(57)【要約】  点火プラグに発生した火花放電による着火性を向上させ、しかも、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化も低減できる内燃機関用点火装置を提供する。  内燃機関用点火装置１の重畳制御手段３０Ａは、点火コイルユニット１０Ａからの一次コイル電圧信号により取得した一次コイル１１１の電圧変化から二次コイル１１２の電圧変化を推定し、点火コイル１１Ａの一次電流を遮断する点火タイミング以降に、一次コイル電圧の状況が、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態として予め定めた重畳開始条件を満たすと、二次電流重ね信号Ｓｐを二次電流重ね手段５０Ａに出力することで、電流重ね手段５０Ａから点火コイル二次側に電流を重畳させ、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持させ、大きな火炎核を形成させて着火性を向上させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルの二次側へ重畳的にエネルギを加算して放電エネルギを増大させることが可能なエネルギ重畳手段と、
点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される一次コイルの電圧を検出する一次コイル電圧検出手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧の変化が、前記点火プラグに発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態として予め定めた重畳開始条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段を作動させて点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳するようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記点火制御手段は、予め定めた一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧が予め定めた重畳開始基準電圧値に達することを重畳開始条件として用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
前記エネルギ重畳手段は、点火プラグに火花放電が生じることで点火コイルの二次側を流れる二次電流に、更に電流を重ねて流すものとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項４】
点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルは、主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、主一次電流を遮断することにより順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルの通電遮断以降における任意のタイミングで副一次電流を通電することにより、順方向と逆の遮断方向に磁束を発生させる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルと副一次コイルの磁束変化が作用して放電エネルギが与えられる二次コイルと、を有するものとし、
点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される主一次コイルの電圧を検出する主一次コイル電圧検出手段と、
前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替えることで発生させた遮断方向の磁束を二次コイルに作用させることで、点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳するエネルギ重畳手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記主一次コイル電圧検出手段により検出された主一次コイル電圧の変化が、前記点火プラグに発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態として予め定めた重畳開始条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段を作動させて点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳するようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項５】
前記点火制御手段は、予め定めた主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、主一次コイル電圧検出手段により検出された主一次コイル電圧が予め定めた重畳開始基準電圧値に達することを重畳開始条件として用いるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項６】
前記点火制御手段は、前記重畳開始条件の成立に伴って放電エネルギの重畳を開始した後、前記点火プラグに発生した火花の吹き飛びが懸念される状態として予め定めた重畳補正条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段により二次側へ与える重畳エネルギ量を更に高めるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項７】
前記点火制御手段は、前記重畳開始基準電圧値を超える値として予め設定した重畳補正用電圧値に達することを重畳補正条件として用いるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車両に搭載される内燃機関用の点火装置に関し、点火コイルの二次側に発生させる放電エネルギを重畳的に増大させて、良好な放電特性を得るものである。
【背景技術】
【０００２】
車両搭載の内燃機関として、燃費改善のために直噴エンジンや高ＥＧＲエンジンが採用されているが、これらのエンジンは着火性があまり良くないため、点火装置には高エネルギ型のものが必要になる。そこで、古典的な電流遮断原理により発生する点火コイル二次側出力に、さらにもう一つの点火コイルの出力を加算的に重畳する位相放電型の点火装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】
この特許文献１に記載の点火装置によれば、主点火コイルの一次電流を遮断することでその二次側に発生する数ｋＶの高電圧により、点火プラグの放電間隙に絶縁破壊を起こして点火コイルの二次側から放電電流を流し始めた後に、主点火コイルと並列に接続された副点火コイルの一次電流を遮断し、その二次側に発生する数ｋＶの直流電圧を加算的に重畳することで、比較的長い時間に亙って点火プラグに大きな放電エネルギを与えることができるため、燃料への着火性が向上し、延いては燃費も向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４０９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された点火装置のような方式では、点火プラグの放電電流は各コイルから出力される三角波電流の組み合わせであるため、高電流期間を拡大するためには、２つの点火コイルの点火位相を大きくしたうえで、２つの点火コイルに十分なエネルギを蓄積する時間を長くしなければ、高電流期間を拡大することができない。【０００６】
また、点火コイルの外部あるいは内部で電源電圧を昇圧してコイルの二次側に直接的に高電圧を印加することで、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、二次側の放電エネルギを高め、安定した燃焼を維持する方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、電源電圧を数ｋＶまで昇圧させる昇圧回路が必要となるため、搭載する回路の高耐圧化および高電圧での接続耐性が必要となり、相当なコストアップとなってしまう。加えて、昇圧回路の使用により点火のための消費電力も増大するため、燃費を悪化させる要因となってしまう。【０００７】
加えて、直噴エンジンや高ＥＧＲエンジンでの着火性を向上させるためには、高電流期間を長くするだけでは十分とは言えず、点火プラグの放電電流によって大きな火炎を形成することも重要である。通常のエンジンでは、シリンダ内に生じるタンブル流の流速が３〜５〔ｍ／ｓ〕程度なのに対して、超希薄リーン燃焼（Ａ／Ｆ＝２９）やＥＧＲ＝３５％で燃焼させようとするエンジンでは、シリンダ内に生じるタンブル流の流速が２０〔ｍ／ｓ〕程度に増大することで、点火プラグに発生した放電火花はタンブル流に流されて膨らみ、放電経路が伸びる。点火プラグに発生した火花放電の放電経路が伸びると、それだけ大きな火炎核が形成されて火炎伝搬も良好となり、着火性を向上させることができる。しかしながら、点火プラグに発生した火花放電の放電経路が伸びても、十分な放電電流が流れないと、その放電経路を維持できず、点火プラグの電極間を短経路で結ぶ新たな放電経路が生じるリストライク（放電吹き消え）を起こしてしまい、十分な大きさの火炎核を形成できない。よって、直噴エンジンや高ＥＧＲエンジンでの着火性を向上させるためには、点火プラグに発生した火花放電のリストライクを防止することも重要である。【０００８】
そこで、本発明は、点火プラグに発生した火花放電による着火性を向上させ、しかも、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化も低減できる内燃機関用点火装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に係る内燃機関用点火装置は、点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、前記点火コイルの二次側へ重畳的にエネルギを加算して放電エネルギを増大させることが可能なエネルギ重畳手段と、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される一次コイルの電圧を検出する一次コイル電圧検出手段と、を備え、前記点火制御手段は、前記一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧の変化が、前記点火プラグに発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態として予め定めた重畳開始条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段を作動させて点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳するようにしたことを特徴とする。【００１０】
また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に係る内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、予め定めた一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧が予め定めた重畳開始基準電圧値に達することを重畳開始条件として用いるようにしたことを特徴とする。【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記請求項１又は請求項２に係る内燃機関用点火装置において、前記エネルギ重畳手段は、点火プラグに火花放電が生じることで点火コイルの二次側を流れる二次電流に、更に電流を重ねて流すものとしたことを特徴とする。【００１２】
上記課題を解決するために、請求項４に係る発明は、点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、前記点火コイルは、主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、主一次電流を遮断することにより順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルの通電遮断以降における任意のタイミングで副一次電流を通電することにより、順方向と逆の遮断方向に磁束を発生させる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルと副一次コイルの磁束変化が作用して放電エネルギが与えられる二次コイルと、を有するものとし、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される主一次コイルの電圧を検出する主一次コイル電圧検出手段と、前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替えることで発生させた遮断方向の磁束を二次コイルに作用させることで、点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳するエネルギ重畳手段と、を備え、前記点火制御手段は、前記主一次コイル電圧検出手段により検出された主一次コイル電圧の変化が、前記点火プラグに発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態として予め定めた重畳開始条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段を作動させて点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳するようにしたことを特徴とする。【００１３】
また、請求項５に係る発明は、前記請求項４に係る内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、予め定めた主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、主一次コイル電圧検出手段により検出された主一次コイル電圧が予め定めた重畳開始基準電圧値に達することを重畳開始条件として用いるようにしたことを特徴とする。【００１４】
また、請求項６に係る発明は、前記請求項１〜請求項５の何れか１項に係る内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、前記重畳開始条件の成立に伴って放電エネルギの重畳を開始した後、前記点火プラグに発生した火花の吹き飛びが懸念される状態として予め定めた重畳補正条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段により二次側へ与える重畳エネルギ量を更に高めるようにしたことを特徴とする。【００１５】
また、請求項７に係る発明は、前記請求項６に係る内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、前記重畳開始基準電圧値を超える値として予め設定した重畳補正用電圧値に達することを重畳補正条件として用いるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、点火タイミング以降に、前記点火プラグに発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態と考えられる重畳開始条件が成立すると、放電エネルギ重畳手段によって点火コイル二次側に放電エネルギを重畳するので、火花放電の伸びた放電経路を維持して放電電流を流すことができる。そして、大きく伸びた放電経路に十分な放電電流が流れると、気筒内に大きな火炎核を形成することができ、着火性を向上させることができる。しかも、重畳開始条件が成立するまでは点火制御手段によるエネルギ重畳制御を行わないので、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えることができ、燃費の悪化も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る内燃機関用点火装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。
【図３】第１実施形態における重畳制御手段が行うエネルギ重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。
【図４】本発明に係る内燃機関用点火装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図５】第２実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。
【図６】第２実施形態における重畳制御手段が行うエネルギ重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。
【図７】本発明に係る内燃機関用点火装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図８】第３実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。
【図９】第３実施形態における重畳制御手段が行うエネルギ重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。
【図１０】本発明に係る内燃機関用点火装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】第４実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。
【図１２】第４実施形態における重畳制御手段が行うエネルギ重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すのは、本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１であり、内燃機関の気筒毎に設けられる１つの点火プラグ２０に放電火花を発生させる点火コイルユニット１０Ａと、この点火コイルユニット１０Ａの動作タイミングを指示する点火信号Ｓｉ等を適宜なタイミングで出力する点火制御手段としての内燃機関駆動制御装置３０Ａ、車両バッテリ等の直流電源４０、点火プラグ２０に火花放電が生じることで点火コイルの二次側を流れる二次電流に、更に電流を重ねて流す二次電流重ね手段５０Ａ等で構成される。この二次電流重ね手段５０Ａは、点火コイルユニット１０Ａが備える点火コイル１１Ａの二次側へ重畳的にエネルギを加算して放電エネルギを増大させることが可能なエネルギ重畳手段として機能する。
【００２０】
なお、本実施形態に示す内燃機関用点火装置１においては、点火制御手段としての機能が、自動車の内燃機関を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置３０Ａに含まれるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、ＥＣＵといった通常の内燃機関駆動制御装置３０Ａが有している点火信号生成機能によって生成された点火信号を受けて、適宜な制御信号を生成し、点火コイルユニット１０Ａや二次電流重ね手段５０Ａへ制御信号を出力する点火制御装置を別途設けるようにしても構わない。
【００２１】
上記点火コイルユニット１０Ａは、例えば、点火コイル１１Ａ、点火スイッチ１２Ａ、点火スイッチ１２Ａと並列に設けるバイパス線路１３、このバイパス線路１３に設ける整流手段１４等を所要形状のケース１５に収納して一体構造としたユニットである。このケース１５の適所には、高圧端子１５１とコネクタ１５２を設けてあり、高圧端子１５１を介して点火プラグ２０を接続すると共に、コネクタ１５２を介して内燃機関駆動制御装置３０Ａや直流電源４０と接続する。
【００２２】
上記点火コイル１１Ａは、一次コイル１１１に生ずる磁束を二次コイル１１２に効率良く作用させるもので、例えば、センターコア１１３を取り巻くように一次コイル１１１を配置し、更にその外側に二次コイル１１２を配置した構造である。一次コイル１１１の一方端である第１端１１１−１は、コネクタ１５２を介して直流電源４０と接続され、電源電圧ＶＢ＋（例えば、１２Ｖ）が印加される。一次コイル１１１の他方端である第２端１１１−２は点火スイッチ１２Ａのコレクタに接続され、点火スイッチ１２Ａのエミッタはコネクタ１５２を介して接地点ＧＮＤに接続される。
【００２３】
そして、放電サイクルの適宜なタイミングで内燃機関駆動制御装置３０Ａより出力される点火信号Ｓｉが点火スイッチ１２Ａのゲートに入力されると（例えば、点火信号Ｓｉの信号レベルがＬからＨに変わると）、点火スイッチ１２Ａがオンになって一次コイル１１１の第２端１１１−２が接地点ＧＮＤに接続され、一次コイル１１１には第１端１１１−１から第２端１１１−２に向かう一次電流Ｉ１が流れ始め、一次電流Ｉ１の流量は指数関数的に増加してゆく。この一次電流Ｉ１の流量に応じた磁束量が磁界のエネルギとして蓄積される。なお、点火コイル１１Ａの二次側には、二次コイル１１２や接続配線等の微少なコンデンサ成分により電気エネルギが蓄積される。
【００２４】
上記のようにエネルギが蓄積された後、一次コイル１１１への通電が所定の点火タイミングで遮断されると、高圧の起電力が二次コイル１１２に生じて点火プラグ２０の放電ギャップ間に火花放電が発生し、気筒燃焼室内の混合気に着火する。このとき、一次コイル１１１には、通常の一次電流Ｉ１とは逆向きの電流を流そうとする逆方向の電圧が生ずるので、この逆起電力が点火スイッチ１２Ａのコレクタ−エミッタ間に印加されることとなり、点火スイッチ１２Ａが故障したり、点火スイッチ１２Ａの劣化を早めたりする危険性がある。そこで、点火スイッチ１２Ａと並列にバイパス線路１３を設けると共に、このバイパス線路１３の接地点側から点火コイル１１Ａ側に向かって順方向となる整流手段１４（例えば、点火スイッチ１２Ａのコレクタ側にカソードを、点火スイッチ１２Ａのエミッタ側にアノードをそれぞれ接続したダイオード）を設けたのである。
【００２５】
上記点火プラグ２０の放電電極間に火花放電が生じて二次側に流れる二次電流Ｉ２は、気筒内の燃焼状況を知るための情報として有用であるから、二次電流Ｉ２を検出するための二次電流検知手段を設けても良い。この二次電流検出手段は、例えば、二次電流重ね手段５０Ａと接地点ＧＮＤとの間の二次電流経路に介挿した適宜な抵抗値の電流検出用抵抗６１と、この電流検出用抵抗６１による電圧変化を検知する二次側電圧検出ライン６２とで構成できる。そして、二次側電圧検出ライン６２より得られる二次電流検出信号は、内燃機関駆動制御装置３０Ａへ供給され、この二次電流検出信号に基づいて内燃機関駆動制御装置３０Ａは二次コイル１１２に流れる電流値を知ることができる。
【００２６】
また、点火プラグ２０に高電圧を印加する二次コイル１１２に発生している電圧（以下、二次コイル電圧という）も、燃焼状況を知るための情報として有用であるから、例えば、高圧端子１５１と二次コイル１１２との間に設定した検知点Ｐspにて二次電圧情報を取得すれば良いのであるが、二次電圧は数ｋＶ〜数十ｋＶに及ぶ高電圧であるために、分圧抵抗を設けることに依るリークの発生といった諸問題に配慮が必要であり、検知点Ｐspで二次コイル電圧の監視を行うことは現実的ではない。
【００２７】
しかしながら、点火プラグ２０の放電時には、一次コイル１１１と二次コイル１１２との巻数比に応じた電圧が一次コイル１１１にも発生しており、一次コイル１１１に発生している電圧（以下、一次コイル電圧という）であれば、比較的低い電圧値であることから、監視のための難易度が低い。ただし、一次コイル電圧と二次コイル電圧は、電圧値のスケールが異なると共に、互いに逆極性となる。この相違点を踏まえておけば、一次コイル電圧を二次コイル電圧の相関情報として扱うことができる。
【００２８】
そこで、本実施形態に係る内燃機関用点火装置１の点火コイルユニット１０Ａにおいては、一次コイル低圧側の電圧を検出する一次コイル電圧検出手段として、一次コイル１１１の第２端１１１−２とバイパス線路１３の分岐点との間から一次コイル電圧検出ライン１６を引き出し、コネクタ１５２を介して内燃機関駆動制御装置３０Ａへ一次コイル電圧信号を入力するものとした。
【００２９】
内燃機関駆動制御装置３０Ａでは、一次コイル電圧信号に基づいて二次コイル電圧を推定することにより、点火プラグ２０への印加電圧の変化を知ることが可能となるので、内燃機関駆動制御装置３０Ａが二次電流重ね手段５０Ａによる二次電流の重畳制御を行うことで、安定した高電流期間を確保して着火性を向上させることが可能となる。この二次電流重ね手段５０Ａを用いたエネルギ重畳制御は、例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ａに設けた重畳制御手段３１の機能によって実行する。また、二次電流重ね手段５０Ａの電流源としては、車両バッテリ等の直流電源４０を用いることができる。
【００３０】
重畳制御手段３１の一例を図２に示す。重畳制御手段３１には、重畳の開始や終了のタイミングを判定する重畳タイミング判定手段３０１と、この重畳タイミング判定手段３０１が重畳開始タイミングを判定するための情報として用いる重畳開始基準電圧値（後に詳述）を記憶している重畳開始基準電圧値記憶手段３０２と、重畳開始に伴って二次電流重ね手段５０Ａを動作させるための二次電流重ね信号Ｓｐを生成して出力する二次電流重ね信号生成手段３０３と、を設ける。
【００３１】
重畳タイミング判定手段３０１には、点火信号Ｓｉと一次コイル電圧信号と重畳開始基準電圧値記憶手段３０２からの重畳開始基準電圧値が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳開始条件を満たす重畳開始タイミングαの成立を判定する。例えば、図３（ａ）の波形図に示すように、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギ（二次側に蓄積された電気エネルギ）が消費されて一次電圧が急激に高く（図３（ａ）の一次コイル電圧波形においては負極に大きく）なり、短時間で低下して（図３（ａ）の一次コイル電圧波形においては正極側へ戻って）行き、重畳開始基準電圧値を下回った後、再び一次コイル電圧が上昇して重畳開始基準電圧値に達したタイミングを重畳開始タイミングαと判定する。なお、エネルギ重畳制御のために一次コイル電圧の変化に着目する場合、基準電位に対する極性を考慮する必要が無いので、波形電圧の絶対値を電圧値として値の増減を判定するものとし、併せて、重畳開始基準電圧値も正の値として設定しておけば良い。
【００３２】
また、重畳開始条件の判定に際しては、点火タイミングＩＧの直後から重畳開始条件の判定監視を開始するのではなく、予め定めた一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に開始するようにしても良い。例えば、点火タイミングＩＧで一次コイル電圧の絶対値が急激に高くなってから重畳開始基準電圧値よりも下降したことを一次コイル電圧監視開始条件とし、この一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したことを重畳開始条件と判定すれば、容量放電に伴う二次側の電圧変動で瞬時的に重畳開始基準電圧値を超えたような場合を重畳開始条件の成立と誤判定してしまうことを防げる。或いは、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを一次コイル電圧監視開始条件とし、この一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したことを重畳開始条件と判定するようにしても良い。
【００３３】
上述した一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したとき、重畳タイミング判定手段３０１は、これを重畳開始タイミングαと判定し、二次電流重ね信号生成手段３０３に二次電流重ね開始指示を出す。これにより、二次電流重ね信号生成手段３０３は二次電流重ね信号Ｓｐを生成して二次電流重ね手段５０Ａへ出力し、二次電流重ね手段５０Ａによって二次電流が重畳されるのである（図３（ａ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。なお、二次電流検出信号を二次電流重ね信号生成手段３０３へ供給しておけば（図２中、破線で示す）、二次電流重ね手段５０Ａを用いた二次電流Ｉ２の重畳制御が適正に行われているか否かを二次電流重ね信号生成手段３０３で判定できる。エネルギ重畳制御が適正に行われていないと判定した場合、例えば、その旨を報知して異常を搭乗者に知らせると共に、エネルギ重畳制御を一旦中止すれば、二次電流重ね手段５０Ａが無意味に電力消費することを抑制できる。
【００３４】
上記重畳開始基準電圧値記憶手段３０２に記憶させておく重畳開始基準電圧値とは、一次コイル１１１への通電を遮断する点火タイミングＩＧ以降に、二次コイル１１２に発生する電圧が反映される一次コイル電圧の変化が、点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態として予め定めた重畳開始条件の成否を判定する基準値であり、本実施形態においては、点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電が気筒内のランブル流に流されて膨らむことにより伸びた放電経路を維持することが難しくなったと想定されるときの二次コイル電圧値（警戒電圧値）を、一次コイル電圧値に置き換えたものである。すなわち、比較的低い電圧で誘導放電が持続できるのは、一次コイル１１１の電流遮断直後に生じる容量放電で、点火プラグ２０の放電電極間の混合気がイオン化されて抵抗値が下がった状態となるからであり、誘導放電による二次電流が流れ始めた後に二次コイル電圧が高くなるのは、点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電が気筒内に生じたランブル流によって流され、伸びた長距離の放電経路に放電電流を流すために放電電極間の抵抗値が上がっているためと考えられるから、二次コイル電圧値を一次コイル電圧値に基づいて監視することで、点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電の放電経路を維持することが難しくなったと想定されるタイミングを判定できるのである。
【００３５】
したがって、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持することが難しくなったと想定される状況が一次コイル電圧に基づいて検知されることを重畳開始タイミングαに設定しておけば、重畳開始タイミングαの判定に伴って速やかにエネルギ重畳制御を開始することができ、火花放電の伸びた放電経路を維持できる放電電流を流して大きな火炎核を形成できるようにし、高い着火性能を実現できるのである。なお、重畳開始基準電圧値は、点火コイル１１Ａや点火プラグ２０等の特性によって最適値が異なるので、例えば、重畳開始基準電圧値記憶手段３０２に重畳開始基準電圧値設定信号を入力することで（図２中、破線で示す）、重畳開始基準電圧値記憶手段３０２に任意の重畳開始基準電圧値を設定できるようにしても良い。
【００３６】
また、上述した重畳制御手段３１により行うエネルギ重畳制御においては、あくまでも二次電流Ｉ２の重畳が必要になったと考えられる重畳開始条件が成立することを重畳開始タイミングαとし、重畳開始条件が成立するまでエネルギ重畳制御は行わないので、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えられる。すなわち、本実施形態の内燃機関用点火装置１においては、着火性能を向上させるためにエネルギ重畳制御を行っても、極端に燃費が悪化することを抑制できるのである。
【００３７】
シリンダ内に生じるタンブル流の流速は、安定して２０〔ｍ／ｓ〕に保たれているわけではなく、変動が大きい場合もある。例えば、図３（ｂ）に示す波形図のように、点火タイミングＩＧから比較的長い時間にわたって、放電電流が大きくタンブル流の流速が遅かった場合には、点火プラグ２０の放電経路が伸びることで重畳開始条件が成立して重畳開始タイミングαとなるまでの期間も長くなり、火花放電の伸びた放電経路を維持できる放電電流を流すために、二次電流重ね手段５０Ａによって二次電流Ｉ２に重畳する期間は短くなる（図３（ｂ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。したがって、重畳制御手段３１により行うエネルギ重畳制御においては、過剰に二次電流Ｉ２の重畳を行うことは無く、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えられるので、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化も低減できる。また、必要以上に二次電流Ｉ２を流さないことにより、点火プラグ２０の電極摩耗等を抑制できるので、エネルギ重畳制御による点火プラグ２０の短命化を防止する効果もある。
【００３８】
なお、重畳制御手段３１により行うエネルギ重畳制御の終了タイミングは任意である。例えば、一次コイル電圧が予め定めた重畳停止基準電圧値にまで下がったタイミングを重畳制御終了タイミングβとし、この重畳制御終了タイミングβになると、重畳タイミング判定手段３０１が二次電流重ね信号生成手段３０３への二次電流重ね開始指示を停止（或いは、二次電流重ね終了指示を出力）することで、二次電流重ね信号生成手段３０３から二次電流重ね手段５０Ａへ二次電流重ね信号Ｓｐを出力させなくして、二次電流重ね手段５０Ａによる二次電流重畳機能を停止させることができる。また、点火タイミングＩＧから計時した経過時間が、安定した燃焼維持に必要十分な高電流期間として定めた高電流保持時間に達したときを重畳制御終了タイミングβに設定し、エネルギ重畳制御を終了するようにしても良い。
【００３９】
上述した第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１では、点火コイル１１Ａの二次側へ重畳的にエネルギを加算して放電エネルギを増大させることが可能なエネルギ重畳手段として、二次電流経路に設けた二次電流重ね手段５０Ａを用いるものとしたが、エネルギ重畳手段はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示す第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２のように、点火タイミングＩＧ以降に一次側から二次側へ誘導性の放電エネルギを重畳することで、点火プラグ２０に発生した火花放電による着火性を向上させる構成とすることもできる。
【００４０】
図４に示す内燃機関用点火装置２は、第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１と異なり、点火コイル１１Ｂを設けた点火コイルユニット１０Ｂと、この点火コイルユニット１０Ｂに対応した駆動制御機能を有する内燃機関駆動制御装置３０Ｂ、点火コイル１１Ｂの点火制御を行うための副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２を有する。また、内燃機関駆動制御装置３０Ｂは、点火コイル１１Ｂを制御することで二次側へ放電エネルギを重畳する重畳制御手段３２を備える。なお、前述した第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
上記点火コイルユニット１０Ｂの点火コイル１１Ｂは、主一次コイル１１１ａ（例えば、９０ターン）と副一次コイル１１１ｂ（例えば、６０ターン）に生ずる磁束を二次コイル１１２（例えば、９０００ターン）に効率良く作用させるもので、例えば、センターコア１１３を取り巻くように主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂを配置し、更にその外側に二次コイル１１２を配置した構造である。
【００４２】
まず、主一次コイル１１１ａは、その一方端である第１端１１１ａ−１がコネクタ１５２を介して直流電源４０と接続され、電源電圧ＶＢ＋（例えば、１２Ｖ）が印加される。また、主一次コイル１１１ａの他方端である第２端１１１ａ−２は、主点火スイッチ１２Ｂのコレクタに接続され、さらに、この主点火スイッチ１２Ｂのエミッタはコネクタ１５２を介して接地点ＧＮＤに接続される。すなわち、内燃機関駆動制御装置３０Ｂより出力される主一次コイル点火信号Ｓａが主点火スイッチ１２Ｂのゲートに入力されると（例えば、主一次コイル点火信号Ｓａの信号レベルがＬからＨに変わると）、主点火スイッチ１２Ｂがオンになって主一次コイル１１１ａの第２端１１１ａ−２が接地点ＧＮＤに接続され、主一次コイル１１１ａには第１端１１１ａ−１から第２端１１１ａ−２に向かう主一次電流Ｉ１ａが流れて、順方向の磁束（通電磁束）が発生する。
【００４３】
そして、内燃機関駆動制御装置３０Ｂより出力される主一次コイル点火信号ＳａがＯＦＦになると（例えば、主一次コイル点火信号Ｓａの信号レベルがＨからＬに変わると）、主点火スイッチ１２Ｂがオフになって、主一次コイル１１１ａへの通電が遮断される。これにより、容量成分による放電エネルギが二次コイル１１２に与えられて、点火プラグ２０の放電電極間に放電火花が生じると共に、センターコア１１３を介して二次コイル１１２にも作用している通電磁束が急激に消失してゆく。この通電磁束の減衰は、見かけ上、通電磁束と逆向きの磁束（以下、遮断磁束という）が生じて通電磁束を減じてゆくものと捉えられる。すなわち、主点火コイル１１１ａへの通電遮断により生じた遮断磁束で通電磁束の磁束量が減ぜられ、その磁束量の変化が一次側と二次側の巻線比に応じた高圧の起電力を二次コイル１１２に生じさせるので、点火コイル１１Ｂの二次側に誘導成分による放電エネルギが与えられる。
【００４４】
一方、上記主一次コイル１１１ａと同様に、鉄心１１３を介して二次コイル１１２に磁界を作用させることが可能な副一次コイル１１１ｂは、その一方端である第１端１１１ｂ−１がコネクタ１５２を介して副一次コイル通電スイッチ７２と接続され、他方端である第２端１１１ｂ−２がコネクタ１５２を介して副一次コイル通電許可スイッチ７１と接続される。そして、内燃機関駆動制御装置３０Ｂにより副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２のオン・オフが制御されて、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ−１側が直流電源４０に、第２端１１１ｂ−２側が接地点ＧＮＤにそれぞれ接続されると、副一次コイル１１１ｂには第１端１１１ｂ−１から第２端１１１ｂ−２に向かう重畳電流Ｉ１ｂが流れる。
【００４５】
副一次コイル１１１ｂに重畳電流Ｉ１ｂが流れると、直流電源４０から主一次コイル１１１ａへ通電したときに発生する通電磁束とは逆方向（主一次コイル１１１ａへの通電遮断時に仮想的に生じる遮断磁束と同方向）の重畳磁束が発生する。すなわち、主一次コイル１１１ａへの通電遮断タイミング以降に、重畳電流Ｉ１ｂを副一次コイル１１１ｂに流すと、遮断磁束に重畳磁束が加わることで、通電磁束の減衰が加速されることとなり、二次コイル１１２に誘起される誘導放電エネルギを重畳的に増加させることができる。従って、点火コイル１１Ｂを用いる第２実施形態の内燃機関用点火装置２においては、副一次コイル１１１ｂと、この副一次コイル１１１ｂへの通電・遮断制御を行う副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２が、点火コイル１１Ｂの二次側へ重畳的にエネルギを加算して放電エネルギを増大させることが可能なエネルギ重畳手段として機能するのである。
【００４６】
このように、副一次コイル１１１ｂによって重畳磁束を発生させれば、点火プラグ２０の放電電極間の混合気におけるイオン濃度が低下して放電電極間の抵抗値が上がっても、二次電流Ｉ２を流し続けられるように二次電圧を高圧に保持することが可能となり、安定した高電流期間を確保して着火性を向上させることができる。なお、通電磁束と重畳磁束の向きを逆にする（重畳磁束を遮断磁束と同じ向きにする）ためには、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂの巻回方向を逆向きにするか、主一次コイル１１１ａへの給電方向と副一次コイル１１１ｂへの給電方向を逆向きにしておけば良い。
【００４７】
上述した点火コイル１１Ｂの通電制御に用いる副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２は、それぞれ別々に設けるようにしても良いし、点火コイルユニット１０Ｂとは別体として設ける副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２を同一のケースに収納したユニット構造としても良い。また、耐電圧および耐ノイズ性の高い半導体デバイスを副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２として用いるなら、点火コイルユニット１０Ｂのケース１５内に設けるようにしても良い。
【００４８】
副一次コイル通電許可スイッチ７１は、高速スイッチング特性を備えるパワーＭＯＳ−ＦＥＴで構成でき、副一次コイル通電許可スイッチ７１のソースが副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ−２側に、副一次コイル通電許可スイッチ７１のドレインが接地点ＧＮＤ側に接続され、副一次コイル通電許可スイッチ７１のゲートには、内燃機関駆動制御装置３０Ｂの重畳制御手段３２より副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１が入力される。したがって、副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１がオン（例えば、信号レベルがＬからＨ）になると、副一次コイル通電許可スイッチ７１がオンになり、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ−２が接地点ＧＮＤに接続されることとなる。
【００４９】
なお、上記副一次コイル通電許可スイッチ７１のドレインと接地点ＧＮＤの間の副一次電流経路には、適宜な抵抗値の電流検出用抵抗８１を介挿してあり、この電流検出用抵抗８１による電圧変化を検知する副一次電圧検出ライン８２と電流検出用抵抗８１とによって、副一次電流検出手段を構成する。副一次電圧検出ライン８２より得られる副一次電流検出信号は、内燃機関駆動制御装置３０Ｂへ供給され、この副一次電流検出信号に基づいて重畳制御手段３２は副一次コイル１１１ｂに流れる副一次電流を知ることができる。そして、重畳制御手段３２は、この副一次電流の検出値を用いて、適切な副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成し、副一次コイル１１１ｂに発生させる重畳磁束を適切に制御することが可能となる。
【００５０】
また、副一次コイル通電スイッチ７２もパワーＭＯＳ−ＦＥＴで構成でき、副一次コイル通電スイッチ７２のドレインが直流電源４０側に、副一次コイル通電スイッチ７２のソースが副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ−１側に接続され、副一次コイル通電スイッチ７２のゲートには、重畳制御手段３２より副一次コイル通電信号Ｓｂ２が入力される。したがって、副一次コイル通電信号Ｓｂ２がオン（例えば、信号レベルがＬからＨ）になると、副一次コイル通電スイッチ７２がオンになり、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ−１に直流電源４０から電源電圧ＶＢ＋が印加されることとなる。なお、昇圧電源回路７３（図４中、二点鎖線で示す）を設け、直流電源４０からの電源電圧ＶＢ＋を昇圧して副一次コイル１１１ｂへ供給できるようにしても良い。斯くすれば、副一次コイル１１１ｂに印加する電圧を高くして、副一次コイル１１１ｂに流す重畳電流Ｉ１ｂを大きくできるので、副一次コイル１１１ｂから二次コイル１１２へ、より大きなエネルギを重畳することが可能となる。
【００５１】
重畳制御手段３２によって副一次コイル１１１ｂへの通電制御を行うに際し、二次コイル電圧の相関情報として、主一次コイル１１１ａに生ずる電圧（以下、主一次コイル電圧という）を用いる。そのため、本実施形態に係る内燃機関用点火装置２の点火コイルユニット１０Ｂにおいては、主一次コイル低圧側の電圧を検出する主一次コイル電圧検出手段として、主一次コイル１１１ａの第２端１１１ａ−２とバイパス線路１３の分岐点との間から主一次コイル電圧検出ライン１７を引き出し、コネクタ１５２を介して内燃機関駆動制御装置３０Ｂの重畳制御手段３２へ主一次コイル電圧信号を入力するものとした。
【００５２】
重畳制御手段３２の一例を図５に示す。重畳制御手段３２には、重畳の開始や終了のタイミングを判定する重畳タイミング判定手段３０１と、この重畳タイミング判定手段３０１が重畳開始タイミングを判定するための情報として用いる重畳開始基準電圧値を記憶している重畳開始基準電圧値記憶手段３０２と、重畳開始に伴って副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２をそれぞれ動作させるための副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して出力する副一次コイル制御手段３０４と、を設ける。
【００５３】
重畳タイミング判定手段３０１には、点火信号Ｓｉと主一次コイル電圧信号と重畳開始基準電圧値記憶手段３０２からの重畳開始基準電圧値が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳開始条件を満たす重畳開始タイミングの成立を判定する。例えば、図６（ａ）の波形図に示すように、主一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギ（二次側に蓄積された電気エネルギ）が消費されて一次電圧が急激に高く（図６（ａ）の主一次コイル電圧波形においては負極に大きく）なり、短時間で低下して（図６（ａ）の主一次コイル電圧波形においては正極側へ戻って）行き、重畳開始基準電圧値を下回った後、再び主一次コイル電圧が上昇して重畳開始基準電圧値に達したタイミングを重畳開始タイミングαと判定する。
【００５４】
また、重畳開始条件の判定に際しては、点火タイミングＩＧの直後から重畳開始条件の判定監視を開始するのではなく、予め定めた主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に開始するようにしても良い。例えば、点火タイミングＩＧで主一次コイル電圧の絶対値が急激に高くなってから重畳開始基準電圧値よりも下降したことを主一次コイル電圧監視開始条件とし、この主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に主一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したことを重畳開始条件と判定すれば、容量放電に伴う二次側の電圧変動で瞬時的に重畳開始基準電圧値を超えたような場合を重畳開始条件の成立と誤判定してしまうことを防げる。或いは、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを主一次コイル電圧監視開始条件とし、この主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したことを重畳開始条件と判定するようにしても良い。
【００５５】
上述した主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、主一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したとき、重畳タイミング判定手段３０１は、これを重畳開始タイミングαと判定し、副一次コイル制御手段３０４に副一次コイル通電開始指示を出す。これにより、副一次コイル制御手段３０４は副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して、それぞれ副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２へ出力するので、副一次コイル１１１ｂへの通電が開始されて、二次側の誘導起電力が高まり、二次電流が重畳されるのである（図６（ａ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。
【００５６】
なお、本実施形態の内燃機関用点火装置２における重畳制御手段３２では、副一次コイル制御手段３０４が重畳開始タイミングαで副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１と副一次コイル通電信号Ｓｂ２を同時に出力し、副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２を同時に作動させて、副一次コイル１１１ｂに重畳磁束を生じさせるものとしたが、副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２の動作タイミングは同時である必要は無く、副一次コイル通電信号Ｓｂ２を出力するよりも前の適宜なタイミング（例えば、点火タイミングＩＧ）で、副一次コイル制御手段３０４から副一次コイル通電許可スイッチ７１へ副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１を出力しておき、副一次コイル通電信号Ｓｂ１を停止した後の適宜なタイミングで副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１を停止するようにしても構わない。
【００５７】
また、二次電流検出信号を副一次コイル制御手段３０４へ供給しておけば（図５中、破線で示す）、副一次コイル１１１ｂから二次側へのエネルギ重畳制御が適正に行われているか否かを副一次コイル制御手段３０４で判定できる。エネルギ重畳制御が適正に行われていないと判定した場合、例えば、その旨を報知して異常を搭乗者に知らせると共に、エネルギ重畳制御を一旦中止すれば、副一次コイル１１１ｂへの通電で無意味に電力消費することを抑制できる。
【００５８】
更に、重畳制御手段３２は、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のパルス幅を任意に調整できるので、副一次コイル通電スイッチ７２をＰＷＭ制御することで、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束の磁束強度を調整できる。例えば、制御対象である内燃機関等の特性に応じて最適化した重畳エネルギが二次側へ与えられるよう、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のパルス幅を設定しておけば、二次コイル１１２に与える誘導放電エネルギを必要十分なレベルにとどめることが可能であり、一層の燃費向上に有用である。
【００５９】
また、上述した第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２において、重畳制御手段３２により行うエネルギ重畳制御においても、第１実施形態の内燃機関用点火装置１における重畳制御手段３１と同様、あくまでも点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態である重畳開始条件が成立することを重畳開始タイミングαとし、重畳開始条件が成立するまでエネルギ重畳制御は行わないので、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えられる。すなわち、第２実施形態の内燃機関用点火装置２においても、着火性能を向上させるためにエネルギ重畳制御を行っても、極端に燃費が悪化することを抑制できるのである。
【００６０】
例えば、図６（ｂ）に示す波形図のように、点火タイミングＩＧから比較的長い時間にわたって、一次コイル電圧が重畳開始基準電圧値に達しなかった場合には、重畳開始条件が成立して重畳開始タイミングαとなるまでの期間も長くなり、二次電流Ｉ２の安定した高電流期間を確保するために副一次コイル１１１ｂの重畳磁束を二次側に作用させて二次電流Ｉ２を重畳する期間は短くなる（図６（ｂ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。したがって、第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２の重畳制御手段３２により行うエネルギ重畳制御においても、第１実施形態の内燃機関用点火装置１と同様、過剰に二次電流Ｉ２の重畳を行うことは無く、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えられるので、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化も低減できる。また、必要以上に二次電流Ｉ２を流さないことにより、点火プラグ２０の電極摩耗等を抑制できるので、エネルギ重畳制御による点火プラグ２０の短命化を防止する効果もある。
【００６１】
また、第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２の重畳制御手段３２により行うエネルギ重畳制御の終了タイミングも任意であり、例えば、点火タイミングＩＧから計時した経過時間が、安定した燃焼維持に必要十分な高電流期間として定めた高電流保持時間に達したときを重畳制御終了タイミングβに設定し、エネルギ重畳制御を終了するようにしても良い。なお、副一次コイル制御手段３０４から出力する副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１と副一次コイル通電信号Ｓｂ２は、同時に停止する必要は無く、例えば、副一次コイル１１１ｂへの通電によるエネルギ重畳制御に必要十分な上限時間で副一次コイル通電信号Ｓｂ２を停止した後、若干の猶予時間が経過してから副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１を停止するようにしても良い。
【００６２】
上述した第１，第２実施形態に係る内燃機関用点火装置１，２では、重畳開始条件が成立すると、点火コイル１１Ａ，１１Ｂの二次側へ一定のエネルギを加算するものであり、二次側に与えた放電エネルギが点火プラグ２０の伸びた放電経路を維持するのに過剰であったり、逆に不十分で火花の吹き飛び（リストライク）が生じる可能性にまで配慮していない。このため、重畳制御手段３１．３２の制御によって点火コイル１１Ａ，１１Ｂの二次側へ重畳したエネルギが過剰であれば、燃費を悪くしたり、点火プラグ２０の寿命を縮めてしまったりする可能性があり、逆に、点火コイル１１Ａ，１１Ｂの二次側へ重畳したエネルギが十分でなかった場合には、点火プラグ２０にリストライクが起きて、着火性を損なうこととなる。
【００６３】
そこで、図７に示す第３実施形態に係る内燃機関用点火装置３では、点火タイミングＩＧ以降に重畳開始条件が成立して重畳する二次電流を比較的低い第１レベルに抑えておき、その後、この第１レベルの二次電流重畳では点火プラグ２０に発生した火花の吹き飛びが懸念される状態にあると判断した場合に限って、重畳する二次電流を比較的高い第２レベルに増やす制御を行うものとした。これにより、第３実施形態の内燃機関用点火装置３では、エネルギ重畳制御によって燃費が悪化する可能性を更に低減しつつ、安定した内燃機関の燃焼を実現することができる。
【００６４】
図７に示す内燃機関用点火装置３は、第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１と同様、点火コイル１１Ａを設けた点火コイルユニット１０Ａと、この点火コイルユニット１０Ａに対応した駆動制御機能を有する内燃機関駆動制御装置３０Ｃ、比較的低い第１レベルに対応させた二次電流を重畳する第１重畳動作と比較的高い第２レベルに対応させた二次電流を重畳する第２重畳動作を切り替えて実行可能な二次電流重ね手段５０Ｃを備える。なお、前述した第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
内燃機関駆動制御装置３０Ｃでは、一次コイル電圧信号に基づいて二次コイル電圧を推定することにより、点火プラグ２０への印加電圧の変化を知ることが可能となるので、内燃機関駆動制御装置３０Ｃが二次電流重ね手段５０Ｃによる二次電流の重畳制御を行う。この二次電流重ね手段５０Ｃを用いたエネルギ重畳制御は、例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ｃに設けた重畳制御手段３３の機能によって実行する。また、二次電流重ね手段５０Ｃの電流源としては、車両バッテリ等の直流電源４０を用いることができる。
【００６６】
重畳制御手段３３の一例を図８に示す。重畳制御手段３３には、重畳の開始・更新や終了の制御タイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０５と、この重畳制御タイミング判定手段３０５が重畳開始の制御タイミングを判定するための情報として用いる重畳開始基準電圧値を記憶している重畳開始基準電圧値記憶手段３０２と、重畳制御タイミング判定手段３０５が重畳更新の制御タイミングを判定するための情報として用いる重畳補正用電圧値（後に詳述）を記憶している重畳補正用電圧値記憶手段３０６と、重畳開始および重畳更新に伴って二次電流重ね手段５０Ｃを動作させるための二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して出力する二次電流重ね制御信号生成手段３０７と、を設ける。
【００６７】
重畳制御タイミング判定手段３０５には、点火信号Ｓｉと、一次コイル電圧信号と、重畳開始基準電圧値記憶手段３０２からの重畳開始基準電圧値と、重畳補正用電圧値記憶手段３０６からの重畳補正用電圧値が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳開始条件を満たす重畳開始タイミングの成立を判定する。例えば、図９（ａ）の波形図に示すように、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギ（二次側に蓄積された電気エネルギ）が消費されて一次電圧が急激に高くなり、短時間で低下して行き、重畳開始基準電圧値を下回った後、再び一次コイル電圧が上昇して重畳開始基準電圧値に達したタイミングを重畳開始タイミングα１と判定する。無論、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを一次コイル電圧監視開始条件とし、この一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したことを重畳開始条件と判定するようにしても良い。
【００６８】
一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したとき、重畳制御タイミング判定手段３０５は、これを重畳制御開始タイミングα１と判定し、二次電流重ね制御信号生成手段３０７に二次電流重ね制御開始指示を出す。この二次電流重ね制御開始指示を受けた二次電流重ね制御信号生成手段３０７は、比較的低い第１レベルに対応させた二次電流を重畳する第１重畳動作を指示する二次電流重ね制御信号Ｓｐ（例えば、信号電位がＬｅｖ１）を生成して二次電流重ね手段５０Ｃへ出力する。これを受けた二次電流重ね手段５０Ｃが第１重畳動作を行うことで、第１レベルに対応させた二次電流が重畳されて行く。
【００６９】
上記重畳制御タイミング判定手段３０５が重畳制御開始タイミングα１の成立を判定することに伴って、二次電流重ね手段５０Ｃから第１レベルでの二次電流が重畳されるようになった後、重畳制御タイミング判定手段３０５は、点火プラグ２０に発生した火花の吹き飛びが懸念される状態として予め定めた重畳補正条件の成否を、重畳補正用電圧値記憶手段３０６に記憶された重畳補正用電圧値に基づいて判定する。具体的には、一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧値が、重畳開始基準電圧値を超える値として予め設定した重畳補正用電圧値に達することで、重畳補正条件が成立した重畳補正タイミングα２と判定する。
【００７０】
上記重畳補正電圧値記憶手段３０６に記憶させておく重畳補正電圧値とは、エネルギ重畳手段としての二次電流重ね手段５０Ｃより二次電流が重畳された後にも、二次電流の上昇傾斜が十分ではないと判定できる二次コイル電圧値を一次コイル電圧値に置き換えたものである。すなわち、検出された一次コイル電圧が、重畳開始基準電圧値から更に重畳補正用電圧値まで上昇しているのは、点火プラグ２０における放電電極間の抵抗値が更に上がっているためで、伸びた放電経路を維持するのに十分な放電電流を流せていない状態（点火プラグ２０に発生した火花の吹き飛びが懸念される状態）と考えられるから、二次電流重ね手段５０Ｃを第１重畳動作から第２重畳動作へ切り替える契機となる。
【００７１】
上記重畳制御タイミング判定手段３０５が重畳補正タイミングα２の成立を判定すると、二次電流重ね制御信号生成手段３０７に二次電流補正指示を出す。この二次電流補正指示を受けた二次電流重ね制御信号生成手段３０７は、比較的高い第２レベルに対応させた二次電流を重畳する第２重畳動作を指示する二次電流重ね制御信号Ｓｐ（例えば、信号電位がＬｅｖ２）を生成して二次電流重ね手段５０Ｃへ出力する。これを受けた二次電流重ね手段５０Ｃが第２重畳動作を行うことで、第１レベルより高い第２レベルに対応させた二次電流が重畳され、二次電流の上昇傾斜を早めることができ（図９（ａ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）、いち早く、伸びた放電経路に十分な放電電流を流してリストライクが発生する可能性を低減させる。すなわち、第３実施形態に係る内燃機関用点火装置３によれば、より確実に、気筒内に大きな火炎核を形成することができるので、着火性を一層向上させて、安定した燃焼を実現できる。
【００７２】
本実施形態の内燃機関用点火装置３では、重畳制御手段３３から１本の二次電流重ね制御信号線を介して、二次電流重ね手段５０Ｃへ電位レベルの異なる二次電流重ね制御信号Ｓｐを供給することで、二次電流重ね手段５０Ｃに第１重畳動作と第２重畳動作を指示するものとしたが、これに限定されない。例えば、第１動作指示用の信号線と第２動作指示用の信号線を別途設けて、二次電流重ね手段５０Ｃへの指示信号の入力経路を分けておけば、ノイズ混入による信号電位の誤判定による二次電流重ね手段５０Ｃの誤動作を防げるので、エネルギ重畳制御の安定性を高めることができる。
【００７３】
さらに、二次電流検出信号を二次電流重ね制御信号生成手段３０７へ供給しておけば（図８中、破線で示す）、二次電流重ね手段５０Ｃを用いた二次電流Ｉ２の重畳制御が適正に行われているか否かを二次電流重ね制御信号生成手段３０７で判定できる。エネルギ重畳制御が適正に行われていないと判定した場合、例えば、その旨を報知して異常を搭乗者に知らせると共に、エネルギ重畳制御を一旦中止すれば、二次電流重ね手段５０Ｃが無意味に電力消費することを抑制できる。
【００７４】
加えて、重畳制御開始タイミングα１の成立を判定するための重畳開始基準電圧値や重畳補正タイミングα２の成立を判定するための重畳補正用電圧値は、点火コイル１１Ａや点火プラグ２０等の特性によって最適値が異なるので、例えば、重畳開始基準電圧値記憶手段３０２に重畳開始基準電圧値設定信号を入力することで（図８中、破線で示す）、重畳開始基準電圧値記憶手段３０２に任意の重畳開始基準電圧値を設定できるようにしても良いし、重畳補正用電圧値記憶手段３０６に重畳補正用電圧値設定信号を入力することで（図８中、破線で示す）、重畳補正用電圧値記憶手段３０６に任意の重畳補正用電圧値を設定できるようにしても良い。
【００７５】
また、上述した重畳制御手段３３により行うエネルギ重畳制御においては、あくまでも点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態になったと考えられる重畳開始条件が成立することを重畳制御開始タイミングα１とし、重畳開始条件が成立するまでエネルギ重畳制御は行わないので、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えられる。すなわち、本実施形態の内燃機関用点火装置１においては、着火性能を向上させるためにエネルギ重畳制御を行っても、極端に燃費が悪化することを抑制できるのである。
【００７６】
例えば、図９（ｂ）に示す波形図のように、点火タイミングＩＧから比較的長い時間にわたって、一次コイル電圧が重畳開始基準電圧値に達しなかった場合には、重畳開始条件が成立して重畳制御開始タイミングα１となるまでの期間、更には重畳補正条件が成立して重畳補正タイミングα２となるまでの期間も長くなり、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持するために二次電流重ね手段５０Ｃによって二次電流Ｉ２に重畳する期間は短くなる（図９（ｂ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。したがって、重畳制御手段３３により行うエネルギ重畳制御においては、過剰に二次電流Ｉ２の重畳を行う事は無く、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えられるので、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化も低減できる。また、必要以上に二次電流Ｉ２を流さないことにより、点火プラグ２０の電極摩耗等を抑制できるので、エネルギ重畳制御による点火プラグ２０の短命化を防止する効果もある。
【００７７】
加えて、比較的低い第１レベルに対応させた二次電流を重畳する第１重畳動作を二次電流重ね手段５０Ｃに行われることで、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持することができていれば、その後に、一次コイル電圧が重畳補正用電圧値に達しないので、二次電流重ね手段５０Ｃを第２重畳動作へ移行させることはない。この点においても、本実施形態の内燃機関用点火装置３は、燃費の悪化低減および点火プラグ２０の短命化防止効果が、一層高いものとなる。
【００７８】
また、重畳制御手段３３により行うエネルギ重畳制御の終了タイミングは任意である。例えば、一次コイル電圧が予め定めた重畳停止基準電圧値にまで下がったタイミングを重畳制御終了タイミングβとし、この重畳制御終了タイミングβになると、重畳制御タイミング判定手段３０５が二次電流重ね制御信号生成手段３０７への二次電流重ね開始指示を停止（或いは、二次電流重ね終了指示を出力）することで、二次電流重ね制御信号生成手段３０７から二次電流重ね手段５０Ｃへ二次電流重ね制御信号Ｓｐを出力させなくして、二次電流重ね手段５０Ｃによる二次電流重畳機能を停止させることができる。また、点火タイミングＩＧから計時した経過時間が、安定した燃焼維持に必要十分な高電流期間として定めた高電流保持時間に達したときを重畳制御終了タイミングβに設定し、エネルギ重畳制御を終了するようにしても良い。
【００７９】
上述した第３実施形態に係る内燃機関用点火装置３は、点火コイルユニット１０Ａに対して二次電流重ね手段５０Ｃによる二次電流の重畳を調整することで、いち早く、伸びた放電経路に十分な放電電流を流してリストライクが発生する可能性を低減させるものであった。これと同様に、点火コイルユニット１０Ｂに対して副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２による重畳磁束を調整することで、火花放電の伸びた放電経路に十分な放電電流を流して。リストライクが発生する危険性を低減することも可能である。第４実施形態に係る内燃機関用点火装置４では、点火タイミングＩＧ以降に重畳開始条件が成立して副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束を比較的低い第１レベルに抑えておき、その後、この第１レベルの重畳磁束では点火プラグ２０に発生した火花の吹き飛びが懸念される状態にあると判断した場合に限って、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束を比較的高い第２レベルに増やす制御を行うものとした。
【００８０】
図１０に示す内燃機関用点火装置４は、第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２と同様、点火コイル１１Ｂを設けた点火コイルユニット１０Ｂと、副一次コイル通電許可スイッチ７１と、副一次コイル通電スイッチ７２と、点火コイルユニット１０Ｂおよび副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２に対応した駆動制御機能を有する内燃機関駆動制御装置３０Ｄを備える。なお、前述した第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
内燃機関駆動制御装置３０Ｄでは、一次コイル電圧信号に基づいて二次コイル電圧を推定することにより、点火プラグ２０への印加電圧の変化を知ることが可能となるので、内燃機関駆動制御装置３０Ｄが副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２の動作制御を行う事で、副一次コイル１１１ｂによる重畳磁束の発生タイミングや磁束量の制御を行う。これら副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２の動作制御は、例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ｄに設けた重畳制御手段３４の機能によって実行する。
【００８２】
重畳制御手段３４の一例を図１１に示す。重畳制御手段３４には、重畳の開始・更新や終了の制御タイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０５と、この重畳制御タイミング判定手段３０５が重畳開始の制御タイミングを判定するための情報として用いる重畳開始基準電圧値を記憶している重畳開始基準電圧値記憶手段３０２と、重畳制御タイミング判定手段３０５が重畳更新の制御タイミングを判定するための情報として用いる重畳補正用電圧値を記憶している重畳補正用電圧値記憶手段３０６と、重畳開始および重畳更新に伴って副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２を動作させるための副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１と副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して出力する副一次コイル制御手段３０８と、を設ける。
【００８３】
重畳制御タイミング判定手段３０５には、点火信号Ｓｉと、主一次コイル電圧信号と、重畳開始基準電圧値記憶手段３０２からの重畳開始基準電圧値と、重畳補正用電圧値記憶手段３０６からの重畳補正用電圧値が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳開始条件を満たす重畳開始タイミングの成立を判定する。例えば、図１２（ａ）の波形図に示すように、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギ（二次側に蓄積された電気エネルギ）が消費されて一次電圧が急激に高くなり、短時間で低下して行き、重畳開始基準電圧値を下回った後、再び主一次コイル電圧が上昇して重畳開始基準電圧値に達したタイミングを重畳開始タイミングα１と判定する。無論、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを主一次コイル電圧監視開始条件とし、この主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に主一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したことを重畳開始条件と判定するようにしても良い。
【００８４】
主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、主一次コイル電圧の絶対値が再び重畳開始基準電圧値に達したとき、重畳制御タイミング判定手段３０５は、これを重畳制御開始タイミングα１と判定し、副一次コイル制御手段３０８に副一次コイル通電開始指示を出す。これにより、副一次コイル制御手段３０４は副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して、それぞれ副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２へ出力するので、副一次コイル１１１ｂへの通電が開始されて、二次側の誘導起電力が高まり、二次電流が重畳される。このとき、副一次コイル通電信号Ｓｂ２は、クロック周期Ｔに対してオン時間τ１の比較的低いデューティ比に設定してあるので、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束は比較的低い第１レベルに抑えされた第１重畳動作となる。
【００８５】
上記重畳制御タイミング判定手段３０５が重畳制御開始タイミングα１の成立を判定することに伴って、副一次コイル制御手段３０８からの副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１と副一次コイル通電信号Ｓｂ２によって副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２のオン・オフが制御され、副一次コイル１１１ｂに第１レベルの重畳磁束が生じて、第１レベルでの二次電流が重畳されるようになった後、重畳制御タイミング判定手段３０５は、点火プラグ２０に発生した火花の吹き飛びが懸念される状態として予め定めた重畳補正条件の成否を、重畳補正用電圧値記憶手段３０６に記憶された重畳補正用電圧値に基づいて判定する。具体的には、主一次コイル電圧検出手段により検出された主一次コイル電圧値が、重畳開始基準電圧値を超える値として予め設定した重畳補正用電圧値に達することで、重畳補正条件が成立した重畳補正タイミングα２と判定する。
【００８６】
上記重畳補正電圧値記憶手段３０６に記憶させておく重畳補正電圧値とは、副一次コイル１１１ｂから第１レベルの重畳磁束が二次コイル１１２に作用して二次電流が重畳された後にも、二次電流の上昇傾斜が十分ではないと判定できる二次コイル電圧値を主一次コイル電圧値に置き換えたものである。すなわち、検出された主一次コイル電圧が、重畳開始基準電圧値から更に重畳補正用電圧値まで上昇しているのは、点火プラグ２０における放電電極間の抵抗値が更に上がっているためで、伸びた放電経路を維持するのに十分な放電電流を流せていない状態（点火プラグ２０に発生した火花の吹き飛びが懸念される状態）と考えられるから、副一次コイル１１１ｂに比較的高い第２レベルの重畳磁束を発生させるように副一次コイル通電スイッチ７２への副一次コイル通電信号Ｓｂ２を変更する契機となる。
【００８７】
上記重畳制御タイミング判定手段３０５が重畳補正タイミングα２の成立を判定すると、副一次コイル制御手段３０８に重畳磁束補正指示を出す。この重畳磁束補正指示を受けた副一次コイル制御手段３０８は、比較的高いデューティ比の副一次コイル通電信号Ｓｂ２を副一次コイル通電スイッチ７２へ出力するように変更する。具体的には、クロック周期Ｔに対してオン時間τ２（但し、τ１＜τ２）の比較的高いデューティ比に副一次コイル通電信号Ｓｂ２を変更することで、副一次コイル１１１ｂへの通電量を比較的高い第２レベルに増やし、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束を比較的高い第２レベルに引き上げる第２重畳動作となる。すなわち、比較的高い第２レベルの重畳磁束を加えた磁束変化を二次コイル１１２に作用させる第２重畳動作を行うことで、第１レベルより高い第２レベルに対応させた二次電流が重畳され、二次電流の上昇傾斜を早めることができ（図１２（ａ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）、いち早く、伸びた放電経路に十分な放電電流を流してリストライクが発生する可能性を低減させる。すなわち、第４実施形態に係る内燃機関用点火装置４によれば、より確実に、気筒内に大きな火炎核を形成することができるので、着火性を一層向上させて、安定した燃焼を実現できる。
【００８８】
本実施形態の内燃機関用点火装置３では、重畳制御手段３４から副一次コイル通電スイッチ７２へ供給する副一次コイル通電信号Ｓｂ２のデューティ比を高めることで第１重畳動作から第２重畳動作へ変更させるものとしたが、副一次コイル１１１ｂにより発生させる重畳磁束を増大させることが可能なら、これに限定されるものではない。例えば、重畳制御手段３４の副一次コイル制御手段３０８が生成する副一次コイル通電信号Ｓｂ２のデューティ比を一定とし、第１重畳動作から第２重畳動作へ変更するときには、副一次コイル制御手段３０８が昇圧電源回路７３へ昇圧動作信号を出力することで（図１１中、破線で示す）、昇圧電源回路７３を稼動させて副一次コイル１１１ｂへ印加する電圧を高め、重畳磁束を第２レベルに高めるような第２重畳動作としても良い。
【００８９】
さらに、二次電流検出信号を副一次コイル制御手段３０８へ供給しておけば（図１１中、破線で示す）、副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２の動作制御による第１重畳動作あるいは第２重畳動作が適正に行われているか否かを副一次コイル制御手段３０８で判定できる。エネルギ重畳制御が適正に行われていないと判定した場合、例えば、その旨を報知して異常を搭乗者に知らせると共に、エネルギ重畳制御を一旦中止すれば、副一次コイル通電許可スイッチ７１、副一次コイル通電スイッチ７２、あるいは副一次コイル１１１ｂが無意味に電力消費することを抑制できる。
【００９０】
加えて、重畳制御開始タイミングα１の成立を判定するための重畳開始基準電圧値や重畳補正タイミングα２の成立を判定するための重畳補正用電圧値は、点火コイル１１Ａや点火プラグ２０等の特性によって最適値が異なるので、例えば、重畳開始基準電圧値記憶手段３０２に重畳開始基準電圧値設定信号を入力することで（図１１中、破線で示す）、重畳開始基準電圧値記憶手段３０２に任意の重畳開始基準電圧値を設定できるようにしても良いし、重畳補正用電圧値記憶手段３０６に重畳補正用電圧値設定信号を入力することで（図１１中、破線で示す）、重畳補正用電圧値記憶手段３０６に任意の重畳補正用電圧値を設定できるようにしても良い。
【００９１】
また、上述した重畳制御手段３４により行うエネルギ重畳制御においては、あくまでも二次電流Ｉ２の重畳が必要になったと考えられる重畳開始条件が成立することを重畳制御開始タイミングα１とし、重畳開始条件が成立するまでエネルギ重畳制御は行わないので、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えられる。すなわち、本実施形態の内燃機関用点火装置４においては、着火性能を向上させるためにエネルギ重畳制御を行っても、極端に燃費が悪化することを抑制できるのである。
【００９２】
例えば、図１２（ｂ）に示す波形図のように、点火タイミングＩＧから比較的長い時間にわたって、主一次コイル電圧が重畳開始基準電圧値に達しなかった場合には、重畳開始条件が成立して重畳制御開始タイミングα１となるまでの期間、更には重畳補正条件が成立して重畳補正タイミングα２となるまでの期間も長くなり、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持するために副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２を駆動させて副一次コイル１１１ｂに重畳磁束を発生させ、二次電流Ｉ２に重畳する期間は短くなる（図１２（ｂ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。したがって、重畳制御手段３４により行うエネルギ重畳制御においては、過剰に副一次コイル１１１ｂへの給電を行う事は無く、エネルギ重畳制御のための電力消費は必要最低限のレベルに抑えられるので、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化も低減できる。また、必要以上に副一次コイル１１１ｂへの給電を行わず、過剰な二次電流Ｉ２を流さないことにより、点火プラグ２０の電極摩耗等を抑制できるので、エネルギ重畳制御による点火プラグ２０の短命化を防止する効果もある。
【００９３】
加えて、比較的低い第１レベルの重畳磁束を加えた磁束変化を二次コイル１１２に作用させる第１重畳動作を行うことで、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を維持することができていれば、その後に、一次コイル電圧が重畳補正用電圧値に達することはないので、比較的高い第２レベルの重畳磁束を加えた磁束変化を二次コイル１１２に作用させる第２重畳動作へ移行させることはない。この点においても、本実施形態の内燃機関用点火装置４は、燃費の悪化低減および点火プラグ２０の短命化防止効果が、一層高いものとなる。
【００９４】
また、重畳制御手段３４により行うエネルギ重畳制御の終了タイミングは任意であり、例えば、点火タイミングＩＧから計時した経過時間が、安定した燃焼維持に必要十分な高電流期間として定めた高電流保持時間に達したときを重畳制御終了タイミングβに設定し、エネルギ重畳制御を終了するようにしても良い。
【００９５】
以上、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。
【符号の説明】
【００９６】
１      内燃機関用点火装置（第１実施形態）
１０Ａ  点火コイルユニット
１１Ａ  点火コイル
１１１  一次コイル
１１２  二次コイル
１２Ａ  点火スイッチ
１５    ケース
２０    点火プラグ
３０Ａ  内燃機関駆動制御装置
３１    重畳制御手段
４０    直流電源
５０Ａ  二次電流重ね手段
６１    電流検出用抵抗
６２    二次側電圧検出ライン
【図１】
2019198119.tif 000003
【図２】
2019198119.tif 000004
【図３】
2019198119.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019198119.tif 000007
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月15日(2021.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルの二次側へ重畳的にエネルギを加算して前記放電エネルギを増大させることが可能なエネルギ重畳手段と、
点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される一次コイルの電圧を検出する一次コイル電圧検出手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧の変化が、前記点火プラグに発生した前記火花放電の放電経路を維持し難い状態として予め定めた重畳開始条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段を作動させて前記点火コイルの二次側に前記放電エネルギを重畳し、前記重畳開始条件の成立に伴って前記放電エネルギの重畳を開始した後、前記点火プラグに発生した火花の吹き飛びが懸念される状態として予め定めた重畳補正条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段により前記点火コイルの二次側へ与える重畳エネルギ量を更に高めるようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記点火制御手段は、予め定めた一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、前記一次コイル電圧検出手段により検出された前記一次コイル電圧が予め定めた重畳開始基準電圧値に達することを前記重畳開始条件として用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
前記エネルギ重畳手段は、前記点火プラグに火花放電が生じることで前記点火コイルの二次側を流れる二次電流に、更に電流を重ねて流すものとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項４】
点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルは、主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、前記主一次電流を遮断することにより順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルの通電遮断以降における任意のタイミングで副一次電流を通電することにより、前記順方向と逆の遮断方向に磁束を発生させる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルと前記副一次コイルの磁束変化が作用して前記放電エネルギが与えられる二次コイルと、を有するものとし、
点火サイクルにおける点火タイミング以降に、前記二次コイルに発生する電圧が反映される前記主一次コイルの電圧を検出する主一次コイル電圧検出手段と、
前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替えることで発生させた遮断方向の磁束を前記二次コイルに作用させることで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳するエネルギ重畳手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記主一次コイル電圧検出手段により検出された主一次コイル電圧の変化が、前記点火プラグに発生した火花放電の放電経路を維持し難い状態として予め定めた重畳開始条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段を作動させて前記点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳し、前記重畳開始条件の成立に伴って前記放電エネルギの重畳を開始した後、前記点火プラグに発生した火花の吹き飛びが懸念される状態として予め定めた重畳補正条件を満たすと、前記エネルギ重畳手段により二次側へ与える重畳エネルギ量を更に高めるようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項５】
前記点火制御手段は、予め定めた主一次コイル電圧監視開始条件が成立した後に、前記主一次コイル電圧検出手段により検出された前記主一次コイル電圧が予め定めた重畳開始基準電圧値に達することを前記重畳開始条件として用いるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項６】
前記点火制御手段は、前記重畳開始基準電圧値を超える値として予め設定した重畳補正用電圧値に達することを前記重畳補正条件として用いるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【国際調査報告】
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