(57)【要約】【課題】  安定的で信頼性が高く、且つ点火コイルの出力性能を低下させることのないイオン電流検出装置を提供する。【解決手段】電子制御によって１次電流がオンオフ制御される１次コイルと、前記１次コイルに電磁結合されて点火プラグに高電圧を供給する２次コイルと、点火プラグの点火動作に基づく燃焼動作によって燃焼室に発生したイオン電流を検出する検出回路を備える内燃機関用イオン電流検出装置において、１次電流経路に電流検出抵抗をもたないセンスセル付きＩＧＢＴを使用して、１次電流の立ち上がり特性を改善し、単位時間当たりのエネルギー特性を向上させる手段を備えたことを特徴とする内燃機関用イオン電流検出装置とする。【選択図】  図１
2007085307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイルと２次コイルと鉄心とスイッチング素子を備え、前記１次コイルはスイッチング素子による電子制御によって１次電流をオンオフ制御され、前記２次コイルは前記１次コイルに電磁結合されて点火プラグに高電圧を供給してなる内燃機関用点火装置において、１次コイルの電流経路にはＩＧＢＴが配置されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
ＩＧＢＴが電流検出抵抗機能を有しないセンスセル付きＩＧＢＴで構成されていることを特徴とする請求項１位に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
スイッチング素子による電子制御によって１次電流がオンオフ制御される１次コイルと、前記１次コイルに電磁結合されて点火プラグに高電圧を供給する２次コイルと、点火コイルの２次コイル側に点火プラグの点火動作に基づく燃焼動作によって燃焼室に発生したイオン電流を検出するイオン電流検出回路と、を備えた内燃機関用イオン電流検出装置において、前記スイッチング素子を１次コイルの電流経路に電流検出抵抗をもたないセンスセル付きＩＧＢＴを用いたことを特徴とする内燃機関用イオン電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流保護回路や通電時間異常保護回路を用いて、消費電力を低減し、小型化、高信頼性を実現した内燃機関用点火装置及び内燃機関用イオン電流検出装置に関し、特に点火コイルの１次コイルの電流経路の過電流保護回路用電流検出抵抗を廃止することにより、１次通電時の立ち上がり特性を改善してイグニッションコイルの出力エネルギー特性を向上させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンなどの内燃機関において、図２に開示された内燃機関用イオン電流検出装置がある。図２において、１は制御回路、２はバッテリー電源、３は点火コイル、４は点火プラグ、５はイオン電流検出回路、６１は電流検出抵抗、６２は基準電源、６３は比較器である。従来、このような内燃機関用イオン電流検出装置において、スイッチング素子とこれを保護するための各種さまざまな機能を設けたものがある。
【０００３】
同図において、内燃機関用イオン電流検出装置は、１次コイルと前記１次コイルに電磁結合されて点火プラグ３に高電圧を供給する２次コイルとで構成された点火コイル３と、点火タイミングに点火信号を発生させる制御回路１と、制御回路１からの点火信号に基づき点火コイル３の一次電流を通電または遮断するスイッチング素子７と、点火コイル３の２次コイル側に点火プラグ３の点火動作に基づく燃焼動作によって燃焼室に発生したイオン電流を検出するイオン電流検出装置５を含む構成となっている。
【０００４】
前記イオン電流検出回路５は、２次コイルの低電圧側に配置され、点火プラグ４の放電動作によって、燃焼室内で燃料を爆発燃焼させると、燃焼室に発生したイオン電流は、イオン電流検出回路５より点火プラグ４に加えられた電流と共に検出抵抗から検出される。このようにして検出されたイオン電流によって燃焼状態の適否を判別することが可能となり、例えば、ノッキングの解消やその他の燃焼制御も可能となると期待されている。
【０００５】
イオン電流検出機能の有無に関わらず、前記スイッチング素子７のスイッチング制御は、点火信号に異常が発生した場合や、電源電圧の異常時に前記スイッチング素子７をＯＦＦさせるなどして保護制御する制御回路１で制御されている。
【０００６】
制御回路１には、例えば、点火信号が所定値以上に長くなった場合や、点火信号を発生する制御装置のＧＮＤ電位が点火電源のＧＮＤ電位よりも上昇した場合に生じる連続通電状態に対する遮断回路を設けたものや、電源電圧の異常により発生するスイッチング素子の過電流に対する電流制限回路を設けたものなどがある。前記スイッチング素子７の保護制御は、点火信号が所定値以上に長くなった場合や、バッテリー電源の異常により発生するスイッチング素子７の過電流に対して、点火コイル３の一次コイルとスイッチング素子７に直列に挿入した電流検出抵抗６１と、その端子電圧と基準電源６２の所定の電圧を比較した結果をもとにスイッチング素子７の入力を制御することで所定値以上の電流が流れないように制御する過電流保護である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内燃機関用点火装置において、１次電流経路中に設けられている過電流保護回路用電流検出抵抗で発生する電圧降下によって１次電流立ち上がり特性が影響を受け結果として２次コイル出力エネルギーを低下させている。だが、内燃機関用点火装置の熱破壊を防ぐ必要から過電流保護機能を削除出来できず、この抵抗で発生する損失を補う１次/２次コイルの設計又は１次電流遮断素子の低損失化すなわちオン電圧の低減、あるいは点火コイルを構成する磁気回路に逆バイアスかける点火コイルの補助部品であるマグネットの装着もしくは個数を増やすことが必要であり、コストアップと小型化を阻害する問題がある
【０００８】
又、従来の内燃機関用イオン電流検出装置、特に２次コイルの低圧側にイオン電流検出回路が設けられているものについては、イオン電流検出用電源の充電時におけるエネルギーロスによってコイルの点火性能が低下する。すなわちイオン電流検出機能を持たない内燃機関用点火装置にイオン電流検出機能を付加した場合、２次コイル出力エネルギーの低下は必然的に発生する。
【０００９】
このような問題を解決するには、内燃機関用点火装置の１次/２次巻線の巻数を最適化する事によって点火性能の回復は可能であるが、内燃機関用点火装置の体格の変更を伴う。又、単純に、点火コイルを構成する磁気回路に逆バイアスかける点火コイルの補助部品であるマグネットの装着もしくは個数を増やすことで、２次コイル出力エネルギー特性の向上は可能であるが、コストアップと小型化を阻害する問題がある。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、安価に小型で安定的で信頼性が高く、且つ点火コイルの出力性能を低下させることのない内燃機関用イオン電流検出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】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明では次の構成とする。すなわち、スイッチング素子による電子制御によって１次電流がオンオフ制御される１次コイルと、前記１次コイルに電磁結合されて点火プラグに高電圧を供給する２次コイルを備えた内燃機関用点火装置において、１次コイルの電流経路に電流検出抵抗をもたないセンスセル付きＩＧＢＴを使用する。この構造により、１次電流の立ち上がり特性を改善し、単位時間当たりのエネルギー特性を向上させる手段を備えたことを特徴とする内燃機関用点火装置が提供できる。
【００１２】
また、スイッチング素子による電子制御によって１次電流がオンオフ制御される１次コイルと、前記１次コイルに電磁結合されて点火プラグに高電圧を供給する２次コイルと、点火コイルの２次コイル側に点火プラグの点火動作に基づく燃焼動作によって燃焼室に発生したイオン電流を検出するイオン電流検出回路と、を備えた内燃機関用イオン電流検出装置において、１次コイルの電流経路に電流検出抵抗をもたないセンスセル付きＩＧＢＴを使用することで、１次電流の立ち上がり特性を改善し、単位時間当たりのエネルギー特性を向上させる手段を備えたことを特徴とする内燃機関用イオン電流検出装置とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明の構成によれば、点火コイルに補助部品を新たに付加することなく、小型で安定的で信頼性の高い内燃機関用点火装置を実現することができる。
【００１４】
また請求項２に係る発明の構成によれば、点火プラグの点火動作に基づく燃焼動作によって燃焼室に発生したイオン電流を検出する検出回路を備え、点火コイルに補助部品を新たに付加することなく、消費電力を低減し、小型で安定的で信頼性の高い内燃機関用イオン電流検出装置、内燃機関用イオン電流検出装置を実現することができる。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例は、スイッチング素子による電子制御によって１次電流がオンオフされる１次コイルと、前記１次コイルに電磁結合されて点火プラグに高電圧を供給する２次コイルと、点火プラグの点火動作に基づく燃焼動作によって燃焼室に発生したイオン電流を検出する検出回路と、前記１次コイルと前記２次コイルを内包するコイルケースを備える内燃機関用イオン電流検出装置において、具体的には参考例として示す図１のような回路によって、本発明の電流検出抵抗は、点火タイミングを制御するセンスセル付きＩＧＢＴ８のスイッチング素子Ａ８ａとは、別に制御するスイッチング素子Ｂ８ｂに対して直列に挿入した。これより、１次電流経路に電流検出抵抗をもたないが、１次電流の検出を１次電流経路以外にもたせて、１次電流の立ち上がり特性を改善し、単位時間当たりのエネルギー特性を向上させる機能を備える。
【００１６】
具体的には、図１には、本発明の内燃機関用イオン電流検出装置の１次電流経路に電流検出抵抗をもたないセンスセル付きＩＧＢＴを備えたイオン電流検出装置の回路図を示し、図３には本発明回路と従来回路との１次電流立ち上がり特性を比較した図と示し、図４には本発明回路と従来回路との２次コイル出力エネルギー特性を比較した図と示す。図１において１次電流遮断素子７はＩＧＢＴで構成され、センスセル付きＩＧＢＴ８のうちスイッチング素子Ｂ８ｂのコレクタ電流はスイッチング素子Ａ８ａのコレクタ電流の数１００分の１の電流が流れる様に調整されており、スイッチング素子Ｂ８ｂのコレクタ電流を電流検出抵抗６４で生じる電圧によってセンシングし比較器６３及び基準電源６２の構成される回路によって、スイッチング素子Ａ８ａのコレクタ電流が任意の値となった時に１次電流遮断素子７のゲート電圧を制御することによって過電流保護動作を行う。１次電流遮断素子７のスイッチング素子Ａ８ａのエミッタは接地されており、１次電流経路はバッテリー電源−点火コイルの１次巻線−スイッチング素子Ａ−GNDで構成される。１次電流経路に、１次電流検出抵抗での電圧降下が無いことから、点火コイルの１次巻線は従来回路よりも高い電圧でバイアスされ、１次電流の立ち上がり特性は従来回路に対して早い立ち上がりとなり、単位時間当たりの２次コイル出力エネルギーが増加する。
【００１７】
上述のように本発明技術を適用することで、図３に示すように、本発明の内燃機関用イオン電流検出装置は、従来の内燃機関用イオン電流検出装置と比較して１次電流の立ち上がり特性を改善し、これより図４に示すように単位時間当たりのエネルギー特性を向上させることができる。尚、他の実施例として、１次コイルの電流経路に電流検出抵抗をもたないセンスセル付きＩＧＢＴを使用できるものであれば、イオン電流検出機能の有無に関係無く同様にその効果を得ることができる。したがって、１次電流の立ち上がり特性を改善し、単位時間当たりのエネルギー特性を向上させるできる。
【００１８】
以上のように、本発明の実施の形態について説明したが、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当該点火装置が必要なあらゆるエンジンに使用できるものであり、サイズにおいても用途に応じて適宜拡大縮小して使用できるものであることはいうまでもなく、この発明の精神に基づき当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の内燃機関用イオン電流検出装置の１次電流経路に電流検出抵抗をもたないセンスセル付きＩＧＢＴを備えたイオン電流検出装置の回路図。
【図２】従来の内燃機関用イオン電流検出装置の点火コイルの１次電流経路に電流検出抵抗をもったイオン電流検出装置の回路図。
【図３】本発明の内燃機関用イオン電流検出装置と、従来の内燃機関用イオン電流検出装置との点火コイルの１次電流立ち上がり特性を比較示した図。
【図４】本発明の内燃機関用イオン電流検出装置と、従来の内燃機関用イオン電流検出装置との点火コイルの２次コイル出力エネルギー特性を比較示した図。
【符号の説明】
【００２０】
１    制御回路
２    バッテリー電源
３    点火コイル
４    点火プラグ
５    イオン電流検出回路
７    スイッチング素子
８    センスセル付きＩＧＢＴ
８ａ  スイッチング素子Ａ
８ｂ  スイッチング素子Ｂ
６１  電流検出抵抗
６２  基準電源
６３  比較器
６４  電流検出抵抗
【図１】
2007085307.tif 000003
【図２】
2007085307.tif 000004
【図３】
2007085307.tif 000005
【図４】
2007085307.tif 000006