JPH09324731A

JPH09324731A - 内燃機関の点火制御装置

Info

Publication number: JPH09324731A
Application number: JP14292696A
Authority: JP
Inventors: Shinji Oyabu; 真二大藪; Yasuo Ito; 康生伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】点火性能向上と点火コイルの小型化とを両立
させる。【解決手段】点火コイル１２の一次コイル１４への通
電をオン／オフするスイッチング素子として、耐熱性に
優れたＩＧＢＴ１７を用いる。このＩＧＢＴ１７のエミ
ッタに電流値検出抵抗２０を接続し、この電流値検出抵
抗２０で検出した電圧を遅延回路２１を介して定電流制
御回路２２に入力する。この定電流制御回路２２による
定電流制御の開始を遅延回路２１で遅延させることで、
一次コイル１４への通電開始初期に一次コイル１４に大
電流を流し、所定の遅延時間経過後に、定電流制御回路
２２によって一次電流を低下させて定電流制御する。始
動後は、一次コイル１４への通電開始初期の大電流領域
で点火信号ＩＧｔのパルスが立ち下がり、ＩＧＢＴ１７
がオフして一次電流が遮断される。これにより、点火プ
ラグ１６の火花エネルギが大きくなり、点火性能が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、点火コイルの一次
コイルの電流値を制限する機能を備えた内燃機関の点火
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関（エンジン）の点火
制御装置は、点火コイルの一次コイルへの通電をパワー
トランジスタによりオン／オフし、一次コイルの電流
（以下「一次電流」という）を遮断したときに、点火コ
イルの二次コイルに高電圧を誘起させ、この高電圧を点
火プラグに与えて点火火花を発生させることで、エンジ
ンシリンダ内の混合気を燃焼させてエンジンを回転させ
る。一般に、一次電流が大きくなるほど、点火プラグで
発生する火花エネルギが大きくなり、点火性能が向上す
るが、一次電流が大きくなるほど、一次コイルやパワー
トランジスタの発熱量が増大し、寿命が低下する。特
に、始動時の一次コイルへの通電時間は長く設定されて
いるため、一次電流が大きいと、発熱による弊害が大き
くなる。

【０００３】そこで、従来より、特開平５−１８０１３
４号公報に示すように、一次電流を一定に制限する電流
制限回路（定電流制御回路）を設け、一次コイルやパワ
ートランジスタの発熱を抑えるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構成
のように、一次電流を制限すれば、発熱の問題は回避で
きるが、一次電流を制限することで、点火プラグに与え
る電気エネルギも制限されてしまい、これが点火性能向
上を妨げる原因となる。また、従来構成のものでも点火
コイルの巻数を増加することで、点火性能向上が可能で
あるが、巻数増加は点火コイルの大型化を招き、小型化
の要求に反する。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、点火性能向上と点火
コイルの小型化とを両立できる内燃機関の点火制御装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の点火制御装置によれ
ば、一次コイルへの通電を制御する電流制御手段は、一
次コイルへの通電開始初期に該一次コイルに大電流を流
し、その後、該一次コイルの電流値を減少させる。この
場合、始動後は、エンジン回転数の上昇に伴って点火間
隔が短くなるため、一次コイルへの通電開始初期に一次
コイルの電流（一次電流）が遮断される。このとき、二
次コイルに誘起される電圧は一次電流遮断直前の電流値
の大きさによって決まるので、一次コイルへの通電開始
初期の一次電流が大きい領域（以下「大電流領域」とい
う）で、一次電流を遮断することによって、点火プラグ
に与える電気エネルギを大きくすることができ、点火性
能を向上できる。また、点火コイルに蓄積されるエネル
ギ（起磁力）は、一次電流値Ｉと一次コイルの巻数Ｎと
の積Ｎ・Ｉ（アンペアターン）によって決まるため、上
述した一次電流の増加によって、一次コイルの巻数を少
なくすることができ、点火コイルの小型化も実現でき
る。この場合、一次電流は通電開始初期に一時的に増大
するだけであり、その後は一次電流が減少するので、一
次コイルやスイッチング素子の発熱も抑えられる。

【０００７】この場合、請求項２では、電流制御手段
は、一次電流値を制限する電流制限手段を備えている
が、一次コイルへの通電開始初期は、電流制限手段によ
る一次電流値の制限の開始時期を遅延手段により遅ら
せ、一次コイルに大電流を流す。その後、遅延手段で設
定された遅延時間が経過した後は、電流制限手段による
一次電流値の制限を開始し、一次電流を低下させる。こ
の構成は、従来の点火制御装置に遅延手段を追加するだ
けで良く、従来構造からの設計変更が容易である。

【０００８】また、請求項３では、一次コイルへの通電
開始初期に該一次コイルに制限なく電流を流してその電
流値を増大させ、その電流値が最大となった後に、一次
電流値を低下させて定電流制御することにより該一次コ
イルの電流値を制限する。つまり、一次コイルへの通電
開始初期は、定電流制御を行わずに、一次電流を、その
後の定電流制御時よりも増大させ、この大電流領域で一
次電流を遮断して点火プラグの火花エネルギを増大させ
る。

【０００９】また、請求項４では、一次電流をオン／オ
フするスイッチング素子をＩＧＢＴ（Insulated Gate B
ipolar Transister ；絶縁ゲート・バイポーラ・トラン
ジスタ）で構成している。このＩＧＢＴは、スイッチン
グの高速化、高耐圧化、大電流化が可能で、耐熱性に優
れ、一次電流をオン／オフするスイッチング素子として
好適する。また、このＩＧＢＴは、ゲート電圧の変化に
応じてコレクタ電流が変化するので、このＩＧＢＴを一
次電流オン／オフ用のスイッチング素子として用いれ
ば、ＩＧＢＴのゲート電圧を制御することで、一次電流
値（コレクタ電流値）を制御することが可能となる。こ
の場合、一次コイルへの通電開始初期は、ＩＧＢＴのゲ
ート電圧を高くすることで、一次電流値（コレクタ電流
値）を増大させ、その後、ゲート電圧を低下させること
で、一次電流値（コレクタ電流値）を減少させる。

【００１０】また、請求項５では、電流制御手段は、一
次電流値を２種類の電流値に制限する手段を有し、一次
コイルへの通電開始初期には一次電流値を高い方の電流
値に制限し、その後、一次電流値を低い方の電流値に制
限する。この場合、一次コイルへの通電開始初期に一次
電流が大きなり過ぎず、スイッチング素子の発熱が抑え
られる。従って、この構成では、ＩＧＢＴよりも耐熱温
度の低いバイポーラトランジスタ等の他のスイッチング
素子を用いても、その耐熱温度以下の領域でスイッチン
グ動作を行わせることができる。

【００１１】ところで、始動後のエンジン回転数の上昇
に伴って点火間隔が短くなるため、始動後は、一次コイ
ルへの通電開始初期の大電流領域で一次電流が遮断され
る。しかし、始動時はエンジン回転数が低く、点火間隔
が長くなるため、一般的な点火制御では、一次電流が低
下した領域（以下「小電流領域」という）で一次電流が
遮断されることになる。従って、小電流領域での始動を
可能にするために、この小電流領域の電流値を確保する
必要がある。但し、始動時は混合気が濃いため、始動後
よりも一次電流値が低くても点火可能である。

【００１２】そこで、請求項６では、始動時にも、大電
流領域で一次コイルへの通電を遮断するように一次コイ
ルへの通電時間をピストンの上死点から一定時間に固定
する。これにより、始動時も点火性能を向上させること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
図１乃至図６に基づいて説明する。図１は、イグナイタ
１１と点火コイル１２とを一体化したイグナイタ内蔵点
火コイル１３の構成例を示したものである。点火コイル
１２は、一次コイル１４と二次コイル１５とを鉄心（図
示せず）に対して同軸上に巻装して構成され、一次コイ
ル１４の一端がバッテリ端子（＋Ｂ）に接続され、二次
コイル１５で発生した高電圧が出力端子Ｖ２を介して点
火プラグ１６に印加されるようになっている。

【００１４】一次コイル１４の他端には、スイッチング
素子であるＩＧＢＴ１７のコレクタが接続され、このＩ
ＧＢＴ１７のゲートは、抵抗１８，１９を介して点火信
号入力端子ＩＧＴに接続されている。このＩＧＢＴ１７
は、スイッチングの高速化、高耐圧化、大電流化が可能
で、耐熱性に優れ、一次コイル１４への通電をオン／オ
フするスイッチング素子として好適する。

【００１５】このＩＧＢＴ１７のエミッタは、電流値検
出抵抗２０を介してグランド端子ＧＮＤに接続されてい
る。上記電流値検出抵抗２０で検出される電圧は、遅延
回路２１（遅延手段）を介して定電流制御回路２２（電
流制限手段）のコンパレータ２３の非反転入力端子
（＋）に入力される。このコンパレータ２３は、非反転
入力端子（＋）の入力電圧を、反転入力端子（−）に入
力される基準電圧Ｖｓと比較し、非反転入力端子（＋）
の入力電圧が基準電圧Ｖｓを越えたときに、該コンパレ
ータ２３の出力がハイレベルに反転する。上記遅延回路
２１は、電流値検出抵抗２０で検出される電圧を抵抗２
４を介してコンデンサ２５で積分する積分回路であり、
その時定数により定電流制御回路２２による定電流制御
の開始が所定時間遅延されるようになっている。

【００１６】一方、コンパレータ２２の出力端子にはＮ
ＰＮ型のトランジスタ２６のベースに接続され、このト
ランジスタ２６のコレクタが点火信号入力端子ＩＧＴと
ＩＧＢＴ１７のゲートとの間の通電路に接続され、該ト
ランジスタ２６のエミッタ側がグランド端子ＧＮＤ側に
接続されている。従って、ＩＧＢＴ１７のオン中（一次
コイル１４への通電中）に、トランジスタ２６がオンす
ると、ＩＧＢＴ１７のゲート電位がグランド電位に低下
し、ＩＧＢＴ１７がオフする。

【００１７】また、コンパレータ２３の出力端子と点火
信号入力端子ＩＧＴとの間には、一次コイル１４が通電
されぱなしになるのを防止するためのロック防止回路２
７が接続されている。このロック防止回路２７は、コン
パレータ２２の出力がハイレベルになっている時間を例
えばＣＲ積分回路で積分し、所定時間経過後にＩＧＢＴ
１７のゲート電位を強制的にグランド電位に低下させて
ＩＧＢＴ１７をオフさせ、一次電流を遮断する。このロ
ック防止回路２７は、一次コイル１４への通電時間が最
も長くなる始動時の遮断タイミング（通電開始から例え
ば２５０ｍＳ経過後）よりも遅いタイミングで一次電流
を遮断するように設定されている。

【００１８】尚、本実施形態では、定電流制御回路２２
と遅延回路２１とから特許請求の範囲でいう電流制御手
段が構成されている。

【００１９】以上のように構成したイグナイタ内蔵点火
コイル１３の点火信号入力端子ＩＧＴには、エンジン制
御用の電子制御回路（以下「ＥＣＵ」という）２８から
出力される点火信号ＩＧｔ（ハイレベル信号）が与えら
れる。尚、ＥＣＵ２８の内部構造は詳細には図示しない
が、マイクロコンピュータを主体として構成され、その
機能が図２に機能ブロック図で示されている。ＥＣＵ２
８は、冷却水温ＴＨＷと吸気圧ＰＭとエンジン回転数Ｎ
Ｅとに応じてピストンの上死点ＴＤＣからの進角値ＡＥ
ＳＡを演算する進角値演算手段２９と、エンジン回転数
ＮＥとバッテリ電圧ＶＢとに応じて一次コイル１４への
通電時間ＴＯＮを演算する通電時間演算手段３０と、進
角値ＡＥＳＡと通電時間ＴＯＮとによって決められるタ
イミングで点火信号ＩＧｔを発生する点火信号発生手段
３１とを備えている。

【００２０】点火信号ＩＧｔの発生タイミングとそのパ
ルス幅を決める進角値ＡＥＳＡと通電時間ＴＯＮとの関
係は図３に示されている。ここで、進角値ＡＥＳＡは、
基本進角値ＡＢＳＥに水温補正値ＡＴＨＷを加算して算
出される（ＡＥＳＡ＝ＡＢＳＥ＋ＡＴＨＷ）。また、基
本進角値ＡＢＳＥは、吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥ
とをパラメータとする二次元マップＡＢＳＥ（ＰＭ，Ｎ
Ｅ）によって求められる。

【００２１】一方、通電時間ＴＯＮは、始動時は例えば
２５０ｍＳで固定され、始動後は、バッテリ電圧ＶＢと
エンジン回転数ＮＥとをパラメータとする二次元マップ
ＴＯＮ（ＶＢ，ＮＥ）によって算出される。ここで、始
動時と始動後の制御の切り替えはＥＣＵ２８によって行
われ、図４に示すようにエンジン回転数ＮＥが５００ｒ
ｐｍ以上になると、始動後制御に切り替えられ、２００
ｒｐｍ以下になると、始動時制御に切り替えられる。

【００２２】ＥＣＵ２８から出力された点火信号ＩＧｔ
（ハイレベル信号）がイグナイタ１１に入力されている
間は、ＧＢＴ１７のゲート電位が高くなり、ＩＧＢＴ１
７がオンして一次コイル１４に通電される。一次コイル
１４を流れる電流（一次電流）はＩＧＢＴ１７のコレク
タ−エミッタを介して電流値検出抵抗２０に流れ、この
電流値検出抵抗２０に発生する電圧によって一次電流が
検出される。この電流値検出抵抗２０の電圧は、遅延回
路２１を介して定電流制御回路２２のコンパレータ２３
の非反転入力端子（＋）に入力される。

【００２３】一次コイル１４への通電開始初期は、電流
値検出抵抗２０の電圧がコンデンサ２５に充電されるた
め、コンパレータ２３の非反転入力端子（＋）の入力電
圧が基準電圧Ｖｓよりも低くなり、コンパレータ２３の
出力がローレベルに維持される。この期間は、ＩＧＢＴ
１７がオン状態を維持して一次コイル１４に電流を流し
続ける。これにより、図５（ｂ）に示すように一次コイ
ル１４への通電開始から一次電流が急激に増加する。こ
の際、一次電流はバッテリ電圧ＶＢが高いほど、電流増
加が大きくなる。

【００２４】そして、一次コイル１４への通電開始から
例えば６〜７ｍＳ（遅延回路２１の時定数によって決ま
る遅延時間）経過する頃に、コンパレータ２３の非反転
入力端子（＋）の入力電圧が基準電圧Ｖｓより高くな
り、コンパレータ２３の出力がハイレベルに反転する。
これにより、トランジスタ２６がオンして、ＩＧＢＴ１
７のゲート電位がグランド電位に低下し、ＩＧＢＴ１７
がオフして、図５（ｂ）に示すように一次電流が急激に
低下する（但し、バッテリ電圧ＶＢ＝６Ｖの場合を除
く）。

【００２５】この後、一次電流が定電流制御回路２２に
よる定電流制御値（例えば５Ａ）より低くなると、コン
パレータ２３の非反転入力端子（＋）の入力電圧が基準
電圧Ｖｓより低下し、コンパレータ２３の出力がローレ
ベルに反転し、トランジスタ２６がオフする。このと
き、点火信号ＩＧｔの入力が続いていれば、ＧＢＴ１７
のゲート電位が上昇して、ＩＧＢＴ１７がオンし、一次
電流を増加させる。以後、定電流制御回路２２は、一次
電流が定電流制御値を越えるとＩＧＢＴ１７をオフし、
該一次電流が定電流制御値より低下するとＩＧＢＴ１７
をオンするスイッチング動作を高速で繰り返し、一次電
流を定電流制御値に制御する。このときの定電流制御値
は、始動時の通電時間ＴＯＮ（２５０ｍＳ）を考慮して
始動性を確保するために例えば５Ａに設定されている。
始動時は混合気が濃いため、始動後よりも一次電流値が
低くても点火可能である。

【００２６】エンジン運転中は、点火信号ＩＧｔのパル
スが立ち下がる毎に、ＩＧＢＴ１７がオフして一次電流
が遮断され、その都度、二次コイル１５に高電圧が誘起
されて、この高電圧が点火プラグ１６に与えられ、点火
プラグ１６から点火火花が発生して、エンジンシリンダ
内の混合気に点火される。このとき、二次コイル１５に
誘起される電圧は一次電流遮断直前の電流値の大きさに
よって決まり、一次電流遮断直前の電流値が大きくなる
ほど、二次コイル１５に誘起される電圧（点火プラグに
与える電圧）が高くなり、点火能力が高くなる。

【００２７】ところで、従来の定電流制御では、図５
（ａ）に示すように、一次コイルへの通電開始当初から
一次電流が定電流制御値を越えないように制御される。
このため、一次電流遮断時（点火タイミング）の一次電
流は常に定電流制御値以下に制限されてしまい、その結
果、二次コイル１５に誘起される電圧も制限されて、点
火能力も制限されてしまう。

【００２８】これに対し、上記実施形態では、定電流制
御回路２２による定電流制御の開始を遅延回路２１で遅
延させることによって、一次コイル１４への通電開始初
期は一次コイル１４に制限なく電流を流して、図５
（ｂ）に示すように、一次電流をその後の定電流制御値
を越えて増加させる（但し、バッテリ電圧ＶＢ＝６Ｖの
場合を除く）。そして、一次電流が最大となった後に、
定電流制御回路２２によって一次電流を低下させて定電
流制御する。

【００２９】この場合、始動後は、エンジン回転数ＮＥ
の上昇に伴って点火間隔（通電時間ＴＯＮ）が短くなる
ため、一次コイル１４への通電開始初期に点火信号ＩＧ
ｔのパルスが立ち下がり、ＩＧＢＴ１７がオフして一次
電流が遮断される。これにより、一次コイル１４への通
電開始初期の一次電流が大きい領域（大電流領域）で、
一次電流が遮断されるようになり、点火プラグ１６に与
える電気エネルギを従来より大きくできて、点火性能を
向上できる。

【００３０】尚、始動後は、一次コイル１４への通電時
間ＴＯＮがエンジン回転数ＮＥやバッテリ電圧ＶＢの変
動によって変動するが、始動後の一次電流遮断タイミン
グ（点火タイミング）は通電開始初期の大電流領域（通
電開始から例えば７ｍＳ以内）に収まる。以下、この関
係を図６を用いて説明する。

【００３１】図６は始動時と始動後の通電時間ＴＯＮの
マップを示している。この図６にはバッテリ電圧ＶＢが
１０Ｖ、１２Ｖ、１４Ｖ、１６Ｖの場合の始動後の通電
時間ＴＯＮの一例が示され、併せて、各バッテリ電圧Ｖ
Ｂに対する通電特性が点線で示されている。各バッテリ
電圧ＶＢに対する始動後の通電時間ＴＯＮは、加速時の
回転変動を１０００ｒｐｍ時に１ｍＳ、１０００〜２０
００ｒｐｍ時に０．６ｍＳ、２０００〜４０００ｒｐｍ
時に０．２ｍＳ、４０００ｒｐｍ以上は補正無しと設定
して演算した通電時間である。バッテリ電圧ＶＢが１０
〜１６Ｖの場合は、全回転領域で、始動後の通電時間Ｔ
ＯＮが５ｍＳ以下となる。図５（ｂ）に示すように、通
電開始初期の大電流領域は通電開始から７ｍＳ以内であ
るため、始動後の通電時間ＴＯＮが５ｍＳ以下であれ
ば、始動後の一次電流遮断タイミング（点火タイミン
グ）は、通電開始初期の大電流領域に収まる。

【００３２】尚、始動時の通電時間ＴＯＮは２５０ｍＳ
に固定され、始動時制御から始動後制御に切り替える場
合には、まず１０ｍＳへ切り替え、以後、始動後の通電
時間ＴＯＮは、バッテリ電圧ＶＢとエンジン回転数ＮＥ
とをパラメータとする二次元マップＴＯＮ（ＶＢ，Ｎ
Ｅ）によって演算される。

【００３３】一般に、点火コイル１２に蓄積されるエネ
ルギ（起磁力）は、一次電流値Ｉと一次コイル１４の巻
数Ｎとの積Ｎ・Ｉ（アンペアターン）によって決まるた
め、上述した一次電流の増大によって、一次コイル１４
の巻数を従来より少ない１００ターン以下に設定でき、
点火コイル１２の小型化も実現できる。しかも、一次電
流は通電開始初期に一時的に増大するだけであり、その
後は定電流制御により一次電流が減少するので、一次コ
イル１４やスイッチング素子（ＩＧＢＴ１７）の発熱も
抑えられ、長期間にわたって安定した動作が可能であ
る。

【００３４】ここで、本実施形態の点火制御回路が従来
回路に比べていかに優れているかを考察する。

【００３５】まず、一次コイル１４とＩＧＢＴ１７の発
熱を考察する。一次コイル１４の単位時間当たりの発熱
（Ｗ）は、以下の式で求められる。

【００３６】

【数１】上式において、Ｒは一次コイル１４の抵抗値、Ｉは一次
電流値、ｔは通電時間ＴＯＮ、Ｔは点火間隔である。

【００３７】上式から言えることは、一次コイル１４の
抵抗値Ｒが小さければ小さいほど、一次コイル１４が発
熱しないことである。

【００３８】一方、ＩＧＢＴ１７の単位時間当たりの発
熱Ｊは、コレクタ−エミッタ間の電圧Ｖce（＝ＶＢ−Ｒ
・Ｉ）と一次電流値Ｉとの積Ｖce・Ｉによって求めら
れ、特に、通電時間の長くなる定電流制御時に発熱する
ことが分かっている。ここで、定電流制御時の単位時間
当たりの発熱Ｊは次式で求められる。Ｊ＝Ｖce・Ｉ＝（ＶＢ−Ｒ・Ｉ）・Ｉ＝ＶＢ・Ｉ−Ｒ・Ｉ² ……（２）

【００３９】上式において、ＶＢはバッテリ電圧であ
る。このバッテリ電圧ＶＢが６Ｖに低下した時の始動性
（６Ｖ始動性）を確保するのに必要な一次コイル１４の
抵抗値Ｒを求める。６Ｖ始動時に一次電流値Ｉを始動可
能な６．５Ａまで上昇させるのに必要な一次コイル１４
の抵抗値Ｒは、ＩＧＢＴ１７のコレクタ−エミッタ間の
電圧Ｖceを１．５Ｖとすると、次のようにして算出され
る。Ｒ＝（ＶＢ−Ｖce）／Ｉ＝（６−１．５）／６．５＝０．６９［Ω］

【００４０】次に、この一次コイル１４の抵抗値Ｒ＝
０．６９Ωを採用した場合に、ＩＧＢＴ１７の発熱が最
大になる一次電流値を求める。まず、上記（２）式をＩ
で偏微分すると、０＝ＶＢ−２・Ｒ・Ｉとなる。この式に、ＶＢ＝１４Ｖ、Ｒ＝０．６９Ωを代
入して解くと、一次電流値Ｉ＝１０．１Ａとなる。従っ
て、定電流制御値を１０Ａまで大きくすると、ＩＧＢＴ
１７の定電流制御時の発熱が最大となってしまうことは
容易に推測できる。

【００４１】また、前記（２）式において、一次コイル
１４の抵抗値Ｒを小さくすると、Ｊ＝ＶＢ・Ｉと近似でき、定電流制御値Ｉが小さいほど発熱が少ない
ことが分かる。

【００４２】以上のことから、一次コイル１４への通電
開始後、一次電流値Ｉが１０Ａまで増加した後、小さな
定電流制御値に安定する回路であれば、一次コイル１４
とＩＧＢＴ１７の双方の発熱が少ない回路構成になるこ
とは容易に想像がつく。上記実施形態の回路は、これを
実現した回路である。

【００４３】以上説明した第１の実施形態では、一次コ
イル１４のエミッタ側に電流値検出抵抗２０を接続し、
この電流値検出抵抗２０で一次電流値を直接検出し、所
定の遅延時間経過後に定電流制御回路２２で一次電流を
定電流制御するようにしている。

【００４４】これに対し、図７及び図８に示す本発明の
第２の実施形態では、電流値検出抵抗２０を廃止し、Ｉ
ＧＢＴ１７のゲート電圧を２つの抵抗３２，３３で分圧
し、その分圧電圧を遅延回路２１を介して定電圧制御回
路３４（図１の定電流制御回路２２と同じ構成の回路）
に入力し、遅延回路２１で設定された所定の遅延時間経
過後に定電圧制御回路３４によってトランジスタ２６を
スイッチングしてＩＧＢＴ１７のゲート電圧を一定に制
御するようになっている。これ以外の構成は、図１の回
路と同じであり、同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。

【００４５】この第２の実施形態は、図９（ａ）に示す
ように、ＩＧＢＴ１７のゲート電圧の変化に対応してコ
レクタ電流（一次電流）が変化する点に着目し、ＩＧＢ
Ｔ１７のゲート電圧を制御することで、一次電流値を制
御するものである。この実施形態では、定電圧制御回路
３４によるＩＧＢＴ１７のゲート電圧制御の開始タイミ
ングが遅延回路２１によって遅延されるので、一次コイ
ル１４への通電開始初期は、ＩＧＢＴ１７のゲート電圧
が最大となり、一次コイル１４に大電流を流して、図８
に示すように、一次電流を急激に増加させる。そして、
一次電流が最大となった後に、定電圧制御回路３４によ
るＩＧＢＴ１７のゲート電圧の制御を開始し、ゲート電
圧を低下させて、一次電流を減少させ、以後、この状態
を維持する。

【００４６】この第２の実施形態でも、第１の実施形態
と同じく、始動後は、一次コイル１４への通電開始初期
の大電流領域で、一次電流が遮断されるようになり、点
火性能を向上できる。

【００４７】ところで、図９に示すように、ＩＧＢＴ１
７のゲート電圧とコレクタ電流（一次電流）との関係
は、バッテリ電圧や周囲温度によって変動するので、定
電圧制御回路３４によってＩＧＢＴ１７のゲート電圧を
一定に制御しても、一次電流値がバッテリ電圧や周囲温
度によって変動する。従来の定電流制御（図５（ａ）参
照）では、一次電流値の変動が点火性能に悪影響を及ぼ
すが、上記実施形態では、一次コイル１４への通電開始
初期の大電流領域で、一次電流が遮断されるので、バッ
テリ電圧や周囲温度による一次電流値の変動に全く影響
されず、高い点火性能を確保できる。

【００４８】次に、図１０及び図１１に基づいて本発明
の第３の実施形態を説明する。この実施形態では、前記
第１の実施形態（図１の回路）に、もう一つの定電流制
御回路３５を追加した構成となっている。追加した定電
流制御回路３５は、遅延動作せず、一次コイル１４への
通電開始後、直ちにトランジスタ３６をスイッチングし
てＩＧＢＴ１７をスイッチングし、一次電流を定電流制
御する。このときの定電流制御値は、例えば８Ａ程度の
高い電流値となっている。他方の定電流制御回路２２の
前段には遅延回路２１が設けられているため、遅延回路
２１で設定された所定の遅延時間経過後に定電流制御回
路２２によって一次電流を低下させて定電流制御する。
このときの定電流制御値は、例えば５Ａ程度の低い電流
値となっている。

【００４９】この第３の実施形態においても、前記第１
及び第２の実施形態と同じ効果を得ることができる。更
に、第３の実施形態では、一次コイル１４への通電開始
初期にも一次電流が定電流制御されるため、一次電流が
大きなり過ぎず、ＩＧＢＴ１７の発熱が抑えられる。従
って、この構成では、ＩＧＢＴ１７よりも耐熱温度の低
いバイポーラトランジスタ等の他のスイッチング素子を
用いても、その耐熱温度以下の領域でスイッチング動作
を行わせることができる。

【００５０】ところで、始動後のエンジン回転数の上昇
に伴って点火間隔が短くなるため、始動後は、一次コイ
ル１４への通電開始初期の大電流領域で一次電流が遮断
される。しかし、始動時はエンジン回転数が低く、点火
間隔が長くなるため、一般的な点火制御では、一次電流
が低下した領域（小電流領域）で一次電流が遮断される
ことになる。

【００５１】この点を考慮して、上記第１乃至第３の各
実施形態では、小電流領域での始動を可能にするため
に、小電流領域の一次電流を例えば５Ａ程度確保するよ
うにしている。但し、始動時は混合気が濃いため、始動
後よりも一次電流が低くても点火可能である。このた
め、定電流制御値は従来（図５（ａ）参照）よりも低く
て良く、定電流制御時の発熱は従来よりも少なくなる。

【００５２】上記第１乃至第３の各実施形態では、始動
時は一次コイル１４への通電時間ＴＯＮが例えば２５０
ｍＳで固定され、図３に示すように通電開始タイミング
が進角値ＡＥＳＡ（＝基本進角値ＡＢＳＥ＋水温補正値
ＡＴＨＷ）によって決まる。この場合、通電時間ＴＯＮ
が長い時間に設定されている理由は、一次コイル１４の
抵抗値が大きい場合でも一次電流値を十分に上昇させる
時間的な余裕を持たせるためである。

【００５３】これに対し、図１２に示す本発明の第４の
実施形態では、始動時の通電開始タイミングを上死点Ｔ
ＤＣに固定すると共に、始動時の通電時間ＴＯＮを例え
ば８ｍＳに固定する。このような設定で、バッテリ電圧
ＶＢが６Ｖの時の始動性（６Ｖ始動性）を確保するに
は、通電開始から８ｍＳ後の一次電流値を例えば１０Ａ
程度に上昇させれば十分であり、１０Ａを実現するのに
必要な一次コイル１４の抵抗値Ｒは、ＩＧＢＴ１７のコ
レクタ−エミッタ間の電圧Ｖceを１．５Ｖとすると、次
のようにして算出される。Ｒ＝（ＶＢ−Ｖce）／Ｉ＝（６−１．５）／１０＝０．４５［Ω］

【００５４】このように、一次コイル１４の抵抗値Ｒを
小さくすることで、６Ｖ始動時でも通電開始から８ｍＳ
後に一次電流値を１０Ａ程度に上昇させることが可能と
なり、一次コイル１４への通電開始初期の一次電流が大
きい領域で、一次電流を遮断して点火でき、始動時の点
火性能も向上できる。尚、従来は、一次コイルの抵抗値
を小さくすると、電流値検出抵抗やスイッチング素子
（バイポーラトランジスタ）の発熱が心配であったた
め、一次コイルの抵抗値をある程度大きくする必要があ
ったが、上記実施形態では、定電流制御値を従来より低
下させて発熱を少なくできるので、一次コイル１４の抵
抗値Ｒを小さくすることが可能となる。

【００５５】また、始動後は、第１乃至第３の各実施形
態と同じく、通電時間ＴＯＮは、バッテリ電圧ＶＢとエ
ンジン回転数ＮＥとをパラメータとする二次元マップＴ
ＯＮ（ＶＢ，ＮＥ）によって求められる。ここで、始動
時と始動後制御の切り替えはＥＣＵ２８によって行わ
れ、エンジン回転数ＮＥが５００ｒｐｍ以上になると、
始動後制御に切り替えられ、２００ｒｐｍ以下になる
と、始動時制御に切り替えられる。始動後は、第１乃至
第３の各実施形態と同じく、一次コイル１４への通電開
始初期の大電流領域で、一次電流が遮断され、高い点火
性能が確保される。

【００５６】この第４の実施形態では、始動時も、始動
後も共に、一次コイル１４への通電開始初期の大電流領
域で点火されるため、その後の定電流制御値を例えば２
Ａ以下に設定しても、始動時、始動後の点火性能に影響
が無いばかりか、定電流制御値を小さくすることで、発
熱も少なくできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における点火制御装置
全体の電気回路図

【図２】ＥＣＵの機能を説明するブロック図

【図３】上死点ＴＤＣと進角値ＡＥＳＡと通電時間ＴＯ
Ｎとの関係を示す図

【図４】始動時と始動後制御の切替えタイミングを示す
図

【図５】（ａ）は従来の定電流制御による一次電流の変
化を示す電流波形図、（ｂ）は図１の回路による一次電
流の変化を示す電流波形図

【図６】始動時と始動後の通電時間ＴＯＮのマップを示
す図

【図７】本発明の第２の実施形態におけるイグナイタ内
蔵点火コイルの構成を示す電気回路図

【図８】図７の回路による一次電流の変化を示す電流波
形図

【図９】（ａ）はＩＧＢＴのゲート電圧とコレクタ電流
との関係を示す図、（ｂ）はバッテリ電圧とＩＧＢＴの
コレクタ電流との関係を示す図、（ｃ）は周囲温度とＩ
ＧＢＴのコレクタ電流との関係を示す図

【図１０】本発明の第３の実施形態におけるイグナイタ
内蔵点火コイルの構成を示す電気回路図

【図１１】図１０の回路による一次電流の変化を示す電
流波形図

【図１２】（ａ）始動時と（ｂ）始動後の点火制御の関
係を説明する図

【符号の説明】

１１…イグナイタ、１２…点火コイル、１３…イグナイ
タ内蔵点火コイル、１４…一次コイル、１５…二次コイ
ル、１６…点火プラグ、１７…ＩＧＢＴ（スイッチング
素子）、２０…電流値検出抵抗、２１…遅延回路（遅延
手段）、２２…定電流制御回路（電流制限手段）、２３
…コンパレータ、２６…トランジスタ、２７…ロック防
止回路、２８…ＥＣＵ、３４…定電圧制御回路（電流制
限手段）、３５…定電流制御回路、３６…トランジス
タ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点火コイルの一次コイルへの通電をスイ
ッチング素子によりオン／オフして、該点火コイルの二
次コイルに高電圧を誘起させ、この高電圧を点火プラグ
に与えて点火火花を発生させるようにした内燃機関の点
火制御装置において、前記一次コイルへの通電開始初期に該一次コイルに大電
流を流し、その後、該一次コイルの電流値を減少させる
電流制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の
点火制御装置。
【請求項２】前記電流制御手段は、前記一次コイルの
電流値を制限する電流制限手段と、この電流制限手段に
よる電流制限を前記一次コイルへの通電開始から遅延さ
せて実行させる遅延手段とを備えていることを特徴とす
る請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項３】前記電流制御手段は、前記一次コイルへ
の通電開始初期に該一次コイルに制限なく電流を流して
その電流値を増大させ、その電流値が最大となった後
に、前記一次コイルの電流値を低下させて定電流制御す
ることにより該一次コイルの電流値を制限することを特
徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の点火制御装
置。
【請求項４】前記スイッチング素子はＩＧＢＴで構成
され、前記電流制御手段は、前記ＩＧＢＴのゲート電圧
を制御することで、前記一次コイルの電流値を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の点
火制御装置。
【請求項５】前記電流制御手段は、前記一次コイルの
電流値を２種類の電流値に制限する手段を有し、前記一次コイルへの通電開始初期には前記一次コイルの
電流値を高い方の電流値に制限し、その後、該一次コイ
ルの電流値を低い方の電流値に制限することを特徴とす
る請求項１又は２に記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項６】始動時に前記一次コイルへの通電開始初
期の該一次コイルの電流値が高い領域で該一次コイルへ
の通電を遮断するように該一次コイルへの通電時間をピ
ストンの上死点から一定時間に固定する手段を備えてい
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の
内燃機関の点火制御装置。