(57)【要約】【課題】内燃機関ではタンブルによって放電エネルギーが低下する点火コイルの放電後半において、点火プラグの電極間に生じる火花放電が吹き消え、再び火花放電が発生するといった多重放電を引き起こし、多重放電によって点火プラグの電極を摩耗させてしまう問題が生じる。【解決手段】２次コイル14の低圧側14aは２次電流検出手段60を介してグランドと接続し、１次コイル12にはスイッチング手段50aが並列に接続され、スイッチング手段50aは２次電流検出手段60が検出する２次電流値に応じて開・閉が切り換えられる。また、２次電流検出手段60は２次コイル14を流れる２次電流を検出して以降にしきい値を下回るとスイッチング手段50aにスイッチング信号をＯＮとすると、１次コイル12とスイッチング手段50aが閉ループとなり、１次コイル12に電流Ｉが生じることによって２次コイル14に流れた２次電流が流れなくなり、点火プラグ30に生じる火花放電が遮断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイルと２次コイルからなる点火コイルと、
内燃機関の各シリンダに取り付けられる点火プラグと、
電源装置から前記１次コイルに流れる１次電流を通電・遮断することで前記２次コイルに２次電流を発生させて、前記点火プラグを火花放電させる火花放電制御と、
前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する火花放電遮断制御と、を備えた内燃機関用の点火装置において、
前記火花放電遮断制御は、前記２次コイルに発生する２次電流が所望の値以下になると動作させることを特徴とする内燃機関用の点火装置。
【請求項２】
前記火花放電遮断制御は、前記２次コイルの低圧側又は高圧側に２次電流を検出する２次電流検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項３】
１次コイルと２次コイルからなる点火コイルと、
内燃機関の各シリンダに取り付けられる点火プラグと、
電源装置から前記１次コイルに流れる１次電流を通電・遮断することで前記２次コイルに２次電流を発生させて、前記点火プラグを火花放電させる火花放電制御と、
前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する火花放電遮断制御と、を備えた内燃機関用の点火装置において、
前記火花放電遮断制御は、前記１次コイルに発生する１次逆圧にノイズが重畳すると動作させることを特徴とする内燃機関用の点火装置。
【請求項４】
１次コイルと２次コイルからなる点火コイルと、
内燃機関の各シリンダに取り付けられる点火プラグと、
電源装置から前記１次コイル12に流れる１次電流を通電・遮断することで前記２次コイルに２次電流を発生させて、前記点火プラグを火花放電させる火花放電制御と、
前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する火花放電遮断制御と、を備えた内燃機関用の点火装置において、
前記火花放電遮断制御は、前記２次コイルに発生する２次電圧にノイズが重畳すると動作させることを特徴とする内燃機関用の点火装置。
【請求項５】
前記１次コイルは、スイッチング手段を並列に接続し、
前記火花放電遮断制御は、当該スイッチング手段を駆動して前記１次コイルを短絡することにより、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項６】
前記２次コイルは、スイッチング手段を低圧側に接続し、
前記火花放電遮断制御は、当該スイッチング手段を開放することにより、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項７】
前記火花放電遮断制御は、前記１次コイルに流れる１次電流を通電して、火花放電を強制的に遮断することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火コイルによって昇圧した電源電圧を点火プラグに印加して、火花放電を発生させる内燃機関用の点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関は環境問題や化石燃料の枯渇問題を解決するために、シリンダ内の混合気の空燃比を高くした希薄燃料によるリーン燃焼や燃焼後の排気ガスを再度シリンダ内へ供給するＥＧR（排気再循環）量を多量にした燃焼を行っている。しかし、このようなリーン燃焼では、希薄な燃料をシリンダ内で拡散させて点火プラグによる着火性を向上させる必要があり、シリンダ内へ供給する空気に乱流（タンブル）を発生させているが、この乱流によって放電エネルギーが低下する点火コイルの放電後半において、点火プラグの電極間に生じる火花放電が吹き消え、再び火花放電が発生するといった多重放電を引き起こしてしまうことが知られている。
【０００３】
このような多重放電では、点火コイルに残った放電エネルギーが再び放電する際に、原子が点火プラグの電極に衝突し、スパッタリングを引き起こして電極を摩耗させてしまう。この問題を解決するために、点火プラグに生じる火花放電の持続時間を設定して火花電流持続時間が経過すると火花放電を強制的に遮断し、点火プラグの電極の消耗を抑える点火装置があり、例えば特開２００１−１４０７３９号公報（以下「特許文献１」）が提案されている。
【０００４】
上記特許文献１では、一次巻線、二次巻線及びコイルコアを備え、該二次巻線が内燃機関に装着された点火プラグと共に閉ループを形成する点火コイルと、前記一次巻線の一端に接続され、内燃機関の回転に同期して該一次巻線に一定時間通電し、該通電電流の遮断を行う第１スイッチング手段と、を備え、前記第１スイッチング手段にて前記一次巻線への通電、遮断を行うことにより、前記二次巻線に点火用高電圧を発生させて、前記点火プラグを火花放電させる内燃機関用点火装置であって、内燃機関の運転状態に基づき、火花放電持続時間を算出する火花放電持続時間算出手段と、前記点火コイルに内蔵されるとともに、外部からの指令に基づいて前記点火コイルの一次巻線の両端を短絡する一次巻線短絡手段と、前記火花放電持続時間算出手段にて算出された火花放電持続時間に応じて、前記一次巻線短絡手段を動作させて前記一次巻線の両端を短絡することにより、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する火花放電遮断手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関用点火装置が記載されている。
【０００５】
また、特開２００１−１９３６２２号公報（以下「特許文献２」）も提案されており、特許文献２では、二次巻線が内燃機関に装着された点火プラグと共に閉ループを形成する点火コイルと、前記点火コイルの一次巻線に流れる一次電流を通電・遮断することにより、前記二次巻線に点火用高電圧を発生させ前記点火プラグの電極間に火花放電を発生させる火花放電発生手段と、内燃機関の運転状態に基づき、前記点火プラグの火花放電によって混合気を燃焼させるのに要する火花放電継続時間を算出する火花放電継続時間算出手段と、前記火花放電継続時間算出手段にて算出された火花放電継続時間に応じて、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する火花放電遮断手段と、前記火花放電発生手段による火花放電の発生から前記火花放電継続時間が経過した時期に、前記火花放電遮断手段を動作させる火花放電遮断手段を動作させる火花放電遮断時期制御手段と、を備え、前記火花放電遮断手段を火花放電継続時間が経過したタイミングで前記点火コイルの前記一次巻線への通電を再開できるように構成したことを特徴とする内燃機関用点火装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１４０７３９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３６２２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、従来の内燃機関用点火装置では次のような問題が生じている。即ち、特許文献１の点火装置は、内燃機関の運転状態に基づいて火花放電持続時間算出手段にて算出される火花放電持続時間に応じて、点火コイルに内蔵される一次巻線短絡手段を用いて、火花放電を強制的に遮断する構成を図ることよって、点火プラグに供給される放電エネルギーの過剰な供給を有効に抑制するとともに、火花放電の強制的な遮断を確実に行い、点火プラグの電極の消耗を抑えているが、点火プラグの電極間を流れる放電電流値は内燃機関の運転状態に限らず、温度（コイル抵抗、プラグ抵抗）、プラグギャップ、及び、シリンダ内流速、によって左右されるため、火花放電持続時間から火花放電を強制的に遮断しても、放電電流値が低すぎて再放電が生じたり、放電電流値が高いにもかかわらず火花放電を強制的に遮断してしまう問題が生じる。
【０００８】
また、特許文献２の点火装置は、火花放電遮断手段が特許文献１と異なるが同様の問題を抱えており、火花放電遮断手段を火花放電継続時間が経過したタイミングで点火コイルの一次巻線への通電を再開し、点火プラグの火花放電を強制的に遮断しているが、点火プラグの電極間を流れる放電電流値は内燃機関の運転状態に限らず、温度（コイル抵抗、プラグ抵抗）、プラグギャップ、及び、シリンダ内流速、によって変動するため、確実に火花放電を遮断することができない。
【０００９】
このような放電電流値の変動を説明すると、図５に示すように、シリンダ内又は点火プラグの温度が高いと電極間の抵抗値が高くなるため放電電流値が低くなる。なお、シリンダ内の温度が上昇する要因としてはＥＧＲ量が多いことなどが上げられる。また、点火プラグの電極間のギャップが広いことや、シリンダ内の圧力が高くても放電電流値が低くなる。さらに、シリンダ内の乱流が強く（速く）なることでも放電電流値は低くなる。
【００１０】
図５から上記の特許文献１及び２の問題点を説明すると、火花放電継続時間ｔを経過した時点での放電電流値がシリンダ内又は点火プラグの温度が低い時はＡ点で火花放電が遮断され、シリンダ内又は点火プラグの温度が高い時はＢ点で火花放電が遮断される。つまり、遮断された時の放電電流値が異なると、放電電流値の高いＡ点で遮断すると多重放電が生じない高い放電電流値にもかかわらず火花放電を強制的に遮断してしまうことが起こり、放電電流値の低いＢ点で遮断すると火花放電継続時間ｔが経過する前に再放電が生じる。よって、火花放電継続時間ｔからこれら放電電流値の変動を考慮した多重放電を引き起こすことを防ぐ点火装置を提供することは困難である。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、点火プラグの電極間に生じる火花放電が吹き消え、再び火花放電が発生する多重放電を引き起こすことを防ぐ点火装置において、内燃機関の運転状態に限らず、温度、プラグギャップ、及び、シリンダ内流速、によって変動する放電電流値が低すぎて火花放電を強制的に遮断する前に吹き消えが生じたり、放電電流値が高いにもかかわらず火花放電を強制的に遮断してしまうことを防ぐ内燃機関用の点火装置を提供することを目標とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明は以下のような構成とする。即ち、請求項１の発明は、１次コイルと２次コイルからなる点火コイルと、内燃機関の各シリンダに取り付けられる点火プラグと、電源装置から前記１次コイルに流れる１次電流を通電・遮断することで前記２次コイルに２次電流を発生させて、前記点火プラグを火花放電させる火花放電制御と、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する火花放電遮断制御と、を備えた内燃機関用の点火装置において、前記火花放電遮断制御は、前記２次コイルに発生する２次電流が所望の値以下になると動作させることを特徴とする内燃機関用の点火装置とする。
【００１３】
また、請求項１の発明においては、前記火花放電遮断制御は、前記２次コイルの低圧側又は高圧側に２次電流を検出する２次電流検出手段を備える構成としてもよい。
【００１４】
また、請求項３の発明は、１次コイルと２次コイルからなる点火コイルと、内燃機関の各シリンダに取り付けられる点火プラグと、電源装置から前記１次コイルに流れる１次電流を通電・遮断することで前記２次コイルに２次電流を発生させて、前記点火プラグを火花放電させる火花放電制御と、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する火花放電遮断制御と、を備えた内燃機関用の点火装置において、前記火花放電遮断制御は、前記１次コイルに発生する１次逆圧にノイズが重畳すると動作させることを特徴とする内燃機関用の点火装置とする。
【００１５】
また、請求項４の発明は、１次コイルと２次コイルからなる点火コイルと、内燃機関の各シリンダに取り付けられる点火プラグと、電源装置から前記１次コイルに流れる１次電流を通電・遮断することで前記２次コイルに２次電流を発生させて、前記点火プラグを火花放電させる火花放電制御と、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する火花放電遮断制御と、を備えた内燃機関用の点火装置において、前記火花放電遮断制御は、前記２次コイルに発生する２次電圧にノイズが重畳すると動作させることを特徴とする内燃機関用の点火装置とする。
【００１６】
上記請求項1乃至４の発明においては、前記１次コイルは、スイッチング手段を並列に接続し、前記火花放電遮断制御は、当該スイッチング手段を駆動して前記１次コイルを短絡することにより、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する構成としてもよい。また、前記２次コイルは、スイッチング手段を低圧側に接続し、前記火花放電遮断制御は、当該スイッチング手段を開放することにより、前記点火プラグの火花放電を強制的に遮断する構成としてもよい。さらに、前記火花放電遮断制御は、前記１次コイルに流れる１次電流を通電して、火花放電を強制的に遮断する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
上記の構成によって、請求項１の発明は、点火プラグの火花放電を強制的に遮断する内燃機関用の点火装置において、火花放電遮断制御は、２次コイルに発生する２次電流が所望の値以下になると動作させることで、内燃機関の運転状態に限らず、温度、プラグギャップ、及び、シリンダ内流速、によって変動する放電電流値が低すぎて火花放電を強制的に遮断する前に吹き消えが生じたり、放電電流値が高いにもかかわらず火花放電を強制的に遮断してしまうことを防ぐ内燃機関用の点火装置が実現できる。
【００１８】
また、請求項３の発明は、点火プラグの火花放電を強制的に遮断する内燃機関用の点火装置において、火花放電遮断制御は、１次コイルに発生する１次逆圧にノイズが重畳すると動作させることで、内燃機関の運転状態に限らず、温度、プラグギャップ、及び、シリンダ内流速、によって変動する放電電流値が低すぎて火花放電を強制的に遮断する前に吹き消えが生じたり、放電電流値が高いにもかかわらず火花放電を強制的に遮断してしまう問題を防ぐことができる。さらに、点火プラグの火花放電を強制的に遮断する内燃機関用の点火装置において、火花放電遮断制御は、２次コイルに発生する２次電圧にノイズが重畳すると動作させることでも、請求項３と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例とする内燃機関用の点火装置のブロック図を示す。
【図２】実施例１とする点火装置の点火信号、１次電流、２次電流、及び、スイッチング信号のタイムチャートを示す図である。
【図３】実施例１とする点火装置の動作制御を示すフローチャートである。
【図４】実施例１とする内燃機関の燃焼行程におけるシリンダ内の乱流（タンブル）を示す図である。
【図５】内燃機関のシリンダ内の乱流が強い時の点火装置の点火信号、１次電流、及び、２次電流のタイムチャートを示す図である。
【図６】内燃機関に吹き消えが起こった時の点火装置の点火信号、１次電流、２次電流、１次逆圧、及び、２次電圧のタイムチャートを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例とする内燃機関用の点火装置のブロック図を示す。
【図８】実施例２とする点火装置の点火信号、１次電流、１次逆圧、及び、スイッチング信号のタイムチャートを示す図である。
【図９】実施例２とする点火装置の動作制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施例とする内燃機関用の点火装置のブロック図を示す。
【図１１】実施例３とする点火装置の点火信号、１次電流、２次電圧、及び、スイッチング信号のタイムチャートを示す図である。
【図１２】実施例３とする点火装置の動作制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を示す実施例を図１乃至図１２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明の第１の実施例とする内燃機関用の点火装置のブロック図を図１に、点火装置の点火信号、１次電流、２次電流、及び、スイッチング信号のタイムチャートを示す図を図２に、点火装置の動作制御を示すフローチャートを図３に、内燃機関の燃焼行程におけるシリンダ内の乱流（タンブル）を示す図を図４に、内燃機関のシリンダ内の乱流が強い時の点火装置の点火信号、１次電流、及び、２次電流のタイムチャートを示す図を図５に、内燃機関に吹き消えが起こった時の点火装置の点火信号、１次電流、２次電流、１次逆圧、及び、２次電圧のタイムチャートを示す図を図６にそれぞれ示す。
【００２２】
図１（ａ）において、点火装置100は点火コイル10、電源装置20、点火プラグ30、及び、イグナイタ40から構成され、当該電源装置20の出力を昇圧して当該点火プラグ30へ供給し、後述する内燃機関200のシリンダ210内の混合気を火花着火させている。また、当該点火コイル10は１次巻線からなる１次コイル12、２次巻線からなる２次コイル14、及び、珪素鋼板からなる鉄芯16から構成される。さらに、当該イグナイタ40はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）からなり、図示しないＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）からの点火信号によって駆動する。
【００２３】
また、前記１次コイル12の低圧側は前記電源装置20と接続され、高圧側は前記イグナイタ40のコレクタ側と接続している。さらに、前記イグナイタ40のゲート側は前記ＥＣＵと接続し、エミッタ側はグランドと接続している。
【００２４】
また、前記２次コイル14の低圧側14aは前記２次コイル14を流れる２次電流を検出する２次電流検出手段60と接続する。さらに、前記２次コイル14の高圧側14bは前記点火プラグ30と接続している。
【００２５】
また、前記２次コイル14の低圧側14aに抵抗70aと抵抗70bを介してグランドと接続し、当該抵抗70aと当該抵抗70bの接続点はオペアンプ72の反転入力端子に接続されている。さらに、当該オペアンプ72の非反転入力端子は可変電圧電源74と接続され、出力端子はＮＯＲゲート80の一方の入力側と接続される。
【００２６】
また、前記ＥＣＵと前記イグナイタ40のゲート側との接続点は抵抗70cを介して前記ＮＯＲゲート80の他方の入力側と接続され、当該抵抗70cと前記ＮＯＲゲート80との接続点はコンデンサ82を介してグランドと接続されている。さらに、前記１次コイル12にはスイッチング手段50aが並列に接続され、当該スイッチング手段50aは前記ＮＯＲゲート80の出力側と接続されている。
【００２７】
また、前記ＮＯＲゲート80は前記ＥＣＵ及び前記２次電流検出手段60の双方の入力がＬｏｗである時に図１（ｂ）に示すように前記スイッチング手段50aが閉じられる。即ち、前記ＥＣＵから前記イグナイタ40への点火信号がＯＦＦとなり、前記２次電流検出手段60が検出する前記２次コイル14を流れる２次電流がしきい値を下回ると、前記スイッチング手段50aが閉じられる。
【００２８】
図２において、点火信号は前記ＥＣＵから前記イグナイタ40に供給される信号であり、点火信号がＯＮとなるとゲート電流が流れ、前記電源装置20から前記１次コイル12を介してコレクタ電流が生じる。このコレクタ電流によって前記１次コイル12に１次電流が蓄えられる。また、前記１次コイル12に蓄えられる１次電流は徐々に増加する。さらに、点火信号がＯＦＦとなるとゲート電流が遮断され、前記電源装置20からのコレクタ電流が消滅する。これによって前記１次コイル12に蓄えられた１次電流も消滅する。
【００２９】
また、前記１次コイル12を流れる１次電流が遮断されると、電磁結合されて配置された前記２次コイル14に１次電流の変化を打ち消す逆起電力によって２次電流が流れる。さらに、前記２次コイル14に流れる２次電流が前記点火プラグ30から火花放電されることで収束する。
【００３０】
また、前記２次電流検出手段60には前記２次コイル14に流れる２次電流に対するしきい値が設定され、前記２次電流検出手段60に設定される２次電流のしきい値は３０ｍＡとしている。さらに、前記２次電流検出手段60は前記２次コイル14を流れる２次電流を検出して以降にしきい値を下回ると前記ＮＯＲゲート80への出力がＬｏｗとする。
【００３１】
また、前記ＥＣＵから前記イグナイタ40への点火信号がＯＦＦとなると前記ＮＯＲゲート80への出力がＬｏｗとなり、前記ＮＯＲゲート80の入力が共にＬｏｗとなると前記スイッチング手段50aへの出力をＨｉｇｈとし、前記スイッチング手段50aがＯＮにされる。このように、前記スイッチング手段50aがＯＮにされると、図１（ｂ）に示すように前記１次コイル12と前記スイッチング手段50aが閉ループとなり、前記１次コイル12に電流Ｉが生じることによって前記２次コイル14を流れる２次電流が遮断され、前記点火プラグ30に生じる火花放電が遮断される。
【００３２】
図３において、前記点火装置100の動作制御を説明する。前記２次コイル14に２次電流が流れ、前記点火プラグ30から火花放電が生じる火花放電制御が開始されたかの判定を行い（Ｓ１）、（Ｓ１）で火花放電制御が開始されていると前記２次電流検出手段60は前記２次コイル14を流れる２次電流を検出する（Ｓ２）。また、前記２次電流検出手段60は前記２次コイル14を流れる２次電流が設定されたしきい値を下回るかの判定を行い（Ｓ３）、前記２次電流検出手段60は（Ｓ３）で前記２次コイル14を流れる２次電流がしきい値を下回ると前記スイッチング手段50aに対するスイッチング信号をＯＮとし、前記１次コイル12と前記スイッチング手段50aが閉ループとなる火花放電遮断制御を行う（Ｓ４）。
【００３３】
図４において、前記内燃機関200に生じる乱流によって前記点火プラグ30が吹き消える現象を説明する。前記内燃機関200の吸気行程では吸気バルブ242が吸気カム244によって押し下げられ、ピストン220が吸気下死点に向かって下がることで吸気ポート240から外気が導入され、導入時の外気の勢いが乱流となる。また、前記内燃機関200の圧縮行程では当該吸気バルブ242と排気バルブ252が共に閉じており、当該ピストン220が圧縮上死点に向かって上がることで前記シリンダ210内が規定の圧縮比に高められる。この圧縮行程中は吸気行程によって導入された外気の乱流が発生しており、圧縮行程中にインジェクタ260によって燃料噴射が行われると噴射された燃料はこの乱流により燃料と外気が混合される。さらに、前記内燃機関200の圧縮上死点直前に前記点火プラグ30から火花放電が開始されるが、上記の乱流によって前記点火プラグ30の電極間を流れる火花放電が吹き消える現象が起こる。
【００３４】
図５において、前記２次コイル14を流れる２次電流は前記内燃機関200の前記シリンダ210内に生じる乱流の影響で変動する。前記シリンダ210内の乱流が大きい時の２次電流を実線で示し、前記シリンダ210内の乱流が小さい時の２次電流を破線で示す。また、前記シリンダ210内の乱流が大きくなる要因は、前記内燃機関200が高回転時又は排気ガスを再度前記シリンダ210内へ供給するＥＧR量が多い時となり、前記点火プラグ30の火花放電が吹き消える現象が生じ易くなる。さらに、前記２次コイル14を流れる２次電流が変動する条件としては、前記シリンダ210内又は前記点火プラグ30の温度が高いこと、前記点火プラグ30の電極間のギャップが広いこと、及び、前記シリンダ210内の圧力が高いこと、がある。
【００３５】
図６において、前記点火プラグ30の火花放電に吹き消えが発生した際の２次電流、１次逆圧、及び、２次電圧を説明する。前記２次コイル14を流れる２次電流は前記点火プラグ30の火花点火に吹き消えが生じると途切れ、その都度前記点火プラグ30の火花放電が再放電されると２次電流も再び流れる波形となる。また、１次逆圧は前記点火プラグ30の火花放電に吹き消えが生じ、再度放電されると火花放電が開始時と同様にノイズのような突出した波形が重畳される。さらに、２次電圧は１次逆圧と同様に前記点火プラグ30の火花放電に吹き消えが生じ、再度放電されると火花放電が開始時と同様にノイズのような突出した波形が重畳される。
【００３６】
上記の構成によって、前記２次コイル14の前記低圧側14aは前記２次電流検出手段60を介してグランドと接続し、前記１次コイル12には前記スイッチング手段50aが並列に接続され、前記２次電流検出手段60は前記２次コイル14を流れる２次電流を検出して以降にしきい値を下回ると前記スイッチング手段50aへのスイッチング信号をＯＮとすると、前記１次コイル12と前記スイッチング手段50aが閉ループとなり、前記１次コイル12に電流Ｉが生じることによって前記２次コイル14に流れた２次電流が流れなくなり、前記点火プラグ30に生じる火花放電が遮断される。これにより、前記内燃機関200の運転状態に限らず、温度、プラグギャップ、及び、シリンダ内流速、によって変動する放電電流値が低すぎて火花放電を強制的に遮断する前に吹き消えが生じたり、放電電流値が高いにもかかわらず火花放電を強制的に遮断してしまう問題を防ぐことができる。
【００３７】
なお、上記実施例１の変形例として、前記２次電流検出手段60は、前記２次コイル14の前記高圧側14bに備えてもよい。但し、前記２次コイル高圧側14bに備える際には耐圧の高い抵抗（分流器）から構成される前記２次電流検出手段60を用いる必要がある。また、前記２次電流検出手段60の回路構成は設計事情によって任意の構成に変更してもよいし、前記スイッチング手段50aの開・閉を切り替える手段として前記ＮＯＲゲート80を用いたが、他の方法で実施してもよい。さらに、前記１次コイル12に並列に接続される前記スイッチング手段50aは、設計事情によって任意の素子、例えば、サイリスタやトランジスタ等を用いてもよい。
【００３８】
また、前記２次電流検出手段60に設定される前記２次コイル14に流れる２次電流に対するしきい値は、前記点火装置100が要求される出力や前記内燃機関200に備えられる前記点火プラグ30の電極間の距離等の設計事情によって任意の値に変更してもよい。さらに、前記２次電流検出手段60は、前記２次コイル低圧側14aに備え、２次電流のしきい値を下回ると前記スイッチング手段50aへのスイッチング信号をＯＦＦとして前記２次コイル14に流れる２次電流を遮断し、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断する構成としてもよい。
【００３９】
また、前記２次電流検出手段60は、２次電流のしきい値を下回ると前記イグナイタ40に供給される点火信号を短時間ＯＮとして前記電源装置20から前記１次コイル12を介してコレクタ電流を発生させ、前記２次コイル14に流れる２次電流を遮断する構成としてもよい。さらに、前記内燃機関200に生じる乱流は、上記図４で説明した構成以外でも発生し、他の構成を有した内燃機関であっても前記点火プラグ30に生じる火花放電に吹き消えが起こるものであれば本実施例による効果を得られる事は言うまでもない。
【実施例２】
【００４０】
本発明の第２の実施例とする内燃機関用の点火装置のブロック図を図７に、点火装置の点火信号、１次電流、１次逆圧、及び、スイッチング信号のタイムチャートを示す図を図８に、点火装置の動作制御を示すフローチャートを図９にそれぞれ示す。
【００４１】
当該第２の実施例では、前記点火装置100の構成を除く他の構成においては、前記第１の実施例と同一であるため説明は省略する。
【００４２】
図７（ａ）において、前記１次コイル12の低圧側は前記電源装置20と接続され、高圧側は前記イグナイタ40のコレクタ側と接続している。また、前記イグナイタ40のゲート側は前記ＥＣＵと接続し、エミッタ側はグランドと接続している。さらに、前記１次コイル12には１次逆圧検出手段62が並列に接続され、当該１次逆圧検出手段62は前記１次コイル12に生じる１次電圧を検出する。
【００４３】
また、前記２次コイル14の前記低圧側14aはスイッチング手段50bを介してグランドと接続している。さらに、前記２次コイル14の高圧側14bは前記点火プラグ30と接続している。
【００４４】
図８において、点火信号は前記ＥＣＵから前記イグナイタ40に供給される信号であり、点火信号がＯＮとなるとゲート電流が流れ、前記電源装置20から前記１次コイル12を介してコレクタ電流が生じる。このコレクタ電流によって前記１次コイル12に１次電流が蓄えられる。また、前記１次コイル12に蓄えられる１次電流は徐々に増加する。さらに、点火信号がＯＦＦとなるとゲート電流が遮断され、前記電源装置20からのコレクタ電流が消滅する。これによって前記１次コイル12に蓄えられた１次電流も消滅する。
【００４５】
また、点火信号がＯＮとなる期間は前記１次コイル12に１次電圧が加えられる。さらに、点火信号がＯＦＦとなると前記１次コイル12を流れる１次電流が遮断され、前記２次コイル14に生じる逆起電力の影響により前記１次コイル12に１次逆圧が生じる。この１次逆圧には前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形が現れる。
【００４６】
また、１次逆圧に生じるノイズ波形は前記点火プラグ30からの火花放電が開始される際に生じるものとは別に、上記図６で示した１次逆圧は前記点火プラグ30の火花放電に吹き消えが生じ、再度放電される時にも重畳される。
【００４７】
また、前記１次逆圧検出手段62は前記スイッチング手段50bに対するスイッチング信号をＯＮとし、前記１次逆圧検出手段62は前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記スイッチング手段50bへのスイッチング信号をＯＦＦとしている。さらに、前記スイッチング手段50bがＯＦＦにされると図７（ｂ）に示すように前記２次コイル14を流れる２次電流が遮断し、前記点火プラグ30に生じる火花放電が遮断される。
【００４８】
また、前記１次逆圧検出手段62は前記イグナイタ40の点火信号がＯＮとなるタイミングで前記スイッチング手段50bへのスイッチング信号をＯＮとする。
【００４９】
図９において、前記点火装置100の動作制御を説明する。前記２次コイル14に２次電流が流れ、前記点火プラグ30から火花放電が生じる火花放電制御が開始されたかの判定を行い（Ｓ１）、（Ｓ１）で火花放電制御が開始されていると前記１次逆圧検出手段62は前記１次コイル12に加わる１次逆圧を検出する（Ｓ２）。また、前記１次逆圧検出手段62は前記１次コイル12にかかる１次逆圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出するかの判定を行い（Ｓ３）、前記１次逆圧検出手段62は（Ｓ３）で前記１次コイル12にかかる１次逆圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記スイッチング手段50bに対するスイッチング信号をＯＦＦとし、前記２次コイル14を流れる２次電流が遮断し、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断する（Ｓ４）。
【００５０】
上記の構成によって、前記２次コイル14の前記低圧側14aは前記スイッチング手段50bを介してグランドと接続し、前記１次コイル12には前記１次逆圧検出手段62が並列に接続され、前記１次逆圧検出手段62は前記１次コイル12にかかる１次逆圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記スイッチング手段50bに対するスイッチング信号をＯＦＦとし、前記２次コイル14に流れる２次電流を遮断し、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断することで、前記内燃機関200の運転状態に限らず、温度、プラグギャップ、及び、シリンダ内流速、によって変動する放電電流値が低すぎて火花放電を強制的に遮断する前に吹き消えが生じたり、放電電流値が高いにもかかわらず火花放電を強制的に遮断してしまう問題を防ぐことができる。
【００５１】
なお、上記実施例２の変形例として、前記２次コイル低圧側14aに接続される前記スイッチング手段50bは、設計事情によって任意の素子、例えば、サイリスタや電磁スイッチ等を用いてもよい。また、前記スイッチング手段50bは、前記２次コイル高圧側14bに接続してもよい。但し、前記２次コイル高圧側14bに備える際には耐圧の高い素子を用いる必要がある。さらに、前記スイッチング手段50bは、前記１次コイル12と並列に接続し、前記１次コイル12にかかる１次逆圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記スイッチング手段50bへのスイッチング信号をＯＮとして前記１次コイル12と前記スイッチング手段50aが閉ループとなり、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断する構成としてもよい。
【００５２】
また、前記１次逆圧検出手段62は、前記１次コイル12にかかる１次逆圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記イグナイタ40に供給される点火信号を短時間ＯＮとして前記電源装置20から前記１次コイル12を介してコレクタ電流を発生させ、前記２次コイル14を流れる２次電流を遮断する構成としてもよい。さらに、前記１次逆圧検出手段62は、前記１次コイル12にかかる１次逆圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を２回目に検出した際に、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断する制御を行ってもよい。これにより、１次逆圧に重畳するノイズ波形の１回目が図８中に記載の前記点火プラグ30からの火花放電が開始される際に生じるものであった場合においても、正常な火花放電を遮断することなく、前記点火プラグ30の電極間に生じる火花放電が吹き消え、再び火花放電が発生する多重放電のみを防ぐことができる。
【００５３】
また、前記１次逆圧検出手段62は前記イグナイタ40の点火信号がＯＮとなるタイミングで前記スイッチング手段50bへのスイッチング信号がＯＮとしたが、例えば、前記点火プラグ30から放電が開始されてから所望の時間を経過後にスイッチング信号をＯＮとする等、設計事情によって任意に変更してもよい。
【実施例３】
【００５４】
本発明の第３の実施例とする内燃機関用の点火装置のブロック図を図１０に、点火装置の点火信号、１次電流、２次電圧、及び、スイッチング信号のタイムチャートを示す図を図１１に、点火装置の動作制御を示すフローチャートを図１２にそれぞれ示す。
【００５５】
当該第３の実施例では、前記点火装置100の構成を除く他の構成においては、前記第１の実施例と同一であるため説明は省略する。
【００５６】
図１０（ａ）において、前記１次コイル12の低圧側は前記電源装置20と接続され、高圧側は前記イグナイタ40のコレクタ側と接続している。また、前記イグナイタ40のゲート側は前記ＥＣＵと接続し、エミッタ側はグランドと接続している。さらに、前記２次コイル14には２次電圧検出手段64が並列に接続され、当該２次電圧検出手段64は前記２次コイル14に生じる２次電圧を検出する。
【００５７】
また、前記２次コイル14の前記低圧側14aはスイッチング手段50bを介してグランドと接続している。さらに、前記２次コイル14の高圧側14bは前記点火プラグ30と接続している。
【００５８】
図１１において、点火信号は前記ＥＣＵから前記イグナイタ40に供給される信号であり、点火信号がＯＮとなるとゲート電流が流れ、前記電源装置20から前記１次コイル12を介してコレクタ電流が生じる。このコレクタ電流によって前記１次コイル12に１次電流が蓄えられる。また、前記１次コイル12に蓄えられる１次電流は徐々に増加する。さらに、点火信号がＯＦＦとなるとゲート電流が遮断され、前記電源装置20からのコレクタ電流が消滅する。これによって前記１次コイル12に蓄えられた１次電流も消滅する。
【００５９】
また、点火信号がＯＮとなる期間は前記１次コイル12に１次電圧が加えられる。さらに、点火信号がＯＦＦとなると前記１次コイル12を流れる１次電流が遮断され、前記１次コイル12の電磁誘導により前記２次コイル14に２次電圧が生じる。この２次電圧には前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形が現れる。
【００６０】
また、２次電圧に生じるノイズ波形は前記点火プラグ30からの火花放電が開始される際に生じるものとは別に、上記図６で示した２次電圧は前記点火プラグ30の火花放電に吹き消えが生じ、再度放電される時にも重畳される。
【００６１】
また、前記２次電圧検出手段64は前記スイッチング手段50bに対するスイッチング信号をＯＮとし、前記２次電圧検出手段64は前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記スイッチング手段50bへのスイッチング信号をＯＦＦとしている。さらに、前記スイッチング手段50bがＯＦＦにされると図１０（ｂ）に示すように前記２次コイル14に流れる２次電流を遮断し、前記点火プラグ30に生じる火花放電が遮断される。
【００６２】
また、前記２次電流検出手段64は前記イグナイタ40の点火信号がＯＮとなるタイミングで前記スイッチング手段50bへのスイッチング信号をＯＮとする。
【００６３】
図１２において、前記点火装置100の動作制御を説明する。前記２次コイル14に２次電流が流れ、前記点火プラグ30から火花放電が生じる火花放電制御が開始されたかの判定を行い（Ｓ１）、（Ｓ１）で火花放電制御が開始されていると前記２次電圧検出手段64は前記２次コイル14に加わる２次電圧を検出する（Ｓ２）。また、前記２次電圧検出手段64は前記２次コイル14にかかる２次電圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出するかの判定を行い（Ｓ３）、前記２次電圧検出手段64は（Ｓ３）で前記２次コイル14にかかる２次電圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記スイッチング手段50bに対するスイッチング信号をＯＦＦとし、前記２次コイル14を流れる２次電流が遮断し、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断する（Ｓ４）。
【００６４】
上記の構成によって、前記２次コイル14の前記低圧側14aは前記スイッチング手段50bを介してグランドと接続し、前記２次コイル14には前記２次電圧検出手段64が並列に接続され、前記２次電圧検出手段64は前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記スイッチング手段50bへのスイッチング信号をＯＦＦとし、前記２次コイル14に流れる２次電流を遮断し、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断することで、前記内燃機関200の運転状態に限らず、温度、プラグギャップ、及び、シリンダ内流速、によって変動する放電電流値が低すぎて火花放電を強制的に遮断する前に吹き消えが生じたり、放電電流値が高いにもかかわらず火花放電を強制的に遮断してしまう問題を防ぐことができる。
【００６５】
なお、上記実施例３の変形例として、前記２次コイル低圧側14aに接続される前記スイッチング手段50bは、設計事情によって任意の素子、例えば、サイリスタや電磁スイッチ等を用いてもよい。また、前記スイッチング手段50bは、前記２次コイル高圧側14bに接続してもよい。但し、前記２次コイル高圧側14bに備える際には耐圧の高い素子を用いる必要がある。さらに、前記スイッチング手段50bは、前記１次コイル12と並列に接続し、前記１次コイル12にかかる１次逆圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記スイッチング手段50bへのスイッチング信号をＯＮとして前記１次コイル12と前記スイッチング手段50aが閉ループとなり、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断する構成としてもよい。
【００６６】
また、前記スイッチング手段50bは、前記１次コイル12と並列に接続し、前記１次コイル12にかかる１次逆圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を検出すると前記イグナイタ40に供給される点火信号を短時間ＯＮとして前記電源装置20から前記１次コイル12を介してコレクタ電流を発生させ、前記２次コイル14を流れる２次電流を遮断する構成としてもよい。さらに、前記２次電圧検出手段64は、前記２次コイル14にかかる２次電圧に前記点火プラグ30に放電が生じる際に上昇するノイズ波形を２回目に検出した際に、前記点火プラグ30に生じる火花放電を遮断する制御を行ってもよい。これにより、２次電圧に重畳するノイズ波形の１回目が図８中に記載の前記点火プラグ30からの火花放電が開始される際に生じるものであった場合においても、正常な火花放電を遮断することなく、前記点火プラグ30の電極間に生じる火花放電が吹き消え、再び火花放電が発生する多重放電のみを防ぐことができる。
【００６７】
また、前記スイッチング手段50bは前記イグナイタ40の点火信号がＯＮとなるタイミングで前記２次電圧検出手段64からのスイッチング信号がＯＮとしたが、例えば、前記点火プラグ30から放電が開始されてから所望の時間を経過後にスイッチング信号をＯＮとする等、設計事情によって任意に変更してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
10：点火コイル
12：１次コイル
14：２次コイル
14a：２次コイル低圧側
14b：２次コイル高圧側
16：鉄芯
20：電源装置
30：点火プラグ
40：イグナイタ（トランジスタ）
50a，50b：スイッチング手段
52：ダイオード
60：２次電流検出手段
62：１次逆圧検出手段
64：２次電圧検出手段
70a，70b，70c：抵抗
72：オペアンプ
74：可変電圧電源
80：ＮＯＲゲート
82：コンデンサ
100：点火装置
200：内燃機関
210：シリンダ
220：ピストン
240：吸気ポート
242：吸気バルブ
244：吸気カム
252：排気バルブ
260：インジェクタ
【図１】
2015132170.tif 000003
【図２】
2015132170.tif 000004
【図３】
2015132170.tif 000005
【図４】
2015132170.tif 000006
【図５】
2015132170.tif 000007
【図６】
2015132170.tif 000008
【図７】
2015132170.tif 000009
【図８】
2015132170.tif 000010
【図９】
2015132170.tif 000011
【図１０】
2015132170.tif 000012
【図１１】
2015132170.tif 000013
【図１２】
2015132170.tif 000014