(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置からの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電源装置と共に閉ループを形成し、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た点火指令信号を前記スイッチング手段に出力する点火制御手段と、を備え、前記スイッチング手段をオンオフ制御することにより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る内燃機関用点火装置であって、
前記一次巻線に流れる一次電流を検出する一次電流検出手段と、
該一次電流検出手段により検出される一次電流の最大値に基づき、前記一次巻線への一次電流通電時間を制御する通電時間制御手段と、
前記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、
を備えており、
前記通電時間制御手段は、前記一次電流の最大値と、前記電源電圧検出手段により検出される電源電圧値とに基づき、前記一次電流通電時間を制御すること、
を特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記通電時間制御手段は、検出された前記一次電流の最大値が予め定められた目標値より大きい場合に前記一次電流通電時間が短くなるよう制御し、検出された前記一次電流の最大値が前記目標値以下である場合に前記一次電流通電時間が長くなるよう制御すること、
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】
前記通電時間制御手段は、前記点火プラグにて火花放電が発生可能な範囲内で前記一次電流通電時間を制御すること、
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。
【請求項４】
前記一次電流検出手段は、前記スイッチング手段のオフ制御に伴い一次電流の通電が遮断される一次電流通電遮断時期の所定時間前の一次電流値を検出し、
前記通電時間制御手段は、前記電源電圧検出手段により検出される電源電圧値に基づき、前記一次電流値を補正して一次電流の最大値を算出すること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関用点火装置。
【請求項５】
前記通電時間制御手段は、前記点火指令信号を出力する点火制御手段とは独立した形態で設けられていること、
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関用点火装置。
【請求項６】
前記一次電流検出手段は、前記一次巻線に流れる一次電流を検出する際のノイズの侵入を防ぐためのノイズ除去手段を備えること、
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の内燃機関用点火装置。
【請求項７】
前記通電時間制御手段は、前記一次電流通電時間を段階的に制御すること、
を特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関用点火装置。
【請求項８】
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から請求項７のいずれか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流れる一次電流を遮断することで二次コイルに点火用高電圧を発生させ、発生した点火用高電圧を点火プラグに印加することにより点火プラグの電極間に火花放電を発生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は一次電流通電遮断時の一次電流の電流値である。
【０００５】
【数１】
0004335410.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】
0004335410.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、一次電流通電遮断時の一次電流Ｉ１に比例することが判る。
【０００９】
【数３】
0004335410.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】
0004335410.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】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、点火コイルの一次巻線の巻線抵抗には許容差があることから、一次巻線の巻線抵抗における点火コイル毎の個体差により、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、一次巻線の巻線抵抗の許容差は、ＪＩＳ−Ｄ５１２１により±１０％と規定されており、一次電流通電時間および電源電圧を一定として巻線抵抗Ｒ１を±１０％変化させた場合、通電遮断時の一次電流は、＋１１％から−９％までの変動を示す。これは、一次電流通電遮断時の電流目標値が、例えば、６［Ａ］である場合には、電流の変動幅が６．６６〜５．４６［Ａ］となるため、１［Ａ］以上の差が生じて、点火コイルの性能（最大二次電圧発生能力）に大きな影響を及ぼすことになる。
【００１５】
そして、一次電流通電遮断時の一次電流が小さくなると、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。また、一次電流通電遮断時の一次電流が大きくなると、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り、スイッチング素子の発熱量が増大して負担が大きくなり、寿命が短くなることや、あるいはスイッチング素子の破壊に至る虞もある。
【００１６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、点火コイルにおける一次巻線の巻線抵抗の個体差に依らず、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る内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【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、電源装置からの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た点火指令信号をスイッチング手段に出力する点火制御手段と、を備え、スイッチング手段をオンオフ制御することにより一次電流を通電、遮断して、二次巻線に点火用高電圧を発生させる内燃機関用点火装置であって、一次巻線に流れる一次電流を検出する一次電流検出手段と、一次電流検出手段により検出される一次電流の最大値に基づき、一次巻線への一次電流通電時間を制御する通電時間制御手段と、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、を備えており、通電時間制御手段は、一次電流の最大値と、電源電圧検出手段により検出される電源電圧値とに基づき、一次電流通電時間を制御すること、を特徴とする内燃機関用点火装置である。
【００１８】
そして、本発明の内燃機関用点火装置では、一次巻線に流れる一次電流を検出し、この一次電流の最大値に基づいて一次電流通電時間を制御する点に最も特徴がある。このように、通電時間制御手段が、一次電流の最大値に基づいて、一次電流通電時間を制御することで、点火コイルに蓄積される磁束エネルギを制御することができる。つまり、通電時間制御手段が、例えば、火花放電発生時、つまり一次電流通電遮断時の一次電流の最大値が一定となるように一次電流通電時間を制御することで、点火コイルの巻線抵抗やインダクタンスのバラツキにより点火コイルの個体間にバラツキがある場合でも、点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に維持することができる。
【００１９】
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、点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に制御することができ、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実現することができる。
ここで、一次巻線に流れる一次電流の大きさは、電源電圧の変動（電源電圧における内燃機関の始動時や発電機のトラブルなどの影響による変動）による影響を大きく受けることから、本発明の内燃機関用点火装置は、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、を備えて、通電時間制御手段は、一次電流の最大値と、電源電圧検出手段により検出される電源電圧値とに基づき、一次電流通電時間を制御している。
つまり、一次電流のみではなく電源電圧も検出することで、一次電流通電遮断時の一次電流の大きさをより正確に把握することができ、一次電流通電時間の制御を精度良く行うことが可能となる。
【００２０】
次に、通電時間制御手段は、請求項２に記載のように、検出された一次電流の最大値が予め定められた目標値より大きい場合に一次電流通電時間が短くなるよう制御し、検出された一次電流の最大値が目標値以下である場合に一次電流通電時間が長くなるよう制御するとよい。つまり、点火コイルに蓄積される磁束エネルギが最適となる一次電流の最大値の目標値を予め定めておき、検出された一次電流の最大値とこの目標値とを比較することで、蓄積される磁束エネルギが過剰であるか不足であるかを判断するのである。
【００２１】
そして、検出された一次電流の最大値が目標値よりも大きい場合には、点火コイルに蓄積される磁束エネルギが過剰であるから、一次電流通電時間が短くなるよう制御することで、一次電流通電遮断時の一次電流値を小さくし、磁束エネルギを減少させて最適な値に近づけるのである。また、このとき、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ている場合、一次電流が小さくなることによりトランジスタの無駄な発熱を抑えることができる。
【００２２】
反対に、検出された一次電流の最大値が目標値以下である場合には、点火コイルに蓄積される磁束エネルギが不足であるため、一次電流通電時間を長く設定することで、一次電流通電遮断時の一次電流値を大きくし、磁束エネルギを増大させて最適な値に近づけるのである。これにより、磁束エネルギが不足するのを防ぐことができ、内燃機関のあらゆる運転条件下においても失火の発生を抑制することができる。
【００２３】
ところで、一次電流通電時間を制御するにあたり、一次電流通電時間として設定可能な範囲（可変範囲）を無制限とすると、ノイズなどの原因により一次電流あるいは電源電圧を誤検出した場合に、この誤った検出結果に基づく制御により一次電流通電時間の値が発散して、内燃機関を正常に運転できなくなる虞がある。
【００２４】
そこで、一次電流通電時間を制御するにあたっては、請求項３に記載のように、通電時間制御手段は、点火プラグにて火花放電が発生可能な範囲内で一次電流通電時間を制御するとよい。
このように、一次電流通電時間を制御する範囲を、点火プラグにて火花放電が発生可能な範囲となるよう予め定めておくことで、何らかの原因により一次電流通電時間に不適正な値が設定されるのを防ぐことができる。そして、一次電流通電時間として、火花放電が発生可能な範囲以外の値が設定された場合には、火花放電が発生可能な範囲内の値に変更することにより、点火プラグにて正常に火花放電を発生させるとよい。
【００２６】
ところで、検出した一次電流の最大値に基づき、一次電流通電時間を制御するには、一次電流の検出を一次電流通電遮断時に行うのが最適である（通常、一次電流通電遮断時の一次電流値が最大であるから）が、一次電流通電遮断時の一次電流は大きく電流値が変動することから、正確に電流を検出できない虞がある。そこで、通電開始後の一次電流がほぼ一定の割合で上昇することを考慮して、まず、一次電流通電遮断時期の所定時間前における一次電流を検出し、このあとの所定時間中に上昇が予測される電流値を加算して、一次電流通電遮断時の電流値を予測することで、一次電流通電遮断時の一次電流を検出するとよい。
【００２７】
しかし、通電開始後の一次電流の上昇割合は、点火コイルの特性（巻線抵抗、リアンクタンスなど）のほか、電源電圧によっても変化し、電源電圧が高い場合には一次電流の上昇は早くなり、電源電圧が低い場合には一次電流の上昇は遅くなる。このため、電源電圧の変動により、予測後の一次電流の値に誤差が生じる虞がある。
【００２８】
そこで、検出した一次電流および電源電圧に基づき一次電流通電時間を制御するには、請求項４に記載のように、一次電流検出手段は、スイッチング手段のオフ制御に伴い一次電流の通電が遮断される一次電流通電遮断時期の所定時間前の一次電流値を検出し、通電時間制御手段は、電源電圧検出手段により検出される電源電圧値に基づき、一次電流値を補正して一次電流の最大値を算出するとよい。
【００２９】
つまり、電源電圧値を利用することで一次電流の上昇割合を正確に把握することができ、一次電流通電遮断時期の所定時間前において検出した一次電流から、一次電流通電遮断時の一次電流を精度良く予測することが可能となる。
したがって、請求項４に記載の内燃機関用点火装置によれば、一次電流の検出誤差を抑えて、一次電流の最大値を精度良く予測することができ、点火コイルに蓄積する磁束エネルギを精度良く一定に制御することが可能となる。
【００３０】
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。
【００３１】
そこで、請求項５に記載のように、通電時間制御手段は、点火指令信号を出力する点火制御手段とは独立した形態で設けられているとよい。
つまり、通電時間制御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時間制御手段として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。
【００３２】
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、通電時間制御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。
【００３３】
そこで、請求項５に記載のように、通電時間制御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、通電時間制御手段としての制御機器を追加することで、一次電流通電時間を制御する機能を有する内燃機関用点火装置を実現できる。
【００３４】
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、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。
【００３５】
なお、通電時間制御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。
【００３６】
ところで、一次電流を検出する際に、何らかの要因によりノイズが発生した場合、このノイズの影響により一次電流を誤検出する可能性があり、一次電流を誤検出した場合、一次電流通電時間を正確に制御できなくなる虞がある。
そこで、上述（請求項１から請求項５）の内燃機関用点火装置においては、請求項６に記載のように、一次電流検出手段は、一次巻線に流れる一次電流を検出する際のノイズの侵入を防ぐためのノイズ除去手段を備えるとよい。
【００３７】
このようにノイズ除去手段を備えることで、ノイズの影響により一次電流を誤検出するのを防ぐことができ、一次電流を精度良く検出することが可能となる。その結果、一次電流通電時間を正確に制御することができ、点火コイルに蓄積する磁束エネルギを、内燃機関を正常に運転することができる所定範囲内に制御することが可能となる。
【００３８】
そして、一次電流通電時間を設定する際には、請求項７に記載のように、通電時間制御手段は、一次電流通電時間を段階的に制御するとよい。つまり、検出した一次電流の最大値に基づき一次電流通電時間を設定するにあたり、例えば、最終的に設定されている現在の一次電流通電時間に対して、予め定められた補正値（固定値）を加算あるいは減算することで、一次電流通電時間を段階的に設定するのである。
【００３９】
このように、補正値を固定値として一次電流通電時間を設定する場合、各燃焼サイクル毎に検出した一次電流に応じた補正量を算出する場合に比べて、補正値を算出する処理を削減できる。なお、連続する２つの燃焼サイクルにおいて、一次電流通電遮断時の一次電流が大きく変化することは無いため、比較的小さい値の補正値（固定値）を用いて各燃焼サイクル毎に一次電流通電時間を段階的に設定することでも、点火コイルに蓄積される磁束エネルギを最適値に近づけることが可能である。
【００４０】
したがって、請求項７に記載の内燃機関用点火装置によれば、補正値を算出する処理を削減できるため、一次電流通電時間を設定するための処理負荷を軽減することができる。また、従来から使用されている内燃機関用点火装置に対して、一次電流の最大値に基づき一次電流通電時間を設定する機能を追加する場合の処理負荷の上昇を抑えることができる。
【００４１】
ところで、上述の内燃機関用点火装置は、請求項８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３０［ｋＶ］以上とすれば、ガスエンジン向けのそれは４０［ｋＶ］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。
【００４２】
そして、このようなガスエンジンにおいては、最大二次電圧が高いことから、経時変化により点火プラグの電極が消耗し易くなり、電極消耗により火花放電ギャップが大きくなると、火花放電を発生するために必要な最大二次電圧は更に上昇する。
【００４３】
このため、このようなガスエンジンにおいて、例えば、一次巻線に流れる一次電流の最大値が点火コイルの個体間のパラツキにより小さくなる方向に変動した場合、点火コイルに蓄積される磁束エネルギが不足してしまい、失火に至る可能性が高くなる。
【００４４】
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、一次電流の最大値が一定となるように一次電流通電時間を制御することで、点火プラグにて火花放電を発生するために必要な磁束エネルギを点火コイルに蓄積することができ、失火の発生を抑えることができる。
【００４５】
よって、請求項８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から請求項７のいずれかに記載の内燃機関用点火装置を適用すれば、点火コイルの個体間のバラツキによる失火の発生を防止できるという効果をより発揮させることができる。
【００４６】
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。
【００４７】
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、一次電流の低下による失火が発生し易い。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、一次電流通電時間を制御することで、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して、失火の発生を抑えるという効果を更に発揮することができる。
【００５０】
【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。
【００５１】
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１２［Ｖ］）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。
【００５２】
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を駆動するための駆動電圧（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、一次巻線Ｌ１に流れる一次電流ｉ１を検出するための一次電流検出回路３３と、を備えている。
【００５３】
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。
【００５４】
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、図示しない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。
【００５５】
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）を中心として構成されている。
【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Ｄ１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（電気的接続）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続（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における点火指令信号ＩＧの出力端子に接続され、主制御用トランジスタ１５のエミッタは、一次電流検出回路３３を介して、直流電源装置１１の負極と同電位のグランドに接続（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後述の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，主制御用トランジスタ１５，一次電流検出回路３３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がローレベルに切り替わると、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極性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Ｄ１が設けられている。本実施例では、整流素子Ｄ１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Ｄ１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続（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、例えば、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値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値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、分圧値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］）で変化する分圧値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続（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】
次に、一次電流検出回路３３は、一端が主制御用トランジスタ１５のエミッタに接続され、他端がグランドに接続（接地）された検出用抵抗３５と、ノイズなどの影響を除去するためのフィルタ回路３７と、が備えられており、検出用抵抗３５の両端電圧Ｖｒを一次電流検出信号Ｓ１として、フィルタ回路３７を通じてマイコン２１に対して出力する。
【００６７】
ここで、フィルタ回路３７は、検出用抵抗３５と主制御用トランジスタ１５との接続点に一端が接続され、他端がマイコン２１における一次電流検出信号Ｓ１の入力端子に接続された抵抗Ｒ４と、マイコン２１に接続された抵抗Ｒ４の端部とグランドとの間に設けられたコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１との接続点と電圧変換回路２３の出力端子との間に設けられたダイオードＤ２と、コンデンサＣ１に並列に接続されたＤ３と、が備えられている。
【００６８】
ダイオードＤ２は、カソードが電圧変換回路２３の出力端子に接続されており、アノードが抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１との接続点に接続されている。また、ダイオードＤ３は、カソードが抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１との接続点に接続され、アノードが直流電源装置１１の負極と同電位のグランドに接続（接地）されている。
【００６９】
このとき、フィルタ回路３７では、抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ１がローパスフィルタとして作用することで、一次電流検出信号Ｓ１へのノイズの影響を抑えており、また、ダイオードＤ２とダイオードＤ３とが、一次電流検出信号Ｓ１の電位をマイコン２１の駆動電圧（５［Ｖ］）以下に制限して、高電位の信号出力によりマイコン２１が破壊されるのを防止している。
【００７０】
ところで、ＥＣＵ３１が出力する点火指令信号ＩＧのハイレベル電位Ｖｈ、検出用抵抗３５の両端電圧Ｖｒ、主制御用トランジスタ１５のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅには、「Ｖｈ＝Ｖｂｅ＋Ｖｒ」という関係がある。このことから、検出用抵抗３５の両端電圧Ｖｒが大きくなると、相対的に主制御用トランジスタ１５のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが小さくなり、このベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが主制御用トランジスタ１５の駆動可能電圧を下回ると、主制御用トランジスタ１５を駆動できなくなる。
【００７１】
このため、検出用抵抗３５の両端電圧Ｖｒが主制御用トランジスタ１５の駆動を妨げることがないように、検出用抵抗３５の抵抗値は小さく設定することが望ましい。一次電流の最大値は、当然ながら一次巻線の巻数によっても変化するが、通常４［Ａ］〜８［Ａ］程度（電源電圧１２［Ｖ］）であり、この検出用抵抗３５にて消費される最大電力Ｗ（＝Ｉ2Ｒ ）が、リーズナブルなコスト（消費電力）となるよう、検出用抵抗３５の許容電力を３［Ｗ］〜５［Ｗ］にするには、検出用抵抗３５の抵抗値は、例えば、０．１［Ω］〜０．３［Ω］に設定するとよい。
【００７２】
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から分圧値Ｖｓが入力され、一次電流検出回路３３から一次電流検出信号Ｓ１が入力され、ＥＣＵ３１から点火指令信号ＩＧが入力されている。そして、マイコン２１は、分圧値Ｖｓおよび一次電流検出信号Ｓ１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のローから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。
【００７３】
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。
まず、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、これに同期して通電開始遅延信号Ｓｂがローからハイレベルに切り換わる。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。そのあと、電源電圧検出回路２７にて検出された電源電圧の分圧値Ｖｓおよび一次電流検出回路３３にて検出された一次電流検出信号Ｓ１に基づいて設定された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共に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。
【００７４】
さらに時間が経過して点火時期（一次電流通電遮断時期）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に負極性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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、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。
【００７８】
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。ここでの所定時間とは、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（固定値）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が十分長くなり、例えば、低回転低負荷時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。
【００７９】
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。
【００８０】
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（一次電流通電遮断時期）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。
【００８１】
ここで、図３に、電源電圧が異なる場合の一次電流ｉ１の波形を示す。なお、図３において実線で示す波形が電源電圧が低い場合の波形であり、破線で示す波形が電源電圧が高い場合の波形である。そして、図３における時刻ｔ１１が電源電圧が低い場合の通電開始時期であり、時刻ｔ１２が電源電圧が高い場合の通電開始時期であり、それぞれ図２における時刻ｔ２に相当する。また、図３における時刻ｔ１４が点火時期であり、図２における時刻ｔ３に相当する。
【００８２】
図３から判るように、電源電圧が異なる場合、通電開始後の時間経過に伴う一次電流ｉ１の波形（電流の増加割合）はそれぞれ異なり、電源電圧が低い場合には一次電流の増加割合（上昇率）は小さく、電源電圧が高い場合には一次電流の増加割合（上昇率）は大きいことが判る。
【００８３】
ところで、一次電流検出回路３３により一次電流ｉ１を検出して、点火時期（一次電流通電遮断時。図２における時刻ｔ３、図３における時刻ｔ１４）における一次電流ｉ１の最大値を一定にする制御を行うためには、一次電流通電遮断時期の一次電流ｉ１を検出することが望ましい。しかし、一次電流通電遮断時の一次電流ｉ１は瞬時的に大きく変化するため、正確に検出することが困難である。そのため、本内燃機関用点火装置では、一次電流通電遮断時期の所定時間前に検出した一次電流ｉ１を基準に、時間経過による増加分を予測して一次電流通電遮断時の一次電流ｉ１を検出する方法を採る。
【００８４】
しかし、図３に示す時刻ｔ１３における一次電流ｉ１の電流値は、電源電圧が低い場合、電源電圧が高い場合のそれぞれで等しくなるものの、一次電流通電遮断時（図３における時刻ｔ１４）の一次電流ｉ１の電流値は異なる値を示す。つまり、一次電流通電遮断時より所定時間前の一次電流ｉ１の値が等しくとも、一次電流通電遮断時の一次電流ｉ１が異なる場合がある。これは、電源電圧が異なるために生じるのであり、一次電流通電遮断時の一次電流ｉ１を予測する際には、電源電圧の大きさを考慮して予測することで、略正確な一次電流ｉ１を予測することが可能となる。なお、一次電流ｉ１を予測する処理はマイコン２１にて実行しており後述する。
【００８５】
次に、マイコン２１にて実行される通電時間制御処理について、図４に示すフローチャートに従い説明する。なお、通電時間制御処理は、内燃機関が始動されるとともに起動されて処理を開始する。
そして、通電時間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。
【００８６】
次に、Ｓ１２０では、通電開始遅延時間Ｔｓ、変数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに初期値を設定する。このとき、通電開始遅延時間Ｔｓとしては、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 ］となるように初期値を設定する。また、変数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆについては、検出する電源電圧および一次電流ｉ１の平均値を算出する際に用いる変数であり、Ｓ１２０ではすべての変数を０に設定する。
【００８７】
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。
【００８８】
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る。
【００８９】
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。
【００９０】
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のベースに加工後点火指令信号Ｓａが入力され、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。
【００９１】
Ｓ１７０の処理が実行されてＳ１８０に移行すると、Ｓ１８０では、一次電流ｉ１の検出時期を設定するために、検出された電源電圧に基づき、ＥＣＵ３１による点火指令信号ＩＧの状態変化時期（Ｓ１３０で肯定判定された時期）から一次電流ｉ１を検出する時期までの一次電流検出時間Ｔｍを設定する。なお、前述したように、ＥＣＵ３１による一次電流通電時間、つまり点火指令信号ＩＧのハイレベル出力時間は固定値であり、一次電流通電遮断時期（換言すれば、点火時期）よりも所定時間前の一次電流ｉ１を検出するための時期は、Ｓ１３０で肯定判定された時期を基準に確定することができる。具体的には、ＥＣＵ３１による一次電流通電時間から一次電流検出時間Ｔｍが経過した時期が、一次電流通電遮断時期よりも所定時間前の一次電流ｉ１の検出時期になるように、一次電流検出時間Ｔｍを設定する。なお、内燃機関の始動直後（通電時間制御処理の開始直後）で電源電圧が未検出の場合には、定格電圧に応じた一次電流検出時間Ｔｍを設定する。
【００９２】
続くＳ１９０では、Ｓ１５０でカウントを開始したタイマー値が、Ｓ１８０で設定した一次電流検出時間Ｔｍ以上であるか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ２００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、タイマー値が一次電流検出時間Ｔｍ以上になるまで待機する。つまり、Ｓ１９０では、点火指令信号ＩＧのローからハイレベルへの状態変化が発生してから（Ｓ１３０で肯定判定されてから）、一次電流検出時間Ｔｍが経過したか否かを判定して、一次電流ｉ１の検出時期を判定している。
【００９３】
そして、Ｓ１９０で肯定判定されるとＳ２００に移行し、Ｓ２００では、一次電流検出ルーチンを実行する。ここで、一次電流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。
図５に示すように、まず、一次電流検出ルーチンが起動されると、Ｓ４１０では、一次電流検出回路３３から入力される一次電流検出信号Ｓ１（詳細には電位Ｖｒ）と、検出用抵抗３５の抵抗値とから、一次電流ｉ１の値を検出（サンプリング）する。
【００９４】
次のＳ４２０では、変数Ｅの値を変数Ｄに代入し、続くＳ４３０では、変数Ｆの値を変数Ｅに代入し、さらに次のＳ４４０では、Ｓ４１０で検出した一次電流ｉ１の値を変数Ｆに代入する。
続くＳ４５０では、変数Ｄの値が０であるか否かを判断しており、肯定判定される場合にはＳ４６０に移行し、否定判定される場合には本一次電流検出ルーチンを終了して、再び通電時間制御処理に移行する。なお、内燃機関の運転開始後、一次電流ｉ１が３回以上検出されると、変数Ｄには検出した一次電流ｉ１の値が代入されることになり、変数Ｄは０以外の値となる。つまり、Ｓ４５０では、内燃機関の運転が開始されてから、一次電流ｉ１を少なくとも３回検出したか否かを判断しており、３回以上検出されている場合には通電開始遅延時間Ｔｓを設定するために、Ｓ４６０に移行する。
【００９５】
そして、Ｓ４５０で肯定判定されるとＳ４６０に移行し、Ｓ４６０では、変数Ｄ，Ｅ，Ｆの平均値を算出して、一次電流平均値Ｉａｖを算出する。
続くＳ４７０では、Ｓ４６０で算出した一次電流平均値Ｉａｖを基に、一次電流通電遮断時における一次電流ｉ１を予測するとともに、その予測値を補正するための補正値を電源電圧に基づいて算出する。なお、前述した図３の説明にもあるように、一次電流ｉ１の増加割合は電源電圧の大きさに応じて変化することから、Ｓ４７０においては、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、電源電圧に応じて最適な補正値が算出されるように構成されている。つまり、電源電圧が高いほど予測値が高くなる補正値を算出し、電源電圧が低いほど予測値が低くなる補正値を算出する。
【００９６】
次のＳ４８０にて、Ｓ４７０で算出した補正値により補正された値を一次電流平均補正値Ｉａｖｃとして設定する。
続くＳ４９０では、Ｓ４８０で設定した一次電流平均補正値Ｉａｖｃが、予め設定された一次電流目標値Ｉｔ以下であるか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ５００に移行し、否定判定されるとＳ５１０に移行する。ここで、一次電流目標値Ｉｔには、あらゆる内燃機関の運転条件下において点火プラグにて火花放電を発生させるために最低限必要な点火用高電圧を点火コイル（二次巻線）に誘導できる一次電流値よりも大きい目標値が、予め設定されている。
【００９７】
そして、Ｓ４９０で肯定判定されるとＳ５００に移行し、Ｓ５００では、通電開始遅延時間Ｔｓを時間補正値αだけ小さい値に補正する。つまり、Ｓ４９０で肯定判定されるのは点火コイルに蓄積されるエネルギが不足気味であることを示し、通電開始遅延時間Ｔｓを小さくすることで次回の燃焼サイクルにおける一次電流通電時間を長くし、蓄積されるエネルギを増大させて適切な値に近づけるのである。なお、時間補正値αは、予め定められた固定値であり、各燃焼サイクル毎に通電開始遅延時間Ｔｓを補正するのに適した値が設定されている。
【００９８】
また、Ｓ４９０で否定判定されるとＳ５１０に移行し、Ｓ５１０では、通電開始遅延時間Ｔｓを時間補正値αだけ大きい値に補正する。つまり、Ｓ４９０で否定判定されるのは点火コイルに蓄積されるエネルギが過剰であることを示し、通電開始遅延時間Ｔｓを大きくすることで次回の燃焼サイクルにおける一次電流通電時間を短くし、蓄積されるエネルギを減少させて適切な値に近づけるのである。
【００９９】
そして、Ｓ５００あるいはＳ５１０の処理が行われた後は、Ｓ５２０に移行し、最終的に設定されている通電開始遅延時間Ｔｓが、予め定められた許容範囲内にあるか否かを判断し、肯定判定されると一次電流検出ルーチンを終了し、否定判定されるとＳ５３０に移行する。ここで、Ｓ５２０における許容範囲は、点火プラグでの火花放電が発生可能となる一次電流通電時間の範囲に対応する通電開始遅延時間Ｔｓの範囲が設定されている。つまり、ＥＣＵ３１による一次電流通電時間から、火花放電が発生可能となる一次電流通電時間の最大値および最小値を差し引くことで得られるそれぞれの値により決定される範囲が、通電開始遅延時間Ｔｓとして設定可能な許容範囲である。
【０１００】
また、Ｓ５２０で否定判定されるとＳ５３０に移行し、Ｓ５３０では、許容範囲を逸脱した通電開始遅延時間Ｔｓに、許容範囲内の値を設定することで通電開始遅延時間Ｔｓを修正する。具体的には、通電開始遅延時間Ｔｓが、許容範囲の下限値を下回る場合には、許容範囲の下限値を通電開始遅延時間Ｔｓに設定し、許容範囲の上限値を上回る場合には、許容範囲の上限値を通電開始遅延時間Ｔｓに設定することで、通電開始遅延時間Ｔｓの修正を行う。
【０１０１】
そして、Ｓ５３０の処理が終了するか、あるいはＳ５２０で肯定判定されると、本一次電流検出ルーチンを終了して、再び通電時間制御処理に移行する。
このように、一次電流検出ルーチンは、一次電流通電遮断時期の所定時間前に検出した一次電流ｉ１の過去３回分の平均値（移動平均値）である一次電流平均値Ｉａｖを算出し、この一次電流平均値Ｉａｖから一次電流通電遮断時の一次電流ｉ１を予測し、さらに電源電圧により算出した補正値により補正することで一次電流平均補正値Ｉａｖｃを設定する。そして、一次電流平均補正値Ｉａｖｃを一次電流目標値Ｉｔと比較した結果により、通電開始遅延時間Ｔｓに時間補正値αを加算あるいは減算することで補正して、通電開始遅延時間Ｔｓを設定している。
【０１０２】
このあと、通電時間制御処理に再び処理が移行してＳ２００の処理が終了すると、続くＳ２１０では、Ｓ１５０で開始したタイマーカウントを停止し、続くＳ２２０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。
次のＳ２３０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。
【０１０３】
続くＳ２４０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Ｓ２５０に移行し、否定判定されるとＳ１３０に移行する。なお、本通電時間制御処理は、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、Ｓ２４０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。
【０１０４】
そして、Ｓ２４０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、Ｓ２４０で肯定判定されるまでは、Ｓ１３０からＳ２４０までの処理を繰り返し実行することで、一次電流ｉ１に基づき補正される通電開始遅延時間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。
【０１０５】
このようにして、Ｓ１３０からＳ２４０までの処理を繰り返し行い、カウンタＮが５以上になると、Ｓ２４０で肯定判定されてＳ２５０に移行する。すると、Ｓ２５０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６に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
【０１０６】
まず、電源電圧検出ルーチンが起動されると、Ｓ７１０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧値Ｖｓを電源電圧Ｖｓ１として検出（サンプリング）し、次のＳ７２０では電源電圧Ｖｓ１を変数Ａに代入する。
次のＳ７３０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧値Ｖｓを電源電圧Ｖｓ２として検出（サンプリング）し、次のＳ７４０では電源電圧Ｖｓ２を変数Ｂに代入する。
【０１０７】
さらにＳ７５０では、電源電圧検出回路２７から入力される分圧値Ｖｓを電源電圧Ｖｓ３として検出（サンプリング）し、次のＳ７６０では電源電圧Ｖｓ３を変数Ｃに代入する。つまり、電源電圧検出回路２７から入力される分圧値Ｖｓを３回にわたり検出（サンプリング）する。このように３回にわたって分圧値Ｖｓを実施しているのは、検出精度を向上させるためである。
【０１０８】
そして、次のＳ７７０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値Ｖｓに対する電源電圧の比率を乗じることで、Ｓ７１０，Ｓ７３０，Ｓ７５０にて検出した各電源電圧値を算出する。
【０１０９】
続くＳ７８０では、Ｓ７７０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、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始遅延時間が短くなるように構成されている。
【０１１０】
そして、次のＳ７９０では、通電時間制御処理にて使用する通電開始遅延時間Ｔｓに、Ｓ７８０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Ｓ８００では、通電時間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。
【０１１１】
そして、Ｓ８００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、再び通電時間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、通電時間制御処理におけるＳ２５０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Ｓ７１０からＳ８００までの処理を終了する。
【０１１２】
こうして電源電圧検出ルーチンが終了して、通電時間制御処理のＳ２５０に処理が移行すると、Ｓ２５０での処理が終了してＳ１３０に移行する。
そして、この後の通電時間制御処理では、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を基本として、各燃焼サイクル毎に一次電流検出ルーチンにおいて算出された通電開始遅延時間Ｔｓを用いて補正を行い、一次電流ｉ１の通電開始時期の遅延制御（通電時間設定制御）を実行する。その後、Ｓ１３０からＳ２４０までの処理を繰り返し実行し、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、Ｓ２４０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、電源電圧に基づき通電開始遅延時間Ｔｓが更新される。
【０１１３】
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および電源電圧値を検出するマイコン２１が電源電圧検出手段に相当し、一次電流検出回路３３および一次電流の最大値を検出する（算出する）マイコン２１が一次電流検出手段に相当し、フィルタ回路３７がノイズ除去手段に相当し、マイコン２１および通電遅延用トランジスタ２５が通電時間制御手段に相当する。
【０１１４】
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時間制御処理が、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。
【０１１５】
そして、点火指令信号ＩＧがハイレベルに変化した後、検出された一次電流および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。
【０１１６】
すなわち、本内燃機関用点火装置では、通電時間制御処理を実行するマイコン２１を設けて、検出した一次電流の最大値および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て一次電流通電時間を制御することで、一次巻線Ｌ１に流れる一次電流ｉ１の最大値が一定となるように制御している。その結果、点火コイル１３の巻線抵抗やインダクタンスのバラツキにより点火コイルの個体間にバラツキがある場合や、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保つことができるのである。
【０１１７】
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にて一次電流の最大値が検出できず、かつ通電開始遅延信号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、少なくとも内燃機関の運転を継続することが可能である。
【０１１８】
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、一次電流の最大値を検出し、かつ一次巻線への通電時間の設定を行う制御処理を行うマイコン２１および通電遅延用トランジスタ２５（即ち、通電時間制御手段）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、一次巻線への通電時間制御処理を実行するにあたりＥＣＵ３１の処理負荷を上昇させずに、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。
【０１１９】
さらに、通電開始遅延時間Ｔｓを設定するにあたり、一次電流平均補正値Ｉａｖｃが一次電流目標値Ｉｔ以下であるときには通電開始遅延時間Ｔｓを短く設定することで一次電流通電時間を長く設定し、反対に、一次電流平均補正値Ｉａｖｃが一次電流目標値Ｉｔより大きいときには通電開始遅延時間Ｔｓを長く設定する。このように、検出した一次電流ｉ１と一次電流目標値Ｉｔとの比較結果に基づいて一次電流通電時間を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近づけることができる。したがって、本実施例の内燃機関用点火装置によれば、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。
【０１２０】
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。
次に、第２実施例として、検出用抵抗３５（一次電流検出回路３３）からの一次電流検出信号Ｓ１が入力され、上記実施例（以下、第１実施例という）の加工後点火指令信号Ｓａと同様の状態変化を示す点火指令信号ＩＧを出力する制御処理を行うＥＣＵ３１が備えられた内燃機関用点火装置１を図７に示す。
【０１２１】
図７に示すように、第２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１２［Ｖ］）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、一次巻線Ｌ１に流れる一次電流ｉ１を検出するための検出用抵抗３５と、を備えている。
【０１２２】
なお、第２実施例の内燃機関用点火装置における各構成要素のうち、第１実施例における各構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付している。ただし、ＥＣＵ３１については、同一符号を付しているが、内部処理の内容が一部異なっている。また、検出用抵抗３５は、一次電流検出回路３３にも相当する。
【０１２３】
そして、第２実施例のＥＣＵ３１では、第１実施例のＥＣＵ３１にて実行される制御処理に加えて、第１実施例のマイコン２１で実行される一次電流検出ルーチンに相当する制御処理を各燃焼サイクル毎に実行し、検出した一次電流ｉ１に基づき通電開始遅延時間Ｔｓを設定する（つまり、第２実施例では、ＥＣＵ３１が点火制御手段、一次電流検出手段および通電時間制御手段に相当）。また、点火制御処理における処理内容にも相違点があり、一次電流検出ルーチンにて設定された通電開始遅延時間Ｔｓに応じて、点火指令信号ＩＧの出力時期が決定される。つまり、点火指令信号ＩＧのハイレベル出力が、第１実施例の通電時間制御処理における通電開始遅延信号Ｓｂのハイレベル出力終了時期に実行される。これにより、点火指令信号ＩＧは、第１実施例の加工後点火指令信号Ｓａと同様の状態変化を示す。
【０１２４】
また、第２実施例のＥＣＵ３１では、一次電流検出信号Ｓ１の検出を通電開始から通電遮断後までの期間において一定間隔毎に複数回実行し、１燃焼サイクル中における最大値を一次電流通電遮断時の一次電流値として検出する。具体的には、図２における時刻ｔ２から時刻ｔ３の数μ秒後までの期間において、一定間隔で検出した一次電流を保存し、保存した一次電流値の最大値を一次電流通電遮断時の一次電流として検出するのである。そして、このように検出した一次電流の最大値に基づき一次電流通電時間の制御を行うことで、一次電流の最大値が一定となるように制御される。
【０１２５】
よって、第２実施例の内燃機関用点火装置では、ＥＣＵ３１が、検出した一次電流に基づき一次電流通電時間を設定し、この一次電流通電時間に応じて点火指令信号ＩＧを出力することで、点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に制御している。
【０１２６】
次に、第３実施例として、第１実施例の内燃機関用点火装置から、電源電圧検出回路２７とフィルタ回路３７とを除き、検出した一次電流に基づき一次電流通電時間を設定する内燃機関用点火装置を図８に示す。
図８に示すように、第３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１２［Ｖ］）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、一次巻線への通電開始時期を遅延させるためのマイコン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を駆動するための駆動電圧（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、一次巻線Ｌ１に流れる一次電流ｉ１を検出するための検出用抵抗３５と、を備えている。
【０１２７】
なお、第３実施例の内燃機関用点火装置における各構成要素のうち、第１実施例における各構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付している。ただし、マイコン２１については、同一符号を付しているが、内部処理の内容が一部異なっている。また、検出用抵抗３５は、一次電流検出回路３３にも相当する。
【０１２８】
そして、第３実施例の内燃機関用点火装置１では、ＥＣＵ３１が第１実施例のＥＣＵ３１と同様の制御処理を実行して、点火指令信号ＩＧを出力する。また、マイコン２１は、一次電流検出信号Ｓ１が入力されており、通電時間制御処理として、図４に示すフローチャートにおけるＳ１１０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２５０の処理が削除され、Ｓ２２０の処理の後Ｓ１３０に移行するよう変更されたフローチャートに従い処理を実行する。これにより、一次電流検出ルーチンにて検出された一次電流に基づき通電開始遅延時間Ｔｓを設定し、通電開始遅延信号Ｓｂを出力することで、一次巻線への一次電流通電時間を設定している。
【０１２９】
よって、第３実施例の内燃機関用点火装置では、マイコン２１が、検出した一次電流の最大値に基づき一次電流通電時間の制御処理を実行することで、点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に制御している。
次に、第４実施例として、第３実施例の内燃機関用点火装置における一次電流検出信号Ｓ１の信号経路に、抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ１からなるローバスフィルタとしてのフィルタ回路３７を追加した内燃機関用点火装置を図９に示す。
【０１３０】
図９に示すように、第４実施例の内燃機関用点火装置１におけるフィルタ回路３７は、検出用抵抗３５と主制御用トランジスタ１５との接続点に一端が接続され、他端がマイコン２１における一次電流検出信号Ｓ１の入力端子に接続された抵抗Ｒ４と、マイコン２１に接続された抵抗Ｒ４の端部とグランドとの間に設けられたコンデンサＣ１と、が備えられている。そして、検出用抵抗３５とフィルタ回路３７が一次電流検出回路３３を構成している。よって、第４実施例の内燃機関用点火装置によれば、第３実施例に比べて、一次電流検出信号Ｓ１を検出する際のノイズの影響を抑えることができ、精度良く一次電流を検出することができる。
【０１３１】
なお、第４実施例の内燃機関用点火装置における各構成要素のうち、第３実施例における各構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付している。
続いて、第５実施例として、検出用抵抗３５の両端電圧のピーク値（最大値）を保持して一次電流検出信号Ｓ１として出力するピークホールド回路４１を備えた内燃機関用点火装置を図１０に示す。
【０１３２】
図１０に示すように、第５実施例の内燃機関用点火装置は、図７に示す第２実施例の内燃機関用点火装置にピークホールド回路４１が追加された構成であり、ピークホールド回路４１は、主制御用トランジスタ１５と検出用抵抗３５との接続点から、ＥＣＵ３１における一次電流検出信号Ｓ１の入力端子までの信号経路に設けられている。そして、検出用抵抗３５とピークホールド回路４１とが一次電流検出回路３３を構成している。
【０１３３】
なお、第５実施例の内燃機関用点火装置における各構成要素のうち、第２実施例における各構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付している。
そして、ピークホールド回路４１は、主制御用トランジスタ１５と検出用抵抗３５との接続点にアノードが接続されたダイオードＤ４と、ダイオードＤ４のカソードに一端が接続され、グランドに他端が接続（接地）されたコンデンサＣ２と、コレクタが抵抗Ｒ５を介してダイオードＤ４のカソードに接続されたｎｐｎ型トランジスタからなるリセット用トランジスタ４３と、を備えている。そして、ダイオードＤ４のカソードが、ＥＣＵ３１の一次電流検出信号Ｓ１の入力端子に接続されている。また、リセット用トランジスタ４３は、ベースがＥＣＵ３１のリセット信号Ｓｃの出力端子に接続され、エミッタがグランドに接続（接地）されている。
【０１３４】
このように構成されたピークホールド回路４１では、検出用抵抗３５に発生する両端電圧Ｖｒに等しい電位差となるようにコンデンサＣ２が充電され、また、ダイオードＤ４によってコンデンサＣ２の放電が制限されるため、コンデンサＣ２の両端電圧は検出用抵抗３５の両端電圧Ｖｒの最大値を保持することになる。なお、コンデンサＣ２の両端電圧が保持されるのは、リセット用トランジスタ４３がオフ状態の間であり、リセット用トランジスタ４３がオン状態となると、コンデンサＣ２に蓄積された電荷が、抵抗Ｒ５およびリセット用トランジスタ４３を介して放電される。
【０１３５】
そして、リセット用トランジスタ４３を駆動制御するリセット信号Ｓｃは、ＥＣＵ３１から出力されており、点火指令信号ＩＧのハイレベル出力時期と同時に一定のパルス幅からなるパルス信号として出力される。なお、このリセット信号Ｓｃのパルス幅は、コンデンサＣ２の放電に要する時間に応じて予め設定されており、コンデンサＣ２としては、点火指令信号ＩＧがハイレベルを継続する時間（換言すれば、一次巻線への通電時間）よりも十分に短い時間で放電可能なものが備えられている。
【０１３６】
ここで、図１２に、図１０に示す内燃機関用点火装置における、点火指令信号ＩＧ，一次電流ｉ１，一次電流検出信号Ｓ１，リセット信号Ｓｃ，の各状態を表すタイムチャートを示す。
まず、図１２における時刻ｔ１１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、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。
【０１３７】
そのあと、一次電流通電遮断時期（時刻ｔ１２）にて点火指令信号ＩＧがローレベルとなり、主制御用トランジスタ１５がオフ状態となると、一次電流ｉ１は流れなくなる。しかし、コンデンサＣ２の両端電圧は、一次電流ｉ１が最大となるときの検出用抵抗３５の両端電圧を維持するため、一次電流検出信号Ｓ１は、一次電流ｉ１の最大値を表す大きさに保持される。
【０１３８】
このあと、次の燃焼サイクルにおける一次電流通電遮断時期（時刻ｔ１３）になると、ＥＣＵ３１が、点火指令信号ＩＧとともにリセット信号Ｓｃをハイレベルとして出力することで、リセット用トランジスタ４３がオン状態となり、コンデンサＣ２が放電されて一次電流検出信号Ｓ１がリセットされる。
【０１３９】
このため、ＥＣＵ３１は、一次電流ｉ１の検出を、図１２における時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間中の１時点で行えば良いことになる。
そして、第５実施例のＥＣＵ３１では、第２実施例と同様に、一次電流検出ルーチンに相当する制御処理を各燃焼サイクル毎に実行して、検出した一次電流ｉ１に基づき通電開始遅延時間Ｔｓを設定しており、一次電流ｉ１の検出時期が、図１２における時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間中の最も処理負荷の低い時期に設定されている。また，点火制御処理として、第２実施例と同様の処理が実行され、点火指令信号ＩＧは、第１実施例の加工後点火指令信号Ｓａと同様の状態変化を示す。
【０１４０】
このように構成された第５実施例の内燃機関用点火装置においては、ＥＣＵ３１が、検出した一次電流の最大値に基づき一次電流通電時間の制御処理を実行することで、点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に制御している。
更に、第６実施例として、図８に示す第３実施例の内燃機関用点火装置にピークホールド回路４１が追加された内燃機関用点火装置を、図１１に示す。
【０１４１】
図１１に示すように、第６実施例の内燃機関用点火装置は、図８に示す第３実施例の内燃機関用点火装置にピークホールド回路４１が追加された構成であり、ピークホールド回路４１は、主制御用トランジスタ１５と検出用抵抗３５との接続点から、マイコン２１における一次電流検出信号Ｓ１の入力端子までの信号経路に設けられている。そして、検出用抵抗３５とピークホールド回路４１とが一次電流検出回路３３を構成している。
【０１４２】
なお、第６実施例の内燃機関用点火装置における各構成要素のうち、第３実施例における各構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付している。
そして、ピークホールド回路４１は、主制御用トランジスタ１５と検出用抵抗３５との接続点にアノードが接続されたダイオードＤ４と、ダイオードＤ４のカソードに一端が接続され、グランドに他端が接続（接地）されたコンデンサＣ２と、コレクタが抵抗Ｒ５を介してダイオードＤ４のカソードに接続されたｎｐｎ型トランジスタからなるリセット用トランジスタ４３と、を備えている。そして、ダイオードＤ４のカソードが、マイコン２１の一次電流検出信号Ｓ１の入力端子に接続されている。また、リセット用トランジスタ４３は、ベースがマイコン２１のリセット信号Ｓｃの出力端子に接続され、エミッタがグランドに接続（接地）されている。
【０１４３】
このように構成されたピークホールド回路４１では、検出用抵抗３５に発生する両端電圧Ｖｒに等しい電位差となるようにコンデンサＣ２が充電され、また、ダイオードＤ４によってコンデンサＣ２の放電が制限されるため、コンデンサＣ２の両端電圧は検出用抵抗３５の両端電圧Ｖｒの最大値を保持することになる。なお、コンデンサＣ２の両端電圧が保持されるのは、リセット用トランジスタ４３がオフ状態の間であり、リセット用トランジスタ４３がオン状態となると、コンデンサＣ２に蓄積された電荷が、抵抗Ｒ５およびリセット用トランジスタ４３を介して放電される。
【０１４４】
そして、リセット用トランジスタ４３を駆動制御するリセット信号Ｓｃは、マイコン２１から出力されており、点火指令信号ＩＧのハイレベル出力時期と同時に一定のパルス幅からなるパルス信号として出力される。なお、このリセット信号Ｓｃのパルス幅は、コンデンサＣ２の放電に要する時間に応じて予め設定されており、コンデンサＣ２としては、点火指令信号ＩＧがハイレベルを継続する時間（換言すれば、一次巻線への通電時間）よりも十分に短い時間で放電可能なものが備えられている。
【０１４５】
そして、図１１に示す内燃機関用点火装置における、加工後点火指令信号Ｓａ，一次電流ｉ１，一次電流検出信号Ｓ１，リセット信号Ｓｃ，の各状態を表すタイムチャートは、図１２における点火指令信号ＩＧを加工後点火指令信号Ｓａに置き換えた場合のタイムチャートと同様である。
【０１４６】
このため、マイコン２１は、一次電流ｉ１の検出を、図１２における時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間中の１時点で行えば良いことになる。
そして、第６実施例のマイコン２１は、一次電流検出信号Ｓ１が入力されており、通電時間制御処理として、図４に示すフローチャートにおけるＳ１１０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２５０の処理が削除され、Ｓ２２０の処理の後Ｓ１３０に移行するよう変更され、Ｓ１８０での処理内容が変更された処理を実行する。なお、Ｓ１８０では、一次電流ｉ１の検出時期が、図１２における時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間中の最も処理負荷の低い時期となるように、一次電流検出時間Ｔｍを設定する。
【０１４７】
また、一次電流検出ルーチンとして、図５に示すフローチャートにおけるＳ４２０からＳ４７０の処理が削除され、Ｓ４８０での処理内容が、Ｓ４１０で検出した一次電流ｉ１を一次電流平均補正値Ｉａｖｃに設定する処理に変更されたフローチャートに従い処理を実行する。このようにして一次電流検出ルーチンにて検出された一次電流に基づき通電開始遅延時間Ｔｓを設定し、通電開始遅延信号Ｓｂを出力することで、一次巻線への通電時間を設定している。
【０１４８】
このように構成された第６実施例の内燃機関用点火装置においては、マイコン２１が、検出した一次電流の最大値に基づき一次電流通電時間の制御処理を実行することで、点火コイルに蓄積する磁束エネルギをほぼ一定に制御している。
以上、本発明の複数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、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る構成においても、本発明の内燃機関用点火装置を実現できる。
【０１４９】
また、例えば、通電開始後から通電遮断の所定時間前までの期間における一次電流の変化動向を検出し、この変化動向から一次電流通電遮断時における一次電流の電流値（最大値）を予測して、一次電流通電時間を設定するようにしてもよい。
【０１５０】
さらに、上記実施例で説明した通電時間制御処理では、１気筒毎に一次電流の最大値および電源電圧値を検出し、その気筒の次回の燃焼サイクルにおける一次電流通電時間を制御しているが、複数の気筒を備えた内燃機関については、一次電流の最大値および電源電圧値を検出した気筒の次の気筒における一次電流通電時間を制御するようにしても良い。また、複数の気筒を備えた内燃機関では、複数の気筒でそれぞれ検出される複数の一次電流の最大値を用いて、例えば移動平均値を算出するようにして、１つの気筒の一次電流通電時間を制御するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第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】  第１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】  電源電圧が高い場合および電源電圧が低い場合のそれぞれの一次電流の波形を表す説明図である。
【図４】  通電時間制御処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図５】  一次電流検出ルーチンの処理内容を表すフローチャートである。
【図６】  電源電圧検出ルーチンの処理内容を表すフローチャートである。
【図７】  第２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８】  第３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９】  第４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１０】  第５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１１】  第６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１２】  第５実施例および第６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。
【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…マイクロコンピュータ（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）３３…一次電流検出回路、３５…検出用抵抗、３７…フィルタ回路、４１…ピークホールド回路、４３…リセット用トランジスタ、Ｃ１…コンデンサ、Ｃ２…コンデンサ、Ｌ１…一次巻線、Ｌ２…二次巻線。
【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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【図１２】
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