JPH10299629A - 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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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Ｉ１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Ｉ
１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２
０を構成する電流制限値設定抵抗２ｃ、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２ａ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】

【発明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】本発明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、この発明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】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を具体的に説
明する。本発明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は本発明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Ｉ
０Ｈ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は本発明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＝６．５
Ａ、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（＝Ｉ
ＯＲ）が確保でき、しかもその一次電流Ｉ１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、この発明に
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Ｉ
１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】

【発明の効果】以上述べたように、本発明における内燃
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】本発明に係る内燃機関用点火装置の回路構成
図。

【図２】本発明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】本発明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)

【特許請求の範囲】
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。