(57)【要約】【課題】イグナイタ内部の異常に起因して過電流が発生しても、このイグナイタ内部における暴走を確実に阻止できる内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】バッテリー電源５から点火コイル３の一次コイル３１へ流す電流をイグナイタ４により制御する内燃機関用点火装置１は、イグナイタ４が備えるパワートランジスタ４１のベース４１Ｂにエンジンコントロールユニット２から点火制御信号が入力されると、コレクタ４１Ｃ−エミッタ４１Ｅ間の通電・遮断が制御されるもので、ヒューズエレメント７を介してパワートランジスタ４１のエミッタ４１Ｅとエミッタ導通端子８とを導通させることにより、パワートランジスタ４１のコレクタ４１Ｃ−エミッタ４１Ｅ間に大電流が流れて異常高温になると、ヒューズエレメント７が溶断してパワートランジスタ４１が動作しなくなる。【選択図】図１
2011185163.tif 000002
【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であって、
前記イグナイタを構成する半導体チップ上における電極部分にヒューズエレメントを用い、イグナイタが素子の短絡等により制御不能な状態に陥った場合にヒューズエレメントが機能することで、過電流が断続的に流れるのを防ぐ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】
前記イグナイタのヒューズエレメントは、半導体チップ上に形成する薄膜電極に、過大な電流が流れた場合に溶断する狭路構造の溶断部を設けた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。
【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、絶縁ケース内に、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点火コイルと、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パワートランジスタを備えるイグナイタと、を収容したユニット状に構成される。
【０００３】
ここで、従来の内燃機関用点火装置のイグナイタ、例えば、１チップ型のイグナイタは、一次コイルに流れる一次電流の通電・遮断を制御するパワートランジスタと、一次コイルに流れる一次電流を制限する回路素子とが一つの半導体チップ内に展開されて構成されている。パワートランジスタは、エンジン制御装置に接続されるゲート部と、アースに接続されるエミッタ部と、一次コイルに接続されるコレクタ部とを備えている。また、回路素子は、パワートランジスタのコレクタ部からエミッタ部へ流れる電流を制限し、パワートランジスタを保護するものである。
【０００４】
上記イグナイタは、回路素子により、連続通電状態が回避されることで異常発熱を防ぎ、構成部品であるパワートランジスタの劣化、破壊を防いで、ひいては、内燃機関用点火コイルの溶損、発火を防ぐために、回路内電流の流量や発熱温度が規定値になると流量を制限したり強制的に回路を遮断する機能をイグナイタに設けた発明が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４８５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載した発明では、パワートランジスタにおけるコレクタ部とエミッタ部との間で何らかの短絡（故障）が生じたような場合、回路素子の保護機構が働くことがないので、過大電流の制限や強制遮断が行われず、連続通電状態となって異常発熱し、内燃機関用点火コイルの溶損、発火やエンジンの不調をもたらすという問題がある。特に、最悪の場合、過大電流による異常発熱によって車輌ヒューズが溶断してしまうと、エンジンシステムの車輌ヒューズが通常１系統であるために、エンジンが停止し再始動することができない危険な状態に陥る可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、イグナイタ内部の異常に起因して過電流が発生しても、このイグナイタ内部における暴走を確実に阻止できる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】
【０００８】
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であって、前記イグナイタを構成する半導体チップ上における電極部分にヒューズエレメントを用い、イグナイタが素子の短絡等により制御不能な状態に陥った場合にヒューズエレメントが機能することで、過電流が断続的に流れるのを防ぐようにしたことを特徴とする。
【０００９】
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、前記イグナイタのヒューズエレメントは、半導体チップ上に形成する薄膜電極に、過大な電流が流れた場合に溶断する狭路構造の溶断部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、前記イグナイタを構成する半導体チップ上における電極部分にヒューズエレメントを用い、イグナイタが素子の短絡等により制御不能な状態に陥った場合にヒューズエレメントが機能することで、過電流が断続的に流れるのを防ぐようにしたので、イグナイタの内部回路の動作異常によって過電流が生じても、ヒューズエレメントが機能することで点火コイルに過大な電流が流れつづけることによる溶損不具合を未然に防ぐことができ、更には、車輌ヒューズ溶断によるエンジンストップや再始動不能状態に陥ることを確実に回避できる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明によれば、前記イグナイタのヒューズエレメントは、半導体チップ上に形成する薄膜電極に、過大な電流が流れた場合に溶断する狭路構造の溶断部を設けたので、半導体の薄膜形成技術により半導体チップ上にヒューズエレメントを形成でき、イグナイタの製造工程が複雑化することもないし、溶断部による確実な回路遮断も可能となる。
【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実施形態を示す概略構成図である。
【図２】イグナイタの内部透視斜視図である。
【図３】イグナイタの半導体チップにおける電極部の概略断面図である。
【図４】（ａ）溶断部を設けたヒューズエレメントの第１構成図である。（ｂ）溶断部を設けたヒューズエレメントの第２構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、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詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態に係る内燃機関用点火装置１は、図１に示すように、エンジンコントロールユニット２からの点火制御信号に応じて、点火コイル３の一次コイル３１に流れる一次電流の通電・遮断を制御するイグナイタ４を備える。このイグナイタ４の通電制御により、バッテリー電源５から一次コイル３１への電流を制御し、鉄心３３を介して磁気結合する二次コイル３２の誘起電力を制御し、放電ギャップに電気火花を発生させる。なお、内燃機関用点火装置１は各気筒毎に設けてあるが、バッテリー電源５と各内燃機関用点火装置１との間には１系統の車輌ヒューズ６を設けるものとし、過電流により車輌ヒューズ６が溶断すると、全気筒への電源供給がストップする。
【００１５】
上記イグナイタ４はパワートランジスタ４１を備え、パワートランジスタ４１のベース４１Ｂにエンジンコントロールユニット２から点火制御信号が入力されると、コレクタ４１Ｃ−エミッタ４１Ｅ間の通電・遮断が制御されることとなる。
【００１６】
ここで、パワートランジスタ４１のエミッタ４１Ｅには、ヒューズエレメント７を介してエミッタ導通端子８と導通させるものとし、パワートランジスタ４１のコレクタ４１Ｃ−エミッタ４１Ｅ間に大電流が流れて異常高温になると、ヒューズエレメント７が溶断し、パワートランジスタ４１のエミッタ４１Ｅとエミッタ導通端子８とが遮断され、パワートランジスタ４１が動作しなくなるので、点火コイル３に過大な電流が流れつづけることによる溶損不具合を未然に防ぐことができ、更には、車輌ヒューズ６の溶断によるエンジンストップや再始動不能状態に陥ることを確実に回避できる。
【００１７】
上述したヒューズエレメント７としては、低融点可溶合金製の電極体をチップ上に貼り付けるようにしても良いが、公知既存の薄膜形成技術を用いて、図２および図３に示すように、パワートランジスタ４を形成する半導体チップ９（半導体基板９１に導電層９２や絶縁層９３を積層して電子回路を構成した小型チップ）上の薄膜電極として形成すれば、ヒューズエレメント７を設けることでイグナイタ７の製造工程が複雑化することを抑制できる。なお、薄膜電極構造のヒューズエレメント７とエミッタ導通端子８とは、ワイヤボンディングにより形成するアルミワイヤ４２を介して導通させる。
【００１８】
また、薄膜電極構造のヒューズエレメント７は、過電流発生時に半導体チップ９の絶縁層９２上にて溶断することにより、確実な回路の切断が可能となるので、ヒューズエレメント７を均等幅の導電路構造とせずに、過電流発生時に溶断し易い溶断部を設けるようにしても良い。
【００１９】
例えば、図４（ａ）に示す第１構成例のヒューズエレメント７１のように、一部流路を細長い狭路構造とした溶断部７１ａを設けたり、図４（ｂ）に示す第２構成例のヒューズエレメント７２のように、一部の導体幅を極端に狭めて狭路構造とした溶断部７２ａを設ければ、過大な電流が流れたときに溶断部７１ａ，７２ａが速やかに溶断し、回路遮断を確実に行わせることが可能となる。なお、薄膜電極における一部の厚さを薄くすることで、狭路構造の溶断部を設けても良い。
【００２０】
しかも、昨今の高レベルな薄膜形成技術を用いて、薄膜電極のヒューズエレメント７を形成すれば、電極形状の精度（特に、溶断部の精度）を高めることができるので、ヒューズエレメント７の溶断条件に極端なバラツキが生ずることを抑制でき、装置としての信頼性を担保できる。
【００２１】
以上、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、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。例えば、１枚の半導体チップに制御回路を集積したいわゆる１チップ型イグナイタのみならず、パワートランジスタと制御回路を分離したマルチチップ型や、制御回路を混載集積基板上に形成したハイブリツド型等、パワートランジスタのエミッタ電極にヒューズエレメントを形成できれば、何れにも適用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１      内燃機関用点火装置
２      エンジンコントロールユニット
３      点火コイル
３１    一次コイル
３２    二次コイル
３３    鉄心
４      イグナイタ
４１    パワートランジスタ
４１Ｂ  ベース
４１Ｃ  コレクタ
４１Ｅ  エミッタ
４２    アルミワイヤ
５      バッテリー電源
６      車輌ヒューズ
７      ヒューズエレメント（薄膜電極）
８      エミッタ導通端子
９      半導体チップ
９１    半導体基板
９２    導電層
９３    絶縁層
【図１】
2011185163.tif 000003
【図２】
2011185163.tif 000004
【図３】
2011185163.tif 000005
【図４】
2011185163.tif 000006