JPH04143457A - 内燃機関点火装置の電流制限回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、内燃機関点火装置における点火コイルの二
次電圧を制限するために、点火コイルの一次電流を制限
する電流制限回路に間し、特に安定性を向上させた内燃
機関点火装置の電流制限回路に間するものである。

［従来の技術］ 一般に、自動車用ガソリンエンジン等に用いられる内燃
機関は複数の気筒により駆動されており、各気筒の燃料
噴射順序や点火順序等は、運転条ｆに応じて、ＥＣＵと
呼ばれるマイクロコンピュータにより最適に制御されて
いる。

各気筒の点火時期は、点火コイルに対するーど電流の通
電遮断により決定されるが、このときメ火コイルから発
生する二次電圧は、点火プラグｒに放電火花を発生させ
るのに十分なエネルギをイ要とする。又、二次電圧は、
各電子部品の耐圧番；応じて、絶縁破壊が生じない程度
のエネルギにド制されなければならない、このため、点
火コイルの一次電流は所定の値に設定されなければなら
るいが、通電に必要なバッテリの電圧が運転状Ｒ第によ
って変動するため、通常、点火装置には＄８制限回路が
設けられている。

従来より、電源を必要とせず、点火コイル駆鷺用のパワ
ートランジスタのベースエミッタ間ｔＥ［で動作する電
流制限回路は良く知られている。

第２図は一般的な内燃機関点火装置の電流制限回路を示
す回路図である。

図において、（１）は電源電圧Ｖ、を発生するバテリ、
（２）はバッテリ（１）に接続された点火コイル、（２
ａ）及び（２ｂ）は点火コイルの一次巻線及び二次巻線
、（３）は二次巻線（２ｂ）とグランドとの間に挿入さ
れた放電電極からなる点火プラグ、（４）は一次巻線（
２ａ）に接続されたパワートランジスタ、（５）はバッ
テリ（１）とパワートランジスタ（４）のベースとの間
に挿入された抵抗器、（６）はパワートランジスタ（４
）のベースに接続された駆動トランジスタである。駆動
トランジスタ（６）はＥＣＵ（図示せず）に内蔵されて
いる。

（１０）はパワートランジスタ（４）のエミッタとベー
スとの間に設けられた電流制限回路であり、パワートラ
ンジスタ（４）に流れる一次電流１１に対応した検出電
圧Ｖ。を生成する検出抵抗器（］】）と、検出電圧■。

に対する基準電圧■７を生成する基準電圧発生部（１２
）と、基準電圧Ｖいと検出電圧Ｖゎとの偏差に応じてパ
ワートランジスタ（４）のベース電流Ｉ□からシンク電
流Ｉｓを吸い込む差動アンプ（２０）とを備えている。

検出抵抗器（１１）は、パワートランジスタ（４）のエ
ミッタとグランドとの間に挿入されており、検出電圧Ｖ
Ｄは、差動アンプ（２０）の検出側の入力端子（−）に
印加されている。一方、基準電圧Ｖ、は、差動アンプ（
２０）の基準側の入力端子（＋）に入力されている。

差動アンプ（２０）は、パワートランジスタ（４）のベ
ースエミッタ間の電圧と検出抵抗器（１１）の両端間電
圧との和により駆動されており、シンク電流Ｉｓを吸い
込む出力端子Ｓは、パワートランジスタ（４）のベース
に接続されている。

第３図は従来の差動アンプ（２０）の構成を具体化した
電流制限回路を示す回路図である。

図において、（１２ａ）はパワートランジスタ（４）の
ベースに接続された定電流源、（ｉｚｂ）は定電流源（
１２ａ）とグランドとの間に挿入されたトランジスタで
あり、これらの定電流源（１２ａ）及びトランジスタ（
１２ｂ）は基準電圧発生部（１２）を構成している。尚
、トランジスタ（１２ｂ）はベースコレクタ間が短絡さ
れてダイオード接続となっており、基準電圧Ｖ８を発生
する定電流源（１２ａ）とトランジスタ（１２ｂ）との
接続点は、差動アンプ（２０）の基準側の入力端子（＋
）に接続されている。

（２１）はベースが基準側の入力端子、（＋）となるト
ランジスタ、（２２）はベースが検出側の入力端子（−
）となるトランジスタ、（２３）はトランジスタ（２１
）にコレクタ同士で接続されたトランジスタ、（２４）
はトランジスタ（２２）にコレクタ同士で接続されたト
ランジスタ、（２５）はコレクタが出力端子Ｓとなる出
力トランジスタ、（２６）はトランジスタ（２１）及び
（２２）のエミッタ接続点Ａとグランドとの間に挿入さ
れた抵抗器であり、これらのトランジスタ（２１）〜（
２５）及び抵抗器（２６）は差動アンプ（２０）を構成
している。

ｐｎｐ形のトランジスタ（２３）及び（２４）は、共に
エミッタがパワートランジスタ（４）のベースに接続さ
れ且つベースが互いに接続され、カレントミラーを構成
している。又、トランジスタ（２０のベースコレクタ間
は短絡されている。出力トランジスタ（２５）のベース
は、トランジスタ（２１）及び（２３）のコレクタ接続
点に接続され、エミッタはグランドに接地されている。

次に、第２図を参照しながら、第３図に示した従来の内
燃機関点火装置の電流制限回路の動作について説明する
− 点火コイル（２）の通電開始タイミングにおいて、ＥＣ
Ｕ内の駆動トランジスタ（６）がオフすると、バッテリ
（１）からの電源電圧■、が抵抗器（５）を介してパワ
ートランジスタ（４）のベースに印加される。

これにより、パワートランジスタ（４）がオンとなり、
点火コイル（２）の一次巻線（２ａ）からパワートラン
ジスタ（４）のコレクタエミッタ間に一次電流１１が流
れ始める。この一次電流１１は、微小抵抗値の検出抵抗
器（１１）にも流れ、電圧降下による検出電圧Ｖ。を発
生させる。

これと同時に、電流制限回路（１０）は動作を開始し、
一次電流１１に対応した検出電圧Ｖ０が基準電圧■飼と
一致するように、パワートランジスタ（４）のベース電
流Ｉ□を制御する。即ち、検出電圧Ｖ。

が基準電圧■８に達すると、負帰還ループを構成する差
動アンプ（２０）を介してシンク電流Ｉｓを吸い込み、
ベース電流■、を減少させる。これにより、一次電流■
１は所定の基準電圧■９に対応した電流値に制御される
。

第３図において、基準電圧発生部（１２）内のトランジ
スタ（１２ｂ）に定電流が流れているため、基準電圧Ｖ
、は定電圧に保持される。基準電圧Ｖ７は、一次電流■
、が所定の制限電流値に達したときの検出電圧Ｖ。と一
致するように設定されている。

もし、検出電圧■。が基準電圧Ｖ、を越えると、差動ア
ンプ（２０）内の基準側のトランジスタ（２１）のベー
ス電圧が一定であるのに対し、検出側のトランジスタ（
２２）のベース電圧が上昇する。従って、トランジスタ
（２２）はオン方向に向がい、トランジスタ（２１）及
び（２２）の接続点Ａの電圧が上昇するため、トランジ
スタ（２１）はオフ方向に向かう。

一方、カレントミラーを構成するトランジスタ（２３）
及び（２４）は、互いに同じ電流を流そうとするので、
トランジスタ（２１）がオフ方向に向がうど、トランジ
スタ（２３）から出力トランジスタ（２５）に流れ込む
電流が増加する。

この結果、出力トランジスタ（２５）は、検出電圧■ゎ
に応じて、パワートランジスタ（４）のベース電流［４
からシンク電流Ｉｓを吸い込み、一次電流■１を減少さ
せて基準電圧Ｖ、に対応した所定電流値に制御する。

ところで、電流制限回路（１０）は、パワートランジス
タ（４）のベースエミッタ間の電圧と検出抵抗器（１１
）の両端間の電圧との和により、差動アンプ（２０）を
動作させると共に、差動アンプ（２ｏ）によりパワート
ランジスタ（４）のベース電流ｌ□を制御しなければな
らない、しかし、ベース電流■１は大電流であるため、
差動アンプ（２ｏ）の能力が十分でない場合、検出電圧
■。のレベルのオフセットが生じ、所定の電流制限特性
が得られなくなる。

即ち、検出電圧ＶＤが差動アンプ（２０）の入力ダイナ
ミックレンジを越え、出力トランジスタ（２５）のベー
ス電流が最大になっても、出力トランジスタ（２５）が
パワートランジスタ（４）のベース電流Ｉｍ４を十分に
シンクする（吸い込む）ことができなくなる、これに対
し、出力トランジスタ（２５）の電流増幅率ｈｔ、を大
きくすることが考えられるが、これには限度があるため
解決策とはならない。

もし、差動アンプ（２０）の検出電圧■。のレベルのオ
フセットが生じると、電流制限回路（１０）が電圧特性
を持つことになり、電流制限値が上昇し、点火コイル（
２）の通電電流が許容値以上となってしまう。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の内燃機関点火装置の電流制限回路は以上のように
、１つの出力トランジスタ（２５）のみによりシンク電
流Ｉｓを吸い込んでいるので、パワートランジスタ（４
）のベース電流Ｉ□を十分に減少させることができず、
点火コイルの通電電流の上昇を抑制することができなく
なるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、制限電流値に電圧特性を持つことがなく、安
定性の高い内燃機関点火装置の電流制限回路を得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る内燃機関点火装置の電流制限回路は、差
動アンプ内の出力トランジスタを複数個で構成し、且つ
、これらの出力トランジスタをダーリントン接続とした
ものである。

［作用］ この発明においては、ダーリントン接続により増幅され
たシンク電流をパワートランジスタのベース電流から吸
い込む、これにより、電流制限回路内の差動アンプの検
出電圧レベルのオフセットを最小にし、電流制限値の電
圧特性を抑制する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、（４）、
（１０）、（１１）、　（１２）及び（２０）〜（２６
）は前述と同様のものである。又、図示しない構成は第
２図に示した通りである。

（２））は出力トランジスタ（２５）のエミッタとグラ
ンドとの間に挿入された抵抗器である。　（２８）は出
力トランジスタ（２５）に対してエミッタフォロアによ
りダーリントン接続された出力トランジスタであり、コ
レクタが出力トランジスタ（２５）のコレクタに接続さ
れ、エミッタがグランドに接地されている。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。

前述のように、一次電流１１が制限電流値を越えて出力
トランジスタ（２５）のベース電流が上昇すると、出力
トランジスタ（２５）が動作して、ダーリントン接続さ
れた出力トランジスタ（２８）が動作する。従って、パ
ワートランジスタ（４）のベース電流Ｉ□を吸い込むシ
ンク電流Ｉｓは、出力トランジスタ（２５）及び（２８
）に流れる電流の和となる。

このとき、出力トランジスタ（２５）のベース’Ｃｒｔ
は、出力トランジスタ（２５）及び（２８）の各電流増
幅率の積の＄渣増幅率に基づいて、パワートランジスタ
（４）のベース電流１．を制御することになる。

即ち、シンク電ｉＩｓは、出力トランジスタ（２５）及
び（２８）の電流増幅率の積の電流増幅率で依存するの
で大電流となり、ベース電流Ｉ６４が大電流であっても
、十分抑制することができる。

ところが、差動アンプ（２０）内の出力トランジスタ（
２５）及び（２８）をダーリントン接続すると、差動ア
ンプ（２０）の最低動作電圧がパワートランジスタ（４
）のベース電圧を越えてしまうおそれがある。

もし、電源電圧Ｖ、が高くなってパワートランジスタ（
４）のベースに流れ込む電流が増加すると、ベース電流
Ｉ□を制御するための差動アンプ（２０）の駆動電圧が
パワートランジスタ（４）のベース電圧に押さえ込まれ
、一次電流■１の電流制限値に電圧特性を持つことにな
る。

即ち、電源電圧ｖ島の上昇に伴ってパワートランジスタ
（４）のベース電流Ｉｍ４が増加した場合、増加分の電
流をシンク電流Ｉｓとして吸い込まなければ、一次電流
１１を一定の電流制限値に保つことはできなくなる。

一方、出力トランジスタ（２５）のベース電位は出力ト
ランジスタ（２５）及び（２８）のエミッタ電流により
決定される。従って、差動アンプ（２０）の最低動作電
圧を確保するためには、電源電圧ｖ箇の変動範囲内でシ
ンク電流Ｉｓが最大になったときの出力トランジスタ（
２５）のベース電圧にトランジスタ（２３）のコレクタ
エミッタ間の電圧゛を加えた電圧を、パワートランジス
タ（４）のベース電圧以下に設定しなければならない。

即ち、出力トランジスタ（２５）及び（２８）のペース
エミッタ間電圧とトランジスタ（２３）のコレクタエミ
ッタ間電圧との和が、パワートランジスタ（４）のペー
スエミッタ間電圧と検出抵抗器（１１）の両端間電圧と
の和より小さければ、差動アンプ（２０）にオフセット
が生じることはなく、電流制限値に電圧特性が発生する
こともない。

通常、トランジスタのペースエミッタ間電圧はエミッタ
電流の電流密度に比例するので、エミッタセル面積を拡
大すれば、単位面積当りの電流密度が小さくなり、ペー
スエミッタ間電圧を下げることができる。そこで、差動
アンプ（２０）の最低動作電圧を下げるためには、出力
トランジスタ（２５）及び（２８）のエミッタセルサイ
ズを拡大し、トランジスタ（２３）及び（２４）のエミ
ッタ電位がパワートランジスタ（４）のベース電位以下
になるための最適な大きさに設定する必要がある。

これにより、電源電圧Ｖ、の上昇によらず、差動アンプ
（２０）は確実に動作され、電流制限特性の電圧依存性
は抑制される。

尚、上記実施例では、基準電圧発生部（１２）を定電流
源（１２ａ）及びトランジスタ（１２ｂ）により構成し
たが、一般的な直流電源を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、差動アンプ内の出力ト
ランジスタを複数個で構成してダーリントン接続し、増
幅されたシンク電流をパワートランジスタのベース電流
から吸い込むことにより、差動アンプの検出電圧レベル
のオフセットを最小にし、電流制限値の電圧特性を抑制
するようにしたので、制限電流値に電圧特性を持つこと
がなく、安定性の高い内燃機関点火装置の電流制限回路
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は一
般的な内燃機関点火装置の電流制限回路を示す回路図、
第３図は従来の電流制限回路を示す回路図である。 （１）・・・バッテリ　　　　（２）・・・点火コイル
（２ａ）・・・一次巻線　　　　（２ｂ）・・・二次巻
線（３）・・・点火プラグ （４）・・・パワートランジスタ （６）・・・駆動トランジスタ （１０）・・・電流制限回路　　（１１）・・・検出抵
抗器（１２）・・・基準電圧発生部　（２０）・・・差
動アンプ（２５）、（２８）・・・出力トランジスタＶ
ａ・・・検出電圧　　　　■、・・・基準電圧ＩＭ４・
・・パワートランジスタのベース電流Ｉｓ・・・シンク
電流 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バッテリに接続された一次巻線及び二次巻線を有する点
   火コイルと、 前記二次巻線に接続された点火プラグと、 前記一次巻線に接続されたパワートランジスタと、 前記バッテリと前記パワートランジスタのベースとの接
   続点に接続された駆動トランジスタと、前記パワートラ
   ンジスタのエミッタとベースとの間に設けられた電流制
   限回路とを備え、 前記電流制限回路が、 前記一次巻線から前記パワートランジスタに流れる電流
   に対応した検出電圧を出力する検出抵抗器と、 前記検出電圧に対する基準電圧を生成する基準電圧発生
   部と、 前記基準電圧と前記検出電圧との偏差に応じて前記パワ
   ートランジスタのベース電流からシンク電流を吸い込む
   差動アンプと、 を含む内燃機関点火装置の電流制限回路において、 前記差動アンプは、前記パワートランジスタのベースに
   接続された複数の出力トランジスタを有し、 前記複数の出力トランジスタは、ダーリントン接続され
   たことを特徴とする内燃機関点火装置の電流制限回路。