JP4188367B2 - 内燃機関点火装置 - Google Patents
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Description
図1は、この発明を実施するための形態1に係わる内燃機関点火装置の回路図である。図2は、実施の形態1に係わる内燃機関点火装置の各部信号のタイミングチャートである。
この実施の形態1の内燃機関点火装置1は、自動車に搭載される内燃機関に対する点火装置である。そして、この内燃機関点火装置1は、図1に示すように、電子制御装置(以下、ECUと称す。)2とイグナイタ3とから構成されている。
演算処理装置4は、図示しないセンサなどからの信号に基づき所望のタイミング、例えば時点t1で点火指令信号IGt1を発信するとともに点火の後に入力されるイオン電流出力信号を解析する。
点火信号駆動回路5は、トランジスタ25のベースに入力される点火指令信号IGt1がLowレベルになると、トランジスタ25がONになり、電源26からトランジスタ25、信号線7、抵抗9を経由してGNDに点火信号電流が流れる。
イオン制御回路6は、トランジスタ41とトランジスタ42からなるカレントミラー回路43とプッシュプル回路構成のトランジスタ44から構成される。トランジスタ41のコレクタは、トランジスタ42のコレクタと波形整形回路10のコンパレータ回路16のプラス入力端子に接続されている。トランジスタ41のエミッタは、トランジスタ42のエミッタとトランジスタ44のコレクタに接続されている。トランジスタ44のベースは、演算処理装置4の点火指令信号を出力する端子に接続されている。トランジスタ44のエミッタは、GNDに接続されている。
そして、プラス入力端子から入力される電圧が基準電圧源15の基準電圧Vtonを超えるとき、コンパレータ回路16の出力端子の電圧がLowレベルからHighレベルに変化する。
二次コイル18の高圧側18aは、点火プラグ19が接続されている。この点火プラグ19は、内燃機関の燃焼室に配置され、燃焼室内に供給されるガソリンなどの燃料に点火して燃焼させる。
二次コイル18の低圧側18bは、イオンバイアス回路12の入力端子12aが接続されている。
イオン電流検出出力回路13の内部構造について説明する。イオン電流検出出力回路13は、2つのダイオード31、32と、2つのトランジスタ33、34を含むカレントミラー回路35と、抵抗36を有する。ダイオード31のアノードとダイオード32のカソードが接続され、ダイオード31のカソードとダイオード32のアノードが接続され、双方向のダイオードを構成している。そして、ダイオード31のアノードが入力端子13aに接続され、ダイオード31のカソードはアースされている。
演算処理装置4から時点t1で点火指令信号IGt1が点火信号駆動回路5に入力され、点火信号駆動回路5がONされて、抵抗9に点火信号電流が流れる。抵抗9の点火信号電流が流れると、信号線7の電圧Voutが高くなる。コンパレータ回路16のプラス入力端子の電圧Voutが基準電圧源15で設定される基準電圧Vton以上になるとき、スイッチング素子11がONされ、一次コイル17に一次電流I1が流される。
その後、コンパレータ回路16のプラス入力端子の電圧Voutが時点t2で基準電圧Vton未満に低下すると、スイッチング素子11がOFFされる。また、時点t2以降では、点火指令信号IGt1がHighレベルに変わるので、イオン制御回路6のトランジスタ44がONになる。
スイッチング素子11がOFFされた瞬間に、一次コイル17に流れる一次電流I1が遮断され、スイッチング素子11のコレクタCに高電圧が発生する。
この高電圧は、点火プラグ19のギャップ間を絶縁破壊することができる負電圧として二次コイル18に変換される。そして、点火プラグ19のギャップ間が絶縁破壊された時点t3において二次電流I2が点火プラグ19側から二次コイル18を経て、ダイオード21、ツェナーダイオード23およびダイオード31を介してGNDに流れる。
イオン電流相当の電流がカレントミラー回路43のトランジスタ42を流れると、トランジスタ41にイオン電流相当の電流が流れる。イオン電流に相当する電流が演算処理装置4に流れる。このイオン電流に相当する電流がイオン電流出力信号である。
また、点火指令信号のレベルがLowのときONするトランジスタ25と点火指令信号のレベルがHighのときONするトランジスタ44とをプッシュプル回路として構成したので、点火信号とイオン電流出力信号とを分離する回路の構成を簡略化することができる。
図3は、この発明の実施の形態2に係わるイオン電流検出出力回路13Bの回路図である。
この発明の実施の形態2に係わるイオン電流検出出力回路13Bは、図3に示すように、実施の形態1に係わるイオン電流検出出力回路13のトランジスタ34を複数のトランジスタ群34Bとし、トランジスタ群34Bのベース電流を補償するベース電流補償トランジスタ37を追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
ベース電流補償トランジスタ37のエミッタがトランジスタ33のベースに、ベース電流補償トランジスタ37のベースがトランジスタ33のコレクタに、ベース電流補償トランジスタ37のコレクタがGNDに接続されている。
図4は、この発明の実施の形態3に係わる内燃機関点火装置1Cの回路図である。
この発明の実施の形態3に係わる内燃機関点火装置1Cは、図4に示すように、実施の形態1に係わる内燃機関点火装置1に電源回路50を追加し、イオン電流検出出力回路13の代わりにイオン電流検出出力回路13C、抵抗9の代わりに電気負荷としての第1の定電流回路14を用いていることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し、説明は省略する。
実施の形態1においては、イオン電流検出出力回路13に内部電源Vccを備えているが、実施の形態3においてはバッテリから供給される電源VBから内部電源Vccを生成する電源回路50を備えている。
電源回路50は、2つの抵抗51、52、トランジスタ53、クランプダイオード54を有する。抵抗51の一方の端子は、電源VBに接続され、抵抗51の他方の端子は、トランジスタ53のエミッタと抵抗52の一方の端子に接続されている。抵抗52の他方の端子は、トランジスタ53のベースとクランプダイオード54のカソードに接続されている。クランプダイオード54のアノードは、GNDに接続されている。トランジスタ53のコレクタは、イオン電流検出出力回路13Cのトランジスタ34のエミッタに接続されており、このコレクタの電圧が内部電源Vccである。
点火指令信号IGt1がLowレベルに変化してトランジスタ25のベースに供給されると、電源26からトランジスタ25、第1の定電流回路14を経由してGNDに点火信号IGtの電流が流れる。
イオン電流が流れたとき、内部電源Vccからトランジスタ34と抵抗36を経由して出力端子13bにイオン電流に相当する電流が流れるとともに内部電源Vccから第2の定電流回路38とトランジスタ39を経由して出力端子13bに定電流がながれる。そして、出力端子では、イオン電流に相当する電流と定電流とが重畳され、このうち定電流分は第1の定電流回路14を経由してGNDに流れ、イオン電流に相当する電流はトランジスタ42、トランジスタ44を経由してGNDに流れる。
また、電源回路50は、クランプ回路構成にしているので、イオン電流相当の電流が流れたときに発生する電圧が抑制されるため、内部電源Vccの電圧を波形整形回路10の基準電圧Vton以下に設定することで、波形整形回路10がONすることなくイオン電流に相当する電流をECU2側に供給することができる。
図5は、この発明の実施の形態4に係わる内燃機関点火装置1Dの回路図である。
この発明の実施の形態4に係わる内燃機関点火装置1Dは、実施の形態1に係わる内燃機関点火装置1とイオン電流検出出力回路13Dが異なり、抵抗9が省略されているが、その他は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態4に係わるイオン電流検出出力回路13Dは、実施の形態1に係わるイオン電流検出出力回路13のトランジスタ34のエミッタとコレクタ間に抵抗56とダイオード57を接続していることが異なっており、その他は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
また、抵抗9、抵抗36を省略することができるので、回路の簡素化が可能である。
Claims (9)
- 点火時期を制御する点火信号を出力する電子制御装置と、
上記電子制御装置からの上記点火信号に基づいて点火コイルの一次コイルに流される電流をスイッチング素子により通電遮断することにより、上記点火コイルの二次コイルに点火用高電圧が発生するとともに点火に伴って点火プラグに生成するイオンをバイアス電圧を印加することによりイオン電流として取り出し、イオン電流出力信号に変換し、上記電子制御装置に出力するイグナイタと、
上記点火信号と上記イオン電流出力信号とがともに伝送される信号線と、
が具備された内燃機関点火装置において、
上記イグナイタは、
上記信号線が接続されるとともに並列に電気負荷が接続される入力を有し、上記点火信号が上記電気負荷に流されると上記入力の電圧が予め定められた基準電圧より高くなり上記スイッチング素子をONする波形整形回路と、
上記入力に接続されるとともに上記イオン電流が変換された上記イオン電流出力信号が出力される出力を有し、上記イオン電流出力信号が上記電子制御装置に出力されるときの上記入力の電圧が上記基準電圧未満になるように調整されるイオン電流検出出力回路と、
を有することを特徴とする内燃機関点火装置。 - 上記イオン電流出力信号は、上記イオン電流に相当する電流出力であることを特徴とする請求項1に記載する内燃機関点火装置。
- 上記イオン電流出力信号は、上記イオン電流が増幅された電流出力であることを特徴とする請求項1に記載する内燃機関点火装置。
- 上記イオン電流検出出力回路は、上記イオン電流をカレントミラーして上記イオン電流に相当する電流を出力することを特徴とする請求項2または3に記載する内燃機関点火装置。
- 上記電子制御装置では、上記点火信号を上記イグナイタに供給するときには上記イオン電流検出信号の検知を不可にすることを特徴とする請求項1に記載する内燃機関点火装置。
- 上記電子制御装置では、カレントミラー回路による上記イオン電流出力信号の検知の可否をプッシュプル回路により切り換えることを特徴とする請求項5に記載する内燃機関点火装置。
- 上記電気負荷は、第1の定電流回路からなり、
上記イオン電流検出出力回路は、上記イオン電流出力信号を上記電子制御装置に供給するときに、上記第1の定電流回路の定電流値と同じ電流値の定電流を上記イオン電流出力信号に重畳する第2の定電流回路を有することを特徴とする請求項1に記載する内燃機関点火装置。 - クランプ回路を備え、上記イオン電流出力回路に定電圧電源を供給する電源回路を有することを特徴とする請求項1に記載する内燃機関点火装置。
- 上記電気負荷は、定電圧電源に接続される直列接続のダイオードおよび抵抗または定電流回路であることを特徴とする請求項1に記載する内燃機関点火装置。
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