JP2008267305A - 内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット - Google Patents

Abstract

【課題】パワースイッチユニットの機能が損なわれない内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットを提供する。
【解決手段】内燃機関用点火コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させるパワースイッチおよびその他の回路素子から構成されているパワースイッチ・チップは、パワートランジスタ、抵抗、コンデンサ等を含んだ同一のパッケージ、あるいはこれらを含むＩＣチップで、内燃機関用点火コイルの一次電流を通電・遮断制御するために、同じ性能を有するパワートランジスタおよび回路部品が複数組、同一のパッケージ内にモールドされている。パワートスイッチ・チップは、一つのパワートランジスタ、コンデンサ、抵抗等がオープンまたはショートしても、通電・遮断制御を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用点火コイルの一次電流を通電・遮断制御するパワースイッチユニットに関するものである。本発明は、前記パワースイッチユニット内のパワートランジスタおよびその他の回路素子から構成されているパワースイッチ・チップに故障が起こった場合であっても、前記パワースイッチユニットの機能が損なわれない内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットに関するものである。

図４（イ）および（ロ）は従来における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための概略図である。図４（イ）において、パワースイッチユニット４１は、導電基板４２の上部に、前記パワートランジスタ４５が載置され、コレクタがコレクタ端子４２′に、ベースがベース端子４３に、エミッタがエミッタ端子４４にそれぞれ接続されている。前記パワートランジスタ４５のベースは、前記ベース端子４３に、前記エミッタは、前記エミッタ端子４４に配線４６、４７により接続されている。また、前記パワースイッチユニット４１は、前記パワートランジスタ４５および図示されていない電子部品等を載置した後、図示されていないリードフレームの接続部から切断され、前記リードフレームの接続部４２″を含めて全体を絶縁部材４８によりモールドされて、トランジスタのパッケージとなる。

図４（ロ）において、パワートランジスタ４５は、内燃機関用点火コイルの一次コイル４９と直列に接続された状態が模式的に示されている。前記内燃機関用点火コイル４９は、エンジンコントロールユニットからの点火信号がベース端子４３に入力された場合、通電し、点火信号が遮断された場合、大きな逆起電力が発生するようになっている。

また、特開２０００−９０１０号公報に記載されている内燃機関用点火コイルは、燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関の気筒ごとに設けられた点火プラグに対して、磁気的に結合された一次コイルと二次コイルよりなる点火コイルを２個以上並列に設け、前記複数点火コイルの高圧瑞はブレークダウン電圧をエンジンの要求二次電圧より高い値に設定した高圧ダイオードを介して結合された構成となっている。
特開２０００−９０１０号公報

前記特許文献１に記載された内燃機関用点火コイルは、並列に設けられた複数個の点火コイルの二次側を分離することができるという利点がある。また、一般的に、パワースイッチユニットを構成する回路素子中のパワートランジスタは、組み合わされるコイルの要求仕様、たとえば、電流容量により、コイル仕様を包括するような大容量チップを搭載するか、または、仕様により最適なチップを搭載するかの二通りの場合がある。前記のような場合は、コイル仕様に合わせて専用チップを開発、および生産する必要があり、いずれもコストを含めた生産性に悪影響を及ぼしていた。

また、通常、パワースイッチユニットには、故障を防ぐため、過熱検知方式や長時間通電検知方式等、異常な長時間通電による、パワースイッチユニット、コイルの発熱、さらに、故障を防止するセルフシャット回路が内蔵されている。しかしながら、パワートランジスタが、たとえば、サージによりショート故障を起こした場合、回路ロジックでは制御不能となり、電流が連続して流れっぱなしとなる、いわゆる連続通電状態になり、パワースイッチユニット、コイル故障、さらに、過大電流が流れることにより、車両フューズの溶断によるエンジンの停止等、重大事故に繋がる危険性があった。

以上の課題を解決するために、本発明は、コイル仕様により、新たなチップ開発の必要が無く、あるいは、万一、パワートランジスタ、抵抗、コンデンサ等の中の１つがショート故障を起こした場合でも、パワースイッチユニットとしての機能が損なわれることがない内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットを提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させるパワースイッチおよびその他の回路素子から構成されているパワースイッチ・チップと、前記パワースイッチ・チップを絶縁保護する絶縁部材とから少なくとも構成されており、前記同じ性能のパワースイッチ・チップは、複数組、同一パッケージ内にモールドされていることを特徴とする。

（第２発明）
第２発明におけるパワースイッチユニットにおいて、第１発明における同じ性能のパワースイッチ・チップは、複数組、直列に接続されて、同一パッケージ内にモールドされていることを特徴とする。

（第３発明）
第３発明におけるパワースイッチユニットにおいて、第１発明における同じ性能のパワースイッチ・チップは、複数組、並列に接続されて、同一パッケージ内にモールドされていることを特徴とする。

（第４発明）
第４発明におけるパワースイッチユニットにおいて、第１発明における同じ性能のパワースイッチ・チップは、複数組、直列および並列に接続されて、同一パッケージ内にモールドされていることを特徴とする。

本発明によれば、パワースイッチユニット内における一つのパワートランジスタ、抵抗、コンデンサ等の電子部品、あるいはこれらからなるＩＣチップの中の一部品におけるショート故障に対して、機能を損なわない内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットが可能になった。

本発明によれば、電流仕様の異なるコイルに対して、新たな仕様の回路素子を開発することなく、既存のチップで対応することが可能であり、コスト的に有利なパワースイッチユニットを得ることができる。

（第１発明）
第１発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させるパワースイッチおよびその他の回路素子、あるいはこれらからなるＩＣチップから構成されているパワースイッチ・チップと、前記パワースイッチ・チップを絶縁保護する絶縁部材とから少なくとも構成されている。前記パワースイッチ・チップは、パワートランジスタ、抵抗、コンデンサ等、あるいはこれらからなるＩＣチップを含んでいる。また、前記パワースイッチ・チップは、絶縁部材によりモールドすることにより絶縁保護されている。

前記パワースイッチ・チップは、内燃機関用点火コイルの一次電流を通電・遮断制御するために、同じ性能を有するパワートランジスタおよび回路部品が複数組、同一のパッケージ内にモールドされている。前記パワートスイッチ・チップは、一つのパワートランジスタ、コンデンサ、抵抗等、あるいはこれらからなるＩＣチップの一部がオープンまたはショートしても、前記通電・遮断制御を行うことができる。

（第２発明）
第２発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、第１発明の回路素子を構成するパワースイッチ・チップが同じ性能のものを複数組、直列に接続されて、同一のパッケージ内にモールドされている。前記直列に接続されたパワースイッチ・チップの中の一つのがショートしても、他のパワースイッチ・チップにより、通電・遮断制御ができる。

（第３発明）
第３発明におけるな内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、第１発明のパワースイッチ・チップが同じ性能のものを複数組、並列に接続されて、同一のパッケージ内にモールドされている。前記並列に接続されたパワースイッチ・チップの一つがオープンになっても、他のパワースイッチ・チップにより、通電・遮断制御ができる。特に、前記パワースイッチユニットは、パワースイッチ・チップが並列に接続されている場合、一つがオープンになっても一つ一つの前記パワースイッチ・チップの定格電流に余裕があれば、問題がない。

（第４発明）
第４発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、第１発明のパワースイッチ・チップが同じ性能のものを複数組、直列および並列に接続されて、同一のパッケージ内にモールドされている。第４発明は、第２発明と第３発明を組み合わせたものであり、直列に接続されているパワースイッチ・チップの一つがショート状態になっても、通電・遮断制御を行うことができる。

図１（イ）および（ロ）は本発明の第１実施例である内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための模式図である。図１（イ）において、パワースイッチユニット１１は、導電基板１２の上部に載置されたパワートランジスタ１５−１、１５−２と、前記導電基板１２に連設されたコレクタ端子１２′と、ベース端子１３と、エミッタ端子１４と、これらを覆った絶縁樹脂部材１８とから構成されている。

前記パワートランジスタ１５−１およびｌ５−２のベースは、前記ベース端子１３に、前記エミッタは、前記エミッタ端子１４に配線１６、１７により接続されている。また、前記絶縁基板１１は、前記パワートランジスタ１５−１および１５−２を並列に配置し、図示されていない電子部品等を載置した後、配線１６、１７を行い、図示されていないリードフレームから一つ一つに切断した後、リードフレームの接続部１２″を含めた全体を絶縁樹脂部材１８によりモールドされて、同一のパッケージとなる。

図１（ロ）において、並列に接続されたパワートランジスタ１５−１、１５−２は、内燃機関用点火コイルの一次コイル１９と直列に接続された状態が模式的に示されている。前記内燃機関用点火コイル１９は、エンジンコントロールユニットからの点火信号がベース端子１３に入力された場合、通電し、点火信号が遮断された場合、大きな逆起電力が発生するようになっている。前記パワースイッチユニットは、パワートランジスタ１５−１または１５−２のいずれかがオープン状態になった場合であっても、残りの一方により通電・遮断制御を行うことができる。前記パワースイッチユニットを構成する回路素子中のパワートランジスタは、コイル仕様を包括するような大容量チップが搭載されている場合である。

図２（イ）および（ロ）は本発明の第２実施例である内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための模式図である。図２（イ）および（ロ）において、第２実施例は、パワートランジスタ１５―１、１５−２が直列に接続されている点で、第１実施例と異なっている。すなわち、一次コイル１９を流れる電流は、コレクタ端子１２′を通り、パワートランジスタ１５−１、１５−２を通り、エミッタ端子１４からアースに至る。ベース端子１３には、エンジンコントローラ（図示されていない）からの制御信号により、通電・遮断制御が行われる。第２実施例は、前記一方のパワートランジスタがショート状態になった場合であっても、他方のパワートランジスタにより、制御が可能である。

図３（イ）および（ロ）は本発明の第３実施例である内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための摸式図である。図３（イ）および（ロ）において、第３実施例は、第１実施例および第２実施例を組み合わせたものである。すなわち、パワートランジスタ１５−１および１５−２、パワートランジスタ１５−３および１５―４が直列で、かつ、これらが並列に接続され、全てのベースがベース端子１３に接続されている。前記直列に接続されているパワートランジスタの一つがショートであっても、通電・遮断制御が可能である。また、前記直列に接続されているパワートランジスタの一つがオープンであっても、パワートランジスタに余裕がある場合、他方の直列回路によって、通電・遮断制御ができる。

実施例１から実施例３において、内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット１１は、導電基板１２と、コレクタ端子１２′と、ベース瑞子１３と、エミッタ端子１４とが図示されていないリードフレームに接続されている。前記パワースイッチユニットは、前記リ一ドフレームに多数が接続された状態で、パワートランジスタ１５−１、１５−２、・・・が取り付けられた後、一つ一つに分割される。その後、前記パワースイッチユニット１１は、絶縁樹脂部材１８によりモールドされる。また、前記実施例１から実施例３に記載されているパワートランジスタは、回路素子を代表して記載されている。すなわち、図示されているパワートスイッチユニットは、パワートランジスタおよび図示されていないコンデンサ、抵抗等を同一パッケージ内に含むようにモールドされている。なお、前記各実施例は、パワートランジスタのみによって説明したが、パワートランジスタ以外に、抵抗、コンデンサ等の電子部品を同一のパッケージ内に含み、あるいはこれらからなるＩＣチップにとって変えることができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、本実施例におけるパワートランジスタ、周辺回路、パッケージ、絶縁部材は、周知または公知のものを使用することができる。

（イ）および（ロ）は本発明の第１実施例である内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための摸式図である。（実施例１） （イ）および（ロ）は本発明の第２実施例である内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための模式図である。（実施例２） （イ）および（ロ）は本発明の第３実施例である内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための模式図である。（実施例３） （イ）および（ロ）は従来における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための概略図である。

符号の説明

１１・・・パワースイッチユニット
１２・・・導電基板
１２′・・・コレクタ端子
１２″・・・リードワレーム接続部
１３・・・ベース端子
１４・・・エミッタ端子
１５−１、１５―２、１５−３、１５―４・・・パワートランジスタ
１６、１７・・・配線
１８・・・絶縁樹脂部材
１９・・・一次コイル

Claims (4)

1. エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させるパワースイッチおよびその他の回路素子から構成されているパワースイッチ・チップと、
   前記パワースイッチ・チップを絶縁保護する絶縁部材と、
   から少なくとも構成されている内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットにおいて、
   前記同じ性能のパワースイッチ・チップは、複数組、同一パッケージ内にモールドされていることを特徴とする内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット。
2. 前記同じ性能のパワースイッチ・チップは、複数組、直列に接続されて、同一パッケージ内にモールドされていることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット。
3. 前記同じ性能のパワースイッチ・チップは、複数組、並列に接続されて、同一パッケージ内にモールドされていることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット。
4. 前記同じ性能のパワースイッチ・チップは、複数組、直列および並列に接続されて、同一パッケージ内にモールドされていることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット。

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