JPH04143458A - 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関し、特に小形化及びコストダウン
を実現した内燃機関点火装置の電流制限回路に関するも
のである。

［従来の技術］ −７１１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、運転条件に応じて、ＥＣ
Ｕ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一次電流の通
電遮断により決定されるが、このとき点火コイルから発
生する二次電圧は、点火プラグ問に放電火花を発生させ
るのに十分なエネルギを必要とする。又、二次電圧は、
各電子部品の耐圧に応じて、絶縁破壊が生じない程度の
エネルギに抑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な
いが、通電に必要なバッテリの電圧が運転状態等によっ
て変動するため、通常、点火装置には電流制限回路が設
けられている。

従来より、電源を必要とせず、点火コイル通電用のパワ
ートランジスタのペースエミッタ間電圧で動作する電流
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、を発生するバッテリ
、（２）はバッテリ（１）に接続された点火コイル、（
２ｇ）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ａｔ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■１に対応した検出電
圧Ｖｏを生成する検出抵抗器（１１）と、検出電圧ＶＤ
に対する基準電圧ｖ１を生成する基準電圧発生部（１２
）と、基準電圧ｖＩｌと検出電圧Ｖａとの偏差に応じて
パワートランジスタ（４）のベース電流！１．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。このうち、基準電圧発生部（１２）及び差動アンプ
（２ｏ）はモノリシックＩＣで構成されている。

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
０は、差動アンプ（２ｏ）の検出側の入力端子（−）に
印加されている。一方、基準電圧ｖＩｌ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。

尚、パワートランジスタ（４）及び電流制限回路（１０
）は、点火コイル（２）に対するパワースイッチを構成
している。

第３図は従来の電流制限回路を具体的に示す回路図であ
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、（１２ｂ）及び（１２ｃ
）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、ｒｌ及びｒ２は温度補償用の抵抗器であ
り、これらの定電流源（１２ａ）、トランジスタ（１２
ｂ）、（１２ｃ）、抵抗器ｒ１及びｒ２は基準電圧発生
部（１２）を構成している。

尚、トランジスタ（１２ｂ）及び（１２ｃ）はベース同
士が接続されており、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いる。

基準電圧ｖ夙を発生するトランジスタ（１２ｃ）のエミ
ッタは、抵抗器ｒ２を介して差動アンプ（２０）の基準
側の入力端子（＋）に接続されている。このような構成
の基準電圧発生部（１２）は、レベルは低いが高精度で
バラツキが抑制された基準電圧■、を発生する回路とし
て良く知られている。

（１３）及び（１４）は検出電圧ＶＤを分圧した電圧を
検出側の入力端子（−）に入力するための分圧抵抗器、
（１５）及び（１６）はパワートランジスタ（４）のベ
ースと分圧抵抗器（１３）及び（１４）の接続点との間
に直列接続された抵抗器及びコンデンサである。これら
の抵抗器（１３）〜（１５）及びコンデンサ（１６）は
、位相調整手段を構成しており、外付部品となっている
。

（２１）はベースが基準側の人、万端子（＋）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）は基準側の入力端子（＋）に
挿入され且つ定電流源に接続された増幅トランジスタ、
（２７）は検出側の入力端子（−）に挿入され且つ定電
流源に接続された増幅トランジスタであり、これらのト
ランジスタ（２１）〜（２７）は差動アンプ（２０）を
構成している。

尚、トランジスタ（２１）及び（２２）の各エミッタは
点Ａで接続されている。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
て、カレントミラーを構成している。トランジスタ〈２
４〉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。対称的に設置された増幅トラン
ジスタ（２６）及び（２７）のベースは、それぞれ基準
側の入力端子（＋）及び検出側の入力端子（−）となっ
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Ｖ、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Ｉ、が流
れ始める。この一次電流Ｉ＋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Ｖｏを発
生させる。検出電圧ＶＤは、分圧抵抗器（１３）及び（
１４）により分圧されて検出側の入力端子（−）に印加
される。

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ＶＤが基準電圧ｖれと
一致するように、パワートランジスタ（４）のベース電
流１．を制御する。即ち、検出電圧Ｖ。

が基準電圧Ｖ、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Ｉ　１４を減少させる。これにより、一次電
流Ｉ、は所定の基準電圧■勇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）及び（１２ｃ）に分流された定電流が流
れているため、基準電圧ｖ、ｌは定電圧に保持される。

即ち、トランジスタ（１２ｃ）のエミッタには、各トラ
ンジスタ（１２ｂ）及び（１２ｃ）のペースエミッタ間
電圧の偏差（分流比により決定される）に相当する電圧
（１００〜２００ｍＶ程度）が発生する。この基準電圧
Ｖ、ｌは、一次電流Ｉ、が所定の制限電流値に達したと
きの検出電圧Ｖ。に対応するように設定され、差動アン
プ（２０）は、分圧された検出電圧■。と基準電圧Ｖ７
とが一致したときに、その状態を保持するように動作す
る。

このとき、前述のように基準電圧Ｖ９はトランジスタ（
２１）の動作電圧以下の微小電圧であるため、ｎｐｎ形
のトランジスタ（２１）のベースに直接印加すると、差
動アンプ（２０）が動作できない、従って、増幅トラン
ジスタ（２６）により基準電圧Ｖ＠のレベルをシフトす
ると共に、同様の増幅トランジスタ（２７）により、分
圧された検出電圧ｖｐのレベルをシフトする。

もし、分圧された検出電圧ＶＩ）が基準電圧Ｖ０を越え
ると、差動アンプ（２０）内の基準側の入力端子（＋）
の電圧が一定であるのに対し、検出側の入力端子（−）
の電圧が上昇する。従って、トランジスタ（２２）はオ
ン方向に向かい、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）
はオフ方向に向がう。

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）がオフ方向に向かうと、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Ｖａ
ｔ；：応して、パワートランジスタ（４）のベース電流
１１４からシンク電流Ｉｓを吸い込み、一次電流１１を
減少させて基準電圧ｖＲに対応した所定電流値に制御す
る。

ところで、一次電流■１に相当する検出電圧Ｖ０の負帰
還閉ループを構成する電流制限回路（１０）は、差動ア
ンプ（２０）に増幅トランジスタ（２６）及び（２７）
が挿入されているため、非常に大きな利得を有している
０通常、電流制限回路（１０）の利得が１より大きく、
且つ、帰還信号の位相推移が１８０°以上に大きい場合
、電流制限回路（１０）の発振が起こることが知られて
いる。従って、第３図の電流制限回路（１０）を実際に
動作させた場合、点火コイル（２）の種類等、パワート
ランジスタ（４）のコレクタの負荷条件によっては発振
が起こる場合がある。

これを防止するため、抵抗器（１３）〜（１５）及びコ
ンデンサ（１６）を挿入して、検出電圧Ｖｏの位相推移
を１８０°以下に補償している。

［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
、微小電圧の基準電圧■れを発生させているため、差動
アンプ（２０）を動作させるために増幅トランジスタ（
２６）及び（２７）を設ける必要があった。又、電流制
限回路（１０）のループゲインが大きくなることから、
発振を防止するために、検出電圧■。の位相調整手段を
設ける必要があり、小形化及びコストダウンを実現する
ことができない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、増幅トランジスタ及び位相調整手段を不要と
して、小形化及びコストダウンを実現した内燃機関点火
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ＷＩｖＢ回路は
、基準電圧発生部に、第１の定電流源と、第１の定電流
源に接続されたダイオード接続構造の第１のトランジス
タとを設け、差動アンプの検出側の入力端子側に、第１
の定電流源より電流値の小さい第２の定電流源と、第２
の定電流源に接続されたダイオード接続構造の第２のト
ランジスタとを設け、第１のトランジスタから得られる
第１の基準電圧を基準側の入力端子に印加し、検出電圧
と第２のトランジスタから得られる第２の基準電圧との
加算電圧を検出側の入力端子に印加するようにしたもの
である。

［作用］ この発明においては、ダイオード接続されたトランジス
タにより高レベルの第１の基準電圧を発生すると共に、
第１の基準電圧より低い第２の基準電圧を検出電圧に加
算した電圧を第１の基準電圧と一致させる。これにより
、増幅トランジスタを不要にすると共に、電流制限回路
のループゲインを小さくして発振を防止し、外付部品を
不要にする。

［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（２ｏ）〜（２５）
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。

（１２ｄ）はパワートランジスタ（４）のベースに接続
された第１の定電流源、（１２ｅ）は第１の定電流源（
１２ｄ）に接続されたダイオード接続構造の第１のトラ
ンジスタ、（１２ｆ）は定電流源（１２ｄ）と第１のト
ランジスタ（１２ｅ）との間に挿入されたダイオード接
続構造のトランジスタ、Ｒ１及びＲ２はトランジスタ（
１２ｆ）のベースエミッタ間に接続された抵抗器であり
、これらの定電流源（１２ｄ）、トランジスタ（１２ｅ
）、（１２ｆ）、抵抗器Ｒ１及びＲ２は基準電圧発生部
（１２）を構成している。又、トランジスタ（１２ｆ）
、抵抗器Ｒ３及びＲ２は温度補償手段を構成している。

第１のトランジスタ（１２ｅ）から得られる第１の基準
電圧■、は、温度補償用の抵抗器Ｒ２を介して基準側の
入力端子（＋）に印加されている。

（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
。

（３０）はパワートランジスタ（４）のベースに接続さ
れた第２の定電流源であり、電流値が第１の定電流源（
１２ｄ）より小さく設定されている。　（３１）は第２
の定電流源（３０）に接続されたダイオード接続構造の
第２のトランジスタであり、第２のトランジスタ（３１
）から得られる第２の基準電圧は検出電圧ＶＤとの加算
電圧となって検出側の入力端子（−）に印加されている
。これら第２の定電流源（３０）及び第２のトランジス
タ（３１）は、差動アンプ（２０）の検出側の入力端子
（−）側に設けられている。

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■、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。

このとき、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り、出力トランジ
スタ（２５）及び（２８）の電流増幅率の積に依存した
大電流となり、ベース電流１１１４が大電流であっても
、十分抑制することができる。この場合、差動アンプ（
２０）の最低動作電圧を確保するため、出力トランジス
タ（２５）及び（２８）のエミッタセル面積を拡大して
、単位面積当りの電流密度を小さくする必要がある。

又、第１の定電流源（１２ｄ）及び第２の定電流源（３
０）の各電流値Ｉ１２及び■、。は、１１２＞１３゜ であるため、各電流Ｉｌ！及び■、。が流れる第１のト
ランジスタ（１２ｅ）及び第２のトランジスタ（３１）
の各ペースエミッタ間電圧、即ち、第１の基準電圧■８
及び第２の基準電圧ｖ−′は、 Ｖ、＞Ｖ。

となる、これらの電圧差は、定電流源（１２ｄ　）及び
（３０）の電−流比に比例し、比例定数をＫとすれば、
Ｖ−Ｖ＊　＝　Ｋ　・Ｉ　１２／　Ｉ　ｓ。

となる。

このうち、第１の基準電圧Ｖ、は基準側の入力端子（＋
）に印加され、第２の基準電圧■、′は、検出電圧■。

との加算電圧となって検出側の入力端子（−）に印加さ
れる。従って、差動アンプ（２０）は、ｖ＠＝ｖ＋ｔ’
＋ｖＤ となるように動作する。

このとき、各基準電圧■、及び■、′は、ダイオード接
続された各トランジスタ（１２ｅ）及び（３１）により
十分大きな電圧値に設定されるので、差動アンプ（２０
）に信号増幅手段を設ける必要はない。

又、電流制限回路（１０）のループゲインを１より小さ
くすることができるので、たとえパワートランジスタ（
４）のコレクタの負荷条件が変化したとしても、位相調
整手段なしで発振を防止することができる。

又、各定電流源（１２ｄ）及び（３０）の電流比は、一
次電流Ｉ、の制限値及び検出抵抗器（１１）の抵抗値等
の種々の条件に応じて適切に設定される。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、基準電圧発生部に、第
１の定電流源と、第１の定電流源に接続されたダイオー
ド接続構造の第１のトランジスタとを基準電圧発生部に
設け、差動アンプの検出側の入力端子側に、第１の定電
流源より電流値の小さい第２の定電流源と、第２の定電
流源に接続されたダイオード接続構造の第２のトランジ
スタとを設け、第１のトランジスタから得られる第１の
基準電圧を基準側の入力端子に印加し、検出電圧と第２
のトランジスタから得られる第２の基準電圧との加算電
圧を検出側の入力端子に印加するようにしたので、高レ
ベルの基準電圧を発生すると共に電流制限回路のループ
ゲインを小さくすることができる。従って、増幅トラン
ジスタ及び発振防止用の外付部品を不要にすると共に発
振を防止することができ、小形化及びコストダウンを実
現した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 （１２ｄ）・・・第１の定電流源 （１２ｅ）・・・第１のトランジスタ （２０）・・・差動アンプ （２５）、（２８）・・・出力トランジスタ（３０）・
・・第２の定電流源 〈３１〉・・・第２のトランジスタ ■ｏ・・・検出電圧　　　　■ハ・・・第１の基準電圧
Ｉａ４・・・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
   差動アンプとを含み、 前記差動アンプが、 前記基準電圧が印加される基準側の入力端子と、前記検
   出電圧が印加される検出側の入力端子と、前記基準電圧
   と前記検出電圧との偏差に応じて前記シンク電流を吸い
   込むための出力トランジスタと、 を含む内燃機関点火装置の電流制限回路において、 前記基準電圧発生部に、 第１の定電流源と、 この第１の定電流源に接続されたダイオード接続構造の
   第１のトランジスタとを設け、 前記差動アンプの検出側の入力端子側に、 前記第１の定電流源より電流値の小さい第２の定電流源
   と、 この第２の定電流源に接続されたダイオード接続構造の
   第２のトランジスタとを設け、 前記第１のトランジスタから得られる第１の基準電圧を
   前記基準側の入力端子に印加し、前記検出電圧と前記第
   ２のトランジスタから得られる第２の基準電圧との加算
   電圧を前記検出側の入力端子に印加するようにしたこと
   を特徴とする内燃機関点火装置の電流制限回路。