(57)【要約】【課題】  本発明は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用し、そのスレッシュホールド電圧付近でのゲート電圧に応じた電流しか流れないという特性により、二次コイル側をタイミング良く高電圧とする内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】  前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、エンジンコントロールユニットで発生した三角波電圧が前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲート電極に印加される。前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、スレッシュホールド電圧になっても、一次側電流を急激に増加させるようなことがなく、二次コイル側にダイオード等を挿入する必要がなくなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイル側電流の導通・遮断を行うスイッチング素子と、前記スイッチング素子を駆動するエンジンコントロールユニットと、前記二次コイル側に発生した高電圧により点火する点火プラグとから少なくとも構成される内燃機関用点火装置において、
前記スイッチング素子を絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで構成し、前記エンジンコントロールユニットで発生した三角波電圧により前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを駆動することを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、緩やかに上昇する前記三角波電圧により、一次コイル側電流を緩慢に変化させることを特徴とする請求項１に記載された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、点火コイルの一次電流を断続的に遮断した際に、二次側に発生する高電圧により、点火プラグに火花を発生させる内燃機関用点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来例における内燃機関用点火装置を説明するための図である。図５は従来例における内燃機関用点火装置を駆動する際の駆動信号、一次電流および二次電圧を説明するための図である。図４において、内燃機関用点火装置は、直流電源４１と、点火コイル４２と、エンジンコントロールユニット４３と、点火プラグ４４とから構成されている。
【０００３】
点火コイル４２は、互いに電磁的に結合された一次コイル４２１および二次コイル４２２からなるトランスと、一次コイル４２１に直列に接続されているスイッチング素子４２３と、二次コイル４２２に直列に接続されているダイオード４２４とから構成されている。
【０００４】
前記エンジンコントロールユニット４３は、前記スイッチング素子４２３を駆動する矩形波発生部４３１を備えている。前記エンジンコントロールユニット４３は、矩形波発生部４３１に、図５に示すような矩形波からなる点火信号５１を発生させる。前記点火信号５１は、スイッチング素子４２３のゲート電極に印加され、スレッシュホールド電圧５１１を超えることにより、スイッチング素子４２３を導通させて、一次コイル４２１に一次電流５２を断続的に流す。
【０００５】
また、図５に示すように、前記点火信号５１は、スイッチング素子４２３のゲート電極に印加され、スレッシュホールド電圧５１１を超えた瞬間に、一次コイル４２１に一次電流５２が流れ始める。前記一次電流５２は、二次コイル４２２側に、図５に示すように二次電圧５３１となって現れる。
【０００６】
その後、スイッチング素子４２３は、点火信号５１が遮断されることにより、一次電流５２が消滅すると同時に、トランスのコイルによるエネルギーで、二次コイル４２２側に大きな二次電圧５３２が発生し、点火プラグ４４に火花を発生させる。
【０００７】
エンジンの燃焼に必要な放電のタイミングは、前記スイッチング素子４２３がＯＦＦ（一次電流遮断）の時である。しかし、前記スイッチング素子４２３は、点火信号５１がスレッシュホールド電圧５１１に達した瞬間に、一次コイル４２１側に電流を流し、二次電圧５３１が発生し、過早着火等の不具合を起こす。前記不具合を無くすために、前記二次電圧５３１は、ダイオード４２４により除去し、点火プラグ４４において、火花を不必要なタイミングで発生しないようにする。
【０００８】
前記スイッチング素子４２３のＯＮ時に発生する電圧が点火プラグ４４で放電するのを防止する例としては、たとえば、実公平２−１８３１３号公報、あるいは特公平６−９４８６４号公報に記載されているように、ダイオード等によって行われている。
【０００９】
【特許文献１】実公平２−１８３１３号公報
【特許文献２】特公平６−９４８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前記ダイオード４２４等は、高耐圧および高絶縁性が要求されるため、高価なものとなっている。また、前記ダイオード４２４は、高圧下で使用されるため、絶縁の劣化あるいは破壊等の問題を有している。
【００１１】
本発明は、以上のような課題を解決するためのものであり、スイッチング素子に絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用し、そのスレッシュホールド電圧付近でのゲート電圧に応じた電流しか流れないという特性により、二次コイル側にダイオードを接続しなくてすむような内燃機関用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】
【００１２】
（第１発明）
第１発明の内燃機関用点火装置は、一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイル側電流の導通・遮断を行うスイッチング素子と、前記スイッチング素子を駆動するエンジンコントロールユニットと、前記二次コイル側に発生した高電圧により点火する点火プラグとから少なくとも構成されており、前記スイッチング素子を絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで構成し、前記エンジンコントロールユニットで発生した三角波電圧により前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを駆動することを特徴とする。
【００１３】
（第２発明）
第２発明の内燃機関用点火装置において、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、緩やかに上昇する前記三角波電圧により、一次コイル側電流を緩慢に変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スイッチング素子を絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで構成し、三角波電圧で駆動しているため、スレッシュホールド電圧になっても、一次側電流を急激に増加させるようなことがなく、二次コイル側にダイオード等を挿入する必要がなくなった。
【００１５】
本発明によれば、二次コイル側にダイオード等の高価な素子を接続する必要がなくなったため、安価でしかも信頼性の高い内燃機関用点火装置を提供できる。
【００１６】
本発明によれば、一次コイル側に大きな電流が流れないため、過早着火が起こることなく、エンジンの燃焼に必要なタイミングによる着火ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１発明）
第１発明の内燃機関用点火装置は、一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイル側電流の導通・遮断を行うスイッチング素子と、前記スイッチング素子を駆動するエンジンコントロールユニットと、前記二次コイル側に発生した高電圧により点火する点火プラグとから少なくとも構成されている。前記エンジンコントロールユニットは、前記スイッチング素子を駆動するための三角波電圧を発生する。
【００１８】
前記スイッチング素子は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで構成される。前記エンジンコントロールユニットで発生した三角波電圧は、前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲート電極に印加される。前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、前記三角波電圧がゲート電極に印加されているため、スレッシュホールド電圧になっても、一次側電流を急激に増加させるようなことがなく、二次コイル側にダイオード等を挿入する必要がなくなる。
【００１９】
（第２発明）
第２発明の内燃機関用点火装置は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲート電極に緩やかに上昇する前記三角波電圧が印加されている。すなわち、前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲート・エミッタ間電圧は、緩やかに増加するようになっているため、コレクター電流も緩慢に増加する。したがって、二次側コイルに高電圧が発生することがなく、ダイオード等を設けておく必要がない。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の実施例である内燃機関用点火装置を説明するための図である。図２は本発明の実施例である内燃機関用点火装置を駆動する際の駆動信号、一次電流および二次電圧を説明するための図である。図１において、内燃機関用点火装置は、直流電源１１と、点火コイル１２と、前記点火コイル１２を駆動するエンジンコントロールユニット１３と、点火プラグ１４とから構成されている。
【００２１】
前記点火コイル１２は、互いに電磁的に結合された一次コイル１２１および二次コイル１２２からなるトランスと、一次コイル１２１に直列に接続されているスイッチング素子となる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３とから構成されている。前記エンジンコントロールユニット１３は、三角波を発生する三角波発生部１３１を有する。
【００２２】
前記エンジンコントロールユニット１３は、三角波発生部１３１に、図２に示すような三角波からなる点火信号２１を発生する。前記点火信号２１は、スイッチング素子となる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３のゲート電極に印加され、前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３を導通させて、一次コイル１２１に一次電流２２を断続的に流す。
【００２３】
また、図２に示すように、前記三角波からなる点火信号２１は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３のゲート電極に印加される。前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３は、スレッシュホールド電圧２１１付近のゲート電圧に応じた電流しか流れないので、点火コイル１２の一次電流２２の立ち上がりを緩慢にすることができる。すなわち、前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３のＯＮ時に発生する二次コイル１２２側の電圧は、抑制されるためダイオード等を不要にすることができる。
【００２４】
その後、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３は、点火信号２１が遮断されることにより、一次電流２２が消滅すると同時に、トランスのコイルによるエネルギーで、二次側に大きな二次電圧２３２が発生し、点火プラグ１４に火花を発生させる。すなわち、エンジンの燃焼に必要な放電のタイミングは、前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３がＯＦＦ（一次電流遮断）の時である。
【００２５】
前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３は、点火信号２１がスレッシュホールド電圧２１１付近で、一次コイル１２１側に電流を流すタイミングにおいて、緩やかな二次電圧２３１が発生し、過早着火等の不具合を起こさない。
【００２６】
図３は本発明の実施例に使用する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのコレクタ電流対ゲート・エミッタ電圧を説明するための図である。点火信号２１は、三角波電圧であり、前記電圧が緩慢に変化するので、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３のコレクタ電流対ゲート・エミッタ電圧特性により、スレッシュホールド電圧（ＯＮ電圧）２１１付近でコレクタ電流に制限がかかったような動作をする。
【００２７】
たとえば、図３において、室温が２５度Ｃであり、スレッシュホールド電圧２１１を９Ｖにすると、コレクタ電流は、２Ａ流れ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ１２３がＯＮする。前記スレッシュホールド電圧２１１が１０Ｖになると、コレクタ電流は、５Ａになり、徐々に上昇する。前記緩やかな増加の二次電流は、エンジンの燃焼に不必要なタイミングで大きな電圧を発生することがない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明の実施例に記載されたエンジンコントロールユニットおよび絶縁ゲート型バイポーラトランジスタにおける詳細な回路が示されていないが、公知または周知の回路を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例である内燃機関用点火装置を説明するための図である。（実施例１）
【図２】本発明の実施例である内燃機関用点火装置を駆動する際の駆動信号、一次電流および二次電圧を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例に使用する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのコレクタ電流対ゲート・エミッタ電圧を説明するための図である。
【図４】従来例における内燃機関用点火装置を説明するための図である。
【図５】従来例における内燃機関用点火装置を駆動する際の駆動信号、一次電流および二次電圧を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１・・・直流電源
１２・・・点火コイル
１２１・・・一次コイル
１２２・・・二次コイル
１２３・・・絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
１３・・・エンジンコントロールユニット
１３１・・・三角波発生部
１４・・・点火プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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