(57)【要約】一次コイルへの通電時間を長くすることなく安定した燃焼を維持することができる内燃機関用点火装置を提供する。  燃焼サイクルの所定のタイミングで通電を開始した後に電流を遮断することで遮断磁束を生じさせる主一次コイル１１１ａと、遮断磁束の発生以降の任意のタイミングで通電することにより遮断磁束と同方向の追加磁束を生じさせる副一次コイル１１１ｂと、センターコア１１３を介して遮断磁束と追加磁束が作用して放電エネルギーが発生する二次コイル１１２とで点火コイル１１３を構成し、追加磁束の発生タイミングや継続時間を調整することで、内燃機関に好適な放電パターンを実現し、内燃機関の安定した燃焼を維持できるようにする。
2016157541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により正方向の通電磁束が生じ、電流を遮断することにより逆方向の遮断磁束が生じる主一次コイルと、通電により前記遮断磁束と同方向の追加磁束が生じる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルと副一次コイルに生じた磁束が作用して放電エネルギーが発生する二次コイルと、を有する点火コイルと、
前記点火コイルの主一次コイルへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段と、
前記点火コイルの副一次コイルへの通電・遮断を切り替える副スイッチ手段と、
前記主スイッチ手段および副スイッチ手段の切り替え動作を制御することで、燃焼サイクルの所定のタイミングで点火プラグに放電火花を発生させる点火制御手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、主一次コイルへの通電を遮断した遮断タイミング以降に所定の重畳時間だけ副一次コイルに通電することで、二次コイルに発生する放電エネルギーを重畳的に増加させるようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記点火コイルの主点火コイルおよび副点火コイルへの給電には、単一の直流電源を共用するように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】
前記主一次コイルへの通電を遮断したときの磁束変化によって副一次コイルに発生する電圧が電源電圧よりも小さくなるように、前記副一次コイルの巻数を設定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】
前記主点火コイルと接地点との間に接続される主スイッチ手段と並列に接続したバイパス線路に、接地点側から点火コイル側に向かって順方向となる整流手段を設け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】
前記点火制御手段は、車両の運転状況に基づいて副点火コイルの通電開始タイミングを決定す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】
前記点火制御手段は、車両の運転状況に基づいて副点火コイルの通電時間を決定するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項７】
前記副スイッチ手段は、入力される短パルスに十分追随できる高速スイッチング特性を備え、
前記点火制御手段は、車両の運転状況に基づいて定めたデューティー比のパルス信号で前記副スイッチ手段をＰＷＭ制御することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項８】
前記点火コイルの二次側に流れる二次電流を検出する二次電流検出手段を設け、
前記点火制御手段は、前記二次電流検出手段によって検出された二次電流に基づいて、車両の運転状況を判定することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項９】
複数の点火コイルと、各点火コイルに対応する主スイッチ手段及び副スイッチ手段をそれぞれ備え、
全ての点火コイルにおける二次コイルを点火プラグに対して並列に接続し、
前記点火制御手段によって、全ての点火コイルにおける主一次コイルおよび副一次コイルへの通電・遮断を制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項１０】
複数の点火コイルと、各点火コイルに対応する主スイッチ手段及び副スイッチ手段をそれぞれ備え、
全ての点火コイルにおける二次コイルを点火プラグに対して直列に接続し、
前記点火制御手段によって、全ての点火コイルにおける主一次コイルおよび副一次コイルへの通電・遮断を制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項１１】
前記点火制御手段は、内燃機関の動作を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置に組み込まれ、全ての気筒の点火制御を内燃機関駆動制御装置が行うようにしたことと特徴とする請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項１２】
前記点火制御手段は、気筒毎に設けられ、内燃機関の動作を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置からの点火指示に基づいて、対応する気筒の点火制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項１３】
少なくとも、前記点火コイルと、該点火コイルに対応して設けられる主スイッチ手段および副スイッチ手段を１つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項１２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、自動車両に搭載される内燃機関用の点火装置に関し、点火コイルの二次側に発生させる放電エネルギーを重畳的に増大させて、良好な放電特性を得るものである。
【背景技術】
【０００２】
車両搭載の内燃機関として、燃費改善のために直噴エンジンや高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性があまり良くないため、点火装置には高エネルギー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、さらにもう一つの点火コイルの出力を加算的に重畳する位相放電型の点火装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
この特許文献１に記載の点火装置によれば、主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絶縁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、主点火コイルと並列に接続された副点火コイルの一次電流を遮断し、その二次側に発生する数ｋＶの直流電圧を加算的に重畳することで、比較的長い時間に亙って点火プラグに大きな放電エネルギーを与えることができるため、燃料への着火性が向上し、延いては燃費も向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４０９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された点火装置のような方式では、点火プラグの放電時間を長くするために、２つの点火コイルの点火位相を大きくするものであることから、点火プラグの放電時間が長いことに加えて、２つの点火コイルに十分なエネルギーを蓄積する時間も長くなるため、燃焼速度を速くすることはできない。このため、特許文献１に記載された点火装置では、安定した燃焼を維持してエンジン出力の安定化を図れる反面、必要なタイミングで高出力が得られるように回転数を上げることはできない。
また、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、コイルに蓄積するエネルギーを多くする方法として、コイルの体格を大きくしてコイルの巻数を増やす方法、複数の点火コイルを用いる方法が考えられる。しかしながら、大型の点火コイルを用いたり、複数の点火コイルを用いたりすれば、搭載スペースの確保が問題となる上に、相当のコストアップとなってしまう。
また、コイルの外部または内部で電源電圧を昇圧して一次コイル低圧側から電流を流したり、コイルの二次側に直接的に高電圧を印加したりすることで、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、二次側の放電エネルギーを高める方法も考えられる。しかしながら、これらの方法では、昇圧回路等が必要となるために、昇圧回路等の搭載スペースを確保しなければならない上に、相当のコストアップとなってしまう。
そこで、本発明は、一次コイルへの通電時間を長くすることなく安定した燃焼を維持することができ、しかも、点火コイルの大型化およびコスト増を抑制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】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、通電により正方向の通電磁束が生じ、電流を遮断することにより逆方向の遮断磁束が生じる主一次コイルと、通電により前記遮断磁束と同方向の追加磁束が生じる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルと副一次コイルに生じた磁束が作用して放電エネルギーが発生する二次コイルと、を有する点火コイルと、前記点火コイルの主一次コイルへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段と、前記点火コイルの副一次コイルへの通電・遮断を切り替える副スイッチ手段と、前記主スイッチ手段および副スイッチ手段の切り替え動作を制御することで、燃焼サイクルの所定のタイミングで点火プラグに放電火花を発生させる点火制御手段と、を備え、前記点火制御手段は、主一次コイルへの通電を遮断した遮断タイミング以降に所定の重畳時間だけ副一次コイルに通電することで、二次コイルに発生する放電エネルギーを重畳的に増加させるようにしたことを特徴とする。
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、前記点火コイルの主点火コイルおよび副点火コイルへの給電には、単一の直流電源を共用するようにしたことを特徴とする。
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、前記主一次コイルへの通電を遮断したときの磁束変化によって副一次コイルに発生する電圧が電源電圧よりも小さくなるように、前記副一次コイルの巻数を設定するようにしたことを特徴とする。
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、前記主点火コイルと接地点との間に接続される主スイッチ手段と並列に接続したバイパス線路に、接地点側から点火コイル側に向かって順方向となる整流手段を設けたことを特徴とする。
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、前記点火制御手段は、車両の運転状況に基づいて副点火コイルの通電開始タイミングを決定するようにしたことを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、前記請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、車両の運転状況に基づいて副点火コイルの通電時間を決定するようにしたことを特徴とする。
また、請求項７に係る発明は、前記請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記副スイッチ手段は、入力される短パルスに十分追随できる高速スイッチング特性を備え、前記点火制御手段は、車両の運転状況に基づいて定めたデューティー比のパルス信号で前記副スイッチ手段をＰＷＭ制御することを特徴とする。
また、請求項８に係る発明は、前記請求項５又は請求項６に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火コイルの二次側に流れる二次電流を検出する二次電流検出手段を設け、前記点火制御手段は、前記二次電流検出手段によって検出された二次電流に基づいて、車両の運転状況を判定することを特徴とする。
また、請求項９に係る発明は、前記請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、複数の点火コイルと、各点火コイルに対応する主スイッチ手段及び副スイッチ手段をそれぞれ備え、全ての点火コイルにおける二次コイルを点火プラグに対して並列に接続し、前記点火制御手段によって、全ての点火コイルにおける主一次コイルおよび副一次コイルへの通電・遮断を制御するようにしたことを特徴とする。
また、請求項１０に係る発明は、前記請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、複数の点火コイルと、各点火コイルに対応する主スイッチ手段及び副スイッチ手段をそれぞれ備え、全ての点火コイルにおける二次コイルを点火プラグに対して直列に接続し、前記点火制御手段によって、全ての点火コイルにおける主一次コイルおよび副一次コイルへの通電・遮断を制御するようにしたことを特徴とする。
また、請求項１１に係る発明は、前記請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、内燃機関の動作を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置に組み込まれ、全ての気筒の点火制御を内燃機関駆動制御装置が行うようにしたことと特徴とする。
また、請求項１２に係る発明は、前記請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、気筒毎に設けられ、内燃機関の動作を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置からの点火指示に基づいて、対応する気筒の点火制御を行うようにしたことを特徴とする。
また、請求項１３に係る発明は、前記請求項１〜請求項１２の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、少なくとも、前記点火コイルと、該点火コイルに対応して設けられる主スイッチ手段および副スイッチ手段を１つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、主一次コイルへの通電を遮断した遮断タイミング以降に所定の重畳時間だけ副一次コイルに通電することで、二次コイルに発生する放電エネルギーを重畳的に増加させるので、安定した燃焼を維持できる。しかも、副一次コイルを設けることで点火コイルが著しく大型化することはなく、コストも抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、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は、本発明に係る内燃機関用点火装置の点火コイルにおける一次側の磁束変化を示す説明図である。
図３は、第１実施形態の内燃機関用点火装置における放電波形図である。
図４は、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５は、第１実施形態の内燃機関用点火装置において副ＩＧＢＴをＰＷＭ制御で動作させた場合における放電波形図である。
図６は、本発明に係る内燃機関用点火装置の第３実施形態に用いる点火コイルユニットを示す概略構成図である。
図７は、第３実施形態の内燃機関用点火装置における放電波形図である。
図８は、本発明に係る内燃機関用点火装置の第４実施形態に用いる点火コイルユニットを示す概略構成図である。
図９は、第４実施形態の内燃機関用点火装置における放電波形図である。
図１０は、本発明に係る内燃機関用点火装置の第５実施形態に用いる点火コイルユニットを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すのは、本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１であり、内燃機関の気筒毎に設けられる１つの点火プラグ２に放電火花を発生させる点火コイルユニット１０と、この点火コイルユニット１０の動作制御を行う点火制御手段３ａとで構成される。
なお、本実施形態に示す点火制御手段３ａは、自動車の内燃機関を統括的に制御する内燃機関制御装置であるエンジンコントロールユニット３に含まれるものであり、エンジンコントロールユニット３からの点火信号（後に詳述する）によって点火コイルユニット１０の動作が適宜に制御される。
点火コイルユニット１０は、例えば、点火コイル１１、主ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）１２ａ、副ＩＧＢＴ１２ｂを所要形状のケース１３に収納して一体構造としたユニットである。このケース１３の適所には、高圧端子１３１とコネクタ１３２を設けてあり、高圧端子１３１を介して点火プラグ２を接続すると共に、コネクタ１３２を介してエンジンコントロールユニット３と接続する。
点火コイル１１は、エンジンコントロールユニット３からの通電・遮断制御によって主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂに生ずる磁束を二次コイル１１２に作用させるもので、例えば、センターコア１１３を取り巻くように主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂを配置し、更にその外側に二次コイル１１２を配置する。主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂの一方端は、車両バッテリー等の直流電源４と接続され、共通の電源電圧ＶＢ＋が印加される。
主一次コイル１１１ａの他方端は、主ＩＧＢＴ１２ａを介して接地点ＧＮＤに接続される。この主ＩＧＢＴ１２ａは、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子であり、点火制御手段１３からの主一次コイル点火信号Ｓａに基づいて、主一次コイル１１１ａへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段として機能する。
副一次コイル１１１ｂの他方端は、副ＩＧＢＴ１２ｂを介して接地点ＧＮＤに接続される。この副ＩＧＢＴ１２ｂは、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子であり、点火制御手段１３からの副一次コイル重畳信号Ｓｂに基づいて、副一次コイル１１１ｂへの通電・遮断を切り替える副スイッチ手段として機能する。
主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂは、センターコア１１３の外周に嵌挿されるボビンに巻回されるもので、直流電源４から通電されたときに生じる磁束の向きが逆方向になるよう、巻回方向もしくは給電位置を異ならしめておく。例えば、図２に示すように、同じ側（図２においては下部）から給電する場合、主一次コイル１１１ａの巻回方向と副一次コイル１１１ｂの巻回方向が逆向きとなるようにしておく。
まず、主ＩＧＢＴ１２ａがオンとなって、主一次コイル１１１ａに一次電流Ｉ１ａが流れると、通電磁束が発生する（図２（ａ）を参照）。仮に、通電磁束の向きを正方向とすると、ＩＧＢＴ１２ａがオフとなって一次電流Ｉ１ａが遮断されたとき、逆方向の遮断磁束が発生する（図２（ｂ）を参照）。この遮断磁束が二次コイル１１１２に作用することで、点火プラグ２の放電ギャップに絶縁破壊を起こす放電エネルギーが発生するのである。
さらに、主一次コイル１１１ａへの通電を遮断した遮断タイミング以降に副ＩＧＢＴ１２ｂがオンになって、副一次コイル１１１ｂに重畳電流Ｉ１ｂが流れると、遮断磁束と同じ向きの重畳磁束が発生する（図２（ｃ）を参照）。すなわち、遮断磁束と重畳磁束が二次コイル１１２に作用することで、二次コイル１１２に発生する放電エネルギーを重畳的に増加させることができるのである。
なお、主一次コイル１１１ａへの通電を遮断したときの磁束変化によって副一次コイル１１１ｂに発生する電圧が電源電圧（例えば、＋１２Ｖ）よりも小さくなるように、副一次コイル１１１ｂの巻数を設定しておく必要がある。例えば、主一次コイル１１１ａへの通電を遮断したときに副一次コイル１１１ｂに発生する電圧が、直流電源４の電圧よりも大きい場合、副ＩＧＢＴ１２ｂがオンになっても、重畳磁束を発生させるような重畳電流Ｉ１ｂを流すことができないからである。
また、副ＩＧＢＴ１２ｂがオフになって副一次コイル１１１ｂへの通電を遮断したとき、その逆起電力が主一次コイル１１１ａに作用するため、通常の一次電流とは逆向きの電流を流そうとする逆方向の電圧が主ＩＧＢＴ１２ａのエミッタ−コレクタ間に印加されることとなり、主ＩＧＢＴ１２ａが故障したり、主ＩＧＢＴ１２ａの劣化を早めたりする危険性がある。そこで、主ＩＧＢＴ１２ａと並列にバイパス線路１４を設けると共に、このバイパス線路１４の接地点側から点火コイル１１側に向かって順方向となる整流手段１５（例えば、主ＩＧＢＴ１２ａのコレクタ側にカソードを、主ＩＧＢＴ１２ａのエミッタ側にアノードをそれぞれ接続したダイオード）を設けた。
次に、点火制御手段３１により生成される主一次コイル点火信号Ｓａおよび副一次コイル重畳信号Ｓｂによる点火コイルユニット１０の動作を、図３の波形図に基づいて説明する。
遮断磁束に重畳磁束を追加するまでもなく、主一次コイル１１１ａのみで適切な放電特性を得られている運転状況の場合、点火制御手段３１はノーマル放電制御を行う。
まず、放電サイクルの適宜なタイミングで主一次コイル点火信号Ｓａの信号レベルをＬからＨに変化させて、主ＩＧＢＴ１２ａをオンにし、一次電流Ｉ１ａを流し始める。一次電流通電時間Ｔａが経過したタイミングで主一次コイル点火信号Ｓａの信号レベルをＨからＬに変化させて、主ＩＧＢＴ１２ａをオフにし、一次電流Ｉ１ａを遮断して、二次コイル１１２側に二次電流Ｉ２を流す。この間、副一次コイル重畳信号Ｓｂの信号レベルはＬを保持し、副ＩＧＢＴ１２ｂがオフのままで、副一次コイル１１１ｂに重畳電流Ｉ１ｂが流れることはないので、重畳磁束が二次コイル１１２に作用することはない。
放電開始の最初期に大きな放電エネルギーが必要な運転状況の場合、点火制御手段３１は、高電流タイプの重畳放電制御を行う。
上述したノーマル放電制御と同様に一次電流Ｉ１ａを流し始めた後、一次電流通電時間Ｔａが経過したタイミングで主一次コイル点火信号Ｓａの信号レベルをＨからＬに変化させて、主ＩＧＢＴ１２ａをオフにすると同時に、副一次コイル重畳信号Ｓｂの信号レベルをＬからＨに変化させて、副ＩＧＢＴ１２ｂをオンにし、一次電流Ｉ１ｂを流す。これにより、主一次コイル１１１ａへの通電遮断により生じる遮断磁束が最大となる放電開始直後のタイミングで、副一次コイル１１１ｂへの通電により生じる重畳磁束が追加されることとなり、初期の二次電流Ｉ２が高電流となる。その後、点火プラグ２の放電に必要十分な時間を勘案して定めた重畳電流通電時間Ｔｂが経過したタイミングで副一次コイル重畳信号Ｓｂの信号レベルをＨからＬに変化させて、副ＩＧＢＴ１２ｂをオフにし、重畳電流Ｉ１ｂを遮断する。
放電開始から比較的長時間にわたって一定以上の放電エネルギーを持続させる必要がある運転状況の場合、点火制御手段３１は、長放電タイプの重畳放電制御を行う。
上述したノーマル放電制御と同様に一次電流Ｉ１ａを流し始めた後、一次電流通電時間Ｔａが経過して主ＩＧＢＴ１２ａをオフにし、一次電流Ｉ１ａを遮断して、二次コイル１１２側に二次電流Ｉ２を流すが、副一次コイル重畳信号Ｓｂの信号レベルはＬのままである。その後、二次電流Ｉ２が所定値以上を保持している時間を勘案して定めた重畳開始遅延時間Δｔが経過したタイミングで、副一次コイル重畳信号Ｓｂの信号レベルをＬからＨに変化させて、副ＩＧＢＴ１２ｂをオンにし、一次電流Ｉ１ｂを流す。これにより、二次電流Ｉ２が再び高くなって、二次電流Ｉ２が所定値よりも低くなる（点火プラグ２の放電に必要なエネルギーが失われる）までの時間を延ばすことができ、点火プラグ２の放電期間を長く保持できる。その後、点火プラグ２の放電に必要十分な時間を勘案して定めた重畳電流通電時間Ｔｂが経過したタイミングで副一次コイル重畳信号Ｓｂの信号レベルをＨからＬに変化させて、副ＩＧＢＴ１２ｂをオフにし、重畳電流Ｉ１ｂを遮断する。
以上のように、本実施形態の内燃機関用点火装置１においては、点火制御手段３１の機能を備えるエンジンコントロールユニット３が、車両の運転状況に基づいて副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間を決定し、それに応じた副一次コイル重畳信号Ｓｂを生成して副ＩＧＢＴ１２ｂのオン・オフを切り替えることで、そのときの運転状況に好適な放電特性が得られる点火制御を実現するのである。
運転状況の判定に用いる情報としては、エンジンの回転数、二次電流値、点火コイル１１の温度などで、気筒の燃焼に関与する情報であれば、何を用いても構わない。また、運転状況の判定結果から、副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間を如何様に決定するかは、エンジン特性などに応じたノウハウに属するものであり、運転状況の判定に関する情報から、副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間が一意に定まるものではない。
上述した第１実施形態の内燃機関用点火装置１では、エンジンコントロールユニット３に点火制御手段３１を設けるものとしたので、主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂの通電・遮断制御の決定に必要な運転状況の把握が容易である反面、全ての気筒の各点火コイルユニット１０に対して主一次コイル点火信号Ｓａと副一次コイル重畳信号Ｓｂを供給しなければならないため、既存のエンジンコントロールユニット３との互換性が失われるし、エンジンコントロールユニット３に付加する機能が複雑化してしまう。
そこで、既存のエンジンコントロールユニット３との互換性を保てる第２実施形態に係る内燃機関用点火装置１′を、図４に基づいて説明する。なお、第１実施形態の内燃機関用点火装置１と同一・同機能の構成には、同一符号を付して説明を省略する。
内燃機関用点火装置１′は、エンジンコントロールユニット３とは別に、各気筒の点火コイルユニット１０′に対応した点火制御手段５を設けたもので、エンジンコントロールユニット３からの点火信号Ｓを受ける点火制御手段５によって点火コイルユニット１０′の動作制御を行うものである。すなわち、本実施形態の内燃機関用点火装置１′では、各燃焼サイクルにおける点火タイミングと充電時間の情報を含む点火信号Ｓを既存のエンジンコントロールユニット３が送信すれば、これを受けた点火制御手段５によって、主一次コイル点火信号Ｓａと副一次コイル重畳信号Ｓｂが生成され、主ＩＧＢＴ１２ａおよび副ＩＧＢＴ１２ｂのオン・オフ制御が行われ、適宜な重畳放電制御が実現される。
なお、点火制御手段５が運転状況を把握するための情報としては、エンジンコントロールユニット３から送信される点火信号Ｓの周期に基づくエンジン回転数があるので、副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間をエンジン回転数のみと関連づけて制御するようにしても良いが、各気筒に固有の状態を取得して、副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間を適切に制御するようにしても良い。
例えば、点火コイルユニット１０′に、二次電流Ｉ２を検出する二次電流検出手段１６を設けておき、この二次電流検出信号に基づいて、点火制御手段５が副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間を決定するようにしても良い。また、点火コイルユニット１０′のケース１３内の適所に温度センサ１７を設けておき、点火コイル１１や主ＩＧＢＴ１２ａ、副ＩＧＢＴ１２ｂからの発熱による内部温度に基づいて、点火制御手段５が副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間を決定するようにしても良い。
上述した第１，第２実施形態の内燃機関用点火装置１，１′においては、副一次コイル重畳信号Ｓｂによって副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間を任意に制御できるものの、副一次コイル１１１ｂへの印加電圧は直流電源４の電源電圧によって定まっているため、副一次コイル１１１ｂによって必要以上の放電エネルギーが重畳されてしまい、無駄な電力消費となる可能性がある。
例えば、副一次コイル１１１ｂへの供給電源を別途設けておき、必要に応じて副一次コイル１１１ｂへの供給電圧を調整可能な構成とすれば、過剰な電力消費を抑えつつ、必要十分な放電エネルギーを重畳できる。しかしながら、このような構成とするためには、出力可変型の直流電源が必要となって、車体内に電源搭載スペースを確保しなければならない上に、相当のコストアップになってしまう。
そこで、車両搭載の直流電源４を用いて、副一次コイル１１１ｂへの通電量を調整するために、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を利用する手法が考えられる。すなわち、ＰＷＭ制御によって副ＩＧＢＴ１２ｂを高速スイッチングさせて、オンデューティーを適宜に調整し、副一次コイル１１１ｂに印加される実質電圧を必要十分な程度に低減させるのである。
例えば、図１に示す内燃機関用点火装置１において、エンジンコントロールユニット３から送出される副一次コイル重畳信号Ｓｂ′をＰＷＭ信号とすれば、副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御することができ、電源電圧（例えば、＋１２Ｖ）を所望の実質電圧に低減して、重畳電流Ｉ１ｂを随意に調整し、重畳磁束によって二次コイル１１２に付加される放電エネルギーを抑制するのである。
図５は、副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御した場合の波形を示す。重畳放電を最大とする場合には、副一次コイル重畳信号Ｓｂ′のデューティー比を１００％としてＰＷＭ制御を行わないことで、副一次コイル１１１ｂに直流電源４から＋１２Ｖを供給する。また、副一次コイル１１１ｂに＋１０Ｖ程度の電圧を印加することで必要十分な放電エネルギーを重畳できる場合には、約８３％のデューティー比で副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御すれば良い。同様に、副一次コイル１１１ｂに＋８Ｖ程度の電圧を印加することで必要十分な放電エネルギーを重畳できる場合には、約６７％のデューティー比で副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御すれば良く、副一次コイル１１１ｂに＋６Ｖ程度の電圧を印加することで必要十分な放電エネルギーを重畳できる場合には、約５０％のデューティー比で副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御すれば良い。
この副ＩＧＢＴ１２ｂに対するＰＷＭ制御についても、車両の諸情報から判断した運転状況に基づいて必要十分な印加電圧を算定し、副一次コイル重畳信号Ｓｂ′のデューティー比を決定すれば良い。
上述したように、第１，第２実施形態の内燃機関用点火装置１，１′のエンジンコントロールユニット３や点火制御手段５が副一次コイル重畳信号Ｓｂ′を生成し、点火コイルユニット１０，１０′へ送信することで、副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御する場合、高周波パルスを含む副一次コイル重畳信号Ｓｂ′がノイズ源となってしまったり、逆にノイズ混入で副一次コイル重畳信号Ｓｂ′によるＰＷＭ制御が意図通りに働かなくなったりする可能性もある。
図６に示すのは、第３実施形態に係る内燃機関用点火装置に用いる点火コイルユニット１０″の概略構成を示すもので、ケース１３内にＰＷＭ信号生成回路１８を備える。すなわち、点火コイルユニット１０″内のイグナイタ回路にＰＷＭ信号生成回路１８を付加したものである。
上記ＰＷＭ信号生成回路１８で所望のＰＷＭ信号を生成するためには、副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間を特定するための情報信号に加えて、ＰＷＭ制御のデューティー比を指示する情報信号も必要である。そこで、エンジンコントロールユニット３や点火制御手段５は、副一次コイル１１１ｂの通電開始タイミングや通電時間を特定する副一次コイル重畳信号Ｓｂ１に加えて、ＰＷＭ制御のデューティー比を指示するＰＷＭ指示信号Ｓｂ２を送信する。
なお、ＰＷＭ指示信号Ｓｂ２としては、デューティー比の数値情報を送信するものでも構わないが、本実施形態におけるＰＷＭ指示信号Ｓｂ２では、送信信号の信号電位によってレベル分けし、このレベルがＰＷＭ制御のデューティー比を示す情報となるようにした。このように、所定のしきい値でＰＷＭ指示信号Ｓｂ２をフィルタリングしてレベルを判定する機能は、耐熱性・対ノイズ性の高いディスクリート部品で構成することが容易であるから、点火コイルユニット１０″内のイグナイタ回路にディスクリート部品で構成したＰＷＭ信号生成回路１８を設ければ、ＰＷＭ信号生成回路１８が熱暴走して誤動作したり損壊したりする危険性を低減できるので、ＰＷＭ制御の信頼性を損なうことがない。
図７に示すのは、点火コイルユニット１０″にて点火制御を行う場合の波形図である。ＰＷＭ指示信号Ｓｂ２の信号電位が最大値に達していれば、レベル４と判定され、ＰＷＭ信号のデューティー比を１００％としてＰＷＭ制御を行わないことで、副一次コイル１１１ｂに直流電源４から＋１２Ｖを供給する。また、ＰＷＭ指示信号Ｓｂ２の信号電位がレベル４よりも低いレベル３と判定されれば、約８３％のデューティー比でＰＷＭ信号を生成し、副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御する。ＰＷＭ指示信号Ｓｂ２の信号電位がレベル３よりも低いレベル２と判定されれば、約６７％のデューティー比でＰＷＭ信号を生成し、副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御する。ＰＷＭ指示信号Ｓｂ２の信号電位がレベル２よりも低いレベル１と判定されれば、約５０％のデューティー比でＰＷＭ信号を生成し、副ＩＧＢＴ１２ｂをＰＷＭ制御する。なお、ＰＷＭ指示信号Ｓｂ２の信号電位が接地電位に等しいレベル０と判定されれば、ＰＷＭ信号のデューティー比を０％とし、副ＩＧＢＴ１２ｂのＰＷＭ制御を行わない。
上述したＰＷＭ指示信号Ｓｂ２のレベル分けは一例であり、より少数のレベルに分けてＰＷＭ信号のデューティー比と対応させても良いし、より多数のレベルに分けてＰＷＭ信号のデューティー比と対応させても良い。
以上、第１〜第３実施形態に係る内燃機関用点火装置では、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂを備える点火コイル１１を１個設けたもので、副一次コイル１１１ｂへの通電タイミングや通電時間を適宜に制御し、更に、副一次コイル１１１ｂへの印加電圧を調整することで、二次コイル１１２に与える放電エネルギーをコントロールし、最適の放電特性を実現するように、高電流タイプの重畳放電制御や長放電タイプの重畳放電制御が可能である。
従来であれば、点火コイル毎に、高電流タイプのコイル、長放電タイプのコイルと作り分けていたため、高電流タイプのコイルを使う場合は放電時間が短くなり、長放電タイプのコイルを使う場合は電流を高くできないと言う特性上の制限があった。従来なら、放電性能を変えたい場合、点火コイルを取り替える必要があったのに対して、第１〜第３実施形態に係る内燃機関用点火装置では、副一次コイル１１１ｂへの通電・遮断制御によって、様々なタイプの放電性能を実現できるのである。
しかしながら、第１〜第３実施形態に係る内燃機関用点火装置においても、副一次コイル１１１ｂへの通電・遮断制御によって実現できる高電流化および長放電化には限界がある。
図８に示すのは、第４実施形態に係る内燃機関用点火装置に用いる点火コイルユニット２０Ａの概略構成を示すもので、複数の点火コイルを使うことで、更なる高電流化および長放電化を期せるものである。
点火コイルユニット２０Ａは、第１点火コイル部２１と第２点火コイル部２２をケース２３内に収納し、高圧端子２３１を介して点火プラグ２を接続すると共に、第１コネクタ２３２および第２コネクタ２３３を介してエンジンコントロールユニット３あるいは点火制御手段５と接続する。
第１点火コイル部２１は、第１点火コイル２１１、第１主ＩＧＢＴ２１２ａ、第１副ＩＧＢＴ２１２ｂ、第１主ＩＧＢＴ２１２ａと並列に設けたバイパス線路２１４、このバイパス線路２１４の接地点側から第１点火コイル２１１側に向かって順方向となるように設けた整流手段２１５（例えば、第１主ＩＧＢＴ２１２ａのコレクタ側にカソードを、第１主ＩＧＢＴ２１２ａのエミッタ側にアノードをそれぞれ接続したダイオード）を含み、第１コネクタ２３２を介して第１主一次コイル点火信号Ｓａ−１および第１副一次コイル重畳信号Ｓｂ−１が供給される。
また、第２点火コイル部２２は、第２点火コイル２２１、第２主ＩＧＢＴ２２２ａ、第２副ＩＧＢＴ２２２ｂ、第２主ＩＧＢＴ２２２ａと並列に設けたバイパス線路２２４、このバイパス線路２２４の接地点側から第２点火コイル２２１側に向かって順方向となるように設けた整流手段２２５（例えば、第２主ＩＧＢＴ２２２ａのコレクタ側にカソードを、第２主ＩＧＢＴ２２２ａのエミッタ側にアノードをそれぞれ接続したダイオード）を含み、第２コネクタ２３３を介して第２主一次コイル点火信号Ｓａ−２および第２副一次コイル重畳信号Ｓｂ−２が供給される。
なお、第１点火コイル２１１および第２点火コイル２２１は、前述した点火コイル１１と同様の構成である。すなわち、センターコア２１１３の外周に嵌挿された第１主一次コイル２１１１ａと第１副一次コイル２１１１ｂに生ずる磁束を第１二次コイル２１１２に作用させ、センターコア２２１３の外周に嵌挿された第２主一次コイル２２１１ａと第２副一次コイル２２１１ｂに生ずる磁束を第２二次コイル２２１２に作用させる。また、第１点火コイル２１１の第１二次コイル２１１２の非接地側と第２点火コイル２２１の第２二次コイル２２１２の非接地側を、点火プラグ２に対して並列に接続する。
上記構成の点火コイルユニット２０Ａにおいて、様々なタイプの放電性能を実現するように放電制御を行った場合の波形図を図９に示す。
まず、放電開始の最初期〜中期に大きな放電エネルギーが必要な運転状況の場合、エンジンコントロールユニット３もしくは点火制御手段５は、以下のような中期高電流タイプの重畳放電制御を行う。
第１主一次コイル点火信号Ｓａ−１および第２主一次コイル点火信号Ｓａ−２によって、第１主ＩＧＢＴ２１２ａおよび第２主ＩＧＢＴ２２２ａをほぼ同時にオンさせる。
第１コイル一次電流Ｉ１ａ−１および第２コイル一次電流Ｉ１ａ−２を流し始めた後、第１コイル一次電流通電時間Ｔａ−１が経過したタイミングで第１主一次コイル点火信号Ｓａ−１の信号レベルをＨからＬに変化させて、第１主ＩＧＢＴ２１２ａをオフにする。これにより、第１主一次コイル２１１１ａへの通電遮断により生じる遮断磁束が第１二次コイル２１１２に作用し、第１コイル二次電流Ｉ２−１が流れる。
また、第１コイル一次電流通電時間Ｔａ−１と同一時間に設定した第２コイル一次電流通電時間Ｔａ−２が経過したタイミングで第２主一次コイル点火信号Ｓａ−２の信号レベルをＨからＬに変化させて、第２主ＩＧＢＴ２２２ａをオフにする。これにより、第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断により生じる遮断磁束が第２二次コイル２２１２に作用し、第２コイル二次電流Ｉ２−２が流れる。
すなわち、第１主一次コイル２１１１ａと第２主一次コイル２２１１ａへの通電が同時に遮断されることで、第１点火コイル部２１側に流れる第１コイル二次電流Ｉ２−１と第２点火コイル部２２側に流れる第２コイル二次電流Ｉ２−２との和に等しい点火コイルユニット二次電流Ｉ２として、放電最初期に大きな電流が流れることとなる。
その後、点火コイルユニット二次電流Ｉ２が所定値以上を保持している時間を勘案して定めた第１重畳開始遅延時間Δｔ−１が経過したタイミングで、第１副一次コイル重畳信号Ｓｂ−１の信号レベルをＬからＨに変化させて、第１副ＩＧＢＴ２１２ｂをオンにし、第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１を流す。これにより、第１コイル二次電流Ｉ２−１が再び高くなる。
また、第１重畳開始遅延時間Δｔ−１と同一時間に設定した第２重畳開始遅延時間Δｔ−２が経過したタイミングで、第２副一次コイル重畳信号Ｓｂ−２の信号レベルをＬからＨに変化させて、第２副ＩＧＢＴ２２２ｂをオンにし、第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２を流す。これにより、第２コイル二次電流Ｉ２−２が再び高くなる。
すなわち、第１副一次コイル２１１１ｂと第２副一次コイル２２１１ｂへ同時に通電開始されることで、第１点火コイル部２１側に流れる第１コイル二次電流Ｉ２−１と第２点火コイル部２２側に流れる第２コイル二次電流Ｉ２−２との和に等しい点火コイルユニット二次電流Ｉ２として、放電の中期に再び大きな電流が流れることとなる。しかも、第１主一次コイル２１１１ａおよび第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断により生じた遮断磁束が強いうちに第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１および第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２を流して重畳磁束を追加することで、放電の前期〜中期に放電開始直後よりも高い二次電流を流すことができる。
その後、点火プラグ２の放電に必要十分な時間を勘案して定めた重畳電流通電時間（第１重畳電流通電時間Ｔｂ−１＝第２重畳電流通電時間Ｔｂ−２）が経過したタイミングで、第１副一次コイル重畳信号Ｓｂ−１および第２副一次コイル重畳信号Ｓｂ−２の信号レベルを同時にＨからＬに変化させて、第１副ＩＧＢＴ２１２ｂおよび第２副ＩＧＢＴ２２２ｂを同時にオフにし、第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１および第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２を同時に遮断する。
なお、第１主一次コイル２１１１ａおよび第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断と同時に第１副一次コイル２１１１ｂおよび第２副一次コイル２２１１ｂへの通電を開始する制御を行えば、放電の最初期に最も高い二次電流を流すことができるが、中期〜後期にかけて高電流を維持することはできない。
そこで、放電開始直後の最初期から中期にかけて、ある程度の大きさの放電エネルギーを維持する必要がある運転状況の場合、エンジンコントロールユニット３もしくは点火制御手段５は、以下のような高電流＋長放電タイプの重畳放電制御を行う。
第１主一次コイル点火信号Ｓａ−１および第２主一次コイル点火信号Ｓａ−２によって、第１主ＩＧＢＴ２１２ａおよび第２主ＩＧＢＴ２２２ａをほぼ同時にオンさせる。
第１コイル一次電流Ｉ１ａ−１および第２コイル一次電流Ｉ１ａ−２を流し始めた後、一次電流通電時間（第１コイル一次電流通電時間Ｔａ−１＝第２コイル一次電流通電時間Ｔａ−２）が経過したタイミングで第１主一次コイル点火信号Ｓａ−１および第２主一次コイル点火信号Ｓａ−２の信号レベルを同時にＨからＬに変化させて、第１主ＩＧＢＴ２１２ａおよび第２主ＩＧＢＴ２２２ａを同時にオフにする。これにより、第１主一次コイル２１１１ａおよび第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断により生じる遮断磁束が、それぞれ第１二次コイル２１１２および第２二次コイル２２１２に作用し、第１コイル二次電流Ｉ２−１および第２コイル二次電流Ｉ２−２が流れる。
すなわち、第１主一次コイル２１１１ａと第２主一次コイル２２１１ａへの通電が同時に遮断されることで、第１点火コイル部２１側に流れる第１コイル二次電流Ｉ２−１と第２点火コイル部２２側に流れる第２コイル二次電流Ｉ２−２との和に等しい点火コイルユニット二次電流Ｉ２として、放電最初期に大きな電流が流れることとなる。
その後、点火コイルユニット二次電流Ｉ２が所定値以上を保持している時間を勘案して定めた第１重畳開始遅延時間Δｔ−１が経過したタイミングで、第１副一次コイル重畳信号Ｓｂ−１の信号レベルをＬからＨに変化させて、第１副ＩＧＢＴ２１２ｂをオンにし、第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１を流す。これにより、点火コイルユニット二次電流Ｉ２は、第１主一次コイル２１１１ａおよび第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断から第１重畳開始遅延時間Δｔ−１が経過したタイミングで再び高くなる。
更に、第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断から第２重畳開始遅延時間Δｔ−２（第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１によって高くなった点火コイルユニット二次電流Ｉ２が所定値以上を保持している時間を勘案して定めた時間であり、「Δｔ−２＞Δｔ−１」を満たす。）が経過したタイミングで、第２副一次コイル重畳信号Ｓｂ−２の信号レベルをＬからＨに変化させて、第２副ＩＧＢＴ２２２ｂをオンにし、第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２を流す。これにより、点火コイルユニット二次電流Ｉ２は、第１主一次コイル２１１１ａおよび第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断から第２重畳開始遅延時間Δｔ−２が経過したタイミングで再び高くなる。
その後、第１重畳電流通電時間Ｔｂ−１が経過したタイミングで、第１副一次コイル重畳信号Ｓｂ−１の信号レベルをＨからＬに変化させて、第１副ＩＧＢＴ２１２ｂをオフにし、第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１を遮断することで、第１コイル二次電流Ｉ２−１を遮断し、更にその後、第２重畳電流通電時間Ｔｂ−２が経過したタイミングで、第２副一次コイル重畳信号Ｓｂ−２の信号レベルをＨからＬに変化させて、第２副ＩＧＢＴ２２２ｂをオフにし、第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２を遮断することで、第２コイル二次電流Ｉ２−２を遮断し、点火コイルユニット二次電流Ｉ２が流れなくなる。
すなわち、第１主一次コイル２１１１ａおよび第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断から第１重畳開始遅延時間Δｔ−１が経過したタイミングで第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１を流し、第２重畳開始遅延時間Δｔ−２が経過したタイミングで第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２を流すようにして、点火コイルユニット二次電流Ｉ２の電流値を時間差で高めることにより、放電開始直後の最初期から中期にかけてある程度の大きさの放電エネルギーを維持できるのである。
なお、第１重畳電流通電時間Ｔｂ−１および第２重畳電流通電時間Ｔｂ−２の時間幅を長く設定すれば、放電時間を更に長くすることはできるものの、第１主一次コイル２１１１ａおよび第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断により生じた遮断磁束が消失すると、第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１と第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２だけで十分な放電エネルギーを維持することはできず、放電時間の長期化にも限度がある。
そこで、放電期間中に極めて高い電流を必要としないが、放電開始直後の最初期から中期〜後期にかけて、ある程度の大きさの放電エネルギーを維持する必要のある運転状況の場合、エンジンコントロールユニット３もしくは点火制御手段５は、以下のような高電流＋長放電タイプの重畳放電制御を行う。
第１主一次コイル点火信号Ｓａ−１によって、第１主ＩＧＢＴ２１２ａをオンさせ、第１コイル一次電流Ｉ１ａ−１を流し始め、その後、第２点火コイル動作遅延時間ΔＴが経過したタイミングで、第２主一次コイル点火信号Ｓａ−２によって、第２主ＩＧＢＴ２２２ａをオンさせ、第１コイル一次電流Ｉ１ａ−１を流し始める。
第１コイル一次電流Ｉ１ａ−１を流し始めてから、第１コイル一次電流通電時間Ｔａ−１が経過したタイミングで第１主一次コイル点火信号Ｓａ−１の信号レベルをＨからＬに変化させて、第１主ＩＧＢＴ２１２ａをオフにする。これにより、第１主一次コイル２１１１ａへの通電遮断により生じる遮断磁束が、第１二次コイル２１１２に作用し、第１コイル二次電流Ｉ２−１が流れる。この第１コイル二次電流Ｉ２−１に等しい電流が点火コイルユニット二次電流Ｉ２として流れる。
その後、点火コイルユニット二次電流Ｉ２が所定値以上を保持している時間を勘案して定めた第１重畳開始遅延時間Δｔ−１が経過したタイミングで、第１副一次コイル重畳信号Ｓｂ−１の信号レベルをＬからＨに変化させて、第１副ＩＧＢＴ２１２ｂをオンにし、第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１を流し、第１コイル二次電流Ｉ２−１を高くする。これにより、点火コイルユニット二次電流Ｉ２も、第１主一次コイル２１１１ａへの通電遮断から第１重畳開始遅延時間Δｔ−１が経過したタイミングで再び高くなる。
一方、第２コイル一次電流Ｉ１ａ−２を流し始めてから、第２コイル一次電流通電時間Ｔａ−２が経過したタイミングで第２主一次コイル点火信号Ｓａ−２の信号レベルをＨからＬに変化させて、第２主ＩＧＢＴ２２２ａをオフにする。これにより、第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断により生じる遮断磁束が、第２二次コイル２２１２に作用し、第２コイル二次電流Ｉ２−２が流れる。この第２コイル二次電流Ｉ２−２が第１コイル二次電流Ｉ２−１に重畳され、点火コイルユニット二次電流Ｉ２は再び高くなる。
その後、点火コイルユニット二次電流Ｉ２が所定値以上を保持している時間を勘案して定めた第２重畳開始遅延時間Δｔ−２が経過したタイミングで、第２副一次コイル重畳信号Ｓｂ−２の信号レベルをＬからＨに変化させて、第２副ＩＧＢＴ２２２ｂをオンにし、第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２を流し、第２コイル二次電流Ｉ２−２を高くする。これにより、点火コイルユニット二次電流Ｉ２は再び高くなる。
その後、第１重畳電流通電時間Ｔｂ−１が経過したタイミングで、第１副一次コイル重畳信号Ｓｂ−１の信号レベルをＨからＬに変化させて、第１副ＩＧＢＴ２１２ｂをオフにし、第１コイル重畳電流Ｉ１ｂ−１を遮断することで、第１コイル二次電流Ｉ２−１を遮断し、更にその後、第２重畳電流通電時間Ｔｂ−２が経過したタイミングで、第２副一次コイル重畳信号Ｓｂ−２の信号レベルをＨからＬに変化させて、第２副ＩＧＢＴ２２２ｂをオフにし、第２コイル重畳電流Ｉ１ｂ−２を遮断することで、第２コイル二次電流Ｉ２−２を遮断し、点火コイルユニット二次電流Ｉ２が流れなくなる。
すなわち、第１主一次コイル２１１１ａへの通電遮断、第１副一次コイル２１１１ｂへの通電開始、第２主一次コイル２２１１ａへの通電遮断、第２副一次コイル２２１１ｂへの通電開始に時間差を設けて、点火コイルユニット二次電流Ｉ２の電流値を時間差で高めることにより、放電開始直後の最初期から中期〜後期にかけてある程度の大きさの放電エネルギーを維持した長放電を可能にするのである。
このように、複数の点火コイルを用い、その動作タイミングを適宜に制御することで、様々な放電パターンを実現することができる。特に、高電流の配置を前期〜中期へ移行させることが容易であるから、高ＥＧＲ燃焼、高圧縮比燃焼、リーンバーン燃焼といった将来のエンジンに好適な放電パターンを容易に実現できる可能性が高く、実用的価値も高い。
なお、上述したような主一次コイル点火信号と副一次コイル重畳信号によって制御する点火コイルは２つに限らず、収納スペースが許すなら、３個以上用いても構わない。点火コイルの数が増えれば、一層細やかな放電パターンの使い分けが可能となる。また、複数の点火コイルの接続方式も並列接続に限らず、直列接続としても良い。
図１０に示すのは、第５実施形態に係る内燃機関用点火装置に用いる点火コイルユニット２０Ｂの概略構成を示すもので、第１点火コイル部２１の第１二次コイル２１１２と第２点火コイル部２２の第２二次コイル２２１２を直列接続したものである。
点火コイルユニット２０Ｂは、第１点火コイル部２１と第２点火コイル部２２をケース２３内に収納し、共通コネクタ２３４を介してエンジンコントロールユニット３あるいは点火制御手段５と接続することで、第１主一次コイル点火信号Ｓａ−１、第１副一次コイル重畳信号Ｓｂ−１、第２主一次コイル点火信号Ｓａ−２、第２副一次コイル重畳信号Ｓｂ−２を受け、第１主一次コイル２１１１ａ、第１副一次コイル２１１１ｂ、第２主一次コイル２２１１ａ、第２副一次コイル２２１１ｂへの通電・遮断を制御する。
なお、点火コイルユニット２０Ｂでは、第１点火コイル２１１の第１二次コイル２１１２と第２点火コイル２２１の第２二次コイル２２１２が直列に接続されていることから、第２点火コイル２２１の非動作時には、第１点火コイル２２１によって発生させた放電エネルギーが第２点火コイル２２１の抵抗分で消費されてしまい、点火プラグ２の着火性を阻害しかねない。そこで、第１点火コイル２１１の第１二次コイル２１１２と第２点火コイル２２１の第２二次コイル２２１２とが接続される直列接続点から接地点に至る接地線路２４に整流素子２５（直列接続点から接地点に向かって順方向となるように、直列接続点側にアノードを、接地点側にカソードをそれぞれ接続する）を設けてある。
以上、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を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を転用することにより実施しても構わない。
【符号の説明】
【０００９】
１        内燃機関用点火装置
１０      点火コイルユニット
１１      点火コイル
１１１ａ  主一次コイル
１１１ｂ  副一次コイル
１１２    二次コイル
１１３    センターコア
１２ａ    主ＩＧＢＴ
１２ｂ    副ＩＧＢＴ
１３      ケース
２        点火プラグ
３        エンジンコントロールユニット
３１      点火制御手段
４        直流電源
【図１】
2016157541.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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