JP4001293B2 - 点火コイルのターンオンコイルドライバ - Google Patents

Description

本発明は、一般的には点火コイルを制御することに関し、より詳細には、点火コイルを制御するためのターンオン回路に関する。

点火コイルの技術分野では、プラグごとにコイルが設けられるタイプ（coil-per-plug（ＣＰＰ））の自動車用点火コイルのための、二次回路の標準的な構造では、高電圧ツェナーダイオードが使用されている。この高電圧ツェナーダイオードはコイルが最初にターンオンされた瞬間に二次コイルに生じる電圧（ターンオン電圧またはフィードフォワード電圧としても知られる）を減衰するようになっており、この高電圧ツェナーダイオードはフィードフォワード電圧が早期の点火を生じさせるのを防止している。

高電圧ツェナーダイオードはダイオードの電圧値が高いこと、およびその用途が特殊なためにコストの高い部品となっている。この高電圧ツェナーダイオードのコストはコイルドライバ回路のコストにおける重要な要素であり、省略できればコストをかなりの節約できる。しかしながら、従来の構造における高電圧ツェナーダイオードはフィードフォワード電圧を低減するという基本的な機能を奏している。フィードフォワード電圧を低減することにより、早期の点火を生じさせ得る、時間が進み過ぎたスパークを防止でき、スパークギャップの劣化を最小にできる。時間が進み過ぎたスパークが生じると、エンジンが不安定になり、排出物が増え、燃費が高くなる。

更に高電圧ツェナーダイオードを省略することはミスファイア（失火）の検出を定めているＯＤＢＩＩを順守するうえで不可欠である。高電圧ツェナーダイオードはミスファイアの検出に必要なイオン化信号をブロックするので、高電圧ツェナーダイオードが使用されている場合、点火システムを用いた、イオン化によるミスファイアの検出は不可能である。

上記に鑑み、点火コイルを制御するための改良された回路に対するニーズがあることは明らかである。

上記ニーズを満たすだけでなく、列挙した欠点および関連技術のその他の限界を克服する際に、本発明の一実施形態は、コイルドライバの初期ターンオンを低速にすることにより、フィードフォワード電圧を減衰するターンオンコイルドライバ回路を提供するものである。更にダイオードはコンデンサを迅速に放電させるための放電パスとなる。

ターンオン回路は制御信号入力ノードと、コンデンサと、抵抗器と、ダイオードと、コイルドライバとを含む。制御信号入力ノードは点火制御システムからのコイル制御信号を受信する。ターンオンコイルが制御信号を受信した後にコンデンサは充電を開始する。コンデンサが充電されるにつれ、コンデンサはコイルドライバに加えられる電圧を徐々に大きくする。この電圧の上昇レートは抵抗器とコンデンサとを選択することによって制御できる。コイルドライバの初期ターンオンを低速にすることは、フィードフォワード電圧を減衰できるという効果を有する。次に、フィードフォワード電圧を減衰することによって高電圧ツェナーダイオードを不要にしながら、スパークギャップの劣化を最小にできる。

更に、ターンオン回路はコンデンサの迅速な放電を保証するためのダイオードを設けている。コイルの磁界が急激に崩壊し、コイルが再び附勢されたときのスパークプラグのギャップをブレークダウンするよう、最大の二次電圧を利用できるようコンデンサが急激に放電することが必要である。

更に本発明は、より狭いスパークプラグのギャップを利用できるようにする。スパークプラグのギャップをより狭くし、高電圧ツェナーダイオードを省略したことにより、イオン化ミスファイア検出システムの信号強度および信号対ノイズ比が改善される。

添付図面および本明細書の一部を形成する、添付された特許請求の範囲を参照しながら次の説明を検討すれば、当業者には本発明の上記以外の目的、特徴および利点が容易に明らかとなろう。

次に図１および２を参照する。これら図には本発明の原理を具現化したターンオンコイルドライバ回路が示されており、この回路は番号１０で表示されている。このターンオンコイルドライバ回路１０は制御信号入力ノード１２と、コンデンサ１６と、抵抗器２４と、ツェナーダイオード２２と、コイルドライバ回路１８とを含む。コイルドライバ回路１０は点火コイル３０を附勢するようになっている。

制御信号入力ノード１２はコイルドライバ回路１８の附勢を開始させるための、コイル制御モジュール（図示せず）からの制御信号を受信し、よってコイル３０を附勢する。制御信号入力ノード１２とコイルドライバ出力ノード１４との間にはツェナーダイオード２２が接続されており、このツェナーダイオード２２はこのツェナーダイオード２２のカソードが制御信号入力ノード１２に接続され、アノードがコイルドライバ出力ノード１４に接続されるように向きが定められている。

コンデンサ１６はコイルドライバ出力ノード１４の一次側に接続されており、このコンデンサ１６の二次側はツェナーダイオード２６を介して電気アース２８に通じている。ツェナーダイオード２６はこのダイオード２６のカソードがコンデンサ１６に接続され、アノードが電気アース２６に接続されるように向きが定められている。更にツェナーダイオード２６のカソードとコイルドライバ出力ノード１４との間に抵抗器２４が接続されている。

制御信号入力ノード１２のコンデンサ１６によって制御信号が受信されると、コイルドライバ出力ノード１４における電圧は時間３２の間に、図２に示されるよう、コイルドライバ１８がターンオンし始めるレベルのすぐ下方のレベルまで上昇する。抵抗器２４と共に、ツェナーダイオード２４によって定められる有効抵抗により、コンデンサ１６は充電時間３４にわたって徐々に充電できる。電圧が高くなるにつれ、コイルドライバ１８はコイル３０を附勢し、点火を開始させる。

逆に、コイル３０が附勢された後にすぐにコイルの磁界が崩壊することも重要である。従って、コンデンサ１６はツェナーダイオード２２と抵抗器２０を介して形成されるアース２８へのパスを通して迅速に放電できる。抵抗器２０はツェナーダイオード２２のカソードと電気アース２８との間に接続されており、この抵抗器２０の値はコンデンサ１６の放電時間３６が充電時間３４と比較して短くなるように選択されている。

次に図３を参照すると、ここには本発明に係わるターンオンコイルドライバ回路の別の実施形態が示されており、この実施形態は番号４０で表示されている。このターンオンコイルドライバ回路４０は制御信号入力ノード４２と、コンデンサ４６と、抵抗器５４と、ダイオード５２と、コイルドライバ４８とを含む。

制御信号入力ノード４２はコイルドライバ回路４８の附勢を開始させるためのコイル制御モジュール（図示せず）からの制御信号を受信し、よってコイル６０を附勢する。制御信号入力ノード４２とコイルドライバ出力ノード４４との間には抵抗器５４が接続されている。

コンデンサ４６の１次側は、コイルドライバ出力ノード４４に接続されており、二次側はダイオード５６および５７を介して電気アース５８に通じている。ダイオード５６および５７は、ダイオード５６のアノードがコンデンサ４６に接続さえ、ダイオード５６のカソードがダイオード５７のアノードに接続され、ダイオード５７のカソードが電気アース５８に接続されるように向きが定められている。更に、制御信号入力ノード４２とコイルドライバ出力ノード４４との間には抵抗器５４が接続されている。

制御信号入力ノード４２によって制御信号が受信されると、コイルドライバ出力ノード４４における電圧は、コイルドライバ４８がターンオンし始めるレベルのすぐ下方のレベルまで上昇する。抵抗器５４によって定められる抵抗により、コンデンサ４６は充電時間にわたって徐々に充電できる。電圧が高くなるにつれ、コイルドライバ４８はコイル６０を附勢し、点火を開始させる。

ダイオード５２、抵抗器５０、ダイオード５６およびダイオード５７を通して形成される電気アース５８へのパスを介し、コンデンサ４６は短時間に放電できる。制御信号入力ノード４２とコイルドライバ出力ノード４４との間にはダイオード５２が接続されており、このダイオード５２はこのダイオード５２のカソードが制御信号入力ノード４２に接続され、アノードがコイルドライバ出力ノード４４に接続されるように向きが定められている。ダイオード５２のカソードとダイオード５６のアノードとの間には抵抗器５０が接続されている。抵抗器５０の値はコンデンサ４６の放電時間が充電時間と比較して短くなるように選択されている。

次に図４を参照すると、ここには本発明に係わるターンオンドライバ回路の更に別の実施形態が示されており、番号７０で表示されている。ターンオンコイルドライバ回路７０は主要部品として制御信号入力ノード７２と、コンデンサ７６と、抵抗器８４と、ダイオード８２と、コイルドライバ４８とを含む。

制御信号入力ノード７２はコイルドライバ回路７８の附勢を開始させるためのコイル制御モジュール（図示せず）からの制御信号を受信し、よってコイル９０を附勢する。制御信号入力ノード７２とコイルドライバ出力ノード７４との間には抵抗器８４が接続されている。

コンデンサ７６の一次側はコイルドライバ出力ノード７４に接続されており、二次側はダイオード８６および８７を通して電気アース８８に通じている。これらダイオード８６および８７は、ダイオード８６のアノードがコンデンサ７６に接続され、ダイオード８６のカソードがダイオード８７のアノードに接続され、ダイオード８７のカソードが電気アース８８に接続されるように向きが定められている。更に、ダイオード８６のアノードとコイルドライバ出力ノード７４との間には抵抗器８３が接続されている。

制御信号が制御信号入力ノード７２のコンデンサ７６によって受信されると、コイルドライバ出力ノード７４における電圧はコイルドライバ７８がターンオンし始めるレベルのすぐ下のレベルまで上昇する。抵抗器８３と共に、抵抗器８４に定められる抵抗によってコンデンサ７６は充電時間にわたり、徐々に充電され得る。電圧が高くなるにつれ、コイルドライバ７８がコイル７０を附勢し、点火を開始させる。

ダイオード８２および抵抗器８０を通して形成される電気アース８８までのパスを介し、コンデンサ７６は迅速に放電できる。ダイオード８２のカソードと電気アース８８との間には抵抗器８０が接続されており、制御信号入力ノード７２とコイルドライバ出力ノード７４との間にはダイオード８２が接続されている。ダイオード８２はこのダイオード８２のカソードが制御信号入力ノード８２に接続され、ダイオード８２のアノードがコイルドライバ出力ノード７４に接続されるように向きが定められている。抵抗器８０の値はコンデンサ７６の放電時間が充電時間と比較して短くなるように選択されている。

次に図５を参照すると、この図には、本発明に係わるターンオンコイルドライバ回路の別の実施形態が示されており、番号１００で表示されている。ターンオンコイルドライバ回路１００は主要部品として、制御信号入力ノード１０２と、コンデンサ１０６と、抵抗器１１４と、ダイオード１１２と、コイルドライバ１０８とを含む。

制御信号入力ノード１０２はコイルドライバ回路１０８の附勢を開始するためのコイル制御モジュール（図示せず）からの制御信号を受信し、よってコイル１２０を附勢する。制御信号入力ノード１０２とコイルドライバ出力ノード１０４との間には抵抗器１１４が接続されており、制御信号入力ノード１０２とコイルドライバ出力ノード１０４との間にはダイオード１１２が接続されている。ダイオード１１２は、このダイオード１１２のカソードが制御信号入力ノード１０２に接続され、ダイオード１１２のアノードがコイルドライバ出力ノード１０４に接続されるように向きが定められている。

コンデンサ１０６の一次側はコイルドライバ出力ノード１０４に接続されており、二次側は電気アース１１８に通じている。制御信号が制御信号入力ノード１０２によって受信されると、コイルドライバ出力ノード１０４における電圧はコイルドライバ１０８がターンオンし始めるレベルのすぐ下のレベルまで上昇する。抵抗器１１２によって定められる抵抗により、コンデンサ１０６は充電時間にわたって徐々に充電できる。電圧が高くなるにつれ、コイルドライバ１０８はコイル１２０を附勢し、点火を開始させる。

コンデンサ１０６はダイオード１１２および抵抗器１１０によって形成される電気アース１１８までのパスを介し、短時間に放電できる。制御信号入力ノード１２０とコイルドライバ出力ノード１０４との間にはダイオード１１２が接続されている。ダイオード１１２はこのダイオード１１２のカソードが制御信号入力ノード１０２に接続され、ダイオード１１２のアノードがコイルドライバ出力ノード１０４に接続されるように向きが定められている。ダイオード１１２のカソードと電気アース１１８との間には抵抗器１１０が接続されており、この抵抗器１１０の値はコンデンサ１０６の放電時間が充電時間と比較して短くなるように選択されている。

当業者であれば容易に理解できるように、これまでの説明は本発明の原理の実現例を示すものである。これら説明は本発明が特許請求の範囲に記載の発明の要旨から逸脱することなく、変形、変更が可能であるという点で、上記の説明は本発明の範囲または用途を限定するものではない。

本発明に係わる点火コイルを制御するためのターンオンコイルドライバ回路の略図である。 本発明に係わるターンオン回路のためのコイルドライバ出力ノードの電圧プロット図である。 本発明に係わる点火コイルを制御するためのターンオンコイルドライバ回路の別の実施形態を示す略図である。 本発明に係わる点火コイルを制御するためのターンオンコイルドライバ回路の別の実施形態を示す略図である。 本発明に係わる点火コイルを制御するためのターンオンコイルドライバ回路の更に別の実施形態を示す略図である。

符号の説明

１０ ターンオンコイルドライバ回路
１２ 制御信号入力ノード
１６ コンデンサ
１８ コイルドライバ回路
２２ ツェナーダイオード
２４ 抵抗器

Claims (4)

1. 点火コイルに通じたコイルドライバと、
   コイル制御信号を受信するための第１ノードと、
   前記コイルドライバに接続された第２ノードと、
   前記第２ノードに通じており、前記第２ノードにおける電圧を徐々に増加させ、点火コイルを附勢するためのコンデンサと、
   前記第１ノードに通じたカソードおよび前記コンデンサに通じたアノードを有し、前記点火コイルが附勢された後に前記コンデンサを放電するための放電パスを構成するための第１ダイオードとを備えていることを特徴とする点火コイルを制御するための回路。
2. 更に、前記コンデンサの充電時間を制御するための、前記コンデンサに通じた第１抵抗器を備えている請求項１記載の回路。
3. 更に、前記コンデンサの放電時間を制御するための、前記コンデンサに通じた第２抵抗器を備えている請求項２記載の回路。
4. 前記第１抵抗器と電気アースとの間に接続された第２ダイオードを備えている請求項１記載の回路。

Images