(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御装置であって、
前記イグニッションコイルを通電するためのスイッチ素子と、
前記パルス信号が誘起された際に前記スイッチ素子がオン状態となるように前記スイッチ素子の制御端子をバイアスするバイアス部と、
前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する状態検出部と、
前記状態検出部の検出結果に応答して前記イグニッションコイルの通電の停止を制御するためのタイミングを設定し、該タイミングに従って前記スイッチ素子をオフ状態に制御する制御部と、
を備えた点火制御装置。
【請求項２】
前記バイアス部は、前記スイッチ素子を構成するトランジスタのベースとコレクタとの間に接続された抵抗素子である、請求項１に記載の点火制御装置。
【請求項３】
前記状態検出部は、前記スイッチ素子を構成するトランジスタのコレクタ電流を模擬するためのダミートランジスタを備え、
前記ダミートランジスタのベースおよびエミッタは、それぞれ、前記スイッチ素子を構成するトランジスタのベースおよびエミッタと接続された、請求項１または２に記載の点火制御装置。
【請求項４】
前記状態検出部は、前記スイッチ素子を構成するトランジスタのベースとエミッタとの間の電圧、または、前記イグニッションコイルを流れる電流の向きから前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する、請求項１または２に記載の点火制御装置。
【請求項５】
前記スイッチ素子を構成するトランジスタは、ダーリントン接続された多段構成のトランジスタである、請求項２から４の何れか１項に記載の点火制御装置。
【請求項６】
前記パルス信号は、前記内燃機関の回転に伴って前記イグニッションコイルの１次巻線に誘起される負パルスである、請求項１から５の何れか１項に記載の点火制御装置。
【請求項７】
内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御装置であって、
前記イグニッションコイルに誘起されるパルス信号から当該点火制御装置の動作に必要とされる電源電圧を生成する電源生成部と、
前記イグニッションコイルに誘起される前記パルス信号から第１パルスを生成する第１パルス信号生成部と、
前記イグニッションコイルを通電するためのスイッチ素子と、
前記パルス信号が誘起された際に前記スイッチ素子がオン状態となるように前記スイッチ素子の制御端子をバイアスするバイアス部と、
前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する状態検出部と、
前記状態検出部の検出結果から前記第１パルスに続く第２パルスを生成する第２パルス信号生成部と、
前記第１パルスおよび前記第２パルスに応答して、前記イグニッションコイルの通電の停止を制御するためのタイミングを設定し、該タイミングに従って前記スイッチ素子をオフ状態に制御するための点火制御信号を生成する制御部と、
前記点火制御信号に基づいて前記スイッチ素子を駆動する駆動部と、
を備えた点火制御装置。
【請求項８】
内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されたパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御装置であって、
前記イグニッションコイルに設定された複数の中間ノードを選択する選択部と、
前記内燃機関の回転速度に応じて、前記複数の中間ノードのうちの一つを前記選択部に選択させる制御部と、
前記選択部により選択された中間ノードの電圧から当該点火制御装置の動作電源を生成する電源生成部と、
を備えた点火制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、初期状態において、前記複数の中間ノードのうち、最も高い電圧が発生する中間ノードを前記選択部に選択させ、前記最も高い電圧が発生する中間ノードから最も低い電圧が発生する中間ノードに向けて、前記複数の中間ノードを前記選択部に順次的に選択させる、請求項８に記載の点火制御装置。
【請求項１０】
前記選択部は、複数のスイッチから構成され、
前記複数のスイッチの一端は前記複数の中間ノードにそれぞれ接続されるとともに、前記複数のスイッチの他端は前記電源生成部の入力部に共通接続された、請求項９に記載の点火制御装置。
【請求項１１】
前記複数のスイッチのうち、前記最も高い電圧が発生する中間ノードに接続されるスイッチは常閉スイッチであり、その他のスイッチは常開スイッチである、請求項１０に記載の点火制御装置。
【請求項１２】
前記電源生成部は、
前記選択部によって選択された中間ノードのパルスの電圧を一定電圧にクランプするクランプ回路と、
前記クランプ回路によって得られた一定電圧を降圧して前記動作電源を得る電圧レギュレータ回路と、
を備えた、請求項８から１１の何れか１項に記載の点火制御装置。
【請求項１３】
内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御方法であって、
前記パルス信号が発生した際に、前記イグニッションコイルを通電するためのスイッチ素子がオン状態となるように前記スイッチ素子の制御端子をバイアスする段階と、
前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する段階と、
前記検出の結果に応答して前記イグニッションコイルの通電の停止を制御するためのタイミングを設定し、該タイミングに従って前記スイッチ素子をオフ状態に制御する段階と、
を含む点火制御方法。
【請求項１４】
内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されたパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御装置の点火制御方法であって、
制御部が、前記内燃機関の回転速度に応じて、前記イグニッションコイルに設定された複数の中間ノードのうちの一つを選択部に選択させる段階と、
電源生成部が、前記選択部により選択された中間ノードの電圧から当該点火制御装置の動作電源を生成する段階と、
を含む点火制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火制御装置および点火制御方法に関し、特に、誤点火を防止するための技術に関する。
本願は、２０１２年１２月１９日に日本に出願された特願２０１２−２７７１２３号と、２０１３年２月１３日に日本に出願された特願２０１３−０２６０８６号とに基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の点火制御装置として、バッテリー等の外部電源を必要としない誘導放電型（または電流遮断型）の点火制御装置がある（特許文献１）。この点火制御装置によれば、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルスを用いて該イグニッションコイルの通電（通電の開始と通電の停止）を制御する。そして、イグニッションコイルの通電を停止させたときに発生する高電圧により点火プラグにスパークを発生させてシリンダー内の燃料混合気に点火する。従来、この種の点火制御装置は、コンデンサ、抵抗、ツェナーダイオード、トランジスタ等の回路素子から構成され、所望の点火タイミングが得られるように回路定数が設計段階で設定されている。【０００３】
また、この種の点火装置は、イグニッションコイルが発生させるパルスから得られる電力を電源として動作するように構成され、バッテリー等の外部電源を必要としない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０７７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術によれば、イグニッションコイルに誘起される負パルスに応答してイグニッションコイルの通電が開始され、この通電の開始から一定時間が経過した時点で通電が停止されて点火が行われる。しかしながら、負パルスに応答して通電を開始する際に、装置の動作遅延等に起因して、負パルスが立下りを開始した後にイグニッションコイルの通電が開始される。このため、負パルスが立下りを開始してから通電が開始する前に負パルスが一時的に発生し、この負パルスにより誤点火が発生するおそれがある。【０００６】
上述の問題について、図６を参照して具体的に説明する。図６（ａ）は、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルス信号Ｐの波形の一例を示す図である。図６（ｂ）は、イグニッションコイルを通電したときのパルス信号Ｐの波形の一例を示す図である。【０００７】
図６（ａ）に示すように、各回転周期において、パルス信号Ｐとして正パルスＰ１、負パルスＰ２、正パルスＰ３がイグニッションコイルに順次誘起される。この例では、回転周期の開始時刻に相当する時刻ｔａから時刻ｔｂの期間において正パルスＰ１が誘起され、その後の時刻ｔｃから時刻ｔｄの期間において負パルスＰ２が誘起され、その後の時刻ｔｅから時刻ｔｆの期間において正パルスＰ３が誘起される。このうち、イグニッションコイルの通電は、負パルスＰ２を用いて行われる。【０００８】
具体的には、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔｃで負パルスＰ２の前縁エッジ（立下りエッジ）に応答して、イグニッションコイルを通電するための動作が開始される。図６（ｂ）の例では、負パルスＰ２が立下りを開始する時刻ｔｃから一定時間が経過した後の時刻ｔｃａで通電が開始され、点火時期に相当する時刻ｔｃｂで通電が停止されまで通電が継続される。負パルスＰ２が立下りを開始する時刻ｔｃから通電の開始時刻ｔｃａまでの時間は、装置の動作遅延等によるものであり、この間、負パルスＰ２の一部が負パルスＰ２ａとして発生する。通常、負パルスＰ２ａのピーク値は十分に小さく、点火動作に影響を与えることはない。【０００９】
しかしながら、例えば、内燃機関の回転速度が上昇すると、負パルスＰ２の立下りが急峻になり、負パルスＰ２ａのピーク値が大きくなる。負パルスＰ２ａのピーク値が大きくなると、この負パルスＰ２ａによるエネルギーがイグニッションコイルに蓄積される。時刻ｔｃａで通電を開始すると、それまで負パルスＰ２ａによりイグニッションコイルに蓄積されたエネルギーが放出されて高電圧が発生する。このため、本来の点火時期である時刻ｔｃｂよりも早い時期に点火が行われ、誤点火が発生し得る。【００１０】
本発明は、パルスが発生する際の誤点火を防止し、点火のタイミングを安定化させることができる点火制御装置および点火制御方法を提供することを一目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様による点火制御装置は、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御装置であって、前記イグニッションコイルを通電するためのスイッチ素子と、前記パルス信号が誘起された際に前記スイッチ素子がオン状態となるように前記スイッチ素子の制御端子をバイアスするバイアス部と、前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する状態検出部と、前記状態検出部の検出結果に応答して前記イグニッションコイルの通電の停止を制御するためのタイミングを設定し、該タイミングに従って前記スイッチ素子をオフ状態に制御する制御部と、を備えた点火制御装置の構成を有する。【００１２】
前記点火制御装置において、例えば、前記バイアス部は、前記スイッチ素子を構成するトランジスタのベースとコレクタとの間に接続された抵抗素子である。
前記点火制御装置において、例えば、前記状態検出部は、前記スイッチ素子を構成するトランジスタのコレクタ電流を模擬するためのダミートランジスタを備え、前記ダミートランジスタのベースおよびエミッタは、それぞれ、前記スイッチ素子を構成するトランジスタのベースおよびエミッタと接続される。
前記点火制御装置において、例えば、前記状態検出部は、前記スイッチ素子を構成するトランジスタのベースとエミッタとの間の電圧、または、前記イグニッションコイルを流れる電流の向きから前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する。
前記点火制御装置において、例えば、前記スイッチ素子を構成するトランジスタは、ダーリントン接続された多段構成のトランジスタである。
前記点火制御装置において、例えば、前記パルス信号は、前記内燃機関の回転に伴って前記イグニッションコイルの１次巻線に誘起される負パルスである。【００１３】
本発明の他の一態様による点火制御装置は、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御装置であって、前記イグニッションコイルに誘起されるパルス信号から当該点火制御装置の動作に必要とされる電源電圧を生成する電源生成部と、前記イグニッションコイルに誘起される前記パルス信号から第１パルスを生成する第１パルス信号生成部と、前記イグニッションコイルを通電するためのスイッチ素子と、前記パルス信号が誘起された際に前記スイッチ素子がオン状態となるように前記スイッチ素子の制御端子をバイアスするバイアス部と、前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する状態検出部と、前記状態検出部の検出結果から前記第１パルスに続く第２パルスを生成する第２パルス信号生成部と、前記第１パルスおよび前記第２パルスに応答して、前記イグニッションコイルの通電の停止を制御するためのタイミングを設定し、該タイミングに従って前記スイッチ素子をオフ状態に制御するための点火制御信号を生成する制御部と、前記点火制御信号に基づいて前記スイッチ素子を駆動する駆動部と、を備えた点火制御装置の構成を有する。
【００１４】
本発明の他の一態様による点火制御装置は、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されたパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御装置であって、前記イグニッションコイルに設定された複数の中間ノードを選択する選択部と、前記内燃機関の回転速度に応じて、前記複数の中間ノードのうちの一つを前記選択部に選択させる制御部と、前記選択部により選択された中間ノードの電圧から当該点火制御装置の動作電源を生成する電源生成部と、を備えた点火制御装置の構成を有する。【００１５】
前記点火制御装置の構成において、例えば、前記制御部は、初期状態において、前記複数の中間ノードのうち、最も高い電圧が発生する中間ノードを前記選択部に選択させ、前記最も高い電圧が発生する中間ノードから最も低い電圧が発生する中間ノードに向けて、前記複数の中間ノードを前記選択部に順次的に選択させる構成を有する。
前記点火制御装置の構成において、例えば、前記選択部は、複数のスイッチから構成され、前記複数のスイッチの一端は前記複数の中間ノードにそれぞれ接続されるとともに、前記複数のスイッチの他端は前記電源生成部の入力部に共通接続された構成を有する。【００１６】
前記点火制御装置の構成において、例えば、前記複数のスイッチのうち、前記最も高い電圧が発生する中間ノードに接続されるスイッチは常閉スイッチであり、その他のスイッチは常開スイッチである。
前記点火制御装置の構成において、例えば、前記電源生成部は、前記選択部によって選択された中間ノードのパルスの電圧を一定電圧にクランプするクランプ回路と、前記クランプ回路によって得られた一定電圧を降圧して前記動作電源を得る電圧レギュレータ回路と、を備えた構成を有する。【００１７】
本発明の他の一態様による点火制御方法は、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御方法であって、前記パルス信号が発生した際に、前記イグニッションコイルを通電するためのスイッチ素子がオン状態となるように前記スイッチ素子の制御端子をバイアスする段階と、前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する段階と、前記検出の結果に応答して前記イグニッションコイルの通電の停止を制御するためのタイミングを設定し、該タイミングに従って前記スイッチ素子をオフ状態に制御する段階と、を含む点火制御方法の構成を有する。【００１８】
本発明の他の一態様による点火制御方法は、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されたパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御装置の点火制御方法であって、制御部が、前記内燃機関の回転速度に応じて、前記イグニッションコイルに設定された複数の中間ノードのうちの一つを選択部に選択させる段階と、電源生成部が、前記選択部により選択された中間ノードの電圧から当該点火制御装置の動作電源を生成する段階と、を含む点火制御方法の構成を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の態様によれば、通電前にイグニッションコイルに誘起されるパルスによる電圧変化を抑制することができる。これにより誤点火を防止し、点火のタイミングを安定化させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態による点火制御装置の適用例を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による点火制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による点火制御装置が備える制御部の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による点火制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態による点火制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】イグニッションコイルに誘起されるパルス信号の一例を説明するための波形図であり、（ａ）は、イグニッションコイルが通電されない場合のパルス信号の原波形を示す図であり、（ｂ）は、イグニッションコイルが通電される場合のパルス信号の波形を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態による点火制御装置の適用例を概略的に示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態による点火制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態による点火制御装置が備える電源生成部の構成の一例を示す回路図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による点火制御装置が備える制御部の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による点火制御装置の動作原理を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の第３実施形態による点火制御装置が備える選択部の動作（選択動作）の流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第３実施形態による点火制御装置が備える選択部の動作（選択動作）を補足説明するための波形図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による点火制御装置の動作（点火動作）の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第３実施形態による点火制御装置の動作（点火動作）を補足説明するためのタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第４実施形態による点火制御装置が備える選択部の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）[構成の説明]
図１は、本発明の第１実施形態による点火制御装置１００Ａの適用例を概略的に示す図である。点火制御装置１００Ａは、図示しない内燃機関に装着されたイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に接続される。イグニッションコイル８００の２次巻線８０２には点火プラグ９００が接続される。イグニッションコイル８００のコア８０３の両端部は、内燃機関が備えるフライホイールＦＷの外周部に近接して配置される。
【００２２】
フライホイールＦＷの外周部には凹部ＣＣが形成されており、この凹部ＣＣには、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１にパルス信号を誘起させるための磁界を発生させる永久磁石ＰＭが取り付けられている。永久磁石ＰＭを備えたフライホイールＦＷが回転すると、イグニッションコイル８００のコア８０３内の磁束の変化により、内燃機関の各回転周期において、前述の図６（ａ）または後述の図５に示すパルス信号Ｐとして、正パルスである第１パルスＰ１、負パルスである第２パルスＰ２、正パルスである第３パルスＰ３が、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に順次誘起される。
【００２３】
本実施形態では、内燃機関の点火時期（点火プラグ９００の放電開始時期）は、負パルスである第２パルスＰ２の前縁エッジを起点とした所定の回転角で特定されるタイミング（内燃機関のピストンが上死点付近に位置するタイミング）に設定されている。また、イグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングは、点火時期と一致している。ただし、点火時期の設定は任意であり、上述の例に限定されない。
【００２４】
なお、本実施形態では、パルス信号Ｐは、各回転周期において、第１パルスＰ１、第２パルスＰ２、第３パルスＰ３のパルス列を含むものとするが、この例に限定されず、イグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングを制御し得ることを限度として、パルス信号Ｐに含まれるパルスは任意である。
【００２５】
図２は、本実施形態による点火制御装置１００Ａの構成の一例を示す機能ブロック図である。点火制御装置１００Ａは、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されるパルス信号Ｐに基づき、上記内燃機関に備えられた点火プラグ９００に供給される電圧をイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に発生させるものである。点火制御装置１００Ａは、電源生成部１１０ａ、正パルス信号生成部１２０ａ、状態検出部１３０、負パルス信号生成部１４０ａ、制御部１５０ａ、駆動部１６０ａ、バイアス部１７０ａ、スイッチ素子１８０を備える。
【００２６】
電源生成部１１０ａは、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルス信号Ｐの正パルスである第１パルスＰ１および第３パルスＰ３から点火制御装置１００Ａが動作するために必要とされる電源電圧ＶＤＤを生成するものである。電源生成部１１０ａには、端子ＴＩＧＮおよび端子ＴＥを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１が接続される。電源生成部１１０ａにより生成された電源電圧ＶＤＤは制御部１５０ａに供給される。電源電圧ＶＤＤは、第１パルスＰ１および第３パルスＰ３を用いて生成される電圧であるため、図５に例示するように、パルスが消失すれば、時間の経過とともに低下するが、各回転周期において制御部１５０ａが必要な制御動作を実施するのに足りる電圧である。
なお、正パルス信号生成部１２０ａ、状態検出部１３０、負パルス信号生成部１４０ａ、駆動部１６０ａ、バイアス部１７０ａの回路形式によっては、これらにも電源電圧ＶＤＤが供給されてもよい。
【００２７】
正パルス信号生成部１２０ａは、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されるパルス信号Ｐから正パルスを検出して正パルス信号ＰＰを生成するものである。正パルス信号生成部１２０ａには、端子ＴＩＧＮおよび端子ＴＥを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１が接続される。正パルス信号生成部１２０ａにより生成される正パルス信号ＰＰは、正パルスである第１パルスＰ１および第３パルスＰ３を含む。この正パルス信号ＰＰは制御部１５０ａに供給される。本実施形態では、正パルス信号ＰＰは、第１パルスＰ１および第３パルスＰ３の各前縁エッジを示す信号として用いられる。
【００２８】
状態検出部１３０は、スイッチ素子１８０のバイアス状態を検出するものである。状態検出部１３０は、スイッチ素子１８０がオン状態となるようにスイッチ素子１８０の制御端子がバイアスされた状態を検出し、その検出結果を示す検出信号ＳＪを生成するように構成される。検出信号ＳＪは負パルス信号生成部１４０ａに供給される。本実施形態では、状態検出部１３０は、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのコレクタ電流を模擬するためのダミートランジスタ１３１を備え、このダミートランジスタ１３１のコレクタ電流にスイッチ素子１８０のバイアス状態（オン状態）を反映させるように構成される。ここで、本実施形態では、ダミートランジスタ１３１は、スイッチ素子１８０と同様のｎｐｎ型トランジスタであり、このダミートランジスタ１３１のベースおよびエミッタは、それぞれ、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのベースおよびエミッタに接続される。これにより、ダミートランジスタ１３１のエミッタ・ベース間電圧が、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのベース・エミッタ間電圧と同じになり、このスイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのコレクタ電流がダミートランジスタ１３１のコレクタ電流に反映される。このように、状態検出部１３０は、ダミートランジスタ１３１を用いて、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのコレクタ電流を模擬し、ダミートランジスタ１３１のコレクタ電流を、オン状態にあるときのスイッチ素子１８０のバイアス状態を示す検出信号ＳＪとして出力する。ただし、この例に限定されず、スイッチ素子１８０がオン状態となるときのバイアス状態を検出し得る限度において、状態検出部１３０の構成は任意である。
【００２９】
負パルス信号生成部１４０ａは、状態検出部１３０の検出結果を示す検出信号ＳＪから負パルス信号ＰＮを生成するものである。本実施形態では、負パルス信号生成部１４０ａは、上述のダミートランジスタ１３１のコレクタ電流を検出する電流検出器として構成され、その検出結果として負パルス信号ＰＮを発生させて制御部１５０ａに供給する。負パルス信号ＰＮは、第１パルスＰ２に続く負パルスである第２パルスＰ２に対応するパルスＰ２’を含む。このパルスＰ２’の前縁エッジは第２パルスＰ２の前縁エッジと略一致し、その限りにおいてパルスＰ２’は第２パルスＰ２と同等の信号である。本実施形態では、負パルス信号ＰＮは、第２パルスＰ２の前縁エッジを示す信号として用いられる。
【００３０】
制御部１５０ａは、正パルス信号ＰＰおよび負パルス信号ＰＮに応答してイグニッションコイル８００の通電の停止を制御するためのタイミングを設定し、該タイミングに従ってスイッチ素子１８０をオフ状態に制御するものである。即ち、制御部１５０ａは、正パルス信号ＰＰに含まれる第１パルスＰ１と負パルス信号ＰＮに含まれる第２パルスＰ２（パルスＰ２’）とに応答して、イグニッションコイル８００の通電の停止を制御するためのタイミングを設定するように構成される。本実施形態では、第１パルスＰ１は、通電の停止のタイミングを設定する際に参照される内燃機関の回転速度ＲＳを算出するために用いられる。また、第２パルスＰ２は、通電の停止のタイミングを設定するための処理のトリガー信号として用いられる。
【００３１】
また、制御部１５０ａは、上記の設定したタイミングに従ってスイッチ素子１８０をオフ状態に制御するための点火制御信号ＳＦを生成するように構成される。点火制御信号ＳＦは駆動部１６０ａの制御端子に供給される。制御部１５０ａは、例えば、点火制御に関する処理手順が記述された制御プログラムに従って動作するマイクロコンピュータ、または上記制御プログラムによる処理手順と同等の論理演算機能を有する専用のデジタル制御ＩＣ(Integrated Circuit)等により実現される。
【００３２】
なお、本実施形態では、制御部１５０ａは、正パルス信号ＰＰおよび負パルス信号ＰＮの両方に応答して点火制御信号ＳＦを生成するものとするが、通電の停止のタイミングの設定において内燃機関の回転速度ＲＳを考慮する必要がなく、例えば通電の停止のタイミングとして固定されたタイミングを用いる場合には、正パルス信号ＰＰには応答せずに、状態検出部１３０の検出結果を示す検出信号ＳＪに基づく負パルス信号ＰＮのみに応答して固定された所定のタイミングを用いて点火制御信号ＳＦを生成してもよい。
【００３３】
駆動部１６０ａは、制御部１５０ａから入力される点火制御信号ＳＦに基づいてスイッチ素子１８０を駆動するものである。駆動部１６０ａは、点火制御信号ＳＦの信号レベルに応じて、スイッチ素子１８０を駆動するための駆動信号ＳＤを生成する。この駆動信号ＳＤはスイッチ素子１８０の制御端子に供給される。駆動部１６０ａは、例えば、オープンコレクタ形式またはオープンドレイン形式の出力段を備えて構成される。イグニッションコイル８００を通電させる場合、駆動部１６０ａの出力はハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）となり、駆動部１６０ａは、駆動信号ＳＤとして出力ハイインピーダンス時の不定信号（無信号）を出力する。この場合、後述するように、スイッチ素子１８０の制御端子がバイアス部１７０ａによりバイアスされた状態で第２パルスＰ２が誘起されたときに、スイッチ素子１８０がオン状態となる。これに対し、イグニッションコイル８００の通電を停止する場合には、駆動部１６０ａは、駆動信号ＳＤとして端子ＴＩＧＮの電位をスイッチ素子１８０の制御端子に出力し、スイッチ素子１８０をオフ状態とする。
【００３４】
バイアス部１７０ａは、パルス信号Ｐの負パルスである第２パルスＰ２が誘起された際にスイッチ素子１８０がオン状態となるように、スイッチ素子１８０の制御端子をバイアスするものである。本実施形態では、バイアス部１７０ａは、スイッチ素子１８０を構成する後述のトランジスタのベースとコレクタとの間に接続された抵抗素子から構成される。バイアス部１７０ａを構成する抵抗素子の抵抗値は、制御部１５０ａの制御によりスイッチ素子１８０がオフ状態に制御されるまでスイッチ素子１８０をオン状態に維持するように制御端子をバイアスし、且つ、制御部１５０ａの制御によりスイッチ素子１８０をオフ状態とするときに、駆動部１６０ａによるスイッチ素子１８０の制御端子の駆動を阻害しないように設定される。
【００３５】
スイッチ素子１８０は、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１を通電するものである。本実施形態では、スイッチ素子１８０はｎｐｎ型トランジスタから構成される。スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのエミッタは、端子ＴＩＧＮを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の一端（正極端子）に接続され、コレクタは、端子ＴＥを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の他端（負極端子）に接続され、ベースは、駆動部１６０ａの出力部に接続される。本実施形態では、端子ＴＥは、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１および２次巻線８０２の各他端ならびにコア８０３と共に接地されている。従って、スイッチ素子８００を構成するｎｐｎ型トランジスタのコレクタは接地される。
【００３６】
ここで、負パルスである第２パルスＰ２が誘起された状態でスイッチ素子１８０がオンすると、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の通電が開始され、スイッチ素子１８０がオフすると、イグニッションコイル８００の通電が停止される。即ち、スイッチ素子１８０のオンおよびオフに応じてイグニッションコイル８００の通電が制御される。スイッチ素子１８０を構成するトランジスタは、ダーリントン接続された多段構成のトランジスタが望ましい。その理由は、電流増幅度が大きいことに加え、見かけ上のＶｂｅが大きくなるために、このトランジスタのベースとエミッタとの間の電圧から、スイッチ素子１８０がオン状態になるときのバイアス状態を検出することが容易になるためである。
なお、この例に限らず、バイアス状態を検出し得ることを限度に、スイッチ素子１８０として任意のデバイスを用いることができる。
【００３７】
図３は、点火制御装置１００Ａが備える制御部１５０ａの構成の一例を示す機能ブロック図である。制御部１５０ａは、回転速度算出部１５１ａ、タイミング設定部１５２ａ、信号生成部１５３ａを備える。回転速度算出部１５１ａは、正パルス信号生成部１２０ａにより生成された正パルス信号ＰＰを用いて内燃機関の回転速度ＲＳを算出するものである。回転速度ＲＳを示す信号はタイミング設定部１５２ａに供給される。本実施形態では、パルス信号Ｐに含まれるパルスのうち、正パルス信号ＰＰの第１パルスＰ１の周期Ｔから回転速度ＲＳを算出する。一般に、内燃機関の回転速度は、１分あたりの回転数によって表されるが、内燃機関の回転速度ＲＳは、第１パルスＰ１の周期Ｔと１対１に対応することから、第１パルスＰ１の周期Ｔを内燃機関の回転速度ＲＳとして取り扱ってもよい。
【００３８】
なお、本実施形態では、第１パルスＰ１の周期Ｔから回転速度ＲＳを算出するものとするが、この例に限定されることなく、イグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングに回転速度ＲＳを反映させ得ることを限度として、パルス信号Ｐに含まれる任意のパルスを用いて回転速度ＲＳを算出してもよい。例えば、第２パルスＰ２の周期から回転速度ＲＳを算出してもよい。または、前回の回転周期における第１パルスＰ１〜Ｐ３の何れかのパルスの前縁エッジまたは後縁エッジと現在の回転周期における第１パルスＰ１の前縁エッジまたは後縁エッジとの間の時間、前回の回転周期における第１パルスＰ１〜Ｐ３の何れかのパルスの前縁エッジまたは後縁エッジと現在の回転周期における第２パルスＰ１の前縁エッジとの間の時間、現在の回転周期における第１パルスＰ１の前縁エッジまたは後縁エッジと第２パルスＰ２の前縁エッジとの間の時間から回転速度ＲＳを算出してもよい。
【００３９】
タイミング設定部１５２ａは、回転速度算出部１５１ａにより算出された回転速度ＲＳに基づき、パルス信号Ｐに応答してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の通電の停止を制御するためのタイミングを設定するものである。本実施形態では、タイミング設定部１５２ａは、内燃機関の各回転サイクルにおいてパルス信号Ｐに含まれる先頭の第１パルスＰ１に続く第２パルスＰ２に応答して、イグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングを設定する。この通電の停止のタイミングは、回転速度ＲＳの値を参照して所望の点火時期が得られるように設定される。例えば、通電の停止のタイミングはマイクロコンピュータのタイマ機能を用いて設定される。タイミング設定部１５２ａは、設定した通電の停止のタイミングを示す通電停止タイミング信号ＳＴを生成する。この通電停止タイミング信号ＳＴは信号生成部１５３ａに供給される。
【００４０】
信号生成部１５３ａは、タイミング設定部１５２ａにより設定されたタイミングを用いて、スイッチ素子１８０を制御するための点火制御信号ＳＦを生成するものである。本実施形態では、信号生成部１５３ａは、点火制御信号ＳＦとして、タイミング設定部１５２ａから入力される通電開始タイミング信号ＳＴにより示される通電停止のタイミングでハイレベルからロウレベルに遷移する信号を生成する。即ち、信号生成部１５３ａは、通電停止タイミング信号ＳＴで規定されるタイミングでスイッチ素子１８０がオフ状態になってイグニッションコイル８００の通電を停止させるように、点火制御信号ＳＦを生成する。
【００４１】
なお、上述の例に限定されず、イグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングを特定し得ることを限度として、点火制御信号ＳＦの信号形式は任意である。また、回転速度算出部１５１ａ、タイミング設定部１５２ａ、信号生成部１５３ａの任意の組み合わせを一つの機能ブロックに統合してもよい。
【００４２】
[動作の説明]
次に、点火制御装置１００Ａの動作について、図４に示すフローに沿って図５のタイミングチャートを参照しながら説明する。ここで、図４は、点火制御装置１００の動作の流れを示すフローチャートであり、図５は、点火制御装置１００Ａの動作を説明するためのタイミングチャートである。
なお、本実施形態では、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２（パルスＰ２’）とに応答して点火制御に関する動作が実施されるが、以下では、第１パルスＰ１に応答して実施される動作に関連する処理を第１処理と称し、第２パルスＰ２（パルスＰ２’）応答して実施される動作に関連する処理を第２処理と称す。
【００４３】
内燃機関が回転を始めると、図５に例示するように、パルス信号Ｐとして、第１パルスＰ１−第２パルスＰ２−第３パルスＰ３のパルス列がイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起される。電源生成部１１０ａは、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルス信号Ｐに含まれるパルスのうち、正パルスである第１パルスＰ１と第３パルスＰ３とを用いて電源電圧ＶＤＤを生成して制御部１５０ａに供給する。
【００４４】
時刻ｔ２において現在の回転周期が開始し、正パルスである第１パルスＰ１が誘起されると、正パルス信号生成部１２０ａは、パルス信号Ｐから第１パルスＰ１を検出し、この第１パルスＰ１を含む正パルス信号ＰＰを生成して制御部１５０ａに出力する。
【００４５】
制御部１５０ａは、電源生成部１１０ａから供給される電源電圧ＶＤＤで動作し、正パルス信号生成部１２０ａから入力される正パルス信号ＰＰに含まれる第１パルスＰ１に応答して内燃機関の回転速度ＲＳを算出するための第１処理を実施する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部１５０ａを構成する回転速度算出部１５１ａは、第１パルスＰ１に応答して、現在の回転周期が開始する時刻ｔ２において、前回の回転周期における第１パルスＰ１の前縁エッジ（立ち上がりエッジ）から現在の回転周期における第１パルスＰ１の前縁エッジ（立ち上がりエッジ）までの時間、即ち第１パルスＰ１の周期Ｔを検出し、この第１パルスＰ１の周期Ｔから内燃機関の回転速度ＲＳを算出する。回転速度算出部１５１ａは、算出した回転速度ＲＳを示す信号を生成してタイミング設定部１５２ａに出力する。
【００４６】
次に、時刻ｔ３で負パルスである第２パルスＰ２が誘起されると、次に説明するように、制御部１５０ａは、第２パルスＰ２（パルスＰ２’）に応答して、回転速度ＲＳに基づき点火制御信号ＳＦを生成するための第２処理を実施する（Ｓ１２〜Ｓ１５）。
なお、第２パルスＰ２が誘起される時刻ｔ３以前の状態では、駆動部１６０ａの出力がハイインピーダンスとなるように、制御部１５０ａはハイレベルの点火制御信号ＳＦを出力している。本実施形態では、制御部１５０ａは、前回の回転周期において第３パルスＰ３に応答して点火制御信号ＳＦをハイレベルに初期化し、駆動部１６０ａの出力をハイインピーダンス状態にする。また、現在の回転周期における時刻ｔ３以前では、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのエミッタが接続される端子ＴＩＧＮの電位は、そのコレクタが接続される端子ＴＥの電位よりも低くなることはない。また、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのベースは、バイアス部１７０ａにより端子ＴＥの電位（接地電位）にバイアスされている。従って、時刻ｔ３以前では、スイッチ素子１８０はオフ状態となっている。
【００４７】
上記の状態から、時刻ｔ３でイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に負パルスである第２パルスＰ２が誘起されると、端子ＴＩＧＮを介して、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのエミッタに第２パルスＰ２が印加される。このとき、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのベースは、バイアス部１７０ａによりコレクタと同じ接地電位にバイアスされている。このため、負パルスである第２パルスＰ２が誘起されると、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのエミッタ電位が低下する。この結果、そのベースとエミッタとの間の電圧がＶｂｅ（トランジスタがオン状態となる閾値電圧）を超え、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタが即座にオン状態になる。スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタがオン状態になると、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の端子間がスイッチ素子１８０を介して短絡される。これにより、第２パルスＰ２が誘起されても、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の端子間の電圧変化が抑制され、前述した図６（ｂ）に示すような負パルスＰ２ａが発生しない。従って第２パルスＰ２が誘起される際の誤点火が防止される。
【００４８】
また、時刻ｔ３でスイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタがオン状態になると、第２パルスＰ２による電流ＩＦが、スイッチ素子１８０とイグニッションコイル８００の１次巻線８０１とにより形成される閉ループ内を流れる。これによりイグニッションコイル８００の通電が開始され、１次巻線８０１にエネルギーが蓄積される。
【００４９】
また、時刻ｔ３でスイッチ素子１８０がオン状態になると、状態検出部１３０は、このスイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのバイアス状態を検出して検出信号ＳＪを負パルス信号生成部１４０ａに出力する（ステップＳ１２）。検出信号ＳＪは、第２パルスＰ２が誘起されたことによりスイッチ素子１８０がオン状態にバイアスされたことを示す。本実施形態では、状態検出部１３０は、スイッチ素子１８０を模擬するダミートランジスタ１３１のコレクタ電流から、スイッチ素子１８０がオン状態にバイアスされた状態を検出し、このダミートランジスタ１３１のコレクタ電流を検出信号ＳＪとして負パルス信号生成部１４０ａに供給する。
【００５０】
負パルス信号生成部１４０ａは、状態検出部１３０から供給される検出信号ＳＪに基づいて、第２パルスＰ２に対応したパルスＰ２’を含む負パルス信号ＰＮを生成し（ステップＳ１３）、制御部１５０ａに出力する。具体的には、負パルス信号生成部１４０ａは、状態検出部１３０から検出信号ＳＪとして入力されるダミートランジスタ１３１のコレクタ電流を検出して電圧信号である負パルス信号ＰＮを生成する。この負パルス信号ＰＮは、時刻ｔ３の直後に第２パルスＰ２に応答してハイレベルからロウレベルに遷移する。
ここで、前述したように、時刻ｔ３でイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に負パルスである第２パルスＰ２が誘起されると、バイアス部１７０ａにより、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタが即座にオン状態に制御され、端子ＴＩＧＮと端子ＴＥとの間の電圧がゼロＶに固定される。このため、第２パルスＰ２を電圧信号として検出することは困難である。そこで、本実施形態では、第２パルスＰ２が誘起された際に、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのコレクタ電流を、状態検出部１３０のダミートランジスタ１３１のコレクタ電流に反映させることにより、このダミートランジスタ１３１のコレクタ電流から第２パルスＰ２を検出することを可能にしている。
【００５１】
制御部１５０ａを構成するタイミング設定部１５２ａは、負パルス信号生成部１４０ａから入力された負パルス信号ＰＮに含まれるパルスＰ２’に応答して、前述の第１処理において回転速度算出部１５１ａにより算出された回転速度ＲＳに基づきイグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングを設する（ステップＳ１４）。そして、タイミング設定部１５２ａは、上記設定した通電の停止のタイミングを示す通電停止タイミング信号ＳＴを生成して信号生成部１５３ａに出力する。本実施形態では、タイミング設定部１５２ａは、時刻ｔ４でロウレベルからハイレベルに遷移する信号を通電停止タイミング信号ＳＴとして生成する。
【００５２】
通電停止タイミング信号ＳＴにより示される通電の停止のタイミングは、内燃機関の回転速度ＲＳに応じた点火時期として予め設定された所望のタイミングである。この通電の停止のタイミングを示すデータは、例えば、回転速度ＲＳと対応づけられてテーブル化されてタイミング設定部１５２ａに備えられる。タイミング設定部１５２ａは、回転速度ＲＳに基づいて上記テーブルを参照することにより通電の停止のタイミングを取得する。ただし、この例に限らず、例えば、上記のテーブルに規定された回転速度ＲＳと通電の停止のタイミングとの対応関係を記述する演算式を用いて回転速度ＲＳから通電のタイミングを算出するなど、他の任意の手法を用いて通電の停止のタイミングを取得してもよい。
【００５３】
本実施形態では、通電の停止のタイミングは、例えば、回転速度ＲＳが速いほど、内燃機関のピストンが上死点に到達する時刻の進み量に合わせて、図５に示す第２パルスＰ２の前縁エッジ（立ち下がりエッジ）の時刻ｔ３から点火時期に相当する時刻ｔ４までの時間が短くなるように設定され、逆に、回転速度ＲＳが遅いほど、内燃機関のピストンが上死点に到達する時刻の遅れ量に合わせて、図５に示す第２パルスＰ２の前縁エッジ（立ち下がりエッジ）の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間が長くなるように設定される。即ち、点火時期に対応する回転角が略一定となるように通電の停止のタイミングが制御される。従って、回転速度ＲＳが変動しても、回転速度ＲＳに応じて点火のタイミングを安定化させることが可能になる。
【００５４】
上記のテーブルから取得された通電の停止のタイミングは、例えば、マイクロコンピュータのタイマ機能を利用してタイマ値として設定される。即ち、タイミング設定部１５２ａは、第２パルスＰ２の前縁エッジに応答して、回転速度ＲＳに応じた通電の停止のタイミングを示すタイマ値をタイマに設定し、このタイマを参照して通電停止タイミング信号ＳＴ２の信号レベルをロウレベルからハイレベルに遷移させる。一般に、マイクロコンピュータは一定のシステムクロックに同期して動作し、例えば使用環境温度の変化によりシステムクロックが変動しても、タイマの変動量はシステムクロックの変動範囲内に留まる。このため、使用環境温度が変化しても、通電の停止のタイミングの変動を抑制することができ、点火のタイミングを安定化させることができる。
【００５５】
なお、上述の例に限らず、通電の停止のタイミングと回転速度ＲＳとの対応関係は任意に設定することができる。例えば、所定の回転速度を閾値として、通電の停止のタイミングを２段階に切り替えるようにしてもよい。または、回転速度ＲＳが所定の回転速度に到達するまでは、回転速度算出部１５１ａにより算出された回転速度ＲＳに応じて通電の停止のタイミングを変化させ、回転速度ＲＳが所定の回転速度に到達した後は、通電の停止のタイミングを一定値に固定してもよい。逆に、回転速度ＲＳが所定の回転速度に到達するまでは、通電の停止のタイミングを一定値に固定し、回転速度ＲＳが所定の回転速度に到達した後は、回転速度ＲＳに応じて通電の停止のタイミングを変化させてもよい。また、回転速度ＲＳの変化に対する点火制御の安定性を必要としない用途では、通電の停止のタイミングは、回転速度ＲＳと関係なく、固定されてもよい。
【００５６】
続いて、制御部１５０ａを構成する信号生成部１５３ａは、通電停止タイミング信号ＳＴにより示されるタイミングを用いて、点火時期に対応する時刻ｔ４でハイレベルからロウレベルに遷移する点火制御信号ＳＦを生成して出力する（ステップＳ１５）。時刻ｔ４で点火制御信号ＳＦがロウレベルになると、これを入力する駆動部１６０ａは、駆動信号ＳＤとして端子ＴＩＧＮの電位ＶＩＧＮを出力する。これにより、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのベース電圧がエミッタ電圧と同じになり、時刻ｔ４でスイッチ素子１８０がオフ状態になる。
【００５７】
時刻ｔ４においてスイッチ素子１８０がオフ状態になると、それまでイグニッションコイル８００の１次巻線８０１を流れていた電流ＩＦが遮断され、イグニッションコイル８００の通電が停止される。このとき、１次巻線８０１のインダクタンスにより、１次巻線８０１を流れる電流ＩＦの変化に比例した高電圧（例えば２００Ｖ）が１次巻線８０１の端子間に発生する。１次巻線８０１に発生した高電圧は、１次巻線８０１と２次巻線８０２との間の巻数比に応じた更なる高電圧（点火プラグ９００が放電可能な電圧）を２次巻線８０２に誘起させる。２次巻線８０２の高電圧は点火プラグ９００に印加され、点火プラグ９００に放電を発生させる。点火プラグ９００が放電すると、この放電により内燃機関のシリンダー内の燃料混合気が点火される。
【００５８】
その後、時刻ｔ６で第３パルスＰ３が誘起されると、制御部１５０ａは、通電停止タイミング信号ＳＴをロウレベルに初期化すると共に、点火制御信号ＳＦをハイレベルに初期化し、次の回転周期の制御動作に備える。これにより、制御部１５０ａを構成する信号生成部１５３ａは、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの期間においてロウレベルを維持する信号を点火制御信号ＳＦとして出力する。本実施形態では、点火制御信号ＳＦのロウレベルの期間は、イグニッションコイル８００の通電が停止される期間に相当する。ただし、この例に限定されず、イグニッションコイル８００の通電が停止される期間を特定し得ることを限度に、点火制御信号ＳＦの信号形式は任意である。
【００５９】
なお、時刻ｔ４でスイッチ素子１８０がオフ状態にバイアスされると、状態検出部１３０は、検出信号ＳＪとして、スイッチ素子１８０がオン状態にバイアスされた状態にはないことを示す信号を出力する。この検出信号ＳＪが入力される負パルス信号生成部１４０ａは、時刻ｔ４で負パルス信号ＰＮとしてハイレベルを出力する。このため、負パルス信号ＰＮに含まれるパルスＰ２’のパルス幅は第２パルスＰ２のパルス幅よりも小さくなり、パルス幅が一致しない。しかし、このような負パルス信号ＰＮの振る舞いは本発明の本質ではなく、本実施形態では、負パルス信号ＰＮは、第２パルスＰ２の前縁エッジのタイミングを把握するために用いられている。従って、第２パルスＰ２の前縁エッジのタイミングを把握し得ることを限度に、負パルス信号ＰＮの信号形式は任意である。
【００６０】
上述した第１実施形態では、本発明を点火制御装置１００Ａとして表現したが、本発明は、点火制御方法として表現することもできる。この場合、本発明による点火制御方法は、例えば、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイルに誘起されるパルス信号に基づき、前記内燃機関に備えられた点火プラグに供給される電圧を前記イグニッションコイルに発生させる点火制御方法であって、前記パルス信号が発生した際に、前記イグニッションコイルを通電するためのスイッチ素子がオン状態となるように前記スイッチ素子の制御端子をバイアスする段階と、前記スイッチ素子のバイアス状態を検出する段階と、前記検出の結果に応答して前記イグニッションコイルの通電の停止を制御するためのタイミングを設定し、該タイミングに従って前記スイッチ素子をオフ状態に制御する段階と、を含む点火制御方法として表現することができる。
【００６１】
上述した第１実施形態によれば、使用環境温度の影響を抑制し、イグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングの変動を抑制することができる。また、内燃機関の回転速度ＲＳが変化しても、この回転速度ＲＳの変化に応じて所望の点火時期が得られるように通電の停止のタイミングを調整することができる。これにより、点火のタイミングを安定化させることができる。
また、第１実施形態によれば、第１パルスＰ１、第２パルスＰ２、第３パルスＰ３のうち、点火時期に近い第２パルスＰ２の前縁エッジに応答して通電停止のタイミングを設定するので、通電の停止を精度よく制御することができ、点火時期の精度を改善することができる。
【００６２】
なお、上述した第１実施形態では、第１パルスＰ１の前縁エッジに応答して実施される第１処理において回転速度ＲＳを算出するものとしたが、この例に限定されず、第１パルスＰ１の後縁エッジに応答して回転速度ＲＳを算出してもよく、第２パルスＰ２に応答して実施される第２処理において回転速度ＲＳを算出してもよい。
また、上述の第１実施形態では、第２パルスＰ２の前縁エッジに応答して通電停止のタイミングを設定するものとしたが、この例に限定されることなく、第１パルスＰ１に応答して実施される第１処理において通電停止のタイミングを設定することも可能である。
【００６３】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、状態検出部１３０のダミートランジスタ１３１を用いて、スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのバイアス電圧からスイッチ素子１８０のバイアス状態を検出するものとしたが、本発明の第２実施形態では、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１を流れる電流の向きから、スイッチ素子８００がオン状態にバイアスされたことを検出する。そのために、状態検出部１３０は、例えば、１次巻線８０１の電流経路上に介挿されたシャント抵抗（図示なし）を備える。そして、本実施形態における状態検出部１３０は、シャント抵抗の端子間電圧から１次巻線８０１を流れる電流の向きを判定し、この判定結果に基づいてスイッチ素子１８０のバイアス状態を検出する。
【００６４】
前述のように、スイッチ素子１８０がオン状態となるバイアス状態は、１次巻線８０１に負パルスが誘起された状態に対応する。このため、負パルスが誘起されたときの１巻線８０１の電流の向きから、スイッチ素子１８０のバイアス状態を検出することができる。このような状態検出部１３０の構成の違いを除けば、本実施形態の点火制御装置は、第１実施形態と同様である。
【００６５】
以上、本発明の第１および第２の実施形態を説明したが、本発明は上述の第１および第２の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形、変更、修正、置換等が可能である。
例えば、上述の第１および第２の実施形態では、第１パルスＰ１の周期Ｔから内燃機関の回転速度ＲＳを算出し、この回転速度ＲＳに応じて通電停止のタイミングを設定するものとしたが、この例に限定されることなく、例えば、パルス信号Ｐの電圧を参照して通電停止のタイミング等を設定してもよい。この場合、例えば、パルス信号Ｐの振幅のピーク値が回転速度ＲＳに対応して変化する傾向を示すことに着目し、第１パルスＰ１の振幅のピーク値を参照して通電停止のタイミングを設定してもよい。
【００６６】
また、上述の第１および第２の実施形態では、マイクロコンピュータのタイマ機能を利用して通電停止のタイミングを設定するものとしたが、この例に限定されることなく、回転速度ＲＳに応じてタイミングを調整することができることを限度として、任意の手法を用いて通電停止のタイミングを設定してもよい。そのような手法の一例として、使用環境温度の依存性が小さい一定周期のクロック信号に同期して通電停止のタイミングを論理演算により設定するデジタル集積回路を用いた手法等が挙げられる。
【００６７】
以下、図面を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。尚、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
（第３実施形態）[構成の説明]
図７は、本発明の第３実施形態による点火制御装置１００Ｂの適用例を概略的に示す図である。点火制御装置１００Ｂは、図示しない内燃機関に装着されたイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に接続される。イグニッションコイル８００の２次巻線８０２には点火プラグ９００が接続される。イグニッションコイル８００のコア８０３の両端部は、内燃機関が備えるフライホイールＦＷの外周部に近接して配置され、コア８０３とフライホイールＦＷは閉磁路を形成する。
【００６８】
フライホイールＦＷの外周部には凹部ＣＣが形成されており、この凹部ＣＣには、永久磁石ＰＭが取り付けられている。永久磁石ＰＭを備えたフライホイールＦＷが回転すると、イグニッションコイル８００のコア８０３内の磁束の変化により、内燃機関の各回転周期において、後述の図１５に示すパルス信号Ｐとして、正パルスである第１パルスＰ１、負パルスである第２パルスＰ２、正パルスである第３パルスＰ３がイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に順次誘起される。
【００６９】
本実施形態では、内燃機関の点火時期（点火プラグ９００の放電開始時期）は、例えば負パルスである第２パルスＰ２の前縁エッジを起点とした所定の回転角で特定されるタイミング（内燃機関のピストンが上死点付近に位置するタイミング）に設定されている。また、イグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングは、点火時期と一致している。ただし、この例に限定されず、点火時期は任意に定義することができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、パルス信号Ｐは、各回転周期において、第１パルスＰ１、第２パルスＰ２、第３パルスＰ３のパルス列を含むものとするが、この例に限定されず、イグニッションコイル８００の通電の開始と停止のタイミングを制御し得ることを限度として、パルス信号Ｐに含まれるパルスは任意である。
【００７１】
図８は、本実施形態による点火制御装置１００Ｂの構成の一例を示す機能ブロック図である。点火制御装置１００Ｂは、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルス信号Ｐに基づき、上記内燃機関に備えられた点火プラグ９００に供給される電圧をイグニッションコイル８００に発生させるものである。点火制御装置１００Ｂは、電源生成部１１０ｂ、正パルス信号生成部１２０ｂ、負パルス信号生成部１４０ｂ、制御部１５０ｂ、駆動部１６０ｂ、スイッチ素子１８０、選択部１７０ｂを備えて構成される。
【００７２】
電源生成部１１０ｂは、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルス信号Ｐの正パルスである第１パルスＰ１および第３パルスＰ３から、点火制御装置１００Ｂの動作電源として、電源電圧ＶＤＤを生成するものである。電源生成部１１０ｂの入力部には、選択部１７０ｂを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に設定された中間ノードＮ１〜Ｎ４が接続される。電源生成部１１０ｂは、選択部１７０ｂにより選択された中間ノードＮ１〜Ｎ４のパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４の何れかから電源電圧ＶＤＤを生成する。
【００７３】
本実施形態では、中間ノードＮ１〜Ｎ４のパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４は、正パルスである第１パルスＰ１または第３パルスＰ３が１次巻線８０１に誘起されたときの中間ノードＮ１〜Ｎ４の電圧である。このため、後述する図１５に例示するように、第１パルスＰ１および第３パルスＰ３が消失すれば、時間の経過とともに電源電圧ＶＤＤは低下するが、電源電圧ＶＤＤは、各回転周期において制御部１５０ｂが必要な制御動作を実施するのに足りる電圧である。
【００７４】
なお、正パルス信号生成部１２０ｂ、負パルス信号生成部１４０ｂ、駆動部１６０ｂ、選択部１７０ｂの回路形式によっては、これらにも電源電圧ＶＤＤが供給され得る。また、本実施形態では、４つの中間ノードＮ１〜Ｎ４がイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に設定されているものとするが、中間ノードの個数は任意である。
【００７５】
正パルス信号生成部１２０ｂは、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルス信号Ｐから正パルスを検出して正パルス信号ＰＰを生成するものである。正パルス信号生成部１２０ｂには、端子ＴＩＧＮおよび端子ＴＥを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の正端子（＋）と負端子（−）が接続される。本実施形態では、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の負端子（−）は接地されている（以下、１次巻線８０１の負端子を、適宜、「基準端子」と称す）。正パルス信号生成部１２０ｂは、端子ＴＥの電位を基準として端子ＴＩＧＮの電位が高くなったときに正パルスを検出して正パルス信号ＰＰを生成する。正パルス信号ＰＰは、正パルスである第１パルスＰ１および第３パルスＰ３を含み、制御部１５０ｂに供給される。本実施形態では、正パルス信号ＰＰは、第１パルスＰ１および第３パルスＰ３の各前縁エッジを示す信号として用いられる。
【００７６】
負パルス信号生成部１４０ｂは、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルス信号Ｐから負パルスを検出して負パルス信号ＰＮを生成するものである。負パルス信号生成部１４０ｂには、端子ＴＩＧＮおよび端子ＴＥを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の正端子（＋）と負端子（−）が接続される。負パルス信号生成部１４０ｂは、端子ＴＥの電位を基準として端子ＴＩＧＮの電位が低くなったときに負パルスを検出して負パルス信号ＰＮを生成する。負パルス信号ＰＮは、負パルスである第２パルスＰ２を含み、制御部１５０ｂに供給される。本実施形態では、負パルス信号ＰＮは、第２パルスＰ２の前縁エッジを示す信号として用いられる。
【００７７】
制御部１５０ｂは、電源生成部１１０ｂから供給される電源電圧ＶＤＤにより動作し、選択部１７０ｂによる選択動作に関連する制御と、スイッチ素子１８０による点火動作に関する制御を実施するものである。即ち、制御部１５０ｂは、選択動作に関連する制御として、内燃機関の回転速度ＲＳに応じて、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に設定された複数の中間ノードＮ１〜Ｎ４のうちの一つを選択部１７０ｂに選択させるための選択信号ＳＳＥＬを生成する処理を実施する。
【００７８】
また、制御部１５０ｂは、点火動作に関する制御として、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルス信号Ｐに含まれるパルスを参照して、イグニッションコイル８００の通電を制御するための点火制御信号ＳＦを生成する処理を実施する。本実施形態では、制御部１５０ｂは、例えば、点火動作に関する処理手順が記述された制御プログラムに従って動作するマイクロコンピュータ、または上記制御プログラムによる処理手順と同等の論理演算機能を有する専用のデジタル制御ＩＣ(Integrated Circuit)等により実現される。制御部１５０ｂの詳細な構成については後述する。
【００７９】
駆動部１６０ｂは、制御部１５０ｂから入力される点火制御信号ＳＦに基づいてスイッチ素子１８０を駆動するものである。駆動部１６０ｂは、点火制御信号ＳＦの信号レベルに応じて、スイッチ素子１８０を駆動するための駆動信号ＳＤをスイッチ素子１８０の制御端子に出力する。
【００８０】
スイッチ素子１８０は、駆動部１６０ｂから入力される駆動信号ＳＤにより駆動されてイグニッションコイル８００の１次巻線８０１を通電するものである。本実施形態では、スイッチ素子１８０はｎｐｎ型トランジスタから構成される。スイッチ素子１８０を構成するｎｐｎ型トランジスタのエミッタは、端子ＴＩＧＮを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の正端子（＋）に接続され、コレクタは、端子ＴＥを介してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の負端子（−）に接続され、ベースは、駆動部１６０ｂの出力部に接続される。
【００８１】
ここで、負パルスである第２パルスＰ２が誘起された状態で、駆動信号ＳＤに基づきスイッチ素子１８０がオンすると、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の通電が開始され、スイッチ素子１８０がオフすると、１次巻線８０１の通電が停止される。即ち、駆動信号ＳＤに基づくスイッチ素子１８０のオンおよびオフに応じてイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の通電の開始および停止が制御される。なお、スイッチ素子１８０として、ｎｐｎ型トランジスタに限らず、任意のデバイスを用いることができる。
【００８２】
選択部１７０ｂは、制御部１５０ｂから入力される選択信号ＳＳＥＬに基づいて、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に設定された複数の中間ノードＮ１〜Ｎ４を択一的に選択するものであり、そのための複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を備える。これらスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入力接点は、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の中間ノードＮ１〜Ｎ４にそれぞれ接続されている。具体的には、中間ノードＮ１には、スイッチＳＷ１の入力接点が接続され、中間ノードＮ２には、スイッチＳＷ２の入力接点が接続され、中間ノードＮ３には、スイッチＳＷ３の入力接点が接続され、中間ノードＮ４には、スイッチＳＷ４の入力接点が接続されている。また、これら複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の出力接点は共通端子ＴＣＯＭに接続され、この共通端子ＴＣＯＭには電源生成部１１０ｂの入力部が接続される。
【００８３】
本実施形態では、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の負端子（−）である基準端子と中間ノードＮ４との間の１次巻線８０１の巻数ｎ４は、上記基準端子と中間ノードＮ３との間の巻数ｎ３よりも小さい。また、上記巻数ｎ３は、上記基準端子と中間ノードＮ２との間の巻数ｎ２よりも小さい。また、上記巻数ｎ２は、上記基準端子と中間ノードＮ１との間の巻数ｎ１よりも小さい。従って、本実施形態では、１次巻線８０１の総巻数ｎに対する巻数ｎ１〜ｎ４の各比は、中間ノードＮ１からＮ４に向けて小さくなる。
【００８４】
ここで、内燃機関の回転に伴って１次巻線８０１に正パルスが発生したときに中間ノードＮ１〜Ｎ４にそれぞれ発生するパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４は、１次巻線８０１の総巻数ｎに対する巻数ｎ１〜ｎ４の比に応じて定まる。本実施形態では、１次巻線８０１の総巻数ｎに対する巻数ｎ１〜ｎ４の各比は、中間ノードＮ１からＮ４に向けて小さくなるので、電圧ＶＮ１，ＶＮ２，ＶＮ３，ＶＮ４の間には、ＶＮ１＞ＶＮ２＞ＶＮ３＞ＶＮ４なる大小関係が存在する。
【００８５】
また、本実施形態では、選択部１７０ｂを構成する複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、電圧ＶＮ１〜ＶＮ４の中で最も高い電圧ＶＮ１が発生する中間ノードＮ１に接続されたスイッチＳＷ１は常閉スイッチであり、その他のスイッチＳＷ２〜ＳＷ４は常開スイッチである。スイッチＳＷ１として常閉スイッチを用いることにより、内燃機関が回転を開始する前の初期状態、即ち、１次巻線８０１に正パルスが誘起されていない状態において、中間ノードＮ１が選択部１７０ｂにより選択された状態となる。これにより、正パルスがイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起された際、中間ノードＮ１のパルスの電圧ＶＮ１が電源生成部１１０ｂに速やかに供給されて動作電源電圧ＶＤＤが生成される。
【００８６】
図９は、点火制御装置１００Ｂが備える電源生成部１１０ｂの構成の一例を示す回路図である。同図に示すように、電源生成部１１０ｂは、抵抗素子１１１、ダイオード１１２、ツェナーダイオード１１３、コンデンサ１１４、電圧レギュレータ回路１１５、コンデンサ１１６とから構成される。ここで、抵抗素子１１１の一端は、電源生成部１１０ｂの入力部をなす入力端子ＴＩＮに接続され、この入力端子ＴＩＮには、図８に示す選択部１７０ｂの共通端子ＴＣＯＭが接続されている。抵抗素子１１１の他端には、ダイオードＤ１１２のアノードが接続され、そのカソードにはコンデンサ１１４の一方の電極が接続されている。
このコンデンサ１１４の他方の電極は端子ＴＥを介して接地されている。
【００８７】
ダイオード１１２のカソードには、ツェナーダイオード１１３のカソードが接続され、このツェナーダイオード１１３のアノードは、端子ＴＥを介して接地されている。ツェナーダイオード１１３のカソードには、電圧レギュレータ回路１１５の入力部が接続され、その出力部は電源生成部１１０ｂの出力部をなす出力端子ＴＯＵＴに接続されている。出力端子ＴＯＵＴには、図８に示す制御部１５０ｂの電源端子が接続されている。また、電圧レギュレータ回路１１５の出力部には、コンデンサ１１６の一方の電極が接続され、その他方の電極は端子ＴＥを介して接地されている。
【００８８】
本実施形態では、抵抗素子１１１、ダイオード１１２、ツェナーダイオード１１３は、選択部１７０ｂによって選択された中間ノードＮ１〜Ｎ４のパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４を一定電圧にクランプするためのクランプ回路を構成する。電圧レギュレータ回路１１５は、上記クランプ回路によって得られた一定電圧を降圧して電源電圧ＶＤＤを得るものである。また、コンデンサ１１４，１１６は、電圧レギュレータ回路１１５の入力電圧と出力電圧を安定化させるためのものである。
【００８９】
図１０は、点火制御装置１００Ｂが備える制御部１５０ｂの構成の一例を示す機能ブロック図である。制御部１５０ｂは、回転速度算出部１５１ｂ、タイミング設定部１５２ｂ、点火信号生成部１５３ｂ、選択信号生成部１５４を備える。回転速度算出部１５１ｂは、正パルス信号生成部１２０ｂにより検出された正パルス信号ＰＰを用いて内燃機関の回転速度ＲＳを算出するものである。本実施形態では、正パルス信号ＰＰに含まれるパルスのうち、第１パルスＰ１の周期Ｔから回転速度ＲＳを算出する。一般に、内燃機関の回転速度は、１分あたりの回転数によって表されるが、内燃機関の回転速度ＲＳは、第１パルスＰ１の周期Ｔと１対１に対応することから、第１パルスＰ１の周期Ｔを内燃機関の回転速度ＲＳとして取り扱ってもよい。
【００９０】
タイミング設定部１５２ｂは、回転速度算出部１５１ｂにより算出された回転速度ＲＳに基づき、負パルス信号生成部１４０ｂにより検出された負パルス信号ＰＮに応答してイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の通電を制御するためのタイミングを設定するものである。本実施形態では、タイミング設定部１５２ｂは、負パルス信号ＰＮに含まれる第２パルスＰ２に応答して、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１通電の開始および停止の各タイミングを設定するための処理を開始する。また、タイミング設定部１５２ｂは、設定した各タイミングに基づいて、通電の開始のタイミングを示す通電開始タイミング信号ＳＴ１と、通電の停止のタイミングを示す通電停止タイミング信号ＳＴ２を生成して出力する。
【００９１】
本実施形態では、通電開始タイミング信号ＳＴ１は第２パルスＰ２に応答して即座に生成される。このため、通電の開始のタイミングは、第２パルスＰ２の前縁エッジのタイミングと概ね一致する。また、通電停止タイミング信号ＳＴ２は、第２パルスＰ２に応答して回転速度ＲＳに基づき生成される。即ち、通電停止タイミング信号ＳＴ２は、第２パルスＰ２に応答して生成される点では通電開始タイミング信号ＳＴ１と同様であるが、通電の停止のタイミングは、回転速度ＲＳの値に応じた所望の点火時期が得られるように設定される。以下では、適宜、通電開始タイミング信号ＳＴ１および通電停止タイミング信号ＳＴ２を「タイミング信号ＳＴ」と総称する。
【００９２】
点火信号生成部１５３ｂは、タイミング設定部１５２ｂにより設定されたタイミングを用いて、スイッチ素子１８０を制御するための点火制御信号ＳＦを生成するものである。本実施形態では、点火信号生成部１４３は、点火制御信号ＳＦとして、タイミング設定部１５２ｂから入力される通電開始タイミング信号ＳＴ１により示される通電開始のタイミングから通電停止タイミング信号ＳＴ２により示される通電停止のタイミングまでの期間においてロウレベルとなる信号を生成する。
【００９３】
選択信号生成部１５４は、内燃機関の回転速度ＲＳに応じて、選択部１７０ｂによる中間ノードＮ１〜Ｎ４の選択を制御するための選択信号ＳＳＥＬを生成するものである。本実施形態では、前述したように、内燃機関が回転を開始する前の初期状態では、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に設定された複数の中間ノードＮ１〜Ｎ４のうち、最も高い電圧が発生する中間ノードＮ１が選択部１７０ｂのスイッチＳＷ１（常閉スイッチ）により選択された状態となっている。この初期状態から内燃機関が回転を開始すると、選択信号生成部１５４は、中間ノードＮ１〜Ｎ４の中で最も高いパルスの電圧が発生する中間ノードＮ１から最も低いパルスの電圧が発生する中間ノードＮ４に向けて、中間ノードＮ１〜Ｎ４を選択部１７０ｂに順次的に選択させるように選択信号ＳＳＥＬを発生させる。その詳細については後述する。
【００９４】
[動作原理の説明]
次に、図１１を参照して、本実施形態による点火制御装置１００Ｂの動作原理を説明する。
図１１は、点火制御装置１００Ｂの動作原理を説明するための説明図である。ここで、図１１（ａ）は、内燃機関の回転速度ＲＳとイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起される電圧ＶＮ１〜ＶＮ４，ＶＰとの対応関係を示す。同図（ａ）において、電圧ＶＮ１〜ＶＮ４は、それぞれ、１次巻線８０１の中間ノードＮ１〜Ｎ４の電圧であり、電圧ＶＰは、１次巻線８０１の正端子（＋）と負端子（−）との間の電圧である。また、回転速度ＲＳ１〜ＲＳ４は、それぞれ、電圧ＶＮ１〜ＶＮ４が所定電圧ＶＮＨに到達するときの回転速度ＲＳを表し、このうち、回転速度ＲＳ４は内燃機関の目標の回転速度である。所定電圧ＶＮＨは、例えば、点火制御装置１００Ｂを構成する回路素子の耐圧を超えない電圧である。所定電圧ＶＮＬは、例えば、電源生成部１１０ｂが電源電圧ＶＤＤを生成し得ることを限度に任意に設定され得る電圧である。下限電圧ＶＮｍｉｎは、例えば、点火制御装置１００Ｂが動作可能な電圧ＶＮ１〜ＶＮ４の下限である。
【００９５】
図１１（ａ）に示すように、電圧ＶＮ１〜ＶＮ４は、内燃機関の回転速度ＲＳに比例して増加し、電圧ＶＮ１〜ＶＮ４と回転速度ＲＳは１対１の対応関係を有する。従って、回転速度ＲＳが定まれば、その時の電圧ＶＮ１〜ＶＮ４も一義的に定まる。図１１（ａ）の例では、内燃機関が回転を開始すると、回転速度ＲＳは回転速度ＲＳ１〜ＲＳ４に順次到達し、電圧ＶＮ１〜ＶＮ４が所定電圧ＶＮＨに順次到達する。ここで、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１に到達して電圧ＶＮ１が所定電圧ＶＮＨに到達したときには、電圧ＶＮ２が所定電圧ＶＨＬに到達している。また、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２に到達して電圧ＶＮ２が所定電圧ＶＮＨに到達したときには、電圧ＶＮ３が所定電圧ＶＨＬに到達している。更に、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ３に到達して電圧ＶＮ３が所定電圧ＶＮＨに到達したときには、電圧ＶＮ４が所定電圧ＶＨＬに到達している。
【００９６】
上述のような回転速度ＲＳと電圧ＶＮ１〜ＶＮ４との対応関係がある場合、回転速度ＲＳが上昇する過程で、電圧ＶＮ１〜ＶＮ４が発生する中間ノードを選択すれば、１次巻線８０１の正端子（＋）と負端子（−）との間に誘起されたパルスの電圧ＶＰよりも低い所定電圧ＶＮＬと所定電圧ＶＨＨとの間の電圧を得ることができる。具体的には、図１１（ｂ）に示すように、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１に到達するまでの期間において中間ノードＮ１を選択すれば、初期電圧（例えば０Ｖ）から所定電圧ＶＮＨに向けて上昇する電圧ＶＮ１が得られる。また、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１に到達したときに中間ノードＮ２を選択すれば、所定電圧ＶＮＨから所定電圧ＶＮＬに低下した後に所定電圧ＶＮＨに向けて再上昇する電圧ＶＮ２が得られる。
【００９７】
また、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２に到達したときに中間ノードＮ３を選択すれば、所定電圧ＶＮＨから所定電圧ＶＮＬに低下した後に所定電圧ＶＮＨに向けて再上昇する電圧ＶＮ３が得られる。更に、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ３に到達したとき中間ノードＮ４を選択すれば、所定電圧ＶＮＨから所定電圧ＶＮＬに低下した後に所定電圧ＶＮＨに向けて再上昇する電圧ＶＮ４が得られる。このように、回転速度ＲＳに応じて中間ノードを選択することにより、１次巻線８０１に誘起されたパルスの電圧ＶＰよりも低い所定電圧ＶＮＬと所定電圧ＶＮＨとの間の電圧が得られる。この電圧を用いて電源電圧ＶＤＤを生成すれば、点火制御装置１００Ｂの回路素子として高耐圧仕様の回路素子を用いる必要がなくなり、回路素子を高耐圧化する必要もなくなる。
【００９８】
[動作の説明]
次に、本実施形態による点火制御装置１００Ｂの動作を説明する。
点火制御装置１００Ｂの動作は、電源電圧ＶＤＤを生成するための動作と、イグニッションコイル８００に点火用の高電圧を発生させるための点火動作に大別される。また、電源電圧ＶＤＤを生成するための動作は、制御部１５０ｂの制御に基づく選択部１７０ｂによる動作（以下、「選択動作」と称す。）と、電源生成部１１０ｂによる動作（以下、「電源動作」と称す。）に分けられる。以下では、選択動作と、電源動作と、点火動作を順に説明する。
【００９９】
＜選択動作＞
図１２から図１４を参照して、点火制御装置１００Ｂが備える選択部１７０ｂによる選択動作を説明する。ここで、図１２は、選択部１７０ｂによる選択動作の流れを示すフローチャートであり、図１３は、点火制御装置１００Ｂが備える選択部１７０ｂによる選択動作を補足説明するための波形図である。
【０１００】
内燃機関が回転を開始する前の初期状態では、点火制御装置１００Ｂは動作状態にはないが、選択部１７０ｂを構成する常閉スイッチであるスイッチＳＷ１はオン状態にあり、他の常開スイッチであるスイッチＳＷ２〜４はオフ状態にある。これにより、イグニッションコイル８００の１次巻線ｎ８０１の中間ノードＮ１が選択部１７０ｂにより選択された状態となっており、電源生成部１１０の入力部には選択部１７０ｂのスイッチＳＷ１を介して中間ノードＮ１が接続されている。
【０１０１】
初期状態から内燃機関が回転を開始すると、図１４に例示するように、パルス信号Ｐとして、第１パルスＰ１−第２パルスＰ２−第３パルスＰ３のパルス列がイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起され、回転速度ＲＳの上昇に従ってパルス信号Ｐの電圧ＶＰが上昇する。内燃機関が回転を開始した直後の状態では、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の中間ノードＮ１〜Ｎ４のパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４の何れも、前述の図１１に示す点火制御装置１００Ｂが動作可能な下限電圧ＶＮｍｉｎに達していない。その後、内燃機関の回転速度ＲＳが上昇し、中間ノードＮ１のパルスの電圧ＶＮ１が下限電圧ＶＮｍｉｎに到達すると、この下限電圧ＶＮｍｉｎが選択部１７０ｂのスイッチＳＷ１を介して電源生成部１１０ｂに供給される。電源生成部１１０ｂは、後述する電源動作を実施し、選択部１７０ｂを介して中間ノードＮ１から供給されるパルスの電圧ＶＮ１を用いて電源電圧ＶＤＤを生成して制御部１５０ｂに供給する。
【０１０２】
制御部１５０ｂは、電源生成部１１０ｂから電源電圧ＶＤＤが供給されると、動作可能な状態となり、内燃機関の回転周期ごとに、図１２のフローに示す選択動作の制御に関する処理ステップＳ２１〜Ｓ２７を実行する。具体的には、制御部１５０ｂを構成する回転速度算出部１５１ｂは、正パルス信号生成部１２０ｂから供給される正パルス信号ＰＰに含まれる第１パルスＰ１から内燃機関の回転速度ＲＳを算出する（ステップＳ２１）。具体的には、回転速度算出部１５１ｂは、第１パルスＰ１の周期Ｔを検出し、この第１パルスＰ１の周期Ｔから内燃機関の回転速度ＲＳを算出する。
【０１０３】
続いて、制御部１５０ｂを構成する選択信号生成部１５４は、回転速度算出部１５１ｂにより算出された回転速度ＲＳに基づいて選択部１７０ｂのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御することにより、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１の中間ノードＮ１〜Ｎ４を択一的に選択する。具体的には、選択信号生成部１５４は、回転速度算出部１５１ｂにより算出された回転速度ＲＳと所定の回転速度ＲＳ１とを比較し、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【０１０４】
回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１以上でなければ（ステップＳ２２；ＮＯ）、即ち、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１に到達していなければ、選択信号生成部１４４は、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。現在の回転周期における制御サイクルでは、回転速度ＲＳは回転速度ＲＳ２よりも低い回転速度ＲＳ１にも到達していないので、選択信号生成部１５４は、回転速度ＲＳは回転速度ＲＳ２以上ではないと判定する（ステップＳ２３；ＮＯ）。
【０１０５】
回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２以上でなければ（ステップＳ２２；ＮＯ）、即ち、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２に到達していなければ、選択信号生成部１５４は、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ３以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。現在の制御サイクルでは、回転速度ＲＳは回転速度ＲＳ３よりも低い回転速度ＲＳ１，ＲＳ２にも到達していないので、選択信号生成部１５４は、回転速度ＲＳは回転速度ＲＳ３以上ではないと判定する（ステップＳ２４；ＮＯ）。その後、選択信号生成部１５４は、処理をステップＳ２１に戻し、新たな回転周期において回転速度ＲＳを算出して同様の判定処理を繰り返す。
【０１０６】
ここで、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１に到達すると、図１３（ａ）に例示するように、中間ノードＮ１のパルスの電圧ＶＮ１が所定電圧ＶＮＨに到達する。この場合、選択信号生成部１５４は、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１以上であると判定する（ステップＳ２２；ＹＥＳ）。そして、選択信号生成部１５４は、選択部１７０ｂを構成するスイッチＳＷ２をオン状態とすると共に他のスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４をオフ状態とする選択信号ＳＳＥＬを生成して選択部１７０ｂに出力する。
【０１０７】
選択部１７０ｂは、選択部１７０ｂから供給される選択信号ＳＳＥＬに基づいて、スイッチＳＷ１をオフ状態とし、スイッチＳＷ２をオン状態とし、スイッチＳＷ３，ＳＷ４をオフ状態に維持する。これにより、スイッチＳＷ１からスイッチＳＷ２に切り替わり、中間ノードＮ１に代えて中間ノードＮ２が選択部１７０により選択される。選択部１７０ｂにより選択された中間ノードＮ２のパルスの電圧ＶＮ２は、スイッチＳＷ２を介して共通端子ＴＣＯＭに伝達され、この共通端子ＴＣＯＭを介して電源生成部１１０ｂに供給される。この場合、電源生成部１１０ｂの入力部に供給される電圧は、所定電圧ＶＮＨ（ＶＮ１）から所定電圧ＶＮＬ（ＶＮ２）に低下した後、所定電圧ＶＮＨに向かって上昇を開始する。
【０１０８】
この後、選択信号生成部１５４は、ステップＳ２３，Ｓ２４において、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２，ＲＳ３以上であるか否かをそれぞれ順次判定するが、この判定サイクルでは、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２，ＲＳ３に到達してないので、ステップＳ２６，Ｓ２７を実行せず、処理をステップＳ２１に戻し、新たな回転周期において回転速度ＲＳを算出して同様の判定処理を繰り返す。
【０１０９】
続いて、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２に到達すると、図１３（ｂ）に例示するように、中間ノードＮ２のパルスの電圧ＶＮ２が所定電圧ＶＮＨに到達する。この場合、選択信号生成部１５４は、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ２以上であると判定する（ステップＳ２３；ＹＥＳ）。そして、選択信号生成部１５４は、選択部１７０ｂを構成するスイッチＳＷ３をオン状態とすると共に他のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４をオフ状態とする選択信号ＳＳＥＬを生成して選択部１７０ｂに出力する。
【０１１０】
選択部１７０ｂは、選択部１７０ｂから供給される選択信号ＳＳＥＬに基づいて、スイッチＳＷ２をオフ状態とし、スイッチＳＷ３をオン状態とし、スイッチＳＷ１，ＳＷ４をオフ状態に維持する。これにより、スイッチＳＷ２からスイッチＳＷ３に切り替わり、中間ノードＮ２に代えて中間ノードＮ３が選択部１７０ｂにより選択される。選択部１７０ｂにより選択された中間ノードＮ３のパルスの電圧ＶＮ３は、スイッチＳＷ３を介して共通端子ＴＣＯＭに伝達され、この共通端子ＴＣＯＭを介して電源生成部１１０ｂに供給される。この場合においても上述と同様に、電源生成部１１０ｂの入力部に供給される電圧は、所定電圧ＶＮＨ（ＶＮ２）から所定電圧ＶＮＬ（ＶＮ３）に低下した後、所定電圧ＶＮＨに向かって上昇を開始する。
【０１１１】
この後、選択信号生成部１５４は、ステップＳ２４において、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ３以上であるか否かをそれぞれ順次判定するが、この判定サイクルでは、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ３に到達してないので、ステップＳ２７を実行せず、処理をステップＳ２１に戻し、新たな回転周期において回転速度ＲＳを算出して同様の判定処理を繰り返す。
【０１１２】
続いて、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ３に到達すると、図１３（ｃ）に例示するように、中間ノードＮ３のパルスの電圧ＶＮ３が所定電圧ＶＮＨに到達する。この場合、選択信号生成部１５４は、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ３以上であると判定する（ステップＳ２４；ＹＥＳ）。そして、選択信号生成部１５４は、選択部１７０ｂを構成するスイッチＳＷ４をオン状態とすると共に他のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３をオフ状態とする選択信号ＳＳＥＬを生成して選択部１７０ｂに出力する。
【０１１３】
選択部１７０ｂは、選択部１７０ｂから供給される選択信号ＳＳＥＬに基づいて、スイッチＳＷ３をオフ状態とし、スイッチＳＷ４をオン状態とし、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフ状態に維持する。これにより、スイッチＳＷ３からスイッチＳＷ４に切り替わり、中間ノードＮ３に代えて中間ノードＮ４が選択部１７０ｂにより選択される。選択部１７０ｂにより選択された中間ノードＮ４のパルスの電圧ＶＮ４は、スイッチＳＷ４を介して共通端子ＴＣＯＭに伝達され、この共通端子ＴＣＯＭを介して電源生成部１１０ｂに供給される。この場合においても上述と同様に、電源生成部１１０ｂの入力部に供給される電圧は、所定電圧ＶＮＨ（ＶＮ３）から所定電圧ＶＮＬ（ＶＮ４）に低下した後、所定電圧ＶＮＨに向かって上昇を開始する。
【０１１４】
この後、回転速度ＲＳが目標の回転速度ＲＳ４に到達すると、図１３（ｄ）に例示するように、中間ノードＮ４のパルスの電圧ＶＮ４が所定電圧ＶＮＨに到達する。この後、回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３を下回らない限り、選択部１７０ｂの各スイッチの状態が維持され、中間ノードＮ４のパルスの電圧ＶＮ４が選択部１７０ｂのスイッチＳＷ４を介して電源生成部１１０ｂに供給される。そして、電源生成部１１０ｂは、中間ノードＮ４のパルスの電圧ＶＮ４を用いて電源電圧ＶＤＤを生成して制御部１５０ｂに供給する。
【０１１５】
上述のように、本実施形態によれば、内燃機関の回転速度ＲＳの上昇に伴って選択部１７０ｂのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切り替えることにより、選択部１７０ｂによる選択の対象を高い電圧の中間ノードから低い電圧の中間ノードに順次的に切り替える。これにより、選択部１７０ｂを介して電源生成部１１０ｂに入力されるパルスの電圧が所定電圧ＶＮＨ以下に抑えられる。従って、電源生成部１１０ｂの回路素子として高耐圧仕様の回路素子を用いる必要がなくなり、回路素子を高耐圧化する必要もなくなる。また、電源生成部１１０ｂにより生成される電源電圧ＶＤＤは制御部１５０ｂに適合した低電圧（例えば５Ｖ）であるから、制御部１５０ｂを構成する回路素子の高耐圧化も不要である。
【０１１６】
なお、上述したステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の判定では、回転速度算出部１５１ｂにより算出された回転速度ＲＳが回転速度ＲＳ１を超過している場合が考えられる。従って、厳密には、選択部１７０ｂを介して電源生成部１１０ｂに入力されるパルスの電圧は、上記の超過した回転速度に相当する電圧（超過分）を所定電圧ＶＮＨに加えた電圧以下に抑えられる。この超過分は、事前に把握することが可能であるから、所定電圧ＶＮＨは、この超過分を考慮して設定されることが望ましい。
【０１１７】
また、本実施形態によれば、回転速度ＲＳが目標の回転速度ＲＳ４に到達した後、選択部１７０ｂを構成するスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の一端には、所定の電圧ＶＮＨを超えるパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ３が印加される。しかしながら、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれの入力接点と出力接点との間には、中間ノードの相互間の差分電圧が印加されるにとどまる。例えば、スイッチＳＷ１がオン状態にある場合、このスイッチＳＷ１の入力接点（中間ノードＮ１に接続された接点）と出力接点（共通端子ＴＣＯＭに接続された接点）との間の差分電圧は、スイッチＳＷ１の内部抵抗成分が充分に小さければ殆どゼロである。このとき、スイッチＳＷ２の出力接点には、スイッチＳＷ１を介して中間ノードＮ１のパルスの電圧ＶＮ１が印加されると共に、スイッチＳＷ２の入力接点には、中間ノードＮ２のパルスの電圧ＶＮ２が印加される。
【０１１８】
従って、スイッチＳＷ２の入力接点と出力接点との間の差分電圧は、中間ノードＮ１のパルスの電圧ＶＮ１と中間ノードＮ２のパルスの電圧ＶＮ２との間の差分電圧に留まる。他のスイッチについても同様であり、その入力接点と出力接点との間の差分電圧は、１次巻線８０１の正端子（＋）と負端子（−）との間の電圧ＶＰよりも充分に小さい電圧である。このため、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を高耐圧化する必要もない。
従って、本実施形態によれば、点火制御装置１００Ｂを構成する回路素子を高耐圧化する必要がなく、装置の大型化を抑制し、コストを低減することが可能になる。
【０１１９】
また、本実施形態によれば、電源生成部１１０ｂに過剰なパルス電圧が入力されることがなくなるので、点火制御装置１００Ｂの動作を安定化させることができ、内燃機関の始動性を改善することができる。
【０１２０】
＜電源動作＞
次に、図９を参照して電源動作（即ち、電源生成部１１０ｂの動作）を説明する。
上述した選択部１７０ｂにより選択された中間ノードの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４（以下、「入力電圧ＶＮ」と称す。）は、電源生成部１１０ｂの入力部をなす入力端子ＴＩＮに供給される。この入力電圧ＶＮは、抵抗素子１１１およびダイオードＤを介してツェナーダイオード１１３のカソードに供給される。入力電圧ＶＮがツェナーダイオード１１３の降伏電圧よりも高ければ、ツェナーダイオード１１３がブレークダウンし、入力電圧ＶＮが一定電圧にクランプされる。
【０１２１】
ここで、抵抗１１１は、ツェナーダイオード１１３がブレークダウンしたときの降伏電流を制限する。ダイオード１１２は、入力電圧ＶＮによる電流の逆流を抑制する。コンデンサ１１４は、ツェナーダイオード１１３のカソードの電位を安定化させる。電圧レギュレータ回路１１５は、ツェナーダイオード１１３により入力電圧ＶＮをクランプして得られた一定電圧を降圧して所望の電源電圧ＶＤＤを発生させる。電圧レギュレータ回路１１５により発生された電源電圧ＶＤＤは、コンデンサ１１６により安定化され、出力端子ＴＯＵＴを介して制御部１５０ｂに供給される。
【０１２２】
上述の電源動作において、電源生成部１１０ｂの入力端子ＴＩＮには、１次巻線８０１の中間ノードＮ１〜Ｎ４のパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４が選択部１７０ｂにより選択されて供給される。この選択部１７０ｂにより選択された中間ノードのパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４は、所定電圧ＶＮＨ以下の電圧（または、それを少し超過する電圧）であり、電源生成部１１０ｂの回路素子を含む点火制御装置１００Ｂの回路素子の耐圧を超えない電圧である。このため、電源生成部１１０ｂに高電圧のパルスが供給されることがない。従って、電源生成部１１０ｂを含む点火制御装置１００Ｂを構成する回路素子を高耐圧化する必要がない。
【０１２３】
＜点火動作＞
次に、点火制御装置１００Ｂの点火動作について、図１４に示すフローに沿って図１５のタイミングチャートを参照しながら説明する。ここで、図１４は、点火制御装置１００Ｂの点火動作に関する制御部１５０ｂの処理の流れを示すフローチャートであり、図１５は、点火制御装置１００Ｂの点火動作を補足説明するためのタイミングチャートである。
【０１２４】
なお、本実施形態では、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２に応答して点火動作が実施される場合を例として説明する。以下では、第１パルスＰ１に応答して実施される動作に関連する処理を第１処理と称し、第２パルスＰ２に応答して実施される動作に関連する処理を第２処理と称す。
【０１２５】
内燃機関が回転を始めると、図１４に例示するように、パルス信号Ｐとして、第１パルスＰ１−第２パルスＰ２−第３パルスＰ３のパルス列がイグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起される。電源生成部１１０ｂは、上述したように、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に正パルスである第１パルスＰ１または第３パルスＰ３が誘起されたときの中間ノードＮ１〜Ｎ４のパルスの電圧ＶＮ１〜ＶＮ４を用いて電源電圧ＶＤＤを生成し、制御部１５０ｂに供給する。
【０１２６】
正パルス信号生成部１２０ｂおよび負パルス信号生成部１４０ｂは、それぞれ、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルス信号Ｐから正パルス信号ＰＰおよび負パルス信号ＰＮを検出して生成する。即ち、正パルス信号生成部１２０ｂは、パルス信号Ｐから正パルスである第１パルスＰ１と第３パルスＰ３を検出し、これら第１パルスＰ１および第３パルスＰ３を含む正パルス信号ＰＰを生成して制御部１５０ｂに出力する。また、負パルス信号生成部１４０ｂは、パルス信号Ｐから負パルスである第２パルスＰ２を検出し、この第２パルスＰ２を含む負パルス信号ＰＮを生成して制御部１５０ｂに出力する。
【０１２７】
制御部１５０ｂは、正パルス信号ＰＰに含まれる第１パルスＰ１に応答して第１処理を実施する。第１処理では、制御部１５０ｂは、電源生成部１１０ｂから供給された電源電圧ＶＤＤで動作し、正パルス信号ＰＰに含まれる第１パルスＰ１に応答して内燃機関の回転速度ＲＳを算出する（ステップＳ３１）。具体的には、制御部１５０ｂを構成する回転速度算出部１５１は、第１パルスＰ１に応答して、現在の回転周期が開始する時刻ｔ２において、前回の回転周期における第１パルスＰ１の前縁エッジ（立ち上りエッジ）から現在の回転周期における第１パルスＰ１の前縁エッジ（立ち上がりエッジ）までの時間、即ち第１パルスＰ１の周期Ｔを検出し、この第１パルスＰ１の周期Ｔから内燃機関の回転速度ＲＳを算出する。この回転速度ＲＳの算出は、前述した選択動作における回転速度ＲＳの算出と同じである。
【０１２８】
続いて、制御部１５０ｂは、負パルス信号ＰＮに含まれる第２パルスＰ２に応答して第２処理を実施する。第２処理では、制御部１５０ｂは、電源生成部１１０ｂから供給された電源電圧ＶＤＤで動作し、通電の開始のタイミングを設定すると共に、回転速度ＲＳに基づき通電の停止のタイミングを設定し、イグニッションコイル８００の通電の開始および停止を制御する点火制御信号ＳＦを生成する（ステップＳ３２，Ｓ３３）。具体的には、制御部１５０ｂを構成するタイミング設定部１５２ｂは、現在の回転周期における時刻ｔ３において、第２パルスＰ２の前縁エッジに応答して、イグニッションコイル８００の通電の開始のタイミングを示す通電開始タイミング信号ＳＴ１を生成する（ステップＳ３２）。本実施形態では、タイミング設定部１５２ｂは、時刻ｔ３ａでロウレベルからハイレベルに遷移する信号を通電開始タイミング信号ＳＴ１として出力する。
【０１２９】
なお、図１４の例では、時刻ｔ３における第２パルスＰ２の前縁エッジの後の時刻ｔ３ａにおいて通電開始タイミング信号ＳＴ１がロウレベルからハイレベルに遷移しているが、時刻ｔ３から時刻ｔ３ａまでの時間は、例えば制御部１５０ｂでの処理の遅延時間に相当する。従って、制御部１５０ｂにおける処理の遅延が小さければ、通電開始タイミング信号ＳＴ１は、時刻ｔ３の第２パルスＰ２の前縁エッジ（立ち下りエッジ）に応答して即座に遷移する。なお、通電開始タイミング信号ＳＴ１がロウレベルからハイレベルに遷移するタイミングは、点火（プラグ９００の放電）に必要なエネルギーをイグニッションコイル８００に蓄積するための通電時間を確保することができる限度において任意である。
【０１３０】
また、タイミング設定部１５２ｂは、現在の回転周期における時刻ｔ３において、負パルス信号ＰＮに含まれる第２パルスＰ２の前縁エッジに応答して、回転速度ＲＳに基づきイグニッションコイル８００の通電の停止のタイミングを示す通電停止タイミング信号ＳＴ２を生成する（ステップＳ３２）。本実施形態では、タイミング設定部１５２ｂは、時刻ｔ４でロウレベルからハイレベルに遷移する信号を通電停止タイミング信号ＳＴ２として出力する。通電停止タイミング信号ＳＴ２により示される通電の停止のタイミングは、内燃機関の回転速度ＲＳに応じて点火時期として予め設定された所望のタイミングである。
【０１３１】
通電の停止のタイミングを示すデータは、例えば、回転速度ＲＳと対応づけられてテーブル化されてタイミング設定部１５２ｂに備えられる。タイミング設定部１５２ｂは、回転速度ＲＳに基づいて上記テーブルを参照することにより通電の停止のタイミングを取得する。ただし、この例に限らず、上記のテーブルに規定された回転速度ＲＳと通電の停止のタイミングとの対応関係を記述する演算式を用いて回転速度ＲＳから通電のタイミングを算出するなど、他の手法を用いて通電の停止のタイミングを取得してもよい。
【０１３２】
本実施形態では、上記のテーブルから取得された通電の停止のタイミングは、例えば、マイクロコンピュータのタイマ機能を利用してタイマ値として設定される。即ち、タイミング設定部１５２ｂは、第２パルスＰ２の前縁エッジに応答して、回転速度ＲＳに応じた通電の停止のタイミングを示すタイマ値をタイマに設定し、このタイマを参照して通電停止タイミング信号ＳＴ２の信号レベルをロウレベルからハイレベルに遷移させる。一般に、マイクロコンピュータは一定のシステムクロックに同期して動作し、例えば使用環境温度の変化によりシステムクロックが変動しても、タイマの変動量はシステムクロックの変動範囲内に留まる。このため、使用環境温度が変化しても、通電の停止のタイミングの変動を抑制することができ、点火のタイミングを安定化させることができる。
【０１３３】
また、本実施形態では、例えば、通電の停止のタイミングは、回転速度ＲＳが速いほど、内燃機関のピストンが上死点に到達する時刻の進み量に合わせて、図１４に示す第２パルスＰ２の前縁エッジ（立ち下がりエッジ）の時刻ｔ３から点火時期に相当する時刻ｔ４までの時間が短くなるように設定され、逆に、回転速度ＲＳが遅いほど、内燃機関のピストンのが上死点に到達する時刻の遅れ量に合わせて、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間が長くなるように設定される。即ち、点火時期に対応する回転角が略一定となるように通電の停止のタイミングが制御される。従って、回転速度ＲＳが変動しても、回転速度ＲＳに応じて点火のタイミングを安定化させることが可能になる。上述の例に限らず、通電の停止のタイミングと回転速度ＲＳとの対応関係は任意に設定することができる。
【０１３４】
続いて、制御部１５０ｂを構成する信号生成部１５３ｂは、通電開始タイミング信号ＳＴ１と通電停止タイミング信号ＳＴ２とから点火制御信号ＳＦを生成して出力する（ステップＳ３３）。本実施形態では、信号生成部１５３ｂは、時刻ｔ３ａにおいて通電開始タイミング信号ＳＴ１がロウレベルからハイレベルに遷移してから時刻ｔ４において通電停止タイミング信号ＳＴ２がロウレベルからハイレベルに遷移するまでの期間においてロウレベルを維持する信号を点火制御信号ＳＦとして生成する。点火制御信号ＳＦのロウレベルの期間は、イグニッションコイル８００が通電状態に維持される期間に相当する。ただし、この例に限定されることなく、イグニッションコイル８００が通電状態に維持される期間を特定することができる限度において、点火制御信号ＳＦの信号形式は任意である。
【０１３５】
制御部１５０ｂは、上述した第１処理（ステップＳ３１）および第２処理（ステップＳ３２，Ｓ３３）を実施することにより、点火制御信号ＳＦを生成して駆動部１６０ｂに出力する。駆動部１６０ｂは、制御部１５０ｂから入力される点火制御信号ＳＦに応答して駆動信号ＳＤを出力する。本実施形態では、駆動部１６０ｂは、点火制御信号ＳＦがロウレベルである場合に駆動信号ＳＤの信号レベルとしてハイレベルを出力し、逆に点火制御信号ＳＦがハイレベルである場合には、駆動信号ＳＤの信号レベルとしてロウレベルを出力する。
【０１３６】
時刻ｔ３ａにおいて、点火制御信号ＳＦがロウレベルになると、これに応答して駆動信号ＳＤがハイレベルになる。スイッチ素子１８０は、駆動部１６０ｂから入力されるハイレベルの駆動信号ＳＤに基づきオン状態となる。このとき、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１には負パルスＰＮの第２パルスＰ２が誘起された状態にあるので、この第２パルスＰ２による電流ＩＦ（図２）が、スイッチ素子１８０とイグニッションコイル８００の１次巻線８０１とにより形成される閉ループ内を流れる。これによりイグニッションコイル８００の通電が開始され、１次巻線８０１にエネルギーが蓄積される。
【０１３７】
この後、時刻ｔ４において点火制御信号ＳＦがハイレベルになり、これに応答して駆動信号ＳＤがロウレベルになると、スイッチ素子１８０がオフ状態になる。これにより、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１を流れていた電流ＩＦが遮断され、イグニッションコイル８００の通電が停止される。このとき、１次巻線８０１のインダクタンスにより、電流ＩＦの変化量に比例した高電圧（例えば２００Ｖ）が１次巻線８０１の端子間に発生する。１次巻線８０１に発生した高電圧は、１次巻線８０１と２次巻線８０２との間の巻数比に応じた更なる高電圧（点火プラグ９００が放電可能な電圧）を２次巻線８０２に誘起させる。２次巻線８０２の高電圧は点火プラグ９００に印加され、点火プラグ９００に放電を発生させる。点火プラグ９００が放電すると、この放電により内燃機関のシリンダー内の燃料混合気が点火される。
以上で、第１実施形態による点火制御装置１００Ｂの動作（選択動作、電源動作、点火動作）を説明した。
【０１３８】
なお、上述した第１実施形態では、第１パルスＰ１の前縁エッジに応答して実施される第１処理において回転速度ＲＳを算出するものとしたが、この例に限定されず、第１パルスＰ１の後縁エッジに応答して回転速度ＲＳを算出してもよく、第２パルスＰ２に応答して実施される第２処理において回転速度ＲＳを算出してもよい。
また、上述の第１実施形態では、第２パルスＰ２の前縁エッジに応答して通電開始および通電停止の各タイミングを設定するものとしたが、この例に限定されることなく、第１パルスＰ１に応答して実施される第１処理において通電開始または通電停止のタイミングを設定することも可能である。
【０１３９】
また、上述した第３実施形態では、本発明を点火制御装置１００Ｂとして表現したが、本発明は、点火制御方法として表現することもできる。この場合、本発明による点火制御方法は、例えば、内燃機関の回転に伴ってイグニッションコイル８００に誘起されたパルス信号Ｐに基づき、上記内燃機関に備えられた点火プラグ９００に供給される電圧をイグニッションコイル８００に発生させる点火制御方法であって、制御部１５０ｂが、上記内燃機関の回転速度ＲＳに応じて、イグニッションコイル８００に設定された複数の中間ノードＮ１〜Ｎ４のうちの一つを選択部１７０ｂに選択させる段階と、電源生成部１１０ｂが、選択部１７０ｂにより選択された中間ノードの電圧から点火制御装置１００Ｂの動作電源電圧ＶＤＤを生成する段階と、を含むものとして表現することができる。
【０１４０】
（第４実施形態）
図１６を参照して、本発明の第４実施形態を説明する。
ここで、図１６は、本発明の第４実施形態による点火制御装置が備える選択部の構成の一例を示す図である。
【０１４１】
第４実施形態による点火制御装置は、上述の図８に示す第３実施形態による点火制御装置１００Ｂの構成において、選択部１７０ｂに代えて図１６に示す選択部１７０ｃを備える。選択部１７０ｃは、図８に示すスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、中間ノードＮ１〜Ｎ４の中で最も低い電圧の正パルスが誘起される中間ノードＮ４に接続されたスイッチＳＷ４に代えて、ダイオードＤを備える。ここで、ダイオードＤのアノードはイグニッションコイル８００の１次巻線８０１の中間ノードＮ４に接続され、そのカソードは共通端子ＴＣＯＭに接続されている。その他の構成は第３実施形態と同様である。
【０１４２】
選択部１７０ｃによれば、内燃機関の回転速度ＲＳが目標の回転速度ＲＳ４に到達した後は、制御部１５０ｂは、常閉スイッチであるスイッチＳＷ１のみをオフ状態に制御すればよい。他のスイッチＳＷ２，ＳＷ３は、常開スイッチであることから、積極的にオン状態に制御しない限り、オフ状態を維持する。このため、第３実施形態に比較して、制御部１５０ｂによる選択部１７０ｃの制御を簡略化することができ、制御部１５０ｂの処理の負荷を軽減することができる。また、第３実施形態と同様に、点火制御装置１００Bを構成する回路素子を高耐圧化する必要がなく、装置の大型化を抑制し、コストを低減することが可能になる。さらに、第３実施形態と同様に、電源生成部１１０ｂに過剰なパルス電圧が入力されることがなくなるので、点火制御装置の動作を安定化させることができ、内燃機関の始動性を改善することができる。
【０１４３】
以上、本発明の第３実施形態および第４実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形、変更、修正、置換等が可能である。例えば、上述の第３実施形態では、内燃機関の回転数ＲＳに応じて選択部１７０ｂにより中間ノードＮ１〜Ｎ４を選択するものとしたが、イグニッションコイル８００の１次巻線８０１に誘起されたパルスの電圧ＶＰまたは電圧ＶＮ１〜ＶＮ４に応じて中間ノードＮ１〜Ｎ４を選択してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明は、内燃機関の点火制御装置や点火制御方法などに適用できる。
【符号の説明】
【０１４５】
１００Ａ、１００Ｂ    点火制御装置
１１０ａ、１１０ｂ    電源生成部
１２０ａ、１２０ｂ    正パルス信号生成部
１３０    状態検出部
１３１    ダミートランジスタ
１４０ａ、１４０ｂ    負パルス信号生成部（電流検出部）
１５０ａ、１５０ｂ    制御部
１５１ａ、１５１ｂ    回転速度算出部
１５２ａ、１５２ｂ    タイミング設定部
１５３ａ、１５３ｂ    信号生成部
１５４    選択信号生成部
１６０ａ、１６０ｂ    駆動部
１７０ａ    バイアス部
１７０ｂ、１７０ｃ    選択部
１８０    スイッチ素子
８００    イグニッションコイル
９００    点火プラグ
Ｓ１１〜Ｓ１５、Ｓ２１〜Ｓ２７、Ｓ３１〜３３    処理ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005866023.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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