JP4209754B2 - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車用エンジン等の内燃機関に用いられる点火装置に係り、特に、異常時に通電を自動的に遮断する保護手段を備えた内燃機関用点火装置に関する。 The present invention relates to an ignition device used for an internal combustion engine such as an automobile engine, and more particularly to an internal combustion engine ignition device provided with a protection means that automatically shuts off energization when an abnormality occurs.
従来、例えば特許文献1に記載のように、点火信号を出力する電子制御装置と、この電子制御装置からの点火信号に基づいて一次電流を通電−遮断制御するスイッチング素子を含む点火手段と、このスイッチング素子による一次電流の通電−遮断制御により二次側に高電圧を発生させる点火コイルと、前記点火手段に設けられ前記点火コイルに流れる一次電流を制限する電流制限手段と、異常通電もしくは異常発熱を検知して前記点火コイルに流れる一次電流を制限する保護手段とを備えた内燃機関用点火装置が、既に提案されている。
Conventionally, as described in, for example,
従来の技術によれば、異常通電もしくは異常発熱に対して保護手段によって通電が制限(通電停止や一次電流の減少)され、スイッチング阻止を含む点火手段の保護が可能となるが、どのような原因で通電が制限されたのかが判らない。そのために、例えば自動車用の点火装置の場合、失火等による車両での警告により、市場から返却・回収されることがある。しかし、制御上の異常により回収された点火手段は、保護手段が作動して通電制限されただけで部品としての異常でないにもかかわらず原因不明として処理され、異常の本質が改善されないままとなるケースが発生する。 According to the conventional technology, the energization is restricted (the energization is stopped or the primary current is reduced) by the protection means against abnormal energization or abnormal heat generation, and the ignition means including switching prevention can be protected. I don't know if the energization was restricted. Therefore, for example, in the case of an ignition device for an automobile, the vehicle may be returned and collected from the market due to a warning in the vehicle due to misfire or the like. However, the ignition means recovered due to the control abnormality is treated as an unknown cause despite the fact that the protection means is activated and the energization is limited and the abnormality is not an abnormality as a part, and the essence of the abnormality remains unimproved. A case occurs.
本発明の目的は、制御上の異常もしくは点火コイルの故障等の外部要因により保護手段が作動したことを検出することが可能な内燃機関用点火装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ignition device for an internal combustion engine that can detect that a protection means is operated due to an external factor such as a control abnormality or a failure of an ignition coil.
本発明は上記目的を達成するために、異常通電もしくは異常発熱を検知して点火コイルに流れる一次電流を制限する保護手段を備えた内燃機関用点火装置において、前記保護手段の動作に基づいて出力される信号を記憶する記憶手段を設けたのである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an ignition device for an internal combustion engine having a protective means for detecting abnormal energization or abnormal heat generation and limiting a primary current flowing through an ignition coil, and outputs an output based on the operation of the protective means. The memory means for storing the signal to be transmitted is provided.
このように、保護手段の動作に基づいて出力される信号を記憶する記憶手段を設けたことで、通電制限された際に、記憶手段に記憶された信号を読み出すことにより、通電制限が、部品には異常がない異常制御による保護手段の動作によるものか、点火手段以外の外部要因による保護手段の動作によるものかが判断され、異常の本質を確認することが可能となる。 As described above, by providing the storage means for storing the signal output based on the operation of the protection means, when energization is restricted, the energization restriction is performed by reading the signal stored in the storage means. Therefore, it is possible to determine whether the operation is due to the operation of the protection means by abnormality control without abnormality or the operation of the protection means due to an external factor other than the ignition means, and the essence of the abnormality can be confirmed.
以上説明したように本発明によれば、異常制御もしくは、それ以外の外部要因により保護手段が作動したことを検出できる内燃機関用点火装置を得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an internal combustion engine ignition device that can detect that the protection means has been activated due to abnormal control or other external factors.
以下本発明による内燃機関用点火装置の第1の実施の形態を図1に基づいて説明する。 A first embodiment of an internal combustion engine ignition device according to the present invention will be described below with reference to FIG.
本実施の形態による内燃機関用点火装置は、点火信号aを出力する電子制御装置1と、この電子制御装置1からの点火信号aに基づいて一次電流bを通電−遮断制御する点火手段2と、この点火手段2による一次電流bの通電−遮断制御により二次側に断続的な高電圧を発生させる点火コイル3とを備えており、点火コイル3の高電圧は点火プラグ4に供給されて放電を繰返す。
The internal combustion engine ignition device according to the present embodiment includes an
前記電子制御装置1は、その出力部がPNPトランジスタ5とNPNトランジスタ6と抵抗7で構成され、演算装置8で算出された適正な点火タイミングで前記PNPトランジスタ5とNPNトランジスタ6とをオン→オフし、前記点火手段2に点火信号aを出力する。
The output of the
前記点火手段2は、パワートランジスタ又は絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ等のスイッチング素子9と、電流検出抵抗10と、前記点火コイル3に流れる一次電流を制限する電流制限回路11と、入力抵抗12と、異常制御による異常通電を検知して前記点火コイル3に流れる一次電流を制限(通電停止や一次電流の減少)する保護手段であるセルフシャットオフ回路13と、このセルフシャットオフ回路13の動作時にスイッチング素子9のゲート電圧を引抜くMOSFET4とを備えており、前記電子制御装置1から出力される点火信号aが低→高でスイッチング素子9は通電を開始し、高→低でスイッチング素子9は通電を遮断することにより、スイッチング素子9のコレクタに電圧が発生する。この電圧により、前記点火コイル3の二次側に巻数比倍に相当する高電圧が誘起され、前記点火プラグ4にて放電される。
The ignition means 2 includes a switching element 9 such as a power transistor or an insulated gate bipolar transistor, a
前記点火コイル3は、バッテリ電圧Vbが印加される一次コイル3Aと二次コイル3Bとを有し、また、二次コイル3Bと前記点火プラグ4間にプレイグ防止用高圧ダイオード15を備えている。
The
上記構成は従来の点火装置とほぼ同じであるが、本実施の形態においては、さらに、前記スイッチング素子9のコレクタ側にコレクタ電圧検知部16を接続し、前記電子制御装置1からの点火信号aとコレクタ電圧検知部16からの出力信号cを比較する比較部17と、前記点火信号aを基にコンデンサ18に充電された電荷をNPNトランジスタ19を介して抜くリセット回路部20と、比較部17からの出力信号dを基にコンデンサ18及び抵抗21により一定時間出力を継続させる出力部22を備えている。
Although the above configuration is almost the same as that of the conventional ignition device, in the present embodiment, a
さらに、バッテリ電圧Vbから各部の基準電圧及び出力電圧を形成するために、抵抗23,24及びツェナダイオード25,26を、バッテリ(図示せず)とコレクタ電圧検知部16間及びバッテリと出力部22間に接続している。
Further, in order to form the reference voltage and output voltage of each part from the battery voltage Vb,
さらにまた、出力部22には、出力される出力信号eを記憶する記憶手段27が接続されており、この記憶手段27には情報授受端子28が設けられ、パーソナルコンピュータ29を接続して記憶手段27に記憶された情報を読み出すようにしている。尚、記憶手段27に出力信号eが入力されたことを表示するために、例えば出力信号eが入力されたとき点灯する表示ランプ等の表示器30を設けてもよい。
Furthermore, the
尚、前記記憶手段27は、電子制御装置1や点火手段2とは独立して設置されているが、2点差線で示すように、電子制御装置1と共にユニット化してもよい。
The storage means 27 is installed independently of the
以上のように構成したので、例えば、電子制御装置1の異常制御により点火信号aが連続して点火手段2に入力された場合、点火手段2が連続して一次電流bを流すので、スイッチング素子9は、異常発熱を起こす。そのために、セルフシャットオフ回路13が動作して点火コイル3への通電を停止する。しかし、異常制御が発生した場合、点火コイル3への通電停止が、セルフシャットオフ回路13の動作によるものかの判断がなされないまま、云い代えれば原因不明のまま部品が回収されるケースとなる。
Since it comprised as mentioned above, when the ignition signal a is continuously input into the ignition means 2 by the abnormal control of the
本実施の形態によれば、セルフシャットオフ回路13が動作したことを、出力部22からの出力信号eを記憶手段27で記憶することで、事象発生後にパーソナルコンピュータ29や表示器30で確認して原因を特定できるので、異常の本質を確認することが可能となる。
According to this embodiment, the operation of the self-
ところで、前記セルフシャットオフ回路13がサーマル式シャットオフ回路の場合、スイッチング素子9の異常発熱を検出して通電を遮断できる。しかし、前記セルフシャットオフ回路13がタイマー式シャットオフ回路の場合には、設定した通電時間以上の点火信号aが入力されると、セルフシャットオフ回路13が機能し通電を停止できるが、設定した通電時間内で且つ規定値以上の点火信号aがスイッチング素子9に連続的に入力された場合は、通電を停止できず、スイッチング素子9の異常発熱を招く恐れがある。
When the self shut-off
したがって、異常通電制御において、サーマル式やタイマー式に拘らず、前記セルフシャットオフ回路13が動作した場合、点火信号aがオフと同時にセルフシャットオフ回路13をリセットさせるようにする。
Accordingly, in the abnormal energization control, regardless of the thermal type or the timer type, when the self-
こうすることで、スイッチング素子9の破壊は防止できるが、異常通電により点火コイル3の故障や点火タイミングのずれにより、内燃機関の不十分な燃焼や失火を招き、有害排気除去用触媒の異常過熱等を発生させる可能性がある。
By doing so, the switching element 9 can be prevented from being destroyed. However, abnormal energization causes failure of the
このような場合には、例えば出力部22からの出力もしくはセルフシャットオフ回路13からの出力が、演算装置8で規定値以上となることが確認された場合に、それを警報したり、燃料噴射装置への燃料噴射停止指令を発するなどの制御を行うことで、前記触媒の異常過熱を回避することができ、二次的な故障を未然に防止することができる。
In such a case, for example, when the output from the
次に、電子制御装置1から規定通電時間内の点火信号aが点火手段2に入力され、セルフシャットオフ回路13が動作する条件にない通常運転時について図2と共に説明する。
Next, the normal operation during which the ignition signal a within the specified energization time is input from the
点火信号aがスイッチング素子9のゲート部に入力されてスイッチング素子9がオンすると、スイッチング素子9のコレクタ電圧vは、スイッチング素子9の各電流値に必要な電圧に引かれる。このコレクタ電圧により、点火手段2の通電時間を監視しているコレクタ電圧検知部16がスイッチング素子9の動作を検知し、比較部17に出力信号cを出力する。この比較部17で、点火信号aの通電時間とコレクタ電圧vの出力信号cの出力時間とを比較し、「点火信号aの通電時間=出力信号cの出力時間」であれば、比較部17から出力信号dを出力せず、当然ながら出力部22からの出力信号eも発しない。
When the ignition signal a is input to the gate portion of the switching element 9 and the switching element 9 is turned on, the collector voltage v of the switching element 9 is pulled to a voltage required for each current value of the switching element 9. Based on this collector voltage, the
今度は、異常制御によってセルフシャットオフ回路13が動作した場合について説明する。
Next, the case where the self-
電子制御装置1からの点火信号aの通電時間が、規定時間を超える点火信号al(図2)である場合、規定時間を超えた時点でセルフシャットオフ回路13が動作し、スイッチング素子9を強制的にオフする。
When the energization time of the ignition signal a from the
このとき、コレクタ電圧検知出力cの出力時間と点火信号alの通電時間との関係は、「点火信号alの通電時間>コレクタ電圧検知出力cの出力時間」となるので、比較部17からシャットオフ信号dが出力され、出力部22に入力される。出力部22は、シャットオフ信号dを受けると、出力信号eを発し記憶手段27に入力する。出力信号eを受けた記憶手段27は、表示器30を点灯させると共に記憶する。
At this time, the relationship between the output time of the collector voltage detection output c and the energization time of the ignition signal al is “the energization time of the ignition signal al> the output time of the collector voltage detection output c”. The signal d is output and input to the
ユーザあるいは保守員は、表示器30の点灯を確認することにより、また表示器30のない場合には、通電停止後にパーソナルコンピュータ29を記憶手段27に接続することにより、通電停止が電子制御装置1による異常通電であることを判別でき、異常の本質を確認することが可能となる。
The user or maintenance personnel confirms that the
このほか、電子制御装置1の異常制御もしくはそれ以外の外部要因によって、規定値以上の点火信号が連続的に点火手段2に入力される場合がある。
In addition, an ignition signal exceeding a specified value may be continuously input to the ignition means 2 due to abnormal control of the
このような場合、次の点火信号an(図2)が点火手段2に入力されると同時に、その点火信号anを基にリセット回路部20によってコンデンサ18に充電された電荷を抜き、出力部22からの連続した出力信号eをオフするためのリセット信号fを出力する。これにより、連続的にセルフシャットオフ回路13が動作した場合でも、その都度、記憶手段27に出力信号eを出力することができる。
In such a case, the next ignition signal an (FIG. 2) is input to the ignition means 2, and at the same time, the charge charged in the
次に、本発明による内燃機関用点火装置の第2に実施の形態について図3に基づいて説明する。 Next, a second embodiment of the internal combustion engine ignition device according to the present invention will be described with reference to FIG.
図3において図1と異なるのは、電子制御装置1からの点火信号aを抵抗31,32を介して点火手段2に入力し、さらに、図1の出力部22の代わりに、比較部17からの出力信号dをラッチ回路33及び抵抗34を介して記憶手段25に出力するように構成した点である。加えて、コレクタ電圧検知部16,比較部17,リセット回路部20,ラッチ回路33及び点火手段2の構成回路を、モノリシックシリコン基板内に集約した、1チップ型点火手段2とすることで、小型化でき、点火コイル3に内蔵させることが可能となる。
3 is different from FIG. 1 in that the ignition signal a from the
図4に、本発明による内燃機関用点火装置の第3の実施の形態を示す。 FIG. 4 shows a third embodiment of an internal combustion engine ignition device according to the present invention.
この実施の形態は、図3に示す第2の実施の形態に対し、回路電源を電子制御装置1からの点火信号aを基に動作する以外は、1チップ型点火手段2とすることは同じである。しかし、セルフシャットオフ回路13が動作した信号を、セルフシャットオフ回路13から記憶手段27に直接入力することで、図3のコレクタ電圧検知部16,比較部17,リセット回路部20,ラッチ回路33を削減でき、それに伴い端子数を低減でき、さらなる小型化が可能となる。尚、図4中の符号36,37は、抵抗である。
This embodiment is the same as the second embodiment shown in FIG. 3 except that the circuit power supply operates on the basis of the ignition signal a from the
以上説明したように各実施の形態によれば、スイッチング素子9を保護するセルフシャットオフ回路13が動作したことが、記憶手段27により監視できるようになったので、通電停止が電子制御装置1の異常制御であるか、もしくはそれ以外の外部要因によるものか否かを確認することができ、その結果、異常の本質を確認して改善することが可能となる。
As described above, according to each embodiment, since the operation of the self-
また、点火手段2を1チップ化とすることで小型化が可能となり、点火コイル3への内臓も可能となることから、内燃機関としての占有体積を大きくすることはない。
Further, by making the ignition means 2 into one chip, it is possible to reduce the size and to incorporate the
1…電子制御装置、2…点火手段、3…点火コイル、4…点火プラグ、9…スイッチング素子、11…電流制限回路、13…セルフシャットオフ回路、16…コレクタ電圧検知部、17…比較部、20…リセット回路部、22…出力部、27…記憶手段。
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