(57)【要約】【課題】重ね放電を実現するために用いる電源の小型化が可能であると共に、プレイグニッションの発生を防止できる内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】点火コイル２０の二次電圧により点火プラグ４０に火花放電が生じて放電電流が流れる放電電流ライン２５に設けた重ね放電実行部３０には、重ね放電に必要十分な静電エネルギを蓄積可能な重ね放電用キャパシタ３１を設け、小型化が可能なＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０からの給電で重ね放電用キャパシタ３１を点火タイミング前に充電しておき、その充電中は、重ね放電用キャパシタ３１に充電された電荷を同極性で放電電流ライン２５に重畳する重畳電流誘導路３２を誘導路開閉用スイッチング素子３３で開いておき、ＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０からの充電電圧が放電電流ライン２５を介して点火プラグ４０に印加されてプレイグニッションを引き起こすことを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火コイルの一次コイルに流した一次電流を点火信号の点火タイミングに応じて遮断し、点火コイルの二次コイルに高電圧の二次電圧を誘起させ、二次コイルに接続された点火プラグの放電間隙に火花放電を起こして、燃焼室内の混合気に点火する内燃機関用点火装置において、
点火サイクルにおける点火タイミング以降に定めた重畳タイミングで、前記点火コイルの二次電圧と同極性となる重ね電圧を重畳時間だけ点火コイル二次側に重畳することにより、二次側放電流路に重畳電流を流して重ね放電を行わせる重ね放電実行部を設け、
前記重ね放電実行部は、
点火サイクルにおける点火タイミングまでに所要の静電エネルギに充電されるキャパシタと、
前記重畳タイミングに、前記キャパシタに充電された電荷による重ね電圧を同極性で印加し、重畳電流を二次側放電流路に導く重畳電流誘導路と、
前記重畳電流誘導路の開閉を制御することで、重ね放電の実行・停止を切り替える重畳電流誘導路開閉手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記重ね放電実行部は、
前記二次側放電流路中に、放電電流に対して順方向となるように接続した高圧ダイオードを備え、
前記重畳電流誘導路開閉手段は、前記重畳電流誘導路を二分した第１分割誘導路と第２分割誘導路の間に設けられ、第１分割誘導路と第２分割誘導路の接続・遮断を切り替えることで、重畳電流誘導路の開閉を制御するものとし、
前記キャパシタは、一方の電極シート側である第１電極を前記重畳電流誘導路の第１分割誘導路に接続すると共に、他方の電極シート側である第２電極を前記高圧ダイオードのアノード側に接続し、所要電圧の給電手段より第１電極側から充電されるものとし、
前記重畳電流誘導路は、第２分割誘導路を前記高圧ダイオードのカソード側に接続するものとした、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
前記給電手段からの出力電圧を可変することによって、前記キャパシタに蓄積される静電エネルギを増減させ、重畳電流を調整するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項４】
前記重ね放電実行部を、二次側放電流路へ直列に複数段設けるものとし、
各重ね放電実行部の重畳電流誘導路よりそれぞれ重畳電流を二次側放電流路へ重畳させることで、段数倍の重ね電圧を二次コイルの二次電圧に重畳した重ね二次電圧を点火プラグに印加するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項５】
前記重畳電流誘導路開閉手段は、外部より入力される重ね信号に基づいて重畳電流誘導路の開閉が制御されるものとし、
前記重ね信号によって重畳電流誘導路の開閉タイミングを制御することで、重畳タイミングと重畳時間を任意に設定できるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項６】
前記重ね放電実行部には、
前記重畳電流誘導路開閉手段の開閉動作を制御可能な駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、
前記駆動信号出力手段から出力される駆動信号が前記重畳電流誘導路開閉手段へ供給・停止されるタイミングを、外部より入力される重ね信号に基づいて制御する開閉スイッチ手段と、
を設け、前記重ね信号によって開閉スイッチ手段の開閉タイミングを制御することで、重畳タイミングと重畳時間を任意に設定できるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項７】
前記重ね放電実行部には、
前記重畳電流誘導路の開閉動作を制御可能な駆動信号を、放電電流に基づいて生成する駆動信号生成手段、
を設け、前記駆動信号生成手段により生成する駆動信号によって重畳電流誘導路の開閉タイミングを制御することで、重畳タイミングと重畳時間を任意に設定できるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火コイルの一次コイルに流した一次電流を点火信号に応じて遮断し、点火コイルの二次コイルに高電圧の二次電圧を誘起させ、二次コイルに接続された点火プラグの放電間隙に火花放電を起こして、燃焼室内の混合気に点火する内燃機関用点火装置であって、キャパシタの放電による重ね電圧を点火コイルの二次電圧と同極性となるよう重畳して重ね放電を行わせる重ね放電型の内燃機関用点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では車両搭載の内燃機関として、燃費改善の為にリーンバーンエンジンや高ＥＧＲエンジンが採用されているが、これらのエンジンは着火効率が余り良くないため、点火装置には高エネルギ型のものが必要になる。そこで、古典的な電流遮断原理により発生する点火コイル二次側出力に、ＤＣ−ＤＣコンバータの高圧出力を重畳する、重ね放電型点火装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の重ね放電型点火装置では、点火コイルの一次電流を遮断することでその二次側に発生する数ｋＶの高電圧により、点火プラグの放電間隙に放電破壊を起こして点火コイルの二次側から放電電流を流し始めた後に、当該放電状態を維持し得る放電維持電圧値以上の直流電圧を別途に設けた昇圧回路によって保ちながら、当該昇圧回路からの出力電流を点火コイル放電電流に加算的に重畳するのである。この特許文献１に記載の重ね放電型点火装置によると、点火プラグに比較的長い時間に亙り大きな放電エネルギを得ることができるため、燃料への着火性が向上し、ひいては燃費も向上する。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の重ね放電型点火装置の場合、点火コイル二次側出力にＤＣ−ＤＣコンバータの高圧出力を重畳するため、点火コイルによる放電時にＤＣ−ＤＣコンバータ回路から高電圧の印加を開始する必要があり、立ち上がりが早く瞬間的に大電流を流せる電源を使わなければならないという制約がある。このため、特許文献１に記載の重ね放電型点火装置で使う電源は、実際の重ね放電に必要な電源よりも大きくなり、効率が悪くコストやスペースの問題が生じる。
【０００５】
また、点火前に、重ね放電用発電コイルにより重ね放電用コンデンサを充電しておき、点火時には、この重ね放電用コンデンサに蓄積された電荷の放電を、点火コイルの二次コイルに誘起する高電圧に同極性で重畳し、点火プラグに印加することにより重ね放電を行わせるようにした内燃機関点火装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この特許文献２に記載の内燃機関点火装置であれば、放電持続時間を長くして点火効率を改善できるし、電源も小型化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−６８３７２号公報
【特許文献２】特開平１０−１８４５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の発明では、重ね放電用発電コイルによる重ね放電用コンデンサの充電時に、重ね放電用コンデンサへの充電電圧が点火プラグの放電間隙間へ印加されるため、プレイグニッションが発生して、エンジンを破損する危険性がある。
【０００８】
そこで、本発明は、重ね放電を実現するために用いる電源の小型化が可能であると共に、プレイグニッションの発生を防止できる内燃機関用点火装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、点火コイルの一次コイルに流した一次電流を点火信号の点火タイミングに応じて遮断し、点火コイルの二次コイルに高電圧の二次電圧を誘起させ、二次コイルに接続された点火プラグの放電間隙に火花放電を起こして、燃焼室内の混合気に点火する内燃機関用点火装置において、点火サイクルにおける点火タイミング以降に定めた重畳タイミングで、前記点火コイルの二次電圧と同極性となる重ね電圧を重畳時間だけ点火コイル二次側に重畳することにより、二次側放電流路に重畳電流を流して重ね放電を行わせる重ね放電実行部を設け、前記重ね放電実行部は、点火サイクルにおける点火タイミングまでに所要の静電エネルギに充電されるキャパシタと、前記重畳タイミングに、前記キャパシタに充電された電荷による重ね電圧を同極性で印加し、重畳電流を二次側放電流路に導く重畳電流誘導路と、前記重畳電流誘導路の開閉を制御することで、重ね放電の実行・停止を切り替える重畳電流誘導路開閉手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記重ね放電実行部は、前記二次側放電流路中に、放電電流に対して順方向となるように接続した高圧ダイオードを備え、前記重畳電流誘導路開閉手段は、前記重畳電流誘導路を二分した第１分割誘導路と第２分割誘導路の間に設けられ、第１分割誘導路と第２分割誘導路の接続・遮断を切り替えることで、重畳電流誘導路の開閉を制御するものとし、前記キャパシタは、一方の電極シート側である第１電極を前記重畳電流誘導路の第１分割誘導路に接続すると共に、他方の電極シート側である第２電極を前記高圧ダイオードのアノード側に接続し、所要電圧の給電手段より第１電極側から充電されるものとし、前記重畳電流誘導路は、第２分割誘導路を前記高圧ダイオードのカソード側に接続するものとした、ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、前記給電手段からの出力電圧を可変することによって、前記キャパシタに蓄積される静電エネルギを増減させ、重畳電流を調整するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記重ね放電実行部を、二次側放電流路へ直列に複数段設けるものとし、各重ね放電実行部の重畳電流誘導路よりそれぞれ重畳電流を二次側放電流路へ重畳させることで、段数倍の重ね電圧を二次コイルの二次電圧に重畳した重ね二次電圧を点火プラグに印加するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記重畳電流誘導路開閉手段は、外部より入力される重ね信号に基づいて重畳電流誘導路の開閉が制御されるものとし、前記重ね信号によって重畳電流誘導路の開閉タイミングを制御することで、重畳タイミングと重畳時間を任意に設定できるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に係る発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記重ね放電実行部には、前記重畳電流誘導路開閉手段の開閉動作を制御可能な駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、前記駆動信号出力手段から出力される駆動信号が前記重畳電流誘導路開閉手段へ供給・停止されるタイミングを、外部より入力される重ね信号に基づいて制御する開閉スイッチ手段と、を設け、前記重ね信号によって開閉スイッチ手段の開閉タイミングを制御することで、重畳タイミングと重畳時間を任意に設定できるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記重ね放電実行部には、前記重畳電流誘導路の開閉動作を制御可能な駆動信号を、放電電流に基づいて生成する駆動信号生成手段、を設け、前記駆動信号生成手段により生成する駆動信号によって重畳電流誘導路の開閉タイミングを制御することで、重畳タイミングと重畳時間を任意に設定できるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、点火サイクルにおける一次電流遮断タイミングまでに重ね放電実行部のキャパシタを充電しておくので、キャパシタ充電用の電源を小型化でき、また、重ね放電実行部のキャパシタを充電するとき、重畳電流誘導路開閉手段によって重畳電流誘導路を開いておくことにより、プレイグニッションの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る内燃機関用点火装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の内燃機関用点火装置における要部の信号波形図である。
【図３】本発明に係る内燃機関用点火装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図４】第２実施形態の内燃機関用点火装置における要部の信号波形図である。
【図５】本発明に係る内燃機関用点火装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図６】第３実施形態の内燃機関用点火装置における要部の信号波形図である。
【図７】本発明に係る内燃機関用点火装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【図８】第４実施形態の内燃機関用点火装置における要部の信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１に示す、第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１は、例えば、車両バッテリ１０から得られる直流電圧ＶＢを受けて動作する点火コイル２０と、この点火コイル２０と協働する重ね放電実行部３０と、これら点火コイル２０の動作によって放電ギャップ間に火花放電を起こす点火プラグ４０から成る。後述するように、重ね放電実行部３０には充電用の高電圧を供給する給電手段が必要なので、重ね放電実行部３０専用の電源を別途設けても良いが、本実施形態では、車両バッテリ１０より得られる直流電圧ＶＢを昇圧するＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０を給電手段として用いるものとした。
【００２０】
点火コイル２０は、一次コイル２１と二次コイル２２を相互誘導可能に配置し、ＥＣＵ等の制御系より供給される点火信号に基づいて動作するスイッチング素子２３のオン・オフによって、一次コイル２１に一次電流を流した後に一次電流を遮断し、二次コイル２２に高電圧の二次電圧を誘起させるものである。一次コイル２１、二次コイル２２、イグナイタとしてのスイッチング素子２３等を所要形状のケースに収納して、ユニット構造とする場合もある。また、二次コイル２２の一方端は、プラグ接続ライン２４を介して点火プラグ４０と接続され、二次コイル２２の他方端は、二次側放電流路となる放電電流ライン２５を介して接地ＧＮＤに接続される。
【００２１】
重ね放電実行部３０は、放電電流ライン２５の途中に接続されるもので、点火サイクルにおける一次電流遮断タイミング（点火コイル２０のスイッチング素子２３がオンからオフに変わったタイミング）以降に定めた重畳タイミングで、二次コイル２２に生じた二次電圧と同極性となる重ね電圧を重畳時間だけ放電電流ライン２５を介して重畳することにより、重ね二次電圧を点火プラグ４０に印加して重ね放電を行わせる。かくするために、重ね放電実行部３０には、重ね放電用キャパシタ３１と重畳電流誘導路３２と重畳電流誘導路開閉手段としての誘導路開閉用スイッチング素子３３を設ける。
【００２２】
上記重ね放電用キャパシタ３１は、点火サイクルにおける一次電流遮断タイミングまでに所要の静電エネルギに充電されるもので、一方の電極シート側である第１電極３１ａは重畳電流誘導路３２側と接続し、他方の電極シート側である第２電極３１ｂは放電電流ライン２５の低圧側接続点２５１に接続する。このとき、低圧側接続点２５１が、放電電流に対して順方向となるよう放電電流ライン２５中に接続した高圧ダイオード３４のアノード側となるようにする。また、重ね放電用キャパシタ３１の第１電極３１ａ側には、ＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０が充電用ダイオード３５を介して接続されており、ＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０からの給電によって重ね放電用キャパシタ３１の第１電極側が高圧となるように充電される。すなわち、重ね放電用キャパシタ３１の第２電極３１ｂ側は放電電流ライン２５の低圧側接続点２５１と同電位となり、第１電極３１ａ側は重ね放電用キャパシタ３１の蓄積電荷分だけ高電位となる。
【００２３】
重畳電流誘導路３２は、重ね放電用キャパシタ３１を放電させて得られる重畳電流を放電電流と同方向で放電電流に重畳させる電流路であり、誘導路開閉用スイッチング素子３３を挟んで、第１分割誘導路３２ａと第２分割誘導路３２ｂに二分される。そして、第１分割誘導路３２ａは重ね放電用キャパシタ３１の第１電極３１ａと誘導路開閉用スイッチング素子３３を接続し、第２分割誘導路３２ｂは誘導路開閉用スイッチング素子３３と放電電流ライン２５における高圧ダイオード３４のカソード側の高圧側接続点２５２に接続する。かくすることにより、重ね放電用キャパシタ３１の第１電極３１ａから放電電流ライン２５の高圧側接続点２５２まで導通する電流路を形成するか、途中で電流路を遮断するかを、誘導路開閉用スイッチング素子３３のオン・オフ状態によって制御できるのである。
【００２４】
このとき、第２分割誘導路３２ｂの接続端である高圧側接続点２５２が高圧ダイオード３４のカソード側となるようにするので、高圧側接続点２５２から低圧側接続点２５１の電位の傾きに対して、高圧ダイオード３４の整流方向は逆となる。よって、高圧ダイオード３４は、放電時における放電電流の流れは妨げず、また、誘導路開閉用スイッチング素子３３の誤動作等に起因して非点火時に重畳電流誘導路３２が閉じても、重ね放電用キャパシタ３１からの放電電流が定圧側接続点２５１を経由して重ね放電用キャパシタ３１へ還流することを防ぐのである。
【００２５】
誘導路開閉用スイッチング素子３３は、重畳電流誘導路３２の開閉を制御することで、重ね放電の実行・停止を切り替えるものであり、例えば、ｎ型のＭＯＳＦＥＴで構成できる。具体的には、誘導路開閉用スイッチング素子３３のドレインに第１分割誘導路３２ａを、ソースに第２分割誘導路３２ｂをそれぞれ接続すると、ゲートへ入力する信号（以下、重ね信号という）のオン・オフによって第１分割誘導路３２ａと第２分割誘導路３２ｂの接続・遮断を切り替えられる。すなわち、外部より供給される重ね信号を、誘導路開閉用スイッチング素子３３のゲートへ入力すれば、重ね信号のオン・オフによって重畳電流誘導路３２の開閉を制御できるのである。なお、重ね信号は、重ね放電の開始タイミング（重畳タイミング）や重畳時間をコントロールできるものであるから、重ね放電制御に特化した重ね放電制御装置等によって重ね信号を生成するようにしても良いし、点火信号を生成するＥＣＵ等の制御系にて重ね信号を生成させるようにしても良い。
【００２６】
上記のように構成した重ね放電実行部３０は、常時または任意の時間だけ、ＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０により昇圧されたＤＣ出力（例えば、数百Ｖ〜数ｋＶ）が重ね放電用キャパシタ３１の第１電極３１ａ側より印加され、点火サイクルにおける点火タイミングとなるまでに所要の静電エネルギが重ね放電用キャパシタ３１に蓄積されると共に、重ね放電用キャパシタ３１の第２電極３１ｂから流れる充電電流（図１中、太点線の矢印で示す）は、定圧側接続点２５１から高圧ダイオード３４を介して接地ＧＮＤへ流れる。
【００２７】
重ね放電用キャパシタ３１を放電させる重畳タイミングとなるまで、重ね信号によって誘導路開閉用スイッチング素子３３は重畳電流誘導路３２を開いている（第１分割誘導路３２ａと第２分割誘導路３２ｂが遮断されている）ので、高圧側接続点２５２を介して高圧のＤＣ出力が、放電電流ライン２５および二次コイル２２およびプラグ接続ライン２４を経て点火プラグ４０の放電ギャップに印加されることはない。よって、重ね放電用キャパシタ３１の充電によって点火プラグ４０がプレイグニッションを起こす危険性を回避できる。
【００２８】
一方、重ね信号によって誘導路開閉用スイッチング素子３３が重畳電流誘導路３２を閉じる（第１分割誘導路３２ａと第２分割誘導路３２ｂを接続する）と、重ね放電用キャパシタ３１の放電電流（図１中、太実線の矢印で示す）は、第１分割誘導路３２ａおよび第２分割誘導路３２ｂから高圧側接続点２５２を介して放電電流路２５へ至り、重畳電流として点火コイル二次側の放電電流に重畳されて接地ＧＮＤへ至る。なお、給電手段であるＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０からのＤＣ出力を可変することによって、重ね放電用キャパシタ３１に蓄積される静電エネルギを増減させることができるので、必要十分な程度の重畳電流に調整することが容易である。
【００２９】
ここで、図２の波形図を参照して、重ね放電実行部３０による重ね放電制御の一例を説明する。
【００３０】
ＥＣＵ等の制御系より点火コイル２０へ入力される点火信号のオン・オフに応じて動作するスイッチング素子２３がオンになると、一次コイル２１に一次電流が流れ、その後、点火タイミングＩＧになると、点火信号がオフになってスイッチング素子２３が一次電流を遮断し、二次コイル２２に誘起される高電圧によって点火プラグ４０の放電間隙間に火花放電が生じ、点火コイル二次側に放電電流が流れる。
【００３１】
上記点火タイミングＩＧと同時、または任意の時間差で、重ね信号をオンにする（例えば、ＬレベルからＨレベルにする）ことにより、誘導路開閉用スイッチング素子３３をオンにして、重畳電流誘導路３２を閉じると、重ね放電用キャパシタ３１に充電された電荷が同極性で放電電流ライン２５に重畳される。このような重ね放電制御を行うと、図２の放電電流波形に示すように、点火コイル２０のみで行う通常放電制御の場合（図２の放電電流波形中、破線で示す）よりも高電流期間が長く保持され、燃料への着火性が向上し、ひいては燃費も向上するのである。
【００３２】
次に、第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２の概略構成を図３に基づき説明する。なお、第１実施形態の内燃機関用点火装置１と同様の機能については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
内燃機関用点火装置２は、放電電流ライン２５の点火コイル２０側に第１重ね放電実行部３０Ａを、放電電流ライン２５の接地ＧＮＤ側に第２重ね放電実行部３０Ｂを設けてある。第１重ね放電実行部３０Ａにおいては、放電電流ライン２５へ放電電流の順方向に設けた第１高圧ダイオード３４ａのアノード側に低圧接続点２５ａ１を、第１高圧ダイオード３４ａのカソード側に高圧接続点２５ａ２をそれぞれ位置させる。第２重ね放電実行部３０Ｂにおいては、放電電流ライン２５へ放電電流の順方向に設けた第２高圧ダイオード３４ｂのアノード側に低圧接続点２５ｂ１を、第２高圧ダイオード３４ｂのカソード側に高圧接続点２５ｂ２をそれぞれ位置させる。また、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ，３０Ｂは、共にＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０から受電できるよう、給電線を並列に接続した。なお、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ，３０Ｂの２段構造に限らず、３段以上の重ね放電実行部を放電電流ライン２５へ直列に接続して構成することも可能である。
【００３４】
上記のように構成した第１重ね放電実行部３０Ａは、第１重ね信号によって重ね放電開始のタイミングと重ね放電時間が制御され、第２重ね放電実行部３０Ｂは、第２重ね信号によって重ね放電開始タイミングと重ね放電時間が制御される。例えば、図４の波形図に示すように、点火タイミングＩＧになると同時に、第１，第２重ね信号をオンにする（例えば、ＬレベルからＨレベルにする）ことにより、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ，３０Ｂの誘導路開閉用スイッチング素子３３を同時にオンにして、重畳電流誘導路３２を同時に閉じると、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ，３０Ｂの重ね放電用キャパシタ３１に充電された電荷が同時に同極性で放電電流ライン２５に重畳される。すなわち、重畳電圧を２倍とすることにより、図４の放電電流波形に示すように、電流値の高い重ね放電を行うことが可能となる。
【００３５】
なお、第２実施形態の内燃機関用点火装置２では、第１重ね信号と第２重ね信号により、第１重ね放電実行部３０Ａと第２重ね放電実行部３０Ｂによる重ね放電制御を別々に行う事ができるので、第１重ね放電実行部３０Ａの重畳タイミングと、第２重ね放電実行部３０Ｂの重畳タイミングを適宜ずらすことで、必要十分な高電流値を長時間保持できるような制御を行うようにしても良い。また、本実施形態の内燃機関用点火装置２によれば、第１重ね放電実行部３０Ａと第２重ね放電実行部３０Ｂの２段重ねとすることにより、必要な重ね電圧を各段に分割できることから、ＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０の出力電圧、及び第１，第２重ね放電実行部３０Ａ，３０Ｂで用いる各部品の耐圧を低く抑えられるという利点がある。無論、３段以上の重ね放電実行部に必要な重ね電圧を分割する構成としても良い。
【００３６】
上述した内燃機関用点火装置２においては、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ，３０Ｂを放電電流ライン２５へ直列に接続する構造上、第１重ね放電実行部３０Ａにおける誘導路開閉用スイッチング素子３３の接地側電位は、接地ＧＮＤ側に接続されている第２重ね放電実行部３０Ｂにおける誘導路開閉用スイッチング素子３３の接地側電位と異なってしまう。このため、第１，第２重ね信号を生成する回路（例えば、重ね放電制御装置）における接地ＧＮＤの接地電位と、第１重ね放電実行部３０Ａにおける高圧側接地点２５ａ２の電位との電位差を考慮した信号電位で第１重ね信号を生成しないと、第１重ね放電実行部３０Ａにおける誘導路開閉用スイッチング素子３３のオン動作を適切に行えない可能性がある。重ね放電実行部３０の段数が増えれば、それだけ誘導路開閉用スイッチング素子３３を制御するための重ね信号生成も複雑となる。
【００３７】
そこで、図５に示す第３実施形態に係る内燃機関用点火装置３は、同一の信号レベルの重ね信号で、第１重ね放電実行部３０Ａ′と第２重ね放電実行部３０Ｂ′を制御できるようにしたものである。なお、図５において、第１，第２実施形態の内燃機関用点火装置１，２と同様の機能については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
内燃機関用点火装置３において、放電電流ライン２５の二次コイル２２側に接続される第１重ね放電実行部３０Ａ′は、誘導路開閉用スイッチング素子３３の開閉動作を制御可能な駆動信号を出力する駆動信号出力手段３６と、駆動信号出力手段３６から出力される駆動信号が誘導路開閉用スイッチング素子３３へ供給・停止されるタイミングを第１重ね信号に基づいて制御する開閉スイッチ手段３７を備える。この第１重ね放電実行部３０Ａ′より接地ＧＮＤ側に接続される第２重ね放電実行部３０Ｂ′も同様に、駆動信号出力手段３６と開閉スイッチ手段３７を備える。
【００３９】
駆動信号出力手段３６は、第１，第２高圧ダイオード３４ａ，３４ｂのカソード側と高圧接続点２５ａ２，２５ｂ２の間へ放電電流に対して逆方向に設けた駆動電源用ツェナーダイオード３６ａと、駆動電源用ツェナーダイオード３６ａと並列に設けた駆動電源用キャパシタ３６ｂとで構成する。具体的には、駆動電源用ツェナーダイオード３６ａのカソード側と第１，第２高圧ダイオード３４ａ，３４ｂのカソード側との間に形成した中間接続点２５ａ３，２５ｂ３と誘導路開閉用スイッチング素子３３のゲートを接続するゲート信号ラインと、第２分割誘導路３２ｂとの間に駆動電源用キャパシタ３６ｂを接続する。
【００４０】
駆動電源用ツェナーダイオード３６ａのツェナー電圧は、誘導路開閉用スイッチング素子３３が駆動可能な電圧（例えば、１０Ｖ程度）に設定してあり、重ね放電用キャパシタ３１への充電によって第２電極３１ｂから駆動電源用ツェナーダイオード３６ａのカソードに印加される電圧で、駆動電源用ツェナーダイオード３６ａはツェナー降伏し、重ね放電用キャパシタ３１の充電電流が流れるようになる。これに伴い、駆動電源用ツェナーダイオード３６ａのカソード側であるゲート信号ラインと、駆動電源用ツェナーダイオード３６ａのアノード側である第２分割誘導路３２ｂとの間には、１０Ｖ程度の電圧が発生し、駆動電源用キャパシタ３６ｂが充電されてゆく。これにより、重ね放電用キャパシタ３１の充電中には、駆動電源用キャパシタ３６ｂの充電も同時に行えるのである。
【００４１】
開閉スイッチ手段３７は、中間接続点２５ａ３と誘導路開閉用スイッチング素子３３のゲートを接続するゲート信号ラインの途中（駆動電源用キャパシタ３６ｂよりも誘導路開閉用スイッチング素子３３のゲート側）に設けた常開接点のスイッチで、第１，第２重ね信号がオンになる（例えば、ＬレベルからＨレベルに変わる）ことで接点が閉じ、第１，第２重ね信号がオフになる（例えば、ＨレベルからＬレベルに変わる）ことで接点が開く。すなわち、第１，第２重ね信号がオフの間は、誘導路開閉用スイッチング素子３３もオフで、第１分割誘導路３２ａと第２分割誘導路３２ｂが遮断されているために、重ね放電用キャパシタ３１の放電が阻止されているが、第１，第２重ね信号がオンになると、駆動信号出力手段３６からの駆動信号（駆動電源用キャパシタ３６ｂの充電電圧）が誘導路開閉用スイッチング素子３３のゲートに印加されるので、誘導路開閉用スイッチング素子３３がオンになって第１分割誘導路３２ａと第２分割誘導路３２ｂが接続され、重ね放電用キャパシタ３１の放電による重ね放電制御が実行される。
【００４２】
第３実施形態に係る内燃機関用点火装置３は、上述した第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２と同様に、第１重ね信号と第２重ね信号によって第１重ね放電実行部３０Ａ′と第２重ね放電実行部３０Ｂ′を個別に制御できるので、第１重ね放電実行部３０Ａ′による重ね放電開始タイミングと、第２重ね放電実行部３０Ｂ′により重ね放電開始タイミングとをずらして行う重ね放電制御も可能である。図６に示す波形図を参照して、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ′，３０Ｂ′による重ね放電制御の一例を説明する。
【００４３】
ＥＣＵ等の制御系より点火コイル２０へ入力される点火信号のオン・オフに応じて動作するスイッチング素子２３がオンになると、一次コイル２１に一次電流が流れ、その後、点火タイミングＩＧになると、点火信号がオフになってスイッチング素子２３が一次電流を遮断し、二次コイル２２に誘起される高電圧によって点火プラグ４０の放電間隙間に火花放電が生じ、点火コイル二次側に放電電流が流れる。
【００４４】
第１重ね信号は、上記点火タイミングＩＧと同時にオンとすることにより、第１重ね放電実行部３０Ａ′の誘導路開閉用スイッチング素子３３をオンにして、重畳電流誘導路３２を閉じると、第１重ね放電実行部３０Ａ′の重ね放電用キャパシタ３１に充電された電荷が同極性で放電電流ライン２５に重畳される。その後、重ね放電用キャパシタ３１の放電により蓄積電荷が減り、第１重ね放電実行部３０Ａ′による重ね電圧が減少し始めた適宜なタイミングで第２重ね信号をオンにすると、第２重ね放電実行部３０Ｂ′の誘導路開閉用スイッチング素子３３がオンになって重畳電流誘導路３２が閉じ、第２重ね放電実行部３０Ｂ′の重ね放電用キャパシタ３１に充電された電荷が同極性で放電電流ライン２５に重畳される（図６における重ね電圧を参照）。
【００４５】
第３実施形態に係る内燃機関用点火装置３のように、任意の時間差で第１重ね信号と第２重ね信号とを出力することで、第１重ね放電実行部３０Ａ′による重ね電圧と第２重ね放電実行部３０Ｂ′による重ね電圧をずらして二次コイル２２の二次電圧に重ねれば、点火プラグ４０の火花放電を保持させるに必要十分な所定値以上の重ね電圧を維持できる時間を伸ばせるので、図６の放電電流波形に示すように、高電流期間が長く保持され、燃料への着火性が向上し、ひいては燃費も向上するのである。
【００４６】
上述した第１〜第３実施形態に係る内燃機関用点火装置１〜３では、外部から供給される重ね信号によって重畳タイミングや重畳時間を制御するものであるから、重ね放電制御の自由度が高くなる反面、重ね放電信号の生成機能を別途設けておく必要がある。そこで、図７に示す第４実施形態に係る内燃機関用点火装置４は、第１重ね放電実行部３０Ａ″および第２重ね放電実行部３０Ｂ″に、それぞれ重ね放電を自律的に制御できる機能を持たせるものとした。なお、図７において、第１〜第３実施形態の内燃機関用点火装置１〜３と同様の機能については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
内燃機関用点火装置４において、放電電流ライン２５の二次コイル２２側に接続される第１重ね放電実行部３０Ａ″は、重畳電流誘導路３２の開閉動作を行う誘導路開閉用スイッチング素子３３を制御可能な駆動信号を、点火時に放電電流路２５を流れる放電電流に基づいて生成する駆動信号生成手段３８と、重ね放電用キャパシタ３１の第２電極３１ｂから流れる充電電流が中間接続点２５ａ３，２５ｂ３からゲート信号ラインへ供給されないようにバイパスする充電電流バイパス手段３９ａを備える。この第１重ね放電実行部３０Ａ″より接地ＧＮＤ側に接続される第２重ね放電実行部３０Ｂ″も同様に、駆動信号生成手段３８と、重ね放電用キャパシタ３１の第２電極３１ｂから流れる充電電流が中間接続点２５ａ３，２５ｂ３からゲート信号ラインへ供給されないようにバイパスする充電電流バイパス手段３９ｂを備える。
【００４８】
駆動信号生成手段３８は、中間接続点２５ａ３，２５ｂ３から誘導路開閉用スイッチング素子３３のゲートに至るゲート信号ライン中に介挿された駆動制御用抵抗３８ａと、該駆動制御用抵抗３８ａの誘導路開閉用スイッチング素子３３側に設けた駆動制御用キャパシタ３８ｂとで構成する。駆動制御用キャパシタ３８ｂは、一方の電極をゲート信号ラインに、他方の電極を接地側（本実施形態においては、第２分割誘導路３２ｂ）に接続したものである。駆動信号生成手段３８の駆動制御用抵抗３８ａと駆動制御用キャパシタ３８ｂは、ＲＣ微分回路を形成する。よって、二次コイル２２に二次電圧が誘起されると、駆動電源用ツェナーダイオード３６ａはツェナー降伏して放電電流が流れ、駆動電源用ツェナーダイオード３６ａのカソード側であるゲート信号ラインと、駆動電源用ツェナーダイオード３６ａのアノード側である第２分割誘導路３２ｂとの間には、１０Ｖ程度の電圧が発生して、駆動信号生成手段３８への給電が開始される。そして、駆動信号生成手段３８を構成する駆動制御用抵抗３８ａと駆動制御用キャパシタ３８ｂの時定数に応じた第１，第２駆動信号が誘導路開閉用スイッチング素子３３のゲートにそれぞれ印加されるので、誘導路開閉用スイッチング素子３３による重畳電流誘導路３２の開閉タイミングを制御できる。
【００４９】
第１重ね放電実行部３０Ａ″における充電電流バイパス手段３９ａは、重ね放電用キャパシタ３１の第２電極３１ｂと低圧側接続点２５ａ１を接続する電流路を分岐させて第２重ね放電実行部３０Ｂ″における中間接続点２５ｂ３よりも接地ＧＮＤ側の接地ライン（例えば、第２重ね放電実行部３０Ｂ″の充電電流バイパス手段３９ｂ）に接続するバイパス線路３９ａ１と、低圧側接続点２５ａ１側がアノードでバイパス線路３９ａ１側がカソードとなるように接続した第１バイパス用ダイオード３９ａ２と、重ね放電用キャパシタ３１の第２電極３１ｂからバイパス線路３９ａ１へ流れる電流経路と順方向となるようにバイパス線路３９ａ１に設けた第２バイパス用ダイオード３９ａ３より構成する。
【００５０】
同様に、第２重ね放電実行部３０Ｂ″における充電電流バイパス手段３９ｂは、重ね放電用キャパシタ３１の第２電極３１ｂと低圧側接続点２５ｂ１を接続する電流路を分岐させて接地ライン（例えば、第２分割誘導路３２ｂ）に接続するバイパス線路３９ｂ１と、低圧側接続点２５ｂ１側がアノードでバイパス線路３９ｂ１側がカソードとなるように接続した第１バイパス用ダイオード３９ｂ２と、重ね放電用キャパシタ３１の第２電極３１ｂからバイパス線路３９ａ１へ流れる電流経路と順方向となるようにバイパス線路３９ａ１に設けた第２バイパス用ダイオード３９ａ３より構成する。
【００５１】
上記のように、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ″，３０Ｂ″にそれぞれ充電電流バイパス手段３９ａ，３９ｂを設けることで、重ね放電用キャパシタ３１の充電中に第２電極３１ｂから流れる充電電流は、放電電流ライン２５の中間接続点２５ａ３，２５ｂ３を経由することなく接地ＧＮＤ側へ誘導されるので、駆動信号生成手段３８から第１，第２駆動信号が出力されて誘導路開閉用スイッチング素子３３が誤動作することがない。なお、第４実施形態の内燃機関用点火装置４においては、第１重ね放電実行部３０Ａ″のバイパス線路３９ａ１を、第２重ね放電実行部３０Ｂ″のバイパス線路３９ｂ１と接続することで、接地ラインへ至るバイパス線路を形成するものとしたが、これに限らず、第１重ね放電実行部３０Ａ″のバイパス線路３９ａ１を第２重ね放電実行部３０Ｂ″の第２分割誘導路３２ｂに直接接続するようにしても良い。
【００５２】
このように、本実施形態の内燃機関用点火装置４においては、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ′，３０Ｂ′の内部で自律的に生成される駆動信号に基づいて、重ね放電制御を行う事ができ、重畳タイミングや重畳時間は、駆動信号生成手段３８を構成する駆動制御用抵抗３８ａと駆動制御用キャパシタ３８ｂにより定まる時定数により可変制御できる。ここで、図８に示す波形図を参照して、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ″，３０Ｂ″による重ね放電制御の一例を説明する。
【００５３】
ＥＣＵ等の制御系より点火コイル２０へ入力される点火信号のオン・オフに応じて動作するスイッチング素子２３がオンになると、一次コイル２１に一次電流が流れ、その後、点火タイミングＩＧになると、点火信号がオフになってスイッチング素子２３が一次電流を遮断し、二次コイル２２に誘起される高電圧によって点火プラグ４０の放電間隙間に火花放電が生じ、点火コイル二次側に放電電流が流れる。
【００５４】
上記点火タイミングＩＧと同時に、放電電流が流れる放電電流ライン２５から駆動信号ラインを介して、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ″，３０Ｂ″の駆動信号生成手段３８にそれぞれ電圧が印加される。第１重ね放電実行部３０Ａ″の駆動信号生成手段３８から出力される第１駆動信号は、点火タイミングＩＧから比較的短時間である遅延時間ｄ１が経過した時点で、誘導路開閉用スイッチング素子３３をオン動作させる出力レベルに達し（図８の第１駆動信号波形を参照）、誘導路開閉用スイッチング素子３３がオンになって重畳電流誘導路３２が閉じるので、比較的早いタイミングで第１重ね放電実行部３０Ａ″の重ね放電用キャパシタ３１に充電された電荷が同極性で放電電流ライン２５に重畳される（図８の重ね電圧波形を参照）。一方、第２重ね放電実行部３０Ｂ″の駆動信号生成手段３８から出力される第２駆動信号は、点火タイミングＩＧから比較的長時間である遅延時間ｄ２が経過した時点で、誘導路開閉用スイッチング素子３３をオン動作させる出力レベルに達し（図８の第２駆動信号波形を参照）、誘導路開閉用スイッチング素子３３がオンになって重畳電流誘導路３２が閉じるので、比較的遅いタイミングで第２重ね放電実行部３０Ｂ″の重ね放電用キャパシタ３１に充電された電荷が同極性で放電電流ライン２５に重畳される（図８の重ね電圧波形を参照）。
【００５５】
第４実施形態に係る内燃機関用点火装置４のように、第１重ね放電実行部３０Ａ″の駆動信号生成手段３８より出力される第１駆動信号と、第２重ね放電実行部３０Ｂ″の駆動信号生成手段３８より出力される第２駆動信号とを任意の時間差で出力することにより、第１重ね放電実行部３０Ａ″による重ね電圧と第２重ね放電実行部３０Ｂ″による重ね電圧をずらして二次コイル２２の二次電圧に重ねれば、点火プラグ４０の火花放電を保持させるに必要十分な所定値以上の重ね電圧を維持できる時間を伸ばせるので、図８の放電電流波形に示すように、高電流期間が長く保持され、燃料への着火性が向上し、ひいては燃費も向上するのである。
【００５６】
なお、上述した第４実施形態に係る内燃機関用点火装置４は、点火時に放電電流が流れると自動的に駆動信号が生成されて、重ね放電制御を行うものであり、第１〜第３実施形態に係る内燃機関用点火装置１〜３のように、外部から入力する重ね信号によって重ね放電の有無を制御することができない。そこで、第４実施形態に係る内燃機関用点火装置４はで、例えば、給電手段であるＤＣ−ＤＣ昇圧回路５０から第１，第２重ね放電実行部３０Ａ″，３０Ｂ″への給電を止めることにより、重ね放電制御を中止させるようにしても良い。或いは、外部からの重ね制御停止指示によって、第１，第２重ね放電実行部３０Ａ″，３０Ｂ″を放電電流ライン２５から切り離すような構成としても良い。
【００５７】
以上、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態をいくつか添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段等を転用することにより実施しても構わない。
【符号の説明】
【００５８】
１      内燃機関用点火装置（第１実施形態）
１０    車両バッテリ
２０    点火コイル
２１    一次コイル
２２    二次コイル
３０    重ね放電実行部
３１    重ね放電用キャパシタ
３２    重畳電流誘導路
３２ａ  第１分割誘導路
３２ｂ  第２分割誘導路
３３    誘導路開閉用スイッチング素子
４０    点火プラグ
５０    ＤＣ−ＤＣ昇圧回路
【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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