(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源装置と、
該直流電源装置により電源電圧が印加されることで一次電流が流れる一次巻線と、内燃機関に装着された点火プラグと閉ループを形成する二次巻線とを有する点火コイルと、
前記一次巻線および前記直流電源装置と共に閉ループを形成し、当該一次巻線に流れる前記一次電流を通電、遮断するためのスイッチング手段と、
内燃機関の運転状態に応じて点火指令信号を出力して前記スイッチング手段のスイッチング駆動を行うことにより、前記一次巻線に流れる前記一次電流を通電、遮断して前記二次巻線に点火用高電圧を発生させ、前記点火プラグに火花放電を発生させる点火制御手段と、を備えた内燃機関用点火装置であって、
前記直流電源装置から出力される電源電圧値を検出する電源電圧検出手段と、
該電源電圧検出手段により検出された電源電圧値に基づき前記一次巻線への通電開始を遅らせるための通電開始遅延時間を設定すると共に、前記点火制御手段による該一次巻線への通電開始時期を該通電開始遅延時間だけ遅らせる通電開始時期遅延手段と、
を備え、
前記通電開始時期遅延手段は、前記点火指令信号を出力する点火制御手段とは別の制御機器として設けられ、
前記通電開始時期遅延手段は、前記点火制御手段による通電開始時期から前記通電開始遅延時間が経過するまでの間、前記スイッチング手段に入力される点火指令信号の状態を前記スイッチング手段が開放状態となるように強制的に加工し、前記スイッチング手段の開放状態を維持することで、前記一次巻線への通電開始時期を遅らせること、
を特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記通電開始時期遅延手段は、検出された前記電源電圧値が高いほど前記通電開始遅延時間を長く設定し、検出された前記電源電圧値が低いほど前記通電開始遅延時間を短く設定すること、
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】
前記内燃機関は、燃料として気体燃料を用いるガスエンジンであること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点火コイルの一次巻線に供給される一次電流の遮断により二次コイルにて発生させた点火用高電圧を点火プラグに印加して、点火プラグを火花放電させる内燃機関用点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電源装置からの電源電圧を点火コイルの一次巻線に印加（供給）し、この時流れる一次電流を一定時間通電した後に遮断することで点火コイルの二次巻線に点火用高電圧を誘起させ、点火プラグに火花放電を発生させる電流遮断型の内燃機関用点火装置が知られている。
【０００３】
そして、こうした電流遮断型の内燃機関用点火装置においては、二次巻線にて発生する点火用高電圧の大きさが、点火コイルの一次／二次巻線の巻数比、および一次巻線への通電電流により点火コイルに蓄積された磁束エネルギの大きさによって決定される。
【０００４】
このため、点火コイルの仕様（巻数比）が同一条件であれば、点火用高電圧は、点火コイルに蓄積される磁束エネルギＷ１によって定まることになり、この磁束エネルギＷ１は、［数１］で表すことができる。なお、Ｌ１は一次巻線のインダクタンスであり、Ｉ１は通電遮断時の一次電流の電流値である。
【０００５】
【数１】
0004358398.tif 000002
【０００６】
また、点火プラグの火花放電で消費される火花放電エネルギＷ２は、［数２］で表すことができる。なお、ＣF は二次巻線が接続される回路の浮遊容量であり、Ｖ２は二次巻線の両端に発生する点火用高電圧であり、ｋは係数である。そして、ＣF は点火プラグの電極間の浮遊容量とほぼ等しく、点火用高電圧Ｖ２は点火プラグの電極間電圧とほぼ等しい値を示す。
【０００７】
【数２】
0004358398.tif 000003
【０００８】
次に、火花放電エネルギＷ２は、点火コイルに蓄積された磁束エネルギＷ１から供給されており、磁束エネルギＷ１のすべてが火花放電エネルギＷ２として消費されたときに、点火プラグの電極間に発生する電極間電圧（点火用高電圧Ｖ２）は、最大値を示すことになる。このとき、［数１］におけるＷ１および［数２］におけるＷ２はそれぞれ等しい値となり、Ｌ１，ＣF ，ｋが一定値であるとしてＶ２について整理すると、［数３］に示すようになり、点火用高電圧Ｖ２は、通電遮断時の一次電流Ｉ１に比例することが判る。
【０００９】
【数３】
0004358398.tif 000004
【００１０】
他方、電源装置とともに閉ループを形成した一次巻線を流れる一次電流Ｉ１は、［数４］のように表すことができる。
【００１１】
【数４】
0004358398.tif 000005
【００１２】
なお、Ｅは電源装置が出力する電源電圧であり、ｔは一次電流通電時間であり、Ｒ１は一次巻線の巻線抵抗であり、τは閉ループ回路のＬ１とＲ１で定まる時定数（＝Ｌ１／Ｒ１）である。このとき、Ｌ１およびＲ１が一定であれば、［数３］と［数４］から、点火用高電圧Ｖ２は、電源電圧Ｅおよび一次電流通電時間ｔにより定まることになる。
【００１３】
そして、上記従来の電流遮断型の内燃機関用点火装置では、一般に電源電圧として定電圧（例えば１２（ｖ））を電源電圧として出力する直流電源装置を用いることから、［数４］における電源電圧Ｅを一定と考えることができ、一次電流通電時間ｔを変化させることで、点火コイルに蓄積される磁束エネルギを変化させることができる。このため、上記従来の内燃機関用点火装置では、火花放電が発生可能な点火用高電圧を確保するために、一次電流通電時間ｔを十分に長く設定することで、火花放電の発生に必要な磁束エネルギを点火コイルに蓄積できるように構成されている。
【００１４】
しかし、上記従来の内燃機関用点火装置においては、点火コイルの一次巻線に印加される電圧を厳密に一定値に維持することは難しく、この印加電圧が変動することで点火コイルに蓄積される磁束エネルギが変化して、一次電流の通電遮断時に発生する点火用高電圧の電圧値が変動してしまう虞がある。つまり、内燃機関に備えられた直流電源装置では、例えば、内燃機関の始動時や発電機のトラブルなどの影響によって、出力される電源電圧が定格値よりも低下し、点火コイルに十分な磁束エネルギを蓄積できなくなり点火用高電圧の電圧値が低下してしまい、火花放電を発生できす失火を招く虞がある。
【００１５】
また、例えば、電源電圧が定格値よりも高くなると、一次巻線に流れる一次電流の電流値が大きくなり、この一次電流の通電・遮断を制御するために一次巻線と接続されるスイッチング素子に過剰な電流が流れることになる。このため、スイッチ素子としてトランジスタを用いた内燃機関用点火装置では、トランジスタの発熱量が増大してしまい、トランジスタへの負担が大きくなって寿命が短くなるか、あるいは、トランジスタが破壊されてしまうことがある。
【００１６】
こうした電源電圧の変動により発生する問題に対して、特開平１１−２４１６７０号公報に記載された内燃機関用点火装置が提案されており、この点火装置には、一次電流の通電・遮断を制御するためのトランジスタ（主制御トランジスタ）とは別に、直流電源装置と一次巻線との間に一次電流制御用スイッチが設けられている。そして、一次電流制御用スイッチのオン・オフ状態（スイッチング駆動）を制御して、一次電流をほぼ一定に保つよう制御している。これにより、電源電圧の変動が発生した場合でも、点火コイルに蓄積される磁束エネルギをほぼ一定に維持することができ、主制御トランジスタからの発熱や失火の発生を抑制している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報による内燃機関用点火装置においては、一次電流制御用スイッチには主制御トランジスタと同じ大きさの電流が流れることから、一次電流制御スイッチとして容量の大きいスイッチング素子を使用する必要があり、点火装置のコストが高くなるという問題がある。つまり、半導体素子からなるスイッチング素子は、大電流に耐えられるものほど（容量が大きいものほど）高価になるために、一次電流制御用スイッチを設けるにあたりコスト的な問題が生じてしまう。
【００１８】
また、一般に、トランジスタの電流増幅率ｈFEは５〜２０程度であることを考慮すると、上記公報技術における一次電流制御用スイッチとしては電流増幅率ｈFE＝２０のトランジスタを用いる必要があり、１０［Ａ］の一次電流を流す場合には、５００［ｍＡ］のベース電流をそのトランジスタに流す必要がある。このため、一次電流制御用スイッチとしてのトランジスタをスイッチング駆動するために別途設けられるトランジスタについても、比較的大きな電流に耐えることができる大容量のものを使用する必要があり、さらにコストが高くなってしまう。
【００１９】
これに対して、一次電流制御用スイッチとして、電流駆動のトランジスタではなく電圧駆動のＦＥＴを用いることで、一次電流制御スイッチを駆動するためのスイッチとして、大容量のものを使用する必要がなくなる。
しかし、電源電圧の電位が直接印加される一次電流制御スイッチとしてｎチャネルのＦＥＴを用いる場合、ＦＥＴをオン状態（短絡状態）にするためには、ゲート信号に電源電圧の電位よりもさらに高い電位を印加する必要がある。そして、こうした高電位を発生させるためには、例えば、電圧昇圧装置を設けると良いが、電圧昇圧装置は高価であるためコストが高くなってしまう。
【００２０】
これに対して、ゲートへの入力信号が低電位となるときにＯＮ状態となるｐチャネルのＦＥＴを用いることで、電圧昇圧装置を用いる必要は無くなるが、ｐチャネルのＦＥＴは、ｎチャネルのＦＥＴに比べて高価であることから、この場合もコストの上昇を招いてしまう。
【００２１】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、点火コイルの一次巻線に印加される電圧の変動に依らず点火コイルに蓄積させる磁束エネルギを一定に維持することができる内燃機関用点火装置を、高価なトランジスタやＦＥＴといったスイッチング素子を用いることなく安価に提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、直流電源装置と、この直流電源装置により電源電圧が印加されることで一次電流が流れる一次巻線と、内燃機関に装着された点火プラグと閉ループを形成する二次巻線とを有する点火コイルと、一次巻線および直流電源装置と共に閉ループを形成し、一次巻線に流れる一次電流を通電、遮断するためのスイッチング手段と、内燃機関の運転状態に応じて点火指令信号を出力してスイッチング手段のスイッチング駆動を行うことにより、一次巻線に流れる一次電流を通電、遮断して二次巻線に点火用高電圧を発生させ、点火プラグに火花放電を発生させる点火制御手段と、を備えた内燃機関用点火装置であって、直流電源装置から出力される電源電圧値を検出する電源電圧検出手段と、電源電圧検出手段により検出された電源電圧値に基づき一次巻線への通電開始を遅らせるための通電開始遅延時間を設定すると共に、点火制御手段による一次巻線への通電開始時期を通電開始遅延時間だけ遅らせる通電開始時期遅延手段と、を備え、通電開始時期遅延手段は、点火指令信号を出力する点火制御手段とは別の制御機器として設けられ、通電開始時期遅延手段は、点火制御手段による通電開始時期から通電開始遅延時間が経過するまでの間、スイッチング手段に入力される点火指令信号の状態をスイッチング手段が開放状態となるように強制的に加工し、スイッチング手段の開放状態を維持することで、一次巻線への通電開始時期を遅らせること、を特徴とする内燃機関用点火装置である。
【００２３】
つまり、本発明の内燃機関用点火装置では、内燃機関の運転状態に応じて出力される点火指令信号が出力された時に単に一次巻線への通電を開始するのではなく、点火制御手段による通電開始時期から通電開始遅延時間だけ遅延させた時期に通電を開始するように、一次巻線への通電開始時期を遅延させる制御を行っている点が着目すべき点である。なお、このような通電開始時期の遅延制御は、通電開始時期遅延手段を備えることで実現している。
【００２４】
そして、通電開始時期遅延手段は、電源装置が出力する電源電圧値に基づいて通電開始遅延時間を設定して、点火制御手段による通電開始時期から通電開始遅延時間だけ遅らせた時期を、一次巻線への通電開始時期とするよう動作する。
こうした通電開始時期遅延手段を実現するには、点火制御手段による点火指令信号の制御に拘わらず、スイッチング手段を開放状態（オフ状態）に強制的に維持できればよく、例えば、スイッチング手段に入力される点火指令信号の状態を、スイッチング手段が開放状態となるように強制的に維持するとよい。そして、スイッチング手段を短絡状態（オン状態）にするために点火制御手段から点火指令信号が出力されてから、通電開始遅延時間が経過するまでの間、通電開始時期遅延手段は、点火指令信号の状態をスイッチング手段が開放状態となる状態に強制的に加工するのである。
【００２５】
これにより、通電開始時期遅延手段による加工後の点火指令信号（以下、加工後点火指令信号と呼ぶ）がスイッチング手段に入力されることにより、スイッチング手段は点火制御手段から制御することができなくなり、点火制御手段による通電開始時期に一次巻線への通電が行われなくなる。
【００２６】
そして、通電開始遅延時間が経過した後に、通電開始時期遅延手段がスイッチング手段に入力される点火指令信号の強制的な制御を停止すると、スイッチング手段は点火制御手段によって制御可能となり、スイッチング手段は、点火制御手段による制御に基づき短絡状態（オン状態）となる。これにより、一次巻線への通電が開始されることになり、点火制御手段によって決定された通電開始時期から通電開始遅延時間が経過した後に、一次巻線への通電開始時期を遅延させることができる。
【００２７】
このとき、通電開始時期遅延手段は、電源電圧検出手段により検出される電源電圧値に応じて通電開始遅延時間を設定することから、電源電圧が変動した場合でも、点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に維持できるように通電開始遅延時間を設定することが可能となる。
【００２８】
したがって、本発明（請求項１）の内燃機関用点火装置によれば、高価なトランジスタやＦＥＴといったスイッチング素子を使用することなく点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に維持することができ、失火の発生やスイッチング素子における発熱量の増大を抑制できる内燃機関用点火装置を安価に実現することができる。
【００２９】
なお、通電開始時期遅延手段は、一次巻線への通電開始時期のみを制御するものであり、一次電流の遮断時期、つまり点火時期を変更することはなく、点火時期は点火制御手段によって決定されるため、通電開始時期遅延手段を設けたことにより、点火時期に影響が及ぶことはない。
【００３０】
また、何らかの原因により、通電開始時期遅延手段が正常に動作できない状態となっても、通電開始遅延時間が０［sec ］となる場合と等しい状態で、点火制御手段によってスイッチング手段が制御されるので、一次電流の通電および遮断は継続的に行うことができ、ひいては内燃機関の運転を継続することが可能である。
ところで、前述の点火制御手段は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよび入出力ポート等を主要部とするマイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）からなる内燃機関制御用の電子制御装置の内部処理により実現することが一般的である。そして、近年の電子制御装置では、点火制御のみならず、内燃機関各部に設けられたセンサ（例えばクランク角センサ等）からの入力に基づき、燃料噴射量，空燃比，燃料噴射時期等の多くの制御処理を実行しており、電子制御装置における内部処理の負荷はかなり高くなっている。このため、上述の通電開始時期遅延手段を、電子制御装置における内部処理により実現する場合、処理負荷が上昇して装置自体の許容範囲を超えてしまい、各制御処理を正常に実行することができなくなる虞がある。
そこで、本発明のように、通電開始時期遅延手段は、点火指令信号を出力する点火制御手段とは別の制御機器として設けられるとよい。
つまり、通電開始時期遅延手段としての処理を実行するための制御機器を、点火制御手段（一般には、内燃機関制御用の電子制御装置）とは独立した形態で設けることで、点火制御手段にて通電開始時期を遅延させるための処理を実行する必要がなくなり、点火制御手段（電子制御装置）の処理負荷を上昇させることがない。なお、制御機器は、マイコンあるいは抵抗素子や容量素子などからなる電気回路などを用いて構成することができる。
一方、点火指令信号を出力する点火制御手段（電子制御装置）として処理能力の高いマイコンを用いれば、通電開始時期遅延手段を他の制御処理とともに１つのマイコンにて処理することが可能となる。しかし、点火制御手段（電子制御装置）を構成するマイコンは、設計時に必要十分の容量およびポート数（端子数）のものを選定するため、既存のものに対して当該制御機能を付加する際には、ソフトウェア処理の追加のみならず、容量およびボート数を含めてマイコン自体を基本部分から設計する必要がある。この場合には、多大な開発費を費やすことになってしまう。
そこで、本発明のように、通電開始時期遅延手段を点火制御手段から独立した制御機器で実行するように内燃機関用点火装置を構成すれば、現在生産されている既存の内燃機関用点火装置に対して、通電開始時期遅延手段としての制御機器を追加することで、通電開始時期を遅延させる機能を有する内燃機関用点火装置を実現できる。
このため、既存の点火制御手段（電子制御装置）の設計変更をすることなく、前述の電源電圧の変動に影響されずに点火コイルへの蓄積エネルギをほぼ一定に維持できる本内燃機関用点火装置を安価にかつ簡易的に実現することができる。また、点火装置の構成部品のほとんどを流用できることから、特に量産型の内燃機関に対して本内燃機関用点火装置の構成を適用すれば、少量生産の内燃機関に適用した場合に比べて、生産量全体として節約可能なコストが大きくなるため、コスト節約の効果がより一層大きくなる。
なお、通電開始時期遅延手段としての処理を実行するためのマイコンとしては、演算能力が４〜８［bit ］で、最低８［bit ］程度のＡ／Ｄコンバータと、２つの入力ポートおよび１つの出力ポートと、を備えているマイコンであれば当機能を実現することができる。そして、こうしたレベルのマイコンは大容量のトランジスタに比べて低価格であることから、当該内燃機関用点火装置を安価に実現することができる。
【００３１】
そして、前述の通電開始時期遅延手段は、請求項２に記載のように、検出された電源電圧値が高いほど通電開始遅延時間を長く設定し、検出された電源電圧値が低いほど通電開始遅延時間を短く設定するとよい。
つまり、上述の内燃機関用点火装置では、電源装置が出力する電源電圧値が高くなるほど、通電時に一次巻線に流れる一次電流値が大きくなり、スイッチング手段に流れる電流値が大きくなる。このため、例えば、スイッチング手段として半導体素子からなるトランジスタを用いた場合、同一の通電時間であっても電流値が大きくなることでトランジスタの発熱量が大きくなってしまう。
【００３２】
一方、電源電圧値が高くなることで、単位時間あたりに点火コイルに蓄積される磁束エネルギは大きくなるため、点火制御手段によって設定された一次電流通電時間よりも短い通電時間で、点火プラグでの火花放電を発生可能な磁束エネルギを点火コイルに蓄積することができる。
【００３３】
このため、電源電圧値が高い場合には、火花放電の発生に必要なエネルギを蓄積できる範囲内で、通電開始遅延時間を長く設定して、スイッチング手段への通電時間（一次電流通電時間）を短く設定することにより、スイッチング手段における発熱が過剰とならないようにするとよい。
【００３４】
反対に、電源装置が出力する電源電圧値が低くなるほど、通電時に一次巻線に流れる一次電流値が小さくなり、スイッチング手段における発熱は軽減されるものの、単位時間あたりに点火コイルに蓄積される磁束エネルギは小さくなってしまう。このため、電源電圧値が低い場合には、火花放電が発生可能な磁束エネルギを十分に点火コイルに蓄積できるように、一次電流通電時間を長く設定することが望ましく、つまり、通電開始遅延時間を短く設定すると良い。
【００３５】
ここで、点火制御手段は、一般に、最も着火性の劣る運転条件においても燃料への着火が可能な火花放電を発生できるように、例えば、電源電圧値が低下した場合でも点火コイルに十分な磁束エネルギが蓄積されるように、一次電流通電時間は長く設定されている。このため、本内燃機関用点火装置では、電源電圧が定格値である時には、通電開始時期遅延手段によって通電時期を遅延させて最適な通電時間を設定することで、最適な磁束エネルギを蓄積することが可能となる。
【００３６】
したがって、本発明（請求項２）の内燃機関用点火装置によれば、電源電圧値の変動に応じて、通電開始遅延時間の大きさを前述のように変化させることにより、点火コイルに蓄積される磁束エネルギを最適な値に設定することができる。これにより、スイッチング手段における発熱が過剰となることがなく、また、火花放電を発生させるための磁束エネルギを確実に点火コイルに蓄積させることができる。
【００４３】
ところで、上述の内燃機関用点火装置は、請求項３に記載のように、燃料として気体燃料を用いるガスエンジンに用いられることで、より効果を発揮する。
つまり、気体燃料は、液体燃料（例えばガソリン）に比べて絶縁性が高いため、ガスエンジンにおいて燃料への着火を確実に行うためには、ガソリンエンジンに比べて相対的に高い点火用高電圧を点火プラグに印加して火花放電を発生させる必要がある。従って、気体燃料を用いるガスエンジン向けの点火コイルとしての最大二次電圧（点火用高電圧）発生能力は、ガソリンエンジン向けのそれよりも高く設定しておく必要がある（例えば、ガソリンエンジン向けの点火コイルとしての最大二次電圧が３０ｋＶ以上とすれば、ガスエンジン向けのそれは４０ｋＶ以上に設定）。そのため、ガスエンジンにおいては、燃料へ確実に着火できるように、一次巻線への通電・遮断時の電流値は比較的大きく設定されている。
【００４４】
そして、ガスエンジンでは、例えば、電源電圧が高くなる方向に変動した場合、一次巻線に供給される一次電流はさらに大きくなり、スイッチング手段としてトランジスタを用いる場合にそのトランジスタに流れる電流がさらに大きくなって、トランジスタの発熱量が増大してトランジスタが破壊される可能性が高くなる。
【００４５】
このため、ガスエンジンに本発明の上記内燃機関用点火装置を備えて、一次電流の通電開始時期を遅延させて通電時間を短縮させることで、トランジスタに過剰な電流が長時間流れることがなくなり、スイッチング手段としてのトランジスタが破壊されるのを防ぐことができる。
【００４６】
よって、請求項３に記載のように、気体燃料を用いるガスエンジンに対して請求項１または請求項２に記載の内燃機関用点火装置を適用すれば、電源電圧の変動によるスイッチング手段の破壊を防止できるという効果を発揮させることができる。
【００４７】
また、ガスエンジンのうち、定置型ガスエンジンに備えられる内燃機関用点火装置には、例えば、電力会社から供給される商用電源などの交流電圧（例えば、１００［ｖ］あるいは２００［ｖ］）を、変圧器，整流器および平滑回路などを用いて直流電圧に変換し、こうして得られる直流電圧を用いて一次巻線への通電電流を発生させて、点火用高電圧を発生させているものがある。
【００４８】
そして、こうした商用電源を用いた定置型ガスエンジンの内燃機関用点火装置では、一次巻線へ印加される電圧の変動が発生しやすく、スイッチング手段が破壊され易い。つまり、電力会社から供給される電力に対する電力需要は季節毎に変化しており、この電力需要の変化が要因となって、商用電源の交流電圧値は、季節毎（例えば夏と冬）に異なる値を示すのである。なお、商用電源の交流電圧値は、予め定められた許容範囲内で変動している。
【００４９】
このように、許容範囲内ではあるものの、電力会社から供給される商用電源の交流電圧値が変動することにより、変換後の直流電圧の電圧値も季節毎に異なる値を示すことになり、定置型ガスエンジンでは、一次巻線への通電電流を発生するための電源電圧が季節毎に変化することになる。
【００５０】
前述したように、ガスエンジンでは、燃料への着火性が最も劣る場合を考慮して一次電流の通電時間を決定することから、直流電圧の電圧値が低くなる（換言すれば、一次電流が最も小さくなる）季節の電圧値を基準として、一次電流の通電時間が設定される。これに対して、直流電圧の電圧値が高くなる季節においては、電圧値が低い時期に適した通電時間で通電されるにもかかわらず一次電流が大きくなるため、スイッチング手段への負担が大きくなってスイッチング手段が破壊される可能性が高くなる。
【００５１】
従って、定置型ガスエンジンに対して上記の内燃機関用点火装置を適用して一次電流の通電開始時期を遅延させることで通電時間を短縮させて、トランジスタに過剰な電流が長時間流れるのを避けることで、スイッチング手段を保護するという効果をより発揮することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。
まず、図１に、実施例の内燃機関用点火装置の概略構成を表す構成図を示す。なお、本実施例の内燃機関用点火装置は、燃料として気体燃料を用いる定置型ガスエンジンに備えられた内燃機関用点火装置である。
【００５３】
図１に示すように、実施例の内燃機関用点火装置１は、商用電源の交流電圧を変換して放電用の直流電圧（例えば電源電圧１２Ｖ）を出力する直流電源装置１１と、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２とを備えた点火コイル１３と、一次巻線Ｌ１と直列接続されたｎｐｎ型トランジスタからなる主制御用トランジスタ１５と、二次巻線Ｌ２と閉ループを形成するとともに内燃機関の気筒に設けられた点火プラグ１７と、点火プラグ１７の電極１７ａ−１７ｂ間に火花放電を発生させるために、主制御用トランジスタ１５に対して内燃機関の運転状態に応じた点火指令信号ＩＧを出力する内燃機関制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）３１と、を備えている。さらに、内燃機関用点火装置１は、一次巻線への通電開始時期を遅延させるためのマイクロコンピュータ（以下マイコンともいう）２１と、直流電源装置１１から出力される電源電圧を変圧してマイコン２１の駆動用電圧（例えば５［ｖ］）を発生する電圧変換回路２３と、マイコン２１からの通電開始遅延信号Ｓｂに基づき主制御用トランジスタ１５をオフ状態に維持するためのｎｐｎ型トランジスタからなる通電遅延用トランジスタ２５と、直流電源装置１１から一次巻線Ｌ１に供給される電源電圧を検出するための電源電圧検出回路２７と、を備えている。
【００５４】
これらのうち、主制御用トランジスタ１５は、点火コイル１３の一次巻線Ｌ１への通電（オン状態）・非通電（オフ状態）を切り換える前述の半導体素子からなるスイッチング素子であり、本実施例の内燃機関用点火装置１はフルトランジスタ型の点火装置である。
【００５５】
そして、直流電源装置１１は、変圧器，整流器，平滑回路などを備えており、商用電源からの交流電圧（例えばＡＣ１００［ｖ］）を変圧，整流および平滑化することで、直流電圧（例えば電源電圧１２［ｖ］）に変換している。
また、ＥＣＵ３１は、内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関の火花放電発生時期、燃料噴射量、エンジン回転数等を総合的に制御するために備えられており、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよび入出力部を主要部とするマイクロコンピュータ（マイコン）にて構成されている。
【００５６】
なお、ＥＣＵ３１以外の各構成要素は、複数の気筒を備えた内燃機関では各気筒ごとに備えてられているが、図１では図面を見易くするために、１気筒分のみを記している。
そして、点火コイル１３の一次巻線Ｌ１の一端は直流電源装置１１の正極に接続され、他端は主制御用トランジスタ１５のコレクタに接続されている。また、二次巻線Ｌ２の一端は、整流素子Ｄを介して、直流電源装置１１の正極に接続されている一次巻線Ｌ１の一端に接続され、他端は点火プラグ１７の中心電極１７ａに接続されている。さらに、点火プラグ１７の接地電極１７ｂは、直流電源装置１１の負極と同電位のグランドに接地されており、主制御用トランジスタ１５のベースは抵抗Ｒ３を介してＥＣＵ３１と接続され、主制御用トランジスタ１５のエミッタは、直流電源装置１１の負極と同電位のグランドに接地されている。
【００５７】
このため、主制御用トランジスタ１５のベースに入力される加工後点火指令信号Ｓａがローレベル（一般にグランド電位）である場合には、主制御用トランジスタ１５にベース電流は流れず、主制御用トランジスタ１５はオフ状態となり、主制御用トランジスタ１５を通じて一次巻線Ｌ１に電流が流れることはない。また、加工後点火指令信号Ｓａがハイレベル（例えば、定電圧電源からの供給電圧５［ｖ］）である場合には、主制御用トランジスタ１５はオン状態となり、直流電源装置１１の正極側から点火コイル１３の一次巻線Ｌ１を通って直流電源装置１１の負極側に至る一次巻線Ｌ１の通電経路を形成し、一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１が流れる。
【００５８】
なお、ここで、主制御用トランジスタ１５のオン状態とは、主制御用トランジスタ１５のコレクタ−エミッタ間が導通した状態（短絡された状態）を表し、オフ状態とは、主制御用トランジスタ１５のコレクタ−エミッタ間が導通していない状態（開放された状態）を表している。
【００５９】
したがって、加工後点火指令信号Ｓａがハイレベルであり、一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１が流れている状態の時に、加工後点火指令信号Ｓａがローレベルになると、主制御用トランジスタ１５がターンオフし、一次巻線Ｌ１への一次電流ｉ１の通電を停止（遮断）することになる。すると、点火コイル１３の磁束密度が急激に変化して二次巻線Ｌ２に点火用高電圧が発生し、この点火用高電圧が点火プラグ１７に印加されることで、点火プラグ１７の電極１７ａ−１７ｂ間に火花放電が発生する。
【００６０】
尚、点火コイル１３は、主制御用トランジスタ１５による一次巻線Ｌ１における一次電流ｉ１の通電・遮断により、点火プラグ１７の中心電極１７ａ側にグランド電位よりも低い負の点火用高電圧を発生させるように構成されており、点火プラグ１７での火花放電に伴い二次巻線Ｌ２に流れる二次電流ｉ２は、点火プラグ１７の中心電極１７ａから二次巻線Ｌ２を通って、一次巻線Ｌ１側に流れる。また、二次巻線Ｌ２と一次巻線Ｌ１との接続部分には、二次巻線Ｌ２から一次巻線Ｌ１側に電流が流れるのを許容し、逆方向への電流の流れを阻止するために、ダイオード等からなる整流素子Ｄが設けられている。本実施例では、整流素子Ｄとして、アノードが二次巻線Ｌ２に、カソードが一次巻線Ｌ１に接続されたダイオードを設けており、整流素子Ｄの動作によって、主制御用トランジスタ１５のターンオン時（一次巻線Ｌ１への通電開始時）に二次巻線Ｌ２に電流が流れるのが阻止される。
【００６１】
次に、電圧変換回路２３は、電圧基準端子がグランドに接地され、入力端子が直流電源装置１１の正極に接続され、出力端子がマイコン２１に接続されており、入力端子へ入力される電圧値を変圧して出力端子から出力している。つまり、直流電源装置１１から出力される電源電圧（例えば１２［ｖ］）を変圧してマイコン２１に駆動用電圧（例えば５［ｖ］）を供給している。なお、電圧変換回路２３は、いわゆる三端子レギュレータを用いて構成することができる。
【００６２】
また、電源電圧検出回路２７は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列接続されて構成されており、電源電圧検出回路２７のうち、抵抗Ｒ１の側の端部は直流電源装置１１の正極に接続され、抵抗Ｒ２の側の端部は直流電源装置１１の負極（換言すればグランド）に接続されている。さらに、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点がマイコン２１に接続されており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２による電源電圧の分圧Ｖｓがマイコン２１に入力される。
【００６３】
このとき、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２のそれぞれの抵抗値は、直流電源装置１１が出力する電源電圧値の変動範囲に対応する分圧Ｖｓの変動範囲が、マイコン２１の入力ポートにおける入力レンジの許容範囲内となるように決定されている。そして、分圧Ｖｓは直流電源装置１１が出力する電源電圧の電圧値に応じて変動しており、マイコン２１は、入力レンジに適した下限値から上限値までの範囲内（例えば、０〜５［ｖ］）で変化する分圧Ｖｓが入力されることで、電源電圧値を検出することができる。
【００６４】
次に、通電遅延用トランジスタ２５は、コレクタが主制御用トランジスタ１５のベースに接続され、エミッタがグランドに接地されて、ベースがマイコン２１における通電開始遅延信号Ｓｂを出力する端子に接続されている。
そして、通電遅延用トランジスタ２５のベースに入力される通電開始遅延信号Ｓｂがローレベル（一般にグランド電位）である場合には、通電遅延用トランジスタ２５にベース電流は流れず、通電遅延用トランジスタ２５はオフ状態となる。このとき、主制御用トランジスタ１５のベースに入力される加工後点火指令信号Ｓａは、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧの状態に基づいて状態が決定される。つまり、通電遅延用トランジスタ２５がオフ状態であるときには、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令によって、オン状態あるいはオフ状態に制御される。
【００６５】
また、通電開始遅延信号Ｓｂがハイレベル（例えば、定電圧電源からの供給電圧５［ｖ］）である場合には、通電遅延用トランジスタ２５にベース電流が流れ、通電遅延用トランジスタ２５はオン状態となる。このとき、加工後点火指令信号Ｓａは強制的にローレベルに維持されることになり、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧの状態に基づいて加工後点火指令信号Ｓａの状態が決定されることはない。つまり、通電遅延用トランジスタ２５がオン状態であるときには、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令に拘わらず、オフ状態を維持することになる。
【００６６】
よって、マイコン２１から出力される通電開始遅延信号Ｓｂがローレベルであるときには、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令に基づいてオン状態あるいはオフ状態が決定される。また、通電開始遅延信号Ｓｂがハイレベルであるときには、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令に依らず常にオフ状態となる。
【００６７】
次に、マイコン２１は、電圧変換回路２３から駆動用電圧が供給されることで駆動しており、電源電圧検出回路２７から分圧Ｖｓが入力され、ＥＣＵ３１から点火指令信号ＩＧが入力されており、また、通電開始遅延信号Ｓｂを通電遅延用トランジスタ２５に出力している。そして、マイコン２１は、分圧Ｖｓに基づいて通電開始遅延時間を設定して、点火指令信号ＩＧのハイレベルへの状態変化に同期して通電開始遅延信号Ｓｂをハイレベル状態にして出力する。なお、マイコン２１での処理内容の詳細は後述する。
【００６８】
続いて、図２に、図１に示す概略構成図における、点火指令信号ＩＧ，加工後点火指令信号Ｓａ、通電開始遅延信号Ｓｂ、一次電流ｉ１，点火プラグ１７の中心電極１７ａの電位Ｖｐ、の各状態を表すタイムチャートを示す。
図２における時刻ｔ１にて、点火指令信号ＩＧがローからハイレベルに切り換わると、これに同期して、かつ電源電圧検出回路２７にて検出された電源電圧の分圧Ｖｓに基づいて通電開始遅延信号Ｓｂがローからハイレベルに切り換わり、これにより加工後点火指令信号Ｓａはローレベルに維持されるため、一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１は流れない。そして、通電開始遅延時間が経過した時刻ｔ２にて、通電開始遅延信号Ｓｂがローレベルに切り換わると加工後点火指令信号Ｓａがローからハイレベルに切り換わり、主制御用トランジスタ１５がオン状態となって一次電流ｉ１が流れ始める。
【００６９】
さらに時間が経過して点火時期である時刻ｔ３になると、点火指令信号ＩＧがハイからローレベルに切り換わり、主制御用トランジスタ１５がオフ状態となる。これにより、一次巻線Ｌ１への一次電流ｉ１の通電が遮断され、点火プラグ１７の中心電極１７ａに負の点火用高電圧が印加されて、その電位Ｖｐが急峻に低下し、点火プラグ１７の電極１７ａ−１７ｂ間に火花放電が発生する。そして、点火コイル１３に蓄積された磁束エネルギが火花放電の発生のために消費されていき、火花放電を維持することができなくなるまで磁束エネルギが消費された時刻ｔ４にて火花放電が自然に終了する。
【００７０】
このように、点火指令信号ＩＧがハイレベルとなっても、通電開始遅延信号Ｓｂがハイレベルであるときには一次電流ｉ１が流れることはないため、通電開始遅延信号Ｓｂによって、一次電流ｉ１の通電開始時期が遅延可能となることが判る。これにより、本内燃機関用点火装置における一次電流通電時間は、ＥＣＵ３１によって設定される一次電流通電時間（時刻ｔ１から時刻ｔ３）よりも短い時間（時刻ｔ２から時刻ｔ３）となることが判る。
【００７１】
また、図３に、異なる通電開始遅延時間が設定された場合の、加工後点火指令信号Ｓａと一次電流ｉ１のそれぞれの波形を示す。図３において実線で示す波形が通電開始遅延時間が短い場合の波形であり、破線で示す波形が通電開始遅延時間が長い場合の波形である。そして、図３における時刻ｔ１１が通電開始遅延時間が短い場合の通電開始時期であり、時刻ｔ１２が通電開始遅延時間が長い場合の通電開始時期であり、図２における時刻ｔ２に相当する。また、図３における時刻ｔ１３が点火時期であり、図２における時刻ｔ３に相当する。
【００７２】
また、通電開始遅延時間は後述するマイコン２１で設定されており、電源電圧が低いときには通電開始遅延時間は短く設定され、電源電圧が高いときには通電開始遅延時間は長く設定される。このため、電源電圧の値に拘わらず、通電開始遅延時間の制御により点火時期（時刻ｔ１３）での一次電流ｉ１の電流値をほぼ等しい値に制御することができるのである。なお、マイコン２１における通電開始遅延時間の設定処理の内容については、後で説明する。
【００７３】
次に、ＥＣＵ３１において実行される点火制御処理について説明する。
なお、ＥＣＵ３１は、前述したように内燃機関の火花放電発生時期、燃料噴射量、アイドル回転数等を総合的に制御するためのものであり、以下に説明する点火制御処理の他に、内燃機関の吸入空気量（吸気管圧力），回転速度，スロットル開度，冷却水温，吸気温等、機関各部の運転状態を検出する運転状態検出処理や、燃料噴射時期で燃料を吸気管内に供給するための燃料制御処理などを行っている。
【００７４】
また、点火制御処理は、内燃機関の始動後、例えば、内燃機関の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサからの信号に基づき、内燃機関が、吸気，圧縮，燃焼，排気を行う１燃焼サイクルに１回の割合で実行される。
そして、内燃機関が始動されて点火制御処理が開始されると、まず、別途実行される運転状態検出処理にて検出された内燃機関の運転状態を読込み、読み込んだ運転状態に基づいて予め設定されたマップあるいは計算式を用いて、内燃機関の運転状態に適した点火時期を設定し、今回の燃焼サイクルにおける点火時期を設定する。なお、点火時期を設定するための上記マップあるいは計算式は、例えば、内燃機関のエンジン回転速度やエンジン負荷などの運転状態をパラメータとして、内燃機関の運転状態に応じた点火時期を設定するように構成するとよい。
【００７５】
続いて、設定された点火時期を基準として、この点火時期よりも所定時間だけ早い時刻で点火指令信号ＩＧをハイレベルに変化させることで、主制御用トランジスタ１５を動作させて一次巻線Ｌ１への一次電流ｉ１の通電を開始する。ここで、所定時間とは、火花放電前の一次電流通電時間のことであり、着火性の劣る運転条件においても確実に燃料に着火できる火花放電を発生させるため、つまり、高い点火用高電圧を発生させるために、一次電流通電時間には点火コイルに十分な磁束エネルギを蓄積できる時間が予め設定されている。これにより、火花放電が発生してから終了するまでの火花放電継続時間も十分長くなり、例えば、低負荷低回転などの着火性の劣る運転状態においても、火炎核の成長を助けて燃料を確実に燃焼させることができるようになる。
【００７６】
なお、点火指令信号ＩＧをハイレベルに変化させたときに、マイコン２１から出力される通電開始遅延信号Ｓｂがハイレベルとなる場合には、主制御用トランジスタ１５はオフ状態に維持される。そのあと、通電開始遅延信号Ｓｂがローレベルに変化した時点で、主制御用トランジスタ１５はオン状態となり、一次巻線Ｌ１への通電が開始される。
【００７７】
そして、点火制御処理では、点火指令信号ＩＧをハイレベルに変化させてから一次電流通電時間が経過した点火時期にて、点火指令信号ＩＧをローレベルに変化させて、主制御用トランジスタ１５をオフ状態にする。こうして主制御用トランジスタ１５をオフ状態にすることで一次電流ｉ１を急激に遮断し、誘導起電力である点火用高電圧を二次巻線Ｌ２に発生させて、点火プラグ１７に火花放電を発生させる。
【００７８】
よって、点火制御処理は、内燃機関の状態に応じてＥＣＵ３１にて設定された点火時期で火花放電が発生するように点火指令信号ＩＧを制御することで、内燃機関の運転状態に適した点火時期に点火プラグ１７の電極間に火花放電を発生させ、燃料を燃焼させるように処理を行っている。
【００７９】
次に、マイコン２１にて実行される通電開始時期遅延制御処理について、図４に示すフローチャートに従い説明する。なお、通電開始時期遅延制御処理は、内燃機関が始動されるとともに起動されて、以下に説明する処理を開始する。
そして、通電開始時期遅延制御処理が開始されると、まず、Ｓ１１０では、カウンタＮに０を代入してカウンタＮのリセットを行う。なお、このカウンタＮは、電源電圧を検出するタイミングを判定するために用いられるカウンタである。
【００８０】
次に、Ｓ１２０では、通電開始遅延時間Ｔｓに初期値を設定する。この初期値は、内燃機関の始動直後の運転状態に適した値に設定することが望ましく、内燃機関の始動直後は内燃機関の温度が低く、燃料への着火性が劣る運転状態であることから、一次電流通電時間が長くなるような値あるいは通電開始遅延時間Ｔｓが０［sec ］となるように、通電開始遅延時間Ｔｓを設定すると良い。
【００８１】
続くＳ１３０では、ＥＣＵ３１から出力される点火指令信号ＩＧの立ち上がり方向（ローレベルからハイレベル）の状態変化が発生したか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ１４０に移行し、否定判定されると同ステップを繰り返し実行することで、点火指令信号ＩＧが状態変化するまで待機する。つまり、Ｓ１３０では、ＥＣＵ３１で実行される点火制御処理による一次巻線Ｌ１への通電開始時期であるか否かを判定している。
【００８２】
そして、Ｓ１３０で肯定判定されるとＳ１４０に移行し、Ｓ１４０では、通電開始遅延信号Ｓｂをハイレベル状態にして、通電遅延用トランジスタ２５への出力を開始する（図２における時刻ｔ１）。これにより、主制御用トランジスタ１５のベースに入力される加工後点火指令信号Ｓａは、強制的にローレベルに維持されることになり、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧによって加工後点火指令信号Ｓａの状態が決定されることはない。つまり、主制御用トランジスタ１５は、ＥＣＵ３１からの指令に拘わらず、オフ状態を維持することになる。
【００８３】
次に、Ｓ１５０では、点火指令信号ＩＧの状態変化が発生してから（Ｓ１３０で肯定判定されてから）の時間経過を計測するためのタイマーカウントを開始する。
続くＳ１６０では、Ｓ１５０でカウントを開始したタイマー値が、通電開始遅延時間Ｔｓ以上であるか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ１７０に移行し、否定判定されると同ステップを繰り返し実行することで、タイマー値が通電開始遅延時間Ｔｓ以上になるまで待機する。つまり、Ｓ１６０では、点火指令信号ＩＧの状態変化が発生してから（Ｓ１３０で肯定判定されてから）、通電開始遅延時間Ｔｓが経過したか否かを判定している。
【００８４】
そして、Ｓ１６０で肯定判定されるとＳ１７０に移行し、Ｓ１７０では、ハイレベル状態の通電開始遅延信号Ｓｂの出力を終了する（図２における時刻ｔ２）。これにより、通電遅延用トランジスタ２５はオフ状態となり、主制御用トランジスタ１５のベースに入力される加工後点火指令信号Ｓａは、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧによって状態が決定される。このとき、ＥＣＵ３１から出力される点火指令信号ＩＧはハイレベルである場合、加工後点火指令信号Ｓａはハイレベルとなり、主制御用トランジスタ１５がオン状態となって一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１が流れ始める。
【００８５】
なお、この後、ＥＣＵ３１にて実行される前述した点火制御処理によって、一次電流ｉ１が遮断されて、点火プラグ１７の電極間に火花放電が発生する（図２における時刻ｔ３）。
また、Ｓ１７０の処理が実行されてＳ１８０に移行すると、Ｓ１８０では、Ｓ１５０で開始したタイマーカウントを停止し、続くＳ１９０では、タイマー値に０を代入して、タイマーをリセットする。
【００８６】
次のＳ２００では、カウンタＮに１を加算する（カウンタＮをインクリメントする）ことで、カウンタＮを更新している。
続くＳ２１０では、カウンタＮが５以上であるか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ２２０に移行し、否定判定されるとＳ１３０に移行する。なお、本通電開始時期遅延制御処理は、５回の燃焼サイクルに１回の割合で電源電圧の検出を行っており、Ｓ２１０では電源電圧を検出する燃焼サイクル（タイミング）であるか否かを判定している。
【００８７】
そして、Ｓ２１０で否定判定されるとＳ１３０に移行し、Ｓ１３０では次の燃焼サイクルにおける通電開始時期を検出する。その後、カウンタＮが５以上になるまで、すなわち、Ｓ２１０で肯定判定されるまでは、Ｓ１３０からＳ２１０までの処理を繰り返し実行することで、同一の通電開始遅延時間Ｔｓを用いて各燃焼サイクルにおける通電開始時期の遅延処理を行う。
【００８８】
そして、同一の通電開始遅延時間Ｔｓを用いた通電開始時期の遅延処理を繰り返し行い、カウンタＮが５以上になると、Ｓ２１０で肯定判定されてＳ２２０に移行する。すると、Ｓ２２０では電源電圧検出ルーチンを起動する。
ここで、電源電圧検出ルーチンの処理内容について、図５に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
【００８９】
まず、電源電圧検出ルーチンが起動されると、Ｓ３１０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧Ｖｓを電源電圧Ｖｓ１として検出し、次のＳ３２０では電源電圧Ｖｓ１を変数Ａに代入する。
次のＳ３３０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧Ｖｓを電源電圧Ｖｓ２として検出し、次のＳ３４０では電源電圧Ｖｓ２を変数Ｂに代入する。
【００９０】
さらにＳ３５０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧Ｖｓを電源電圧Ｖｓ３として検出し、次のＳ３６０では電源電圧Ｖｓ３を変数Ｃに代入する。そして、次のＳ３７０では、変数Ａ，Ｂ，Ｃの平均値を算出し、算出した平均値に、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の各抵抗値により決定される分圧Ｖｓに対する電源電圧の比率を乗じることで、Ｓ３１０，Ｓ３３０，Ｓ３５０にて検出した電源電圧値を算出する。
【００９１】
続くＳ３８０では、Ｓ３７０で算出された電源電圧値に基づいて、電源電圧値をパラメータとする予め設定されたマップあるいは計算式を用いて、通電開始遅延時間を算出する。なお、この算出処理に用いる上記マップあるいは計算式は、点火コイル１３に蓄積される磁束エネルギが一定となるように、電源電圧値に応じて最適な通電開始遅延時間が算出されるように構成されている。つまり、電源電圧値が高くなるほど通電開始遅延時間が長くなるように、また、電源電圧値が低くなるほど通電開示遅延時間が短くなるように構成されている。
【００９２】
そして、次のＳ３９０では、通電開始時期遅延制御処理にて使用する通電開始遅延時間Ｔｓに、Ｓ３８０で算出した通電開始遅延時間を代入することで、通電開始遅延時間Ｔｓを更新する。
続くＳ４００では、通電開始時期遅延制御処理にて使用するカウンタＮに０を代入することで、カウンタＮをリセットする。
【００９３】
そして、Ｓ４００の処理が終了すると共に電源電圧検出ルーチンは終了し、通電開始時期遅延制御処理に処理が移行する。なお、電源電圧検出ルーチンは、通電開始時期遅延制御処理におけるＳ２２０の処理により起動された後、次の燃焼サイクルにおいてＥＣＵ３１から点火指令信号ＩＧが出力されるまでの間に、上述のＳ３１０からＳ４００までの処理を終了する。
【００９４】
このように、電源電圧検出ルーチンでは、３回検出した分圧Ｖｓから電源電圧を算出し、算出した電源電圧値に基づいて通電開始遅延時間Ｔｓを更新するとともに、カウンタＮをリセットしている。なお、電源電圧の検出を３回実施しているのは、検出精度を向上させるためである。
【００９５】
こうして電源電圧検出ルーチンが終了して、通電開始時期遅延制御処理のＳ２２０に処理が移行すると、Ｓ２２０での処理が終了してＳ１３０に移行する。
そして、この後の通電開始時期遅延制御処理では、電源電圧検出ルーチンにて更新された通電開始遅延時間Ｔｓを用いて、一次電流ｉ１の通電開始時期の遅延制御を実行する。その後、Ｓ１３０からＳ２１０までの処理を繰り返し実行し、同一の通電開始遅延時間Ｔｓを用いて５回の燃焼サイクルにおける通電開始時期の遅延処理を行うと、Ｓ２１０で肯定判定されて、再び電源電圧検出ルーチンが実行されて、通電開始遅延時間Ｔｓが更新される。
【００９６】
このように、通電開始時期遅延制御処理は、起動直後は予め定められた通電開始遅延時間Ｔｓの初期値に基づいて一次電流ｉ１の通電開始時期の制御を行い、その後、５回の燃焼サイクルに１回の割合で電源電圧の検出を行い、検出した電源電圧に基づいて通電開始遅延時間Ｔｓを更新する。そして、通電開始時期遅延制御処理では、最終的に設定されている通電開始遅延時間Ｔｓに基づいて、一次巻線Ｌ１への通電開始時期の遅延制御を行っている。
【００９７】
なお、本実施例の内燃機関用点火装置では、主制御用トランジスタ１５が特許請求の範囲に記載のスイッチング手段に相当し、点火制御処理が実行されるＥＣＵ３１が点火制御手段に相当し、電源電圧検出回路２７が電源電圧検出手段に相当し、マイコン２１および通電遅延用トランジスタ２５が通電開始時期遅延手段に相当する。また、マイコン２１は特許請求の範囲に記載の制御機器にも相当する。
【００９８】
以上説明したように、本実施例の内燃機関用点火装置では、ＥＣＵ３１にて実行される点火制御処理が、一次巻線Ｌ１への通電を開始するために点火指令信号ＩＧをハイレベル状態にして出力しても、必ずしも点火指令信号ＩＧが出力されるタイミングで一次巻線への通電が開始されるのではない。つまり、マイコン２１にて実行される通電開始時期遅延制御処理が、通電開始遅延信号Ｓｂをハイレベルにしている間は、点火指令信号ＩＧの状態に依らず、主制御用トランジスタ１５がオフ状態に維持されるため、一次巻線Ｌ１への通電が行われない。
【００９９】
そして、点火指令信号ＩＧがハイレベルとなった後、電源電圧値に応じて設定された通電開始遅延時間Ｔｓが経過すると、通電開始遅延信号Ｓｂがローレベルに状態変化し、このタイミングで一次巻線Ｌ１への通電が開始されるのである。
すなわち、本内燃機関用点火装置では、通電開始時期遅延制御処理を実行するマイコン２１を設けて、電源電圧値に応じて一次巻線Ｌ１への通電時期を遅延させることで、電源電圧の変動が生じた場合でも点火コイル１３に蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に制御している。
【０１００】
よって、本実施例の内燃機関用点火装置では、主制御スイッチとしての主制御用トランジスタ１５とは別に一次電流制御用スイッチを設けることなく、電源電圧の変動に影響されずに点火コイル１３に蓄積する磁束エネルギを一定に制御することが可能となる。
【０１０１】
なお、本実施例の内燃機関用点火装置を実現するためには、マイコン２１，電圧変換回路２３，通電遅延用トランジスタ２５，電源電圧検出回路２７、を設ける必要があるが、これらは一次電流制御用スイッチとして用いる大容量のスイッチング手段に比べて低価格である。つまり、マイコン２１は演算能力が比較的低い低価格のマイコンで実現でき、電圧変換回路２３は汎用の三端子レギュレータを用い、通電遅延用トランジスタ２５は小信号用のトランジスタを用い、電源電圧検出回路２７は２個の抵抗素子を用いることで実現できる。
【０１０２】
したがって、本実施例の内燃機関用点火装置によれば、大容量でかつ高価なスイッチング手段（トランジスタ）を使用することなく点火コイルに蓄積する磁束エネルギを一定に制御することができ、失火の発生やスイッチング手段における発熱量の増大を抑制できる内燃機関用点火装置を安価に実現することができる。
【０１０３】
なお、マイコン２１および通電遅延用トランジスタ２５は、一次巻線Ｌ１への通電開始時期のみを制御するものであり、一次電流ｉ１の遮断時期、つまり点火時期を変更することはなく、点火時期はＥＣＵ３１によって決定される。このため、マイコン２１および通電遅延用トランジスタ２５を設けたことにより、点火時期に影響が及ぶことはない。また、何らかの原因により、マイコン２１から通電開始遅延信号Ｓｂが出力できない状態となっても、通電遅延用トランジスタ２５はオフ状態となるため、ＥＣＵ３１によって主制御用トランジスタ１５が制御されて一次電流ｉ１の通電および遮断の制御が行われることから、内燃機関の運転を継続することが可能である。
【０１０４】
したがって、本実施例の内燃機関用点火装置によれば、電源電圧値の変動が原因となって、主制御用トランジスタ１５における発熱が過剰となることや、点火プラグでの火花放電の発生に必要なエネルギが蓄積できなくなるのを防ぐことができる。
【０１０５】
さらに、本実施例では、点火制御，燃料噴射量，空燃比，燃料噴射時期等の多くの制御処理を実行するＥＣＵ３１とは独立した形態で、一次巻線への通電開始時期の遅延制御処理を行うマイコン２１を、即ち制御機器を設けている。このため、本実施例の内燃機関用点火装置によれば、一次巻線への通電開始時期遅延制御処理を実践するにあたりＥＣＵ３１の処理負荷を上昇させてしまうことが全くなく、ＥＣＵ３１における点火制御処理などの各制御処理を正常に実行することが可能となる。
【０１０６】
また、ＥＣＵ３１とは別に、通電開始時期の遅延制御を行うマイコン２１を備える構成であることから、既存の内燃機関用点火装置に備えられたＥＣＵ３１の構成を設計変更することなく流用することができ、本内燃機関用点火装置をの適用を安価にかつ簡易的に実現することができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、電源装置としては、商用電源からの交流電圧を変化して直流電圧を出力する電源装置ではなく、充電された電気エネルギを直流電圧として出力するバッテリを用いても、本発明の内燃機関用点火装置を実現できる。
【０１０８】
また、上記実施例では、５回の燃焼サイクルに１回の割合で電源電圧を検出して通電開始遅延時間Ｔｓを更新しているが、この更新周期は、例えば、１０回の燃焼サイクルに１回でも良く、電源電圧の変動が発生する可能性に応じて最適な更新周期を設定するとよい。
【０１０９】
さらに、燃料として気体燃料を用いるガスエンジンに限定することはなく、例えばガソリンなどの液体燃料を用いる内燃機関において本発明の内燃機関用点火装置を適用してもよい。
そして、本実施例では、マイコンを用いて制御機器を構成し、一次巻線への通電時期を遅延させる制御を行っているが、抵抗素子や容量素子などからなる電気回路を用いて通電時期の遅延制御を行うための制御機器を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例の内燃機関用点火装置の概略構成を表す構成図である。
【図２】  実施例の内燃機関用点火装置の各部の状態を表すタイムチャートである。
【図３】  異なる通電開始遅延時間が設定された場合の加工後点火指令信号Ｓａおよび一次電流ｉ１の波形である。
【図４】  通電開始時期遅延制御処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】  電源電圧検出ルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関用点火装置、１１…直流電源装置、１３…点火コイル、１５…主制御用トランジスタ、１７…点火プラグ、２１…マイコン、２３…電圧変換回路、２５…通電遅延用トランジスタ、２７…電源電圧検出回路、３１…電子制御装置（ＥＣＵ）、Ｌ１…一次巻線、Ｌ２…二次巻線、Ｒ１…抵抗、Ｒ２…抵抗。
【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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