(57)【要約】【課題】安定した点火信号の供給及びイオン電流の検出が可能でかつ装置の構造を複雑にすることなく故障診断信号となるコイル信号を出力可能な内燃機関用点火制御システムの点火装置を提供することを目的とする。【解決手段】一次コイルと二次コイルを有する点火コイル１、点火コイルの一次コイルに流す一次電流を通電遮断するスイッチング素子５、信号ラインにより外部から送られてくる点火信号を波形整形してスイッチング素子に通電信号を供給する波形整形回路６、点火コイルの二次コイルに接続されて二次コイルに流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段８，９、波形整形回路の通電信号がオフした後の所定期間だけ検出されたイオン電流を示すイオン信号を信号ラインにより外部に出力すると同時に波形整形回路からの通電信号を無効にするイオン信号発生手段１０，１１，１２、を備えた。【選択図】図１
2008144657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルと二次コイルを有する点火コイルと、
前記点火コイルの一次コイルに流す一次電流を通電遮断するスイッチング素子と、
信号ラインにより外部から送られてくる点火信号を波形整形して前記スイッチング素子に通電信号を供給する波形整形回路と、
前記点火コイルの二次コイルに接続されて二次コイルに流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
前記波形整形回路の通電信号がオフした後の所定期間だけ検出されたイオン電流を示すイオン信号を前記信号ラインにより外部に出力すると同時に波形整形回路からの通電信号を無効にするイオン信号発生手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関用点火制御システムの点火装置。
【請求項２】
前記イオン信号発生手段が、
前記波形整形回路の通電信号のオフ時の立ち下がりを示すパルス信号を出力する微分回路と、
前記微分回路からのパルス信号を受けると前記所定時間の間だけ出力信号を発生するタイマー回路と、
前記タイマー回路からの出力信号がある間、前記イオン信号を外部に出力するイオン信号出力回路と、
を含み、前記タイマー回路の出力信号で前記波形整形回路からの通電信号を無効にすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火制御システムの点火装置。
【請求項３】
一次コイルと二次コイルを有する点火コイルと、
前記点火コイルの一次コイルに流す一次電流を通電遮断するスイッチング素子と、
信号ラインにより外部から送られてくる点火信号を波形整形して前記スイッチング素子に通電信号を供給する波形整形回路と、
前記点火コイルの二次コイルに接続されて二次コイルに流れる二次電流及びイオン電流を検出する二次電流／イオン電流検出手段と、
前記二次電流が流れた後の所定期間だけ検出されたイオン電流を示すイオン信号を前記信号ラインにより外部に出力すると同時に波形整形回路からの通電信号を無効にするイオン信号発生手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関用点火制御システムの点火装置。
【請求項４】
前記イオン信号発生手段が、
検出された二次電流が所定値を超えていることを示すパルスを発生する二次電流パルス回路と、
前記パルスの立ち下がりから前記所定時間の間だけ出力信号を発生するタイマー回路と、
前記タイマー回路からの出力信号がある間、前記イオン信号を外部に出力するイオン信号出力回路と、
を含み、前記タイマー回路の出力信号で前記波形整形回路からの通電信号を無効にすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用点火制御システムの点火装置。
【請求項５】
一次コイルと二次コイルを有する点火コイルと、
前記点火コイルの一次コイルに流す一次電流を通電遮断するスイッチング素子と、
信号ラインにより外部から送られてくる点火信号を波形整形して前記スイッチング素子に通電信号を供給する波形整形回路と、
前記点火コイルの二次コイルに接続されて二次コイルに流れる二次電流及びイオン電流を検出する二次電流／イオン電流検出手段と、
前記二次電流が流れた後の点火周波数にもとづき設定された期間だけ検出されたイオン電流を示すイオン信号を前記信号ラインにより外部に出力すると同時に波形整形回路からの通電信号を無効にするイオン信号発生手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関用点火制御システムの点火装置。
【請求項６】
前記イオン信号発生手段が、
検出された二次電流が所定値を超えていることを示すパルスを発生する二次電流パルス回路と、
前記パルスの立ち下がりからイオン電流の直前に流れる二次電流と、その１回前の点火で発生した二次電流の時間差による点火周波数にもとづき設定された前記期間の間だけ出力信号を発生するタイマー回路と、
前記タイマー回路からの出力信号がある間、前記イオン信号を外部に出力するイオン信号出力回路と、
を含み、前記タイマー回路の出力信号で前記波形整形回路からの通電信号を無効にすることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用点火制御システムの点火装置。
【請求項７】
前記二次電流／イオン電流検出手段が、前記二次コイルの低圧側に接続されたそれぞれ二次電流、イオン電流を流す２つのカレントミラー回路を含むことを特徴とする請求項３から６までのいずれか１項に記載の内燃機関用点火制御システムの点火装置。
【請求項８】
前記イオン信号出力回路が、前記タイマー回路からの出力信号がある間、検出されたイオン電流に従った電流を流すトランジスタと定電流源が並列接続された並列回路を含み、前記並列回路に流れる電流によるイオン信号を外部に出力することを特徴とする請求項２、４、６のいずれか１項に記載の内燃機関用点火制御システムの点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車に搭載される内燃機関用点火制御システムに関するもので、詳しくは点火コイルの一次コイルの電流をスイッチング素子により通電遮断することにより、点火コイルの二次コイルに点火用高電圧を発生する内燃機関用点火制御システムの点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関用点火制御システムでは、点火動作をモニタして得られた故障診断信号を出力する専用端子をコイルの点火装置に設けて、点火信号端子とは別経路で電子制御回路側に出力するものがあった(例えば特許文献１参照)。
【０００３】
しかしながらこのような構造では、故障診断信号を出力する専用端子が必要となることから、装置の部品点数が増え、また点火装置と電子制御装置間のハーネスが増えるという問題があった。
【０００４】
そこでこのような問題を解消するために、点火時期を制御する点火信号を出力する電子制御回路と、電子制御回路からの点火信号に基づいて駆動されるイグナイタと、イグナイタにおける点火コイルの二次コイルの電流から得られるフェイル信号を検出し、電子制御回路に返すフェイル検出回路とを具備し、点火信号の信号線とフェイル信号の信号線とを同一線としたことを特徴とする内燃機関用点火装置があった。また上記内燃機関用点火装置において、点火信号とフェイル信号とが同時に出力されることがないように、イグナイタ内部でフェイル信号の出力時に点火信号がＯＮしないようにしていた(例えば特許文献２参照)。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−３５０７８号公報
【特許文献２】特開平８−１２８３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の内燃機関用点火制御システムでは、点火、爆発後の点火コイルの二次コイルから得られるイオン電流から故障診断を行うものがあるが、このような構成の装置においても、故障診断信号を出力する専用端子を設けた場合には、装置の部品点数やハーネスの数が増加するという同様な問題が生じる。
【０００７】
さらにイオン電流を故障診断信号として出力する装置では、点火プラグがくすぶることでススなどが電極間に発生した場合にはリーク電流が流れるため、擬似的にイオン電流が常に流れる状態が発生し、点火信号が供給されるタイミングであってもイオン電流が出力されるため、点火信号が正確に後段の回路に伝達することができないという問題があった。
【０００８】
そこでこの発明は、イオン電流を故障診断信号とする内燃機関用点火制御システムの点火装置において、安定した点火信号の供給及びイオン電流の検出が行えると共に、装置の構造を複雑にすることなく故障診断信号となるイオン信号を点火装置側から電子制御装置側へ出力することができる内燃機関用点火制御システムの点火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】
【０００９】
この発明は、一次コイルと二次コイルを有する点火コイルと、前記点火コイルの一次コイルに流す一次電流を通電遮断するスイッチング素子と、信号ラインにより外部から送られてくる点火信号を波形整形して前記スイッチング素子に通電信号を供給する波形整形回路と、前記点火コイルの二次コイルに接続されて二次コイルに流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、前記波形整形回路の通電信号がオフした後の所定期間だけ検出されたイオン電流を示すイオン信号を前記信号ラインにより外部に出力すると同時に波形整形回路からの通電信号を無効にするイオン信号発生手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関用点火制御システムの点火装置にある。
【発明の効果】
【００１０】
この発明による内燃機関用点火制御システムの点火装置は、安定した点火信号の供給とイオン電流の検出を行うことができ、かつ装置の構造を複雑にすることなく故障診断信号となるイオン信号を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による点火装置を含む内燃機関用点火制御システムの構成を示す図である。図１は１気筒分の回路を示すもので、点火プラグ４を点火させるための点火装置１００、及びこの点火装置１００に対して点火制御を行うコンピュータ(特に図示せず)を含む電子制御装置(ＥＣＵ)２００からなる。
【００１２】
ＥＣＵ２００は、点火信号を供給する点火信号駆動回路２０１、この点火信号駆動回路２０１が出力する点火信号をもとに後段に信号を供給するＰＮＰトランジスタ２０２、後述する点火装置１００側からの故障診断信号であるイオン信号の検出とそれに基づく制御を行うイオン信号検出／制御部２０３を備える。
【００１３】
点火装置１００は、一次コイル２と二次コイル３を有する点火コイル１と、ＰＮＰトランジスタ２０２のエミッタから出力される点火信号Ｉｇｔに基づき後段に信号を供給する点火信号のための波形整形回路６と、この波形整形回路６の出力信号に基づき後段に信号を伝達してスイッチング素子５を制御して点火コイル１を駆動する駆動回路７と、駆動回路７の出力信号に基づき点火コイル１の一次コイル２の電流Ｉ１を通電／遮断するスイッチング素子５とを備える。なお、波形整形回路６の出力がスイッチング素子５を通電／遮断させるための通電信号となる。
【００１４】
点火コイル１は、二次コイル３に点火プラグ４を点火させるための高電圧を発生させるものである。点火装置１００はさらに、二次コイル３の低圧側に接続されてイオン電流を発生させるためのイオンバイアス回路８と、点火後に発生するイオン電流を検出して後段に出力するイオン電流検出回路９と、波形整形回路６の出力信号をもとにパルス信号を出力する微分回路１０と、この微分回路１０の出力をトリガとして一定時間長のパルスを出力するタイマー回路１１と、このタイマー回路１１の出力信号を受けている間は、イオン電流検出回路９の出力に基づきイオン電流信号(イオン信号)を出力するイオン信号出力回路１２とを備える。
【００１５】
ＥＣＵ２００のイオン信号検出／制御部２０３は、イオン信号出力回路１２の出力信号であるイオン信号を検出して解析を行う。
【００１６】
イオンバイアス回路８は、燃焼後に発生するイオン電流を流すためのバイアス回路である。イオン電流検出回路９は、イオン電流をイオン信号出力回路１２に供給する。微分回路１０は、点火信号がＯＦＦする瞬間にパルス信号を後段のタイマー回路１１に出力する。タイマー回路１１は、微分回路１０の出力信号をトリガに、後段に一定時間長のパルス出力を供給する。イオン信号出力回路１２は、タイマー回路１１の出力信号が供給されている間は、イオン電流に関する情報をＥＣＵ２００内にあるイオン信号検出／制御部２０３に供給し、イオン信号検出／制御部２０３はこれをもとに解析を行うことで、シリンダ筒内の燃焼室(図示省略)における燃焼状態の確認を行う。
【００１７】
図２は図１の内燃機関用点火制御システムの各部の回路構成の一例を示す図である。この実施の形態の内燃機関用点火制御システムは、自動車に搭載された内燃機関のための点火装置であって、図２に示す各装置は自動車に搭載されている。点火コイル１は一次コイル２と二次コイル３を有し、車載バッテリ(図示省略)などの電源端子ＶＢに接続されている。車載バッテリは例えば１２Ｖであり、電源端子ＶＢは例えば１２Ｖである。二次コイル３の高圧側には点火プラグ４が接続される。この点火プラグ４は、シリンダ筒内の燃焼室に配置され、燃焼室内に供給されるガソリンなどの燃料に点火して燃焼させる。
【００１８】
ＥＣＵ２００は、点火信号駆動回路２０１及びイオン信号検出／制御部２０３を有し、点火信号駆動回路２０１は、点火信号(例えば矩形波の信号)をＰＮＰトランジスタ２０２及び抵抗２０４を介して波形整形回路６に供給する。
【００１９】
波形整形回路６は、３つの端子、すなわち出力端子６ａと入力端子６ｂ，６ｃを有する。出力端子６ａは後段の駆動回路７及び微分回路１０に接続されている。入力端子６ｂはＥＣＵ２００に接続され、入力端子６ｃはタイマー回路１１に接続されている。
【００２０】
波形整形回路６の内部構成について説明する。波形整形回路６は、コンパレータ回路１３と基準電圧源１４及びトランジスタ１５で構成され、点火信号Ｉｇｔが基準電圧源１４で設定されるＶｔｏｎを超えている時に駆動回路７に点火信号を出力し、スイッチング素子５を駆動するものである。スイッチング素子５は例えばＩＧＢＴ(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)であり、ゲート端子が駆動回路７に接続され、コレクタ端子が点火コイル１の一次コイル２に接続され、エミッタ端子が自動車の車体などの基準電位点ＧＮＤに接続される。この基準電位点ＧＮＤは通常アースと呼ばれる。
【００２１】
二次コイル３の低圧側にはイオンバイアス回路８が接続されている。イオンバイアス回路８は、２つの端子、すなわち出力端子８ａと入力端子８ｂを有する。出力端子８ａは後段のイオン電流検出回路９の入力端子９ｂに接続され、入力端子８ｂは二次コイル３の低圧側に接続される。
【００２２】
イオンバイアス回路８の内部構造について説明する。イオンバイアス回路８は、ダイオード８１，８５、抵抗８２、ツェナーダイオード８３、コンデンサ８４を含む。ダイオード８１のアノード及び抵抗８２の一端が入力端子８ｂに接続され、ダイオード８１のカソード及び抵抗８２の他端が共にツェナーダイオード８３のカソード及びコンデンサ８４の一端に接続されている。ツェナーダイオード８３のアノード及びコンデンサ８４の他端が共にダイオード８５のカソード及び出力端子８ａに接続されている。ダイオード８５のアノードはＧＮＤに接続されている。ダイオード８１は点火コイル１の一次電流が立ち上がる際に発生する二次電圧を抑制することで誤点火を防止する。抵抗８２はイオン電流が流れる経路を確保している。ツェナーダイオード８３及びコンデンサ８４は、二次高圧側に発生した電圧により電荷をためる。ダイオード８５はサージ保護用に用いている。
【００２３】
イオン電流検出回路９は、２つの端子、すなわち出力端子９ａと入力端子９ｂを有する。出力端子９ａは後段のイオン信号出力回路１２の入力端子１２ｂに接続され、入力端子９ｂはイオンバイアス回路８の出力端子８ａに接続される。
【００２４】
イオン電流検出回路９の内部構造について説明する。イオン電流検出回路９は、２つのトランジスタ９１，９２を含むカレントミラー回路９３と、ダイオード群９４と、アンプ回路９５を含む。トランジスタ９１のコレクタ及びベースと、トランジスタ９２のベースと、ダイオード群９４のアノードが入力端子９ｂに接続されている。ダイオード群９４のカソードはＧＮＤに接続されている。トランジスタ９１及び９２のエミッタは、アンプ回路９５の出力に接続されている。アンプ回路９５の入力端子(＋)はＧＮＤに接続され、入力端子(−)は入力端子９ｂに接続されている。トランジスタ９２のコレクタは出力端子９ａに接続されている。
【００２５】
微分回路１０は２つの端子、すなわち出力端子１０ａと入力端子１０ｂを有する。出力端子１０ａは後段のタイマー回路１１に接続されており、入力端子１０ｂは波形整形回路６の出力端子６ａ及び駆動回路７に接続されている。
【００２６】
微分回路１０の内部構造について説明する。この微分回路１０は、トランジスタ１０１と、抵抗１０２，１０５と、内部電源１０３と、コンデンサ１０４と、コンパレータ回路１０６と、基準電圧源１０７を含む。トランジスタ１０１のベースが入力端子１０ｂに接続されており、エミッタがＧＮＤに接続されている。トランジスタ１０１のコレクタは、抵抗１０２を介して内部電源１０３に接続され、また別途、コンデンサ１０４の一端にも接続されている。内部電源１０３は回路内で安定化された電圧源である。コンデンサ１０４の他端は、抵抗１０５を介してＧＮＤと、コンパレータ回路１０６の入力端子(＋)に接続されている。コンパレータ回路１０７の入力端子(−)は基準電圧源１０７に接続され、コンパレータ回路１０７の出力端子は出力端子１０ａに接続されている。
【００２７】
タイマー回路１１は３つの端子を持ち、一つの入力端子と、二つの出力端子を持っている。入力端子は微分回路１０と接続されており、１つの出力端子はイオン信号出力回路１２の入力端子１２ｃに接続され、もう一つの出力端子は波形整形回路６の入力端子に接続されている。
【００２８】
イオン信号出力回路１２は、３つの端子、すなわち出力端子１２ａと、入力端子１２ｂ，１２ｃを有する。出力端子１２ａは波形整形回路６と共にＥＣＵ２００に接続され、入力端子１２ｂはイオン電流検出回路９の出力端子９ａに接続され、入力端子１２ｃはタイマー回路１１に接続される。
【００２９】
イオン信号出力回路１２の内部構造について説明する。イオン信号出力回路１２は、トランジスタ１２１，１２４と、抵抗１２２と、内部電源１２３と、２つのトランジスタ１２５及び１２６を含むカレントミラー回路１２７と、２つのトランジスタ１２８及び１２９を含むカレントミラー回路１３０と、抵抗１３１を含む回路で構成されている。
【００３０】
トランジスタ１２１のベースが入力端子１２ｃに接続され、コレクタがトランジスタ１２４のベースと、抵抗１２２を介して内部電源１２３とにそれぞれ接続されている。内部電源１２３は内部電源１０３と同様に、回路内で安定化された電圧源である。トランジスタ１２４のコレクタは、入力端子１２ｂとトランジスタ１２５のコレクタに接続されている。
【００３１】
トランジスタ１２５のベースとコレクタはトランジスタ１２６のベースに接続されている。トランジスタ１２６のコレクタはトランジスタ１２８のコレクタに接続されている。トランジスタ１２８のベースとコレクタはトランジスタ１２９のベースに接続されている。トランジスタ１２９のコレクタは抵抗１３１の一端と出力端子１２ａとに接続されている。トランジスタ１２８及び１２９のエミッタは内部電源１２３に接続されている。抵抗１３１の他端と、トランジスタ１２１、１２４、１２５及び１２６のエミッタはすべてＧＮＤに接続されている。
【００３２】
イオン信号検出／制御部２０３の内部構造ついて説明する。イオン信号検出／制御部２０３は、バッファ回路２０５及びイオン制御回路２０６を含む。バッファ回路２０５の入力は、トランジスタ２０２のコレクタと、抵抗２０４を介して波形整形回路６の入力端子６ｂ及びイオン信号出力回路１２の出力端子１２ａにそれぞれ接続されている。バッファ回路２０５の出力はイオン制御回路２０６に接続されている。
【００３３】
なお、トランジスタ９１，９２，１２８，１２９，２０２はＰＮＰトランジスタ、トランジスタ１５，１０１，１２１，１２４，１２５，１２６はＮＰＮトランジスタからなる。
【００３４】
なお、イオンバイアス回路８とイオン電流検出回路９がイオン電流検出手段を構成し、微分回路１０、タイマー回路１１、イオン信号出力回路１２がイオン信号発生手段を構成する。
【００３５】
図３に図２の各部の信号波形のタイミングチャートを示し、以下動作について説明する。ＥＣＵ２００内のマイクロコンピュータから時点ｔ１において点火信号が点火信号駆動回路２０１に供給されると、点火信号駆動回路２０１は”Ｌ”レベルの点火指令信号Ｉｇｔ１をトランジスタ２０２のゲートに供給する。これによりトランジスタ２０２がＯＮ(オン)状態になり、抵抗２０４および信号ラインＬ１を介して波形整形回路６に”Ｈ”レベルの点火信号Ｉｔｇが供給される。波形整形回路６では点火信号Ｉｔｇが基準電圧源１４の電圧Ｖｔｏｎを超えた(入力信号がＯＮ状態)場合に、コンパレータ回路１３から”Ｈ”レベルの信号Ｖｃｏｍｐが駆動回路７及び微分回路１０に供給される。通電信号である”Ｈ”レベルの信号を受けた駆動回路７は、スイッチング素子５の入力端子であるゲートに”Ｈ”レベルのＧａｔｅ信号を供給する。これによりスイッチング素子５がＯＮ状態となり、点火コイル１の一次コイル２に一次電流Ｉ１が流れ始める。
【００３６】
点火プラグ４のくすぶりによりリーク電流がある場合は、イオン電流Ｉｏｎは二次電流Ｉ２が放電しているとき以外で常に流れ続けている。
【００３７】
その後、時点ｔ２において点火信号駆動回路２０１への点火指令信号がなくなり、点火指令信号Ｉｇｔ１が”Ｈ”レベル戻ると、トランジスタ２０２がＯＦＦ(オフ)状態になる。これにより波形整形回路６に送られる点火信号Ｉｇｔが”Ｌ”レベルになり、波形整形回路６から出力される信号Ｖｃｏｍｐは”Ｌ”レベルになる。微分回路１０ではこの信号Ｖｃｏｍｐを受け、コンデンサ１０４と抵抗１０５からなる微分回路で微分し、さらに微分された信号をコンパレータ回路１０６と基準電圧源１０７からなる波形整形回路で波形整形する。これにより微分回路１０は時点ｔ２からｔ３の間でパルス化された信号Ｖｄｉｆを出力する。
【００３８】
信号Ｖｃｏｍｐが”Ｈ”レベルになることで駆動回路７の出力する信号Ｇａｔｅが”Ｌ”レベルになりスイッチング素子５がＯＦＦした瞬間に、一次コイル２に流れる一次電流Ｉ１が遮断され、スイッチング素子５のコレクタＣに高電圧が発生する。そのエネルギーは二次コイル３に変換(伝達)され、二次コイル３の高圧側に負電圧が誘起される。その際に、二次コイル３の低圧側には正の電圧が加わり、ダイオード８１を介してツェナーダイオード８３の両端に電圧が印加され、コンデンサ８４に電荷がチャージされる。点火プラグ４のギャップ間を絶縁破壊するだけの負電圧が発生した場合に点火プラグ４で放電が生じ、その瞬間に時点ｔ２より遅れて二次電流Ｉ２が点火プラグ４側から二次コイル３を経て、ダイオード８１、ツェナーダイオード８３、ダイオード群９４を介してＧＮＤに流れる(但し図３では概略的に示してある)。
【００３９】
放電が終わった瞬間である時点ｔ４に、コンデンサ８４にチャージされた電圧によりイオン電流Ｉｏｎが抵抗８２を介して二次コイル３に流れる。この瞬間、トランジスタ９１がＯＮ状態になり、カレントミラー回路９３が動作する。アンプ回路９５は、トランジスタ９１のコレクタ電位が０になるように、トランジスタ９１及び９２のエミッタ電位を調整している。カレントミラー回路９３のトランジスタ９２は、トランジスタ９１を介して流れたイオン電流相当のコレクタ電流Ｉｏｎを吐き出す。出力された電流Ｉｏｎは、後段のイオン信号出力回路１２に供給される。
【００４０】
タイマー回路１１は、微分回路１０から出力されるパルス信号からなる信号Ｖｄｉｆを受けると出力信号Ｔｏｕｔとして、時点ｔ２から時点ｔ５までの予め定めた所定時間続くパルスＴｏｕｔ１を出力する。このパルスＴｏｕｔ１の出力時間は、実使用で発生する最も短い点火周期(Ｔｍｉｎ)からそのときの通電時間(Ｔｏｎ)を引いた値を超えないレベルに設定し、下記の式で示される。
【００４１】
Ｔｏｕｔ１＝ｔ５−ｔ２≦Ｔｍｉｎ−Ｔｏｎ
Ｔｍｉｎ＝ｔ６−ｔ１      Ｔｏｎ＝ｔ２−ｔ１
【００４２】
イオン信号出力回路１２はタイマー回路１１からの信号Ｔｏｕｔを受け、信号Ｔｏｕｔが”Ｈ”レベルであるパルスＴｏｕｔ１の間、トランジスタ１２１がＯＮ(オン)する。これにより、内部電源１２３と抵抗１２２を介して流れる電流がトランジスタ１２１のコレクタに流れるため、トランジスタ１２４がＯＦＦ(オフ)する。トランジスタ１２４がＯＦＦしている間、すなわちタイマー回路１１からパルスＴｏｕｔ１が供給されている間は、イオン電流検出回路９から供給されるイオン電流相当の電流Ｉｏｎがトランジスタ１２５を介して流れるため、カレントミラー回路１２７がＯＮする。
【００４３】
カレントミラー回路１２７のトランジスタ１２６は、トランジスタ１２５を介して流れたイオン電流相当の電流Ｉｏｎを引き込む。トランジスタ１２８にこの電流Ｉｏｎが流れることで、カレントミラー回路１３０がＯＮする。トランジスタ１２９にはイオン電流相当の電流Ｉｏｎが流れ、抵抗１３１に供給されることで電位差が発生する。イオン電流相当の電流Ｉｏｎは、例えばカレントミラー回路１３０のトランジスタ１２８と１２９のサイズ比や数量比を変えることで増幅することもできる。
【００４４】
抵抗１３１に生じた電位差により、イオン電流相当の電流Ｉｏｎに相当する電圧がイオン信号検出／制御部２０３と波形整形回路６を接続する信号ラインＬ１に発生するため、この電圧の信号をイオン信号としてイオン信号検出／制御部２０３内のバッファ回路２０５を介してイオン制御回路２０６で読み取ることで、イオン電流を確認することができる。
【００４５】
そして時点ｔ５でタイマー回路１１の出力する信号Ｔｏｕｔが”Ｌ”レベルになり、イオン信号出力回路１２のトランジスタ１２１がＯＦＦすることで、トランジスタ１２４がＯＮする。これによりイオン電流相当の電流Ｉｏｎはトランジスタ１２４に流れるため、カレントミラー回路１２７はＯＦＦ状態になり、後段への信号を供給しなくなる。このため、次の点火信号が供給されるまではイオン電流相当の電流Ｉｏｎすなわちイオン信号が信号ラインＬ１に出力されることがない。
【００４６】
また、タイマー回路１１からの信号Ｔｏｕｔが”Ｈ”レベルにあるパルスＴｏｕｔ１で示されるイオン電流を検出する期間の間、波形整形回路６ではトランジスタ１５がＯＮ状態にあるため、コンパレータ回路１３の出力が”Ｌ”レベルに保持される。これによりこの期間は、波形整形回路６から、スイッチング素子５を通電状態にさせる通電信号は阻止され、出力されることはない。
【００４７】
図４は図１の内燃機関用点火制御システムの各部の回路構成の別の例を示す図である。図４において図２と異なる部分は、イオン信号出力回路１２がイオン信号出力回路１２０に、イオン信号検出／制御部２０３がイオン信号検出／制御部２０３ａにそれぞれ置き換えられている。その他の部分は図２と基本的に同一であり、図２と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。
【００４８】
イオン信号出力回路１２０の内部構成について説明する。イオン信号出力回路１２０において、符号１２１から１２６までの部分は図２のものと同じである。トランジスタ１２６のコレクタは定電流源１３２及び出力端子１２ａに接続されている。
【００４９】
イオン信号検出／制御部２０３ａの内部構造ついて説明する。イオン信号検出／出力回路２０３ａは、抵抗２０７，２１２と、ＰＮＰトランジスタからなるトランジスタ２０８，２０９を含むカレントミラー回路２１０と、内部電源２１１と、イオン制御回路２０６を含む。トランジスタ２０８のコレクタとベース及びトランジスタ２０９のベースが、抵抗２０７を介してトランジスタ２０２のコレクタと抵抗２０４に接続されている。トランジスタ２０８及び２０９のエミッタは内部電源２１１に接続されている。内部電源２１１は安定化された電圧源である。トランジスタ２０９のコレクタは抵抗２１２の一端とイオン制御回路２０６に接続されている。抵抗２１２の他端はＧＮＤに接続されている。
【００５０】
イオン電流を検出する際には、イオン電流相当の電流Ｉｏｎと定電流源１３２を流れる電流は、ＥＣＵ２００の抵抗２０４及びイオン信号検出／制御部２０３ａの抵抗２０７を介してトランジスタ２０８を流れるため、カレントミラー回路２１０がＯＮ状態になる。カレントミラー回路２１０のトランジスタ２０９には、トランジスタ２０８を介して流れたイオン電流相当の電流と定電流を合わせた電流相当のコレクタ電流が流れるため、抵抗２１２に電位差が発生する。この電圧をイオン信号としてイオン制御回路２０６にて取り込み、常に流れる定電流源１３２による定電流によって生じる電位差を差し引くことでイオン電流を確認することができる。
【００５１】
図４のイオン信号検出／制御部２０３ａとイオン信号出力回路１２０は電流で信号を送受信するため、ＧＮＤ電位変動による影響を受け難い特徴がある。
【００５２】
以上のようにこの実施の形態においては、イオン電流を検出する手段(８，９)と、微分回路、タイマー回路を含むイオン信号発生手段(１０，１１，１２)を用いて、点火信号から得られる信号をトリガにしてタイマー回路から得られる所定時間、イオン電流を検出することで、安定した点火信号の供給とイオン電流の検出を行うことができ、信頼性の高い制御を行うことが可能となる。
【００５３】
実施の形態２．
図５はこの発明の別の実施の形態による点火装置を含む内燃機関用点火制御システムの構成を示す図である。図５のシステムは、図１に示されたシステムにおいて、微分回路１０を削除し、イオン電流検出回路９を二次電流／イオン電流検出回路９０に置き換え、二次電流パルス回路１６を追加したものである。
【００５４】
図６は図５の内燃機関用点火制御システムの各部の回路構成の一例を示す図である。二次電流／イオン電流検出回路９０及び二次電流パルス回路１６を使用する。その他の部分は基本的に実施の形態１と同じ構成であり、同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明を省略する。
【００５５】
二次電流／イオン電流検出回路９０は、３つの端子、すなわち端子９ａａ，９ｂｂ，９ｃｃを持って構成される。端子９ａａは後段のイオン信号出力回路１２の端子１２ｂに接続され、端子９ｂｂは後段の二次電流パルス回路１６の端子１５ｂに接続され、端子９ｃｃはイオンバイアス回路８の端子８ａに接続されている。
【００５６】
二次電流／イオン電流検出回路９０の内部構造について説明する。この二次電流／イオン電流検出回路９０は、それぞれＰＮＰトランジスタからなる２つのトランジスタ９１と９２を含むカレントミラー回路９３と、ダイオード群９４ａと、アンプ回路９５と、それぞれＮＰＮトランジスタからなる２つのトランジスタ９６，９７を含むカレントミラー回路９８を含む。
【００５７】
二次電流／イオン電流検出回路９０について説明する。トランジスタ９１のコレクタ及びベースと、トランジスタ９２のベースと、ダイオード群９４ａのアノードが端子９ｃｃに接続されている。ダイオード群９４ａのアノードはトランジスタ９６のコレクタとベース及びトランジスタ９７のベースに接続されている。トランジスタ９１，９２のエミッタは、アンプ回路９５の出力に接続されている。アンプ回路９５の入力端子(＋)はＧＮＤに接続され、入力端子(−)は端子９ｃｃに接続されている。トランジスタ９６，９７のエミッタはＧＮＤに接続されている。トランジスタ９２のコレクタは端子９ａａに接続されている。トランジスタ９７のコレクタは出力端子９ｂｂに接続されている。
【００５８】
二次電流パルス回路１６は、２つの端子、すなわち端子１５ａと入力端子１５ｂを持つ。端子１５ａはタイマー回路１１に接続され、端子１５ｂは二次電流／イオン電流検出回路９０の端子９ｂｂに接続される。
【００５９】
二次電流パルス回路１６の内部構造について説明する。二次電流パルス回路１６は、それぞれＰＮＰトランジスタからなる２つのトランジスタ１５１，１５２を含むカレントミラー回路１５３と、内部電源１５４と、抵抗１５５と、コンパレータ回路１５６と、基準電圧源１５７を含んでいる。トランジスタ１５１のコレクタとベース及びトランジスタ１５２のベースが端子１５ｂに接続されている。トランジスタ１５１及び１５２のエミッタは内部電源１５４に接続されている。内部電源１５４は回路内部で安定化された電源である。トランジスタ１５２のコレクタは抵抗１５５の一端とコンパレータ回路１５６の入力端子(＋)に接続されている。抵抗１５５のもう一端はＧＮＤに接続されている。コンパレータ回路１５６の入力端子(−)は基準電圧源１５７に接続されている。コンパレータ回路１５６の出力端子は端子１５ａに接続されている。
【００６０】
なお、イオンバイアス回路８と二次電流／イオン電流検出回路９０が二次電流／イオン電流検出手段を構成し、タイマー回路１１、イオン信号出力回路１２、二次電流パルス回路１６がイオン信号発生手段を構成する。
【００６１】
図７に図６の各部の信号波形のタイミングチャートを示し、以下動作について説明する。ＥＣＵ２００内のマイクロコンピュータから時点ｔ１において点火信号が点火信号駆動回路２０１に供給されると、点火信号駆動回路２０１は”Ｌ”レベルの点火指令信号Ｉｇｔ１をトランジスタ２０２のゲートに供給する。これによりトランジスタ２０２がＯＮ(オン)状態になり、抵抗２０４および信号ラインＬ１を介して波形整形回路６に”Ｈ”レベルの点火信号Ｉｔｇが供給される。波形整形回路６では点火信号Ｉｔｇが基準電圧源１４の電圧Ｖｔｏｎを超えた(入力信号がＯＮ状態)場合に、コンパレータ回路１３から”Ｈ”レベルの信号が駆動回路７に供給される。通電信号である”Ｈ”レベルの信号を受けた駆動回路７は、スイッチング素子５の入力端子であるゲートに”Ｈ”レベルのＧａｔｅ信号を供給する。これによりスイッチング素子５がＯＮ状態となり、点火コイル１の一次コイル２に一次電流Ｉ１が流れ始める。
【００６２】
その後、時点ｔ２において点火信号駆動回路２０１への点火指令信号がなくなり、点火指令信号Ｉｇｔ１が”Ｈ”レベル戻ると、トランジスタ２０２がＯＦＦ(オフ)状態になる。これにより駆動回路７の出力する信号Ｇａｔｅが”Ｌ”レベルになりスイッチング素子５がＯＦＦした瞬間に、一次コイル２に流れる一次電流Ｉ１が遮断され、スイッチング素子５のコレクタＣに高電圧が発生する。そのエネルギーは二次コイル３に変換(転移)され、二次コイル３の高圧側に負電圧が誘起される。その際に、二次コイル３の低圧側には正の電圧が加わり、ダイオード８１を介してツェナーダイオード８３の両端に電圧が印加され、コンデンサ８４に電荷がチャージされる。点火プラグ４のギャップ間を絶縁破壊するだけの負電圧が発生した場合に点火プラグ４で放電が発生し、その瞬間に時点ｔ２より遅れて二次電流Ｉ２が点火プラグ４側から二次コイル３を経て、ダイオード８１、ツェナーダイオード８３、ダイオード群９４ａ及びトランジスタ９６を介してＧＮＤに流れる(但し図７では概略的に示してある)。二次電流が通電した際に、トランジスタ９６がＯＮすることで、カレントミラー回路９８が動作する。
【００６３】
カレントミラー回路９８のトランジスタ９７は、トランジスタ９６を介して流れた二次電流相当のコレクタ電流Ｉ２を引き込む。二次電流パルス回路１６のトランジスタ１５１にも同様に二次電流相当のコレクタ電流Ｉ２が流れることでカレントミラー回路１５３が動作し、トランジスタ１５２にも同様に二次電流相当のコレクタ電流が流れ、抵抗１５５の両端に電位差が生じ、コンパレータ回路１５６の入力端子(＋)電圧が基準電圧源１５７で設定される電圧Ｖｔｈを超えることで、コンパレータ回路１５６がＯＮして、出力が”Ｈ”レベルになる。
【００６４】
二次電流Ｉ２が放電とともに低下していき、コンパレータ回路１５６の入力端子(＋)電圧がＶｔｈ以下になることで、コンパレータ回路１５６の出力が時点ｔ３にて”Ｌ”レベルになる。このコンパレータ回路１５６の出力であるパルスＩ２ｐｕｌｓｅの立ち下がりを受けて、タイマー回路１１は時点ｔ３から時点ｔ５までの所定時間続くパルスＴｏｕｔ１を出力する。
【００６５】
放電が終わった瞬間である時点ｔ４に、コンデンサ８４にチャージされた電圧によりイオン電流Ｉｏｎが抵抗８２を介して二次コイル３に流れる。この瞬間、トランジスタ９１がＯＮ状態になり、カレントミラー回路９３が動作する。アンプ回路９５は、トランジスタ９１のコレクタ電位が０になるように、トランジスタ９１及び９２のエミッタ電位を調整している。カレントミラー回路９３のトランジスタ９２は、トランジスタ９１を介して流れたイオン電流相当のコレクタ電流Ｉｏｎを吐き出す。出力された電流Ｉｏｎは、後段のイオン信号出力回路１２に供給される。
【００６６】
イオン信号出力回路１２はタイマー回路１１からの信号Ｔｏｕｔを受け、信号Ｔｏｕｔが”Ｈ”レベルであるパルスＴｏｕｔ１の間、トランジスタ１２１がＯＮする。これにより、内部電源１２３と抵抗１２２を介して流れる電流がトランジスタ１２１のコレクタに流れるため、トランジスタ１２４がＯＦＦする。トランジスタ１２４がＯＦＦしている間、すなわちタイマー回路１１からパルスＴｏｕｔ１が供給されている間は、二次電流／イオン電流検出回路９０から供給されるイオン電流相当の電流Ｉｏｎがトランジスタ１２５を介して流れるため、カレントミラー回路１２７がＯＮする。
【００６７】
カレントミラー回路１２７のトランジスタ１２６は、トランジスタ１２５を介して流れたイオン電流相当のコレクタ電流Ｉｏｎを引き込む。トランジスタ１２８にこの電流Ｉｏｎが流れることで、カレントミラー回路１３０がＯＮする。トランジスタ１２９にはイオン電流相当の電流Ｉｏｎが流れ、抵抗１３１に供給されることで電位差が発生する。イオン電流相当の電流Ｉｏｎは、例えばカレントミラー回路１３０のトランジスタ１２８と１２９のサイズ比や数量比を変えることで増幅することもできる。
【００６８】
抵抗１３１に生じた電位差により、イオン電流相当の電流Ｉｏｎに相当する電圧がイオン信号検出／制御部２０３と波形整形回路６を接続する信号ラインＬ１に発生するため、この電圧の信号をイオン信号としてイオン信号検出／制御部２０３内のバッファ回路２０５を介してイオン制御回路２０６で読み取ることで、イオン電流を確認することができる。
【００６９】
そして時点ｔ５でタイマー回路１１の出力する信号Ｔｏｕｔが”Ｌ”レベルになり、イオン信号出力回路１２のトランジスタ１２１がＯＦＦすることで、トランジスタ１２４がＯＮする。これによりイオン電流相当の電流Ｉｏｎはトランジスタ１２４に流れるため、カレントミラー回路１２７はＯＦＦ状態になり、後段への信号を供給しなくなる。このため、次の点火信号が供給されるまでにはイオン電流相当の電流Ｉｏｎすなわちイオン信号が信号ラインＬ１に出力されることがない。
【００７０】
なお、図６に示すシステムにおいて、イオン信号出力回路１２、イオン信号検出／制御回路２０３を、上記実施の形態１の図４に示すイオン信号出力回路１２０、イオン信号検出／制御回路２０３ａに置き換えることも可能である。これらの構成及び動作については上記実施の形態で説明しているので省略する。
【００７１】
以上のようにこの実施の形態においては、二次電流及びイオン電流を検出する二次電流／イオン電流検出手段(８，９０)と、二次電流パルス回路、タイマー回路、イオン信号出力回路を含むイオン信号発生手段(１１，１２，１６)を用いて、二次電流から得られる信号をトリガにして、タイマー回路から得られる所定時間、イオン電流を検出することで、点火コイルの一次電流が通電遮断した際の電圧変動を受けることなく、また定時間のイオン電流検出により点火プラグのくすぶりによるリークの影響を受けることなく、安定した点火信号の供給とイオン電流の検出を行うことができ、信頼性の高い制御を行うことが可能である。
【００７２】
また、二次電流／イオン電流検出回路を用いることで、イオン電流と二次電流を検出する際の切替スイッチが不要となり、回路構成を簡略化することが可能である。
【００７３】
実施の形態３．
図８はこの発明のさらに別の実施の形態による点火装置を含む内燃機関用点火制御システムの構成を示す図である。図８のシステムは、図６に示されたシステムにおいて、タイマー回路１１をタイマー回路１１０に変更したものである。その他の部分は基本的に実施の形態２と同じ構成であり、同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明を省略する。
【００７４】
タイマー回路１１０は、３つの端子、すなわち出力端子１１ａａ，１１ｂｂ、入力端子１１ｃｃを有する。出力端子１１ａａは後段の波形整形回路６の入力端子６ｃに接続され、出力端子１１ｂｂは後段のイオン信号出力回路１２の入力端子１２ｃに接続され、入力端子１１ｃｃは二次電流パルス回路１６の出力端子１５ａに接続されている。
【００７５】
タイマー回路１１０の内部構造について説明する。このタイマー回路１１０は、２つの定電流源１６０，１６３と、コンデンサ１６１と、ダイオード１６２と、ＮＰＮ型のトランジスタ１６４と１６５を含むカレントミラー回路１６６と、内部電源１６７と、抵抗１６８、１６９、１７１、１７３、１７６、１７８、１７９、１８０、１８２、１８４、１８５と、コンパレータ回路１７０と、ＮＰＮ型のトランジスタ１７２、１７４、１７５、１７７、１８１、１８３を含む回路で構成されている。
【００７６】
タイマー回路１１０について説明する。定電流源１６０の一端とコンデンサ１６１とダイオード１６２のアノードとコンパレータ回路１７０の入力端子(＋)が接続されている。ダイオード１６２のカソードはトランジスタ１６４のコレクタに接続されている。トランジスタ１６４のベースは、トランジスタ１６５のベース及びコレクタ、定電流源１６３、トランジスタ１７７のコレクタにそれぞれに接続されている。定電流源１６０、１６３の他端は内部電源１６７に接続されている。内部電源１６７は回路内の安定した電源である。
【００７７】
トランジスタ１６４、１６５及び１７７のエミッタはＧＮＤに接続されている。コンパレータ回路１７０の入力端子(−)は、抵抗１６８，１６９及びトランジスタ１７２のコレクタに接続されている。抵抗１６８の他端は内部電源１６７に接続され、抵抗１６９の他端とトランジスタ１７２のエミッタはＧＮＤに接続されている。コンパレータ回路１７０の出力端子は、抵抗１７１を介してトランジスタ１７２のベースとトランジスタ１７４のコレクタに接続され、また抵抗１７３を介してトランジスタ１７５のベースに接続されている。トランジスタ１７５のコレクタは、抵抗１７６を介して内部電源１６７に接続、また抵抗１７８を介してトランジスタ１７７のベースに接続され、また抵抗１７９を介してトランジスタ１８１のベースに接続されている。
【００７８】
トランジスタ１８１のコレクタは、抵抗１８０を介して内部電源１６７と、トランジスタ１８３のベースに接続されている。トランジスタ１８３のコレクタは抵抗１８２を介して内部電源１６７と接続され、また抵抗１８４を介して出力端子１１ａａに接続され、また抵抗１８５を介して出力端子１１ｂｂに接続されている。トランジスタ１７４、１７５、１８１、１８３のエミッタはＧＮＤに接続されている。
【００７９】
なお、イオンバイアス回路８と二次電流／イオン電流検出回路９０が二次電流／イオン電流検出手段を構成し、タイマー回路１１０、イオン信号出力回路１２、二次電流パルス回路１６がイオン信号発生手段を構成する。
【００８０】
図９に図８の各部の信号波形のタイミングチャートを示し、以下動作について説明する。二次電流が流れるまでの動作については実施の形態２と同じため、説明を省略する。タイマー回路１１０は、電源ＶＢが供給されることで内部電源１６７が供給されている状態では、コンパレータ回路１７０の入力端子(＋)の電位(以下Ｖ(＋))は定電流源１６０(電流Ｉｉｎ)によりコンデンサ１６１にチャージされて電圧が高い状態にあり、コンパレータ回路１７０の入力端子(−)に発生する電圧(以下Ｖ(−))は、内部電源１６７の電圧の抵抗１６８，１６９による分圧によって決まる値(以下Ｖｔｈ(−))を超えることでコンパレータ回路１７０の出力(以下Ｖｏｕｔ)は”Ｈ”レベルになり、抵抗１７１を介してトランジスタ１７２をＯＮさせる。
【００８１】
内部電源１６７と抵抗１６８と１６９の分圧で決まる電圧は、ダイオード１６２の順方向電圧以上にするよう設定している。また、抵抗１７３を介してトランジスタ１７５をＯＮさせる。トランジスタ１７２がＯＮすることで、Ｖ(−)がほぼ０Ｖになる。また、トランジスタ１７５がＯＮすることで、抵抗１７８を介してトランジスタ１７７のベースが”Ｌ”レベルになり、初期にＯＮしていたトランジスタ１７７がＯＦＦする。そのため定電流源１６３(電流Ｉｏｕｔ)によってトランジスタ１６５のコレクタに電流が流れ、カレントミラー回路１６６がＯＮする。トランジスタ１６４のコレクタにはＩｏｕｔ相当の電流が流れるため、ダイオード１６２を介してコンデンサ１６１の電荷を放電する。Ｖ(＋)はダイオード１６２の順方向電圧分浮くため、常にＶｏｕｔは”Ｈ”レベルとなっている。
【００８２】
時点ｔ１にて二次電流Ｉ２が流れて二次電流パルス回路１６からパルス出力Ｉ２ｐｕｌｓｅが後段のタイマー回路１１０に伝達されると、トランジスタ１７４がＯＮする。これによりトランジスタ１７２がＯＦＦするため、Ｖ(−)はほぼ０ＶからＶｔｈ(−)になる。この電圧はＶ(＋)より高いため、Ｖｏｕｔは”Ｌ”レベルに反転する。これにより、抵抗１７３を介してトランジスタ１７５がＯＦＦするため、トランジスタ１７７のベースが”Ｈ”レベルになり、トランジスタ１７７がＯＮする。
【００８３】
これによりカレントミラー回路１６６がＯＦＦするため、トランジスタ１６４を介してコンデンサ１６１から放電しなくなり、Ｖ(＋)は電流Ｉｉｎとコンデンサ１６１の容量によってリニア(直線的)に上昇していく(傾き(１))。この間はＶｏｕｔが”Ｌ”レベルになるため、抵抗１７３を介してトランジスタ１７５がＯＦＦし、トランジスタ１８１のベースが”Ｈ”レベルとなり、抵抗１７９を介してトランジスタ１８１がＯＮし、トランジスタ１８３のベースが”Ｌ”レベルになり、トランジスタ１８３のコレクタが”Ｈ”レベルになる。
【００８４】
このとき、抵抗１８４を介して”Ｈ”レベルの出力が出力端子１１ａａに供給され、これにより波形整形回路６のトランジスタ１５がＯＮすることで、波形整形回路６の出力端子６ａが”Ｌ”レベルとなるため、駆動回路７を介してＧａｔｅ電圧が”Ｌ”レベルになりスイッチング素子５がＯＦＦ状態となる。また、抵抗１８５を介して”Ｈ”レベルの出力が出力端子１１ｂｂに供給される。実施の形態２で説明しているように、イオン信号出力回路１２において、入力端子１２ｃが”Ｈ”レベルの間、出力端子１２ａからイオン信号Ｉｏｎの出力電圧が信号ラインＬ１(図９のＩｇｔ)に発生される。イオン電流Ｉｏｎは時点ｔ２から流れ始める。
【００８５】
時点ｔ３でＶ(＋)がＶｔｈ(−)に到達することで、Ｖｏｕｔが”Ｈ”レベルとなり、抵抗１７１を介してトランジスタ１７２がＯＮとなることで、Ｖ(−)はほぼ０Ｖまで低下する。また抵抗１７３を介した”Ｈ”レベル信号でトランジスタ１７５がＯＮすることで、抵抗１７８を介した”Ｌ”レベル信号でトランジスタ１７７がＯＦＦするため、カレントミラー回路１６６がＯＮし、ダイオード１６２を介してコンデンサ１６１の電荷を放電する。このとき、Ｖ(＋)はＩｏｕｔからＩｉｎを引いた電流とコンデンサ１６１の容量によってリニア(直線的)に低下していく(傾き(２))。Ｖｏｕｔが”Ｈ”レベルになることで、Ｔｏｕｔが”Ｌ”レベルになるため、イオン信号Ｉｏｎの出力電圧は供給されなくなり、また波形整形回路６の出力端子６ａの電圧がタイマー回路１１０に依存しなくなる。
【００８６】
ここで傾き(２)は傾き(１)より緩やかに設定する必要がある。傾き(１)が傾き(２)より緩やかな場合では、出力信号Ｔｏｕｔが”Ｈ”レベルな時間、すなわちパルスＴｏｕｔ１の長さが点火周期に依存して変化しない。
【００８７】
傾き(１)は、定電流源１６０の電流値Ｉｉｎとコンデンサ１６１の容量Ｃにより、Ｖ＝(Ｉｉｎ×Ｃ)×ｔ、傾き(２)は、定電流源１６３の電流値ＩｏｕｔからＩｉｎを差し引いた値とコンデンサ１６１の容量Ｃにより、Ｖ＝((Ｉｏｕｔ−Ｉｉｎ)／Ｃ)×ｔ、で決まる。パルスＴｏｕｔ１の周期はパルスＩ２ｐｕｌｓｅをトリガとして設定される。
【００８８】
点火周波数が早い場合は、次の点火信号が入力されるときにＶ(＋)が下がりきっていないため(時点４)、Ｔｏｕｔが”Ｈ”レベルになってから”Ｌ”レベルに切り替わるまで(時点ｔ４から時点ｔ６まで)の時間が短くなり、イオン信号を出力する時間が短くなる。
【００８９】
イオン電流検出期間の変化について、説明を追加すると、図９において、時点ｔ１において、コンパレータ回路１７０の入力端子(＋)の電圧Ｖ(＋)が上昇する。これはコンデンサ１６１に定電流を供給することで直線的に上昇する。この電圧Ｖ(＋)がしきい値電圧Ｖｔｈ(−)まで到達する時間が、点火周波数(＝二次電流の通電周波数)により変わる。時点ｔ１では電圧Ｖ(＋)がＶ(＋)１であったが(図９参照)、時点ｔ４ではＶ(＋)２に上昇する。これは、１回目の二次電流の通電に対して、電圧Ｖ(＋)がＶ(＋)１まで低下する前に、２回目の二次電流が通電されるためである。これにより、２回目の二次電流の通電時には、電圧Ｖ(＋)がＶｔｈ(−)までに到達する時間が短くなる。
【００９０】
１回目の点火時に対し、２回目の点火時にはイオン電流を検出する時間が短くなる。２回目の点火が早い程、Ｖ(＋)２は高くなるため、Ｖｔｈ(−)に到達する時間は短くなり、逆に遅い程、Ｖ(＋)２はＶ(＋)１に近づくため、長くなる。
【００９１】
実施の形態１，２については、このイオン電流を検出する時間を可変にすることなく、一定の時間で検出するための、点火周波数が最も速い時点での検出期間(＝短い期間)で固定される。このための、点火周波数が遅い場合でもこの短い周期で検出をすることになり、できるだけ長い期間検出するために本実施の形態でさらに改善している。
【００９２】
なお、図８に示すシステムにおいて、イオン信号出力回路１２、イオン信号検出／制御回路２０３を、上記実施の形態１の図４に示すイオン信号出力回路１２０、イオン信号検出／制御回路２０３ａに置き換えることも可能である。これらの構成及び動作については上記実施の形態で説明しているので省略する。
【００９３】
以上のようにこの実施の形態においては、二次電流及びイオン電流を検出する二次電流／イオン電流検出手段(８，９０)と、二次電流パルス回路，タイマー回路、イオン信号出力回路を含むイオン信号発生手段(１１０，１２，１６)を用いて、タイマー回路を用いて、二次電流から得られる信号をトリガにして、タイマー回路から得られる所定時間を点火周波数をもとに設定し、その間、イオン電流を検出することで、点火周波数が低い場合にイオン電流を検出する時間を長くとることができるため、安定したイオン電流の検出を行うことができ、信頼性の高い制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】この発明の実施の形態１による点火装置を含む内燃機関用点火制御システムの構成を示す図である。
【図２】図１の内燃機関用点火制御システムの各部の回路構成の一例を示す図である。
【図３】図２のシステムの各部の信号波形のタイミングチャートである。
【図４】図１の内燃機関用点火制御システムの各部の回路構成の別の例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２による点火装置を含む内燃機関用点火制御システムの構成を示す図である。
【図６】図５の内燃機関用点火制御システムの各部の回路構成の一例を示す図である。
【図７】図６のシステムの各部の信号波形のタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３による点火装置を含む内燃機関用点火制御システムの回路構成の一例を示す図である。
【図９】図８のシステムの各部の信号波形のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１  点火コイル、２  一次コイル、３  二次コイル、４  点火プラグ、５  スイッチング素子、６  波形整形回路、７  駆動回路、８  イオンバイアス回路、９  イオン電流検出回路、１０  微分回路、１１  タイマー回路、１２，１２０  イオン信号出力回路、１３  コンパレータ回路、１４  基準電圧源、１５  トランジスタ、１６  二次電流パルス回路、９０  二次電流／イオン電流検出回路、１００  点火装置、２００  電子制御装置(ＥＣＵ)、２０１  点火信号駆動回路、２０３，２０３ａ  イオン信号検出／制御部、２０６  イオン制御回路、Ｌ１  信号ライン。
【図１】
2008144657.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008144657.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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