JP4399993B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関用点火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用点火装置は、点火コイルの１次コイルに流れる電流（１次電流）をコントロールして１次電流の遮断の際に高電圧を発生させて点火プラグに火花を発生させるものであり、点火コイルの１次コイルは直流電源（バッテリー）からエネルギーの供給を受ける構造となっている。
【０００３】
また、部品の故障や配線の異常といったフェイル時にも点火を行わせて退避走行（リンプホーム）できるようにすることが求められており、そのための一手法として、フェイル時には専用の直流電源から点火コイルの１次コイルにエネルギーを供給することが考えられる。しかし、このようにすると、新たに直流電源を追加して用意しておかねばならず、部品コストの面、設置スペースの面およびメンテナンスの面から改善が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有する内燃機関用点火装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第１のスイッチング素子制御手段により、第１のスイッチング素子が導通／遮断されエネルギー蓄積コイルに蓄えられたエネルギーによりコンデンサが充電されるとともに、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断されコンデンサに充電されたエネルギーが点火コイルの１次コイルに供給される。これにより、点火動作が行われる。
【０００６】
これに対しフェイル時においては、第２のスイッチング素子制御手段により、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断され直流電源のエネルギーが第２の逆流防止手段を介して点火コイルの１次コイルに供給される。これにより、退避走行を行うことが可能となる。また、第２の逆流防止手段により、フェイル時でない通常時においてコンデンサに充電されたエネルギーが直流電源側に逆流するのが防止される。
【０００７】
このようにして、フェイル時に機関停止に至る点火通電経路に対するバイパス経路を用いて直流電源のエネルギーにて点火コイルを作動させることにより、退避走行を行うことができる。
【０００８】
その結果、フェイル時とそれ以外の通常時に一つの直流電源を用いた点火を行わせることができ、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有する内燃機関用点火装置とすることができることとなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、第１のスイッチング素子制御手段により、第１のスイッチング素子が導通／遮断されエネルギー蓄積コイルに蓄えられたエネルギーによりコンデンサが充電されるとともに、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断されコンデンサに充電されたエネルギーが点火コイルの１次コイルに供給される。これにより、点火動作が行われる。
【００１０】
これに対しフェイル時においては、第２のスイッチング素子制御手段により、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断され直流電源のエネルギーが第１および第２の逆流防止手段を介して点火コイルの１次コイルに供給される。これにより、退避走行を行うことが可能となる。また、第２の逆流防止手段によりフェイル時でない通常時においてエネルギー蓄積コイルに蓄えられたエネルギーが直流電源側に逆流するのが防止される。
【００１１】
このようにして、フェイル時に機関停止に至る点火通電経路に対するバイパス経路を用いて直流電源のエネルギーにて点火コイルを作動させることにより、退避走行を行うことができる。
【００１２】
その結果、フェイル時とそれ以外の通常時に一つの直流電源を用いた点火を行わせることができ、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有する内燃機関用点火装置とすることができることとなる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用・効果に加え、第２の逆流防止手段を含む並列回路の途中に設けた第３のスイッチング素子が、第３のスイッチング素子制御手段により、フェイル時においてそれまでの遮断状態から導通状態に切り替えられる。これにより、フェイル時でない通常時に、直流電源から第２の逆流防止手段を介した点火コイルの１次コイルへのエネルギー供給経路を確実に遮断することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用・効果に加え、第２の逆流防止手段を含む並列回路の途中に設けた第３のスイッチング素子が、第３のスイッチング素子制御手段により、フェイル時においてそれまでの遮断状態から導通状態に切り替えられる。これにより、フェイル時でない通常時に、直流電源から第１および第２の逆流防止手段を介した点火コイルの１次コイルへのエネルギー供給経路を確実に遮断することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の発明の作用・効果に加え、第１のスイッチング素子制御手段にて、気筒判別信号と放電区間信号に基づいて対象気筒に対し所定の放電区間において第１のスイッチング素子が連続して導通／遮断されコンデンサが多重充電されるとともに第２のスイッチング素子が第１のスイッチング素子とは相補的に動作され多重点火される。
【００１６】
これに対し、フェイル時には、第２のスイッチング素子制御手段により、気筒判別信号に同期して第２のスイッチング素子が導通／遮断される。このようにして、フェイル時に特別の信号を生成することなく容易に第２のスイッチング素子を制御することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明のように、請求項５に記載の発明においてフェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号における信号レベルを切り替えることによりモード切替情報を伝達すると、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明のように、請求項５に記載の発明においてフェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号における波形を正常時には無い波形に切り替えることによりモード切替情報を伝達すると、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
【００１９】
例えば、請求項８に記載の発明のように、フェイルセーフモードに切り替えるための放電区間信号の波形として、ＨレベルまたはＬレベルを継続させる。
さらに、請求項９に記載の発明のように、請求項５に記載の発明において正常時には気筒判別信号と放電区間信号を非同期とし、フェイルセーフモード時には気筒判別信号と放電区間信号を同期させることによりモード切替情報を伝達すると、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施の形態における内燃機関用点火装置の電気的構成を示す。この内燃機関用点火装置は自動車に搭載されるものであって、ＤＬＩ（Ｄistributor Ｌess Ｉgnition ）方式の点火装置である。
【００２１】
図１において、バッテリー１０のプラス端子とグランド間には、エネルギー蓄積コイル１１とトランジスタＱ１とが直列に接続されている。バッテリー１０は１２ボルト仕様である。エネルギー蓄積コイル１１にはトランジスタＱ１のオンに伴う通電によりエネルギーが蓄えられる。この時、エネルギー蓄積コイル１１に流れる電流をｉ0 とする。エネルギー蓄積コイル１１とトランジスタＱ１との間のａ点はダイオードＤ１を介してコンデンサ１２と接続されている。コンデンサ１２はエネルギー蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギーにより充電される。
【００２２】
また、ダイオードＤ１とコンデンサ１２との間のｂ点とグランド間には、第１気筒用点火コイル１３の１次コイル１４とトランジスタＱ１１と電流検出用抵抗１６が直列に接続されている。そして、トランジスタＱ１１をオン／オフさせてコンデンサ１２に充電されたエネルギーを点火コイル１３の１次コイル１４に供給することができるようになっている。この時、１次コイル１４に流れる電流（１次電流）をｉ1 とする。点火コイル１３の２次コイル１５には第１気筒用点火プラグが接続されている。１次コイル１４の通電に伴い２次コイル１５に電流（２次電流）ｉ2 が流れる。
【００２３】
同様に、前述のｂ点とグランド間には、第２気筒用点火コイル１７の１次コイル１８とトランジスタＱ１２と電流検出用抵抗２０が直列に接続されている。点火コイル１７の２次コイル１９には第２気筒用点火プラグが接続されている。
【００２４】
なお、図１においては第２気筒用の点火コイル１７とトランジスタＱ１２と電流検出用抵抗２０を示したが、エンジン気筒数分の点火コイル・トランジスタ・抵抗が用意されている。
【００２５】
また、前述のコンデンサ１２に対し並列に還流ダイオードＤfhが接続されており、トランジスタＱ１１（Ｑ１２）のオフ時に１次コイル１４（１８）に流れる電流は当該ダイオードＤfhを介して還流される。
【００２６】
さらに、バッテリー１０とエネルギー蓄積コイル１１との間のｃ点と前述のｂ点との間には、トランジスタＱ２１とダイオードＤ２が直列に接続されている。一方、電子制御ユニット（ＥＣＵ；Ｅlectronic Ｃontrol Ｕnit ）２１は、各種センサからの信号を入力してエンジンの状態（吸入空気量、回転数、冷却水温など）を検知することができるようになっている。そして、ＥＣＵ２１はそのときのエンジン状態に応じた最適な点火時期を決定する。また、ＥＣＵ２１には駆動回路２２が接続され、ＥＣＵ２１は駆動回路２２に対し気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを出力する。駆動回路２２には前述の各トランジスタＱ１，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１が接続され、トランジスタＱ１に駆動信号Ａを、トランジスタＱ１１に第１気筒用駆動信号Ｂ♯１を、トランジスタＱ１２に第２気筒用駆動信号Ｂ♯２を、トランジスタＱ２１に切替用駆動信号ＳＧ１を、それぞれ出力する。
【００２７】
また、ＥＣＵ２１は、電流検出用抵抗１６での両端子間の印加電圧（α１点での電圧）をモニターしている。同様に、ＥＣＵ２１は、第１気筒以外の他の気筒に対応する電流検出用抵抗２０での両端子間の印加電圧（α２点での電圧）をモニターしている。電流検出用抵抗１６，２０での両端子間の印加電圧は１次電流ｉ1 に応じたものであり、ＥＣＵ２１は、点火動作の際のモニター電圧（１次電流ｉ1 ）が所定値に達しない状況が所定回連続して発生するとフェイルが発生したと判定する。
【００２８】
このように、直流電源としてのバッテリー１０と、エネルギー蓄積コイル１１と、第１のスイッチング素子としてのトランジスタＱ１とを含む第１の直列回路が形成されるとともに、エネルギー蓄積コイル１１に第１の逆流防止手段としてのダイオードＤ１を介してコンデンサ１２が接続され、さらに、コンデンサ１２と点火コイルの１次コイル１４（１８）と第２のスイッチング素子としてのトランジスタＱ１１（Ｑ１２）とを含む第２の直列回路が形成され、さらには、バッテリー１０とエネルギー蓄積コイル１１とダイオードＤ１と点火コイルの１次コイル１４（１８）とトランジスタＱ１１（Ｑ１２）とを含む直列回路におけるエネルギー蓄積コイル１１とダイオードＤ１に対し第２の逆流防止手段としてのダイオードＤ２が並列接続されている。また、ダイオードＤ２を含む並列回路の途中には第３のスイッチング素子としてのトランジスタＱ２１が設けられている。
【００２９】
次に、このように構成した内燃機関用点火装置の作用を、図２，３を用いて説明する。
図２には、フェイル時以外の通常時での各信号の波形および電流波形を示す。即ち、トランジスタＱ２１の駆動信号ＳＧ１と、放電区間信号ＩＧｗと、気筒判別信号ＩＧｔと、トランジスタＱ１の駆動信号Ａと、トランジスタＱ１１の駆動信号Ｂ♯１と、エネルギー蓄積コイル１１に流れる電流ｉ0 と、点火コイル１３の１次電流ｉ1 と、２次電流ｉ2 を示す。
【００３０】
フェイル時以外の通常時において、駆動回路２２は信号ＳＧ１をＬレベルにしトランジスタＱ２１をオフ状態にしている。また、ＥＣＵ２１から駆動回路２２に対し気筒判別信号ＩＧｔが出力され、同信号ＩＧｔは図２のｔ１〜ｔ２の期間にＨレベルとなっている。駆動回路２２はこの信号ＩＧｔに同期した波形の駆動信号ＡをトランジスタＱ１に出力する。この信号ＡによりトランジスタＱ１がオンして電流ｉ0 が徐々に大きくなり、トランジスタＱ１のオフ時にエネルギー蓄積コイル１１に発生した高電圧エネルギーがダイオードＤ１を介して点火コイルの１次コイル１４に供給される。
【００３１】
一方、放電区間信号ＩＧｗは図２のｔ２〜ｔ３の期間にＨレベルとなっており、この期間に放電が行われる。詳しくは、駆動回路２２は駆動信号Ａとして所定時間毎に反転する信号（ｔ１１，ｔ１２，…のタイミングで反転する信号）をトランジスタＱ１に出力してオフ時にエネルギー蓄積コイル１１に発生した高電圧エネルギーをダイオードＤ１を介してコンデンサ１２に蓄積する（いわゆる多重充電する）。この繰り返し動作中において、駆動回路２２は駆動信号Ｂ♯１として、駆動信号Ａに対し相補的な信号（ｔ２，ｔ１１，ｔ１２，…のタイミングで反転する信号）をトランジスタＱ１１に出力する。この信号Ｂ♯１により、コンデンサ１２のエネルギーが点火コイル１３の１次コイル１４に供給され、１次電流ｉ1 の遮断時（図２のｔ１１，ｔ１３，ｔ１５，ｔ１７のタイミング）に大きな２次電流ｉ2 （高電圧）が発生して多重点火が行われる。そして、次の点火のために、トランジスタＱ１がｔ１７のタイミングでオンするとともにｔ１８のタイミングでオフし、このｔ１７〜ｔ１８の期間にエネルギー蓄積コイル１１に発生したエネルギーがコンデンサ１２に蓄積される。つまり、今回の点火のための動作におけるｔ２〜ｔ１１の期間でのトランジスタＱ１１のオンにおいてはｔ１７〜ｔ１８の期間（前回の点火のための動作）でコンデンサ１２に蓄積したエネルギーとｔ１〜ｔ２の期間にコイル１１に発生したエネルギーとが１次コイル１４に供給される。即ち、図２のｔ２〜ｔ１１の期間における１次電流ｉ1 において、突入電流部分ｅ１をコンデンサ１２に蓄積したエネルギーが受持ち、その後の緩やかな電流部分ｅ２をｔ１〜ｔ２の期間にコイル１１に発生したエネルギーが受け持っている。
【００３２】
同様の動作が第１気筒以外の他の気筒においても行われる。つまり、駆動回路２２において、気筒判別信号ＩＧｔにて気筒を判別してトランジスタＱ１１に代わるトランジスタＱ１２等に対し駆動信号Ｂ♯２等が出力され、多重充電・多重点火が行われる。
【００３３】
このように、第１のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２は、トランジスタＱ１をオン／オフ（導通／遮断）させてエネルギー蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギーによりコンデンサ１２を充電するとともに、点火時期においてトランジスタ（Ｑ１１等）をオン／オフさせてコンデンサ１２に充電されたエネルギーを点火コイルの１次コイル（１４等）に供給し、これにより、点火動作が行われる。詳しくは、駆動回路２２は、気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを入力して、対象気筒に対し所定の放電区間においてトランジスタＱ１を連続してオン／オフさせてコンデンサ１２を多重充電するとともに、トランジスタ（Ｑ１１等）をトランジスタＱ１とは相補的に動作させて多重点火する。
【００３４】
図３には、フェイル時での各信号の波形および電流波形を示す。ＥＣＵ２１は電流検出用抵抗１６，２０を用いた電圧モニターにてフェイルが発生したことを検出すると、それまでの通常モードからフェイルセーフモードに切り替える。
【００３５】
フェイルセーフモードにおいて、まず、ＥＣＵ２１は、図３のｔ２０のタイミングで、駆動信号ＳＧ１をＨレベルにしてトランジスタＱ２１をオン状態にするとともに、駆動回路２２への信号として、放電区間信号ＩＧｗの出力レベルをそれまでの最大５ボルトから１２ボルトに切り替える。駆動回路２２は、放電区間信号ＩＧｗの入力ポート（図１のＰ１で示す）の電圧をモニターしており、１２ボルトに切り替わると、フェイルセーフモードであると判断して気筒判別信号ＩＧｔを気筒毎に振り分けて信号Ｂ♯１，Ｂ♯２として出力する。この信号Ｂ♯１，Ｂ♯２にてトランジスタＱ１１，Ｑ１２がオン／オフする。即ち、第１気筒において、図３のｔ２１のタイミングでトランジスタＱ１１をオンにし、ｔ２２のタイミングでオフにする。このトランジスタＱ１１のオン時に、バッテリー１０から点火コイルの１次コイル１４に対しダイオードＤ２を介してエネルギーが供給され、点火コイル１３の１次電流ｉ1 の遮断時（図３のｔ２２のタイミング）に大きな２次電流ｉ2 （高電圧）が発生し点火に供される。以下同様に、例えば、第２気筒に対しては、図３のｔ２３のタイミングでトランジスタＱ１２をオンにし、ｔ２４のタイミングでオフにして点火が行われる。
【００３６】
このように、エネルギー蓄積コイル１１やトランジスタＱ１やダイオードＤ１やコンデンサ１２が故障したりそれら部品の配線に異常が発生したといったフェイルが発生した時には、第２のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２は、点火時期においてトランジスタＱ１１（Ｑ１２）をオン／オフ（導通／遮断）させてバッテリー１０のエネルギーをダイオードＤ２を介して点火コイルの１次コイル１４（１８）に供給する。これにより、退避走行を行うことが可能となる。また、ダイオードＤ２によりフェイル時でない通常時においてコンデンサ１２に充電されたエネルギーがバッテリー１０側に逆流するのが防止される。
【００３７】
このようにして、フェイル時に機関停止に至る点火通電経路に対するバイパス経路を用いてバッテリー１０のエネルギーにて点火コイル１３（１７）を作動させることにより、退避走行を行うことができる。その結果、フェイル時とそれ以外の通常時に一つのバッテリー１０を用いた点火を行わせることができ、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有する内燃機関用点火装置とすることができる。
【００３８】
特に、第３のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２は、フェイル時において、トランジスタＱ２１をそれまでの遮断状態から導通状態に切り替えるので、フェイル時でない通常時に、バッテリー１０からダイオードＤ２を介した点火コイルの１次コイル１４（１８）へのエネルギー供給経路を確実に遮断することができる。
【００３９】
さらに、駆動回路２２は、フェイル時において気筒判別信号ＩＧｔを入力して、当該気筒判別信号ＩＧｔに同期してトランジスタＱ１１（Ｑ１２）をオン／オフさせるようにしたので、フェイル時に特別の信号を生成することなく容易にトランジスタＱ１１（Ｑ１２）を制御することができる。
【００４０】
さらには、フェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号ＩＧｗにおける信号レベルを切り替えることによりモード切替情報を伝達するようにしたので、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
【００４１】
これまで説明してきたものの他にも、以下のような形態にて実施してもよい。図１においてはバイパス経路にトランジスタＱ２１とダイオードＤ２を設けたが、図４に示すようにダイオードＤ２のみを設けてもよい。
【００４２】
また、図１においては、エネルギー蓄積コイル１１とダイオードＤ１に対しダイオードＤ２（及びトランジスタＱ２１）を並列接続したが、図５に示すように、エネルギー蓄積コイル１１に対しダイオード（第２の逆流防止手段）Ｄ２０及びトランジスタＱ２１０を並列接続し、駆動回路（第２のスイッチング素子制御手段）２２により、フェイル時に点火時期においてトランジスタＱ１１をオン／オフさせてバッテリー１０のエネルギーをダイオードＤ１およびＤ２０を介して点火コイルの１次コイル１４（１８）に供給するようにしてもよい。この場合、ダイオードＤ２０によりフェイル時でない通常時においてエネルギー蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギーがバッテリー１０側に逆流するのが防止される。なお、このような図５の構成とした場合においては、図１の構成に比べてダイオードＤ１が故障した場合にはフェイルに対処できないので、図５のダイオードＤ１として耐圧を高くする等の対策を講じておくことが望ましい。
【００４３】
また、図５のダイオードＤ２０を含む並列回路の途中に設けた第３のスイッチング素子としてのトランジスタＱ２１０を、第３のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２により、フェイル時において、それまでの遮断状態から導通状態に切り替える。これにより、フェイル時でない通常時に、バッテリー１０からダイオードＤ１およびＤ２０を介した点火コイルの１次コイルへのエネルギー供給経路を確実に遮断することができる。
【００４４】
この図５の応用例として、図５においてはバイパス経路にトランジスタＱ２１０とダイオードＤ２０を設けたが、ダイオードＤ２０のみを設けてもよい。
さらに、図１，５でのトランジスタＱ１，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２１０として、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（好ましくはＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）、ＩＧＢＴのいずれを用いてもよく、要は、スイッチング素子であればよい。
【００４５】
また、フェイルの検出は、図１，５では抵抗１６，２０を用いた１次電流ｉ1 のモニターにより行う場合を示したが、これに限らず他の方式、例えばイオン電流をモニターする方式等を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４６】
次に、ＥＣＵ２１と駆動回路２２の間のモード（ロジック）切替信号の通信方式について言及する。
一般的には、図６に示すようにＥＣＵ２１と駆動回路２２とを切替信号線５０でつなぎ、図７に示すようにフェイル検出時（ｔ３０のタイミング）には切替信号Ｔ１のレベルを切り替えるようにする。こうすると、判定方法はシンプルであるが、切替専用信号線（ワイヤ）５０を追加する必要がある。これに対し、上記実施形態では、図８のごとくフェイル検出時（ｔ４０のタイミング）には放電区間信号ＩＧｗの出力レベルをそれまでの最大５ボルトから１２ボルトに切り替えることにより行っている。これにより、信号線を追加する必要は無くなる。この方式の他にも次のようにしてもよい。
【００４７】
図９に示すように、駆動回路２２にタイマ２２ａを設け、図１０に示すように、フェイル検出時には放電区間信号ＩＧｗのレベルをＨレベル（５ボルト）に固定し、その時間をタイマ２２ａにて計測して所定時間相当値ｍ２を超えた場合にフェイルセーフモードであるとして所定の動作を開始するようにしてもよい。この方式を採用する場合、ロック防止機能を利用する。ロック防止機能は、ＩＧｗ線が何らかの要因（電源線とのショート等）でＨレベルに固定されてしまった場合には多重充電・多重点火動作を停止する機能であり、図１０において放電区間信号ＩＧｗがＨレベルになった時に（ｔ５０のタイミングで）タイマ２２ａのカウント動作を開始し、ロック防止動作判定値ｍ１を超えたら（ｔ５１のタイミングで）ロック防止動作を行う。この判定値ｍ１を超えてもタイマ２２ａのカウント動作を継続して行い、フェイル判定値ｍ２を超えたら（ｔ５２のタイミングで）フェイルセーフモードであるとして所定の動作を開始する。その結果、次の気筒判別信号ＩＧｔ、即ち、点火コイル通電信号で点火が行われる。
【００４８】
このようにフェイルセーフモードに切り替えるための放電区間信号ＩＧｗの波形としてＨレベル（またはＬレベル）を継続して、フェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号ＩＧｗにおける波形を正常時には無い波形に切り替えることによりモード切替情報を伝達すると、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。つまり、図６，７の方式に比べ信号線を追加する必要が無くなる。また、図８の方式ではＩＧｗ線にノイズが乗ることによりフェイルセーフ動作が開始されてしまうのを防ぐための工夫が必要であるが、図９，１０の場合にはＩＧｗ線にノイズが乗ったとしてもタイマカウント値がｍ２にならなければフェイルセーフ動作が開始されることはなく放電区間信号ＩＧｗのノイズフィルタとして機能し、誤動作に強いものとなる。さらに、ロック防止動作により充電動作が停止し次回の点火のための充電動作が行われないので、切り替えがスムーズになる。詳しく説明すると、ロック防止動作が無い場合には図２の駆動信号Ａがｔ１７〜ｔ１８でＨレベルとなり次回の放電のために充電が行われ、図１０の符号Ｙで示すごとく一次電流ｉ1 が流れてしまい点火タイミングのズレが生じるが、ロック防止動作により次回の点火のための充電動作が行われないので図１０のＹに示すスパイク電流は生じない。さらに、図８の場合にはＥＣＵ２１側において１２ボルトを生成するための工夫（例えば１２ボルト電源ラインとの接続）をする必要があったが、図９，１０の場合にはその必要が無くなる。
【００４９】
なお、図１０においてはタイマカウント値がロック防止動作判定値ｍ１を超えた後のフェイル判定値ｍ２に達したら駆動回路２２でのフェイルセーフ動作を開始したが、ｍ１＝ｍ２、即ち、ロック判定とフェイル判定を同時に行ってもよい。
【００５０】
その他にも、図１１に示すように、駆動回路２２にアンドゲート２２ｂを設け、このアンドゲート２２ｂにＩＧｔ信号とＩＧｗ信号を入力する。そして、図１２に示すように、フェイル検出時（ｔ６０のタイミング）には気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを共にＨレベルにし、これをアンドゲート２２ｂにて検出してフェイルセーフ動作を開始するようにしてもよい。つまり、正常時においては気筒判別信号ＩＧｔのＨレベル期間の後に放電区間信号ＩＧｗのＨレベル期間があり、両方の信号ＩＧｔ，ＩＧｗのＨレベル期間が重なることは無いので、これを利用してフェイルセーフ動作に切り替える。
【００５１】
このように正常時には気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを非同期とし、フェイルセーフモード時には気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを同期させることによりモード切替情報を伝達する方式を採用しても、図６，７の場合に比べ信号線を追加する必要が無くなる。つまり、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。また、図８の場合にはＥＣＵ２１側において１２ボルトを生成するための工夫（例えば１２ボルト電源ラインとの接続）をする必要があったが、図１１，１２の場合においてもその必要が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態における内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図２】 通常時での各信号の波形および電流波形図。
【図３】 フェイル時での各信号の波形および電流波形図。
【図４】 別例の内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図５】 別例の内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図６】 比較のための内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図７】 比較のためのフェイルセーフモードへの切り替え動作を説明するための図。
【図８】 フェイルセーフモードへの切り替え動作を説明するための図。
【図９】 別例の内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図１０】 フェイルセーフモードへの切り替え動作を説明するための図。
【図１１】 別例の内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図１２】 フェイルセーフモードへの切り替え動作を説明するための図。
【符号の説明】
１０…バッテリー、１１…エネルギー蓄積コイル、１２…コンデンサ、１３…点火コイル、１４…１次コイル、１６…電流検出用抵抗、１７…点火コイル、１８…１次コイル、２０…電流検出用抵抗、２１…ＥＣＵ、２２…駆動回路、２２ａ…タイマ、２２ｂ…アンドゲート、Ｑ１…トランジスタ、Ｑ１１…トランジスタ、Ｑ１２…トランジスタ、Ｑ２１…トランジスタ、Ｑ２１０…トランジスタ、Ｄ１…ダイオード、Ｄ２…ダイオード、Ｄ２０…ダイオード、ＩＧｔ…気筒判別信号、ＩＧｗ…放電区間信号。
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関用点火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用点火装置は、点火コイルの１次コイルに流れる電流（１次電流）をコントロールして１次電流の遮断の際に高電圧を発生させて点火プラグに火花を発生させるものであり、点火コイルの１次コイルは直流電源（バッテリー）からエネルギーの供給を受ける構造となっている。
【０００３】
また、部品の故障や配線の異常といったフェイル時にも点火を行わせて退避走行（リンプホーム）できるようにすることが求められており、そのための一手法として、フェイル時には専用の直流電源から点火コイルの１次コイルにエネルギーを供給することが考えられる。しかし、このようにすると、新たに直流電源を追加して用意しておかねばならず、部品コストの面、設置スペースの面およびメンテナンスの面から改善が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有する内燃機関用点火装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第１のスイッチング素子制御手段により、第１のスイッチング素子が導通／遮断されエネルギー蓄積コイルに蓄えられたエネルギーによりコンデンサが充電されるとともに、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断されコンデンサに充電されたエネルギーが点火コイルの１次コイルに供給される。これにより、点火動作が行われる。
【０００６】
これに対しフェイル時においては、第２のスイッチング素子制御手段により、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断され直流電源のエネルギーが第２の逆流防止手段を介して点火コイルの１次コイルに供給される。これにより、退避走行を行うことが可能となる。また、第２の逆流防止手段により、フェイル時でない通常時においてコンデンサに充電されたエネルギーが直流電源側に逆流するのが防止される。
【０００７】
このようにして、フェイル時に機関停止に至る点火通電経路に対するバイパス経路を用いて直流電源のエネルギーにて点火コイルを作動させることにより、退避走行を行うことができる。
【０００８】
その結果、フェイル時とそれ以外の通常時に一つの直流電源を用いた点火を行わせることができ、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有する内燃機関用点火装置とすることができることとなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、第１のスイッチング素子制御手段により、第１のスイッチング素子が導通／遮断されエネルギー蓄積コイルに蓄えられたエネルギーによりコンデンサが充電されるとともに、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断されコンデンサに充電されたエネルギーが点火コイルの１次コイルに供給される。これにより、点火動作が行われる。
【００１０】
これに対しフェイル時においては、第２のスイッチング素子制御手段により、点火時期において第２のスイッチング素子が導通／遮断され直流電源のエネルギーが第１および第２の逆流防止手段を介して点火コイルの１次コイルに供給される。これにより、退避走行を行うことが可能となる。また、第２の逆流防止手段によりフェイル時でない通常時においてエネルギー蓄積コイルに蓄えられたエネルギーが直流電源側に逆流するのが防止される。
【００１１】
このようにして、フェイル時に機関停止に至る点火通電経路に対するバイパス経路を用いて直流電源のエネルギーにて点火コイルを作動させることにより、退避走行を行うことができる。
【００１２】
その結果、フェイル時とそれ以外の通常時に一つの直流電源を用いた点火を行わせることができ、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有する内燃機関用点火装置とすることができることとなる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用・効果に加え、第２の逆流防止手段を含む並列回路の途中に設けた第３のスイッチング素子が、第３のスイッチング素子制御手段により、フェイル時においてそれまでの遮断状態から導通状態に切り替えられる。これにより、フェイル時でない通常時に、直流電源から第２の逆流防止手段を介した点火コイルの１次コイルへのエネルギー供給経路を確実に遮断することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用・効果に加え、第２の逆流防止手段を含む並列回路の途中に設けた第３のスイッチング素子が、第３のスイッチング素子制御手段により、フェイル時においてそれまでの遮断状態から導通状態に切り替えられる。これにより、フェイル時でない通常時に、直流電源から第１および第２の逆流防止手段を介した点火コイルの１次コイルへのエネルギー供給経路を確実に遮断することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の発明の作用・効果に加え、第１のスイッチング素子制御手段にて、気筒判別信号と放電区間信号に基づいて対象気筒に対し所定の放電区間において第１のスイッチング素子が連続して導通／遮断されコンデンサが多重充電されるとともに第２のスイッチング素子が第１のスイッチング素子とは相補的に動作され多重点火される。
【００１６】
これに対し、フェイル時には、第２のスイッチング素子制御手段により、気筒判別信号に同期して第２のスイッチング素子が導通／遮断される。このようにして、フェイル時に特別の信号を生成することなく容易に第２のスイッチング素子を制御することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明のように、請求項５に記載の発明においてフェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号における信号レベルを切り替えることによりモード切替情報を伝達すると、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明のように、請求項５に記載の発明においてフェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号における波形を正常時には無い波形に切り替えることによりモード切替情報を伝達すると、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
【００１９】
例えば、請求項８に記載の発明のように、フェイルセーフモードに切り替えるための放電区間信号の波形として、ＨレベルまたはＬレベルを継続させる。
さらに、請求項９に記載の発明のように、請求項５に記載の発明において正常時には気筒判別信号と放電区間信号を非同期とし、フェイルセーフモード時には気筒判別信号と放電区間信号を同期させることによりモード切替情報を伝達すると、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施の形態における内燃機関用点火装置の電気的構成を示す。この内燃機関用点火装置は自動車に搭載されるものであって、ＤＬＩ（Ｄistributor Ｌess Ｉgnition ）方式の点火装置である。
【００２１】
図１において、バッテリー１０のプラス端子とグランド間には、エネルギー蓄積コイル１１とトランジスタＱ１とが直列に接続されている。バッテリー１０は１２ボルト仕様である。エネルギー蓄積コイル１１にはトランジスタＱ１のオンに伴う通電によりエネルギーが蓄えられる。この時、エネルギー蓄積コイル１１に流れる電流をｉ0 とする。エネルギー蓄積コイル１１とトランジスタＱ１との間のａ点はダイオードＤ１を介してコンデンサ１２と接続されている。コンデンサ１２はエネルギー蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギーにより充電される。
【００２２】
また、ダイオードＤ１とコンデンサ１２との間のｂ点とグランド間には、第１気筒用点火コイル１３の１次コイル１４とトランジスタＱ１１と電流検出用抵抗１６が直列に接続されている。そして、トランジスタＱ１１をオン／オフさせてコンデンサ１２に充電されたエネルギーを点火コイル１３の１次コイル１４に供給することができるようになっている。この時、１次コイル１４に流れる電流（１次電流）をｉ1 とする。点火コイル１３の２次コイル１５には第１気筒用点火プラグが接続されている。１次コイル１４の通電に伴い２次コイル１５に電流（２次電流）ｉ2 が流れる。
【００２３】
同様に、前述のｂ点とグランド間には、第２気筒用点火コイル１７の１次コイル１８とトランジスタＱ１２と電流検出用抵抗２０が直列に接続されている。点火コイル１７の２次コイル１９には第２気筒用点火プラグが接続されている。
【００２４】
なお、図１においては第２気筒用の点火コイル１７とトランジスタＱ１２と電流検出用抵抗２０を示したが、エンジン気筒数分の点火コイル・トランジスタ・抵抗が用意されている。
【００２５】
また、前述のコンデンサ１２に対し並列に還流ダイオードＤfhが接続されており、トランジスタＱ１１（Ｑ１２）のオフ時に１次コイル１４（１８）に流れる電流は当該ダイオードＤfhを介して還流される。
【００２６】
さらに、バッテリー１０とエネルギー蓄積コイル１１との間のｃ点と前述のｂ点との間には、トランジスタＱ２１とダイオードＤ２が直列に接続されている。一方、電子制御ユニット（ＥＣＵ；Ｅlectronic Ｃontrol Ｕnit ）２１は、各種センサからの信号を入力してエンジンの状態（吸入空気量、回転数、冷却水温など）を検知することができるようになっている。そして、ＥＣＵ２１はそのときのエンジン状態に応じた最適な点火時期を決定する。また、ＥＣＵ２１には駆動回路２２が接続され、ＥＣＵ２１は駆動回路２２に対し気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを出力する。駆動回路２２には前述の各トランジスタＱ１，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１が接続され、トランジスタＱ１に駆動信号Ａを、トランジスタＱ１１に第１気筒用駆動信号Ｂ♯１を、トランジスタＱ１２に第２気筒用駆動信号Ｂ♯２を、トランジスタＱ２１に切替用駆動信号ＳＧ１を、それぞれ出力する。
【００２７】
また、ＥＣＵ２１は、電流検出用抵抗１６での両端子間の印加電圧（α１点での電圧）をモニターしている。同様に、ＥＣＵ２１は、第１気筒以外の他の気筒に対応する電流検出用抵抗２０での両端子間の印加電圧（α２点での電圧）をモニターしている。電流検出用抵抗１６，２０での両端子間の印加電圧は１次電流ｉ1 に応じたものであり、ＥＣＵ２１は、点火動作の際のモニター電圧（１次電流ｉ1 ）が所定値に達しない状況が所定回連続して発生するとフェイルが発生したと判定する。
【００２８】
このように、直流電源としてのバッテリー１０と、エネルギー蓄積コイル１１と、第１のスイッチング素子としてのトランジスタＱ１とを含む第１の直列回路が形成されるとともに、エネルギー蓄積コイル１１に第１の逆流防止手段としてのダイオードＤ１を介してコンデンサ１２が接続され、さらに、コンデンサ１２と点火コイルの１次コイル１４（１８）と第２のスイッチング素子としてのトランジスタＱ１１（Ｑ１２）とを含む第２の直列回路が形成され、さらには、バッテリー１０とエネルギー蓄積コイル１１とダイオードＤ１と点火コイルの１次コイル１４（１８）とトランジスタＱ１１（Ｑ１２）とを含む直列回路におけるエネルギー蓄積コイル１１とダイオードＤ１に対し第２の逆流防止手段としてのダイオードＤ２が並列接続されている。また、ダイオードＤ２を含む並列回路の途中には第３のスイッチング素子としてのトランジスタＱ２１が設けられている。
【００２９】
次に、このように構成した内燃機関用点火装置の作用を、図２，３を用いて説明する。
図２には、フェイル時以外の通常時での各信号の波形および電流波形を示す。即ち、トランジスタＱ２１の駆動信号ＳＧ１と、放電区間信号ＩＧｗと、気筒判別信号ＩＧｔと、トランジスタＱ１の駆動信号Ａと、トランジスタＱ１１の駆動信号Ｂ♯１と、エネルギー蓄積コイル１１に流れる電流ｉ0 と、点火コイル１３の１次電流ｉ1 と、２次電流ｉ2 を示す。
【００３０】
フェイル時以外の通常時において、駆動回路２２は信号ＳＧ１をＬレベルにしトランジスタＱ２１をオフ状態にしている。また、ＥＣＵ２１から駆動回路２２に対し気筒判別信号ＩＧｔが出力され、同信号ＩＧｔは図２のｔ１〜ｔ２の期間にＨレベルとなっている。駆動回路２２はこの信号ＩＧｔに同期した波形の駆動信号ＡをトランジスタＱ１に出力する。この信号ＡによりトランジスタＱ１がオンして電流ｉ0 が徐々に大きくなり、トランジスタＱ１のオフ時にエネルギー蓄積コイル１１に発生した高電圧エネルギーがダイオードＤ１を介して点火コイルの１次コイル１４に供給される。
【００３１】
一方、放電区間信号ＩＧｗは図２のｔ２〜ｔ３の期間にＨレベルとなっており、この期間に放電が行われる。詳しくは、駆動回路２２は駆動信号Ａとして所定時間毎に反転する信号（ｔ１１，ｔ１２，…のタイミングで反転する信号）をトランジスタＱ１に出力してオフ時にエネルギー蓄積コイル１１に発生した高電圧エネルギーをダイオードＤ１を介してコンデンサ１２に蓄積する（いわゆる多重充電する）。この繰り返し動作中において、駆動回路２２は駆動信号Ｂ♯１として、駆動信号Ａに対し相補的な信号（ｔ２，ｔ１１，ｔ１２，…のタイミングで反転する信号）をトランジスタＱ１１に出力する。この信号Ｂ♯１により、コンデンサ１２のエネルギーが点火コイル１３の１次コイル１４に供給され、１次電流ｉ1 の遮断時（図２のｔ１１，ｔ１３，ｔ１５，ｔ１７のタイミング）に大きな２次電流ｉ2 （高電圧）が発生して多重点火が行われる。そして、次の点火のために、トランジスタＱ１がｔ１７のタイミングでオンするとともにｔ１８のタイミングでオフし、このｔ１７〜ｔ１８の期間にエネルギー蓄積コイル１１に発生したエネルギーがコンデンサ１２に蓄積される。つまり、今回の点火のための動作におけるｔ２〜ｔ１１の期間でのトランジスタＱ１１のオンにおいてはｔ１７〜ｔ１８の期間（前回の点火のための動作）でコンデンサ１２に蓄積したエネルギーとｔ１〜ｔ２の期間にコイル１１に発生したエネルギーとが１次コイル１４に供給される。即ち、図２のｔ２〜ｔ１１の期間における１次電流ｉ1 において、突入電流部分ｅ１をコンデンサ１２に蓄積したエネルギーが受持ち、その後の緩やかな電流部分ｅ２をｔ１〜ｔ２の期間にコイル１１に発生したエネルギーが受け持っている。
【００３２】
同様の動作が第１気筒以外の他の気筒においても行われる。つまり、駆動回路２２において、気筒判別信号ＩＧｔにて気筒を判別してトランジスタＱ１１に代わるトランジスタＱ１２等に対し駆動信号Ｂ♯２等が出力され、多重充電・多重点火が行われる。
【００３３】
このように、第１のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２は、トランジスタＱ１をオン／オフ（導通／遮断）させてエネルギー蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギーによりコンデンサ１２を充電するとともに、点火時期においてトランジスタ（Ｑ１１等）をオン／オフさせてコンデンサ１２に充電されたエネルギーを点火コイルの１次コイル（１４等）に供給し、これにより、点火動作が行われる。詳しくは、駆動回路２２は、気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを入力して、対象気筒に対し所定の放電区間においてトランジスタＱ１を連続してオン／オフさせてコンデンサ１２を多重充電するとともに、トランジスタ（Ｑ１１等）をトランジスタＱ１とは相補的に動作させて多重点火する。
【００３４】
図３には、フェイル時での各信号の波形および電流波形を示す。ＥＣＵ２１は電流検出用抵抗１６，２０を用いた電圧モニターにてフェイルが発生したことを検出すると、それまでの通常モードからフェイルセーフモードに切り替える。
【００３５】
フェイルセーフモードにおいて、まず、ＥＣＵ２１は、図３のｔ２０のタイミングで、駆動信号ＳＧ１をＨレベルにしてトランジスタＱ２１をオン状態にするとともに、駆動回路２２への信号として、放電区間信号ＩＧｗの出力レベルをそれまでの最大５ボルトから１２ボルトに切り替える。駆動回路２２は、放電区間信号ＩＧｗの入力ポート（図１のＰ１で示す）の電圧をモニターしており、１２ボルトに切り替わると、フェイルセーフモードであると判断して気筒判別信号ＩＧｔを気筒毎に振り分けて信号Ｂ♯１，Ｂ♯２として出力する。この信号Ｂ♯１，Ｂ♯２にてトランジスタＱ１１，Ｑ１２がオン／オフする。即ち、第１気筒において、図３のｔ２１のタイミングでトランジスタＱ１１をオンにし、ｔ２２のタイミングでオフにする。このトランジスタＱ１１のオン時に、バッテリー１０から点火コイルの１次コイル１４に対しダイオードＤ２を介してエネルギーが供給され、点火コイル１３の１次電流ｉ1 の遮断時（図３のｔ２２のタイミング）に大きな２次電流ｉ2 （高電圧）が発生し点火に供される。以下同様に、例えば、第２気筒に対しては、図３のｔ２３のタイミングでトランジスタＱ１２をオンにし、ｔ２４のタイミングでオフにして点火が行われる。
【００３６】
このように、エネルギー蓄積コイル１１やトランジスタＱ１やダイオードＤ１やコンデンサ１２が故障したりそれら部品の配線に異常が発生したといったフェイルが発生した時には、第２のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２は、点火時期においてトランジスタＱ１１（Ｑ１２）をオン／オフ（導通／遮断）させてバッテリー１０のエネルギーをダイオードＤ２を介して点火コイルの１次コイル１４（１８）に供給する。これにより、退避走行を行うことが可能となる。また、ダイオードＤ２によりフェイル時でない通常時においてコンデンサ１２に充電されたエネルギーがバッテリー１０側に逆流するのが防止される。
【００３７】
このようにして、フェイル時に機関停止に至る点火通電経路に対するバイパス経路を用いてバッテリー１０のエネルギーにて点火コイル１３（１７）を作動させることにより、退避走行を行うことができる。その結果、フェイル時とそれ以外の通常時に一つのバッテリー１０を用いた点火を行わせることができ、より簡素な構成にてフェイルセーフ機能を有する内燃機関用点火装置とすることができる。
【００３８】
特に、第３のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２は、フェイル時において、トランジスタＱ２１をそれまでの遮断状態から導通状態に切り替えるので、フェイル時でない通常時に、バッテリー１０からダイオードＤ２を介した点火コイルの１次コイル１４（１８）へのエネルギー供給経路を確実に遮断することができる。
【００３９】
さらに、駆動回路２２は、フェイル時において気筒判別信号ＩＧｔを入力して、当該気筒判別信号ＩＧｔに同期してトランジスタＱ１１（Ｑ１２）をオン／オフさせるようにしたので、フェイル時に特別の信号を生成することなく容易にトランジスタＱ１１（Ｑ１２）を制御することができる。
【００４０】
さらには、フェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号ＩＧｗにおける信号レベルを切り替えることによりモード切替情報を伝達するようにしたので、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。
【００４１】
これまで説明してきたものの他にも、以下のような形態にて実施してもよい。図１においてはバイパス経路にトランジスタＱ２１とダイオードＤ２を設けたが、図４に示すようにダイオードＤ２のみを設けてもよい。
【００４２】
また、図１においては、エネルギー蓄積コイル１１とダイオードＤ１に対しダイオードＤ２（及びトランジスタＱ２１）を並列接続したが、図５に示すように、エネルギー蓄積コイル１１に対しダイオード（第２の逆流防止手段）Ｄ２０及びトランジスタＱ２１０を並列接続し、駆動回路（第２のスイッチング素子制御手段）２２により、フェイル時に点火時期においてトランジスタＱ１１をオン／オフさせてバッテリー１０のエネルギーをダイオードＤ１およびＤ２０を介して点火コイルの１次コイル１４（１８）に供給するようにしてもよい。この場合、ダイオードＤ２０によりフェイル時でない通常時においてエネルギー蓄積コイル１１に蓄えられたエネルギーがバッテリー１０側に逆流するのが防止される。なお、このような図５の構成とした場合においては、図１の構成に比べてダイオードＤ１が故障した場合にはフェイルに対処できないので、図５のダイオードＤ１として耐圧を高くする等の対策を講じておくことが望ましい。
【００４３】
また、図５のダイオードＤ２０を含む並列回路の途中に設けた第３のスイッチング素子としてのトランジスタＱ２１０を、第３のスイッチング素子制御手段としての駆動回路２２により、フェイル時において、それまでの遮断状態から導通状態に切り替える。これにより、フェイル時でない通常時に、バッテリー１０からダイオードＤ１およびＤ２０を介した点火コイルの１次コイルへのエネルギー供給経路を確実に遮断することができる。
【００４４】
この図５の応用例として、図５においてはバイパス経路にトランジスタＱ２１０とダイオードＤ２０を設けたが、ダイオードＤ２０のみを設けてもよい。
さらに、図１，５でのトランジスタＱ１，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２１０として、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（好ましくはＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）、ＩＧＢＴのいずれを用いてもよく、要は、スイッチング素子であればよい。
【００４５】
また、フェイルの検出は、図１，５では抵抗１６，２０を用いた１次電流ｉ1 のモニターにより行う場合を示したが、これに限らず他の方式、例えばイオン電流をモニターする方式等を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４６】
次に、ＥＣＵ２１と駆動回路２２の間のモード（ロジック）切替信号の通信方式について言及する。
一般的には、図６に示すようにＥＣＵ２１と駆動回路２２とを切替信号線５０でつなぎ、図７に示すようにフェイル検出時（ｔ３０のタイミング）には切替信号Ｔ１のレベルを切り替えるようにする。こうすると、判定方法はシンプルであるが、切替専用信号線（ワイヤ）５０を追加する必要がある。これに対し、上記実施形態では、図８のごとくフェイル検出時（ｔ４０のタイミング）には放電区間信号ＩＧｗの出力レベルをそれまでの最大５ボルトから１２ボルトに切り替えることにより行っている。これにより、信号線を追加する必要は無くなる。この方式の他にも次のようにしてもよい。
【００４７】
図９に示すように、駆動回路２２にタイマ２２ａを設け、図１０に示すように、フェイル検出時には放電区間信号ＩＧｗのレベルをＨレベル（５ボルト）に固定し、その時間をタイマ２２ａにて計測して所定時間相当値ｍ２を超えた場合にフェイルセーフモードであるとして所定の動作を開始するようにしてもよい。この方式を採用する場合、ロック防止機能を利用する。ロック防止機能は、ＩＧｗ線が何らかの要因（電源線とのショート等）でＨレベルに固定されてしまった場合には多重充電・多重点火動作を停止する機能であり、図１０において放電区間信号ＩＧｗがＨレベルになった時に（ｔ５０のタイミングで）タイマ２２ａのカウント動作を開始し、ロック防止動作判定値ｍ１を超えたら（ｔ５１のタイミングで）ロック防止動作を行う。この判定値ｍ１を超えてもタイマ２２ａのカウント動作を継続して行い、フェイル判定値ｍ２を超えたら（ｔ５２のタイミングで）フェイルセーフモードであるとして所定の動作を開始する。その結果、次の気筒判別信号ＩＧｔ、即ち、点火コイル通電信号で点火が行われる。
【００４８】
このようにフェイルセーフモードに切り替えるための放電区間信号ＩＧｗの波形としてＨレベル（またはＬレベル）を継続して、フェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号ＩＧｗにおける波形を正常時には無い波形に切り替えることによりモード切替情報を伝達すると、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。つまり、図６，７の方式に比べ信号線を追加する必要が無くなる。また、図８の方式ではＩＧｗ線にノイズが乗ることによりフェイルセーフ動作が開始されてしまうのを防ぐための工夫が必要であるが、図９，１０の場合にはＩＧｗ線にノイズが乗ったとしてもタイマカウント値がｍ２にならなければフェイルセーフ動作が開始されることはなく放電区間信号ＩＧｗのノイズフィルタとして機能し、誤動作に強いものとなる。さらに、ロック防止動作により充電動作が停止し次回の点火のための充電動作が行われないので、切り替えがスムーズになる。詳しく説明すると、ロック防止動作が無い場合には図２の駆動信号Ａがｔ１７〜ｔ１８でＨレベルとなり次回の放電のために充電が行われ、図１０の符号Ｙで示すごとく一次電流ｉ1 が流れてしまい点火タイミングのズレが生じるが、ロック防止動作により次回の点火のための充電動作が行われないので図１０のＹに示すスパイク電流は生じない。さらに、図８の場合にはＥＣＵ２１側において１２ボルトを生成するための工夫（例えば１２ボルト電源ラインとの接続）をする必要があったが、図９，１０の場合にはその必要が無くなる。
【００４９】
なお、図１０においてはタイマカウント値がロック防止動作判定値ｍ１を超えた後のフェイル判定値ｍ２に達したら駆動回路２２でのフェイルセーフ動作を開始したが、ｍ１＝ｍ２、即ち、ロック判定とフェイル判定を同時に行ってもよい。
【００５０】
その他にも、図１１に示すように、駆動回路２２にアンドゲート２２ｂを設け、このアンドゲート２２ｂにＩＧｔ信号とＩＧｗ信号を入力する。そして、図１２に示すように、フェイル検出時（ｔ６０のタイミング）には気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを共にＨレベルにし、これをアンドゲート２２ｂにて検出してフェイルセーフ動作を開始するようにしてもよい。つまり、正常時においては気筒判別信号ＩＧｔのＨレベル期間の後に放電区間信号ＩＧｗのＨレベル期間があり、両方の信号ＩＧｔ，ＩＧｗのＨレベル期間が重なることは無いので、これを利用してフェイルセーフ動作に切り替える。
【００５１】
このように正常時には気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを非同期とし、フェイルセーフモード時には気筒判別信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを同期させることによりモード切替情報を伝達する方式を採用しても、図６，７の場合に比べ信号線を追加する必要が無くなる。つまり、フェイルセーフモード時に未使用となる信号を有効に活用してモード切替情報の伝達を行うことができる。また、図８の場合にはＥＣＵ２１側において１２ボルトを生成するための工夫（例えば１２ボルト電源ラインとの接続）をする必要があったが、図１１，１２の場合においてもその必要が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態における内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図２】 通常時での各信号の波形および電流波形図。
【図３】 フェイル時での各信号の波形および電流波形図。
【図４】 別例の内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図５】 別例の内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図６】 比較のための内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図７】 比較のためのフェイルセーフモードへの切り替え動作を説明するための図。
【図８】 フェイルセーフモードへの切り替え動作を説明するための図。
【図９】 別例の内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図１０】 フェイルセーフモードへの切り替え動作を説明するための図。
【図１１】 別例の内燃機関用点火装置の電気的構成図。
【図１２】 フェイルセーフモードへの切り替え動作を説明するための図。
【符号の説明】
１０…バッテリー、１１…エネルギー蓄積コイル、１２…コンデンサ、１３…点火コイル、１４…１次コイル、１６…電流検出用抵抗、１７…点火コイル、１８…１次コイル、２０…電流検出用抵抗、２１…ＥＣＵ、２２…駆動回路、２２ａ…タイマ、２２ｂ…アンドゲート、Ｑ１…トランジスタ、Ｑ１１…トランジスタ、Ｑ１２…トランジスタ、Ｑ２１…トランジスタ、Ｑ２１０…トランジスタ、Ｄ１…ダイオード、Ｄ２…ダイオード、Ｄ２０…ダイオード、ＩＧｔ…気筒判別信号、ＩＧｗ…放電区間信号。
Claims (9)
- 直流電源（１０）とエネルギー蓄積コイル（１１）と第１のスイッチング素子（Ｑ１）とを含む第１の直列回路と、
前記エネルギー蓄積コイル（１１）に第１の逆流防止手段（Ｄ１）を介して接続されたコンデンサ（１２）と、
前記コンデンサ（１２）と点火コイルの１次コイル（１４）と第２のスイッチング素子（Ｑ１１）とを含む第２の直列回路と、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）を導通／遮断させて前記エネルギー蓄積コイル（１１）に蓄えられたエネルギーにより前記コンデンサ（１２）を充電するとともに、点火時期において前記第２のスイッチング素子（Ｑ１１）を導通／遮断させて前記コンデンサ（１２）に充電されたエネルギーを前記点火コイルの１次コイル（１４）に供給するための第１のスイッチング素子制御手段（２２）と、
前記直流電源（１０）と前記エネルギー蓄積コイル（１１）と前記第１の逆流防止手段（Ｄ１）と前記点火コイルの１次コイル（１４）と前記第２のスイッチング素子（Ｑ１１）とを含む直列回路における前記エネルギー蓄積コイル（１１）と前記第１の逆流防止手段（Ｄ１）に対し並列接続された第２の逆流防止手段（Ｄ２）と、
フェイル時に点火時期において前記第２のスイッチング素子（Ｑ１１）を導通／遮断させて前記直流電源（１０）のエネルギーを前記第２の逆流防止手段（Ｄ２）を介して前記点火コイルの１次コイル（１４）に供給するための第２のスイッチング素子制御手段（２２）と、
を備えたことを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 直流電源（１０）とエネルギー蓄積コイル（１１）と第１のスイッチング素子（Ｑ１）とを含む第１の直列回路と、
前記エネルギー蓄積コイル（１１）に第１の逆流防止手段（Ｄ１）を介して接続されたコンデンサ（１２）と、
前記コンデンサ（１２）と点火コイルの１次コイル（１４）と第２のスイッチング素子（Ｑ１１）とを含む第２の直列回路と、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）を導通／遮断させて前記エネルギー蓄積コイル（１１）に蓄えられたエネルギーにより前記コンデンサ（１２）を充電するとともに、点火時期において前記第２のスイッチング素子（Ｑ１１）を導通／遮断させて前記コンデンサ（１２）に充電されたエネルギーを前記点火コイルの１次コイル（１４）に供給するための第１のスイッチング素子制御手段（２２）と、
前記エネルギー蓄積コイル（１１）に対し並列接続された第２の逆流防止手段（Ｄ２０）と、
フェイル時に点火時期において前記第２のスイッチング素子（Ｑ１１）を導通／遮断させて前記直流電源（１０）のエネルギーを前記第１および第２の逆流防止手段（Ｄ１，Ｄ２０）を介して前記点火コイルの１次コイル（１４）に供給するための第２のスイッチング素子制御手段（２２）と、
を備えたことを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 前記第２の逆流防止手段（Ｄ２）を含む並列回路の途中に設けられた第３のスイッチング素子（Ｑ２１）と、
フェイル時において、前記第３のスイッチング素子（Ｑ２１）をそれまでの遮断状態から導通状態に切り替える第３のスイッチング素子制御手段（２２）と、を備えた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。 - 前記第２の逆流防止手段（Ｄ２０）を含む並列回路の途中に設けられた第３のスイッチング素子（Ｑ２１０）と、
フェイル時において、前記第３のスイッチング素子（Ｑ２１０）をそれまでの遮断状態から導通状態に切り替える第３のスイッチング素子制御手段（２２）と、
を備えた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。 - 第１のスイッチング素子制御手段（２２）は、気筒判別信号（ＩＧｔ）と放電区間信号（ＩＧｗ）を入力して、対象気筒に対し所定の放電区間において第１のスイッチング素子（Ｑ１）を連続して導通／遮断させて前記コンデンサ（１２）を多重充電するとともに第２のスイッチング素子（Ｑ１１）を第１のスイッチング素子（Ｑ１）とは相補的に動作させて多重点火させるものであり、
第２のスイッチング素子制御手段（２２）は、前記気筒判別信号（ＩＧｔ）を入力して、当該気筒判別信号（ＩＧｔ）に同期して前記第２のスイッチング素子（Ｑ１１）を導通／遮断させるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関用点火装置。 - フェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号（ＩＧｗ）における信号レベルを切り替えることによりモード切替情報を伝達するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用点火装置。
- フェイルセーフモード時には未使用となる放電区間信号（ＩＧｗ）における波形を正常時には無い波形に切り替えることによりモード切替情報を伝達するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用点火装置。
- 前記フェイルセーフモードに切り替えるための放電区間信号（ＩＧｗ）の波形は、ＨレベルまたはＬレベルを継続するものであることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関用点火装置。
- 正常時には気筒判別信号（ＩＧｔ）と放電区間信号（ＩＧｗ）を非同期とし、フェイルセーフモード時には気筒判別信号（ＩＧｔ）と放電区間信号（ＩＧｗ）を同期させることによりモード切替情報を伝達するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用点火装置。
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