(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３１は、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重畳制御開始条件が成立することで、二次電流重ね手段５０より二次側に電流を重畳して二次電流を設定二次電流値に保つ。その後、重畳制御見直しタイミングになったとき、設定二次電流値が第１電流値で一次コイル電圧の状況が二次電流加算条件を満たしていれば、第１電流値よりも大きな第２電流値を設定二次電流値に変更する重畳増加制御を行い、設定二次電流値が第２電流値で一次コイル電圧の状況が二次電流低減条件を満たしていれば、第１電流値を設定二次電流値に変更する重畳低減制御を行うことで、点火プラグ２０の火花放電を大きく膨らませ、着火性を向上させる。
2019211885.tif 000002
【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を流れる二次電流へ重畳的に電流を加算することで、予め指示された二次電流値を保つ二次電流重ね手段と、
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、予め定めた重畳制御開始条件を満たすと前記二次電流重ね手段へ予め設定された設定二次電流値を指示することで、二次電流重ね手段により設定二次電流値の二次電流を点火コイル二次側に流す重畳制御を行い、予め定めた重畳制御見直しタイミングになると、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、点火プラグに発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態として定めた二次電流加算条件を満たす場合に、現在の設定二次電流値よりも高い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、新たな設定二次電流値を二次電流重ね手段に指示することで、二次電流重ね手段から点火コイルの二次側へより高い電流値の二次電流を流させる重畳増加制御、および／または、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、点火プラグに発生した火花放電の放電経路を膨らませ難い状態として定めた二次電流低減条件を満たす場合に、現在の設定二次電流値よりも低い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、新たな設定二次電流値を二次電流重ね手段に指示することで、二次電流重ね手段から点火コイルの二次側へより低い電流値の二次電流を流させる重畳低減制御、を行う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、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御見直しタイミングまでに、火花放電の吹き消えが生じたと想定される一次コイル電圧の変化である吹き消え状態が予め定めた所定回数以上発生したことを二次電流加算条件として用い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】
前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御見直しタイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを二次電流低減条件として用い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４】
前記二次電流重ね手段は、所定の第１電流値と、該第１電流値よりも高い第２電流値とに、二次電流値を保つことが可能であり、
前記点火制御手段は、設定二次電流値が第１電流値であるときにのみ重畳増加制御を行い、設定二次電流値が第２電流値であるときにのみ重畳低減制御を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項５】
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、
前記点火コイルの二次側を流れる二次電流を検出する二次電流検出手段と、
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重畳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、予め定めた重畳制御開始条件を満たすと前記二次電流検出手段により検出された二次電流値に基づいて前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、予め設定された設定二次電流値の二次電流を点火コイル二次側に流す重畳制御を行い、予め定めた重畳制御見直しタイミングになると、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、点火プラグに発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態として定めた二次電流加算条件を満たす場合に、現在の設定二次電流値よりも高い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、点火コイルの二次側へより高い電流値の二次電流を流させる重畳増加制御、および／または、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、点火プラグに発生した火花放電の放電経路を膨らませ難い状態として定めた二次電流低減条件を満たす場合に、現在の設定二次電流値よりも低い二次電流値を新たな設定二次電流値に設定し、前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、点火コイルの二次側へより低い電流値の二次電流を流させる重畳低減制御、を行う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６】
前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御見直しタイミングまでに、火花放電の吹き消えが生じたと想定される一次コイル電圧の変化である吹き消え状態が予め定めた所定回数以上発生したことを二次電流加算条件として用いることを特徴とする請求項５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、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御見直しタイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを二次電流低減条件として用いることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項８】
前記エネルギ重畳手段は、副一次コイルに供給する電源パルスのデューティ比を変化させることで、副一次コイルに発生させる重畳磁束を調整可能であり、
前記点火制御手段は、前記エネルギ重畳手段へ通電のオン・オフを指示するＰＷＭ制御によって、二次電流を増減させるようにしたことを特徴とする請求項５〜請求項７の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項９】
前記点火制御手段は、所定の第１電流値と、該第１電流値よりも高い所定の第２電流値とを設定二次電流値とすることが可能で、設定二次電流値が第１電流値であるときにのみ重畳増加制御を行い、設定二次電流値が第２電流値であるときにのみ重畳低減制御を行うことを特徴とする請求項８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放電エネルギを重畳して、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火花放電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。また、シリンダ内に生じるタンブル流は一定ではなく、点火プラグに発生した火花放電の放電経路を膨らませるほどの流速に達しない場合もある。そのような場合にも、火花放電の放電経路が伸びるように調整できれば、一層、着火性を向上させることができる。【０００８】
そこで、本発明は、シリンダ内に生じるタンブル流に応じた点火制御により、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を流れる二次電流へ重畳的に電流を加算することで、予め指示された二次電流値を保つ二次電流重ね手段と、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、予め定めた重畳制御開始条件を満たすと前記二次電流重ね手段へ予め設定された設定二次電流値を指示することで、二次電流重ね手段により設定二次電流値の二次電流を点火コイル二次側に流す重畳制御を行い、予め定めた重畳制御見直しタイミングになると、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、点火プラグに発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態として定めた二次電流加算条件を満たす場合に、現在の設定二次電流値よりも高い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、新たな設定二次電流値を二次電流重ね手段に指示することで、二次電流重ね手段から点火コイルの二次側へより高い電流値の二次電流を流させる重畳増加制御、および／または、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、点火プラグに発生した火花放電の放電経路を膨らませ難い状態として定めた二次電流低減条件を満たす場合に、現在の設定二次電流値よりも低い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、新たな設定二次電流値を二次電流重ね手段に指示することで、二次電流重ね手段から点火コイルの二次側へより低い電流値の二次電流を流させる重畳低減制御、を行う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に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御見直しタイミングまでに、火花放電の吹き消えが生じたと想定される一次コイル電圧の変化である吹き消え状態が予め定めた所定回数以上発生したことを二次電流加算条件として用いることを特徴とする。【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御見直しタイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを二次電流低減条件として用いることを特徴とする。【００１２】
また、請求項４に係る発明は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記二次電流重ね手段は、所定の第１電流値と、該第１電流値よりも高い第２電流値とに、二次電流値を保つことが可能であり、前記点火制御手段は、設定二次電流値が第１電流値であるときにのみ重畳増加制御を行い、設定二次電流値が第２電流値であるときにのみ重畳低減制御を行うことを特徴とする。【００１３】
上記課題を解決するために、請求項５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、前記点火コイルの二次側を流れる二次電流を検出する二次電流検出手段と、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重畳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、予め定めた重畳制御開始条件を満たすと前記二次電流検出手段により検出された二次電流値に基づいて前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、予め設定された設定二次電流値の二次電流を点火コイル二次側に流す重畳制御を行い、予め定めた重畳制御見直しタイミングになると、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、点火プラグに発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態として定めた二次電流加算条件を満たす場合に、現在の設定二次電流値よりも高い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、点火コイルの二次側へより高い電流値の二次電流を流させる重畳増加制御、および／または、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、点火プラグに発生した火花放電の放電経路を膨らませ難い状態として定めた二次電流低減条件を満たす場合に、現在の設定二次電流値よりも低い二次電流値を新たな設定二次電流値に設定し、前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、点火コイルの二次側へより低い電流値の二次電流を流させる重畳低減制御、を行う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５に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御見直しタイミングまでに、火花放電の吹き消えが生じたと想定される一次コイル電圧の変化である吹き消え状態が予め定めた所定回数以上発生したことを二次電流加算条件として用いることを特徴とする。【００１５】
また、請求項７に係る発明は、前記請求項５に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御見直しタイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを二次電流低減条件として用いることを特徴とする。【００１６】
また、請求項８に係る発明は、前記請求項５〜請求項７の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記エネルギ重畳手段は、副一次コイルに供給する電源パルスのデューティ比を変化させることで、副一次コイルに発生させる重畳磁束を調整可能であり、前記点火制御手段は、前記エネルギ重畳手段へ通電のオン・オフを指示するＰＷＭ制御によって、二次電流を増減させるようにしたことを特徴とする。【００１７】
また、請求項９に係る発明は、前記請求項８に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、所定の第１電流値と、該第１電流値よりも高い所定の第２電流値とを設定二次電流値とすることが可能で、設定二次電流値が第１電流値であるときにのみ重畳増加制御を行い、設定二次電流値が第２電流値であるときにのみ重畳低減制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
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、重畳制御開始条件を満たすことで設定二次電流値の二次電流を点火コイル二次側に流す重畳制御を行い、その後、重畳制御見直しタイミングになると、二次電流加算条件もしくは二次電流低減条件を満たすかを点火制御手段が判定し、点火プラグに発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態である二次電流加算条件を満たす場合には、現在の設定二次電流値よりも高い電流値を新たな設定二次電流値に設定する重畳増加制御を行うことで、シリンダ内の強いタンブル流でもリストライクを起こさずに火花放電の放電経路を膨らませるようにし、また、点火プラグに発生した火花放電の放電経路を膨らませ難い状態である二次電流低減条件を満たす場合には、現在の設定二次電流値よりも低い電流値を新たな設定二次電流値に設定する重畳低減制御を行うことで、シリンダ内の弱いタンブル流でも火花放電の放電経路を膨らませるようにする。これにより、点火プラグの放電電極間に生じた火花放電を大きく膨らませて、気筒内に大きな火炎核を形成でき、着火性を向上させることができる。しかも、点火制御手段による重畳制御は、シリンダ内に生じたタンブル流の強弱に応じた二次電流値を実現するように行うので、重畳制御のための電力消費を適切化することができ、重畳制御を行う事による燃費の悪化も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、（ａ）は重畳制御見直しタイミングで第１電流値から第２電流値に変更する重畳増加制御を行う場合の波形図、（ｂ）は重畳制御見直しタイミングで重畳低減制御を行わずに第２電流値を維持する場合の波形図である。
【図４】第１実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、（ａ）は重畳制御見直しタイミングで第２電流値から第１電流値に変更する重畳低減制御を行う場合の波形図、（ｂ）は重畳制御見直しタイミングで重畳増加制御を行わずに第１電流値を維持する場合の波形図である。
【図５】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６】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７】第２実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、（ａ）は重畳制御見直しタイミングで第１電流値から第２電流値に変更する重畳増加制御を行う場合の波形図、（ｂ）は重畳制御見直しタイミングで重畳低減制御を行わずに第２電流値を維持する場合の波形図である。
【図８】第２実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、（ａ）は重畳制御見直しタイミングで第２電流値から第１電流値に変更する重畳低減制御を行う場合の波形図、（ｂ）は重畳制御見直しタイミングで重畳増加制御を行わずに第１電流値を維持する場合の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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に火花放電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５０等で構成される。この二次電流重ね手段５０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。
【００２２】
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５０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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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５０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による電圧変化を二次電流の検出情報（二次電流検出信号）として取得する二次電流検出ライン６２とで構成できる。そして、二次電流検出ライン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。
【００２８】
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にて二次コイル電圧情報を取得すれば良いのであるが、二次コイル電圧は数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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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５０による二次電流の重畳制御を行うことで、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５０を用いた重畳制御は、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５０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。
【００３２】
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、重畳制御の開始や終了のタイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０１と、この重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御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制御開始条件（後に詳述）を記憶している重畳制御開始条件記憶手段３０２と、重畳制御開始に伴って二次電流重ね手段５０を動作制御す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３０３と、点火コイル二次側に流す二次電流の目標値として設定された設定二次電流値を記憶しておく設定二次電流値記憶手段３０４と、二次電流重ね手段５０が重畳電流を調整することで保持できる二次電流値の種類（例えば、第１電流値と第２電流値の２種類）を記憶しておく変更可能二次電流値記憶手段３０５と、重畳制御開始条件が成立して重畳制御を開始した後に重畳制御が適正化否かを見直す重畳制御見直しタイミングを記憶しておく重畳制御見直しタイミング記憶手段３０６と、を設ける。
【００３３】
重畳制御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制御開始条件記憶手段３０２からの重畳制御開始条件が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳制御開始条件を満たす重畳制御開始タイミングα１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、予め定めた指標値電圧に達したタイミングを重畳制御開始タイミングα１と判定する。なお、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、重畳制御開始条件も正の値として設定しておけば良い。
【００３４】
また、重畳制御開始条件は任意に設定して良く、例えば、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重畳制御開始条件とする場合には、放電タイミングＩＧから所定期間の経過を重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させておくことで、重畳制御タイミング判定手段３０１は重畳制御開始条件記憶手段３０２から取得した重畳制御開始条件を用いた重畳制御開始タイミングの判定を行い、二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ二次電流重ね制御信号の生成開始を指示することができる。なお、重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させる重畳制御開始条件は、外部から重畳制御開始条件設定信号を入力することで任意に変更できるようにしておくと、内燃機関の特性に応じて柔軟に重畳制御開始条件を設定できるので、利便性を高めることができる。
【００３５】
重畳制御タイミング判定手段３０１が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３０３に二次電流重ね開始指示を出すと、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して二次電流重ね手段５０へ出力し、二次電流重ね手段５０によって二次電流が重畳される（図３（ａ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。
【００３６】
ここで、二次電流重ね信号Ｓｐは、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値を二次電流重ね手段５０へ指示するために、例えば、２つの信号レベルをとる。設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第１電流値であった場合、二次電流重ね信号生成手段３０３が生成する二次電流重ね制御信号Ｓｐの電位をＬｅｖ１とすることで、これを受けた二次電流重ね手段５０は二次電流重ね制御信号Ｓｐの電位レベルから目標とする二次電流値が第１電流値であると分かり、点火コイル二次側を流れる二次電流が第１電流値を保持するように、二次電流重ね手段５０による二次電流の重ね動作が行われる。
【００３７】
同様に、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第２電流値であった場合、二次電流重ね信号生成手段３０３が生成する二次電流重ね制御信号Ｓｐの電位をＬｅｖ２とすることで、これを受けた二次電流重ね手段５０は二次電流重ね制御信号Ｓｐの電位レベルから目標とする二次電流値が第２電流値であると分かり、点火コイル二次側を流れる二次電流が第２電流値を保持するように、二次電流重ね手段５０による二次電流の重ね動作が行われる。
【００３８】
なお、変更可能二次電流値記憶手段３０５に記憶されている電流値が３種類以上あった場合には、それぞれの電流値に応じた電位レベルで二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成するようにしても良いし、内燃機関駆動制御装置３０Ａから二次電流重ね手段５０へ至る信号線を物理的に分けておき、二次電流重ね制御信号Ｓｐを出力した信号線に応じて目標とする電流値を二次電流重ね手段５０へ指示するようにしても良い。
【００３９】
上記のようにして重畳制御が開始された後、重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御見直しタイミング記憶手段３０６に記憶されている重畳制御見直しタイミングα２の成否を判定する。重畳制御見直しタイミングは、例えば、重畳制御開始タイミングα１から所定時間幅の点火状況監視期間ｔｘが経過したタイミングとし、点火コイル２０の放電電極間に生じた火花放電の放電経路がシリンダ内のタンブル流によって膨らんでいると推測されるか否かを見極めるタイミングとして用いる。なお、適切な時間幅の点火状況監視期間ｔｘは、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの重畳制御見直しタイミング設定信号によって重畳制御見直しタイミング記憶手段３０６の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。
【００４０】
重畳制御タイミング判定手段３０６は、重畳制御見直しタイミングα２が成立するまで（点火状況監視期間ｔｘが経過するまで）の期間、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を監視し、点火プラグ２０に発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態として定めた二次電流加算条件、または、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を膨らませ難い状態として定めた二次電流低減条件の成否を判定する。そして、二次電流加算条件が成立していた場合、重畳制御タイミング判定手段３０１は二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ重畳増加制御を指示する。二次電流低減条件が成立していた場合、重畳制御タイミング判定手段３０１は二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ重畳低減制御を指示する。なお、二次電流加算条件および二次電流低減条件の何れも成立していなかった場合には、重畳制御タイミング判定手段３０１から二次電流重ね制御信号生成手段３０３への指示は行わない。
【００４１】
まず、一次コイル電圧の変化が二次電流加算条件を満たしていると重畳制御タイミング判定手段３０６が判定した場合について説明する。
【００４２】
二次電流加算条件の一例は、一次コイル電圧の絶対値が指標電圧値を超えて上昇したにもかかわらず、再び指標電圧値を下回るほど低下した状態と考えられる吹き消え波形が、点火状況監視期間ｔｘ中に所定回数（例えば、１回）以上生じていることである。この吹き消え波形が示すのは、点火プラグ２０の放電電極間に生じた火花放電がタンブル流によって伸ばされ、膨らんでゆく過程で放電電流を維持するために生じた電圧上昇から、タンブル流の流速に対して膨らんだ放電経路を維持できずに、放電電極間を短経路で流れる放電経路に変わったために電極間電圧が低下した状態である。すなわち、点火状況監視期間ｔｘ中に吹き消え波形が検出されたと言うことは、シリンダ内で点火プラグ２０の電極間に作用しているタンブル流の流速が放電電流（二次電流）に対して強すぎると考えられる。したがって、このときに生じているタンブル流で吹き消えが生じないように二次電流を増大させることが安定燃焼の実現に有効であるから、点火状況監視期間ｔｘ中に吹き消え波形が所定回数以上あることを二次電流加算条件とするのである。
【００４３】
なお、上述した二次電流加算条件は、あくまでも一例であり、内燃機関の特性等に応じて、適宜に設定すれば良い。例えば、点火状況監視期間ｔｘの初期に吹き消え波形が検出されていても、重畳制御見直しタイミングα２においては、指標電圧値を大きく超える高電圧に上昇していた場合、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らんでいる状態と推定できるので、このような場合にまで二次電流を増加させる必要は無いことから、これを二次電流加算条件から除外するようにしても良い。
【００４４】
重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流加算条件の成否を判定するために一次コイル電圧の変化を監視している点火状況監視期間ｔｘ中は、重畳制御判定タイミング判定手段３０１より重畳制御開始の指示を受けた二次電流重ね制御信号生成手段３０３が、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値で二次電流重ね手段５０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、二次電流重ね手段５０へ出力する。例えば、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第１電流値であれば、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、信号の電位レベルをＬｅｖ１とした二次電流重ね制御信号Ｓｐを二次電流重ね手段５０へ出力することで、二次電流を第１電流値に保持する重畳制御が行われる。
【００４５】
上記のように、二次電流重ね手段５０によって二次電流が第１電流値に保持されている状態で重畳制御見直しタイミングα２となり、重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流加算条件の成立を判定すると、二次電流重ね制御信号生成手段３０３に対して重畳増加制御を指示する。これにより、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、変更可能二次電流値記憶手段３０５から読み出した変更可能二次電流値のうち、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値（第１電流値）よりも高い二次電流値（第２電流値）を新たな設定二次電流値として設定二次電流値記憶手段３０４に上書きすると共に、信号の電位レベルをＬｅｖ２とした二次電流重ね制御信号Ｓｐを二次電流重ね手段５０へ出力することで、二次電流を第１電流値よりも高い第２電流値に保持する重畳制御が行われるようになる。
【００４６】
すなわち、重畳増加制御を行うことによって、点火状況監視期間ｔｘ中に指標としていた第１電流値よりも高い第２電流値に変更し、二次電流を第２電流値に保持する重畳制御が行われるようになると、シリンダ内に生じている強いタンブル流でも吹き消えが生じ難い程度に大きな放電電流が流れることとなる。よって、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らみ、シリンダ内で大きな火炎核を形成できるので、好適な燃焼を実現できる。
【００４７】
なお、重畳制御において設定二次電流値として用いる第１電流値は、制御対象である内燃機関の標準的な稼働時に生ずる平均的なタンブル流によって吹き消えが生じないで、放電経路が十分に膨らむときの二次電流値を指標として定めれば良い。また、第２電流値は、制御対象である内燃機関の過負荷時等に生ずる強いタンブル流によって吹き消えが生じないで、放電経路が十分に膨らむときの二次電流値を指標として定めれば良い。
【００４８】
一方、上記のように設定二次電流値記憶手段３０４の設定二次電流値が第１電流値から第２電流値に変更された後に行われる点火サイクルにおいて、図３（ｂ）の波形図に示すように、点火状況監視期間ｔｘ中に吹き消え波形が現れることなく、重畳制御見直しタイミングα２において、一次コイル電圧が指標電圧値を大きく超える高電圧に上昇していた場合、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らんでいると考えられるので、二次電流加算条件は成立せず、重畳制御タイミング判定手段３０１から二次電流重ね制御信号生成手段３０３に対して重畳増加制御が指示されることは無いので、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第２電流値がそのまま維持され、二次電流重ね手段５０によって二次電流を第２電流値に保持する重畳制御が引き続き行われる。
【００４９】
なお、重畳制御手段３１により行う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３０１が二次電流重ね制御信号生成手段３０３への重畳制御指示を停止（或いは、重畳制御終了指示を出力）することで、二次電流重ね制御信号生成手段３０３から二次電流重ね手段５０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５０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、重畳制御を終了するようにしても良い。
【００５０】
次いで、一次コイル電圧の変化が二次電流低減条件を満たしていると重畳制御タイミング判定手段３０６が判定した場合について説明する。
【００５１】
二次電流低減条件の一例は、図４（ａ）に示すように、点火状況監視期間ｔｘ中に一度も指標電圧値を超える電圧上昇が認められない短経路保持波形になっていることである。この短経路保持波形が示すのは、点火プラグ２０の放電電極間に生じた火花放電がタンブル流によって伸ばされず、短経路の放電電流が保持されているために電圧上昇が生じていない状態である。すなわち、点火状況監視期間ｔｘが短経路保持波形になっていると言うことは、シリンダ内で点火プラグ２０の電極間に作用しているタンブル流の流速に対して放電電流（二次電流）が強すぎると考えられる。したがって、このときに生じているタンブル流で火花放電の経路が良く伸びるように二次電流を低減させることが安定燃焼の実現に有効であるから、点火状況監視期間ｔｘ中に、短経路保持波形が維持されていることを二次電流低減条件とするのである。
【００５２】
重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流低減条件の成否を判定するために一次コイル電圧の変化を監視している点火状況監視期間ｔｘ中は、重畳制御判定タイミング判定手段３０１より重畳制御開始の指示を受けた二次電流重ね制御信号生成手段３０３が、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値で二次電流重ね手段５０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、二次電流重ね手段５０へ出力する。例えば、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第２電流値であれば、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、信号の電位レベルをＬｅｖ２とした二次電流重ね制御信号Ｓｐを二次電流重ね手段５０へ出力することで、二次電流を第２電流値に保持する重畳制御が行われる。
【００５３】
上記のように、二次電流重ね手段５０によって二次電流が第２電流値に保持されている状態で重畳制御見直しタイミングα２となり、重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流低減条件の成立を判定すると、二次電流重ね制御信号生成手段３０３に対して重畳低減制御を指示する。これにより、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、変更可能二次電流値記憶手段３０５から読み出した変更可能二次電流値のうち、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値（第２電流値）よりも低い二次電流値（第１電流値）を新たな設定二次電流値として設定二次電流値記憶手段３０４に上書きすると共に、信号の電位レベルをＬｅｖ１とした二次電流重ね制御信号Ｓｐを二次電流重ね手段５０へ出力することで、二次電流を第２電流値よりも低い第１電流値に保持する重畳制御が行われるようになる。
【００５４】
すなわち、重畳低減制御を行うことによって、点火状況監視期間ｔｘ中に指標としていた第２電流値よりも低い第１電流値に変更し、二次電流を第１電流値に保持する重畳制御が行われるようになると、シリンダ内に生じている弱いタンブル流でも放電経路が大きく膨らみ、かつ吹き消えが生じない程度の放電電流が流れることとなる。よって、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らみ、シリンダ内で大きな火炎核を形成できるので、好適な燃焼を実現できる。
【００５５】
一方、上記のように設定二次電流値記憶手段３０４の設定二次電流値が第２電流値から第２電流値に変更された後に行われる点火サイクルにおいて、図４（ｂ）の波形図に示すように、点火状況監視期間ｔｘ中に吹き消え波形も短経路保持波形も現れることなく、重畳制御見直しタイミングα２において、一次コイル電圧が指標電圧値を大きく超える高電圧に上昇していた場合、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らんでいると考えられるので、二次電流低減条件も二次電流増加条件も成立せず、重畳制御タイミング判定手段３０１から二次電流重ね制御信号生成手段３０３に対して重畳低減制御および重畳増加制御が指示されることは無いので、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第１電流値がそのまま維持され、二次電流重ね手段５０によって二次電流を第１電流値に保持する重畳制御が引き続き行われる。そして、重畳制御終了タイミングβになると、二次電流を第１電流値に保持する重畳制御が終了する。
【００５６】
上述したように、第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１における重畳制御手段３１では、重畳制御を開始した後、重畳制御見直しタイミングα２において、二次電流増加条件と二次電流低減条件の成否に基づき、重畳増加制御あるいは重畳低減制御が必要か否かの判断を行い、必要に応じて重畳増加制御あるいは重畳低減制御を実行することで、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らんで、シリンダ内で大きな火炎核を形成できるようにし、好適な燃焼を実現するのである。
【００５７】
ただし、本実施形態の内燃機関用点火装置１においては、変更可能二次電流値記憶手段３０５に第１電流値と第２電流値の２種類のみ記憶させてあるので、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第２電流値であった場合には、たとえ二次電流増加条件が成立しても重畳増加制御を行う事はできず、同様に、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第１電流値であった場合には、二次電流低減条件が成立しても重畳低減制御を行う事はできない。すなわち、本実施形態に係る内燃機関用点火装置１では、設定二次電流値に応じて、重畳増加制御または重畳低減制御の何れか一方の制御を行う事しかできない。
【００５８】
しかしながら、変更可能二次電流値記憶手段３０５に３種類以上（例えば、第１電流値、第２電流値、第３電流値の３種類で、第１電流値＜第２電流値＜第３電流値）を記憶させておけば、より細かく重畳増加制御と重畳低減制御を行う事ができる上に、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が上限電流値（第３電流値）でも下限電流値（第１電流値）でもない中間電流値（第２電流値）であれば、二次電流増加条件が成立すると重畳増加制御を行う事ができ、二次電流低減条件が成立すると重畳低減制御を行う事ができる。すなわち、変更可能二次電流値記憶手段３０５に３種類以上を記憶させ、二次電流重ね手段５０が３種類以上の電流値に二次電流を保持できる構成とすれば、成立条件に応じて、重畳増加制御および重畳低減制御のどちらの制御でも行える場合がある。
【００５９】
また、上述した第１実施形態の内燃機関用点火装置１のように、二次電流増加条件と二次電流低減条件の成否を点火サイクル内で判断し、同じサイクル内で補正するために重畳増加制御あるいは重畳低減制御を行えば、点火サイクル毎のバラツキを無くして、安定した燃焼を実現できるのであるが、必ずしも同一サイクル内で二次電流増加条件と二次電流低減条件の成否を判断する必要は無い。例えば、気筒内の燃焼に支障が出るほどではないものの吹き消えの発生傾向が認められる点火サイクルが所定回数続いた場合には、二次電流増加条件が成立したものとして重畳増加制御を行い、気筒内の燃焼に支障が出るほどではないものの短経路保持傾向が認められる点火サイクルが所定回数続いた場合には、二次電流低減条件が成立したものとして重畳低減制御を行うようにしても良い。
【００６０】
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の二次側を流れる二次電流を直接コントロールできる二次電流重ね手段５０をエネルギ重畳手段として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５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以降に点火コイルの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。
【００６１】
図５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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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の放電電極間に火花放電が生じると共に、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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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て二次側の誘導放電エネルギを調整すれば、二次電流の電流値をコントロールすることができるので、高めれば、点火プラグ２０に生じた火花放電の放電経路がタンブル流によって吹き消されることなく大きく膨らみ、大きな火炎核を形成して、好適な燃焼を実現できる。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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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５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。
【００７２】
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。
【００７３】
重畳制御手段３２の一例を図６に示す。重畳制御手段３２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３０１と、この重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御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制御開始条件を記憶している重畳制御開始条件記憶手段３０２と、重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御見直しのタイミングを判定するための情報として用いる重畳制御見直しタイミングを記憶している重畳制御見直しタイミング記憶手段３０６と、重畳制御開始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３０７と、点火コイル二次側に流す二次電流の目標値として設定された設定二次電流値を記憶しておく設定二次電流値記憶手段３０４と、副一次コイル１１１ｂへの通電制御によって保持できる二次電流値の種類（例えば、第１電流値と第２電流値の２種類）を記憶しておく変更可能二次電流値記憶手段３０５と、を設ける。
【００７４】
重畳制御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、重畳制御開始条件記憶手段３０２からの重畳制御開始条件と、重畳制御見直しタイミング記憶手段３０６からの重畳制御見直しタイミングが供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳制御開始条件を満たす重畳制御開始タイミングの成立を判定する。例えば、図７（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った後、短時間で低下して行き、指標電圧値に達したタイミングを重畳制御開始タイミング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重畳制御開始条件としても良い。
【００７５】
重畳制御タイミング判定手段３０１が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３０７に重畳制御開始指示を出すと、副一次コイル制御手段３０１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、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へそれぞれ出力する。エネルギ重畳手段として機能する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によって副一次コイル１１１ｂへの通電制御が実行され、通電量に応じた重畳磁束が二次コイル１１２に作用し、二次電流が重畳される（図７（ａ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。
【００７６】
このとき、副一次コイル制御手段３０７は、二次電流検出信号から得られる二次電流の値を、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶された設定二次電流値に近づけるように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のパルス幅を多段階（例えば、２５６段階）で調整するＰＷＭ制御を行う。例えば、設定二次電流値記憶手段３０４に設定二次電流値として第１電流値が記憶されていた場合には、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束で二次電流が第１電流値に保持される通電パルスを副一次コイル１１１ｂへ供給するように、副一次コイル通電スイッチ７２のスイッチング動作を制御する第１ＰＷＭ制御を副一次コイル制御手段３０７が行うのである。同様に、設定二次電流値記憶手段３０４に設定二次電流値として第２電流値が記憶されていた場合には、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束で二次電流が第２電流値に保持される通電パルスを副一次コイル１１１ｂへ供給するように、副一次コイル通電スイッチ７２のスイッチング動作を制御する第２ＰＷＭ制御を副一次コイル制御手段３０７が行うのである。
【００７７】
なお、変更可能二次電流値記憶手段３０５に記憶されている電流値が３種類以上あった場合には、それぞれの電流値に応じた適切な重畳磁束を副一次コイル１１１ｂに生じさせるように、３種類以上のＰＷＭ制御を副一次コイル制御手段３０１が行えるようにすれば良い。
【００７８】
上記のようにして重畳制御が開始された後、重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御見直しタイミング記憶手段３０６に記憶されている重畳制御見直しタイミングα２の成否を判定する。重畳制御見直しタイミングは、例えば、重畳制御開始タイミングα１から所定時間幅の点火状況監視期間ｔｘが経過したタイミングとし、点火コイル２０の放電電極間に生じた火花放電の放電経路がシリンダ内のタンブル流によって膨らんでいると推測されるか否かを見極めるタイミングとして用いる。なお、適切な時間幅の点火状況監視期間ｔｘは、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの重畳制御見直しタイミング設定信号によって重畳制御見直しタイミング記憶手段３０６の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。
【００７９】
重畳制御タイミング判定手段３０６は、重畳制御見直しタイミングα２が成立するまで（点火状況監視期間ｔｘが経過するまで）の期間、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を監視し、点火プラグ２０に発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態として定めた二次電流加算条件、または、点火プラグ２０に発生した火花放電の放電経路を膨らませ難い状態として定めた二次電流低減条件の成否を判定する。そして、二次電流加算条件が成立していた場合、重畳制御タイミング判定手段３０１は副一次コイル制御手段３０７へ重畳増加制御を指示する。二次電流低減条件が成立していた場合、重畳制御タイミング判定手段３０１は副一次コイル制御手段３０７へ重畳低減制御を指示する。なお、二次電流加算条件および二次電流低減条件の何れも成立していなかった場合には、重畳制御タイミング判定手段３０１から副一次コイル制御手段３０７への指示は行わない。
【００８０】
まず、主一次コイル電圧の変化が二次電流加算条件を満たしていると重畳制御タイミング判定手段３０６が判定した場合について説明する。
【００８１】
二次電流加算条件の一例は、前述したように、主一次コイル電圧の絶対値が指標電圧値を超えて上昇したにもかかわらず、再び指標電圧値を下回るほど低下した状態と考えられる吹き消え波形が、点火状況監視期間ｔｘ中に所定回数（例えば、１回）以上生じていることである。無論、第２実施形態の内燃機関用点火装置２においても、二次電流加算条件は本例に限定されず、内燃機関の特性等に応じて、適宜な二次電流加算条件を任意に設定して構わない。例えば、点火状況監視期間ｔｘの初期に吹き消え波形が検出されていても、重畳制御見直しタイミングα２においては、指標電圧値を大きく超える高電圧に上昇していた場合、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らんでいる状態と推定できるので、このような場合にまで二次電流を増加させる必要は無いことから、これを二次電流加算条件から除外するようにしても良い。
【００８２】
重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流加算条件の成否を判定するために主一次コイル電圧の変化を監視している点火状況監視期間ｔｘ中は、重畳制御判定タイミング判定手段３０１より重畳制御開始の指示を受けた副一次コイル制御手段３０７が、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値の二次電流に保たれるように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のデューティ比を調節するＰＷＭ制御を行う。例えば、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第１電流値であれば、副一次コイル制御手段３０７は、二次電流検出手段からの二次電流検出信号より得られる実際の二次電流値を第１電流値に近づけるべく、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束を適切に増減させる通電パルスを副一次コイル１１１ｂへ供給するように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のデューティ比を調節する第１ＰＷＭ制御が行われる。
【００８３】
上記のように、副一次コイル制御手段３０７が第１ＰＷＭ制御を行うことによって二次電流が第１電流値に保持されている状態で重畳制御見直しタイミングα２となり、重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流加算条件の成立を判定すると、副一次コイル制御手段３０７に対して重畳増加制御を指示する。これにより、副一次コイル制御手段３０７は、変更可能二次電流値記憶手段３０５から読み出した変更可能二次電流値のうち、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値（第１電流値）よりも高い二次電流値（第２電流値）を新たな設定二次電流値として設定二次電流値記憶手段３０４に上書きすると共に、二次電流検出手段からの二次電流検出信号より得られる実際の二次電流値を第２電流値に近づけるべく、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束を適切に増減させる通電パルスを副一次コイル１１１ｂへ供給するように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のデューティ比を調節する第２ＰＷＭ制御が行われるようになる。
【００８４】
すなわち、重畳増加制御を行うことによって、点火状況監視期間ｔｘ中に指標としていた第１電流値よりも高い第２電流値に変更し、二次電流を第２電流値に保持する重畳制御が行われるようになると、シリンダ内に生じている強いタンブル流でも吹き消えが生じ難い程度に大きな放電電流が流れることとなる。よって、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らみ、シリンダ内で大きな火炎核を形成できるので、好適な燃焼を実現できる。
【００８５】
なお、第２実施形態の内燃機関用点火装置２においても、重畳制御において設定二次電流値として用いる第１電流値は、制御対象である内燃機関の標準的な稼働時に生ずる平均的なタンブル流によって吹き消えが生じないで、放電経路が十分に膨らむときの二次電流値を指標として定めれば良い。また、第２電流値は、制御対象である内燃機関の過負荷時等に生ずる強いタンブル流によって吹き消えが生じないで、放電経路が十分に膨らむときの二次電流値を指標として定めれば良い。
【００８６】
一方、上記のように設定二次電流値記憶手段３０４の設定二次電流値が第１電流値から第２電流値に変更された後に行われる点火サイクルにおいて、図７（ｂ）の波形図に示すように、点火状況監視期間ｔｘ中に吹き消え波形が現れることなく、重畳制御見直しタイミングα２において、主一次コイル電圧が指標電圧値を大きく超える高電圧に上昇していた場合、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らんでいると考えられるので、二次電流加算条件は成立せず、重畳制御タイミング判定手段３０１から副一次コイル制御手段３０７に対して重畳増加制御が指示されることは無いので、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第２電流値がそのまま維持され、副一次コイル制御手段３０７によって二次電流を第２電流値に保持する第２ＰＷＭ制御が引き続き行われる。
【００８７】
また、本実施形態の内燃機関用点火装置２においても、重畳制御手段３２により行う重畳制御の終了タイミングは任意である。例えば、主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３０１が副一次コイル制御手段３０７への重畳制御指示を停止（或いは、重畳制御終了指示を出力）することで、副一次コイル制御手段３０７による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の出力を止め、副一次コイル１１１ｂによる重畳磁束が二次コイル１１２に作用させなくすることで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、重畳制御を終了するようにしても良い。
【００８８】
次いで、主一次コイル電圧の変化が二次電流低減条件を満たしていると重畳制御タイミング判定手段３０６が判定した場合について説明する。
【００８９】
二次電流低減条件の一例は、図８（ａ）に示すように、点火状況監視期間ｔｘ中に一度も指標電圧値を超える電圧上昇が認められない短経路保持波形になっていることであり、この二次電流低減条件の成否を判定するために、重畳制御タイミング判定手段３０１は、点火状況監視期間ｔｘ中、主一次コイル電圧の変化を監視している。また、重畳制御判定タイミング判定手段３０１より重畳制御開始の指示を受けた副一次コイル制御手段３０７は、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第２電流値であれば、二次電流検出手段からの二次電流検出信号より得られる実際の二次電流値を第２電流値に近づけるべく、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束を適切に増減させる通電パルスを副一次コイル１１１ｂへ供給するように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のデューティ比を調節する第２ＰＷＭ制御が行われる。
【００９０】
上記のように、副一次コイル制御手段３０７による第２ＰＷＭ制御によって二次電流が第２電流値に保持されている状態で重畳制御見直しタイミングα２となり、重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流低減条件の成立を判定すると、副一次コイル制御手段３０７に対して重畳低減制御を指示する。これにより、副一次コイル制御手段３０７は、変更可能二次電流値記憶手段３０５から読み出した変更可能二次電流値のうち、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値（第２電流値）よりも低い二次電流値（第１電流値）を新たな設定二次電流値として設定二次電流値記憶手段３０４に上書きすると共に、二次電流検出手段からの二次電流検出信号より得られる実際の二次電流値を第１電流値に近づけるべく、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束を適切に増減させる通電パルスを副一次コイル１１１ｂへ供給するように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のデューティ比を調節する第１ＰＷＭ制御が行われるようになる。
【００９１】
すなわち、重畳低減制御を行うことによって、点火状況監視期間ｔｘ中に指標としていた第２電流値よりも低い第１電流値に変更し、二次電流を第１電流値に保持する重畳制御が行われるようになると、シリンダ内に生じている弱いタンブル流でも放電経路が大きく膨らみ、かつ吹き消えが生じない程度の放電電流が流れることとなる。よって、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らみ、シリンダ内で大きな火炎核を形成できるので、好適な燃焼を実現できる。
【００９２】
一方、上記のように設定二次電流値記憶手段３０４の設定二次電流値が第２電流値から第２電流値に変更された後に行われる点火サイクルにおいて、図８（ｂ）の波形図に示すように、点火状況監視期間ｔｘ中に吹き消え波形も短経路保持波形も現れることなく、重畳制御見直しタイミングα２において、主一次コイル電圧が指標電圧値を大きく超える高電圧に上昇していた場合、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らんでいると考えられるので、二次電流低減条件も二次電流増加条件も成立せず、重畳制御タイミング判定手段３０１から副一次コイル制御手段３０７に対して重畳低減制御および重畳増加制御が指示されることは無いので、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第１電流値がそのまま維持され、副一次コイル制御手段３０１による第１ＰＷＭ制御が引き続き行われる。そして、重畳制御終了タイミングβになると、二次電流を第１電流値に保持する重畳制御が終了する。
【００９３】
上述したように、第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２における重畳制御手段３２では、重畳制御を開始した後、重畳制御見直しタイミングα２において、二次電流増加条件と二次電流低減条件の成否に基づき、重畳増加制御あるいは重畳低減制御が必要か否かの判断を行い、必要に応じて重畳増加制御あるいは重畳低減制御を実行することで、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電に吹き消えが生ずることなく大きく膨らんで、シリンダ内で大きな火炎核を形成できるようにし、好適な燃焼を実現するのである。
【００９４】
ただし、本実施形態の内燃機関用点火装置２においては、変更可能二次電流値記憶手段３０５に第１電流値と第２電流値の２種類のみ記憶させてあるので、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第２電流値であった場合には、たとえ二次電流増加条件が成立しても重畳増加制御を行う事はできず、同様に、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が第１電流値であった場合には、二次電流低減条件が成立しても重畳低減制御を行う事はできない。すなわち、本実施形態に係る内燃機関用点火装置２では、設定二次電流値に応じて、重畳増加制御または重畳低減制御の何れか一方の制御を行う事しかできない。
【００９５】
しかしながら、変更可能二次電流値記憶手段３０５に３種類以上（例えば、第１電流値、第２電流値、第３電流値の３種類で、第１電流値＜第２電流値＜第３電流値）を記憶させておけば、より細かく重畳増加制御と重畳低減制御を行う事ができる上に、設定二次電流値記憶手段３０４に記憶されている設定二次電流値が上限電流値（第３電流値）でも下限電流値（第１電流値）でもない中間電流値（第２電流値）であれば、二次電流増加条件が成立すると重畳増加制御を行う事ができ、二次電流低減条件が成立すると重畳低減制御を行う事ができる。すなわち、変更可能二次電流値記憶手段３０５に３種類以上を記憶させ、副一次コイル制御手段３０７が３種類以上の電流値に二次電流を保持できるＰＷＭ制御を行える構成とすれば、成立条件に応じて、重畳増加制御および重畳低減制御のどちらの制御でも行える場合がある。
【００９６】
また、上述した第２実施形態の内燃機関用点火装置２のように、二次電流増加条件と二次電流低減条件の成否を点火サイクル内で判断し、同じサイクル内で補正するために重畳増加制御あるいは重畳低減制御を行えば、点火サイクル毎のバラツキを無くして、安定した燃焼を実現できるのであるが、必ずしも同一サイクル内で二次電流増加条件と二次電流低減条件の成否を判断する必要は無い。例えば、気筒内の燃焼に支障が出るほどではないものの吹き消えの発生傾向が認められる点火サイクルが所定回数続いた場合には、二次電流増加条件が成立したものとして重畳増加制御を行い、気筒内の燃焼に支障が出るほどではないものの短経路保持傾向が認められる点火サイクルが所定回数続いた場合には、二次電流低減条件が成立したものとして重畳低減制御を行うようにしても良い。
【００９７】
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】
【００９８】
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
５０    二次電流重ね手段
６１    電流検出用抵抗
６２    二次電流検出ライン
【図１】
2019211885.tif 000003
【図２】
2019211885.tif 000004
【図３】
2019211885.tif 000005
【図４】
2019211885.tif 000006
【図５】
2019211885.tif 000007
【図６】
2019211885.tif 000008
【図７】
2019211885.tif 000009
【図８】
2019211885.tif 000010
【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を流れる二次電流へ重畳的に電流を加算することで、予め指示された二次電流値を保つ二次電流重ね手段と、
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、予め定めた重畳制御開始条件を満たすと前記二次電流重ね手段へ予め設定された設定二次電流値を指示することで、前記二次電流重ね手段により前記設定二次電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流す重畳制御を行い、予め定めた重畳制御見直しタイミングにおいて、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膨らませ難い状態として定めた二次電流低減条件を満たす場合に、現在の前記設定二次電流値よりも低い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、前記新たな設定二次電流値を前記二次電流重ね手段に指示することで、前記二次電流重ね手段から前記点火コイルの二次側へより低い電流値の二次電流を流させる重畳低減制御を行う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、１回の点火サイクル内における前記重畳制御開始から前記重畳制御見直しタイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される前記一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを二次電流低減条件として用い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】
前記点火制御手段は、前記重畳制御見直しタイミングにおいて、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の変化が、前記点火プラグに発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態として定めた二次電流加算条件を満たす場合に、現在の前記設定二次電流値よりも高い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、前記新たな設定二次電流値を前記二次電流重ね手段に指示することで、前記二次電流重ね手段から前記点火コイルの二次側へより高い電流値の二次電流を流させる重畳増加制御を行うように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】
前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における前記重畳制御開始から前記重畳制御見直しタイミングまでに、火花放電の吹き消えが生じたと想定される前記一次コイル電圧の変化である吹き消え状態が予め定めた所定回数以上発生したことを前記二次電流加算条件として用いることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項５】
前記二次電流重ね手段は、所定の第１電流値と、該第１電流値よりも高い第２電流値とに、前記二次電流値を保つことが可能であり、
前記点火制御手段は、前記設定二次電流値が前記第１電流値であるときにのみ前記重畳増加制御を行い、前記設定二次電流値が前記第２電流値であるときにのみ前記重畳低減制御を行うことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項６】
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前記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、一端側が前記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、
前記点火コイルの二次側を流れる二次電流を検出する二次電流検出手段と、
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前記遮断方向の重畳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、予め定めた重畳制御開始条件を満たすと前記二次電流検出手段により検出された二次電流値に基づいて前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、予め設定された設定二次電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流す重畳制御を行い、予め定めた重畳制御見直しタイミングにおいて、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膨らませ難い状態として定めた二次電流低減条件を満たす場合に、現在の前記設定二次電流値よりも低い二次電流値を新たな設定二次電流値に設定し、前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、前記点火コイルの二次側へより低い電流値の二次電流を流させる重畳低減制御を行う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７】
前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における前記重畳制御開始から前記重畳制御見直しタイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される前記主一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを前記二次電流低減条件として用いる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。
【請求項８】
前記点火制御手段は、前記重畳制御見直しタイミングにおいて、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の変化が、前記点火プラグに発生した火花放電の膨らんだ放電経路を維持し難い状態として定めた二次電流加算条件を満たす場合に、現在の前記設定二次電流値よりも高い電流値を新たな設定二次電流値に設定し、前記エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、前記点火コイルの二次側へより高い電流値の二次電流を流させる重畳増加制御を行うようにしたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項９】
前記点火制御手段は、１回の点火サイクル内における前記重畳制御開始から前記重畳制御見直しタイミングまでに、火花放電の吹き消えが生じたと想定される前記主一次コイル電圧の変化である吹き消え状態が予め定めた所定回数以上発生したことを前記二次電流加算条件として用いることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項１０】
前記点火制御手段は、所定の第１電流値と、該第１電流値よりも高い所定の第２電流値とを設定二次電流値とすることが可能で、前記設定二次電流値が前記第１電流値であるときにのみ前記重畳増加制御を行い、前記設定二次電流値が前記第２電流値であるときにのみ前記重畳低減制御を行うことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項１１】
前記エネルギ重畳手段は、前記副一次コイルに供給する電源パルスのデューティ比を変化させることで、前記副一次コイルに発生させる重畳磁束を調整可能であり、
前記点火制御手段は、前記エネルギ重畳手段へ通電のオン・オフを指示するＰＷＭ制御によって、二次電流を増減させるようにしたことを特徴とする請求項６〜請求項１０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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