JPS63205460A - 多気筒内燃機関用電子配電式点火装置 - Google Patents
多気筒内燃機関用電子配電式点火装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
- F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は内燃機関用点火装置に係り、特に多気筒内燃機
関の電子配電式点火装置に係る。
関の電子配電式点火装置に係る。
従来、内燃機関の点火装置は、例えば特開昭60−20
9667号公報に記載のように、点火コイルの一次電流
を断続制御するスイッチング素子の電流を制御するため
、電流検出装置を含む負帰還回路を有するものが知られ
ている。そして、このような点火装置を多気筒内燃機関
に適用する場合、同一装置の重複設置及びこれに伴うコ
ストアップを避けるため、その一部を共用すべきことが
示されている。すなわち、上記従来技術においては、二
気筒内燃機の点火装置において、2個のスイッチングト
ランジスタの電流を制御するための電流検出抵抗及びそ
れに付随する帰還回路等を共用している。
9667号公報に記載のように、点火コイルの一次電流
を断続制御するスイッチング素子の電流を制御するため
、電流検出装置を含む負帰還回路を有するものが知られ
ている。そして、このような点火装置を多気筒内燃機関
に適用する場合、同一装置の重複設置及びこれに伴うコ
ストアップを避けるため、その一部を共用すべきことが
示されている。すなわち、上記従来技術においては、二
気筒内燃機の点火装置において、2個のスイッチングト
ランジスタの電流を制御するための電流検出抵抗及びそ
れに付随する帰還回路等を共用している。
さらに、例えば特開昭60−209667号公報に記載
の内燃機関用点火装置によれば、4気筒若しくは8気筒
内燃機関の点火装置であり4個のパワートランジスタに
より点火コイル−次電流を制御するものにおいて、これ
ら4個のパワートランジスタに共通の電流検出回路及び
共通の帰還回路を設けることが開示されている。
の内燃機関用点火装置によれば、4気筒若しくは8気筒
内燃機関の点火装置であり4個のパワートランジスタに
より点火コイル−次電流を制御するものにおいて、これ
ら4個のパワートランジスタに共通の電流検出回路及び
共通の帰還回路を設けることが開示されている。
上記の従来技術では、しかしながら、全スイッチング素
子の電流制限を単一の電流検出抵抗及び帰還回路により
共用せんとするため、例えばその−のスイッチング素子
がショート破壊した場合には、全スイッチング素子の制
御が不能となり、金気筒の点火が停止し、機関の停止を
招く。
子の電流制限を単一の電流検出抵抗及び帰還回路により
共用せんとするため、例えばその−のスイッチング素子
がショート破壊した場合には、全スイッチング素子の制
御が不能となり、金気筒の点火が停止し、機関の停止を
招く。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の欠点に鑑み、
一部のスイッチング素子がショート破壊しても他のスイ
ッチング素子の機能をも失わせることのない、いわゆる
フェールセーフ機能に優れた多気筒内燃機関用電子配電
式点火装置を提供することにある。
一部のスイッチング素子がショート破壊しても他のスイ
ッチング素子の機能をも失わせることのない、いわゆる
フェールセーフ機能に優れた多気筒内燃機関用電子配電
式点火装置を提供することにある。
上記の本発明の目的は、多気筒機関の1又は2の気筒毎
に1個の点火コイルと1個のパワースイッチング素子を
備えた点火回路を有し、上記点火回路を少なくとも2個
以上の点火回路を含む複数の点火系統に分割し、さらに
上記各点火系統毎にその系統内の上記パワースイッチン
グ素子の電流を制御するための共通かつ単一の電流制御
回路を設けた多気筒内燃機関用電子配電式点火装置によ
り達成される。
に1個の点火コイルと1個のパワースイッチング素子を
備えた点火回路を有し、上記点火回路を少なくとも2個
以上の点火回路を含む複数の点火系統に分割し、さらに
上記各点火系統毎にその系統内の上記パワースイッチン
グ素子の電流を制御するための共通かつ単一の電流制御
回路を設けた多気筒内燃機関用電子配電式点火装置によ
り達成される。
本発明によれば、上記の本発明の構成により、複数のパ
ワースイッチング素子の−がショート破壊した場合にお
いても、上記ショート破壊したパワースイッチング素子
の属する点火系統のみがその機能を失うが、その他の点
火系統はその機能を保持する。そのため、機関の金気筒
の点火が全て停止することなく、機関の停止を免れ、も
ってフェールセーフ機能に優れた多気筒内燃機関用電子
配電式点火装置とすることができる。
ワースイッチング素子の−がショート破壊した場合にお
いても、上記ショート破壊したパワースイッチング素子
の属する点火系統のみがその機能を失うが、その他の点
火系統はその機能を保持する。そのため、機関の金気筒
の点火が全て停止することなく、機関の停止を免れ、も
ってフェールセーフ機能に優れた多気筒内燃機関用電子
配電式点火装置とすることができる。
以下、本発明になる点火装置の一実施例を図を用いて説
明する。
明する。
第1図は、本発明を適用した直列6気筒エンジンの電子
配電式点火装置の回路を示している。この6気筒エンジ
ンの各気筒にはそれぞれ1個の点火プラグ10〜15が
、例えば点火プラグ10は第1気筒に、点火プラグ11
は第6気筒に、点火プラグ12は第5気筒に、点火プラ
グ13は第2気筒に、点火プラグ14は第3気筒に、そ
して点火プラグ15は第4気筒にという様に設けられ、
各気筒の点火を実行している。そして、これら気筒の順
序は、例えば、第1気筒−第5気筒−第3気筒−第6気
筒−第2気筒−第4気筒の順になつている。
配電式点火装置の回路を示している。この6気筒エンジ
ンの各気筒にはそれぞれ1個の点火プラグ10〜15が
、例えば点火プラグ10は第1気筒に、点火プラグ11
は第6気筒に、点火プラグ12は第5気筒に、点火プラ
グ13は第2気筒に、点火プラグ14は第3気筒に、そ
して点火プラグ15は第4気筒にという様に設けられ、
各気筒の点火を実行している。そして、これら気筒の順
序は、例えば、第1気筒−第5気筒−第3気筒−第6気
筒−第2気筒−第4気筒の順になつている。
上記の6個の点火プラグ10〜15はそれぞれ対応する
点火コイル4〜9の二次コイルに接続されており、これ
ら点火コイルの二次コイルにはそれぞれのパワートラン
ジスタ20〜25が直列に接続されている。そして、上
記パワートランジスタ20〜25により点火コイル4〜
9の一次電流を断続し、もって二次コイルに高電圧を発
生して上記点火プラグに着火する。このようにし、エン
ジンの気筒ごとに、それぞれ点火コイル4〜9及びパワ
ートランジスタ20〜25から構成される点火回路が設
けられている。
点火コイル4〜9の二次コイルに接続されており、これ
ら点火コイルの二次コイルにはそれぞれのパワートラン
ジスタ20〜25が直列に接続されている。そして、上
記パワートランジスタ20〜25により点火コイル4〜
9の一次電流を断続し、もって二次コイルに高電圧を発
生して上記点火プラグに着火する。このようにし、エン
ジンの気筒ごとに、それぞれ点火コイル4〜9及びパワ
ートランジスタ20〜25から構成される点火回路が設
けられている。
次に、上記の点火回路は、図からも明らかなように、2
個の点火回路を単位とした3個の点火系統に分割されて
いる。図示の実施例では、点火コイル4とパワートラン
ジスタ2oとから成る点火回路と、点火コイル5とパワ
ートランジスタ21とから成る点火回路を組み合せて第
1の点火系統に、点火コイル6とパワートランジスタ2
2から成る点火回路と点火コイル7とパワートランジス
タ23とから成る点火回路を組み合せて第2の点火系統
とし、そして点火コイル8とパワートランジスタ24と
から成る点火回路と点火コイル9とパワートランジスタ
25とから成る点火回路を組み合せて第3の点火系統と
している。そして、これら第1乃至第3の点火系統は、
それぞれヒユーズ100,101,102を介し、そし
てさらにキースイッチ2を介して電源である車載のバッ
テリ1に接続されている。
個の点火回路を単位とした3個の点火系統に分割されて
いる。図示の実施例では、点火コイル4とパワートラン
ジスタ2oとから成る点火回路と、点火コイル5とパワ
ートランジスタ21とから成る点火回路を組み合せて第
1の点火系統に、点火コイル6とパワートランジスタ2
2から成る点火回路と点火コイル7とパワートランジス
タ23とから成る点火回路を組み合せて第2の点火系統
とし、そして点火コイル8とパワートランジスタ24と
から成る点火回路と点火コイル9とパワートランジスタ
25とから成る点火回路を組み合せて第3の点火系統と
している。そして、これら第1乃至第3の点火系統は、
それぞれヒユーズ100,101,102を介し、そし
てさらにキースイッチ2を介して電源である車載のバッ
テリ1に接続されている。
また、上記バッテリ1はキースイッチ2を介してマイク
ロコンピュータ(以下、単に「マイコン」と称す)3の
電源端に接続されている。このマイコン3は、回転速度
(PRM)、冷却水温(TW)。
ロコンピュータ(以下、単に「マイコン」と称す)3の
電源端に接続されている。このマイコン3は、回転速度
(PRM)、冷却水温(TW)。
バッテリー電圧(VB)、スロットル開度(OT)等の
機関の運転状態を検出する各種のセンサからの出力信号
を取り込み、これらに基づいて上記点火回路の通電時間
を制御し、もって点火時期を機関の運転状態に応じて最
適に制御するものである。
機関の運転状態を検出する各種のセンサからの出力信号
を取り込み、これらに基づいて上記点火回路の通電時間
を制御し、もって点火時期を機関の運転状態に応じて最
適に制御するものである。
そして、このマイコン3の出力は、上記の6個のパワー
トランジスタ20〜25を内蔵するパワースイッチング
モジュール16に入力される。すなわち、このマイコン
3は、上記6個のパワートランジスタ20〜25のベー
ス端子にそれぞれ制御信号を与え、もってこれらパワー
トランジスタ20〜25のオン・オフ動作を制御する。
トランジスタ20〜25を内蔵するパワースイッチング
モジュール16に入力される。すなわち、このマイコン
3は、上記6個のパワートランジスタ20〜25のベー
ス端子にそれぞれ制御信号を与え、もってこれらパワー
トランジスタ20〜25のオン・オフ動作を制御する。
上記パワースイッチングモジュール16は、やはり上記
の点火系統により分割され、すなわち2個のパワートラ
ンジスタ20と21.22と23、そして24と25に
より3系統に構成されている。
の点火系統により分割され、すなわち2個のパワートラ
ンジスタ20と21.22と23、そして24と25に
より3系統に構成されている。
これら各系統、例えば2個のパワートランジスタ20.
21には、共通の電流制限回路17が設けられている。
21には、共通の電流制限回路17が設けられている。
そして、この電流制限回路17は、上記のパワートラン
ジスタ20.21のエミッタ端子と接地(アース)間に
接続された単一の電流検出用抵抗17a、この電流検出
用抵抗17aに V並列に接続された分割抵抗1
7b、17c、上記分割抵抗の中点にそのベース端子を
接続しかつそのエミッタ端子を接地した電流制御用トラ
ンジスタ17d、そして上記電流制御用トランジスタ1
7dのコレクタ端子と上記2個のパワートランジスタ2
0.21のベース端子間に順方向に接続されたダイオー
ド17e、17fとから構成されている。さらに、2個
パワートランジスタ22゜23にも共通の電流制限回路
18が、また他の2個のパワートランジスタ24.25
にも共通の電流制限回路19が設けられている。これら
の電流制限回路18.19も、上記の電流制限回路16
と同様の構成を有する。そして、これら電流制限回路も
上記パワースイッチングモジュール16内に納められて
いる。
ジスタ20.21のエミッタ端子と接地(アース)間に
接続された単一の電流検出用抵抗17a、この電流検出
用抵抗17aに V並列に接続された分割抵抗1
7b、17c、上記分割抵抗の中点にそのベース端子を
接続しかつそのエミッタ端子を接地した電流制御用トラ
ンジスタ17d、そして上記電流制御用トランジスタ1
7dのコレクタ端子と上記2個のパワートランジスタ2
0.21のベース端子間に順方向に接続されたダイオー
ド17e、17fとから構成されている。さらに、2個
パワートランジスタ22゜23にも共通の電流制限回路
18が、また他の2個のパワートランジスタ24.25
にも共通の電流制限回路19が設けられている。これら
の電流制限回路18.19も、上記の電流制限回路16
と同様の構成を有する。そして、これら電流制限回路も
上記パワースイッチングモジュール16内に納められて
いる。
次に、上記点火装置の動作について説明する。
第2図(a)〜(f)は、上記マイコン3から各パワー
トランジスタ20〜25に入力されるベース信号である
。より詳細には、第2図(a)には第1気筒の点火を制
御するパワートランジスタ20のベース信号、(b)に
は第5気筒用パワートランジスタ22のベース信号、(
c)には第3気筒用パワートランジスタ24のベース信
号、(d)には第6気筒用パワートランジスタ21のベ
ース信号、(e)には第2気筒パワートランジスタ23
のベース信号、そして(f)には第4気筒用パワートラ
ンジスタ25のベース信号が示されている。このように
、マイコン3は各気筒毎の点火制御信号(ベース信号)
を出力し、各点火制御信号がラップすることはない。
トランジスタ20〜25に入力されるベース信号である
。より詳細には、第2図(a)には第1気筒の点火を制
御するパワートランジスタ20のベース信号、(b)に
は第5気筒用パワートランジスタ22のベース信号、(
c)には第3気筒用パワートランジスタ24のベース信
号、(d)には第6気筒用パワートランジスタ21のベ
ース信号、(e)には第2気筒パワートランジスタ23
のベース信号、そして(f)には第4気筒用パワートラ
ンジスタ25のベース信号が示されている。このように
、マイコン3は各気筒毎の点火制御信号(ベース信号)
を出力し、各点火制御信号がラップすることはない。
次に、電流制限回路17,18.19は同一の回路構成
であり、同一の機能を有することから、以下、電流制限
回路17について説明する。この電流制限回路17の電
流検出抵抗17aは上記パワートランジスタ20及び2
1のエミッタに共通に接続されており、これらパワート
ランジスタ20又は21に流れる電流を検出する。すな
わち、上記電流検出抵抗17aに電流が流れると、この
電流に比例した電圧が上記抵抗17a両端に表われる。
であり、同一の機能を有することから、以下、電流制限
回路17について説明する。この電流制限回路17の電
流検出抵抗17aは上記パワートランジスタ20及び2
1のエミッタに共通に接続されており、これらパワート
ランジスタ20又は21に流れる電流を検出する。すな
わち、上記電流検出抵抗17aに電流が流れると、この
電流に比例した電圧が上記抵抗17a両端に表われる。
そして、この電圧信号は、分割抵抗17b。
17cにより分割され、電流制限用トランジスタ17d
のベース端子に入力される。それ故、パワ−トランジス
タ20又は21に流れる電流、すなわち点火コイル4又
は5の一次電流が所定の値に達すると、上記電流制限用
トランジスタ17dが導通状態となる。これにより、上
記パワートランジスタ20又は21のベース端子に印加
される点火制御信号は、順方向に接続されたダイオード
17e又は17fを介し、上記導通状態となった制御用
トランジスタ17dを通して接地に引き込まれる。この
様にして、上記パワートランジスタ20又は21の点火
制御信号が制御され、もって点火コイルの一次電流の最
大値が所定値に制御される。このようにして制御された
点火コイル4の一次電流の様子を第2図(g)に示す。
のベース端子に入力される。それ故、パワ−トランジス
タ20又は21に流れる電流、すなわち点火コイル4又
は5の一次電流が所定の値に達すると、上記電流制限用
トランジスタ17dが導通状態となる。これにより、上
記パワートランジスタ20又は21のベース端子に印加
される点火制御信号は、順方向に接続されたダイオード
17e又は17fを介し、上記導通状態となった制御用
トランジスタ17dを通して接地に引き込まれる。この
様にして、上記パワートランジスタ20又は21の点火
制御信号が制御され、もって点火コイルの一次電流の最
大値が所定値に制御される。このようにして制御された
点火コイル4の一次電流の様子を第2図(g)に示す。
さらに、第2図(h)には、上記点火プラグ4の二次電
圧、すなわち第1気筒内に設けた点火プラグ10を点火
するための高電圧の発生状況が示されている。
圧、すなわち第1気筒内に設けた点火プラグ10を点火
するための高電圧の発生状況が示されている。
すなわち、第4図(g)に示す点火コイル4の一次電流
が遮断されると同時に、それまで−次コイルに蓄えられ
たエネルギーによって高電圧点火信号が発生する。
が遮断されると同時に、それまで−次コイルに蓄えられ
たエネルギーによって高電圧点火信号が発生する。
以上説明した実施例からも明らかなように、本発明にな
る点火装置では、1個の点火コイルと1個のパワートラ
ンジスタから成る点火回路を複数の系統に、具体的には
6個の点火回路を3系統に分割している。このため、何
らかの原因により、いずれか1個のパワートランジスタ
がショート破壊したとしても、その破壊されたパワー1
〜ランジスタを含む系統のみが動作不能となるが、他の
系統は正常な動作が可能となり、点火装置全体としての
フェールセーフが高められる。例えば、第1図において
、パワートランジスタ2oが何らかの原因によりショー
ト破壊した場合(一般的に、トランジスタが破壊する場
合にはそのジャンクションが破壊され、もってショート
状態で破壊されるのがほとんどである)、電流検出用抵
抗17aには常に電流が流れることとなり、電流制限用
トランジスタ17dは常に導通状態となる。そのため、
同じ系統の他のパワートランジスタ21のベース端子に
入力されるベース信号、すなわち点火制御信号は上記の
常導通状態の制御用トランジスタ17dにより接地に引
き込まれてしまい、それ故、上記パワートランジスタは
遮断状態を保ったままとなってしまい、点火コイル5の
一次電流は流れず、点火プラグ(第6気筒)では点火し
ないこととなる。
る点火装置では、1個の点火コイルと1個のパワートラ
ンジスタから成る点火回路を複数の系統に、具体的には
6個の点火回路を3系統に分割している。このため、何
らかの原因により、いずれか1個のパワートランジスタ
がショート破壊したとしても、その破壊されたパワー1
〜ランジスタを含む系統のみが動作不能となるが、他の
系統は正常な動作が可能となり、点火装置全体としての
フェールセーフが高められる。例えば、第1図において
、パワートランジスタ2oが何らかの原因によりショー
ト破壊した場合(一般的に、トランジスタが破壊する場
合にはそのジャンクションが破壊され、もってショート
状態で破壊されるのがほとんどである)、電流検出用抵
抗17aには常に電流が流れることとなり、電流制限用
トランジスタ17dは常に導通状態となる。そのため、
同じ系統の他のパワートランジスタ21のベース端子に
入力されるベース信号、すなわち点火制御信号は上記の
常導通状態の制御用トランジスタ17dにより接地に引
き込まれてしまい、それ故、上記パワートランジスタは
遮断状態を保ったままとなってしまい、点火コイル5の
一次電流は流れず、点火プラグ(第6気筒)では点火し
ないこととなる。
もしも、従来技術の如く、上記電流制御回路を全気筒(
例えば6気筒)に共通のものとした場合には、上記の様
なパワートランジスタのショート破壊は金気筒の点火の
停止につながってしまい、エンジンがストップしてしま
うこととなる。すなわち、自動車の走行中に、上記のシ
ョート破壊を生じた場合、自動車は動かなくなり、その
場所に立ち往生してしまう。
例えば6気筒)に共通のものとした場合には、上記の様
なパワートランジスタのショート破壊は金気筒の点火の
停止につながってしまい、エンジンがストップしてしま
うこととなる。すなわち、自動車の走行中に、上記のシ
ョート破壊を生じた場合、自動車は動かなくなり、その
場所に立ち往生してしまう。
一方、本発明の点火装置によれば、点火コイルとパワー
トランジスタとから成る点火回路を複数の系統に分割し
、それぞれの系統に個別の電流制御回路を設けているた
め、上記パワートランジスタ20がショート破壊しても
、第1気筒と第6気筒に設けられた点火プラグ10.1
1の点火を司さどる点火コイル4,5は動作不能になっ
てしまうが、第5及び第2気筒の点火を司さどる点火コ
イル6及び7、第3及び第4気筒の点火を司さどる点火
コイル8及び9、さらにはこれら点火コイルの一次電流
を制御するパワートランジスタ22〜25は正常に動作
する。このため、6気筒のうちの4気筒については点火
が行われ、エンジンの動作は停止することがなく、例え
ばディーラ−等までの走行も可能となることは明らかで
ある。
トランジスタとから成る点火回路を複数の系統に分割し
、それぞれの系統に個別の電流制御回路を設けているた
め、上記パワートランジスタ20がショート破壊しても
、第1気筒と第6気筒に設けられた点火プラグ10.1
1の点火を司さどる点火コイル4,5は動作不能になっ
てしまうが、第5及び第2気筒の点火を司さどる点火コ
イル6及び7、第3及び第4気筒の点火を司さどる点火
コイル8及び9、さらにはこれら点火コイルの一次電流
を制御するパワートランジスタ22〜25は正常に動作
する。このため、6気筒のうちの4気筒については点火
が行われ、エンジンの動作は停止することがなく、例え
ばディーラ−等までの走行も可能となることは明らかで
ある。
また、上記実施例においては、第1気筒−第5気筒−第
3気筒−第6気筒−第2気筒−第4気筒の点火気筒順序
において、第1気筒と第6気筒、第5気筒と第2気筒、
第3気筒と第4気筒の様に3系統に分割しているのは、
この中の−の系統がパワートランジスタのショート破壊
により動作不能となった場合でもエンジンがバランス良
く円滑に回転できるようにするためである。また、第1
図においては、各点火系統毎にヒユーズ100〜102
が設けられ、パワートランジスタのショート破壊時には
このヒユーズが溶断するようになっている。すなわち、
このヒユーズの溶断により、ショート破壊したパワート
ランジスタを含む点火系統を電源から切り離し、もって
パワーロスすなわちバッテリロスを低減せんとするもの
である。
3気筒−第6気筒−第2気筒−第4気筒の点火気筒順序
において、第1気筒と第6気筒、第5気筒と第2気筒、
第3気筒と第4気筒の様に3系統に分割しているのは、
この中の−の系統がパワートランジスタのショート破壊
により動作不能となった場合でもエンジンがバランス良
く円滑に回転できるようにするためである。また、第1
図においては、各点火系統毎にヒユーズ100〜102
が設けられ、パワートランジスタのショート破壊時には
このヒユーズが溶断するようになっている。すなわち、
このヒユーズの溶断により、ショート破壊したパワート
ランジスタを含む点火系統を電源から切り離し、もって
パワーロスすなわちバッテリロスを低減せんとするもの
である。
第3図は、本発明の他の実施例を示す。図からも明らか
なように、この実施例では、全6気筒の点火回路を2つ
の系統に分割して、またパワースイッチング素子として
パワーMO3FET 20 ’〜25′を使用したもの
である。すなわち、第1気筒用点火プラグ10.第3気
筒用点火プラグ14.第2気筒用点火プラグ13の点火
を司さどる点火コイル4,8,7.さらにこれらに直列
接続されたパワーMO3FET20’ 、 24’及び
23′により−の点火系統を、そして、第5気筒用点火
プラグ、第6気筒用点火プラグ11.第4気筒用点火プ
ラグ15の点火を司さどる点火コイル6.5,9、さら
にこれらに直列に接続されたパワーMOSFET22’
。
なように、この実施例では、全6気筒の点火回路を2つ
の系統に分割して、またパワースイッチング素子として
パワーMO3FET 20 ’〜25′を使用したもの
である。すなわち、第1気筒用点火プラグ10.第3気
筒用点火プラグ14.第2気筒用点火プラグ13の点火
を司さどる点火コイル4,8,7.さらにこれらに直列
接続されたパワーMO3FET20’ 、 24’及び
23′により−の点火系統を、そして、第5気筒用点火
プラグ、第6気筒用点火プラグ11.第4気筒用点火プ
ラグ15の点火を司さどる点火コイル6.5,9、さら
にこれらに直列に接続されたパワーMOSFET22’
。
21’ 、25’ により他の系統を構成している。
また、点火の順序は、第1図の実施例と同様に、第1気
筒−第5気筒−第3気筒−第6気筒−第2気筒−第4気
筒の順である。以上からも明らかなように、この実施例
では、点火の順序に従って第1の系統と第2の系統の点
火回路に順次分配されており、パワーMO3FETのシ
ョート破壊によって一方の系統が故障しても他の系統(
3気筒)が働き。
筒−第5気筒−第3気筒−第6気筒−第2気筒−第4気
筒の順である。以上からも明らかなように、この実施例
では、点火の順序に従って第1の系統と第2の系統の点
火回路に順次分配されており、パワーMO3FETのシ
ョート破壊によって一方の系統が故障しても他の系統(
3気筒)が働き。
バランス良くかつ円滑にエンジンを駆動し得るようにな
っている。
っている。
また、各点火系統毎に設けられた電流制限回路170及
び180も、第1図に示すそれとほぼ同様であり、例え
ば電流制限回路170は、3個のパワーMO3FET2
0’ 、24’ 、23’ のソース端子に接続された
電流検出用抵抗170a、分割用抵抗170b、170
c、電圧制御用トランジスタ170d、及び3個の順方
向接続ダイオード170e、170f、170gから成
っている。
び180も、第1図に示すそれとほぼ同様であり、例え
ば電流制限回路170は、3個のパワーMO3FET2
0’ 、24’ 、23’ のソース端子に接続された
電流検出用抵抗170a、分割用抵抗170b、170
c、電圧制御用トランジスタ170d、及び3個の順方
向接続ダイオード170e、170f、170gから成
っている。
従来、パワーMO3FETは、電圧制御素子であり、定
電圧をゲートに印加することにより、ドレイン(ソース
)電流を制御できる・し力゛しな力ゞら・点
2火装置として用いる4〜6(A)の電流領域では、ゲ
ート電圧の制御が困難であり、またパワーMO3FET
のばらつきにより、ドレイン(ソース)電流のピーク値
は安定しない欠点があった。つまり、ゲート電圧の制御
で、ドレイン(ソース)電流のピーク値を制御するには
限界があった。このため、第3図に示す実施例では、ト
ランジスタ170d又は180dを用いて、トランジス
タ170dのVcE(sat)によりゲート電圧を制御
する。パワーMO3FET (例えば20′)のソース
電流が所定値に達つするとトランジスタ17dが導通し
、ゲート電圧をソース電流が一定値になる様に制御する
。
電圧をゲートに印加することにより、ドレイン(ソース
)電流を制御できる・し力゛しな力ゞら・点
2火装置として用いる4〜6(A)の電流領域では、ゲ
ート電圧の制御が困難であり、またパワーMO3FET
のばらつきにより、ドレイン(ソース)電流のピーク値
は安定しない欠点があった。つまり、ゲート電圧の制御
で、ドレイン(ソース)電流のピーク値を制御するには
限界があった。このため、第3図に示す実施例では、ト
ランジスタ170d又は180dを用いて、トランジス
タ170dのVcE(sat)によりゲート電圧を制御
する。パワーMO3FET (例えば20′)のソース
電流が所定値に達つするとトランジスタ17dが導通し
、ゲート電圧をソース電流が一定値になる様に制御する
。
これにより、従来のゲート電圧の定電圧制御に比べ、電
流制限値の制御精度は大巾に向上する。また、その他の
部分は第1図の回路と同様である。
流制限値の制御精度は大巾に向上する。また、その他の
部分は第1図の回路と同様である。
上記第3図の実施例では、パワースイッチング素子の−
がショート破壊しても、他の点火系統の働きによりエン
ジンを作動できる。しかしながら、この場合、第1図の
実施例による場合には2/3になるのに比べ、エンジン
出力は1/2(半分)になる。これは点火系統を3系統
ではなく2系統に尾側したことになる。このような欠点
にもかかわらず、上記第3図の実施例は、電流制限回路
又はヒユーズが2個で済み経済的であり安価であるとい
う利点を有する。
がショート破壊しても、他の点火系統の働きによりエン
ジンを作動できる。しかしながら、この場合、第1図の
実施例による場合には2/3になるのに比べ、エンジン
出力は1/2(半分)になる。これは点火系統を3系統
ではなく2系統に尾側したことになる。このような欠点
にもかかわらず、上記第3図の実施例は、電流制限回路
又はヒユーズが2個で済み経済的であり安価であるとい
う利点を有する。
第4図には、上述のパワースイッチング素子及び電流制
限回路を一個のシリコンチップ上に構成したものが示さ
れている。この第4図の断面図において、P形基板上に
、各素子を形成する。200はメタライズ層であり、図
示しないヒートシンクにはんだ付けされる面である。2
01はP層であり、最も負の電位(アース)に接続され
る。202は酸化シリコンであり絶縁層である。斜線で
ハンチングした203はAQ電極であり、蒸着により形
成される。電極■■■の部分はパワーMO3FETであ
り■はドレイン、■はゲート、■はソースである。 0
00 部もパワーMO3FETであり、Oはソース、0
はゲート、Oはドレインである。電極■■■により抵抗
が形成される。■は最も正の電位(バッテリ■電圧)に
接続することにより00間のP十層で拡散抵抗を得るこ
とができる。また■■はPN接合によるダイオードであ
り、■[相]■は電流制限用のトランジスタである。■
はベース、[相]はエミッタ、0はコレクタである。こ
のように、−個のシリコンチップ上に複数個のパワーM
O3FETを構成し、さらに電流制限回路をシリコンの
N層、P層を用いて、同一チップ上に構成することがで
きる。これにより、各素子間の接続は、各コンタクト間
をAΩ蒸着により一括して接続でき、従来のようにはん
だ付けやワイヤボンディングを用いた方法に比べ、接続
部の信頼性を大巾に向上できる。また、部品点数を減少
できるためパワースイッチを小形化でき、装着性に優れ
たかつ工程短縮のはかれる安価な点火装置を提供できる
。
限回路を一個のシリコンチップ上に構成したものが示さ
れている。この第4図の断面図において、P形基板上に
、各素子を形成する。200はメタライズ層であり、図
示しないヒートシンクにはんだ付けされる面である。2
01はP層であり、最も負の電位(アース)に接続され
る。202は酸化シリコンであり絶縁層である。斜線で
ハンチングした203はAQ電極であり、蒸着により形
成される。電極■■■の部分はパワーMO3FETであ
り■はドレイン、■はゲート、■はソースである。 0
00 部もパワーMO3FETであり、Oはソース、0
はゲート、Oはドレインである。電極■■■により抵抗
が形成される。■は最も正の電位(バッテリ■電圧)に
接続することにより00間のP十層で拡散抵抗を得るこ
とができる。また■■はPN接合によるダイオードであ
り、■[相]■は電流制限用のトランジスタである。■
はベース、[相]はエミッタ、0はコレクタである。こ
のように、−個のシリコンチップ上に複数個のパワーM
O3FETを構成し、さらに電流制限回路をシリコンの
N層、P層を用いて、同一チップ上に構成することがで
きる。これにより、各素子間の接続は、各コンタクト間
をAΩ蒸着により一括して接続でき、従来のようにはん
だ付けやワイヤボンディングを用いた方法に比べ、接続
部の信頼性を大巾に向上できる。また、部品点数を減少
できるためパワースイッチを小形化でき、装着性に優れ
たかつ工程短縮のはかれる安価な点火装置を提供できる
。
また、パワースイッチング素子はパワーMO3FETだ
けでなく、パワートランジスタでも構成できる。
けでなく、パワートランジスタでも構成できる。
この第4図に示す構成を用いたパワースイッチは、第1
図のみならず、第3図に示す同時着火方式電子配電点火
装置にも適用でき、接続部の信頼性向上とともに、パワ
ースイッチング素子の小形化がはかれる。
図のみならず、第3図に示す同時着火方式電子配電点火
装置にも適用でき、接続部の信頼性向上とともに、パワ
ースイッチング素子の小形化がはかれる。
また、上記実施例では、複数のパワースイッチング素子
と電流制限回路から成る点火系統を一枚の半導体基板上
に形成している。例えば、第1図の実施例においては、
パワートランジスタ20゜21及び電流制限回路17を
一つの系統として一枚の半導体基板上に、そして他のパ
ワートランジスタ22.23及び電流制限回路18を他
の系統として他の半導体基板上に、さらにパワー1−ラ
ンジスタ24,25及び電流制限回路19をさらに他の
系統としてその他の半導体基板上に形成してパワースイ
ッチングモジュール16としている。
と電流制限回路から成る点火系統を一枚の半導体基板上
に形成している。例えば、第1図の実施例においては、
パワートランジスタ20゜21及び電流制限回路17を
一つの系統として一枚の半導体基板上に、そして他のパ
ワートランジスタ22.23及び電流制限回路18を他
の系統として他の半導体基板上に、さらにパワー1−ラ
ンジスタ24,25及び電流制限回路19をさらに他の
系統としてその他の半導体基板上に形成してパワースイ
ッチングモジュール16としている。
すなわち、3枚の半導体基板上にそれぞれ2個のパワー
スイッチング素子と−の電流制限回路が形成され、これ
を3個使用して6気筒エンジンの点火を制御している。
スイッチング素子と−の電流制限回路が形成され、これ
を3個使用して6気筒エンジンの点火を制御している。
また、第3図の実施例では、3個のパワーMO3FET
と−の電流制限回路により各点火系統を構成し、2枚の
半導体基板によりパワースイッチングモジュールを構成
している。
と−の電流制限回路により各点火系統を構成し、2枚の
半導体基板によりパワースイッチングモジュールを構成
している。
以上の様に、点火系統毎にそれを形成する半導体基板を
異なったものとするのは、その点火系内にパワースイッ
チング素子がショート破壊しても他の系統に悪影響を及
ぼすのを防止し、他の点火系統の安全・確実な点火動作
を確保するためである。また、特に第1図の実施例の様
に、2個のパワートランジスタと−の電流制限回路によ
り−の点火系統を構成した場合、これを2個使用するこ
とにより4気筒エンジンに、また4個使用することによ
り8気筒エンジンに容易に適用できるという利点を有す
る。一方、第3図の実施例の点火回路では、3個のパワ
ースイッチング素子に対して−の電流制限回路を設けれ
ばよく、より安価に構成できるという利点を有する。ま
た、各半導体基板上に構成されるパワースイッチング素
子は、特にMOSFETとした場合には、消費電力が比
較的少なく、かつ集積度が向上できるため、小形化に適
するという利点を有する。
異なったものとするのは、その点火系内にパワースイッ
チング素子がショート破壊しても他の系統に悪影響を及
ぼすのを防止し、他の点火系統の安全・確実な点火動作
を確保するためである。また、特に第1図の実施例の様
に、2個のパワートランジスタと−の電流制限回路によ
り−の点火系統を構成した場合、これを2個使用するこ
とにより4気筒エンジンに、また4個使用することによ
り8気筒エンジンに容易に適用できるという利点を有す
る。一方、第3図の実施例の点火回路では、3個のパワ
ースイッチング素子に対して−の電流制限回路を設けれ
ばよく、より安価に構成できるという利点を有する。ま
た、各半導体基板上に構成されるパワースイッチング素
子は、特にMOSFETとした場合には、消費電力が比
較的少なく、かつ集積度が向上できるため、小形化に適
するという利点を有する。
さらに他の実施例として、本発明を8気筒エンジンの同
時着火式の点火装置に適用したものを第5図に示す。図
において第1図と同じ香煎番号を付したものは同様の構
成部分を示している。この実施例では点火コイル401
,402,403゜404の二次コイルには両端に点火
プラグ411゜412.413,414,415,41
6,417゜418が接続され、8気筒エンジンの各4
04の二次コイルには両端に点火プラグ411,412
゜413.414,415,416,4.17,418
が接続され、8気筒エンジンの各気筒に配設されている
。また、二次コイルの出力端の一方と点火プラグ412
,414,416,418との間には高圧ダイオード4
21,422,4.23,424がそう人されている。
時着火式の点火装置に適用したものを第5図に示す。図
において第1図と同じ香煎番号を付したものは同様の構
成部分を示している。この実施例では点火コイル401
,402,403゜404の二次コイルには両端に点火
プラグ411゜412.413,414,415,41
6,417゜418が接続され、8気筒エンジンの各4
04の二次コイルには両端に点火プラグ411,412
゜413.414,415,416,4.17,418
が接続され、8気筒エンジンの各気筒に配設されている
。また、二次コイルの出力端の一方と点火プラグ412
,414,416,418との間には高圧ダイオード4
21,422,4.23,424がそう人されている。
上記点火コイル401゜402.403,4.04の二
次コイルには、−次電流の断続を制御するパワーMO3
FET431 、432゜4.33,434がそれぞれ
直列に接続様れ、そのゲート端子にはマイクロコンピュ
ータ3からの制御信号が供給されている。そして、これ
らパワーMO3FETのオン・オフにより、点火コイル
401゜402.403,4.04の二次側に高電圧を
発生し、もって点火プラグに火花を発生するが、この実
施例では同一の点火コイルの両端に接続された2個の点
火プラグ、例えば点火コイル401の二次コイル両端に
接続された点火プラグ411゜412でこの点火が同時
に発生する。また、この火花放電はエンジンの爆発行程
と排気行程において行われる。
次コイルには、−次電流の断続を制御するパワーMO3
FET431 、432゜4.33,434がそれぞれ
直列に接続様れ、そのゲート端子にはマイクロコンピュ
ータ3からの制御信号が供給されている。そして、これ
らパワーMO3FETのオン・オフにより、点火コイル
401゜402.403,4.04の二次側に高電圧を
発生し、もって点火プラグに火花を発生するが、この実
施例では同一の点火コイルの両端に接続された2個の点
火プラグ、例えば点火コイル401の二次コイル両端に
接続された点火プラグ411゜412でこの点火が同時
に発生する。また、この火花放電はエンジンの爆発行程
と排気行程において行われる。
上記のパワーMO3FET431と432により一つの
点火系統が構成され、これらに共通の電流制限回路44
1が設けられている。また、パワーMO5FET433
、434により他の系統が構成され、やはり電流制限
回路442が設けられている。これら電流制限回路44
1,442は第3図に示した電流制限回路と同様である
。また、この点火装置においても上記二つの系統のうち
の一方のパワー MOSFETがショート破壊しても他
の系統が働き、エンジン出力を半減するもののエンジン
を確実に運転し続は得ることは明らかである。
点火系統が構成され、これらに共通の電流制限回路44
1が設けられている。また、パワーMO5FET433
、434により他の系統が構成され、やはり電流制限
回路442が設けられている。これら電流制限回路44
1,442は第3図に示した電流制限回路と同様である
。また、この点火装置においても上記二つの系統のうち
の一方のパワー MOSFETがショート破壊しても他
の系統が働き、エンジン出力を半減するもののエンジン
を確実に運転し続は得ることは明らかである。
以上の記述より明らかなように、本発明によれば、たと
えその一つのパワースイッチング素子がショート破壊し
ても点火装置全体として動作不能となることなく、もっ
てフェールセーフ特性の優れた多気筒内燃機関用電子配
電式点火装置を得ることができるという優れた効果を有
する。
えその一つのパワースイッチング素子がショート破壊し
ても点火装置全体として動作不能となることなく、もっ
てフェールセーフ特性の優れた多気筒内燃機関用電子配
電式点火装置を得ることができるという優れた効果を有
する。
第1図は本発明になる点火装置を示す回路図、第2図は
第1図の点火装置の動作を説明する動作波形図、第3図
は本発明になる点火装置の他の実施例を示す回路図、第
4図は第3図の点火装置のパワーモジュール部の構造を
示す一部断面図、そして第5図は本発明のさらに他の実
施例を示す回路図。 1・・・バッテリ、2・・・キースイッチ、3・・・マ
イクロコンピュータ、4〜9・・・点火コイル、10〜
15・・・点火プラグ、16・・・パワースイッチング
モジュール、17〜19・・・電流制限回路、20〜2
5・・・来2−図
第1図の点火装置の動作を説明する動作波形図、第3図
は本発明になる点火装置の他の実施例を示す回路図、第
4図は第3図の点火装置のパワーモジュール部の構造を
示す一部断面図、そして第5図は本発明のさらに他の実
施例を示す回路図。 1・・・バッテリ、2・・・キースイッチ、3・・・マ
イクロコンピュータ、4〜9・・・点火コイル、10〜
15・・・点火プラグ、16・・・パワースイッチング
モジュール、17〜19・・・電流制限回路、20〜2
5・・・来2−図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、多気筒機関の1又は2の気筒毎に1個の点火コイル
と1個のパワースイッチング素子とから成る点火回路を
複数設けた多気筒内燃機関用電子配電式点火装置におい
て、上記点火回路を、少なくとも2個以上の点火回路を
有する複数の点火系統に分割し、かつ上記各点火系統毎
にその系統内の上記パワースイッチング素子の電流を制
御するための単一の電流制御回路を設けたことを特徴と
する多気筒内燃機関用電子配電式点火装置。 2、特許請求の範囲第1項において、上記パワースイッ
チング素子と上記電流制御回路とを上記各点火系統毎に
一枚の半導体基板上に形成したことを特徴とする多気筒
内燃機関用電子配電式点火装置。 3、特許請求の範囲第2項において、上記半導体基板上
に形成されるパワースイッチング素子はMOS形FET
であることを特徴とする多気筒内燃機関用電子配電式点
火装置。 4、特許請求の範囲第1項において、上記各点火系統は
2個のパワースイッチング素子と1の電流制限回路によ
り構成されることを特徴とする多気筒内燃機関用電子配
電式点火装置。 5、特許請求の範囲第1項において、上記各点火系統は
3個のパワースイッチング素子と1の電流制限回路によ
り構成されることを特徴とする多気筒内燃機関用電子配
電式点火装置。
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