(57)【要約】【課題】電源ラインに他の内燃機関点火装置が接続されたとしても、他の気筒の点火時のノイズによる誤動作を防止することができる内燃機関点火装置を提供する。【解決手段】イグナイタ６０は、ＥＣＵ２０から点火信号を入力する第１入力端子６１と、電源電圧が印加される電源ライン４０に電気的に接続される第１電源端子６２と、制御ＩＣ６５と、を備えている。また、制御ＩＣ６５は、第１入力端子６１から点火信号を入力する第２入力端子６５ｂと、第１電源端子６２を介して電圧が印加される第２電源端子６５ａと、を有し、点火信号に従ってスイッチング素子６６を駆動することにより、点火プラグに点火を起こさせる。さらに、制御ＩＣ６５は、第２入力端子６５ｂにアノードが接続されると共に第２電源端子６５ａにカソードが接続されたダイオード素子６７を内蔵している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端子（２１）を有すると共に前記出力端子（２１）から点火プラグに点火を起こさせるための点火信号を出力する制御装置（２０）に接続され、前記制御装置（２０）から前記点火信号を入力する第１入力端子（６１）と、
電源電圧が印加される電源ライン（４０）に電気的に接続される第１電源端子（６２）と、
第２入力端子（６５ｂ）と第２電源端子（６５ａ）とを有し、前記第１電源端子（６２）を介して前記第２電源端子（６５ａ）に印加される電圧に基づいて動作すると共に、前記第１入力端子（６１）を介して前記第２入力端子（６５ｂ）に入力した前記点火信号に従ってスイッチング素子（６６）を駆動することにより、前記点火プラグに点火を起こさせる制御ＩＣ（６５）と、
前記第２入力端子（６５ｂ）にアノードが接続されると共に前記第２電源端子（６５ａ）にカソードが接続されたダイオード素子（６７）と、を備えていることを特徴とする内燃機関点火装置。
【請求項２】
前記ダイオード素子（６７）は、前記制御ＩＣ（６５）に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグに点火を起こさせる内燃機関点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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させる内燃機関点火装置が、例えば特許文献１で提案されている。
【０００３】
内燃機関が複数の気筒で構成される場合は、気筒毎に内燃機関点火装置が設けられる。この場合、電源ラインは共通の配線とされ、この配線に複数個の内燃機関点火装置が接続されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９８１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電源ラインを共通の配線としてこの配線に複数個の点火コイルが接続された場合、一つの気筒に対応した一次コイルの電流が遮断されたときに発生する電源電圧変動（ノイズ）により電源ラインの電源電圧が変動し、電源電圧が低下する。このため、他の気筒に対応した内燃機関用点火装置の通電中に電源電圧の低下が発生すると誤動作を起こすという問題がある。これについて、図４および図５を参照して説明する。
【０００６】
図４は、点火システムの構成図である。この図に示されるように、点火システムは、バッテリ１０と、ＥＣＵ２０と、複数の点火ユニット３０（図４の「コイル♯１」等）と、を含んで構成されている。
【０００７】
バッテリ１０は車載バッテリ等の電源であり、電源ライン４０およびＧＮＤライン５０を介して複数の点火ユニット３０が接続されている。すなわち、電源ライン４０およびＧＮＤライン５０は各点火ユニット３０に対して共通のラインになっている。電源ライン４０の電圧を「ＶＢ」とし、ＧＮＤライン５０の電圧を「ＧＮＤ」とする。なお、電源ライン４０にはコイルのリアクトル分が発生するため、このリアクトル分を図４中に「（配線）」として記してある。
【０００８】
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って各気筒の点火タイミングを制御する制御装置である。ＥＣＵ２０は点火プラグに点火を起こさせるための点火信号（ＩＧｔ）を生成し、各点火ユニット３０に対応した出力端子２１から各点火ユニット３０に対してそれぞれ所定のタイミングで点火信号（ＩＧｔ）を出力する。
【０００９】
点火ユニット３０は、気筒毎に設けられたユニットである。点火ユニット３０は、電源ライン４０が接続されるバッテリ端子３１と、ＧＮＤライン５０が接続されるＧＮＤ端子３２と、ＥＣＵ２０の出力端子２１に電気的に接続される信号端子３３と、内燃機関点火装置であるイグナイタ９０と、点火コイル７０と、ＯＮ電圧防止用のダイオード素子８０と、を備えている。
【００１０】
イグナイタ９０は、信号端子３３を介してＥＣＵ２０から点火信号（ＩＧｔ）を入力する入力端子９１と、バッテリ端子３１を介して電源ライン４０に電気的に接続される電源端子９２と、スイッチング素子９３と、を備えている。このようなイグナイタ９０は、電源端子９２に印加される電源電圧に基づいて動作すると共に、入力端子９１を介して入力した点火信号（ＩＧｔ）に従ってスイッチング素子９３を駆動するように構成されている。なお、イグナイタ９０の電源端子９２には入力ノイズ対策として図示しないコンデンサが接続されている。
【００１１】
スイッチング素子９３は、イグナイタ９０の動作により点火コイル７０への通電を行うものである。スイッチング素子９３として、例えばＩＧＢＴが採用される。スイッチング素子９３のゲートは点火信号（ＩＧｔ）に従って駆動される。
【００１２】
点火コイル７０は、一次コイル７１および二次コイル７２を含んで構成されている。一次コイル７１は電源端子９２とスイッチング素子９３のドレイン側との間に接続され、二次コイル７２は点火プラグとダイオード素子８０のアノードとの間に接続されている。ダイオード素子８０のカソードはスイッチング素子９３のソース側に接続されている。
【００１３】
上記のようなシステム構成では、点火信号（ＩＧｔ）に従ってスイッチング素子９３へのゲート電圧（ＶＧ）の電位レベルがＨｉになるとスイッチング素子９３がオンし、点火コイル７０の一次コイル７１への通電が行われ、ゲート電圧の電位レベルがＬｏｗになるとスイッチング素子９３がオフし、点火コイル７０の一次コイル７１への通電が遮断される。そして、この一次コイル７１への通電の遮断により二次コイル７２に高電圧が発生し点火プラグにて放電が起こる。
【００１４】
この場合、図５の時点Ｔ３では、例えばコイル＃１の点火ユニット３０において、点火信号ＩＧｔ１がＨｉからＬｏｗになる。これにより、スイッチング素子９３のゲート電圧ＶＧ１の電位レベルがＬｏｗになる、すなわち当該点火ユニット３０に設けられた点火コイル７０の一次コイル７１への通電が遮断されて一次コイル７１に流れる電流Ｉ１が遮断されると、そのタイミングでバッテリ電圧ＶＢが振動する。つまり、電源ライン４０の電源電圧が変動する。これは、電源ライン４０のリアクトル分と、イグナイタ９０に内蔵された入力ノイズ対策用のコンデンサの容量と、によるＬＣ共振が起こったためである。
【００１５】
そして、コイル＃２の点火ユニット３０においては、イグナイタ９０の電源端子９２が同じ電源ライン４０に電気的に接続されているので、当該電源端子９２に印加される電源電圧も低下する。このため、時点Ｔ３ではスイッチング素子９３のゲート電圧ＶＧ２が低下して閾値電圧を下回ると、当該スイッチング素子９３がオフするので、点火コイル７０の一次コイル７１への通電が遮断されて電流Ｉ２が０になる。このため、時点Ｔ３はコイル＃１の点火タイミングであるにも関わらず、コイル＃２の点火プラグで放電が起こる可能性がある。
【００１６】
同様に、図５の時点Ｔ４では、点火信号ＩＧｔ２がＨｉからＬｏｗになる。これにより、上記と同様の理由で電源ライン４０の電源電圧が変動し、コイル＃２の点火ユニット３０のスイッチング素子９３のゲート電圧ＶＧ３が低下してしまう。したがって、時点Ｔ４はコイル＃２の点火タイミングであるにも関わらず、コイル＃３の点火プラグで放電が起こる可能性がある。
【００１７】
以上のように、一つの点火ユニット３０の点火動作がノイズとなって、他の点火ユニット３０の誤動作を引き起こすという問題がある。
【００１８】
本発明は上記点に鑑み、電源ラインに他の内燃機関点火装置が接続されたとしても、他の気筒の点火時のノイズによる誤動作を防止することができる内燃機関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】
【００１９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、出力端子（２１）を有すると共に出力端子（２１）から点火プラグに点火を起こさせるための点火信号を出力する制御装置（２０）に接続され、制御装置（２０）から点火信号を入力する第１入力端子（６１）と、電源電圧が印加される電源ライン（４０）に電気的に接続される第１電源端子（６２）と、第２入力端子（６５ｂ）と第２電源端子（６５ａ）とを有し、第１電源端子（６２）を介して第２電源端子（６５ａ）に印加される電圧に基づいて動作すると共に、第１入力端子（６１）を介して第２入力端子（６５ｂ）に入力した点火信号に従ってスイッチング素子（６６）を駆動することにより、点火プラグに点火を起こさせる制御ＩＣ（６５）と、第２入力端子（６５ｂ）にアノードが接続されると共に第２電源端子（６５ａ）にカソードが接続されたダイオード素子（６７）と、を備えていることを特徴とする。
【００２０】
これによると、制御ＩＣ（６５）の第２入力端子（６５ｂ）に入力される点火信号がダイオード素子（６７）を介して第２電源端子（６５ａ）に印加されるので、制御ＩＣ（６５）に点火信号が入力されている期間に電源ライン（４０）の電源電圧が変動したとしても第２電源端子（６５ａ）に印加される電圧が点火信号よりも小さくならないようにすることができる。このため、第２電源端子（６５ａ）に印加される電圧の変動に関わらず、スイッチング素子（６６）の駆動状態を維持することができる。したがって、電源ライン（４０）に他の内燃機関点火装置が接続されたとしても、当該点火装置による点火時のノイズによる誤動作を防止することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、ダイオード素子（６７）は、制御ＩＣ（６５）に内蔵されていることを特徴とする。これによると、部品であるダイオード素子（６７）の追加が不要であり、内燃機関点火装置において基板廃止等の構造的な簡素化を行うことができる。また、ダイオード素子（６７）の部品費や加工費を低減できる。したがって、内燃機関点火装置の小型化および低コスト化に有利である。
【００２２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関点火装置（イグナイタ）を含んだ点火システムの概略図である。
【図２】図１に示される点火システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る内燃機関点火装置（イグナイタ）を含んだ点火システムの概略図である。
【図４】課題を説明するための図であり、点火システムの構成図である。
【図５】図４に示される点火システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関点火装置を含んだ点火システムの概略図である。図１において、図４に示される構成と異なる部分はイグナイタ６０だけであり、他の構成は図４に示されるものと同じである。したがって、図１において、図４に示される構成要素と同じ部分には同一符号を記し、説明が重複する部分については省略する。
【００２６】
なお、図１では電源ライン４０に接続される複数の点火ユニット３０のうちの１つ（コイル＃１）を示しており、実際には図４に示されたものと同様に、電源ライン４０に他の点火ユニット３０（コイル＃２〜＃４等）が接続されている。
【００２７】
まず、上述のように、ＥＣＵ２０は点火信号（ＩＧｔ）を生成しているが、点火信号を生成するために例えばＰＮＰ型のトランジスタ２２と抵抗２３とを点火ユニット３０毎に備えている。トランジスタ２２のエミッタがＶｃｃの電位に接続され、抵抗２３がトランジスタ２２のコレクタと出力端子２１との間に接続されている。ＶｃｃはＥＣＵ２０内で生成された電圧であり、例えば５Ｖ程度の電圧である。
【００２８】
このような構成によると、トランジスタ２２がオン／オフすることでＬｏｗの電位レベルが０Ｖ、Ｈｉの電位レベルが５Ｖのパルス信号が点火信号（ＩＧｔ）として生成される。このようにして、所定のタイミングで各トランジスタ２２が駆動されることで気筒毎の点火信号（ＩＧｔ）がそれぞれ生成される。
【００２９】
そして、図１に示されるイグナイタ６０は、第１入力端子６１と、第１電源端子６２と、コンデンサ６３と、抵抗６４と、制御ＩＣ６５と、スイッチング素子６６と、を備えている。
【００３０】
第１入力端子６１は、点火ユニット３０の信号端子３３に接続された端子であり、当該信号端子３３を介してＥＣＵ２０からイグナイタ６０に点火信号（ＩＧｔ）を入力するための端子である。第１電源端子６２は、点火ユニット３０のバッテリ端子３１を介して、電源電圧が印加される電源ライン４０に電気的に接続される端子である。
【００３１】
コンデンサ６３は、第１電源端子６２とイグナイタ９０内のＧＮＤとの間に接続されたノイズ除去用のものである。また、抵抗６４は、第１電源端子６２と制御ＩＣ６５に設けられた第２電源端子６５ａとの間に接続されている。この抵抗６４は制御ＩＣ６５のサージ保護用の抵抗である。したがって、バッテリ電圧ＶＢは制御ＩＣ６５の消費電流により抵抗６４で電圧降下し制御ＩＣ６５の第２電源端子６５ａに印加される。この電圧を「ＶＢ１」とする。
【００３２】
制御ＩＣ６５は、点火コイル７０に電流を流して図示しない点火プラグに放電を起こさせるためのＩＣである。具体的に、制御ＩＣ６５は、第２電源端子６５ａと、第２入力端子６５ｂと、制御回路６５ｃと、ダイオード素子６７と、を備えている。
【００３３】
第２電源端子６５ａは、抵抗６４によって電圧降下された電圧ＶＢ１を制御ＩＣ６５に印加するための端子である。すなわち、制御ＩＣ６５は、第１電源端子６２を介して第２電源端子６５ａに印加される電圧に基づいて動作可能となる。また、第２入力端子６５ｂは、イグナイタ６０の第１入力端子６１に入力された点火信号を制御ＩＣ６５に入力するための端子である。
【００３４】
制御回路６５ｃは、信号端子３３を介して第２入力端子６５ｂに入力された点火信号（ＩＧｔ）からゲート電圧（ＶＧ）を生成し、このゲート電圧（ＶＧ）をスイッチング素子６６のゲートに印加することによりスイッチング素子６６を駆動する回路である。
【００３５】
ダイオード素子６７は、制御ＩＣ６５に内蔵されていると共に、点火信号を第２電源端子６５ａに入力するものである。このため、ダイオード素子６７のアノードは第２入力端子６５ｂに接続され、カソードは第２電源端子６５ａに接続されている。ダイオード素子６７の電流能力は、例えば数ｍＡ〜数十ｍＡ程度である。
【００３６】
スイッチング素子６６は、制御ＩＣ６５に接続されたゲートに印加されるゲート電圧（ＶＧ）に応じてオン／オフすることにより点火コイル７０の一次コイル７１への通電を行う素子である。したがって、図４に示される接続と同様に、スイッチング素子６６のドレインは点火コイル７０の一次コイル７１に接続され、ソースは点火ユニット３０内のグランドおよびダイオード素子８０のカソードに接続される。そして、スイッチング素子６６のゲート電圧（ＶＧ）の電位レベルがＨｉになるとスイッチング素子６６がオンし、点火コイル７０における一次コイル７１への通電が行われ、ゲート電圧（ＶＧ）の電位レベルがＬｏｗになるとスイッチング素子６６がオフし、点火コイル７０における一次コイル７１への通電が遮断される。そして、点火コイル７０の一次コイル７１への通電が遮断されることにより二次コイル７２に高電圧が発生し、点火プラグにて放電が起こる。
【００３７】
以上が、本実施形態に係るＥＣＵ２０およびイグナイタ６０の構成である。続いて、ダイオード素子６７が設けられたことによる作用および効果について、図２のタイミングチャートを参照して説明する。
【００３８】
上述のように、ダイオード素子６７のアノードは制御ＩＣ６５の第２入力端子６５ｂに接続され、カソードは制御ＩＣ６５の第２電源端子６５ａに接続されているので、第２入力端子６５ｂに入力される点火信号がダイオード素子６７を介して第２電源端子６５ａにも入力される。点火信号のＨｉの電位レベルは例えば５Ｖ程度であるので、制御ＩＣ６５に点火信号のＨｉの電位レベルが印加されている期間は第２電源端子６５ａもこの電位レベルに固定される。
【００３９】
このようなダイオード素子６７の作用において、例えば、図２に示されるように、時点Ｔ１が１番目の点火ユニット３０の点火タイミングであるとする。すなわち、時点Ｔ１で点火信号ＩＧｔ１がＬｏｗとなり、１番目の点火ユニット３０に係るスイッチング素子６６のゲート電圧ＶＧ１が０とされ、当該スイッチング素子６６に接続された点火コイル７０の一次コイル７１への通電が遮断される。これにより、１番目の点火ユニット３０に接続された点火プラグにて放電が起こるが、上述のようにＬＣ共振が起こって電源ライン４０に印加されるバッテリ電圧ＶＢは変動する。
【００４０】
しかし、時点Ｔ１において既に２番目の点火ユニット３０に点火信号ＩＧｔ２が入力されているので、２番目の点火ユニット３０の制御ＩＣ６５に印加される電圧ＶＢ１は少なくとも点火信号ＩＧｔ２のＨｉの電位レベルとなる。このため、図２に示されるように、時点Ｔ１後にバッテリ電圧ＶＢが変動したとしても、制御ＩＣ６５に印加される電圧ＶＢ１は点火信号ＩＧｔ２のＨｉの電位レベルよりも小さい電圧にはならないので、２番目の点火ユニット３０に係るスイッチング素子６６はオフされない。これに伴い、時点Ｔ１において、２番目の点火ユニット３０における点火コイル７０の一次コイル７１に流れる電流Ｉ２が遮断されることもない。したがって、当該点火ユニット３０の誤動作を防止することができる。
【００４１】
時点Ｔ２は、２番目の点火ユニット３０の点火タイミングであるが、上記と同様に、時点Ｔ２で点火信号ＩＧｔ２がＬｏｗとなり、２番目の点火ユニット３０に係るスイッチング素子６６のゲート電圧ＶＧ１が０とされても、時点Ｔ２において既に３番目の点火ユニット３０に点火信号ＩＧｔ３が入力されているので、３番目の点火ユニット３０の制御ＩＣ６５に印加される電圧ＶＢ１は少なくとも点火信号ＩＧｔ３のＨｉの電位レベルとなる。したがって、時点Ｔ２後にバッテリ電圧ＶＢが変動したとしても、当該制御ＩＣ６５に印加される電圧ＶＢ１は点火信号ＩＧｔ３のＨｉの電位レベルよりも小さい電圧にはならないので、スイッチング素子６６はオフされず、一次コイル７１に流れる電流Ｉ３が遮断されることもない。したがって、当該点火ユニット３０の誤動作を防止することができる。
【００４２】
以上のようにして、電源ライン４０に複数の点火ユニット３０が接続されたとしても、一つの点火ユニット３０の点火時のノイズによる他の点火ユニット３０の誤動作を防止することができる。
【００４３】
また、ダイオード素子６７が制御ＩＣ６５に内蔵されているので、イグナイタ６０において制御ＩＣ６５とは別にダイオード素子６７の追加が不要であり、基板廃止等の構造的な簡素化が可能である。つまり、ダイオード素子６７の部品費や加工費を低減できる。したがって、イグナイタ６０の小型化および低コスト化に有利である。
【００４４】
さらに、点火によるバッテリ電圧ＶＢの変動に限らず、何らかの原因でバッテリ電圧ＶＢが低下した低電圧時に、ダイオード素子６７によって第２入力端子６５ｂから第２電源端子６５ａに点火信号のＨｉの電位レベルの電圧を印加することができる。すなわち、ダイオード素子６７により、制御ＩＣ６５の動作電圧が最低動作電圧を下回らないように、最低作動電圧を向上させることができる。このように、ダイオード素子６７は、イグナイタ６０の誤動作を防止するだけでなく、低電圧時における制御ＩＣ６５の動作の停止を防止することができる。
【００４５】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ＥＣＵ２０が特許請求の範囲の「制御装置」に対応する。
【００４６】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図３は、本実施形態に係るイグナイタ６０を含んだ点火システムの概略図である。この図に示されるように、ダイオード素子６７は制御ＩＣ６５に外付けされている。このように、ダイオード素子６７が制御ＩＣ６５に内蔵されていなくても、ダイオード素子６７のアノードは制御ＩＣ６５の第２入力端子６５ｂに接続され、ダイオード素子６７のカソードは第２電源端子６５ａに接続されているので、第１実施形態と同様に点火ユニット３０の誤動作を防止できる効果が得られる。
【００４７】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたイグナイタ６０および点火システムの構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、ＥＣＵ２０において点火信号（ＩＧｔ）を生成するための回路は、上記各実施形態で示された回路ではなく、他の回路によって生成しても良い。この場合、Ｈｉの電位レベルが上記では５Ｖ程度としたが、この値も一例であり、他の電圧値でも良い。
【符号の説明】
【００４８】
２０    制御装置
２１    出力端子
４０    電源ライン
６１    第１入力端子
６２    第１電源端子
６５    制御ＩＣ
６５ａ  第２電源端子
６５ｂ  第２入力端子
６６    スイッチング素子
６７    ダイオード素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012154256.tif 000005
【図４】
2012154256.tif 000006
【図５】
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