JP2018178822A - 点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグナイタスイッチが故障した場合でも点火コイルに過大な電流が流れることを防ぐことが出来る点火装置。【解決手段】本発明の点火装置は、イグナイタスイッチと直列に電流制限用の高抵抗を接続し、イグナイタスイッチの制御が出来ない場合には、点火コイルに流れる電流が電流制限用の高抵抗で制限される。電流制限用の高抵抗には並列にバイパス回路を接続し、イグナイタスイッチがオンしている場合は、バイパス回路に電流を流すことで、点火に必要な電流を流すことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用の点火装置の異常時の保護に関する。

点火装置は、バッテリから点火コイルの1次側を介し接続されるイグナイタスイッチを点火信号によりオンオフさせ、点火コイルの２次側に高電圧を発生させ、点火プラグを点火させる。点火コイルは過大な電流が流れることにより破壊するため、イグナイタスイッチに流れる電流を制限するための機能を設けたものがある。

例えば、特許文献１に記載されたものは、イグナイタスイッチと直列に電流検出用の抵抗を接続し、イグナイタスイッチに流れる電流が増加した場合、抵抗の電圧降下が、閾値を超えるとイグナイタスイッチのゲート端子の電位を低下させ、イグナイタスイッチを遮断し点火コイルに流れる電流を制限する。

特開２００４−０５２６８３号公報

しかしながら、従来技術では、イグナイタスイッチのゲートがサージ等で劣化した場合、ゲート端子の電圧を低下させても、制御できず、点火コイルに流れる電流を制限出来ない問題がある。また、イグナイタスイッチがショート故障の場合、点火コイルに過大な電流が流れ、発煙、発火の恐れがある。

本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決し、イグナイタスイッチが制御出来ない場合や故障した場合でも、点火コイルに流れる電流を制限する。

イグナイタスイッチの制御が出来ない場合に、イグナイタスイッチと直列に別スイッチを接続し、この別スイッチを遮断することで、点火コイルに流れる電流を制限する方法がある。しかし、過大な電流が流れている状態において、別スイッチで電流を遮断すると、サージ電圧が発生し、周辺の回路を破壊させる可能性がある。

本発明の点火装置は、イグナイタスイッチと直列に電流制限用の高抵抗を接続し、イグナイタスイッチの制御が出来ない場合には、点火コイルに流れる電流が電流制限用の高抵抗で制限される。電流制限用の高抵抗には並列にバイパス回路を接続し、イグナイタスイッチがオンしている場合は、バイパス回路に電流が流すことで、点火に必要な電流を流すことを特徴とする。

本発明によれば、イグナイタスイッチが制御不能や故障の場合でもイグナイタスイッチに直列に接続された電流制限抵抗に電流を流すことで、点火コイルに流れる電流を制限することが出来る。

本発明の実施の形態に係る点火装置の基本回路構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る点火装置の基本回路構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る点火装置の回路構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る点火装置の各部の動作波形図である。 本発明の実施例２に係る点火装置の回路構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る点火装置の各部の動作波形図である。 本発明の実施例３に係る点火装置の回路構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る点火装置の各部の動作波形図である。 本発明の実施例３に係る点火装置の各部の動作波形図である。 従来の点火装置の回路構成を示す図である。

図１０に示す従来の点火装置ではイグナイタスイッチと直列に電流検出抵抗を接続し、イグナイタスイッチに流れる電流が増加し、抵抗の電圧降下が、閾値を超えるとイグナイタスイッチのゲート端子の電位を低下させ、イグナイタスイッチを遮断し点火コイルに流れる電流を制限することを特徴とする

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１、図２は、本発明の実施の形態に係る点火装置の基本回路構成を示す図である。

図１、図２の点火装置は、点火制御回路１００、バッテリＥ、点火コイルＴ、ダイオードＤ１を備えている。点火制御回路１００は、内部電源１１、ドライブ回路Ａ１３、故障判定回路２４、制御回路１２、イグナイタスイッチＱ１、抵抗Ｒ１、バイパススイッチ１７を備える。抵抗Ｒ１は電流制限抵抗となり、イグナイタスイッチＱ１が故障し、リーク電流が流れた場合、電流を制限するための高抵抗値の抵抗となる。抵抗Ｒ１は、リーク時の電流制限に用いられるが、定電流回路等、別の手段で電流を制限してもよい。

エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０は、点火信号を制御回路１２に出力する。制御回路１２では、ＥＣＵ１０から点火信号を波形整形し、ドライブ回路Ａ１３に出力される。ドライブ回路Ａ１３はイグナイタスイッチＱ１を駆動するための回路で、イグナイタスイッチＱ１は、点火コイルＴの１次電流をオン、オフさせることで、点火コイルの２次側に高電圧を発生させ、点火プラグ１７を点火させる。イグナイタスイッチＱ１は、ＩＧＢＴからなる。

本発明の基本動作について、図１、図２を用い説明する。図１はＱ１がオンしている状態を示す図であり、ドライブ回路Ａ１３の出力はＨｉレベル、バイパススイッチ１７はオンしている状態である。電流ＩＱ１はバッテリＥから点火コイルＴの１次側を介し、イグナイタスイッチＱ１、バイパススイッチ１７、接地へ流れる。

図２はイグナイタスイッチＱ１がオフしている状態を示す図であり、ドライブ回路Ａ１３の出力はＬｏレベル、バイパススイッチ１７はオフしている状態である。ドライブ回路Ａ１３の出力はＬｏレベルのため、イグナイタスイッチＱ１はカットオフしている状態であることから、イグナイタスイッチＱ１には、電流ＩＱ１が流れない。

しかし、イグナイタスイッチＱ１が故障するとドライブ回路Ａ１３の出力はＬｏレベルを出力しているのにも関わらず、イグナイタスイッチＱ１を制御出来ないため、イグナイタスイッチＱ１に電流が流れてしまう。

仮にイグナイタスイッチＱ１のコレクタ、エミッタ間がショート故障の場合、抵抗Ｒ１がないと、過大な電流が流れ、点火コイルが損傷する。点火コイルＴが損傷した場合、発煙、発火に至る可能性がある。本発明では、故障判定回路２４によりイグナイタスイッチＱ１の故障を検出し、イグナイタスイッチＱ１が故障と判定されると、バイパススイッチ１７をオフさせ、抵抗Ｒ１で電流を制限することで、点火コイルＴの損傷を防ぐ。イグナイタスイッチＱ１がオン時にバイパススイッチに電流を流し、イグナイタスイッチＱ１がオフ時の際は、バイパススイッチがオフするため、点火動作に影響を与えることなく、故障検出が出来る。そのため、イグナイタスイッチＱ１がオン時にバイパススイッチに流れる電流より、スイッチ素子がオフ時に電流制限回路に流れる電流が小さい

実施例１
この発明の実施例１について図面を用い説明する。図３は本発明の実施例１に係る点火装置の回路構成を示す図である。

実施例１の点火装置は、点火制御回路１、バッテリＥ、点火コイルＴ、ダイオードＤ１を備えている。点火制御回路１は、内部電源１１、ドライブ回路Ａ１３、ドライブ回路Ｂ１４、制御回路１２ａ、イグナイタスイッチＱ１、抵抗Ｒ１、ラッチ回路１５、ＭＯＳＦＥＴＱ２、故障判定回路Ａ１８を備える。故障判定回路Ａ１８はコンパレータ１６、基準電圧Ｖｒｅｆ１を備える。ＭＯＳＦＥＴＱ２は、抵抗Ｒ１のバイパススイッチになる。バイパススイッチは、バイポーラトランジスタや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）でもよい。

イグナイタスイッチＱ１のエミッタと接地間には、抵抗Ｒ１とＭＯＳＦＥＴＱ２の並列回路が接続される。イグナイタスイッチＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ１の一端とＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインの接続点が接続され、抵抗Ｒ１の他端とＭＯＳＦＥＴＱ２との接続点は接地される。ドライブ回路Ｂ１４はＭＯＳＦＥＴＱ２を駆動するための回路で、ドライブ回路Ｂ１４には、制御回路１２aとラッチ回路１５からの信号が入力される。

抵抗Ｒ１とイグナイタスイッチＱ１のエミッタとの接続点にはコンパレータ１６の非反転入力が接続される。コンパレータ１６の反転入力と接地間には、基準電圧Ｖｒｅｆ１が接続される。コンパレータ１６の出力は、ラッチ回路１５に入力される。

エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０は、点火信号を制御回路１２ａに出力する。制御回路１２ａでは、ＥＣＵ１０から点火信号を波形整形し、ドライブ回路Ａ１３に出力される。ドライブ回路Ａ１３はイグナイタスイッチＱ１を駆動するための回路で、イグナイタスイッチＱ１は、点火コイルＴの１次電流をオン、オフさせることで、点火コイルの２次側に高電圧を発生させ、点火プラグ１７を点火させる。実施例１では、イグナイタスイッチＱ１は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を使用したが、イグナイタスイッチＱ１はＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタであってもよい。

イグナイタスイッチＱ１のコレクタには点火コイルＴの１次側の一端が接続され、点火コイルＴの１次側の他端にはバッテリＥの正極が接続され、バッテリＥの負極は接地されている。内部電源１１は、バッテリＥに接続され、制御回路１２ａ、ラッチ回路１５、コンパレータ１６、基準電圧Ｖｒｅｆ１に一定電圧を供給する。

次に、このように構成された実施例１の点火装置の動作を図４に示す各部の動作波形図を参照しながら説明する。

まず、図４において、ＥＣＵ出力はＥＣＵ１０から出力される点火信号、Ｑ１ゲートはイグナイタスイッチＱ１のゲート電圧、Ｑ２ゲートはＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート電圧、ＶＲ１は抵抗Ｒ１の両端電圧，ラッチ出力はラッチ回路１５の出力を示す。

時刻ｔ０〜ｔ３までの時間は、イグナイタスイッチＱ１が正常であるときの動作となる。時刻ｔ１において、ＥＣＵ１０はＨｉレベルの点火信号を、制御回路１２ａを介し、イグナイタスイッチＱ１のゲート、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートに印加し、時刻ｔ１〜ｔ２においてイグナイタスイッチＱ１、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンする。するとバッテリＥから点火コイルＴの１次側、イグナイタスイッチＱ１、ＭＯＳＦＥＴＱ２を介し、接地に電流が流れる。ＭＯＳＦＥＴＱ２はオンしているため、抵抗Ｒ１には電流がほとんど流れないことから、抵抗Ｒ１の両端電圧ＶＲ１は、ほとんど発生しない。

時刻ｔ２〜ｔ３において、ＥＣＵ１０はＬｏレベルの点火信号を、制御回路１２ａを介し、イグナイタスイッチＱ１のゲート、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートに印加し、時刻ｔ２〜ｔ３においてイグナイタスイッチＱ１、ＭＯＳＦＥＴＱ２はオフする。するとバッテリＥからの電流は遮断されるため、抵抗Ｒ１には電流がほとんど流れないことから、抵抗Ｒ１の両端電圧ＶＲ１は、ほとんど発生しない。

時刻ｔ１〜ｔ３において、両端電圧ＶＲ１は、基準電圧Ｖｒｅｆ１より、低いため、コンパレータ１６の出力はＬｏレベルとなり、ラッチ回路１５の出力はＨｉレベルとなることから、ドライブ回路Ｂ１４は制御回路１２ａの信号で制御される。

時刻ｔ３〜ｔ５において、イグナイタスイッチＱ１が故障であるときの動作となる。時刻ｔ３においては、イグナイタスイッチＱ１のゲート電圧がＬｏレベルであるが、抵抗Ｒ１の両端電圧ＶＲ１が上昇している。これは、イグナイタスイッチＱ１の故障により、コレクタ−エミッタ間に流れるリーク電流が抵抗Ｒ１に流れるためである。イグナイタスイッチＱ１のリーク状態が継続されると、さらにリーク電流が増加し、ショート故障に至る危険性がある。

ｔ４においては、リーク電流が増加し、抵抗Ｒ１の両端電圧ＶＲ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１に達し、イグナイタスイッチＱ１が故障と判定される。抵抗Ｒ１の両端電圧ＶＲ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１に達するため、コンパレータ１６からＨｉレベルが出力され、ラッチ回路１５に入力される。ラッチ回路１５からＬｏレベルがドライブ回路Ｂ１４に入力され、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定される。

ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定されるため、ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフが継続する。ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフすることで、イグナイタスイッチＱ１のドレイン−ソース間のリーク電流が増加し、ショート故障に至っても、点火コイルＴに流れる電流は抵抗Ｒ１で制限される。ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定されるため、制御回路１２ａからＨｉレベルの信号がドライブ回路Ｂ１４に入力されても、ＭＯＳＦＥＴＱ２はオンしない。

このように実施例１の点火装置によれば、イグナイタスイッチＱ１が故障しても、イグナイタスイッチＱ１に直列に接続された電流制限抵抗Ｒ１で、点火コイルに流れる電流を制限することが出来る。電流制限抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすれば、イグナイタスイッチＱ１の微小なリーク電流も検出可能となり、微小なリーク電流が流れている状態で、電流が制限でき、点火コイルに過大な電流が流れることを防げる。

イグナイタスイッチＱ１が正常な場合には、イグナイタスイッチＱ１とＭＯＳＦＥＴＱ２が同期してオン、オフ動作となる。これに対し、イグナイタスイッチＱ１が故障した場合には、イグナイタスイッチＱ１がオン、オフにかかわらず、ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフする。

実施例２
本発明の別の実施例として実施例２について図面を用い説明する。図５は本発明の実施例２に係る点火装置の回路構成を示す図である。実施例２の点火装置は、実施例１の点火装置の故障判定回路Ａ１８を故障判定回路Ｂ１９に置き換え、マスク回路２１を追加し、制御回路１２ａが制御回路１２ｂに変更されたものである。故障検知回路Ｂ１９は、ＭＯＳＦＥＴＱ３、抵抗Ｒ２、コンパレータ２０、基準電圧Ｖｒｅｆ２で構成されている。制御回路１２ａと制御回路１２ｂは、ＥＣＵ１０からの信号をドライブ回路Ａ、ドライブ回路Ｂに出力される波形が異なる。

ＭＯＳＦＥＴＱ３とＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート、ドレインは共通に接続され、ＭＯＳＦＥＴＱ２のソースから流れる電流に比例した電流がＭＯＳＦＥＴＱ３のソースから流れる。ＭＯＳＦＥＴＱ２とＭＯＳＦＥＴＱ３は１チップ構成された電流センスＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。

ＭＯＳＦＥＴＱ２とＭＯＳＦＥＴＱ３のゲートは、ドライブ回路Ｂ１４の出力に接続される。ＭＯＳＦＥＴＱ３とＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインは、イグナイタスイッチＱ１のエミッタと抵抗Ｒ１との接続点に接続される。ＭＯＳＦＥＴＱ３のソースは抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端は接地される。ＭＯＳＦＥＴＱ３のソースと抵抗Ｒ３との接続点は、コンパレータ２０の非反転入力に接続される。コンパレータ２０の反転入力は基準電圧Ｖｒｅｆ２のプラス側が接続され、基準電圧Ｖｒｅｆ２のマイナス側は接地される。コンパレータ２０の出力は、マスク回路２１を介し、ラッチ回路１５に接続される。マスク回路２１は、ＭＯＳＦＥＴＱ１ゲートと同期したマスク信号を生成し、ＭＯＳＦＥＴＱ１ゲートがＨｉレベルのときは、コンパレータ２０の出力は、マスクされる。

次に、このように構成された実施例２の点火装置の動作を図に示す各部の動作波形図である図６を参照しながら説明する。ここでは、故障検出回路Ｂ２０、マスク回路２１、制御回路１２ｂ以外は、実施例１と同じ構成のため、故障検出回路Ｂ２０、マスク回路２１、制御回路１２ｂの動作を説明する。

まず、図６において、ＥＣＵ出力はＥＣＵ１０から出力される点火信号、Ｑ１ゲートは、イグナイタスイッチＱ１のゲート電圧、Ｑ２、Ｑ３ゲートはＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ３のゲート電圧、Ｑ３ソースはＭＯＳＦＥＴＱ３のソース電圧、ＶＲ１は抵抗Ｒ１の両端電圧、Ｃｏｍｐ出力はコンパレータ２０の出力、ラッチ入力はマスク回路２１の出力を示す。

時刻ｔ０〜ｔ６までの時間は、イグナイタスイッチＱ１が正常であるときの動作となる。時刻ｔ１において、ＥＣＵ１０はＨｉレベルの点火信号は、制御回路１２ｂを介しＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ３のゲートに印加し、時刻ｔ１〜ｔ５においてオンする。ＥＣＵ１０のＨｉレベルは制御回路１２ｂで遅延され、時刻ｔ２において、イグナイタスイッチＱ１のゲートにはＨｉレベルが印加される。するとバッテリＥから点火コイルＴの１次側、イグナイタスイッチＱ１、ＭＯＳＦＥＴＱ２を介し、接地に電流が流れる。ＭＯＳＦＥＴＱ２はオンしているため、抵抗Ｒ１には電流がほとんど流れないことから、抵抗Ｒ１の両端電圧ＶＲ１は、ほとんど発生しない。

イグナイタスイッチＱ１がオンし、ＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ３の電流が増加し、時刻ｔ３において、ＭＯＳＦＥＴＱ３のソース電位が基準電圧Ｖｒｅｆ２に達すると、コンパレータ２０の出力がＨｉレベルになる。しかしマスク回路２１により、コンパレータ２０の出力のＨｉレベルはマスクされ、ラッチ回路１５にはＬｏレベルが入力されるため、イグナイタスイッチＱ１のオン状態が維持される。

時刻ｔ６以降の時間は、イグナイタスイッチＱ１が故障であるときの動作となる。時刻ｔ６においては、イグナイタスイッチＱ１のゲート電圧がＬｏレベルであるが、抵抗Ｒ２の両端電圧ＶＲ２が上昇している。これは、イグナイタスイッチＱ１の故障によるコレクタ−エミッタ間のリーク電流が、ＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ３のゲート電圧がＨｉレベルのため、ＭＯＳＦＥＴＱ２、Ｑ３がオン状態となり、抵抗Ｒ２に流れるためである。

リーク電流が増加し、抵抗Ｒ２の両端電圧ＶＲ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２に達するとイグナイタスイッチＱ１が故障と判定される。抵抗Ｒ２の両端電圧ＶＲ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２に達するため、コンパレータ２０からＨｉレベルが出力され、マスク回路２１はマスクしないことから、Ｈｉレベルがラッチ回路１５に入力される。ラッチ回路１５からＬｏレベルがドライブ回路Ｂ１４に入力され、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定される。

ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定されるため、ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフする。ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフすることで、イグナイタスイッチＱ１のコレクタ−エミッタ間のリーク電流が制限される。ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定されるため、制御回路１２ｂからＨｉレベルの信号がドライブ回路Ｂ１４に入力されても、ＭＯＳＦＥＴＱ２はオンしない。

このように実施例２の点火装置によれば、イグナイタスイッチＱ１が故障しても、イグナイタスイッチＱ１に直列に接続された抵抗Ｒ１で電流を制限することで、過大な電流を点火コイルＴに流れるのを防ぐことが出来る。

イグナイタスイッチＱ１が正常な場合には、ｔ１〜ｔ２の間を除き、イグナイタスイッチＱ１とＭＯＳＦＥＴＱ２が同期してオン、オフ動作となる。これに対し、イグナイタスイッチＱ１が故障した場合には、イグナイタスイッチＱ１がオン、オフにかかわらず、ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフする。

実施例３
この発明の実施例３について図面を用い説明する。実施例１、２は、イグナイタスイッチＱ１の故障時に点火コイルＴに流れる電流を制限するための発明である。実施例３では、イグナイタスイッチＱ１の故障に加え、ＭＯＳＦＥＴＱ２の故障についても保護するものである。

図７は本発明の実施例３に係る点火装置の回路構成を示す図である。実施例３の点火装置は、実施例１の点火装置に、さらに故障判定回路Ｃ２２とラッチ回路Ｂ２３、マスク回路２５を備え、制御回路１２ａが制御回路１２ｃに変更されたものである。故障検知回路Ｃ２２は、イグナイタスイッチＱ１ａ、抵抗Ｒ３、コンパレータ２６、基準電圧Ｖｒｅｆ３で構成されている。制御回路１２ａと制御回路１２ｃは、ＥＣＵ１０からの信号をドライブ回路Ａ、ドライブ回路Ｂに出力される波形が異なる。

イグナイタスイッチＱ１とイグナイタスイッチＱ１ａのゲート、コレクタは共通に接続され、イグナイタスイッチＱ１のエミッタから流れる電流に比例した電流がイグナイタスイッチＱ１aのエミッタから流れる。イグナイタスイッチＱ１とイグナイタスイッチＱ１ａは１チップ構成された電流センスＩＧＢＴを用いてもよい。

イグナイタスイッチＱ１とイグナイタスイッチＱ１ａのゲートは、ドライブ回路Ａ１３の出力に接続される。イグナイタスイッチＱ１とイグナイタスイッチＱ１ａのコレクタは、点火コイルの一端に接続される。イグナイタスイッチＱ１ａのエミッタは抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端はイグナイタスイッチＱ１のエミッタに接続される。イグナイタスイッチＱ１ａのエミッタと抵抗Ｒ３との接続点は、コンパレータ２６の非反転入力に接続される。コンパレータ２６の反転入力は基準電圧Ｖｒｅｆ３のプラス側が接続され、基準電圧Ｖｒｅｆ３のマイナス側はイグナイタスイッチＱ１のエミッタに接続される。コンパレータ２６の出力は、マスク回路２５を介しラッチ回路Ｂ２３に接続される。マスク回路２５は、ＭＯＳＦＥＴＱ２ゲートと同期したマスク信号を生成し、ＭＯＳＦＥＴＱ２ゲートがＨｉレベルのときは、コンパレータ２６の出力は、マスクされる。

次に、このように構成された実施例３の点火装置の動作を図に示す各部の動作波形図である図８、図９を参照しながら説明する。図８では、イグナイタスイッチＱ１故障時の動作、図９では、ＭＯＳＦＥＴＱ２故障時での動作について説明する。ここでは、追加された故障検出回路Ｃ２２、ラッチ回路Ｂ２１、変更された制御回路１２ｃ以外は、実施例１と同じ構成のため、制御回路１２ｃ、故障検出回路Ｃ２２、ラッチ回路Ｂ２１の動作を説明する。

まず、図８において、ＥＣＵ出力はＥＣＵ１０から出力される点火信号、Ｑ１ゲートは、イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａのゲート電圧、Ｑ２ゲートはＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート電圧、ラッチＡ出力は、ラッチ回路Ｂ２１の出力、ＶＲ１は、抵抗Ｒ１の両端電圧を示す。

イグナイタスイッチＱ１が故障時の動作は、実施例１と同じであるが、イグナイタスイッチＱ１のゲート電圧の波形が、実施例１と異なる。実施例１ではＥＣＵ出力とＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート電圧の波形が同期していたが、実施例３では、ｔ２〜ｔ３にかけて、イグナイタスイッチＱ１のゲート電圧はＨｉレベルであるが、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート電圧はＬｏレベルとなっている。これは、後述のＭＯＳＦＥＴＱ２の故障検出のためである。

次に図９において、ＥＣＵ出力はＥＣＵ１０から出力される点火信号、Ｑ１ゲートは、イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａのゲート電圧、Ｑ２ゲートはＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート電圧、ＶＲ３は抵抗Ｒ３の両端電圧、Ｃｏｍｐ３出力はコンパレータ２６の出力、ラッチＢ入力はマスク回路２５の出力、ラッチＢ出力は、ラッチ回路Ｂ２１の出力を示す。

時刻ｔ１０〜ｔ１７までの時間は、ＭＯＳＦＥＴＱ２が正常であるときの動作となる。時刻ｔ１において、ＥＣＵ１０はＨｉレベルの点火信号を制御回路１２ｂを介し、イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａ、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートに印加し、時刻ｔ１１〜ｔ１４においてイグナイタスイッチＱ１、Ｑ１aがオン、時刻ｔ１１〜ｔ１３においてＭＯＳＦＥＴ２がオンする。時刻ｔ１１〜ｔ１３においては、イグナイタスイッチＱ１、ＭＯＳＦＥＴＱ２の両方がオンしているため、バッテリＥから点火コイルＴの１次側、イグナイタスイッチＱ１、ＭＯＳＦＥＴＱ２を介し、接地に電流が流れる。

イグナイタスイッチＱ１がオンし、電流が増加し、時刻ｔ１２において、イグナイタスイッチＱ１ａのソース電位が基準電圧Ｖｒｅｆ３に達すると、コンパレータ２６の出力がＨｉレベルになる。しかしマスク回路２５により、コンパレータ２６の出力のＨｉレベルはマスクされ、ラッチ回路１５にはＬｏレベルが入力されるため、イグナイタスイッチＱ１のオン状態が維持される。

時刻ｔ１３においてＥＣＵ１０の出力は、Ｌｏレベルとなり、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートには、Ｌｏレベルが出力され、ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフする。イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａのゲートには、制御回路１２ｃで遅延されるため、Ｈｉレベルが印加され、抵抗Ｒ１に電流が流れる。抵抗Ｒ３の両端電圧ＶＲ３は、基準電圧Ｖｒｅｆ３以下のため、コンパレータ２６の出力はＬｏレベルとなる。ｔ１４においては、イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａのゲートにＬｏレベルが印加されるため、イグナイタスイッチＱ１はカットオフする。ｔ１５〜ｔ１７までの動作は、ｔ１１〜ｔ１４までの動作と同じとなる。

時刻ｔ１７以降の時間は、ＭＯＳＦＥＴＱ２が故障であるときの動作となる。時刻ｔ１７においては、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート電圧がＬｏレベルであるが、抵抗Ｒ３の両端電圧ＶＲ３が上昇している。これは、ＭＯＳＦＥＴＱ２の故障によるドレイン−ソース間のリーク電流が、イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１aのゲート電圧がＨｉレベルのため、イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａがオン状態となり、抵抗Ｒ３に流れるためである。

時刻ｔ１８においては、リーク電流が増加し、抵抗Ｒ３の両端電圧ＶＲ３が基準電圧Ｖｒｅｆ３に達するとＭＯＳＦＥＴＱ２が故障と判定される。抵抗Ｒ３の両端電圧ＶＲ３が基準電圧Ｖｒｅｆ３に達するため、コンパレータ２６からＨｉレベルが出力され、マスク回路２５はマスクしないことから、Ｈｉレベルがラッチ回路Ｂ２３に入力される。ラッチ回路Ｂ２３からＬｏレベルがドライブ回路Ａ１３、ドライブ回路Ｂ１４に入力され、イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａのゲート、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定される。

イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａのゲート、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定されるため、イグナイタスイッチＱ１、Ｑ１ａはカットオフする。ＭＯＳＦＥＴＱ２は、故障状態によっては、カットオフ出来ない。イグナイタスイッチＱ１がカットオフすることで、ＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン−ソース間のリーク電流が遮断される。ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートは、Ｌｏレベルに固定されるため、制御回路１２ｂからＨｉレベルの信号がドライブ回路Ｂ１４に入力されても、ＭＯＳＦＥＴＱ２はオンしない。ＭＯＳＦＥＴＱ２の故障を検出すると、イグナイタスイッチＱ１，Ｑ１ａをカットオフすることで、保護出来る。

このように実施例３の点火装置によれば、イグナイタスイッチＱ１が故障した場合は、イグナイタスイッチＱ１に直列に接続された抵抗Ｒ１で電流を制限する、ＭＯＳＦＥＴＱ２が故障した場合は、イグナイタスイッチＱ１をカットオフすることで、過大な電流を点火コイルＴに流れるのを防ぐことが出来る。

実施例３では、ＭＯＳＦＥＴＱ２の故障判定回路と実施例１との組み合わせだが、ＭＯＳＦＥＴＱ２の故障判定回路と実施例２との組み合わせでもよい。

この発明に係る点火装置は、以上説明したとおり、実施例１、２ではイグナイタスイッチＱ１が故障した場合、実施例３イグナイタスイッチでは、イグナイタスイッチＱ１もしくはイグナイタスイッチＱ１に直列に接続されたスイッチ素子が破壊した場合でも、点火コイルに過大な電流が流れることを防ぐことが出来る。

イグナイタスイッチＱ１が正常な場合には、図８のｔ２〜ｔ３、図９のｔ１３〜ｔ１４の間を除き、イグナイタスイッチＱ１とＭＯＳＦＥＴＱ２が同期してオン、オフ動作となる。これに対し、イグナイタスイッチＱ１が故障した場合には、イグナイタスイッチＱ１がオン、オフにかかわらず、ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフする。また、ＭＯＳＦＥＴＱ２が正常な場合には、図９のｔ１〜ｔ２、図９のｔ１３〜ｔ１４の間を除き、イグナイタスイッチＱ１とＭＯＳＦＥＴＱ２が同期してオン、オフ動作となる。これに対し、ＭＯＳＦＥＴＱ２が故障した場合には、イグナイタスイッチＱ１がオン、オフにかかわらず、ＭＯＳＦＥＴＱ２はカットオフする

以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更して実施できる。

Ｑ１、Ｑ１ａ イグナイタスイッチ
Ｑ２、Ｑ３ ＭＯＳＦＥＴ
Ｅ バッテリ
Ｔ 点火コイル
Ｄ１ ダイオード
１００、１、２、３ 点火制御回路
１０ ＥＣＵ
１１ 内部電源
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 制御回路
１３、１４ ドライブ回路
１５、２３ ラッチ回路
１６、２０、 コンパレータ
１７ 点火プラグ
１８、１９、２２、２４ 故障検出回路
２１、２５ マスク回路
Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３ 基準電源

Claims (8)

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、オンオフ駆動するスイッチ素子と、
   前記スイッチ素子を前記点火信号に応じて駆動するドライブ回路と、
   前記スイッチ素子の故障を検出する故障検出回路と、
   前記故障検出回路が前記スイッチ素子の故障を検出すると出力される故障検知信号に応じ、
   前記スイッチ素子に流れる電流を制限する電流制限回路と、
   前記故障検知信号が出力されていない時は前記電流制限回路をバイパスするバイパス回路と、
   を備えた点火装置。
2. 前記故障検出回路は、前記スイッチ素子のゲートがローレベル時のリーク電流を検出する請求項１の点火装置。
3. 前記電流制限回路の検出値が所定の閾値を超えたことで前記スイッチ素子の故障を検出する前記故障検出回路を備えた請求項１の点火装置。
4. 前記バイパス回路の故障を検出するバイパス故障判定回路を備えた請求項１の点火装置。
5. 前記バイパス故障判定回路は、前記バイパス回路の故障を検出するとバイパス故障信号を出力し、
   前記バイパス故障信号が出力されると、
   前記スイッチ素子の動作を停止させる請求項４の点火装置。
6. 前記バイパス故障判定回路は、前記バイパス回路の故障を検出するとバイパス故障信号を出力し、
   前記バイパス故障信号が出力されると、
   前記バイパス回の動作を停止させる請求項４の点火装置。
7. 前記電流制限回路が前記スイッチ素子と直列に接続された抵抗である請求項１の点火装置。
8. 前記スイッチ素子がオン時に前記バイパス回路に流れる電流より、前記スイッチ素子がオフ時に前記電流制限回路に流れる電流が小さい請求項１の点火装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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