(57)【要約】  コロナ放電点火システムは、複数のコロナ点火器を備える。上記システムは、電源からのエネルギーをコロナ点火装置に向けるための制御駆動電子ユニットと、制御駆動電子ユニットと複数のコロナ点火器との間に配置された単一の変圧器とを含む。複数の点火スイッチングユニットは、制御駆動電子ユニットに接続されている。各点火スイッチングユニットは、個々のコロナ点火器に接続されている。各点火スイッチングユニットは、駆動されたときに電流が変圧器から１つの接続されたコロナ点火器に流れるようにし、駆動停止されたときに電流が変圧器から１つの接続されたコロナ点火器に流れることを妨ぐ。点火スイッチングユニットの１つのみがシステムの動作の間の任意の時点で駆動される。
2017515035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロナ放電点火システムであって、
エネルギーを受け取りかつコロナ放電をもたらすよう交流電界を発するための複数のコロナ点火器と、
エネルギーを電源から前記コロナ点火器へ向かわせるための制御駆動電子ユニットと、
前記制御駆動電子ユニットと前記複数のコロナ点火器との間に配置されており、エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから前記コロナ点火器に向かわせる前に、前記エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから受け取るためおよびエネルギーの電圧を増幅させるための変圧器と、
前記制御駆動電子ユニットから制御信号を受け取るため、および前記制御信号に応答してエネルギーが前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に伝わるようにするために、それぞれ前記制御駆動電子ユニットに接続され、かつそれぞれ個々の前記コロナ点火器に接続されている複数の分離されたスイッチ制御と、
それぞれ前記変圧器に接続され、かつ前記分離されたスイッチ制御の１つと前記１つの接続されたコロナ点火器との間に配置されて前記分離されたスイッチ制御の１つと前記１つの接続されたコロナ点火器と接続されている複数の点火スイッチングユニットとを備え、
前記点火スイッチングユニットが駆動されたときに電流が前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に流れるようにするため、および前記点火スイッチングユニットが駆動停止されたときに電流が前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器へおよび前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器に流れることを妨ぐために、前記点火スイッチングユニットの各々は、前記制御信号に応答して前記接続され分離されたスイッチ制御により駆動および駆動停止され、かつ前記システムの動作の間の任意の時点で前記点火スイッチングユニットの１つのみが駆動される、コロナ放電点火システム。
【請求項２】
前記点火スイッチングユニットの各々は、前記システムの動作の間１秒当たり複数回駆動されかつ毎秒の残りの時間に駆動停止される、請求項１に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項３】
前記変圧器は前記システム内の唯一の変圧器であり、
前記分離されたスイッチ制御の数は前記コロナ点火器の数と等しく、
前記点火スイッチングユニットの数は前記コロナ点火器の数に比例する、請求項１に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項４】
前記制御駆動電子ユニットと前記変圧器との間に配置され、かつ前記制御駆動電子ユニットと前記変圧器とに接続されている変圧器スイッチングユニットをさらに含み、
前記変圧器スイッチングユニットは１対のトランジスタを含み、
電流が前記制御駆動電子ユニットから前記変圧器に流れることを可能にするために前記トランジスタの１つのみが前記制御駆動電子ユニットにより一度に駆動され、
前記トランジスタが前記制御駆動電子ユニットにより駆動停止されたときに、前記変圧器スイッチングユニットは、電流が前記制御駆動電子ユニットから前記変圧器に流れることを妨げる、請求項１に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項５】
コロナ放電が行われている間前記トランジスタの１つが駆動され、
前記トランジスタの各々は、前記コロナ点火器をその共振周波数で振動させる時に前記変圧器に電流を供給するため、前記コロナ点火器の共振周波数に対応する半サイクル毎に１回駆動される、請求項４に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項６】
前記トランジスタが駆動されたとき、前記トランジスタは、１秒当たり複数回かつ前記点火スイッチングユニットよりも１秒当たり多数回駆動され、かつ前記システムの駆動中の毎秒の残りの時間駆動停止される、請求項５に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項７】
前記点火スイッチングシステムの少なくとも１つは１対のトランジスタを含み、
前記トランジスタの１つは電流が前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に流れることを妨ぐためのものであり、
前記トランジスタの他の１つは前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器に電流が流れることを妨ぐためのものである、請求項１に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項８】
前記点火スイッチングユニットの少なくとも１つは、電流が前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に流れることを妨ぐための、および電流が前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器に流れることを妨ぐための、交流電流用３極素子（ＴＲＩＡＣ）を含む、請求項１に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項９】
前記点火スイッチングユニットの少なくとも１つは、電流が前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に流れることを妨ぐための、および電流が前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器に流れることを妨ぐための、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタを含む、請求項１に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項１０】
コロナ放電点火システムであって、
エネルギーを受け取りかつコロナ放電をもたらすよう交流電界を発するための複数のコロナ点火器と、
エネルギーを電源から前記コロナ点火器へ向かわせるための制御駆動電子ユニットと、
前記制御駆動電子ユニットと前記複数のコロナ点火器との間に配置されており、前記エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから受け取りかつエネルギーを前記制御駆動電子ユニットから前記コロナ点火器に向かわせるための変圧器と、
前記制御駆動電子ユニットから制御信号を受け取るため、および制御信号に応答して前記変圧器からの電流が前記１つの接続されたコロナ点火装置に伝わることを可能にするために、各々が制御駆動電子ユニット、変圧器、および個々のコロナ点火器に接続されている複数の電気機械式リレーとを備え、
前記電気機械式リレーの各々は、前記点火スイッチングユニットが駆動されたときには電流が前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火装置に流れることを可能にし、かつ前記点火スイッチングユニットが駆動停止されたときには電流が前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器におよび前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器に流れることを妨ぐように、制御信号に応答して駆動および駆動停止される、点火スイッチングユニットを含み、任意の時点で前記点火スイッチングユニットの１つのみが駆動される、コロナ放電点火システム。
【請求項１１】
前記電気機械式リレーの各々は、制御信号を受け取るとともに、制御信号に応答して前記点火スイッチングユニットを駆動するための、前記点火スイッチングユニットから電気的に絶縁されたコイルを含む、請求項１０に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項１２】
前記コロナ点火器に接続された前記電気機械式リレーの前記点火スイッチングユニットがスイッチオンされて駆動されるか、またはスイッチオフされて駆動停止されると、前記電気機械式リレーを経て前記コロナ点火器にまたは前記コロナ点火器から電流が流れることはない、請求項１０に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項１３】
コロナ放電点火システムであって、
エネルギーを受け取り、共振周波数で振動し、かつコロナ放電をもたらすよう交流電界を発するための複数のコロナ点火器を備え、
前記コロナ点火器の各々は、エネルギーを受け取り、交番電界を放出してコロナ放電を提供するための電極を含み、
前記電極の各々は絶縁体に取り囲まれており、前記絶縁体の各々は金属からなるシェルにより取り囲まれており、
最終的に前記コロナ点火器にエネルギーを提供するための電源と、
エネルギーを前記電源から受け取りかつエネルギーを前記コロナ点火器に向かわせるための制御駆動電子ユニットと、
前記制御駆動電子ユニットと前記複数のコロナ点火器との間に配置されており、エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから受け取り、エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから前記コロナ点火器に向かわせるための単一の変圧器とをさらに備え、
前記単一の変圧器は前記システム内の唯一の変圧器であり、
前記変圧器は、エネルギーを直流電流の形で受け取り、電圧をキロボルト（ピークトゥピーク）まで増幅し、かつエネルギーを交流電流の形で前記コロナ点火器に向かわせる前にエネルギーの流れを減らし、
１対のトランジスタを含み、前記制御駆動電子ユニットと前記変圧器との間に配置されかつ前記制御駆動電子ユニットと前記変圧器とに接続され、前記トランジスタの１つが前記制御駆動電子ユニットにより駆動されたときに電流が前記制御駆動電子ユニットから前記変圧器に流れることを可能にするため、および前記変圧器スイッチングユニットの前記トランジスタが前記制御駆動電子ユニットによって駆動停止されたときに電流が前記制御駆動電子ユニットから前記変圧器に流れることを妨ぐための変圧器スイッチングユニットとをさらに備え、
前記変圧器スイッチングユニットの前記トランジスタの各々は、前記コロナ点火器をその共振周波数で振動させる時に前記変圧器に電流を供給するため、前記コロナ点火器の共振周波数に対応する半サイクル毎に１回駆動され、
前記変圧器スイッチングユニットの前記トランジスタの各々は、前記システムの動作の間１秒当たり複数回駆動されかつ毎秒の残りの時間に駆動停止され、
前記制御駆動電子ユニットから制御信号を受け取るため、および前記制御信号に応答してエネルギーが前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に伝わることを可能にするために、それぞれ前記制御駆動電子ユニットに接続され、かつそれぞれ個々の前記コロナ点火器に接続されている複数の分離されたスイッチ制御をさらに備え、
前記制御駆動電子ユニットは、前記システムの動作の間の任意の時点で制御信号を前記分離されたスイッチ制御の１つのみに送信し、
前記分離されたスイッチ制御の数は、前記コロナ点火器の数に等しく、
前記分離されたスイッチ制御の１つと前記１つの接続されたコロナ点火器との間に配置されて前記分離されたスイッチ制御の１つと前記１つの接続されたコロナ点火器と接続されている複数の点火スイッチングユニットをさらに備え、
前記点火スイッチングユニットの各々は、前記制御信号に応答して前記分離されたスイッチ制御により駆動および駆動停止され、
前記点火スイッチングユニットの各々は、前記点火スイッチングユニットが駆動されたときに電流が前記単一の変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に流れることを可能にするため、前記単一の変圧器に接続されており、
前記点火スイッチングユニットの各々は、点火スイッチングユニットが駆動停止されたときに、前記変圧器から前記接続されたコロナ点火器へおよび前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器へ電流が流れることを妨ぐことができ、
前記点火スイッチングユニットの各々は、前記システムの動作中１秒当たり複数回駆動され、前記変圧器スイッチングユニットの前記トランジスタよりも１秒当たり少数回駆動され、かつ毎秒の残りの時間では駆動停止され、
前記点火スイッチングユニットの数は前記コロナ点火器の数に比例しており、
前記点火スイッチングユニットの１つのみが前記システムの動作中の任意の時点で駆動される、コロナ放電点火システム。
【請求項１４】
前記点火スイッチングユニットの少なくとも１つは１対のトランジスタを含み、
前記分離されたスイッチ制御は前記トランジスタを前記制御信号から分離し、
前記点火スイッチングユニットが駆動停止されたときに、前記トランジスタの１つは電流が前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に流れることを妨ぎ、前記トランジスタの他の１つは電流が前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器に流れることを妨ぐ、請求項１３に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項１５】
前記点火スイッチングユニットの少なくとも１つは、前記点火スイッチングユニットが駆動停止されたときに、前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に電流が流れることを妨ぐとともに、前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器に電流が流れることを妨ぐ、交流電流用３極素子（ＴＲＩＡＣ）を含む、請求項１３に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項１６】
前記点火スイッチングユニットの少なくとも１つは、前記点火スイッチングユニットが駆動停止されたときに、前記変圧器から前記１つの接続されたコロナ点火器に電流が流れることを妨ぐとともに、前記１つの接続されたコロナ点火器から前記変圧器に電流が流れることを妨ぐ、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタを含む、請求項１３に記載のコロナ放電点火システム。
【請求項１７】
コロナ放電点火システムを動作させる方法であって、
エネルギーを電源から制御駆動電子ユニットに供給するステップと
エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから複数のコロナ点火器に転送するステップと、
エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから前記複数のコロナ点火器へ転送する前に、エネルギーの電圧を増幅させるステップと、
それぞれ変圧器および個々の前記コロナ点火器に接続されている複数の点火スイッチングユニットを提供するステップと
電流を前記変圧器から前記点火スイッチングユニットを経て前記複数のコロナ点火器に流すために前記点火スイッチングユニットを駆動させ、かつ電流が前記コロナ点火器におよび前記コロナ点火器から流れることを妨ぐために前記点火スイッチングユニットを駆動停止させるステップとを備え、
前記点火スイッチングユニットを駆動するステップは、前記点火スイッチングユニットの１つのみを駆動すること、および前記システムの動作の間の任意の時点で前記コロナ点火器の１つのみに電流を流すことを含む、コロナ放電点火システムを動作させる方法。
【請求項１８】
前記点火スイッチングユニットの１つのみを駆動するステップは、前記制御駆動電子ユニットからの制御信号に応答するものである、請求項１７に記載のコロナ放電点火システムを動作させる方法。
【請求項１９】
前記点火スイッチングユニットを駆動するステップは、前記点火スイッチングユニットの各々を前記システムの駆動中１秒当たり複数回駆動することを含み、
前記点火スイッチングユニットを駆動停止させるステップは、前記システムの駆動中前記点火スイッチングユニットの各々を前記システムの駆動中毎秒の残りの時間駆動停止させることを含む、請求項１７に記載のコロナ放電点火システムを動作させる方法。
【請求項２０】
エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから前記複数のコロナ点火器へ転送する前にエネルギーの電圧を増幅させるため、エネルギーを前記制御駆動電子ユニットから前記変圧器に供給するステップと、
前記変圧器スイッチングユニットの前記トランジスタの１つが前記制御駆動電子ユニットにより駆動されたときに電流が前記制御駆動電子ユニットから前記変圧器に流れることを可能にするため、および前記変圧器スイッチングユニットの前記トランジスタの１つが前記制御駆動電子ユニットにより駆動停止されたときに電流が前記制御駆動電子ユニットから前記変圧器に流れることを妨ぐため、１対のトランジスタを含む変圧器スイッチングユニットを提供するステップと、
前記変圧器スイッチングユニットの前記トランジスタを１秒当たり複数回かつ前記点火スイッチングユニットよりも１秒当たり多数回駆動し、かつ前記変圧器スイッチングユニットの前記トランジスタを前記システムの駆動中の毎秒の残りの時間駆動停止させるステップをさらに備える、請求項１３に記載のコロナ放電点火システムを動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この出願は、２０１４年４月２９日に出願された米国仮特許出願番号第６１／９８５，７０９号および２０１４年６月１８日に出願された米国実用特許出願番号第１４／３０７，７９６号の利益を主張し、それらの全体がここに引用により援用される。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
この発明は一般的にコロナ放電点火システムに関し、より特定的には、エネルギーをコロナ放電点火システムの複数のコロナ点火器に供給するためのシステムおよび方法に関する。
【０００３】
２．関連技術
コロナ放電点火システムは、交流電圧および交流電流を供給し、高電位電極と低電位電極とを高速で連続的に反転させることで、コロナ放電の形成を強化し、アーク形成のための機会を最小化する。このシステムは、典型的には、電源からのエネルギーを直流電流の形で受け取り、電圧を増幅し、かつそのエネルギーを交流電流の形でコロナ点火器の中心電極に向かわせる前に電流を減少させる変圧器を含む。その中心電極は、高無線周波数電位に荷電され、かつ燃焼室において強い無線周波数電界を生成する。その電界は、燃焼室内の燃料および空気の混合物の一部分をイオン化しかつ絶縁破壊を開始させ、混合気の燃焼を容易にする。これは点火事象と呼ばれる。その電界は、好ましくは、燃料−空気の混合物が誘電特性を維持し、非熱的プラズマとも称されるコロナ放電が生じるように制御される。燃料−空気の混合物のイオン化された部分は、その後自律的となる火炎前面を形成し、燃料−空気の混合物の残りの部分を燃焼する。好ましくは、電極、接地筒壁、ピストン、金属シェル、または点火器の他の部分との間で熱的プラズマおよび電気アークを生成するであろう全ての誘電特性を燃料−空気の混合物が失わないように、その電界は制御される。コロナ放電点火システムの一例は、Ｆｒｅｅｎの米国特許番号第６，８８３，５０７号に開示されている。
【０００４】
しばしば、コロナ放電点火システムは、複数のコロナ点火器、例えばエンジンの各シリンダに１つのコロナ点火器を含む。したがって、このシステムは、最終的に複数のコロナ点火器の１つにそれぞれ接続されている複数のエネルギー変換器を含む。しかしながら、各変圧器は、高価でありかつコロナ放電点火システムのサイズおよび複雑さを増大させるので、この設計の使用は限定されている。
【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、エネルギーを受け取り、交番電界を放出してコロナ放電を提供するための複数のコロナ点火器を備えるコロナ放電点火システムを提供する。その装置は、制御駆動電子ユニット、単一の変圧器、電源からのエネルギーをコロナ点火装置に向けるための制御駆動電子ユニット、複数の分離されたスイッチ制御、および複数の点火スイッチングユニットをさらに含む。その変圧器は、制御駆動電子ユニットからのエネルギーを受け取るため、およびエネルギーを制御駆動電子ユニットから複数のコロナ点火器に向ける前にエネルギーの電圧を増幅するために、制御駆動電子ユニットと複数のコロナ点火器との間に配置されている。各分離されたスイッチ制御は、制御信号を制御駆動電子ユニットから受け取るとともに、制御信号に応答して変圧器からのエネルギーを１つの接続されたコロナ点火装置に伝えることを可能にさせるために、制御駆動電子ユニットに接続されており、かつ個々のコロナ点火器に接続されている。各点火スイッチングユニットは、変圧器に接続されており、かつ分離されたスイッチ制御の１つと１つのコロナ点火装置との間に配置され、それらと接続されている。各点火スイッチングユニットは、点火スイッチングユニットが駆動されたときには電流が変圧器から１つの接続されたコロナ点火器へ流れることを可能にさせるように、点火スイッチングユニットが駆動停止されたときには電流が変圧器から１つの接続されたコロナ点火器へおよび１つの接続されたコロナ点火器から変圧器へ流れることを妨げるように、制御信号に応答した接続された分離されたスイッチ制御により駆動および駆動停止される。加えて、点火スイッチングユニットの１つのみがシステムの動作の間の任意の時点で駆動される。
【０００６】
別の実施の形態によれば、システムは、制御信号を制御駆動電子ユニットから受け取るため、および制御信号に応答して変圧器からのエネルギーを１つの接続されたコロナ点火装置に伝えることを可能にさせるために、各々が制御駆動電子ユニット、変圧器、および個々のコロナ点火器に接続されている複数の電気機械式リレーを含む。電気機械式リレーの各々は、点火スイッチングユニットを含む。点火スイッチングユニットは、点火スイッチングユニットが駆動されたときにはエネルギーが変圧器から１つの接続されたコロナ点火装置へ伝わることを可能にさせるように、点火スイッチングユニットが駆動停止されたときにはエネルギーが変圧器から１つの接続されたコロナ点火器へおよび１つの接続されたコロナ点火器から変圧器へ伝わることを妨げるように、制御信号に応答して駆動および駆動停止される。
【０００７】
本発明の別の態様は、コロナ放電点火システムを動作させる方法を提供する。その方法は、エネルギーを電源から制御駆動電子ユニットに供給すること、およびエネルギーを制御駆動電子ユニットから複数のコロナ点火器に転送することを含む。エネルギーを制御駆動電子ユニットからコロナ点火器へ転送する前に、上記方法は電圧を増幅させることを含む。それぞれ変圧器および個々のコロナ点火器に接続されている複数の点火スイッチングユニットが与えられており、上記方法は、エネルギーを変圧器から点火スイッチングユニットを経て複数のコロナ点火器に伝えるために点火スイッチングユニットを駆動すること、ならびにエネルギーがコロナ点火器におよびコロナ点火器から伝わることを妨ぐために点火スイッチングユニットを駆動停止させることをさらに含む。点火スイッチングユニットを駆動する工程は、システムの動作の間の任意の時点で、１つの点火スイッチングユニットのみを駆動すること、および１つのコロナ点火器のみに電流を伝えることを含む。
【０００８】
本発明の他の利点は、添付の図面に関連して考慮されると以下の詳細な説明を参照することでより良く理解されるようになるため、容易に認識されることになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の例示的な実施形態に係るコロナ放電点火システムのダイアグラムである。
【図２】本発明の第２の例示的な実施形態に係るコロナ放電点火システムのダイアグラムである。
【図３】本発明の第３の例示的な実施形態に係るコロナ放電点火システムのダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態の説明
本発明の一態様は、コストおよび複雑さを低減した複数のコロナ点火器２２を含むコロナ放電点火システム２０を提供する。図１〜３は、システム２０の典型的な実施の形態を示す。コロナ点火器２２の各々は、電源２４からエネルギーを受け取り、共振周波数で振動し、それによって、コロナ放電を提供することができる高電圧交番電界を提供する。コロナ点火器２２の各々は、エネルギーを受け取り、交番電界を放出してコロナ放電を提供するための電極２６を含む。絶縁体２８が電極２６を取り囲み、金属シェル３０が典型的には絶縁体２８を取り囲んでいる。本発明のシステム２０には、任意のタイプのコロナ点火器２２が使用され得る。
【００１１】
システム２０は、電源２４からエネルギーを受け取るとともに、そのエネルギーをコロナ点火器２２に向けるための制御駆動電子ユニット３２を含む。単一の変圧器３４は、制御駆動電子ユニット３２からエネルギーを受け取るとともにそのエネルギーを制御駆動電子ユニット３２からコロナ点火器２２に向けるために、制御駆動電子ユニット３２とコロナ点火器２２との間に配置されている。変圧器３４は、スイッチングされた直流電流の形でエネルギーを受け取り、典型的には２．５ｋＶ（ピークからピーク）まで電圧を増幅し、かつエネルギーを交流電流の形でコロナ点火器２２に向ける前にエネルギーの流れを減らす。制御駆動電子ユニット３２は、適切な周波数で十分な電源２４を単一の変圧器３４に供給するために必要なすべての機器を含む。この単一の変圧器３４は、各コロナ点火器用の変圧器を含みシステムのコストおよび複雑性を著しく増大させる比較システムと異なる、システム２０の中で唯一の変圧器である。本発明のシステム２０において、変圧器３４に電力を供給するために用いられる高速コンポーネントは、比較システム２０のように複製されていない。
【００１２】
変圧器スイッチングユニット３６は、制御駆動電子ユニット３２と変圧器３４との間に配置され、かつそれらに接続されている。変圧器スイッチングユニット３６は、変圧器スイッチングユニット３６が制御駆動電子ユニット３２によって駆動されたときに、エネルギーが制御駆動電子ユニット３２から変圧器３４に伝わることを可能にさせる。さらに変圧器スイッチングユニット３６は、変圧器スイッチングユニット３６が制御駆動電子ユニット３２によって駆動停止されたときに、エネルギーが制御駆動電子ユニット３２から変圧器３４に伝わることを妨ぐ。図２の例示的な実施の形態では、変圧器スイッチングユニット３６は１対のトランジスタを含む。点火器２２に電流を流すことを可能にさせるためにコロナ放電が行われている間、変圧器スイッチングユニット３６の１つのトランジスタのみが動作している。電流が点火器２２に流れることを妨ぐためにコロナ放電が行われていない間いずれのトランジスタも動作していない。変圧器スイッチングユニット３６の各トランジスタは、コロナ点火器２２をその共振周波数で振動させる時に変圧器３４に電流を供給するため、コロナ点火器２２の共振周波数に対応する半サイクル毎に１回駆動される。例えば、変圧器スイッチングユニット３６の各トランジスタは、システム２０の動作中１秒当たり複数回駆動され、かつ毎秒の残りの時間では駆動停止され得る。
【００１３】
システム２０は、それぞれ制御駆動電子ユニット３２に接続された複数の分離されたスイッチ制御４０をさらに含む。分離されたスイッチ制御４０の各々は、個々のコロナ点火器２２にも接続されている。したがって、分離されたスイッチ制御４０の数は、コロナ点火器２２の数と等しい。分離されたスイッチ制御４０は、制御駆動電子ユニット３２から制御信号４２を受け取り、かつ制御信号４２に応答してエネルギーを変圧器３４から１つの接続されたコロナ点火器２２に伝えることを可能にさせる。制御駆動電子ユニット３２は、システムの動作の間の任意の時点で制御信号４２を１つの分離されたスイッチ制御４０のみに送信する。
【００１４】
分離されたスイッチ制御４０の１つと１つの接続されたコロナ点火器２２との間に配置されかつそれぞれと接続されている複数の点火スイッチングユニット３８が、システム２０内に設けられている。したがって、点火スイッチングユニット３８の数は、コロナ点火器２２の数に比例する。点火スイッチングユニット３８の各々は、関連した点火スイッチングユニット３８が駆動されたときに電流が単一の変圧器３４から１つの接続されたコロナ点火器２２に流れることを可能にするために、単一の変圧器３４に接続されている。点火スイッチングユニット３８は、制御信号４２に応答して、接続された分離されたスイッチ制御４０により駆動および駆動停止される。点火スイッチングユニット３８は、点火スイッチングユニット３８が駆動停止されたときに、電流が変圧器３４から接続されたコロナ点火器２２に流れることおよび電流が１つの接続されたコロナ点火器２２から変圧器３４に流れることを妨げることができる。この特徴は、双方向ブロッキングと呼ばれている。点火スイッチングユニット３８は、システム２０の動作中１秒当たり複数回駆動されるが、変圧器スイッチングユニット３６のトランジスタよりも１秒当たり少ない回数駆動されるとともに毎秒の残りの時間では駆動停止される。
【００１５】
点火スイッチングユニット３８の１つのみが、システム２０の動作の間の任意の時点で１つのコロナ点火器２２のみを選択的に有効にするために、システム２０の動作の間の任意の時点で駆動される。点火スイッチングユニット３８は、エンジン回転（典型的には数１０Ｈｚ）のスピードで動作することのみを必要とし、かつ多数のミリ秒の各期間において１回ずつ切り換えさえすればよい。これは、より低速でより安価な点火スイッチングユニット３８とともに、分離されたスイッチ制御４０においてより低速で、より安価で、より複雑ではない回路を可能にする。
【００１６】
本発明のシステム２０は、好ましくは、複数の点火スイッチングユニット３８を単一の変圧器３４の出力に接続することによって生じる寄生損失を回避するように設計される。例えば、分離されたスイッチ制御４０を変圧器３４の近くに配置するなど、ＰＣＢおよび絶縁されたスイッチ制御４０の慎重な設計によって、寄生損失は低減され得る。
【００１７】
点火スイッチングユニット３８の少なくとも１つは、１対のトランジスタを含む。このケースでは、分離されたスイッチ制御４０はこれらのトランジスタを制御信号４２から分離する。点火スイッチングユニット３８が駆動停止されたときに、これらのトランジスタの１つは変圧器３４から１つの接続されたコロナ点火器２２に電流が流れることを妨げ、これらのトランジスタの他の１つは１つの接続されたコロナ点火器２２から変圧器３４に電流が流れることを妨ぐ。別のやり方として、点火スイッチングユニット３８の少なくとも１つは、交流電流用３極素子（ＴＲＩＡＣ）を含む。ＴＲＩＡＣは、点火スイッチングユニット３８が駆動停止されたときに、変圧器３４から１つの接続されたコロナ点火器２２に電流が流れることを妨ぐとともに、１つの接続されたコロナ点火器２２から変圧器３４に電流が流れることを妨ぐ。さらに別のやり方は、点火スイッチングユニット３８の少なくとも１つのために窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタを使うことである。
【００１８】
コロナ放電点火システム２０の他の例示的な実施の形態は、図３に示されている。このケースでは、システム２０は、制御駆動電子ユニット３２から制御信号４２を受け取るため、および制御信号４２に応答して変圧器３４から１つの接続されたコロナ点火器２２に電流が流れることを可能にするために、それぞれ制御駆動電子ユニット３２、変圧器３４、および個々のコロナ点火器２２に接続されている複数の電気機械式リレー４４を含む。電気機械式リレー４４の各々は、点火スイッチングユニット３８を含む。点火スイッチングユニット３８は、点火スイッチングユニット３８が駆動されたときに電流が変圧器３４から１つの接続されたコロナ点火器２２に流れることを可能にするように、および点火スイッチングユニット３８が駆動停止されたときに電流が変圧器３４から１つの接続されたコロナ点火器２２に流れることおよび電流が１つの接続されたコロナ点火器２２から変圧器３４に流れることを妨ぐように、制御信号４２に応答して駆動および駆動停止される。図１に示される実施の形態のように、点火スイッチングユニット３８の１つのみが任意の時点で駆動される。電気機械式リレー４４は、コロナ発生変圧器３４または増幅器の個々のサイクルのタイムスケールではなく、点火事象のタイムスケールで動作すればよい。
【００１９】
図３に示されるように、電気機械式リレー４４の各々は、点火スイッチングユニット３８から電気的に絶縁されたコイル４６を含む。コイル４６は、制御信号４２を受け取るとともに、制御信号４２に応答して点火スイッチングユニット３８を駆動する。電気機械式リレー４４の点火スイッチングユニット３８がスイッチオンされて駆動されるか、またはスイッチオフされて駆動停止されると、接続されたコロナ点火器２２へまたは接続されたコロナ点火器２２から電気機械式リレー４４を経て電流が流れることはない。
【００２０】
図３のシステム２０の１つの利点は、点火スイッチングユニット３８を低コストの電子機器で容易に駆動する、電気機械式リレー４４の本質的な分離である。電気機械式リレー４４は、コロナ点火器２２を変圧器３４に接続していないときに、電流の双方向ブロッキングおよび例外的な高抵抗をもたらし、寄生損失を低減する。リードリレイ型装置などの電気機械的装置を使うことも可能である。なぜなら、リレーがスイッチングされるときに制御駆動電子ユニット３２からコロナ点火器２２への供給が常に不可能であるように配置され得るからである。電流が流れない状態でスイッチングすることは、電気機械式リレー４４の寿命を大きく延ばす。約１ミリ秒内にスイッチング可能であり、適度な電圧、例えば少なくとも２０００Ｖに及ぶ電圧に耐えることができ、要求される温度、例えば１５０℃に及ぶ温度、で動作可能であり、要求される電流、例えば約１０Ａに及ぶ電流、を流すことができ、さらに適切な寿命、例えば３億回に及ぶ動作回数、を有している、適切な装置が利用可能である。
【００２１】
本発明の別の態様は、コロナ放電点火システム２０を動作させるための方法である。その方法は、エネルギーを電源２４から制御駆動電子ユニット３２に供給すること、およびそのエネルギーを制御駆動電子ユニット３２から複数のコロナ点火器２２に転送することを含む。この方法は、エネルギーを制御駆動電子ユニット３２からコロナ点火器２２へ転送する前に、エネルギーの電圧を増幅させることをさらに含む。
【００２２】
上記方法は、電流を変圧器３４から点火スイッチングユニット３８を経て複数のコロナ点火器２２に伝えるために点火スイッチングユニット３８を駆動すること、およびコロナ点火器２２におよびコロナ点火器２２から電流が伝わることを妨ぐために点火スイッチングユニット３８を駆動停止させることをさらに含む。点火スイッチングユニット３８を駆動する工程は、１つの点火スイッチングユニット３８のみを駆動すること、およびシステム２０の動作の間の任意の時点で１つのコロナ点火器２２のみに電流を伝えることを含む。
【００２３】
点火スイッチングユニット３８の１つのみを駆動する工程は、制御駆動電子ユニット３２からの制御信号４２に応答して行われる。加えて、点火スイッチングユニット３８を駆動する工程は、点火スイッチングユニット３８の各々を１秒当たり複数回駆動することを含む。点火スイッチングユニット３８を駆動停止させる工程は、システム２０の動作中の毎秒の残りの時間では各点火スイッチングユニット３８を駆動停止させることを含む。
【００２４】
上記方法は、典型的には、制御駆動電子ユニットから複数のコロナ点火器２２に向けてエネルギーを伝達する前にエネルギーの電圧を増すために、制御駆動電子ユニット３２から変圧器３４にエネルギーを供給することを含む。上記変圧器スイッチングユニット３６は、変圧器スイッチングユニット３６のトランジスタの１つが制御駆動電子ユニット３２によって駆動されたときに電流が上記制御駆動電子ユニット３２から変圧器３４に流れることを可能とし、変圧器スイッチングユニット３６の上記トランジスタが上記制御駆動電子ユニット３２により駆動停止されたときに、電流が上記制御駆動電子ユニット３２から上記変圧器３４に流れることを妨ぐ。上記方法は、変圧器スイッチングユニット３６のトランジスタの各々を１秒当たり複数回、かつ点火スイッチングユニット３８よりも１秒当たり多い回数駆動することも含む。上記方法は、上記システム２０の動作中の毎秒の残りの時間上記変圧器スイッチングユニット３６のトランジスタを駆動停止させることも含む。
【００２５】
明らかに、本発明の多くの変更および変形が、上記の教示に照らして可能であり、具体的に記載された以外のやり方で請求項の範囲内において実施され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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