(57)【要約】【課題】バッテリの有無に関わらず、イグニッションコイルの１次側コイルに流れる電流を適切に制御することのできる点火モジュールを提供する。【解決手段】交流発電機２０の電力は、レギュレータ２２で整流された後、ダイオード１１を介してコンデンサ１２に蓄えられる。コンデンサ１２は、トランジスタ１６を介してイグニッションコイル４の１次側コイル４ａの高電位側の端子と接続されている。コンデンサ１２に蓄えられた電力の電圧は、レギュレータ１３により降圧された後、コンデンサ１４に蓄えられる。コンデンサ１４に蓄え割れた電力は、ＣＰＵ１５に供給される。ＣＰＵ１５は、トランジスタ１６のエミッタ及びコレクタ間の導通状態を操作することで、１次側コイル４ａに流れる電流を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イグニッションコイルの１次側コイルに流れる電流を制御する点火モジュールにおいて、
外部から供給される電力を蓄える蓄電手段と、
前記１次側コイルの高電位側の端子と前記蓄電手段との間を連通及び遮断するハイサイドスイッチとを備えることを特徴とする点火モジュール。
【請求項２】
前記イグニッションコイルは、当該点火モジュールに対して外付けされるものである請求項１記載の点火モジュール。
【請求項３】
前記外部から供給される電力を取り込み前記蓄電手段に出力する整流手段を更に備える請求項１又は２記載の点火モジュール。
【請求項４】
当該点火モジュールを備える内燃機関の出力軸の回転状態を検出する検出手段の検出結果を取り込み、該検出結果に基づいて前記ハイサイドスイッチを駆動する制御手段を更に備え、
該制御手段は前記蓄電手段によって給電される請求項１〜３のいずれかに記載の点火モジュール。
【請求項５】
前記整流手段と前記制御手段との間に、前記蓄電手段の電圧を降圧する手段を更に備える請求項４記載の点火モジュール。
【請求項６】
前記降圧する手段の出力側には、前記制御手段と並列に、前記降圧する手段の出力する電力を蓄える手段を更に備える請求項５記載の点火モジュール。
【請求項７】
前記ハイサイドスイッチは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを備えて構成される請求項１〜６のいずれかに記載の点火モジュール。
【請求項８】
前記外部から供給される電力は、当該点火モジュールが搭載される内燃機関の出力軸により駆動力を付与される発電機によって生成されるものであり、該電力がバッテリを介さずに当該点火モジュールに供給される請求項１〜７のいずれかに記載の点火モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イグニッションコイルの１次側コイルに流れる電流を制御する点火モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に、従来のイグニッションシステムの構成を示す。
【０００３】
図示されるように、イグニッションシステムは、スパークプラグ４２に接続されたイグニッションコイル４４と、該イグニッションコイル４４の１次側コイル４４ａに流れる電流を制御する点火モジュール５０と、イグニッションコイル４４及び点火モジュール５０に電力を供給するバッテリ６８とを備えて構成されている。
【０００４】
交流発電機６０は、当該イグニッションシステムが搭載される内燃機関の機関出力軸（図示略）から駆動力を付与されることで、交流の電力を発電する。交流発電機６０の電力は、レギュレータ６２によって整流された後、当該機関の搭載される車両の点灯装置６４やバッテリ６８に供給される。そして、バッテリ６８の電力は、イグニッションコイル４４の１次側コイル４４ａの高電位側の端子や点火モジュール５０に供給される。
【０００５】
点火モジュール５０において、バッテリ６８から供給される電力は、レギュレータ５３によりその電圧が降圧された後、中央処理装置（以下、ＣＰＵ５５）や波形整形回路５７に供給される。ここで、波形整形回路５７は、交流発電機６０の回転状態を検出する回転角度センサ６６の出力を波形整形してＣＰＵ５５に出力する回路である。一方、ＣＰＵ５５は、波形整形された信号に基づき、イグニッションコイル４４の１次側コイル４４ａの低電圧側の端子と接地間に接続されるバイポーラトランジスタ（以下、トランジスタ５６）を駆動する回路である。
【０００６】
こうした構成において、回転角度センサ６６により検出される機関出力軸の回転角度に基づき、ＣＰＵ５５は、トランジスタ５６のベースに正の電圧を印加する。これにより、トランジスタ５６のコレクタ及びエミッタ間が導通されるため、バッテリ６８からの電流がイグニッションコイル４４の1次側コイル４４ａに流れる。そして、ＣＰＵ５５が適宜のタイミングでトランジスタ５６のベースに印加する電圧を「０」とすることで、トランジスタ５６のコレクタ及びエミッタ間が遮断される。これにより、イグニッションコイル４４の１次側コイル４４ａの自己誘導作用により、1次側コイル４４ａに所定の電圧が発生する。この電圧は、１次側コイル４４ａと２次側コイル４４ｂとの相互誘導作用により昇圧される。そして、この昇圧された電圧がスパークプラグ４２に印加され、火花が発生する。
【０００７】
ところで、例えば自動２輪車等にあっては、車両にバッテリ６８を搭載しないタイプのものも普及している。ただし、図４に示すイグニッションシステムにおいてバッテリ６８を備えない場合、イグニッションコイル４４の１次側コイル４４ａの高電位側端子に供給される電力等が不足することがある。すなわち、この場合、交流発電機６０が直接の電力供給源となるため、当該機関の回転状態によってはイグニッションコイル４４等に十分な電力を供給することができない。
【０００８】
なお、図４では、１次側コイル４４ａの低電圧側と接地との間を連通及び遮断するローサイドスイッチとしてのトランジスタ５６を備えたものを例示したが、この他にも下記特許文献１に見られるように、１次側コイルの高電圧側とバッテリ間を連通及び遮断するハイサイドスイッチを備える点火モジュールもある。
【特許文献１】特表２０００−５１２３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、バッテリの有無に関わらず、イグニッションコイルの１次側コイルに流れる電流を適切に制御することのできる点火モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を達成する手段及びその作用効果について記載する。
【００１１】
手段１では、イグニッションコイルの１次側コイルに流れる電流を制御する点火モジュールにおいて、外部から供給される電力を蓄える蓄電手段と、前記１次側コイルの高電位側の端子と前記蓄電手段との間を連通及び遮断するハイサイドスイッチとを備えるようにした。
【００１２】
上記構成では、蓄電手段と１次側コイルの高電位側の端子との間が連通及び遮断されることで、イグニッションコイルの１次側コイルに流れる電流が制御される。このため、外部からの電力は、直接イグニッションコイルに供給されることなく、一旦蓄電手段に蓄えられる。このため、外部からの電力が定常的に所望の電力を供給することができない場合であっても、１次側コイルには所望の電力を供給することが可能となる。したがって、当該点火モジュールが搭載される内燃機関にバッテリが備えられているか否かに関わらず、イグニッションコイルの１次側コイルに流れる電流を適切に制御することができる。
【００１３】
手段２では、手段１において、前記イグニッションコイルは、当該点火モジュールに対して外付けされるものである。
【００１４】
上記構成では、点火モジュールに対してイグニッションコイルが外付けされている。このようにイグニッションコイルが外付けされるときには、当該点火モジュールとイグニッションコイルとが、コネクタにより接続されることとなる。
【００１５】
ところで、点火モジュールに対してイグニッションコイルが外付けされているときに、１次側コイルの低電位側の端子と接地との間を連通及び遮断するローサイドスイッチを用いる場合には、１次側コイルの高電位側の端子と上記蓄電手段とを接続するために、点火モジュールに更に端子が必要となる。換言すれば、点火モジュールと外部の部材とを接続するためのコネクタの端子数が増加してしまう。
【００１６】
この点、上記構成では、イグニッションコイルが外付けされている場合であっても、当該点火モジュールと外部の部材とを接続するためのコネクタの端子数を増加させることなく、手段１の作用効果を奏することができる。
【００１７】
手段３では、手段１又は２において、前記外部から供給される電力を取り込み前記蓄電手段に出力する整流手段を更に備えた。
【００１８】
当該点火モジュールが搭載される車両にバッテリが備えられていない場合、蓄電手段には、機関出力軸から駆動力を付与される発電機から電力が供給されることとなる。この場合、発電機の出力側の電圧は安定しないため、同出力側の電位が蓄電手段の電位よりも低くなることがある。そして、出力側の電位が蓄電手段の電位よりも低くなると、蓄電手段に蓄えられた電荷が出力側に流出することとなる。
【００１９】
この点、上記構成では、整流手段を備えるために、蓄電手段から点火モジュールの外部に電荷が流出することを回避することができる。このため、バッテリの備えられていない車両に搭載される場合であっても、イグニッションコイル等に供給する電荷を好適に確保することができる。
【００２０】
手段４では、手段１〜３のいずれかにおいて、当該点火モジュールを備える内燃機関の出力軸の回転状態を検出する検出手段の検出結果を取り込み、該検出結果に基づいて前記ハイサイドスイッチを駆動する制御手段を更に備え、該制御手段は前記蓄電手段によって給電されるようにした。
【００２１】
上記構成では、蓄電手段によって給電される制御手段によりハイサイドスイッチが駆動されるために、バッテリの有無に関わらず、ハイサイドスイッチを適切に駆動することができる。
【００２２】
手段５では、手段４において、前記整流手段と前記制御手段との間に、前記蓄電手段の電圧を降圧する手段を更に備えた。
【００２３】
1次側コイルの高電位側の端子に印加される電圧は、通常、イグニッションシステム内において点火のタイミング等を設定するための回路の動作電圧よりも高い。
【００２４】
この点、上記構成では、降圧する手段を備えることで、蓄電手段の電圧が直接制御手段い印加されることを回避し、ひいては、制御手段に適切な電圧の電力を供給することができる。
【００２５】
手段６では、手段５において、前記降圧する手段の出力側には、前記制御手段と並列に、前記降圧する手段の出力する電力を蓄える手段を更に備えた。
【００２６】
上記構成によれば、降圧する手段の出力する電力を蓄える手段を備えるために、制御手段の給電を安定して行うことができる。
【００２７】
手段７では、手段１〜６のいずれかにおいて、前記ハイサイドスイッチを、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを備えて構成した。
【００２８】
これにより、ハイサイドスイッチをバイポーラトランジスタを備えて構成する場合と比較して微小な電流で駆動することが可能となる。このため、ハイサイドスイッチに過度の電流が流れることを防止するための保護回路の回路規模を縮小することができ、ひいては、当該点火モジュールを小型化することができる。
【００２９】
手段８では、手段１〜７のいずれかにおいて、前記外部から供給される電力は、当該点火モジュールが搭載される内燃機関の出力軸により駆動力を付与される発電機によって生成されるものであり、該電力がバッテリを介さずに当該点火モジュールに供給される。
【００３０】
上記構成では、発電機によって生成される電力がバッテリを介さずに直接当該点火モジュールに供給される構成であるため、上記手段１〜７の有する作用効果を特に好適に奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明にかかる点火モジュールを、バッテリを備えない自動２輪車に搭載される点火モジュールに適用した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１に、本実施形態のイグニッションシステムの構成を示す。
【００３３】
図示されるように、イグニッションシステムは、スパークプラグ２に接続されたイグニッションコイル４と、該イグニッションコイル４の１次側コイル４ａに流れる電流を制御する点火モジュール１０と、イグニッションコイル４及び点火モジュール１０に電力を供給する電源とを備えて構成されている。
【００３４】
交流発電機２０は、当該イグニッションシステムが搭載される内燃機関の機関出力軸（図示略）から駆動力を付与されることで、交流の電力を発電する。交流発電機２０の電力は、レギュレータ２２によって整流され、例えば「１６Ｖ」の電圧を有する電力として、当該機関の搭載される車両の点灯装置２４や点火モジュール１０に供給される。
【００３５】
点火モジュール１０では、レギュレータ２２から供給される電力を、電源端子Ｔ１を介して取り込む。電源端子Ｔ１は、ダイオード１１のアノードと接続されている。ダイオード１１のカソードには、コンデンサ１２及びレギュレータ１３が並列に接続されている。コンデンサ１２及びダイオード１１のカソード側と、イグニッションコイル４の１次側コイル４ａの高電位側の端子との間には、ハイサイドスイッチとしての絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、トランジスタ１６）が接続されている。詳しくは、トランジスタ１６のコレクタとコンデンサ１２及びダイオード１１のカソード側とが接続され、且つトランジスタ１６のエミッタは、点火モジュール１０の出力端子Ｔ２を介して１次側コイル４ａの高電位側の端子と接続されている。ちなみに、コンデンサ１２の容量は、例えば「１０００μＦ」程度とすればよい。
【００３６】
一方、レギュレータ１３は、ダイオード１１やコンデンサ１２の電圧を（例えば「５Ｖ」に）降圧して出力する回路であり、レギュレータ１３の出力側には、コンデンサ１４及び中央処理装置（以下、ＣＰＵ１５）が並列に接続されている。そして、ＣＰＵ１５は、トランジスタ１６のベースに所定の電圧を印加することでトランジスタ１６を駆動する。ちなみに、コンデンサ１４の容量は、例えば「１０００μＦ」程度とすればよい。
【００３７】
また、コンデンサ１４の電力は、波形整形回路１７にも供給される。ここで、波形整形回路１７は、交流発電機２０の回転状態を検出する回転角度センサ２６の出力を波形整形してＣＰＵ１５に出力する回路である。すなわち、回転角度センサ２６は、点火モジュール１０の入力端子Ｔ３と接続されており、その出力が入力端子Ｔ３を介して波形整形回路１７に取り込まれる。
【００３８】
なお、点火モジュール１０の各部を接地すべく、点火モジュール１０には、更に接地端子Ｔ４が設けられている。
【００３９】
こうした構成において、波形整形回路１７を介して取り込まれる回転角度センサ２６の出力に基づき、ＣＰＵ１５により、トランジスタ１６が制御されることで、イグニッションコイル４の１次側コイル４ａに流れる電流が制御される。ここで、本実施形態では、図示されるように、スパークプラグ２を１つ備える構成である。換言すれば、本実施形態は、１気筒の内燃機関に搭載される点火モジュールであることを意味する。このため、交流発電機２０の回転軸には、一箇所突起部が設けられており、回転角度センサ２６によってこれが検出される。ちなみに、交流発電機２０は内燃機関の出力軸の回転と同期しているため、回転角度センサ２６は、出力軸の１回転に１度突起部を検出する。
【００４０】
ここで、点火モジュール１０によるイグニッションコイル４の１次側コイル４ａの電流の制御について、図２に基づいて説明する。
【００４１】
図２（ａ）は、回転角度センサ２６の出力の推移を、図２（ｂ）は、波形整形回路１７の出力の推移を、図２（ｃ）は、１次側コイル４ａの高電位側の電圧の推移を、図２（ｄ）は、１次側コイル４ａに流れる電流量の推移を、図２（ｅ）は、イグニッションコイル４の２次側コイル４ｂの電圧の推移をそれぞれ示す。
【００４２】
図示されるように、回転角度センサ２６が上記突起部の端部を検出すると、その出力の電圧は一旦上昇する。そして、時刻ｔ１に、回転角度センサ２６の出力が閾値Ｖｔｈ１以上となると、波形整形回路１７の出力が論理「Ｈ」となる。この出力に基づき、ＣＰＵ１５では、トランジスタ１６のベースに所定の電圧を印加することで、コレクタ及びエミッタ間を連通させる。これにより、１次側コイル４ａとコンデンサ１２とが導通状態となり、１次側コイル４ａの電位がコンデンサ１２の電圧付近まで上昇する。また、１次側コイル４ａには、徐々に増加する電流が流れるようになる。
【００４３】
そして、回転角度センサ２６が上記突起部の終端部を検出すると、その出力は一旦下降する。そして、時刻ｔ２に、回転角度センサの出力が閾値Ｖｔｈ２以下となると、波形整形回路１７の出力が論理「Ｌ」となる。この出力に基づき、ＣＰＵ１５では、トランジスタ１６のコレクタ及びエミッタ間を遮断させる。これにより、１次側コイル４ａとコンデンサ１２との間が遮断されるため、１次側コイル４ａに流れる電流が「０」となる。このとき、１次側コイル４ａの自己誘導作用により、1次側コイル４ａに所定の電圧が発生する。この電圧は、１次側コイル４ａと２次側コイル４ｂとの相互誘導作用により昇圧される。そして、この昇圧された電圧がスパークプラグ２に印加され、火花が発生する。
【００４４】
このように、本実施形態ではコンデンサ１２を備えてコンデンサ１２から１次側コイル４ａに電力が供給されるようにしたために、車両がバッテリを備えないにも関わらず、電力不足に陥ることなく１次側コイル４ａの電流を適切に制御することができる。
【００４５】
ここでハイサイドスイッチ（トランジスタ１６）の代わりにローサイドスイッチ（トランジスタ３０）を用いる場合には、図３に示すような構成となる。図３では、便宜上、ローサイドスイッチ以外の部材には、先の図１の部材と同一の符号を付した。ただしこの場合、１次側コイル４ａをコンデンサ１２により給電するために、１次側コイル４ａの高電位側の端子をコンデンサ１２と接続することとなる。このため、点火モジュール１０と外部の部材とを接続するコネクタについて、コネクタ端子Ｔ５を追加することとなり、図１や図４の構成と比較してコネクタ数が増大する。
【００４６】
これに対し、本実施形態では、車両がバッテリを備えない場合であっても、コネクタ端子を追加することなく点火モジュール１０と外部の部材とを接続するコネクタを構成することができる。
【００４７】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４８】
（１）交流発電機２０から供給される電力を蓄えるコンデンサ１２を備え、コンデンサ１２と１次側コイル４ａの高電位側の端子との間を連通及び遮断制御した。すなわち、外部からの電力は、直接イグニッションコイル４に供給されることなく、一旦コンデンサ１２に蓄えられる。したがって、点火モジュール１０が搭載される内燃機関にバッテリが備えられているか否かに関わらず、イグニッションコイル４の１次側コイル４ａに流れる電流を適切に制御することができる。
【００４９】
（２）イグニッションコイル４を点火モジュール１０に対して外付けした。こうした場合、先の図３に示したように、１次側コイル４ａの低電位側の端子と接地との間を連通及び遮断するローサイドスイッチを用いる場合には、１次側コイル４ａの高電位側の端子と上記コンデンサ１２とを接続するために、点火モジュール１０に更に端子が必要となる。換言すれば、点火モジュール１０と外部の部材とを接続するためのコネクタの端子数が増加してしまう。
【００５０】
この点、ハイサイドスイッチを用いる本実施形態によれば、イグニッションコイル４が外付けされている場合であっても、当該点火モジュール１０と外部の部材とを接続するためのコネクタの端子数を増加させることなく、バッテリを備えない車両に適切に対処することができる。
【００５１】
（３）外部の交流発電機２０から供給される電力を取り込みコンデンサ１２に出力するダイオード１１を更に備えた。このため、交流発電機２０の出力側の電圧がコンデンサ１２の電位よりも低くなったときでも、コンデンサ１２から点火モジュール１０の外部に電荷が流出することを回避することができる。このため、バッテリの備えられていない車両に搭載される場合であっても、イグニッションコイル４等に供給する電力を好適に確保することができる。
【００５２】
（４）回転角度センサ２６の検出結果を取り込み、該検出結果に基づいてトランジスタ１６を駆動するＣＰＵ１５を更に備えた。これにより、トランジスタ１６を適切に駆動することができる。
【００５３】
（５）ダイオード１１とＣＰＵ１５との間に、コンデンサ１２の電圧を降圧するレギュレータ１３を更に備えた。これにより、ＣＰＵ１５に適切な電圧の電力を供給することができる。
【００５４】
（６）レギュレータ１３の出力側に、ＣＰＵ１５と並列に、レギュレータ１３の出力する電力を蓄えるコンデンサ１４を備えた。これにより、ＣＰＵ１５の給電を安定して行うことができる。
【００５５】
（７）ハイサイドスイッチを、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタによって構成した。これにより、ハイサイドスイッチをバイポーラトランジスタを備えて構成する場合と比較して微小な電流で駆動することが可能となる。このため、ハイサイドスイッチに過度の電流が流れることを防止するための保護回路の回路規模を縮小（本実施形態では、割愛）することができ、ひいては、当該点火モジュールを小型化することができる。
【００５６】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００５７】
・点火モジュール１０の構成としては、先の図１に例示したものに限らない。例えば波形整形回路１７を備えていなくても、これが点火モジュール１０に外付けされているなら、ＣＰＵ１５が正常に動作することが可能となる。また、ＣＰＵ１５が外付けされている場合であってもよい。
【００５８】
・ハイサイドスイッチとしては、トランジスタ１６に限らない。例えば通常のバイポーラトランジスタであっても、１次側コイル４ａに流れる電流を制御することはできる。
【００５９】
・バッテリを備える車両に点火モジュール１０を搭載してもよい。すなわち、この場合、搭載されたバッテリが消耗しているにもかかわらずユーザがバッテリを交換しないとしても１次側コイルに流れる電流を適切に制御することができる。更に、ユーザによっては、バッテリの搭載された車両を購入後、バッテリが消耗すると同バッテリを車両からはずしてしまうことがあるが、こうした場合であっても本発明の点火モジュールを用いることで、１次側コイルに流れる電流を適切に制御することができる。更に、本発明の点火モジュールの構成を用いるなら、バッテリを搭載しない車両とバッテリを搭載する車両との双方を製造する際、共通の部品を用いる比率を高めることができる。すなわち、バッテリを搭載する車両にローサイドスイッチを備える点火モジュールを搭載する一方、バッテリを搭載しない車両にハイサイドスイッチを備える点火モジュールを搭載する場合には、スイッチを共通化できないという問題がある。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明にかかる点火モジュールの一実施形態の構成を示す回路図。
【図２】同実施形態におけるイグニッションコイルの制御態様の推移を示すタイムチャート。
【図３】バッテリを備えない車両の点火モジュールをローサイドスイッチを用いて構成した場合の回路図。
【図４】従来の点火モジュールを示す回路図。
【符号の説明】
【００６１】
４…イグニッションコイル、４ａ…１次側コイル、１０…点火モジュール、１２…コンデンサ、１６…トランジスタ。
【図１】
2006177314.tif 000003
【図２】
2006177314.tif 000004
【図３】
2006177314.tif 000005
【図４】
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