CN111051685B - 点火装置 - Google Patents

Abstract

点火装置(10)具备：初级线圈(11)，具有第一绕组(11a)以及与第一绕组以串联的方式连接的第二绕组(11b)；次级线圈(21)，连接于火花塞(80)，与初级线圈磁耦合；第一开关(31)，使第一端子(12)与接地之间的电气路径断开或连接；第二开关(32)，使电源(90)与第二端子(13)之间的电气路径断开或连接；第三开关(33)，使电源与第一端子之间的电气路径断开或连接；第四开关(34)，使连接点与接地之间的电气路径断开或连接；以及开关控制部(60)，执行各开关的开闭控制，使各电气路径断开或连接。

Description

点火装置

相关申请的相互参照

本申请基于2017年8月31日提出申请的日本申请编号2017－167113号，此处引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及一种使用于内燃机的点火装置。

背景技术

近年，为了改善汽车用内燃机中的燃料消耗性能，正在推进与稀薄燃料的燃烧控制(稀薄燃烧发动机)或使燃烧气体向内燃机的气缸回流的EGR有关的技术的研究。针对这些技术，研究如下的持续放电方式：为了使混合气中包含的燃料有效地燃烧，在点火定时附近的固定时间使火花塞持续地产生火花放电。

作为持续放电方式的点火装置，例如有专利文献1所公开的点火装置。在该点火装置中，以从初级线圈的第一端子向第二端子流过电流的方式进行初级线圈的通电，之后，通过进行通电切断，在火花塞中使主点火开始。然后，以从初级线圈的第二端子向第一端子(相反方向)流过电流的方式进行初级线圈的通电，从而在次级线圈中，向与使主点火开始时流过的电流(二次电流)相同的方向依次追加而流过电流。由此，在火花塞中维持火花放电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－53358号公报

发明内容

然而，在上述点火装置中，为了不使用升压电路地使次级线圈产生能够在火花塞中维持火花放电的大小的二次电压，需要增大初级线圈与次级线圈的匝数比。例如，需要使初级线圈与次级线圈的匝数比为几百倍。

然而，在增大初级线圈与次级线圈的匝数比的情况下，在开始火花放电时，次级线圈中产生的二次电流降低，点燃性变差，本申请公开者着眼于这一点。

本公开为了解决上述课题而完成。其主要目的在于提供一种能够抑制点燃性降低并且适当地维持火花放电的点火装置。

用于解决上述课题的第一手段是使火花塞产生火花放电的点火装置，具备：初级线圈，具有第一绕组以及与所述第一绕组以串联的方式连接的第二绕组，并具有相对于所述第一绕组而言位于与所述第一绕组和所述第二绕组之间的连接点相反的一侧的第一端子、以及相对于所述第二绕组而言位于与所述连接点相反的一侧的第二端子；次级线圈，连接于所述火花塞，与所述初级线圈磁耦合；第一开关，相对于所述初级线圈设于所述第一端子侧，使所述第一端子与接地之间的电气路径断开或连接；第二开关，相对于所述初级线圈设于所述第二端子侧，使电源与所述第二端子之间的电气路径断开或连接；第三开关，相对于所述第一绕组设于所述第一端子侧，使电源与所述第一端子之间的电气路径断开或连接；第四开关，相对于所述第一绕组设于所述连接点侧，使所述连接点与接地之间的电气路径断开或连接；以及开关控制部，执行所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关的开闭控制，使各电气路径断开或连接。

根据上述构成，通过使第一开关以及第二开关闭合而从初级线圈(第一绕组以及第二绕组)的第二端子侧向第一端子侧流过电流之后，使第一开关以及第二开关断开而使向初级线圈的通电切断，从而能够使次级线圈产生二次电压，使火花塞产生火花放电。另外，在产生火花放电之后，通过使第三开关以及第四开关闭合，能够向第一绕组通电。此时，从第一端子侧向连接点侧流过电流。由此，能够向与流过次级线圈的二次电流相同的方向重叠地流过电流，能够使火花放电维持。

另外，在使火花放电开始的情况下，在初级线圈(第一绕组以及第二绕组)中流过电流，在使火花放电维持的情况下，在第一绕组中流过电流。因此，即使增大第一绕组与次级线圈的匝数比，也能够通过调整第二绕组的匝数而抑制初级线圈与次级线圈的匝数比变大。由此，在火花放电开始时，能够增大流经次级线圈的二次电流，并且在维持火花放电时，能够增大次级线圈产生的二次电压。即，能够在抑制点燃性降低的同时，适当地维持火花放电。

在第二手段中，所述开关控制部构成为，在使所述火花放电开始的情况下，保持着使所述第三开关以及所述第四开关断开地使所述第一开关以及所述第二开关闭合而使电流从所述初级线圈的第二端子流向第一端子之后，使所述第一开关以及所述第二开关断开，切断朝向所述初级线圈的通电，在使所述火花放电开始之后，使所述火花放电维持的情况下，使所述第三开关以及所述第四开关闭合而使电流从所述第一端子侧向所述连接点侧流动。

根据上述构成，在使第一开关以及第二开关闭合而从初级线圈(第一绕组以及第二绕组)的第二端子侧向第一端子侧流过电流之后，通过使第一开关以及第二开关断开而使从电源向初级线圈的通电切断，从而能够使次级线圈产生二次电压，使火花塞产生火花放电。另外，在使火花放电开始的情况下，由于使第三开关以及第四开关均断开，因此能够抑制从第二端子向第一端子的电流降低。

而且，在产生火花放电之后，通过使第三开关以及第四开关闭合，能够向第一绕组通电。此时，从第一端子侧向连接点侧流过电流。由此，能够向与流过次级线圈的二次电流相同的方向重叠地流过电流，能够使火花放电维持。另外，在使火花放电维持的情况下，由于使第一开关以及第二开关均断开，因此能够抑制从第一端子向连接点的电流降低。

在第三手段中，所述开关控制部构成为，在使所述火花放电维持的情况下，交替地重复：使所述第三开关以及所述第四开关闭合而使电流从所述第一端子侧向所述连接点侧流动、以及使所述第三开关或者所述第四开关断开而使从所述电源向所述第一绕组的电力供给停止，具备在停止了所述电力供给的情况下使电流向所述第一绕组回流的回流机构。

根据上述构成，具备在使火花放电维持时，在电力供给停止的情况下使电流向第一绕组回流的回流机构。因此，在使火花放电维持的情况下，能够防止流过第一绕组的电流急剧地降低，抑制流过次级线圈的二次电流急剧地变小。

在第四手段中，所述回流机构具备阳极接地、阴极连接于所述第一端子与所述第一开关之间之间的回流二极管。

根据上述构成，在使火花放电维持时停止电力供给的情况下，保持着使第四开关闭合地使第三开关断开，从而能够经由回流二极管地使电流向第一绕组回流。因此，能够以简单的构成实现回流机构，能够抑制二次电流急剧地变小，能够使火花放电难以中断。

在第五手段中，所述回流机构具备：回流二极管，与所述第一绕组并联设置，并且阳极连接于所述第四开关与所述连接点之间，阴极连接于所述第三开关与所述第一端子之间；以及回流控制开关，与所述第一绕组并联设置，并且与所述回流二极管以串联的方式连接。

在上述构成中，在使火花放电维持时，进行从电源向第一绕组的电力供给的情况下，使第三开关以及第四开关闭合，使回流控制开关断开。另一方面，在使从电源向第一绕组的电力供给停止的情况下，使第四开关断开，使回流控制开关闭合。由此，在停止电力供给时，能够经由回流二极管以及回流控制开关使电流向第一绕组回流，能够抑制二次电流急剧地变小，能够使火花放电难以中断。

在第六手段中，所述回流机构具备第五开关，设于所述连接点与所述第四开关之间，与所述第四开关以串联的方式连接；以及回流二极管，阳极连接于所述第四开关与所述第五开关之间，阴极连接于所述第一端子与所述第三开关之间。

根据上述构成，在使火花放电维持时停止电力供给的情况下，若保持着使第五开关闭合地使第四开关断开，则能够经由回流二极管使电流向第一绕组回流，能够抑制二次电流急剧地变小，能够使火花放电难以中断。

在第七手段中，具备对流过所述次级线圈的二次电流进行检测的二次电流检测部，所述开关控制部在使所述火花放电维持的情况下，基于由所述二次电流检测部检测出的所述二次电流，使所述第三开关开闭。

在上述构成中，检测二次电流，基于检测出的二次电流，使第三开关开闭，能够将从电源向第一绕组的电力供给以及供给停止控制为，将二次电流维持为适当的值。

在第八手段中，具备阳极连接于所述电源的防止逆流二极管，所述第二开关构成为，与所述防止逆流二极管的阴极连接，使得来自所述电源的电流经由所述防止逆流二极管流过该第二开关，并且，所述第三开关构成为，与所述防止逆流二极管的阴极连接，使得来自所述电源的电流经由所述防止逆流二极管流过该第三开关。

一般来说，开关具备以反并联的方式连接的体二极管等。因此，若电源被反向连接，则存在经由体二极管等在电路中流过大电流的隐患。与此相对，在上述构成中，通过防止逆流二极管，即使在电源被反向连接的情况下，也能够保护电路。特别是在第一绕组的阻抗小的情况下，也能够防止电路中流过较大的电流。

在第九手段中，所述次级线圈的匝数除以所述第一绕组的匝数而得的值即匝数比构成为，大于使所述火花放电维持的情况下所需的放电维持电压除以所述电源的施加电压而得的值即电压比。

由此，在使火花放电维持时，能够无升压电路地进行能量投入。

在第十手段中，所述第一绕组的线径比所述第二绕组的线径大。

由此，在使火花放电维持时，能够增大流过第一绕组的电流，增大二次电流。另外，通过仅增大第一绕组的线径，能够抑制初级线圈整体变大。

在第十一手段中，在使所述火花放电开始的情况下向所述初级线圈施加电压的电源是车载电源，并且与使所述火花放电维持的情况下向所述第一绕组施加电压的电源共用。

根据上述构成，由于点火装置内无需电源，因此能够实现点火装置的小型化。通过利用车载电源，不再需要特别的电源，因此能够实现小型化。通过共用车载电源，不再需要多个电源，因此能够实现小型化。

在第十二手段中，所述初级线圈、所述次级线圈、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述开关控制部收容于点火线圈的壳体内。

通过收容于点火线圈的壳体内，能够使车辆中的搭载性能提高，另外，能够减少布线。

附图说明

关于本公开的上述目的及其他目的、特征及优点，参照附图并通过下述详细的叙述会变得更明确。该附图为，

图1是表示点火装置的电构成的电路图，

图2是表示应用于多缸的发动机的点火装置的图，

图3是表示点火线圈的壳体的剖面图，

图4是进行主点火时的电路图，

图5是进行主点火时的时序图，

图6的(a)以及(b)是进行能量投入点火时的电路图，

图7是进行能量投入点火时的时序图，

图8是表示点火装置的变更例的电构成的电路图，

图9是表示点火装置的变更例的电构成的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图对在搭载于车辆的多缸的汽油发动机(内燃机)的点火装置中具体实现的一实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式彼此之中，对相互相同或均等的部分在图中标注相同的附图标记。发动机例如是能够进行稀薄燃烧(lean burn)的缸内直接喷射式的发动机，具备使汽缸内产生混合气的回旋流(滚流、涡流等)的回旋流控制部。点火装置在规定的点火定时(点火时期)对发动机的燃烧室内的混合气进行点火(点燃)。点火装置是使用与各汽缸的火花塞对应的点火线圈的DI(DirectIgnition)类型的点火装置。

如图1所示，点火装置10基于从成为发动机控制的中枢的ECU70(ElectronicControl Unit)赋予的指示信号(主点火信号IGT以及能量投入信号IGW)，控制点火线圈的初级线圈11的通电。然后，点火装置10通过控制初级线圈11的通电而控制点火线圈的次级线圈21中产生的电能，控制火花塞80中产生的火花放电。

ECU70根据从各种传感器取得的发动机参数(暖机状态、发动机旋转速度、发动机负载等)、发动机100的控制状态(稀薄燃烧的有无、回旋流的程度等)，选择点火方式，并根据点火方式生成主点火信号IGT以及能量投入信号IGW并输出。

若更详细地说明，ECU70构成为根据发动机旋转速度与发动机负载，选择并执行主点火(感应放电主点火)和与主点火重叠实施的能量投入点火。主点火是消耗能量最少并且火花能量也较少的方式，例如是适合在化学当量(Stoichiometric)区域运转的情况的方式。能量投入点火是为了接着火花塞80而持续流过相同极性的二次电流Ib而需要最多投入能量的方式。但是，能量投入点火是适合在增压、EGR的投入时发动机内的气流速度较快、火花在气流作用下流动而伸长或吹熄的情况的方式。

ECU70在执行主点火的情况下，仅输出主点火信号IGT。另一方面，ECU70在执行能量投入点火的情况下，除了主点火信号IGT的输出之外还输出能量投入信号IGW。

点火装置10具备初级线圈11、次级线圈21、开关元件31～34、二极管41～47、电流检测电路48、以及控制电路60。

如图2所示，火花塞80以及点火装置10按照发动机100的每个汽缸而搭载。而且，点火装置10按照每个火花塞80设置，但这里以一个火花塞80所对应的构成为例进行说明。

另外，点火装置10的各构成如图3所示，收容于点火线圈的壳体50内，安装于发动机100。由此，能够减少布线，此外，能够抑制点火装置10的庞大化，因此能够实现向车辆的搭载性的提高。

火花塞80由公知的结构构成，如图1所示，具备经由输出端子连接于次级线圈21的一端的中心电极和经由发动机100的缸盖等连接(接地)于GND(ground)的外侧电极。次级线圈21的另一端经由二极管47以及电流检测电阻48a连接(接地)于GND。二极管47的阳极连接于次级线圈21，阴极连接于电流检测电阻48a。

电流检测电阻48a构成作为检测次级线圈21的二次电流Ib的二次电流检测部的电流检测电路48。电流检测电路48将与检测出的二次电流Ib相应的信号向控制电路60输出。二极管47抑制在初级线圈11的通电时产生的不必要的电压所引起的火花放电。然后，火花塞80通过在次级线圈21产生的电能，使中心电极与外侧电极之间产生火花放电。

点火线圈具备初级线圈11和磁耦合于初级线圈11的次级线圈21。次级线圈21的绕组数比初级线圈11的绕组数多。

初级线圈11具备第一端子12、第二端子13、中间抽头14。在初级线圈11中，第一端子12与中间抽头14之间的绕组是第一绕组11a，中间抽头14与第二端子13之间的绕组是第二绕组11b。即，初级线圈11具有第一绕组11a以及与第一绕组11a以串联的方式连接的第二绕组11b。而且，初级线圈11对于第一绕组11a而言在与第一绕组11a和第二绕组11b之间的连接点即中间抽头14相反的一侧具有第一端子12，对于第二绕组11b而言在与中间抽头14相反的一侧具有第二端子13。

初级线圈11的第一端子12连接于开关元件31。开关元件31例如是功率晶体管、IGBT等半导体开关元件。开关元件31的输出侧的端子连接(接地)于GND。即，开关元件31设于第一端子12与GND之间，与第一绕组11a以串联的方式连接。该开关元件31构成为，基于来自控制电路60的信号，使第一端子12与GND之间断开或连接。因而，开关元件31相对于初级线圈11设于第一端子12侧，相当于使第一端子12与GND之间的电气路径断开或连接的第一开关。

在该开关元件31以并联的方式连接有二极管41。该二极管41也可以是开关元件31的寄生二极管(体二极管)。该二极管41的阳极连接(接地)于GND，阴极连接于第一端子12与开关元件31之间。

初级线圈11的第二端子13连接于开关元件32。开关元件32与初级线圈11(第一绕组11a以及第二绕组11b)以及开关元件31以串联的方式连接。开关元件32例如是功率晶体管、MOS型晶体管等半导体开关元件。该开关元件32设于第二端子13与作为电源的电池90之间，并构成为基于来自控制电路60的信号使第二端子13与电池90之间断开或连接。电池90例如是公知的铅电池，供给12V的电压。该电池90是车载的电源。因而，开关元件32相对于初级线圈11设于第二端子13侧，相当于使第二端子13与电池90之间的电气路径断开或连接的第二开关。

另外，开关元件32与二极管42以并联的方式连接。二极管42也可以是MOS型晶体管的寄生二极管。二极管42的阳极连接于第二端子13与开关元件32之间，二极管42的阴极连接于开关元件32与电池90之间。

另外，初级线圈11的第一端子12连接于开关元件33。开关元件33与初级线圈11的第一绕组11a以串联的方式连接。开关元件33例如分别是功率晶体管、MOS型晶体管等半导体开关元件。该开关元件33设于第一端子12与电池90之间，并构成为基于来自控制电路60的信号使第一端子12与电池90之间断开或连接。因而，开关元件33相对于第一绕组11a设于第一端子12侧，相当于使电池90与第一端子12之间的电气路径断开或连接的第三开关。

另外，开关元件33与二极管43以并联的方式连接。二极管43也可以是MOS型晶体管的寄生二极管。二极管43的阳极连接于第一端子12与开关元件33之间，二极管43的阴极连接于开关元件33与电池90之间。

另外，初级线圈11的中间抽头14连接于开关元件34。该开关元件34的一端连接于中间抽头14，另一端连接于GND。开关元件34例如是功率晶体管、MOS型晶体管等半导体开关元件。该开关元件34设于中间抽头14与GND之间，并构成为基于来自控制电路60的信号使中间抽头14与GND之间断开或连接。因而，开关元件34相对于第一绕组11a设于中间抽头14侧，相当于使中间抽头14与GND之间的电气路径断开或连接第四开关的。

另外，开关元件34与二极管44以并联的方式连接。二极管44也可以是MOS型晶体管的寄生二极管。二极管44的阳极连接于GND与开关元件34之间，二极管44的阴极连接于中间抽头14。

然而，若电池90被反向连接，则可能经由与开关元件31～34以并联的方式连接的二极管41～44在电路中流过大电流。因此，在本实施方式的点火装置10中，在电池90与开关元件32之间设有防止逆流二极管46。该防止逆流二极管46的阳极连接于电池90。另外，该防止逆流二极管46的阴极与开关元件32连接。即，电池90、防止逆流二极管46、开关元件32、初级线圈11、以及开关元件31以串联的方式连接。另外，二极管42的阴极连接于开关元件32与防止逆流二极管46的阴极之间。

该防止逆流二极管46的阴极还与开关元件33连接。即，电池90、防止逆流二极管46、开关元件33、第二绕组11b、以及开关元件34以串联的方式连接。另外，二极管43的阴极连接于开关元件33与防止逆流二极管46的阴极之间。

通过以上，开关元件32与防止逆流二极管46的阴极连接，构成为经由防止逆流二极管46流过来自电池90的电流。并且，开关元件33构成为与防止逆流二极管46的阴极连接，经由防止逆流二极管46流过来自电池90的电流。

另外，在开关元件33与第一端子12之间也设有二极管45。二极管45的阳极连接于开关元件33(以及二极管43的阳极)，阴极连接于第一端子12。由此，能够防止经由二极管41或者二极管44向开关元件33侧流动电流。在本实施方式中，设有二极管45，但仅靠防止逆流二极管46就能够确保耐压地话也可以不设置。而且，为了使主点火的通电时防止逆流二极管46的正向电压引起的损失最小化，也可以废除防止逆流二极管46而用二极管45实施相反方向电压的保护。另外，设定为该情况下的电池90的反向连接的电流由初级线圈11的阻抗抑制即可。特别是，设定为流自开关元件34的GND侧的电流被匝数相对较多的第二绕组11b的阻抗抑制即可。

控制电路60(相当于开关控制部)具备输入输出接口、驱动电路61～64、延迟电路65、设定电路66、反馈电路67等。控制电路60基于来自ECU70的指示信号以及电流检测电路48的输出等，控制开关元件31～34的开闭状态(断开或连接状态、接通断开状态)。由此，控制电路60选择并执行“主点火(感应放电主点火)”以及“能量投入点火”这两个方式的点火。以下，详细地说明控制电路60。

驱动电路61构成为输入来自ECU70的主点火信号IGT。而且，驱动电路61在输入主点火信号IGT的期间(高状态下)，对开关元件31输出信号(设为高状态)以使开关元件31闭合(成为连接状态、接通状态)。

驱动电路62构成为输入来自ECU70的主点火信号IGT。而且，驱动电路62在输入主点火信号IGT的期间(高状态下)，对开关元件32输出信号(设为高状态)以使开关元件32闭合(成为连接状态、接通状态)。

驱动电路63构成为输入来自反馈电路67的信号。而且，驱动电路63在输入来自反馈电路67的信号的期间(高状态下)，对开关元件33输出信号(设为高状态)以使开关元件33闭合(成为连接状态、接通状态)。

驱动电路64构成为输入来自延迟电路65的信号。而且，驱动电路64在输入来自延迟电路65的信号的期间(高状态下)，对开关元件34输出信号(设为高状态)以使开关元件34闭合(成为连接状态、接通状态)。

延迟电路65构成为输入主点火信号IGT以及能量投入信号IGW。该延迟电路65在主点火信号IGT从高状态转变为低状态时(输入停止时)，判定是否输入了能量投入信号IGW(是否为高状态)。然后，延迟电路65在判定为输入了能量投入信号IGW的情况下，在主点火信号IGT转变为低状态时起经过了规定的延迟时间T1之后，向驱动电路64输出信号(设为高状态)。

然后，延迟电路65基于能量投入信号IGW，停止信号向驱动电路64的输出(设为低状态)。更具体而言，延迟电路65在停止了能量投入信号IGW的输入的情况下(从高状态转变为低状态的情况下)，停止信号向驱动电路64的输出(设为低状态)。

另外，从延迟电路65向驱动电路64输出信号的时间的最大时间T2也可以任意地设定，但为了确保能量投入路径，优选比从主点火信号IGT的下降时到能量投入信号IGW的下降时为止的最大时间长，更优选在二次电流Ib达到下限值的阶段结束。

设定电路66基于主点火信号IGT与能量投入信号IGW的上升时间差(从低状态转变为高状态时的时间差)，设定目标二次电流的上限值与下限值。目标二次电流的上限值与下限值表示期望在进行能量投入点火时流过次级线圈21的二次电流Ib的范围。

具体而言，设定电路66测量从主点火信号IGT从低状态转变为高状态时起到能量投入信号IGW从低状态转变为高状态时为止的时间，根据测量出的时间分别决定上限值以及下限值。上限值以及下限值根据测量出的时间而被预先存储。之后(例如，主点火信号IGT转变为低状态时起经过了延迟时间T1后)，设定电路66将决定的上限值以及下限值向反馈电路67输出，将上限值以及下限值设定于反馈电路67。

另外，ECU70在选择能量投入点火的情况下，为了根据发动机100的运转状态而使下限值以及上限值变更，根据发动机100的运转状态变更主点火信号IGT与能量投入信号IGW的上升时间差，输出主点火信号IGT与能量投入信号IGW。另外，延迟时间T1设定为主点火开始且火花塞80的电极间开始有火星且产生二次电流的时间以上，从而避免能量投入动作引起的向第一绕组11a的电流投入给主点火动作带来影响。

反馈电路67在设定目标二次电流之后，在能量投入信号IGW的输入期间，基于由电流检测电路48检测出的二次电流Ib与目标二次电流的比较，向驱动电路63输出信号。具体而言，反馈电路67在能量投入信号IGW的输入期间(为高状态的期间)，切换信号向驱动电路63的输出(设为高状态)以及输出停止(设为低状态)，以使由电流检测电路48检测的二次电流Ib的绝对值维持在目标二次电流的下限值与上限值之间。

接下来，基于图4，对进行主点火时的方式进行说明。在图4中，用实线示出通电的路径，用虚线示出未通电的路径，如该图所示，开关元件33、34保持被断开，开关元件31、32被闭合。由此，从电池90到防止逆流二极管46→开关元件32→初级线圈11→开关元件31→GND的路径中流过电流。即，从初级线圈11的第二端子13向第一端子12流过一次电流Ia。

在初级线圈11的通电开始时将要流过次级线圈21的二次电流Ib被二极管47阻止。另外，在进行主点火时，开关元件33断开，因此不存在不通过初级线圈11而流过电流的情况。另外，由于开关元件34断开，因此不会向GND流过电流。因而，可抑制流过初级线圈11的一次电流Ia减少。

之后，开关元件31、32断开，向初级线圈11的通电被切断，从而在次级线圈21中产生高电压，在火花塞80中执行主点火，开始火花放电。此时，在次级线圈21中流过二次电流Ib。

基于图5，对在进行主点火的情况下各种信号的输入定时以及电流的变化方式进行说明。在图5中，用“IGT”示出主点火信号IGT，用“IGW”示出能量投入信号IGW。另外，在图5中，用“Ia”示出流过初级线圈11的电流(一次电流)，用“Ib”示出流过次级线圈21的电流(二次电流)。另外，在图5中，用“I33”示出流过开关元件33的电流，用“I34”示出流过开关元件34的电流，用“I41”示出流过二极管41的电流。

另外，在图5中，用“sw31”示出从控制电路60(更详细地说是驱动电路61)向开关元件31的信号。另外，在图5中，用“sw32”示出从控制电路60(更详细地说是驱动电路62)向开关元件32的信号。另外，在图5中，用“sw33”示出从控制电路60(更详细地说是驱动电路63)向开关元件33的信号。另外，在图5中，用“sw34”示出从控制电路60(更详细地说是驱动电路64)向开关元件34的信号。

如图5所示，控制电路60的驱动电路61、62在来自ECU70的主点火信号IGT为高状态的期间(时刻P11～P12)控制为使开关元件31、32分别闭合(控制为接通状态、连接状态。以下相同)。即，驱动电路61、62在时刻P11到时刻P12，分别向开关元件31、32输出信号(设为高状态)。

由此，初级线圈11被从电池90施加电压(电池电压)，从第二端子13向第一端子12侧流过一次电流Ia。

然后，在一次电流Ia增加，主点火信号IGT成为低状态的时刻P12，驱动电路61、62控制为使开关元件31、32分别断开(控制为断开状态、切断状态。以下相同)。即，驱动电路61、62在时刻P12分别停止信号向开关元件31、32的输出(设为低状态)。

由此，在初级线圈11以及次级线圈21中产生高电压，火花塞80中产生火花放电，次级线圈21中流过二次电流Ib。之后，二次电流Ib衰减。若二次电流Ib衰减，比能够维持放电的最小电流即放电维持电流更加减少，则火花塞80中的放电结束。

基于图6说明进行能量投入点火时的方式。在图6中，用实线示出通电的路径，用虚线示出未通电的路径。如图6(a)所示，在上述主点火的开始后，开关元件31、32断开，另一方面，开关元件33、34闭合。由此，从电池90在防止逆流二极管46→开关元件33→第一绕组11a→开关元件34→GND的路径中流过电流。即，从初级线圈11的第一端子12向中间抽头14流过一次电流Ie(能量投入)。伴随于此，在次级线圈21中产生与感应放电相同的方向的高电压，电流重叠于二次电流Ib。

另外，将第一绕组11a与次级线圈21的匝数比设定为，在能量投入时，使次级线圈21所产生的电压比使火花放电维持的情况下所需的放电维持电压高。详细地说，构成为次级线圈21的匝数除以第一绕组11a的匝数而得的值即匝数比大于使火花放电维持的情况下所需的放电维持电压除以电池90的施加电压而得的值即电压比。

然而，在上述点火装置10中，在使能量投入点火执行的情况下，为了能够不使用升压电路而在次级线圈21产生能够维持火花放电的大小的二次电压，增大了第一绕组11a与次级线圈21的匝数比。例如，将第一绕组11a与次级线圈21的匝数比设为几百倍。

然而，控制电路60在使火花放电开始的情况下，使初级线圈11(第一绕组11a以及第二绕组11b)中流过电流，在使火花放电维持的情况下，使第一绕组11a中流过电流。因此，即使增大第一绕组11a与次级线圈21的匝数比，也能够通过调整第二绕组11b的匝数来抑制初级线圈11与次级线圈21的匝数比变大。即，能够通过调整初级线圈11和次级线圈21的匝数比来设定第二绕组11b的匝数。

由此，在火花放电开始时，能够增大流过次级线圈21的二次电流Ib，并且在使火花放电维持时，以较低的电压进行能量投入，能够增大在次级线圈21产生的二次电压。即，能够抑制点燃性降低，并且适当地维持火花放电。

顺便一提，初级线圈11的匝数为第一绕组11a的匝数与第二绕组11b的匝数之和，因此在使火花放电开始时，能够使次级线圈21产生适当的电压，且流过适当的二次电流Ib。

返回图6的说明。若进行能量投入，则二次电流Ib逐渐变大。于是，为了使能量投入停止并停止二次电流Ib的增加以使二次电流Ib成为规定的范围内，开关元件33被断开。

然而，若开关元件33断开，则与电池90的连接被切断而能够停止二次电流Ib，但流过第一绕组11a的电流急剧地减少，其结果，二次电流Ib急剧地减少。若二次电流Ib急剧地减少，则有成为放电维持电流以下且放电中断的情况。若火花放电结束，则可能即使再次开始能量投入，也由于第一绕组11a中的产生电压较低而不能致使火花放电，不能使二次电流增加。

因此，本实施方式的点火装置10中具备回流机构。具体而言，回流机构中具备二极管41作为回流二极管。因此，如图6(b)所示，在开关元件33断开时，通过GND→二极管41→第一绕组11a→开关元件34→GND的回流路径流过回流电流。因而，可抑制一次电流Ie的急剧的减少，可抑制二次电流Ib的急剧的减少。由此容易控制成规定的二次电流Ib。

若二次电流Ib减少到规定的值，则控制为再次使开关元件33闭合。

之后，将开关元件33开闭以使二次电流Ib成为规定的范围内。由此，在火花塞80中执行能量投入点火，火花放电得以维持。

基于图7，说明在主点火后进行能量投入点火的情况下各种信号的输入定时以及电流的变化方式。图7中的“IGT”、“IGW”“Ia”、“Ib”、“I33”、“I34”、“I41”、“sw31”、“sw32”、“sw33”、“sw34”为与图5相同的意思。另外，如图7所示，能量投入点火在主点火信号IGT从高状态转变为低状态时，在能量投入信号IGW为高状态的情况下，由控制电路60进行。

在时刻P21，若主点火信号IGT成为高状态，则驱动电路61、62分别控制为使开关元件31、32闭合。即，驱动电路61、62分别向开关元件31、32输出信号(设为高状态)。由此，初级线圈11被从电池90施加电压(电池电压)，从第二端子13向第一端子12流过一次电流Ia。之后，直到开关元件31断开为止(时刻P21～P23)，一次电流Ia逐渐增加。

而且，在主点火信号IGT成为低状态的时刻P23，驱动电路61、62分别控制为使开关元件31、32断开。即，驱动电路61、62分别停止信号向开关元件31、32的输出(设为低状态)。由此，初级线圈11以及次级线圈21中产生高电压产生，火花塞80中产生火花放电，次级线圈21中流过二次电流Ib。之后，直到能量投入为止(时刻P23～时刻P24)，次级线圈21的二次电流Ib逐渐减少。

在时刻P24，驱动电路64控制为从延迟电路65输入信号，使开关元件34闭合。即，在时刻P24，驱动电路64对开关元件34输出信号(设为高状态)。另外，时刻P24是从主点火信号IGT从高状态转变为低状态的时刻P23起经过了规定的延迟时间T1的时刻。因此，开关元件34在从主点火信号IGT从高状态转变为低状态的时刻P23起经过了延迟时间T1之后闭合。

另外，在该时刻P24，由设定电路66将目标二次电流的上限值以及下限值设定于反馈电路67。另外，目标二次电流的上限值以及下限值根据从主点火信号IGT从低状态转变为高状态的时刻P21，到能量投入信号IGW从低状态转变为高状态的时刻P22为止的时间而设定。

然后，驱动电路63在设定了目标二次电流之后，在能量投入信号IGW为高状态的期间(时刻P24～时刻P28)，基于来自反馈电路67的信号与二次电流Ib，控制开关元件33的开闭。即，驱动电路63基于来自反馈电路67的信号，切换信号向开关元件33的输出以及输出停止，以使二次电流Ib维持在目标二次电流的下限值与上限值之间。

例如，控制电路60在二次电流Ib的绝对值为目标二次电流的下限值以下的情况下，如时刻P25～时刻P26所示，向开关元件33、34输出信号(设为高状态)，使开关元件33、34闭合。

由此，从初级线圈11的第一端子12向中间抽头14流过一次电流Ie(能量投入)。即，开关元件33中流过电流I33(≒一次电流Ie)，开关元件34中流过电流I34(≒一次电流Ie)。伴随于此，在次级线圈21中产生与感应放电相同的方向的高电压，电流重叠于二次电流Ib，二次电流Ib增加。伴随着能量投入，一次电流Ie增加。另外，在此期间，二极管41中不流过电流。

另外，例如，控制电路60在二次电流Ib的绝对值为目标二次电流的上限值以上的情况下，如时刻P26～时刻P27所示，保持着使开关元件34闭合地停止信号向开关元件33的输出(设为低状态)，使开关元件33断开。由此，停止从电池90向第二绕组11b的电力供给(能量投入)。

此时，通过GND→二极管41→第一绕组11a→开关元件34→GND的回流路径流过回流电流。即，如图7所示，开关元件34中流过电流I34，并且二极管41中也流过电流I41(≒I34)。另一方面，开关元件33中不流过电流I33。

如此，在第二绕组11b中流过回流电流，因此可抑制一次电流Ie的急剧减少，二次电流Ib的急剧减少得以抑制而缓慢降低。由此，容易以成为规定的范围内的方式控制二次电流Ib。

如以上那样，控制电路60在能量投入信号IGW为高状态的期间(时刻P24～时刻P28)控制开关元件33、34，以使二次电流Ib维持在目标二次电流的下限值与上限值之间。

之后，若能量投入信号IGW从高状态转变为低状态(时刻P28)，则控制电路60停止信号向开关元件33、34的输出(设为低状态)，使开关元件33、34断开。由此，若二次电流Ib衰减，比能够维持放电的最小电流即放电维持电流减少，则火花塞80中的放电结束。

另外，在从主点火信号IGT从高状态转变为低状态的时刻P23到能量投入信号IGW从高状态转变为低状态的时刻P28为止的时间基于发动机100的运转状态等而由ECU70设定。

根据以上详细叙述的上述实施方式，可获得如下优异的效果。

·控制电路60使开关元件31、32闭合，从初级线圈11的第二端子13侧向第一端子12侧流过电流之后，使开关元件31、32断开而使向初级线圈11的通电切断。由此，能够使次级线圈21中产生二次电压，使火花塞80产生火花放电。另外，控制电路60在产生火花放电之后，通过使开关元件33、34闭合，能够向第一绕组11a通电。此时，从第一端子12侧向中间抽头14侧流过电流。由此，能够向与流过次级线圈21的二次电流Ib相同的方向重叠地流过电流，能够使火花放电维持。

另外，控制电路60在使火花放电开始的情况下，在初级线圈11(第一绕组11a以及第二绕组11b)中流过电流，在使火花放电维持的情况下，在第一绕组11a中流过电流。因此，即使增大第一绕组11a与次级线圈21的匝数比，也能够通过调整第二绕组11b的匝数来抑制初级线圈11与次级线圈21的匝数比变大。即，能够与第一绕组11a的匝数无关地设定初级线圈11和次级线圈21的匝数比。

由此，在火花放电开始时，能够增大流过次级线圈21的二次电流Ib，并且在维持火花放电时，能够增大次级线圈21产生的二次电压。即，能够抑制点燃性降低，并且适当地维持火花放电。

另外，通过与第一绕组11a的匝数无关地设定初级线圈11和次级线圈21的匝数比，能够在火花放电的开始时(主点火时)将次级线圈21产生的二次电压抑制为较低。伴随于此，能够降低向二极管47施加的电压，能够成为二极管47的低耐压化或删除了二极管47的构成，能够实现点火装置10的成本减少。

·控制电路60在使火花放电开始的情况下，使开关元件33、34均断开，因此能够使开关元件33、34带来的损失为最小限度，因此能够最大化一次电流Ia切断时的变化幅度，能够提高主点火性能。

·而且，控制电路60在产生火花放电之后，通过使开关元件33、34闭合，能够向第一绕组11a通电。此时，从第一端子12侧向中间抽头14侧流过一次电流Ie。由此，能够向与流过次级线圈21的二次电流Ib相同的方向重叠地流过电流，能够使火花放电维持。另外，在使火花放电维持的情况下，由于使开关元件31、32均断开，因此能够抑制向第一绕组11a的能量投入的一次电流Ie降低。

·控制电路60具备回流机构，在使火花放电维持时，在能量投入停止的情况下，该回流机构使电流回流到第一绕组11a。具体而言，通过具备阳极连接于GND、阴极连接于第一端子12与开关元件31之间的二极管41，以简单的构成实现了回流机构。因此，在使火花放电维持时停止能量投入的情况下，保持着使开关元件34闭合地使开关元件33断开，从而能够经由二极管41使电流回流到第一绕组11a。因而，在使火花放电维持的情况下，能够防止流过第一绕组11a的电流急剧地降低，抑制流过次级线圈21的二次电流Ib急剧地变小。另外，由于以使二次电流Ib为规定范围内的方式控制流过第一绕组11a的一次电流Ie，因此控制电路60易于在适当的定时使开关元件33开闭。

·另外，由于作为回流二极管的二极管41与开关元件31以反并联的方式连接，因此在开关元件31存在寄生二极管的情况下，能够挪用该寄生二极管。

·控制电路60在使火花放电维持的情况下，基于由电流检测电路48检测出的二次电流Ib，使开关元件33开闭。因此，能够将二次电流Ib维持为适当的值，能够适当地维持火花放电。

·开关元件31～34有具备以反并联的方式连接的二极管41～44的情况。因此，若电池90反向连接，则担心经由二极管41～44等而在电路中流过大电流。因此，在开关元件32、33与电池90之间配备了防止逆流二极管46。利用该防止逆流二极管46，即使在电池90被反向连接的情况下，也能够保护电路。特别是上述点火装置10那样，第一绕组11a的阻抗小的情况下，也能够防止电路中流过较大的电流。

·构成为次级线圈21的匝数除以第一绕组11a的匝数而得的值即匝数比大于使火花放电维持的情况下所需的放电维持电压除以电池90的施加电压而得的值即电压比。由此，在使火花放电维持时，能够无升压电路地从车载电池等原样地进行能量投入。

·在使火花放电开始的情况下向初级线圈11施加电压的电池90是车载电源，并且与使火花放电维持的情况下向第一绕组11a施加电压的电源共用。据此，点火装置10内无需电源，因此能够实现点火装置10的小型化。通过利用车载电源，不再需要特别的电源，能够实现小型化。另外，通过共用电池90，不再需要多个电源，能够实现小型化。

·初级线圈11、次级线圈21、开关元件31～34、以及控制电路60收容于点火线圈的壳体50内。据此，能够使车辆中的搭载性能提高，另外，能够减少布线。

·控制电路60基于主点火信号IGT与能量投入信号IGW的上升时间差，设定目标二次电流的上限值与下限值，并以使二次电流Ib为该范围内的方式控制开关元件33的开闭。另外，根据有无能量投入信号IGW的输入，能够控制能量投入的有无。由此，ECU70能够根据发动机100的运转状态、环境适当地控制二次电流Ib、能量投入时间。因此，在提高点燃性的同时能够实现节省电力、抑制火花塞80的消耗。

(其他实施方式)

本公开并不限定于上述实施方式，例如也可以如以下那样实施。另外，以下，对各实施方式中相互相同或者均等的部分标注相同的附图标记，对于同一附图标记的部分引用其说明。

在上述实施方式中，也可以任意地变更回流机构。

例如，如图8所示，回流机构也可以具备与第一绕组11a并联设置的二极管141、以及与第一绕组11a并联设置并且与二极管141以串联的方式连接的作为回流控制开关的开关元件135。更详细地说，二极管141的阳极连接于开关元件34与中间抽头14之间，阴极连接于开关元件135的一端。开关元件135的一端与二极管141的阴极连接，另一端连接于开关元件33与第一端子12之间。

据此，控制电路60在使火花放电维持的情况下，使开关元件33、34闭合，使开关元件135断开，从而能够进行从电池90向第一绕组11a的能量投入(电力供给)。另一方面，控制电路60在使火花放电维持的情况下，使开关元件34断开，使开关元件135闭合，从而能够停止从电池90向第一绕组11a的能量投入。而且，在如此停止了能量投入时，能够经由二极管141以及开关元件135使电流向第二绕组11b回流。

另外，例如，如图9所示，回流机构也可以具备设于中间抽头14与开关元件34之间的作为第五开关的开关元件235、以及设于将开关元件235与第一端子12相连的路径上的二极管241。更详细地说，开关元件235的一端连接于中间抽头14，另一端与开关元件34连接，与开关元件34以串联的方式连接。另外，二极管241的阳极连接于开关元件34与开关元件235之间，阴极连接于第一端子12与开关元件31之间。

据此，控制电路60在使火花放电维持时停止能量投入(电力供给)的情况下，若保持着使开关元件235闭合地使开关元件34断开，则能够经由二极管141使电流向第一绕组11a回流。另外，控制电路60在使火花放电维持时停止能量投入(电力供给)的情况下，也可以与上述实施方式相同地使开关元件32断开。

在上述实施方式中，通过在初级线圈11设置中间抽头14，形成了第一绕组11a以及第二绕组11b，但也可以通过分离绕组形成第一绕组11a以及第二绕组11b。

在上述实施方式中，也可以将目标二次电流的上限值以及下限值设为一定值，并预先设定于反馈电路67。由此，能够省略设定电路66。

在上述实施方式中，基于主点火信号IGT与能量投入信号IGW的上升时间差设定了目标二次电流的上限值以及下限值，但也可以任意地变更设定方法。例如，也可以是，设定电路66输入来自ECU70的设定用的指示信号，并基于该指示信号设定目标二次电流的上限值以及下限值。

在上述实施方式中，控制电路60也可以不进行反馈控制，而是以规定的时间控制开关元件33的开闭控制。例如，也可以是，在执行能量投入点火的情况下，控制电路60按照每规定的切换时间切换开关元件33的开闭状态。在该情况下，无需检测二次电流Ib，因此能够省略电流检测电路48。另外，能够省略反馈电路67。规定的切换时间可以构成为由设定电路66设定，也可以构成为由ECU70设定。

在上述实施方式中，也可以省略防止逆流二极管46。

在上述实施方式中，点火线圈的壳体50内也可以不收容点火装置10的各构成的全部或者一部分。

在上述实施方式中，共用了电池90，但也可以具备多个电源。即，也可以在主点火时和能量投入时利用不同的电压的电源。由此，能够调整第二绕组11b与次级线圈21的匝数比等。

在上述实施方式中，作为电池90利用了车载的电源，但也可以内置于点火装置10。

在上述实施方式中，也可以设置升压电路。而且，在执行能量投入点火时，控制电路60也可以将由升压电路升压后的电压向第二绕组11b施加。由此，能够调整第二绕组11b与次级线圈21的匝数比等。

在上述实施方式中，第二绕组11b的线径也可以比第一绕组11a的线径大。由此，在使火花放电维持时，能够增大流过第二绕组11b的电流而增大二次电流Ib。另外，通过仅增大第二绕组11b的线径，能够抑制初级线圈11整体变大。

上述实施方式的点火装置10采用于多缸发动机，但也可以采用于单缸发动机。另外，也可以应用于利用汽油以外的燃料的内燃机。

在上述实施方式中，延迟电路65从主点火信号IGT从高状态转变为低状态时起到向驱动电路64输出信号为止的延迟时间T1也可以任意地变更。

在上述实施方式中，控制电路60在主点火动作中使开关元件31与开关元件32同时开闭，但即使错开开闭定时也能够获得相同的效果。

在上述实施方式中，以相当于二次电流的下限值的定时实施了断开开关元件34的定时，但也可以变更为，使来自反馈电路67的输出向驱动电路64反映并通过达到下限值来进行控制，提高控制精度。另外，也可以以较长的时间设定，以便回流电流所引起的二次电流Ib的衰减完成。

本公开遵照实施例进行了记述，但可理解为本公开并不限定于该实施例及结构。本公开也包含各种变形例及等效范围内的变形。除此之外，各种组合及方式、进而是在它们之中包含仅一个要素、一个要素以上、或一个要素以下的其他组合及方式也落入本公开的范畴和思想范围内。

Claims (12)

1.一种点火装置(10)，使火花塞(80)产生火花放电，其特征在于，该点火装置具备：

初级线圈(11)，具有第一绕组(11a)以及与所述第一绕组以串联的方式连接的第二绕组(11b)，并具有相对于所述第一绕组而言位于与所述第一绕组和所述第二绕组之间的连接点(14)相反的一侧的第一端子(12)、以及相对于所述第二绕组而言位于与所述连接点相反的一侧的第二端子(13)；

次级线圈(21)，连接于所述火花塞，与所述初级线圈磁耦合；

第一开关(31)，相对于所述初级线圈设置于所述第一端子侧，使所述第一端子与接地之间的电气路径断开或连接；

第二开关(32)，相对于所述初级线圈设置于所述第二端子侧，使电源(90)与所述第二端子之间的电气路径断开或连接；

第三开关(33)，相对于所述第一绕组设置于所述第一端子侧，使电源与所述第一端子之间的电气路径断开或连接；

第四开关(34)，相对于所述第一绕组设置于所述连接点侧，使所述连接点与接地之间的电气路径断开或连接；以及

开关控制部(60)，执行所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关的开闭控制，使各电气路径断开或连接。

2.根据权利要求1所述的点火装置，其中，

所述开关控制部构成为，

在使所述火花放电开始的情况下，保持着使所述第三开关以及所述第四开关断开地使所述第一开关以及所述第二开关闭合而使电流从所述初级线圈的第二端子流向第一端子之后，使所述第一开关以及所述第二开关断开，切断朝向所述初级线圈的通电，

在使所述火花放电开始之后，使所述火花放电维持的情况下，使所述第三开关以及所述第四开关闭合而使电流从所述第一端子侧流向所述连接点侧。

3.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中，

所述开关控制部构成为，在使所述火花放电维持的情况下，交替地重复：使所述第三开关以及所述第四开关闭合而使电流从所述第一端子侧流向所述连接点侧、以及使所述第三开关或者所述第四开关断开而使从所述电源向所述第一绕组的电力供给停止，

所述点火装置具备在停止了所述电力供给的情况下使电流向所述第一绕组回流的回流机构(41、141、135、241、235)。

4.根据权利要求3所述的点火装置，其中，

所述回流机构具备阳极接地、阴极连接于所述第一端子与所述第一开关之间的回流二极管(41)。

5.根据权利要求3所述的点火装置，其中，

所述回流机构具备：

回流二极管(141)，与所述第一绕组并联设置，并且阳极连接于所述第四开关与所述连接点之间，阴极连接于所述第三开关与所述第一端子之间；以及

回流控制开关(135)，与所述第一绕组并联设置，并且与所述回流二极管以串联的方式连接。

6.根据权利要求3所述的点火装置，其中，

所述回流机构具备：

第五开关(235)，设置于所述连接点与所述第四开关之间，与所述第四开关以串联的方式连接；以及

回流二极管(241)，阳极连接于所述第四开关与所述第五开关之间，阴极连接于所述第一端子与所述第三开关之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的点火装置，其中，

所述点火装置具备对流经所述次级线圈的二次电流进行检测的二次电流检测部(48)，

所述开关控制部在使所述火花放电维持的情况下，基于由所述二次电流检测部检测出的所述二次电流，使所述第三开关开闭。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的点火装置，其中，

所述点火装置具备阳极连接于所述电源的防止逆流二极管(46)，

所述第二开关构成为，与所述防止逆流二极管的阴极连接，使得来自所述电源的电流经由所述防止逆流二极管流过该第二开关，并且，

所述第三开关构成为，与所述防止逆流二极管的阴极连接，使得来自所述电源的电流经由所述防止逆流二极管流过该第三开关。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的点火装置，其中，

所述次级线圈的匝数除以所述第一绕组的匝数而得的值即匝数比，大于使所述火花放电维持的情况下所需的放电维持电压除以所述电源的施加电压而得的值即电压比。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的点火装置，其中，

所述第一绕组的线径比所述第二绕组的线径大。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的点火装置，其中，

在使所述火花放电开始的情况下向所述初级线圈施加电压的电源是车载电源，并且与使所述火花放电维持的情况下向所述第一绕组施加电压的电源共用。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的点火装置，其中，

所述初级线圈、所述次级线圈、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、以及所述开关控制部收容于点火线圈的壳体(50)内。

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