(57)【要約】【課題】いわゆる「吹き消え」の発生及びこれに伴う点火エネルギのロスを、簡略な装置構成によって良好に抑制すること。【解決手段】点火制御装置（３０）は、一次巻線（３１１ａ）における、直流電源（３１２）に接続された一端とは反対の他端側に、一次電流を供給可能に構成されている。点火放電中に第二スイッチング素子（３１４）がオンされることで、当該第二スイッチング素子を介して、エネルギが他端側から一次巻線に供給される。すると、一次電流が通流する。このとき、それまで通流していた放電電流に対して、かかる一次電流の通流に伴う追加分が重畳される。これにより、放電電流が、点火放電を維持可能な程度に良好に確保される。【選択図】図２
2014218997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料混合気を点火するように設けられた点火プラグ（１９）の、動作を制御するように構成された、点火制御装置（３０）において、
一次巻線（３１１ａ）と二次巻線（３１１ｂ）とを備えていて、前記一次巻線を通流する電流である一次電流の増減により、前記点火プラグに接続された前記二次巻線にて二次電流が発生するように構成された、イグニッションコイル（３１１）と、
前記一次巻線にて前記一次電流を通流させるように、非接地側出力端子が前記一次巻線の一端側に接続された、直流電源（３１２）と、
第一制御端子（３１３Ｇ）と第一電源側端子（３１３Ｃ）と第一接地側端子（３１３Ｅ）とを有していて前記第一制御端子に入力された第一制御信号に基づいて前記第一電源側端子と前記第一接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成された半導体スイッチング素子であって、前記第一電源側端子が前記一次巻線の他端側に接続されるとともに前記第一接地側端子が接地側に接続された、第一スイッチング素子（３１３）と、
第二制御端子（３１４Ｇ）と第二電源側端子（３１４Ｄ）と第二接地側端子（３１４Ｓ）とを有していて前記第二制御端子に入力された第二制御信号に基づいて前記第二電源側端子と前記第二接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成された半導体スイッチング素子であって、前記第二接地側端子が前記一次巻線の前記他端側に接続された、第二スイッチング素子（３１４）と、
第三制御端子（３１５Ｇ）と第三電源側端子（３１５Ｃ）と第三接地側端子（３１５Ｅ）とを有していて前記第三制御端子に入力された第三制御信号に基づいて前記第三電源側端子と前記第三接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成された半導体スイッチング素子であって、前記第三電源側端子が前記第二スイッチング素子における前記第二電源側端子に接続されるとともに前記第三接地側端子が前記接地側に接続された、第三スイッチング素子（３１５）と、
前記直流電源における前記非接地側出力端子と前記第三スイッチング素子における前記第三電源側端子とを接続する電力ラインに介装されたインダクタであって、前記第三スイッチング素子のオンによってエネルギを蓄積するように設けられた、エネルギ蓄積コイル（３１６）と、
を備えたことを特徴とする、点火制御装置。
【請求項２】
前記直流電源における前記非接地側出力端子と前記接地側との間にて前記エネルギ蓄積コイルと直列接続されていて、前記第三スイッチング素子のオフによってエネルギを蓄積するように設けられた、コンデンサ（３１７）をさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載の点火制御装置。
【請求項３】
前記第一スイッチング素子のオフにより開始された前記点火プラグの点火放電中に、前記第三スイッチング素子のオフ及び前記第二スイッチング素子のオンにより前記コンデンサから蓄積エネルギを放出させることで、前記他端側から前記一次巻線に前記一次電流を供給すべく、前記第二スイッチング素子及び前記第三スイッチング素子を制御するように設けられた、制御部（３１９）をさらに備えたことを特徴とする、請求項２に記載の点火制御装置。
【請求項４】
前記第一スイッチング素子は、カソードが前記第一電源側端子に接続されるとともにアノードが前記第一接地側端子に接続されたダイオード（３１３Ｄ１）を内蔵するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の点火制御装置。
【請求項５】
前記一次巻線と前記第一スイッチング素子との間の電流経路を遮断可能に、当該電流経路に介装された、遮断スイッチ（５０２）をさらに備えたことを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の点火制御装置。
【請求項６】
前記一次巻線と前記第二スイッチング素子における前記第二接地側端子との間の通電経路に介装された、第四スイッチング素子（５２１）と、
前記第二接地側端子と接地側との間に介装された、追加スイッチ（５３２）と、
をさらに備え、
前記点火プラグと前記イグニッションコイルと前記第一スイッチング素子と前記第四スイッチング素子との組が、複数組設けられたことを特徴とする、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の点火制御装置。
【請求項７】
前記追加スイッチよりも前記通電経路側の位置にて、当該追加スイッチに接続された、故障検出抵抗（５３１）をさらに備えたことを特徴とする、請求項６に記載の点火制御装置。
【請求項８】
１個の前記第二スイッチング素子に対して、複数の前記第四スイッチング素子が接続されたことを特徴とする、請求項６又は７に記載の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒内にて燃料混合気を点火するように設けられた点火プラグの、動作を制御するように構成された、点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置において、燃料混合気の燃焼状態を良好なものにするために、いわゆる多重放電を行うように構成されたものが知られている。例えば、特開２００７−２３１９２７号公報には、１回の燃焼行程内にて複数回の放電を断続的に生じさせる構成が開示されている。一方、特開２０００−１９９４７０号公報には、放電時間の長い多重放電特性を得るために、２つの点火コイルを並列に接続した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９４７０号公報
【特許文献２】特開２００７−２３１９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２００７−２３１９２７号公報に記載の構成のように、１回の燃焼行程内にて複数回の放電を断続的に生じさせる場合、当該行程内における点火放電の開始から終了までの間に、点火放電電流が繰り返しゼロとなる。すると、特に筒内のガス流速が大きい場合に、いわゆる「吹き消え」が生じ、点火エネルギがロスされるという問題が生じ得る。一方、特開２０００−１９９４７０号公報に記載のように、２つの点火コイルを並列に接続した構成においては、１回の燃焼行程内における点火放電の開始から終了までの間に点火放電電流が繰り返しゼロとなることはないものの、装置構成が複雑化し、装置サイズも大型化するという問題がある。また、かかる従来技術においては、点火に必要なエネルギを大きく上回る構成となることで、無駄な電力消費が発生するという問題もある。本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の点火制御装置（３０）は、点火プラグ（１９）の動作を制御するように構成されている。ここで、前記点火プラグは、内燃機関（１１）の気筒（１１ｂ）内にて燃料混合気を点火するように設けられている。本発明の点火制御装置は、イグニッションコイル（３１１）と、直流電源（３１２）と、第一スイッチング素子（３１３）と、第二スイッチング素子（３１４）と、第三スイッチング素子（３１５）と、エネルギ蓄積コイル（３１６）と、を備えている。
【０００６】
前記イグニッションコイルは、一次巻線（３１１ａ）と、二次巻線（３１１ｂ）と、を備えている。前記二次巻線は、前記点火プラグに接続されている。このイグニッションコイルは、一次電流（前記一次巻線を通流する電流）の増減により、前記二次巻線にて二次電流が発生するように構成されている。また、前記一次巻線にて前記一次電流を通流させるように、前記一次巻線の一端側には、前記直流電源における非接地側出力端子が接続されている。
【０００７】
前記第一スイッチング素子は、第一制御端子（３１３Ｇ）と、第一電源側端子（３１３Ｃ）と、第一接地側端子（３１３Ｅ）と、を有している。この第一スイッチング素子は、半導体スイッチング素子であって、前記第一制御端子に入力された第一制御信号に基づいて、前記第一電源側端子と前記第一接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成されている。この第一スイッチング素子においては、前記第一電源側端子は、前記一次巻線の他端側に接続されている。また、前記第一接地側端子は、接地側に接続されている。
【０００８】
前記第二スイッチング素子は、第二制御端子（３１４Ｇ）と、第二電源側端子（３１４Ｄ）と、第二接地側端子（３１４Ｓ）と、を有している。この第二スイッチング素子は、半導体スイッチング素子であって、前記第二制御端子に入力された第二制御信号に基づいて、前記第二電源側端子と前記第二接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成されている。この第二スイッチング素子においては、前記第二接地側端子が前記一次巻線の前記他端側に接続されている。
【０００９】
前記第三スイッチング素子は、第三制御端子（３１５Ｇ）と、第三電源側端子（３１５Ｃ）と、第三接地側端子（３１５Ｅ）と、を有している。この第三スイッチング素子は、半導体スイッチング素子であって、前記第三制御端子に入力された第三制御信号に基づいて、前記第三電源側端子と前記第三接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成されている。この第三スイッチング素子においては、前記第三電源側端子は、前記第二スイッチング素子における前記第二電源側端子に接続されている。また、前記第三接地側端子は、前記接地側に接続されている。
【００１０】
前記エネルギ蓄積コイルは、前記第三スイッチング素子のオンによってエネルギを蓄積するように設けられたインダクタである。このエネルギ蓄積コイルは、前記直流電源における前記非接地側出力端子と前記第三スイッチング素子における前記第三電源側端子とを接続する電力ラインに介装されている。
【発明の効果】
【００１１】
かかる構成を有する本発明の前記点火制御装置においては、前記第一スイッチング素子のオンにより、前記一次巻線に前記一次電流が通流する。これにより、前記イグニッションコイルが充電される。その後、前記第一スイッチング素子がオフされると、それ以前まで前記一次巻線に通流していた前記一次電流が急激に遮断される。すると、前記イグニッションコイルの前記一次巻線に高電圧が発生し、かかる高電圧がさらに前記二次巻線で昇圧されることで、前記点火プラグにて高電圧が発生して放電が発生し、このとき前記二次巻線にて大きな前記二次電流が生じる。これにより、前記点火プラグにて前記点火放電が開始される。
【００１２】
ここで、前記点火プラグにて前記点火放電が開始した後は、前記二次電流（以下「放電電流」と称する）は、そのままでは時間経過とともにゼロに近づく。この点、本発明の構成においては、前記点火放電中に前記第二スイッチング素子がオンされることで、当該第二スイッチング素子を介して、エネルギが前記他端側から前記一次巻線に供給される。すると、前記一次電流が通流する。このとき、それまで通流していた前記放電電流に対して、かかる一次電流の通流に伴う追加分が重畳される。すると、前記一次巻線に流れる電流が増強され、前記二次巻線に放電維持電圧以上の誘導起電力を発生させることができる。このため、前記二次電流すなわち前記放電電流が増強され、以て吹き消えを効果的に抑制することができる。これにより、前記放電電流が、前記点火放電を維持可能な程度に良好に確保される。
【００１３】
したがって、本発明によれば、いわゆる「吹き消え」の発生及びこれに伴う点火エネルギのロスが、簡略な装置構成によって良好に抑制される。また、このように前記一次巻線の低圧側（接地側あるいは前記第一スイッチング側）からエネルギを投入することにより、前記二次巻線側からエネルギを投入する場合よりも、低圧でエネルギを投入することが可能となる。この点、前記一次巻線の高圧側（前記直流電源側）から、前記直流電源の電圧より高い電圧でエネルギ投入すると、当該直流電源への流入電流などにより効率が悪くなる。これに対し、本発明によれば、上述のように、前記一次巻線の低圧側からエネルギを投入するため、もっとも容易に効率よくエネルギを投入することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の構成を備えたエンジンシステムの概略構成図。
【図２】図１に示されている点火制御装置の第一の実施形態における概略的な回路図。
【図３】図２に示されている点火制御装置の動作説明のためのタイムチャート。
【図４】図２に示されている点火制御装置の動作説明のためのタイムチャート。
【図５】図１に示されている点火制御装置の第二の実施形態における概略的な回路図。
【図６】図５に示されている点火制御装置の動作説明のためのタイムチャート。
【図７】図２等に示されている第一スイッチング素子の周辺の回路構成の一例を示す図。
【図８】図２等に示されている第一スイッチング素子の周辺の回路構成の他の一例を示す図。
【図９】図１に示されている点火制御装置の第三の実施形態における概略的な回路図。
【図１０】図１に示されている点火制御装置の第四の実施形態における概略的な回路図。
【図１１】図１０に示されている回路構成の一変形例を示す概略的な回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、変形例は、当該実施形態の説明中に挿入されると首尾一貫した一実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
【００１６】
＜エンジンシステムの構成＞
図１を参照すると、エンジンシステム１０は、火花点火式の内燃機関であるエンジン１１を備えている。エンジン１１の本体部を構成するエンジンブロック１１ａの内部には、気筒１１ｂ及びウォータージャケット１１ｃが形成されている。気筒１１ｂは、ピストン１２を往復移動可能に収容するように設けられている。ウォータージャケット１１ｃは、冷却液（冷却水ともいう）が通流可能な空間であって、気筒１１ｂの周囲を取り囲むように設けられている。
【００１７】
エンジンブロック１１ａの上部であるシリンダヘッドには、吸気ポート１３及び排気ポート１４が、気筒１１ｂと連通可能に形成されている。また、シリンダヘッドには、吸気ポート１３と気筒１１ｂとの連通状態を制御するための吸気バルブ１５と、排気ポート１４と気筒１１ｂとの連通状態を制御するための排気バルブ１６と、吸気バルブ１５及び排気バルブ１６を所定のタイミングで開閉動作させるためのバルブ駆動機構１７と、が設けられている。
【００１８】
さらに、エンジンブロック１１ａには、インジェクタ１８及び点火プラグ１９が装着されている。本実施形態においては、インジェクタ１８は、気筒１１ｂ内に燃料を直接噴射するように設けられている。点火プラグ１９は、気筒１１ｂ内にて燃料混合気を点火するように設けられている。
【００１９】
エンジン１１には、給排気機構２０が接続されている。給排気機構２０には、吸気管２１（吸気マニホールド２１ａ及びサージタンク２１ｂを含む）と、排気管２２と、ＥＧＲ通路２３と、の３種類のガス通路が設けられている。
【００２０】
吸気マニホールド２１ａは、吸気ポート１３に接続されている。サージタンク２１ｂは、吸気マニホールド２１ａよりも吸気通流方向における上流側に配置されている。排気管２２は、排気ポート１４に接続されている。
【００２１】
ＥＧＲ通路２３は、排気管２２とサージタンク２１ｂとを接続することで、排気管２２に排出された排気ガスの一部を吸気に導入可能に設けられている（ＥＧＲはExhaust  Gas  Recirculationの略である）。ＥＧＲ通路２３には、ＥＧＲ制御バルブ２４が介装されている。ＥＧＲ制御バルブ２４は、その開度によってＥＧＲ率（気筒１１ｂ内に吸入される燃焼前のガスにおける排気ガスの混入割合）を制御可能に設けられている。
【００２２】
吸気管２１における、サージタンク２１ｂよりも吸気通流方向における上流側には、スロットルバルブ２５が介装されている。スロットルバルブ２５は、その開度が、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ２６の動作によって制御されるようになっている。また、吸気ポート１３の近傍には、スワール流やタンブル流を発生させるための気流制御バルブ２７が設けられている。
【００２３】
エンジンシステム１０には、点火制御装置３０が設けられている。点火制御装置３０は、点火プラグ１９の動作を制御する（すなわちエンジン１１における点火制御を行う）ように構成されている。この点火制御装置３０は、点火回路ユニット３１と、電子制御ユニット３２と、を備えている。
【００２４】
点火回路ユニット３１は、気筒１１ｂ内の燃料混合気に点火するための火花放電を点火プラグ１９にて発生させるように構成されている。電子制御ユニット３２は、いわゆるエンジンＥＣＵ（ＥＣＵはElectronic  Control  Unitの略である）であって、回転速度センサ３３等の各種センサの出力に基づいて取得したエンジン１１の運転状態（以下「エンジンパラメータ」と略称する。）に応じて、インジェクタ１８及び点火回路ユニット３１を含む各部の動作を制御するようになっている。
【００２５】
点火制御に関しては、電子制御ユニット３２は、取得したエンジンパラメータに基づいて、点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗを生成及び出力するようになっている。かかる点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗは、気筒１１ｂ内のガスの状態及び必要とされるエンジン１１の出力（これらはエンジンパラメータに応じて変化する）に応じた、最適な点火時期及び放電電流（点火放電電流）を規定するものである。なお、これらの信号についてはすでに公知あるいは周知であるので、これらの信号についてのこれ以上の詳細な説明については本明細書では省略する（必要に応じ、特開２００２−１６８１７０号公報、特開２００７−２１１６３１号公報、等参照。）。
【００２６】
回転速度センサ３３は、エンジン回転速度（エンジン回転数ともいう）Ｎｅを検出（取得）するためのセンサである。この回転速度センサ３３は、ピストン１２の往復運動に伴って回転する図示しないクランクシャフトの回転角度に応じたパルス状の出力を生じるように、エンジンブロック１１ａに装着されている。冷却水温センサ３４は、ウォータージャケット１１ｃ内を通流する冷却液の温度である冷却水温Ｔｗを検出（取得）するためのセンサであって、エンジンブロック１１ａに装着されている。
【００２７】
エアフローメータ３５は、吸入空気量Ｇａ（吸気管２１を通流して気筒１１ｂ内に導入される吸入空気の質量流量）を検出（取得）するためのセンサである。このエアフローメータ３５は、スロットルバルブ２５よりも吸気通流方向における上流側にて、吸気管２１に装着されている。吸気圧センサ３６は、吸気管２１内の圧力である吸気圧Ｐａを検出（取得）するためのセンサであって、サージタンク２１ｂに装着されている。
【００２８】
スロットル開度センサ３７は、スロットルバルブ２５の開度（スロットル開度ＴＨＡ）に対応する出力を生じるセンサであって、スロットルアクチュエータ２６に内蔵されている。アクセルポジションセンサ３８は、図示しないアクセルの操作量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）に対応する出力を生じるように設けられている。
【００２９】
＜第一実施形態の点火制御装置の構成＞
図２を参照すると、第一実施形態における点火回路ユニット３１は、イグニッションコイル３１１（一次巻線３１１ａ及び二次巻線３１１ｂを含む）と、直流電源３１２と、第一スイッチング素子３１３と、第二スイッチング素子３１４と、第三スイッチング素子３１５と、エネルギ蓄積コイル３１６と、コンデンサ３１７と、ダイオード３１８ａ，３１８ｂ及び３１８ｃと、ドライバ回路３１９と、を備えている。
【００３０】
上述のように、イグニッションコイル３１１は、一次巻線３１１ａと二次巻線３１１ｂとを備えている。このイグニッションコイル３１１は、周知の通り、一次巻線３１１ａを通流する一次電流の増減により、二次巻線３１１ｂにて二次電流を発生させるように構成されている。
【００３１】
一次巻線３１１ａの一端である高電圧側端子（非接地側端子とも称し得る）側には、直流電源３１２における非接地側出力端子（具体的には＋端子）が接続されている。一方、一次巻線３１１ａの他端である低電圧側端子（接地側端子とも称し得る）側は、第一スイッチング素子３１３を介して、接地側に接続されている。すなわち、直流電源３１２は、第一スイッチング素子３１３がオンされたときに、一次巻線３１１ａにて高電圧側端子側から低電圧側端子側に向かう方向の一次電流を通流させるように設けられている。
【００３２】
二次巻線３１１ｂにおける高電圧側端子（非接地側端子とも称し得る）側は、ダイオード３１８ａを介して、一次巻線３１１ａにおける高電圧側端子側に接続されている。このダイオード３１８ａは、一次巻線３１１ａにおける高電圧側端子側から二次巻線３１１ｂにおける高電圧側端子側に向かう方向の電流の通流を禁止するとともに、二次電流（放電電流）を点火プラグ１９から二次巻線３１１ｂに向かう（すなわち図中の電流Ｉ２が負の値となる）方向に規定すべく、そのアノードが二次巻線３１１ｂにおける高電圧側端子側に接続されている。一方、二次巻線３１１ｂにおける低電圧側端子（接地側端子とも称し得る）側は、点火プラグ１９に接続されている。
【００３３】
第一スイッチング素子３１３は、ＭＯＳゲート構造トランジスタであるＩＧＢＴ（ＩＧＢＴはInsulated  Gate  Bipolar  Transistorの略）であって、第一制御端子３１３Ｇと、第一電源側端子３１３Ｃと、第一接地側端子３１３Ｅと、を有している。この第一スイッチング素子３１３は、第一制御端子３１３Ｇに入力された第一制御信号ＩＧａに基づいて、第一電源側端子３１３Ｃと第一接地側端子３１３Ｅとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。本実施形態においては、第一電源側端子３１３Ｃは、一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側に接続されている。また、第一接地側端子３１３Ｅは、接地側に接続されている。
【００３４】
第二スイッチング素子３１４は、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴはMetal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistorの略）であって、第二制御端子３１４Ｇと、第二電源側端子３１４Ｄと、第二接地側端子３１４Ｓと、を有している。この第二スイッチング素子３１４は、第二制御端子３１４Ｇに入力された第二制御信号ＩＧｂに基づいて、第二電源側端子３１４Ｄと第二接地側端子３１４Ｓとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。
【００３５】
本実施形態においては、第二接地側端子３１４Ｓは、ダイオード３１８ｂを介して、一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側に接続されている。このダイオード３１８ｂは、第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓから一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側に向かう方向の電流の通流を許容するように、そのアノードが第二接地側端子３１４Ｓに接続されている。
【００３６】
第三スイッチング素子３１５は、ＭＯＳゲート構造トランジスタであるＩＧＢＴであって、第三制御端子３１５Ｇと、第三電源側端子３１５Ｃと、第三接地側端子３１５Ｅと、を有している。この第三スイッチング素子３１５は、第三制御端子３１５Ｇに入力された第三制御信号ＩＧｃに基づいて、第三電源側端子３１５Ｃと第三接地側端子３１５Ｅとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。
【００３７】
本実施形態においては、第三電源側端子３１５Ｃは、ダイオード３１８ｃを介して、第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄに接続されている。ダイオード３１８ｃは、第三スイッチング素子３１５における第三電源側端子３１５Ｃから第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄに向かう方向の電流の通流を許容するように、そのアノードが第三電源側端子３１５Ｃに接続されている。また、第三スイッチング素子３１５における第三接地側端子３１５Ｅは、接地側に接続されている。
【００３８】
エネルギ蓄積コイル３１６は、第三スイッチング素子３１５のオンによってエネルギを蓄積するように設けられたインダクタである。このエネルギ蓄積コイル３１６は、直流電源３１２における上述の非接地側出力端子と第三スイッチング素子３１５における第三電源側端子３１５Ｃとを接続する電力ラインに介装されている。
【００３９】
コンデンサ３１７は、接地側と直流電源３１２における上述の非接地側出力端子との間にて、エネルギ蓄積コイル３１６と直列接続されている。すなわち、コンデンサ３１７は、エネルギ蓄積コイル３１６に対して、第三スイッチング素子３１５と並列接続されている。このコンデンサ３１７は、第三スイッチング素子３１５のオフによって、エネルギを蓄積するように設けられている。
【００４０】
本発明の「制御部」を構成するドライバ回路３１９は、電子制御ユニット３２から出力されたエンジンパラメータ、点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗを受信するように、電子制御ユニット３２に接続されている。また、ドライバ回路３１９は、第一スイッチング素子３１３、第二スイッチング素子３１４、及び第三スイッチング素子３１５を制御するように、第一制御端子３１３Ｇ、第二制御端子３１４Ｇ及び第三制御端子３１５Ｇに接続されている。このドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて、第一制御信号ＩＧａ、第二制御信号ＩＧｂ、及び第三制御信号ＩＧｃを、それぞれ第一制御端子３１３Ｇ、第二制御端子３１４Ｇ及び第三制御端子３１５Ｇに出力するように設けられている。
【００４１】
具体的には、ドライバ回路３１９は、点火プラグ１９の点火放電（これは第一スイッチング素子３１３のオフにより開始される）中に、コンデンサ３１７から蓄積エネルギを放出させる（これは第三スイッチング素子３１５のオフ及び第二スイッチング素子３１４のオンにより行われる）ことで一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側から当該一次巻線３１１ａに一次電流を供給すべく、各スイッチング素子を制御するようになっている。特に、本実施形態においては、ドライバ回路３１９は、コンデンサ３１７からの蓄積エネルギの蓄積量あるいは放出量をエンジンパラメータに応じて可変とすべく、第二スイッチング素子３１４及び第三スイッチング素子３１５を制御するようになっている。
【００４２】
＜第一実施形態の動作説明＞
以下、本実施形態の構成による動作（作用・効果）について説明する。図３及び図４のタイムチャートにおいて、「Ｖｄｃ」はコンデンサ３１７の電圧、「Ｉ１」は一次電流、「Ｉ２」は二次電流、「Ｐ」はコンデンサ３１７から放出されて一次巻線３１１ａに対してその低電圧側端子側から供給されるエネルギ（以下「投入エネルギ」と称する）、をそれぞれ示す。
【００４３】
なお、図中、一次電流「Ｉ１」及び二次電流「Ｉ２」のタイムチャートにおいては、図２にて矢印で示されている方向が正の値となるように示されているものとする。また、投入エネルギＰのタイムチャートにおいては、１回の点火タイミング中における、供給開始（最初の第二制御信号ＩＧｂの立ち上り）からの投入エネルギの積算値が示されている。また、点火信号ＩＧｔ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗ、第一制御信号ＩＧａ、第二制御信号ＩＧｂ、及び第三制御信号ＩＧｃは、図中上方に立ち上がった状態が「Ｈ」であり、下方に立ち下がった状態が「Ｌ」であるものとする。
【００４４】
電子制御ユニット３２は、回転速度センサ３３等の各種センサの出力に基づいて取得したエンジンパラメータに応じて、インジェクタ１８及び点火回路ユニット３１を含む、エンジンシステム１０における各部の動作を制御する。ここで、点火制御について詳述すると、電子制御ユニット３２は、取得したエンジンパラメータに基づいて、点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗを生成する。そして、電子制御ユニット３２は、生成した点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗと、エンジンパラメータとを、ドライバ回路３１９に向けて出力する。
【００４５】
ドライバ回路３１９は、電子制御ユニット３２から出力された点火信号ＩＧｔ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗ及びエンジンパラメータを受信すると、これらに基づいて、第一スイッチング素子３１３のオンオフを制御するための第一制御信号ＩＧａ、第二スイッチング素子３１４のオンオフを制御するための第二制御信号ＩＧｂ、及び第三スイッチング素子３１５のオンオフを制御するための第三制御信号ＩＧｃを出力する。
【００４６】
なお、本実施形態においては、第一制御信号ＩＧａは、点火信号ＩＧｔと同一である。このため、ドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔをそのまま第一スイッチング素子３１３における第一制御端子３１３Ｇに向けて出力する。
【００４７】
一方、第二制御信号ＩＧｂは、受信したエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて生成されるものである。このため、ドライバ回路３１９は、受信したエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて第二制御信号ＩＧｂを生成するとともに、かかる第二制御信号ＩＧｂを第二スイッチング素子３１４における第二制御端子３１４Ｇに向けて出力する。なお、本実施形態においては、第二制御信号ＩＧｂは、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルの間に繰り返し出力される、周期及びオンデューティ比が一定（１：１）の矩形波パルス状の信号である。
【００４８】
また、第三制御信号ＩＧｃは、受信した点火信号ＩＧｔ及びエンジンパラメータに基づいて生成されるものである。このため、ドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔ及びエンジンパラメータに基づいて第三制御信号ＩＧｃを生成するとともに、かかる第三制御信号ＩＧｃを第三スイッチング素子３１５における第三制御端子３１５Ｇに向けて出力する。なお、本実施形態においては、第三制御信号ＩＧｃは、点火信号ＩＧｔがＨレベルの間に繰り返し出力される、周期が一定でエンジンパラメータに基づいてオンデューティ比が可変とされる矩形波パルス状の信号である。
【００４９】
以下図３を参照すると、時刻ｔ１にて点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がると、これに対応して、第一制御信号ＩＧａがＨレベルに立ち上げられることで、第一スイッチング素子３１３がオンされる（このときエネルギ投入期間信号ＩＧｗはＬレベルであるため第二スイッチング素子３１４はオフである）。これにより、一次巻線３１１ａにおける一次電流の通流が開始する。
【００５０】
また、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている間、矩形波パルス状の第三制御信号ＩＧｃが、第三スイッチング素子３１５における第三制御端子３１５Ｇに入力される。すると、第三スイッチング素子３１５のオンオフにおけるオン後のオフ期間（すなわち第三制御信号ＩＧｃにおけるＬレベル期間中）に、電圧Ｖｄｃがステップ状に上昇する。
【００５１】
このようにして、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１−ｔ２間に、イグニッションコイル３１１が充電されるとともに、エネルギ蓄積コイル３１６を介してコンデンサ３１７にエネルギが蓄積される。かかるエネルギの蓄積は、時刻ｔ２までに終了する。
【００５２】
その後、時刻ｔ２にて第一制御信号ＩＧａがＨレベルからＬレベルに立ち下げられることで、第一スイッチング素子３１３がオフされると、それ以前まで一次巻線３１１ａに通流していた一次電流が急激に遮断される。すると、イグニッションコイル３１１が放電し、二次巻線３１１ｂにて、大きな二次電流である放電電流が生じる。これにより、点火プラグ１９にて点火放電が開始する。
【００５３】
時刻ｔ２にて点火放電が開始した後は、従来の放電制御においては（あるいはエネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルに立ち上げられることなくＬレベルのまま維持されるような運転条件においては）、破線で示されたように、放電電流はそのままでは時間経過とともにゼロに近づき、放電を維持できない程度まで減衰し放電は終了する。
【００５４】
この点、本動作例においては、時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３にてエネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルに立ち上げられることで、第三スイッチング素子３１５のオフ（第三制御信号ＩＧｃ＝Ｌレベル）下で第二スイッチング素子３１４がオンされる（第二制御信号ＩＧｂ＝Ｈレベル）。すると、コンデンサ３１７の蓄積エネルギが当該コンデンサ３１７から放出され、上述の投入エネルギが、一次巻線３１１ａに対してその低電圧側端子側から供給される。これにより、点火放電中に、投入エネルギに起因する一次電流が通流する。
【００５５】
このとき、時刻ｔ２−ｔ３間で通流していた放電電流に対して、投入エネルギに起因する一次電流の通流に伴う追加分が重畳される。かかる一時電流の重畳（追加）は、時刻ｔ３以降（ｔ４まで）、第二スイッチング素子３１４がオンされる毎に行われる。すなわち、図３に示されているように、第二制御信号ＩＧｂが立ち上がる毎に、コンデンサ３１７の蓄積エネルギにより一次電流（Ｉ１）が順次追加され、これに対応して、放電電流（Ｉ２）が順次追加される。これにより、放電電流が、点火放電を維持可能な程度に良好に確保される。なお、本具体例においては、時刻ｔ２とｔ３との間の時間間隔は、いわゆる「吹き消え」が生じないように、エンジン回転速度Ｎｅ及び吸入空気量Ｇａに基づいて電子制御ユニット３２により適宜（マップ等を用いて）設定されるものとする。
【００５６】
ところで、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１−ｔ２間における、コンデンサ３１７におけるエネルギ蓄積状態は、第三制御信号ＩＧｃのオンデューティ比によって制御可能である。また、コンデンサ３１７における蓄積エネルギが大きいほど、第二スイッチング素子３１４がオンされる毎の投入エネルギもまた大きくなる。
【００５７】
そこで、本実施形態においては、いわゆる「吹き消え」が生じやすい高負荷又は高回転運転条件（吸気圧Ｐａ：高、エンジン回転速度Ｎｅ：高、スロットル開度ＴＨＡ：大、ＥＧＲ率：高、空燃比：リーン）になるほど、第三制御信号ＩＧｃのオンデューティ比が高く設定される。これにより、エンジンの運転状態に合わせて図４に示されているように（特に図４における矢印参照）、コンデンサ３１７におけるエネルギ蓄積量や投入エネルギを高めることができ、電力消費をおさえながら「吹き消え」を良好に抑制することが可能となる。
【００５８】
このように、本実施形態の構成においては、いわゆる「吹き消え」が生じないように放電電流の通流状態を、気筒１１ｂ内におけるガスの流動状態に対応して良好に制御することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、いわゆる「吹き消え」の発生及びこれに伴う点火エネルギのロスが、簡略な装置構成によって良好に抑制される。
【００５９】
すなわち、本実施形態の構成のように、一次巻線３１１ａにおける低電圧端子側（第一スイッチング素子３１３側）からエネルギを投入することにより、二次巻線３１１ｂ側からエネルギを投入する場合よりも、低圧でエネルギを投入することが可能となる。この点、一次巻線３１１ａの高電圧側端子から、直流電源３１２の電圧より高い電圧でエネルギ投入すると、当該直流電源３１２への流入電流などにより効率が悪くなる。これに対し、本実施形態の構成によれば、上述のように、一次巻線３１１ａにおける低電圧端子側からエネルギを投入するため、もっとも容易に効率よくエネルギを投入することができるという優れた効果がある。
【００６０】
＜第二実施形態の点火制御装置の構成＞
以下、第二実施形態における点火回路ユニット３１の構成について説明する。なお、以下の第二実施形態の説明において、上述の第一実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、当該第一実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、当該第一実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。
【００６１】
図５に示されている、本実施形態の点火回路ユニット３１においては、二次巻線３１１ｂにおける非接地側端子（点火プラグ１９が接続されている側とは反対側の端子）は、ダイオード３１８ａ及び放電電流検出抵抗３１８ｒを介して、接地側に接続されている。このダイオード３１８ａは、二次電流（放電電流）を点火プラグ１９から二次巻線３１１ｂに向かう（すなわち図中の電流Ｉ２が負の値となる）方向に規定すべく、そのアノードが二次巻線３１１ｂにおける非接地側端子側に接続されている。放電電流検出抵抗３１８ｒは、ダイオード３１８ａのカソードとの接続位置にて、二次電流（放電電流）に対応する電圧を生じるように設けられている。かかる接続位置は、当該位置の電圧を点火制御装置３０に入力可能に、点火制御装置３０に接続されている。
【００６２】
本実施形態においては、第三電源側端子３１５Ｃは、ダイオード３１８ｃを介して、第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄに接続されている。ダイオード３１８ｃは、第三スイッチング素子３１５における第三電源側端子３１５Ｃから第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄに向かう方向の電流の通流を許容するように、そのアノードが第三電源側端子３１５Ｃに接続されている。
【００６３】
＜第二実施形態の動作説明＞
以下、本実施形態の構成による動作（作用・効果）について説明する。図６のタイムチャートにおいて、「Ｖｄｃ」は第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄの電圧を示す。
【００６４】
ここで、本実施形態においては、第三制御信号ＩＧｃは、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルに立ち上がると同時にＨレベルに立ち上がるとともに、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルの間に所定の周期で繰り返し立ち上がる、オンデューティ比が一定（１：１）の矩形波パルス状の信号である。また、第二制御信号ＩＧｂは、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルの間に、第三制御信号ＩＧｃと交互に繰り返し立ち上がる、オンデューティ比が一定（１：１）の矩形波パルス状の信号である。
【００６５】
すなわち、図６に示されているように、第三制御信号ＩＧｃがＨレベルからＬレベルに立ち下がると同時に第二制御信号ＩＧｂがＬレベルからＨレベルに立ち上がる。また、第二制御信号ＩＧｂがＨレベルからＬレベルに立ち下がると同時に第三制御信号ＩＧｃがＬレベルからＨレベルに立ち上がる。
【００６６】
以下図６を参照すると、時刻ｔ１にて点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がると、これに対応して、第一制御信号ＩＧａがＨレベルに立ち上げられることで、第一スイッチング素子３１３がオンされる（このときエネルギ投入期間信号ＩＧｗはＬレベルであるため第二スイッチング素子３１４及び第三スイッチング素子３１５はオフである）。これにより、一次巻線３１１ａにおける一次電流の通流が開始する。
【００６７】
このようにして、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１−ｔ２間に、イグニッションコイル３１１が充電される。その後、時刻ｔ２にて第一制御信号ＩＧａがＨレベルからＬレベルに立ち下げられることで第一スイッチング素子３１３がオフされると、それ以前まで一次巻線３１１ａに通流していた一次電流が急激に遮断される。すると、イグニッションコイル３１１の一次巻線３１１ａに高電圧が発生し、かかる高電圧がさらに二次巻線３１１ｂで昇圧されることで、点火プラグ１９に高電圧が発生して放電が発生し、このとき、二次巻線３１１ｂにて、大きな二次電流である放電電流が生じる。これにより、点火プラグ１９にて点火放電が開始される。
【００６８】
ここで、時刻ｔ２にて点火放電が開始した後は、従来の放電制御においては（あるいはエネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルに立ち上げられることなくＬレベルのまま維持されるような運転条件においては）、破線で示されたように、放電電流はそのままでは時間経過とともにゼロに近づき、放電を維持できない程度まで減衰し放電は終了する。
【００６９】
この点、本実施形態においては、時刻ｔ２にて、点火信号ＩＧｔがＨレベルからＬレベルに立ち下がると同時に、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＬレベルからＨレベルに立ち上げられる。すると、まず、第二制御信号ＩＧｂがＬレベルに維持されつつ、第三制御信号ＩＧｃがＨレベルに立ち上げられる。すなわち、第二スイッチング素子３１４がオフの状態で、第三スイッチング素子３１５がオンされる。これにより、エネルギ蓄積コイル３１６にエネルギが蓄積される。
【００７０】
その後、第三制御信号ＩＧｃがＨレベルからＬレベルに立ち下がると同時に、第二制御信号ＩＧｂがＨレベルに立ち上げられる。このとき、第三スイッチング素子３１５のオフによる、エネルギ蓄積コイル３１６を含むＤＣ／ＤＣコンバータにおける昇圧と同時に、第二スイッチング素子３１４がオンされることとなる。すると、エネルギ蓄積コイル３１６から放出されたエネルギが、一次巻線３１１ａに対してその低電圧側端子側から供給される。これにより、点火放電中に、投入エネルギに起因する一次電流が通流する。
【００７１】
このようにして、エネルギ蓄積コイル３１６から一次巻線３１１ａに一次電流が供給されると、それまで通流していた放電電流に対して、かかる一次電流の供給に伴う追加分が重畳される。これにより、放電電流が、点火放電を維持可能な程度に良好に確保される。このような、エネルギ蓄積コイル３１６におけるエネルギの蓄積と、エネルギ蓄積コイル３１６からの一次電流の供給に伴う放電電流の重畳は、第三制御信号ＩＧｃのオンパルスと第二制御信号ＩＧｂのオンパルスとが交互に出力されることによって、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻ｔ４まで、繰り返し行われる。
【００７２】
すなわち、図６に示されているように、第三制御信号ＩＧｃのパルスが立ち上がる毎に、エネルギ蓄積コイル３１６にエネルギが蓄積される。そして、第二制御信号ＩＧｂのパルスが立ち上がる毎に、エネルギ蓄積コイル３１６から供給された投入エネルギにより一次電流（Ｉ１）が順次追加され、これに対応して、放電電流（Ｉ２）が順次追加される。
【００７３】
このように、本実施形態の構成においては、いわゆる「吹き消え」が生じないように、放電電流を良好に維持することが可能となる。また、本実施形態の構成においても、一次巻線３１１ａにおける低電圧端子側（第一スイッチング素子３１３側）からエネルギを投入することにより、上述の第一実施形態と同様に、エネルギ投入が低電圧にて効率よく実現される。さらに、本実施形態の構成においては、特開２００７−２３１９２７号公報に記載の従来の構成におけるコンデンサが省略されている。したがって、本実施形態によれば、いわゆる「吹き消え」の発生及びこれに伴う点火エネルギのロスが、従来よりも簡略な装置構成によって、良好に抑制される。
【００７４】
＜変形例＞
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、上述の実施形態の一部、及び、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
【００７５】
本発明は、上述の各実施形態にて例示された具体的な構成に限定されない。すなわち、例えば、電子制御ユニット３２のうちの一部の機能ブロックが、ドライバ回路３１９と一体化され得る。あるいは、ドライバ回路３１９が、スイッチング素子毎に分割され得る。この場合、第一制御信号ＩＧａが点火信号ＩＧｔであるときは、ドライバ回路３１９を介することなく、点火信号ＩＧｔが電子制御ユニット３２から直接第一スイッチング素子３１３における第一制御端子３１３Ｇに出力されてもよい。
【００７６】
本発明は、上述の各実施形態にて例示された具体的な動作に限定されない。すなわち、例えば、上述の第一実施形態において、上記した吸気圧Ｐａ、エンジン回転速度Ｎｅ、スロットル開度ＴＨＡ、ＥＧＲ率及び空燃比と、吸入空気量Ｇａやアクセル操作量ＡＣＣＰ等の他のエンジンパラメータとのうちから、任意に選択されたものが、制御用のパラメータとして用いられ得る。また、エンジンパラメータに代えて、第二制御信号ＩＧｂや第三制御信号ＩＧｃの生成に利用可能な他の情報が、電子制御ユニット３２からドライバ回路３１９に向けて出力されてもよい。
【００７７】
上述の第一実施形態にて例示した第三制御信号ＩＧｃのデューティ制御に代えて、あるいはこれとともに、エネルギ投入期間信号ＩＧｗの波形（図３等におけるｔ３の立ち上りタイミング及び／又はｔ３−ｔ４の間の期間）の制御によって、投入エネルギを可変としてもよい。この場合、ドライバ回路３１９に代えて、あるいはこれとともに、電子制御ユニット３２が、本発明の「制御部」に相当することとなる。
【００７８】
上述の第一実施形態において、第三制御信号ＩＧｃは、第一制御信号ＩＧａがＨレベルである間に１回ずつ立ち上り及び立ち下がる波形であってもよい。
【００７９】
上述の第二実施形態において、エネルギ蓄積コイル３１６からの一次電流の供給（第三スイッチング素子３１５のオフ及び第二スイッチング素子３１４のオン）は、放電電流検出抵抗３１８ｒによって検出された放電電流が所定値以下となった時点で行われてもよい。
【００８０】
上述の各実施形態において、第一スイッチング素子３１３は、ＩＧＢＴに限定されない（以下の他の実施形態も同様である）。すなわち、第一スイッチング素子３１３は、いわゆる「パワーＭＯＳＦＥＴ」であってもよい。第一スイッチング素子３１３がＩＧＢＴである場合、近年広く用いられているような、ダイオード内蔵型のものが好適に適用され得る（図７参照）。すなわち、図７における還流ダイオード３１３Ｄ１は、第一スイッチング素子３１３に内蔵されたものであって、カソードが第一電源側端子３１３Ｃに接続されるとともにアノードが第一接地側端子３１３Ｅに接続されている。
【００８１】
なお、図７における還流ダイオード３１３Ｄ１に代えて、図８に示されているように、外付けの還流ダイオード３１３Ｄ２が設けられていてもよい。この場合、還流ダイオード３１３Ｄ２は、カソードが第一電源側端子３１３Ｃに接続されるとともにアノードが第一接地側端子３１３Ｅに接続されている。
【００８２】
これらの還流ダイオード３１３Ｄ１，３１３Ｄ２によれば、特に、筒内のガス流速が非常に大きく吹き消えの発生の可能性が非常に高い運転状態において、投入エネルギのＯＮ／ＯＦＦに起因する一次電流の還流経路、特にＯＦＦさせたときの環流径路が良好に形成され二次電流を所定の値に制御することができる。さらに、図７の構成においては、高耐圧の還流ダイオード３１３Ｄ１が第一スイッチング素子３１３に内蔵されたものであるため、回路構成が簡略化される。
【００８３】
第一スイッチング素子３１３としてＮチャネル型の「パワーＭＯＳＦＥＴ」を用いた場合、寄生ダイオードを上述の還流ダイオード（図７における還流ダイオード３１３Ｄ１参照）として利用することが可能となる。この場合、かかる寄生ダイオードからなる還流ダイオードの耐圧は、第一スイッチング素子３１３の耐圧と同じとなる。したがって、かかる構成によれば、高耐圧の還流ダイオードとスイッチング素子とを一体化（ワンチップ化）することが可能となる。
【００８４】
なお、第一スイッチング素子３１３としてＩＧＢＴを用いた場合であっても、ＩＧＢＴチップの外周部分に設けられた耐圧構造部における等電位リング（かかる等電位リングは、ｎ＋領域すなわち高濃度ｎ型拡散領域であるチャネルストッパ領域上に形成された、導電膜パターンである：かかる構成は周知であって、例えば、特開平７−２４９７６５号等参照。）と、第一電源側端子３１３Ｃ（コレクタ）に接続されたリードフレームとを、ワイヤボンディング等により接続することで、図７に示されている回路構成を実現することが可能である。この場合、エミッタからコレクタに向かうＰＮ接合を、内蔵ダイオード（仮想的な寄生ダイオード）として利用することとなる。かかる構成によっても、高耐圧の還流ダイオードとスイッチング素子とを一体化（ワンチップ化）することが可能となる。
【００８５】
＜＜第三実施形態の点火制御装置＞＞
以下、他の実施形態における点火回路ユニット３１の構成及び作用・効果について説明する。なお、以下に説明する各実施形態においては、第一スイッチング素子３１３として、内蔵型の還流ダイオード３１３Ｄ１を有するＩＧＢＴが用いられているものとする。また、第二スイッチング素子３１４として、上述の各実施形態と同様に、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられているものとする。さらに、第三スイッチング素子３１５として、第三制御端子３１５Ｇと第三電源側端子３１５Ｄと第三接地側端子３１５Ｓとを有するパワーＭＯＳＦＥＴ（より詳細にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）が用いられているものとする。
【００８６】
図９に示されている第三実施形態においては、点火回路ユニット３１は、コイルユニット４００と、ドライバユニット５００と、を備えている。
【００８７】
コイルユニット４００は、イグニッションコイル３１１とダイオード３１８ａとをユニット化したものであって、所定の着脱式コネクタを介してドライバユニット５００及び点火プラグ１９に接続されている。すなわち、コイルユニット４００は、イグニッションコイル３１１又はダイオード３１８ａが故障した際に交換可能に構成されている。
【００８８】
ドライバユニット５００は、点火回路ユニット３１における主要部（各スイッチング素子、エネルギ蓄積コイル３１６、コンデンサ３１７、等）をユニット化したものであって、所定の着脱式コネクタを介して直流電源３１２及びコイルユニット４００に接続されている。すなわち、ドライバユニット５００は、エネルギ蓄積コイル３１６、コンデンサ３１７、各スイッチング素子、等のうちの少なくとも１つが故障した際に交換可能に構成されている。
【００８９】
また、本実施形態においては、ドライバユニット５００には、一次電流検出抵抗５０１と遮断スイッチ５０２とが設けられている。一次電流検出抵抗５０１は、第一スイッチング素子３１３における第一接地側端子３１３Ｅと接地側との間に介装されている。遮断スイッチ５０２は、一次電流検出抵抗５０１を用いて検出された一次電流に応じて、一次巻線３１１ａと第一スイッチング素子３１３との間の電流経路を遮断可能に、当該電流経路に介装されている。遮断スイッチ５０２は、その制御入力端子（上述の電流経路の連通と遮断とを切り換えるための信号が入力される端子）がドライバ回路３１９に接続されている。
【００９０】
具体的には、遮断スイッチ５０２は、ダイオード３１８ｂにおけるカソードと第一スイッチング素子３１３における第一電源側端子３１３Ｃとの接続点と、一次巻線３１１ａと、の間に設けられている。この遮断スイッチ５０２は、本実施形態においては、トランジスタであって、エミッタが一次巻線３１１ａに接続されているとともに、コレクタがダイオード３１８ｂにおけるカソードと第一スイッチング素子３１３における第一電源側端子３１３Ｃとの接続点に接続されている。
【００９１】
かかる構成においては、ドライバ回路３１９は、一次電流検出抵抗５０１を用いて検出された一次電流に基づいて、第一スイッチング素子３１３における故障の発生の有無を検知する。かかる故障が検知されると、ドライバ回路３１９は、遮断スイッチ５０２をオフさせることで、一次巻線３１１ａから第一スイッチング素子３１３に至る電流経路を遮断する。これにより、上述の故障（特に第一スイッチング素子３１３の短絡故障）が発生した場合に、コイルユニット４００を不用意に破損させてしまうことを確実に防止することが可能となる。
【００９２】
また、かかる構成においては、上述の故障が発生した場合に、コイルユニット４００をそのまま使用しつつ、故障したドライバユニット５００を交換するのみによって、点火回路ユニット３１の故障が復旧する。したがって、かかる構成によれば、部品交換コストが良好に低減される。
【００９３】
なお、上述の第三実施形態において、遮断スイッチ５０２は、トランジスタ（いわゆる「パワーＭＯＳＦＥＴ」を含む）に限定されない。具体的には、例えば、遮断スイッチ５０２は、リレーであってもよい。
【００９４】
＜＜第四実施形態の点火制御装置の構成＞＞
以下、第四実施形態における点火回路ユニット３１の構成について、図１０を参照しつつ説明する。本実施形態においても、点火回路ユニット３１は、コイルユニット４００と、ドライバユニット５００と、を備えている。特に、本実施形態は、図１０に示されているように、点火プラグ１９とコイルユニット４００との組が複数組、直流電源３１２に対して並列に接続されている構成を、対象とするものである。
【００９５】
本実施形態においては、ドライバユニット５００には、二次電流検出抵抗５０３が設けられている。二次電流検出抵抗５０３における一端側は、各組におけるダイオード３１８ａを介して、当該組における二次巻線３１１ｂの高電圧側端子（非接地側端子とも称し得る）側に接続されている。すなわち、複数のダイオード３１８ａが、１つの（共通の）二次電流検出抵抗５０３に対して並列に接続されている。一方、二次電流検出抵抗５０３における他端側は、接地されている（接地側に接続されている）。また、各組において、二次巻線３１１ｂにおける低電圧側端子（接地側端子とも称し得る）側は、当該組における点火プラグ１９に接続されている。
【００９６】
本実施形態においては、ドライバユニット５００は、コンバータユニット５１０と分配ユニット５２０とを備えている。コンバータユニット５１０は、第三スイッチング素子３１５、エネルギ蓄積コイル３１６、コンデンサ３１７、及びダイオード３１８ｃをユニット化したものである。このコンバータユニット５１０は、所定の着脱式コネクタを介してドライバユニット５００のメイン基板に装着されることで、直流電源３１２、第二スイッチング素子３１４、及びドライバ回路３１９に接続されている。
【００９７】
分配ユニット５２０には、ダイオード３１８ｂと第一スイッチング素子３１３と第四スイッチング素子５２１との組が、複数組（上述の点火プラグ１９とコイルユニット４００との組と同数）設けられている。各組におけるダイオード３１８ｂのアノードは、第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓに接続されている。すなわち、複数のダイオード３１８ｂが、第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓに対して並列に接続されている。
【００９８】
第四スイッチング素子５２１は、一次巻線３１１ａと第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓとの間の通電経路に介装されている。具体的には、図１０の例においては、第四スイッチング素子５２１は、ダイオード３１８ｂにおけるカソードと第一スイッチング素子３１３における第一電源側端子３１３Ｃとの接続点と、一次巻線３１１ａと、の間に設けられている。
【００９９】
図１０の例においては、第四スイッチング素子５２１は、ＭＯＳＦＥＴ（より詳細にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）であって、第四制御端子５２１Ｇと、第四電源側端子５２１Ｄと、第四接地側端子５２１Ｓと、を有している。各組において、第四電源側端子５２１Ｄは、ダイオード３１８ｂにおけるカソードと第一スイッチング素子３１３における第一電源側端子３１３Ｃとの接続点に接続されている。また、第四接地側端子５２１Ｓは、一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子（接地側端子）に接続されている。さらに、第四制御端子５２１Ｇは、ドライバ回路３１９に接続されている。
【０１００】
このように、本実施形態においては、ダイオード３１８ｂ、第一スイッチング素子３１３、第四スイッチング素子５２１、及びイグニッションコイル３１１（一次巻線３１１ａ）の組が複数組、１つの（共通の）第二スイッチング素子３１４に対して並列に接続されている。また、分配ユニット５２０は、所定の着脱式コネクタを介してドライバユニット５００のメイン基板に装着可能に構成されている。
【０１０１】
さらに、分配ユニット５２０には、追加抵抗５３１及び追加スイッチ５３２が設けられている。追加抵抗５３１及び追加スイッチ５３２は、第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓと各組におけるダイオード３１８ｂのアノードとの接続点と、接地側と、の間に介装されている。本発明の「故障検出抵抗」としての追加抵抗５３１は、電流検出用の抵抗であって、当該接続点と追加スイッチ５３２との間に設けられている。追加スイッチ５３２は、当該接続点と接地側との間の電流経路を遮断可能に設けられている。すなわち、複数のダイオード３１８ｂが、共通の（１組の）追加抵抗５３１及び追加スイッチ５３２に対して並列に接続されている。
【０１０２】
図１０の例においては、追加スイッチ５３２は、ＭＯＳＦＥＴ（より詳細にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）であって、制御端子５３２Ｇと、電源側端子５３２Ｄと、接地側端子５３２Ｓと、を有している。制御端子５３２Ｇは、ドライバ回路３１９に接続されている。電源側端子５３２Ｄは、追加抵抗５３１に接続されている。接地側端子５３２Ｓは、接地されている（接地側に接続されている）。
【０１０３】
＜＜第四実施形態の点火制御装置の動作＞＞
上述のような、本実施形態の構成においては、電子制御ユニット３２は、取得したエンジンパラメータに基づいて、各気筒に対応する点火信号ＩＧｔをそれぞれ生成する。また、電子制御ユニット３２は、取得したエンジンパラメータに基づいて、各気筒に対応するエネルギ投入期間信号ＩＧｗをそれぞれ生成する。そして、電子制御ユニット３２は、生成した点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗと、エンジンパラメータとを含む、各種信号を、ドライバ回路３１９に向けて出力する。
【０１０４】
ドライバ回路３１９は、電子制御ユニット３２から受け取った各種信号と、二次電流検出抵抗５０３を用いて検出された二次電流と、に基づいて、第一スイッチング素子３１３、第二スイッチング素子３１４、第三スイッチング素子３１５、第四スイッチング素子５２１、及び追加スイッチ５３２のオンオフを制御する。これにより、各気筒のそれぞれに対応する点火プラグ１９における点火放電制御が、二次電流がフィードバック制御されつつ行われる。なお、以下の、より詳細な動作説明においては、説明の簡略化のため、図１０に示された複数の点火プラグ１９のうちの、図中最も左側に示されたものに対してのみ、点火放電を発生させる場合について説明する。
【０１０５】
ドライバ回路３１９は、電子制御ユニット３２から受け取った、各気筒に対応した点火信号ＩＧｔに基づいて、図１０における最も上側に示された第一スイッチング素子３１３に対して、図３における「ＩＧａ」にて示されているようなオンパルスを入力する。これにより、第一制御信号ＩＧａ（点火信号ＩＧｔ）のオフタイミングと同期して、対応する点火プラグ１９にて点火放電が開始する。また、ドライバ回路３１９は、かかるオンパルスに同期して、第二スイッチング素子３１４のオフ下で、第三スイッチング素子３１５に対して、図３における「ＩＧｃ」にて示されているようなオンパルスを入力する。これにより、コンバータユニット５１０にて、投入エネルギが蓄積される（上述の第１実施形態参照）。
【０１０６】
ここで、図１０に示されている回路構成においては、イグニッションコイル３１１における一次巻線３１１ａと第一スイッチング素子３１３との間に、第四スイッチング素子５２１が介在している。このため、図１０における最も左側に示されたイグニッションコイル３１１における一次巻線３１１ａにて一次電流が通流する間、図１０における最も上側に示された第四スイッチング素子５２１をオンさせる必要がある。そこで、かかる第四スイッチング素子５２１は、第一制御信号ＩＧａのオンタイミングと同期して（第一制御信号ＩＧａのオンタイミングと同時あるいはこれよりも若干早いタイミングで）オンされ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗのオフタイミングと同期して（エネルギ投入期間信号ＩＧｗのオフタイミングと同時あるいはこれよりも若干遅いタイミングで）オフされる。
【０１０７】
点火放電開始後は、上述の通り、第一スイッチング素子３１３及び第三スイッチング素子３１５のオフ下で第二スイッチング素子３１４がＰＷＭ制御される。具体的には、二次電流検出抵抗５０３を用いて検出された二次電流に基づいて、第二スイッチング素子３１４のオンデューティがフィードバック制御される。これにより、吹き消え防止のための投入エネルギが、コンバータユニット５１０側から、図１０における最も左側に示されたイグニッションコイル３１１における一次巻線３１１ａに対して投入される。
【０１０８】
ところで、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである第二スイッチング素子３１４のスイッチング動作は、例えば、ドライバ回路３１９側に設けられたブートストラップ回路によって行われる。この点、図１０に示されている回路構成において、ダイオード３１８ｂのアノードと第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓとの接続点を「フロート」状態にした場合（すなわち、当該接続点と接地側とを、追加抵抗５３１及び追加スイッチ５３２を介して接続する、通電経路がない場合）を仮定する。この場合、第二スイッチング素子３１４及び第四スイッチング素子５２１がともにオフの状態では、第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓの電位は不定となる。すると、第二スイッチング素子３１４のスイッチング動作が行えなくなる懸念が生じる（上述のブートストラップ回路におけるブートストラップコンデンサへの充電が行えなくなるため）。
【０１０９】
そこで、本実施形態においては、図１０に示されているように、第二スイッチング素子３１４のスイッチング動作に先立って第二接地側端子３１４Ｓの電位をグランドレベルに「落とす」ための、スイッチ（具体的には追加スイッチ５３２）付きの通電経路が設けられている。このため、本実施形態においては、第一制御信号ＩＧａのオン期間の間に追加スイッチ５３２が連続的にオンされることで、第二スイッチング素子３１４のスイッチング動作に先立って、第二接地側端子３１４Ｓの電位がグランドレベルに良好に設定された状態となる。この状態が形成された後に追加スイッチ５３２オフされてから、エネルギ投入期間信号ＩＧｗの立ち上がりに伴って第二スイッチング素子３１４のＰＷＭ制御が開始する。これにより、第二スイッチング素子３１４のスイッチング動作が良好に行われる。
【０１１０】
また、第二スイッチング素子３１４の短絡故障が発生した場合、追加抵抗５３１の両端の電圧（すなわち追加抵抗５３１における上述の接続点側の端の電位）の検出値が、０Ｖ（ＧＮＤ）よりも高くなる。そこで、本実施形態の構成においては、ドライバ回路３１９は、追加スイッチ５３２のオン期間中（この期間中は上述のように第二スイッチング素子３１４はオフ中である）であって且つエネルギ投入期間信号ＩＧｗのオフ期間中にて、追加抵抗５３１の両端の電圧をモニタする。これにより、投入エネルギの投入経路に電流検出抵抗等を設けることなく、第二スイッチング素子３１４の短絡故障の発生を検知することが可能である。
【０１１１】
さらに、本実施形態の構成においては、比較的低速（低周波数）にてスイッチングされる、気筒分配用の第四スイッチング素子５２１が、複数のイグニッションコイル３１１のそれぞれについて個別に設けられている。これに対し、比較的高速（高周波数）にてスイッチングされる第二スイッチング素子３１４は、複数のイグニッションコイル３１１について共通化されている。特に、かかる構成においては、第二スイッチング素子３１４を複数のイグニッションコイル３１１のそれぞれについて個別に設ける構成とは異なり、第二スイッチング素子３１４の駆動を制御するための回路が集約される（上記の例ではかかる回路はドライバ回路３１９に設けられている）。したがって、かかる構成によれば、点火回路ユニット３１における回路構成が可及的に簡素化（小型化）され得る。
【０１１２】
なお、追加スイッチ５３２のオンタイミングは、第二スイッチング素子３１４のオフ中であって、且つ第二スイッチング素子３１４のオンタイミングにて第二接地側端子３１４Ｓの電位を良好にグランドレベルに設定できるものであれば、特段の限定はない。
【０１１３】
図１１に示されているように、第四スイッチング素子５２１は、第二スイッチング素子３１４とダイオード３１８ｂとの間に設けられていてもよい。すなわち、第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓと第四スイッチング素子５２１における第四電源側端子５２１Ｄとの接続点が、追加抵抗５３１及び追加スイッチ５３２を介して、接地側に接続されていてもよい。
【０１１４】
図１１に示されている回路構成においては、図１０に示されている回路構成とは異なり、イグニッションコイル３１１における一次巻線３１１ａと第一スイッチング素子３１３との間に、第四スイッチング素子５２１が介在していない。このため、図１０の例とは異なり、第四スイッチング素子５２１は、エネルギ投入期間信号ＩＧｗのオンタイミングと同期して（エネルギ投入期間信号ＩＧｗのオンタイミングと同時あるいはこれよりも若干早いタイミングで）オンされればよい。
【０１１５】
なお、図１０及び図１１にて仮想線（二点差線）で示されているように、分配ユニット５２０には、第四スイッチング素子５２１に対して駆動制御信号を出力するためのドライバ回路である気筒分配ドライバＤＤが設けられていてもよい。
【０１１６】
また、第二スイッチング素子３１４の短絡故障の発生の有無は、ダイオード３１８ｂの素子温度と関連がある。このため、ダイオード３１８ｂの素子温度を、順方向電圧の温度特性を用いて検出することで、電流検出抵抗を用いなくても第二スイッチング素子３１４の短絡故障の発生検知が可能となる。
【０１１７】
具体的には、例えば、ドライバ回路３１９は、エネルギ投入期間信号ＩＧｗのオフタイミング直後に、ダイオード３１８ｂに定電流を短時間通流させて、ダイオード３１８ｂの順方向電圧を取得する。そして、ドライバ回路３１９は、この順方向電圧の取得値が所定の閾値を超えた場合に、第二スイッチング素子３１４の短絡故障の発生を検知する。
【０１１８】
『第二スイッチング素子３１４とこれに並列接続された複数の「第一スイッチング素子３１３及び第四スイッチング素子５２１等の組」』が、複数設けられていてもよい。
【０１１９】
その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構成及びその均等物の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構成をも含む。
【符号の説明】
【０１２０】
１１…エンジン、１１ｂ…気筒、１９…点火プラグ、３０…点火制御装置、３１…点火回路ユニット、３２…電子制御ユニット、３１１…イグニッションコイル、３１１ａ…一次巻線、３１１ｂ…二次巻線、３１２…直流電源、３１３…第一スイッチング素子、３１３Ｃ…第一電源側端子、３１３Ｅ…第一接地側端子、３１３Ｇ…第一制御端子、３１４…第二スイッチング素子、３１４Ｄ…第二電源側端子、３１４Ｇ…第二制御端子、３１４Ｓ…第二接地側端子、３１５…第三スイッチング素子、３１５Ｃ…第三電源側端子、３１５Ｅ…第三接地側端子、３１５Ｇ…第三制御端子、３１６…エネルギ蓄積コイル、３１７…コンデンサ、３１９…ドライバ回路、ＩＧａ…第一制御信号、ＩＧｂ…第二制御信号、ＩＧｃ…第三制御信号、ＩＧｔ…点火信号、ＩＧｗ…エネルギ投入期間信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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