(57)【要約】専用部品などのコストを抑制しつつ、正常点火動作モードから保護動作モードへ移行する際に、駆動回路の出力信号レベルが急峻に変化しないようにすることができる、内燃機関点火装置を提供する。本発明に係る内燃機関点火装置は、第１モードのときにおける駆動信号を出力する第１差動回路と、第２モードのときにおける駆動信号を出力する第２差動回路とを備え、前記第１差動回路と前記第２差動回路はそれぞれトランジスタを備え、前記駆動信号を供給する駆動電流が、前記第１モードと前記第２モードとの間で共通する前記トランジスタを流れるように構成されている。
2019146393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火回路が有する駆動スイッチに対して駆動信号を供給することにより内燃機関に点火する内燃機関点火装置であって、
前記駆動信号を前記駆動スイッチに対して出力する駆動回路、
前記駆動回路に対して第１差動信号を出力することにより前記駆動回路を第１モードで動作させる第１差動回路、
前記駆動回路に対して第２差動信号を出力することにより前記駆動回路を第２モードで動作させる第２差動回路、
を備え、
前記第１差動回路と前記第２差動回路は、それぞれトランジスタを備えるとともに、前記駆動信号を供給する駆動電流が、前記第１モードと前記第２モードとの間で共通する前記トランジスタを流れるように構成されている
ことを特徴とする内燃機関点火装置。
【請求項２】
前記第１差動回路は、第１トランジスタ、第２トランジスタ、および第１定電流源を用いて構成されており、
前記第２差動回路は、前記第１トランジスタ、前記第１トランジスタに対して前記第２トランジスタと並列となるように接続された第３トランジスタ、および前記第１定電流源を用いて構成されており、
前記第１差動回路は、前記駆動回路を前記第１モードで動作させるときは、前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、および前記第１定電流源を介して流れる電流により前記第１差動信号を出力し、
前記第２差動回路は、前記駆動回路を前記第２モードで動作させるときは、前記第１トランジスタ、前記第３トランジスタ、および前記第１定電流源を介して流れる電流により前記第２差動信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関点火装置。
【請求項３】
前記第１差動回路は、前記駆動回路を前記第１モードで動作させるときは、前記駆動回路に対して前記第１差動信号を所定時間出力した後に前記第１差動信号を遮断し、
前記第２差動回路は、前記駆動回路を前記第２モードで動作させるときは、前記駆動スイッチが前記第１モードよりも緩やかに導通状態から遮断状態へ遷移させるように、前記第２差動信号の信号波形を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関点火装置。
【請求項４】
前記内燃機関点火装置は、前記第１トランジスタと前記第２トランジスタが導通している状態において前記第３トランジスタを導通させ、その後に前記第２トランジスタを遮断することにより、前記駆動回路を前記第１モードから前記第２モードへ遷移させる
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関点火装置。
【請求項５】
前記内燃機関点火装置はさらに、前記駆動回路の出力を帰還させる第１フィードバックループを備え、
前記第２差動回路は、前記第２差動回路に対する入力信号と、前記第１フィードバックループを介して帰還した前記駆動回路の出力とを入力として用いることにより、前記第２差動信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関点火装置。
【請求項６】
前記内燃機関点火装置はさらに、
前記第１差動回路を制御する通電制御回路、
前記第２差動回路を制御する異常通電制御回路、
を備え、
前記異常通電制御回路は、前記駆動スイッチが所定時間以上にわたって導通状態を継続したことを検出すると、前記第２差動信号を出力するように前記第２差動回路を動作させた後、前記第１差動信号を遮断するように前記通電制御回路に対して指示する信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関点火装置。
【請求項７】
前記駆動回路は、前記第１差動回路に流れる電流をミラーリングする第１カレントミラー回路を形成する第１出力トランジスタを備え、
前記第１出力トランジスタは、前記第１カレントミラー回路のミラー比率に対応する電流レベルを有する電流を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関点火装置。
【請求項８】
前記内燃機関点火装置はさらに、前記駆動回路に対して第３差動信号を出力することにより前記駆動回路を第３モードで動作させる第３差動回路を備え、
前記第３差動回路は、第４トランジスタ、第５トランジスタ、および第２定電流源を用いて構成されており、
前記第３差動回路は、前記駆動回路を前記第１モードで動作させるときは、前記第４トランジスタと前記第２定電流源を介して第１電流を流し、
前記第３差動回路は、前記駆動回路を前記第３モードで動作させるときは、前記第４トランジスタと前記第２定電流源を介して前記第１電流を流すとともに、前記第５トランジスタと前記第２定電流源を介して第２電流を流す
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関点火装置。
【請求項９】
前記第３差動回路は、前記駆動回路を前記第３モードで動作させるときは、前記第１電流に対する前記第２電流の比率を次第に増加させることにより、前記駆動スイッチの出力電流を所定電流値以下に抑制する
ことを特徴とする請求項８記載の内燃機関点火装置。
【請求項１０】
前記内燃機関点火装置はさらに、前記駆動スイッチの出力電流を帰還させる第２フィードバックループを備え、
前記第３差動回路は、前記第３差動回路に対する入力信号と、前記第２フィードバックループを介して帰還した前記駆動回路の出力とを入力として用いることにより、前記第３差動信号を出力する
ことを特徴とする請求項８記載の内燃機関点火装置。
【請求項１１】
前記内燃機関点火装置はさらに、
前記第１差動回路を制御する通電制御回路、
前記第３差動回路に対して閾値電圧を出力する閾値電圧生成回路、
を備え、
前記第４トランジスタは、前記閾値電圧を受け取ることにより導通するように構成されており、
前記第５トランジスタは、前記第２フィードバックループを介して帰還した前記駆動スイッチの出力電流を変換した電圧を受け取ることにより導通するように構成されており、
前記第２定電流源は、前記第１電流と前記第２電流の合計を一定に保つ
ことを特徴とする請求項１０記載の内燃機関点火装置。
【請求項１２】
前記駆動回路は、
前記第１差動回路に流れる電流をミラーリングする第１カレントミラー回路を形成する第１出力トランジスタ、
前記第５トランジスタに流れる電流をミラーリングする第２カレントミラー回路を形成する第２出力トランジスタ、
を備え、
前記第１出力トランジスタは、前記第１カレントミラー回路のミラー比率に対応する電流レベルを有する電流を出力し、
前記第２出力トランジスタは、前記第２カレントミラー回路のミラー比率に対応する電流レベルを有する電流を出力する
ことを特徴とする請求項８記載の内燃機関点火装置。
【請求項１３】
前記第１差動回路は、第１トランジスタ、第２トランジスタ、および第１定電流源を用いて構成されており、
前記第２差動回路は、前記第１トランジスタ、前記第１トランジスタに対して前記第２トランジスタと並列となるように接続された第３トランジスタ、および前記第１定電流源を用いて構成されており、
前記第１差動回路は、前記駆動回路を前記第１モードで動作させるときは、前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、および前記第１定電流源を介して流れる電流により前記第１差動信号を出力し、
前記第２差動回路は、前記駆動回路を前記第２モードで動作させるときは、前記第１トランジスタ、前記第３トランジスタ、および前記第１定電流源を介して流れる電流により前記第２差動信号を出力し、
前記内燃機関点火装置はさらに、前記駆動回路の出力を帰還させる第１フィードバックループを備え、
前記第２差動回路は、前記第２差動回路に対する入力信号と、前記第１フィードバックループを介して帰還した前記駆動回路の出力とを入力として用いることにより、前記第２差動信号を出力し、
前記内燃機関点火装置はさらに、
前記第１差動回路を制御する通電制御回路、
前記第２差動回路を制御する異常通電制御回路、
を備え、
前記異常通電制御回路は、前記駆動スイッチが所定時間以上にわたって導通状態を継続したことを検出すると、前記第２差動信号を出力するように前記第２差動回路を動作させた後、前記第１差動信号を遮断するように前記通電制御回路に対して指示する信号を出力し、
前記内燃機関点火装置はさらに、前記駆動回路に対して第３差動信号を出力することにより前記駆動回路を第３モードで動作させる第３差動回路を備え、
前記第３差動回路は、第４トランジスタ、第５トランジスタ、および第２定電流源を用いて構成されており、
前記第３差動回路は、前記駆動回路を前記第１モードで動作させるときは、前記第４トランジスタと前記第２定電流源を介して第１電流を流し、
前記第３差動回路は、前記駆動回路を前記第３モードで動作させるときは、前記第４トランジスタと前記第２定電流源を介して前記第１電流を流すとともに、前記第５トランジスタと前記第２定電流源を介して第２電流を流し、
前記内燃機関点火装置はさらに、前記駆動スイッチの出力電流を帰還させる第２フィードバックループを備え、
前記第３差動回路は、前記第３差動回路に対する入力信号と、前記第２フィードバックループを介して帰還した前記駆動回路の出力とを入力として用いることにより、前記第３差動信号を出力し、
前記内燃機関点火装置はさらに、
前記第３差動回路に対して閾値電圧を出力する閾値電圧生成回路、
を備え、
前記第４トランジスタは、前記閾値電圧を受け取ることにより導通するように構成されており、
前記第５トランジスタは、前記第２フィードバックループを介して帰還した前記駆動スイッチの出力を受け取ることにより導通するように構成されており、
前記第２定電流源は、前記第１電流と前記第２電流の合計を一定に保つ
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を点火する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関点火装置は、点火コイルや点火コイル１次側電流のスイッチング素子を、過電流による破壊から防止するため、電流を遮断する保護回路を搭載している。保護回路は一般に、以下の２つの動作モードを有している：（ａ）長い時間コイル１次側電流を通電させた後の遮断動作によって点火コイル２次側に異常な高電圧が発生しないように、コイル１次側電流を緩やかに減少させるソフトオフモード、（ｂ）スイッチング素子を制御してコイル１次側電流を減少させる電流制限モード。【０００３】
下記特許文献１は、ソフトオフモードに関する技術を開示している。同文献記載の技術は、スイッチング素子が導通状態となっているときに長通電検出回路が所定時間以上の長い通電時間を検出すると、ソフトオフ用コンデンサから放電電流が出力され、スイッチング素子を緩やかに導通状態から遮断状態へ遷移させることにより、ソフトオフモードを実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５７６５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
正常の点火動作からソフトオフモードや電流制限モードなどの保護回路動作に移行する際には、意図しない点火を発生させないため、スイッチング素子の導通状態を緩やかに遷移させることが望ましい。例えばスイッチング素子がＩＧＢＴであれば、ゲート電圧を緩やかに遷移させる必要がある。【０００６】
特許文献１記載の技術は、ソフトオフ用の波形を生成するために容量素子を使用している。正常の点火動作からソフトオフ動作へ移行する際には、この容量素子が切替ノイズを吸収して、スイッチング素子（ＩＧＢＴ）のゲート電圧の急峻な変動を抑制していると考えられる。しかし、（ａ）ソフトオフ専用に容量素子が必要となってコストが増加する、（ｂ）この容量素子の値とＩＧＢＴゲート入力抵抗値やゲート入力容量値によってソフトオフ波形が決まるので、負荷依存性が大きく、そのための調整コストが必要である、などの課題が考えられる。【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、専用部品などのコストを抑制しつつ、正常点火動作モードから保護動作モードへ移行する際に、駆動回路の出力信号レベルが急峻に変化しないようにすることができる、内燃機関点火装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内燃機関点火装置は、第１モードのときにおける駆動信号を出力する第１差動回路と、第２モードのときにおける駆動信号を出力する第２差動回路とを備え、前記第１差動回路と前記第２差動回路はそれぞれトランジスタを備え、前記駆動信号を供給する駆動電流が、前記第１モードと前記第２モードとの間で共通する前記トランジスタを流れるように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る内燃機関点火装置によれば、正常動作モードから保護動作モードに切り替わる際に、駆動信号の出力信号レベルを緩やかに切り替えることができる。上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る内燃機関点火装置の構成図である。
【図２】点火制御装置１００の動作を説明するタイミングチャートである。
【図３Ａ】差動回路５１、差動回路５２、駆動回路６１の回路図である。
【図３Ｂ】正常点火モードからソフトオフモードへスムーズに移行することを説明する図である。
【図４】実施形態２に係る内燃機関点火装置の構成図である。
【図５】実施形態２における点火制御装置１００の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６Ａ】差動回路５１、差動回路５３、駆動回路６１の回路図である。
【図６Ｂ】正常点火モードから電流制限モードへスムーズに移行することを説明する図である。
【図７】実施形態３に係る内燃機関点火装置の構成図である。
【図８】実施形態３における点火制御装置１００の動作を説明するタイミングチャートである。
【図９Ａ】差動回路５１〜５３および駆動回路６１の回路図である。
【図９Ｂ】正常点火モードから電流制限モードへ移行した後、さらにソフトオフモードへ移行する場合における電流の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る内燃機関点火装置の構成図である。内燃機関点火装置は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２１、点火制御装置１００、バッテリ１１、スイッチング素子７１、点火コイル７４（１次側コイル７２、２次側コイル７３）、点火プラグ７５を備える。点火制御装置１００はさらに、入力バッファ回路３１、通電制御回路４１、異常通電検知回路４２、差動回路５１、差動回路５２、駆動回路６１を備える。
【００１２】
スイッチング素子７１は、点火コイル７４に対して駆動信号を出力することにより、内燃機関に点火する。スイッチング素子７１は、点火制御装置１００から出力される駆動信号をゲート端子に対して入力することにより、駆動される。
【００１３】
ＥＣＵ２１は、点火制御装置１００に対して、内燃機関に点火するよう指示する。通電制御回路４１は、正常点火モードにおいてスイッチング素子７１に対する通電制御信号を出力する回路である。異常通電検知回路４２は、スイッチング素子７１が正常動作時よりも長く通電していること（異常通電）を検知する。異常通電検知回路４２は、異常通電を検知すると、その旨を通電制御回路４１に対して通知する。通電制御回路４１は通電制御信号を停止し、以後は異常通電検知回路４２がスイッチング素子７１に対する通電制御信号を出力することにより、ソフトオフモードを実施する。
【００１４】
差動回路５１と５２は、２つの入力信号の差分を増幅する回路である。差動回路５１は正常点火モードにおける駆動信号を出力し、差動回路５２はソフトオフモードにおける駆動信号を出力する。差動回路５１は、通電制御回路４１から受け取る２つの通電制御信号の差分を増幅する。差動回路５２は、異常通電検知回路４２から受け取る通電制御信号と駆動回路６１の出力からフィードバックされた信号との間の差分を増幅する。差動回路５１と５２、および駆動回路６１の具体例については後述する。
【００１５】
図２は、点火制御装置１００の動作を説明するタイミングチャートである。ここでは主要な信号線における信号波形を示した。以下図２の信号波形を用いて、正常点火モードとソフトオフモードそれぞれにおける動作を説明する。
【００１６】
正常点火モードにおいては、ＥＣＵ２１から信号線１を介して通電制御信号が入力される。通電制御信号は、入力バッファ回路３１／通電制御回路４１／差動回路５１／駆動回路６１／信号線９を介して、スイッチング素子７１に対して駆動信号として出力される。スイッチング素子７１はその駆動信号にしたがって動作する。
【００１７】
差動回路５１には、（＋）端子に信号線４が接続され、（−）端子に信号線５が接続されている。信号線４がＨｉレベル信号かつ信号線５がＬｏｗレベル信号の場合、駆動回路６１から出力する信号線９はＨｉレベルとなり、スイッチング素子７１がＯＮする。信号線４がＬｏｗレベル信号かつ信号線５がＨｉレベル信号の場合、信号線９はＬｏｗレベルとなり、スイッチング素子７１がＯＦＦする。スイッチング素子７１がＯＮすると、点火コイル７４の１次側コイル７２に電流が流れる。スイッチング素子７１がＯＦＦすると同時に、１次側コイル７２に１次電圧が発生し、相互誘導作用により２次側コイル７３に巻数比に応じた２次電圧が発生する。２次電圧は点火プラグ７５に供給され、これにより内燃機関が点火する。
【００１８】
異常通電検知回路４２は、スイッチング素子７１の通電時間が所定時間以上に長くなったとき（異常通電）、これを検知する。異常通電検知回路４２が異常通電を検知すると、点火制御装置１００は正常点火モードからソフトオフモードに移行する。ソフトオフモードにおいては、スイッチング素子７１のゲート端子に対する駆動信号を、緩やかにＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化させる。これによりスイッチング素子７１を緩やかに導通状態から遮断状態へ遷移させる。
【００１９】
ソフトオフモードに移行する前、スイッチング素子７１は通電状態なので、信号線４はＨｉレベル、信号線５はＬｏｗレベル、信号線６はＬｏｗレベルであり、信号線９からはＨｉレベル信号が出力されている。異常通電検知回路４２は異常通電を検知すると、信号線６からソフトオフモード時の信号波形を出力する。ソフトオフモード時の信号波形は、ＨｉレベルからＬｏｗレベルに緩やかに変化する。
【００２０】
信号線６からのソフトオフ信号は、差動回路５２の（＋）端子に入力される。差動回路５２の（−）端子には、信号線９（駆動回路６１の出力）がネガティブフィードバックされている。すなわち、信号線６の波形に追従した波形が、信号線９を介して差動回路５２へフィードバックされる。
【００２１】
通電制御回路４１は、異常通電を検知した旨を、信号線３を介して異常通電検知回路４２から受け取る。通電制御回路４１はその信号を受け取ると、信号線４をＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化させ、信号線５はＬｏｗレベルのままにする。信号線４がＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化するタイミングを、信号線６がＨｉレベルになった（すなわちソフトオフモードに移行した）後に設定することにより、信号線９はＨｉレベルのまま変化しない。これにより、正常点火モードからソフトオフモードへ移行する際に、駆動信号レベルが急峻に変化することなく、スムーズに動作モードが移行する。
【００２２】
図３Ａは、差動回路５１、差動回路５２、駆動回路６１の回路図である。以下図３Ａを用いて、これら回路の構成を説明する。
【００２３】
差動回路５１は、定電流源Ｉ1、ＮＭＯＳ（ＭＮ１、ＭＮ２）、ＰＭＯＳ（ＭＰ２０、ＭＰ２１）によって構成されている。差動回路５２は、定電流源Ｉ１、ＮＭＯＳ（ＭＮ３、ＭＮ４）、ＰＭＯＳ（ＭＰ２０、ＭＰ２１）によって構成されている。定電流源Ｉ１とＰＭＯＳ（ＭＰ２０、ＭＰ２１）は、差動回路５１と５２の間で共用している。
【００２４】
駆動回路６１は、ＭＰ２３とＭＮ１２によって構成されている。ＭＰ２３からの出力電流は、差動回路（＋）端子側の出力電流を、ＭＰ２１からＭＰ２３へのカレントミラー比に基づいてミラーリングしたものとなる。ＭＮ１２からの出力電流は、差動回路（−）端子側の出力電流を、ＭＰ２０からＭＰ２２へのカレントミラー比、およびＭＮ１０からＭＮ１２へのカレントミラー比に基づいてミラーリングしたものとなる。駆動回路６１の出力（信号線９）は、差動回路５２の（−）端子にネガティブフィードバックされている。
【００２５】
図３Ｂは、正常点火モードからソフトオフモードへスムーズに移行することを説明する図である。図３Ｂの太点線は、ＭＰ２１とＭＰ２３との間のカレントミラーによって駆動回路６１の出力が形成されることを示す。図３Ｂの点線は、正常点火モードにおける電流経路を示す。図３Ｂの一点鎖線は、ソフトオフモードにおける電流経路を示す。
【００２６】
ソフトオフモードへ移行する前は、差動回路５１の（＋）端子に入力する信号線４はＨｉレベル、差動回路５２の（＋）端子に入力する信号線６はＬｏｗレベルであり、ＭＮ１はＯＮ、ＭＮ３はＯＦＦとなる。ＭＰ２１に流れる電流は、ＭＮ１を通って流れる。
【００２７】
ソフトオフモードへ移行すると、まず信号線６がＨｉレベルになるので、ＭＮ１とＭＮ３がＯＮ状態となるが、定電流源Ｉ１の作用により、ＭＰ２１に流れる電流は変化しない。続いてＭＮ１がＯＦＦし、ＭＮ３がＯＮ状態となる。ＭＰ２１に流れる電流は、ＭＮ３を通って流れる。この期間においても定電流源Ｉ１の作用により、ＭＰ２１に流れる電流は変化しない。駆動回路６１の出力はＭＰ２１とＭＰ２３との間のカレントミラーによって形成されるので、ＭＰ２１に流れる電流が変化しなければＭＰ２３に流れる電流も変化しない。これにより正常点火モードからソフトオフモードへ移行する過程において、駆動回路６１の出力電流を急峻に変化させることなく、モードをスムーズに切り替えることができる。
【００２８】
＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る内燃機関点火装置は、正常点火モードからソフトオフモードへ切り替える際に、両モードに共通するＭＰ２１を介して電流を流す。駆動電流はＭＰ２１とＭＰ２３との間のカレントミラーによって生成されるので、モードが切り替わるタイミングにおいて駆動電流が急峻に変化することはない。これにより動作モードをスムーズに切り替えることができる。
【００２９】
本実施形態１に係る内燃機関点火装置は、駆動回路６１の出力を差動回路５２のマイナス端子入力としてフィードバックする。これにより、ソフトオフモード時における差動回路５２に対する入力信号に追従して、駆動回路６１の出力を形成することができる。すなわち駆動回路６１の負荷に依拠することなく、差動回路５２に対する入力信号に追従した駆動信号を出力することができる。
【００３０】
本実施形態１において、スイッチング素子７１の入力端子条件が様々であるので、駆動回路６１の負荷駆動能力を最適化する必要がある。本実施形態１においては、差動回路５１または５２に流れる電流をカレントミラーすることにより駆動信号を生成するので、カレントミラー比にしたがって駆動回路６１を最適化することができる。
【００３１】
＜実施の形態２＞
実施形態１では、正常点火モードとソフトオフモードをスムーズに切り替える構成例を説明した。本発明の実施形態２では、正常点火モードと電流制限モードをスムーズに切り替える構成例について説明する。電流制限モードとは、１次側コイル７２に流れる電流が設定した電流制限値を超えないように、スイッチング素子７１のゲート電圧を下げてバランスを取る動作である。
【００３２】
図４は、本実施形態２に係る内燃機関点火装置の構成図である。図４において、実施形態１で説明した異常通電検知回路４２に代えて閾値電圧生成回路４３を配置し、差動回路５２に代えて差動回路５３を配置した。閾値電圧生成回路４３は、ＥＣＵ２１が出力する通電制御信号に依拠することなく、差動回路５３の（＋）端子に対して閾値電圧を出力する。差動回路５３の（−）端子には、１次側コイル７２に流れる電流を検出抵抗７６によって検出した結果が入力される。
【００３３】
図５は、本実施形態２における点火制御装置１００の動作を説明するタイミングチャートである。以下図５の信号波形を用いて、電流制限モードにおける動作を説明する。正常点火モードにおける動作は実施形態１と同様である。
【００３４】
電流制限モードは、１次側コイル７２が導通している間に機能するので、正常点火信号はＨｉレベルである。すなわち信号線４はＨｉレベル、信号線５はＬｏｗレベル、信号線９はＨｉレベルである。１次側コイル７２に流れる電流が増加すると、信号線１０の電圧が上昇する。
【００３５】
差動回路５３は、信号線１０の電圧が、閾値電圧である信号線７の電圧に近づくにつれて、徐々に出力電流を増加させる。これにより、駆動回路６１の出力をＨｉレベルから次第に押し下げる。駆動回路６１の出力が下がるとスイッチング素子７１のゲート電圧が下がるので、１次側コイル７２に流れる電流は減少する。このフィードバックループによって各信号のバランスを取り、閾値電圧を超えないように、１次側コイル７２に流れる電流を制限する。
【００３６】
図６Ａは、差動回路５１、差動回路５３、駆動回路６１の回路図である。差動回路５３は、定電流源Ｉ２、ＮＭＯＳ（ＭＮ５、ＭＮ６）、ＰＭＯＳ（ＭＰ２０）によって構成されている。ＰＭＯＳ（ＭＰ２０）は、差動回路５１と５３の間で共用している。差動回路５３の（＋）端子はＭＮ５のゲート端子であり、信号線７を介して閾値電圧が入力される。差動回路５３の（−）端子側はＭＮ６のゲート端子であり、信号線１０を介して１次側コイル７２に流れる電流の検出結果が入力される。
【００３７】
図６Ｂは、正常点火モードから電流制限モードへスムーズに移行することを説明する図である。図６Ｂの太点線は、ＭＰ２１とＭＰ２３との間のカレントミラーによって駆動回路６１の出力が形成されることを示す。図６Ｂの点線は、正常点火モードにおける電流経路を示す。図６Ｂの二点鎖線は、電流制限モードにおける電流経路を示す。
【００３８】
正常点火モードにおいて、差動回路５１の（＋）端子はＨｉレベルであり、電流はＭＰ２１側に流れている。差動回路５３においては、閾値電圧である信号線７の値に対して、検出電圧である信号線１０の値は小さいので、ＭＮ５側に電流が流れ、ＭＮ６からＭＰ２０にかけての電流経路には電流が流れていない。駆動回路６１においては、ＭＰ２３側のみ電流が流れ、ＭＮ１２側には電流が流れていない。
【００３９】
１次側コイル７２の電流が増加し、検出電圧が上昇すると、信号線１０の電圧が上昇する。信号線１０の電圧が、閾値電圧（信号線７）に近くなるに連れて、ＭＮ５に流れている電流が減り、ＭＮ６からＭＰ２０にかけての電流経路に流れる電流が増える。すると、ＭＰ２０からＭＰ２２のカレントミラー比、およびＭＮ１０からＭＮ１２のカレントミラー比によって決まる電流が、ＭＮ１２側に流れる。これにより、出力（信号線９）レベルが下がる。出力（信号線９）が下がると、スイッチング素子７１のゲート電圧が下がるので、１次側コイル７２の電流が減って検出電圧（信号線１０）が下がる。このフィードバックループによって各信号のバランスを取り、１次側コイル７２の電流に制限をかける。
【００４０】
検出電圧の上昇によってＭＮ６の電流が増加していくが、このＭＮ６電流変化を緩やかにすることにより、ＭＮ１２に流れる電流も緩やかに変化するので、出力（信号線９）も緩やかな変化となる。したがって、正常点火モードから電流制限モードへスムーズに移行することができる。
【００４１】
＜実施の形態２：まとめ＞
本実施形態２に係る内燃機関点火装置は、正常点火モードから電流制限モードへ切り替える際に、ＭＮ６に流れる電流を次第に増加させる。ＭＰ２０とＭＰ２２との間のカレントミラー、およびＭＮ１０とＭＮ１２との間のカレントミラーにより、ＭＮ１２に流れる電流が次第に増える。ＭＮ１２に流れる電流が次第に増えると、駆動回路６１の出力は次第に減少する。これにより、モードが切り替わるタイミングにおいて駆動電流が急峻に変化することがないので、スムーズにモードを切り替えることができる。
【００４２】
本実施形態２に係る内燃機関点火装置は、スイッチング素子７１の出力（具体的には検出抵抗７６による電流検出結果）を差動回路５３のマイナス入力端子にフィードバックする。これにより、１次側コイル７２に流れる電流が閾値電圧を超えて増加するのにともなってＭＮ１２に流れる電流が次第に増加し、駆動電流は閾値電圧とバランスするように調整される。したがって、電流制限モードをスムーズに実施することができる。
【００４３】
＜実施の形態３＞
図７は、本発明の実施形態３に係る内燃機関点火装置の構成図である。本実施形態３では、実施形態１〜２を組み合わせた構成例について説明する。実施形態１〜２と同様の構成については説明を適宜省略する。駆動回路６１には、差動回路５１／差動回路５２／差動回路５３それぞれからの駆動信号が並列に入力される。
【００４４】
図８は、本実施形態３における点火制御装置１００の動作を説明するタイミングチャートである。本実施形態３においては、正常点火モードから電流制限モードに移行した後、異常通電が継続する場合はさらにソフトオフモードへ移行する。各モードの動作手順は実施形態１〜２と同様である。電流制限モード中にソフトオフモードに移行すると、出力（信号線９）はＨｉレベルからＬｏｗレベルに緩やかに変化する。これにより、スイッチング素子７１のゲート電圧が緩やかに下がるので、１次側コイル７２の電流は徐々に減少していく。これにともなって検出電圧（信号線１０）の電圧も徐々に下がるので、電流制限モードは終了する。その後にソフトオフモードが終了する。
【００４５】
図９Ａは、差動回路５１〜５３および駆動回路６１の回路図である。各回路の構成は実施形態１〜２で説明したものと同様である。
【００４６】
図９Ｂは、正常点火モードから電流制限モードへ移行した後、さらにソフトオフモードへ移行する場合における電流の流れを説明する図である。正常点火モードにおいて、差動回路５１の（＋）端子（信号線４）はＨｉレベルであり、駆動回路６１はＭＰ２３から電流を出力する。電流制限モードに移行すると、ＭＮ６からＭＰ２０に流れる電流値に対応する電流がＭＮ１２に流れ、出力（信号線９）レベルを押し下げる。この状態でソフトオフモードに移行すると、差動回路５１と５２の電流経路が、ＭＮ１側からＭＮ３側に切り替わる。ＭＰ２３に流れる電流は変わらないので、出力（信号線９）は変化しない。ソフトオフ信号波形に追従して信号線９の信号レベルが緩やかに低下していくと、検出電圧も下がるので、ＭＮ６からＭＰ２０に流れる電流が減少してＭＮ１２に流れる電流も減少していく。最終的には電流制限モードを実施していない状態となり、その後にソフトオフモードが終了する。
【００４７】
＜本発明の変形例について＞
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１〜１０：信号線
１１：バッテリ
２１：ＥＣＵ
３１：入力バッファ回路
４１：通電制御回路
４２：異常通電検知回路
４３：閾値電圧生成回路
５１〜５３：差動回路
６１：駆動回路
７１：スイッチング素子
７２：１次側コイル
７３：２次側コイル
７４：点火コイル
７５：点火プラグ
７６：検出抵抗
Ｉ１〜Ｉ２：定電流源
ＭＮ１〜６，１０，１２：ＮＭＯＳトランジスタ
ＭＰ２０〜２３：ＰＭＯＳトランジスタ
１００：点火制御装置
【図１】
2019146393.tif 000003
【図２】
2019146393.tif 000004
【図３Ａ】
2019146393.tif 000005
【図３Ｂ】
2019146393.tif 000006
【図４】
2019146393.tif 000007
【図５】
2019146393.tif 000008
【図６Ａ】
2019146393.tif 000009
【図６Ｂ】
2019146393.tif 000010
【図７】
2019146393.tif 000011
【図８】
2019146393.tif 000012
【図９Ａ】
2019146393.tif 000013
【図９Ｂ】
2019146393.tif 000014
【国際調査報告】
2019146393.tif 000015
2019146393.tif 000016