(57)【要約】【課題】着火性が低下することを抑制しつつ、火花放電を好適に維持することができる点火装置を提供すること。【解決手段】点火装置（１０）は、第１巻線（１１ａ）及び第１巻線と直列に接続された第２巻線（１１ｂ）を有する１次コイル（１１）と、点火プラグに接続され、前記１次コイルと磁気的に結合される２次コイル（２１）と、前記第１コイルに対して前記第１端子側に設けられ、前記第１端子とグランドとの間の電気経路を断続する第１スイッチ（３１）と、を備える。また、点火装置１０は、電源（９０）と前記第２端子との間の電気経路を断続する第２スイッチ（３２）と、電源と第１端子との間の電気経路を断続する第３スイッチ（３３）と、前記接続点とグランドとの間の電気経路を断続する第４スイッチ（３４）と、各スイッチの開閉制御を実行して、各電気経路を断続させるスイッチ制御部（６０）と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグ（８０）に火花放電を生じさせる点火装置（１０）において、
第１巻線（１１ａ）及び前記第１巻線と直列に接続された第２巻線（１１ｂ）を有し、前記第１巻線に対して前記第１巻線と前記第２巻線との間の接続点（１４）と反対側の第１端子（１２）、及び前記第２巻線に対して前記接続点と反対側の第２端子（１３）を有する１次コイル（１１）と、
前記点火プラグに接続され、前記１次コイルと磁気的に結合される２次コイル（２１）と、
前記１次コイルに対して前記第１端子側に設けられ、前記第１端子とグランドとの間の電気経路を断続する第１スイッチ（３１）と、
前記１次コイルに対して前記第２端子側に設けられ、電源（９０）と前記第２端子との間の電気経路を断続する第２スイッチ（３２）と、
前記第１巻線に対して前記第１端子側に設けられ、電源と前記第１端子との間の電気経路を断続する第３スイッチ（３３）と、
前記第１巻線に対して前記接続点側に設けられ、前記接続点とグランドとの間の電気経路を断続する第４スイッチ（３４）と、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチの開閉制御を実行して、各電気経路を断続させるスイッチ制御部（６０）と、を備える点火装置。
【請求項２】
前記スイッチ制御部は、
前記火花放電を開始させる場合、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチを開放させたまま、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを閉鎖させて前記１次コイルの第２端子から第１端子へ電流を流させた後、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを開放させて前記１次コイルへの通電を遮断させ、
前記火花放電を開始させた後、前記火花放電を維持させる場合、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチを閉鎖させて前記第１端子側から前記接続点側へ電流を流させるように構成されている請求項１に記載の点火装置。
【請求項３】
前記スイッチ制御部は、前記火花放電を維持させる場合、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチを閉鎖させて前記第１端子側から前記接続点側へ電流を流させることと、前記第３スイッチ又は前記第４スイッチを開放させて、前記電源から前記第１巻線への電力供給を停止させること、を交互に繰り返すように構成されており、
前記電力供給が停止された場合に、前記第１巻線に電流を還流させる還流機構（４１，１４１，１３５，２４１，２３５）を備えた請求項１又は２に記載の点火装置。
【請求項４】
前記還流機構は、グランドにアノードが接続され、前記第１端子と前記第１スイッチとの間にカソードが接続された還流ダイオード（４１）を備える請求項３に記載の点火装置。
【請求項５】
前記還流機構は、
前記第１巻線と並列に設けられ、且つ、前記第４スイッチと前記接続点との間にアノードが接続され、前記第３スイッチと前記第１端子との間にカソードが接続された還流ダイオード（１４１）と、
前記第１巻線と並列に設けられ、且つ、前記還流ダイオードと直列に接続された還流制御スイッチ（１３５）と、を備える請求項３に記載の点火装置。
【請求項６】
前記還流機構は、
前記接続点と前記第４スイッチとの間に設けられ、前記第４スイッチと直列に接続された第５スイッチ（２３５）と、
前記第４スイッチと前記第５スイッチとの間にアノードが接続され、前記第１端子と前記第３スイッチとの間にカソードが接続された還流ダイオード（２４１）と、を備える請求項３に記載の点火装置。
【請求項７】
前記２次コイルに流れる２次電流を検出する２次電流検出部（４８）を備え、
前記スイッチ制御部は、前記火花放電を維持させる場合、前記２次電流検出部により検出された前記２次電流に基づき、前記第３スイッチを開閉させる請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項８】
前記電源にアノードが接続される逆流防止ダイオード（４６）を備え、
前記第２スイッチは、前記逆流防止ダイオードのカソードと接続されており、前記逆流防止ダイオードを介して前記電源からの電流が流れるように構成されているとともに、
前記第３スイッチは、前記逆流防止ダイオードのカソードと接続されており、前記逆流防止ダイオードを介して前記電源からの電流が流れるように構成されている請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項９】
前記２次コイルの巻数を前記第１巻線の巻数で割った値である巻数比が、前記火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧を前記電源の印加電圧で割った値である電圧比よりも大きくなるように構成される請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項１０】
前記第１巻線の線径は、前記第２巻線の線径よりも大きい請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項１１】
前記火花放電を開始させる場合に前記１次コイルに電圧を印加する電源は、車載電源であり、かつ、前記火花放電を維持させる場合に前記第１巻線に電圧を印加する電源と共用される請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項１２】
前記１次コイルと、前記２次コイルと、前記第１スイッチと、前記第２スイッチと、前記第３スイッチと、前記第４スイッチと、前記スイッチ制御部は、点火コイルのケース（５０）内に収容される請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に用いられる点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用内燃機関での燃費を改善させるため、希薄燃料の燃焼制御（リーンバーンエンジン）、又は、内燃機関のシリンダへ燃焼ガスを還流させるＥＧＲに関する技術の検討が進められている。これらの技術に対し、混合気に含まれる燃料を効果的に燃焼させる為、点火タイミング近傍の一定時間について点火プラグに持続的に火花放電を生じさせる継続放電方式が検討されている。
【０００３】
継続放電方式の点火装置としては、例えば特許文献１に開示されるようなものがある。この点火装置では、１次コイルの第１端子から第２端子へ電流が流れるように１次コイルの通電を行い、その後、通電遮断を行うことにより、点火プラグにおいて主点火を開始させる。そして、１次コイルの第２端子から第１端子へ（逆方向に）電流が流れるように１次コイルの通電を行うことにより、２次コイルにおいて、主点火を開始させる際に流れる電流（２次電流）と同方向に電流を順次追加して流させている。これにより、点火プラグにおいて火花放電を維持させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−５３３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記点火装置では、昇圧回路を用いることなく、点火プラグにおいて火花放電を維持させることが可能な大きさの２次電圧を２次コイルに発生させるため、１次コイルと２次コイルとの巻数比を大きくする必要がある。例えば、１次コイルと２次コイルとの巻数比を、数百倍とする必要がある。
【０００６】
しかしながら、１次コイルと２次コイルとの巻数比を大きくする場合、火花放電を開始する際、２次コイルに生じる２次電流が低下し、着火性が悪くなる点に、本願発明者は着目した。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。その主たる目的は、着火性が低下することを抑制しつつ、火花放電を好適に維持することができる点火装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための第１の手段は、点火プラグに火花放電を生じさせる点火装置において、第１巻線及び前記第１巻線と直列に接続された第２巻線を有し、前記第１巻線に対して前記第１巻線と前記第２巻線との間の接続点と反対側の第１端子、及び前記第２巻線に対して前記接続点と反対側の第２端子を有する１次コイルと、前記点火プラグに接続され、前記１次コイルと磁気的に結合される２次コイルと、前記１次コイルに対して前記第１端子側に設けられ、前記第１端子とグランドとの間の電気経路を断続する第１スイッチと、前記１次コイルに対して前記第２端子側に設けられ、電源と前記第２端子との間の電気経路を断続する第２スイッチと、前記第１巻線に対して前記第１端子側に設けられ、電源と前記第１端子との間の電気経路を断続する第３スイッチと、前記第１巻線に対して前記接続点側に設けられ、前記接続点とグランドとの間の電気経路を断続する第４スイッチと、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチの開閉制御を実行して、各電気経路を断続させるスイッチ制御部と、を備える。
【０００９】
上記構成によれば、第１スイッチ及び第２スイッチを閉鎖させて１次コイル（第１巻線及び第２巻線）の第２端子側から第１端子側へ電流を流させた後、第１スイッチ及び第２スイッチを開放させて１次コイルへの通電を遮断させることで、２次コイルに２次電圧を生じさせ、点火プラグに火花放電を生じさせることができる。また、火花放電を生じさせた後、第３スイッチ及び第４スイッチを閉鎖させることにより、第１巻線へ通電させることができる。その際、第１端子側から接続点側へ電流が流れる。これにより、２次コイルに流れる２次電流と同じ方向に電流を重畳して流すことができ、火花放電を維持させることができる。
【００１０】
また、火花放電を開始させる場合には、１次コイル（第１巻線及び第２巻線）に電流を流し、火花放電を維持させる場合、第１巻線に電流を流す。このため、第１巻線と２次コイルの巻数比を大きくしても、第２巻線の巻き数を調整することにより、１次コイルと２次コイルの巻数比が大きくなることを抑えることができる。これにより、火花放電開始時において、２次コイルに流れる２次電流を大きくしつつ、火花放電を維持する際に、２次コイルに生じる２次電圧を大きくすることができる。すなわち、着火性が低下することを抑制しつつ、火花放電を好適に維持することができる。
【００１１】
第２の手段において、前記スイッチ制御部は、前記火花放電を開始させる場合、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチを開放させたまま、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを閉鎖させて前記１次コイルの第２端子から第１端子へ電流を流させた後、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを開放させて前記１次コイルへの通電を遮断させ、前記火花放電を開始させた後、前記火花放電を維持させる場合、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチを閉鎖させて前記第１端子側から前記接続点側へ電流を流させるように構成されている。
【００１２】
上記構成によれば、第１スイッチ及び第２スイッチを閉鎖させて１次コイル（第１巻線及び第２巻線）の第２端子側から第１端子側へ電流を流させた後、第１スイッチ及び第２スイッチを開放させて電源から１次コイルへの通電を遮断させることで、２次コイルに２次電圧を生じさせ、点火プラグに火花放電を生じさせることができる。なお、火花放電を開始させる場合、第３スイッチ及び第４スイッチを共に開放させるため、第２端子から第１端子への電流が低下することを抑制できる。
【００１３】
そして、火花放電を生じさせた後、第３スイッチ及び第４スイッチを閉鎖させることにより、第１巻線へ通電させることができる。その際、第１端子側から接続点側へ電流が流れる。これにより、２次コイルに流れる２次電流と同じ方向に電流を重畳して流すことができ、火花放電を維持させることができる。なお、火花放電を維持させる場合、第１スイッチ及び第２スイッチを共に開放させるため、第１端子から接続点への電流が低下することを抑制できる。
【００１４】
第３の手段において、前記スイッチ制御部は、前記火花放電を維持させる場合、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチを閉鎖させて前記第１端子側から前記接続点側へ電流を流させることと、前記第３スイッチ又は前記第４スイッチを開放させて、前記電源から前記第１巻線への電力供給を停止させること、を交互に繰り返すように構成されており、前記電力供給が停止された場合に、前記第１巻線に電流を還流させる還流機構を備えた。
【００１５】
上記構成によれば、火花放電を維持させる際、電力供給が停止される場合において、第１巻線に電流を還流させる還流機構を備えた。このため、火花放電を維持させる場合において、第１巻線に流れる電流が急激に低下することを防止し、２次コイルに流れる２次電流が急激に小さくなることを抑制することができる。
【００１６】
第４の手段において、前記還流機構は、グランドにアノードが接続され、前記第１端子と前記第１スイッチとの間にカソードが接続された還流ダイオードを備える。
【００１７】
上記構成によれば、火花放電を維持させる際に電力供給を停止する場合、第４スイッチを閉鎖させたまま、第３スイッチを開放させることにより、還流ダイオードを介して、第１巻線に電流を還流させることができる。このため、簡素な構成で還流機構を実現でき、２次電流が急激に小さくなることを抑制することができ、火花放電が途切れにくくすることができる。
【００１８】
第５の手段において、前記還流機構は、前記第１巻線と並列に設けられ、且つ、前記第４スイッチと前記接続点との間にアノードが接続され、前記第３スイッチと前記第１端子との間にカソードが接続された還流ダイオードと、前記第１巻線と並列に設けられ、且つ、前記還流ダイオードと直列に接続された還流制御スイッチと、を備える。
【００１９】
上記構成において、火花放電を維持させる際に、電源から第１巻線への電力供給を行う場合には、第３スイッチ及び第４スイッチを閉鎖させ、還流制御スイッチを開放させる。その一方、電源から第１巻線への電力供給を停止する場合には、第４スイッチを開放させ、還流制御スイッチを閉鎖させる。これにより、電力供給を停止した際、還流ダイオード及び還流制御スイッチを介して、第１巻線に電流を還流させることができ、２次電流が急激に小さくなることを抑制することができ、火花放電が途切れにくくすることができる。
【００２０】
第６の手段において、前記還流機構は、前記接続点と前記第４スイッチとの間に設けられ、前記第４スイッチと直列に接続された第５スイッチと、前記第４スイッチと前記第５スイッチとの間にアノードが接続され、前記第１端子と前記第３スイッチとの間にカソードが接続された還流ダイオードと、を備える。
【００２１】
上記構成によれば、火花放電を維持させる際に電力供給を停止する場合、第５スイッチを閉鎖させたまま、第４スイッチを開放させると、還流ダイオードを介して第１巻線に電流を還流させることができ、２次電流が急激に小さくなることを抑制することができ、火花放電が途切れにくくすることができる。
【００２２】
第７の手段において、前記２次コイルに流れる２次電流を検出する２次電流検出部を備え、前記スイッチ制御部は、前記火花放電を維持させる場合、前記２次電流検出部により検出された前記２次電流に基づき、前記第３スイッチを開閉させる。
【００２３】
上記構成では、２次電流を検出し、検出した２次電流に基づき、第３スイッチを開閉させて、２次電流を適切な値に維持するように、電源から第１巻線への電力供給及び供給停止を制御することができる。
【００２４】
第８の手段において、前記電源にアノードが接続される逆流防止ダイオードを備え、前記第２スイッチは、前記逆流防止ダイオードのカソードと接続されており、前記逆流防止ダイオードを介して前記電源からの電流が流れるように構成されているとともに、前記第３スイッチは、前記逆流防止ダイオードのカソードと接続されており、前記逆流防止ダイオードを介して前記電源からの電流が流れるように構成されている。
【００２５】
一般に、スイッチは、逆並列に接続されたボディダイオード等を備えている。このため、電源が逆接続されると、ボディダイオードなどを介して、回路に大電流が流れるおそれがある。これに対して、上記構成では、逆流防止ダイオードにより、電源が逆接続された場合であっても、回路を保護することができる。特に第１巻線のインピーダンスが小さい場合であっても、回路に大きな電流が流れることを防止することができる。
【００２６】
第９の手段において、前記２次コイルの巻数を前記第１巻線の巻数で割った値である巻数比が、前記火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧を前記電源の印加電圧で割った値である電圧比よりも大きくなるように構成される。
【００２７】
これにより、火花放電を維持させる際、昇圧回路なしで、エネルギ投入が可能となる。
【００２８】
第１０の手段において、前記第１巻線の線径は、前記第２巻線の線径よりも大きい。
【００２９】
これにより、火花放電を維持させる際、第１巻線に流れる電流を大きくして、２次電流を大きくすることができる。また、第１巻線の線径のみを大きくすることにより、１次コイル全体が大きくなることを抑制できる。
【００３０】
第１１の手段において、前記火花放電を開始させる場合に前記１次コイルに電圧を印加する電源は、車載電源であり、かつ、前記火花放電を維持させる場合に前記第１巻線に電圧を印加する電源と共用される。
【００３１】
点火装置内に電源が必要ないため、点火装置の小型化をすることができる。車載電源を利用することにより、特別な電源が必要なくなり、小型化できる。車載電源を共用することにより、複数の電源が必要なくなり、小型化できる。
【００３２】
第１２の手段において、前記１次コイルと、前記２次コイルと、前記第１スイッチと、前記第２スイッチと、前記第３スイッチと、前記第４スイッチと、前記スイッチ制御部は、点火コイルのケース内に収容される。
【００３３】
点火コイルのケース内に収容することにより、車両での搭載性を向上させ、また、配線を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】点火装置の電気的構成を示す回路図。
【図２】多気筒のエンジンに適用される点火装置を示す図。
【図３】点火コイルのケースを示す断面図。
【図４】主点火が行われる際の回路図。
【図５】主点火が行われる際のタイムチャート。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、エネルギ投入点火が行われる際の回路図。
【図７】エネルギ投入点火が行われる際のタイムチャート。
【図８】点火装置の変更例の電気的構成を示す回路図。
【図９】点火装置の変更例の電気的構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、車両に搭載される多気筒のガソリンエンジン（内燃機関）の点火装置に具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。エンジンは、例えば希薄燃焼（リーンバーン）が可能な筒内直接噴射式のエンジンであり、気筒内に混合気の旋回流（タンブル流やスワール流等）を生じさせる旋回流コントロール部を備える。点火装置は、所定の点火タイミング（点火時期）において、エンジンの燃焼室内の混合気に点火（着火）を行う。点火装置は、各気筒の点火プラグに対応した点火コイルを用いるＤＩ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）タイプの点火装置である。
【００３６】
図１に示すように、点火装置１０は、エンジン制御の中枢を成すＥＣＵ７０（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から与えられる指示信号（主点火信号ＩＧＴ及びエネルギ投入信号ＩＧＷ）に基づいて、点火コイルの１次コイル１１の通電を制御する。そして、点火装置１０は、１次コイル１１の通電を制御することで点火コイルの２次コイル２１に生じる電気エネルギを制御して、点火プラグ８０に生じる火花放電を制御する。
【００３７】
ＥＣＵ７０は、各種センサから取得したエンジンパラメータ（暖機状態、エンジン回転速度、エンジン負荷等）や、エンジン１００の制御状態（希薄燃焼の有無、旋回流の程度等）に応じて、点火方式を選択し、点火方式に応じて主点火信号ＩＧＴ及びエネルギ投入信号ＩＧＷを生成して出力する。
【００３８】
より詳しく説明すると、ＥＣＵ７０は、エンジン回転速度とエンジン負荷とに応じて、主点火（誘導放電主点火）と、主点火に重畳させて実施するエネルギ投入点火とを選択して実行させるように構成されている。主点火は、最も消費エネルギが少なくかつ火花エネルギも少ない方式であり、例えば、ストイキ領域で運転する場合に好適な方式である。エネルギ投入点火は、点火プラグ８０に継続して同じ極性の２次電流Ｉｂを流し続けるために最も多くの投入エネルギが必要とされる方式である。しかし、エネルギ投入点火は、過給やＥＧＲの投入でエンジン内の気流速度が速く、火花が気流によって流されて伸ばされたり、吹き消されたりする場合に好適な方式である。
【００３９】
ＥＣＵ７０は、主点火を実行させる場合には、主点火信号ＩＧＴのみ出力する。一方、ＥＣＵ７０は、エネルギ投入点火を実行させる場合には、主点火信号ＩＧＴの出力に加えて、エネルギ投入信号ＩＧＷを出力する。
【００４０】
点火装置１０は、１次コイル１１、２次コイル２１、スイッチング素子３１〜３４、ダイオード４１〜４７、電流検出回路４８、及び制御回路６０を備えている。
【００４１】
図２に示すように、点火プラグ８０及び点火装置１０は、エンジン１００の気筒毎に搭載されている。そして、点火装置１０は点火プラグ８０毎に設けられているが、ここでは１つの点火プラグ８０に対応する構成を例に説明する。
【００４２】
なお、点火装置１０の各構成は、図３に示すように、点火コイルのケース５０内に収容され、エンジン１００に取り付けられている。これにより、配線を削減することができ、また点火装置１０の肥大化を抑えることができるので、車両への搭載性向上を図ることができる。
【００４３】
点火プラグ８０は、周知の構成からなり、図１に示すように、出力端子を介して２次コイル２１の一端に接続される中心電極と、エンジン１００のシリンダヘッド等を介してＧＮＤ（グランド）に接続（接地）される外側電極とを備えている。２次コイル２１の他端は、ダイオード４７及び電流検出抵抗４８ａを介してＧＮＤに接続（接地）されている。ダイオード４７のアノードが２次コイル２１に接続されており、カソードが電流検出抵抗４８ａに接続されている。
【００４４】
電流検出抵抗４８ａは、２次コイル２１の２次電流Ｉｂを検出する２次電流検出部としての電流検出回路４８を構成するものである。電流検出回路４８は、検出した２次電流Ｉｂに応じた信号を制御回路６０に出力する。ダイオード４７は、１次コイル１１の通電時に発生する不要な電圧による火花放電を抑制する。そして、点火プラグ８０は、２次コイル２１に生じる電気エネルギにより、中心電極と外側電極との間で火花放電を生じさせる。
【００４５】
点火コイルは、１次コイル１１と、１次コイル１１に磁気的に結合された２次コイル２１とを備えている。２次コイル２１の巻線数は、１次コイル１１の巻線数よりも多くなっている。
【００４６】
１次コイル１１は、第１端子１２、第２端子１３、中間タップ１４を備えている。１次コイル１１において、第１端子１２と中間タップ１４との間の巻線が第１巻線１１ａであり、中間タップ１４と第２端子１３との間の巻線が第２巻線１１ｂである。すなわち、１次コイル１１は、第１巻線１１ａ及び第１巻線１１ａと直列に接続された第２巻線１１ｂを有する。そして、１次コイル１１は、第１巻線１１ａに対して、第１巻線１１ａと第２巻線１１ｂとの間の接続点としての中間タップ１４とは反対側に第１端子１２を有し、第２巻線１１ｂに対して、中間タップ１４の反対側に第２端子１３を有する。
【００４７】
１次コイル１１の第１端子１２は、スイッチング素子３１に接続されている。スイッチング素子３１は、例えば、パワートランジスタやＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子３１の出力側の端子が、ＧＮＤに接続（接地）されている。すなわち、スイッチング素子３１は、第１端子１２とＧＮＤとの間に設けられており、第１巻線１１ａと直列に接続されている。このスイッチング素子３１は、制御回路６０からの信号に基づいて、第１端子１２とＧＮＤとの間を断続するように構成されている。したがって、スイッチング素子３１は、１次コイル１１に対して第１端子１２側に設けられ、第１端子１２とＧＮＤとの間の電気経路を断続する第１スイッチに相当する。
【００４８】
このスイッチング素子３１には、ダイオード４１が並列に接続されている。このダイオード４１は、スイッチング素子３１の寄生ダイオード（ボディダイオード）であってもよい。このダイオード４１のアノードは、ＧＮＤに接続（接地）されており、カソードは、第１端子１２とスイッチング素子３１との間に接続されている。
【００４９】
１次コイル１１の第２端子１３は、スイッチング素子３２に接続されている。スイッチング素子３２は、１次コイル１１（第１巻線１１ａ及び第２巻線１１ｂ）、及びスイッチング素子３１と、直列に接続されている。スイッチング素子３２は、例えば、パワートランジスタやＭＯＳ型トランジスタ等の半導体スイッチング素子である。このスイッチング素子３２は、第２端子１３と電源としてのバッテリ９０との間に設けられており、制御回路６０からの信号に基づいて、第２端子１３とバッテリ９０との間を断続するように構成されている。バッテリ９０は、例えば周知の鉛バッテリであり、１２Ｖの電圧を供給する。このバッテリ９０は、車載されている電源である。したがって、スイッチング素子３２は、１次コイル１１に対して第２端子１３側に設けられ、第２端子１３とバッテリ９０との間の電気経路を断続する第２スイッチに相当する。
【００５０】
また、スイッチング素子３２は、ダイオード４２と並列に接続されている。ダイオード４２は、ＭＯＳ型トランジスタの寄生ダイオードであってもよい。ダイオード４２のアノードは、第２端子１３とスイッチング素子３２との間に接続されており、ダイオード４２のカソードは、スイッチング素子３２とバッテリ９０との間に接続されている。
【００５１】
また、１次コイル１１の第１端子１２は、スイッチング素子３３に接続されている。スイッチング素子３３は、１次コイル１１の第１巻線１１ａと、直列に接続されている。スイッチング素子３３は、例えば、それぞれパワートランジスタやＭＯＳ型トランジスタ等の半導体スイッチング素子である。このスイッチング素子３３は、第１端子１２とバッテリ９０との間に設けられており、制御回路６０からの信号に基づいて、第１端子１２とバッテリ９０との間を断続するように構成されている。したがって、スイッチング素子３３は、第１巻線１１ａに対して第１端子１２側に設けられ、バッテリ９０と第１端子１２との間の電気経路を断絶する第３スイッチに相当する。
【００５２】
また、スイッチング素子３３は、ダイオード４３と並列に接続されている。ダイオード４３は、ＭＯＳ型トランジスタの寄生ダイオードであってもよい。ダイオード４３のアノードは、第１端子１２とスイッチング素子３３との間に接続されており、ダイオード４３のカソードは、スイッチング素子３３とバッテリ９０との間に接続されている。
【００５３】
また、１次コイル１１の中間タップ１４は、スイッチング素子３４に接続されている。このスイッチング素子３４は、中間タップ１４にその一端が接続され、他端がＧＮＤに接続されている。スイッチング素子３４は、例えば、パワートランジスタやＭＯＳ型トランジスタ等の半導体スイッチング素子である。このスイッチング素子３４は、中間タップ１４とＧＮＤとの間に設けられており、制御回路６０からの信号に基づいて、中間タップ１４とＧＮＤとの間を断続するように構成されている。したがって、スイッチング素子３４は、第１巻線１１ａに対して中間タップ１４側に設けられ、中間タップ１４とＧＮＤとの間の電気経路を断続する第４スイッチに相当する。
【００５４】
また、スイッチング素子３４は、ダイオード４４と並列に接続されている。ダイオード４４は、ＭＯＳ型トランジスタの寄生ダイオードであってもよい。ダイオード４４のアノードは、ＧＮＤとスイッチング素子３４との間に接続されており、ダイオード４４のカソードは、中間タップ１４に接続されている。
【００５５】
ところで、バッテリ９０が逆接続されると、スイッチング素子３１〜３４と並列に接続されたダイオード４１〜４４を介して、大電流が回路を流れる可能性がある。そこで、本実施形態の点火装置１０では、バッテリ９０とスイッチング素子３２との間に、逆流防止ダイオード４６が設けられている。この逆流防止ダイオード４６のアノードは、バッテリ９０に接続される。また、この逆流防止ダイオード４６のカソードは、スイッチング素子３２と接続されている。すなわち、バッテリ９０、逆流防止ダイオード４６、スイッチング素子３２、１次コイル１１、及びスイッチング素子３１が直列になるように接続されている。なお、ダイオード４２のカソードは、スイッチング素子３２と逆流防止ダイオード４６のカソードとの間に接続されている。
【００５６】
この逆流防止ダイオード４６のカソードは、スイッチング素子３３とも接続されている。すなわち、バッテリ９０、逆流防止ダイオード４６、スイッチング素子３３、第２巻線１１ｂ、及びスイッチング素子３４が直列になるように接続されている。なお、ダイオード４３のカソードは、スイッチング素子３３と逆流防止ダイオード４６のカソードとの間に接続されている。
【００５７】
以上により、スイッチング素子３２は、逆流防止ダイオード４６のカソードと接続されており、逆流防止ダイオード４６を介してバッテリ９０からの電流が流れるように構成されていることとなる。それと共に、スイッチング素子３３は、逆流防止ダイオード４６のカソードと接続されており、逆流防止ダイオード４６を介してバッテリ９０からの電流が流れるように構成されていることとなる。
【００５８】
また、スイッチング素子３３と第１端子１２との間にも、ダイオード４５が設けられている。ダイオード４５のアノードは、スイッチング素子３３（及びダイオード４３のアノード）に接続されており、カソードは、第１端子１２に接続されている。これにより、ダイオード４１又はダイオード４４を介してスイッチング素子３３側に電流が流れることを防止できる。本実施形態では、ダイオード４５を設けたが、逆流防止ダイオード４６だけで耐圧が確保できれば設けなくてもよい。更には主点火の通電時に逆流防止ダイオード４６の順方向電圧による損失を最小化するために、逆流防止ダイオード４６を廃止してダイオード４５で逆方向電圧の保護を実施してもよい。なお、この場合のバッテリ９０の逆接続での電流は１次コイル１１のインピーダンスで抑えるように設定すればよい。特にスイッチング素子３４のＧＮＤ側から流れる電流は比較的巻数の多い第２巻線１１ｂのインピーダンスで抑えられるように設定すればよい。
【００５９】
制御回路６０（スイッチ制御部に相当）は、入出力インターフェース、駆動回路６１〜６４、ディレイ回路６５、設定回路６６、フィードバック回路６７等を備えている。制御回路６０は、ＥＣＵ７０からの指示信号及び電流検出回路４８の出力等に基づいて、スイッチング素子３１〜３４の開閉状態（断続状態、オンオフ状態）を制御する。これにより、制御回路６０は、「主点火（誘導放電主点火）」、及び「エネルギ投入点火」の２方式の点火を選択し実行する。以下、制御回路６０について詳しく説明する。
【００６０】
駆動回路６１は、ＥＣＵ７０からの主点火信号ＩＧＴを入力するように構成されている。そして、駆動回路６１は、主点火信号ＩＧＴを入力している期間において（ハイ状態中に）、スイッチング素子３１を閉鎖（接続状態、オン状態に）させるようにスイッチング素子３１に対して信号を出力する（ハイ状態とする）。
【００６１】
駆動回路６２は、ＥＣＵ７０からの主点火信号ＩＧＴを入力するように構成されている。そして、駆動回路６２は、主点火信号ＩＧＴを入力している期間において（ハイ状態中に）、スイッチング素子３２を閉鎖（接続状態、オン状態に）させるようにスイッチング素子３２に対して信号を出力する（ハイ状態とする）。
【００６２】
駆動回路６３は、フィードバック回路６７からの信号を入力するように構成されている。そして、駆動回路６３は、フィードバック回路６７からの信号を入力している期間において（ハイ状態中に）、スイッチング素子３３を閉鎖（接続状態、オン状態に）させるように、スイッチング素子３３に対して信号を出力する（ハイ状態とする）。
【００６３】
駆動回路６４は、ディレイ回路６５からの信号を入力するように構成されている。そして、駆動回路６４は、ディレイ回路６５からの信号を入力している期間において（ハイ状態中に）、スイッチング素子３４を閉鎖（接続状態、オン状態に）させるように、スイッチング素子３４に対して信号を出力する（ハイ状態とする）。
【００６４】
ディレイ回路６５は、主点火信号ＩＧＴ及びエネルギ投入信号ＩＧＷを入力するように構成されている。このディレイ回路６５は、主点火信号ＩＧＴがハイ状態からロー状態に遷移した時（入力停止した時）に、エネルギ投入信号ＩＧＷを入力しているか否か（ハイ状態であるか否か）を判定する。そして、ディレイ回路６５は、エネルギ投入信号ＩＧＷを入力していると判定した場合、主点火信号ＩＧＴがロー状態に遷移した時から所定のディレイ時間Ｔ１が経過した後、駆動回路６４に信号を出力する（ハイ状態とする）。
【００６５】
そして、ディレイ回路６５は、エネルギ投入信号ＩＧＷに基づき、駆動回路６４への信号の出力を停止する（ロー状態とする）。より具体的には、ディレイ回路６５は、エネルギ投入信号ＩＧＷの入力が停止された場合（ハイ状態からロー状態に遷移した場合）、駆動回路６４への信号の出力を停止する（ロー状態とする）。
【００６６】
なお、ディレイ回路６５から駆動回路６４への信号の出力時間の最大時間Ｔ２は、任意に設定してもよいが、エネルギ投入経路を確保するためには、主点火信号ＩＧＴの立下り時からエネルギ投入信号ＩＧＷの立下り時までの最大時間よりも長いことが望ましく、更には、２次電流Ｉｂが下限値に達した段階で終了させることが望ましい。
【００６７】
設定回路６６は、主点火信号ＩＧＴとエネルギ投入信号ＩＧＷの立ち上がり時間差（ロー状態からハイ状態に遷移した時の時間差）に基づき、目標２次電流の上限値と下限値を設定する。目標２次電流の上限値と下限値とは、エネルギ投入点火が行われる際に、２次コイル２１に流れていることが望ましい２次電流Ｉｂの範囲を示すものである。
【００６８】
具体的には、設定回路６６は、主点火信号ＩＧＴがロー状態からハイ状態に遷移した時から、エネルギ投入信号ＩＧＷがロー状態からハイ状態に遷移した時までの時間を計測し、計測した時間に応じて、上限値及び下限値をそれぞれ決定する。上限値及び下限値は、計測した時間に応じて予め記憶されている。その後（例えば、主点火信号ＩＧＴがロー状態に遷移した時からディレイ時間Ｔ１を経過した後）、設定回路６６は、決定した上限値及び下限値を、フィードバック回路６７に出力して、上限値及び下限値をフィードバック回路６７に設定する。
【００６９】
なお、ＥＣＵ７０は、エネルギ投入点火を選択する場合、エンジン１００の運転状態に応じて下限値及び上限値を変更させるべく、エンジン１００の運転状態に応じて主点火信号ＩＧＴとエネルギ投入信号ＩＧＷの立ち上がり時間差を変更して、主点火信号ＩＧＴとエネルギ投入信号ＩＧＷを出力する。また、ディレイ時間Ｔ１は、主点火が開始され点火プラグ８０の電極間での飛び火が開始され２次電流が発生する時間以上に設定することで、エネルギ投入動作による第１巻線１１ａへの電流投入が主点火動作に影響を与えないようにしている。
【００７０】
フィードバック回路６７は、目標２次電流が設定された後、エネルギ投入信号ＩＧＷの入力期間中、電流検出回路４８により検出された２次電流Ｉｂと目標２次電流との比較に基づき、駆動回路６３に信号を出力する。具体的には、フィードバック回路６７は、エネルギ投入信号ＩＧＷの入力期間中（ハイ状態である期間中）、電流検出回路４８により検出される２次電流Ｉｂの絶対値が、目標２次電流の下限値と上限値との間に維持されるように、駆動回路６３への信号の出力（ハイ状態とする）及び出力停止（ロー状態とする）を切り替える。
【００７１】
次に、図４に基づき、主点火が行われる際の態様について説明する。図４では、通電している経路を実線で示し、通電していない経路を破線で示す。同図に示すように、スイッチング素子３３，３４が開放されたまま、スイッチング素子３１，３２が閉鎖される。これにより、バッテリ９０から、逆流防止ダイオード４６→スイッチング素子３２→１次コイル１１→スイッチング素子３１→ＧＮＤの経路で電流が流れる。すなわち、１次コイル１１の第２端子１３から第１端子１２へ１次電流Ｉａが流れることとなる。
【００７２】
１次コイル１１の通電開始時に２次コイル２１に流れようとする２次電流Ｉｂは、ダイオード４７により阻止される。また、主点火が行われる際、スイッチング素子３３は、開放されているため、１次コイル１１を通過せずに電流が流れることはない。また、スイッチング素子３４は、開放されているため、ＧＮＤに電流が流れることはない。したがって、１次コイル１１に流れる１次電流Ｉａが減少することが抑制される。
【００７３】
その後、スイッチング素子３１，３２が開放されて、１次コイル１１への通電が遮断されることで、２次コイル２１に高電圧が発生し、点火プラグ８０において主点火が実行され、火花放電が開始される。このとき、２次コイル２１に２次電流Ｉｂが流れる。
【００７４】
図５に基づき、主点火が行われる場合において、各種信号の入力タイミング及び電流の変化態様について説明する。図５では、主点火信号ＩＧＴを「ＩＧＴ」と示し、エネルギ投入信号ＩＧＷを「ＩＧＷ」と示す。また、図５では、１次コイル１１に流れる電流（１次電流）を「Ｉａ」で示し、２次コイル２１に流れる電流（２次電流）を「Ｉｂ」で示す。また、図５では、スイッチング素子３３に流れる電流を「Ｉ３３」で示し、スイッチング素子３４に流れる電流を「Ｉ３４」で示し、ダイオード４１に流れる電流を「Ｉ４１」で示す。
【００７５】
また、図５では、制御回路６０（より詳しくは、駆動回路６１）からスイッチング素子３１への信号を「ｓｗ３１」で示す。また、図５では、制御回路６０（より詳しくは、駆動回路６２）からスイッチング素子３２への信号を「ｓｗ３２」で示す。また、図５では、制御回路６０（より詳しくは、駆動回路６３）からスイッチング素子３３への信号を「ｓｗ３３」で示す。また、図５では、制御回路６０（より詳しくは、駆動回路６４）からスイッチング素子３４への信号を「ｓｗ３４」で示す。
【００７６】
図５に示すように、制御回路６０の駆動回路６１，６２は、ＥＣＵ７０からの主点火信号ＩＧＴがハイ状態である期間（時点Ｐ１１〜Ｐ１２）に亘って、スイッチング素子３１，３２をそれぞれ閉鎖させるように制御する（オン状態、接続状態となるように制御する。以下同じ）。すなわち、駆動回路６１，６２は、時点Ｐ１１から時点Ｐ１２において、スイッチング素子３１，３２への信号をそれぞれ出力する（ハイ状態とする）。
【００７７】
これにより、１次コイル１１に、バッテリ９０から電圧（バッテリ電圧）が印加され、第２端子１３から第１端子１２側へ１次電流Ｉａが流れる。
【００７８】
そして、１次電流Ｉａが増加し、主点火信号ＩＧＴがロー状態になった時点Ｐ１２で、駆動回路６１，６２は、スイッチング素子３１，３２をそれぞれ開放させるように制御する（オフ状態、切断状態となるように制御する。以下同じ）。すなわち、駆動回路６１，６２は、時点Ｐ１２において、スイッチング素子３１，３２への信号の出力をそれぞれ停止する（ロー状態とする）。
【００７９】
これにより、１次コイル１１および２次コイル２１に高電圧が発生し、点火プラグ８０に火花放電が生じて、２次コイル２１に２次電流Ｉｂが流れる。その後、２次電流Ｉｂは減衰していく。２次電流Ｉｂが減衰していき、放電が維持できる最小の電流である放電維持電流よりも減少すると、点火プラグ８０での放電が終了する。
【００８０】
図６に基づき、エネルギ投入点火が行われる際の態様について説明する。図６では、通電している経路を実線で示し、通電していない経路を破線で示す。図６（ａ）に示すように、上記主点火の開始後、スイッチング素子３１，３２が開放される一方、スイッチング素子３３，３４が閉鎖される。これにより、バッテリ９０から、逆流防止ダイオード４６→スイッチング素子３３→第１巻線１１ａ→スイッチング素子３４→ＧＮＤの経路で電流が流れる。すなわち、１次コイル１１の第１端子１２から中間タップ１４へ１次電流Ｉｅが流れる（エネルギ投入）。これに伴い、２次コイル２１に誘導放電と同じ方向の高電圧が発生し、２次電流Ｉｂに電流が重畳される。
【００８１】
なお、エネルギ投入時、２次コイル２１に発生する電圧が、火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧よりも高くなるように、第１巻線１１ａと２次コイル２１の巻数比が設定されている。詳しくは、２次コイル２１の巻数を第１巻線１１ａの巻数で割った値である巻数比が、火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧をバッテリ９０の印加電圧で割った値である電圧比よりも大きくなるように構成されている。
【００８２】
ところで、上記点火装置１０では、エネルギ投入点火を実行させる場合、昇圧回路を用いることなく、火花放電を維持させることが可能な大きさの２次電圧を２次コイル２１に発生させるため、第１巻線１１ａと２次コイル２１との巻数比を大きくしている。例えば、第１巻線１１ａと２次コイル２１との巻数比を、数百倍としている。
【００８３】
しかしながら、制御回路６０は、火花放電を開始させる場合、１次コイル１１（第１巻線１１ａ及び第２巻線１１ｂ）に電流を流し、火花放電を維持させる場合、第１巻線１１ａに電流を流している。このため、第１巻線１１ａと２次コイル２１の巻数比を大きくしても、第２巻線１１ｂの巻数を調整することにより、１次コイル１１と２次コイル２１の巻数比が大きくなることを抑えることができる。つまり、１次コイル１１と、２次コイル２１の巻数比を、第２巻線１１ｂの巻数を調整することで設定することができる。
【００８４】
これにより、火花放電開始時において、２次コイル２１に流れる２次電流Ｉｂを大きくしつつ、火花放電を維持する際に、低い電圧でエネルギ投入が可能となり、２次コイル２１に生じる２次電圧を大きくすることができる。すなわち、着火性が低下することを抑制しつつ、火花放電を好適に維持することができる。
【００８５】
ちなみに、１次コイル１１の巻数は、第１巻線１１ａの巻数と第２巻線１１ｂの巻数とを足したものとなるため、火花放電を開始させる際、２次コイル２１に適切な電圧を発生させ、且つ適切な２次電流Ｉｂを流させることができる。
【００８６】
図６の説明に戻る。エネルギ投入が行われると、２次電流Ｉｂが徐々に大きくなっていく。すると、２次電流Ｉｂが所定の範囲内となるように、エネルギ投入を停止させ２次電流Ｉｂの増加を止めるため、スイッチング素子３３が開放される。
【００８７】
ところで、スイッチング素子３３が開放されると、バッテリ９０との接続が切断されて２次電流Ｉｂを停止することができるが、第１巻線１１ａに流れる電流が急激に減少し、その結果、２次電流Ｉｂが急激に減少してしまうこととなる。２次電流Ｉｂが急激に減少してしまうと、放電維持電流以下となり放電が途切れてしまう場合がある。火花放電が終了してしまうと、エネルギ投入を再開しても第１巻線１１ａでの発生電圧が低いため火花放電にいたらず、２次電流を増加させることができない可能性がある。
【００８８】
そこで、本実施形態の点火装置１０には、還流機構が備えられている。具体的には、還流機構には、ダイオード４１が還流ダイオードとして備えられている。このため、図６（ｂ）に示すように、スイッチング素子３３が開放された際、ＧＮＤ→ダイオード４１→第１巻線１１ａ→スイッチング素子３４→ＧＮＤの還流経路により、還流電流が流れる。したがって、１次電流Ｉｅの急激な減少が抑制され、２次電流Ｉｂの急激な減少が抑制される。これにより所定の２次電流Ｉｂに制御することが容易となる。
【００８９】
２次電流Ｉｂが所定の値まで減少すると、再度スイッチング素子３３を閉鎖させるように制御される。
以降、２次電流Ｉｂを所定の範囲内となるように、スイッチング素子３３が開閉される。これにより、点火プラグ８０においてエネルギ投入点火が実行され、火花放電が維持される。
【００９０】
図７に基づき、主点火後、エネルギ投入点火が行われる場合において、各種信号の入力タイミング及び電流の変化態様について説明する。図７における「ＩＧＴ」、「ＩＧＷ」「Ｉａ」、「Ｉｂ」、「Ｉ３３」、「Ｉ３４」、「Ｉ４１」、「ｓｗ３１」、「ｓｗ３２」、「ｓｗ３３」、「ｓｗ３４」は、図５と同じ意味である。なお、図７に示すように、エネルギ投入点火は、主点火信号ＩＧＴがハイ状態からロー状態に遷移した時、エネルギ投入信号ＩＧＷがハイ状態である場合に、制御回路６０によって行われる。
【００９１】
時点Ｐ２１において、主点火信号ＩＧＴがハイ状態となると、駆動回路６１，６２は、それぞれスイッチング素子３１，３２を閉鎖させるように制御する。すなわち、駆動回路６１，６２は、それぞれスイッチング素子３１，３２へ信号を出力する（ハイ状態とする）。これにより、１次コイル１１に、バッテリ９０から電圧（バッテリ電圧）が印加され、第２端子１３から第１端子１２へ１次電流Ｉａが流れる。その後、スイッチング素子３１，３２が開放されるまで（時点Ｐ２１〜Ｐ２３）、１次電流Ｉａが徐々に増加していく。
【００９２】
そして、主点火信号ＩＧＴがロー状態になった時点Ｐ２３において、駆動回路６１，６２は、それぞれスイッチング素子３１，３２を開放させるように制御する。すなわち、駆動回路６１，６２は、それぞれスイッチング素子３１，３２への信号の出力を停止する（ロー状態とする）。これにより、１次コイル１１および２次コイル２１に高電圧が発生し、点火プラグ８０に火花放電が生じて、２次コイル２１に２次電流Ｉｂが流れる。その後、エネルギ投入がされるまで（時点Ｐ２３〜時点Ｐ２４）、２次コイル２１の２次電流Ｉｂは、徐々に減少していく。
【００９３】
時点Ｐ２４において、駆動回路６４は、ディレイ回路６５から信号を入力し、スイッチング素子３４を閉鎖させるように制御する。すなわち、時点Ｐ２４において、駆動回路６４は、スイッチング素子３４に対して信号を出力する（ハイ状態とする）。なお、時点Ｐ２４は、主点火信号ＩＧＴがハイ状態からロー状態に遷移した時点Ｐ２３から所定のディレイ時間Ｔ１を経過した時点である。このため、スイッチング素子３４は、主点火信号ＩＧＴがハイ状態からロー状態に遷移した時点Ｐ２３からディレイ時間Ｔ１を経過した後、閉鎖することとなる。
【００９４】
また、当該時点Ｐ２４において、設定回路６６により目標２次電流の上限値及び下限値がフィードバック回路６７に設定される。なお、目標２次電流の上限値及び下限値は、主点火信号ＩＧＴがロー状態からハイ状態に遷移した時点Ｐ２１から、エネルギ投入信号ＩＧＷがロー状態からハイ状態に遷移した時点Ｐ２２までの時間に応じて設定される。
【００９５】
そして、駆動回路６３は、目標２次電流が設定された後、エネルギ投入信号ＩＧＷがハイ状態である期間（時点Ｐ２４〜時点Ｐ２８）において、フィードバック回路６７からの信号と２次電流Ｉｂに基づき、スイッチング素子３３の開閉を制御する。つまり、駆動回路６３は、フィードバック回路６７からの信号に基づき、２次電流Ｉｂが目標２次電流の下限値と上限値との間に維持されるように、スイッチング素子３３への信号の出力及び出力停止を切り替える。
【００９６】
例えば、制御回路６０は、２次電流Ｉｂの絶対値が、目標２次電流の下限値以下となった場合、時点Ｐ２５〜時点Ｐ２６に示すように、スイッチング素子３３，３４へ信号を出力し（ハイ状態とし）、スイッチング素子３３，３４を閉鎖させる。
【００９７】
これにより、１次コイル１１の第１端子１２から中間タップ１４へ１次電流Ｉｅが流れる（エネルギ投入）。すなわち、スイッチング素子３３に電流Ｉ３３（≒１次電流Ｉｅ）が流れ、スイッチング素子３４に電流Ｉ３４（≒１次電流Ｉｅ）が流れる。これに伴い、２次コイル２１に誘導放電と同じ方向の高電圧が発生し、２次電流Ｉｂに電流が重畳され、２次電流Ｉｂが増加する。エネルギ投入に伴い、１次電流Ｉｅが増加していく。なお、その間、ダイオード４１には、電流Ｉ４１が流れない。
【００９８】
また、例えば、制御回路６０は、２次電流Ｉｂの絶対値が、目標２次電流の上限値以上となった場合、時点Ｐ２６〜時点Ｐ２７に示すように、スイッチング素子３４を閉鎖させたまま、スイッチング素子３３への信号の出力を停止し（ロー状態とし）、スイッチング素子３３を開放させる。これにより、バッテリ９０から、第２巻線１１ｂへの電力供給（エネルギ投入）が停止される。
【００９９】
このとき、ＧＮＤ→ダイオード４１→第１巻線１１ａ→スイッチング素子３４→ＧＮＤの還流経路により、還流電流が流れる。すなわち、図７に示すように、スイッチング素子３４に電流Ｉ３４が流れるとともに、ダイオード４１にも電流Ｉ４１（≒Ｉ３４）が流れる。その一方、スイッチング素子３３には、電流Ｉ３３が流れない。
【０１００】
このように、第２巻線１１ｂには、還流電流が流れるため、１次電流Ｉｅの急激な減少が抑制され、２次電流Ｉｂの急激な減少が抑制され緩やかに低下していく。これにより所定の範囲内となるように、２次電流Ｉｂを制御することが容易となる。
【０１０１】
以上のように、制御回路６０は、エネルギ投入信号ＩＧＷがハイ状態である期間（時点Ｐ２４〜時点Ｐ２８）において、２次電流Ｉｂが、目標２次電流の下限値と上限値との間に維持されるように、スイッチング素子３３，３４を制御する。
【０１０２】
その後、エネルギ投入信号ＩＧＷがハイ状態からロー状態に遷移すると（時点Ｐ２８）、制御回路６０は、スイッチング素子３３，３４への信号の出力を停止し（ロー状態とし）、スイッチング素子３３，３４を開放させる。これにより、２次電流Ｉｂが減衰していき、放電が維持できる最小の電流である放電維持電流よりも減少すると、点火プラグ８０での放電が終了する。
【０１０３】
なお、主点火信号ＩＧＴがハイ状態からロー状態に遷移する時点Ｐ２３から、エネルギ投入信号ＩＧＷがハイ状態からロー状態に遷移する時点Ｐ２８までの時間は、エンジン１００の運転状態等に基づき、ＥＣＵ７０により設定される。
【０１０４】
以上詳述した上記実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【０１０５】
・制御回路６０は、スイッチング素子３１，３２を閉鎖させ、１次コイル１１の第２端子１３側から第１端子１２側へ電流を流させた後、スイッチング素子３１，３２を開放させて１次コイル１１への通電を遮断させる。これにより、２次コイル２１に２次電圧を生じさせ、点火プラグ８０に火花放電を生じさせることができる。また、制御回路６０は、火花放電を生じさせた後、スイッチング素子３３，３４を閉鎖させることにより、第１巻線１１ａへ通電させることができる。その際、第１端子１２側から中間タップ１４側へ電流が流れる。これにより、２次コイル２１に流れる２次電流Ｉｂと同じ方向に電流を重畳して流すことができ、火花放電を維持させることができる。
【０１０６】
また、制御回路６０は、火花放電を開始させる場合には、１次コイル１１（第１巻線１１ａ及び第２巻線１１ｂ）に電流を流し、火花放電を維持させる場合、第１巻線１１ａに電流を流す。このため、第１巻線１１ａと２次コイル２１の巻数比を大きくしても、第２巻線１１ｂの巻き数を調整することにより、１次コイル１１と２次コイル２１の巻数比が大きくなることを抑えることができる。つまり、１次コイル１１と、２次コイル２１の巻数比を、第１巻線１１ａの巻数と関係なく設定することができる。
【０１０７】
これにより、火花放電開始時において、２次コイル２１に流れる２次電流Ｉｂを大きくしつつ、火花放電を維持する際に、２次コイル２１に生じる２次電圧を大きくすることができる。すなわち、着火性が低下することを抑制しつつ、火花放電を好適に維持することができる。
【０１０８】
また、１次コイル１１と、２次コイル２１の巻数比を、第１巻線１１ａの巻数と関係なく設定することにより、火花放電の開始時（主点火時）において、２次コイル２１に発生する２次電圧を低く抑えることができる。これに伴い、ダイオード４７に印加される電圧を低くすることができ、ダイオード４７の低耐圧化、もしくはダイオード４７を削除した構成とすることができ、点火装置１０のコスト削減を図ることができる。
【０１０９】
・制御回路６０は、火花放電を開始させる場合、スイッチング素子３３，３４を共に開放させるため、スイッチング素子３３，３４による損失を最小限にすることができるので、１次電流Ｉａの遮断時の変化幅を最大化でき、主点火性能を高めることができる。
【０１１０】
・そして、制御回路６０は、火花放電を生じさせた後、スイッチング素子３３，３４を閉鎖させることにより、第１巻線１１ａへ通電させることができる。その際、第１端子１２側から中間タップ１４側へ１次電流Ｉｅが流れる。これにより、２次コイル２１に流れる２次電流Ｉｂと同じ方向に電流を重畳して流すことができ、火花放電を維持させることができる。なお、火花放電を維持させる場合、スイッチング素子３１，３２を共に開放させるため、第１巻線１１ａへのエネルギ投入の１次電流Ｉｅが低下することを抑制できる。
【０１１１】
・制御回路６０は、火花放電を維持させる際、エネルギ投入が停止される場合において、第１巻線１１ａに電流を還流させる還流機構を備えた。具体的には、ＧＮＤにアノードが接続され、第１端子１２とスイッチング素子３１との間にカソードが接続されたダイオード４１を備えることにより、簡素な構成で還流機構を実現した。このため、火花放電を維持させる際にエネルギ投入を停止する場合、スイッチング素子３４を閉鎖させたまま、スイッチング素子３３を開放させることにより、ダイオード４１を介して、第１巻線１１ａに電流を還流させることができる。したがって、火花放電を維持させる場合において、第１巻線１１ａに流れる電流が急激に低下することを防止し、２次コイル２１に流れる２次電流Ｉｂが急激に小さくなることを抑制することができる。また、２次電流Ｉｂを所定範囲内となるように、第１巻線１１ａに流れる１次電流Ｉｅを制御するため、制御回路６０は、スイッチング素子３３を適切なタイミングで開閉させることが容易となる。
【０１１２】
・また、還流ダイオードとしてのダイオード４１は、スイッチング素子３１と逆並列に接続されているため、スイッチング素子３１に寄生ダイオードが存在する場合には、当該寄生ダイオードを流用することができる。
【０１１３】
・制御回路６０は、火花放電を維持させる場合、電流検出回路４８により検出された２次電流Ｉｂに基づき、スイッチング素子３３を開閉させる。このため、２次電流Ｉｂを適切な値に維持し、火花放電を適切に維持することができる。
【０１１４】
・スイッチング素子３１〜３４は、逆並列に接続されたダイオード４１〜４４を備えている場合がある。このため、バッテリ９０が逆接続されると、ダイオード４１〜４４などを介して、回路に大電流が流れるおそれがある。そこで、スイッチング素子３２，３３とバッテリ９０との間に逆流防止ダイオード４６を備えた。この逆流防止ダイオード４６により、バッテリ９０が逆接続された場合であっても、回路を保護することができる。特に上記点火装置１０のように、第１巻線１１ａのインピーダンスが小さい場合であっても、回路に大きな電流が流れることを防止することができる。
【０１１５】
・２次コイル２１の巻数を第１巻線１１ａの巻数で割った値である巻数比が、火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧をバッテリ９０の印加電圧で割った値である電圧比よりも大きくなるように構成した。これにより、火花放電を維持させる際、昇圧回路なしで、車載バッテリ等から、そのままエネルギ投入が可能となる。
【０１１６】
・火花放電を開始させる場合に１次コイル１１に電圧を印加するバッテリ９０は、車載電源であり、かつ、火花放電を維持させる場合に第１巻線１１ａに電圧を印加する電源と共用されるようにした。これによれば、点火装置１０内に電源が必要ないため、点火装置１０の小型化をすることができる。車載電源を利用することにより、特別な電源が必要なくなり、小型化できる。また、バッテリ９０を共用することにより、複数の電源が必要なくなり、小型化できる。
【０１１７】
・１次コイル１１と、２次コイル２１と、スイッチング素子３１〜３４と、制御回路６０は、点火コイルのケース５０内に収容されるようにした。これによれば、車両での搭載性を向上させ、また、配線を削減できる。
【０１１８】
・制御回路６０は、主点火信号ＩＧＴとエネルギ投入信号ＩＧＷの立ち上がり時間差に基づき、目標２次電流の上限値と下限値を設定し、２次電流Ｉｂをこの範囲内となるようにスイッチング素子３３の開閉を制御する。また、エネルギ投入信号ＩＧＷの入力有無により、エネルギ投入の有無を制御できる。これにより、ＥＣＵ７０は、エンジン１００の運転状態や環境に応じて、２次電流Ｉｂやエネルギ投入時間を適切に制御できる。このため、着火性の向上と共に、省電力や点火プラグ８０の消耗を抑制できる。
【０１１９】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【０１２０】
上記実施形態において、還流機構を任意に変更してもよい。
【０１２１】
例えば、図８に示すように、還流機構が、第１巻線１１ａと並列に設けられたダイオード１４１と、第１巻線１１ａと並列に設けられ、且つ、ダイオード１４１と直列に接続された還流制御スイッチとしてのスイッチング素子１３５と、を備えるようにしてもよい。より詳しくは、ダイオード１４１のアノードは、スイッチング素子３４と中間タップ１４との間に接続され、カソードは、スイッチング素子１３５の一端に接続されている。スイッチング素子１３５は、一端がダイオード１４１のカソードと接続され、他端がスイッチング素子３３と第１端子１２との間に接続されている。
【０１２２】
これによれば、制御回路６０は、火花放電を維持させる場合、スイッチング素子３３，３４を閉鎖させ、スイッチング素子１３５を開放させることにより、バッテリ９０から第１巻線１１ａへのエネルギ投入（電力供給）を行うことができる。その一方、制御回路６０は、火花放電を維持させる場合、スイッチング素子３４を開放させ、スイッチング素子１３５を閉鎖させることにより、バッテリ９０から第１巻線１１ａへのエネルギ投入を停止することができる。そして、このようにエネルギ投入を停止した際、ダイオード１４１及びスイッチング素子１３５を介して、第２巻線１１ｂに電流を還流させることができる。
【０１２３】
また、例えば、図９に示すように、還流機構が、中間タップ１４とスイッチング素子３４との間に設けられた第５スイッチとしてのスイッチング素子２３５と、スイッチング素子２３５と第１端子１２とを繋ぐ経路上に設けられたダイオード２４１と、を備えるようにしてもよい。より詳しくは、スイッチング素子２３５は、一端が中間タップ１４に接続され、他端がスイッチング素子３４と接続され、スイッチング素子３４と直列に接続されている。また、ダイオード２４１は、スイッチング素子３４とスイッチング素子２３５の間にアノードが接続され、第１端子１２とスイッチング素子３１との間にカソードが接続されている。
【０１２４】
これによれば、制御回路６０は、火花放電を維持させる際にエネルギ投入（電力供給）を停止する場合、スイッチング素子２３５を閉鎖させたまま、スイッチング素子３４を開放させると、ダイオード１４１を介して第１巻線１１ａに電流を還流させることができる。なお、制御回路６０は、火花放電を維持させる際にエネルギ投入（電力供給）を停止する場合、上記実施形態と同様に、スイッチング素子３２を開放させてもよい。
【０１２５】
上記実施形態において、１次コイル１１に中間タップ１４を設けることにより、第１巻線１１ａ及び第２巻線１１ｂを形成したが、分離巻線によって、第１巻線１１ａ及び第２巻線１１ｂを形成してもよい。
【０１２６】
上記実施形態において、目標２次電流の上限値及び下限値を、一定値とし、フィードバック回路６７にあらかじめ設定されていてもよい。これにより、設定回路６６を省略することができる。
【０１２７】
上記実施形態において、主点火信号ＩＧＴとエネルギ投入信号ＩＧＷの立ち上がり時間差に基づき、目標２次電流の上限値及び下限値を設定したが、設定方法を任意に変更してもよい。例えば、設定回路６６が、ＥＣＵ７０からの設定用の指示信号を入力し、当該指示信号に基づき、目標２次電流の上限値及び下限値を設定してもよい。
【０１２８】
上記実施形態において、制御回路６０は、フィードバック制御を行わずに、スイッチング素子３３の開閉制御を所定の時間で制御してもよい。例えば、エネルギ投入点火を実行する場合、制御回路６０は、所定の切替時間毎に、スイッチング素子３３の開閉状態を切替えてもよい。この場合、２次電流Ｉｂを検出する必要がなくなるため、電流検出回路４８を省略することができる。また、フィードバック回路６７を省略することができる。所定の切替時間は、設定回路６６により設定されるように構成してもよいし、ＥＣＵ７０により設定されるように構成してもよい。
【０１２９】
上記実施形態において、逆流防止ダイオード４６を省略してもよい。
【０１３０】
上記実施形態において、点火コイルのケース５０内に点火装置１０の各構成の全部又は一部が収容されていなくてもよい。
【０１３１】
上記実施形態において、バッテリ９０を共用したが、複数の電源を備えてもよい。すなわち、主点火時と、エネルギ投入時において、異なる電圧の電源を利用してもよい。これにより、第２巻線１１ｂと２次コイル２１との巻数比等を調整することができる。
【０１３２】
上記実施形態では、バッテリ９０として車載された電源を利用したが、点火装置１０に内蔵してもよい。
【０１３３】
上記実施形態において、昇圧回路を設けてもよい。そして、エネルギ投入点火を実行する際、制御回路６０は、昇圧回路により昇圧された電圧を第２巻線１１ｂに印加してもよい。これにより、第２巻線１１ｂと２次コイル２１との巻数比等を調整することができる。
【０１３４】
上記実施形態において、第２巻線１１ｂの線径は、第１巻線１１ａの線径よりも大きくしてもよい。これにより、火花放電を維持させる際、第２巻線１１ｂに流れる電流を大きくして、２次電流Ｉｂを大きくすることができる。また、第２巻線１１ｂの線径のみを大きくすることにより、１次コイル１１全体が大きくなることを抑制できる。
【０１３５】
上記実施形態の点火装置１０は、多気筒エンジンに採用したが、単気筒エンジンに採用してもよい。また、ガソリン以外の燃料を利用する内燃機関に適用してもよい。
【０１３６】
上記実施形態において、ディレイ回路６５が、主点火信号ＩＧＴがハイ状態からロー状態に遷移した時から、駆動回路６４に信号を出力するまでのディレイ時間Ｔ１は、任意に変更してもよい。
【０１３７】
上記実施形態において制御回路６０は、主点火動作においてスイッチング素子３１とスイッチング素子３２を同時に開閉させたが、開閉タイミングをずらしても同様の効果を得ることができる。
【０１３８】
上記実施形態において、スイッチング素子３４を開放するタイミングを２次電流の下限値に相当するタイミングで実施していたが、フィードバック回路６７からの出力を駆動回路６４へ反映させて、下限値に達したことで制御するように変更し制御精度を高めてもよい。また、還流電流による２次電流Ｉｂの減衰が完了するように長い時間で設定してもよい。
【符号の説明】
【０１３９】
１０…点火装置、１１…１次コイル、１１ａ…第１巻線、１１ｂ…第２巻線、１２…第１端子、１３…第２端子、１４…中間タップ、２１…２次コイル、３１…スイッチング素子（第１スイッチ）、３２…スイッチング素子（第２スイッチ）、３３…スイッチング素子（第３スイッチ）、３４…スイッチング素子（第４スイッチ）、６０…制御回路。
【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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