JP5838776B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
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Description
イグナイタの内部状態を示す出力機能として、トランジスタに流れる電流(点火コイルの通電状態)を検出して出力する例を、図11のブロック図を使って説明する。この図では、イグナイタ1、電子制御ユニット2(ECU)、点火コイル3、点火プラグ4および電源バッテリー5(VB)のそれぞれの接続関係を示す。
前記のスイッチング制御回路11は、センスIGBT12のスイッチング制御機能の他に、ノイズ除去用のディレイ制御機能や、センス電圧Vsnsを使ってVgのレベルを低下させて一次電流Icをクランプ(図12の波形)し点火コイル3の焼損を防ぐ機能、Vs印加時間を監視し一定時間経過後に遮断するタイマー機能、などを有している。このVsが遮断されることで点火プラグの点火が行なわれる。
この基準電圧を変動させる大きな要因として、F出力トランジスタであるMOSFET14のオン・オフ動作がある。このMOSFET14がオンすると制御電源VCCから数100Ωの低い抵抗値の抵抗を介してグランド端子Gに大きな電流が流れる。制御電源VCCとグランドの間には浮遊インダクタンスと浮遊容量があるためMOSFET14のオン・オフでグランド端子Gの電位が変動しグランド電位にノイズ成分が重畳する。グランド電位にノイズ成分が重畳されることで、図12のようなセンス電圧Vsns'の波形が現れる。そうすると、基準電圧VH、VLとの比較動作によって、コンパレータ15、16の出力からはチャタリング状のパルスノイズが発生する。
<実施例1>
図1は、この発明の第1実施例の内燃機関用点火装置のブロック図である。内燃機関用点火装置(イグナイタ)1aは、図11のコンパレータ15、16をそれぞれヒステリシスコンパレータ15a、16aに置き換えた構成で、それ以外の要素は図11と同じものである。
反対に、この出力信号VOUTがHレベルからLレベルに反転する方向では、これを復帰側の比較動作と称し、比較電圧V2は復帰基準電圧(VHL、VLL)に相当する。尚、ヒステリシスコンパレータ15a、16aと同様の入出力伝達特性が得られれば、必ずしもこの内部構成にはこだわらない。
<実施例2>
図4は、この発明の第2実施例の内燃機関用点火装置のブロック図である。
イグナイタ1bは、図1と同じ記号の各要素から構成されているが、ヒステリシスコンパレータ16aの検出側のレベルの検出基準電圧VLを、ヒステリシスコンパレータ15aの復帰側のレベルの復帰基準電圧としても兼用している。この他の構成は実施例1と同様である。
<実施例3>
図6は、この発明の第3実施例の内燃機関用点火装置のブロック図である。イグナイタ1cは、図1のヒステリシスコンパレータ16aを反転入力切替型コンパレータ19に置き換え、反転入力切替型コンパレータ19を制御する反転入力切替制御回路18を追加している。図13は反転入力切替制御回路18の内部回路図であり、表1は反転入力切替制御回路18の真理値表である。
<実施例4>
図9は、この発明の第4実施例の内燃機関用点火装置のブロック図である。
イグナイタ1dは、図6と同じ記号の各要素から構成されているが、反転入力切替型コンパレータ19の反転入力の高電位側のレベルである検出基準電圧VLを、ヒステリシスコンパレータ15aの復帰側のレベルの復帰基準電圧としても兼用している。従って、ヒステリシスコンパレータ15aのヒステリシス幅はΔ3となり、ヒステリシスコンパレータ15aのためだけの復帰基準電圧が不要となり、さらに図6のヒステリシスコンパレータ15aのヒステリシス幅よりも広いノイズマージンを得ることができる。
<実施例5>
図14は、この発明の第5実施例の内燃機関用点火装置のブロック図である。
図14において、ヒステリシスコンパレータ15aの内部回路は図2(a)と同じであり、ヒステリシスコンパレータ15aのプラス端子にセンス電圧Vsnsを入力する。ヒステリシスコンパレータ15aの2つのマイナス端子には比較電圧V1に相当する検出基準電圧VHと比較電圧V2に相当する復帰基準電圧VHLを入力する。
2 電子制御ユニット(ECU)
3 点火コイル
4 点火プラグ
5 電源バッテリー(VB)
11 スイッチング制御回路
12 センスIGBT(コイル駆動用トランジスタ)
12a センス端子
13 抵抗
14 MOSFET(F出力トランジスタ)
15、16、21 コンパレータ
15a、16a、16b ヒステリシスコンパレータ
17 エクスクルシブOR回路
17a NOR回路
18 反転入力切替制御回路
19 反転入力切替型コンパレータ
22、23、26、31、32、36 インバータ
24、25 アナログスイッチ
33、34、37 AND回路
35、38 OR回路
B バッテリー端子
S スイッチング入力端子
F 出力端子(コイル電流検出用)
C コイル駆動端子
G グランド端子
Vs スイッチング入力端子Sの電圧
Vfo 出力端子Fの電圧
VL 検出基準電圧(センス電圧Vsnsの立ち上がりの低い電圧領域用)
VLL 復帰基準電圧(センス電圧Vsnsの立ち上がりの低い電圧領域用)
VH 検出基準電圧(センス電圧Vsnsの立ち上がりの高い電圧領域用)
VHL 復帰基準電圧(センス電圧Vsnsの立ち上がりの高い電圧領域用)
Vg ゲート電圧
Vsns センス電圧
Ic 点火コイル電流
VOUT 出力信号(出力電圧)
VIN 入力電圧
V1、V2 比較電圧
VCC ECU内部の制御電源
Claims (10)
- 点火コイルに通電する電流を制御信号を受けてスイッチング素子によりオン・オフ制御し、前記点火コイルの点火状態を外部に出力する出力端子を備えた内燃機関用点火装置において、
前記電流を電圧に変換する電圧変換手段と、ここで前記変換された電圧をセンス電圧と呼び、
立ち上がり時の前記センス電圧を検出する第1検出基準電圧と該第1の検出基準電圧より低い電圧の第1復帰基準電圧の二つの基準電圧を有し前記センス電圧と前記二つの基準電圧のそれぞれと比較して第1出力信号を出力するヒステリシス特性を有する第1比較手段と、
立ち上がり時の前記センス電圧を検出する第2検出基準電圧と該第2の検出基準電圧より低く前記第1検出基準電圧より高い電圧の第2復帰基準電圧の二つの基準電圧を有し前記センス電圧と前記二つの基準電圧のそれぞれと比較して第2出力信号を出力するヒステリシス特性を有する第2比較手段と、
前記第1比較手段から出力される前記第1出力信号と前記第2比較手段から出力される第2出力信号が共に入力され第3出力信号を出力する出力手段と、
該出力手段から出力される第3出力信号によって前記出力端子のオンオフを制御するスイッチ手段と、
を有することを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 前記第1比較手段が第1ヒステリシスコンパレータからなり、
該第1ヒステリシスコンパレータが、
第1コンパレータと、該第1コンパレータの出力が入力される第1インバータと、該第1インバータの出力が入力される第2インバータと、前記第1検出基準電圧を前記第1コンパレータのマイナス端子に接続する第1アナログスイッチと、前記第1復帰基準電圧を前記第1コンパレータのマイナス端子に接続する第2アナログスイッチとをそれぞれ有し、
前記第1コンパレータのプラス端子に前記センス電圧を入力し、前記第1インバータの出力信号で前記第1アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第2インバータの出力信号で前記第2アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第1アナログスイッチのオン・オフ動作と前記第2アナログスイッチのオン・オフ動作が逆相関係にあり、前記センス電圧が前記第1復帰基準電圧より低い時に前記第1のアナログスイッチはオン状態である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比較手段が第2ヒステリシスコンパレータからなり、
該第2ヒステリシスコンパレータが、
第2コンパレータと、該第2コンパレータの出力が入力される第3インバータと、該第3インバータの出力が入力される第4インバータと、前記第2検出基準電圧を前記第2コンパレータのマイナス端子に接続する第3アナログスイッチと、前記第2復帰基準電圧を前記第2コンパレータのマイナス端子に接続する第4アナログスイッチとをそれぞれ有し、
前記第2コンパレータのプラス端子に前記センス電圧を入力し、前記第3インバータの出力信号で前記第3アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第4インバータの出力信号で前記第4アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第3アナログスイッチのオン・オフ動作と前記第4アナログスイッチのオン・オフ動作が逆相関係にあり、前記センス電圧が前記第2復帰基準電圧より低い時に前記第3のアナログスイッチはオン状態であ る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。 - 前記電圧変換手段が抵抗であり、前記出力手段が前記第1比較手段から出力される前記第1出力信号と前記第2比較手段から出力される前記第2出力信号の排他的論理和を出力するエクスクルシブOR回路であり、前記スイッチ手段がMOSFETであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関用点火装置。
- 前記第1および第2比較手段が、第1および第2ヒステリシスコンパレータからなり、前記第1ヒステリシスコンパレータが、第1コンパレータと、該第1コンパレータの出力信号が入力される第1インバータと、該第1インバータの出力信号が入力される第2インバータと、前記第1検出基準電圧を前記第1コンパレータのマイナス端子に接続する第1アナログスイッチと、前記第1復帰基準電圧を前記第1コンパレータのマイナス端子に接続する第2アナログスイッチと、
前記第2ヒステリシスコンパレータが、第2コンパレータと、該第2コンパレータの出力信号が入力される第3インバータと、該第3インバータの出力信号が入力される第4インバータと、前記第2検出基準電圧を前記第2コンパレータのマイナス端子に接続する第3アナログスイッチと、前記第2復帰基準電圧を前記第2コンパレータのマイナス端子に接続する第4アナログスイッチと、
をそれぞれ有し、前記第1コンパレータのプラス端子に前記センス電圧を入力し、前記第1インバータの出力信号で前記第1アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第2インバータの出力信号で前記第2アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第1アナログスイッチのオン・オフ動作と前記第2アナログスイッチのオン・オフ動作が逆相関係にあり、前記センス電圧が前記第1復帰基準電圧より低い時に前記第1のアナログスイッチはオン状態であり、
前記第2コンパレータのプラス端子に前記センス電圧を入力し、前記第3インバータの出力信号で前記第3アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第4インバータの出力信号で前記第4アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第3アナログスイッチのオン・オフ動作と前記第4アナログスイッチのオン・オフ動作が逆相関係にあり、前記センス電圧が前記第2復帰基準電圧より低い時に前記第3のアナログスイッチはオン状態であり、
前記第1検出基準電圧と前記第2復帰基準電圧を同一にする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比較手段が前記請求項3に記載の第2比較手段であり、前記第1比較手段が、二つのマイナス入力を切り替えて比較に使う反転入力切替型コンパレータと、該反転入力切替型コンパレータに切替信号を送信し、前記第2ヒステリシスコンパレータの出力信号と前記反転入力切替型コンパレータの出力信号が共に入力され、前記点火コイルの電流を制御するスイッチング素子をオン・オフさせる制御信号と同期する信号が入力される反転入力切替制御回路からなり、前記反転入力切替型コンパレータの検出基準電圧が前記第1検出基準電圧であり、前記反転入力切替型コンパレータの復帰基準電圧がグランド電位である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比較手段が前記請求項3に記載の第2比較手段であり、前記第1比較手段が前記請求項6に記載の第1比較手段であり、前記第1比較手段を構成する前記反転入力切替型コンパレータの検出基準電圧と前記第2ヒステリシスコンパレータの前記第2復帰基準電圧を同一にし、前記反転入力切替型コンパレータの前記復帰基準電圧をグランド電位にする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。
- 前記反転入力切替型コンパレータが、第3コンパレータと、前記第1検出基準電圧を前記第3コンパレータのマイナス端子に接続する第5アナログスイッチと、前記第1復帰基準電圧を前記第3コンパレータのマイナス端子に接続する第6アナログスイッチとをそれぞれ有し、前記第3コンパレータのプラス端子に前記センス電圧を入力し、前記反転入力切替制御回路の出力信号で前記第5アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記反転入力切替制御回路の出力信号を第7インバータによって反転した信号で前記第6アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第5アナログスイッチのオン・オフ動作と前記第6アナログスイッチのオン・オフ動作が逆相関係にあり、前記センス電圧がグランド電位である時に前記第5のアナログスイッチはオン状態であることを特徴とする請求項6または7に記載の内燃機関用点火装置。
- 前記反転入力切替制御回路が、インバータ回路、AND回路およびOR回路からなる論理回路であることを特徴とする請求項6乃至8に記載の内燃機関用点火装置。
- 前記第1比較手段が、第3ヒステリシスコンパレータからなり、
該第3ヒステリシスコンパレータが、
第4コンパレータと、該第4コンパレータの出力信号が入力される第7インバータと、該第7インバータの出力信号が入力される第8インバータと、前記第1検出基準電圧を前記第4コンパレータのプラス端子に接続する第7アナログスイッチと、前記第2復帰基準電圧を前記第4コンパレータのプラス端子に接続する第8アナログスイッチとをそれぞれ有し、前記第4コンパレータのマイナス端子に前記センス電圧を入力し、前記第8インバータの出力信号で前記第7アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第7インバータの出力信号で前記第8アナログスイッチをオン・オフ動作させ、前記第7アナログスイッチのオン・オフ動作と前記第8アナログスイッチのオン・オフ動作が逆相関係にあり、前記センス電圧が前記第2復帰基準電圧より低い時に前記第7アナログスイッチはオン状態であり、
前記出力手段が、NOR回路である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。
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