JP2006046256A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御回路ＩＣにおける点火信号が入力される回路部を外来サージから保護する機能を備えた点火装置において、点火装置の大型化が避けられるようにする。
【解決手段】 ベース端子が容量コレクタ端子が制御回路ＩＣ３における点火信号が入力される信号線に接続され、エミッタ端子がＧＮＤに接続されたＮＰＮトランジスタ１３と、ＮＰＮトランジスタ１３におけるベース−エミッタ間に存在する容量、例えばコンデンサ１４と、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ−エミッタ間に存在する寄生ダイオード１３ａとを有してなる保護素子１０を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コイル電流を通電・遮断するパワースイッチング素子と、それを制御するための制御ＩＣとを有し、さらに、制御回路ＩＣにおける点火信号が入力される回路部を外来サージから保護する機能を備えた内燃機関用点火装置（以下、単に点火装置という）に関するものである。

従来、点火コイルへの通電を制御することで、内燃機関での点火タイミングを制御する点火装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような点火装置において、点火コイルに流すコイル電流の通電・遮断を行うパワースイッチング素子を制御するための制御ＩＣを高周波ノイズから保護すべく、保護素子となるツェナーダイオードを接続したものがある。具体的には、ツェナーダイオードは、制御ＩＣに対して点火信号を送る入力端子側にカソード、ＧＮＤ端子側にアノードがそれぞれ接続された構成となっている。このような接続形態とされることで、高周波ノイズが発生したとしても、それをツェナーダイオードにおけるコンデンサ容量や電圧クランプにて除去できるため、制御ＩＣに高周波ノイズが印加され、回路の誤動作や、回路が破壊してしまうことを防止できる。
特開平５−２２０９９号公報

しかしながら、高周波ノイズを十分に除去できるようにするためには、比較的周波数の低い伝導ノイズや電波ノイズである０．１ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ付近のノイズまで除去できるように、比較的大きなコンデンサ容量が必要とされる。そして、これを実現するためには、外付けのコンデンサを用いたり、ツェナーダイオード等の半導体内の素子を大きくしなければならないなど、点火装置の構成部品の面積が大きくなり、点火装置の大型化、引いてはコストアップの要因が避けられないという問題を発生させる。

本発明は上記点に鑑みて、制御回路ＩＣにおける点火信号が入力される回路部を高周波ノイズによる誤動作や回路の破壊を防止する機能を備えた点火装置において、点火装置の大型化が避けられるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、コレクタ端子が制御回路ＩＣ（３）における点火信号が入力される信号線に接続され、エミッタ端子がＧＮＤに接続された第１ＮＰＮトランジスタ（１３）と、第１ＮＰＮトランジスタ（１３）におけるベース−コレクタ間に存在する容量（１３ｂ、１４、１８ａ）と、第１ＮＰＮトランジスタ（１３）のコレクタ−エミッタ間に存在する寄生ダイオード（１３ａ）とを有してなる保護素子（１０）が備えられていることを特徴としている。

このような構成の点火装置によれば、高周波サージを吸収することにより、制御回路ＩＣ（３）を保護することが可能となる。そして、このように第１ＮＰＮトランジスタ（１３）の動作を利用して高周波サージからの保護を行うようにしているため、従来のように、大きなコンデンサ容量が必要とされない。したがって、僅かな面積で保護素子（１０）を構成することが可能となり、点火装置の小型化、引いてはコストダウンを図ることが可能となる。

請求項２に記載の発明では、保護素子（１０）が、少なくとも第１、第２ＮＰＮトランジスタ（１３、３１）による複数段トランジスタ回路を構成していることを特徴としている。

このように、第１ＮＰＮトランジスタ（１３）単独ではなく、第１ＮＰＮトランジスタ（１３）および第２ＮＰＮトランジスタ（３１）というように、ＮＰＮトランジスタを複数段接続することで、より電流増幅率を高くすることが可能となり、各ＮＰＮトランジスタ（１３、３１）のサイズが小さなものであっても、請求項１と同様の効果を得ることが可能となる。

なお、上述した容量としては、請求項３に示されるように、信号線と第１トランジスタ（１３）のベース端子との間を接続する配線中に設けられたコンデンサ（１４）を用いることができる。また、請求項４に示されるように、信号線と第１トランジスタ（１３）のベース端子との間を接続する配線中に設けられたツェナーダイオード（１８）におけるジャンクション容量（１８ａ）を用いることも可能である。さらに、請求項５に示されるように、第１ＮＰＮトランジスタ（１３）のベース−コレクタ間に存在する第１ＮＰＮトランジスタ（１３）のジャンクション容量（１３ｂ）を用いることも可能である。

請求項６に記載の発明では、信号線とＧＮＤとの間を接続する配線中に、ＥＳＤサージ保護用の素子（２０）が備えられていることを特徴としている。

このように、請求項１ないし５に示した保護素子（１０）をＥＳＤサージ保護用の素子（２０）と共に設けることも可能である。

請求項７に記載の発明では、保護素子（２０）は、互いにバックトゥバック接続されたツェナーダイオード（２０ａ、２０ｂ）であることを特徴としている。

このような構成の点火装置によれば、上述したように、点火装置のＧＮＤと信号発生源となる点火装置駆動用ＥＣＵのＧＮＤとの間の電位差が大きくなったとしても、２つのツェナーダイオード（２０ａ、２０ｂ）の内の一方がその電位差に基づいて流れようとする電流に対して逆方向となるため、電流が流れない。

したがって、点火装置のＧＮＤと信号発生源となる点火装置駆動用ＥＣＵのＧＮＤとの間に発生する電位差に起因して、保護素子（２０）などが破損されることを防止することが可能となる。

また、保護素子（２０）を構成する２つのツェナーダイオード（２０ａ、２０ｂ）が有する整流作用に関しても、整流作用によって流れようとする電流に対して、２つのツェナーダイオード（２０ａ、２０ｂ）の内の一方が逆方向となるため、電流が流れない。

したがって、制御回路ＩＣ（３）に点火信号を入力するための信号線の電位レベルが誤ったレベルになるという現象が発生することを防止することができる。これにより、制御回路ＩＣ（３）に誤った電位レベルの信号が入力されることを抑制でき、制御回路ＩＣ（３）が誤って半導体スイッチング素子（５）をＯＮさせてしまうなど、点火装置を誤作動させてしまうことを防止することができる。

請求項８に記載の発明では、制御回路ＩＣ（３）には、点火信号の波形整形を行うための波形整形回路（８）が備えられ、該波形整形回路（８）が点火信号をベース電圧として入力する第１ＰＮＰトランジスタ（１１ａ）と、第１ＰＮＰトランジスタ（１１ａ）がＯＮしたときにはＯＦＦされると共にＯＦＦしたときにはＯＮされる第２ＰＮＰトランジスタ（１１ｂ）とを備えるコンパレータ（１１）によって構成されていることを特徴としている。

バイポーラトランジスタには、ＯＦＦからＯＮへの切り替わり動作は速く、ＯＮからＯＦＦへの切り替わり動作は遅いという特性がある。このため、点火信号に高周波ノイズが載っていた場合において、瞬間的に点火信号の電位レベルが増加したとしても、第１ＰＮＰトランジスタ（１１ａ）がもともとＯＮ状態になっているため、瞬間的な点火信号の電位レベルの増加によって第１ＰＮＰトランジスタ（１１ａ）がＯＦＦされてしまわない。

このため、高周波ノイズによって点火装置が誤動作してしまうことを防止することが可能となる。

請求項９に記載の発明では、保護素子（１０）における第１トランジスタ（１３）と点火信号が入力される入力端子（１ａ）との間に、高周波ノイズ印加時に、制御回路ＩＣ（３）に印加されるノイズを低下させる入力保護素子（４０）が備えられていることを特徴としている。

このような入力保護素子（４０）を備えた場合、入力端子（１ａ）から高周波ノイズが入力された場合に、入力保護素子（４０）での電圧降下量分、保護素子（１０）や制御回路ＩＣ（３）に入力されるノイズレベルが下がる。このため、ノイズ吸収能力を向上させることが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態が適用された車両用の点火装置について説明する。

図１は、本実施形態における点火装置１の回路構成図である。この図を参照して、本実施形態における点火装置１について説明する。

図１に示されるように、点火装置１には、スイッチＩＣ２と制御回路ＩＣ３とが備えられている。これらスイッチＩＣ２と制御回路ＩＣ３とは別々のチップで構成され、互いに配線を介して接続された構成となっている。

スイッチＩＣ２は、点火コイル４の１次巻線４ａへの通電のスイッチング制御を行うためのものである。このスイッチＩＣ２には、ＩＧＢＴ５と抵抗６が備えられている。

ＩＧＢＴ５へのゲート電圧は、抵抗６を介して入力される制御回路ＩＣ３からの制御信号によって行われるようになっている。そして、ＩＧＢＴ５へのゲート電圧の電位レベルがハイレベルになるとＩＧＢＴ５がＯＮし、点火コイル４における１次巻線４ａへの通電が行われ、ゲート電圧の電位レベルがローレベルになるとＩＧＢＴ５がＯＦＦし、点火コイル４における１次巻線４ａへの通電が遮断されるようになっている。

なお、抵抗６は、ＩＧＢＴ５のゲートに対してゲート電圧を印加するための入力抵抗である。

一方、制御回路ＩＣ３は、エンジンＥＣＵ７から送られてくる点火信号をスイッチＩＣ２におけるＩＧＢＴ５の制御信号として伝える役割を果たすものである。制御回路ＩＣ３には、電源３ａからの電力供給が為されるようになっており、この電源３ａからの電力供給に基づいて制御回路ＩＣ３が駆動されるようになっている。

この制御回路ＩＣ３には、波形整形回路８とゲートドライブ回路９とが備えられている。これらの構成により、制御回路ＩＣ３に入力された点火信号は、波形整形回路８によって波形整形されたのち、ゲートドライブ回路９によってＩＧＢＴ５をＯＮ／ＯＦＦ駆動するためのゲート電圧に変換されるようになっている。このため、ゲートドライブ回路９から印加されるゲート電圧によってＩＧＢＴ５がＯＮ／ＯＦＦ駆動される。

さらに、エンジンＥＣＵ７から点火信号が入力される入力端子、具体的には制御回路ＩＣ３の前段に、保護素子１０が接続されている。この保護素子１０の構造について、図２を参照して説明する。

図２は、本実施形態の点火装置１における保護素子１０および制御回路ＩＣ３のみについて、具体的な回路構成を示したものである。

この図に示されるように、波形整形回路８は、点火信号の電位レベルを所定電圧Ｖｒｅｆと大小比較するコンパレータ１１と、コンパレータ１１の非反転入力端子に接続された入力抵抗１２とを有した構成となっている。

そして、保護素子１０は、ＮＰＮトランジスタ１３、コンデンサ１４および第１、第２抵抗１５、１６を備えて構成されている。ＮＰＮトランジスタ１３は、コレクタ端子が点火信号が入力される入力端子に接続され、エミッタ端子がＧＮＤに接続された状態とされている。そして、ＮＰＮトランジスタ１３のベース−コレクタ間に、コンデンサ１４および第１抵抗１５が備えられ、ベース−エミッタ間に、第２抵抗が備えられた構成となっている。

以上のような構成により点火装置１が構成されている。そして、スイッチＩＣ２に備えられたＩＧＢＴ５のコレクタ端子に点火コイル４の１次巻線４ａが接続されると共に、点火コイル４の２次巻線４ｂがプラグ１７に接続されることで、点火装置１によるプラグ１３の点火タイミングの制御が行われるようになっている。

このような構成の点火装置１では、エンジンＥＣＵ７からの点火信号がハイレベルとなると、コンパレータ１１の非反転入力端子に入力される電位レベルが参照電圧Ｖｒｅｆよりも高くなるため、コンパレータ１１の出力がハイレベルとなり、ゲートドライブ回路９からＩＧＢＴ５をＯＮさせる信号が出力される。

このため、制御回路ＩＣ３および抵抗６を介して各ＩＧＢＴ５に高いゲート電圧が印加され、各ＩＧＢＴ５がＯＮ状態とされる。これにより、各ＩＧＢＴ５のコレクタ−エミッタ間に電流が流れ、点火コイル４の１次巻線４ａに流されるコイル電流が上昇していく。そして、２次巻線４ｂからプラグ１３の放電に必要な電流が流され、内燃機関での点火が行われる。

そして、エンジンＥＣＵ７からの点火信号がローレベルのときには、コンパレータ１１の非反転入力端子に入力される電位レベルが参照電圧Ｖｒｅｆよりも低くなるため、コンパレータ１１の出力がローレベルとなり、ゲートドライブ回路９からＩＧＢＴ５をＯＦＦさせる信号が出力される。これにより、ＩＧＢＴ５のゲート電圧が低下するため、ＩＧＢＴ５がＯＦＦ状態とされ、点火コイル４の１次巻線４ａへのコイル電流が遮断される。

続いて、本実施形態における点火装置１の効果について説明する。

本実施形態の点火装置１によれば、制御回路ＩＣ３、具体的には波形整形回路８の前段に保護素子１０を備えた構成としている。このため、点火装置１は、入力端子から電波ノイズが入力されたときに、以下のような動作を行うことになる。

まず、電波ノイズが正の傾き（立ち上がり）を有するものであった場合、コンデンサ１４を通じてＮＰＮトランジスタ１３のベースをバイアスする状態となる。このため、電波ノイズが入力されたと同時にＮＰＮトランジスタ１３がＯＮ状態となり、入力端子から入力された電波ノイズによる電流は、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ−エミッタ間を通過する経路を通ってＧＮＤに流れていく。

したがって、高周波サージとして、正の傾きを有する電波ノイズが入力された場合にも、上記経路を通じて高周波サージを吸収することが可能となり、高周波ノイズによる大電流が制御回路ＩＣ３に流れないようにすることが可能となる。よって、正の傾きを有する電波ノイズに対しては、低インピーダンスになる。

一方、電波ノイズが負の電圧になった場合には、ＮＰＮトランジスタ１３にもともと寄生ダイオード１３ａが存在することから、この寄生ダイオード１３ａを通じて、入力端子側に抜ける経路で電波ノイズによる電流が流れる。

したがって、高周波ノイズとして、負電圧になる電波ノイズが入力された場合にも、上記経路を通じて高周波サージを吸収することが可能となり、高周波サージによる入力端子の電圧変動が抑えられ、制御回路ＩＣ３の誤動作防止が可能となる。

なお、高周波ノイズとは異なり、通常の点火信号の場合には、点火信号がＤＣ的な信号となることから、点火信号が立ち上がった瞬間には、点火装置１は、正の傾きを有する電波ノイズと同様の動作を行うことになるが、立ち上がった後には、ＮＰＮトランジスタ１３がＯＦＦ状態となり、上記した通常の動作を行うことになる。

このように、本実施形態における点火装置１によれば、高周波ノイズを吸収することにより、制御回路ＩＣ３を保護することが可能となる。そして、このようにＮＰＮトランジスタ１３の動作を利用して高周波サージからの保護を行うようにしているため、従来のように、大きなコンデンサ容量が必要とされない。したがって、僅かな面積で保護素子１０を構成することが可能となり、点火装置１の小型化、引いてはコストダウンを図ることが可能となる。

そして、このように僅かな面積で保護素子１０を形成することができることから、ＮＰＮトランジスタ１３のみでなく、コンデンサ１４、抵抗１５も半導体上に作りこむことが可能となり、よりコストダウンに寄与することになる。

なお、保護素子１０が効果的に機能する周波数は、コンデンサ１４や抵抗１５の値、および、ＮＰＮトランジスタ１３のサイズによって決まるため、これらを適宜調整することにより、高周波ノイズとして発生しうる周波数を見込んだ回路設計を行うことが可能となる。ただし、このようにコンデンサ１４や抵抗１５の値ＮＰＮトランジスタ１３のサイズを調整するにしても、従来のように大きなコンデンサ容量が必要となるわけではないため、上記効果を得ることができる。

参考として、図３に、本実施形態のように保護素子１０を設けて高周波サージ対策を行った場合と行っていない場合それぞれについて、入力端子での電圧波形を調べてみた結果を示す。

図３（ａ）に示されるように、対策ありの場合には、高周波サージが発生したとしても、入力端子での電圧の変動が小さいことが判る。これに対し、図３（ｂ）に示されるように、対策なしの場合には、高周波サージが発生すると、入力端子での電圧の変動が大きくなっている。この実験結果からも、本実施形態の点火装置１により、十分に高周波サージを吸収することができ、制御回路ＩＣ３を保護することが可能になることが判る。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して保護素子１０の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。

図４は、本実施形態における点火装置１における保護素子１０および制御回路ＩＣ３のみについて、具体的な回路構成を示したものである。

この図に示されるように、本実施形態では、第１実施形態で用いていたコンデンサ１４（図２参照）の代わりに、ツェナーダイオード１８を用いたものである。このようにツェナーダイオード１８を用いた場合、ツェナーダイオード１８にもともと存在する寄生容量（ジャンクション容量）１８ａが上述したコンデンサ１４と同様の役割を果たすことになる。

このように、ツェナーダイオード１８における寄生容量１８ａを用いても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第１実施形態において述べたように、コンデンサ１４は、サイズが小さなもので良いため、ツェナーダイオード１８のサイズが小さくても、十分に上述の効果を得ることが可能である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して保護素子１０の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。

図５は、本実施形態における点火装置１における保護素子１０および制御回路ＩＣ３のみについて、具体的な回路構成を示したものである。

この図に示されるように、本実施形態では、第１実施形態で用いていたコンデンサ１４（図２参照）を無くした構成となっている。このようにコンデンサ１４を無くした場合、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ−ベース間にもともと存在する寄生容量１３ｂが上述したコンデンサ１４と同様の役割を果たすことになる。

このように、ＮＰＮトランジスタ１３におけるコレクタ−ベース間の寄生容量１３ｂを用いても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第１実施形態において述べたように、コンデンサ１４は、サイズが小さなもので良いため、ＮＰＮトランジスタ１３のサイズが小さくても、十分に上述の効果を得ることが可能である。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して保護素子１０の前段にさらに保護素子２０が備えたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。

図６は、本実施形態における点火装置１における保護素子１０および制御回路ＩＣ３のみについて、具体的な回路構成を示したものである。

この図に示されるように、本実施形態では、第１実施形態で用いていたコンデンサ１４の前段に、入力端子からの点火信号が入力される信号線とＧＮＤとを接続する配線中にツェナーダイオードからなる保護素子２０が備えられた構成となっている。これは、一般的なＥＳＤサージ保護素子として用いられるものであり、このような保護素子２０と共に、保護素子１０を設けることも可能である。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態で説明した保護素子２０を互いにバックトゥバック接続された２つのツェナーダイオードで構成したものであり、その他に関しては第４実施形態と同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。

図７は、本実施形態における点火装置１における保護素子１０および制御回路ＩＣ３のみについて、具体的な回路構成を示したものである。

この図に示されるように、本実施形態の点火装置１では、制御回路ＩＣ３の前段において、バックトゥバック接続された２つのツェナーダイオード２０ａ、２０ｂで構成された保護素子２０を接続している。

近年、点火装置は、プラグホール内に搭載されるようになってきている。この場合、図８の模式図に示すように、点火装置Ｊ１のＧＮＤはエンジンＪ２に結線されることで、エンジンＧＮＤとされる。

これに対し、信号発生源となるエンジンＥＣＵＪ３のＧＮＤは必ずしもエンジンＪ２に直接接続されるわけではなく、例えば、ボディーＧＮＤとされるのが一般的である。

このような場合、エンジンＧＮＤとボディーＧＮＤとの間に配線抵抗等の抵抗が存在していることから、点火装置Ｊ１のＧＮＤと信号発生源となるＥＣＵＪ３とＧＮＤが完全には同電位とならなくなり、電位差が発生することになる。

また、エンジン始動を行うためのスタータＪ４は、エンジンＪ２内に設置されていると共に、エンジンＧＮＤとされている。したがって、スタータ始動時には、電源Ｊ５からスタータＪ４に流される大電流が、図中矢印Ａ、つまり、電源Ｊ５→スタータＪ４→エンジンＧＮＤ→配線Ｊ６→ボディーＧＮＤ→電源Ｊ５の経路を通じて流れるようになっている。

このとき、その経路中の配線抵抗は大きなものではないものの、流れる電流が非常に大きいため、エンジンＪ２をボディーＧＮＤに接続するための配線Ｊ６での電圧降下量が無視できない大きさとなる。このため、エンジンＧＮＤとボディーＧＮＤとの間の電位差が大きくなる。

このような状態になると、上述したよう従来の保護素子となるツェナーダイオードの順方向に電流が流れることになり、保護素子として機能しない。このため、電流が流れた保護素子そのもの、さらには保護素子が接続される入力端子との接続部を破損させてしまう可能性がある。

なお、このような現象は、スタータ始動時に限らず、例えばオルタネータ発電時などのように、エンジンＧＮＤを用いる構成部品に一時的に大電流が流れるような場合すべてで発生し得る。

さらに、点火装置がエンジンに搭載されるようになると、信号発生源となる点火装置駆動用ＥＣＵとの距離が離れ、これらの間を結ぶための配線の長さ（配線長）が長くなる傾向がある。そのため、点火信号を伝達するための信号線の配線長が長くなり、信号線の配線容量が大きくなる。

そして、従来のように、入力端子側にカソード、ＧＮＤ端子側にアノードがそれぞれ接続されたツェナーダイオードは整流作用があるため、電波照射時にその整流作用により、配線容量分に電荷が充電され、入力端子の電圧を変動させてしまう。このとき、上述したように、信号線の配線容量が大きいことから、入力端子の電圧変動も大きくなる。

これにより、例えば、本来ならば信号線の電位レベルがローレベルにならなければならないにも関わらずハイレベルになってしまい、制御回路ＩＣに誤った電位レベルの信号が入力されてしまう。このため、制御回路ＩＣが誤って半導体スイッチング素子をＯＮさせてしまうなど、点火装置を誤動作させてしまうという問題も発生させる。

しかしながら、本実施形態の構成を有する点火装置１によれば、スタータ始動時などにおいてエンジンＥＣＵ７が接続されるボディーＧＮＤと制御回路ＩＣ３が接続されるエンジンＧＮＤとの間の電位差が大きくなったとしても、２つのツェナーダイオード２０ａ、２０ｂの内の一方、つまりツェナーダイオード１２がその電位差に基づいて流れようとする電流に対して逆方向となるため、電流が流れない。

したがって、点火装置１のＧＮＤとなるエンジンＧＮＤと信号発生源となるエンジンＥＣＵ７のＧＮＤとなるボディーＧＮＤとの間に発生する電位差に起因して、保護素子１０、２０などが破損されることを防止することが可能となる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態のようにＮＰＮトランジスタ１３（図２参照）単独のものではなく、ＮＰＮトランジスタを複数段ダーリントン接続したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。

図９は、本実施形態における点火装置１における保護素子１０および制御回路ＩＣ３のみについて、具体的な回路構成を示したものである。

この図に示されるように、第１実施形態に示した保護素子１０に対して、抵抗３０およびＮＰＮトランジスタ３１を備えている。そして、抵抗３０をＮＰＮトランジスタ１３のエミッタ端子とＧＮＤとの間に接続すると共に、ＮＰＮトランジスタ３０のベース端子をＮＰＮトランジスタ１３のエミッタ端子と抵抗３０との間に接続し、ＮＰＮトランジスタ３０のコレクタ端子およびエミッタ端子をそれぞれ点火信号が入力される信号線とＧＮＤに接続した構成としている。

このように、ＮＰＮトランジスタ１３単独ではなく、ＮＰＮトランジスタ１３とＮＰＮトランジスタ３１によるダーリントン接続とすることで、より電流増幅率を高くすることが可能となり、ＮＰＮトランジスタ１３、３１のサイズが小さなものであっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。これにより、より点火装置１の小型化を図ることが可能となる。

なお、ここでは、ＮＰＮトランジスタ１３、３１の２つを備えたものとして説明したが、少なくとも２つという意味であり、勿論、それ以上の数の複数段としても良い。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して波形整形回路８の構成の一例を示したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。

図１０は、波形整形回路８を構成するコンパレータ１１の回路構成例を示したものである。この図に示されるように、コンパレータ１１には、２つのＰＮＰトランジスタ１１ａ、１１ｂと２つの抵抗１１ｃ、１１ｄ、定電流源１１ｅおよびゲート駆動電圧源１１ｆが備えられている。

ＰＮＰトランジスタ１１ａと抵抗１１ｃが直列接続されていると共に、ＰＮＰトランジスタ１１ｂと抵抗１１ｄが直列接続されており、直列接続された各ラインが定電流源１１ｅに対して、並列的に接続された構成となっている。そして、ＰＮＰトランジスタ１１ａのゲート端子に点火信号が入力され、ＰＮＰトランジスタ１１ｂと抵抗１１ｄとの間（点Ａ）の電位がゲートドライブ回路９へ出力されるようになっている。

このように、波形整形回路８が図４に示されるような回路構成とされる場合、点火信号の電位レベルがローレベルの時には、ＰＮＰトランジスタ１１ａがＯＮ、ＰＮＰトランジスタ１１ｂがＯＦＦされることになる。このため、点Ａでの電位がローレベルとなり、ＩＧＢＴ５がＯＦＦされる。

一方、点火信号の電位レベルがハイレベルの時には、ＰＮＰトランジスタ１１ａがＯＦＦ、ＰＮＰトランジスタ１１ｂがＯＮされることになる。このため、点Ａでの電位がハイレベルとなり、ＩＧＢＴ５がＯＮされることになる。

このようにして点火装置１のＩＧＢＴ５がＯＮ／ＯＦＦ駆動される。このとき、本実施形態では、点火信号がＰＮＰトランジスタ１１ａのベース端子に入力されるようになっている。このため、以下の効果を得ることが可能となる。

バイポーラＮＰＮトランジスタには、ＯＦＦからＯＮへの切り替わり動作は速く、ＯＮからＯＦＦへの切り替わり動作は遅いという特性がある。このため、点火信号に高周波ノイズが載っていた場合において、瞬間的に点火信号の電位レベルが増加したとしても、ＰＮＰトランジスタ１１ａがもともとＯＮ状態になっているため、瞬間的な点火信号の電位レベルの増加によってＰＮＰトランジスタ１１ａがＯＦＦされてしまわない。

このため、高周波ノイズによって点火装置１が誤動作してしまうことを防止することが可能となる。

（他の実施形態）
上記各実施形態において、保護素子１０の前段、つまり入力端子と保護素子１０との間に、入力保護素子を挿入することも可能である。例えば、第１実施形態に対して入力保護抵抗を挿入した場合の例を図１１に示す。この図に示されるように、入力端子１ａと保護素子１０との間に入力保護抵抗４０が備えられている。

このような入力保護抵抗４０を備えた場合、入力端子１ａから電波ノイズが入力された場合に、入力保護抵抗４０での電圧降下量分、保護素子１０や制御回路ＩＣ３に入力されるノイズレベルが下がる。具体的には、点火信号がローレベルであった場合に高周波サージのような電波ノイズが入力された場合には、入力保護抵抗４０によって電圧降下が生じ、コンパレータ１１におけるスレッショルドレベルを規定している参照電圧Ｖｒｅｆよりも小さくなるようにすることが可能となる。

このため、このような入力保護抵抗４０を挿入することにより、ノイズ吸収能力を向上させることが可能となり、点火装置１が誤作動することを防止することが可能となる。なお、この場合には、図中破線で示したように、コンデンサ１４を入力保護抵抗４０と入力端子１ａとの間からＮＰＮトランジスタ１３のベース端子に引き出した配線中に配置しても良い。

上記第７実施形態において、コンパレータ１１の内部構成の一例を示したが、他の構成としても良い。例えば、図１２に示されるように、図４で示した抵抗１１ｃ、１１ｄに代えて、カレントミラー接続されたＮＰＮトランジスタ１１ｇ、１１ｈによって構成されるものであっても良い。

本発明の第１実施形態における点火装置の回路構成を示す図である。 図１に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。 保護素子を設けて高周波サージ対策を行った場合と行っていない場合それぞれについて、入力端子での電圧波形を調べてみた結果を示す図である。 本発明の第２実施形態に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。 本発明の第３実施形態に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。 本発明の第４実施形態に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。 本発明の第５実施形態に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。 点火装置のＧＮＤと点火装置駆動用のＥＣＵのＧＮＤとの関係を示した模式図である。 本発明の第６実施形態に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。 本発明の第７実施形態に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。 他の実施形態に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。 他の実施形態に示す点火装置における保護素子および制御回路ＩＣのみについて、具体的な回路構成を示した図である。

符号の説明

１…点火装置、２…スイッチＩＣ、３…制御回路ＩＣ、４…点火コイル、４ａ…１次巻線、４ｂ…２次巻線、５…ＩＧＢＴ、８…波形整形回路、９…ゲートドライブ回路、１０…保護素子、１１…コンパレータ、１１ａ、１１ｂ…ＰＮＰトランジスタ（第１、第２ＮＰＮトランジスタ）、１２…入力抵抗、１３…ＮＰＮトランジスタ、１３ａ…寄生ダイオード、１３ｂ…寄生容量、１４…コンデンサ、１５、１６…抵抗、１７…プラグ、１８…ツェナーダイオード、１８ａ…寄生容量、２０…保護素子、２０ａ、２０ｂ…ツェナーダイオード、３０…抵抗、３１…ＮＰＮトランジスタ、４０…入力保護抵抗。

Claims (9)

1. 点火コイル（４）に流されるコイル電流のスイッチングを行う半導体スイッチング素子（５）が備えられたスイッチＩＣ（２）と、
   前記スイッチＩＣ（２）における前記半導体スイッチング素子（５）をＯＮ、ＯＦＦ制御するための制御信号を出力する制御回路ＩＣ（３）とを備え、
   前記制御回路ＩＣ（３）に対して点火信号を入力することで、該点火信号に基づいて前記制御回路ＩＣ（３）から前記半導体スイッチング素子（５）への制御信号が出力されるように構成された点火装置であって、
   コレクタ端子が前記制御回路ＩＣ（３）における前記点火信号が入力される信号線に接続され、エミッタ端子がＧＮＤに接続された第１ＮＰＮトランジスタ（１３）と、
   前記第１ＮＰＮトランジスタ（１３）におけるベース−コレクタ間に存在する容量（１３ｂ、１４、１８ａ）と、
   前記第１ＮＰＮトランジスタ（１３）のコレクタ−エミッタ間に存在する寄生ダイオード（１３ａ）とを有してなる保護素子（１０）が備えられていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 点火コイル（４）に流されるコイル電流のスイッチングを行う半導体スイッチング素子（５）が備えられたスイッチＩＣ（２）と、
   前記スイッチＩＣ（２）における前記半導体スイッチング素子（５）をＯＮ、ＯＦＦ制御するための制御信号を出力する制御回路ＩＣ（３）とを備え、
   前記制御回路ＩＣ（３）に対して点火信号を入力することで、該点火信号に基づいて前記制御回路ＩＣ（３）から前記半導体スイッチング素子（５）への制御信号が出力されるように構成された点火装置であって、
   コレクタ端子が前記制御回路ＩＣ（３）における前記点火信号が入力される信号線に接続された第１ＮＰＮトランジスタ（１３）と、
   前記ＮＰＮトランジスタ（１３）におけるベース−コレクタ間に存在する容量（１３ｂ、１４、１８ａ）と、
   前記ＮＰＮトランジスタ（１３）のコレクタ−エミッタ間に存在する寄生ダイオード（１３）とを有してなり、
   さらに、前記第１ＮＰＮトランジスタ（１３）のコレクタ端子にベース端子が接続され、コレクタ端子が前記信号線に接続された第２ＮＰＮトランジスタ（３１）を備えることで、少なくとも前記第１、第２ＮＰＮトランジスタ（１３、３１）による複数段トランジスタ回路が構成されてなる保護素子（１０）が備えられていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
3. 前記容量は、前記信号線と前記第１トランジスタ（１３）のベース端子との間を接続する配線中に設けられたコンデンサ（１４）であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用点火装置。
4. 前記容量は、前記信号線と前記第１トランジスタ（１３）のベース端子との間を接続する配線中に設けられたツェナーダイオード（１８）におけるジャンクション容量（１８ａ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用点火装置。
5. 前記容量は、前記第１ＮＰＮトランジスタ（１３）のベース−コレクタ間に存在する前記第１ＮＰＮトランジスタ（１３）のジャンクション容量（１３ｂ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用点火装置。
6. 前記信号線と前記ＧＮＤとの間を接続する配線中に、ＥＳＤサージ保護用の素子（２０）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
7. 前記保護素子（２０）は、互いにバックトゥバック接続されたツェナーダイオード（２０ａ、２０ｂ）であることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関用点火装置。
8. 前記制御回路ＩＣ（３）には、前記点火信号の波形整形を行うための波形整形回路（８）が備えられ、該波形整形回路（８）が前記点火信号をベース電圧として入力する第１ＰＮＰトランジスタ（２０ａ）と、前記第１ＰＮＰトランジスタ（２０ａ）がＯＮしたときにはＯＦＦされると共にＯＦＦしたときにはＯＮされる第２ＰＮＰトランジスタ（２０ｂ）とを備えるコンパレータ（２０）によって構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
9. 前記保護素子（１０）における前記第１トランジスタ（１３）と前記点火信号が入力される入力端子（１ａ）との間に、高周波ノイズ印加時に、前記制御回路ＩＣ（３）に印加される電位を低下させる入力保護素子（４０）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
   

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