(57)【要約】【課題】装置内の発熱源となってしまう過電流検出用抵抗を設けることなく過電流を抑制でき、回路構成を複雑化させることもない内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】イグナイタ１２の通電制御により、車輌バッテリー２から点火コイル１１の一次コイル１１ａへ流れる電流を制御し、鉄心を介して磁気結合する二次コイル１１ｂの誘起電力を制御し、点火プラグ３の放電ギャップに電気火花を発生させる内燃機関用点火装置１０において、イグナイタ１２をＩＧＢＴ１３で構成し、エミッタラインに低抵抗素子１４を直列に接続してゲート−エミッタ間電圧を低減させ、ＩＧＢＴ１３の通電能力（コレクタ電流Ｉcの流量および飽和電流値）を低下させ、点火コイル１１に過電流が流れるのを防ぎ、複雑な構造の過電流保護回路などを設けることなく過電流保護機能を実現し、低抵抗素子１４自体の発熱も抑えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、点火コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させるイグナイタ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、点火信号が入力される信号入力端子と、点火コイル側に接続されるコイル側端子と、接地側に接続される接地側端子とを備え、信号入力端子と接地側端子との間に印加される駆動電圧に応じてコイル側端子と接地側端子との間に電流を流す通電能力を有し、その飽和電流が駆動電圧によって変化する特性を持つ電圧駆動型スイッチ素子により構成し、
前記イグナイタの駆動電圧を低減させる通電能力制限手段を設け、
前記通電能力制限手段により電圧駆動型スイッチ素子の駆動電圧を低減させることにより飽和電流を低くし、コイル側端子と接地側端子との間を流れる電流値を制御するようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記通電能力制限手段は、前記イグナイタの接地側端子と接地点との間に直列に設けた抵抗体であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
前記イグナイタを構成する電圧駆動型スイッチ素子は、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項４】
前記イグナイタを構成する電圧駆動型スイッチ素子は、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、点火コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御することで、コイル二次側に高電圧を発生させるイグナイタを備える内燃機関用点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用点火装置は、エンジンの各気筒ごとに配置され、点火コイル（一次コイル、この一次コイルの外側に配設される二次コイル、この二次コイルおよび一次コイルを磁気的に結合する鉄心からなる）と、この点火コイルの一次コイルに流れる一次電流を制御するイグナイタと、を絶縁ケース内に収容したユニット状に構成される。
【０００３】
そして、従来の内燃機関用点火装置には、イグナイタを構成するパワートランジスタに規定以上の電流が流れるのを防いで、点火コイルが異常発熱により熱破壊するのを防ぐ過電流保護回路や、パワートランジスタの過熱を検知して、ある規定以上の温度に達したときに電流を遮断する過電流保護回路を設けたものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０５２６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された内燃機関用点火装置では、パワートランジスタへ流れる電流を検知するために電流検出用の検出抵抗を設ける必要があり、この検出抵抗に電流が流れることで抵抗体自体が発熱し、絶縁ケース内の温度上昇による製品信頼性の低下が懸念される。しかも、過電流保護回路を構成するために半導体素子が複数必要になり、回路構成が複雑化して部品点数が増加するといった問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、装置内の発熱源となってしまう過電流検出用抵抗を設けることなく過電流を抑制でき、回路構成を複雑化させることもない内燃機関用点火装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、点火コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させるイグナイタ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、点火信号が入力される信号入力端子と、点火コイル側に接続されるコイル側端子と、接地側に接続される接地側端子とを備え、信号入力端子と接地側端子との間に印加される駆動電圧に応じてコイル側端子と接地側端子との間に電流を流す通電能力を有し、その飽和電流が駆動電圧によって変化する特性を持つ電圧駆動型スイッチ素子により構成し、前記イグナイタの駆動電圧を低減させる通電能力制限手段を設け、前記通電能力制限手段により電圧駆動型スイッチ素子の駆動電圧を低減させることにより飽和電流を低くし、コイル側端子と接地側端子との間を流れる電流値を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記通電能力制限手段は、前記イグナイタの接地側端子と接地点との間に直列に設けた抵抗体であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、前記イグナイタを構成する電圧駆動型スイッチ素子は、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、前記イグナイタを構成する電圧駆動型スイッチ素子は、電界効果トランジスタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、電圧駆動型スイッチ素子の駆動電圧を通電能力制限手段により低減させることで、電圧駆動型素子が持つ特性によりコイル側端子と接地側端子との間に電流を流す通電能力を低減させ、コイル側端子−接地側端子間電圧が飽和領域を超えても飽和電流値に規制され、一次コイルに流れる電流を抑制できるので、電流を点火コイルの異常発熱を防ぐことができる。よって、過電流抑制のために回路構成を複雑化させることもないし、装置内の発熱源となってしまう電流検出用抵抗を設ける必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る内燃機関用点火装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態のイグナイタに用いた絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタのＩ−Ｖ特性図である。
【図３】本発明に係る内燃機関用点火装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図４】第２実施形態のイグナイタに用いたＭＯＳＦＥＴのＩ−Ｖ特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、添付図面に基づいて、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１０の概略は、図１に示すように、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１からの点火信号に応じて、点火コイル１１の一次コイル１１ａに流れる一次電流の通電・遮断を制御するイグナイタ１２を備え、このイグナイタ１２の通電制御により、車輌バッテリー２から一次コイル１１ａへ流れる電流を制御し、鉄心を介して磁気結合する二次コイル１１ｂの誘起電力を制御し、点火プラグ３の放電ギャップに電気火花を発生させる。
【００１５】
上記イグナイタ１２は電圧駆動型スイッチ素子により構成するもので、ＥＣＵ１より点火信号が入力される信号入力端子１２ａと、点火コイル１１側に接続されるコイル側端子１２ｂと、接地側に接続される接地側端子１２ｃとを備え、信号入力端子１２ａと接地側端子１２ｃとの間に印加される駆動電圧に応じてコイル側端子１２ｂと接地側端子１２ｃとの間に電流を流す通電能力を有し、その飽和電流が駆動電圧によって変化する特性を持つものを選定する。
【００１６】
本実施形態においては、電圧駆動型スイッチ素子として、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（以下、ＩＧＢＴという）１３を用いるものとし、ＩＧＢＴ１３のゲートを信号入力端子１２ａに、ＩＧＢＴ１３のコレクタをコイル側端子１２ｂに、ＩＧＢＴ１３のエミッタを接地側端子１２ｃに各々接続する。すなわち、ＥＣＵ１からの点火信号をゲート入力とするＩＧＢＴ１３は、ゲートへの電圧印加によりコレクタ電流Ｉcが流れる。これにより、点火コイル１１の一次コイル１１ａに一次電流を流すのである。
【００１７】
ここで、図２に示すのはＩＧＢＴ１３のＩ−Ｖ特性であり、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖceが高くなるに従ってコレクタ電流Ｉcの流量が増加して行く。このとき、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖceによってコレクタ電流Ｉcを流す能力（通電能力）は、ゲート−エミッタ間電圧Ｖgeによって異なる。本図においては、ゲート−エミッタ間電圧Ｖge-1＞Ｖge-2＞Ｖge-3＞Ｖge-4であり、ゲート−エミッタ間電圧Ｖgeが下がるほど、通電能力が低下していることが分かる。
【００１８】
さらに、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖceが高くなって飽和領域に至ると、それ以上コレクタ−エミッタ間電圧Ｖceを高くしてもコレクタ電流Ｉcが殆ど上昇しなくなり、飽和電流が流れる状態となる。このコレクタ電流Ｉcが飽和領域に達した飽和電流の値も、ゲート−エミッタ間電圧Ｖgeに依存する特性を有しており、ゲート−エミッタ間電圧Ｖgeが下がるほど、コレクタ電流Ｉcの飽和電流値も低くなる。すなわち、短絡故障などでコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceが異常上昇しても、コレクタ電流Ｉcを飽和電流値に制限することができ、このコレクタ電流Ｉcの飽和電流値は、ＩＧＢＴ１３の駆動電圧（ゲート−エミッタ間電圧）を低減させることにより適宜な低い値に調整できる。
【００１９】
そこで、イグナイタ１２を構成するＩＧＢＴ１３の駆動電圧（ゲート−エミッタ間電圧）を低減させる通電能力制限手段として、数十ミリΩオーダーの低抵抗素子１４を接地側端子１２ｃと接地点との間に直列に設ける。すなわち、低抵抗素子１４の両端に発生する電圧降下によって、ＩＧＢＴ１３のゲート−エミッタ間電圧Ｖge（駆動電圧）を適宜な値に低下させ、ＩＧＢＴ１３の通電能力（コレクタ電流Ｉcの流量および飽和電流値）を低下させ、点火コイル１１に過電流が流れるのを防ぎ、複雑な構造の過電流保護回路などを設けることなく、保護機能を実現できるのである。しかも、低抵抗素子１４を通電能力制御手段とすることで、抵抗素子自体の発熱を抑えられるという利点もある。
【００２０】
上述した第１実施形態の内燃機関用点火装置１０では、イグナイタ１２を構成する電圧駆動型スイッチ素子としてＩＧＢＴ１３を用いたが、駆動電圧によって通電能力を調整できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、図３に示す第２実施形態の内燃機関用点火装置１０′においては、イグナイタ１２′をｎ型のＭＯＳＦＥＴ１５にて構成するものとした。
【００２１】
ＭＯＳＦＥＴ１５のゲートを信号入力端子１２ａに、ＭＯＳＦＥＴ１５のドレインをコイル側端子１２ｂに、ＭＯＳＦＥＴ１５のソースを接地側端子１２ｃに各々接続する。すなわち、ＥＣＵ１からの点火信号をゲート入力とするＭＯＳＦＥＴ１５は、ゲートへの電圧印加により、ドレインからソースへドレイン電流Ｉgが流れる。これにより、点火コイル１１の一次コイル１１ａに一次電流を流すのである。
【００２２】
ここで、図４に示すのはＭＯＳＦＥＴ１５のＩ−Ｖ特性であり、ドレイン−ソース間電圧Ｖdsが高くなるに従ってドレイン電流Ｉdの流量が増加して行く。このとき、ドレイン−ソース間電圧Ｖdsによってドレイン電流Ｉdを流す能力（通電能力）は、ゲート−ソース間電圧Ｖgsによって異なる。本図においては、ゲート−ソース間電圧Ｖgs-1＞Ｖgs-2＞Ｖgs-3＞Ｖgs-4であり、ゲート−ソース間電圧Ｖgsが下がるほど、通電能力が低下していることが分かる。
【００２３】
さらに、ドレイン−ソース間電圧Ｖdsが高くなって飽和領域に至ると、それ以上ドレイン−ソース間電圧Ｖdsを高くしてもドレイン電流Ｉdが殆ど上昇しなくなり、飽和電流が流れる状態となる。このドレイン電流Ｉdが飽和領域に達した飽和電流の値も、ゲート−ソース間電圧Ｖgsに依存する特性を有しており、ゲート−ソース間電圧Ｖgsが下がるほど、ドレイン電流Ｉdの飽和電流値も低くなる。すなわち、短絡故障などでドレイン−ソース間電圧Ｖdsが異常上昇しても、ドレイン電流Ｉdを飽和電流値に制限することができ、このドレイン電流Ｉdの飽和電流値は、ＭＯＳＦＥＴ１５の駆動電圧（ゲート−ソース間電圧）を低減させることにより低く調整できる。
【００２４】
従って、第２実施形態に係る内燃機関用点火装置１０′においても、通電能力制限手段として、数十ミリΩオーダーの低抵抗素子１４を接地側端子１２ｃと接地点との間に直列に設けることで、ドレイン−ソース間電圧Ｖdsが異常上昇しても、ドレイン電流Ｉdを飽和電流値に制限することができ、このドレイン電流Ｉdの飽和電流値は、ＭＯＳＦＥＴ１５の駆動電圧（ゲート−ソース間電圧）を低減させることにより適宜な低い値に調整できる。
【００２５】
以上、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。
【符号の説明】
【００２６】
１      ＥＣＵ
２      車輌バッテリー
３      点火プラグ
１０    内燃機関用点火装置（第１実施形態）
１０′  内燃機関用点火装置（第２実施形態）
１１    点火コイル
１１ａ  一次コイル
１１ｂ  二次コイル
１２    イグナイタ（第１実施形態）
１２′  イグナイタ（第２実施形態）
１３    ＩＧＢＴ（第１実施形態）
１４    低抵抗素子
１５    ＭＯＳＦＥＴ（第２実施形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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