JP2010265886A - 内燃機関点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグナイタのロックを利便性良く解除できるようにする。
【解決手段】ＥＣＵ５が、所定デューティ比よりも低い複数個のパルス信号を解除信号としてイグナイタ２に与えると、ロック防止回路８のラッチ回路１５は遮断回路１２ｂに遮断信号を与えることを停止してロック状態を解除する。これにより、ドライバ主回路１２ａはＩＧＢＴ１３への通電を再開する。したがって、フェイル検出回路１０はＩＧＢＴ１３にオン通電しているときに当該通電電流に応じたフェイル信号ＩＧｆをＥＣＵ５に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子制御装置からの点火信号に従い点火コイルへの通電を制御し点火状態信号を応答することで点火コイルへの通電状態を電子制御装置に伝達する内燃機関点火装置に関する。

内燃機関点火装置は、電子制御装置（以下、ＥＣＵ（Electronic Control Unit））から点火信号をイグナイタの回路ブロックに受けて、当該回路ブロックから点火状態信号（以下、フェイル信号）をＥＣＵに応答するようになっている（例えば、特許文献１参照）。また、本発明に関連して特許文献２、３の技術思想が開示されている。

この種の回路例を図１７に示している。これらの図１７に示すように、内燃機関点火装置１０１は、イグナイタ１０２、点火コイル３、ダイオード４を図示形態で接続し、ＥＣＵ５からの点火信号ＩＧｔに基づいて点火コイル３に通電し、点火プラグ６を点火させるようになっている。

イグナイタ１０２内には、ＩＧＢＴが設けられると共にＩＧＢＴ内部の温度を検出する温度検出用ダイオード（図示せず）が設けられており、温度検出用ダイオードのＶｆ温度特性を利用し、過昇温であると判定した場合には、ＩＧＢＴのゲート駆動を遮断している。このゲートの駆動遮断機能をロック防止機能と称しており、このロック防止機能が作動すると、ＩＧＢＴの温度が低下し、ＩＧＢＴの過昇温破壊を防止することができる。

図１８（Ａ）は、イグナイタ内の温度検出方法およびロック防止機能の概要を示しており、図１８（Ｂ）はロック防止機能およびその解除処理の基本的動作をタイミングチャートにより示している。

図１８（Ａ）に示すように、イグナイタ１０２内には、温度検出回路１１４と、ラッチ回路１１５とが設けられている。通常動作時において、温度検出回路１１４はＩＧＢＴの温度を検出する。通常動作時には、温度検出回路１１４は、ＩＧＢＴの温度が低いため、ＩＧＢＴのゲートには通常の駆動信号が与えられる（図１８の（０）のタイミング参照）。温度検出回路１１４がＩＧＢＴの温度を検出した結果、ＩＧＢＴの温度が所定温度以上（つまり、内蔵ダイオードのＶｆが過昇温しきい値レベル以下）となることを条件としてセット信号をラッチ回路１１５のセット端子に与える。

ラッチ回路１１５は、温度検出回路１１４からセット信号が与えられると、ロック出力することでＩＧＢＴのゲート出力を遮断する（図１８の（１）のタイミング参照）。これにより、ＩＧＢＴに流れる電流Ｉ１を遮断しＩＧＢＴの通電破壊を防ぐことができる。

図１８（Ａ）に示すように、ラッチ回路１１５のリセット端子には電源ＯＦＦ指示信号が与えられるため、図１８（Ｂ）に示すように、バッテリ＋Ｂがオフされたときにロック解除することができる（図１８の（２）のタイミング参照）。この後、点火信号ＩＧｔに応じてＩＧＢＴのゲート出力が通常どおり与えられることになる。

特開平８−１２８３８１号公報 特開２００４−３６４３８号公報 特開２００４−１９７７３０号公報

しかしながら、イグナイタ１０２が異常を来した後にロックを解除する手段は、電源をオフすることしかないため、ＥＣＵ５がイグナイタ１０２のロックを解除するのに不便である。例えば、始動時等の一時的な異常信号によりロックが作動すると再始動するためには電源をオフする必要が生じてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、イグナイタのロックを利便性良く解除できるようにした内燃機関点火装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、通電遮断部は、温度検出部がスイッチング素子の温度を検出した結果所定値以上となることを条件として駆動部によるスイッチング素子への通電を遮断しているため、当該スイッチング素子を過通電から保護することができる。また、点火状態信号の出力が停止するため電子制御装置に異常を通知することができる。

タイマー部は通電遮断部が通電を遮断してから所定時間を計測し、解除部はタイマー部が所定時間の計測を終了してから通電遮断部による通電遮断状態を解除するため、駆動部がスイッチング素子への通電を再開し動作復帰する。したがって、点火状態出力部は、スイッチング素子にオン通電しているときに当該電流に応じた点火状態信号を電子制御装置に出力することで正常に動作復帰したことを電子制御装置に伝達できるようになる。これにより、電源オフしなくても正常に動作復帰することができる。

請求項２記載の発明のように、タイマー部を、通電遮断部が通電を遮断した後、前記点火信号が検出されなくなった時点から計測開始するように構成すると良い。
請求項３記載の発明のように、解除部を、タイマー部が所定時間の計測を終了した後で、且つ、点火信号が検出されなくなってから通電遮断部による通電遮断状態を解除するように構成すると良い。

請求項４記載の発明によれば、通電遮断部は、温度検出部がスイッチング素子の温度を検出した結果所定値以上となることを条件として駆動部によるスイッチング素子への通電を遮断しているため、当該スイッチング素子を過通電から保護することができる。また、点火状態信号の出力が停止するため電子制御装置に異常を通知することができる。

解除部は電子制御装置から解除信号を受付けると通電遮断部による通電遮断状態を解除するため、駆動部がスイッチング素子への通電を再開する。したがって、点火状態出力部は、スイッチング素子にオン通電しているときに当該通電電流に応じた点火状態信号を電子制御装置に出力し、正常に動作復帰するようになり、電子制御装置に正常に動作復帰したことを伝達することができる。これにより電源オフしなくても正常に動作復帰させることができる。

請求項５記載の発明によれば、解除信号検出部が解除信号検出端子を通じて解除信号を検出するようにしているため、例えば解除信号が点火信号に重畳されているか判定するための判定回路を別途設ける必要がなくなり、解除信号検出部の構成を簡単化できる。

本発明の第１の実施形態について要部の構成を示す回路図 内燃機関点火装置の回路構成を概略的に示すブロック図 ロック防止回路およびその周辺回路を示すブロック構成図 解除信号判定回路の構成を具体的に示す回路図 イグナイタの基本動作説明図 各信号の変化態様を示すタイミングチャート 解除信号判定回路に係る信号を概略的に示すタイミングチャート 本発明の第２の実施形態を示す要部のブロック構成図 図６相当図 本発明の第３の実施形態について示す図１相当図 図３相当図 発振回路およびカウンタ回路の構成図 信号波形を概略的に示す図 図６相当図 本発明の第４の実施形態について示す図３相当図 図６相当図 従来例を示す図２相当図 （Ａ）はロック防止回路内のブロック構成図、（Ｂ）は図６相当図

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図７を参照しながら説明する。
図２は、内燃機関点火装置の全体構成を概略的なブロック図により示している。この図２に示すように、内燃機関点火装置１は、イグナイタ２、点火コイル３、ダイオード４等を備えており、バッテリ＋Ｂの電源電圧により動作し、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御回路）５からの点火信号ＩＧｔを受けて点火コイル３を通じて点火プラグ６に通電することで火花を出して燃料に着火させる。

イグナイタ２は、過電圧保護回路７、ロック防止回路８、入力回路（波形整形回路）９、フェイル検出回路１０、過電流保護回路１１、ドライブ回路１２を主として構成されており、ドライブ回路１２に駆動用トランジスタとしてのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）１３を接続して構成されている。イグナイタ２は半導体集積回路装置とＩＧＢＴ１３で構成されている。

バッテリ＋ＢとグランドＧＮＤとの間には、点火コイル３の一次側とＩＧＢＴ１３とが直列接続されており、ＩＧＢＴ１３が点火コイル３の一次電流の通電タイミングを駆動制御する。また、バッテリ＋ＢとグランドＧＮＤとの間には、逆方向接続されたダイオード４、点火コイル３の二次側、および点火プラグ６が直列接続されている。

図１は、内燃機関点火装置の内部回路構成を示している。この図１に示すように、ＥＣＵ５は、点火信号ＩＧｔおよび解除信号をイグナイタ２に出力する。ＥＣＵ５が出力した点火信号ＩＧｔは入力回路９に入力される。入力回路９は点火信号ＩＧｔを波形整形し、ロック防止回路８に出力する。ロック防止回路８は、当該点火信号ＩＧｔおよびＩＧＢＴ１３の温度検出信号に基づいてドライブ回路１２の遮断回路１２ｂに遮断信号を出力する。

ドライブ回路１２は、駆動部としてのドライバ主回路１２ａと当該ドライバ主回路１２ａに接続された遮断回路１２ｂにより構成されている。通常状態においては、ドライバ主回路１２ａがＩＧＢＴ１３を駆動し、当該駆動中において遮断信号が遮断回路１２ｂに与えられると、遮断回路１２ｂはドライバ主回路１２ａによるＩＧＢＴ１３の駆動を遮断する。

ロック防止回路８は、温度検出部としての温度検出回路１４、ロックを作動及び解除するためのラッチ回路１５、ＯＲゲート１６を備えている。温度検出回路１４は、ＩＧＢＴ１３の周辺に設置されるダイオードＤ１（図３参照）のＶｆを検出することで温度を検出する。

図３は、温度検出回路およびＩＧＢＴ内蔵ダイオード間の電気的接続の一例を示している。この図３に示すように、電源とグランドとの間には電流源２０ａと複数のダイオードＤ１によるダイオード群２１とが直列に接続されており、当該電流源２０ａおよびダイオード群２１間の共通接続点Ｎ１は温度検出回路１４に接続されている。電流源２０ａは、電流制御回路２０により第１電流と当該第１電流よりも低い第２電流の何れかに通電電流を制御可能にされている。通常状態において、電流源２０ａには一定の第１電流が流れるように構成されている。ダイオードＤ１の温度が上昇するとダイオードＤ１のＶｆが低下する。

温度検出回路１４は、共通接続点Ｎ１の電圧変化を検出しダイオードＤ１のＶｆの変化を検出することで温度変化を検出する。尚、電流制御回路２０は、共通接続点Ｎ１の電圧が所定電圧未満となることを条件として電流源２０ａの電流値を第１電流から第２電流に低下するように制御しており、共通接続点Ｎ１の電圧が所定電圧以上となることを条件として電流源２０ａの電流値を第２電流から第１電流に増加するように制御している。

図１に示すように、温度検出回路１４の温度検出信号は、ラッチ回路１５のセット端子に入力されている。温度検出回路１４は、共通接続点Ｎ１の電圧が所定の閾値電圧Ｖｒｅｆ（過昇温閾値レベル）よりも低下したことを条件としてＩＧＢＴ１３の温度が所定温度以上（過昇温）と判定し、ラッチ回路１５のセット端子にセット信号「Ｈ」を出力する。このとき「所定温度」を次のように設定する。ＩＧＢＴ１３の温度耐圧の限界を基に、所定温度は１７５度〜１９５度としている。

他方、入力回路９の出力信号は、ＯＲゲート１６に入力されている。またＯＲゲート１６には電源オフ指示信号が入力されており、このＯＲゲート１６の出力はラッチ回路１５の入力端子Ｉｎに入力されている。したがって、点火信号ＩＧｔは、電源オフ指示信号がＯＲゲート１６に与えられない限り、入力回路９を通じてラッチ回路１５の入力端子Ｉｎに入力されるようになっている。

ラッチ回路１５の出力は、ドライブ回路１２の遮断回路１２ｂに与えられており、ラッチ回路１５の出力が「Ｈ」になると、遮断回路１２ｂはドライバ主回路１２ａの出力をグランドに通電することでＩＧＢＴ１３に与えられているゲート出力を遮断する。これにより、ＩＧＢＴ１３の通電電流が遮断されるようになる。

図３には、ラッチ回路の構成を示している。この図３に示すように、ラッチ回路１５は、ＡＮＤゲート２２と、解除信号判定回路２３と、ロック回路２４とを備えている。温度検出回路１４の出力および入力回路９の出力はＡＮＤゲート２２に入力されている。解除信号判定回路２３の入力には入力回路９の出力が与えられている。

解除信号判定回路２３は、点火信号ＩＧｔに重畳されるパルス状の解除信号を選定し、当該解除信号のみを通過してロック回路２４に与える。解除信号判定回路２３は、パルス状の解除信号を通過するフィルタ回路により構成されている。このロック回路２４にはＡＮＤゲート２２の出力も与えられている。

ロック回路２４は、ＡＮＤゲート２２の出力が与えられると、ドライブ回路１２に「Ｈ」信号を与えることでＩＧＢＴ１３に流れる電流を遮断する。また、ロック回路２４は、解除信号判定回路２３から解除信号が与えられると、ドライブ回路１２に「Ｌ」信号を与えることでＩＧＢＴ１３の電流遮断状態を解除する。

図４は、解除信号判定回路の詳細を示している。この図４に示すように、入力回路９の出力には解除信号遮断回路２３ａが接続されている。この解除信号遮断回路２３ａは、入力回路９から点火信号ＩＧｔおよび解除信号を入力すると、点火信号ＩＧｔのみを通過するように構成され点火信号ＩＧｔをドライバ主回路１２ａに出力する。

入力回路９の出力には充放電回路２３ｂが接続されている。この充放電回路２３ｂは、電流源Ｉｒ１、ＮＰＮトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、ＰＮＰトランジスタＴｒ３、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１などにより構成される。トランジスタＴｒ１のベースは、入力回路９の出力に接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは電流源Ｉｒ１から電流の供給を受ける。トランジスタＴｒ１のエミッタはグランドに接続されている。

トランジスタＴｒ１のコレクタと電流源Ｉｒ１の共通接続点はコンデンサＣ１の充放電端子に接続されている。コンデンサＣ１の充放電端子は、トランジスタＴｒ２のベースに接続されている。トランジスタＴｒ２のコレクタは電源に接続されており、トランジスタＴｒ２のエミッタは抵抗Ｒ１を介してグランドに接続されている。

抵抗Ｒ１の両端子は、トランジスタＴｒ３のベース−コレクタ間に接続されている。トランジスタＴｒ３のエミッタは抵抗Ｒ２を介して電源に接続されており、抵抗Ｒ２とトランジスタＴｒ３の共通接続点はデジタル出力としてＡＮＤ回路２３ｃに入力されている。

他方、ＤフリップフロップＤＦＦ１、ＤＦＦ２、ＤＦＦ３は従属接続されており、シフトレジスタを構成している。ＤフリップフロップＤＦＦ１のＤ入力には入力回路９の出力が接続されている。カウンタリセット信号はトランジスタＴｒ３のエミッタと抵抗Ｒ２との間の共通接続点の電圧信号となっており、ＤフリップフロップＤＦＦ１，ＤＦＦ２，ＤＦＦ３のリセット端子に入力されている。ＡＮＤ回路２３ｃの出力は解除信号として得られるようになっている。

図５は、イグナイタの基本動作を概略的に示している。この図５に示すように、ＥＣＵ５が点火信号ＩＧｔをイグナイタ２に与えると、ＩＧＢＴ１３のゲート電圧ＶＧは上昇し、ＩＧＢＴ１３のコレクタ−エミッタ間を通じて点火コイル３の一次側に通電電流が流れ始め（（Ａ）時点））、当該通電電流は徐々に上昇する。このとき、ＩＧＢＴ１３のコレクタ電圧Ｖ１が瞬時に低下する。通電電流は時間に比例して徐々に上昇する。

ＩＧＢＴ１３に流れるコレクタ−エミッタ間の通電電流Ｉ１は、時間に比例して徐々に増加し、ある第１の閾値電流Ｉｒｅｆ１に達する。すると、フェイル信号ＩＧｆは例えば「Ｈ」から「Ｌ」に反転する（（Ｂ）時点）。この後、ＩＧＢＴ１３のコレクタ−エミッタ間の通電電流Ｉ１が第１の閾値電流Ｉｒｅｆ１から時間に比例して徐々に増加し第２の閾値電流Ｉｒｅｆ２に達すると、フェイル信号ＩＧｆは例えば「Ｌ」から「Ｈ」に反転する（（Ｃ）時点）。

イグナイタ２はこのような基本動作を行うことにより通電電流Ｉ１が流れると点火プラグ６の点火状態信号となるパルス状のフェイル信号ＩＧｆをＥＣＵ５に応答する。したがって、ＥＣＵ５は、フェイル信号ＩＧｆを定期的に受信することでＩＧＢＴ１３の通電状態および点火プラグ６の点火状態を検出できる。

図６は、本実施形態に係る動作をタイムチャートにより示している。
この図６に示すように、イグナイタ２にバッテリ電源＋Ｂが供給されている状態において、ＥＣＵ５は、所定デューティ比の点火信号ＩＧｔを出力する（図６（ｂ）参照）。図１に示すように、この点火信号ＩＧｔは、ＯＲゲート１６、ラッチ回路１５、ドライブ回路１２を通じてＩＧＢＴ１３のゲートに与えられる。ＩＧＢＴ１３は、通常状態において点火コイル３を駆動する。点火コイル３を駆動することで電流Ｉ１がＩＧＢＴ１３に流れ続けるとＩＧＢＴ１３の温度が上昇する。

温度検出回路１４が共通接続点Ｎ１の電圧を検出することで内蔵ダイオード群２１のＶｆの下降具合を検出し、ノードＮ１の電圧がある所定の過昇温しきい値電圧以下となることを条件としてＩＧＢＴ１３の温度が所定温度以上になったものと見做している。尚、図６（ｃ）はこの温度変化状態を示している。

図６（ｃ）に示すように、点火信号ＩＧｔが「Ｈ」のときには、ＩＧＢＴ１３に通電されるため、ＩＧＢＴ１３の温度は上昇し当該ＩＧＢＴ１３の内蔵ダイオード群２１のＶｆは低下する（タイミング（１）を含む期間参照）。

例えば、点火信号ＩＧｔのデューティ比が大きく、点火信号ＩＧｔの「Ｈ」期間が長くなると、徐々にＩＧＢＴ１３の温度が上昇し、内蔵ダイオード群２１のＶｆが所定のしきい値Ｖｒｅｆ以下になる（（２）参照）。

すると、ラッチ回路１５のＡＮＤゲート２２は「Ｈ」を出力し、ロック回路２４が遮断回路１２ｂに「Ｈ」信号を与えることでロック状態に移行する。ロック状態に移行すると、ドライバ主回路１２ａからＩＧＢＴ１３にゲート電圧ＶＧが通電されなくなる（通電遮断状態）。ロック状態に移行すると、ＩＧＢＴ１３には電流が流れないため、ＩＧＢＴ１３の温度が徐々に低下し、内蔵ダイオード群２１のＶｆが上昇することで共通接続点Ｎ１の電位は徐々に上昇する。

温度検出回路１４は、共通接続点Ｎ１の電圧が閾値電圧Ｖｒｅｆ以上になると、出力を「Ｌ」状態に保持する。この出力は、ラッチ回路１５のＡＮＤゲート２２に入力されるものの、このタイミングにおいては、ロック回路２４には解除信号が与えられていないためロック状態は解除されない。これはロック回路２４が出力を固定しているためである。

その後、点火信号ＩＧｔに重畳して解除信号が複数個のパルス信号によりラッチ回路１５に与えられると、解除信号判定回路２３がこの点火信号ＩＧｔに重畳された複数個のパルス信号を解除信号として検出し、ロック回路２４に解除信号を出力する。

図７は、解除信号の受付時のタイミングチャートを示している。図７（ａ）に示すように、入力回路９があるデューティ比の信号を受け付けると、図４に示すコンデンサＣ１の端子電圧は、入力回路９から与えられる信号に応じて徐々に時間に比例して増加する。このとき、入力回路９の出力信号が所定デューティ比より大きい場合にはある所定の設定電圧に達する。コンデンサＣ１の端子電圧が所定の設定電圧に達すると、カウントリセット信号が発せられ、ＤフリップフロップＤＦＦ１〜ＤＦＦ３のカウントをリセットする（図７の（３ｂ）参照）。

逆に、入力回路９が所定デューティ比より小さいパルス信号を受付けると、図４に示すコンデンサＣ１の端子電圧は、所定の設定電圧に達することがないため、カウンタリセット信号は発せられない。したがって、ＤフリップフロップＤＦＦ１〜ＤＦＦ３の出力は入力回路９から与えられるパルス信号に応じて徐々にシフト変化し、所定パルス数以上入力すると、ＤフリップフロップＤＦＦ１〜ＤＦＦ３の出力が共に「Ｈ」状態となる。これにより、ＡＮＤ回路２３ｃを通じて解除信号「Ｈ」が出力されるようになる。

ロック回路２４は、解除信号判定回路２３から解除信号が与えられると、ロック解除信号をドライバ回路１２の遮断回路１２ｂに出力する（図６の（４）参照）。
ロック回路２４がドライバ回路１２の遮断回路１２ｂにロック解除信号を出力すると、ドライバ主回路１２ａの出力が有効化されるようになり、ＩＧＢＴ１３のゲートにドライブ信号が与えられるようになる。

したがって、外部から電源ＯＦＦ指示信号（電源＋Ｂのオフ信号）がイグナイタ２内のＯＲゲート１６に与えられなくても、ドライバ主回路１２ａがＩＧＢＴ１３を駆動し正常に動作するようになる（（５）参照）。

本実施形態によれば、ＥＣＵ５から複数個のパルス信号が解除信号として与えられると、ラッチ回路１５は遮断回路１２ｂに遮断信号を与えることを停止してロック状態を解除するため、ドライバ主回路１２ａがＩＧＢＴ１３への通電を再開する。したがって、フェイル検出回路１０はＩＧＢＴ１３にオン通電しているときに当該通電電流に応じたフェイル信号ＩＧｆをＥＣＵ５に出力し、正常に動作復帰したことを伝達することができる。これにより、イグナイタ２のロックを外部から自動的に利便性良く解除でき、電源オフしなくても正常に動作復帰させることができる。

遮断回路１２ｂは、温度検出回路１４がＩＧＢＴ１３の温度を検出した結果所定値以上となることを条件として、ドライバ主回路１２ａによるＩＧＢＴ１３への通電を遮断しているため、ＩＧＢＴ１３を過通電から保護することができる。

（第２の実施形態）
図８および図９は、本発明の第２の実施形態を示している。前述実施形態では、解除信号判定回路２３が点火信号ＩＧｔに重畳する複数個のパルス信号を解除信号として検出しているが、この第２の実施形態では解除信号検出部が解除信号検出端子を通じて解除信号を検出するようにしている。前述実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。

図８に示すように、ＥＣＵ５は、解除信号検出端子２ａを通じてイグナイタ２に解除信号を与え、イグナイタ２は解除信号検出端子２ａを通じて解除信号を受け付ける。この解除信号検出端子２ａは、入力回路９に点火信号ＩＧｔを与える端子２ｂとは別途設けられた端子である。イグナイタ２には、解除信号判定回路２３に代えて解除信号検出回路（解除信号検出部に相当）２３ａが設けられており、当該解除信号検出回路２３ａが解除信号を検出する。

図９に示すように、解除信号検出回路２３ａは、解除信号検出端子２ａを通じて単一パルスの立ち上がり信号を検出すると、ロック回路２４に解除信号を与えることでロック回路２４はロック状態を解除する（図９の（４ａ）参照）。

このような第２の実施形態においても前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。しかも、解除信号検出回路２３ａは単一パルスの立ち上がり信号を検出できればよいため、例えば前述実施形態に示す解除信号判定回路２３のように解除信号を判別する回路を別途設けて解除信号を検出する必要がなくなり、解除信号検出回路２３ａの回路構成を簡単化できる。

（第３の実施形態）
図１０ないし図１４は、本発明の第３の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、タイマーを用いてロック状態から所定時間経過した後にロックを解除するように構成したところにある。前述実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。

図１０は、図１に代わるイグナイタの回路構成をブロック図により示している。この図１０に示すように、ロック防止回路８に代わるロック防止回路２５は、前述実施形態に説明した温度検出回路１４、ＯＲゲート１６に加えて、ラッチ回路２６、ＮＯＴゲート２７、ＡＮＤゲート２８、タイマー回路２９を備えている。

入力回路９の出力はラッチ回路２６およびＮＯＴゲート２７に入力されている。ＮＯＴゲート２７の出力はＡＮＤゲート２８に入力されている。ラッチ回路２６の出力は、ＡＮＤゲート２８に入力されている。ＡＮＤゲート２８の出力はタイマー回路２９に入力されている。タイマー回路２９の出力はＯＲゲート１６に入力されている。ＯＲゲート１６の出力はラッチ回路２６の入力端子Ｉｎに接続されている。

図１１は、ラッチ回路およびタイマー回路の具体構成例を示している。この図９に示すように、ラッチ回路２６は、前述実施形態にて説明したＡＮＤゲート２２と、ロック回路２４とを接続して構成されている。ＡＮＤゲート２２は、温度検出回路１４の出力と入力回路９の出力とを入力して構成されている。

ロック回路２４の入力にはＡＮＤゲート２２の出力が与えられている。ロック回路２４の出力はラッチ回路２６の出力となっており、ＡＮＤゲート２８に入力されると共に、ドライバ回路１２の遮断回路１２ｂに入力されている。

ＡＮＤゲート２８の出力は、タイマー回路２９に入力されている。タイマー回路２９は、発振回路３０およびカウンタ回路３１からなるもので、ＡＮＤゲート２８の出力をリセット信号として動作を開始し、発振回路３０の発振信号の立ち下りをカウンタ回路３１がカウントすることで所定時間を測定するためのタイマー機能を実現している。

このときの「所定時間」を次のように設定する。始動時の一時的な異常信号によりロック状態になる場合、点火信号ＩＧｔ「Ｈ」は一定時間後にＥＣＵ５の通電ガード機能により点火信号ＩＧｔが「Ｌ」となる。その後、エンジン始動失敗を認識した運転手によって再始動されることになる。点火信号ＩＧｔが「Ｌ」となってから、再始動による点火信号ＩＧｔ「Ｈ」が入力されるまでの最短時間が５００［ｍｓｅｃ］であるため、５００［ｍｓｅｃ］以内でロックを解除し、その後の点火信号ＩＧｔが「Ｈ」になったとき正常動作する必要がある。

また、アイドル回転時の６００［ｒｐｍ］以上において、入力信号異常（「Ｌｏｎｇ Ｄｕｔｙ」）のときに、ロック防止機能を作動させ回路を保護する必要があるため、２００［ｍｓｅｃ］以下でロックを解除しないほうが良い。より低い回転数で保護することを考慮すると、極力長い時間で設定することが望ましい。尚、「Ｌｏｎｇ Ｄｕｔｙ」：入力信号のデューティが通常の通電よりも大きく、ＩＧＢＴ１３の発熱限界を超えるデューティのことを示している。

以上の理由から、所定時間を２００〜５００［ｍｓｅｃ］の間に設定する必要があり、本実施形態の所定時間はマージンを考慮し約４００［ｍｓｅｃ］と設定する。
カウンタ回路３１の出力は解除信号としてロック回路２４に入力されている。

図１２は、発振回路およびカウンタ回路の回路構成例を示している。この図１２に示すように、発振回路３０は、電流源Ｉｒ２〜Ｉｒ５、コンデンサＣ２、スイッチＳＷ１〜ＳＷ２、抵抗Ｒ３〜Ｒ５、ＮＰＮトランジスタＴｒ４、ＰＮＰトランジスタＴｒ５、コンパレータＣＰ１〜ＣＰ２、波形整形回路３２などを備えている。

この図１２に示すように、電源とグランドとの間には、電流源Ｉｒ２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、電流源Ｉｒ３が直列接続されており、当該電流源Ｉｒ２、Ｉｒ３に流れる電流の入出力端子にはコンデンサＣ２が接続されている。このコンデンサＣ２は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の切り替えに応じて充放電する。コンデンサＣ２の充放電端子にはトランジスタＴｒ４のベースが接続されると共に、発振回路３０の動作を切替えるトランジスタＴｒｓが接続されている。このトランジスタＴｒｓは、その制御端子にスタート／ストップ信号が与えられることにより発振回路３０の動作をスタート／ストップできるようになっている。

トランジスタＴｒ４のコレクタは電源に接続されており、当該トランジスタＴｒ４のエミッタは電流源Ｉｒ４を介してグランドに接続されている。トランジスタＴｒ４のエミッタと電流源Ｉｒ４の共通接続点は、トランジスタＴｒ５のベースに接続されている。トランジスタＴｒ５のエミッタには電流源Ｉｒ５から電流供給されており、トランジスタＴｒ５のコレクタはグランドに接続されている。

電源およびグランド間には抵抗Ｒ３〜Ｒ５が直列接続されており、それらの２つの共通接続点はコンパレータＣＰ１の非反転入力端子（基準電圧入力端子）、コンパレータＣＰ２の反転入力端子（基準電圧入力端子）にそれぞれ接続されている。

コンパレータＣＰ１の反転入力端子およびコンパレータＣＰ２の非反転入力端子には、電流源Ｉｒ５とトランジスタＴｒ５の共通接続点Ｎ２が接続されており、コンパレータＣＰ１およびＣＰ２の出力は波形整形回路３２に与えられている。波形整形回路３２は、コンパレータＣＰ１およびＣＰ２の出力信号に応じて矩形波状に波形整形しクロック端子ＣＬＫから出力するように構成されている。

クロック端子ＣＬＫはカウンタ回路３１の入力に接続されていると共に、発振回路３０のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御端子に接続されている。これにより、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の切替制御が可能になっている。カウンタ回路３１は、Ｄフリップフロップ回路ＤＦＦ４〜ＤＦＦ７を従属接続して構成されており、ＤフリップフロップＤＦＦ７からタイマー時間経過を示す信号を出力するように構成されている。

図１３は、発振回路とカウンタ回路のタイミングチャートを概略的に示している。この図１３に示すように、スイッチＳＷ１がオン切替えされると共にスイッチＳＷ２がオフ切替えされるときには、電流源Ｉｒ２からコンデンサＣ２に電流が流れ込みコンデンサＣ２の端子電圧は上昇する。逆に、スイッチＳＷ１がオフ切替えされると共にスイッチＳＷ２がオン切替えされるときには、コンデンサＣ２の端子電圧を電流源Ｉｒ３が引込み、コンデンサＣ２の端子電圧が下降する。

コンパレータＣＰ１の反転入力端子とコンパレータＣＰ２の非反転入力端子の共通接続点Ｎ２の電圧は、（コンデンサＣ２の充電電圧）−（トランジスタＴｒ４のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ）＋（トランジスタＴｒ５のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ）と等しくなるため、トランジスタＴｒ４、Ｔｒ５の各ベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅを同等であるとみなせば、共通接続点Ｎ２の電位はコンデンサＣ２の充電電位と等しくなる。

まず、トランジスタＴｒｓの制御端子にストップ信号「Ｈ」が与えられているときには、トランジスタＴｒｓがオンしているため、コンデンサＣ２の端子電圧は０［Ｖ］であり充放電動作が行われない。この場合コンパレータＣＰ１の出力は「Ｈ」となり、コンパレータＣＰ２の出力は「Ｌ」となる。このとき、波形整形回路３２はスイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフに保持する。

発振回路３０のスタート信号「Ｌ」がトランジスタＴｒｓの制御端子に与えられると、コンデンサＣ２に充電が開始されるようになりコンデンサＣ２の端子電圧が上昇する。各コンパレータＣＰ１、ＣＰ２は、共通接続点Ｎ２の電位と基準電圧Ａ、Ｂとの比較を行う。コンデンサＣ２の端子電圧が所定の基準電圧Ｂに達すると、共通接続点Ｎ２の電位も基準電圧Ｂに達するようになる。すると、コンパレータＣＰ１の出力が「Ｈ」、コンパレータＣＰ２の出力が「Ｈ」となる。波形整形回路３２は、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２の出力変化を受けるものの、スイッチＳＷ１をオンに保持し、スイッチＳＷ２をオフに保持する。

さらに、コンデンサＣ２に充電され続けると、コンデンサＣ２の端子電圧が所定の基準電圧Ａに達し共通接続点Ｎ２の電位も基準電圧Ａに達する。すると、コンパレータＣＰ１の出力が「Ｌ」、コンパレータＣＰ２の出力が「Ｈ」となる。このとき、波形整形回路３２は、クロック信号ＣＬＫを「Ｌ」から「Ｈ」に切替え（図１３の（７）参照）、スイッチＳＷ１をオフ状態、スイッチＳＷ２をオン状態に切替える。スイッチＳＷ１がオフになると共にスイッチＳＷ２がオンになると、コンデンサＣ２の充電電荷が電流源Ｉｒ３を通じて放出され、コンデンサＣ２の端子電圧が徐々に低下する。

コンデンサＣ２の端子電圧が基準電圧Ａを下回ると、コンパレータＣＰ１の出力は「Ｈ」、コンパレータＣＰ２の出力は「Ｈ」となるが、波形整形回路３２はクロック信号ＣＬＫとして「Ｈ」を出力したままであり、スイッチＳＷ１をオフ状態、スイッチＳＷ２をオン状態に保持する。

さらにコンデンサＣ２から電荷が放電され基準電圧Ｂを下回ると、コンパレータＣＰ１の出力は「Ｈ」に保持されるが、コンパレータＣＰ２の出力が「Ｌ」に切り替わる。波形整形回路３２はコンパレータＣＰ２の出力変化を受けてクロック端子ＣＬＫに「Ｌ」を出力し（図１３の（８）参照）、スイッチＳＷ１をオン状態、スイッチＳＷ２をオフ状態に切替える。このようにして前記した状態遷移が繰り返されることになる（図１３の（９）（１０）参照）。すなわち、波形整形回路３２は、コンパレータＣＰ１およびＣＰ２の出力状態と前回の出力状態とに応じて波形整形してクロック信号ＣＬＫを出力する。

矩形波信号がクロック信号ＣＬＫの出力端子から出力されるようになるが、図１２に示すように、この出力信号はＤフリップフロップＤＦＦ４〜ＤＦＦ７からなるシフトレジスタに入力されるようになる。カウンタ回路３１は、所定回数のパルス状のクロック信号ＣＬＫをカウントすることによりタイマー時間経過したものであると判定出力するようになっている。尚、所定回数のパルス状のクロック信号ＣＬＫが入力されなければ、カウンタリセット信号によりカウンタがリセットされるようになる。

図１４は、図１１に示すブロック図のタイミングチャートを概略的に示している。この図１４に示すように、ＩＧＢＴ１３の内蔵ダイオードのＶｆが低下し、過昇温しきい値レベルよりも低下すると、ロック回路２４がロック信号を「Ｈ」にして出力する（図１４の（ｄ）の（１１）参照）。

ロック回路２４がロック信号を出力した後でも点火信号ＩＧｔが「Ｈ」であれば、タイマー回路２９は動作しないが、点火信号ＩＧｔが「Ｌ」になると、ＮＯＴゲート２７の出力が「Ｈ」になるため、ＡＮＤゲート２８の出力も「Ｈ」になり、タイマー回路２９が動作し始める（図１４の（１２）参照）。

タイマー回路２９が動作し始めた後、所定時間経過すると、タイマー回路２９は解除信号として「Ｌ」を出力する（図１４の（１３）参照）と、ロック回路２４は、「Ｌ」を出力することで遮断回路１２ｂには遮断信号が与えられなくなる。これにより、ドライバ主回路１２ａがＩＧＢＴ１３に与えるゲート信号が有効化されるようになる（図１４の（１４）参照）。

このような実施形態によれば、タイマー回路２９は遮断回路１２ｂがドライバ主回路１２ａのゲート駆動を遮断してから所定時間を計測し、当該計測結果による所定時間の計測を終了したとき遮断回路１２ｂによる通電遮断状態を解除するため、ドライバ主回路１２ａがＩＧＢＴ１３への通電を再開し動作復帰する。したがって、フェイル検出回路１０は、ＩＧＢＴ１３にオン通電しているときに当該電流に応じたフェイル信号ＩＧｆをＥＣＵ５に出力することにより正常に動作復帰し、当該動作復帰したことをＥＣＵ５に伝達できるようになる。これにより、電源オフしなくても正常に動作復帰することができる。

（第４の実施形態）
図１５および図１６は、本発明の第４の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、解除部が、タイマー部が所定時間の計測を終了した後で、且つ、点火信号が検出されなくなってから通電遮断部による通電遮断状態を解除するように構成したところにある。

第３の実施形態では、入力回路９とＡＮＤゲート２８との間にＮＯＴゲート２７が介在されていたが、本実施形態では、このＮＯＴゲート２７に代えて、ＮＯＴゲート３３およびＡＮＤゲート３４が設けられている。

入力回路９の出力はＮＯＴゲート３３に入力されており、ＮＯＴゲート３３の出力はＡＮＤゲート３４に入力されている。タイマー回路２９の出力は、ＡＮＤゲート３４に入力されている。ＡＮＤゲート３４は、ＮＯＴゲート３３の出力とタイマー回路２９の出力の論理積をロック回路２４に解除信号として出力する。

図１６は、このタイミングチャートを示している。この図１６に示すように、ロック回路２４がロック信号を出力してから、タイマー回路２９が計測開始する。点火信号ＩＧｔが「Ｈ」となっている間は、タイマー回路２９が計測するものの、点火信号が「Ｌ」となると、ＡＮＤゲート２８が「Ｌ」を出力するため、タイマー回路２９は計測を終了してリセットする。前述実施形態で説明した「Ｌｏｎｇ Ｄｕｔｙ」のときには、点火信号ＩＧｔが「Ｈ」となる時間が「所定時間」より短く設定されるため、ロック状態は保持される。前記の「所定時間」は、前述実施形態と同様である。

つまり、タイマー回路２９が前述実施形態で説明した所定時間を計測終了する前に点火信号が「Ｌ」になると、タイマー回路２９が計測を終了し、タイマー回路２９の出力がリセットされる（図１６の（１５）（１６）参照）。

例えば一時的に「Ｈ」で固定される異常信号のとき、タイマー回路２９が所定時間を計測するとロック解除機能が有効化される（図１６の（１７）参照）。タイマー回路２９が所定時間を計測しても、点火信号が「Ｈ」となっていると、ＮＯＴゲート３３は「Ｌ」を出力するため、ＡＮＤゲート３４は「Ｌ」を出力し、ロック回路２４には解除信号が与えられない。

しかし、点火信号が「Ｌ」になると、ＮＯＴゲート３３の出力が反転しＡＮＤゲート３４の入力に「Ｈ」が与えられる。このとき、タイマー回路２９が「Ｈ」を解除信号として出力し続けているため、ロック回路２４に「Ｈ」の解除信号が与えられるようになり、ロック回路２４はロック状態を解除する（図１６の（１８）参照）。この後、ＩＧＢＴ１３のゲートには正常に電圧が出力される（図１６の（１９）参照）。

本実施形態によれば、タイマー回路２９が所定時間の計測を終了した後で、且つ、点火信号が検出されなくなってから、ロック回路２４がロック状態を解除するようにしているため、前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
スイッチング素子はＩＧＢＴ１３に限られない。前述実施形態では、通常時にはスイッチング素子としてＩＧＢＴ１３のオン通電時の電流を検出し当該検出電流に応じた点火状態信号をＥＣＵ５に出力しているが、通常状態においてフェイル信号ＩＧｆをＥＣＵ５に出力していない構成に適用しても良い。

図面中、１は内燃機関点火装置、５はＥＣＵ（電子制御装置）、１０はフェイル検出回路（点火状態出力部）、１２ａはドライバ主回路（駆動部）、１２ｂは遮断回路（通電遮断部）、１３はＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１４は温度検出回路（温度検出部）、１５、２６はラッチ回路（解除部）、２９はタイマー回路（タイマー部）を示す。

Claims (5)

1. 点火コイルに接続されたスイッチング素子と、
   電子制御装置からの点火信号に基づいて前記スイッチング素子にオンオフ通電することで前記点火コイルにオンオフ通電する駆動部と、
   前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出結果が所定値以上となることを条件として前記駆動部による前記スイッチング素子への通電を遮断する通電遮断部と、
   前記通電遮断部が通電を遮断してから所定時間を計測するタイマー部と、
   前記タイマー部による所定時間の計測が終了してから前記通電遮断部による通電遮断状態を解除する解除部とを備えたことを特徴とする内燃機関点火装置。
2. 前記タイマー部は、前記通電遮断部が通電を遮断した後で、且つ、前記点火信号が検出されなくなった時点から計測開始することを特徴とする請求項１記載の内燃機関点火装置。
3. 前記解除部は、前記タイマー部が所定時間の計測を終了した後で、且つ、前記点火信号が検出されなくなってから前記通電遮断部による通電遮断状態を解除することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関点火装置。
4. 点火コイルに接続されたスイッチング素子と、
   電子制御装置からの点火信号に基づいて前記スイッチング素子にオンオフ通電することで前記点火コイルにオンオフ通電する駆動部と
   前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出結果が所定値以上となることを条件として前記駆動部による通電を遮断する通電遮断部と、
   前記電子制御装置から解除信号を受付けると前記通電遮断部による通電遮断状態を解除する解除部とを備えたことを特徴とする内燃機関点火装置。
5. 解除信号検出端子を通じて前記電子制御装置からの解除信号を検出する解除信号検出部を備えたことを特徴とする請求項４記載の内燃機関点火装置。

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