナ事象の開始時に発生したことを示す場合には、制御ユニット２６は、再度、コロナイグナイタ２０に提供する電圧レベルが高すぎて後続のコロナ事象中に減少されるべきであることを推測する。あるいは、エネルギーがコロナイグナイタ２０に提供されない継続時間を増加させることができる。フィードバック信号４６は、たとえば図２または図６のトレース９のように、アーク形成が発生していないことを示す場合、制御ユニット２６は、コロナイグナイタ２０に提供される電圧レベルが低すぎ、後続のコロナ事象中にコロナ放電２２の体積を増加させるために増加されるべきであることを推測する。
【００３３】
アーク形成の最初の発生が、たとえば図２と図５のトレース５−８のように、コロナ事象のまさに最後にある場合、制御ユニット２６は、コロナイグナイタ２０に提供する電圧レベルが正しい範囲内にあることを推測する。好ましい一実施形態では、コロナイグナイタ２０に提供されるエネルギーは、コロナイグナイタ２０がコロナ事象の開始時刻の後直ちにかつコロナ事象の継続時間の大部分を連続してコロナ放電２２を発生させ、コロナイグナイタ２０にコロナ事象の停止時刻前にコロナ放電２２に続く１つのみのアーク形成の発生を提供させる電圧レベルおよび電流レベルである。この場合には、アーク形成に応答して、コロナイグナイタ２０に提供されるエネルギーを遮断するようドライバ回路３０に指示するコマンド信号３６は、コロナ事象を終了させるイネーブル信号３４により遮断されてもよい。つまり、アーク形成は、コロナ事象の所定の停止時刻の直前に発生する。図２と図５のトレース８は、この理想的な状況の間のフィードバック信号４６を示す。この場合、制御ユニット２６は、コロナ放電２２が最大可能体積であるか、または最大可能体積に非常に近く、したがって、コロナイグナイタ２０に提供されるエネルギーへの調整が必要とされないことを推測する。
【００３４】
例示的には、電圧レベルおよび電流レベルのうちの少なくとも１つは、コロナ放電２２についての情報に依存する係数によって調整される。係数は１つのコロナの事象または複数のコロナの事象からの情報に基づくことができる。たとえば、アーク形成がコロナ事象の開始時刻でまたは近くで検出された場合、またはアーク形成の連続発生間の継続時間が短い場合は、アーク形成がコロナ事象の終わりに向かって検出された場合または１つのアーク形成が検出された場合よりも大きい係数によって電圧レベルが減少される。図７は、アーク形成の最初の発生のタイミングに対して、電圧レベルに適用する減少率を示すグラフである。アーク形成がコロナ事象の前半で検出された場合、係数は、アーク形成がコロナ事象の後半に検出された場合よりも大きい。単一のコロナの事象で複数のアーク形成がある場合には、電圧レベルの変更は累積される。それぞれの場合において、電圧レベルと電流レベルと継続時間とは、特定のシステムおよび動作条件に依存して規定される制限を受ける可能性がある。一実施形態では、電圧レベルおよび電流レベルの両方が係数によって調整され、係数は、電圧レベルおよび電流レベルの対して同一または異なることができる。
【００３５】
コロナ放電２２についての情報に応答して、エネルギーがコロナイグナイタ２０に提供されない継続時間はまた、コロナ放電２２についての情報に基づく係数によって調整されることができる。この係数は、１つのコロナ事象または複数のコロナ事象からの情報に基づくことができ、それは、電圧および電流レベルを調整するために使用される係数と同じでも異なっていてもよい。たとえば、アーク形成の最初の発生が開始時刻に非常に近い場合、または連続的なアーク形成が互いに近接している場合は、エネルギーがコロナイグナイタ２０に提供されない継続時間は、より大きな係数によって増加される。
【００３６】
本発明のシステムおよび方法は、必要に応じて事象内基準の制御を含んでもよい。この実施形態では、制御ユニット２６は、コロナ事象中の、アーク形成についての情報を含むコロナ放電２２に関する情報を取得し、その同じコロナ事象中にコロナ放電２２の品質を向上させるために、同じコロナ事象中に、電圧レベル、電流レベルおよび継続時間の少なくとも１つを調整する。たとえば、アーク形成が検出され、エネルギーがコロナイグナイタ２０に提供されない継続時間の後に、この方法は、強力なコロナ放電２２を形成し、同じコロナ事象中のアーク形成を制限するためにコロナイグナイタ２０に調整されたエネルギーレベルを提供することを含む。アーク形成の別の発生が検出された場合、制御ユニット２６は、再び、コロナイグナイタ２０に供給されるエネルギーを停止し、同じコロナ事象中にコロナイグナイタ２０に続いて供給されるエネルギーを調整する。
【００３７】
さらに別の実施形態では、本発明のシステムおよび方法は、事象内と事象間基準でコロナ放電２２を制御する。たとえば、電圧レベルが事象内制御方法を用いコロナ事象中に１回または複数回調整された場合、コロナ事象の終わりの電圧レベルは、例示的には、強いコロナ放電２２を提供する。したがって制御ユニット２６は、コロナ事象の終わりの電圧レベルを取得し、それに合わせて、マップまたはテーブルレベルに格納された所定の電圧レベルを調整する。調整された所定の電圧レベルは、その後、強力なコロナ放電２２を提供するために、少なくとも１つの後続のコロナ事象中にコロナイグナイタ２０に印加される。所定の電流レベルまたはコロナイグナイタ２０にエネルギーを提供しない継続時間を調整するために同じステップを実施することができる。
【００３８】
図８は、事象間制御および任意の事象内の制御を含む、本発明のコロナイグニッションシステムの簡略化された例を示すフローチャートである。コロナ事象が開始すると、所定の電圧レベルが設定される。この電圧レベルは、通常、制御ユニット２６またはエンジン制御システム２４に記憶された値のテーブルまたはマップから読み出される。所定の電圧レベルは、燃焼室３２内の動作条件に依存する。加えて、電圧減少係数は、ゼロに設定されており、すなわち電圧レベルはまだ減少されていない。
【００３９】
制御ユニット２６は、コロナ放電２２をイネーブルにするために、ドライバ回路３０にコマンド信号３６を送信し、タイマがスタートされる。タイマは、アーク形成が検出される前にアクティブなコロナ放電２２の継続時間を測定する。タイマは、コロナ放電２２が終了しエンジン制御システム２４からのイネーブル信号３４がコロナ事象を終了させるとき、またはアーク形成が検出されフィードバック信号４６が制御ユニット２６に送信されるとき、停止する。
【００４０】
図８のシステムでは、アーク形成の検出は、遮断時間と呼ばれる制御時間の間、コロナイグナイタ２０に提供されるエネルギーの中断を引き起こし、またアーク形成前のコロナ放電２２の継続時間に応じて印加される電圧レベルの減少を引き起こす。加えて、コロナ事象中の任意のアーク形成の数および接近度についての情報は、制御ユニット２６に提供される。
【００４１】
タイマは、アーク形成の検出時に停止し、これによりアーク形成の前のコロナ放電２２の継続時間を提供する。ドライバ回路３０は、コロナイグナイタ２０に印加されるエネルギーをオフにするようにコマンド信号３６を使用してオフになってもよく、タイマ遮断と呼ばれるこの遮断のタイミングが開始する。遮断時間は固定されていてもよく、運転状態に依存してマップから取得されてもよく、または以前に検出されたアーク形成に応じて適合させてもよい。アーク形成は、フィードバックおよび診断目的のために記録され、たとえば図７に示すように、係数は、たとえば、適切な関数に応じて変更される。この関数は、しかし、図７に示されたものから変えることができ、同じコロナ事象における異なるアーク形成のために異なる関数を使用することができる。また、時間に対して係数を制御するために使用される関数は、電圧に対してまたは電流に対して係数を制御するために使用されるものと異なってもよい。
【００４２】
電源２８への制御信号は、外部設定された最小値と最大値の下で係数に応じて減少された電圧レベルを提供するよう、電源２８に指示する。これは、コロナイグナイタ２０に印加される電圧レベルを減少させ、したがって、ドライバ回路３０が再びエネルギーを与えられるときにイグナイタ先端部４０で得られる電圧を低下させる。遮断タイマが完了すると、コロナイグナイタ２０が再びイネーブルにされコロナイグナイタ２０の動作が継続する。図８の左側の図に示すようにイネーブル信号３４は、最終的にコロナ放電２２を遮断させ、事象間の処理が発生する。
【００４３】
図９は、事象間と任意の事象内制御を含む本発明のコロナイグニッションシステムの別の簡略的な例を示すフローチャートである。図９は、アーク形成を散逸させてコロナ放電２２を再開することを可能にするために、アーク形成が一旦検出されるとコロナイグナイタ２０を遮断するために使用される遮断時間を最適化するために同様の制御方法がどのように適用され得るかを示す。システムのロジックは、電圧制御に対する図８のシステムと同じであるが、この場合、係数は遮断時間を増加させるために使用される。遮断時間、印加電圧、またはその両方の同時の制御は、事象内の時間スケールにおいてコロナ放電２２を最適化するために適用されてもよい。
【００４４】
コロナ事象の後、電圧レベル、電流レベル、および／または遮断時間の最終的な値と、さらにアーク形成の記録数とタイミングとが検出され、フィードバック信号４６を介して制御ユニット２６に提供され、フィードバックインターフェース４８を介してエンジン制御システム２４に提供される。このデータは、必要に応じて、図８および図９の左側の図に示すように、次のコロナ事象で使用される初期値を変更するために処理され使用される。したがって、制御ユニット２６またはエンジン制御システム２４は、図５に示すパターンのような、コロナ放電２２とアーク形成の最適なパターンを生成するよう試みることができる。電圧レベルおよび継続時間がコロナ事象中に減少されない場合、これはアーク形成が検出されなかったことを意味する。したがって、次のコロナ事象で電圧は理想的なパターンの実現を有利にするために増加されるべきである。電圧レベルおよび／または継続時間が大幅に減少されている場合、次のコロナ事象の電圧レベルは、アーク形成の量を減少するために減少されるべきである。電圧レベルと電流レベルと継続時間のすべての変更は、エンジンおよびイグナイタの形状とエンジン運転状態に応じて設定される外部定義された最小値と最大値によって制限されるべきである。
【００４５】
明らかに、上記の教示に照らして本発明の多くの修正および変形が可能であり、具体的に添付の特許請求の範囲内に記載された以外の方法で実施し得る。
【図１】
0006309970.tif 000002
【図２】
0006309970.tif 000003
【図３】
0006309970.tif 000004
【図４】
0006309970.tif 000005
【図５】
0006309970.tif 000006
【図６】
0006309970.tif 000007
【図７】
0006309970.tif 000008
【図８】
0006309970.tif 000009
【図９】
0006309970.tif 000010