(57)【要約】【課題】PJ用コンデンサの充電速度を早くし、所定時間以内に目標充電電圧まで充電する内燃機関の点火装置を得る。【解決手段】点火プラグにプラズマエネルギーを供給する電源回路を備えたプラズマ式点火装置において、電源回路１００は、タンク用コンデンサ５を充電するDC/DCコンバータ２と、コンバータ２の出力電圧を所定値に制限する電圧制限回路３と、コンバータ２の出力側に接続され、タンク用コンデンサ５によって充電されるPJ用コンデンサ９と、PJ用コンデンサとDC/DCコンバータとの間に接続され内燃機関の運転条件に応じてPJ用コンデンサの充電期間を制御する高耐圧スイッチ６を備え、高耐圧スイッチの駆動信号に同期してPJ用コンデンサを充電するためのタンク用コンデンサ５の電圧制限値を切り替える。【選択図】図１
2012062798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ放電式の点火プラグと、点火信号に基づいて前記点火プラグに放電電圧を供給する点火コイルと、前記点火プラグに並列接続され、前記点火プラグの放電開始時に前記点火プラグの放電空間にプラズマを発生させるためのプラズマエネルギーを供給する電源回路を備えた内燃機関の点火装置であって、
前記電源回路は、直流電源に接続され、直流電圧を出力するDC／DCコンバータと、
前記DC／DCコンバータの出力側に接続され、前記点火プラグの放電空間に前記プラズマを発生させるためのプラズマエネルギーを充電するPJ用コンデンサと、
前記DC／DCコンバータの出力により充電され、所定時に前記PJ用コンデンサを充電するタンク用コンデンサと、
前記タンク用コンデンサの充電電圧を設定するための、複数の異なる電圧制限値が設定され、前記DC／DCコンバータの出力電圧を所定値に制限する電圧制限回路、および、
前記タンク用コンデンサと前記PJ用コンデンサとの間に設けられ、内燃機関の運転状態に対応した駆動信号によってオンオフ制御され、前記PJ用コンデンサの充電期間を制御する高耐圧スイッチを備え、
前記電圧制限回路は、前記高耐圧スイッチの駆動信号に同期した制御信号によって、前記電圧制限値の設定値を切り替えるようにしたことを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
前記高耐圧スイッチの駆動信号として、前記点火プラグの点火信号を利用することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項３】
前記電圧制限回路は、前記高耐圧スイッチがオフ時の電圧制限値を多段とし、エンジンの回転数に応じて電圧制限値を切替えるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項４】
前記電圧制限回路は、前記PJ用コンデンサと前記高耐圧スイッチとの直列接続体を、複数セット前記タンク用コンデンサと並列に接続し、各直列接続体におけるPJ用コンデンサの容量値を異ならせ、内燃機関の運転状態に対応していずれかのPJ用コンデンサを選択すると共に、選択された前記PJ用コンデンサの容量値に応じて前記高耐圧スイッチがオフ時の前記タンク用コンデンサの電圧制限値を切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の点火に用いられるプラズマ式点火装置に関し、特に、PJ用コンデンサの充電期間が短く、また容量値が大きい場合であっても、PJ用コンデンサを所定時間以内に目標充電電圧まで充電することができる電源回路を備えた内燃機関の点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧縮混合気中にプラズマジェットを噴出するプラズマ式点火方式では、プラズマ式点火装置の電源回路内にプラズマジェット（以下、単にPJと略称する。）用コンデンサを充電するためのタンク用コンデンサ、電流制限抵抗を備え、点火の際に大きな点火エネルギーを圧縮混合気に与え、着火性を向上させるようにしている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表2000-511263号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のようなプラズマ式点火装置は、エンジン高回転時では電源回路内のPJ用コンデンサの充電期間が短く、特にPJ用コンデンサの容量値が大きい場合にはPJ用コンデンサを目標充電電圧まで充電することが出来ず、要求プラズマエネルギーを満足できないという問題がある。
図１０に前記特許文献１に記載の従来のプラズマ式点火装置の回路図、図１１にそのタイミングチャートを示し、動作原理からかかる問題を説明する。
【０００５】
図１０、図１１において、時点t１においてバッテリー電源１が供給されると、電源回
路１００内のDC／DCコンバータ２が動作を開始し、タンク用コンデンサ５、PJ用コンデンサ９を充電する。
【０００６】
時点t2において、タンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３の電圧制限値VCL2に到達すると、DC／DCコンバータ２の動作を停止させる。
【０００７】
時点t3において、点火プラグ２０に高電圧V2が印加されることで、電極間で絶縁破壊を起し、放電開始によりインピーダンスの低下した放電空間に電源回路１００からプラズマエネルギーが与えられ、プラズマを噴出するためにプラズマ電流PJ-I1が流れる。
プラズマ電流PJ-I1が流れることでPJ用コンデンサ９に充電された電荷が抜け充電電圧VC1が０Vになる。
【０００８】
その後、時点t4において運転モードが高回転モードに切替わると、時点ｔ5において前
記の通りプラズマ電流PJ-I1が流れることでPJ用コンデンサ９に充電された電荷が抜け充
電電圧VC1が０Vになる。その後、時点t5〜t6においてタンク用コンデンサ５、PJ用コンデンサ９が充電されるが、高回転モードのため点火の周期が短くなる、つまりタンク用コンデンサ５、PJ用コンデンサ９の充電期間が短くなり、時点t6においてタンク用コンデンサ５の充電電圧VC２が電圧制限回路３の電圧制限値VCL2に到達できず、これによりPJ用コンデンサ９の充電電圧VC1も目標充電電圧VC1maxまで充電できない。
これにより、時点t6にて点火プラグ２０に高電圧V2が印加され絶縁破壊を起し、放電開始
によりインピーダンスの低下した放電空間に電源回路１００からプラズマエネルギーが与えられても、プラズマを噴出する際のプラズマエネルギーが目標プラズマエネルギーに対し低くなってしまうという問題がある。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、PJ用コンデンサの充電期間が短く、また容量値が大きい場合であっても、高耐圧スイッチがオンした際のPJ用コンデンサの充電速度を早くし、PJ用コンデンサを所定時間以内に目標充電電圧まで充電することができる、プラズマ式点火システムの電源回路機能を向上させた内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、高耐圧スイッチがオフ時のタンク用コンデンサの電圧制限値を多段とすることで、エンジン回転数に応じてタンク用コンデンサの電圧制限値を切り替え、低回転時には電源回路内のDC/DCコンバータの動作時間を減らし、回路消費電流および発熱を抑制することが出来るようにした内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る内燃機関の点火装置は、プラズマ放電式の点火プラグと、点火信号に基づいて前記点火プラグに放電電圧を供給する点火コイルと、前記点火プラグに並列接続され、前記点火プラグの放電開始時に前記点火プラグの放電空間にプラズマを発生させるためのプラズマエネルギーを供給する電源回路を備えた内燃機関の点火装置であって、
前記電源回路は、直流電源に接続され、直流電圧を出力するDC／DCコンバータと、前記DC／DCコンバータの出力側に接続され、前記点火プラグの放電空間に前記プラズマを発生させるためのプラズマエネルギーを充電するPJ用コンデンサと、前記DC／DCコンバータの出力により充電され、所定時に前記PJ用コンデンサを充電するタンク用コンデンサと、前記タンク用コンデンサの充電電圧を設定するための、複数の異なる電圧制限値が設定され、前記DC／DCコンバータの出力電圧を所定値に制限する電圧制限回路、および、前記タンク用コンデンサと前記PJ用コンデンサとの間に設けられ、内燃機関の運転状態に対応した駆動信号によってオンオフ制御され、前記PJ用コンデンサの充電期間を制御する高耐圧スイッチを備え、前記電圧制限回路は、前記高耐圧スイッチの駆動信号に同期した制御信号によって、前記電圧制限値の設定値を切り替えるようにしたものである。
【００１２】
また、前記電圧制限回路は、前記高耐圧スイッチがオフ時の電圧制限値を多段とし、エンジンの回転数に応じて電圧制限値を切替えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の内燃機関の点火装置によれば、PJ用コンデンサの充電期間が短く、また容量値が大きい場合であっても、高耐圧スイッチがオンした際のPJ用コンデンサの充電速度を早くし、PJ用コンデンサを所定時間以内に目標充電電圧まで充電することができる。
【００１４】
また、電圧制限回路は、高耐圧スイッチがオフ時のタンク用コンデンサの電圧制限値を多段とし、エンジン回転数に応じて該電圧制限値を切り替えることによって、低回転時に電源回路内のDC/DCコンバータの動作時間を減らし、回路消費電流および発熱を抑制する
ことが出来る。
【００１５】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１における内燃機関の点火装置の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電圧制限回路の構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１の内燃機関の点火装置における各動作点でのタイミングチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２の内燃機関の点火装置における各動作点でのタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３における内燃機関の点火装置の構成を示す回路図である。
【図６】この発明の実施の形態３における電圧制限回路の構成を示す回路図である。
【図７】この発明の実施の形態３の内燃機関の点火装置における各動作点でのタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態４における内燃機関の点火装置の構成を示す回路図である。
【図９】この発明の実施の形態４の内燃機関の点火装置における各動作点でのタイミングチャートである。
【図１０】従来のプラズマ式点火装置を示す回路図である。
【図１１】従来のプラズマ式点火装置の各動作点でのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳述する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
【００１８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の内燃機関の点火装置の回路構成図である。図１において、実施の形態１の内燃機関の点火装置は、点火プラグ２０と、点火プラグ２０の放電空間に放電を発生させるため、ECU（電子制御ユニット）４０からの点火信号Igtに基づき高電圧を発生させる点火回路３０と、放電開始によりインピーダンスの低下した放電空間にプラズマエネルギーを与えてプラズマを噴出するためプラズマ電流PJ-I1を発生させる電
源回路１００によって構成されている。
点火回路３０と電源回路１００は点火プラグ２０に対し互いに並列に接続される。
【００１９】
本発明の主要部をなす電源回路１００は、DC/DCコンバータ２、電圧制限回路３、整流
用ダイオード４、タンク用コンデンサ５、高耐圧スイッチ６(ここではIGBTとする。以下
記載を省略)、ドライブ回路７、電流制限抵抗８、PJ用コンデンサ９、インダクタ１０、
高圧ダイオード１１により構成されている。
【００２０】
DC／DCコンバータ２は電圧制限回路３の出力端子３aと整流用ダイオード４のカソード
側と接続されている。整流用ダイオード４のアノード側は、電圧制限回路３の入力端子３bとタンク用コンデンサ５の高圧側と高耐圧スイッチ６のエミッタに接続されている。タンク用コンデンサ５の他端はGNDと接続されている。高圧スイッチ６のゲートはドライブ回路７の出力端子７bと、コレクタは電流制限抵抗８と接続されている。
ドライブ回路７の入力端子７aは電圧制限回路３の入力端子３cとECU４０の出力端子４
０bと接続されている。電流制限抵抗８の他端はPJ用コンデンサ９の高圧側とインダクタ
１０とに接続されている。PJ用コンデンサ９の他端はGNDと接続されている。
また、インダクタ１０の他端は高圧ダイオード１１のカソード側と、高圧ダイオード１１のアノード側は点火プラグ２０と接続されている。
【００２１】
次に電圧制限回路３の回路構成図を図２に示す。
図２において、電圧制限回路３の電圧制限値を第１の電圧制限値VCL2と第２の電圧制限値VCL2’(|VCL2|＞|VCL2’|)に設定する。
ECU４０から内燃機関の運転条件に対応して制御指令信号Sv1としてLowの電圧信号が電圧
制限回路３の入力端子３cに入力されている期間では、電圧制限回路３内のトランジスタ
３０４はオン状態であり、比較器３０９はタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が抵抗３
０１、３０２、３０６、３０７、３０８とツェナーダイオード３０３により検出された検出電圧Vdと基準電圧Vth1を比較する。比較器３０９は検出電圧Vdが前記基準電圧Vth1未満になる、つまりタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が第１の設定電圧VCL2になると、電
圧制限回路３の出力端子３aからDC/DCコンバータ２にHighの電圧検出信号が供給される。これにより、DC/DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００２２】
またECU４０から制御指令信号Sv1としてHighの電圧信号が電圧制限回路３の入力端子３cに入力されている期間では、電圧制限回路３内のトランジスタ３０４はオフ状態であり、電圧制限値がVCL2の時に対してVd地点のインピーダンスを上昇させることでVd地点からツェナーダイオード３０３へ流れる電流量を増加させ、電圧制限値をVCL2’に低下させる。
比較器３０９はタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が抵抗３０１、３０２、３０７、３
０８とツェナーダイオード３０３により検出された検出電圧Vdと基準電圧Vth1を比較する。比較器３０９は検出電圧Vdが基準電圧Vth1未満になる、つまり、タンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が第２の設定電圧VCL2’になると、電圧制限回路３の出力端子３aから前記DC/DCコンバータ２にHighの電圧検出信号が供給される。
これにより、DC/DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００２３】
高耐圧スイッチ６は、ECU４０から出力されるHighの電圧信号Sv1(例えば点火信号Igtの立上がりの数百μ秒後に設定する)がドライブ回路７を介し、ゲートに供給されることで
オン状態となり、前記の通りDC／DCコンバータ２、タンク用コンデンサ５、電流制限抵抗８によりPJ用コンデンサ９を充電する。
これにより、ECU４０からHighの電圧信号Sv1が供給されているタイミングのみ、PJ用コンデンサ９が充電されるため、PJ用コンデンサ9が充電されている期間を限定することがで
きる。
【００２４】
点火回路３０は、点火コイル３１と、点火コイル３１の１次コイルに接続されたIGBT等のスイッチング素子３２と、このスイッチング素子３２をECU４０からの点火信号Igtに応じて動作させるドライブ回路３３と、点火コイル３１の２次コイルと点火プラグ２０との間に接続された整流用ダイオード３４とで構成されている。そして、この点火回路３０は、ECU４０からの点火信号Igtに応じてドライブ回路３３を介してスイッチング素子３２を駆動し、点火コイル３１の１次コイル電流I1をスイッチングすることにより、整流用ダイオード３４を介して点火プラグ２０に放電電圧を印加する。
【００２５】
図３にこの実施の形態１の各部波形についてのタイミングチャートを示す。
時点t1においてバッテリー電源１が供給されると、電源回路１００内のDC／DCコンバータ２が動作を開始し、タンク用コンデンサ５を充電する。
この時、ECU４０から電圧制限回路３の入力端子３c、およびドライブ回路７の入力端子７aにLowの電圧信号Sv1が入力される。これにより、上記の通り電圧制限回路３の電圧制限値はVCL2に設定される。
【００２６】
時点t2においてタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３の電圧制限値VCL2に到達すると、DC／DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００２７】
時点t３においてECU４０から電圧制限回路３の入力端子３cおよびドライブ回路７の入
力端子７aにHighの電圧信号Sv1が入力される(例えば点火信号Igtの立上がりの数百μ秒後に設定する)と、上記の通り、電圧制限回路３の電圧制限値はPJ用コンデンサ９の過電圧
防止のためPJ用コンデンサ９の目標充電電圧VC1maxより若干高く設定されたVCL2’に切替えられ、また高耐圧スイッチ６がオン状態となりタンク用コンデンサ５からPJ用コンデンサ９へ充電が開始される。
【００２８】
時点t4においてPJ用コンデンサ９の充電電電圧VC1が目標充電電圧VC1maxに到達し、タ
ンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３の電圧制限値VCL2’に到達する。
時点t5において電圧信号Sv1がLowに切替る(例えば点火信号Igtの立下がりと同時と設定する)と、上記の通り電圧制限回路３の電圧制限値はVCL2に切替えられ、タンク用コンデ
ンサ５の充電を開始する。
【００２９】
時点t6において点火プラグ２０に高電圧V2が印加され、これによって点火プラグの電極間で絶縁破壊を起し、放電開始によりインピーダンスの低下した放電空間に電源回路１００からプラズマエネルギーが与えられ、プラズマを噴出するためにプラズマ電流PJ-I1が流れる。
プラズマ電流PJ-I1が流れることでPJ用コンデンサ９に充電された電荷が抜け充電電圧VC1が０Vになる。以後、時点t7〜t12においてこの動作を繰り返す。
【００３０】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、プラズマ式点火装置の電源回路１００内の高耐圧スイッチ６が短時間の駆動信号(High信号)で制御され、かつPJ用コンデンサ９の容量値が大きい場合でも、高耐圧スイッチ６がオフ時（点火信号がLow時）のタンク用コンデンサ５の電圧制限値VCL2を、オン時の電圧制限値VCL2’に対し絶対値として高く設定することにより、高耐圧スイッチ６がオンした際のPJ用コンデンサ９の充電速度を早くし、PJ用コンデンサ９を所定時間(高耐圧スイッチ６のオン期間)以内に目標充電電圧まで充電することが出来る。
また高耐圧スイッチ６がオンした際にタンク用コンデンサ５の電圧制限値をVCL2’に切替えることで、PJ用コンデンサ９の充電電圧VC1が目標充電電圧VC1maxで維持され、過電
圧になることを防止することが出来る。
【００３１】
尚、図１では点火プラグ２０の中心電極が陰極となる方向に、高圧ダイオード１１、整流用ダイオード３４を配置した例を示したが、点火プラグ２０の中心電極が陽極となる方向に、高圧ダイオード１１、整流用ダイオード３４を配置した構成としてもよい。
【００３２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２の内燃機関の点火装置は、図１の実施の形態１の構成において、ECU４０から出力される電圧信号Sv1を点火信号Igtとするものであり、この実施の形態２の各動作点でのタイミングチャートを図４に示す。なお、動作原理については上述の実施の形態１と同様であり説明は省略する。
【００３３】
この実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、PJ用コンデンサ９の目標充電電圧（目標PJエネルギー）を変えることなく、高耐圧スイッチのオン時のPJ用コンデンサの充電スピードを早くすることができる効果がある。
【００３４】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３の内燃機関の点火装置の回路構成図である。
この実施の形態３のプラズマ式点火装置は、図１に示した実施の形態１のプラズマ式点火装置に対し、電圧制限回路３に入力端子３dを、ECU４０に出力端子４０cを更に設け、ECU４０の出力端子４０cから電圧制限回路３の入力端子３dに電圧信号Sv2を更に入力することにより、高耐圧スイッチ６がオフ時のタンク用コンデンサ５の電圧制限値を多段（複数個）としたものであり、これを電圧制限回路３’、電源回路１００’、ECU４０’とする。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様のため説明を省略する。
【００３５】
次に、実施の形態３における電圧制限回路３’について、図６の回路構成図を参照して説明する。
図６において、電圧制限回路３’の電圧制限値を、第１の電圧制限値VCL3と第２の電圧制限値VCL３’と第３の電圧制限値VCL3’’(|VCL3’’|＞|VCL3|＞|VCL3’|)に設定する。
ECU４０’から内燃機関の運転条件に対応して制御指令信号Sv1としてLowの電圧信号が
電圧制限回路３’の入力端子３cに入力され、制御指令信号Sv2としてLowの電圧信号が電
圧制限回路３’の入力端子３dに入力されている期間では、電圧制限回路３’内のトラン
ジスタ３０４はオン状態、トランジスタ３１６はオフ状態である。従って、比較器３０９は、タンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が抵抗３０１、３０２、３０６、３０７、３０
８とツェナーダイオード３０３により検出された検出電圧Vdと、基準電圧Vth1とを比較する。
比較器３０９は検出電圧Vdが基準電圧Vth1未満になると、つまりタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が第１の設定電圧VCL3になると、電圧制限回路３の出力端子３aか
らDC/DCコンバータ２にHighの電圧検出信号を供給する。
これにより、DC/DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００３６】
またECU４０’から制御指令信号Sv1としてHighの電圧信号が電圧制限回路３’の入力端子３cに入力され、制御指令信号Sv2としてLowの電圧信号が電圧制限回路３’の入力端子
３dに入力されている期間では、電圧制限回路３’内のトランジスタ３０４はオフ状態、
トランジスタ３１６はオフ状態であり、電圧制限値がVCL3の時に対してVd地点のインピーダンスを上昇させることで、Vd地点からツェナーダイオード３０３へ流れる電流量を増加させ、電圧制限値をVCL3’に低下させる。よって、比較器３０９は、タンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が抵抗３０１、３０２、３０７、３０８とツェナーダイオード３０３に
より検出された検出電圧Vdと、基準電圧Vth1とを比較する。
比較器３０９は検出電圧Vdが基準電圧Vth1未満になると、つまりタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が第２の設定電圧VCL3’になると、電圧制限回路３’の出力端子３ａからDC/DCコンバータ２にHighの電圧検出信号を供給する。
これにより、DC/DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００３７】
また点火信号IgtのHighの期間が短い高回転条件の時には、高耐圧スイッチ６がオフ状
態の時つまり制御指令信号Sv1としてLowの電圧信号が電圧制限回路３’の入力端子３ｃに入力され、制御指令信号Sv2としてHighの電圧信号が電圧制限回路３’の入力端子３ｄに
入力されている期間では、電圧制限回路３’内のトランジスタ３０４はオン状態
、トランジスタ３１６はオン状態であり、電圧制限値がVCL3の時に対してVd地点のインピーダンスを低下させることで、Vd地点からツェナーダイオード３０３へ流れる電流量を減少させ、電圧制限値をVCL3’’に上昇させる。よって、比較器３０９はタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が抵抗３０１、３０２、３０６、３０７、３０８、３１５とツェナーダイオード３０３により検出された検出電圧Vdと、基準電圧Vth1とを比較する。
比較器３０９は検出電圧Vdが前記基準電圧Vth1未満になると、つまりタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が第１の設定電圧VCL3’’になると、電圧制限回路３’の出力端子３
ａからDC/DCコンバータ２にHighレベルの電圧検出信号を供給する。
これにより、DC/DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００３８】
高耐圧スイッチ６、PJ用コンデンサ９、点火回路３０の動作については実施の形態１と同様のため説明を省略する。
【００３９】
図７にこの実施の形態３の各部波形についてのタイミングチャートを示す。
時点t1においてバッテリー電源１が供給されると、電源回路１００’内のDC／DCコンバータ２が動作を開始し、タンク用コンデンサ５を充電する。この時、ECU４０’から電圧制限回路３’の入力端子３ｃおよびドライブ回路７の入力端子７ａにLowの電圧信号Sv1が、電圧制限回路３’の入力端子３ｄにLowの電圧信号Sv2が入力される。
これにより上記の通り電圧制限回路３’の電圧制限値はVCL3に設定される。
【００４０】
時点t2においてタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３’の電圧制限値VCL3に到達すると、DC／DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００４１】
時点t３においてECU４０’から電圧制限回路３’の入力端子３ｃおよびドライブ回路７の入力端子７ａにHighの電圧信号Sv1(例えば点火信号Igtの立上がりの数百μ秒後に設定
する)が、電圧制限回路３’の入力端子３ｄにLowの電圧信号Sv2が入力されると、上記の
通り電圧制限回路３’の電圧制限値はVCL3’に切替えられ、また高耐圧スイッチ６がオン状態となり、タンク用コンデンサ５からPJ用コンデンサ９へ充電が開始される。
【００４２】
時点t4においてPJ用コンデンサ９の充電電電圧VC1が目標充電電圧VC1maxに到達し、タ
ンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３’の電圧制限値VCL3’に到達する。
時点t5において電圧信号Sv1がLowに切替る(例えば点火信号Igtの立下がりと同時と設定する)と、上記の通り電圧制限回路３’の電圧制限値はVCL3に切替えられ、タンク用コン
デンサ５の充電を開始する。
【００４３】
時点t6において点火プラグ２０に高電圧V2が印加されると、点火プラグの電極間は絶縁破壊を起し、放電開始によりインピーダンスの低下した放電空間に電源回路１００’のPJ用コンデンサ９からプラズマエネルギーが与えられ、プラズマを噴出するためにプラズマ電流PJ-I1が流れる。プラズマ電流PJ-I1が流れることでPJ用コンデンサ９に充電された電荷が抜け充電電圧VC1が０Vになる。
以後、時点t7〜t12においてこの動作を繰り返す。
【００４４】
その後、時点t13において運転モードが高回転モードに切替わると、ECU４０’から電圧制限回路３’の入力端子３cおよびドライブ回路７の入力端子７aにLowの電圧信号Sv1が入力され、電圧制限回路3’の入力端子3dにHighの電圧信号Sv2が入力される。
これにより、上記の通り電圧制限回路３’の電圧制限値は前記VCL3’’に設定される。
【００４５】
時点t14においてタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３’の電圧制限値VCL3’’に到達すると、DC／DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００４６】
時点t15においてECU４０’から電圧制限回路３’の入力端子３cおよびドライブ回路７
の入力端子７aにHighの電圧信号Sv1(例えば点火信号Igtの立上がりの数百μ秒後に設定する)が、電圧制限回路３’の入力端子３dにLowの電圧信号Sv2が入力されると、上記の通り電圧制限回路３’の電圧制限値はVCL3’に切替えられ、また高耐圧スイッチ６がオン状態となりタンク用コンデンサ５からPJ用コンデンサ９へ充電が開始される。
【００４７】
時点t16においてPJ用コンデンサ９の充電電電圧VC1が目標充電電圧VC1maxに到達し、タンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３’の電圧制限値VCL3’に到達する。
時点t17において電圧信号Sv1がLowに、電圧信号Sv2がHighに切替る(例えば点火信号Igtの立下がりと同時と設定する)と、上記の通り電圧制限回路３’の電圧制限値はVCL3’’
に切替えられ、タンク用コンデンサ５の充電を開始する。
【００４８】
時点t18から時点19の動作に関しては、実施の形態１と同様のため説明を省略する。
【００４９】
以上のように、この発明の実施の形態３の内燃機関の点火装置によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、電源回路１００’内の高耐圧スイッチ６がオフ時のタンク用コンデ
ンサ５の電圧制限値を多段とし、エンジン回転数に応じてタンク用コンデンサ５の電圧制限値を切り替えることによって、低回転時には点火信号のHigh期間が長いためタンク用コンデンサ５の電圧制限値を高回転時に比べ低く設定することにより、電源回路１００’内のDC/DCコンバータ２の動作時間を減らし、回路消費電流および発熱を抑制することが出
来る効果がある。
【００５０】
尚、図５には点火プラグ２０の中心電極が陰極となる方向に、高圧ダイオード１１、整流用ダイオード３４を配置した例を示したが、点火プラグ２０の中心電極が陽極となる方向に、高圧ダイオード１１、整流用ダイオード３４を配置した構成としてもよい。
【００５１】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４の内燃機関の点火装置の回路構成図である。
この実施の形態４のプラズマ式点火装置は、図１に示した実施の形態１のプラズマ式点火装置に対し、ECU４０に出力端子４０c、４０dを更に設け、これをECU４０’’とし、電源回路１００内にそれぞれ２セットの高耐圧スイッチ６、６’、ドライブ回路７、７’、電流制限抵抗８、８’、PJ用コンデンサ９、９’、インダクタ１０、１０’、高圧ダイオード１１、１１’を配置し、これを電源回路１００’’とし、PJ用コンデンサ９の容量値＞PJ用コンデンサ９’の容量値としている。
また、ECU４０’’の出力端子４０b、４０cからドライブ回路７、７’の入力端子７a、7’aに、制御指令信号Sv3、Sv4を運転条件に応じて選択的に入力することで、PJ用コンデンサ９あるいはPJ用コンデンサ９’を選択し、プラズマエネルギ−を可変とし、選択されたPJ用コンデンサ９あるいはPJ用コンデンサ９’に応じて、ECU４０’’の出力端子４０dから電圧制限回路３の入力端子３cに制御指令信号Sv5を入力することで、高耐圧スイッチ６、６’がオフ時のタンク用コンデンサ５の電圧制限値を可変としたものである。
また電圧制限回路３は図２にて説明したものと同様であり、その他の構成についても実施の形態１と同様のため説明を省略する。
【００５２】
図９にこの発明の実施の形態４の各部波形についてのタイミングチャートを示す。
時点t1においてバッテリー電源１が供給されると、電源回路１００’’内のDC／DCコンバータ２が動作を開始し、タンク用コンデンサ５を充電する。
この時、ECU４０’’から電圧制限回路３の入力端子３cおよびドライブ回路７、７’の入力端子７a、7’aにそれぞれLowの電圧信号Sv3、Sv4、Sv5が入力される。また、実施の形
態1の動作と同様に、電圧制限回路３の電圧制限値はVCL2に設定される。
【００５３】
時点t2においてタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３の電圧制限値VCL2に到達すると、DC／DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００５４】
時点t３においてECU４０’’から電圧制限回路３の入力端子３cにHighの電圧信号Sv5(
例えば点火信号Igtの立上がりの数百μ秒後に設定する)が入力され、ドライブ回路７の入力端子７aにHighの電圧信号Sv3(例えば点火信号Igtの立上がりの数百μ秒後に設定する)
が入力され、ドライブ回路７’の入力端子７’aにLowの電圧信号Sv4が入力されると、電
圧制限回路３の電圧制限値はVCL2’に切替えられ、また、高耐圧スイッチ６がオン状態となり、タンク用コンデンサ５からPJ用コンデンサ９へ充電が開始される。
【００５５】
時点t4においてPJ用コンデンサ９の充電電電圧VC1が目標充電電圧VC1maxに到達し、タ
ンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３の電圧制限値VCL2’に到達する。
時点t5において電圧信号Sv3とSv5がLowに切替る(例えば点火信号Igtの立下がりと同時
と設定する)と前記電圧制限回路3の電圧制限値は前記VCL2に切替えられタンク用コンデンサ5の充電を開始する。
【００５６】
時点t6において点火プラグ２０に高電圧V2が印加されると、点火プラグの電極間は絶縁破壊を起し、放電開始によりインピーダンスの低下した放電空間に電源回路１００’’からプラズマエネルギーが与えられ、プラズマを噴出するためにプラズマ電流PJ-I1が流れ
る。プラズマ電流PJ-I1が流れることで、PJ用コンデンサ９に充電された電荷が抜け充電
電圧VC1が０Vになる。
以後、時点t7〜t12においてこの動作を繰り返す。
【００５７】
その後、時点t13において運転モードが低プラズマエネルギ−モードに切替わると、ECU４０’’から電圧制限回路３の入力端子３cにHighの電圧信号Sv5およびドライブ回路７の入力端子７aにLowの電圧信号Sv3およびドライブ回路７’の入力端子７’aにLowの電圧信号Sv4が入力される。
これにより、電圧制限回路３の電圧制限値はVCL2’に設定される。
【００５８】
時点t14においてタンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３の電圧制限値VCL2’に到達する。
【００５９】
時点t15においてECU４０’’からドライブ回路７’の入力端子７’aにHighの電圧信号Sv4 (例えば点火信号Igtの立上がりの数百μ秒後に設定する)が入力されると、高耐圧スイッチ６’がオン状態となり、タンク用コンデンサ５からPJ用コンデンサ９’へ充電が開始される。
【００６０】
時点t16においてPJ用コンデンサ９’の充電電電圧VC1’が目標充電電圧VC1maxに到達し、タンク用コンデンサ５の充電電圧VC2が電圧制限回路３の電圧制限値VCL2’に到達すると、DC／DCコンバータ２の動作を停止させる。
【００６１】
時点t17において電圧信号Sv4がLowに切替る(例えば点火信号Igtの立下がりと同時と設
定する)が、電圧制限値はVCL2’に設定されたままであり、DC／DCコンバータ２の動作は
停止したままである。
【００６２】
時点t18から時点19の動作に関しては、実施の形態１と同様のため説明を省略する。
【００６３】
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、電源回路100’’内にPJ用コンデン
サ９（９’）と高耐圧スイッチ６（６’）との直列接続体を、複数セット、タンク用コンデンサ５と並列に接続し、各直列接続体におけるPJ用コンデンサ９と９’の容量値を異ならせ、内燃機関の運転状態に対応していずれかのPJ用コンデンサを選択すると共に、選択されたPJ用コンデンサの容量値に応じて高耐圧スイッチがオフ時のタンク用コンデンサ５の電圧制限値を可変としたので、PJ用コンデンサの容量値が小さい時には高耐圧スイッチがオフ時のタンク用コンデンサの電圧制限値をPJ用コンデンサの容量値が大きい時の電圧制限値よりも低く設定することにより、電源回路100’’内のDC/DCコンバータの動作時間を減らし、回路消費電流および発熱を抑制することが出来る。
【００６４】
尚、図８には、点火プラグ２０の中心電極が陰極となる方向に、高圧ダイオード１１、１１’、整流用ダイオード３４を配置した例を示したが、点火プラグの中心電極が陽極となる方向に、高圧ダイオード１１、１１’、整流用ダイオード３４を配置した構成としてもよいことは当然である。
【符号の説明】
【００６５】
１  バッテリー電源、２  DC／DCコンバータ、３、３’  電圧制限回路、
４  整流用ダイオード、５  タンク用コンデンサ、６、６’  高耐圧スイッチ、
７、７’ドライブ回路、８、８’  電流制限抵抗、９、９’  PJ用コンデンサ、
１０、１０’  インダクタ、１１、１１’  高圧ダイオード、２０  点火プラグ、
３０  点火回路、３１  点火コイル、３２  スイッチング素子（ＩＧＢＴ）、
３３  ドライブ回路、３４  整流用ダイオード、４０、４０’、 ４０’’  ECU、
１００、１００’、 １００’’  電源回路。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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