JP6296458B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関用点火コイルに備える点火装置に関するものである。

特に、自動車等に搭載される内燃機関は頻繁に回転数が変化することから、点火行程で高電圧を発生する点火コイルも当該高電圧の発生間隔等を頻繁に変化させている。
そのため、この点火コイルに備えられている点火装置（イグナイタ）等の発熱も増減を繰り返し、当該点火装置を構成する回路素子などの損傷、もしくは劣化を早める可能性があり、点火動作についても誤動作を生じる可能性がある。
そこで、上記の発熱等による障害発生を防ぐため、点火装置内に電流制御回路や過熱検知回路を備えたものがある。

上記の点火装置は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと記載する）からの点火信号に応じて動作するカウンタを備え、このカウンタを用いて所定時間以上の通電を検出するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
上記の長時間通電を検出する回路は、抵抗ならびにコンデンサを使用したＣＲ回路によって構成されている。このようなＣＲ回路は、時定数を有することから、内燃機関の運転状態、もしくは燃焼状態に応じて点火プラグに火花放電を長時間または複数回発生させるようにした場合には、当該点火装置の回路動作が対応できなくなる場合がある。

特開２０１４−１１８８５５号公報

内燃機関の燃焼状態を向上させるため、ＥＣＵから出力される高周波マルチ点火信号や多重点火信号に対して点火装置が追従して動作し、点火コイルに複数回あるいは所定期間継続する高電圧を発生させる既存技術がある。
前述のＣＲ回路によって構成された長時間通電検知回路を点火装置に備えると、この回路の時定数が影響し、例えば、パルス信号の有意を示す信号レベルが短期間に複数回生じた場合や、長時間継続したときには正常な回路動作を行うことが難しくなる。

詳しくは、ＣＲ回路を使用して前述の長時間通電検知回路を構成した場合、ＥＣＵから高周波マルチ点火信号や多重点火信号を入力すると、この信号電圧によってＣＲ回路内のコンデンサに電荷が蓄積される。
よって、高周波マルチ点火信号や多重点火信号が、長時間通電検知回路等を備えた点火装置へ入力されると、上記の検知回路等が誤動作し、例えばセルフシャットオフ機能が稼動するという問題点がある。
これは、上記ＣＲ回路を構成するコンデンサの充電時間と放電時間の回路定数もしくは時定数が同一であるために発生する事象である。

この発明は上記課題に鑑みなされたもので、高周波マルチ点火や多重点火を行うための点火信号に対応して正常に動作すると共に、長時間の通電等による損傷を防ぐ内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。

この発明に係る内燃機関用点火装置は、一次側コイルに流れる一次電流が遮断されたとき二次側コイルに二次電圧を発生する点火コイルと、外部接続された制御手段からの点火信号に応じて、電源から前記一次側コイルに流れる前記一次電流の通電ならびに遮断を行って前記二次電圧を発生させるスイッチ部と、前記点火信号が示す通電時間の長さを検知する通電検知部と、前記通電検知部の出力電圧に応じて前記スイッチ部を制御し前記一次電流の通電を停止させる通電停止部とを備え、前記通電検知部は、前記点火信号が示す通電時間に電荷を蓄積する充電回路と、前記蓄積した電荷を前記点火信号が示す遮断時間に放出する放電回路とを備え、前記放電回路は、前記充電回路が有する充電時の時定数よりも小さい放電時の時定数を有し、前記蓄積した電荷が所定量を超えたとき前記通電停止部を稼動させることを特徴とする。

また、前記充電回路は、前記電荷を蓄積するコンデンサと、該コンデンサに直列接続された充電抵抗とを有し、前記放電回路は、前記充電抵抗と前記コンデンサとの接続点にアノードが接続されたバイパスダイオードと、該バイパスダイオードのカソードに接続された放電抵抗とを有し、前記通電検知部は、前記点火信号のレベルに応じて、前記充電抵抗を介して前記コンデンサに充電電流を流し、前記コンデンサから前記バイパスダイオードおよび前記放電抵抗を介して放電電流を流し、前記通電停止部は、前記コンデンサと前記充電抵抗との接続点に生じる前記通電検知部の出力電圧が所定値以上になったとき前記一次電流の通電を停止させることを特徴とする。

また、前記充電回路は、前記点火信号が前記通電時間を示すハイレベルのとき前記充電電流を前記コンデンサに流し、前記放電回路は、前記点火信号が前記遮断時間を示すローレベルのとき前記放電電流を前記放電抵抗を介して前記制御手段または該内燃機関の接地電位の部位に流すことを特徴とする。

また、前記コンデンサと前記充電抵抗との充電時の時定数を１としたとき、前記コンデンサと前記放電抵抗との放電時の時定数が０．０２以下となるように前記充電抵抗、前記放電抵抗および前記コンデンサの値を設定したことを特徴とする。

この発明によれば、点火コイルもしくは点火装置の発熱による損傷を防ぐとともに、ＥＣＵ等から入力した高周波マルチ点火信号や多重点火信号に対応して動作することができる。

この発明の実施例１による内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。 図１の内燃機関用点火装置の動作を示す説明図である。 バイパスダイオードを備えていない内燃機関用点火装置の動作を示す説明図である。 実施例２による内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。 実施例３による内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。

以下、この発明の実施の一形態を図に基いて説明する。
（実施例１）
図１は、この発明の実施例１による内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。図示した点火装置１は、定電圧回路１１、タイマ回路１２、セルフシャットオフ回路１５、スイッチ素子７を備えている。スイッチ素子７には、例えばＩＧＢＴが用いられる。
定電圧回路１１は、入力端にバッテリ５の高電位側電極が接続されており、当該バッテリ５から供給された直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するように構成されている。この定電圧回路１１の出力端は、セルフシャットオフ回路１５に接続されている。

また、前述のバッテリ５の高電位側電極は、点火コイル６の一次側コイル６１の一端に接続されている。一次側コイル６１の他端は、スイッチ素子７のコレクタ（スイッチ接点）に接続されている。なお、スイッチ素子７のエミッタは接地接続されている。
スイッチ素子７のゲート（制御端子）は、抵抗１６を介してセルフシャットオフ回路１５の出力端に接続されており、外部から点火装置１に入力した点火信号を、上記のセルフシャットオフ回路１５を介して入力するように回路接続されている。また、スイッチ素子７のゲートには、当該スイッチ素子７を保護する抵抗１７が接続されている。バッテリ５の低電位側電極は、接地接続されている。
点火コイル６の二次側コイル６２は、一端を点火プラグ８の頭部（中心）電極に接続し、他端を点火プラグ８の外側電極と同様に接地接続している。

タイマ回路１２は、例えば抵抗１２ａ（充電抵抗）とコンデンサ１２ｂとを直列接続させたものであり、抵抗１２ａの一端を、外部（ＥＣＵ等）からの点火信号の入力点に接続し、コンデンサ１２ｂの一端を接地接続させている。抵抗１２ａの一端、即ち、当該点火装置１の点火信号の入力点には、抵抗１３（放電抵抗）の一端が接続されており、当該抵抗１３の他端は、セルフシャットオフ回路１５の入力端と、バイパスダイオード１４のカソードに接続されている。なお、コンデンサ１２ｂの他端は接地接続されている。

抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂとの接続点は、バイパスダイオード１４のアノードに接続され、さらにセルフシャットオフ回路１５を構成するコンパレータ１５１の入力端子（正入力端子）に接続されている。なお、コンパレータ１５１の反転入力端子には、定電圧回路１１の出力電圧を抵抗１５ａおよび抵抗１５ｂによって調整した電圧Ｖｒｅｆが入力されている。また、コンパレータ１５１の出力信号をトランジスタ１５３の制御端子（例えばベース）に供給するように、抵抗等を介してトランジスタ１５３のベースと、コンパレータ１５１の出力端子が接続されている。

次に動作について説明する。
図２は、図１の内燃機関用点火装置の動作を示す説明図である。この図は、最上段に外部から入力した点火信号、その下段にセルフシャットオフ回路１５を構成するコンパレータ１５１の出力電圧（出力信号）、その下段にコンデンサ１２ｂの充電電圧、その下段にセルフシャットオフ回路１５の動作状態、最下段に点火コイル６（一次側コイル６１）に流れる一次電流を示したタイミングチャートである。
なお、ここで例示する点火信号は、ハイレベルとなっている期間が一次電流を通電する通電時間を示し、ローレベルとなっている期間が一次電流を遮断する遮断時間を示すものである。

点火装置１の入力端に、電圧レベルが経時変化する点火信号を入力すると、タイマ回路１２のコンデンサ１２ｂは、この点火信号の電圧レベル変化に対応して充放電を繰り返す。
セルフシャットオフ回路１５のコンパレータ１５１は、上記のように充放電を繰り返すコンデンサ１２ｂの両端電圧と、定電圧回路１１の出力電圧から生成された電圧Ｖｒｅｆとを比較し、コンデンサ１２ｂの両端電圧が電圧Ｖｒｅｆを上回らない限り、トランジスタ１５３をオン状態とし、スイッチ素子７のゲートに各抵抗を介してプルアップ電圧を印加する。このプルアップ電圧を印加しているとき、セルフシャットオフ回路１５は機能（図２等に示したセルフシャットオフ機能）がオフ状態であり、コンパレータ１５２を介してスイッチ素子７のゲートへ点火信号（スイッチ素子７を制御可能なレベルの点火信号）が入力される。

セルフシャットオフ機能がオフ状態のとき、外部から入力した点火信号が有意を示す例えばハイレベルになると、コンパレータ１５２の出力信号等によってスイッチ素子７がオン状態に遷移し、一次側コイル６１に一次電流が流れる。
この後、点火信号がローレベルに遷移すると、スイッチ素子７は点火信号に追従して急峻にオフ状態に遷移し、上記の一次電流を遮断する。一次電流が急峻に遮断されると、二次側コイル６２に高電圧（二次電圧）が励起し、この高電圧が印加された点火プラグ８に火花放電が発生して内燃機関の点火行程が実施される。

ここで、コンデンサ１２ｂに供給される点火信号は、抵抗１２ａによって適当な電圧レベルに制限されたもの、もしくは適当な大きさの充電電流となるように調整されたものである。コンデンサ１２ｂは、ＥＣＵ等の制御手段から出力された点火信号がハイレベルのとき、前述のように抵抗１２ａによって制限された充電電流が流れて電荷を蓄積する。
また、当該点火信号がローレベルのとき、蓄積した電荷を放電して（図１に示した点火装置１では、後述するようにバイパスダイオード１４および抵抗１３を介して放電し）ＥＣＵ等の接地電位部分（ＧＮＤ部分）に吸収させる。

上記のように点火信号のレベル遷移に応じてコンデンサ１２ｂが充放電を繰り返しているとき、点火信号が所定期間よりも長くハイレベルを維持すると（異常な点火信号が入力されると）、コンデンサ１２ｂに蓄積された電荷が過多になり、当該コンデンサ１２ｂの両端電圧が電圧Ｖｒｅｆを超えてしまう。すると、コンパレータ１５１から有意を示す信号がトランジスタ１５３へ出力される。例えばコンパレータ１５１の出力信号が、ローレベルから有意を示すハイレベルへ遷移すると、トランジスタ１５３がオフ状態になって前述のプルアップ電圧が印加されなくなる。

プルアップ電圧の印加が停止すると、スイッチ素子７の制御端子電圧（図１に例示した回路ではゲート電圧）が降下し、スイッチ素子７も点火信号レベルに応じることなくオフ状態になり、一次側コイル６１に流れていた一次電流が停止する。
即ち、セルフシャットオフ回路１５の機能がオン状態になって当該点火装置１、点火コイル６および点火プラグ８による点火動作を停止させ、点火装置１や点火コイル６などが過剰に温度上昇することを防いでいる。

ここで、内燃機関には、点火や燃焼が難しくなる高ＥＧＲや希薄混合気などによる運転を行うことがあり、例えば加速時などに燃焼効率等を高めるため、内燃機関の運転状態等に応じて高周波マルチ点火や多重点火を行うものがある。
このような点火動作を行うときには、通常の点火信号に比べて短い周期で有意のハイレベル（通電時間）を繰り返す高周波マルチ点火信号や、一次電流の通電時間が長くなる多重点火信号がＥＣＵ等から出力される。具体的には、１回の点火行程において、通常の点火信号に比べて高周波マルチ点火信号および多重点火信号等は、ローレベルとなっている期間が短くなり、コンデンサ１２ｂの放電時間が短くなる。

図３は、抵抗１３およびバイパスダイオード１４を備えていない内燃機関用点火装置の動作を示す説明図である。この図は、図１の点火装置１と概ね同様な回路構成でバイパスダイオード１４等を備えていない点火装置の動作に関するもので、図２と同様なタイミングチャートである。
前述のように、コンデンサ１２ｂは、抵抗１２ａを介して点火装置１の入力端に接続されており、抵抗１３およびバイパスダイオード１４を備えていない場合には、コンデンサ１２ｂの充電電流の経路と放電電流の経路が同一になり、即ち充電回路と放電回路のどちらも抵抗１２ａを含むものとなる。即ち、コンデンサ１２ｂの充電動作と放電動作には、同一の時定数が影響する。

このような回路に、通常の点火信号に比べてローレベルの期間（遮断時間）が短い点火信号（高周波マルチ点火信号や多重点火信号）が入力されると、コンデンサ１２ｂは、当該点火信号がハイレベルとなっている期間（通電時間）に蓄積した電荷を十分に放電することができなくなる。
そして、点火信号のレベル遷移に応じて充放電を繰り返す度に、蓄積している電荷が増大して当該コンデンサ１２ｂの両端電圧（図３の「充電電圧」）が上昇する。
充放電を繰り返すうちにコンデンサ１２ｂの両端電圧が電圧Ｖｒｅｆを超えると、前述のようにセルフシャットオフ回路１５が稼動し（オン状態になり）、コンパレータ１５１の出力信号によってプルアップ電圧の印加が遮断され、スイッチ素子７のスイッチ動作が停止して点火コイル６に一次電流が流れなくなる。

本発明による点火装置１は、前述のローレベル期間が短い点火信号を用いて点火動作を制御する場合、異常な点火信号を入力したときと同様にセルフカットオフ回路１５が稼動することがないように、バイパスダイオード１４および抵抗１３を備えている。
ＥＣＵ等から点火装置１へ入力されている点火信号が、ハイレベルとなっている期間にはＥＣＵ等から抵抗１２ａを介してコンデンサ１２ｂへ充電電流が流れる、上記の点火信号がローレベルへ遷移すると、上記の充電電流によって両端電圧が上昇したコンデンサ１２ｂから放電電流が流れる。

この放電電流は、高電位となっているコンデンサ１２ｂの一端からバイパスダイオード１４を順方向に流れ、抵抗１３を介して点火信号がローレベルとなっている（低電位となっている）ＥＣＵ等へ向かって流れ、当該ＥＣＵ等の接地電位部分に吸収される。
即ち、充電電流は抵抗１２ａを流れ、放電電流はバイパスダイオード１４を介して抵抗１３を流れることになり、点火装置１はコンデンサ１２ｂの充電電流回路と放電電流回路を各々分けて備えている。

例えば、高周波マルチ点火信号や多重点火信号のように、１回の点火行程における通電時間（点火信号のハイレベル期間）が長くなり、これに対して遮断時間（点火信号のローレベル期間）が短くなる点火信号に基いて点火動作を制御する場合には、抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂとの時定数を「１」としたとき、例えば、抵抗１３とコンデンサ１２ｂとの時定数が「０．０２以下」となるように、各素子の値を設定する。
このように、充電回路の時定数と放電回路の時定数とを異なる大きさに設定し、具体的には抵抗１２ａよりも抵抗１３の抵抗値を小さく設定して点火信号がローレベルの期間にコンデンサ１２ｂから電荷を十分放出することができるように回路構成する。
なお、コンデンサ１２ｂは、正常な点火信号が入力されているときに、当該点火信号がハイレベルを維持している期間（通電時間）中は、抵抗１２ａを介した充電電流によって電荷の蓄積を継続する（充電状態を維持する）ことが可能な容量を有するものである。

また、点火装置１は、ハイレベルが所定時間よりも長く継続する異常な点火信号を入力した場合には、前述のようにタイマ回路１２のコンデンサ１２ｂに電荷が蓄積され、両端電圧が電圧Ｖｒｅｆを超える。
このとき、ハイレベルの点火信号が入力されているため、バイパスダイオード１４のカソード側は、アノード側よりも高電位となっており、バイパスダイオード１４を介してコンデンサ１２ｂからＥＣＵ側へ電荷が放出される（放電電流が流れる）ことはない。

ここまで説明したように、タイマ回路１２に備えられたコンデンサ１２ｂの充放電動作について、点火信号が示す通電時間に対応した時定数と、遮断時間に対応した時定数とを個別に設定すると、例えば、図２に示した期間Ａにおいて、急峻に変動するサージ電圧が点火信号に印加された場合でも、期間Ｂに示したようにサージ変動に追従することなく、一次電流の通電と遮断を正常に行うことが可能になり、スイッチ素子７のスイッチ動作に障害が生じることを防ぐことができる。換言すると、正常な点火信号の態様に緻密に対応させることが可能になり、急峻な変動に影響されず、なおかつ異常に長い通電を検知して点火装置１等の保護を図ることができる。

（実施例２）
図４は、実施例２による内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。ここでは実施例１で説明した点火装置１と同様あるいは相当する部分に同じ符号を使用して説明する。また、点火信号１と同様に接続構成された部分については重複説明を省略する。
点火装置２は、バッテリ５、点火コイル６、スイッチ素子７、点火プラグ８を点火装置１と同様に接続して構成されている。なお、スイッチ素子７の制御端子（ゲート端子）には、抵抗２６の一端が接続されている。抵抗２６の他端は、抵抗２７の一端、ダイオード２５ｂのカソードおよびコンデンサ２５ｅの一端に接続されている。また、抵抗２７の他端およびコンデンサ２５ｅの他端は接地接続されている。

タイマ回路２２は、図１に示したタイマ回路１２と同様に直列接続された抵抗１２ａ（充電抵抗）とコンデンサ１２ｂ（図示省略）によって構成されており、抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂとの接続点にはバイパスダイオード２４のアノードとトランジスタ２５ｄの制御端子（ベース端子）が接続されている。このタイマ回路２２の入力端、即ち抵抗１２ａの一端は、外部接続されるＥＣＵ等から点火信号を入力するように接続構成されている。また、タイマ回路２２の入力端には抵抗２３（放電抵抗）の一端が接続されており、当該抵抗２３の他端は、バイパスダイオード２４のカソード、ダイオード２５ｂのアノード、抵抗２５ｃの一端が接続されている。

抵抗２５ｃの他端は、トランジスタ２５ｄのコレクタに接続されている。トランジスタ２５ｄは、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、エミッタ接地されている。
また、ダイオード２５ｂのアノードと抵抗２５ｃとの接続点よりもバイパスダイオード２４のカソードに寄せてダイオード２５ａのカソードが接続され、ダイオード２５ｂのカソードとコンデンサ２５ｅとの接続点よりも抵抗２７と抵抗２６の接続点に寄せてダイオード２５ａのアノードが接続されている。

次に動作について説明する。
点火装置２は、通常の点火信号、高周波マルチ点火信号、多重点火信号などの正常な点火信号が入力されているとき、当該点火信号がハイレベルとなっている期間（通電時間）に、タイマ回路２２の抵抗１２ａを介してコンデンサ１２ｂに充電電流が流れ、当該コンデンサ１２ｂに電荷を蓄積する。
コンデンサ１２ｂが充電状態の期間は、抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂの接続点から電流出力がないことから、トランジスタ２５ｄのベースに電流が流れない。そのため、当該トランジスタ２５ｄはオフ状態を維持する。
このとき、外部から入力した点火信号は、抵抗２３、ダイオード２５ｂ、および、抵抗２６を介してスイッチ素子７の制御端子（ゲート端子）へ入力され、当該スイッチ素子７は点火信号に応じてオン状態とオフ状態を繰り返す。

外部接続されたＥＣＵ等からの点火信号ハイレベルになると、スイッチ素子７がオン状態となり、このレベルを維持している間、実施例１で説明したように一次側コイル６１に一次電流が流れる。
次に、上記の点火信号がローレベルに遷移すると、電荷を蓄積したコンデンサ１２ｂから放電電流が流れる。この放電電流は、ダイオード２４を順方向に流れ、さらに低電位となっているＥＣＵ側へ抵抗２３を介して流れて当該ＥＣＵ等の接地電位の部分に吸収される。
このとき、スイッチ素子７の制御端子も低電位に遷移し、当該スイッチ素子７はオフ状態に遷移して一次電流を遮断する。
一次電流が遮断されることによって、二次側コイル６２に高電圧が発生し、点火プラグ８に放電火花が発生する。

このように、外部から正常な点火信号が入力されているときには、当該点火信号がハイレベルになっている期間にタイマ回路２２のコンデンサ１２ｂに、抵抗１２ａを介して充電電流が流れ、当該点火信号がローレベルに遷移すると、当該ローレベルになっている期間にコンデンサ１２ｂから電荷が放出され、ダイオード２４および抵抗２３を介して放電電流が流れる。
点火装置２は、正常な点火信号を入力したときには、上記のように動作するものであり、実施例１で説明したものと同様に、抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂとの時定数と、抵抗２３とコンデンサ１２ｂとの時定数が異なる値となるように定め、通常の点火信号、高周波マルチ点火信号、多重点火信号等に対応して正常か否かを識別可能に回路構成されたものである。具体的には、例えば、抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂとの時定数を「１」としたとき、抵抗２３とコンデンサ１２ｂとの時定数が「０．０２以下」となるように、各素子の値を設定する。

また、点火装置２は、ハイレベルが所定時間よりも長く継続する異常な点火信号を入力した場合には、タイマ回路２２のコンデンサ１２ｂに任意の量以上の電荷が蓄積され、コンデンサ１２ｂとバイパスダイオード２４のアノードとの接続点が高電位になる（コンデンサ１２ｂの両端電圧が所定値よりも高い電圧になる）。
このときバイパスダイオード２４のカソード側は、ハイレベルの点火信号が入力されているため高電位となり、バイパスダイオード２４は順方向に電流が流れない状態となっている。即ち、バイパスダイオード２４を介してコンデンサ１２ｂからＥＣＵ側へ電荷が放出されることはない（放電電流は流れない）。

また、このとき電荷を蓄積しているコンデンサ１２ｂとバイパスダイオード２４との接続点は高電位となっていることから、当該接続点、即ちタイマ回路２２の出力端からトランジスタ２５ｄにベース電流が流れ、当該トランジスタ２５ｄがオン状態になる。
そのため、点火装置２に入力されたハイレベルの点火信号は、抵抗２５ｃおよびトランジスタ２５ｄを介して接地側へ吸収され、スイッチ素子７のゲート電圧は低下する。このとき、コンデンサ２５ｅ、ダイオード２５ａ，２５ｂ、抵抗２７等によって上記のゲート電圧は緩やかに下降し、スイッチ素子７に流れていた一次電流は緩やかに減少する。即ち、このときには二次側コイル６２に高電圧を発生させない。

（実施例３）
図５は、実施例３による内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。ここでは実施例１で説明した点火装置１と同様あるいは相当する部分に同じ符号を使用して説明する。また、点火装置１等と同様に接続構成された部分については重複説明を省略する。
点火装置３は、バッテリ５、点火コイル６、スイッチ素子７、点火プラグ８を点火装置１と同様に接続して構成されている。なお、スイッチ素子７の制御端子（ゲート端子）には、抵抗３６の一端および抵抗３７の一端が接続されている。抵抗３６の他端は、セルフシャットオフ回路３５の出力端に接続されている。また、抵抗３７の他端は接地接続されている。
定電圧回路３５は、バッテリ５の電源電力を用いて所定電圧を出力するもので、例えば、実施例１で説明した定電圧回路１１と同様な直流電圧を生成する。

タイマ回路３２は、例えば、点火装置３に外部接続されたＥＣＵ等からの点火信号のレベル遷移に応じて充放電を繰り返すように構成されており、実施例１で説明したタイマ回路１２と同様に、抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂを直列接続（図示省略）させたものである。タイマ回路３２の出力端（抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂの接続点）は、バイパスダイオード３４のアノードおよびセルフシャットオフ回路３５の入力端（抵抗を介してトランジスタ３５１のベース）に接続されている。
外部から点火信号が入力される点火装置３の入力端は、タイマ回路３２の入力端（抵抗１２ａの一端）と抵抗３３の一端の接続点であり、抵抗３３の他端はバイパスダイオード３４のカソードおよびコンパレータ４３の正入力端子に接続されている。

コンパレータ４３の反転入力端子には、抵抗４１および抵抗４２の一端が接続されており、これら抵抗によって調整された電圧Ｖｒｅｆが入力されるように回路構成されている。なお、抵抗４１の他端は定電圧回路３１の出力電圧が供給されるように回路接続されており、抵抗４２の他端は接地接続されている。
コンパレータ４３の出力端子には、セルフシャットオフ回路３５が接続されており、図５に例示した回路では、当該コンパレータ４３の出力端子を抵抗３６の他端に接続し、この接続点にセルフシャットオフ回路３５がプルアップ電圧を印加するように構成されている。

セルフシャットオフ回路３５は、トランジスタ３５１、コンデンサならびに複数の抵抗によって構成されている。トランジスタ３５１は、例えばＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、エミッタに定電圧回路３１の出力電圧が供給され、コレクタは抵抗等を介してコンパレータ４３の出力端子と抵抗３６との接続点に接続されている。
トランジスタ３５１のベースは、抵抗を介してタイマ回路３２の出力端（抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂの接続点）に接続され、このタイマ回路３２の出力信号に応じてベース電流が流れるように回路接続されている。

次に動作について説明する。
点火装置３は、通常の点火信号、高周波マルチ点火信号、多重点火信号などの正常な点火信号が入力されているとき、前述の点火装置１と同様に、当該点火信号のハイレベル期間（通電時間）に、タイマ回路３２の抵抗１２ａ（充電抵抗）を介してコンデンサ１２ｂに充電電流が流れ、当該コンデンサ１２ｂに電荷を蓄積する。
また、点火信号のローレベル期間（遮断時間）に、コンデンサ１２ｂからバイパスダイオード３４および抵抗３３（放電抵抗）を介して放電電流が流れ、当該コンデンサ１２ｂに蓄積されていた電荷が放出される。

ここで、セルフシャットオフ回路３５のトランジスタ３５１は、ベースに接続されている複数の抵抗によって所定のバイアス電圧が印加されている。
上記のように、点火信号の信号レベルに応じてコンデンサ１２ｂの充電ならびに放電が繰り返され、この充放電を繰り返しているときに当該コンデンサ１２ｂの両端電圧、即ちタイマ回路３２の出力端の電圧がトランジスタ３５１のベース電圧よりも低いときには、当該トランジスタ３５１のベース電流が流れる。
ベース電流が流れているトランジスタ３５１は、エミッタに定電圧回路３１の出力電圧が供給されていることから、コレクタに接続された抵抗等を介してコンパレータ４３の出力端子にプルアップ電圧を印加する。
換言すると、コンデンサ１２ｂに所定量以上の電荷が蓄積されない限り、コンパレータ４３の出力端子にはプルアップ電圧が印加されている。

コンパレータの反転入力端子には、前述のように電圧Ｖｒｅｆが入力されており、正入力端子には、外部（ＥＣＵ等）から抵抗３３を介して点火信号が入力されている。
コンパレータ４３は、抵抗３３を介して入力した点火信号がハイレベルとなって電圧Ｖｒｅｆを超えたとき、有意（通電時間）を示す所定電圧の出力信号を出力する。即ち、レベル変換された点火信号を出力する。
コンパレータ４３から出力された点火信号は、抵抗３６を介してスイッチ素子７の制御端子（ゲート端子）に入力される。コンパレータ４３の出力端子と抵抗３６の接続点には、セルフシャットオフ回路３５の出力端が接続されている。この出力端から前述のプルアップ電圧が供給されることにより、コンパレータ４３から出力された点火信号は、スイッチ素子７のスイッチ動作を駆動可能な信号レベルとなって、当該スイッチ素子７へ入力される。この点火信号を入力したスイッチ素子７は、実施例１で説明したものと同様にオン状態とオフ状態を繰り返し、一次電流の通電と遮断を行って点火コイル６に高電圧を発生させる。

通電時間を示すハイレベルを、所定時間以上継続する異常な点火信号が外部から入力されると、コンデンサ１２ｂに蓄積されている電荷が所定量以上に増大し、タイマ回路３２の出力端の電位（コンデンサ１２ｂの両端電圧）が高くなる。
このとき、抵抗３３に入力している点火信号はハイレベルであるため、コンデンサ１２ｂに蓄積されている電荷がいずれかの接地部位に吸収されず、即ち抵抗３３に放電電流が流れずにコンデンサ１２ｂの両端電圧が上昇する。コンデンサ１２ｂから放電電流が流れないことから、タイマ回路３２の出力端の電位はさらに高くなり、トランジスタ３５１のベースに供給されているバイアス電圧を上回り、当該トランジスタ３５１のベース電流が流れなくなる。

上記のようにトランジスタ３５１のベース電流が流れなくなると、セルフシャットオフ回路３５はプルアップ電圧の出力を停止し、スイッチ素子７の制御端子に入力される点火信号は、当該スイッチ素子７を駆動可能なレベル未満になる。
点火装置３は、プルアップ電圧の供給が停止すると、スイッチ素子７の制御端子に入力される電圧が低下し、当該スイッチ素子７はオフ状態になり、一次側コイル６１に一次電流が流れないように電流経路を遮断する。なお、この一次電流を遮断するときには、二次側コイル６２に高電圧が発生しないように、スイッチ素子７を導通状態から緩やかに遮断状態に遷移させ、一次電流を急峻に減少させないようにする。

点火装置３は、上記のタイマ回路３２に備えられたコンデンサ１２ｂの充放電を、点火信号の電圧レベルに対応させて繰り返すことにより、当該点火信号の異常を検出するように構成されている。
また、前述の点火装置１および点火装置２と同様に、コンデンサ１２ｂの充電回路と放電回路を別途設けており、充電回路の時定数と放電回路の時定数を異なる値に設定する。
なお、点火装置３においても、具体的には、例えば、抵抗１２ａとコンデンサ１２ｂとの時定数を「１」としたとき、抵抗３３とコンデンサ１２ｂとの時定数が「０．０２以下」となるように、各素子の値を設定する。
このように充電回路の時定数と放電回路の時定数を設定することによって、通常の点火信号、また、１回の点火行程において通常の点火信号よりも通電時間が長くなる高周波マルチ点火信号や多重点火信号についても、正常な点火信号と異常な点火信号（通電時間が所定時間よりも長くなるもの）とを識別できるようにしている。

１，２，３点火装置
５バッテリ
６点火コイル
７スイッチ素子
８点火プラグ
１１，３１定電圧回路
１２，２２，３２タイマ回路
１２ａ，１３，１６，１７抵抗
１２ｂコンデンサ
１４，２４，３４バイパスダイオード
１５，３５セルフシャットオフ回路
１５ａ，１５ｂ抵抗
２３，２５ｃ，２６，２７抵抗
２５ａ，２５ｂダイオード
２５ｄトランジスタ
２５ｅコンデンサ
３３，３６，３７，４１，４２抵抗
４３コンパレータ
６１一次側コイル
６２二次側コイル
１５１，１５２コンパレータ
１５３，３５１トランジスタ

Claims (4)

1. 一次側コイルに流れる一次電流が遮断されたとき二次側コイルに二次電圧を発生する点火コイルと、
   外部接続された制御手段からの点火信号に応じて、電源から前記一次側コイルに流れる前記一次電流の通電ならびに遮断を行って前記二次電圧を発生させるスイッチ部と、
   前記点火信号が示す通電時間の長さを検知する通電検知部と、
   前記通電検知部の出力電圧に応じて前記スイッチ部を制御し前記一次電流の通電を停止させる通電停止部と、
   を備え、
   前記通電検知部は、
   前記点火信号が示す通電時間に電荷を蓄積する充電回路と、前記蓄積した電荷を前記点火信号が示す遮断時間に放出する放電回路と、を備え、
   前記放電回路は、前記充電回路が有する充電時の時定数よりも小さい放電時の時定数を有し、
   前記蓄積した電荷が所定量を超えたとき前記通電停止部を稼動させる、
   ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 前記充電回路は、
   前記電荷を蓄積するコンデンサと、該コンデンサに直列接続された充電抵抗と、を有し、
   前記放電回路は、
   前記充電抵抗と前記コンデンサとの接続点にアノードが接続されたバイパスダイオードと、該バイパスダイオードのカソードに接続された放電抵抗と、を有し、
   前記通電検知部は、
   前記点火信号のレベルに応じて、前記充電抵抗を介して前記コンデンサに充電電流を流し、前記コンデンサから前記バイパスダイオードおよび前記放電抵抗を介して放電電流を流し、
   前記通電停止部は、
   前記コンデンサと前記充電抵抗との接続点に生じる前記通電検知部の出力電圧が所定値以上になったとき前記一次電流の通電を停止させる、
   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。
3. 前記充電回路は、
   前記点火信号が前記通電時間を示すハイレベルのとき前記充電電流を前記コンデンサに流し、
   前記放電回路は、
   前記点火信号が前記遮断時間を示すローレベルのとき前記放電電流を前記放電抵抗を介して前記制御手段または該内燃機関の接地電位の部位に流す、
   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。
4. 前記コンデンサと前記充電抵抗との充電時の時定数を１としたとき、前記コンデンサと前記放電抵抗との放電時の時定数が０．０２以下となるように前記充電抵抗、前記放電抵抗および前記コンデンサの値を設定した、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関用点火装置。

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