(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ（３）に充電されていた充電電位（Ｖｃ）が外部から入力される点火信号（ＩＧｔ）に従って放電されて前記充電電位（Ｖｃ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）を下回ると、スイッチング素子（１４）をオンして点火コイルに磁気エネルギーを蓄積させ、この後、前記点火信号（ＩＧｔ）に従って前記コンデンサ（３）が充電されて前記充電電位（Ｖｃ）が前記基準電位（Ｖｒｅｆ）を上回ると、前記スイッチング素子（１４）をオフさせて前記磁気エネルギーに基づく点火を起こさせる内燃機関用点火装置であって、
前記充電電位（Ｖｃ）が前記基準電位（Ｖｒｅｆ）を下回った後、前記点火信号（ＩＧｔ）に従って前記コンデンサ（３）への充電が開始されて前記充電電位（Ｖｃ）が前記基準電位（Ｖｒｅｆ）を上回ると、前記コンデンサ（３）に電流を流す経路（２９）を追加して前記コンデンサ（３）の充電速度を上げる急速充電回路（２２）を備えていることを特徴とする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、点火信号に含まれるノイズによってＩＧＢＴを再オンさせないようにする内燃機関用点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外部からの指令に応じて点火コイルへの通電を行うイグナイタを内蔵した内燃機関用点火装置が知られている。
【０００３】
図５（ａ）は従来の点火装置に内蔵されたイグナイタの回路図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示されるイグナイタにおける点火のタイミングチャートである。
【０００４】
図５（ａ）に示されるように、イグナイタには、図示しないエンジンＥＣＵから点火信号ＩＧｔが入力されるｎｐｎ型のトランジスタ１を備えている。このトランジスタ１のエミッタ−コレクタ間にはダイオード２とコンデンサ３とが直接に接続されている。また、トランジスタ１のコレクタにはｐｎｐ型のトランジスタ４および抵抗５が接続されており、抵抗５は電源電位Ｖｃｃに接続されている。
【０００５】
ダイオード２とコンデンサ３との間は、コンパレータ６の一方の入力端子に接続されていると共に、ｎｐｎ型のトランジスタ７、８および抵抗９で構成されるカレントミラー回路に接続されている。具体的に、トランジスタ７のコレクタがダイオード２とコンデンサ３との間に接続され、エミッタに抵抗９が接続されている。また、トランジスタ７のベースがトランジスタ８のコレクタおよびベースに接続されている。抵抗９およびトランジスタ８のエミッタはトランジスタ１のエミッタに接続されている。
【０００６】
そして、トランジスタ８のコレクタに抵抗１０が接続され、該抵抗１０にｐｎｐ型のトランジスタ１１のコレクタが接続されている。トランジスタ１１のエミッタは電源電位Ｖｃｃに接続されている。トランジスタ４、１１のベースは共通化されている。
【０００７】
さらに、電源電位Ｖｃｃとトランジスタ１のエミッタとの間に抵抗１２および抵抗１３が直列接続されている。これら抵抗１２と抵抗１３との間がコンパレータ６の他方の入力端子に接続されている。
【０００８】
コンパレータ６は、ダイオード２とコンデンサ３との間の充電電位Ｖｃと抵抗１２と抵抗１３の間の基準電位Ｖｒｅｆとを比較し、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆよりも小さいとき、Ｈｉの出力信号Ｖｏｕｔを出力する。基準電位Ｖｒｅｆは充電電位Ｖｃに対する閾値である。一方、コンパレータ６は、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆよりも大きいとき、Ｈｉの出力信号Ｖｏｕｔを出力する。この出力信号Ｖｏｕｔがスイッチング素子であるＩＧＢＴ１４に入力され、該出力信号Ｖｏｕｔに従ってＩＧＢＴ１４が駆動制御されるようになっている。ＩＧＢＴ１４には図示しない点火コイルが接続されている。
【０００９】
次に、図５（ｂ）を参照して上記点火装置の作動について説明する。まず、トランジスタ１にＨｉの点火信号ＩＧｔが入力されると、該トランジスタ１がオンする。トランジスタ４と抵抗５とダイオード２を介してコンデンサ３に流れていた電流がトランジスタ１に流れる。このため、コンデンサ３の電荷は抵抗９とトランジスタ７を介して放電され、充電電位Ｖｃが下がる。そして、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回ると、コンパレータ６からＨｉの出力信号Ｖｏｕｔが出力され、ＩＧＢＴ１４がオンされる。ＩＧＢＴ１４がオンされている間に、点火コイルの一次側に磁気エネルギーが蓄積されることとなる。
【００１０】
続いて、点火信号ＩＧｔがオフされてＬｏｗになると、トランジスタ１がオフになるので、トランジスタ４を流れる電流はダイオード２を介してコンデンサ３に流れ込む。これにより、コンデンサ３が充電されるため、充電電位Ｖｃが上昇する。そして、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを超えると、コンパレータ６からＬｏｗの出力信号Ｖｏｕｔが出力され、ＩＧＢＴ１４がオフされる。このＩＧＢＴ１４のオフのタイミングで点火コイルの一次側に流れる電流を急激に遮断することにより、点火コイルの一次側に蓄えられた磁気エネルギーが二次側に誘導され、二次側から点火プラグのギャップにて放電電流として放電され、点火が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の技術では、点火信号ＩＧｔがＬｏｗになった後に該点火信号にノイズが含まれてしまうと、再びＩＧＢＴ１４をオンさせてしまい、誤点火動作を起こさせてしまう。このことについて、図６を参照して説明する。
【００１２】
図６に示されるように、点火信号ＩＧｔがＬｏｗになって点火動作が起こった後、点火信号ＩＧｔにノイズが含まれると、該ノイズがトランジスタ１に入力される。これにより、図５（ａ）のトランジスタ１がオンし、上述のように充電電位Ｖｃが下がって該充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回るため、コンパレータ６からＨｉの出力信号Ｖｏｕｔが出力されてしまう。したがって、ＩＧＢＴ１４がこのＨｉの出力信号Ｖｏｕｔに従って再オンしてしまい、誤点火動作を起こしてしまう。
【００１３】
本発明は、上記点に鑑み、点火信号に含まれるノイズによってスイッチング素子を再オンさせないようにすることができる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】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、コンデンサ（３）に充電されていた充電電位（Ｖｃ）が外部から入力される点火信号（ＩＧｔ）に従って放電されて充電電位（Ｖｃ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）を下回ると、スイッチング素子（１４）をオンして点火コイルに磁気エネルギーを蓄積させ、この後、点火信号（ＩＧｔ）に従ってコンデンサ（３）が充電されて充電電位（Ｖｃ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）を上回ると、スイッチング素子（１４）をオフさせて磁気エネルギーに基づく点火を起こさせる内燃機関用点火装置であって、充電電位（Ｖｃ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）を下回った後、点火信号（ＩＧｔ）に従ってコンデンサ（３）への充電が開始されて充電電位（Ｖｃ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）を上回ると、コンデンサ（３）に電流を流す経路（２９）を追加してコンデンサ（３）の充電速度を上げる急速充電回路（２２）を備えていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、充電電位（Ｖｃ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）を上回ると充電速度を速めることができるので、コンデンサ（３）を充電する時間を短くすることができる。すなわち、短い時間で充電電位（Ｖｃ）と基準電位（Ｖｒｅｆ）との差の分だけマージンを持たせることができる。したがって、点火信号（ＩＧｔ）に含まれるノイズによってコンデンサ（３）が放電されることにより充電電位（Ｖｃ）が下がり始めてしまっても、充電速度を速めたことによって既に充電電位（Ｖｃ）と基準電位（Ｖｒｅｆ）との差の分だけマージンが設けられているので、充電電位（Ｖｃ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）を下回らないようにすることができる。このようにして、スイッチング素子（１４）を再オンさせないようにすることができる。
【００１８】
なお、上記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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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。以下では、図５に示す構成要素と同一のものには、同一符号を記してある。なお、ＩＧＢＴ１４は本発明のスイッチング素子に相当する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置の一部回路図である。図１に示される回路は、図５に示される回路に対して、オフ遅延回路部１５が備えられた構成になっている。このオフ遅延回路部１５は、充電電位Ｖｃに対する基準電位Ｖｒｅｆを、該基準電位Ｖｒｅｆの値に応じて変化させる機能を有するものである。基準電位Ｖｒｅｆは、第１の電位１６とこの第１の電位１６よりも大きい第２の電位１７との２つの値を有している。第１の電位１６および第２の電位１７は、充電電位Ｖｃに対する閾値である。
【００２２】
具体的に、オフ遅延回路部１５は、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回るまで基準電位Ｖｒｅｆを第１の電位１６とし、充電電位Ｖｃが第１の電位１６を下回ると基準電位Ｖｒｅｆを第１の電位１６よりも大きい第２の電位１７とし、充電電位Ｖｃが第２の電位１７を上回ると基準電位Ｖｒｅｆを第１の電位１６に戻す。
【００２３】
オフ遅延回路部１５は、抵抗１８、トランジスタ１９、２０を備えている。トランジスタ１９のベースはコンパレータ６の出力端子に接続されている。該トランジスタ１９のコレクタの電位が出力信号ＶｏｕｔとしてＩＧＢＴ１４に入力される。また、トランジスタ１９のコレクタは、トランジスタ２０のベースに接続されている。トランジスタ２０のエミッタは、トランジスタ１のエミッタに接続されている。さらに、抵抗１２と抵抗１３との間とトランジスタ２０のコレクタとの間に抵抗１８が接続されている。
【００２４】
なお、電源電位Ｖｃｃとトランジスタ１９のコレクタとの間にはプルアップ用の抵抗２１が接続されている。また、図１においてオフ遅延回路部１５を除く部位の構成・作動については上述の通りである。
【００２５】
また、本実施形態では、コンパレータ６は、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆよりも大きいときにＨｉの信号を出力し、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆよりも小さいときにＬｏｗの信号を出力するようになっている。
【００２６】
次に、図１に示される点火装置の作動について、図２に示されるタイミングチャートを参照して説明する。
【００２７】
まず、トランジスタ１にＨｉの点火信号ＩＧｔが入力されると、上述のように、コンデンサ３の電荷が放電され、充電電位Ｖｃが下がり始める。この時点では、コンパレータ６に入力される充電電位Ｖｃは基準電位Ｖｒｅｆよりも大きいため、コンパレータ６からＨｉの信号が出力される。これに伴い、オフ遅延回路部１５では、トランジスタ１９がオンするため、コレクタ電位は下がり、出力信号ＶｏｕｔはＬｏｗの信号となる。また、トランジスタ１９のコレクタ電位がＬｏｗの信号となるため、トランジスタ２０はオフになる。つまり、基準電位Ｖｒｅｆは抵抗１２と抵抗１３との分圧の値になっており、この値が第１の電位１６となる。
【００２８】
そして、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回ると、コンパレータ６からＬｏｗの信号が出力される。このため、オフ遅延回路部１５では、トランジスタ１９がオフするため該トランジスタ１９のコレクタ電位が上昇し、Ｈｉの出力信号ＶｏｕｔがＩＧＢＴ１４に入力される。これにより、ＩＧＢＴ１４がオンされている間に、点火コイルの一次側に磁気エネルギーが蓄積される。また、トランジスタ１９のコレクタ電位がＨｉになるので、トランジスタ２０がオンする。このため、基準電位Ｖｒｅｆは、抵抗１３と抵抗１８との並列と抵抗１２との分圧の値となり、この値が第２の電位１７となる。すなわち、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回るまでは基準電位Ｖｒｅｆは第１の電位１６だったが、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回ると、オフ遅延回路部１５が基準電位Ｖｒｅｆを第１の電位１６よりも大きい第２の電位１７に上昇させる。
【００２９】
この後、点火信号ＩＧｔがＬｏｗになると、トランジスタ４を流れる電流はダイオード２を介してコンデンサ３に流れるため、コンデンサ３が充電される。これにより、充電電位Ｖｃが上昇する。このとき、コンパレータ６は第２の電位１７とされた基準電位Ｖｒｅｆと充電電位Ｖｃとを比較するため、コンデンサ３を充電するときには充電電位Ｖｃを少なくとも第２の電位１７まで上昇させることになる。つまり、基準電位Ｖｒｅｆが第１の電位１６の場合に対して、第２の電位１７と第１の電位１６との差の分だけ充電電位Ｖｃにマージンを持たせることができる。
【００３０】
そして、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆである第２の電位１７を上回ると、コンパレータ６の出力はＨｉとなるため、オフ遅延回路部１５ではトランジスタ１９がオンして該トランジスタ１９のコレクタ電位は下がり、ＩＧＢＴ１４がオフされる。このＩＧＢＴ１４のオフのタイミングで、上述のように点火が行われる。
【００３１】
また、トランジスタ２０がオフになるため、基準電位Ｖｒｅｆは抵抗１２と抵抗１３との分圧で決まる第１の電位１６に戻る。このように、オフ遅延回路部１５によって、充電電位Ｖｃに応じて基準電位Ｖｒｅｆのレベルを変化させている。すなわち、充電電位Ｖｃの低下をモニタするときには第２の電位１７よりも小さい第１の電位１６で比較させ、充電電位Ｖｃの上昇をモニタするときには第１の電位１６よりも大きい第２の電位１７で比較させるというヒステリシスをコンパレータ６に持たせている。
【００３２】
上記のように通常の点火が終わった後に、図２に示されるように点火信号ＩＧｔにノイズが含まれると、該ノイズがトランジスタ１をオンさせる。これにより、上述のようにコンデンサ３が放電されて充電電位Ｖｃが下がる。しかし、充電電位Ｖｃには第２の電位１７と第１の電位１６との差の分だけマージンを持たせてある。このため、ノイズによって充電電位Ｖｃが下がり始めてしまっても、マージン分の余裕があることで充電電位Ｖｃが第１の電位１６を下回ることはない。ノイズは点火信号ＩＧｔと比較しても非常にパルス幅が小さい信号であるから、充電電位Ｖｃが低下しても第１の電位１６を下回る前にトランジスタ１がオフになって再び充電が開始される。こうして、ＩＧＢＴ１４の再オンが防止される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、オフ遅延回路部１５によって、コンデンサ３の充電電位Ｖｃが低下するときには基準電位Ｖｒｅｆとして第１の電位１６を閾値とし、充電電位Ｖｃが上昇するときには基準電位Ｖｒｅｆとして第１の電位１６よりも大きい第２の電位１７を閾値とすることを特徴としている。
【００３４】
これにより、コンデンサ３を充電する際には第１の電位１６と第２の電位１７との差の分だけ余分に充電することができる。このため、ノイズによって充電電位Ｖｃが低下したとしても、余分に充電した分で充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆ（第１の電位１６）を下回らないようにすることができる。このようにして、ノイズによってＩＧＢＴ１４が再オンしてしまうことを防止でき、ひいては誤点火を防止することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について図を参照して説明する。以下では、図５に示す構成要素と同一のものには、同一符号を記してある。なお、ＩＧＢＴ１４は本発明のスイッチング素子に相当する。
【００３６】
図３は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関用点火装置の一部回路図である。図３に示される回路は、図５に示される回路に対して、急速充電回路２２が設けられている。この急速充電回路２２は、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回った後に再びコンデンサ３への充電が開始されて充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを上回ると、コンデンサ３の充電速度を上げる機能を有するものである。
【００３７】
急速充電回路２２は、抵抗２３、ダイオード２４、トランジスタ２５、２６、２７を備えている。具体的に、トランジスタ２６およびトランジスタ２７のコレクタ同士が結合され、エミッタ同士が結合されており、該エミッタがトランジスタ１のエミッタに接続されている。トランジスタ２６のベースには外部から点火信号ＩＧｔが入力され、トランジスタ２７のベースはコンパレータ６の出力端子に接続されている。
【００３８】
トランジスタ２６、２７のコレクタと電源電位Ｖｃｃとの間には、抵抗２３とトランジスタ２５とが接続されている。トランジスタ２５のベースはトランジスタ４、１１と共通にされている。また、トランジスタ２５とトランジスタ２６、２７との間とダイオード２とコンデンサ３との間にダイオード２４が接続されている。
【００３９】
次に、図３に示される点火装置の作動について、図４に示されるタイミングチャートを参照して説明する。
【００４０】
まず、トランジスタ１にＨｉの点火信号ＩＧｔが入力されると、上述のように、コンデンサ３の電荷が放電され、充電電位Ｖｃが下がり始める。そして、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回ると、コンパレータ６からＨｉの出力信号Ｖｏｕｔが出力され、ＩＧＢＴ１４がオンされる。
【００４１】
このとき、トランジスタ２６にＨｉの点火信号ＩＧｔが入力され、トランジスタ２７にＨｉの出力信号Ｖｏｕｔが入力されるため、トランジスタ２６、２７がオンする。また、トランジスタ４、１１とベースが共通になっているトランジスタ２５もオンする。これにより、抵抗２３に電流が流れる。
【００４２】
この後、点火信号ＩＧｔがＬｏｗになると、上述のようにコンデンサ３の充電が始まり、充電電位Ｖｃが上昇する。すなわち、トランジスタ１がオフになるため、抵抗５を流れていた電流はトランジスタ１に流れなくなり、図３に示される経路２８のように、ダイオード２を介してコンデンサ３に流れ込む。これにより、コンデンサ３が充電される。また、Ｌｏｗの点火信号ＩＧｔに伴い、急速充電回路２２のトランジスタ２６がオフになる。なお、トランジスタ２７はオンになっているので、トランジスタ２７には電流が流れる。
【００４３】
そして、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを上回ると、上述のようにコンパレータ６からＬｏｗの出力信号Ｖｏｕｔが出力される。これにより、ＩＧＢＴ１４がオフされ、このＩＧＢＴ１４のオフのタイミングで、上述のように点火が行われる。
【００４４】
また、コンパレータ６からＬｏｗの出力信号Ｖｏｕｔが出力されると、急速充電回路２２のトランジスタ２７がオフになる。これにより、トランジスタ２６、２７が共にオフになるため、抵抗２３に流れていた電流はトランジスタ２６、２７に流れなくなり、図３に示される経路２９のように、ダイオード２４を介してコンデンサ３に流れ込む。
【００４５】
このように、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを上回ると、急速充電回路２２によってコンデンサ３に電流を流し込む経路２９が追加されることとなる。したがって、コンデンサ３にはダイオード２を経由した経路２８とダイオード２４を経由した経路２９との両方の経路から電流が流れ込むため、経路２８のみで電流が流れ込む場合よりも充電速度が速くなる。このため、図４に示されるように、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを上回ると、ダイオード２を経由した経路２８のみで充電する場合よりも短い時間でコンデンサ３の充電が完了する。すなわち、短い時間で充電電位Ｖｃと基準電位Ｖｒｅｆとの差の分だけマージンを持たせることができる。
【００４６】
上記のように通常の点火が終わった後に、図４に示されるように点火信号ＩＧｔにノイズが含まれると、該ノイズがトランジスタ１をオンさせる。これにより、上述のようにコンデンサ３が放電されて充電電位Ｖｃが下がる。しかし、急速充電回路２２によって短時間で充電電位Ｖｃと基準電位Ｖｒｅｆとの差の分だけマージンが設けられているため、ノイズによってコンデンサ３の充電電位Ｖｃが下がり始めたとしても、該マージンによって充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回ることはない。つまり、ＩＧＢＴ１４が再オンされることはない。上述のように、ノイズのパルス幅は非常に狭いため、短期間にノイズによって充電電位Ｖｃが下がったとしても、充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回る前にノイズが無くなって再び充電が開始される。このときにも、急速充電回路２２によって急速に充電される。こうして、ＩＧＢＴ１４を再オンが防止される。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、急速充電回路２２によってコンデンサ３の充電速度を速めることが特徴となっている。これにより、短時間でコンデンサ３を充電することができるので、短い時間で充電電位Ｖｃと基準電位Ｖｒｅｆとの差の分だけマージンを持たせることができる。このため、ノイズによって充電電位Ｖｃが低下したとしても、十分に充電された充電電位Ｖｃが基準電位Ｖｒｅｆを下回らないようにすることができ、ノイズによるＩＧＢＴ１４の再オンを防止することができる。ＩＧＢＴ１４が再オンされないので、誤点火も防止できる。
【００４８】
（他の実施形態）
図１に示されるオフ遅延回路部１５の構成は一例を示したものであり、基準電位Ｖｒｅｆを第１の電位１６または第２の電位１７に変更できれば、他の回路構成であっても良い。
【００４９】
図３に示される急速充電回路２２の構成は一例を示したものであり、出力信号ＶｏｕｔがＬｏｗになった後にコンデンサ３の充電速度を上げることができれば、他の回路構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置の一部回路図である。
【図２】図１に示される点火装置の作動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用点火装置の一部回路図である。
【図４】図３に示される点火装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】（ａ）は従来の点火装置に内蔵されたイグナイタの回路図であり、（ｂ）は（ａ）に示されるイグナイタにおける点火のタイミングチャートである。
【図６】課題を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
３        コンデンサ
１４      ＩＧＢＴ
１５      オフ遅延回路部
１６      第１の電位
１７      第２の電位
２２      急速充電回路
２９      経路
ＩＧｔ    点火信号
Ｖｒｅｆ  基準電位
【図１】
0004911102.tif 000002
【図２】
0004911102.tif 000003
【図３】
0004911102.tif 000004
【図４】
0004911102.tif 000005
【図５】
0004911102.tif 000006
【図６】
0004911102.tif 000007