JP2012233483A - イグナイタシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】IGBT1のコレクタ電圧の上昇をECU200内のdv/dt検知回路19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3
Description
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。
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。
(参考例1)
図1は、この発明の第1参考例のイグナイタシステムの回路ブロック図である。本発明のイグナイタシステムはパワーIC101と点火コイル103からなる内燃機関用点火装置100)と、点火プラグ18がある燃焼室300およびECU200で構成される。
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。
つぎに、図2(b)の右側の波形は、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。
この方式では、パワーICの端子はコレクタ端子5、ゲート端子6、エミッタ端子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。
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。
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。
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。
(参考例2)
図4は、この発明の第2参考例のイグナイタシステムを説明する図であり、同図(a)はIGBT1とコイル故障検知回路2の回路ブロック図、同図(b)はタイミングチャート図である。
(参考例3)
図5は、この発明の第3参考例のイグナイタシステムを説明する図であり、同図(a)はIGBT1とコイル故障検知回路2の回路ブロック図、同図(b)はタイミングチャート図である。
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。
(参考例4)
図6は、この発明の第4参考例のイグナイタシステムを説明する図であり、同図(a)はIGBT1とコイル故障検知回路2の回路ブロック図、同図(b)はタイミングチャート図である。
(参考例5)
図7は、この発明の第5参考例のイグナイタシステムを説明する図であり、同図(a)はIGBT1とコイル故障検知回路25の回路ブロック図、同図(b)はタイミングチャート図である。
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。
(参考例6)
図8は、この発明の第6参考例のイグナイタシステムを説明する図であり、同図(a)はIGBT1とコイル故障検知回路25の回路ブロック図、同図(b)はタイミングチャート図である。Vcc電圧をプルダウンするNMOS24はVcc端子21とグランドの間に挿入され、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。また、プルダウンされたVcc電圧はタイマー回路12へ伝送されてコイル故障が判定される。
(参考例7)
図9は、この発明の第7参考例のイグナイタシステムを説明する図であり、同図(a)はIGBT1とコイル故障検知回路25の回路ブロック図、同図(b)はタイミングチャート図である。
第7参考例は、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。
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。
(参考例8)
図10は、この発明の第8参考例のイグナイタシステムを説明する図であり、同図(a)はIGBT1とコイル故障検知回路2の回路ブロック図、同図(b)はタイミングチャート図である。
第8参考例は、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。
ECU200におけるコイル故障の判定は、第1参考例と同様である。
(参考例9)
図11は、この発明の第9参考例のイグナイタシステムを説明する図であり、同図(a)はIGBT1とコイル故障検知回路2の回路ブロック図、同図(b)はタイミングチャート図である。
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。
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 抵抗
28 電源
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 (2)
- 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、前記スイッチング素子をオフ状態とする信号と前記燃焼室へ送られる燃料の供給を停止する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1に記載のイグナイタシステム。
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