(57)【要約】【課題】ＡＣ点火用電圧又はＤＣ点火用電圧を選択的に発生可能な内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】点火回路２３は、点火用コンデンサ２４、充放電制御用サイリスタ２５、点火コイル２６の一次コイル２６ａがこの順に直列接続されてなる回路と、充放電制御用サイリスタ２５に逆並列接続されたダイオード２８と、一次コイル２６ａに並列接続された放電切替用サイリスタ２７とで構成されている。サイリスタ２７の順方向は、サイリスタ２５と逆向きになっている。サイリスタ２７をオフ状態にすると、一次コイル２６ａと点火用コンデンサ２４とからなるＬＣ共振回路が形成されるため、点火用コンデンサ２４の放電に伴って一次コイル２６ａにＡＣ放電電流が流れる。一方、サイリスタ２７をオン状態にすると、点火用コンデンサ２４の放電に伴う放電電流がサイリスタ２７を流れることで、一次コイル２６ａにＤＣ放電電流が流れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火コイルと、前記点火コイルの一次コイルに直列接続された点火用コンデンサと、前記一次コイル及び前記点火用コンデンサからなる直列回路の両端に接続され前記点火用コンデンサの放電路を開閉する第１スイッチング部とを有する点火回路と、
前記点火用コンデンサを充電する充電回路とを備え、
前記第１スイッチング部を閉状態にして前記点火用コンデンサを放電させることにより、前記点火コイルの一次コイルに放電電流を流し、同点火コイルの二次コイルに点火用電圧を発生させるコンデンサ放電式の点火装置において、
前記一次コイルの両端に接続され、その両端の接続を開閉することで前記一次コイルに交流又は直流の放電電流を流す第２スイッチング部を設けたことを特徴とする内燃機関用の点火装置。
【請求項２】
前記第２スイッチング部として、前記一次コイルの前記点火用コンデンサ側の一端にアノードが接続され、前記一次コイルの他端にカソードが接続されたサイリスタを備える請求項１に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項３】
前記サイリスタをオフ状態にすることにより、前記一次コイルに交流の放電電流を流し、前記サイリスタをオン状態にすることにより、前記一次コイルに直流の放電電流を流す請求項２に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項４】
内燃機関の回転速度に基づいて前記第２スイッチング部を開閉制御する制御手段を更に備える請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２スイッチング部の開閉制御により、前記内燃機関の回転速度が所定速度以上の場合には前記一次コイルに直流の放電電流を流し、前記内燃機関の回転速度が前記所定速度よりも低い場合には前記一次コイルに交流の放電電流を流す請求項４に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項６】
内燃機関の着火性を示すパラメータに基づいて前記第２スイッチング部を開閉制御する制御手段を更に備える請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項７】
前記点火用コンデンサの放電開始から所定時間が経過するまで前記第２スイッチング部を開状態とし、前記所定時間の経過時に前記第２スイッチング部を閉状態とする制御手段を更に備える請求項１又は２に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項８】
前記制御手段は、内燃機関の回転速度に基づいて前記所定時間を設定する請求項７に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項９】
前記制御手段は、内燃機関の着火性を示すパラメータに基づいて前記所定時間を設定する請求項７又は８に記載の内燃機関用の点火装置。
【請求項１０】
前記第１スイッチング部として、前記直列回路の前記点火用コンデンサ側の一端にアノードが接続され、前記直列回路の他端にカソードが接続されたサイリスタと、そのサイリスタの両端に逆並列接続されたダイオードとを備える請求項１から９のいずれか一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、コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の点火装置としてコンデンサ放電式の点火装置が知られている。このコンデンサ放電式の点火装置は、点火コイルの一次コイル、点火用コンデンサ、及び充放電制御用のサイリスタが直列接続されてなる点火回路を備え、点火用コンデンサに充電した電荷を点火コイルの一次コイル経由で放電することにより、同点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧（以下「点火用電圧」という）を発生させる。この点火用電圧が点火プラグに供給されて同点火プラグにおいて火花放電が発生する。
【０００３】
また、コンデンサ放電式の点火装置としては、ＡＣ放電方式のＡＣ点火装置とＤＣ放電方式のＤＣ点火装置とが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ＡＣ点火装置では、点火用コンデンサの放電に伴って点火コイルの一次コイルにＡＣ放電電流が流れ、同点火コイルの二次コイルにＡＣ点火用電圧が発生する。その結果、点火プラグにおいて持続時間の長いＡＣ火花放電が発生する。このＡＣ火花放電で燃料に着火することにより、失火を抑制することができる。
【０００５】
一方、ＤＣ点火装置では、点火用コンデンサの放電に伴って点火コイルの一次コイルにＤＣ放電電流が流れ、同点火コイルの二次コイルにＤＣ点火用電圧が発生する。その結果、点火プラグにおいてＤＣ火花放電が発生する。ここで、ＤＣ放電電流の減衰時間はＡＣ放電電流の減衰時間よりも短い。そのため、内燃機関の回転速度が高くなっても、点火周期において点火用コンデンサを充電する時間を確保することができる。これにより、内燃機関の回転速度の上昇に伴う点火用電圧の低下が抑制される。
【特許文献１】特開平９−２６８９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両用の内燃機関においては、その仕様等に応じてＡＣ点火装置及びＤＣ点火装置のいずれか一方が採用される。しかしながら、ＡＣ点火装置及びＤＣ点火装置の両装置をそれぞれ開発及び製造することが、各装置のコスト増を招いている。
【０００７】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、ＡＣ点火用電圧又はＤＣ点火用電圧を選択的に発生可能な内燃機関用点火装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、点火コイルと、その点火コイルの一次コイルに直列接続された点火用コンデンサと、一次コイル及び点火用コンデンサからなる直列回路の両端に接続され点火用コンデンサの放電路を開閉する第１スイッチング部とを有する点火回路と、点火用コンデンサを充電する充電回路とを備える。この構成において、第１スイッチング部を閉状態にして点火用コンデンサを放電させると、一次コイルに放電電流が流れ、同点火コイルの二次コイルに点火用電圧が発生する。
【００１０】
さらに、上記構成において、第２スイッチング部が一次コイルの両端に接続されている。この構成によると、第２スイッチング部が開状態である場合には、一次コイル及び点火用コンデンサによりＬＣ共振回路が形成される。そのため、点火用コンデンサの放電により一次コイルに所定共振周波数の放電電流が流れる。一方、第２スイッチング部が閉状態である場合には、共振回路が形成されず、放電電流が急激に減衰する。そのため、第２スイッチング部の開閉制御により、一次コイルにＡＣ放電電流（交流の放電電流）又はＤＣ放電電流（交流の放電電流）を流すことができる。
【００１１】
例えば、第２スイッチング部を、次のとおりサイリスタにより構成した場合には（請求項２）、そのサイリスタをオフ状態にして点火用コンデンサを放電すると一次コイルにＡＣ放電電流が流れ、そのサイリスタをオン状態にして点火用コンデンサを放電すると一次コイルにＤＣ放電電流が流れる（請求項３）。
【００１２】
すなわち、第２スイッチング部としてのサイリスタのアノードを一次コイルの点火用コンデンサ側の一端に接続し、そのカソードを一次コイルの他端に接続する。この場合には、サイリスタをオフ状態にして第１スイッチング部を開放すると、上述の如く一次コイルにＡＣ放電電流が流れる。一方、サイリスタをオン状態にして第１スイッチング部を開放すると、点火用コンデンサの放電に伴って、放電電流が第１スイッチング部を介して一次コイルに流れる。しかしながら、一次コイルを流れた放電電流がサイリスタを流れることで、放電電流は急激に減衰する。こうして一次コイルには、ＤＣ放電電流が流れる。
【００１３】
このように第２スイッチング部を制御することにより、点火コイルの一次コイルにＡＣ放電電流又はＤＣ火花放電を流すことができる。これにより、同点火コイルの二次コイルにＡＣ点火用電圧又はＤＣ点火用電圧を発生させ、点火プラグにおいてＡＣ火花放電又はＤＣ火花放電を発生させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、内燃機関の回転速度に基づいて第２スイッチング部を開閉制御する。これにより、内燃機関の回転速度に応じて、点火コイルの一次コイルにＡＣ放電電流又はＤＣ放電電流を流すことができ、同点火コイルの二次コイルにＡＣ点火用電圧又はＤＣ点火用電圧を発生させることができる。
【００１５】
ここで、点火装置の点火周期は「点火後休止期間」と「充電期間」と「点火待ち期間」とからなっている。点火後休止期間とは、点火用コンデンサの放電が開始させてから次に点火用コンデンサの充電が開始されるまでの期間であり、充電期間とは、点火用コンデンサを充電する期間であり、点火用コンデンサの充電が終了してから次に点火用コンデンサ２の放電が開始されるまでの期間である。
【００１６】
また、点火用コンデンサの充電は、放電電流が十分に減衰するのを待って開始される。すなわち、点火後休止期間の長さは放電電流の減衰時間に依存する一定時間である。また、充電期間の長さは充電回路や点火回路の仕様により決まる一定時間である。そのため、内燃機関の回転速度が高くなり点火周期が短くなると、点火装置では点火待ち期間を短縮することにより点火周期において充電期間を確保するようになっている。しかしながら、点火待ち期間を０にしてもなお点火周期において十分な充電期間を確保することができない場合には、点火電圧が低下する。そして、点火電圧が放電電圧（点火プラグにおいて火花放電を発生させるための下限電圧）よりも低くなると、点火プラグにおいて火花放電が発生せず失火を招く。
【００１７】
そこで、請求項５に記載の発明では、第２スイッチング部の開閉制御により、内燃機関の回転速度が所定速度以上の場合には一次コイルに直流の放電電流（ＤＣ放電電流）を流し、内燃機関の回転速度が所定速度よりも低い場合には一次コイルに交流の放電電流（ＡＣ放電電流）を流す。例えば、請求項２に記載の発明のように第２スイッチング部をサイリスタで構成した場合には、内燃機関の回転速度が所定速度以上のときサイリスタをオン状態とし、内燃機関の回転速度が所定速度よりも低いときサイリスタをオフ状態とする。
【００１８】
ＤＣ放電電流の減衰時間はＡＣ放電電流と比較して短い。そのため、内燃機関の回転速度が高くなり点火周期が短くなっても、点火後休止期間を短縮することで点火周期において十分な充電期間を確保することができる。これにより、内燃機関の回転速度の上昇に伴う点火用電圧の低下を抑制し、点火用電圧の低下に起因する失火を抑制することができる。一方、内燃機関の回転速度が低く点火周期が長い場合には、ＤＣ火花放電よりも持続時間が長いＡＣ火花放電で燃料に着火することにより、失火を抑制することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、内燃機関の着火性を示すパラメータに基づいて、第２スイッチングを開閉制御する。ここで、内燃機関の着火性を示すパラメータには、燃料性状、圧縮圧力、混合気温度、空燃比、点火プラグの電極温度などが含まれる。
【００２０】
例えば燃料性状により持続時間が短い火花放電では確実に点火できない場合には、第２スイッチング部を開閉制御することにより、点火コイルの一次コイルにＡＣ放電電流を流し、点火プラグにおいてＡＣ火花放電が発生させるとよい。ＤＣ火花放電よりも持続時間が長いＡＣ火花放電で燃料に着火することにより、失火を抑制することができる。
【００２１】
上述した放電電圧は、圧縮圧力が高くなるほど、混合気温度が低くなるほど、空燃比が高くなるほど、点火プラグの電極温度が低くなるほど、高くなる。また、放電電圧が高くなるほど、内燃機関の高回転域において火花放電が発生せず失火する蓋然性が高まる。すなわち、放電電圧の上昇に伴って着火性が悪化する。このような場合には、第２スイッチング部を開閉制御することにより、一次コイルに減衰時間の短いＤＣ放電電流を流すとよい。これにより、内燃機関の回転速度の上昇に伴う点火用電圧の低下が抑制されるため、放電電圧が高い場合において内燃機関の回転速度が高くなっても、点火プラグにおいて火花放電を発生させることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、点火用コンデンサの放電開始から所定時間が経過するまで第２スイッチング部を開状態とし、所定時間の経過時に第２スイッチング部を閉状態とする。その結果、点火用コンデンサの放電開始から所定時間が経過するまでの期間には、点火コイルの一次コイルに放電電流が流れ、点火プラグにおいて火花放電が発生する。一方、点火用コンデンサの放電開始から所定時間の経過時に第２スイッチング部が閉状態になると、放電電流が第２スイッチング部を流れて急激に減衰し、点火プラグにおいて火花放電は発生しなくなる。
【００２３】
この構成によると、第２スイッチング部を開閉制御することで、火花放電の持続時間を調整したり、放電電流の減衰時間（点火後休止期間）を調整したりすることができる。具体的には、上記所定時間を長くすることにより火花放電の持続時間を長くすることができる。また、上記所定時間を短くすることにより、放電電流の減衰時間を短くして点火後休止期間を短縮することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において内燃機関の回転速度に基づいて上記所定時間を設定する。この構成によると、内燃機関の回転速度に応じて、火花放電の持続時間や点火休止期間を調整することができる。例えば、内燃機関の回転速度が高くなるほど上記所定時間を短くすることにより、放電電流の減衰時間を短くして点火休止期間を短縮するとよい。これにより、内燃機関の回転速度が高くなり点火周期が短くなっても、点火周期において十分な充電期間を確保することができる。これにより、内燃機関の回転速度の上昇に伴う点火用電圧の低下を抑制することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、請求項７に記載の発明において内燃機関の着火性を示すパラメータに基づいて上記所定時間を設定する。この構成によると、内燃機関の着火性に応じて火花放電の持続時間や点火休止期間を調整することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、第１スイッチング部として、一次コイル及び点火用コンデンサからなる直列回路の点火用コンデンサ側の一端にアノードが接続され、その直列回路の他端にカソードが接続されたサイリスタと、そのサイリスタの両端に逆並列接続されたダイオードとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施形態の構成要素と対応する。
【００２８】
（第１実施形態）
第１実施形態は、車両用エンジンの点火装置として本発明を具体化しており、その構成を図１に基づいて説明する。図１に示す本実施形態は、点火用コンデンサに充電した電荷を放電することにより点火用電圧を出力するコンデンサ放電式の点火装置１０である。
【００２９】
図１において、車両には交流発電機１１が搭載されている。この交流発電機１１にはＡＣ−ＤＣコンバータ１２が接続されており、ＡＣ−ＤＣコンバータ１２にはバッテリ１３が接続されている。エンジンに駆動されて交流発電機１１が交流電流を出力すると、その交流電圧はＡＣ−ＤＣコンバータ１２により直流電流に変換され、その直流電圧はバッテリ１３に充電される。
【００３０】
ＡＣ−ＤＣコンバータ１２及びバッテリ１３には、ダイオード１４を介して点火装置１０のＤＣ−ＤＣコンバータ１５が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、ダイオード１４に接続されている昇圧トランス１６、昇圧トランス１６の一次コイル１６ａに接続されているチョッパ回路１８、チョッパ回路１８に接続されている充電停止回路１９などから構成されている。
【００３１】
チョッパ回路１８は、一次コイル１６ａへの通電及び通電停止を交互に繰り返す。充電停止回路１９は、制御回路２０に接続されており、制御回路２０の制御に従ってチョッパ回路１８による上記通電制御を許可又は禁止する。充電停止回路１９がチョッパ回路１８による上記通電制御を禁止すると、一次コイル１６ａへの通電は停止状態に維持されるようになっている。
【００３２】
昇圧トランス１６の二次コイル１６ｂには、ダイオード２１を介して点火回路２３の点火用コンデンサ２４が接続されている。この点火回路２３は、点火用コンデンサ２４、充放電制御用サイリスタ２５、一次コイル２６ａがこの順に直列接続されてなる回路と、充放電制御用サイリスタ２５に並列接続されたダイオード２８と、一次コイル２６ａに並列接続された放電切替用サイリスタ２７とで構成されている。
【００３３】
詳しくは、充放電制御用サイリスタ２５のアノードは点火用コンデンサ２４に接続されており、そのカソードは一次コイル２６ａに接続されている。一方、放電切替用サイリスタ２７のアノードは一次コイル２６ａの点火用コンデンサ２４側の一端に接続されており、そのカソードは一次コイル２６ａの他端に接続されている。そして、これらのサイリスタ２５，２７のゲートはそれぞれ制御回路２０に接続されている。また、ダイオード２８は充放電制御用サイリスタ２５と逆向きに接続されている。点火コイル２６の二次コイル２６ｂには、点火プラグ２９が接続されている。充放電制御用サイリスタ２５及びダイオード２８が「第１スイッチング部」に相当する。また放電切替用サイリスタ２７が「第２スイッチング部」に相当する。
【００３４】
制御手段としての制御回路２０は、ＣＰＵ、メモリを主体とする回路である。メモリは、点火制御プログラムやその制御に要するパラメータを記憶する。ＣＰＵは、メモリに記憶された点火制御プログラムを実行することにより各部を制御する。制御回路２０には、エンジンの所定クランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３０が接続されている。
【００３５】
次に、点火装置１０の点火制御を概説する。
【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１５において、充電停止回路１９によりチョッパ回路１８による通電制御が許可されると、昇圧トランス１６の一次コイル１６ａへの通電及びその停止がチョッパ回路１８により交互に繰り返され、一次コイル１６ａを流れる電流が変化する。すると、この電流変化に伴って二次コイル１６ｂにパルス状の高電圧（以下「充電用電圧」という）が発生する。その際、点火回路２３において充放電制御用サイリスタ２５がオフ状態であれば、上記充電用電圧によって点火用コンデンサ２４が充電される。点火用コンデンサ２４の電圧が所定電圧よりも高くなるか、又は充電を許可した時点からの経過時間が所定時間よりも長くなると、充電停止回路１９によりチョッパ回路１８による通電制御が禁止される。これにより、点火用コンデンサ２４の充電が終了する。
【００３７】
また、点火回路２３において、充放電制御用サイリスタ２５がオン状態になると、点火用コンデンサ２４に充電されていた電荷が放電される。その結果、点火コイル２６の一次コイル２６ａに放電電流が流れ、点火コイル２６の二次コイル２６ｂに点火用電圧が発生する。これにより、点火プラグ２９において火花放電が発生する。そして、放電電流が十分に減衰すると、再び点火用コンデンサ２４の充電が開始される。このようにして点火装置１０では、火花放電が周期的に発生するようになっている。
【００３８】
ところで、点火回路２３では、放電切替用サイリスタ２７を制御することにより、点火コイル２６の一次コイル２６ａにＡＣ放電電流又はＤＣ放電電流を選択的に流せるようになっている。
【００３９】
以下、図２及び図３に基づいて点火回路２３の作動を説明する。図２は、放電切替用サイリスタ２７がオフ状態である場合の点火回路２３を示し、図３は放電切替用サイリスタ２７がオン状態である場合の点火回路２３を示している。また、図２（ａ）及び図３（ａ）は、点火待ち期間における点火回路２３を示しており、点火用コンデンサ２４が図示の極性に充電された状態を想定している。なお、図２及び図３に一点鎖線で示す矢印は点火用コンデンサ２４の放電に伴う放電電流を示す。また、図２に破線で示す放電切替用サイリスタ２７はオフ状態の同サイリスタを示し、図３に実線で示す放電切替用サイリスタ２７はオン状態の同サイリスタを示している。
【００４０】
図２（ａ）に示すように放電切替用サイリスタ２７がオフ状態である場合において、充放電制御用サイリスタ２５をオン状態にすると、点火用コンデンサ２４が放電を開始すると共に、一次コイル２６ａ及び点火用コンデンサ２４によりＬＣ共振回路が形成される。その結果、図２（ｂ）に示すように点火用コンデンサ２４の放電に伴って一次コイル２６ａにはＡＣ放電電流が流れる。
【００４１】
詳しくは、充放電制御用サイリスタ２５をオン状態にすると、点火用コンデンサ２４の放電に伴って、放電電流が充放電制御用サイリスタ２５及び一次コイル２６ａを流れる。そして、この放電電流は点火用コンデンサ２４が完全に放電した時（点火用コンデンサ２４の電荷が０になった時）に最大となる。点火用コンデンサ２４が完全に放電された後も、一次コイル２６ａに生じる自己誘導起電力によって放電電流が流れ続ける。その結果、図２（ｃ）に示すように点火用コンデンサ２４が先の充電時と逆極性に充電される。そして、一次コイル２６ａの自己誘導起電力が０になると、図２（ｄ）に示すように点火用コンデンサ２４が再び放電を開始する。これにより、先の放電時と逆向きの放電電流が一次コイル２６ａ及びダイオード２８を流れ、点火用コンデンサ２４が最初の充電時（ＤＣ−ＤＣコンバータ１５により充電された時）と同一極性に充電される（図２（ａ）参照）。このようにしてＡＣ放電電流が一次コイル２６ａを流れることで、二次コイル２６ｂにＡＣ点火用電圧が発生する。
【００４２】
一方、図３（ａ）に示すように放電切替用サイリスタ２７がオン状態である場合において、充放電制御用サイリスタ２５をオン状態にすると、次のとおり一次コイル２６ａにＤＣ放電電流が流れる。すなわち、充放電制御用サイリスタ２５をオン状態にすると、放電切替用サイリスタ２７がオフ状態である場合と同様に、点火用コンデンサ２４が完全に放電した時点で放電電流が最大となる。しかしながら、この際、一次コイル２６ａに生じる自己誘導起電力が放電切替用サイリスタ２７により短絡されるため（図３（ｂ）参照）、放電電流は急激に減衰する。このようにしてＤＣ放電電流が一次コイル２６ａに流れることで、二次コイル２６ｂにＤＣ点火用電圧が発生する。
【００４３】
ここで、上述の如く二次コイル２６ｂにＡＣ点火用電圧を発生させると、点火プラグ２９においてＡＣ火花放電が発生する。ＡＣ火花放電の持続時間は、ＤＣ火花放電の持続時間よりも長い。したがって、点火回路２３によりＡＣ点火用電圧を発生させることで、ＡＣ火花放電によって燃料に確実に着火することができる。
【００４４】
しかしながら、ＡＣ放電電流の減衰時間はＤＣ放電電流の減衰時間よりも長いため、エンジン回転速度が高くなり点火周期が短くなると、点火周期において十分な充電期間を確保できず点火用電圧が低下するおそれがある。これに対して、ＤＣ放電電流の減衰時間はＡＣ放電電流の減衰時間よりも短い。そのため、エンジン回転速度が高くなり点火周期が短くなっても、点火後休止期間を短縮することで点火周期において十分な充電期間を確保することができる。これにより、エンジン回転速度に上昇に伴う点火用電圧の低下を抑制することができる。
【００４５】
そこで、本実施形態の点火制御では、エンジン回転速度に基づいてＡＣ点火用電圧又はＤＣ点火用電圧を切り替えて発生させるようにしている。詳しくは、クランク角センサ３０が出力するパルス信号からエンジン回転速度を算出する。そして、エンジン回転速度が所定回転速度よりも低い場合には、放電切替用サイリスタ２７をオフ状態に制御することによりＡＣ点火用電圧を発生させ、エンジン回転速度が所定回転速度以上の場合には、放電切替用サイリスタ２７をオン状態にすることによりＤＣ点火用電圧を発生させる。
【００４６】
次に、図４に示すタイムチャートに基づいて、点火装置１０の点火制御を詳説する。
【００４７】
図４において、充電停止信号Ｘg1は、制御回路２０から充電停止回路１９への入力信号を示す。また、点火信号Ｘg2及び切替信号Ｘg3は、それぞれ制御回路２０から充放電制御用サイリスタ２５及び放電切替用サイリスタ２７のゲートに入力される信号であり、これらの信号がハイレベルの場合に各サイリスタをオン状態に遷移させるゲート電流（ターンオンさせるゲート電流）が対応するサイリスタに流れることを想定している。また、コンデンサ電圧Ｖcは点火用コンデンサ２４と充放電制御用サイリスタ２５との接続点の電圧を示し、充電用電圧Ｖpは昇圧トランス１６の二次コイル１６ｂとダイオード２１との接続点の電圧を示す。
【００４８】
さらに、図４では、エンジン回転速度がタイミングｔ5の前後で上昇したことを想定している。そのため、タイミングｔ5の前後で点火信号Ｘg2の周期（点火周期）が異なっている。また、このエンジン回転速度の変化に伴って、タイミングｔ5において切替信号Ｘg3がローレベルからハイレベルに変化している。
【００４９】
タイミングｔ1で充電停止信号Ｘg1がローレベルになると、チョッパ回路１８による通電制御が許可され、その後、昇圧トランス１６の一次コイル１６ａへの通電及び通電停止が交互に繰り返される。これにより、一次コイル１６ａを流れる電流が変化し、昇圧トランス１６の二次コイル１６ｂにパルス状の充電用電圧Ｖpが発生する。このとき、充放電制御用サイリスタ２５がローレベルの点火信号Ｘg2によりオフ状態に制御されているため、充電用電圧Ｖpの印加によって充放電制御用サイリスタ２５に電流が流れることはない。したがって、パルス状の充電用電圧Ｖpの印加によって点火用コンデンサ２４が充電され、それに伴ってコンデンサ電圧Ｖcが上昇する（タイミングｔ1〜ｔ2参照）。
【００５０】
タイミングｔ2で充電停止信号Ｘg1がハイレベルになると、チョッパ回路１８による通電制御が禁止され、昇圧トランス１６の一次コイル１６ａへの通電が停止状態に維持される。その結果、昇圧トランス１６の二次コイル１６ｂにパルス状の充電用電圧が発生しなくなる。
【００５１】
タイミングｔ3で点火信号Ｘg2がハイレベルになると、充放電制御用サイリスタ２５がオン状態に遷移する。その結果、点火用コンデンサ２４が放電する。この時、放電切替用サイリスタ２７は、ローレベルの切替信号Ｘg3によりオフ状態に制御されている。そのため、点火コイル２６の一次コイル２６ａにＡＣ放電電流が流れ、二次コイル２６ｂにＡＣ点火用電圧が発生する。そして、ＡＣ放電電流が十分に減衰した後に、充電停止信号Ｘg1がローレベルになる（タイミングｔ4参照）。その結果、再び点火用コンデンサ２４の充電が開始される。
【００５２】
タイミングｔ5でエンジン回転速度が所定速度以上になると、切替信号Ｘg3がハイレベルになる。
【００５３】
タイミングｔ6で点火信号Ｘg2がハイレベルになると、充放電制御用サイリスタ２５がオン状態に遷移する。その結果、点火用コンデンサ２４が放電する。この時、放電切替用サイリスタ２７は、ハイレベルの切替信号Ｘg3によりオン状態に制御されている。したがって、点火コイル２６の一次コイル２６ａにＤＣ放電電流が流れ、二次コイル２６ｂにＤＣ点火用電圧が発生する。そして、ＤＣ放電電流が十分に減衰した後に、充電停止信号Ｘg1がローレベルになる（タイミングｔ6参照）。その結果、再び点火用コンデンサ２４の充電が開始される。タイミングｔ6〜ｔ7では、タイミングｔ1〜ｔ2と同様にして点火用コンデンサ２４が充電される。ここで、一次コイル２６ａにＤＣ放電電流を流した場合の点火休止期間（タイミングｔ6〜ｔ7参照）は、一次コイル２６ａにＡＣ放電電流を流した場合の点火休止期間（タイミングｔ3〜ｔ4参照）よりも短いことが分かる。
【００５４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５５】
エンジン回転速度が所定速度よりも低い場合には、点火コイル２６の一次コイル２６ａにＡＣ放電電流が流れ、二次コイル２６ｂにＡＣ点火用電圧が発生するようにした。これにより、点火プラグ２９においてＡＣ火花放電が発生する。ＡＣ火花放電の継続時間は長いため、燃料に確実に着火することができる。
【００５６】
一方、エンジン回転速度が所定速度以上の場合には、点火コイル２６の一次コイル２６ａにＤＣ放電電流が流れ、二次コイル２６ｂにＤＣ点火用電圧が発生するようにした。上述したように、ＤＣ放電電流の減衰時間はＡＣ放電電流の減衰時間よりも短い。したがって、一次コイル２６ａにＡＣ放電電流を流すと点火周期において十分な充電期間を確保できないようなエンジン回転速度であっても、一次コイル２６ａにＤＣ放電電流を流して点火後休止期間を短縮することにより、点火周期において十分な充電期間を確保することができる。これにより、エンジン回転速度の上昇に伴う点火用電圧の低下を抑制することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、エンジン回転速度に応じて、ＡＣ点火用電圧又はＤＣ点火用電圧を発生させた。しかしながら、点火装置１０を従来のＡＣ点火装置として機能させてもよいし、点火装置１０を従来のＤＣ点火装置として機能させてもよい。具体的には、放電切替用サイリスタ２７を常時オン状態又は常時オフ状態にしてもよい。この場合でも、ＡＣ点火装置及びＤＣ点火装置の両装置をそれぞれ開発及び製造する場合と比較して、点火装置のコスト削減を削減することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
第２実施形態の回路構成は、第１実施形態と実質的に同一である。そのため、第１実施形態の対応する構成要素と同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、点火用コンデンサ２４の放電開始から所定時間（以下「切替待ち時間」という）が経過するまで放電切替用サイリスタ２７をオフ状態とし、その切替待ち時間の経過時に放電切替用サイリスタ２７をオン状態とする。その結果、点火用コンデンサ２４の放電開始から切替待ち時間が経過するまでの期間には、点火コイル２６の一次コイル２６ａに放電電流が流れ、点火プラグ２９において火花放電が発生する。そして、点火用コンデンサ２４の放電開始から切替待ち時間の経過後に、放電電流が放電切替用サイリスタ２７を流れることで急激に減衰する。その結果、点火プラグ２９において火花放電が発生しなくなる。
【００６０】
このように放電切替用サイリスタ２７を制御することにより、火花放電の持続時間や点火休止期間の調整が可能となる。具体的には、放電切替用サイリスタ２７をオン状態に遷移させるタイミングを遅くすることにより、火花放電の持続時間を長くすることができる。また、放電切替用サイリスタ２７をオン状態に遷移させるタイミングを早くすることにより、放電電流の減衰時間を短くして点火休止期間を短縮することができる。本実施形態では、エンジン回転速度が高くなるほど、放電切替用サイリスタ２７をオン状態に遷移させるタイミングを早くするようにしている。具体定期には、エンジン回転速度が高くなるほど切替待ち時間を短く設定するようにしている。
【００６１】
以下、図５に示すタイミングチャート基づいて、本実施形態の点火制御を説明する。図５において、充電停止信号Ｘg1、点火信号Ｘg2、及び切替信号Ｘg3は、それぞれ充電停止回路１９、充放電制御用サイリスタ２５、及び放電切替用サイリスタ２７のゲートに入力される信号である。また、コイル電圧Ｖlは一次コイル２６ａと点火用コンデンサ２４との接点の電圧を示す。
【００６２】
また、図５では、タイミングｔ11において点火信号Ｘg2がローレベルからハイレベルに遷移している。そしてタイミングｔ11から切替待ち時間が経過したタイミングｔ12において、切替信号Ｘg3がローレベルからハイレベルに遷移している。なお、図５において破線で示すＶlの波形は、タイミングｔ12において切替信号Ｘg3がハイレベルに遷移せずローレベルに維持された場合のＶlの変化を示している。
【００６３】
タイミングｔ11で点火信号Ｘg2がハイレベルになると、充放電制御用サイリスタ２５がオン状態に遷移する。これにより、点火用コンデンサ２４が放電する。タイミングｔ11〜ｔ12までの期間では、放電切替用サイリスタ２７がローレベルの切替信号Ｘg3によりオフ状態に制御されているため、点火用コンデンサ２４の放電に伴って一次コイル２６ａにＡＣ放電電流が流れ、コイル電圧Ｖlは振動する。これにより、二次コイル２６ｂにはＡＣ点火用電圧が発生し、点火プラグ２９においてＡＣ火花放電が発生する。
【００６４】
タイミングｔ12で切替信号Ｘg3がハイレベルになると、放電切替用サイリスタ２７がオン状態に遷移する。そのため、タイミングｔ12以後にコイル電圧Ｖlが正電圧になると、放電切替用サイリスタ２７に放電電流が流れ、ＡＣ放電電流及びコイル電圧Ｖlが急激に減衰する。タイミングｔ13で充電停止信号Ｘg1がローレベルになると、点火用コンデンサ２４の充電が開始される。
【００６５】
以上詳説した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６６】
点火用コンデンサ２４の放電開始から切替待ち時間が経過するまでの期間に、放電切替用サイリスタ２７をオフ状態に制御した。これにより、点火コイル２６の一次コイル２６ａにＡＣ放電電流が流れる（図５に示すタイミングｔ11〜ｔ12参照）。また、点火用コンデンサ２４の放電開始から切替待ち時間の経過時に、放電切替用サイリスタ２７をオン状態に制御した。これにより、ＡＣ放電電流が急激に減衰する（図５に示すタイミングｔ12〜ｔ13参照）。
【００６７】
さらに、エンジン回転速度が高くなるほど、上記切替待ち時間を短く設定し、放電切替用サイリスタ２７をオン状態に遷移させるタイミング（図５に示すタイミングｔ12参照）を早くした。その結果、エンジン回転速度が高くなるほど、放電電流の減衰時間が短くなる。これにより、エンジン回転速度が上昇し点火周期が短くなっても、点火周期において点火後休止期間（図５に示すタイミングｔ11〜ｔ13参照）を短縮することで充電期間を確保し、エンジン回転速度の上昇に伴う点火用電圧の低下を抑制することができる。
【００６８】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６９】
上記第１実施形態では、エンジン回転速度に応じて点火コイル２６の一次コイル２６ａにＡＣ放電電流又はＤＣ放電電流を流した。しかしながら、エンジンの運転条件が示す着火性に応じて一次コイル２６ａにＡＣ放電電流又はＤＣ放電電流を流してもよい。
【００７０】
また、上記第２実施形態では、エンジン回転速度に基づいて切替待ち時間を設定した。しかしながら、エンジンの運転条件が示す着火性に基づいて切替待ち時間を設定するようにしてもよい。また、切替待ち時間を出荷時に設定する固定値としてもよい。この場合でも、火花放電の持続時間が異なる複数の点火装置をそれぞれ開発及び製造する場合と比較して、点火装置のコストを削減することができる。
【００７１】
上記第１、第２実施形態では、第１スイッチング部を充放電制御用サイリスタ２５及びダイオード２５により構成したが、これらの素子に替えて双方向形のスイッチング素子を用いてもよい。また、第２スイッチング部を放電切替用サイリスタ２７により構成したが、第２実施形態では放電切替用サイリスタ２７に替えて双方向形のスイッチング素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】エンジンの点火装置を示す図。
【図２】点火回路の作動を示す図。
【図３】点火回路の作動を示す図。
【図４】第１実施形態の点火制御を示すタイミングチャート。
【図５】第２実施形態の点火制御を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００７３】
１０…点火装置、１１…交流発電機、１２…ＡＣ−ＤＣコンバータ、１３…バッテリ、１５…ＤＣ−ＤＣコンバータ（充電回路）、２０…制御回路（制御手段）、２３…点火回路、２４…点火用コンデンサ、２５…充放電制御用サイリスタ（第１スイッチング部）、２６…点火コイル、２６ａ…一次コイル、２６ｂ…二次コイル、２７…放電切替用サイリスタ（第２スイッチング部）、２８…ダイオード（第１スイッチング部）、３０…点火プラグ。
【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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