JP2009138547A - イグナイタシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】IGBT1のコレクタ電流の立ち上がりをコイル故障検知回路2で検知し、タイマー回路12で立ち上がり期間の長さを計測する。立ち上がりが正常な立ち上がりと異なる場合にコイル故障と判断してIGBTをオフして失火を防止し、燃焼室300に送られる燃焼ガスの流れを停止して触媒の溶融や劣化を防止する。
【選択図】 図1
Description
パワーIC101は、点火コイル103と組み合わされて内燃機関用点火装置100を構成し、点火プラグ18を有する燃焼室300、IGBT1のゲート駆動回路201などを含むエンジン制御装置(以下ECUという)200で、イグナイタシステムを構成する。
点火コイル103は、IGBT1に接続する一次コイル14と点火プラグ18に接続する二次コイル15および鉄心16で構成されている。一次コイル14に流れる電流は、IGBT1によってをオン・オフ制御される。
さらに、燃料タンク400からバルブ500を経由して燃焼室300に送られる燃料もしくは燃焼ガスの流れを制御する制御回路を有する。また、ECU200は前記のパワーIC101に形成された各保護回路からの信号を受けてIGBT1をオフするゲート信号をパワーIC101へ出力する。
つぎに、イグナイタシステムの動作について説明する。IGBT1がオンすると一次コイル14に一次電流が流れ始める。この一次電流はIGBT1を通して流れる電流であるのでIGBT1のコレクタ電流と等しい。
この一次電流は、電源電圧VBと点火コイル103のインダクタンスLcによりdi/dt=VB/Lcの傾きで上昇する。この一次電流が所定の期間流れた時点で、ECU200のゲート駆動回路201からオフ信号がIGBT1のゲートに送られて、IGBT1はオフする。この所定の期間はエンジンの回転数に応じてあらかじめECUで設定されている。
この放電によって、エンジン内(燃焼室300)に流れた未燃焼ガスが触媒の助けを借りて爆発的に燃焼してピストンを押し下げエンジンが動作する。この放電回数を可変することでピストンの往復運動の回数を可変し、エンジンの回転数が可変される。
以下、前記のパワーIC101に形成される保護回路について説明する。点火コイル103の一次電流をオン・オフ(通電、遮断)制御するスイッチング素子として、IGBT1が使用されている。
内燃機関用点火装置を構成するパワーIC101内には、過電流、過熱および異常通電(サージ電流)に対して下記の各保護回路が形成されている。
(1)過電流に対しては、点火コイル103の一次電流を検知して、ゲート電圧を制御することにより一次電流を設定値に制限する電流制限回路31がある。この回路は、過電流による破壊を防ぐ。
(2)過熱に対しては、チップの温度を検知して、検知された温度が所定の温度以上になるとゲート電圧をグランドに短絡して、一次電流を強制的に遮断する過熱検知回路32がある。この回路は、IGBTの異常発熱を防止し、IGBTが熱破壊されるのを防ぐ。チップ温度の検出はチップ内に形成されたダイオードで行なわれる。具体的には、このダイオードの順電圧降下の温度依存性を利用する。
(3)異常通電に対しては、点火信号のオン時間をカウントするタイマーを設けて、点火信号が一定時間以上通電した場合に、ゲート電圧をグランドに短絡して、一次電流を強制的に遮断するタイマー式のセルフシャットオフ回路33がある。
これらの保護回路を用いることで、異常があった場合、IGBT1をオフし、さらにECU200からの出力信号で燃焼室300に送られる燃料(未燃焼ガス)がバルブにより停止されて、イグナイタシステムの信頼性は確保されていた。
また、特許文献1には、点火制御信号の断線あるいはショートを確実に検出し、さらに点火制御信号がオンしている間の再通電を防止するために、点火回路を一次電流の通電、遮断制御するたIGBTと、そのIGBTに流れる電流を制限する電流制限回路と、異常時に一次電流の通電を強制的に遮断するサーマルシャットオフ回路と、サーマルシャットオフ回路の出力をラッチするラッチ回路とを1チップで構成することが開示されている。
コイル故障が発生すると、点火が行なわれず失火する場合が生ずる。失火が生ずると、燃焼室300に未燃焼ガスが充満し、燃焼室300にある触媒(パラジウム、白金などの貴金属)が未燃焼ガスに晒らされて酸化反応が起こり、触媒の温度が急激に上昇して触媒が溶融または劣化する。触媒が溶融したり劣化したりすると、もはや点火することが出来なくなり、イグナイタシステムの信頼性を低下させる。
コイル故障としては、一次コイルレアショート、二次コイルレアショート、二次コイル断線などがある。尚、コイルレアショートとは層状に積層されたコイル導線の被覆が破損してコイル導線同士が接触することであり、この現象が起こると点火コイルのインダクタンスが変化する。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、コイル故障による失火および触媒の溶融や劣化を防止して高信頼性化を図ることができるイグナイタシステムを提供することである。
また、点火コイルと、点火コイルに流れる電流をオン・オフするためのスイッチング素子が集積されたパワーICと、該スイッチング素子およびエンジン制御を行なうエンジン制御装置と、燃焼室とを備えたイグナイタシステムにおいて、前記パワーICは、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記スイッチング素子に流れる電流が増加して第1電流設定値を超えてから、第1電流設定値より大きい第2電流設定値に達するまでの期間、故障検知用信号を前記エンジン制御装置に対して出力する出力手段を有し、前記エンジン制御装置は、前記故障検出用信号の継続期間を計測するするタイマー回路と、前記タイマー回路の出力が、あらかじめ設定された基準下限長さより短いこともしくは基準上限長さより長いことを判定する判定回路と、前記判定回路が、前記長さが前記基準下限長さより短いこともしくは基準上限値長さより長いことの少なくとも一方を判定した場合、前記点火コイルの故障を判断し、前記イグナイタシステムを停止するための停止信号を出力する停止信号出力手段とを有する構成とする。
また、前記パワーICは、外部の電源に接続するVcc端子を備え、前記出力手段は、前記スイッチング素子に流れる電流が増加して第1電流設定値を超えてから、第1電流設定値より大きい第2電流設定値に達するまでの期間、前記Vcc端子の電圧をプルダウンする切替え手段を備え、前記タイマー回路は、前記Vcc端子電圧がプルダウンしている期間を計測する構成とする。
また、前記パワーICは、前記エンジン制御装置の基準電位を入力するST端子を備え、前記出力手段は、前記スイッチング素子に流れる電流が増加して第1電流設定値を超えてから、第1電流設定値より大きい第2電流設定値に達するまでの期間、前記ST端子の電圧をプルアップまたはプルダウンする切替え手段を備え、前記タイマー回路は、前記ST端子電圧がプルアップまたはプルダウンしている期間を計測する構成とする。
また、前記電流検出手段は、前記スイッチング素子に流れる電流が前記第1電流設定値に達したことを出力するL電流検知回路と、前記第2電流設定値に達したことを出力するH電流検知回路を備え、前記切替え手段は、前記L電流検知回路の出力によってセットされ、前記H電流検知回路の出力によってリセットされる構成とする。
また、点火コイルと、点火コイルに流れる電流をオン・オフするためのスイッチング素子が集積されたパワーICと、該スイッチング素子およびエンジン制御を行なうエンジン制御装置と、燃焼室とを備えたイグナイタシステムにおいて、前記パワーICは、前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間を検出するターンオフ電圧検出手段と、前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間、故障検知用信号を前記エンジン制御装置に対して出力する出力手段を有し、前記エンジン制御装置は前記故障検出用信号の継続期間を計測するするタイマー回路と、前記故障検出用信号の継続期間が、あらかじめ設定された基準長さより短いことを判定する判定回路と、前記判定回路が、前記故障検出用信号の継続期間が前記基準長さより短いことを判定した場合、前記点火コイルの故障を判断し、前記イグナイタシステムを停止するための停止信号を出力する停止信号出力手段とを有する構成とする。
また、前記出力手段は、前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間、前記スイッチング素子のゲート電圧をプルアップする切替え手段を備え、前記タイマー回路は、前記ゲート電圧がプルアップしている期間を計測する構成とする。
また、前記パワーICは、前記エンジン制御装置内の基準電位に接続するST端子を備え、前記出力手段は、前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間、前記ST端子の電圧をプルアップ若しくはプルダウンする切替え手段を備え、前記タイマー回路は、前記ST端子電圧がプルアップ若しくはプルダウンしている期間を計測する構成とする。
また、前記停止信号は、前記スイッチング素子をオフ状態とする信号または前記燃焼室に供給される燃料を遮断するための信号の少なくとも一方であるとよい。
また、前記パワーICには低電圧回路が集積されており、前記点火コイルを動作させる主電源の電圧を電圧降下回路で降下させて、前記低電圧回路の電源として供給されるとよい。
また、ECU内にIGBTのターンオフ電圧のdv/dt検知回路を設置することでコイル故障を検知し、IGBTをオフしてコイル電流を停止させ失火を防止する。また、それと同時に未燃焼ガスの流れを停止させることで、触媒が未燃焼ガスに晒される時間を短くして、触媒の溶融や劣化を防止する。その結果、イグナイタシステムの信頼性を向上させることができる。
前記のパワーIC101はIGBT1と、各種保護回路(電流制限回路31、過熱検知回路32およびセルフシャットオフ回路33)およびコイル故障検知回路2を同一の半導体基板上に形成して構成される。
ECU200にはゲート駆動回路201やタイマー回路12が形成され、コイル故障検知回路2とタイマー回路12でコイル故障判定回路102が構成される。パワーIC101には図示しないが過電圧防止回路なども形成されている。このパワーIC101は点火コイル103に内蔵(一体化)されて内燃機関用点火装置100となる。また、パワーIC101は一つの半導体チップで作られている。
なお、コイル故障判定回路102により点火コイル103の故障が検出された際、コイル故障判定回路102の出力に基づいて、IGBT1をオフするように構成すれば、ECU200を用いなくてもよい。が、後述する燃料の供給を遮断させるなどの保護動作を同時に行うためには、コイル故障判定回路の出力をECU200へ伝送し、ECU200によって保護動作を行う。以下において、ECU200を用いた例を挙げて説明する。
同図(a)において、IGBT1のセンスエミッタと接続する抵抗3の一端はL電流検知回路8とH電流検知回路9に接続し、L電流検知回路8の出力がNMOS11のゲートと接続し、H電流検知回路9の出力がNMOS10のゲートと接続する。前記のL電流検知回路8とH電流検知回路9でコレクタ電流の立ち上がり検知回路(コイル故障検知回路2)が構成されている。このL電流検知回路とH電流検知回路がコレクタ電流の電流立ち上がりを検知する電流立ち上がり検知回路である。
NMOS10のドレインはNMOS11のゲートと接続し、NMOS11のドレインは抵抗4を介してIGBT1のゲートに接続する。IGBT1の主エミッタと抵抗3の他端とNMOS10、11のソースはグランドGNDと接続する。L電流検知回路8とH電流検知回路9の電源はゲート端子6から供給される。
前記の3つの端子はコレクタ端子5、ゲート端子6およびエミッタ端子7のことである。コレクタ端子5は内燃機関用点火装置100の内部端子であり、ゲート端子6とエミッタ端子7は外部回路と接続する内燃機関用点火装置100の端子でもある。また、図1の点火コイル103のVB端子もまた内燃機関用点火装置100の端子でもある。
IGBT1のゲートにオン信号のゲート電圧が入力されると、コレクタ電流が流れ始め、一定のdi/dtで立ち上がる。コレクタ電流の大きさに比例してIGBT1のセンスエミッタに接続する抵抗3の電圧が上昇する。つまりコレクタ電流を抵抗3でモニタしている。コレクタ電流(実際は抵抗3の電圧)がL電流検知回路8で設定されたLレベルに達した時点で、L電流検知回路8からNMOS11のゲートにオン信号が与えられNMOS11のドレイン電圧が0.5V低下しゲート電圧は0.5Vプルダウンする。つまり、ゲート端子が0.5Vプルダウンする。ここで、ゲート電圧をプルダウンする電圧は、IGBT1のオン特性に影響を与えない範囲で選定する。すなわち、ゲート電圧をプルダウンしても、IGBT1がオン状態を維持できる程度とする必要があり、かつECU側でゲート電圧の低下が検知できる程度の電圧のプルダウンも必要である。
コレクタ電流(実際は抵抗の電圧)がH電流検知回路8で設定されたHレベルの達した時点で、H電流検知回路8からNMOS10のゲートにオン信号が与えられNMOS10はオンしてNMOS10のドレインはグランド電位になりNMOS11はオフする。NMOS11がオフするとゲート電圧が元の値に復帰し、ゲート端子6のプルダウン状態が解除される。
ゲート電圧のプルダウン状態が、故障検知用信号として図1で示したECU200のタイマー回12に伝達されて、このタイマー回路12によりプルダウン期間の長さが計測される。プルダウン期間の長さを基準の長さと比較してコイルの異常の有無を判定する。
コイル異常が発生していない正常な場合には、このプルダウン期間の長さL0はほぼ一定である。L0をあらかじめ定めたLrefL,LrefHと比較する。LrefLは、プルダウン期間の長さを正常と判断するための下限の基準値(基準下限長さ)であり、LrefHは、同じく上限の基準値(基準上限長さ)である。
コイル異常があった場合、コイルのインダクタンスが変化してそのためターンオフ時のコレクタ電圧が変化する。
図2(b)の中央の波形は、コイル異常でコレクタ電流の立ち上がりが急峻になった場合である。コイル異常でコレクタ電流の立ち上がりdi/dtが急峻になると、コレクタ電流がLレベルに達してからHレベルまで到達するまでの期間が短くなる。よって、ゲート電圧のプルダウン期間の長さが短くなり、ECU200のタイマー回路12で計測したプルダウン期間の長さL1は先の設定した長さL0より短くなる。
図1に示した例では、ECU200のゲート駆動回路201からゲート端子6にオフ信号が与えられてIGBT1はオフし失火が防止される。それと同時にバルブ500を閉じる信号が与えられて燃料タンク(?符号?)から燃焼室300に送られる燃料の供給を停止する。未燃焼ガスの流れを停止することで、未燃焼ガスに図示しない触媒が晒される時間を短くして、燃焼室300内にある触媒の溶融や劣化を防止する。こうして、イグナイタシステムの信頼性を高めることができる。
なお、燃料の遮断は、燃料タンクからの供給を遮断してもよいし、気化した燃料と空気の混合ガスの燃焼室への供給を遮断してもよい。
つぎに、図2(b)の右側の波形は、コイル異常でコイル異常でコレクタ電流の立ち上がりが緩やかになった場合である。コレクタ電流の立ち上がりdi/dtは緩やかになると、ゲート電圧のプルダウン期間の長さL2が長くなる。
このプルダウン期間の長さL2をLrefL及びLrefHと比較して、L2>LrefHとなった場合、ECU200はコイル異常と判断してECU200のゲート駆動回路201から端子13を経由してゲート端子6にオフ信号が与えられてIGBT1はオフし失火が防止される。それと同時にバルブ500を閉じる信号が与えられて燃料タンク400から燃焼室300に送られる燃料の供給を停止する。未燃焼ガスの流れを停止することで、未燃焼ガスに触媒が晒される時間を短くして、燃焼室300内にある触媒の溶融や劣化を防止する。こうして、イグナイタシステムの信頼性を高めることができる。
例えば、タイミングチャートにあるように、コレクタ電流の立ち上がりを検知して、その期間の間(L0、L1、L2)、ゲート電圧を0.5V程度プルダウンする。具体的には、コレクタ電流が低い方の所定のレベル(Lレベル)に達したところでL電流検知回路8が動作して、ゲート電圧を0.5V程度プルダウンする。つぎに、コレクタ電流が高い方の所定のレベル(Hレベル)に達したところで、H電流検知回路9が動作してゲート電圧がプルダウンされるのを解放してゲート電圧を元の値に戻す。コレクタ電流が異常な立ち上がりを示す場合には、ゲート電圧のプルダウンしている期間の長さが正常な場合と異なる。
前記したように、コイル故障でコレクタ電流の立ち上がりが急峻になった場合は期間の長さが正常な期間の長さL0より短くなる。また、コレクタ電流の立ち上がりが緩やかになった場合は期間の長さは正常な期間の長L0さより長くなる。
この方式では、パワーICの端子はコレクタ端子5、エミッタ端子6、ゲート端子7の3端子であり、このパワーICを内蔵した内燃機関用点火装置100の端子はバッテリ電源端子であるVB端子17、ゲート端子6、エミッタ端子7の3端子である。ここでゲート端子6、エミッタ端子7は両者で共通であり、コレクタ端子5は内部の接続端子である。また、これらの端子数は従来の端子数と同じであり、これらの端子を用いて内燃機関用点火装置100はコイル故障を検知することができる。
第2実施例は、電圧検出方式で、ターンオフ中のコレクタ電圧をECU200にそのまま出力する方式である。コレクタ電圧波形の立ち上がりに異常があった場合には、ECU200にて直接検知する。ECU200内にコレクタ電圧の上昇(dv/dt)を検知するdv/dt検知回路19とdv/dt検知回路から出力される信号を受けてコイル異常を判定するタイマー回路12が設置されている。
コイル異常があった場合、コイルのインダクタンスが変化してIGBTのターンオフ時のコレクタ電圧の上昇(dv/dt)が変化する。
図3(b)において、左側は正常なdv/dtを示した場合であり、その値が(dv/dt)0である。中央はコイル異常で高いdv/dtを示した場合であり、その値が(dv/dt)1である。右側はコイル異常で低いdv/dtを示した場合であり、その値が(dv/dt)2である。
このタイマー回路12により計測された時間Tの長さを基準の長さと比較してコイルの異常の有無を判定する。
コイル異常が発生していない正常な場合には、このプルダウン期間の長さT0はほぼ一定である。T0をあらかじめ定めたTrefL,TrefHと比較する。TrefLは、dv/dtの大きさ(傾き)を正常と判断するための下限の基準値(基準下限長さ)であり、TrefHは、同じく上限の基準値(基準上限長さ)である。
図3(b)の中央の波形は、コイル異常でコレクタ電圧の立ち上がりが急峻((dv/dt)1)になった場合である。コイル異常でコレクタ電圧の立ち上がりdv/dtが急峻になると、コレクタ電圧がVLレベルに達してからVHレベルまで到達するまでの期間が短くなる。よって、ECU200のタイマー回路12で計測した期間の長さT1は先の設定した長さT0より短くなる。
同様に、図3(b)の右側の波形は、コイル異常でコイル異常でコレクタ電流の立ち上がりが緩やかになった場合である。コレクタ電圧の立ち上がりが緩やか((dv/dt)2)になると、期間の長さT2が長くなる。
このプルダウン期間の長さT2をTrefL及びTrefHと比較して、T2>TrefHとなった場合、ECU200はコイル異常と判断してイグナイタシステムを停止するための信号を出力する。以降の動作は第1実施例と同様である。
この方式では、ゲート電圧波形に影響を及ぼさないので、コイル故障を高精度に検知することができる。
また、この方式では、パワーIC101は3端子であるが、ECU200と接続するコレクタ端子20がイグニションコイル100に必要となるため、パワーIC101を内蔵(一体化)した内燃機関用点火装置100としてはVB端子17、ゲート端子6、エミッタ端子7および新規に設置したコレクタ端子20の4端子となる。
図2との違いは、L電流検知回路8とH電流検知回路9に印加される電圧をゲート端子6からではなく電源端子であるVcc端子21から供給されている点である。タイミングチャートは図1(b)と変わらないので説明を省く。この方式では、Vcc端子21が必要になるのでパワーIC101はコレクタ端子5、ゲート端子6、エミッタ端子7およびVcc端子21の4端子、パワーIC101を内蔵(一体化)した内燃機関用点火装置100はVB端子17、ゲート端子6、エミッタ端子7およびVcc端子21の4端子となる。
第4実施例は、L電流検知回路8およびH電流検知回路9でコレクタ電流の立ち上がりをモニタする電流検知方式で、コレクタ電流が各電流検知回路8、9の閾値(Lレベル、Hレベル)に対応して、ゲート電圧ではなくVcc端子21の電圧(Vcc電圧)をプルダウンする方式である。このVcc端子21と接続する図示しないVcc電源は主電源VB(VB電源ともいう)とは別の低電圧電源である。Vcc端子21はECU200のタイマー回路12に接続し、プルダウンされたVcc電圧がタイマー回路12に入力されてプルダウン期間の長さが計測されてコイル故障を判定する。
ECU200におけるコイル故障の判定は、第1実施例と同様である。
この方式では、Vcc端子21を用いてプルダウン信号を図1で示したECU200のタイマー回路12に送るために、ゲート電圧波形に影響を及ぼさず、コイル故障を高精度で検知することができる。
この方式では、パワーIC101はコレクタ端子5、ゲート端子6、エミッタ端子7およびVcc端子21の4端子、パワーIC101を内蔵(一体化)した内燃機関用点火装置100はVB端子17、ゲート端子6、エミッタ端子7およびVcc端子21の4端子となる。
第5実施例は、L電流検知回路8およびH電流検知回路9でコレクタ電流の立ち上がりをモニタする電流検知方式で、コレクタ電流が各電流検知回路8、9の閾値(Lレベル、Hレベル)に対応して、ゲート電圧をプルダウンする方式である。この方式では、図1で示したVB端子17を用いるためにパワーIC101はコレクタ端子5、ゲート端子6およびエミッタ端子の3端子、パワーIC101を内蔵(一体化)した内燃機関用点火装置100はVB端子17、ゲート端子6およびエミッタ端子7の3端子となる。
コイル故障検知回路25は電圧レベル検知回路23とNMOS24で構成され電圧検知方式のコイル故障検知回路である。ゲート電圧をプルアップするNMOS24はゲート端子6とVcc端子21の間に挿入され、電圧レベル検知回路23に印加される電圧はVcc端子21から供給される。ゲート電圧がLレベルの期間において、ゲート電圧をわずかに上昇させることから、ここではプルアップと称した。
ECU200におけるコイル故障の判定は、第1実施例と同様である。
なお、ゲート電圧をプルアップする電圧は、IGBT1のオン特性に影響を与えない範囲で選定する。すなわち、ゲート電圧をプルアップしても、IGBT1が誤ってオン状態とならないようにする必要がある。ここでは、0.5V程度度する。
第6実施例は、所定の電圧レベルEを検知する電圧レベル検知回路23でターンオフ中のコレクタ電圧(ターンオフ電圧)をモニタする電圧検知方式で、ターンオフ電圧が設定された所定の電圧(電圧レベル検知回路23の閾値:電圧レベルE)以上の場合、ゲート電圧をプルアップする方式である。
ECU200におけるコイル故障の判定は、第1実施例と同様である。 第7実施例は、所定の電圧レベルを検知する電圧レベル検知回路23でターンオフ電圧をモニタする電圧検知方式で、ターンオフ電圧が設定された所定の電圧以上の場合、Vcc電圧をNMOS24をオンさせてプルダウンする方式である。この方式では、第6実施例と同様に、Vcc端子21を用いるために、パワーICはコレクタ端子5、ゲート端子6、エミッタ端子7およびVcc端子21の4端子、パワーIC101を内蔵(一体化)した内燃機関用点火装置100はVB端子17、ゲート端子6、エミッタ端子7およびVcc端子21の4端子となる。
この方式では、ゲート電圧波形に影響を及ぼさないので、コイル故障を高精度に検知することができる
図7と違うのは、Vcc電源の代わりにVB電源を用い、このVB電源の電圧を電圧降下回路22を介して低下させて電源として用いている点である。
第8実施例は、所定の電圧レベルEを検知する電圧レベル検知回路23でターンオフ中のコレクタ電圧をモニタする電圧検知方式で、コレクタ電圧が設定された所定の電圧以上の場合、ゲート電圧をプルダウンする方式である。
ECU200におけるコイル故障の判定は、第1実施例と同様である。
この方式では、VB端子17を用いるためにパワーIC101はコレクタ端子5、ゲート端子6およびエミッタ端子7の3端子、パワーIC101を内蔵(一体化)した内燃機関用点火装置100はVB端子17、ゲート端子6およびエミッタ端子7の3端子となる。
図10において、26はST端子であり、ECU200が内部に持つ基準電位を入力する端子である。
第9実施例は、L電流検知回路8およびH電流検知回路9でコレクタ電流の立ち上がりをモニタする電流検知方式で、コレクタ電流が各電流検知回路8、9の閾値(Lレベル、Hレベル)に対応して、ST電圧をプルダウンする方式である。
ST端子26からの信号をECU200のタイマー回路12に送りコイル故障を判定する。
ECU200におけるコイル故障の判定は、第1実施例と同様である。
ST端子26はECU200側に形成された抵抗27と接続している。ST端子26の電圧を用いているために、ゲート電圧波形に影響を及ぼさず、コイル故障を高精度で検知することができる。
この方式では、ST端子26を用いるためにパワーIC101はコレクタ端子5、ゲート端子6、エミッタ端子7およびST端子26の4端子であり、パワーIC101を内蔵(一体化)した内燃機関用点火装置100はVB端子17、ゲート端子6、エミッタ端子7およびST端子26の4端子となる。
第10実施例は、L電流検知回路8およびH電流検知回路9でコレクタ電流の立ち上がりをモニタする電流検知方式で、コレクタ電流が各電流検知回路8、9の閾値(Lレベル、Hレベル)に対応して、ST電圧をプルアップする方式である。ST端子26からの信号をECU200のタイマー回路12に送りコイル故障を判定する。ST端子26はECU200側に形成された抵抗27と電源28に接続している。
ECU200におけるコイル故障の判定は、第1実施例と同様である。
ST端子26の電圧を用いているために、ゲート電圧波形に影響を及ぼさず、コイル故障を高精度で検知することができる。
この方式では、第10実施例と同様に、ST端子26を用いるためにパワーIC101は4端子、パワーIC101を内蔵(一体化)した内燃機関用点火装置100は4端子となる。
2、25 コイル故障検知回路
3 抵抗(電流検出用)
4 抵抗(ゲート保護用)
5、20 コレクタ端子
6 ゲート端子
7 エミッタ端子
8 L電流検知回路
9 H電流検知回路
10、11、24 NMOS
12 タイマー回路
13 端子
14 一次コイル
15 二次コイル
16 鉄心
17 VB端子
18 点火プラグ
19 dv/dt検知回路
21 Vcc端子
22 電圧降下回路
23 電圧レベル検知回路
26 ST端子
27 電源
28 抵抗
31 電流制限回路
32 過熱検知回路
33 セルフシャットオフ回路
100 内燃機関用点火装置
101 パワーIC
102 コイル故障判定回路
103 点火コイル
200 ECU
201 ゲート駆動回路
300 燃焼室
400 燃料タンク
500 バルブ
VB 主電源
Vcc 電源(主電源とは別の電源)
Claims (13)
- 点火コイルと、点火コイルに流れる電流をオン・オフするスイッチング素子と、スイッチング素子の制御回路とを備えたイグナイタシステムにおいて、
前記スイッチング素子の制御回路は、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記スイッチング素子に流れる電流が増加して第1電流設定値を超えてから、第1電流設定値より大きい第2電流設定値に達するまでの期間の長さを計測する計測手段と、
前記長さが、あらかじめ設定された基準下限長さより短いこともしくは基準上限長さより長いことを判定する判定回路と、
前記判定回路が、前記長さが前記基準下限長さより短いこともしくは基準上限値長さより長いことの少なくとも一方を判定した場合、前記スイッチング素子をオフ状態とする信号を出力する出力手段とを備えたことを特徴とするイグナイタシステム。 - 点火コイルと、点火コイルに流れる電流をオン・オフするためのスイッチング素子が集積されたパワーICと、該スイッチング素子およびエンジン制御を行なうエンジン制御装置と、燃焼室とを備えたイグナイタシステムにおいて、
前記パワーICは、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記スイッチング素子に流れる電流が増加して第1電流設定値を超えてから、第1電流設定値より大きい第2電流設定値に達するまでの期間、故障検知用信号を前記エンジン制御装置に対して出力する出力手段を有し、
前記エンジン制御装置は、
前記故障検出用信号の継続期間を計測するするタイマー回路と、
前記タイマー回路の出力が、あらかじめ設定された基準下限長さより短いこともしくは基準上限長さより長いことを判定する判定回路と、
前記判定回路が、前記長さが前記基準下限長さより短いこともしくは基準上限値長さより長いことの少なくとも一方を判定した場合、前記点火コイルの故障を判断し、前記イグナイタシステムを停止するための停止信号を出力する停止信号出力手段とを有することを特徴とするイグナイタシステム。 - 前記出力手段は、前記スイッチング素子に流れる電流が増加して第1電流設定値を超えてから、第1電流設定値より大きい第2電流設定値に達するまでの期間、前記スイッチング素子のゲート電圧をプルダウンする切替え手段を備え、
前記タイマー回路は、前記ゲート電圧がプルダウンしている期間を計測することを特徴とする請求項2に記載のイグナイタシステム。 - 前記パワーICは、外部の電源に接続するVcc端子を備え、
前記出力手段は、前記スイッチング素子に流れる電流が増加して第1電流設定値を超えてから、第1電流設定値より大きい第2電流設定値に達するまでの期間、前記Vcc端子の電圧をプルダウンする切替え手段を備え、
前記タイマー回路は、前記Vcc端子電圧がプルダウンしている期間を計測することを特徴とする請求項2に記載のイグナイタシステム。 - 前記パワーICは、前記エンジン制御装置の基準電位を入力するST端子を備え、
前記出力手段は、前記スイッチング素子に流れる電流が増加して第1電流設定値を超えてから、第1電流設定値より大きい第2電流設定値に達するまでの期間、前記ST端子の電圧をプルアップまたはプルダウンする切替え手段を備え、
前記タイマー回路は、前記ST端子電圧がプルアップまたはプルダウンしている期間を計測することを特徴とする請求項2に記載のイグナイタシステム。 - 前記電流検出手段は、前記スイッチング素子に流れる電流が前記第1電流設定値に達したことを出力するL電流検知回路と、前記第2電流設定値に達したことを出力するH電流検知回路を備え、
前記切替え手段は、前記L電流検知回路の出力によってセットされ、前記H電流検知回路の出力によってリセットされることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載のイグナイタシステム。 - 点火コイルと、点火コイルに流れる電流をオン・オフするためのスイッチング素子が集積されたパワーICと、該スイッチング素子およびエンジン制御を行なうエンジン制御装置と、燃焼室とを備えたイグナイタシステムにおいて、
前記エンジン制御装置は、
前記スイッチング素子のターンオフ電圧の傾きを検出するdv/dt検出回路と、
前記スイッチング素子のターンオフ電圧の傾きが、あらかじめ設定された基準下限傾き長さより小さいこともしくは基準上限傾きより大きいことを判定する傾き判定回路と、
前記傾き判定回路が、前記傾きが前記基準下限傾きより小さいこともしくは基準上限傾きより大きいことの少なくとも一方を判定した場合、前記点火コイルの故障を判断し、前記イグナイタシステムを停止するための停止信号を出力する停止信号出力手段とを有することを特徴とするイグナイタシステム。 - 点火コイルと、点火コイルに流れる電流をオン・オフするためのスイッチング素子が集積されたパワーICと、該スイッチング素子およびエンジン制御を行なうエンジン制御装置と、燃焼室とを備えたイグナイタシステムにおいて、
前記パワーICは、
前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間を検出するターンオフ電圧検出手段と、
前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間、故障検知用信号を前記エンジン制御装置に対して出力する出力手段を有し、
前記エンジン制御装置は、
前記故障検出用信号の継続期間を計測するするタイマー回路と、
前記故障検出用信号の継続期間が、あらかじめ設定された基準長さより短いことを判定する判定回路と、
前記判定回路が、前記故障検出用信号の継続期間が前記基準長さより短いことを判定した場合、前記点火コイルの故障を判断し、前記イグナイタシステムを停止するための停止信号を出力する停止信号出力手段とを有することを特徴とするイグナイタシステム。 - 前記出力手段は、前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間、前記スイッチング素子のゲート電圧をプルアップする切替え手段を備え、
前記タイマー回路は、前記ゲート電圧がプルアップしている期間を計測することを特徴とする請求項8に記載のイグナイタシステム。 - 前記パワーICは、外部の電源に接続するVcc端子を備え、
前記出力手段は、前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間、前記Vcc端子の電圧をプルダウンする切替え手段を備え、
前記タイマー回路は、前記Vcc端子電圧がプルダウンしている期間を計測することを特徴とする請求項8に記載のイグナイタシステム。 - 前記パワーICは、前記エンジン制御装置内の基準電位に接続するST端子を備え、
前記出力手段は、前記スイッチング素子のターンオフ電圧があらかじめ定めた電圧を超えている期間、前記ST端子の電圧をプルアップ若しくはプルダウンする切替え手段を備え、
前記タイマー回路は、前記ST端子電圧がプルアップ若しくはプルダウンしている期間を計測することを特徴とする請求項8に記載のイグナイタシステム。 - 前記停止信号は、前記スイッチング素子をオフ状態とする信号または前記燃焼室に供給される燃料を遮断するための信号の少なくとも一方であることを特徴とする請求項2または8のいずれかに記載のイグナイタシステム。
- 前記パワーICには低電圧回路が集積されており、前記点火コイルを動作させる主電源の電圧を電圧降下回路で降下させて、前記低電圧回路の電源として供給されることを特徴とする請求項2乃至12のいずれか記載のイグナイタシステム。
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