JP3042815U - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点火コイルの一次電流の導通および遮断を行
うスイッチングモジュールを点火コイルと一体化してあ
るいはその近傍に配置した内燃機関用点火装置に関し、
点火コイルの高温時の点火エネルギを確保すると共に、
点火コイルの温度上昇を少なくし、高出力高信頼性のも
のとする。 【解決手段】 点火コイル１の一次電流Ｉ１の導通およ
び遮断を行うスイッチングモジュール２を具備した内燃
機関用点火装置であって、スイッチングモジュール２
は、一次電流Ｉ１を電流制限値以下に制限するとともに
その電流制限値を設定可能な電流制限回路２０を有し、
該電流制限回路２０での設定により、電流制限値をスイ
ッチングモジュール２の温度が常温から高くなるに従い
高くなるようにした、ことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、内燃機関用点火装置に係わり、特に、点火コイルの一次コイルに流 れる電流を半導体スイッチング素子によって遮断する際に二次コイルに誘起され る高電圧で点火プラグに飛火させる、自動車用ガソリンエンジンなどの内燃機関 用点火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１は一般的な内燃機関用点火装置の構成を示す回路図である。この内燃機関 用点火装置は、点火コイル１、スイッチングモジュール２、コントロールモジュ ール３、点火プラグ４、バッテリ５、およびキースイッチ６から構成されている 。なお通常、スイッチングモジュール２は、点火コイル１と一体化されるか、近 傍に配置されている。

【０００３】 点火コイル１の一次コイル１ａ、並びにスイッチングモジュール２の一部を構 成するパワートランジスタ２ａおよび電流検出抵抗２ｂは、直列に接続されてお り、キースイッチ６が閉じたとき、車両搭載のバッテリ５からの電圧が印加され る。

【０００４】 キースイッチ６を閉路した状態で、コントロールモジュール３からの通電信号 （点火信号）Ｓｇの電圧が高レベル「Ｈ」となり、スイッチングモジュール２の 入力端子に印加されると、スイッチングモジュール２のパワートランジスタ２ａ は「ＯＮ」となり、点火コイル１の一次コイル１ａに一次電流Ｉ１が流れる。

【０００５】 次に通電信号Ｓｇの電圧が低レベル「Ｌ」になると、スイッチングモジュール ２のパワートランジスタ２ａは「ＯＦＦ」となり、一次電流Ｉ１は遮断され、こ のとき点火コイル１の二次コイル１ｂに３０ｋＶ程度の二次電圧Ｖ２が発生する 。

【０００６】 二次電圧Ｖ２は、図示していないエンジンのシリンダ内に配設されている点火 プラグ４に導かれ、その点火プラグ４の電極間に火花放電を生じさせ、シリンダ 内の燃料混合気に点火する。

【０００７】 スイッチングモジュール２には、電流検出抵抗２ｂとスイッチングトランジス タ２ｇを含む電流制限回路２０が設けてあり、通電信号Ｓｇに応じて一次電流Ｉ １が過渡的な状態下で零から最大電流値まで立ち上がっていく過程において電流 制限値Ｉ０に達すると、この電流制限回路２０は、図４に示すように、一次電流 Ｉ１をその電流制限値Ｉ０に制限し、点火コイル１およびスイッチングモジュー ル２の過電流による破壊を回避している。

【０００８】 上記の電流制限回路２０による電流制限動作は、概略次のようである。一次電 流Ｉ１が立ち上がっていく過程で、当該一次電流Ｉ１と電流検出抵抗２ｂの抵抗 値との積が増加してスイッチングトランジスタ２ｇのベース・エミッタ間の電圧 Ｖ_BEがオン電圧Ｖ_BEONに等しくなると、当該スイッチングトランジスタ２ｇがタ ーンオンし、パワートランジスタ２ａのベース電圧が引き落とされる。そのため 、パワートランジスタ２ａはターンオフするか、少なくとも導通度が大いに低減 し、点火コイル１の一次電流Ｉ１は減少傾向となる。その結果、再びスイッチン グトランジスタ２ｇのベース・エミッタ間の電圧Ｖ_BEが小さくなって、オン電圧 Ｖ_BEONを下回ると、スイッチングトランジスタ２ｇが再度ターンオフし、パワー トランジスタ２ａがターンオンするか導通度が増し、再び一次電流Ｉ１が増加傾 向になる。このような動作を繰り返すことにより、実質的にパワートランジスタ ２ａを流れる一次電流Ｉ１は、所定の電流値（電流制限値Ｉ０）以下に制限され る。

【０００９】 上記の電流制限値Ｉ０は、電流制限回路２０を構成する電流制限値設定抵抗２ ｃ、２ｄ、２ｅ、およびサーミスタ２ｆの各抵抗値と、サーミスタ２ｆのＢ定数 の選択・組合せによりその温度特性を含めて任意に設定することができ、一般的 には電流制限値Ｉ０の温度特性はスイッチングモジュール２の使用される全温度 範囲において出来るだけ一定となるように設定されている。

【００１０】 ところで、一次電流Ｉ１の立上がりは、図４に示すように、点火コイル１やス イッチングモジュール２の温度に応じて異なっており、破線で示す高温時には、 実線で示す常温時に比べてその立上がりが緩やかになり、高温時には電流制限値 Ｉ０に達するまでにより多くの時間を要するようになっている。これは、雰囲気 温度が高くなった場合、点火コイル１の一次コイル１ａの抵抗が増大するためで ある。また、一次電流Ｉ１が電流制限値Ｉ０に近づくにつれ、スイッチングトラ ンジスタ２ｇのベース・エミッタ間の電圧Ｖ_BEが上昇し、スイッチングトランジ スタ２ｇは能動状態に近づきパワートランジスタ２ａに流れ込むベース電流を引 き込むため、パワートランジスタ２ａも能動状態に近づきパワートランジスタ２ ａのコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖ_CEが上昇し、相対的に一次コイル１ａに掛か る電圧が低くなり、一次電流Ｉ１の立ち上がりはさらに遅くなる。 サーミスタなどを使用し温度補償をしたスイッチングモジュールでも、電流制 限値Ｉ０に近づくにつれ高温時の一次電流Ｉ１の立上がりが遅くなる現象は補正 できない。

【００１１】 一方、点火プラグ４に充分な点火エネルギを供給するためには、点火コイル１ の一次コイル１ａに必要なエネルギを蓄積しなければならない。一次コイル１ａ に蓄積されるエネルギは、一次コイル１ａのインダクタンスと、一次電流Ｉ１を 遮断するときの電流値の２乗の積の２分の１となる。すなわち、点火コイル１に 必要なエネルギを蓄積するためには、一次コイル１ａに充分な電流を流すことが 必要である。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記従来の内燃機関用点火装置では、常温時での一次電流Ｉ１が通電 時間ΔＴで電流制限値Ｉ０に達すると、充分な電流が得られたとして通電を遮断 し、その同じ通電時間ΔＴを高温時にも適用しているため、立上がりに遅延が生 じる高温時には、充分な一次電流（電流制限値Ｉ０）が得られないまま遮断され ることとなり、したがって充分な点火エネルギを供給できない事態が生じていた 。

【００１３】 また、高温時でも充分な一次電流（電流制限値Ｉ０）を得るためには通電時間 を長くしてΔＴ１にすればよいが、通電時間を長くすると、一次電流Ｉ１の実効 電流が増加し点火コイル１の温度上昇の増大による過熱を招き、ひいては耐久性 を損なうという問題があり、高温時の点火コイル１の出力確保と耐久性とを両立 させることは困難であった。

【００１４】 本考案は上記の点に鑑みなされたものであり、点火コイルの高温時の点火エネ ルギを確保すると共に、点火コイルの温度上昇の少ない、高出力高信頼性の内燃 機関用点火装置を提供せんとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案の内燃機関用点火装置は、点火コイルの 一次電流の導通および遮断を行うスイッチングモジュールを具備した内燃機関用 点火装置であって、上記スイッチングモジュールは、一次電流を電流制限値以下 に制限するとともにその電流制限値を設定可能な電流制限回路を有し、該電流制 限回路での設定により、電流制限値をスイッチングモジュールの温度が常温から 高くなるに従い高くなるようにした、ことを特徴としている。

【００１６】

【考案の実施の形態】

本考案の実施の形態を具体的に説明する。本考案の内燃機関用点火装置の回路 構成は図１と変わることがなく、回路構成と動作に対する説明は重複するため省 略する。

【００１７】 図２は本考案での電流制限値の温度特性を示している。電流制限値Ｉ０は、上 記したように、電流制限値設定抵抗２ｃ、２ｄ、２ｅ、及びサーミスタ２ｆの各 抵抗値とサーミスタ２ｆのＢ定数の選択・組合せにより設定可能であり、この実 施形態では、スイッチングモジュール２の常温時の電流制限値Ｉ０Ｒは内燃機関 用点火装置として要求される点火エネルギを出力するために必要な一次電流値に 若干余裕をもたせた値、具体的には６．５Ａとなるように、また、高温時の電流 制限値Ｉ０Ｈは、常温時に対して０．３Ａないし０．５Ａ程度増大するようにし ている。

【００１８】 図３は本考案における一次電流と通電時間の設定値との関係を示している。こ こでは、スイッチングモジュール２の常温時の電流制限値Ｉ０Ｒ＝６．５Ａ、高 温時の電流制限値Ｉ０Ｈ＝７．０Ａに設定している。図において、常温時の一次 電流立上がり曲線Ｍに対して、高温時の一次電流立上がり曲線Ｎは、その立上が りがより緩やかであり、しかも電流制限値ＩＯＨはより高いため、曲線Ｎは曲線 Ｍに必ず交わることとなり、その交点は、通電時間が４．０ｍｓで一次電流が６ ．５Ａである。そして、通電時間をその４．０ｍｓと設定するとき、常温時でも 高温時でも同一の一次電流Ｉ１（＝ＩＯＲ）が確保でき、しかもその一次電流Ｉ １は、要求される点火エネルギを出力するのに充分な値である。

【００１９】 すなわち、遮断時の一次電流Ｉ１は、常温付近では電流制限値ＩＯＲとなり、 高温時では電流制限にかからず通電時間で決まる値となり、高温時に最小限の通 電時間で必要十分な一次電流Ｉ１を得ることができる。

【００２０】 全温度範囲で電流制限値を一定に設定した従来のスイッチングモジュールを用 いた場合は、図２の破線で示す様に、高温時にも電流制限値は６．５Ａであり、 且つ前述のように電流制限値の近傍、具体的には６．０Ａから６．５Ａでは一次 電流の立上りカーブがなまるため、一次電流が６．５Ａに達するための通電時問 は、４．４ｍｓとなる（図３）。すなわち、この考案に係る実施形態によると、 高温時の電流制限値を常温時に対し引き上げることにより、高温時に必要な一次 電流Ｉ１を得るための通電時間を１０％短縮することが出来るのである。

【００２１】 通電時間を１０％短縮した場合、一次電流Ｉ１の立上り波形はほぼ三角波とな るため、実効電流は約８７％となり、点火コイル１の発熱は一次電流Ｉ１の実効 電流の二乗に比例するため約７６％となり、実効電流を低く抑えることができて 点火コイル１の発熱も効果的に抑制することができる。

【００２２】 また、高温時には電流制限がかからない使用条件となるため、パワートランジ スタ２ａは能動状態での作動が無くなり、パワートランジスタ２ａの発熱も大幅 に低減させることができる。

【００２３】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案における内燃機関点火装置は、高温時に要求される 点火エネルギを出力をするための通電時間を短縮でき、このため高温時の点火コ イル及びパワートランジスタの温度上昇を大幅に低減できる。 従って、高出力で且つ高信頼性の点火装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る内燃機関用点火装置の回路構成
図。

【図２】本考案の一実施形態におけるスイッチングモジ
ュールの電流制限値の温度特性を示すグラフ。

【図３】本考案での一次電流と通電時間の設定値との関
係を表す図。

【図４】従来の一次電流の立上がり方を示す図。

【符号の説明】

１ 点火コイル １ａ 一次コイル １ｂ 二次コイル ２ スイッチングモジュール ２ａ パワートランジスタ ２ｂ 電流検出抵抗 ２ｃ 電流制限値設定抵抗 ２ｄ 電流制限値設定抵抗 ２ｅ 電流制限値設定抵抗 ２ｆ サーミスタ ２ｇ スイッチングトランジスタ ３ コントロールモジュール ４ 点火プラグ ５ バッテリ ６ キースイッチ Ｉ１ 一次電流 ＩＯＲ 常温でのスイッチングモジュールに対して設定
した電流制限値 ＩＯＨ 高温でのスイッチングモジュールに対して設定
した電流制限値 ΔＴ 通電時間

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火コイルの一次電流の導通および遮断
   を行うスイッチングモジュールを点火コイルと一体化し
   てあるいはその近傍に配置した内燃機関用点火装置であ
   って、 上記スイッチングモジュールは、一次電流を電流制限値
   以下に制限するとともにその電流制限値を設定可能な電
   流制限回路を有し、該電流制限回路での設定により、電
   流制限値をスイッチングモジュールの温度が常温から高
   くなるに従い高くなるようにした、 ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関用点火装置に
   おいて、 上記スイッチングモジュールが高温のとき、一次電流が
   常温付近でのスイッチングモジュールに対して設定した
   電流制限値とほぼ同等値に達したときに当該一次電流を
   遮断するようにした、 ことを特徴とする内燃機関用点火装置。