JP2011196281A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】不要な点火が行われることを抑制可能な内燃機関用点火装置を提供する。
【解決手段】 点火コイルの１次コイルの電流を通電及び遮断自在なトランジスタ４と、ゲート電流源Ｖｃｃからトランジスタのゲート端子に流れるゲート電流の通電及び遮断を制御することによって、トランジスタをオン及びオフ自在なプリドライブ回路５と、ゲート電流源とトランジスタのゲート端子との間に接続され、ゲート電流源とトランジスタのゲート端子との間における電気接続の接続及び切断を制御することによって、プリドライブ回路に対して前記トランジスタのオン及びオフの駆動を許可及び禁止自在なインヒビット回路６と、インヒビット回路とトランジスタのゲート端子との間に接続されて、抵抗素子及びキャパシタを有するＣＲ回路７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用点火装置に関し、特に、点火コイルの１次電流を通電／遮断するトランジスタにＣＲ回路を接続した内燃機関用点火装置に関する。
従来より、１次コイルと２次コイルとから成る点火コイルと、１次コイルに流れる１次電流を通電／遮断するトランジスタから成るスイッチング素子と、を備える内燃機関用点火装置が知られている。かかる内燃機関用点火装置では、トランジスタがオン状態で１次コイルに１次電流を通電する一方で、トランジスタがオフ状態になることによって１次電流が遮断される。これにより、２次コイルに高圧の２次電圧が誘導され、２次電圧が点火プラグに印加されることによって、点火プラグに放電火花を発生させて内燃機関の点火が行われる。
かかる構成において、外的なサージ等の影響によって、所定の動作状態から外れてトランジスタが動作することにより、点火コイルの１次コイルに流れる１次電流の通電状態が不要に変化して２次コイルに不要な２次電圧が発生し、点火プラグが所定以外の点火動作をする場合が考えられる。
特許文献１は、外的サージによるパワー素子の不要な動作を防止すべく、点火信号に応答してスイッチング手段をオン／オフさせると共に、スイッチング手段のゲートに対する印加電圧を調整するための駆動手段を備えた内燃機関用点火装置を開示する。
特許文献２は、点火信号の立ち上がり時の不要な動作を抑制すべく、パワートランジスタが、ベース及びエミッタ間のベース・エミッタ電圧の増加とともに直流電流増幅率が増加する特性を有し、１次電流の立ち上がりを抑制して１次電流の通電開始時に発生する２次電圧を抑制する構成を有する内燃機関用点火装置を開示する。
特開２００４−２８０５５号公報 特開平８−２７７７６９号公報
しかしながら、本発明者の検討によれば、かかる内燃機関用点火装置では、トランジスタが瞬時にオフ状態になるように設定されているために、これに対応して１次電流が急激に遮断されてしまい、２次電圧が急峻に立ち上がって大きなピーク値を呈すると共に副次的な大きなピークをも呈して、点火プラグが不要に点火する可能性が考えられる。
また、本発明者の検討によれば、車両の走行中に駆動力を超えるような大きな負荷がかかって内燃機関が不意に停止すること等の原因によって、トランジスタが不要に動作すると、不要に２次電圧が発生することになって、点火プラグが不要に点火する可能性も考えられる。
このように所定以外の不要な点火が内燃機関で発生すると、車両の運転者等には違和感が生じるため、点火プラグが不要に点火することを抑制した新規な構成の内燃機関用点火装置が要請された状況にある。
本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、不要な点火が行われることを抑制可能な内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
以上の目的を達成するべく、本発明は、第１の局面において、点火コイルの１次コイルの電流を通電及び遮断自在なトランジスタと、ゲート電流源から前記トランジスタのゲート端子に流れるゲート電流の通電及び遮断を制御することによって、前記トランジスタをオン及びオフ自在なプリドライブ回路と、前記ゲート電流源と前記トランジスタの前記ゲート端子との間に接続され、前記ゲート電流源と前記トランジスタの前記ゲート端子との間における電気接続の接続及び切断を制御することによって、前記プリドライブ回路に対して前記トランジスタのオン及びオフの駆動を許可及び禁止自在なインヒビット回路と、前記インヒビット回路と前記トランジスタの前記ゲート端子との間に接続されて、抵抗素子及びキャパシタを有するＣＲ回路と、を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置である。
また本発明は、かかる第１の局面に加えて、前記トランジスタが、ＩＧＢＴにより構成されていることを第２の局面とする。
また本発明は、かかる第２の局面に加えて、前記ＣＲ回路は、前記キャパシタに蓄えられた電荷に起因する電流を前記ＩＧＢＴのゲート端子に流すことを第３の局面とする。
また本発明は、かかる第２又は第３の局面に加えて、前記ＣＲ回路の時定数は、前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧の変化を相対的になだらかにするように設定されていることを第４の局面とする。
また、本発明は、かかる第１から第４のいずれかの局面に加えて、前記トランジスタ、前記プリドライブ回路、前記インヒビット回路、及び前記ＣＲ回路が、同一の集積回路内に配置され、該集積回路と前記プリドライブ回路及び前記インヒビット回路の動作を制御するマイクロコンピュータとが同一のパッケージ内に配置されていることを第５の局面とする。
本発明の第１の局面の内燃機関用点火装置によれば、インヒビット回路とトランジスタのゲート端子との間に接続され、抵抗素子及びキャパシタを有するＣＲ回路により、点火コイルに不要な２次電圧が発生することを抑制できるので、不要な点火が行われることを抑制することができる。
本発明の第２の局面の内燃機関用点火装置によれば、トランジスタがＩＧＢＴにより構成されているので、コストを削減することができると共に、点火コイルに不要な点火が発生することのないＣＲ回路の設定が簡便に行うことができる。
本発明の第３の局面の内燃機関用点火装置によれば、ＣＲ回路が、ＣＲ回路のキャパシタに蓄えられた電荷に起因する電流をＩＧＢＴのゲート端子に流すものであるため、ゲート電流源からの電流にキャパシタからの電流を加味して、ゲート端子に印加される電圧の変化を調節自在とし、点火コイルに不要な点火が発生することを確実に抑制することができる。
本発明の第４の局面の内燃機関用点火装置によれば、ＣＲ回路の時定数が、ＩＧＢＴのゲート端子に印加される電圧の変化を相対的になだらかにするように設定されているため
、ゲート端子に印加される電圧の変化を相対的になだらかなものとし、点火コイルに不要な点火が発生することをより確実に抑制することができる。
本発明の第５の局面の内燃機関用点火装置によれば、トランジスタ、プリドライブ回路、インヒビット回路、及びＣＲ回路が、同一の集積回路内に配置され、この集積回路とプリドライブ回路及びインヒビット回路の動作を制御するマイクロコンピュータとが同一のパッケージ内に配置されているので、点火コイルに不要な点火が発生することを確実に抑制しながら、その構成をコンパクト化することができる。
本発明の実施形態における内燃機関用点火装置の構成を示す回路図である。 本実施形態における内燃機関用点火装置の主要部の構成を示す等価回路図である。 図３（ａ）は、本実施形態における内燃機関用点火装置のトランジスタがオン状態からオフ状態に切り替えられた際の１次電圧の変化を示す波形図である。図３（ｂ）は、本実施形態における内燃機関用点火装置のトランジスタがオン状態からオフ状態に切り替えられた際の２次電圧の変化を示す波形図である。 本実施形態におけるマイクロコンピュータであるＥＣＵと集積回路とが同一パッケージ内に配置されて積層された構成を示す断面図である。
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関用点火装置につき、詳細に説明する。
まず、本実施形態における内燃機関用点火装置の全体構成について、図１を参照して、詳細に説明する。
図１は、本実施形態における内燃機関用点火装置の構成を示す回路図である。
図１に示すように、内燃機関用点火装置１は、バッテリＢに接続されて１次コイル２及び２次コイル３を有する点火コイルＩＧ、典型的にはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるトランジスタ４、プリドライブ回路５、インヒビット回路６、ＣＲ回路７、並びにトランジスタ４、プリドライブ回路５及びインヒビット回路６の制御部として機能するマイクロコンピュータであるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８を備える。なお、トランジスタ４、プリドライブ回路５及びインヒビット回路６は、集積回路ＣＫを構成する。また、ＥＣＵ８は、図示を省略する演算処理素子及びメモリ等を有する。
具体的には、点火コイルＩＧにおいて、１次コイル２の一方の端部はバッテリＢに接続され、他方の端部はトランジスタ４のコレクタ端子に接続されている。一方、２次コイル３は、１次コイル２の近傍において誘導起電力が生じるように配置され、図示を省略する内燃機関に点火動作をする点火プラグＰに接続されている。
トランジスタ４は、バッテリＢからの１次電流を１次コイル２に通電／遮断するスイッチング素子として機能する。詳しくは、トランジスタ４は、コレクタ端子、エミッタ端子、及びゲート端子（制御端子）を有し、これらは点火コイルＩＧの１次コイル２、接地電位、及びプリドライブ回路５にそれぞれ対応して接続されている。
プリドライブ回路５は、ゲート電流源Ｖｃｃからトランジスタ４のゲート端子へのゲート電流の通電／遮断を制御することによって、トランジスタ４をオン／オフ動作させる。
詳しくは、プリドライブ回路５は、典型的にはＮＰＮバイポーラトランジスタであるトランジスタ５ａを備え、かかるトランジスタ５ａのコレクタ端子、エミッタ端子、及びベース端子はそれぞれ、トランジスタ４のゲート電流の電流経路、接地電位、及びＥＣＵ８に接続されている。プリドライブ回路５は、ＥＣＵ８からトランジスタ５ａのベース端子に供給されるＩＧＮ信号に応じてトランジスタ５ａをオン／オフすることによって、ゲート電流源Ｖｃｃからトランジスタ４のゲート端子へのゲート電流の通電／遮断を制御する。
インヒビット回路６は、ＣＲ回路７を介して、ゲート電流源Ｖｃｃとトランジスタ４のゲート端子及びプリドライブ回路５のトランジスタ５ａのコレクタ端子の間とに接続され、ゲート電流源Ｖｃｃとトランジスタ４のゲート端子との間の電気接続の接続／切断を制御することによって、プリドライブ回路５がトランジスタ４をオン／オフ動作させることを許可／禁止する。詳しくは、インヒビット回路６は、典型的にはＰＮＰバイポーラトランジスタであるトランジスタ６ａを備え、トランジスタ６ａのコレクタ端子、エミッタ端子、及びベース端子はそれぞれ、ＣＲ回路７を介して、トランジスタ４のゲート端子及びプリドライブ回路５のトランジスタ５ａのコレクタ端子の間、ゲート電流源Ｖｃｃ、及びＥＣＵ８に接続されている。インヒビット回路６は、ＥＣＵ８からトランジスタ６ａのベース端子に供給されるＩＧＩＮＨ信号に応じてトランジスタ６ａをオン／オフすることによって、ゲート電流源Ｖｃｃとトランジスタ４のゲート端子との間の電気接続の接続／切断を制御する。
ＣＲ回路７は、インヒビット回路６のトランジスタ６ａのコレクタ端子とトランジスタ４のゲート端子との間に接続され、その時定数であるＣＲ定数により、トランジスタ４のゲート端子に印加されるゲート電圧（ゲート・コレクタ間電圧）が減少する立ち下がり時間等が所定の変化遅れ時間を呈するように調整する。詳しくは、ＣＲ回路７は、直列接続された抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２と、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２との間に接続されたキャパシタＣとを備える。ＣＲ回路７のＣＲ定数は、詳細は後述するように、トランジスタ４のゲート端子に印加されるゲート電圧と２次コイル３に発生する２次電圧との関係を規定すべく設定されている。
ＥＣＵ８は、内燃機関用点火装置１全体の動作を制御する。詳しくは、ＥＣＵ８は、ＩＧＩＮＨ出力ポート８ａ及びＩＧＮ出力ポート８ｂを介して、それぞれインヒビット回路６のトランジスタ６ａのベース端子及びプリドライブ回路５のトランジスタ５ａのベース端子に制御信号であるＩＧＩＮＨ信号及びＩＧＮ信号を入力する。ここで、ＩＧＩＮＨ信号が、ハイレベルからローレベルに切り替わった状態において、パルス信号であるＩＧＮ信号がハイレベルからローレベルに切り替わる際に、点火プラグＰが点火動作をしてスパークが発生する。つまり、ＩＧＩＮＨ信号がローレベルに維持されてＩＧＮ信号がハイレベルになった場合には、トランジスタ４はオン状態になり、１次コイル２はバッテリＢからの電力が供給された通電状態になる。一方、ＩＧＩＮＨ信号がローレベルに維持されてＩＧＮ信号がローレベルに切り替わると、トランジスタ４のゲート端子に印加される電圧が減少してトランジスタ４はオフ状態になるため、１次コイル２の通電状態が遮断される変化が生じて、２次コイル３に高圧の誘導起電力が発生し、点火プラグＰが点火状態となってスパークが発生する。
ここで、キャパシタＣに電荷を蓄えるＣＲ回路７の時定数であるＣＲ定数は、トランジスタ４にＩＧＢＴを用いた場合、以下の２つの条件を満足するように設定される。また、かかるＣＲ定数は、抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２の大きさ、並びにそれらの間に接続されたキャパシタＣの容量を規定することにより設定可能である。
まず、第１の条件は、通常の点火プラグＰの点火時において、トランジスタ４がオン状態からオフ状態に切り替わる際のゲート電圧変化を相対的になだらかにすることにより、
トランジスタ４を相対的になだらかに切り替わらせて、点火コイルＩＧの１次コイル２を通電状態から非通電状態に相対的になだらかに切り替わらせ、２次コイル３にも相対的になだらかな誘導起電力を立ち上がらせて、点火プラグＰに飛び火現象による不要な点火を発生させることなく所定のタイミングで確実に点火動作をさせることを満足する条件である。
次に、第２の条件は、点火プラグＰが点火動作を行っている最中に内燃機関が不意に停止した場合において、プリドライブ回路５のトランジスタ５ａやインヒビット回路６のトランジスタ６ａが動作を停止し、トランジスタ４のゲート端子に印加される電圧が減少する際に、トランジスタ４のゲート端子に印加される電圧を相対的になだらかに変化させて、トランジスタ４を相対的になだらかにオフ状態からオン状態に切り替え、点火コイルＩＧの１次コイル２を相対的になだらかに非通電状態から通電状態に切り替えて、点火コイルＩＧの２次コイル３にも相対的に小さな逆誘導起電力を立ち上がらせて、点火プラグＰに飛び火現象による不要な点火を発生させないことを満足する条件である。
更に、この際、トランジスタ４が動作するためにゲート端子に印加されるゲート電圧は、同規格のＩＧＢＴを用いても個体差があるため、トランジスタ４がオン状態からオフ状態に切り替わる際のゲート電圧及びトランジスタ４がオフ状態からオン状態に切り替わる際のゲート電圧をそれぞれ所定個数実測して、それらの平均値からそれぞれの標準偏差σを求め、それぞれの±５σの下限値及び上限値であっても、トランジスタ４が相対的になだらかにオン状態からオフ状態に及びオフ状態からオン状態に切り替わるように、ＣＲ回路７の時定数であるＣＲ定数は設定されている。
また、トランジスタ４にＩＧＢＴを用いた場合には、バイポーラトランジスタを用いた場合に比較して、ＩＧＢＴのオン／オフ動作を規定するゲート電圧の変化曲線の設定自由度が高いため、以上の第１及び第２の条件に対応してトランジスタ４のスイッチング動作を調整された切り替え速さで確実に行わせ得る。
以上のような構成を有する内燃機関用点火装置１は、以下に示すように動作することによって、不要な点火が行われることを抑制する。以下、更に図２及び図３をも参照して、かかる内燃機関用点火装置１の動作について、詳細に説明する。
図２は、内燃機関用点火装置１の主要部の構成を示す等価回路図であり、図中の抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びキャパシタＣは、図１におけるものと同じである。図３（ａ）は、本実施形態における内燃機関用点火装置のトランジスタがオン状態からオフ状態に切り替えられた際の１次電圧の変化を示す波形図である。また、図３（ｂ）は、本実施形態における内燃機関用点火装置のトランジスタがオン状態からオフ状態に切り替えられた際の２次電圧の変化を示す波形図である。
まず、図示を省略するイグニッションスイッチをオンすると、インヒビット回路６のトランジスタ６ａのエミッタにゲート電流源Ｖｃｃが接続される一方で、ＥＣＵ８が起動されて、ＥＣＵ８のＩＧＩＮＨ出力ポート８ａから、ハイレベルのＩＧＩＮＨ信号が送出されると共に、ＥＣＵ８のＩＧＮポート８ｂからは、パルス信号であるＩＧＮ信号が出力される。すると、インヒビット回路６のトランジスタ６ａが、オフ状態に維持されると共に、ＩＧＮ信号のハイレベル時には、プリドライブ回路５のトランジスタ５ａがオンされる一方で、ＩＧＮ信号のローレベル時には、トランジスタ５ａがオフされる。
ここで、プリドライブ回路５のトランジスタ５ａがオン状態及びオフ状態のいずれにあっても、ＥＣＵ８のＩＧＩＮＨ出力ポート８ａから送出されるＩＧＩＮＨ信号がハイレベルであれば、インヒビット回路６のトランジスタ６ａはオフ状態であるので、トランジス
タ４のゲート端子には電圧が印加されることはなく、トランジスタ４はスイッチング動作をすることなくオフ状態に維持される。
次に、ＥＣＵ８のＩＧＩＮＨ出力ポート８ａから送出されるＩＧＩＮＨ信号をローレベルに切り替えると、インヒビット回路６のトランジスタ６ａがオンされて、図２の電流Ａで示すように、ゲート電流源Ｖｃｃに起因する電圧が、ＣＲ回路７のキャパシタＣに電荷を蓄えながら、トランジスタ４のゲート端子に印加される状態となる。かかる状態で、ＩＧＮポート８ｂから送出されるＩＧＮ信号に対応して、プリドライブ回路５のトランジスタ５ａがオン／オフ動作をする。この際、トランジスタ５ａがオフ状態であれば、トランジスタ４はオン状態となって、点火コイルＩＧの１次コイル２は、通電状態となる一方で、トランジスタ５ａがオン状態であれば、トランジスタ４はオフ状態となって、点火コイルＩＧの１次コイル２は、通電状態が遮断されて非通電状態となる。
そして、このようにトランジスタ４がオン状態からオフ状態に切り替わる際に、点火コイルＩＧの１次コイル２が通電状態から非通電状態となることにより、２次コイル３には誘導起電力が生じて、点火プラグＰは内燃機関に点火動作をすることになる。
ここで、トランジスタ５ａがオン状態になって、トランジスタ４がオフ状態となる際には、キャパシタＣに電荷を蓄えるＣＲ回路７の時定数であるＣＲ定数が、前述した第１の条件を満足するように設定されているため、図２の電流Ｂで示すように、ＣＲ回路７のキャパシタＣは蓄えた電荷を放出し、ゲート電流が矩形状ではなく相対的になだらかに減少して、トランジスタ４は、急激にオフ状態に切り替わらず相対的になだらかにオフ状態に切り替わる。
よって、このようにトランジスタ４がオン状態からオフ状態に相対的になだらかに切り替わることによって、図３（ａ）において立ち下がり時間ΔＴを有する電圧変化曲線ＶＡ１で示すように、時刻Ｔ１で点火コイルＩＧの１次コイル２が通電状態から非通電状態に相対的になだらかに切り替わるから、図３（ｂ）の電圧変化曲線ＶＢ１で示すように、時刻Ｔ１で２次コイル３には相対的になだらか誘導起電力が立ち上がり、点火プラグＰは不要な飛び火現象を発生することなく、所定のタイミングで確実に点火動作をすることになる。一方で、ＣＲ回路７が設けられていない等の場合には、図３（ａ）の電圧変化曲線ＶＡ２で示すように、点火コイルＩＧの１次コイル２が急激に立ち下がり、図３（ｂ）の電圧変化曲線ＶＢ２で示すように、２次コイル３に発生する誘導起電力は、大きな最大ピーク値を持ちかつその後も複数次の副次的ピーク値を呈するようなものとなる。なお、トランジスタ４がオフ状態からオン状態に切り替わる際に、１次コイル２が非通電状態から通電状態に切り替わることにより、２次コイル３に逆誘導起電力が生じるが、かかる逆誘導起電力はそのピーク値が小さいものであるため、点火プラグＰが不要な飛び火現象を発生することはない。
更に、以上のような点火動作を点火プラグＰが行っている最中に、内燃機関が不意に停止した場合には、プリドライブ回路５のトランジスタ５ａやインヒビット回路６のトランジスタ６ａが動作を停止し、トランジスタ４のゲート端子に印加される電圧が減少して、トランジスタ４が不意にオン状態に切り替わる場合も考えられる。しかし、かかる場合であっても、キャパシタＣに電荷を蓄えるＣＲ回路７の時定数であるＣＲ定数が、前述した第２の条件をも満足するように設定されているため、図２の電流Ｂで示すように、キャパシタＣに蓄えられた電荷に起因する電流がトランジスタ４のゲート端子に流れ込むから、トランジスタ４のゲート端子に印加される電圧は、相対的になだらかに上昇した後に減少に転じて、トランジスタ４は、相対的になだらかにオフ状態からオン状態に切り替わった後にオン状態からオフ状態に転じる。
そして、このようにトランジスタ４が相対的になだらかにオフ状態からオン状態に切り替わることによって、点火コイルＩＧの１次コイル２が相対的になだらかに非通電状態から通電状態となって、点火コイルＩＧの２次コイル３にも相対的になだらかであってピーク値も小さな逆誘導起電力が立ち上がる。よって、点火プラグＰは不要な飛び火現象を発生することはなく、内燃機関は不要に点火動作をされることはない。この際、点火コイルＩＧの１次コイル２の電圧変化曲線における立ち上がりの様子は、図３（ａ）の電圧変化曲線ＶＡ１の立ち下がりの様子をいわば左右反転したようなものとなり、点火コイルＩＧの２次コイル３の電圧変化曲線の立ち上がりの様子は、絶対値で示せば図３（ｂ）の電圧変化曲線ＶＢ１の立ち上がりの様子と同様になる。
また、以上の構成において、トランジスタ４、プリドライブ回路５及びインヒビット回路６は、集積回路ＣＫを構成するものであるが、かかる集積回路ＣＫの実装構成につき、更に図４をも参照して、詳細に説明する。
図４は、本実施形態におけるマイクロコンピュータであるＥＣＵと集積回路とが同一パッケージ内に配置されて積層された構成を示す断面図である。
図４に示すように、トランジスタ４、プリドライブ回路５、インヒビット回路６、及びＣＲ回路７は、同一の集積回路ＣＫ内に配置される。かかる集積回路ＣＫとＥＣＵ８とは、同一の筐体等のパッケージＰＫ内に封止されて一体化された構成を有し、所望の支持体ＳＢに載置されて車両等に固定される。かかるパッケージＰＫは、例えば樹脂封止体であり、トランスファーモールド法等により成形される。このような構成によれば、内燃機関用点火装置１の構成をコンパクト化することができる。
以上の構成によれば、インヒビット回路とトランジスタのゲート端子との間に接続され、抵抗素子及びキャパシタを有するＣＲ回路により、点火コイルに不要な２次電圧が発生することを抑制できるので、不要な点火が行われることを抑制することができる。
また、トランジスタがＩＧＢＴにより構成されているので、コストを削減することができると共に、点火コイルに不要な点火が発生することのないＣＲ回路の設定が簡便に行うことができる。
また、ＣＲ回路が、ＣＲ回路のキャパシタに蓄えられた電荷に起因する電流をＩＧＢＴのゲート端子に流すものであるため、ゲート電流源からの電流にキャパシタからの電流を加味して、ゲート端子に印加される電圧の変化を調節自在とし、点火コイルに不要な点火が発生することを確実に抑制することができる。
また、ＣＲ回路の時定数が、ＩＧＢＴのゲート端子に印加される電圧の変化を相対的になだらかにするように設定されているため、ゲート端子に印加される電圧の変化を相対的になだらかなものとし、点火コイルに不要な点火が発生することをより確実に抑制することができる。
また、トランジスタ、プリドライブ回路、インヒビット回路、及びＣＲ回路が、同一の集積回路内に配置され、この集積回路とプリドライブ回路及びインヒビット回路の動作を制御するマイクロコンピュータとが同一のパッケージ内に配置されているので、点火コイルに不要な点火が発生することを確実に抑制しながら、その構成をコンパクト化することができる。
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨
を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
以上のように、本発明においては、不要な点火が行われることを抑制可能な内燃機関用点火装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格から車両等の内燃機関に広範に適用され得るものと期待される。
１…内燃機関用点火装置
２…１次コイル
３…２次コイル
４…トランジスタ
５…プリドライブ回路
５ａ…ＮＰＮバイポーラトランジスタ
６…インヒビット回路
６ａ…ＰＮＰバイポーラトランジスタ
７…ＣＲ回路
８…ＥＣＵ
Ｂ…バッテリ
Ｃ…キャパシタ
ＩＧ…点火コイル
Ｐ…点火プラグ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４…抵抗素子
Ｖｃｃ…ゲート電流源
ＰＫ…パッケージ
ＳＢ…支持体

Claims (5)

  1. 点火コイルの１次コイルに流れる電流を通電及び遮断自在なトランジスタと、
    ゲート電流源から前記トランジスタのゲート端子に流れるゲート電流の通電及び遮断を制御することによって、前記トランジスタをオン及びオフ自在なプリドライブ回路と、
    前記ゲート電流源と前記トランジスタの前記ゲート端子との間に接続され、前記ゲート電流源と前記トランジスタの前記ゲート端子との間における電気接続の接続及び切断を制御することによって、前記プリドライブ回路に対して前記トランジスタのオン及びオフの駆動を許可及び禁止自在なインヒビット回路と、
    前記インヒビット回路と前記トランジスタの前記ゲート端子との間に接続されて、抵抗素子及びキャパシタを有するＣＲ回路と、
    を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
  2. 前記トランジスタは、ＩＧＢＴから成ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
  3. 前記ＣＲ回路は、前記キャパシタに蓄えられた電荷に起因する電流を前記ＩＧＢＴのゲート端子に流すことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
  4. 前記ＣＲ回路の時定数は、前記ＩＧＢＴのゲート端子に印加される電圧の変化を相対的になだらかにするように設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関用点火装置。
  5. 前記トランジスタ、前記プリドライブ回路、前記インヒビット回路、及び前記ＣＲ回路は、同一の集積回路内に配置され、前記集積回路と前記プリドライブ回路及び前記インヒビット回路の動作を制御するマイクロコンピュータとが同一のパッケージ内に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関用点火装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017150345A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 内燃機関用点火装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015186254A1 (ja) * 2014-06-06 2015-12-10 新電元工業株式会社 点火装置
JP6631304B2 (ja) * 2016-02-17 2020-01-15 株式会社デンソー 点火装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0431664A (ja) * 1990-05-25 1992-02-03 Hanshin Electric Co Ltd 内燃機関の点火装置
JPH08277769A (ja) * 1995-04-04 1996-10-22 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関用点火装置
JP2003049756A (ja) * 2001-08-07 2003-02-21 Denso Corp 内燃機関用点火装置
JP2008144657A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関用点火制御システムの点火装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1229573C (zh) * 2000-05-26 2005-11-30 株式会社日立制作所 内燃机点火装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0431664A (ja) * 1990-05-25 1992-02-03 Hanshin Electric Co Ltd 内燃機関の点火装置
JPH08277769A (ja) * 1995-04-04 1996-10-22 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関用点火装置
JP2003049756A (ja) * 2001-08-07 2003-02-21 Denso Corp 内燃機関用点火装置
JP2008144657A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関用点火制御システムの点火装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017150345A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 内燃機関用点火装置

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