(57)【要約】点火プラグの放電時間を長くすることなく安定した燃焼を維持できる内燃機関用点火装置を提供する。  点火制御手段１３より送出される主点火信号Ｓ１および副点火信号Ｓ２により主ＩＧＢＴ１４ａおよび副ＩＧＢＴ１４ｂのオン・オフ制御を行うことで、燃焼サイクルの点火タイミングに合わせて主一次電流Ｉ１ａを遮断し、主点火コイル１１の二次側に主放電電圧を発生させ、これと同時期に副一次電流Ｉ１ｂを遮断することで、副点火コイル１２の二次側に副放電電圧を発生させ、主放電電圧に副放電電圧を重畳させることで、点火プラグ２の放電開始時における絶縁破壊電圧を高め、燃焼室での火炎核形成初期に高い電圧が点火プラグ２の放電ギャップに印加され、強固な火炎核が生成されて燃焼速度が速くなり、着火性・燃焼安定性が向上する。
2016157543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に設けられる１つの点火プラグと、
前記点火プラグに二次コイルの一端側が接続される主点火コイルと、
前記主点火コイルの一次コイルを流れる主一次電流の通電・遮断を切り替える主一次電流スイッチ手段と、
前記主点火コイルの二次コイルの他端側に、二次コイルの一端側が直列に接続される副点火コイルと、
前記副点火コイルの一次コイルを流れる副一次電流の通電・遮断を切り替える副一次電流スイッチ手段と、
前記主一次電流スイッチ手段へ主点火信号を、前記副一次電流スイッチ手段へ副点火信号をそれぞれ送信することで、主点火コイルおよび副点火コイルの各一次コイルへの通電・遮断を個別に切り替え制御する点火制御手段と、
を備える内燃機関用点火装置であって、
前記点火制御手段は、燃焼サイクルの点火タイミングに合わせて主一次電流を遮断し、主点火コイルの二次側に主放電電圧を発生させ、これと同時期に副一次電流を遮断することで、副点火コイルの二次側に副放電電圧を発生させ、主放電電圧に副放電電圧を重畳させることで、点火プラグの放電開始時における絶縁破壊電圧を高め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】
前記点火制御手段は、内燃機関の運転状況に応じて副一次電流スイッチ手段への副点火信号を変化させることで、副点火コイルの副一次電流の通電時間を調整し、副点火コイルの二次側に発生させる放電電圧を調整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】
前記主点火コイルの二次コイルと前記副点火コイルの二次コイルとが直列に接続される直列接続点から接地点に向かって順方向となる単独放電用バイパス手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２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であり、特に複数個の点火コイルを使用して、１つの点火プラグを放電させる点火装置の改良に関する。
【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の高圧電圧により、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。
そこで、本発明は、点火プラグの放電時間を長くすることなく安定した燃焼を維持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、気筒毎に設けられる１つの点火プラグと、前記点火プラグに二次コイルの一端側が接続される主点火コイルと、前記主点火コイルの一次コイルを流れる主一次電流の通電・遮断を切り替える主一次電流スイッチ手段と、前記主点火コイルの二次コイルの他端側に、二次コイルの一端側が直列に接続される副点火コイルと、前記副点火コイルの一次コイルを流れる副一次電流の通電・遮断を切り替える副一次電流スイッチ手段と、前記主一次電流スイッチ手段へ主点火信号を、前記副一次電流スイッチ手段へ副点火信号をそれぞれ送信することで、主点火コイルおよび副点火コイルの各一次コイルへの通電・遮断を個別に切り替え制御する点火制御手段と、を備える内燃機関用点火装置であって、前記点火制御手段は、燃焼サイクルの点火タイミングに合わせて主一次電流を遮断し、主点火コイルの二次側に主放電電圧を発生させ、これと同時期に副一次電流を遮断することで、副点火コイルの二次側に副放電電圧を発生させ、主放電電圧に副放電電圧を重畳させることで、点火プラグの放電開始時における絶縁破壊電圧を高め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、上記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、内燃機関の運転状況に応じて副一次電流スイッチ手段への副点火信号を変化させることで、副点火コイルの副一次電流の通電時間を調整し、副点火コイルの二次側に発生させる放電電圧を調整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、上記請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、前記主点火コイルの二次コイルと前記副点火コイルの二次コイルとが直列に接続される直列接続点から接地点に向かって順方向となる単独放電用バイパス手段を設け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、副点火コイルの二次側に発生する副放電電圧が主点火コイルの二次側に発生する主放電電圧に重畳され、点火プラグの放電開始時における絶縁破壊電圧が高まるので、燃焼室での火炎核形成初期に高い電圧が点火プラグの放電ギャップに印加され、強固な火炎核が生成されて燃焼速度が速くなり、着火性・燃焼安定性を向上させることができる。加えて、着火性・燃焼安定性を良好に維持しつつ、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もできる。
【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一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における各点火信号波形と各点火コイルの出力波形を示すタイミングチャートである。
【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一実施形態を、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ものである。この内燃機関用点火装置１は、例えば、主点火コイル１１、副点火コイル１２、主ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）１４ａ、副ＩＧＢＴ１４ｂ、点火制御手段１３を所要形状のケースに収納した一体構造である。
主点火コイル１１は、一次コイル１１ａの一端が車両バッテリー等の直流電源（ＶＢ＋）に接続され、二次コイル１１ｂの一端が点火プラグ２の非接地側に接続される。
副点火コイル１２は、一次コイル１２ａの一端が車両バッテリー等の直流電源（ＶＢ＋）に接続され、二次コイル１２ｂの一端側は二次コイル１１ｂの他端側と直列に接続され、二次コイル１２ｂの他端側は整流手段（二次コイル１１ｂから接地点に向かって順方向）を介して接地される。
主ＩＧＢＴ１４ａは、主点火コイル１１の一次コイル１１ａの他端側と接地点との間に設けられ、点火制御手段１３からの主点火信号Ｓ１に基づいて、一次コイル１１ａへの通電・遮断を切り替える主一次電流スイッチ手段として機能する。
副ＩＧＢＴ１４ｂは、副点火コイル１２の一次コイル１２ａの他端側と接地点との間に設けられ、点火制御手段１３からの副点火信号Ｓ２に基づいて、一次コイル１２ａへの通電・遮断を切り替える副一次電流スイッチ手段として機能する。
本実施形態における点火制御手段１３には、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としてのエンジンコントロールユニット３から出力される点火信号（以下、点火指示信号Ｓ０という）が入力され、この点火指示信号Ｓ０のオン・オフ（信号電位のレベル変化）タイミングと一致するパルス信号を主点火信号Ｓ１として主ＩＧＢＴ１４ａへ出力し、車両の運転状況に応じて生成した副点火信号Ｓ２を副ＩＧＢＴ１４ｂへ出力するものである。
このように、主点火信号Ｓ１と副点火信号Ｓ２を生成・出力するための点火制御手段１３を内燃機関用点火装置１に設ければ、主点火信号Ｓ１と副点火信号Ｓ２を生成・出力する機能をエンジンコントロールユニット３に付加する必要が無いので、既存のエンジンコントロールユニット３に改変を加えることなく、内燃機関用点火装置１を適用できるという利点がある。無論、点火制御手段１３の機能をエンジンコントロールユニット３に設けることで、点火信号Ｓ１と点火信号Ｓ２をエンジンコントロールユニット３で生成し、主ＩＧＢＴ１４ａおよび副ＩＧＢＴ１４ｂへそれぞれ送出するようにしても構わない。
上記のように構成した内燃機関用点火装置１において、主点火信号Ｓ１によって主ＩＧＢＴ１４ａがオンになると、主点火コイル１１の一次コイル１１ａに主一次電流Ｉ１ａが流れ、副点火信号Ｓ２によって副ＩＧＢＴ１４ｂがオンになると、副点火コイル１２の一次コイル１２ａに副一次電流Ｉ１ｂが流れる。
その後、主点火信号Ｓ１によって主ＩＧＢＴ１４ａがオフになると、主一次電流Ｉ１ａが遮断されて二次コイル１１ｂに起電力（主放電電圧）が生じる。
この主一次電流Ｉ１ａを遮断するのと同時期に、副点火信号Ｓ２によって副ＩＧＢＴ１４ｂをオフにし、副一次電流Ｉ１ｂを遮断すると、副点火コイル１２の二次コイル１２ｂにも起電力（副放電電圧）が生じるので、主点火コイル１１の二次側に生じた主放電電圧に副点火コイル１２の二次側に生じた副放電電圧が重畳された高い二次電圧が点火プラグ２の放電ギャップに印加され、点火プラグ２の非接地側から主点火コイル１１を経て副点火コイル１２へ二次電流Ｉ２が流れることとなる。
すなわち、本実施形態のように、第１点火コイル１１と第２点火コイル１２を直列接続する構造を採用し、且つ主一次電流Ｉ１ａと副一次電流Ｉ１ｂの遮断タイミングを合わせるように制御すれば、副点火コイル１２の二次側に発生する副放電電圧が主点火コイル１１の二次側に発生する主放電電圧に重畳され、点火プラグ２の放電開始時における絶縁破壊電圧が高まるので、燃焼室での火炎核形成初期に高い電圧が点火プラグ２の放電ギャップに印加され、強固な火炎核が生成されて燃焼速度が速くなり、着火性・燃焼安定性を向上させることができる。
なお、主点火コイル１１の二次側に放電電圧を発生させるタイミングと、副点火コイル１２の二次側に放電電圧を発生させるタイミングは、ほぼ同時であることが望ましい。しかしながら、燃焼室内に強固な火炎核が生成され得るように、火炎核形成初期の段階で副点火コイル１２による副放電電圧が重畳されていれば、副放電電圧の発生に多少の遅れが生じていてもかまわない。
また、複数の副点火コイル１２…を主点火コイル１１に対して直列に接続しておけば、より高い絶縁破壊電圧が必要な場合などに、複数の副点火コイル１２…による副放電電圧を主放電電圧に重畳させて対応することも可能である。
上述した内燃機関用点火装置１では、主点火コイル１１と副点火コイル１２の二次側が直列に接続されていることから、主点火コイル１１のみによって点火プラグ２に点火する場合（副点火コイル１２による副放電電圧を重畳させない場合）、副点火コイル１２の抵抗分で放電電圧・放電電流が消費されてしまい、点火プラグ２の着火性を阻害しかねない。そこで、このような事態を回避するべく、本実施形態の内燃機関用点火装置１では、単独放電用バイパス手段１５を設けた。
単独放電用バイパス手段１５は、主点火コイル１１の二次コイル１１ｂと副点火コイル１２の二次コイル１２ｂとが接続される直列接続点から接地点に至る接地線路１５ａに整流素子１５ｂ（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）を設けた構成である。この単独放電用バイパス手段１５を設けておけば、副点火コイル１２を用いずに、主点火コイル１１のみの放電で点火プラグ２を点火するとき、副点火コイル１２の抵抗分で放電電圧・放電電流が消費されるのを回避できる。
このように、主点火コイル１１と副点火コイル１２を備える内燃機関用点火装置１においては、副点火コイル１２を用いずに主点火コイル１１単独で点火プラグ２を放電させること（単独放電）ができるので、高い放電電圧が必要とされない運転状況においては、副点火コイル１２を用いた副放電電圧の重畳を行わないことで、消費電力を低減できる。
主点火コイル１１のみを用いた単独点火制御を具体的に説明する。
まず、エンジンコントロールユニット３から点火制御手段１３へ送出された点火指示信号Ｓ０と同じタイミングでオン・オフする主点火信号Ｓ１が、点火制御手段１３内の主点火信号送出手段１３ａより主点火コイル１１に送出されると、主点火信号Ｓ１がオンになるタイミング（例えば、ＬレベルからＨレベルに立ち上がるタイミング）で主ＩＧＢＴ１４ａがオンとなり、主点火コイル１１の一次コイル１１ａに主一次電流Ｉ１ａが流れ始める（図２に示す各波形の前段を参照）。なお、エンジンコントロールユニット３からの点火指示信号Ｓ０をそのまま主点火信号Ｓ１として用いる場合、主点火信号送出手段１３ａは、単に点火指示信号Ｓ０を通過させる機能のみで構成することができる。
また、上記のようにして主点火信号送出手段１３ａから送出される主点火信号Ｓ１は、副点火信号送出手段１３ｂにも供給され、この副点火信号送出手段１３ｂが副点火信号Ｓ２を生成して副ＩＧＢＴ１４ｂへ送出されるのであるが、単独放電の場合は、副点火コイル１２による副放電電圧の重畳を行わないので、副点火信号Ｓ２はオフのまま（例えば、Ｌレベルのまま）であり、副ＩＧＢＴ１４ｂもオフのままであるから、副点火コイル１２の一次コイル１２ａに副一次電流Ｉ１ｂは流れない。
主点火コイル１１の一次コイル１１ａに主一次電流Ｉ１ａが流れ始めた後、点火指示信号Ｓ０により指示される主一次電流通電時間Ｔ１が経過すると、主点火信号送出手段１３ａから送出される主点火信号Ｓ１はオフとなり（例えば、ＨレベルからＬレベルに下がり）、主ＩＧＢＴ１４ａがオフとなって主一次電流Ｉ１ａが遮断され、古典的な電流遮断原理により主点火コイル１１の二次コイル１１ｂに誘起される起電力により二次電流Ｉ２が流れ、点火プラグ２の放電ギャップに二次電圧が印加され、点火プラグ２に放電を行わせる。
一方、主点火コイル１１による主放電電圧に、副点火コイル１２による副放電電圧を重畳させ、点火プラグ２に印加する二次電圧を高める場合（同時放電の場合）、副点火コイル１２による副放電電圧は、副一次電流Ｉ１ｂの通電時間によって調整できる。
そこで、本実施形態における点火制御手段１３は、内燃機関の運転状況に応じて副ＩＧＢＴ１４ｂへの副点火信号Ｓ２を変化（一次コイル１２ａへの通電開始タイミングを変化）させ、副点火コイル１２の一次コイル１２ａに副一次電流Ｉ１ｂを流す通電時間を調整することで、副点火コイル１２の二次側に発生させる副放電電圧を調整するようにした。
なお、内燃機関の運転状況、すなわち、エンジンにかかる負荷の軽重は、エンジンの回転数、或いは主点火コイル１１や副点火コイル１２の発熱量によって推測できるので、エンジンの回転数情報を含むエンジン回転数信号、主点火コイル１１や副点火コイル１２の近傍に設けられた温度センサの検出した温度情報を含むコイル温度信号を点火制御手段１３へ供給することで、点火制御手段１３が独自に運転状況を判定できるようにした。
このような運転状況に応じた副点火コイル１２の制御を行うために、本実施形態の点火制御手段１３には、運転状況判定手段１３ｃと、副一次電流通電時間調整手段１３ｄを設けるものとした。
運転状況判定手段１３ｃは、予め定めた運転状況判定基準に基づいて、内燃機関の現在の運転状況を、例えば複数のレベルに分けて良好か悪化かを判定するもので、前述したエンジン回転数信号もしくはコイル温度信号によって得られる諸情報から運転状況のレベル判定を行う。例えば、エンジン回転数が低く（或いはコイル温度が低く）、副点火コイル１２による副放電電圧を主放電電圧に重畳させる必要が無い程度の軽負荷の場合を判定レベル０とし、この判定レベル０を超える負荷から所定範囲を判定レベル１とし、更に負荷が所定範囲だけ増える毎に判定レベルの数値を上げるように定めておき、この負荷範囲と判定レベルとの対応表あるいは対応演算式を運転状況判定手段１３ｃに記憶させておけば、運転状況判定手段１３ｃはエンジン回転数信号やコイル温度信号から判定レベルを特定できる。なお、エンジンコントロールユニット３からの点火指示信号Ｓ０を監視することで気筒の点火周期が分かるので、この点火指示信号Ｓ０を運転状況判定手段１３ｃに供給し（図１中、破線で示す）、この点火指示信号Ｓ０から運転状況判定手段１３ｃがエンジン回転数を判断するようにしても良い。
副一次電流通電時間調整手段１３ｄは、運転状況判定手段１３ｃが判定した判定レベルが良好な場合（例えば、判定レベルの数値が低い場合）には通電時間が短くなり、判定レベルが悪化の場合（例えば、判定レベルの数値が高い場合）には通電時間が長くなるように、判定レベルと副一次電流通電時間とを対応付けた対応表、或いは対応演算式を記憶しており、運転状況判定手段１３ｃの判定結果に基づいて副一次電流通電時間を決定し、決定した副一次電流通電時間を副点火信号送出手段１３ｂへ供給する。
そして、副一次電流通電時間調整手段１３ｄによって決定された副一次電流通電時間だけ副一次電流Ｉ１ｂを流すための副点火信号を副点火信号送出手段１３ｂにより生成して副ＩＧＢＴ１４ｂへ送出することで、副点火コイル１２の二次側に発生する副放電電圧を適切に調整するのである。
すなわち、運転状況が比較的良好な場合には、副点火コイル１２の副放電電圧を低く調整することにより、点火プラグ２の絶縁破壊電圧を低く抑えて消費電力を低減し、逆に運転状況が悪化している場合には、副点火コイル１２の副放電電圧を高く調整することにより、点火プラグ２の絶縁破壊電圧を高くして着火性・燃焼安定性を向上させるのである。
例えば、運転状況が非常に悪化している場合（例えば、運転状況判定手段１３ｃによる判定レベルの数値がＭＡＸの場合）、点火指示信号Ｓ０により指示される主一次電流通電時間Ｔ１と副一次電流通電時間Ｔ２（副点火コイル１２の一次コイル１２ａに副一次電流Ｉ１ｂを流す時間）とがほぼ一致するように調整することで、最大の副放電電圧を主放電電圧に重畳することができる。なお、Ｔ１＝Ｔ２としたときに副放電電圧が最大となり、放電プラグ２の放電ギャップに印加できる二次電圧を最大（同時放電ＭＡＸ）にできるのは、主一次電流通電時間Ｔ１を超えない範囲で副一次電流通電時間Ｔ２を調整しなければならないという制限のためである。仮に、点火制御手段１３の諸機能をエンジンコントロールユニット３に設けた場合は、主一次電流Ｉ１ａを流し始めるタイミングよりも早く副一次電流Ｉ１ｂを流し始める制御も可能である。
副放電電圧を最大にするときの制御を具体的に説明する。
まず、主点火信号送出手段１３ａより主点火コイル１１に送出される主点火信号Ｓ１がオンになるタイミング（例えば、ＬレベルからＨレベルに立ち上がるタイミング）と同時期に、副点火信号送出手段１３ｂより副点火コイル１２に送出される副点火信号Ｓ２もオンとする（例えば、ＬレベルからＨレベルに立ち上がる）。これにより、主ＩＧＢＴ１４ａと副ＩＧＢＴ１４ｂが同時にオンとなり、主点火コイル１１の一次コイル１１ａに主一次電流Ｉ１ａが流れ始めると同時に、副点火コイル１２の一次コイル１２ａに副一次電流Ｉ１ｂが流れ始める（図２に示す各波形の中段を参照）。
主点火コイル１１の一次コイル１１ａに主一次電流Ｉ１ａが流れ始めた後、点火指示信号Ｓ０により指示される主一次電流通電時間Ｔ１が経過するとき、副一次電流通電時間Ｔ２も経過するので、主点火信号送出手段１３ａから送出される主点火信号Ｓ１および副点火信号送出手段１３ｂから送出される副点火信号Ｓ２は同時にオフとなり（例えば、ＨレベルからＬレベルに下がり）、主ＩＧＢＴ１４ａおよび副ＩＧＢＴ１４ｂが同時にオフとなって、主一次電流Ｉ１ａおよび副一次電流Ｉ１ｂが同時に遮断され、古典的な電流遮断原理により主点火コイル１１の二次コイル１１ｂおよび副点火コイル１２の二次コイル１２ｂに誘起される起電力により二次電流Ｉ２が流れ、点火プラグ２の放電ギャップに非常に高い二次電圧が印加され、点火プラグ２の放電が行われる。
なお、運転状況判定手段１３ｃによる判定レベルの数値が０の場合、副一次電流通電時間調整手段１３ｄでは副一次電流通電時間Ｔ２＝０に決定することで、この点火周期においては、副点火信号送出手段１３ｂより出力される副点火信号Ｓ２にオン時間がなくなり、主点火コイル１１のみで点火プラグ２を放電させる単独放電となる。
また、運転状況判定手段１３ｃによる判定レベルの数値が０でもＭＡＸでもない場合、すなわち、主点火コイル１１のみの単独放電による二次電圧では足りず、同時放電ＭＡＸほどの二次電圧も必要ない場合は、運転状況の判定レベルに応じて、「Ｔ１＞Ｔ２＞０」の範囲で副一次電流通電時間Ｔ２を調整した副点火信号Ｓ２を副ＩＧＢＴ１４ｂに供給することで、着火性・燃焼安定性を向上させつつ、必要以上に副一次電流Ｉ１ｂを流すことを抑制し、トータル的な燃費向上を実現できる。
例えば、運転状況が悪化しているとき（運転状況判定手段１３ｃにより判定レベルが１以上と判定された場合）、運転状況判定手段１３ｃによる判定レベルに応じて副一次電流通電時間調整手段１３ｄが副一次電流通電時間Ｔ２（但し、Ｔ２＜Ｔ１）を決定し、この副一次電流通電時間Ｔ２だけ副一次電流Ｉ１ｂを流し、適宜な副放電電圧を主放電電圧に重畳させることで、必要十分な絶縁破壊電圧を得るのである。
ここで、判定レベルに応じて副放電電圧を調整し、必要十分な絶縁破壊電圧を得るときの制御を具体的に説明する。
まず、主点火信号送出手段１３ａより主点火コイル１１に送出される主点火信号Ｓ１がオンになるタイミング（例えば、ＬレベルからＨレベルに立ち上がるタイミング）から遅延時間Δｔ（Δｔ＝Ｔ１−Ｔ２）が経過したとき、副点火信号送出手段１３ｂより副点火コイル１２に送出される副点火信号Ｓ２をオンにする（例えば、ＬレベルからＨレベルに立ち上げる）。これにより、主ＩＧＢＴ１４ａよりもΔｔだけ遅れて副ＩＧＢＴ１４ｂがオンとなり、主点火コイル１１の一次コイル１１ａに主一次電流Ｉ１ａが流れ始めてからΔｔが経過したとき、副点火コイル１２の一次コイル１２ａに副一次電流Ｉ１ｂが流れ始める（図２に示す各波形の後段を参照）。
主点火コイル１１の一次コイル１１ａに主一次電流Ｉ１ａが流れ始めた後、点火指示信号Ｓ０により指示される主一次電流通電時間Ｔ１が経過するとき、副一次電流通電時間Ｔ２も経過することとなるため、主点火信号送出手段１３ａから送出される主点火信号Ｓ１および副点火信号送出手段１３ｂから送出される副点火信号Ｓ２は同時期にオフとなり（例えば、ＨレベルからＬレベルに下がり）、主ＩＧＢＴ１４ａおよび副ＩＧＢＴ１４ｂが同時にオフとなって主一次電流Ｉ１ａおよび副一次電流Ｉ１ｂが遮断され、古典的な電流遮断原理により主点火コイル１１の二次コイル１１ｂおよび副点火コイル１２の二次コイル１２ｂに誘起される起電力により二次電流Ｉ２が流れ、点火プラグ２の放電ギャップに高い二次電圧が印加され、点火プラグ２の放電が行われる。
ただし、副一次電流通電時間Ｔ２は、主一次電流通電時間Ｔ１よりもΔｔだけ短いので、副点火コイル１２の二次側に誘起される副放電電圧は、同時放電ＭＡＸの場合（前述したＴ１＝Ｔ２となる副点火信号Ｓ２を送出した場合）よりも低くなるため、点火プラグ２の放電ギャップに印加される二次電圧は同時放電ＭＡＸの場合よりも低くなる。すなわち、遅延時間Δｔを０に近づけるほど副一次電流通電時間Ｔ２は主一次電流通電時間Ｔ１に近づいて副放電電圧を高くすることができ、逆に遅延時間ΔｔをＴ１に近づけるほど副一次電流通電時間Ｔ２は０に近づいて副放電電圧を低くできる。
したがって、運転状況に応じて判断された副放電電圧が得られるように副一次電流通電時間Ｔ２を調整すれば、必要以上に副一次電流Ｉ１ｂを消費することなく、点火プラグ２の絶縁破壊電圧として必要十分な二次電圧を得ることができ、着火性・燃焼安定性を維持しつつ、消費電力を抑制できる。
なお、主点火信号Ｓ１および副点火信号Ｓ２の生成・送出に必要な点火制御手段１３の諸機能をエンジンコントロールユニット３に持たせれば、主一次電流Ｉ１ａおよび副一次電流Ｉ２ｂの通電開始タイミングおよび遮断タイミングを正確に制御できるが、本実施形態のように、点火制御手段１３をエンジンコントロールユニット３とは独立した機能として設ける構成においては、副一次電流通電時間Ｔ２の厳密な制御を行えない可能性がある。
例えば、運転状況によって主点火コイル１１による主放電電圧を高くしたり低くしたり調整するように、エンジンコントロールユニット３からの点火指示信号Ｓ０によって指示される主一次電流通電時間Ｔ１が運転状況によって短くなったり長くなったりする場合、副一次電流通電時間調整手段１３ｄによって決定された遅延時間Δｔおよび副一次電流通電時間Ｔ２によって副ＩＧＢＴ１４ｂのオン・オフ制御を行っていると、主一次電流Ｉ１ａの遮断タイミングと副一次電流Ｉ１ｂの遮断タイミングにズレが生じて、点火プラグ２の放電開始時における絶縁破壊電圧を効果的に高めることができない可能性がある。
このような主一次電流Ｉ１ａの遮断タイミングと副一次電流Ｉ１ｂの遮断タイミングのズレを防止するためには、主点火信号Ｓ１のＯＦＦタイミングと同期させて副点火信号Ｓ２もＯＦＦにする制御を行えばよい。しかしながら、主点火信号Ｓ１のＯＦＦタイミングと同期させて副点火信号Ｓ２もＯＦＦにする制御を行っていると、運転状況の判定レベルに対応した副一次電流通電時間Ｔ２よりも実際の副一次電流通電時間が無視できないほど長くなったり短くなったりする可能性があり、運転状況に応じた適切な副放電電圧を得られず、着火性・燃焼安定性が損なわれたり、逆に必要以上に高い副放電電圧となって、無駄に電力を消費してしまうかもしれない。
そこで、点火指示信号Ｓ０を副一次電流通電時間調整手段１３ｄに供給して（図１中、破線で示す）、前回の燃焼サイクルにおける主一次電流通電時間Ｔ１を副一次電流通電時間調整手段１３ｄが記憶できるようにしておき、この記憶している前回の主一次電流通電時間Ｔ１を基準として、運転状況の判定レベルに基づき決定した副一次電流通電時間Ｔ２を実現するための遅延時間Δｔを副一次電流通電時間調整手段１３ｄが求めるのである。この遅延時間Δｔが副一次電流通電時間調整手段１３ｄより供給されると、副点火信号送出手段１３ｂは、最新の燃焼サイクルにおいて主点火信号Ｓ１がＯＮになってから遅延時間Δｔが経過したタイミングで副点火信号Ｓ２がＯＮとなるように制御し、主点火信号Ｓ１がＯＦＦになるタイミングと同期させて副点火信号Ｓ２もＯＦＦにするように制御すれば良い。
このように副点火信号Ｓ２を生成して副一次電流Ｉ１ｂの通電・遮断を制御すれば、運転状況の判定レベルに対応した副一次電流通電時間Ｔ２と実際の副一次電流通電時間との誤差を抑えることができ、運転状況に応じた適切な副放電電圧を得ることができる。
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
１１    主点火コイル
１１ａ  一次コイル
１１ｂ  二次コイル
１２    副点火コイル
１２ａ  一次コイル
１２ｂ  二次コイル
１３    点火制御手段
１３ａ  主点火信号送出手段
１３ｂ  副点火信号送出手段
１３ｃ  運転状況判定手段
１３ｄ  副一次電流通電時間調整手段
１４ａ  主ＩＧＢＴ
１４ｂ  副ＩＧＢＴ
１５    単独放電用バイパス手段
１５ａ  接地線路
１５ｂ  整流素子
２      点火プラグ
３      エンジンコントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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