JP3968711B2 - 内燃機関用点火装置およびそのイグナイタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、異常時の内燃機関の誤点火等を抑止できる内燃機関用点火装置およびそのイグナイタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガソリンやアルコール等を燃料とする火花点火内燃機関(以下、適宜単に「エンジン」という。)の場合、点火コイルの二次コイルに高電圧を発生させ、その高電圧を点火プラグに印加することで、点火プラグのギャップ間に火花放電を生じさせる。この火花放電によって、燃焼室内の混合圧縮気は点火、爆発燃焼をする。この際、点火プラグの放電時期つまり点火時期(点火タイミング)は、内燃機関の性能を大きく左右するため、内燃機関の回転数等に応じて正確に制御されている。
【0003】
しかし、例えば、その点火時期を制御する電子制御装置(ECU)等に異常等が生じて、点火信号が長時間(例えば、数秒)継続するような場合、点火時期の正確な制御が不能となる。このため、内燃機関の混合気は誤点火によって誤爆等を生じ、内燃機関等の損傷を招き得る。
このような混合気の誤爆が生じないとしても、点火信号が長時間継続するような場合、点火コイルの一次コイルやその駆動装置(イグナイタ)は、大電流が長時間流れることによって過熱される。このような過熱は機器の損傷や熱暴走の要因となり得る。
そこで、このような異常状態が生じた場合の対応策として、例えば、下記の特許文献1または特許文献2に関連した開示がなされている。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−28415号公報
【特許文献2】
特開2002−4991号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1の場合、点火信号が長期間連続する異常時には、一次電流を制御するスイッチイング素子(パワートランジスタ)の駆動信号をいきなりアースに引込んでいる。これにより、一次電流を遮断して、そのスイッチイング素子等の発熱を抑制している。しかし、このようにすると、結局、一次電流を急激に遮断する結果、二次コイルに高電圧が生じて点火プラグに火花放電が生じ得る。このため、内燃機関の誤点火を確実に抑止することはできない。
【0006】
上記特許文献2の場合、この特許文献1の欠点を補うべく、上記異常検出時には、パワートランジスタの1種であるIGBT(絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ:insulated gate bipolar transistor)を低速オフ動作させて、二次コイルに高電圧を発生させず、点火プラグの火花放電を抑止して内燃機関の誤点火を確実に防止している。このIGBTの低速オフ動作は、一次電流の電流制限回路を構成するコンパレータの基準電圧を緩やかに低減させることで達成されている。しかし、この特許文献2の場合、その基準電圧の低減に際して、コンデンサの緩放電を利用している。このため、コンデンサが必須素子とされている。しかし、軽薄短小化や低コスト化の要請下、大きなスペースを要するコンデンサを別途配設するのは好ましくない。また、そのようなコンデンサを1チップ化することも難しい。また、一次電流制御値を低減するに従い、1次電流値が発振し易くなるが、それを防止することも難しい。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、点火信号が連続する異常時等でも、内燃機関の誤点火やイグナイタ等の過熱等を抑止でき、さらなるコンパクト化や低コスト化を図れる内燃機関用点火装置およびそのイグナイタを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、点火信号が連続等する異常時には、一次電流を制御するスイッチイング素子のゲート電圧の供給を遮断し、そのゲート容量電荷を放電させることで、そのゲート電圧を低減させて、一次電流を緩やかに減少させることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【0009】
(内燃機関用点火装置)
すなわち、本発明の内燃機関用点火装置は、直流電源と、該直流電源から電力供給を受けて一次電流が流れる一次コイルと該一次電流の時間変化率に応じて高電圧を発生し得る二次コイルとを有する点火コイルと、該点火コイルの二次コイルから高電圧が印加されて内燃機関の燃焼室内で火花放電をする点火プラグと、該点火プラグの火花放電を生じさせるために該一次コイルの一次電流をスイッチイング制御するイグナイタと、該イグナイタに内燃機関の点火時期に応じた点火信号を出力する電子制御装置(ECU)とを備える内燃機関用点火装置において、
前記イグナイタは、印加されるゲート電圧に応じて前記一次電流を変化させ得るスイッチイング素子と、該スイッチイング素子を流れる一次電流を所定値内に制限する電流制限回路と、該点火プラグの火花放電が生じる程度に該スイッチイング素子のゲート電圧を急減させるゲート電圧急減回路と、前記イグナイタまたは前記電子制御装置の異常状態を検出して異常検出信号を出力する異常検出回路と、該点火プラグの火花放電が生じない程度に該スイッチイング素子に充電されたゲート容量電荷を放電させて該ゲート電圧を緩減する放電回路と該異常検出回路による異常状態の検出時にゲート電圧の供給を遮断するゲート電圧供給遮断回路とを有するゲート電圧緩減回路と、を備えることを特徴とする(請求項1)。
【0010】
本発明の内燃機関用点火装置(以下、適宜単に「点火装置」という。)では、異常時に一次電流を緩やかに減少させているので、それ以降、内燃機関内の混合気が誤点火によって誤爆等されることがない。従って、内燃機関の保護や騒音低減が図れる。
【0011】
本発明の場合、この一次電流の緩減のために、ゲート電圧緩減回路を設けた。ゲート電圧緩減回路は、スイッチイング素子のゲート電圧を緩減させることで一次電流を変化させるものであるが、従来のように、一次電流の電流制御値を緩減させる基準電圧を作るためのコンデンサに充電された電荷を緩放電させるのではなく、スイッチイング素子に自然と蓄えられたゲート容量電荷を緩放電させるものである。従って、本発明の場合、大きなスペースを占有するコンデンサ等を設ける必要がなく、イグナイタひいいては点火装置の小型化や低コスト化を図ることが可能となる。
【0012】
具体的には、ゲート電圧供給遮断回路は、異常検出回路からの検出信号によって、ゲート電圧の供給を遮断するものである。放電回路は、例えば、比較的大きな抵抗値をもつ放電用抵抗や比較的小さい放電電流を一定に保持する定電流回路等で構成できる。さらに、放電回路は微小な電流しか流さない為、正常作動時も常に放電させた状態にしておいても正常動作には全く影響しない。但し、放電回路は異常検出回路からの異常信号によって放電回路を作動させる放電作動回路を構成したものでもよい。
上記ゲート電圧緩減回路による放電速度や放電時間等は、放電用抵抗の抵抗値等によって調整可能である。例えば、その抵抗値を大きくする程、緩慢な放電がなされる。
【0013】
しかし、ゲート容量電荷の放電があまりにも緩慢であると、ゲート電圧供給遮断回路作動後、当初、上記スイッチイング素子に大きな電流を流すのに十分なゲート電圧が印加されている為、大きな一次電流が長時間流れることとなる。このため、上記スイッチイング素子での発熱量が増え、スイッチイング素子が過熱され易くなる。特に、その発熱量は電流値の2乗に比例するため、ゲート電圧緩減回路の作動開始直後で一次電流の大きい状態が長時間継続すると、上記発熱量は非常に大きくなってしまう。従って、ゲート電圧供給遮断回路作動後直後に、上記スイッチイング素子のゲート電圧を、点火プラグの火花放電が生じない範囲内の一次電流変化になる電圧に急減させておくのが好ましい。
【0014】
このようなことから、前記ゲート電圧緩減回路は、さらに、前記ゲート電圧供給遮断回路作動前の初期ゲート電圧から該初期ゲート電圧よりも低い中間ゲート電圧へ、前記点火プラグの火花放電が生じない範囲内で急速に前記ゲート電圧を移行させるゲート電圧移行回路と、該ゲート電圧移行回路を前記異常検出回路からの異常検出信号の入力によって作動させる移行作動回路とを有すると好適である(請求項2)。
【0015】
この場合、ゲート電圧供給遮断回路作動後、ゲート電圧移行回路の作動によって、ゲート電圧は初期ゲート電圧から中間ゲート電圧へ急速に低減される。このため、前記ゲート電圧緩減回路は、より低い中間ゲート電圧からゲート容量電荷を緩放電させることが可能となる。その結果、大きな一次電流は極短時間しか流れず、その分、スイッチイング素子で生じる発熱量も低減される。
【0016】
なお、ゲート電圧移行回路による初期ゲート電圧から中間ゲート電圧への移行速度は、その回路のインピーダンス等によって調整すれば良い。また、上記中間ゲート電圧は電流制御回路が作動している時の、ゲート電圧付近が好ましい。この場合、上記放電回路の作動に伴うゲート電圧の低下に対応して、一次電流がほぼ応答遅れなしに低減を開始する。よって、一次電流の低減応答性が優れる分、スイッチイング素子で生じる発熱量も抑制される。
【0017】
さらに、上記ゲート電圧移行回路は、異常検出回路によって異常状態が検出された場合に作動させるのみならず、正常時にも作動させて利用することが可能である。例えば、正常時に一次電流を制限するためにも利用できる。
すなわち、前記電流制限回路は、検出された前記一次電流が所定値に到達すると、前記ゲート電圧を低減させるゲート電圧低減信号を出力する低減信号出力回路を備え、前記移行作動回路は、該低減信号出力回路からのゲート電圧低減信号と前記異常検出回路からの異常検出信号とが並列的に入力可能とされており、該ゲート電圧低減信号が入力されたときに前記ゲート電圧移行回路を作動させて該ゲート電圧を前記中間ゲート電圧まで低減させるものであると好適である(請求項3)。
【0018】
従来、電流制限回路は、一次電流が所定値に到達すると、ゲート電圧を該当ゲート電極とGNDとの間に結線されたトランジタスを動作させ、一次電流を所定値内に制限していた。しかし、この場合、そのゲート電圧の変化が急激なために、一次電流が所定値に安定し難い。つまり、発振(チャタリング)を生じ得る。そこで、一次電流を所定値内に制限する際に、ゲート電圧移行回路を作動させて、ゲート電圧を初期ゲート電圧を該当ゲート電極とGNDとの間に結線されたトランジタスを動作させるのではなく、該当ゲート電極と、0Vより大きな中間電圧間に結線されたトランジタスを動作させる。これにより、ゲート電圧の変化量が緩やかになり、このゲート電圧の変化に対応した一次電流も緩やかな変化を示す。このため、実質的に前述した一次電流の発振状態が抑止される。この際、中間ゲート電圧は電流制御目標値よりも僅かに低い電流となるゲート電圧とすると良い。これにより、一次電流は上記所定値に安定的に保持される。
【0019】
なお、低減信号出力回路からのゲート電圧低減信号と異常検出回路からの異常検出信号とを並列的に移行作動回路へ入力可能としたことで、ゲート電圧移行回路を個別に設ける必要が無く、回路の簡素化、装置の小型化や低コスト化等を図れる。
このようなゲート電圧移行回路の一例を挙げると、前記中間ゲート電圧以下の一定電圧(Vs)を出力する定電圧回路と、前記スイッチイング素子のゲートと該定電圧回路との間に介在して該ゲートと該定電圧回路とを断続切替するNPN型トランジスタとで構成される。このとき、前記移行作動回路は、該NPN型トランジスタをON/OFFさせる別のトランジスタ等からなるスイッチイング回路によって構成される。
【0020】
ゲートと定電圧回路との間の断続切替にNPN型トランジスタを利用したのは、PNP型トランジスタを使用した場合に比べて、回路の簡素化、低電圧でも安定した動作性、ゲート電圧を所定の電圧に移行させる回路の低インピーダンス化等を図り易いからである。なお、このゲート電圧移行回路の場合、ゲート電圧(Vg)は、定電圧回路の一定電圧(Vs)とNPN型トランジスタの駆動電圧(Vf)との合計電圧(Vs+Vf)にクランプされる。すなわち、ゲート電圧がその合計電圧になると、NPN型トランジスタが自動的にOFF状態となり、ゲート電圧がその合計電圧(Vs+Vf)以下となることはない。
そして、ゲート電圧緩減回路が作動する際に、ゲート電圧がその合計電圧まで低下した後は、定電圧回路から放電回路へ電流が流れることもない。つまり、上記NPN型トランジスタはダイオードとしても機能している。
【0021】
これまでは、点火システムを構成する内燃機関用点火装置として本発明を把握した場合について説明してきたが、本発明はこれに限らず、上記構成中から該当する構成を適宜備えたイグナイタまたはそのイグナイタを一体化した点火コイル(スティックコイル)等としても把握できる(請求項5)。
【0022】
ところで、本明細書でいうゲート容量電荷は、スイッチイング素子のゲート部分に蓄えられる電荷であり、ゲートの印加電圧とその容量(ゲート容量)とによって定る。なお、このゲート容量はコンデンサと異なり、スイッチイング素子の作動状況によって変動し、一定であるとは限らない。
スイッチイング素子は、ゲート(駆動端子)を備え、ゲート容量をもつものであればその種類を問わない。もっとも、通常、数〜十数Aもの一次電流が流れるため、IGBTやパワーMOSFET等のパワー素子が一般的である。
【0023】
異常検出回路により検出される異常状態とは、例えば、ECUの内部故障や配線等の天絡または地絡等によって点火信号が連続的に出力されるような場合である。この場合の異常検出回路は、例えばタイマー回路である。また、前記点火信号の異常やエンジンのオーバヒート等によってスイッチイング素子が過熱状態となる場合も上記異常状態の一態様である。この場合の異常検出回路は、例えば、スイッチイング素子またはその周辺の温度を検出する温度検出回路である。このようなとき、例えば、点火信号が正常であったとしても、本発明のゲート電圧緩減回路の作動によって一次電流が絞られ、スイッチイング素子等の過熱が抑制される。また、そのとき、点火プラグの火花放電が生じないために、エンジン中の混合気の誤爆等も防止され、エンジンの保護等もされる。
【0024】
本発明の点火装置は、点火コイルの二次コイルで生じた高電圧をディストリビュータで各点火プラグに分配する形態のものでも良いし、各気筒毎に設けられた点火コイル(スティックコイル)から点火プラグに高電圧を供給する形態のものでも良い。単気筒エンジンを除き、前者の場合、点火コイルおよびイグナイタは気筒数より少なくなるが、後者の場合、点火コイルとイグナイタは一体化しているのが通常であるため、それらは気筒数と同数となる。
【0025】
この他、本発明のイグナイタは、前記スイッチイング素子等を保護するために、直流電源の電圧が過電圧となったときにも、さらに、前記ゲート電圧を低下させるゲート電圧低減回路を別途または既存の回路に融合させて設けても良い。
【0026】
【発明の実施の形態】
実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態である内燃機関用点火装置(以下、「点火装置」という。)Sの全体ブロック図を図1に示す。
点火装置Sは、図1に示すように、点火プラグPと、この点火プラグPのプラグ端子に高電圧を印加する点火コイルCと、その電力供給源となるバッテリB(直流電源)と、点火コイルCを駆動するイグナイタIと、このイグナイタIに点火信号を出力する電子制御装置(ECU)9とからなる。
【0027】
点火コイルCは、一次コイルC1と、これに同軸上に配設されて一次コイルC1よりも巻数の多い二次コイルC2と、両者の中心に配設されて磁気回路の一部を形成する鉄心コアC3とからなる。この点火コイルCをより具体的にいえば、例えば、イグナイタIを上部に一体的に備え内燃機関(エンジン)の各気筒毎に配設されるスティックコイルである。
【0028】
ECU9は、エンジンの回転数、燃料噴射量、水温、ノッキング等の各種検出信号を取込み、予め記憶されているマップに基づき運転状況に応じた最適な点火時期を決定して、イグナイタIにその点火信号を出力する。
【0029】
イグナイタIは、点火コイルCの一次コイルC1を流れる一次電流iを規制するスイッチイング素子SWと、このスイッチイング素子SWのゲートGに印加される電圧(ゲート電圧Vg)を介して一次電流iを制御する、電流制限回路1、ゲート電圧急減回路2およびゲート電圧緩減回路3と、点火信号またはスイッチイング素子SWの異常状態を検出する異常検出回路6と、ECU9からの点火信号に基づき矩形波の制御信号を生成する波形成形回路7とからなる。
【0030】
正常時は電流制限回路1とゲート電圧急減回路2とによってスイッチイング素子SWが制御されており、異常時は異常検出回路6およびゲート電圧緩減回路3とによってスイッチイング素子SWが制御されている。
【0031】
次に、これらのイグナイタIを構成する具体的な回路構成を図2に示す。
先ず、スイッチイング素子SWは、ゲートG、エミッタEおよびコレクタCを備えるIGBTからなる。このコレクタCおよびゲートG間には、ツェナーダイオードDが設けてあり、一次コイルC1から放出された電圧をクランプしている。また、エミッタE側には、一次電流iの検出用としてシャント抵抗r0(一次電流検出回路)が接続されている。
【0032】
電流制限回路1は、このシャント抵抗r0の端子電圧によって一次電流iを検出する。そして、この検出した端子電圧と基準電圧とを比較して、抵抗r1を介してゲート電圧Vgを制御する。これにより、一次電流iが前記所定値(例えば、10A)内に保持される。なお、この一次電流iの所定値は、点火プラグPで十分な火花放電を生じさせるのに必要な点火エネルギー等から算出される。
【0033】
ゲート電圧急減回路2は、NPN型トランジスタt3からなり、そのコレクタはスイッチイング素子SWのゲートG側に接続され、エミッタはアースに接続されている。コレクタ側の接続点は電流制限回路1と共通である。また、そのベースには波形成形回路7から、ECU9の点火信号を反転させた制御信号が入力される。このトランジスタt3が制御信号に応じてON/OFFすることで、スイッチイング素子SWのゲート電圧VgはLOW/HIGHと切り替る。そして、トランジスタt3がOFF→ONに切り替ると、一次電流iが急減し、トランス効果によって二次コイルC2には非常に大きな高電圧(例えば、−10〜35kV)が発生して、点火プラグPで火花放電が生じる。この正常時の点火信号、ゲート電圧Vg、一次電流iおよび二次コイルに生じる二次電圧V2の波形を図3(a)に示した。
【0034】
ゲート電圧緩減回路3は、図1に示したように、放電回路41およびゲート電圧供給遮断回路42と、ゲート電圧移行回路51および移行作動回路52とからなり、異常検出回路6が異常状態を検出した時に作動する回路である。
【0035】
放電回路41は、一端がスイッチイング素子SWのゲートG側に他端がアースに接続された放電用抵抗Rで構成される。この抵抗値は比較的大きく設定されており(例えば、100k〜50MΩ)、ゲートGに蓄えられたゲート容量電荷が緩やかに放電されるようになっている。なお、放電回路41として、放電用抵抗Rの他に、定電流回路を利用したり、各回路、基板またはスイッチイング素子等のリーク電流を利用することもできる。
【0036】
ゲート電圧供給遮断回路42は、バッテリからのゲート電圧の供給を遮断するスイッチイング回路であり、抵抗r5、r6と、トランジスタt1、t5とで構成される。
【0037】
異常検出回路6および否定回路81から、反転した異常検出信号がトランジスタt5のベースに入力されると、トランジスタt5はOFFする。これにより、トランジスタt1もOFFし、スイッチイング素子SWのゲートGがバッテリBから遮断される。なお、抵抗r1、r3、r4は、正常時にバッテリBのバッテリ電圧Vbからの電流供給を適当な電流値に制限するための抵抗である。
【0038】
ゲート電圧移行回路51は、一定電圧Vsを出力する定電圧回路511と、この定電圧回路511とゲートGとの間に介在し、コレクタがゲートG側にエミッタが定電圧回路511側にそれぞれ接続されたNPN型トランジスタt2および抵抗r2とからなる。
【0039】
移行作動回路52は、このゲート電圧移行回路51を作動させるスイッチイング回路であり、スイッチイング素子であるトランジスタt4からなる。このトランジスタt4には、前述した異常検出回路6および否定回路81から出力された異常検出信号が入力される。反転した異常検出信号がそのベースに入力されると、トランジスタt4はOFFする。これによりトランジスタt2がONしてゲート電圧移行回路51が作動する。その結果、ゲート電圧Vgは、前記定電圧回路511の一定電圧Vsとトランジスタt2のベース・エミッタ間電圧Vfとの合計電圧(Vs+Vf)以内にクランプされる。
【0040】
異常検出回路6として、例えば、タイマー回路や温度検出回路が考えられる。タイマー回路は、異常検出信号が所定時間継続すると異常検出信号を出力する回路である。温度検出回路は、スイッチイング素子SWの温度を検出する回路である。スイッチイング素子SWの保護を優先する場合には、異常検出回路6を温度検出回路とすると好ましい。
【0041】
いずれにしろ、異常状態を検出した異常検出回路6から異常検出信号が出力されると、上記ゲート電圧緩減回路3が作動する。先ず、ゲート電圧供給遮断回路により、ゲート電圧の供給が遮断される。この作動直後、前記ゲート容量電荷は主に上記ゲート電圧移行回路51から放電される。このため、ゲート電圧Vgは前記合計電圧(Vs+Vf)付近まで急速に低下する。次に、その後、放電用抵抗Rによってゲート容量電荷が緩やかに放電され、ゲート電圧Vgは緩やかに低下する。このときのゲート電圧Vgの低下に伴って一次電流iも緩減していく。いずれの一次電流iの低減過程でも、二次コイルC2に発生する電圧は小さく、点火プラグPで火花放電が生じることはない。この異常時の点火信号、ゲート電圧Vg、一次電流iおよび二次コイルに生じる二次電圧V2の波形を図3(b)に示した。
【0042】
なお、図3(b)にも示したように、ゲート電圧移行回路51等を設けない場合、異常状態が検出された直後から放電用抵抗Rによる緩やかな放電が比較的長く継続する。このため、ゲート電圧Vgは、初期ゲート電圧V0から緩やかに変化し、これに対応して大きな一次電流iが長時間流れ、スイッチイング素子SWでの発熱量もその分増大する。
【0043】
これに対し本実施形態では、放電用抵抗Rによる緩やかな放電を初期ゲート電圧V0よりも低い中間ゲート電圧Vmから実質的に開始する。このため、その放電中に流れる一次電流iが実質的に小さくなり、その流れる時間も、その放電時間に応じて短くなって、スイッチイング素子SWで生じる発熱量は一層低減される。よって、耐熱性の観点からも、スイッチイング素子SWの小型化や低コスト化等を図り易い。
【0044】
(第2実施形態)
第1実施形態の一部を変更した本発明の第2実施形態である点火装置Sの全体回路図を図4に示す。第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付して示し、それらの詳細な説明は省略する。
【0045】
本実施形態の場合、第1実施形態の電流制限回路1を、コンパレータ11と基準電圧Vrをもつ基準電源12とからなる低減信号出力回路としたものである。この低減信号出力回路は、コンパレータ11が検出したシャント抵抗r0の端子電圧と基準電圧Vrとを比較して、その端子電圧が基準電圧Vrよりも大きい場合(一次電流iが所定以上に流れている場合)に、コンパレータ11からゲート電圧低減信号を出力するものである。
【0046】
このゲート電圧低減信号は、OR回路82と否定回路83とを介して前述したトランジスタt4のベースに入力される。なお、OR回路82には、反転前の異常検出信号も並列的に入力されている。
【0047】
そして、トランジスタt4にこのゲート電圧低減信号の反転信号が入力されると、第1実施形態の場合と同様にトランジスタt4がOFFし、ゲート電圧移行回路51が作動する。これにより、ゲート電圧Vgが前記合計電圧(Vs+Vf)付近まで急減して、一次電流iが低減する。この一次電流iの低下により、シャント抵抗r0の端子電圧が低下すると、コンパレータ11からゲート電圧低減信号が出力されなくなる。そして、ゲート電圧Vgは元の初期ゲート電圧V0に復帰し一次電流iも増加する。このような繰返しを極短時間内に行うことで、一次電流iは所定値内に保持される。
【0048】
このように本実施形態では、コンパレータ11からゲート電圧低減信号が出力されたときに、ゲート電圧Vgを0V(アース)まで直接引込んでいない。このため、ゲート電圧Vgの変化が比較的緩やかとなり、一次電流iが飽和状態に移行する付近で発信(チャタリング)を生じ難い。つまり、一次電流iが滑らかに飽和状態へ移行する。このときの様子を図5(a)および同図(b)に示す。図5(a)が本実施形態の場合であり、図5(b)がゲート電圧Vgを0V付近まで引込んだ場合(ゲート電圧移行回路51を介さなかった場合)である。なお、図5(a)中、一次電流i0は電流制御の目標値であり、一次電流isはゲート電圧がVs+Vfにクランプされた場合の飽和電流値である。この場合のVsの電圧は、一次電流isが電流制御の目標値であるi0を超えない電圧に設定する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である内燃機関用点火装置の全体を示すブロック図である。
【図2】そのイグナイタ部分の詳細回路図である。
【図3】一次電流、ゲート電圧等の波形チャートであり、同図(a)は正常時のものであり、同図(b)は異常時のものである。
【図4】第2実施形態のイグナイタ部分の詳細回路図である。
【図5】その一次電流およびゲート電圧の波形チャートであり、同図(a)はゲート電圧の移行を行った場合であり、同図(b)はゲート電圧の移行を行わなかった場合である。
【符号の説明】
1 電流制限回路
2 ゲート電圧急減回路
3 ゲート電圧緩減回路
41 放電回路
42 ゲート電圧供給遮断回路
51 ゲート電圧移行回路
52 移行作動回路
6 異常検出信号
7 波形成形回路
9 ECU(電子制御装置)
P 点火プラグ
C 点火コイル
B バッテリ
I イグナイタ
SW スイッチイング素子
R 放電用抵抗
S 内燃機関用点火装置
Claims (5)
- 直流電源と、
該直流電源から電力供給を受けて一次電流が流れる一次コイルと該一次電流の時間変化率に応じて高電圧を発生し得る二次コイルとを有する点火コイルと、
該点火コイルの二次コイルから高電圧が印加されて内燃機関の燃焼室内で火花放電をする点火プラグと、
該点火プラグの火花放電を生じさせるために該一次コイルの一次電流をスイッチイング制御するイグナイタと、
該イグナイタに内燃機関の点火時期に応じた点火信号を出力する電子制御装置とを備える内燃機関用点火装置において、
前記イグナイタは、
印加されるゲート電圧に応じて前記一次電流を変化させ得るスイッチイング素子と、
該スイッチイング素子を流れる一次電流を所定値内に制限する電流制限回路と、
該点火プラグの火花放電が生じる程度に該スイッチイング素子のゲート電圧を急減させるゲート電圧急減回路と、
前記イグナイタまたは前記電子制御装置の異常状態を検出して異常検出信号を出力する異常検出回路と、
該点火プラグの火花放電が生じない程度に該スイッチイング素子に充電されたゲート容量電荷を放電させて該ゲート電圧を緩減する放電回路と該異常検出回路による異常状態の検出時にゲート電圧の供給を遮断するゲート電圧供給遮断回路とを有するゲート電圧緩減回路と、
を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 前記ゲート電圧緩減回路は、さらに、前記放電回路の作動前の初期ゲート電圧から該初期ゲート電圧よりも低い中間ゲート電圧へ、前記点火プラグの火花放電が生じない範囲内で急速に前記ゲート電圧を移行させるゲート電圧移行回路と、該ゲート電圧移行回路を前記異常検出回路からの異常検出信号の入力によって作動させる移行作動回路とを有する請求項1に記載の内燃機関用点火装置。
- 前記電流制限回路は、検出された前記一次電流が所定値を超えるときに前記ゲート電圧を低減させるゲート電圧低減信号を出力する低減信号出力回路を備え、
前記移行作動回路は、該低減信号出力回路からのゲート電圧低減信号と前記異常検出回路からの異常検出信号とが並列的に入力可能とされており、該ゲート電圧低減信号が入力されたときに前記ゲート電圧移行回路を作動させて該ゲート電圧を前記中間ゲート電圧まで低減させる請求項2に記載の内燃機関用点火装置。 - 前記ゲート電圧移行回路は、前記中間ゲート電圧以下の一定電圧を出力する定電圧回路と、前記スイッチイング素子のゲートと該定電圧回路との間に介在して該ゲートと該定電圧回路とを断続切替するNPN型トランジスタとからなり、
前記移行作動回路は、該NPN型トランジスタをON/OFFさせるスイッチイング回路である請求項2または3に記載の内燃機関用点火装置。 - 直流電源と、
該直流電源から電力供給を受けて一次電流が流れる一次コイルと該一次電流の時間変化率に応じて高電圧を発生し得る二次コイルとを有する点火コイルと、
該点火コイルの二次コイルから高電圧が印加されて内燃機関の燃焼室内で火花放電をする点火プラグと、
該点火プラグの火花放電を生じさせるために該一次コイルの一次電流をスイッチイング制御するイグナイタと、
該イグナイタに内燃機関の点火時期に応じた点火信号を出力する電子制御装置とを備える内燃機関用点火装置において、
前記イグナイタは、
印加されるゲート電圧に応じて前記一次電流を変化させ得るスイッチイング素子と、
該スイッチイング素子を流れる一次電流を所定値内に制限する電流制限回路と、
該点火プラグの火花放電が生じる程度に該スイッチイング素子のゲート電圧を急減させるゲート電圧急減回路と、
前記イグナイタまたは前記電子制御装置の点火信号の異常状態を検出して異常検出信号を出力する異常検出回路と、
該異常検出回路による異常状態の検出時にゲート電圧の供給を遮断するゲート電圧供給遮断回路と、
該点火プラグの火花放電が生じない程度に該スイッチイング素子に充電されたゲート容量電荷を放電させて該ゲート電圧を緩減する放電回路とを有するゲート電圧緩減回路と、
を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置のイグナイタ。
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