JP6561012B2 - 内燃機関用点火制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関用の点火制御装置に関し、特に点火用コイルの一次側電流を通電、遮断制御する内燃機関用点火制御装置に関する。

自動車などの内燃機関で用いられる内燃機関用点火制御装置は、内燃機関用電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）から出力される点火制御信号に応じて点火コイルの一次側に流す電流を通電、遮断制御する機能を有し、この制御により点火コイルの二次側に発生した高電圧により点火プラグが放電し、内燃機関のシリンダ内の混合気に着火する。

従来の内燃機関用点火制御装置では、点火コイルや、点火コイルの一次側電流の通電、遮断制御を行うスイッチングデバイスの過電流や異常発熱による焼損や破壊を防止する為、電流制限回路を備えると共に、通電時間や温度の異常を検知して、電流を遮断する保護回路を搭載しているものがある。

また、従来の内燃機関用点火制御装置では、異常検知時の電流遮断の際、この遮断動作によって点火コイルの二次側に高電圧が発生し、点火プラグが放電して有害な燃焼が起こらないように、一次側の電流を緩やかに減少させるソフトシャットオフ機能を有しているものがある。

例えば、特開２００１−２４８５２９号公報には、異常発熱を検出して電流を強制的に遮断する場合、パルス発生回路とカウンタ回路により生成されるタイミングにより、スイッチングデバイスの制御電圧を制御するステップ波形発生回路の出力波形をステップ状に漸減することで、一次側の電流を緩やかに減少させる発明が開示されている。

また例えば、特開２００２−４９９１号公報には、ＥＣＵから出力される点火制御信号をタイマー回路によって監視し、異常な通電時間を検知した場合、スイッチングデバイスの制御電圧を漸減し、一次側の電流を緩やかに減少させる発明が開示されている。

また例えば、特開２００８−４５５１４号公報には、点火制御信号の一定時間以上の通電制御時間や異常発熱を検知すると、一次側の電流を緩やかに減少させるソフトシャットオフ期間の最適な時間範囲を提示した発明が開示されている。

特開２００１−２４８５２９号公報 特開２００２−４９９１号公報 特開２００８−４５５１４号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、スイッチングデバイスの過電流や異常発熱による焼損や破壊を防止する為、通電時間や温度の異常を検知して、電流を遮断する保護回路や点火コイルの二次側の無用な高圧電圧を発生させることがないように、一次側の電流を漸減させる手法やその漸減期間の目安等が開示されているが、一次側の電流を漸減させるスイッチングデバイスのソフトシャットオフ波形を調整する機能は有していない。

ソフトシャットオフ波形は、点火コイルの二次側に高電圧を発生させないように、一次側の電流を緩やかに減少させるべく、スロープを緩やかにする必要があるとともに、ソフトシャットオフ中は通電状態である為に可能な限り早く遮断完了させる必要があるが、これらを満たす最適なソフトシャットオフ波形は、スイッチングデバイスや点火コイルの特性に依存する。スイッチングデバイスや点火コイルの特性が既知であれば、設計段階で、ある程度は最適化することは可能である。ただし、詳細特性が未定あるいは顧客毎に変更がある場合は点火制御装置に組み上げた後、スイッチングデバイスの通電遮断制御回路（以下、「イグナイタ」という。）を構成する素子部品の追加、交換等が必要になる。

特に点火制御装置の小型化を図る為、異常検知回路やイグナイタを１つの半導体基板上に集積し、モノリシックＩＣ化した場合は後から調整することが難しく、バリエーションとして用意しておく必要があり、設計・製造コストのみならず生産管理においてもコストが増大する場合がある。
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、より簡易な構成によって、スイッチングデバイスやコイル特性にロバストな内燃機関用点火制御装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、内燃機関の燃料に点火する点火プラグに印加する高電圧を二次側に発生する点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御する通電遮断制御部を有する内燃機関用点火制御装置において、前記通電遮断制御部の異常を検知する異常検知部と、前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減パターンに基づいて漸減させて遮断するよう制御する電流漸減制御部と、前記漸減パターンを更新可能な漸減パターン更新部と、を備えた、ことを特徴とする。

本発明によれば、より簡易な構成によって、スイッチングデバイスやコイル特性にロバストな内燃機関用点火制御装置を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１に係る内燃機関用点火装置の構成を示すブロック図。 実施例１に係る内燃機関用点火装置１において、最適なソフトシャットオフ波形を生成する波形設定レジスタ７０のデータを格納する構成を示すブロック図。 実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ時の各信号の関係を示すタイミングチャート。 実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベルをパラメータ化した際のソフトシャットオフ時の各信号の関係を示すタイミングチャートであり、（ａ）はスロープスタートレベルを「波形スタートレベルＡ」にした場合を示すタイミングチャート、（ｂ）はスロープスタートレベルを「波形スタートレベルＢ」にした場合を示すタイミングチャート、（ｃ）はスロープスタートレベルを「波形スタートレベルＣ」にした場合を示すタイミングチャート。 実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ波形のスロープエンドレベルをパラメータ化した際のソフトシャットオフ時の各信号の関係を示すタイミングチャートであり、（ａ）はスロープエンドレベルを「波形エンドレベルＡ」にした場合を示すタイミングチャート、（ｂ）はスロープエンドレベルを「波形エンドレベルＢ」にした場合を示すタイミングチャート、（ｃ）はスロープエンドレベルを「波形エンドレベルＣ」にした場合を示すタイミングチャート。 実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ波形のスロープをパラメータ化した際のソフトシャットオフ時の各信号の関係を示すタイミングチャートであり、（ａ）はスロープの傾きを「スロープＡ」にした場合を示すタイミングチャート、（ｂ）はスロープの傾きを「スロープＢ」にした場合を示すタイミングチャート、（ｃ）はスロープの傾きを「スロープＣ」にした場合を示すタイミングチャート。 実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ波形を調整する為の波形設定レジスタ７０の格納データを更新する際の各信号の関係を示すタイミングチャート。 本発明の実施例２に係る内燃機関用点火装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例３に係る内燃機関用点火装置の構成を示すブロック図。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関用点火装置の構成を示すブロック図である。

本実施例の内燃機関用点火装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０と、内燃機関用点火制御装置としてのイグナイタ１００と、スイッチングデバイス２０と、点火コイル３０と、点火プラグ４０と、バッテリ２００と、を有して構成される。

ＥＣＵ１０は点火制御信号１１を出力する。イグナイタ１００は、ＥＣＵ１０からの点火制御信号１１を入力バッファ回路５０で受信、整形し、通電制御信号５１として出力する。通電制御信号５１は、波形選択回路８５に入力され、波形選択回路８５の出力は出力バッファ回路９０に入力され、出力バッファ回路９０はスイッチングデバイス２０を駆動する制御電圧信号９１を出力する。スイッチングデバイス２０としては、例えばＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。

スイッチングデバイス２０には点火コイル３０の一次側３１が直列に接続されており、スイッチングデバイス２０の通電、遮断動作によって一次側３１の電流は制御される。例えば、出力バッファ回路９０からの制御電圧信号９１がスイッチングデバイス２０の通電閾値レベルより高ければスイッチングデバイス２０が通電しバッテリ２００の電圧により一次側３１に電流が流れる。また、出力バッファ回路９０からの制御電圧信号９１がスイッチングデバイス２０の通電閾値レベルより低ければスイッチングデバイス２０が遮断し一次側３１には電流が流れない。点火コイル３０の二次側３２の出力３３は点火プラグ４０に接続されており、点火コイル３０の相互誘導作用で発生する出力３３の電圧によって点火プラグ４０で放電が行われ、この放電の火花で内燃機関（不図示）の燃料（例えば、混合気）に点火する。

異常通電検知回路６５は、発振器６０の出力信号６１を使用して通電制御信号５１の通電制御時間を監視し、所定の連続通電時間（異常通電判定時間）を超えた場合には、異常通電フラグ６６を発行する。この異常通電フラグ６６は、ソフトシャットオフ波形生成回路８０及び波形選択回路８５に入力される。

ソフトシャットオフ波形生成回路８０は、異常通電フラグ６６が発行されると、発振器６０の出力信号６１を使用して波形設定レジスタ７０の格納データ出力７１に応じたソフトシャットオフ波形信号８１を生成して出力する。このソフトシャットオフ波形信号８１は波形選択回路８５に入力される。ソフトシャットオフ波形信号８１は、詳しくは後述するように、異常通電フラグ６６が発行された場合に波形選択回路８５が選択し、通電制御信号５１に代えて出力バッファ回路９０に対して出力する信号であり、一次側３１の電流を減少させる波形を有する信号である。

波形選択回路８５は、異常通電フラグ６６が発行されていない場合には入力バッファ回路５０からの通電制御信号５１を出力し、異常通電フラグ６６が発行された場合にはソフトシャットオフ波形生成回路８０からのソフトシャットオフ波形信号８１を出力するように選択し、出力の切り替えを行う。波形選択回路８５の出力は、上述のように、出力バッファ回路９０に入力され、出力バッファ回路９０は、波形選択回路８５によって切り替えられた信号に基づきスイッチングデバイス２０を駆動する制御電圧信号９１を出力する。

なお、ここでは、より簡易な構成として、通電制御信号５１の通電制御時間を監視することで、スイッチングデバイス２０の通電時間を監視しているが、直接にスイッチングデバイス２０の電流値をモニタする回路を設けることで、監視してもよい。すなわち、例えば、異常通電検知回路６５は、入力バッファ回路５０の入力を監視するものであってもよいし、波形選択回路８５の出力を監視するものであってもよいし、出力バッファ回路９０の出力を監視するものであってもよいし、スイッチングデバイス２０がオンすることによって点火コイル３０の一次側３１に流れる電流値を直接モニタしてもよく、それぞれにおいて所定の閾値を超えた場合に異常と判定して異常通電フラグ６６を発行するようにしてもよいし、これらの組合せによって異常を判定するようにしてもよい。

ソフトシャットオフ波形生成回路８０が出力するソフトシャットオフ波形信号８１は変更可能である。ソフトシャットオフ波形信号８１を変更する場合は、例えばＥＣＵ１０からのアクセスによって波形設定レジスタ７０の格納データを変更することによって行われる。波形設定レジスタ７０へのアクセスは、イグナイタ１００とＥＣＵ１０との間に専用のアクセス信号インターフェースを設置（例えば、不図示のアクセス信号用配線を別途設ける）してもよいが、本実施例ではインターフェース（例えば、配線）の増加を避ける為、波形設定レジスタ７０へのアクセスには既存の点火制御信号１１を用いている。イグナイタ１００とＥＣＵ１０との間に信号線を追加可能であれば、専用のアクセス信号を追加してもよい。入力バッファ回路５０において、ＥＣＵ１０からの点火制御信号１１に、通電制御信号５１として使用しないレベルやパターン等の信号があることを検知した場合、入力された点火制御信号１１を、通電制御信号５１として出力する状態から、波形設定レジスタ７０へのアクセス信号５２として出力する状態に切り替える。本実施例では、入力バッファ回路５０において、点火制御信号１１が例外判定閾値５５を所定時間（データレジスタアクセス判定時間）以上継続して超えた場合に、入力された点火制御信号１１を、通電制御信号５１として出力する状態から、波形設定レジスタ７０へのアクセス信号５２として出力する状態に切り替える。

波形設定レジスタ７０では、アクセス信号５２によって格納データを更新する。波形設定レジスタ７０へのアクセスにより、波形設定レジスタ７０の格納データを更新した後は、データ更新完了の通知として、点火制御信号１１を通じたデータ更新完了を示す信号の入力や、点火制御信号１１を通じたユニークパターンの入力、あるいは発振器６０の出力信号６１を使ったタイマーの満了（すなわち所定期間の経過）等をトリガとして、入力バッファ回路５０において、入力された点火制御信号１１を、波形設定レジスタ７０へのアクセス信号５２として出力する状態から、通電制御信号５１として出力する状態に切り替える。

本実施例では、点火制御信号１１が例外判定閾値５５を所定時間（データレジスタアクセス判定時間）以上継続して超えた時点から、データ更新完了の通知があるまでの期間をデータレジスタアクセス許可時間とし、この期間に波形設定レジスタ７０へのアクセスをイネーブルにしている。

次に、今回更新した波形設定レジスタ７０の格納データを用いた状態でのソフトシャットオフ時の特性を評価し、この格納データの更新とソフトシャットオフ時の特性の評価を繰り返すことで最適なソフトシャットオフ波形を求める。

最適なソフトシャットオフ波形が判明した後は、図２に示すようにヒューズ回路（例えば、ヒューズ型Programmable ROM）やＯＴＰＲＯＭ（例えば、One Time Programmable ROM、アンチヒューズ型Programmable ROM）のような不揮発性メモリ９５を搭載し、この不揮発性メモリ９５に、最適なソフトシャットオフ波形を生成する波形設定レジスタ７０のデータを格納し、電源起動時に自動的に、不揮発性メモリ９５のデータで波形設定レジスタ７０の格納データを更新することで、永続的に最適なソフトシャットオフ波形を利用可能となる。

次に、図３のタイミングチャートを参照しながらソフトシャットオフ時の動作を説明する。図３は、実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ時の各信号の関係を示すタイミングチャートである。

図３の左側に記載のように、イグナイタ１００は、ＥＣＵ１０により入力される点火制御信号１１が所定の連続通電時間（異常通電判定時間）よりも短い場合は、この点火制御信号１１に基づいて制御電圧信号９１を出力し、スイッチングデバイス２０の通電、遮断を行う。

スイッチングデバイス２０を通電状態に制御すると、点火コイル３０の一次側３１の電流は電流制限値まで増加する。その間、点火コイル３０には磁気エネルギーが蓄えられ、磁界を形成する。その後、スイッチングデバイス２０を遮断状態に制御すると、磁界が変化する為、自己誘導作用により点火コイル３０の一次側３１、及び相互誘導作用により二次側３２の出力３３に電圧が発生する。この電圧は一次側３１の電流変化量に応じた磁束の変化量と点火コイル３０の巻数比に比例し、この出力３３に生成される電圧が放電電圧を超えると点火プラグ４０は放電を行う。

図３の右側に記載のように、ＥＣＵ１０より入力される点火制御信号１１が所定の連続通電時間（異常通電判定時間）よりも長い場合は、その判定時間を以って、ソフトシャットオフ制御を開始する。ソフトシャットオフ波形生成回路８０によりソフトシャットオフ波形を生成し、通電制御信号５１からソフトシャットオフ波形信号８１に切り替えて、出力バッファ回路９０よりスイッチングデバイス２０の制御電圧信号９１として出力する。

ソフトシャットオフ波形生成回路８０によるソフトシャットオフ波形であるが、異常通電判定時間を経過したスイッチングデバイス通電状態では点火コイル３０は磁気飽和しており、一次側３１の電流もほぼ飽和状態となっており、ソフトシャットオフ波形のスタートレベルをある程度下げても一次側３１の電流は変化しない。また、ＩＧＢＴ等のスイッチングデバイス２０では通電に要する閾値電圧があり、その閾値レベル以下になれば電流は遮断される為、その段階でソフトシャットオフ波形を終了しても、一次側３１の電流に変化はない。ソフトシャットオフ波形のスロープは点火コイル３０の一次側３１の電流の変化、即ち二次側３２の出力電圧に直結する。

以上のことから、使用するスイッチングデバイス２０や点火コイル３０に応じて、最適なソフトシャットオフ波形に調整するに当り、ソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベル（波形がスロープに移行し始める時点のレベル）、スロープエンドレベル（波形がスロープを終了した時点のレベル）、スロープ（例えば傾斜の角度や形状）に絞ってパラメータ化し、いかなる条件下においても点火プラグ４０が誤放電しない二次側３２の出力３３の電圧レベルに調整する。例えば、波形設定レジスタ７０の格納データとしては、このソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベル、スロープエンドレベル、スロープをパラメータ化し、これらのいずれか、あるいはこれらの任意の組合せを格納する。

図４は、実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベルをパラメータ化した際のソフトシャットオフ時の各信号の関係を示すタイミングチャートであり、（ａ）はスロープスタートレベルを「波形スタートレベルＡ」にした場合を示すタイミングチャートであり、（ｂ）はスロープスタートレベルを「波形スタートレベルＢ」にした場合を示すタイミングチャートであり、（ｃ）はスロープスタートレベルを「波形スタートレベルＣ」にした場合を示すタイミングチャートである。なお、「波形スタートレベルＡ」＞「波形スタートレベルＢ」＞「波形スタートレベルＣ」であり、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において、スロープエンドレベル及びスロープは同一値である。

ここでは、簡略化の為、「波形スタートレベルＡ」、「波形スタートレベルＢ」及び「波形スタートレベルＣ」の３種類の振る舞いを示しており、「波形スタートレベルＣ」ではスタートレベルが低すぎて誤放電してしまうことを示し、「波形スタートレベルＡ」では誤放電しないが、ソフトシャットオフが完了するまでの時間が長くなることを示している。「波形スタートレベルＢ」では、誤放電せず、ソフトシャットオフが完了するまでの時間を短くすることができている。

図５は、実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ波形のスロープエンドレベルをパラメータ化した際のソフトシャットオフ時の各信号の関係を示すタイミングチャートであり、（ａ）はスロープエンドレベルを「波形エンドレベルＡ」にした場合を示すタイミングチャートであり、（ｂ）はスロープエンドレベルを「波形エンドレベルＢ」にした場合を示すタイミングチャートであり、（ｃ）はスロープエンドレベルを「波形エンドレベルＣ」にした場合を示すタイミングチャートである。なお、「波形エンドレベルＡ」＞「波形エンドレベルＢ」＞「波形エンドレベルＣ」であり、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において、スロープスタートレベル及びスロープは同一値である。

ここでは、簡略化の為、「波形エンドレベルＡ」、「波形エンドレベルＢ」及び「波形エンドレベルＣ」の３種類の振る舞いを示しており、「波形エンドレベルＡ」ではエンドレベルが高すぎて誤放電してしまうことを示し、「波形エンドレベルＣ」では誤放電せず、ソフトシャットオフ期間にも問題はないが、ソフトシャットオフの制御の時間（例えばスロープ波形を出力する時間）が長くなることを示している。「波形エンドレベルＢ」では、誤放電せず、ソフトシャットオフ期間にも問題なく、ソフトシャットオフの制御の時間（例えばスロープ波形を出力する時間）が長くなることもない。

図６は、実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ波形のスロープをパラメータ化した際のソフトシャットオフ時の各信号の関係を示すタイミングチャートであり、（ａ）はスロープの傾きを「スロープＡ」にした場合を示すタイミングチャートであり、（ｂ）はスロープの傾きを「スロープＢ」にした場合を示すタイミングチャートであり、（ｃ）はスロープの傾きを「スロープＣ」にした場合を示すタイミングチャートである。なお、「スロープＡ」（例えば、波形の傾斜が水平と成す角度）＞「スロープＢ」（例えば、波形の傾斜が水平と成す角度）＞「スロープＣ」（例えば、波形の傾斜が水平と成す角度）であり、図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において、スロープスタートレベル及びスロープエンドレベルは同一値である。なお、本実施例ではスロープは傾斜を有する直線にしているが、曲線であったり、ステップ状に漸減するものであったりしてもよい場合がある。

ここでは、簡略化の為、「スロープＡ」、「スロープＢ」及び「スロープＣ」の３種類の振る舞いを示しており、「スロープＡ」ではスロープが急峻すぎて誤放電してしまうことを示し、「スロープＣ」では誤放電せず、ソフトシャットオフ期間が長くなることを示している。「スロープＢ」では、誤放電せず、ソフトシャットオフ期間を短くすることができている。

次に、本実施例において、波形設定レジスタ７０の格納データを更新する方法の一例について図７を参照しながら説明する。

図７は、実施例１に係る内燃機関用点火装置１によるソフトシャットオフ波形を調整する為の波形設定レジスタ７０の格納データを更新する際の各信号の関係を示すタイミングチャートである。

ＥＣＵ１０からの点火制御信号１１の入力レベルが、通常時は使用しない入力レベルである例外判定レベル（例外判定閾値５５）を超えない場合は、入力バッファ回路５０は、入力された点火制御信号１１を通電制御信号５１として出力する。

点火制御信号１１の入力レベルが例外判定閾値５５を超えた場合は、点火制御信号１１を例外制御信号として扱う。

本実施例では、例えば雑音の影響などで意図せずに点火制御信号１１の入力レベルが短時間だけ例外判定閾値５５を超えた際の誤動作を防止するため、例外制御信号が一定時間（データレジスタアクセス判定時間）以上継続したことを検知したときに、点火制御信号１１を、通電制御信号５１から、波形設定レジスタ７０へのアクセス信号５２に切り替え、この時、同時に通電制御信号５１をマスクする。もし、例外制御信号の継続がデータレジスタアクセス判定時間以下であれば、点火制御信号１１の機能は通電制御信号５１としての機能を保持する。

例外制御信号が所定時間（データレジスタアクセス判定時間）以上継続した時点で、波形設定レジスタ７０へのアクセスをイネーブルにする。

点火制御信号１１の機能が波形設定レジスタ７０へのアクセス信号５２としての機能に切り替わった後、点火制御信号１１により、例えば一般的な調歩同期式のデータ転送方式で波形設定レジスタ７０へ設定データを転送する。波形設定レジスタ７０の格納データはこの設定データによって更新される。すなわち、この設定データは、ソフトシャットオフ波形を生成するためのパラメータとしての、ソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベル、スロープエンドレベル、スロープの傾きのいずれか、あるいはこれらの任意の組合せを含む。

波形設定レジスタ７０へのアクセス時間は、発振器６０の出力信号６１を使用した所定のタイマー時間で制限し、このタイマー時間を経過後に自動的に点火制御信号１１の機能を通電制御信号５１としての機能に戻すようにしている。

なお、ここで示した波形設定レジスタ７０の格納データの更新方法、波形設定レジスタ７０へのアクセス方法は一例であり、上記に限定されるものではない。

例えば、点火制御信号１１を、通電制御信号５１から、波形設定レジスタ７０へのアクセス信号５２に切り替えるトリガは、点火制御信号１１のユニークパターンの検知としてもよいし、波形設定レジスタ７０へのデータ転送では、調歩同期式のデータ転送方式ではなく、より簡素に点火制御信号１１をトグルし、そのトグルの回数等のデータとして転送してもよい。また、アクセス時間の制限については特に設けず、データ転送完了を以ってアクセス時間を完了してもよい。

本実施例によれば、上記のようにして波形設定レジスタ７０へアクセスし、格納データの更新を行い、ソフトシャットオフ波形を調整し、評価することで最適なソフトシャットオフ波形を求め、設定することが可能である。

図８は、本発明の実施例２に係る内燃機関用点火装置の構成を示すブロック図である。

実施例１では、ソフトシャットオフ波形のみ調整可能であるが、本実施例の内燃機関用点火装置２では、通常点火時のスイッチングデバイス２０の通電、遮断制御を行う波形についても調整可能としている。

本実施例によれば、イグナイタ１００の高効率化の為、通電時のレベルや通電スロープ特性等を調整パラメータとして、スイッチングデバイス２０の通電、遮断制御を行う波形を最適化することができる。

本実施例では、波形設定レジスタ７０の格納データ出力７１に応じて、スイッチングデバイス２０の全ての制御波形を生成する制御波形生成回路７５を設ける。

本実施例においても、実施例１と同様に、異常通電検知回路６５により通電制御信号５１を監視し、制御波形生成回路７５では、ソフトシャットオフ時に用いる波形（例えば、スロープ）、及び通常点火時に用いる波形（例えば、スイッチングデバイス２０をオン、オフするパターンである通電パターン）を生成して、この生成した波形を異常通電検知回路６５による監視結果に応じて切り替えて、出力バッファ回路９０により、スイッチングデバイス２０を駆動する制御電圧信号９１として出力する。すなわち、制御波形生成回路７５は、異常通電フラグ６６が発行されていない場合には通常点火時の波形を選択して出力し、異常通電フラグ６６が発行された場合にはソフトシャットオフ時の波形を選択して出力する。制御波形生成回路７５の出力は、出力バッファ回路９０に入力され、出力バッファ回路９０は、制御波形生成回路７５によって切り替えられた信号に基づきスイッチングデバイス２０を駆動する制御電圧信号９１を出力する。

波形設定レジスタ７０の格納データ出力７１のアクセス方法等は実施例１と同様であり、ソフトシャットオフ時の波形用の格納データの更新と同様に、通常点火時の波形用の格納データの更新を行うことができる。ソフトシャットオフ時の波形用の格納データ、及び通常点火時の波形用の格納データの更新の際は、図７に示した調歩同期データとして、両方の格納データを送信するようにしてもよいし、例えばフラグ等によって切り替えていずれか片方の格納データのみを送信するようにしてもよい。

図９は、本発明の実施例３に係る内燃機関用点火装置の構成を示すブロック図である。

実施例１では、点火コイル３０やスイッチングデバイス２０の過電流や異常発熱による焼損や破壊を防止する為、異常通電検知回路６５により通電制御信号５１の通電制御時間を監視し、異常通電判定時間を超えた場合には異常通電フラグ６６を発行して、ソフトシャットオフ制御を開始している。

これに対して本実施例の内燃機関用点火装置３では、スイッチングデバイス２０の温度を監視し、所定温度を超えた場合には過温度フラグ３０１を発行する過温度検知回路３００と、異常通電検知回路６５の出力及び過温度検知回路３００の出力を入力とし、これらの論理和を出力するＯＲ回路３０２と、をさらに備え、ＯＲ回路３０２は、異常通電フラグ６６及び過温度フラグ３０１のどちらかまたは両方が発行された場合に、異常フラグ３０３を発行する。

ソフトシャットオフ波形生成回路８０は、異常フラグ３０３が発行されると、発振器６０の出力信号６１を使用して波形設定レジスタ７０の格納データ出力７１に応じたソフトシャットオフ波形信号８１を生成して出力する。

波形選択回路８５は、異常フラグ３０３が発行されていない場合には入力バッファ回路５０からの通電制御信号５１を出力し、異常フラグ３０３が発行された場合にはソフトシャットオフ波形生成回路８０からのソフトシャットオフ波形信号８１を出力するように選択し、出力の切り替えを行う。

このように本実施例によれば、スイッチングデバイス２０が所定の温度を超えた場合においてもソフトシャット制御を開始するようにしている。その他の動作は実施例１と同様であり、説明は省略する。

以上説明したように、上述の本発明に係る各実施例では、スイッチングデバイスの異常通電を監視し、異常通電時には点火コイルの一次側の電流を遮断することにより発生する点火コイルの二次側電圧により、点火プラグが誤放電しないように、点火コイルの一次側の電流を漸減するスイッチングデバイスの制御信号（ソフトシャットオフ波形）を生成するに当り、ソフトシャットオフ波形の形状を決定するパラメータの中で、点火コイルの二次側電圧及び点火コイルの一次側の電流を漸減制御する時間に影響の大きいものに絞って可変、選択可能とした。また本発明に係る各実施例では、可変、選択可能なパラメータはＥＣＵからの点火制御信号を通じて設定可能とした。このように構成することで、本発明に係る各実施例によれば、内燃機関の点火装置において、特に異常通電時の点火コイルの一次側電流を漸減するスイッチングデバイスの制御信号をハードウェアの変更なく、より簡易な構成で調整可能とすることができる。

＜付記１＞
また、以上説明した本発明は以下の構成を備える場合がある。

１．
内燃機関用電子制御装置(ＥＣＵ)から供給される点火制御信号に応じて、点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御して前記点火コイルに高電圧を発生させるスイッチングデバイスと、前記点火制御信号の連続通電制御時間、もしくは前記スイッチングデバイスの連続通電時間、または前記スイッチングデバイスの温度を監視し、異常な連続通電時間並びに過温度を検知すると、前記点火コイルに高電圧を発生させないように前記スイッチングデバイスを緩やかに通電状態から遮断状態に遷移させるソフトシャットオフ機能と、を有する点火制御装置において、
前記スイッチングデバイスを緩やかに通電状態から遮断状態に遷移させる制御信号波形(ソフトシャットオフ波形)の形状を前記ＥＣＵからの制御信号により一部及びあるいは全て設定変更可能であることを特徴とする、内燃機関用点火制御装置、とした。

また本発明は、
２．
１．に記載の内燃機関用点火装置において、
前記ソフトシャットオフ波形は前記ソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベル、あるいは前記ソフトシャットオフ波形のスロープエンドレベル、前記ソフトシャットオフ波形のスロープの傾きの何れか、もしくは複数の組み合わせをパラメータ化して、前記ソフトシャットオフ波形を生成する構成とし、これらのパラメータを前記ＥＣＵからの制御信号により一部あるいは全て設定変更可能であることを特徴とする、内燃機関用点火制御装置、とした。

また本発明は、
３．
１．に記載の内燃機関用点火装置において、
前記スイッチングデバイスを緩やかに通電状態から遮断状態に遷移させる制御信号波形(ソフトシャットオフ波形)の形状だけでなく、通常点火動作における前記スイッチングデバイスの制御信号波形の形状を一部あるいは全て設定変更可能であることを特徴とする、内燃機関用点火制御装置、とした。

また本発明は、
４．
１．または３．に記載の内燃機関用点火装置において、
前記スイッチングデバイス制御信号波形の形状を設定変更可能とする前記ＥＣＵからの制御信号インターフェース（例えば、配線、信号線、制御線）は前記ＥＣＵからの点火制御信号のインターフェースと共用していることを特徴とする、内燃機関用点火制御装置、とした。

また本発明は、
５．
１．または３．に記載の内燃機関用点火装置において、
不揮発性メモリを搭載し、該不揮発性メモリに、前記スイッチングデバイスの制御信号波形の形状を最適化する波形設定データを格納し、永続的に利用可能とする、内燃機関用点火制御装置、とした。

＜付記２＞
また、以上説明した本発明は以下の構成を備える場合がある。

１．
内燃機関の燃料に点火する点火プラグ（例えば、点火プラグ４０）に印加する高電圧を二次側（例えば、二次側３２）に発生する点火コイル（例えば、点火コイル３０）の一次側（例えば、一次側３１）に流れる電流を通電、遮断制御する通電遮断制御部（例えば、イグナイタ１００）を有する内燃機関用点火制御装置（例えば、イグナイタ１００）において、
前記通電遮断制御部の異常を検知する異常検知部（例えば、異常通電検知回路６５）と、
前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減パターン（例えば、シャットオフ波形）に基づいて漸減させて遮断するよう制御する電流漸減制御部（例えば、波形設定レジスタ７０、ソフトシャットオフ波形生成回路８０、波形選択回路８５、制御波形生成回路７５）と、
前記漸減パターンを更新可能な漸減パターン更新部（例えば、入力バッファ回路５０、波形設定レジスタ７０）と、
を備えた、
ことを特徴とする内燃機関用点火制御装置、としたので、
・より簡易な構成によって、スイッチングデバイスやコイル特性にロバストな内燃機関用点火制御装置を提供することができる。
・ソフトシャットオフ時に点火コイルの一次側を流れる電流を通電状態から遮断状態へと漸減させる漸減パターンを更新可能であるので、イグナイタ、スイッチングデバイス（例えば、ＩＧＢＴ）、点火コイル、点火プラグなどの特性に応じ、最適な（例えば、誤放電させることなく、且つ短時間で電流を遮断できる）ソフトシャットオフを提供することができる。

また本発明は、
２．
１．に記載の内燃機関用点火制御装置において、
前記漸減パターンは、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減させるソフトシャットオフ波形であり、
前記漸減パターンは、前記ソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベル、前記ソフトシャットオフ波形のスロープエンドレベル、及び前記ソフトシャットオフ波形のスロープの何れか一つ、またはこれらの組み合わせをパラメータとして用いて特定可能なパターンである、
ことを特徴とする内燃機関用点火制御装置、としたので、
・漸減パターンを少ないパラメータで特定することができ、記憶容量の削減、処理の高速化を実現することができる場合がある。

また本発明は、
３．
１．に記載の内燃機関用点火制御装置において、
前記通電遮断制御部が、通電パターンに基づいて、前記点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御するものであり、
前記通電パターンを更新可能な通電パターン更新部（例えば、入力バッファ回路５０、波形設定レジスタ７０）をさらに備えた、
ことを特徴とする内燃機関用点火制御装置、としたので、
・ソフトシャットオフ時の漸減パターンだけではなく、通常点火時の点火コイルの一次側に流れる電流を制御する通電パターンも更新可能としたので、イグナイタ、スイッチングデバイス（例えば、ＩＧＢＴ）、点火コイル、点火プラグなどの特性に応じ、効率よく内燃機関の燃料への点火をすることができる場合がある。

また本発明は、
４．
１．に記載の内燃機関用点火制御装置において、
前記通電遮断制御部は、内燃機関用電子制御装置（例えば、ＥＣＵ１０）からの点火制御信号に応じて、前記点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御するものであり、
前記漸減パターン更新部は、前記点火制御信号と同じインターフェース（例えば、配線、信号線、制御線）によって前記内燃機関用電子制御装置から送信されてくるデータ（例えば、図７の最上段の点火制御信号における調歩同期データである設定データ）に基づいて、前記漸減パターンを更新する、
ことを特徴とする内燃機関用点火制御装置、としたので、
・点火制御信号とは別のインターフェースを新たに設けることなく、漸減パターンの更新を可能とすることができる場合がある。

また本発明は、
５．
１．に記載の内燃機関用点火制御装置において、
前記漸減パターン更新部によって更新した前記漸減パターンを記憶する不揮発性の記憶部（例えば、不揮発性メモリ９５）をさらに備え、
前記電流漸減制御部は、前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を、前記記憶部に記憶してある前記漸減パターンに基づいて漸減させて遮断するよう制御する、
ことを特徴とする内燃機関用点火制御装置、としたので、
・更新した漸減パターンを不揮発性の記憶部に記憶しておくことにより、電源断などがあっても永続的に、更新した漸減パターンを利用し、最適なソフトシャットオフを実行することができる場合がある。

また本発明は、
６．
高電圧が印加されることで放電し、内燃機関の燃料に点火する点火プラグ（例えば、点火プラグ４０）と、
一次側（例えば、一次側３１）に電流が流れることで、二次側（例えば、二次側３２）に前記点火プラグに印加する電圧を発生させる点火コイル（例えば、点火コイル３０）と、
前記点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御する通電遮断制御部（例えば、スイッチングデバイス２０、イグナイタ１００）と、
を有する内燃機関用点火装置（例えば、内燃機関用点火装置１、内燃機関用点火装置２、内燃機関用点火装置３）において、
前記通電遮断制御部の異常を検知する異常検知部（例えば、異常通電検知回路６５）と、
前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減パターン（例えば、シャットオフ波形）に基づいて漸減させて遮断するよう制御する電流漸減制御部（例えば、波形設定レジスタ７０、ソフトシャットオフ波形生成回路８０、波形選択回路８５、制御波形生成回路７５）と、
前記漸減パターンを更新可能な漸減パターン更新部（例えば、入力バッファ回路５０、波形設定レジスタ７０）と、
を備えた、
ことを特徴とする内燃機関用点火装置、としたので、
・より簡易な構成によって、スイッチングデバイスやコイル特性にロバストなイグナイタを持つ内燃機関用点火装置を提供することができる。
・ソフトシャットオフ時に点火コイルの一次側を流れる電流を通電状態から遮断状態へと漸減させる漸減パターンを更新可能であるので、イグナイタ、スイッチングデバイス（例えば、ＩＧＢＴ）、点火コイル、点火プラグなどの特性に応じ、最適な（例えば、誤放電させることなく、且つ短時間で電流を遮断できる）ソフトシャットオフを提供することができる。

また本発明は、
７．
６．に記載の内燃機関用点火装置において、
前記通電遮断制御部は、前記点火コイルの一次側に直列に配置されたスイッチングデバイス（例えば、スイッチングデバイス２０）を有し、
前記通電遮断制御部は、前記スイッチングデバイスをオン、オフすることで、該点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断する、
ことを特徴とする内燃機関用点火装置、としたので、
・スイッチングデバイスをオン、オフするという簡単な制御で、点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御することができ、構成を簡略化した内燃機関用点火装置を提供することができる場合がある。

また本発明は、
８．
点火制御信号を出力する内燃機関用電子制御装置（例えば、ＥＣＵ１０）と、
高電圧が印加されることで放電し、内燃機関の燃料に点火する点火プラグ（例えば、点火プラグ４０）と、
一次側（例えば、一次側３１）に電流が流れることで、二次側（例えば、二次側３２）に前記点火プラグに印加する電圧を発生させる点火コイル（例えば、点火コイル３０）と、
前記点火制御信号に応じて、前記点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御する通電遮断制御部（例えば、スイッチングデバイス２０、イグナイタ１００）と、
前記通電遮断制御部の異常を検知する異常検知部（例えば、異常通電検知回路６５）と、
前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減パターン（例えば、シャットオフ波形）に基づいて漸減させて遮断するよう制御する電流漸減制御部（例えば、波形設定レジスタ７０、ソフトシャットオフ波形生成回路８０、波形選択回路８５、制御波形生成回路７５）と、
前記点火制御信号と同じインターフェースによって前記内燃機関用電子制御装置から送信されてくるデータに基づいて、前記漸減パターンを更新する漸減パターン更新部（例えば、入力バッファ回路５０、波形設定レジスタ７０）と、
を備えた、
ことを特徴とする内燃機関用点火システム、としたので、
・より簡易な構成によって、スイッチングデバイスやコイル特性にロバストなイグナイタを持つ内燃機関用点火システムを提供することができる。
・ソフトシャットオフ時に点火コイルの一次側を流れる電流を通電状態から遮断状態へと漸減させる漸減パターンを更新可能であるので、イグナイタ、スイッチングデバイス（例えば、ＩＧＢＴ）、点火コイル、点火プラグなどの特性に応じ、最適な（例えば、誤放電させることなく、且つ短時間で電流を遮断できる）ソフトシャットオフを提供することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をする事が可能である。

制御線や信号線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や信号線を示しているとは限らない。

１…内燃機関用点火装置、２…内燃機関用点火装置、３…内燃機関用点火装置、１０…ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、１１…点火制御信号、２０…スイッチングデバイス、３０…点火コイル、３１…点火コイルの一次側、３２…点火コイルの二次側、３３…点火コイルの二次側の出力、４０…点火プラグ、５０…入力バッファ回路、５１…通電制御信号、５２…波形設定レジスタへのアクセス信号、６０…発振器、６１…発振器の出力信号、６５…異常通電検知回路、６６…異常通電フラグ、７０…波形設定レジスタ、７１…波形設定レジスタの格納データ出力、７５…制御波形生成回路、８０…ソフトシャットオフ波形生成回路、８１…ソフトシャットオフ波形信号、８５…波形選択回路、９０…出力バッファ回路、９１…スイッチングデバイスの制御電圧信号、９５…不揮発性メモリ、１００…イグナイタ、２００…バッテリ。

Claims (6)

1. 内燃機関の燃料に点火する点火プラグに印加する高電圧を二次側に発生する点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御する通電遮断制御部を有する内燃機関用点火制御装置において、
   前記通電遮断制御部は、内燃機関用電子制御装置からの点火制御信号に応じて、前記点
   火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御するものであり、
   前記通電遮断制御部の異常を検知する異常検知部と、
   前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減パターンに基づいて漸減させて遮断するよう制御する電流漸減制御部と、
   前記内燃機関用電子制御装置から送信されてくるデータに基づいて、前記漸減パターンを更新する漸減パターン更新部と、
   を備え、
   前記漸減パターンは、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減させるソフトシャッ
   トオフ波形であり、
   前記漸減パターンは、前記ソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベル、前記ソ
   フトシャットオフ波形のスロープエンドレベル、及び前記ソフトシャットオフ波形のスロ
   ープの何れか一つ、またはこれらの組み合わせをパラメータとして用いて特定可能なパタ
   ーンである、
   ことを特徴とする内燃機関用点火制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用点火制御装置において、
   前記通電遮断制御部が、通電パターンに基づいて、前記点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御するものであり、
   前記通電パターンを更新可能な通電パターン更新部をさらに備えた、
   ことを特徴とする内燃機関用点火制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関用点火制御装置において、
   前記漸減パターン更新部によって更新した前記漸減パターンを記憶する不揮発性の記憶部をさらに備え、
   前記電流漸減制御部は、前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を、前記記憶部に記憶してある前記漸減パターンに基づいて漸減させて遮断するよう制御する、
   ことを特徴とする内燃機関用点火制御装置。
4. 高電圧が印加されることで放電し、内燃機関の燃料に点火する点火プラグと、
   一次側に電流が流れることで、二次側に前記点火プラグに印加する電圧を発生させる点火コイルと、
   前記点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御する通電遮断制御部と、
   を有する内燃機関用点火装置において、
   前記通電遮断制御部は、内燃機関用電子制御装置からの点火制御信号に応じて、前記点
   火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御するものであり、
   前記通電遮断制御部の異常を検知する異常検知部と、
   前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減パターンに基づいて漸減させて遮断するよう制御する電流漸減制御部と、
   前記内燃機関用電子制御装置から送信されてくるデータに基づいて、前記漸減パターンを更新する漸減パターン更新部と、
   を備え、
   前記漸減パターンは、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減させるソフトシャッ
   トオフ波形であり、
   前記漸減パターンは、前記ソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベル、前記ソ
   フトシャットオフ波形のスロープエンドレベル、及び前記ソフトシャットオフ波形のスロ
   ープの何れか一つ、またはこれらの組み合わせをパラメータとして用いて特定可能なパタ
   ーンである、
   ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関用点火装置において、
   前記通電遮断制御部は、前記点火コイルの一次側に直列に配置されたスイッチングデバイスを有し、
   前記通電遮断制御部は、前記スイッチングデバイスをオン、オフすることで、該点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断する、
   ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
6. 点火制御信号を出力する内燃機関用電子制御装置と、
   高電圧が印加されることで放電し、内燃機関の燃料に点火する点火プラグと、
   一次側に電流が流れることで、二次側に前記点火プラグに印加する電圧を発生させる点火コイルと、
   前記点火制御信号に応じて、前記点火コイルの一次側に流れる電流を通電、遮断制御す
   る通電遮断制御部と、
   前記通電遮断制御部の異常を検知する異常検知部と、
   前記異常検知部によって前記通電遮断制御部の異常を検知した場合に、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減パターンに基づいて漸減させて遮断するよう制御する電流漸減制御部と、
   前記点火制御信号と同じインターフェースによって前記内燃機関用電子制御装置から送信されてくるデータに基づいて、前記漸減パターンを更新する漸減パターン更新部と、を備え、
   前記漸減パターンは、前記点火コイルの一次側に流れる電流を漸減させるソフトシャッ
   トオフ波形であり、
   前記漸減パターンは、前記ソフトシャットオフ波形のスロープスタートレベル、前記ソ
   フトシャットオフ波形のスロープエンドレベル、及び前記ソフトシャットオフ波形のスロ
   ープの何れか一つ、またはこれらの組み合わせをパラメータとして用いて特定可能なパタ
   ーンである、
   ことを特徴とする内燃機関用点火システム。

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