特許 7456353 内燃機関の点火装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】内燃機関の点火装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 3/04 20060101AFI20240319BHJP

   F02P 3/055 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

F02P3/04 304A

F02P3/055 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020179482

(22)【出願日】2020-10-27

(65)【公開番号】P2022070424

(43)【公開日】2022-05-13

【審査請求日】2023-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】入江 将嗣

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２４１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６９７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０７０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２４２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８０１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２７４４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｐ ３／０４

Ｆ０２Ｐ ３／０５５

Ｆ０２Ｄ ４１／００ ー ４５／００

Ｈ０１Ｆ ３８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１次巻線（２１）を流れる電流の増減により２次巻線（２２）に点火用の高電圧を発生させる点火コイル（２）と、上記点火コイルへの通電制御を行うイグナイタ（Ｉ）と、を備える内燃機関の点火装置（１）であって、
上記イグナイタは、上記１次巻線に接続されるスイッチング素子（３）が搭載されるスイッチング回路部（３０）と、通電指令信号（ＩＧｔ）に基づいて上記スイッチング素子への通電を制御する制御回路部（４）と、を有しており、
上記制御回路部は、上記１次巻線へ入力される電圧を監視して、検出される電圧値（Ｖｓ）が過電圧閾値（Ｖth）を超える範囲において、上記スイッチング素子への通電を遮断するための通電禁止信号（Ａ３）を出力する過電圧保護回路（５）を備えており、
上記過電圧保護回路は、上記通電指令信号の出力期間中に、上記電圧値が上記過電圧閾値を超えたときには、上記通電指令信号の出力期間が終了するまで、上記通電禁止信号の出力を停止する、内燃機関の点火装置。

【請求項2】

上記過電圧保護回路は、上記通電指令信号が出力されていない期間中に、上記電圧値が上記過電圧閾値を超えたときには、上記通電禁止信号の出力を許可する、請求項１に記載の内燃機関の点火装置。

【請求項3】

上記過電圧保護回路は、
上記電圧値が上記過電圧閾値を超えているときに、過電圧信号（Ａ１）を出力する過電圧検出部（５１）と、
上記過電圧信号が出力されていない期間中に、上記通電指令信号の出力が開始されたときに、又は、上記通電指令信号の出力期間中に、上記過電圧信号の出力が停止されたときに、通電許可信号（Ａ２）を出力する通電許可判定部（５２０）と、を備え、
上記通電許可信号の出力の有無に基づいて、上記通電禁止信号の出力の可否を判定する、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火装置。

【請求項4】

上記過電圧保護回路は、
上記通電許可信号が出力されている間は、上記通電禁止信号の出力を許可しない、請求項３に記載の内燃機関の点火装置。

【請求項5】

上記制御回路部は、上記スイッチング素子を流れる電流値（Ｉ）を監視して、上記電流値が制限電流値（Ｉ１）を超えないように制御する過電流保護回路（６）を備えており、
上記過電流保護回路は、上記電圧値が、上記過電圧閾値よりも低い基準電圧値（Ｖref）を超える範囲において、上記制限電流値を可変させる、制限電流補正回路（６１）を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の内燃機関の点火装置。

【請求項6】

上記制限電流補正回路は、上記電圧値が高くなるほど、上記制限電流値を低下させる、請求項５に記載の内燃機関の点火装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の点火用の点火コイルとイグナイタを備える点火装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の点火装置は、点火用の高電圧を出力する点火コイルと、点火コイルへの通電を制御する点火制御装置としてのイグナイタとで構成される。イグナイタは、例えば、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子と、該スイッチング素子の動作を制御する制御回路部とを備えており、スイッチング素子は、点火コイルの１次巻線に接続している。点火コイルの２次巻線は、点火プラグに接続しており、制御回路部によるスイッチング素子のオンオフ動作によって、点火動作が制御される。

【0003】

具体的には、イグナイタは、点火装置に入力される点火信号に基づいて、スイッチング素子をオンオフ動作させる。すなわち、点火信号の立ち上がりでスイッチング素子がオンとなり、１次巻線への通電が開始される。次いで、点火信号の立ち下がりでスイッチング素子がオフとなると、１次巻線への通電が遮断されるのに伴い、２次巻線に高電圧が発生する。この高電圧が点火プラグに印加されて、点火プラグに火花放電を発生させる構成となっている。

【0004】

一方、従来から、イグナイタの制御回路部は、過電流や過電圧から保護するための保護回路を備えている。例えば、特許文献１には、過電圧保護機能を有する装置が提案されている。この過電圧保護機能は、電源端子に接続される過電圧保護回路によってバッテリ電圧をモニタし、ある電圧閾値以上になった場合に、コイル通電制御するドライブ回路を通じてスイッチング素子をオフする。これにより、過電圧による大電流がスイッチング素子を流れることを防ぎ、発熱破壊からスイッチング素子を保護するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－０３３６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような過電圧保護機能は、例えば、ロードダンプによるサージ電圧の発生により、バッテリ電圧が上昇したときに作動し、過電圧からスイッチング素子を保護する。ところが、その場合には、イグナイタによる点火動作と異なるタイミングで、スイッチング素子がオフとなることにより、点火プラグへの点火タイミングに影響を及ぼすおそれがある。例えば、点火信号によるスイッチング素子のオン期間中に、過電圧保護機能が作動すると、正規の点火タイミングより早いタイミングで１次巻線への通電が遮断されて、２次巻線に高電圧が発生し、点火プラグに印加されてしまう。その場合には、意図しない早期着火により、異常燃焼が生じて内燃機関の構成部材に損傷を与えるおそれがあった。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、意図しないタイミングでの過電圧保護動作を抑制し、スイッチング素子を保護しつつ、内燃機関の点火動作への影響を抑制可能な点火装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、
１次巻線（２１）を流れる電流の増減により２次巻線（２２）に点火用の高電圧を発生させる点火コイル（２）と、上記点火コイルへの通電制御を行うイグナイタ（Ｉ）と、を備える内燃機関の点火装置（１）であって、
上記イグナイタは、上記１次巻線に接続されるスイッチング素子（３）が搭載されるスイッチング回路部（３０）と、通電指令信号（ＩＧｔ）に基づいて上記スイッチング素子への通電を制御する制御回路部（４）と、を有しており、
上記制御回路部は、上記１次巻線へ入力される電圧を監視して、検出される電圧値（Ｖｓ）が過電圧閾値（Ｖth）を超える範囲において、上記スイッチング素子への通電を遮断するための通電禁止信号（Ａ３）を出力する過電圧保護回路（５）を備えており、
上記過電圧保護回路は、上記通電指令信号の出力期間中に、上記電圧値が上記過電圧閾値を超えたときには、上記通電指令信号の出力期間が終了するまで、上記通電禁止信号の出力を停止する、内燃機関の点火装置にある。

【発明の効果】

【0009】

上記構成において、イグナイタは、制御回路部に過電圧保護回路を有して、１次巻線へ入力される電圧を監視しており、検出される電圧値が過電圧閾値を超えると通電禁止信号を出力する。ただし、通電指令信号の出力期間中である場合に、検出される電圧値が過電圧閾値を超えたときには、通電禁止信号の出力を停止する。これにより、過電圧時にスイッチング素子が通電状態となって、通電指令信号と異なるタイミングでスイッチング素子への通電が遮断されるのを防止することができる。通電指令信号の出力期間が終了すると、通電禁止信号の出力が可能になり、スイッチング素子への通電が禁止される。このようにして、過電圧保護回路によりスイッチング素子を保護しながら、正規の点火タイミングによる点火動作を行い、内燃機関の損傷等を抑制することができる。

【0010】

以上のごとく、上記態様によれば、スイッチング回路部の劣化による温度上昇を検出して、意図しないタイミングでの過電圧保護動作を抑制し、スイッチング素子を保護しつつ、内燃機関の点火動作への影響を抑制可能な点火装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態１における、内燃機関の点火装置の構成を示す回路図。

【図2】実施形態１における、点火装置の要部であるイグナイタの構成を示す回路図。

【図3】実施形態１における、イグナイタの過電圧保護回路に設けられる過電圧通電停止判定回路の構成例と、過電圧保護回路による過電圧保護動作を示すタイムチャート図。

【図4】参考形態における、過電圧保護動作を示すタイムチャート図。

【図5】実施形態１における、過電圧保護回路による過電圧保護動作を含む制御回路部の点火動作の手順を示すフローチャート図。

【図6】実施形態２における、イグナイタの過電圧保護回路に設けられる過電圧通電停止判定回路の構成例を示す回路図。

【図7】実施形態２における、過電圧保護回路による過電圧保護動作を示すタイムチャート図。

【図8】実施形態３における、点火装置の要部であるイグナイタの構成を示す回路図。

【図9】実施形態３における、電源電圧と過電圧保護回路に用いられる過電圧閾値及び過電流保護回路に用いられる制限電流値との関係を示す図。

【図10】実施形態３における、過電圧保護回路による過電圧保護動作を示すタイムチャート図。

【図11】実施形態３における、制限電流値を変更したときの電源電圧と素子印加電力の関係を示す図。

【図12】実施形態３における、通常動作時のコイル印加電力と素子印加電力を比較して説明するための回路図及び波形図。

【図13】実施形態３における、過電流保護動作時のコイル印加電力と素子印加電力を比較して説明するための回路図及び波形図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態１）
内燃機関の点火装置に係る実施形態について、図１～図６を参照して説明する。
図１に示すように、点火装置１は、１次巻線２１及び２次巻線２２を有する点火コイル２と、点火コイル２への通電制御を行うイグナイタＩと、を備える。点火コイル２は、１次巻線２１を流れる電流の増減により２次巻線２２に点火用の高電圧を発生させるものであり、２次巻線２２の高圧側には、点火プラグＰが接続されている。ここで、接続とは電気的な接続を意味し、以降の説明においても同様とする。

【0013】

イグナイタＩは、スイッチング素子３が搭載されるスイッチング回路部３０と、スイッチング素子３への通電を制御する制御回路部４と、を有する。スイッチング素子３は、１次巻線２１の一端に接続されており、制御回路部４は、通電指令信号としての点火信号ＩＧｔに基づいて、スイッチング素子３への通電を制御することにより点火動作を制御する。また、制御回路部４は、スイッチング素子３を保護するために、１次巻線２１へ入力される電圧を監視する過電圧保護回路５を備えている。

【0014】

図２に示すように、制御回路部４において、過電圧保護回路５は、１次巻線２１へ入力される電圧を監視して、検出される電圧値Ｖｓが、過電圧閾値Ｖthを超える範囲において、スイッチング素子３への通電を遮断するための通電禁止信号Ａ３を出力することができる。ただし、図３に示すように、点火信号ＩＧｔの出力期間中に、検出される電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを超えたときには、点火信号ＩＧｔの出力期間が終了するまで、通電禁止信号Ａ３の出力を停止するように構成されている。

【0015】

好適には、過電圧保護回路５は、点火信号ＩＧｔが出力されていない期間中に、検出される電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを超えたときには、通電禁止信号Ａ３の出力を許可するように構成されている。

【0016】

このように、過電圧保護回路５は、通電禁止信号Ａ３の出力の可否を判断するに際して、１次巻線２１へ入力される電圧の大きさのみならず、点火信号ＩＧｔの出力の有無を考慮する。これにより、点火信号ＩＧｔが出力されている期間に、検出される電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを超えても、通電禁止信号Ａ３の出力が許可されないので、点火信号ＩＧｔに基づく正規のタイミングにて点火動作がなされ、それ以外の意図しない点火動作を抑制することが可能になる。

【0017】

好適には、過電圧保護回路５は、過電圧信号Ａ１を出力する過電圧検出部５１と、通電許可信号Ａ２を出力する通電許可判定部５２０と、を備えることができる。具体的には、過電圧検出部５１は、検出される電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを超えているときに、過電圧信号Ａ１を出力する。通電許可判定部５２０は、過電圧信号Ａ１が出力されていない期間中に、点火信号ＩＧｔの出力が開始されたときに、又は、点火信号ＩＧｔの出力期間中に、過電圧信号Ａ１の出力が停止されたときに、通電許可信号Ａ２を出力する。

【0018】

このような構成において、過電圧保護回路５は、通電許可信号Ａ２の出力の有無に基づいて、通電禁止信号Ａ３の出力の可否を判定することができる。好適には、過電圧保護回路５は、通電許可信号Ａ２が出力されている間は、通電禁止信号Ａ３の出力を許可しないように構成される。これにより、通電禁止信号Ａ３を、適切なタイミングで出力することができる。

【0019】

また、好適には、制御回路部４は、スイッチング素子３を流れる電流値Ｉを監視して、電流値Ｉが制限電流値Ｉ１を超えないように制御する過電流保護回路６を備えることができる。

【0020】

以下、内燃機関の点火装置１の構成と作動について、詳述する。
本形態において、内燃機関は、例えば、自動車用エンジンであり、図１に示す点火装置１によって点火プラグＰを点火動作させると、図示しないエンジン燃焼室内の混合気が着火燃焼する。エンジンの運転は、図示しないエンジン用の電子制御ユニット（すなわち、Engine Control Unit；以下、ＥＣＵ）によって制御されている。ＥＣＵは、点火コイル２の点火動作のための通電指令信号である点火信号ＩＧｔを発信し、イグナイタＩは、制御回路部４の入力端子１１に入力される点火信号ＩＧｔに応じて、点火コイル２への通電を切り替えるスイッチング素子３を駆動する。

【0021】

点火コイル２は、１次巻線２１の一端に電源線Ｌｖが接続され、主電源端子＋Ｂを介して図示しない電源から給電されるようになっている。１次巻線２１の他端は、スイッチング回路部３０のコイル側端子ＩＧＣを介して、スイッチング素子３に接続される。電源には、例えば、車載バッテリを用いることができる。点火コイル２は、１次巻線２１への通電を遮断したときに、２次巻線２２に発生する高電圧を、点火プラグＰの電極間に印加して、火花放電を生じさせる。

【0022】

２次巻線２２の低圧側は、オン飛火防止ダイオード２３を介して接地線２４に接続される。オン飛火防止ダイオード２３は、アノード端子が２次巻線２２側、カソード端子が接地側となるように接続されており、接地側へ向かう方向が順方向となるように、点火コイル２の電流方向を規制して、通電オン時の電圧によるオン飛火を防止することができる。

【0023】

イグナイタＩは、スイッチング素子３と、スイッチング素子３の温度に応じた素子温度信号を出力する温度検出素子３２を、一個のスイッチ用半導体チップに集積化したスイッチング回路部３０を有している。スイッチング素子３は、公知のパワートランジスタ、例えば、ＩＧＢＴ（すなわち、Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）３１にて構成されている。ＩＧＢＴ３１のコレクタ側は、コイル側端子ＩＧＣに接続され、ＩＧＢＴ３１のエミッタ側は、スイッチング回路部３０の接地側端子３３を介して、接地線Ｌｇに接続される。接地線Ｌｇは、グランド端子ＧＮＤを介して外部のグランドに接続される。

【0024】

温度検出素子３２は、例えば、複数の感温ダイオードＤ１、Ｄ２が順方向に直列接続された構成となっている。感温ダイオードＤ１、Ｄ２は、順方向電流が流れるときにダイオードの両端に発生する順方向電圧が、温度と相関があることを利用して、スイッチング素子３と同等温度となるスイッチング回路部３０の温度を検出することができる。温度検出素子３２は、感温ダイオードＤ１、Ｄ２のアノード端子が、検出用端子ＴＳＤ側、カソード端子が接地側となるように接続されており、接地側へ向かう方向が順方向となる。

【0025】

制御回路部４は、いわゆるモノリシックＩＣ（すなわち、monolithic ＩＣ；ＭＩＣ）であり、ドライブ回路４１、フィルタ回路４２、過電圧保護回路５、過電流保護回路６、及びロック防止回路４３が、一個の制御用半導体チップに集積化されている。フィルタ回路４２は、ＥＣＵから発信される点火信号ＩＧｔを波形整形して、Ｈレベル又はＬレベルの二値信号としてドライブ回路４１へ出力する。ドライブ回路４１は、スイッチング回路部３０のゲート端子３４を介してＩＧＢＴ３１のゲート側に接続されており、フィルタ回路４２からの入力信号に応じて、ＩＧＢＴ３１への通電信号を出力する。これに伴い、ＩＧＢＴ３１のゲート電圧がＨレベル電圧又はＬレベル電圧に切り替えられ、点火コイル２の通電がオンオフ制御される。

【0026】

ロック防止回路４３は、例えば、スイッチング素子３がオン状態で固定されるような運転状態において、スイッチング素子３に過度な発熱による温度上昇が生じることを防止する、過昇温保護動作を実施する。このような運転状態は、具体的には、点火信号ＩＧｔが常時オンとなるロック通電時や、オン時間が長く通電周期が短くなる高回転・高デューティ制御時であり、ロック防止回路４３は、スイッチング素子３の過昇温を検出したときに、ドライブ回路４１に過昇温検出信号を出力することにより、スイッチング素子３への通電を遮断させる（すなわち、サーマルシャットダウン）。これにより、スイッチング素子３を、過昇温による破壊等の不具合から保護する機能を有する。

【0027】

ロック防止回路４３は、例えば、電源端子１２に接続される定電流源と、スイッチング素子３の過昇温を検出するための過昇温検出回路を備える構成とすることができる。過昇温検出回路は、例えば、ヒステリシスを持たせた比較回路にて構成され、予め設定した通電禁止温度に応じた検出閾値電圧と、通電許可温度に応じた解除閾値電圧との間にあるときに、過昇温検出信号が出力されて、スイッチング素子３の通電制御がなされる。

【0028】

詳細を後述する過電圧保護回路５は、電源端子１２を介して電源線Ｌｖに接続されている。過電圧保護回路５は、電源線Ｌｖから点火コイル２の１次巻線２１に入力される電源電圧を監視し、電源電圧の変動等による過電圧から、スイッチング回路部３０を保護するように構成される。例えば、バッテリ充電時に配線や端子との接続不良が生じると、いわゆるロードダンプサージが生じて電源線Ｌｖの電圧が上昇する。このようなサージ電圧が発生した際に、点火動作がなされると、スイッチング回路部３０の電源側と接地側とが導通し（すなわち、図１中の破線にて通電経路を示す）、過電圧による大電流が流れることによって、スイッチング素子３が発熱により損傷するおそれがある。

【0029】

そこで、過電圧保護回路５は、１次巻線２に接続される電源線Ｌｖの電圧値に基づいて、過電圧と判断されるときに、スイッチング回路部３０への通電を禁止することにより、過大な電流がスイッチング素子３を流れることを抑制する。さらに、過電圧時に通電を直ちに禁止せずに、点火信号ＩＧｔの出力期間中であるか否かに基づいて、通電の禁止又は許可を判定することにより、点火動作への影響を抑制することができる。

【0030】

また、過電流保護回路６は、スイッチング回路部３０のセンスエミッタ端子３５に接続されて、点火信号ＩＧｔのオン時に、点火コイル２の１次巻線２１及びスイッチング素子３を流れる電流値（以下、適宜、通電電流と称する）Ｉを検出する。そして、検出される電流値Ｉが、予め設定された制限電流値Ｉ１以下に制限されるように構成して、スイッチング回路部３０を過電流から保護している。なお、主電源端子＋Ｂとグランド端子ＧＮＤの間には、ノイズ防止用のコンデンサ１３を配置することができる。

【0031】

図２において、過電圧保護回路５は、過電圧検出部５１と、通電許可判定部５２０を有する過電圧通電停止判定回路５２と、を備える。過電圧検出部５１は、例えば、電圧検出抵抗Ｒ１１、Ｒ１２と、比較回路５０と、を有する構成とすることができる。制御回路部４には、電源端子１２に接続される高電位線Ｌｖ1と、接地線Ｌｇに接続される低電位線Ｌｇ1とが配設されており、電圧検出抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、高電位線Ｌｖ1と低電位線Ｌｇ1との間に、直列に接続されて、電源電圧ＶＢに応じた検出信号を出力する。なお、低電位側の電圧検出抵抗Ｒ２と、低電位線Ｌｇ1との間には、ツェナーダイオードＺＤが挿入されている。

【0032】

比較回路５０のプラス端子には、検出信号として電圧検出抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の接続中点の電圧値Ｖｓが入力されており、マイナス端子に入力される過電圧閾値Ｖthと比較される。このとき、検出される電圧値Ｖｓは、電源端子１２から入力される電源電圧ＶＢを、電圧検出抵抗Ｒ１１と電圧検出抵抗Ｒ１２とで分圧した値であり、過電圧閾値Ｖthとの比較結果に応じて、Ｈレベル又はＬレベルの信号を出力する。過電圧閾値Ｖthは、電源電圧ＶＢが過電圧状態にあることを判定するための値であり、電源電圧ＶＢと電圧値Ｖｓとの関係に基づいて予め設定されている。

【0033】

比較回路５０は、検出される電圧値Ｖｓが、過電圧状態閾値Ｖthを超えたときに出力が切り替わり、Ｈレベルの過電圧信号Ａ１が、過電圧通電停止判定回路５２へ出力される。過電圧通電停止判定回路５２は、比較回路５０からの過電圧信号Ａ１の入力の有無と、点火信号ＩＧｔの入力の有無とに基づいて、過電圧による通電の停止が必要か否かの判定を行う。

【0034】

過電圧通電停止判定回路５２において、通電停止要と判定されると、通電禁止信号Ａ３がドライブ回路４１へ出力され、スイッチング回路部３０のゲート端子３４へのゲート信号の出力が禁止される。そのための過電圧通電停止判定回路５２の具体的な構成例を、以下に示す。なお、図２中の制御回路部４には、過電圧保護回路５とその周辺回路を含めた、スイッチング素子３の通電制御のための要部を示しており、一部は省略されている。

【0035】

図３の上段に示すように、過電圧通電停止判定回路５２は、点火信号ＩＧｔと過電圧信号Ａ１とに基づいて通電許可信号Ａ２を出力する通電許可判定部５２０と、インバータ回路５３及びアンド回路５４と、からなる。インバータ回路５３は、通電許可判定部５２０とアンド回路５４との間に配置され、通電許可判定部５２０の出力を反転させてアンド回路５４の一方の端子に入力する。アンド回路５４のもう一方の端子には、過電圧信号Ａ１の入力端子が接続されている。

【0036】

このとき、アンド回路５４は、通電許可判定部５２０から通電許可信号Ａ２が出力されておらず、かつ、過電圧信号Ａ１が入力しているときにのみ、通電禁止信号Ａ３を出力する。言い換えれば、通電許可信号Ａ２が出力されているときは、過電圧信号Ａ１が入力されていても、通電禁止信号Ａ３の出力は許可されない。過電圧信号Ａ１が入力されており、通電許可信号Ａ２の出力が停止されたときは、通電禁止信号Ａ３の出力が許可される。なお、過電圧信号Ａ１が入力していないときは、通電許可信号Ａ２の出力の有無によらず、通電禁止信号Ａ３は出力されない。

【0037】

図３の下段に示すように、通電許可判定部５２０は、点火信号ＩＧｔの出力記憶に基づく通電許可信号Ａ２を出力するものであり、過電圧信号Ａ１の出力の有無とタイミングに応じて、その一部をマスクするマスク機能を有する。過電圧通電停止判定回路５２は、過電圧信号Ａ１が出力されている期間のうち、通電許可判定部５２０から通電許可信号Ａ２が出力されている期間を除いて、通電禁止信号Ａ３を出力する。通電禁止信号Ａ３が出力されている間は、点火信号ＩＧｔに基づく点火動作が禁止され、通電許可信号Ａ２が出力されている期間のみ、スイッチング素子３への通電動作がなされる。

【0038】

通電許可信号Ａ２は、過電圧によるスイッチング素子３への影響を抑制しつつ、意図しないタイミングでの点火動作を抑制するという観点から許可される通電期間を示している。すなわち、通電許可判定部５２０は、過電圧信号Ａ１が出力されていない状態において、点火信号ＩＧｔの出力に基づく通電を許可し、点火信号ＩＧｔの出力期間が終了して、その出力が停止されるまで、通電許可状態を維持する。また、過電圧信号Ａ１が出力されている状態で、点火信号ＩＧｔが出力された場合には、その出力をマスクする。そして、過電圧信号Ａ１の出力が停止された時点で、点火信号ＩＧｔを有効化して通電を許可し、点火信号ＩＧｔの出力が停止されるまでその状態を維持する。言い換えれば、通電許可信号Ａ２は、点火信号ＩＧｔが出力される時点以前に過電圧信号Ａ１が出力されている場合を除いて、点火信号ＩＧｔの出力期間に対応して出力される。

【0039】

電源電圧ＶＢが正常な期間（１）と、過電圧となる期間（２）～（４）における各種信号の出力と点火動作の違いを比較して、次に説明する。具体的には、過電圧信号Ａ１が出力されないときは（すなわち、期間（１））、通電許可判定部５２０は、点火信号ＩＧｔの出力期間に対応する通電許可信号Ａ２を出力する。なお、過電圧信号Ａ１、通電許可信号Ａ２及び通電禁止信号Ａ３は、Ｈレベル又はＬレベルの出力電圧レベルを持つ二値電圧信号であり、単に「出力」という場合は、Ｈレベルの出力を意味する。

【0040】

また、過電圧信号Ａ１の出力があるときには、過電圧信号Ａ１が出力されていない期間中に、点火信号ＩＧｔの出力が開始されたとき（すなわち、期間（２））、又は、点火信号ＩＧｔの出力期間中に、過電圧信号Ａ１の出力が停止されたときに（すなわち、期間（３））、通電許可信号Ａ２を出力する。そして、点火信号ＩＧｔが出力されている間、通電許可信号Ａ２の出力を継続する。過電圧信号Ａ１が出力され、点火信号ＩＧｔが出力されていないときは（すなわち、期間（４））、通電禁止信号Ａ３が出力される。

【0041】

通電指令である点火信号ＩＧｔは、図中に矢印で示す点火タイミングに先立ってＥＣＵから出力される矩形波信号である。期間（１）において、過電圧検出部５１にて検出される電圧値Ｖｓは、過電圧閾値Ｖthよりも低いままであり、過電圧信号Ａ１はＬレベルを維持する。通電許可信号Ａ２は、過電圧信号Ａ１が出力されていない状態では、点火信号ＩＧｔと同じ波形であり、点火信号ＩＧｔの立ち上がりでＨレベルとなった後、立ち下がりでＬレベルとなるまで、Ｈレベルを維持する。この間、アンド回路５４には、Ｌレベルの過電圧信号Ａ１が入力されるので、通電許可信号Ａ２の信号レベルによらず、通電禁止信号Ａ３は出力されない。

【0042】

このとき、点火信号ＩＧｔの立ち上がりでスイッチング素子３への通電が開始され、通電電流Ｉが上昇する。次いで、点火信号ＩＧｔの立ち下がりでスイッチング素子３への通電が遮断されると、通電電流Ｉが急減して２次巻線２２に発生する高電圧が点火プラグＰに印加される。すなわち、この場合には、点火信号ＩＧｔに基づく正規の点火タイミングにおいて点火動作がなされる。点火信号ＩＧｔが立ち下がると、その出力記憶も解除され、通電許可信号Ａ２がＬレベルとなる。

【0043】

図３の期間（２）は、期間（１）の後に出力される点火信号ＩＧｔの途中で、過大サージにより電源電圧ＶＢが上昇した場合であり、その後、電源電圧ＶＢが上昇した状態で、点火信号ＩＧｔが出力された場合を、期間（３）としている。期間（２）のように、スイッチング素子３への通電が開始されてから、過大サージが入力した場合には、点火動作を優先させ、期間（３）のように、スイッチング素子３への通電が開始されていない状態では、スイッチング素子３の保護を優先することができる。

【0044】

期間（２）において、点火信号ＩＧｔの立ち上がりにおける電圧値Ｖｓは、過電圧閾値Ｖthよりも低く、過電圧信号Ａ１はＬレベルを維持する。この場合も、通電許可信号Ａ２は、点火信号ＩＧｔと同じ波形となり、点火信号ＩＧｔの立ち上がりでＨレベルとなる。その後、過大サージにより電源電圧ＶＢが上昇し、検出される電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを超えると（すなわち、図中に示す期間（２１））、過電圧信号Ａ１がＨレベルに切り替わるが、通電許可信号Ａ２がＨレベルとなっているために、通電禁止信号Ａ３の出力は保留される。これにより、スイッチング素子３への通電が継続され、点火信号ＩＧｔが立ち下がると、スイッチング素子３への通電が遮断される。

【0045】

このように、点火信号ＩＧｔが出力されている状態では、点火動作が優先されるので、正規のタイミングにおいて点火が実施されることにより、意図しない点火（例えば、プレイグニッション)によるエンジンの損傷を抑制することができる。なお、過電圧信号Ａ１がＨレベルである間は、過電圧の状態でスイッチング素子３へ通電されることになるが、過電流保護回路６（例えば、図１参照）にて設定される制限電流値Ｉ１を超えないように、通電電流Ｉが制御されるので、スイッチング素子３の発熱を抑制しながら点火動作を行うことができる。

【0046】

期間（２）における点火動作が終了して、点火信号ＩＧｔの立ち下がりで通電許可信号Ａ２がＬレベルになると、続く期間（４）において、アンド回路５４に、Ｈレベルの過電圧信号Ａ１と、Ｌレベルの通電許可信号Ａ２の反転信号とが入力される。これにより、アンド回路５４の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わり、通電禁止信号Ａ３が出力される。その後、期間（３）において、通電禁止信号Ａ３が出力された状態で、点火信号ＩＧｔが出力された場合には、通電禁止信号Ａ３の出力が継続される。すなわち、点火信号ＩＧｔが出力される前に、過電圧の状態となることにより、通電禁止信号Ａ３の出力が許可される。

【0047】

期間（３）において、点火信号ＩＧｔの立ち上がり前の電圧値Ｖｓは、過電圧閾値Ｖthよりも高く、過電圧信号Ａ１はＨレベルとなっている。この状態で、点火信号ＩＧｔが出力された場合は、過電圧状態が解消されるまで（すなわち、図中に示す期間（３１））、通電許可判定部５２０のマスク機能によって、通電許可信号Ａ２は出力されず、Ｌレベルのままとなる。アンド回路５４には、Ｈレベルの過電圧信号Ａ１と、Ｌレベルの通電許可信号Ａ２の反転信号とが入力されるので、通電禁止信号Ａ３はＨレベルを維持する。これにより、スイッチング素子３への通電が禁止される。

【0048】

その後、電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを下回り、過電圧信号Ａ１がＬレベルに切り替わると、マスク機能が解除されて、通電許可信号Ａ２がＨレベルに切り替わり、アンド回路５４の２つの端子への入力は、いずれもＬレベルとなって、通電禁止信号Ａ３の出力が停止される。これにより、スイッチング素子３への通電が開始され、点火信号ＩＧｔが立ち下がると、スイッチング素子３への通電が遮断される。

【0049】

このように、過電圧信号Ａ１が出力されている状態では、スイッチング素子３の保護が優先されるので、過電圧状態が解消するまで点火動作がマスキングされることにより、スイッチング素子３に大電流が流れることを防止することができる。

【0050】

これに対して、図４に参考形態として示すように、過電圧保護回路５に過電圧通電停止判定回路５２が設けられず、点火信号ＩＧｔによって指令される点火タイミングが考慮されない場合には、電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを超えたか否かで、通電電流Ｉが遮断される。そのため、期間（２）において、点火信号ＩＧｔの出力期間中に過電圧状態となると、直ちにスイッチング素子３への通電が禁止され、通電電流Ｉが遮断されて正規のタイミングよりも早く点火することになる。なお、この場合も、過電流保護回路６が設けられることにより、例えば、期間（１）のように、点火信号ＩＧｔの出力期間が通常よりも長くなった場合には、通電電流Ｉを制限電流値Ｉ１以下に維持する過電流保護動作がなされる。

【0051】

図５に示すフローチャートは、点火装置１の制御回路部４において実行される点火動作の手順を示しており、点火信号ＩＧｔに基づくスイッチング素子３の通電動作と、過電圧保護回路５による過電圧保護動作とを含む。図中には、上記期間（１）～（４）にてそれぞれ実行される手順の違いを、矢印付き補助線にて比較している。図５のステップＳ１～ステップＳ３は、通電許可判定部５２０を構成するものであり、ステップＳ１では、過電圧検出部５１の検出結果に基づいて、過電圧が検出されたか否か（すなわち、過電圧信号Ａ１がＨレベルか否か）が判定される。ステップＳ１が否定判定されたときは、ステップＳ２へ進み、ステップＳ１が肯定判定されたときは、ステップＳ３へ進む。ステップＳ２、Ｓ３においては、点火信号ＩＧｔの出力期間か否か（すなわち、点火信号ＩＧｔがＨレベルか否か）が判定される。

【0052】

上記期間（１）又は期間（２）の開始時には、過電圧でない状態で、点火信号ＩＧｔが出力される。すなわち、ステップＳ１が否定判定され、さらに、ステップＳ２が肯定判定されることにより、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、点火信号ＩＧｔの出力が記憶されて、通電許可信号Ａ２が出力される。通電許可信号Ａ２が出力される場合には、通電禁止信号Ａ３が出力されることはなく、続いて、ステップＳ５へ進んで、点火信号ＩＧｔに基づくスイッチング素子３への通電動作を開始する。ステップＳ２が否定判定されたときは、ステップＳ１へ戻り、以降のステップを繰り返す。

【0053】

その後、ステップＳ６へ進み、再び、過電圧検出部５１の検出結果に基づいて、過電圧が検出されたか否かを判定する。ステップＳ６が否定判定されたときは、ステップＳ７へ進み、点火信号ＩＧｔの出力が停止されたか否か（すなわち、点火信号ＩＧｔがＬレベルか否か）を判定する。ステップＳ７が否定判定されたときは、ステップＳ６へ戻り、ステップＳ７が肯定判定されるまで、以降のステップを繰り返す。ステップＳ６が肯定判定されたときは、ステップＳ１０へ進む。

【0054】

上記期間（１）の間は、過電圧状態とならないので、ステップＳ６は否定判定され、続くステップＳ７が肯定判定されると、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、スイッチング素子３への通電動作が停止され、１次巻線２１を流れる通電電流Ｉが遮断される。これに伴い、２次巻線２２に高電圧が発生し、点火プラグＰに印加される。その後、ステップＳ９へ進んで、点火信号ＩＧｔの出力記憶を解除し、通電許可信号Ａ２の出力を停止して、スタートへ戻り、上記期間（１）を終了する。このようにして、上記期間（１）では、正規のタイミングでの点火動作が実施される。

【0055】

上記期間（２）においては、ステップＳ１～Ｓ６までは上記期間（１）と同様であり、その期間の途中で、過電圧状態となることにより、ステップＳ６が肯定判定される。その場合には、ステップＳ１０へ進んで、点火信号ＩＧｔの出力記憶、すなわち、通電許可信号Ａ２の出力を維持する。次いで、ステップＳ１１へ進んで、スイッチング素子３への通電動作を継続して、ステップＳ７へ進む。これにより、上記期間（２）の途中で過電圧状態となっても、通電許可信号Ａ２の出力が停止されず、上記期間（２）が終了するまでの間は、ステップＳ７が否定判定されて、ステップＳ６以降が繰り返される。

【0056】

ステップＳ７が肯定判定されると、ステップＳ８へ進み、上記期間（１）と同様にして点火動作が実施される。次いで、ステップＳ９において、点火信号ＩＧｔの出力記憶を解除し、通電許可信号Ａ２の出力を停止すると、スタートへ戻り、上記期間（２）が終了する。このようにして、上記期間（２）においても、正規のタイミングでの点火動作が可能になる。

【0057】

上記期間（３）、（４）においては、その開始時に過電圧状態となっており、ステップＳ１が肯定判定されて、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、点火信号ＩＧｔの出力期間か否か（すなわち、点火信号ＩＧｔがＨレベルか否か）が判定される。ステップＳ３が否定判定されたときは、ステップＳ１２へ進み、ステップＳ３が肯定判定されたときは、ステップＳ１３へ進む。上記期間（４）において、点火信号ＩＧｔは出力されないので、ステップＳ１２へ進み、スイッチング素子３への通電を禁止するために、通電禁止信号Ａ３を出力した後に、スタートへ戻る。

【0058】

上記期間（３）は、点火信号ＩＧｔの出力期間中であり、ステップ３が肯定判定されることにより、ステップＳ１３へ進んで、点火信号ＩＧｔの出力記憶をマスクする。次いで、ステップＳ１４へ進んで、スイッチング素子３への通電を禁止するために、通電禁止信号Ａ３を出力した後、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、再び、過電圧検出部５１の検出結果に基づいて、過電圧が検出されたか否かが判定される。ステップＳ１５が肯定判定されたときは、ステップＳ１３へ戻り、以降のステップを繰り返す。

【0059】

上記期間（３）において、その途中で過電圧状態が解除された場合には、ステップＳ１５が否定判定される。その場合には、ステップＳ１６へ進み、点火信号ＩＧｔの出力記憶のマスクを解除する。すなわち、点火信号ＩＧｔの出力を記憶し、通電許可信号Ａ２を出力して、通電禁止信号Ａ３の出力を停止した後、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、スイッチング素子３への通電動作を開始し、ステップＳ６以降へ進んで、上記期間（１）、（２）と同様にして点火動作を行った後、上記期間（３）を終了する。

【0060】

このようにして、上記期間（３）においては、その開始時に、点火信号ＩＧｔの出力記憶がマスクされることにより、通電禁止信号Ａ３が出力されて、スイッチング素子３への通電が禁止される。その後、マスクが解除されることにより、通電許可信号Ａ２を出力して、スイッチング素子３への通電が開始され、正規のタイミングでの点火動作が可能になる。

【0061】

（実施形態２）
実施形態２における内燃機関の点火装置１について、図６～図７により説明する。本形態の点火装置１及びイグナイタＩの基本回路構成は、図１～図３に示した上記実施形態１のものと同様であり、図示を省略する。本形態では、過電圧保護回路５の過電圧通電停止判定回路５２の具体的構成例と、過電圧保護回路５による過電圧保護動作の詳細例を示している。以下、上記実施形態１との相違点を中心に説明する。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0062】

図６において、過電圧通電停止判定回路５２は、上記実施形態１と同様に、点火信号ＩＧｔと過電圧信号Ａ１とに基づいて通電許可信号Ａ２を出力する通電許可判定部５２０と、インバータ回路５３及びアンド回路５４と、からなる。インバータ回路５３は、通電許可判定部５２０の出力を反転させてアンド回路５４の一方の端子に入力し、アンド回路５４のもう一方の端子には、過電圧信号Ａ１の入力端子が接続されている。

【0063】

このとき、アンド回路５４は、過電圧通電停止判定回路５２からの出力がＬレベルで、その反転信号がＨレベルとなり、かつ、過電圧信号Ａ１が出力されているときに、通電禁止信号Ａ３を出力する。前述したように、通電許可判定部５２０は、点火信号ＩＧｔと過電圧信号Ａ１とに基づいて、通電許可信号Ａ２を出力するものであり、通電許可信号Ａ２は、過電圧によるスイッチング素子３への影響を抑制しつつ、意図しないタイミングでの点火動作を抑制するという観点から許可される通電期間を示している。

【0064】

具体的には、通電許可判定部５２０は、立ち上がりエッジ記憶型のＪＫフリップフロップ回路５２４と、アンド回路５２１と、ナンド回路５２６と、インバータ回路５２２、５２５と、を用いて構成することができる。ＪＫフリップフロップ回路５２４のクロック端子には、アンド回路５２１が接続され、負論理のクリア端子ＣＬＲには、ナンド回路５２６が接続される。アンド回路５２１の一方の端子は、点火信号ＩＧｔの入力端子に接続され、もう一方の端子は、インバータ回路５２２を介して過電圧信号Ａ１の入力端子に接続される。また、ナンド回路５２６の一方の端子は、インバータ回路５２５を介して、点火信号ＩＧｔの入力端子に接続され、もう一方の端子は、遅延回路５２７を介して、点火信号ＩＧｔの入力端子に接続されている。

【0065】

このとき、アンド回路５２１は、点火信号ＩＧｔが入力され、かつ、過電圧信号Ａ１が入力されておらず、その反転信号がＨレベルであるときに、許可期間信号Ｂ１を出力する。点火信号ＩＧｔ及び過電圧信号Ａ１の反転信号のいずれか又は両方がＬレベルとなると、すなわち、点火信号ＩＧｔが出力されていないか、又は、過電圧状態が解消すると、許可期間信号Ｂ１の出力が停止される。

【0066】

ＪＫフリップフロップ回路５２４は、Ｊ端子に電源が接続されて、Ｈレベルに相当する電位が供給されており、Ｋ端子は接地電位に接続されている。ＪＫフリップフロップ回路５２４のクロック端子へ許可期間信号Ｂ１が入力すると、これをトリガとして、Ｊ端子の入力がラッチされ、Ｑ端子へ出力される。すなわち、許可期間信号Ｂ１が立ち上がると、Ｑ端子から通電許可信号Ａ２が出力され、クリア端子ＣＬＲに入力されるリセット信号Ｂ２により記憶解除されるまで保持される。

【0067】

ナンド回路５２６の一方の端子には、点火信号ＩＧｔの反転信号が入力され、もう一方の端子には、点火信号ＩＧｔの遅延信号が、遅延回路５２７にて設定される所定の遅延時間後に入力される。一方の端子の入力レベルは、点火信号ＩＧｔが入力されていないときにＨレベルとなり、もう一方の端子の入力レベルは、遅延された点火信号ＩＧｔが入力されているときにＨレベルとなる。言い換えれば、ナンド回路５２６から出力されるリセット信号Ｂ２は、点火信号ＩＧｔが出力されているとき、又は、その遅延信号が出力されていないときには、Ｈレベルとなり、点火信号ＩＧｔの出力期間の後に遅延された信号のみが入力している間、Ｌレベルとなる。

【0068】

これにより、点火信号ＩＧｔの出力期間が終了する度に、リセット信号Ｂ２によって、Ｑ端子の出力がリセットされる。次の点火信号ＩＧｔが出力されると、許可期間信号Ｂ１の立ち上がりによって、再び、通電許可信号Ａ２の出力が可能になる。すなわち、許可期間信号Ｂ１は、点火信号ＩＧｔが出力されている期間のうち、過電圧信号Ａ１が出力されていない期間を示す信号であり、通電許可信号Ａ２の立ち上がりのタイミングを決定する。通電許可信号Ａ２の立ち下がりのタイミングは、リセット信号Ｂ２によって決定される。

【0069】

図７に示すように、上記図３に示した点火信号ＩＧｔと、過電圧信号Ａ１、通電許可信号Ａ２及び通電禁止信号Ａ３との関係に、さらに、許可期間信号Ｂ１とリセット信号Ｂ２とを加えることができる。この場合も、検出される電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを超えない期間（１）と、過電圧となる期間（２）～（４）とを対比させており、各期間の通電電流Ｉの時間推移は、上記図３と同様であるので、図示を省略している。

【0070】

期間（１）において、電圧値Ｖｓは過電圧閾値Ｖthよりも低く、過電圧信号Ａ１は常時Ｌレベルとなっているので、過電圧通電停止判定回路５２のアンド回路５４から通電禁止信号Ａ３は出力されない。この間、通電許可判定部５２０のアンド回路５２１には、常時Ｈレベルとなる過電圧信号Ａ１の反転信号が入力されており、アンド回路５２１に点火信号ＩＧｔが入力されると、その出力である許可期間信号Ｂ１がＨレベルに切り替わる。この出力がＪＫフリップフロップ回路５２４のクロック端子へ入力されると、Ｑ端子から通電許可信号Ａ２が出力される。すなわち、Ｑ端子の出力がＨレベルとなり、その記憶が保持される。

【0071】

一方、ナンド回路５２６から出力されるリセット信号Ｂ２は、点火信号ＩＧｔの出力期間の間、Ｈレベルとなっている。すなわち、点火信号ＩＧｔの出力前は遅延信号がＬレベルとなり、点火信号ＩＧｔの出力後は反転信号がＬレベルとなっており、期間（１）の終了時に、遅延信号がＨレベルの状態で、反転信号がＨレベルに切り替わると、リセット信号Ｂ２がＬレベルとなる。この反転信号がＪＫフリップフロップ回路５２４のクリア端子へ入力されると、Ｑ端子から出力される通電許可信号Ａ２の記憶が解除される。

【0072】

期間（２）において、点火信号ＩＧｔの途中で、過大サージにより電源電圧ＶＢが上昇するまでは、期間（１）と同様であり、過電圧信号Ａ１がＬレベルとなって通電禁止信号Ａ３は出力されない。また、点火信号ＩＧｔの入力により許可期間信号Ｂ１が出力されて、通電許可信号Ａ２がＨレベルとなっている。その後、検出される電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを超えると（すなわち、図中の期間（２１））、通電許可判定部５２０のアンド回路５２１に入力される過電圧信号Ａ１の反転信号がＬレベルとなり、許可期間信号Ｂ１の出力が停止される。ただし、ＪＫフリップフロップ回路５２４のＱ端子の出力は保持されるために、点火信号ＩＧｔの出力期間が終了するまで、通電許可信号Ａ２はＨレベルとなり、通電が継続される。

【0073】

このように、点火信号ＩＧｔが出力されてから、過大サージが入力した場合には、点火動作が優先されることにより、正規のタイミングにおいて点火が実施される。また、上記実施形態１と同様に、通電電流Ｉが制限電流値Ｉ１以下に制限されることにより、スイッチング素子３を保護しながら、エンジンの損傷を抑制することができる。

【0074】

期間（２）の点火信号ＩＧｔの出力期間が終了すると、期間（１）と同様に、ナンド回路５２６から出力されるリセット信号Ｂ２によって、点火信号ＩＧｔの出力記憶が解除され、通電許可信号Ａ２がＬレベルとなる。続く期間（４）の間は、点火信号ＩＧｔは出力されないので、アンド回路５２１から許可期間信号Ｂ１は出力されず、通電許可信号Ａ２はＬレベルのままとなる。このとき、アンド回路５４に入力される通電許可信号Ａ２の反転信号がＨレベルとなり、また、過電圧信号Ａ１がＨレベルとなっているので、アンド回路５４から通電禁止信号Ａ３が出力され、その状態が保持される。

【0075】

その後の期間（３）において、過大サージが入力した状態で点火信号ＩＧｔが出力された場合には、過電圧信号Ａ１がＨレベルとなっている間は（すなわち、図中の期間（３１））、通電許可判定部５２０のアンド回路５２１に入力される過電圧信号Ａ１の反転信号がＬレベルとなるために、許可期間信号Ｂ１は出力されない。これにより、ＪＫフリップフロップ回路５２４からの通電許可信号Ａ２の出力がマスクされ、その反転信号がＨレベルとなると共に、過電圧信号Ａ１がＨレベルとなっているので、アンド回路５４から出力される通電禁止信号はＨレベルのままとなる。

【0076】

その後、電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthを下回り、過電圧信号Ａ１がＬレベルに切り替わると、マスク機能が解除されて、通電許可信号Ａ２がＨレベルに切り替わり、アンド回路５４の出力がＬレベルとなって、通電禁止信号Ａ３の出力が停止される。このように、過電圧状態となっているときには、スイッチング素子３の保護が優先され、点火信号ＩＧｔが出力されても、点火動作は実施されないので、スイッチング素子３に大電流が流れることを防止することができる。

【0077】

（実施形態３）
実施形態３における内燃機関の点火装置１について、図８～図１３により説明する。本形態の点火装置１の基本回路構成は、上記実施形態１と同様であり、図示を省略する。本形態においてイグナイタＩは、過電流保護回路６における制限電流値Ｉ１を可変設定する制限電流補正回路６１を備えている。過電流保護回路６と制限電流補正回路６１とは、電流制限回路６０を構成している。以下、上記実施形態１との相違点を中心に説明する。

【0078】

図８において、イグナイタＩは、スイッチング回路部３０と制御回路部４とを有しており、制御回路部４は、ドライブ回路４１、過電圧保護回路５、電流制限回路６０の他に、図示しない、フィルタ回路４２、ロック防止回路４３を備える。これら各回路の基本動作は、上記実施形態１と同様であり、点火信号ＩＧｔの入力に基づいて、過電圧又は過電流から保護されるように、制御回路部４によりスイッチング回路部３０の駆動が制御される。

【0079】

制限電流補正回路６１は、過電流保護回路６とドライブ回路４１との間に配置されており、電源電圧ＶＢに応じて制限電流値Ｉ１を設定して過電流保護回路６に出力する。制限電流補正回路６１には、過電圧保護回路５の過電圧検出部５１にて検出される電圧値Ｖｓが入力されており、電圧値Ｖｓが過電圧閾値Ｖthに近い領域及び過電圧閾値Ｖthを超える領域において、制限電流値Ｉ１を通常時よりも低く設定して、スイッチング回路部３０の発熱を抑制する。

【0080】

具体的には、図９に示すように、通常時には一定の制限電流値Ｉ１（例えば、１２Ａ）が予め設定されている。これに対して、予め設定された基準電圧値Ｖref（例えば、１６Ｖ）を超える領域においては、制限電流値Ｉ１を可変値とし、電圧値Ｖｓが高くなるほど制限電流値Ｉ１が低下するように設定変更する。電圧値Ｖｓと制限電流値Ｉ１との関係は、特に制限されず任意に設定することができ、例えば、図示するように、基準電圧値Ｖrefを超えた時点から過電圧閾値Ｖthの近傍に向けて急減し、電圧値Ｖｓが大きくなるほど緩やかに低下する曲線状に設定される。これにより、過電圧閾値Ｖthに達した時点において、通電電流Ｉを大きく低減させてスイッチング素子３を保護することが可能になる。

【0081】

このとき、図１０に比較して示すように、通常時である期間（４）の後、期間（５）、（６）において検出される電圧値Ｖｓが上昇すると、その大きさに応じて制限電流値Ｉ１が変化する。通常時である期間（４）においては、検出される電圧値Ｖｓが基準電圧値Ｖrefよりも低い一定値であり、通電電流Ｉが徐々に上昇して制限電流値Ｉ１に達すると、過電流保護回路６が作動する。これにより、通電電流Ｉが制限電流値Ｉ１を超えることがなく、点火タイミングにおいて点火信号ＩＧｔがオフとなるまでの期間も短いので、通電によるスイッチング素子３の発熱は抑制される。

【0082】

これに対し、期間（５）のように、電源電圧ＶＢの変動等により検出される電圧値Ｖｓが上昇し、基準電圧値Ｖrefを超えることがある。その場合には、期間（６）よりも通電電流Ｉが速く上昇して発熱しやすくなるので、制限電流補正回路６１が作動して、制限電流値Ｉ１を期間（４）よりも低い値Ｉに設定変更する。これにより、より早いタイミングで過電流保護回路６が作動し、通電電流Ｉが制限電流値Ｉ１となっている期間におけるスイッチング素子３への印加電力を抑制して、発熱を抑制することができる。

【0083】

期間（６）のように、過大サージの入力等により、検出される電圧値Ｖｓが、基準電圧値Ｖrefを超える一定値を維持している状態から上昇を始めた場合には、制限電流補正回路６１は、一旦設定された制限電流値Ｉ１を徐々に低下させる。その場合には、上記図８の関係に基づいて、検出される電圧値Ｖｓに応じて制限電流値Ｉ１を随時設定変更し、過電流保護回路６へ出力する。これにより、通電電流Ｉが制限電流値Ｉ１となっている期間がより長くなっても、スイッチング素子３への印加電力を抑制して、発熱を抑制することができる。

【0084】

このように、過電圧保護回路５に加えて、電流制限回路６０を備え、制限電流補正回路６１により、過電流保護回路６における制限電流値Ｉ１を可変とすることにより、発熱によるイグナイタＩの損傷を抑制する効果が向上する。なお、電源電圧ＶＢと制限電流値Ｉ１との関係は一例であり、段階的に制限電流値Ｉ１を下げてもよいし、過電圧閾値Ｖｔｈに到達した時点以降に制限電流値Ｉ１を下げるようにしてもよい。

【0085】

ここで、図１１は、イグナイタＩへ過電圧によるサージ電流が入力したときの電源電圧ＶＢと素子印加電力との関係の一例を示しており、制限電流値Ｉ１を、例えば、１２Ａから８Ａに設定変更することにより、素子印加電力が抑制可能となる。この関係と、電流制限回路６０の制限電流補正回路６１による効果について、図１２、図１３を用いて説明する。

【0086】

図１２、図１３に比較して示すように、通常動作時と過電流保護動作時とにおいて、点火コイル２の１次巻線２１への印加電力（すなわち、図中のコイル印加電力）、スイッチング素子３であるＩＧＢＴ３１への印加電力（すなわち、図中の素子印加電力）は、それぞれ以下のようになる。
＜通常動作時＞
コイル印加電力：(ＶＢ-Ｖce)²/Ｒ１
素子印加電力：Ｖce*Ｉ
なお、式中、ＶＢは、電源電圧（Ｖ）であり、Ｖceは、ＩＧＢＴ３１のコレクタエミッタ間電圧（Ｖ）であり、Ｒ１は、１次巻線２１の巻線抵抗（Ω）であり、Ｉは、１次電流（Ａ）である。
＜過電流保護動作時＞
コイル印加電力：Ｒ1*Ｉ1²
素子印加電力：(ＶＢ－Ｒ１*Ｉ1)*Ｉ1
なお、式中、ＶＢは、電源電圧（Ｖ）であり、Ｒ１は、１次巻線２１のコイル抵抗（Ω）であり、Ｉ１は、制限電流値（Ａ）である。

【0087】

図１２に示すように、通常動作時は、ＩＧＢＴ３１のＶce電圧は低いため(例えば、Ｖce＝１．５Ｖ)、印加電力も低く（例えば、Ｉ＝８Ａのとき、印加電力は、８*１．５＝１２Ｗ）、点火コイル２への印加電力による発熱が大半となる。これに対して、図１３に示すように、ＩＧＢＴ３１に流れる電流が増加して、制限電流値Ｉ１に達した場合には、過電流保護動作時により、制限電流値Ｉ１を超えないように制御される。その場合は、ＩＧＢＴ３１のＶce電圧を制御することによって、制限電流値Ｉ１を制御するため、素子印加電力は、通常動作時よりも大きくなりやすい。また、巻線抵抗Ｒ１によっても変動する。

【0088】

このとき、巻線抵抗Ｒ１を所定の一定値とし（例えば、Ｒ１＝０．５Ω）、制限電流補正回路６１によって、制限電流値Ｉ１を可変制御することにより、素子印加電力を抑制することが可能となる。例えば、以下の（１）、（２）のように、制限電流値Ｉ１を１２Ａから８Ａに下げることで、素子印加電力は１２０Ｗから９６Ｗに低下する。
（１）ＶＢ＝１６Ｖ、Ｉ1＝１２Ａ、Ｒ１＝０．５Ωであるとき、
コイル印加電力：Ｒ１*Ｉ1²＝０．５*１２²＝７２Ｗ
素子印加電力：（ＶＢ－Ｒ１*Ｉ1）*Ｉ1＝（１６－０．５*１２）*１２＝１２０Ｗ
（２）ＶＢ＝１６Ｖ、Ｉ1＝８Ａ、Ｒ１＝０．５Ωであるとき、
コイル印加電力：Ｒ１*Ｉ1²＝０．５*８²＝３２Ｗ
素子印加電力：（ＶＢ－Ｒ１*Ｉ1）*Ｉ1＝（１６－０．５*８）*８＝９６Ｗ

【0089】

このように、点火コイル２の巻線抵抗Ｒ１等を適切に設定し、電源電圧ＶＢの変動に応じて、制限電流値Ｉ１を可変制御することにより、素子印加電力を抑制する効果が得られる。また、コイル印加電力も抑制することができる。

【0090】

以上のように、上記構成の点火装置１によれば、制御回路部４が、過電圧保護回路５を備えており、点火信号ＩＧｔと過電圧信号Ａ１の出力状態に基づいて、通電禁止信号Ａ３の出力を継続又は停止することができる。これにより、イグナイタＩを保護しながら、例えば、プレイグニッションによるエンジンの損傷等を抑制することができる。好適には、過電流保護回路６を組み合わせることで、より効果的なイグナイタＩの通電制御が可能になる。

【0091】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、上記各実施形態において、イグナイタＩの制御回路部４やスイッチング回路部３０の構成は、適宜変更することができる。また、内燃機関は、自動車用エンジンに限るものではなく、点火装置１の具体的構造も、図示したものに限らず、適用される内燃機関に応じて、適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0092】

Ｉ イグナイタ
１ 点火装置
２ 点火コイル
３ スイッチング素子
３０ スイッチング回路部
４ 制御回路部
５ 過電圧保護回路
５１ 過電圧検出部
５２０ 通電許可判定部
６ 過電流保護回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】