JP2003028037A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来では、ＣＤＩ＋多重点火を行う点火装置
において、故障箇所を適切にモニターすることができな
かった。 【解決手段】 第２スイッチ手段１２の作動によってコ
ンデンサ１が放電された際に、電流値モニター手段１６
によって検出される電流ｉ1 が第１電流値より大きい場
合は、ＥＣＵ１１が点火コイルショート異常の発生を検
出する。また、検出される電流ｉ1 が第２電流値より小
さい場合は、ＥＣＵ１１がコンデンサ充電異常の発生を
検出する。このような異常が検出されると、ＥＣＵ１１
の放電区間信号ＩＧｗが最大５ボルトから１２ボルトへ
切り替えられ、通常モードからフェイルモードに切り替
わる。また、フェイルモード時、補助回路１３の作動に
よって１次コイル３ａが通電される際に、電流値モニタ
ー手段１６によって検出される電流ｉ1 が第３電流値に
達しない場合は、ＥＣＵ１１が点火コイル３あるいは点
火回路４の故障の発生を検出し、乗員に警告する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサに電気
エネルギーを充電させ、コンデンサに蓄えられた電気エ
ネルギーを利用して点火プラグで点火を行う内燃機関用
点火装置に関するものであり、特に故障時のモニターに
関する。

【０００２】

【従来の技術】コンデンサに電気エネルギーを充電さ
せ、コンデンサに蓄えられた電気エネルギーを利用して
点火プラグで点火を行うＣＤＩタイプの点火装置（ＣＤ
Ｉ＋多重点火タイプの点火装置を含む）が知られてい
る。このＣＤＩタイプの点火装置は、多気筒エンジンで
あっても１つのコンデンサの充放電を用いるものである
ため、搭載される１つのコンデンサや、このコンデンサ
の充電回路が故障すると、走行が不能になってしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】点火装置に搭載される
部品の故障や配線の異常といったフェイル時において退
避走行できるようにすることが求められている。そのた
めには、フェイルを検出すると、退避走行用に設けられ
た補助回路によって点火コイルの１次コイルにエネルギ
ーを供給することが考えられる。しかし、その実現のた
めには、点火装置が故障箇所を判別して、退避走行に切
り換える等の適切な処理を行う必要がある。つまり、点
火装置に故障箇所を判別する能力が要求される。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、ＣＤＩタイプの点火装置におい
て、故障箇所の判別を可能とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕第２
スイッチ手段の作動によってコンデンサが放電された際
に、電流値モニター手段によって検出される電流値が予
め設定された第１電流値より大きい場合は、故障判断手
段が点火コイルショート異常の発生を検出する。また、
第２スイッチ手段の作動によってコンデンサが放電され
た際に、電流値モニター手段によって検出される電流値
が、第２電流値より小さい場合は、故障判断手段がコン
デンサ充電異常の発生を検出する。つまり、請求項１の
発明を採用することによって、ＣＤＩタイプの点火装置
において、点火コイルショート異常とコンデンサ充電異
常の発生を検出することができる。

【０００６】〔請求項２の手段〕請求項２の手段を採用
し、充電回路に対して並列にフルトラ用の補助回路を設
けて退避走行可能にしても良い。そして、補助回路の作
動によって１次コイルが通電される際に、電流値モニタ
ー手段によって検出される電流値が第３電流値より小さ
い場合は、故障判断手段が点火回路または点火コイルの
故障の発生を検出することができる。

【０００７】〔請求項３の手段〕請求項３の手段を採用
し、１次コイルおよび第２スイッチ手段が複数搭載され
る場合、電流値モニター手段は、複数の１次コイルおよ
び第２スイッチ手段を複数の組に分割し、各組における
１次コイルを流れる電流値を１つにまとめてＯＲ検出す
るように設けても良い。このように設けることにより、
電流値モニター手段による電流値のモニター数が減るた
め、回路をシンプル化でき、コストを抑えることが可能
になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、実施例お
よび変形例を用いて説明する。 〔実施例〕図１の内燃機関用点火装置の概略図、および
図２、図３のタイムチャートを参照して本実施例の内燃
機関用点火装置の基本作動を説明する。本実施例に示す
内燃機関用点火装置は、ＣＤＩ＋多重点火を行う点火装
置であり、高電圧を蓄えるコンデンサ１に電気エネルギ
ーを充電させるＣＤＩ用の充電回路２と、コンデンサ１
に蓄えられた電気エネルギーを各気筒毎に設けられた点
火コイル３の１次コイル３ａに断続供給する点火回路４
とを備える。

【０００９】充電回路２は、車載バッテリ５のプラス端
子とグランドアースとの間に直列接続されたエネルギー
コイル６、第１スイッチ手段７（例えば、ＩＧＢＴ、パ
ワートランジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、接点式スイッチ
等）、電流の逆流を防ぐダイオード８、およびコンデン
サ１と並列に接続された還流ダイオード９を備える。エ
ネルギーコイル６は、インダクタンスが大きいものであ
る。

【００１０】第１スイッチ手段７は駆動回路１０の出力
する駆動信号Ａによって断続制御される。駆動回路１０
は、図２（Ａ）に示すように、各種のセンサ信号に基づ
いてエンジンを制御するエンジンコントロールユニット
１１（以下、ＥＣＵ）からHiのエネルギー蓄積信号ＩＧ
ｔが与えられている間に第１スイッチ手段７をONさせる
ものである。また、駆動回路１０は、図２（Ａ）に示す
ように、後述する第２スイッチ手段１２がON-OFFを繰り
返す際に、第２スイッチ手段１２のON-OFFに対して反転
させて第１スイッチ手段７をON-OFFさせるとともに、第
２スイッチ手段１２のON-OFFが停止した直後に、コンデ
ンサ１を充電させて待機させるために第１スイッチ手段
７を１度ON-OFFさせるものである。

【００１１】第１スイッチ手段７がON-OFFすると、ON時
にエネルギーコイル６に電流ｉ0 が流れ、OFF 時にエネ
ルギーコイル６に蓄えられた電気エネルギー（フライバ
ックエネルギー）が、ａ点→ダイオード８→ｂ点を介し
てコンデンサ１に充電される。ここで、ａ点はエネルギ
ーコイル６と第１スイッチ手段７の間の接続点であり、
ｂ点はコンデンサ１の充放電側の接続点である。

【００１２】ＥＣＵ１１からHiのエネルギー蓄積信号Ｉ
Ｇｔが与えられている間は、図２（ｉ0 ）に示すよう
に、第１スイッチ手段７がONして電流ｉ0 が徐々に大き
くなる。そして、第１スイッチ手段７のOFF 時にエネル
ギーコイル６に蓄積された高電圧エネルギーがダイオー
ド８を介して点火コイル３の１次コイル３ａに供給さ
れ、点火プラグで火花放電（点火）が行われる。

【００１３】点火回路４は、エンジンの気筒毎に設けら
れた点火コイル３の１次コイル３ａをそれぞれ断続する
ための第２スイッチ手段１２（例えば、ＩＧＢＴ、パワ
ートランジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、接点式スイッチ等）
を備える。各第２スイッチ手段１２は、駆動回路１０の
出力する気筒別駆動信号Ｂ♯1 、Ｂ♯2 ・・Ｂ♯ｎ（ｎ
は気筒数であり、図１では便宜上２気筒の図面を開示し
ている）によって断続制御される。駆動回路１０は、例
えば図２（Ｂ♯1 ）に示すように、ＥＣＵ１１からHiの
放電区間信号ＩＧｗが与えられている間、第２スイッチ
手段１２を短い周期で繰り返してON-OFFさせるものであ
る。

【００１４】第２スイッチ手段１２がONすると、コンデ
ンサ１に充電された電気エネルギーによって、点火コイ
ル３の１次コイル３ａに電流ｉ1 が流れ、この時に点火
コイル３に電気エネルギーが蓄積される。この時の突入
電流により、点火コイル３の２次コイル３ｂに大きな２
次電流ｉ2 が流れ、点火プラグで火花放電（ＣＤＩ点
火）が行われる。続いて、第２スイッチ手段１２がOFF
すると、点火コイル３に蓄えられた電気エネルギーによ
って、点火コイル３の２次コイル３ｂに先ほどとは逆方
向に大きな２次電流ｉ2 が流れ、点火プラグで火花放電
（フルトラ点火）が行われる。

【００１５】つまり、この実施例に示される点火装置
は、ＥＣＵ１１から与えられたエネルギー蓄積信号ＩＧ
ｔがHiからLoへ切り替わった直後にＣＤＩによる点火動
作を行うとともに、ＥＣＵ１１からHiの放電区間信号Ｉ
Ｇｗが与えられている間、第２スイッチ手段１２と第１
スイッチ手段７が短い周期で交互に繰り返してON-OFFす
ることで、フルトラによる多重点火の動作を行うもので
ある。

【００１６】一方、上記で示した点火装置は、コンデン
サ１や、充電回路２（エネルギーコイル６、第１スイッ
チ手段７、ダイオード８等）が故障すると、走行が不能
になってしまう。そこで、この実施例の点火装置は、コ
ンデンサ１や充電回路２の故障の発生時に点火動作を行
うための補助回路１３が搭載されている。

【００１７】この補助回路１３は、充電回路２に対して
並列に設けられ、１次コイル３ａの通電の断続を行う第
３スイッチ手段１４（例えば、ＩＧＢＴ、パワートラン
ジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、接点式スイッチ等）とダイオ
ード１５から構成される。第３スイッチ手段１４は駆動
回路１０の出力する切替駆動信号ＳＧ1 によって断続制
御される。ＥＣＵ１１は、後述するように故障判断手段
の機能を有するものであり、ＥＣＵ１１がコンデンサ１
や充電回路２の故障を検出すると、駆動回路１０に出力
する放電区間信号ＩＧｗを、それまでの最大５ボルトか
ら１２ボルトへ切り替える（図３参照）。

【００１８】駆動回路１０は、ＥＣＵ１１から与えられ
る放電区間信号ＩＧｗの入力電圧をモニターしており、
５ボルトから１２ボルトに切り替わると、通常モード
（ＣＤＩ＋多重点火）からフェイルモード（フルトラ）
の動作に切り替わる。駆動回路１０は、通常モードから
フェイルモードへ切り替わる（図３ではｔ1で切り替わ
る）と、切替駆動信号ＳＧ1 をHi信号にして第３スイッ
チ手段１４をONさせるとともに、第１スイッチ手段７へ
の駆動信号の出力を停止する。また、駆動回路１０は、
フェイルモードへ切り替わると、ＥＣＵ１１から与えら
れるエネルギー蓄積信号ＩＧｔを、各気筒毎に振り分け
て気筒別駆動信号Ｂ♯1 、Ｂ♯2 ・・Ｂ♯ｎとして出力
する。

【００１９】この気筒別駆動信号Ｂ♯1 、Ｂ♯2 ・・Ｂ
♯ｎによって、各気筒毎において第２スイッチ手段１２
がON-OFFする。この時の作動を第１気筒で説明する。図
３に示すように、ＥＣＵ１１からHiのエネルギー蓄積信
号ＩＧｔが与えられている間、駆動回路１０の気筒別駆
動信号Ｂ♯1 がHi信号になる。すると、第２スイッチ手
段１２がONして１次コイル３ａを流れる電流ｉ1 が徐々
に大きくなる。そして、第２スイッチ手段１２がOFF す
ると、点火コイル３に蓄積された電圧エネルギーによっ
て、点火コイル３の２次コイル３ｂに大きな２次電流ｉ
2 が流れ、点火プラグで火花放電（フルトラ点火）が行
われる。以下、各気筒毎に上記の作動が行われる。

【００２０】ＥＣＵ１１には、次の表１に示すように、
点火装置の各部の故障部位を検出するための故障判断手
段の機能が設けられている。

【表１】

【００２１】この表１に示すように、第２スイッチ手段
１２を流れる電流ｉ1 を読み取ることで、点火装置の全
ての故障をモニターすることができる。そこで、点火装
置には、１次コイル３ａを流れる電流ｉ1 を検出する電
流値モニター手段１６が設けられている。この電流値モ
ニター手段１６は、第２スイッチ手段１２に直列に接続
された電流値検出用抵抗体１７と、この電流値検出用抵
抗体１７で得られる電圧をＥＣＵ１１に導く配線類１８
とで構成される。

【００２２】ＥＣＵ１１は、電流値モニター手段１６に
よって検出される電圧、つまり第２スイッチ手段１２を
流れる電流ｉ1 に基づいて点火装置の各部の故障を検出
している。なお、電流値モニター手段１６は電圧を検出
するものであるが、便宜上電流ｉ1 を求めるものとして
説明する。ＥＣＵ１１には、正常時におけるピーク電流
値よりも大きい値に設定された第１電流値Ｐ1 （符号は
図４参照、実際は第１電流値Ｐ1 に応じた第１電圧値）
と、正常時におけるピーク電流値よりも小さい値に設定
された第２電流値Ｐ2 （符号は図４参照、実際は第２電
流値Ｐ2 に応じた第２電圧値）とが設定されている。

【００２３】そして、通常モード時にＣＤＩ点火を行っ
た際、電流値モニター手段１６によって検出される電流
ｉ1 が第１電流値Ｐ1 よりも大きい場合、ＥＣＵ１１
は、１次コイル３ａがショートした異常の発生を検出す
る。また、通常モード時にＣＤＩ点火を行った際、電流
値モニター手段１６によって検出される電流ｉ1 が第２
電流値Ｐ2 よりも小さい場合、ＥＣＵ１１は、コンデン
サ１が充電不足した異常の発生を検出する。なお、コン
デンサ充電異常は、コンデンサ１および充電回路２の故
障の場合と、１次コイル３ａおよび点火回路４の故障の
場合とがあるが、電流ｉ1 が第２電流値Ｐ2 に所定回数
連続して達しない場合は、コンデンサ１および充電回路
２の故障と判断する。コンデンサ１および充電回路２の
故障の発生を検出すると、ＥＣＵ１１は、駆動回路１０
をフェイルモードに切り替えるとともに、モニターパネ
ル等によって視覚的に点火装置に異常が発生した旨を表
示する。

【００２４】ＥＣＵ１１は、フェイルモード時にフルト
ラ点火を行う際、つまり補助回路１３の作動によって１
次コイル３ａが通電される際にも、電流値モニター手段
１６によって検出される電流ｉ1 をモニターしている。
ＥＣＵ１１には、フェイルモード時における最大電流値
よりも小さい値に設定された第３電流値Ｐ3 （符号は図
５参照）が設定されており、フェイルモード時に１次コ
イル３ａが通電される際、電流値モニター手段１６によ
って検出される電流ｉ1 が第３電流値Ｐ3 よりも小さい
場合、ＥＣＵ１１は、１次コイル３ａのショートかオー
プン、あるいは第２スイッチ手段１２のショートかオー
プンによる故障を検出する。

【００２５】多気筒エンジンの場合、一部の気筒が点火
しない場合であっても、退避走行できる場合がある。つ
まり、４気筒であれば１気筒が点火しない場合であって
も退避走行できるし、６気筒であれば２気筒が点火しな
い場合であっても退避走行できる。そこで、ＥＣＵ１１
は、退避走行不能な気筒数の点火異常を検出した場合
に、乗員に視覚的および聴覚的に警告するように設けら
れている。

【００２６】１次コイル３ａのショートかオープン、お
よび第２スイッチ手段１２のショートかオープンを検出
するためには、各気筒別に電流ｉ1 をモニターする必要
がある。すると、各電流値検出用抵抗体１７の数に応じ
た配線類１８や接続端子が必要になり、コストが高くな
ってしまう。そこで、多気筒エンジンの場合、複数の第
２スイッチ手段１２を複数の組に分割し、各組における
１次コイル３ａを流れる電流ｉ1 を１つにまとめてＯＲ
検出するようにした。具体的にこの実施例では、第２ス
イッチ手段１２を２つづつペアにし、ペアリングされた
第２スイッチ手段１２を流れる電流ｉ1 を１つにまとめ
てＯＲ検出した。このペアリング検出における適正表
を、次の表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】この表２に示されるように、ペアリングす
る場合は、各第２スイッチ手段１２ごとに電流値検出用
抵抗体１７を設け、各電流値検出用抵抗体１７にコンデ
ンサ１９を介在させて電流ｉ1 を検出するＡＣ検出
（２）の方法を用いることにより、電流値検出用抵抗体
１７が断線した場合も、断線しない場合も、適切に電流
ｉ1 を読み取って異常検出できる。

【００２９】（実施例の効果）本実施例で示す点火装置
は、上述したように、第２スイッチ手段１２の作動によ
ってコンデンサ１が放電された際に、電流値モニター手
段１６によって検出される電流ｉ1 が予め設定された第
１電流値Ｐ1 より大きい場合は、ＥＣＵ１１が点火コイ
ルショート異常の発生を検出し、検出される電流ｉ1 が
第２電流値Ｐ2より小さい場合は、ＥＣＵ１１がコンデ
ンサ充電異常の発生を適切に検出して、通常モードから
フェイルモードに切り替えることができる。

【００３０】また、フェイルモード時に補助回路１３の
作動によって１次コイル３ａが通電される際に、電流値
モニター手段１６によって検出される電流ｉ1 が第３電
流値Ｐ3 より小さい場合は、ＥＣＵ１１が点火コイル３
あるいは点火回路４の故障の発生を適切に検出し、乗員
に警告することができる。

【００３１】さらに、本実施例では、第２スイッチ手段
１２を２つづつペアにし、ペアリングされた第２スイッ
チ手段１２を流れる電流ｉ1 を１つにまとめてＡＣ的に
ＯＲ検出するため、電流値モニター手段１６による電流
ｉ1 のモニター数が減る。これによって、点火装置の回
路をシンプル化でき、コストを抑えることができる。

【００３２】〔変形例〕補助回路１３の一例として１次
コイル３ａの通電の断続を行う第３スイッチ手段１４を
用いた例を示したが、第３スイッチ手段１４を廃止して
ダイオード１５のみとしても良い。このように、実施例
に開示した回路は、形態の一例を説明するための一例で
あって、適宜変更可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関用点火装置の概略回路図である。

【図２】通常モード時の作動を示すタイムチャートであ
る。

【図３】フェイルモード時の作動を示すタイムチャート
である。

【図４】通常モード時における点火コイルの電流波形を
示すグラフである。

【図５】フェイルモード時における点火コイルの電流波
形を示すグラフである。

【符号の説明】

１ コンデンサ ２ 充電回路 ３ 点火コイル ３ａ １次コイル ４ 点火回路 ６ エネルギーコイル ７ 第１スイッチ手段 １１ ＥＣＵ（故障判断手段） １２ 第２スイッチ手段 １３ 補助回路 １４ 第３スイッチ手段 １６ 電流値モニター手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）エネルギー蓄積コイルの通電の断続
   を行う第１スイッチ手段を有し、前記エネルギー蓄積コ
   イルの通電の断続によって得られた電気エネルギーをコ
   ンデンサに充電させるＣＤＩ用の充電回路と、 （ｂ）前記コンデンサに蓄えられた電気エネルギーが印
   加される点火コイルの１次コイルの通電を断続させる第
   ２スイッチ手段を有した点火回路と、 （ｃ）前記１次コイルを流れる電流値を検出する電流値
   モニター手段と、 （ｄ）前記第２スイッチ手段の作動によって前記コンデ
   ンサが放電された際に、前記電流値モニター手段によっ
   て検出される電流値が予め設定された第１電流値より大
   きい場合に、前記１次コイルにショートが発生した点火
   コイルショート異常の発生を検出するとともに、 前記第２スイッチ手段の作動によって前記コンデンサが
   放電された際に、前記電流値モニター手段によって検出
   される電流値が、前記第１電流値よりも小さく設定され
   た第２電流値より小さい場合に、前記コンデンサの充電
   不足が発生したコンデンサ充電異常の発生を検出する故
   障判断手段と、を備える内燃機関用点火装置。
2. 【請求項２】請求項１の内燃機関用点火装置は、 前記充電回路に対して並列に設けられ、前記１次コイル
   の通電の断続を行う第３スイッチ手段を有したフルトラ
   用の補助回路を具備し、 前記故障判断手段は、前記補助回路の作動によって前記
   １次コイルが通電される際に、前記電流値モニター手段
   によって検出される電流値が、予め設定された第３電流
   値より小さい場合に、前記点火回路または前記点火コイ
   ルの故障の発生を検出することを特徴とする内燃機関用
   点火装置。
3. 【請求項３】請求項２の内燃機関用点火装置において、 前記１次コイルおよび前記第２スイッチ手段が複数搭載
   される場合、 前記電流値モニター手段は、複数の前記１次コイルおよ
   び前記第２スイッチ手段を複数の組に分割し、各組にお
   ける前記１次コイルを流れる電流値を１つにまとめてＯ
   Ｒ検出することを特徴とする内燃機関用点火装置。