(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御を行う電子制御装置から出力される点火信号に基づいて点火コイルを構成する１次側コイルに流れる電流を通電および遮断するようにスイッチング回路を制御し、前記点火コイルを構成する２次側コイルに高電圧を発生させる内燃機関の点火制御装置であって、
前記電子制御装置からの点火信号に重畳された前記１次側コイルの電流制限設定情報を判別する設定判別回路と、
前記設定判別回路により判別された前記電流制限設定情報に基づいて電流制限閾値を設定し、前記電流制限閾値と前記１次側コイルに流れる電流を電圧に変換した電流検出電圧との比較結果に基づいて前記スイッチング回路の駆動電圧を制御し、前記１次側コイルに流れる電流を制限する電流制限回路と
を備えたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の点火制御装置において、
前記電子制御装置から出力される前記点火信号は、ハイレベル及びローレベルの２種類で構成され、
前記設定判別回路は、前記電子制御装置からのハイレベルの点火信号に電圧値の違いとして重畳された前記電流制限設定情報を判別することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の点火制御装置において、
前記電子制御装置から出力される前記点火信号は、ハイレベル及びローレベルの２種類で構成され、
前記設定判別回路は、前記電子制御装置からのハイレベルの点火信号の電流値の違いとして重畳された前記電流制限設定情報を判別することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における点火の制御を行う点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の点火制御装置に関する技術として、例えば、特許文献１（特開平８−３３５５２２号公報）には、内燃機関用電子制御装置（ＥＣＵ）から出力される点火制御信号に応じて点火コイルに流れる一次電流をトランジスタなどの半導体を用いたスイッチング回路により通電、遮断制御し、その二次側に高電圧を発生させる内燃機関用点火装置において、スイッチング回路部を縦構造の絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）で構成し、その保護機能として電流制限機能及び、チップの発熱を検知して異常発熱時に通電を強制的に遮断するサーマルシャットオフ回路をＩＧＢＴのチップに集約したワンチップイグナイタＩＣにおいて、温度検出素子を縦形ＩＧＢＴ構造内のＰＮ接合ダイオードで構成し、また保護回路を構成するトランジスタを縦形ＩＧＢＴ構造内に作り込んだＰＮＰバイポーラトランジスタで構成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３５５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の点火装置においては、点火コイルを構成する１次側コイルに流れる電流を制限して異常電流の発生を抑制する機能が設けられている。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、１次側コイルに流れる電流の制限値は、チップ内に形成された部品によって設定されているため変更不可（すなわち固定値）である。１次側コイル側に流れる電流の制限値の仕様は使用状況によって異なるため、上記従来技術のように電流の制限値が固定値である場合は異なる仕様毎にチップを設計・製造しなければならないという問題がある。また、仮に、電流の制限値を外部から変更可能にチップを構成したとしても、制限値を設定するための設定用端子を新たに設ける必要が生じるため、端子数が増加してしまうという問題もある。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、設定用の端子を新たに設けることなく、１次側コイルに流れる電流の制限値を変更することができる内燃機関の点火制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の制御を行う電子制御装置から出力される点火信号に基づいて点火コイルを構成する１次側コイルに流れる電流を通電および遮断するようにスイッチング回路を制御し、前記点火コイルを構成する２次側コイルに高電圧を発生させる内燃機関の点火制御装置であって、前記電子制御装置からの点火信号に重畳された前記１次側コイルの電流制限設定情報を判別する設定判別回路と、前記設定判別回路により判別された前記電流制限設定情報に基づいて電流制限閾値を設定し、前記電流制限閾値に基づいて前記１次側コイルに流れる電流を制限する電流制限回路とを備えたものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、設定用の端子を新たに設けることなく、１次側コイルに流れる電流の制限値を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る内燃機関の点火制御装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る閾値選択回路の構成を概略的に示す図である。
【図３】電子制御装置から点火制御装置に入力される点火信号の電圧の時間的な変化の一例を模式的に示す図である。
【図４】図３の点火信号の点火制御装置への入力に応じて点火コイルの１次側コイルに流れる電流の時間的な変化の一例を模式的に示す図である。
【図５】第１の実施の形態の変形例に係る閾値選択回路の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る内燃機関の点火制御装置の全体構成をその周辺構成とともに概略的に示す図である。
【００１３】
図１において、内燃機関の点火制御装置１００は、内燃機関の制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０から出力される点火信号に基づいて、点火装置１０１の点火コイル１９を構成する１次側コイル１７に流れる電流を通電および遮断するようにスイッチング回路１６の駆動を制御し、点火コイル１９を構成する２次側コイル１８に高電圧を発生させるものである。
【００１４】
点火装置１０１は、電源電圧（バッテリ電圧）７に接続された１次側コイル１７および２次側コイルにより構成された点火コイル１９と、１次側コイルとＧＮＤ（基準電位）７０の間に配置されたスイッチング回路１６と、スイッチング回路１６とＧＮＤ７０の間に配置された電流検出抵抗２０と、２次側コイルとＧＮＤの間に配置された点火プラグ２１とから概略構成されている。
【００１５】
点火コイル１９の１次側コイル１７と２次側コイル１８とは電磁誘導結合回路を形成しており、相互誘導作用によって１次側コイル１７に発生した１次電圧および１次側コイル１７と２次側コイル１８の巻数比に応じて２次側コイル１８に２次電圧が発生する。１次側コイル１７に接続されたスイッチング回路１６は、点火制御装置１００から入力される点火信号により駆動されるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワートランジスタから構成されており、スイッチング回路１６がＯＮ（通電状態）になって点火コイル１９の１次側コイル１７に電流が流れた状態でスイッチング回路１６がＯＦＦ（遮断状態）になると、１次側コイル１７に１次電圧が発生するとともに相互誘導作用によって２次側コイル１８に２次電圧が発生し、この２次電圧が点火プラグ２１に印加される。
【００１６】
点火制御装置１００は、信号線１を介して電子制御装置１０から出力された点火信号をバッファリング（整形・増幅）して信号線２を介して出力する入力バッファ回路１１と、信号線３を介して入力された点火信号をバッファリング（整形・増幅）して信号線４を介してスイッチング回路１６に出力する出力バッファ回路１５と、信号線１を介して電子制御装置１０から出力された点火信号に重畳された電流制限設定情報を判別して電流制限閾値を設定する閾値設定回路１２と、閾値設定回路１２から信号線６を介して得られる電流制限閾値と電流検出抵抗２０から信号線５を介してられる１次側コイル電流検出電圧とを比較する比較回路１３と、信号線２と信号線３の間に接続され、信号線２を介して入力された点火信号の信号電圧を比較回路１３の比較結果に基づいて減算し、信号線３を介して出力バッファ回路１５に出力するレベル減算回路１４とを備えている。ここで、電流制限閾値は、スイッチング回路１６を流れる電流値の上限を設定するための閾値である。また、電流制限設定情報は、電流制限閾値の設定に用いる情報である。
【００１７】
なお、電子制御装置１０は、点火信号として、Ｌｏｗ信号（スイッチング回路１６を遮断させる電圧の信号）とＨｉｇｈ信号（スイッチング回路１６を通電させる電圧の信号）の２種類の信号が出力可能であって、さらに、Ｈｉｇｈ信号として複数（本実施の形態では３種類）の電圧の信号（信号電圧Ｖｓ）を出力可能であり、このＨｉｇｈ信号の信号電圧Ｖｓの違いによって点火信号に電流制限設定情報が重畳されている。
【００１８】
図２は、閾値選択回路の構成を概略的に示す図である。
【００１９】
図２において、閾値設定回路１２は、電流制限閾値の候補となる複数の閾値（本実施の形態では、例えば、閾値Ａ〜Ｃ）を生成する閾値生成回路２７と、閾値生成回路２７で生成された複数の閾値の１つをスイッチ２８〜３０によって電流制限閾値として選択し、信号線６を介して出力する選択部３８と、信号線１を介して入力された点火信号の信号電圧Ｖｓを基準電圧２４（Ｖｔｈ１）と比較するコンパレータ２２と、点火信号の信号電圧Ｖｓを基準電圧２５（Ｖｔｈ２）と比較するコンパレータ２３と、コンパレータ２２，２３の比較結果に基づいて、選択部３８のスイッチ２８〜３０を切り替える論理回路２６とを備えている。
【００２０】
論理回路２６は、コンパレータ２２，２３からの比較結果の組み合わせに基づいて、選択部３８のスイッチ２８〜３０を切り替えることにより、閾値Ａ〜Ｃの何れか１つを電流制限閾値として選択している。例えば、基準電圧２４（Ｖｔｈ１）＞基準電圧２５（Ｖｔｈ２）であると仮定すると、点火信号の信号電圧Ｖｓ≧Ｖｔｈ１の場合には、必然的にＶｓ＞Ｖｔｈ２となってコンパレータ２２，２３の出力がＨｉｇｈとなり、Ｖｔｈ１＞Ｖｓ≧Ｖｔｈ２の場合には、コンパレータ２２の出力がＬｏｗ、コンパレータ２３の出力がＨｉｇｈとなり、（Ｖｔｈ１＞）Ｖｔｈ２＞Ｖｓの場合には、コンパレータ２２，２３の出力がＬｏｗとなる。したがって、閾値生成回路２７において生成する閾値Ａ〜Ｃを予め設定するとともに、論理回路２６において、コンパレータ２２，２３からの入力（判定結果）の組み合わせとスイッチ２８〜３０の切り替えの条件を設定しておくことにより、点火信号に信号電圧Ｖｓの違いとして重畳した電流制限設定情報によって電流制限閾値を変更することができる。
【００２１】
比較回路１３は、閾値設定回路１２からの電流制限閾値と電流検出抵抗２０からの１次側コイル電流検出電圧とを比較し、電流制限閾値よりも１次側コイル電流検出電圧が大きい場合、すなわち、点火コイル１９の１次側コイルに流れる電流値が電流制限閾値によって間接的に定められた設定値よりも大きい場合には、１次側コイル電流検出電圧と電流制限閾値の差分に応じた減算値を比較結果としてレベル減算回路１４に出力する。レベル減算回路１４では、信号線２を介して送られる点火信号を比較回路１３からの減算値に基づいて減算する（下げる）ことにより、スイッチング回路１６の駆動電圧（信号線４を介してスイッチング回路１６に送られる点火信号の電圧）を下げ、スイッチング回路１６に流れる電流を制限している。つまり、電流検出抵抗２０、比較回路１３、出力バッファ回路１５、及びスイッチング回路１６によって、スイッチング回路１６を流れる電流が電流制限閾値で間接的に設定される電流値以下となるように作用するフィードバックループが形成されている。なお、電流制限閾値よりも１次側コイル電流検出電圧が小さい場合には、減算値は、比較回路１３からレベル減算回路１４に出力される減算値は０（ゼロ）となり、レベル減算回路１４による点火信号の減算は行われない。
【００２２】
図３は、電子制御装置から点火制御装置に入力される点火信号の電圧の時間的な変化の一例を模式的に示す図であり、縦軸に点火信号の電圧を、横軸に時間をそれぞれ示している。また、図４は、図３の点火信号の点火制御装置への入力に応じて点火コイルの１次側コイルに流れる電流の時間的な変化の一例を模式的に示す図であり、縦軸に電流値を、横軸に時間をそれぞれ示している。
【００２３】
図３に示すように、本実施の形態においては、電子制御装置１０から点火制御装置１００に波形３１〜３３で示すような電圧変化の点火信号が入力されており、Ｈｉｇｈ信号の信号電圧Ｖｓの違いによって点火信号に電流制限設定情報が重畳されている。各波形３１〜３３に対応する１次側コイルの電流の制限値は、点火信号にＨｉｇｈ信号の電圧値として重畳された電流制限設定情報に対する閾値設定回路の設定によって異なるが、例えば、波形３１に重畳された電流制限設定情報から設定される１次側コイルの電流の制限値がＩ１であると仮定すると１次側コイル１７に流れる電流値は図４の波形３４のように変化する。同様に、波形３２に重畳された電流制限設定情報から設定される１次側コイルの電流の制限値がＩ２であると仮定すると１次側コイル１７に流れる電流値は図４の波形３５のように変化し、波形３３に重畳された電流制限設定情報から設定される１次側コイルの電流の制限値がＩ３であると仮定すると１次側コイル１７に流れる電流値は図４の波形３６のように変化する。なお、波形３７は、１次側コイルに流れる電流を制限しないと仮定した場合の電流値の変化の様子を示している。
【００２４】
ここで、コンパレータ２２，２３及び論理回路２６は、電子制御装置１０からの点火信号に重畳された１次側コイルの電流制限設定情報を判別する設定判別回路を構成する。また、閾値生成回路２７、スイッチ２８〜３０、比較回路１３、及びレベル減算回路１４は、設定判別回路により判別された電流制限設定情報に基づいて電流制限閾値を設定し、電流制限閾値に基づいて１次側コイルに流れる電流を制限する電流制限回路を構成する。
【００２５】
以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
【００２６】
電子制御装置１０から点火制御装置１００に点火信号（Ｈｉｇｈ信号）が入力されると、点火信号は、入力バッファ回路１１、レベル減算回路１４、及び出力バッファ回路１５を介してスイッチング回路１６に入力される。スイッチング回路１６は入力される点火信号の電圧に応じて駆動される。このとき、点火コイル１９の１次側コイル１７の電流は、電流検出抵抗２０で電圧（１次側コイル電流検出電圧）に変換されて比較回路１３に入力される。比較回路１３では、電子制御装置１０から入力された点火信号にＨｉｇｈ信号の電圧値の違いとして重畳された電流制限設定情報に基づいて閾値設定回路１２で設定された電流制限閾値と電流検出抵抗２０からの電圧とを比較する。レベル減算回路１４では、比較回路１３での比較結果に応じてスイッチング回路１６に入力される点火信号の電圧を減算することにより、スイッチング回路１６に流れる電流を電流制限設定情報に対応する電流値以下に制限する。このとき、電子制御装置１０からの点火信号に重畳された電流制限設定情報を変えることにより、スイッチング回路１６に流れる電流の制限値を変更することができる。
【００２７】
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
【００２８】
内燃機関の点火装置においては、点火コイルを構成する１次側コイルに流れる電流を制限して異常電流の発生を抑制する機能が設けられている。しかしながら、従来技術においては、１次側コイルに流れる電流の制限値は、チップ内に形成された部品によって設定されているため変更不可（すなわち固定値）である。したがって、１次側コイル側に流れる電流の制限値の仕様は使用状況によって異なるため、従来技術のように電流の制限値が固定値である場合は異なる仕様毎にチップを設計・製造しなければならないという問題があった。また、仮に、電流の制限値を外部から変更可能にチップを構成したとしても、制限値を設定するための設定用端子を新たに設ける必要が生じるため、端子数が増加してしまうという問題もあった。
【００２９】
これに対して本実施の形態においては、内燃機関の制御を行う電子制御装置１０から出力される点火信号に基づいて点火コイル１９を構成する１次側コイル１７に流れる電流を通電および遮断するようにスイッチング回路１６を制御し、点火コイル１９を構成する２次側コイル１８に高電圧を発生させる内燃機関の点火制御装置１００において、電子制御装置１０からの点火信号に重畳された１次側コイルの電流制限設定情報を判別し、電流制限設定情報に基づいて電流制限閾値を設定し、この電流制限値に基づいて１次側コイル１７に流れる電流を制限するように構成したので、設定用の端子を新たに設けることなく、１次側コイル１７に流れる電流の制限値を変更することができる。
【００３０】
すなわち、点火制御装置１００の外部から点火コイル１９の１次側コイル１７の電流制限値を変更することが可能になる。また、例えば、所望とする電流制限値で点火動作させることや、温度によっては電流制限機能を外すなど、様々な場面で応用することができる。さらには、コイル特性が異なる製品を扱う場合にも、ハード部品を交換することなく点火コイルの１次側の電流制限値を設定変更できるので、コスト面での優位性を向上することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、電子制御装置１０から入力される点火信号のＨｉｇｈ信号として３種類の電圧を用いて電流制限設定情報を重畳する場合を例示して説明したがこれに限られず、例えば、４種類以上の電圧値のＨｉｇｈ信号によって重畳された電流制限設定情報を判別するように構成してもよい。
【００３２】
＜第１の実施例の変形例＞
本発明の第１の実施例の変形例を図５を参照しつつ説明する。
【００３３】
本変形例は、点火制御装置において、電子制御装置１０から入力される点火信号のＨｉｇｈ信号の信号電流の違いによって点火信号に電流制限設定情報が重畳されている場合を示すものである。
【００３４】
図５は、本変形例に係る閾値選択回路の構成を概略的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
図５において、閾値設定回路１２Ａは、電流制限閾値の候補となる複数の閾値（本実施の形態では、例えば、閾値Ａ〜Ｃ）を生成する閾値生成回路２７と、閾値生成回路２７で生成された複数の閾値の１つをスイッチ２８〜３０によって電流制限閾値として選択し、信号線６を介して出力する選択部３８と、信号線１を介して入力された点火信号の信号電流Ｉｓを電圧（信号電圧Ｖｓとすることができる）に変換する抵抗４１と、抵抗４１によって変換された点火信号の信号電圧Ｖｓを基準電圧２４（Ｖｔｈ１）と比較するコンパレータ２２と、点火信号の信号電圧Ｖｓを基準電圧２５（Ｖｔｈ２）と比較するコンパレータ２３と、コンパレータ２２，２３の比較結果に基づいて、選択部３８のスイッチ２８〜３０を切り替える論理回路２６とを備えている。
【００３６】
なお、電子制御装置１０は、点火信号として、Ｌｏｗ信号（スイッチング回路１６を遮断させる電流の信号）とＨｉｇｈ信号（スイッチング回路１６を通電させる電流の信号）の２種類の信号が出力可能であって、さらに、Ｈｉｇｈ信号として複数の電流の信号（信号電流Ｉｓ）を出力可能であり、このＨｉｇｈ信号の信号電流Ｉｓの違いによって点火信号に電流制限設定情報が重畳されている。
【００３７】
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
以上のように構成した本変形例においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記した実施の形態及び各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例や組み合わせが含まれる。つまり、上記した実施の形態は本願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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をする事が可能である。また、制御線や信号線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や信号線を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【００４０】
１〜６  信号線
７  電源電圧（バッテリ電圧）
１０  電子制御装置（ＥＣＵ）
１１  入力バッファ回路
１２，１２Ａ  閾値設定回路
１３  比較回路
１４  レベル減算回路
１５  出力バッファ回路
１６  スイッチング回路
１７  １次側コイル
１８  ２次側コイル
１９  点火コイル
２０  電流検出抵抗
２１  点火プラグ
２２，２３  コンパレータ
２４，２５  基準電圧
２６  論理回路
２７  閾値生成回路
２８〜３０  スイッチ
３１〜３７  波形
３８  選択部
４１  抵抗
７０  ＧＮＤ（基準電位）
１００  点火制御装置
１０１  点火装置
【図１】
0006581542.tif 000002
【図２】
0006581542.tif 000003
【図３】
0006581542.tif 000004
【図４】
0006581542.tif 000005
【図５】
0006581542.tif 000006