JP7056160B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents
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Description
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、イグナイタによる通電動作を制御して、点火コイルを過熱から保護可能な点火装置を提供しようとするものである。
1次巻線(21)を流れる電流の増減により2次巻線(22)に点火用の高電圧を発生させる点火コイル(2)と、
上記1次巻線に接続されるスイッチング素子(3)及び上記スイッチング素子を駆動して上記点火コイルの通電を制御する制御回路部(4)を有するイグナイタ(I)と、を備える内燃機関の点火装置(1)であって、
上記点火コイルは、上記1次巻線又は上記2次巻線の通電経路上に、上記点火コイルの温度に応じたコイル温度信号を出力するコイル用感温素子(5)を有しており、
上記制御回路部は、上記コイル温度信号を、上記点火コイルの許容温度(T1)以下のコイル温度検出閾値(Th1)と比較し、その比較結果に基づいて、上記点火コイルの温度が上記許容温度を超えないように、上記点火コイルの通電動作を制御する保護回路(6)を備えており、
上記コイル用感温素子は、ダイオード順電圧(VF)に基づいて上記コイル温度信号を出力する感温ダイオードであり、上記点火コイルの電流方向を規制し通電オン時の飛火を防止するオン飛火防止用ダイオードを兼ねている、内燃機関の点火装置にある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
内燃機関の点火装置に係る実施形態について、図1~図4を参照して説明する。図1に概略構成を示すように、点火装置1は、1次巻線21及び2次巻線22を有する点火コイル2と、スイッチング素子3及び制御回路部4を有するイグナイタIと、を備える。点火コイル2は、1次巻線21を流れる電流の増減により2次巻線22に点火用の高電圧を発生させるものであり、2次巻線22の高圧側には、点火プラグPが接続される。イグナイタIは、1次巻線21の一端に接続されるスイッチング素子3を、制御回路部4にて駆動し、点火コイル2の通電を制御することにより、点火動作を制御している。
なお、図2中の制御回路部4には、ロック防止回路6とその周辺回路を含めた過熱検出のための要部を示している。
同様に、素子過熱検出回路62のプラス入力端子には、スイッチング素子3からの素子温度信号として、素子用端子TSDsの端子電圧Vsが入力している。素子過熱検出回路62のマイナス入力端子には、素子過熱検出閾値Th2に対応する基準電圧Vth2を与える電源622が接続されており、素子過熱検出回路62は、端子電圧Vsが基準電圧Vth2に到達したときに、素子過熱検出信号S2を出力する。
<通常動作時>
コイル印加電力:(VB-Vce)2/R1
素子印加電力 :Vce・*I
なお、式中、VBは、電源電圧(V)であり、Vceは、IGBT31のコレクタエミッタ間電圧(V)であり、R1は、1次巻線21の巻線抵抗(Ω)であり、Iは、1次電流(A)である。
<過電流保護動作時>
コイル印加電力:R1*I12
素子印加電力:(VB-R1*I1)*I1
なお、式中、VBは、電源電圧(V)であり、R1は、1次巻線21のコイル抵抗(Ω)であり、I1は、制限電流値(A)である。
一方、IGBT31に流れる電流が増加して、制限電流値I1に達した場合には、過電流保護動作時により、制限電流値I1を超えないように制御される。その場合、以下のように、素子印加電力は、通常動作時よりも大きくなり、また、巻線抵抗R1によっても変動する。例えば、
(1)VB=14V、I1=10A、R1=1Ωであるとき、
コイル印加電力:R1*I1=1*102=100W
素子印加電力:(VB-R1*I1)*I1=(14-1*10)*10=40W
(2)VB=14V、I1=10A、R1=0.5Ωであるとき、
コイル印加電力:R1*I1=0.5*102=50W
素子印加電力:(VB-R1*I1)*I1=(14-0.5*10)*10=90W
実施形態2における点火装置1について、図11、図12により説明する。本形態の点火装置1の基本回路構成は、図1に示した上記実施形態1と同様であり、図12に示すロック防止回路6の構成の一部が異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
実施形態3における点火装置1について、図13、図14により説明する。本形態の点火装置1の基本回路構成は、図1に示した上記実施形態1と同様であり、図13に示すロック防止回路6の構成の一部が異なっている。具体的には、図12に示した上記実施形態2の構成において、定電流源611と電源端子VBとの間に、スイッチ65を設け、さらに、マスク回路66を設けている。その以外の構成は、上記実施形態1と同様であり、説明を省略する。
次に、実施形態4における点火装置1について、図15により説明する。本形態の点火装置1の基本回路構成は、図1に示した上記実施形態1と同様であり、コイル用感温素子5である感温ダイオード51が設けられる点火コイル2の通電経路が異なっている。具体的には、本形態では、2次巻線22の低圧側が1次巻線21に給電するための電源電位線10に接続される通電経路となっており、感温ダイオード51のカソード端子は、電源電位線10に接続されている。感温ダイオード51のアノード端子は、上記実施形態1と同様に、2次巻線22の低圧側端子23に接続される。
次に、実施形態5における点火装置1について、図16により説明する。本形態の点火装置1の基本回路構成は、図1に示した上記実施形態1と同様であり、コイル用感温素子5である感温ダイオード51が設けられる点火コイル2の通電経路が異なっている。具体的には、上記実施形態1では、感温ダイオード51を2次巻線22の低圧側に接続したが、本形態では、2次巻線22の高圧側の通電経路、例えば、2次巻線22と点火プラグPを接続する高電位線26に搭載される。感温ダイオード51は、アノード端子が点火プラグP側となり、カソード端子が2次巻線22側となるように、順方向に接続される。
次に、実施形態6における点火装置1について、図17、図18により説明する。図17、図18は、点火装置1の具体的構造例におけるコイル用感温素子5の搭載位置の一例を示している。点火装置1の回路構成は、図1に示した上記実施形態1~5のいずれを採用することもできる。
2 点火コイル
3 スイッチング素子
4 制御回路部
5 コイル用感温素子
51 感温ダイオード
6 保護回路
61 コイル過熱検出回路
62 素子過熱検出回路
63 過熱検出回路
Claims (9)
- 1次巻線(21)を流れる電流の増減により2次巻線(22)に点火用の高電圧を発生させる点火コイル(2)と、
上記1次巻線に接続されるスイッチング素子(3)及び上記スイッチング素子を駆動して上記点火コイルの通電を制御する制御回路部(4)を有するイグナイタ(I)と、を備える内燃機関の点火装置(1)であって、
上記点火コイルは、上記1次巻線又は上記2次巻線の通電経路上に、上記点火コイルの温度に応じたコイル温度信号を出力するコイル用感温素子(5)を有しており、
上記制御回路部は、上記コイル温度信号を、上記点火コイルの許容温度(T1)以下のコイル温度検出閾値(Th1)と比較し、その比較結果に基づいて、上記点火コイルの温度が上記許容温度を超えないように、上記点火コイルの通電動作を制御する保護回路(6)を備えており、
上記コイル用感温素子は、ダイオード順電圧(VF)に基づいて上記コイル温度信号を出力する感温ダイオードであり、上記点火コイルの電流方向を規制し通電オン時の飛火を防止するオン飛火防止用ダイオードを兼ねている、内燃機関の点火装置。 - 上記保護回路は、上記点火コイルへの通電指令信号(IGt)が出力されていないタイミングで、上記感温ダイオードに検出電流を印加することにより、上記コイル温度信号を出力させる、請求項1に記載の内燃機関の点火装置。
- 上記保護回路は、上記点火コイルへの通電指令信号(IGt)がオンからオフに切り替わったタイミング以降の一定期間、上記コイル温度信号に基づく保護動作を実施しないマスク期間を有する、請求項2に記載の内燃機関の点火装置。
- 上記感温ダイオードは、上記2次巻線の低圧側端子(23)に順方向接続される、請求項1~3のいずれか1項に記載の内燃機関の点火装置。
- 上記感温ダイオードのカソード端子は、上記2次巻線に接続される電源電位線(10)、又は、接地電位線(24)に接続される、請求項4に記載の内燃機関の点火装置。
- 上記制御回路部は、上記スイッチング素子のオンオフ動作を行うドライブ回路(41)を備え、
上記保護回路は、上記コイル温度信号が上記コイル温度検出閾値に到達したときに、上記ドライブ回路に過熱検出信号(S)を出力して、上記点火コイルへの通電を停止させる、請求項1~5のいずれか1項に記載の内燃機関の点火装置。 - 上記保護回路は、上記過熱検出信号の出力後、上記点火コイルの通電停止を解除するためにヒステリシスを持たせた回路にて構成される、請求項6に記載の内燃機関の点火装置。
- 上記イグナイタは、上記スイッチング素子の温度に応じた素子温度信号を出力するイグナイタ用感温素子(7)を有しており、
上記保護回路は、
上記コイル温度信号を上記コイル温度検出閾値と比較して、上記コイル温度信号が上記コイル温度検出閾値に到達したときに、コイル過熱検出信号(S1)を出力するコイル過熱検出回路(61)と、
上記イグナイタ用感温素子からの上記素子温度信号を、上記スイッチング素子の素子許容温度(T2)以下の素子温度検出閾値(Th2)と比較して、上記素子温度信号が上記素子温度検出閾値に到達したときに、素子過熱検出信号(S2)を出力する素子過熱検出回路(62)と、
上記コイル過熱検出信号及び上記素子過熱検出信号の少なくとも一方が検出されたときに、上記ドライブ回路に上記過熱検出信号を出力する過熱検出回路(63)と、を備える、請求項6又は7に記載の内燃機関の点火装置。 - 上記コイル用感温素子は、上記1次巻線が巻回される1次スプール又は上記2次巻線が巻回される2次スプールに搭載又は近接配置される、請求項1~8のいずれか1項に記載の内燃機関の点火装置。
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