JP7112512B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、点火装置に関する。

従来において、内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火装置として、メイン一次コイル、サブ一次コイルおよび二次コイルによって構成される点火コイルを備えた点火装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の点火装置は、電源からメイン一次コイルへの通電を遮断した後、電源からサブ一次コイルに通電することで、二次電流を二次コイルに通電するように構成される。この二次電流は、メイン一次コイルへの通電を遮断することに伴って二次コイルに発生する電流と、サブ一次コイルへの通電に伴って二次コイルに発生する電流とを加算的に重畳した電流である。また、特許文献１には、点火装置に対して、サブ一次コイルに流れる電流であるサブ一次電流を検出するサブ一次電流検出手段を設けることが記載されている。

国際公開第２０１７／１８３０６２号

ここで、特許文献１に記載の点火装置において、サブ一次電流の電流経路であるサブ一次電流経路に上述のサブ一次電流検出手段が設けられている。したがって、サブ一次コイルの異常を検出するためには、サブ一次電流検出手段によって検出されたサブ一次電流を監視すればよい。この点火装置において、サブ一次コイルの異常だけでなく、メイン一次コイルの異常を検出するためには、サブ一次電流だけでなく、メイン一次コイルに流れる電流であるメイン一次電流を監視する必要がある。この場合、この点火装置において、メイン一次電流の電流経路であるメイン一次電流経路に、メイン一次電流を検出するメイン一次電流検出手段を別途設ける必要がある。

このように、点火装置において、サブ一次電流検出手段に加えてメイン一次電流検出手段を別途設ける場合、点火装置の回路構成が複雑化したり、点火装置の端子数が増加したりしてしまう。したがって、点火装置において、サブ一次コイルの状態、具体的にはサブ一次コイルに流れるサブ一次電流を検出する検出手段を、サブ一次電流経路に設けなくても、サブ一次コイルの異常を検出することを可能にする新たな技術が求められる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、サブ一次コイルの状態を検出する検出手段をサブ一次電流経路に設けなくても、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定することができる点火装置を得ることを目的とする。

本発明における点火装置は、通電によって通電磁束を発生させ、通電が遮断されることによって通電磁束の向きと逆方向の遮断磁束を発生させるメイン一次コイルと、メイン一次コイルに通電する通電モードと、メイン一次コイルへの通電を遮断する遮断モードとの間で、メイン一次コイルのモードであるメイン一次コイルモードを切り替えるメインＩＣと、通電によって遮断磁束の向きと同方向の追加磁束を発生させるサブ一次コイルと、サブ一次コイルに通電する通電モードと、サブ一次コイルへの通電を遮断する遮断モードとの間で、サブ一次コイルのモードであるサブ一次コイルモードを切り替えるサブＩＣと、メイン一次コイルおよびサブ一次コイルと磁気的に結合することでエネルギを発生させる二次コイルと、メイン一次コイルの状態を検出する検出部と、検出部によって検出されたメイン一次コイルの状態に基づいて、サブ一次コイルに流れるサブ一次電流の電流経路であるサブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する制御部と、を備え、
検出部は、メイン一次コイルの状態として、メイン一次コイルに流れるメイン一次電流を検出するように構成され、制御部は、サブ一次コイルモードが通電モードから遮断モードに切り替えられた場合に検出部によって検出されたメイン一次電流に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定し、メイン一次電流の大きさは、サブ一次コイルモードが通電モードから遮断モードに切り替えられた場合にメインＩＣに発生する逆耐圧分の電圧に対応する大きさとなるものである。

本発明によれば、サブ一次コイルの状態を検出する検出手段をサブ一次電流経路に設けなくても、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定することができる点火装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１における点火装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態１における点火装置の動作例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１におけるＥＣＵを示す構成図である。 本発明の実施の形態１における閾値回路によって出力される判定信号を示す波形図である。 本発明の実施の形態２における点火装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態２におけるＥＣＵを示す構成図である。 本発明の実施の形態２における閾値回路によって出力される判定信号の第１の例および第２の例を示す波形図である。 本発明の実施の形態２における閾値回路によって出力される判定信号の第３の例を示す波形図である。 本発明の実施の形態２における閾値回路によって出力される判定信号の第４の例および第５の例を示す波形図である。 本発明の実施の形態２における閾値回路によって出力される判定信号の第６の例を示す波形図である。

以下、本発明による点火装置を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における点火装置を示す構成図である。図１に示す点火装置は、点火コイル装置１、電源２、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３および点火プラグ４を備える。

点火コイル装置１は、内燃機関に取り付けられており、点火プラグ４にエネルギを供給することで点火プラグ４のギャップ間で火花放電を発生させる。点火コイル装置１は、メイン一次コイル１１、サブ一次コイル１２、二次コイル１３、メインＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１４、サブＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１５および検出部１６を備える。

メイン一次コイル１１およびサブ一次コイル１２のそれぞれは、同一の電源２と接続されている。電源２は、例えばバッテリなどの直流電源である。

メイン一次コイル１１およびサブ一次コイル１２のそれぞれは、電源２から通電された場合に発生させる磁束の向きが互いに逆方向になるように巻かれている。すなわち、電源２から見ると、メイン一次コイル１１およびサブ一次コイル１２のそれぞれの極性は、互いに逆極性となる。

メイン一次コイル１１は、電源２から通電された場合、その極性が二次コイル１３の極性と逆極性となる。サブ一次コイル１２は、電源２から通電された場合、その極性が二次コイル１３の極性と同極性となる。

メイン一次コイル１１およびサブ一次コイル１２は、二次コイル１３と磁気的に結合している。これにより、メイン一次コイル１１およびサブ一次コイル１２と、二次コイル１３との間で相互誘導が起こる。

メイン一次コイル１１は、電源２からの通電によって磁束を発生させる。以下、電源２からの通電によってメイン一次コイル１１が発生させる磁束を通電磁束と称す。また、メイン一次コイル１１は、電源２からの通電が遮断されることによって通電磁束の向きと逆方向の磁束を発生させる。以下、電源２からの通電が遮断されることによってメイン一次コイル１１が発生させる磁束を遮断磁束と称す。

サブ一次コイル１２は、電源２からの通電によって通電磁束の向きと同方向の磁束を発生させる。以下、電源２からの通電によってサブ一次コイル１２が発生させる磁束を追加磁束と称す。

二次コイル１３は、一端が点火プラグ４と接続されており、他端がグランドと接続されている。二次コイル１３は、メイン一次コイル１１およびサブ一次コイル１２と磁気的に結合することでエネルギを発生させる。二次コイル１３によって発生したエネルギは、点火プラグ４に供給される。

点火プラグ４にエネルギが供給されると、点火プラグ４のギャップ間で火花放電が発生する。これにより、点火プラグ４は、内燃機関の燃焼室内の可燃混合気に点火し、その可燃混合気を燃焼させる。

メインＩＣ１４は、電源２からメイン一次コイル１１に通電する通電モードと、電源２からメイン一次コイル１１への通電を遮断する遮断モードとの間で、メイン一次コイル１１のモードを切り替える。以下、メイン一次コイル１１のモードを、メイン一次コイルモードと称す。

具体的には、メインＩＣ１４は、オンとオフとの間で切り替え可能なトランジスタ１４１を含んで構成されている。トランジスタ１４１のコレクタは、後述する電流検出抵抗１６１を介してメイン一次コイル１１と接続されている。トランジスタ１４１のエミッタは、グランドと接続されている。

トランジスタ１４１は、オンである場合、電源２とメイン一次コイル１１との間を導通させる。これにより、電源２からメイン一次コイル１１に通電することが可能となる。一方、トランジスタ１４１は、オフである場合、電源２とメイン一次コイル１１との間を遮断する。これにより、電源２からメイン一次コイル１１への通電を遮断することが可能となる。

サブＩＣ１５は、電源２からサブ一次コイル１２に通電する通電モードと、電源２からサブ一次コイル１２への通電を遮断する遮断モードとの間で、サブ一次コイル１２のモードを切り替える。以下、サブ一次コイル１２のモードを、サブ一次コイルモードと称す。

具体的には、サブＩＣ１５は、オンとオフとの間で切り替え可能なトランジスタ１５１を含んで構成されている。トランジスタ１５１のコレクタは、サブ一次コイル１２と接続されている。トランジスタ１５１のエミッタは、グランドと接続されている。

トランジスタ１５１は、オンである場合、電源２とサブ一次コイル１２との間を導通させる。これにより、電源２からサブ一次コイル１２に通電することが可能となる。一方、トランジスタ１５１は、オフである場合、電源２とサブ一次コイル１２との間を遮断する。これにより、電源２からサブ一次コイル１２への通電を遮断することが可能となる。

検出部１６は、メイン一次電流経路に設けられており、メイン一次コイル１１の状態を検出する。具体的には、検出部１６は、メイン一次コイル１１の状態として、メイン一次コイル１１に流れる電流であるメイン一次電流を検出するように構成されている。検出部１６は、メイン一次コイル１１とメインＩＣ１４との間に設けられている。

検出部１６は、具体的な構成として、電流検出抵抗１６１および電流検出回路１６２を含んで構成されている。電流検出抵抗１６１は、一端がメイン一次コイル１１と接続されており、他端がメインＩＣ１４と接続されている。

電流検出回路１６２は、電流検出抵抗１６１に並列に接続されている。電流検出回路１６２は、電流検出抵抗１６１に発生する電圧を検出し、検出した電圧を電流に変換することで、電流検出抵抗１６１に流れる電流を検出する。電流検出抵抗１６１に流れる電流は、メイン一次コイル１１に流れる電流と等価である。つまり、電流検出回路１６２は、メイン一次コイル１１に流れる電流であるメイン一次電流を検出する。電流検出回路１６２は、その検出結果をＥＣＵ３に与える。

なお、実施の形態１では、メイン一次コイル１１とメインＩＣ１４のトランジスタ１４１との間に電流検出抵抗１６１が設けられる場合が例示されているが、これに限定されない。すなわち、電流検出抵抗１６１は、メイン一次電流を検出可能であれば、トランジスタ１４１とグランドとの間など、どこに設けられていてもよい。

なお、実施の形態１では、メイン一次電流を検出する構成の具体例として、電流検出抵抗１６１が用いられる形態が例示されているが、これに限定されない。すなわち、メイン一次電流を検出する構成として、電流検出抵抗１６１の代わりに、例えばピックアップコイルのような別の電流検出手段が用いられる形態であってもよい。

ＥＣＵ３は、点火コイル装置１を制御する制御部の一例である。ＥＣＵ３は、内燃機関の運転状態に関する情報を検出する各種センサの検出結果を取得し、取得した各種センサの検出結果に基づいて内燃機関の運転状態を判断し、点火コイル装置１を制御する。具体的には、ＥＣＵ３は、点火コイル装置１のメインＩＣ１４およびサブＩＣ１５のそれぞれの駆動を制御する。

また、ＥＣＵ３は、検出部１６によって検出されたメイン一次コイル１１の状態に基づいて、サブ一次コイル１２に流れる電流であるサブ一次電流の電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

以下、説明の便宜上、メイン一次コイル１１から電流検出抵抗１６１に向かって電流が流れる方向、すなわち、図１に図示する矢印方向を正方向とし、電流検出抵抗１６１からメイン一次コイル１１に向かって電流が流れる方向を負方向と定義する。

また、二次コイル１３から点火プラグ４に向かって電流が流れる方向、すなわち、図１に図示する矢印方向を正方向とし、点火プラグ４から二次コイル１３に向かって電流が流れる方向を負方向と定義する。

次に、実施の形態１における点火装置の動作例について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態１における点火装置の動作例を示すタイミングチャートである。図２では、メインＩＣ駆動信号、メイン一次電流、サブＩＣ駆動信号、サブ一次電流、二次電流、メインＩＣコレクタ電圧およびサブＩＣコレクタ電圧のそれぞれの時間変化が図示されている。

ここで、メインＩＣ駆動信号とは、メインＩＣ１４を駆動するための信号である。ＥＣＵ３からメインＩＣ１４にメインＩＣ駆動信号が入力されると、メインＩＣ１４が駆動することによってメイン一次コイルモードが遮断モードから通電モードに切り替えられる。メイン一次電流とは、主にメイン一次コイル１１、検出部１６の電流検出抵抗１６１およびメインＩＣ１４のトランジスタ１４１が直列接続されて形成されるメイン一次電流経路に流れる電流である。

サブＩＣ駆動信号とは、サブＩＣ１５を駆動するための信号である。ＥＣＵ３からサブＩＣ１５にサブＩＣ駆動信号が入力されると、サブＩＣ１５が駆動することによってサブ一次コイルモードが遮断モードから通電モードに切り替えられる。サブ一次電流とは、主にサブ一次コイル１２およびサブＩＣ１５のトランジスタ１５１が直列接続されて形成されるサブ一次電流経路に流れる電流である。

二次電流とは、二次コイル１３に流れる電流である。メインＩＣコレクタ電圧とは、メインＩＣ１４のトランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧である。サブＩＣコレクタ電圧とは、サブＩＣ１５のトランジスタ１５１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧である。

メインＩＣ１４のトランジスタ１４１およびサブＩＣ１５のトランジスタ１５１のそれぞれのコレクタ・エミッタ間には、二次コイル１３に流れる二次電流に比例した電圧が発生する。

図２に示すように、時刻ｔ１において、ＥＣＵ３からメインＩＣ１４へのメインＩＣ駆動信号の入力が開始されると、メインＩＣ１４が駆動を開始する。この場合、メイン一次コイルモードが通電モードに切り替えられ、メイン一次コイル１１に正方向のメイン一次電流が流れる。

このように、時刻ｔ１では、ＥＣＵ３は、メインＩＣ１４を駆動させることでメイン一次コイルモードを遮断モードから通電モードに切り替える。

時刻ｔ２において、ＥＣＵ３からメインＩＣ１４へのメインＩＣ駆動信号の入力が停止すると、メインＩＣ１４の駆動が停止する。この場合、メイン一次コイルモードが遮断モードに切り替えられ、メイン一次電流が０となる。

メイン一次コイルモードが遮断モードに切り替えられると、相互誘導作用によって、二次コイル１３に電圧が発生する。この電圧によって、点火プラグ４のギャップ間で絶縁破壊が起こって放電が発生し、二次コイル１３に負方向の二次電流が流れる。

このように、時刻ｔ２では、ＥＣＵ３は、メインＩＣ１４の駆動を停止させることでメイン一次コイルモードを通電モードから遮断モードに切り替える。

時刻ｔ３において、ＥＣＵ３からサブＩＣ１５へのサブＩＣ駆動信号の入力が開始されると、サブＩＣ１５が駆動を開始する。この場合、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられ、サブ一次コイル１２にサブ一次電流が流れる。サブ一次電流は、図２に示すように、立ち上がりが速く、その立ち上がりの後、緩やかに増加する。

サブ一次コイル１２にサブ一次電流が流れることに伴って二次コイル１３に重畳電流が発生する。この重畳電流は、サブ一次コイル１２と二次コイル１３との巻数比に応じて二次コイル１３に発生する。図２に示すように、サブ一次コイル１２による重畳電流は、メイン一次コイル１１による二次電流に重畳する。

このように、時刻ｔ３では、ＥＣＵ３は、サブＩＣ１５を駆動させることでサブ一次コイルモードを遮断モードから通電モードに切り替える。

時刻ｔ４において、ＥＣＵ３からサブＩＣ１５へのサブＩＣ駆動信号の入力が停止すると、サブＩＣ１５の駆動が停止する。この場合、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられ、サブ一次電流が０となる。この場合、サブ一次コイル１２による重畳電流も０となる。

このように、時刻ｔ４では、ＥＣＵ３は、サブＩＣ１５の駆動を停止させることでサブ一次コイルモードを通電モードから遮断モードに切り替える。

サブ一次コイルモードが通電モードから遮断モードに切り替えられると、図２に示すように、メイン一次コイル１１に負方向のメイン一次電流が流れる。

つまり、図２に示すように、時刻ｔ１において、メイン一次コイルモードが通電モードに切り替えられれば、正方向のメイン一次電流がメイン一次コイル１１に流れる。一方、時刻ｔ４において、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられれば、正方向とは逆向きの負方向のメイン一次電流がメイン一次コイル１１に流れる。

時刻ｔ４以降では、メインＩＣ１４およびサブＩＣ１５のそれぞれの駆動が停止し、二次コイル１３に流れる二次電流は、時間の経過とともに減少して０に達する。

ここで、サブ一次電流経路に異常が発生していない場合、すなわち、サブ一次電流経路が正常である場合、サブ一次コイル１２に正常にサブ一次電流が流れる。この場合、上述したように、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられれば、メイン一次コイル１１に負方向のメイン一次電流が流れる。

一方、サブ一次電流経路に異常が発生している場合、サブ一次コイル１２に正常にサブ一次電流が流れない。この場合、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられても、上述したような負方向のメイン一次電流がメイン一次コイル１１に流れない。

そこで、ＥＣＵ３は、サブ一次コイルモードが通電モードから遮断モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメイン一次電流に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定するように構成されている。

次に、上述した負方向のメイン一次電流について、具体的な数値例を示しながらさらに説明する。図２に示すように、時刻ｔ４においてサブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合、サブ一次コイル１２に発生する誘導電圧は、例えば、２０Ｖである。例えばサブ一次コイル１２とメイン一次コイル１１との巻数比が４に設定されているとすると、メイン一次コイル１１に発生する誘導電圧は、８０Ｖである。

ここで、電源２の電源電圧が１４Ｖであり、メイン一次電流経路の抵抗が１０Ωであるものとする。また、メインＩＣ１４のトランジスタ１４１の逆耐圧が３０Ｖであって、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合、その逆耐圧分の電圧、すなわち３０Ｖの電圧がトランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生するものとする。さらに、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合、跳ね返り電圧として、１６Ｖの電圧がメイン一次コイル１１に発生するものとする。

上述の場合、メイン一次電流経路に流れる負方向のメイン一次電流の大きさは、以下の式に示すように、２Ａとなる。
（８０Ｖ－１４Ｖ－３０Ｖ－１６Ｖ）／１０Ω＝２Ａ

このようなメイン一次電流を検出部１６からＥＣＵ３に与えることで、ＥＣＵ３は、メイン一次電流経路に流れる負方向のメイン一次電流を検知することが可能となる。ＥＣＵ３は、このようなメイン一次電流に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

次に、ＥＣＵ３の構成例について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるＥＣＵ３を示す構成図である。図４は、本発明の実施の形態１における閾値回路３１によって出力される判定信号を示す波形図である。

図３に示すＥＣＵ３は、閾値回路３１および判定回路３２を備える。閾値回路３１は、検出部１６によって検出されるメイン一次電流と、予め設定される電流閾値Ｉｔｈとを比較する。閾値回路３１は、例えばコンパレータ３１１によって構成される。

なお、閾値回路３１および判定回路３２は、ＥＣＵ３の内部に設けられていてもよいし、ＥＣＵ３の外部、例えば点火コイル装置１内に設けられていてもよい。

ここで、電流閾値Ｉｔｈは、サブ一次電流経路の状態が正常である場合にメイン一次電流経路に流れる負方向のメイン一次電流の値に応じて適宜設定される。

図４に示すように、閾値回路３１は、上述の比較の結果、検出部１６によって検出されるメイン一次電流が電流閾値Ｉｔｈ以下である場合には、判定信号を判定回路３２に出力する。一方、閾値回路３１は、上述の比較の結果、そのメイン一次電流が電流閾値Ｉｔｈよりも大きい場合には、判定信号を判定回路３２に出力しない。

判定回路３２は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に閾値回路３１から判定信号が与えられると、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定する。一方、判定回路３２は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に閾値回路３１から判定信号が与えられなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

このように、ＥＣＵ３は、サブ一次コイルモードが通電モードから遮断モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメイン一次電流と、予め設定される電流閾値Ｉｔｈとを比較し、その比較結果に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

なお、メイン一次電流経路に異常が発生していない場合、すなわち、メイン一次電流経路が正常である場合、メイン一次コイルモードが通電モードとなっている期間において、図２に示すような正方向のメイン一次電流がメイン一次コイル１１に流れる。この期間は、図２に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の期間である。

一方、メイン一次電流経路に異常が発生している場合、上述の期間において、図２に示すような正方向のメイン一次電流がメイン一次コイル１１に正常に流れない。

そこで、ＥＣＵ３は、上述の期間中に検出部１６によって検出されるメイン一次電流に基づいて、メイン一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定するように構成されていてもよい。これにより、メイン一次電流経路に設けられた検出部１６によって、サブ一次電流経路の状態とともに、メイン一次電流経路の状態も判定することができる。

以上、本実施の形態１によれば、点火装置は、メイン一次電流経路に設けられた検出部１６によって検出されたメイン一次コイル１１の状態に基づいて、サブ一次コイル１２に流れるサブ一次電流の電流経路であるサブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する制御部を備えて構成されている。なお、実施の形態１では、検出部１６は、メイン一次コイル１１の状態として、メイン一次コイル１１に流れるメイン一次電流を検出するように構成される場合を例示している。

これにより、サブ一次コイル１２の状態、具体的にはサブ一次コイル１２に流れるサブ一次電流を検出する検出手段をサブ一次電流経路に設けなくても、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定することができる。また、メイン一次コイルの状態を検出する検出手段と、サブ一次コイルの状態を検出する検出手段とを別々に設ける必要がなくなる。したがって、点火コイル装置１から外部に接続する端子数の増加を抑制するとともに、点火コイル装置１の回路構成を簡素化することが可能となる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、検出部１６の構成が先の実施の形態１と異なっている点火コイル装置１を備えた点火装置について説明する。なお、実施の形態２では、先の実施の形態１と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

図５は、本発明の実施の形態２における点火装置を示す構成図である。図５に示す点火装置は、点火コイル装置１、電源２、ＥＣＵ３および点火プラグ４を備える。

検出部１６は、先の実施の形態１と異なり、メイン一次コイルの状態として、メイン一次コイル１１に発生する電圧であるメイン一次電圧を検出するように構成されている。なお、実施の形態２では、検出部１６は、メイン一次コイル１１に発生するメイン一次電圧と等価であるとみなせるトランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧を検出するように構成される場合を例示する。トランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧は、先の図２に示すメインＩＣコレクタ電圧に対応する。

検出部１６は、具体的な構成として、電圧検出抵抗１６３および電圧検出抵抗１６４を含んで構成されている。検出部１６は、トランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧を、電圧検出抵抗１６３および電圧検出抵抗１６４によって分圧した分圧電圧をＥＣＵ３に与える。

次に、上述した分圧電圧について、具体的な数値例を示しながらさらに説明する。先の図２に示すように、時刻ｔ３においてサブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合、サブ一次コイル１２に発生する誘導電圧は、例えば、１０Ｖである。例えばサブ一次コイル１２とメイン一次コイル１１との巻数比が４に設定されているとすると、メイン一次コイル１１に発生する誘導電圧は、４０Ｖとなる。

ここで、電圧検出抵抗１６３の抵抗値が３６０ｋΩであり、電圧検出抵抗１６４の抵抗値が４０ｋΩであるものとする。

上述の場合、電圧検出抵抗１６４に発生する分圧電圧の大きさは、以下の式に示すように、４Ｖとなる。
４０Ｖ×４０ｋΩ／（３６０ｋΩ＋４０ｋΩ）＝４Ｖ

このような分圧電圧、すなわちメイン一次電圧を検出部１６からＥＣＵ３に与えることで、ＥＣＵ３は、メイン一次コイル１１に発生するメイン一次電圧を検知することが可能となる。ＥＣＵ３は、サブ一次コイルモードが遮断モードから通電モードに切り替えられた場合に発生するこのようなメイン一次電圧に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

なお、先の図２に示すように、時刻ｔ４においてサブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合にも、同様に、メイン一次コイル１１に誘導電圧が発生する。したがって、ＥＣＵ３は、サブ一次コイルモードが通電モードから遮断モードに切り替えられた場合にメイン一次コイル１１に発生するメイン一次電圧に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

なお、実施の形態２では、検出部１６は、メインＩＣコレクタ電圧を、電圧検出抵抗１６３および電圧検出抵抗１６４によって分圧するように構成される場合を例示しているが、例えば、以下のように構成されていてもよい。すなわち、検出部１６は、抵抗を介さずにメインＩＣコレクタ電圧を直接的にＥＣＵ３に出力するように構成されていてもよい。また、検出部１６は、メインＩＣコレクタ電圧を１つの抵抗を介してＥＣＵ３に出力するように構成されていてもよい。

なお、実施の形態２では、検出部１６は、メイン一次コイル１１に発生するメイン一次電圧の電圧レベルを検出するように構成されている場合を例示しているが、例えば、以下のように構成されていてもよい。すなわち、検出部１６は、メイン一次電圧の電圧レベルではなく、メイン一次電圧の周波数を検出するように構成されていてもよい。

次に、実施の形態２におけるＥＣＵ３の構成例について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態２におけるＥＣＵ３を示す構成図である。図６に示すＥＣＵ３は、閾値回路３３および判定回路３４を備える。閾値回路３３は、例えばコンパレータ３３１によって構成される。なお、閾値回路３３および判定回路３４は、ＥＣＵ３の内部に設けられていてもよいし、ＥＣＵ３の外部、例えば点火コイル装置１内に設けられていてもよい。

以下、閾値回路３３および判定回路３４の第１の構成例および第２の構成例について、図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の実施の形態２における閾値回路３３によって出力される判定信号の第１の例および第２の例を示す波形図である。

まず、閾値回路３３および判定回路３４の第１の構成例について説明する。閾値回路３３は、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧と、予め設定される電圧閾値Ｖｔｈａ１とを比較する。

ここで、電圧閾値Ｖｔｈａ１は、サブ一次電流経路の状態が正常である場合において、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられたときにメインＩＣ１４のトランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧の値に応じて適宜設定される。

図７に示すように、閾値回路３３は、上述の比較の結果、検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈａ１以上である場合には、判定信号Ｓａ１を判定回路３４に出力する。一方、閾値回路３３は、上述の比較の結果、検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈａ１未満である場合には、判定信号Ｓａ１を判定回路３４に出力しない。

判定回路３４は、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合に閾値回路３３から判定信号Ｓａ１が与えられると、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定する。一方、判定回路３４は、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合に閾値回路３３から判定信号Ｓａ１が与えられなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

このように、ＥＣＵ３は、サブ一次コイルモードが遮断モードから通電モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメイン一次電圧と、予め設定される電圧閾値とを比較する。ＥＣＵ３は、その比較結果に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

続いて、閾値回路３３および判定回路３４の第２の構成例について説明する。閾値回路３３は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧と、予め設定される電圧閾値Ｖｔｈａ２とを比較する。

ここで、電圧閾値Ｖｔｈａ２は、サブ一次電流経路の状態が正常である場合において、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられたときにメインＩＣ１４のトランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧に応じて適宜設定される。

図７に示すように、閾値回路３３は、上述の比較の結果、検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈａ２以下である場合には、判定信号Ｓａ２を判定回路３４に出力する。一方、閾値回路３３は、上述の比較の結果、検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈａ２よりも大きい場合には、判定信号Ｓａ２を判定回路３４に出力しない。

判定回路３４は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に閾値回路３３から判定信号Ｓａ２が与えられると、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定する。一方、判定回路３４は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に閾値回路３３から判定信号Ｓａ２が与えられなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

このように、ＥＣＵ３は、サブ一次コイルモードが通電モードから遮断モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメイン一次電圧と、予め設定される電圧閾値とを比較する。ＥＣＵ３は、その比較結果に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

なお、ＥＣＵ３は、第１の構成例および第２の構成例を組み合わせて、サブ一次電流経路の状態を判定するように構成されていてもよい。この場合、判定回路３４は、判定信号Ｓａ１および判定信号Ｓａ２の両方が与えられれば、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定する。一方、判定回路３４は、判定信号Ｓａ１および判定信号Ｓａ２の両方が与えられなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

次に、閾値回路３３および判定回路３４の第３の構成例について、図８を参照しながら説明する。図８は、本発明の実施の形態２における閾値回路３３によって出力される判定信号の第３の例を示す波形図である。以下、閾値回路３３および判定回路３４の第３の構成例について説明する。

閾値回路３３は、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈａ１に達したタイミングＴａ１で、判定信号Ｓａ３の出力を開始する。また、閾値回路３３は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈａ２に達したタイミングＴａ２で、判定信号Ｓａ３の出力を停止する。

判定回路３４は、閾値回路３３からの判定信号Ｓａ３の出力が継続される時間、すなわち、タイミングＴａ１とタイミングＴａ２との間の時間を検知することで、サブ一次電流経路の状態を判定する。具体的には、判定回路３４は、その時間を検知できれば、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定し、その時間を検知できなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

このように、ＥＣＵ３は、タイミングＴａ１と、タイミングＴａ２との間の時間を検知することで、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

次に、閾値回路３３および判定回路３４の第４の構成例および第５の構成例について、図９を参照しながら説明する。図９は、本発明の実施の形態２における閾値回路３３によって出力される判定信号の第４の例および第５の例を示す波形図である。

まず、閾値回路３３および判定回路３４の第４の構成例について説明する。閾値回路３３は、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧と、予め設定される電圧閾値Ｖｔｈｂ１とを比較する。

ここで、電圧閾値Ｖｔｈｂ１は、サブ一次電流経路の状態が正常である場合において、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられたタイミング直前でメインＩＣ１４のトランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧になるように設定される。

図９に示すように、閾値回路３３は、比較の結果、検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈｂ１以上である場合には、判定信号Ｓｂ１を判定回路３４に出力する。一方、閾値回路３３は、比較の結果、検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈｂ１未満である場合には、判定信号Ｓｂ１を判定回路３４に出力しない。

判定回路３４は、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合に閾値回路３３から判定信号Ｓｂ１が与えられると、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定する。一方、判定回路３４は、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合に閾値回路３３から判定信号Ｓｂ１が与えられなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

このように、ＥＣＵ３は、サブ一次コイルモードが遮断モードから通電モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメイン一次電圧と、予め設定される電圧閾値Ｖｔｈｂ１とを比較する。ＥＣＵ３は、その比較結果に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

続いて、閾値回路３３および判定回路３４の第５の構成例について説明する。閾値回路３３は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧と、予め設定される電圧閾値Ｖｔｈｂ２とを比較する。

ここで、電圧閾値Ｖｔｈｂ２は、サブ一次電流経路の状態が正常である場合において、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられたタイミング直前でメインＩＣ１４のトランジスタ１４１のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧になるよう設定される。

図９に示すように、閾値回路３３は、比較の結果、検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈｂ２以下である場合には、判定信号Ｓｂ２を判定回路３４に出力する。一方、閾値回路３３は、比較の結果、検出部１６によって検出されるメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈｂ２よりも大きい場合には、判定信号Ｓｂ２を判定回路３４に出力しない。

判定回路３４は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に閾値回路３３から判定信号Ｓｂ２が与えられると、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定する。一方、判定回路３４は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に閾値回路３３から判定信号Ｓｂ２が与えられなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

このように、ＥＣＵ３は、サブ一次コイルモードが通電モードから遮断モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメイン一次電圧と、予め設定される電圧閾値Ｖｔｈｂ２とを比較する。ＥＣＵ３は、その比較結果に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

なお、ＥＣＵ３は、第４の構成例および第５の構成例を組み合わせて、サブ一次電流経路の状態を判定するように構成されていてもよい。この場合、判定回路３４は、判定信号Ｓｂ１および判定信号Ｓｂ２の両方が与えられれば、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定する。一方、判定回路３４は、判定信号Ｓｂ１および判定信号Ｓｂ２の両方が与えられなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

次に、閾値回路３３および判定回路３４の第６の構成例について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本発明の実施の形態２における閾値回路３３によって出力される判定信号の第６の例を示す波形図である。以下、閾値回路３３および判定回路３４の第６の構成例について説明する。

閾値回路３３は、サブ一次コイルモードが通電モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈｂ１に達したタイミングＴｂ１で、判定信号Ｓｂ３の出力を開始する。また、閾値回路３３は、サブ一次コイルモードが遮断モードに切り替えられた場合に検出部１６によって検出されたメインＩＣコレクタ電圧が電圧閾値Ｖｔｈｂ２に達したタイミングＴｂ２で、判定信号Ｓｂ３の出力を停止する。

判定回路３４は、閾値回路３３からの判定信号Ｓｂ３の出力が継続される時間、すなわち、タイミングＴｂ１とタイミングＴｂ２との間の時間を検知することで、サブ一次電流経路の状態を判定する。具体的には、判定回路３４は、その時間を検知できれば、サブ一次電流経路の状態が正常であると判定し、その時間を検知できなければ、サブ一次電流経路の状態が異常であると判定する。

このように、ＥＣＵ３は、タイミングＴｂ１と、タイミングＴｂ２との間の時間を検知することで、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する。

以上、本実施の形態２によれば、点火装置は、メイン一次電流経路に設けられた検出部１６によって検出されたメイン一次コイル１１の状態に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する制御部を備えて構成されている。なお、実施の形態２では、検出部１６は、メイン一次コイル１１の状態として、メイン一次コイル１１に発生するメイン一次電圧を検出するように構成される場合を例示している。このように構成した場合であっても、先の実施の形態１と同様の効果が得られる。

なお、実施の形態１および２では、検出部１６によって検出されたメイン一次コイル１１の状態に基づいて、サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する制御部の機能は、ＥＣＵ３によって実現される場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、この制御部は、ＥＣＵ３とは別個であってもよい。この場合、この制御部の機能は、例えば、ＥＣＵ３とは別個である処理回路によって実現される。この制御部の機能を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。

１ 点火コイル装置、２ 電源、３ ＥＣＵ、４ 点火プラグ、１１ メイン一次コイル、１２ サブ一次コイル、１３ 二次コイル、１４ メインＩＣ、１５ サブＩＣ、１６ 検出部、３１ 閾値回路、３２ 判定回路、３３ 閾値回路、３４ 判定回路、１４１ トランジスタ、１５１ トランジスタ、１６１ 電流検出抵抗、１６２ 電流検出回路、１６３ 電圧検出抵抗、１６４ 電圧検出抵抗、３１１ コンパレータ、３３１ コンパレータ。

Claims (8)

1. 通電によって通電磁束を発生させ、前記通電が遮断されることによって前記通電磁束の向きと逆方向の遮断磁束を発生させるメイン一次コイルと、
   前記メイン一次コイルに通電する通電モードと、前記メイン一次コイルへの通電を遮断する遮断モードとの間で、前記メイン一次コイルのモードであるメイン一次コイルモードを切り替えるメインＩＣと、
   通電によって前記遮断磁束の向きと同方向の追加磁束を発生させるサブ一次コイルと、
   前記サブ一次コイルに通電する通電モードと、前記サブ一次コイルへの通電を遮断する遮断モードとの間で、前記サブ一次コイルのモードであるサブ一次コイルモードを切り替えるサブＩＣと、
   前記メイン一次コイルおよび前記サブ一次コイルと磁気的に結合することでエネルギを発生させる二次コイルと、
   前記メイン一次コイルの状態を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記メイン一次コイルの状態に基づいて、前記サブ一次コイルに流れるサブ一次電流の電流経路であるサブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する制御部と、
   を備え、
   前記検出部は、
   前記メイン一次コイルの状態として、前記メイン一次コイルに流れるメイン一次電流を検出するように構成され、
   前記制御部は、
   前記サブ一次コイルモードが前記通電モードから前記遮断モードに切り替えられた場合に前記検出部によって検出された前記メイン一次電流に基づいて、前記サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定し、
   前記メイン一次電流の大きさは、前記サブ一次コイルモードが前記通電モードから前記遮断モードに切り替えられた場合に前記メインＩＣに発生する逆耐圧分の電圧に対応する大きさとなる点火装置。
2. 前記制御部は、
   前記サブ一次コイルモードが前記通電モードから前記遮断モードに切り替えられた場合に前記検出部によって検出された前記メイン一次電流と、予め設定される電流閾値とを比較し、比較結果に基づいて、前記サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する
   請求項１に記載の点火装置。
3. 前記検出部は、
   前記メイン一次コイルの状態として、前記メイン一次コイルに発生するメイン一次電圧を検出するように構成される
   請求項１に記載の点火装置。
4. 前記制御部は、
   前記サブ一次コイルモードが前記遮断モードから前記通電モードに切り替えられた場合に前記検出部によって検出された前記メイン一次電圧に基づいて、前記サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する
   請求項３に記載の点火装置。
5. 前記制御部は、
   前記サブ一次コイルモードが前記遮断モードから前記通電モードに切り替えられた場合に前記検出部によって検出された前記メイン一次電圧と、予め設定される電圧閾値とを比較し、比較結果に基づいて、前記サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する
   請求項４に記載の点火装置。
6. 前記制御部は、
   前記サブ一次コイルモードが前記通電モードから前記遮断モードに切り替えられた場合に前記検出部によって検出された前記メイン一次電圧に基づいて、前記サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する
   請求項３に記載の点火装置。
7. 前記制御部は、
   前記サブ一次コイルモードが前記通電モードから前記遮断モードに切り替えられた場合に前記検出部によって検出された前記メイン一次電圧と、予め設定される電圧閾値とを比較し、比較結果に基づいて、前記サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する
   請求項６に記載の点火装置。
8. 前記制御部は、
   前記サブ一次コイルモードが前記遮断モードから前記通電モードに切り替えられた場合に前記検出部によって検出された前記メイン一次電圧が予め設定される第１の電圧閾値に達したタイミングと、前記サブ一次コイルモードが前記通電モードから前記遮断モードに切り替えられた場合に前記検出部によって検出された前記メイン一次電圧が予め設定される第２の電圧閾値に達したタイミングとの間の時間を検知することで、前記サブ一次電流経路の状態が正常であるか異常であるかを判定する
   請求項３に記載の点火装置。

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