JP2001032758A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点火プラグの電極の耐久性を低下させること
なく、また、点火用高電圧が素早く立ち上がり、火花放
電を長期間持続させるのに十分な電力が得られる失火し
難い内燃機関用点火装置を提供する。 【解決手段】 本発明の内燃機関用点火装置は、内燃機
関の運転状態およびイオン電流に基づいて算出された一
次電流通電時間の間、一次巻線Ｌ１に通電した後、スイ
ッチング素子８をオフして、通電遮断させるとともに、
第２高電圧発生回路４０を駆動して、瞬時的に逆方向の
電流を流すことで、二次巻線Ｌ２に点火用高電圧を発生
させて、点火プラグ２を火花放電させる。一次電流通電
時間を運転状態に応じて変化させることで、最適な火花
エネルギを供給することができ、点火プラグの電極消耗
が必要以上に進むことを抑えられる。また、火花放電の
立ち上がりが速く、火花放電を長く持続させることが出
来るため、様々な運転状態において失火が起こり難くな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の気筒に
装着された点火プラグに火花放電を発生させるための内
燃機関用点火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の点火プラグに火花
放電（プラズマ状態の電流の通路）を発生させる内燃機
関用点火装置として、誘導放電式点火装置が多く用いら
れている。

【０００３】この誘導放電式点火装置（例えば、フルト
ランジスタ型点火装置）は、一次巻線を流れている励磁
電流を遮断することにより、急激に磁束の変化を起こし
て、点火用高電圧を二次巻線に誘導し、点火プラグの中
心電極−外側電極間（以下、「ギャップ」という）を絶
縁破壊して、火花放電を発生させるものである。この誘
導放電式点火装置では、火花放電を起こさせるのに必要
な点火用高電圧（３０ｋｖ以上）を、車載バッテリの電
圧（通常１２ｖ）のような小さな電圧から得ることがで
き、また、点火時期の所定時間前から一次巻線に励磁電
流を流すことにより、十分な火花エネルギを点火コイル
に蓄えられるため、絶縁破壊の後も火花放電を持続させ
ることができるという利点がある。

【０００４】しかし、誘導放電式点火装置で、一般的に
必要な火花エネルギや最大二次電圧（３５〜４０ｋｖ）
を得るためには、点火コイルの巻数を大きくする（例え
ば、一次：２００Ｔ、二次：２００００Ｔ）必要があ
り、このために、二次巻線の巻線抵抗や対接地容量が増
加してしまい、点火用高電圧の立ち上がりが遅くなると
いう問題がある。

【０００５】このように点火用高電圧の立ち上がりが遅
いと、未燃燃料がカーボンとなって点火プラグに付着す
るいわゆるくすぶりが発生して、点火プラグの絶縁抵抗
が著しく低下した場合、点火用高電圧が立ち上がる間
に、二次巻線に発生した火花エネルギが低下した絶縁抵
抗を通じてグランドに逃げていき、最終的にギャップに
印加される電圧値が、二次巻線の内部抵抗と点火プラグ
の絶縁抵抗との分圧値、又はそれより低い値となってし
まう。そして、ギャップ間の電圧値が絶縁破壊電圧を下
回った場合には、火花放電が起こらず、いわゆる失火が
発生して内燃機関の運転に支障を来してしまうのであ
る。

【０００６】一方、くすぶりによる失火を起こし難い点
火装置としては、容量放電式点火装置（例えば、ＣＤＩ
点火装置）が知られている。この容量放電式点火装置
は、車載バッテリの電圧を昇圧させてコンデンサを充電
し、コンデンサに蓄積された電荷を点火時期に応じて点
火コイルの一次巻線に一気に放電することによって、即
ち、瞬時的に数〜数十Ａの励磁電流を一次巻線に流すこ
とによって、点火用高電圧を二次巻線に誘導し、点火プ
ラグに火花放電を発生させるものである。この容量放電
式点火装置にあっては、一次巻線に印加される電圧が通
常数１００Ｖと高いことから、誘導放電式点火装置に比
べ１／３〜１／４の巻数の点火コイルで、火花放電に必
要な最大二次電圧を得ることが出来る。

【０００７】このため、容量放電式点火装置は、誘導放
電式点火装置に比べ二次巻線の対接地容量や巻線抵抗が
小さくなり、二次電圧の立ち上がりが早くなるのであ
る。また、巻線抵抗が小さいため、くすぶりにより点火
プラグの絶縁抵抗が低下した場合でも、点火プラグに印
加される二次電圧は、誘導放電式よりも大きくなる。こ
れらのことから、容量放電式点火装置は、くすぶりによ
る失火が発生する可能性は低くなるのである。

【０００８】しかし、容量放電式点火装置は、アイドリ
ング等の低負荷低回転運転時のように混合気への着火の
機会を長く必要とするような着火性の劣る状況下におい
て、失火する虞があるという問題がある。つまり、容量
放電式点火装置は、瞬時的に一次巻線に励磁電流を流し
て、二次巻線に点火用高電圧を発生させていること、お
よび、巻数が誘導放電式点火装置の１／３〜１／４ある
いはそれ以下であることから、点火プラグのギャップを
絶縁破壊した後、火花放電を持続させるのに十分な電力
が得られずに、火花放電を長く持続させることが出来な
い。そのため、アイドリング時等の低負荷低回転運転時
といった、混合気への着火の機会を長く必要とする状況
下では、十分に火花放電を持続させることができずに、
火花放電によって形成される火炎核も小さくなりがちで
失火する可能性が大きくなってしまうのである。

【０００９】このように、誘導放電式点火装置および容
量放電式点火装置には、各々、長所、短所が存在してお
り、内燃機関の特性や用途を考慮した上で、使用する点
火装置が適宜選択されているのが現状である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、内燃機関の様
々な運転状態において、くすぶりによる失火が起こり難
く、かつ、十分に火花放電を持続させることで、良好な
着火性が得られる点火装置が考えられる。そして、その
ような点火装置としては、誘導放電式点火方法と容量放
電式点火方法とを組み合わせた点火装置が考えられ、例
えば、前述の誘導放電式点火装置に対して、第２スイッ
チング手段を介して点火コイルの一次巻線と閉ループを
形成するコンデンサと、バッテリ電圧を昇圧してコンデ
ンサを充電するＤＣ−ＤＣコンバータと、を設けること
で実現できる。

【００１１】この点火装置は、誘導放電式点火装置によ
る一次巻線への第１励磁電流の遮断と同時に、第２スイ
ッチング手段を閉じ、電荷が蓄積されたコンデンサによ
って、第１励磁電流と逆方向に第２励磁電流を瞬時的に
流すことで、二次巻線に点火用高電圧を発生させる。こ
れにより、容量放電式点火装置の特徴である立ち上がり
の速い点火用高電圧と、また、誘導放電式点火装置の特
徴である火花放電を持続させるための電力が十分に得る
ことができ、失火を発生し難くし、良好な着火性を得る
ことが出来る。

【００１２】しかしながら、運転状態に拘らず、常に長
い火花放電持続時間で内燃機関の運転が行われている
と、混合気への着火性に優れる運転状況下では、混合気
への着火に要する火花エネルギ以上の、過剰な火花エネ
ルギが点火プラグに供給されることになる。また、この
内燃機関用点火装置は、誘導放電式点火方法および容量
放電式点火方法とを組み合わせていることから、通常の
誘導放電式点火装置、あるいは、通常の容量放電式点火
装置の個々の点火装置に比べ、火花放電のために供給さ
れる火花エネルギが大きくなっている。

【００１３】このように、供給される火花エネルギが大
きくなると、着火性は向上するが、その反面、点火プラ
グへの負担が大きくなるという問題が発生する。さら
に、火花エネルギが過剰となり火花放電持続時間が不必
要に長くなると、混合気への着火性に何等寄与しないば
かりか点火プラグの電極の温度を過剰に上昇させてしま
うことに起因して、その電極の消耗を早めてしまい、点
火プラグの耐久性に悪影響を及ぼすことになるのであ
る。

【００１４】本発明は、このような問題に鑑みなされた
ものであり、点火プラグの電極の耐久性を低下させるこ
となく、また、点火用高電圧が素早く立ち上がり、火花
放電を長期間持続させるのに十分な電力が得られる失火
し難い内燃機関用点火装置を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１記載の発明は、内燃機関の気筒に
装着されている点火プラグに、二次巻線の一端が接続さ
れた点火コイルと、該点火コイルの一次巻線に第１励磁
電流を流し、点火プラグの点火時期に応じて、該第１励
磁電流を遮断することで、前記点火コイルの二次巻線に
点火用高電圧を発生させる第１高電圧発生手段と、前記
第１高電圧発生手段による前記第１励磁電流の遮断に同
期して、前記一次巻線に、該第１励磁電流が流れる方向
と反対方向の第２励磁電流を瞬時的に流すことで、前記
二次巻線に点火用高電圧を発生させる第２高電圧発生手
段と、を備え、前記第１高電圧発生手段と前記第２高電
圧発生手段により、前記二次巻線に前記点火用高電圧を
発生させて、前記点火プラグに火花放電を発生させる内
燃機関用点火装置であって、内燃機関の運転状態に応じ
て、前記点火プラグにおける火花放電持続時間を変化さ
せる火花放電持続制御手段、を備えたことを特徴とす
る。

【００１６】すなわち、本発明（請求項１）の内燃機関
用点火装置は、点火コイルの一次巻線に流れている励磁
電流（第１励磁電流）を遮断することで、二次巻線に点
火用高電圧を発生させて点火プラグに火花放電を発生さ
せる、いわゆる誘導放電式点火方法と、点火コイルの一
次巻線に瞬時的に励磁電流（第２励磁電流）を流すこと
で、二次巻線に点火用高電圧を発生させて点火プラグに
火花放電を発生させる、いわゆる容量放電式点火方法と
を組み合わせた点火装置である。それにより、内燃機関
の様々な運転状況下において、火花放電時における点火
用高電圧の立ち上がりが速く、かつ、混合気への着火に
必要な火花エネルギを十分に供給することができ、火花
放電を長く持続させることが出来るのである。

【００１７】そして、火花放電持続制御手段が、内燃機
関の運転状態に基づいて、点火プラグに発生させる火花
放電の火花放電持続時間を変化させることで、火花放電
のために供給する火花エネルギを変化させることができ
る。ところで、内燃機関は、アイドリング等の低負荷低
回転運転時のように、混合気への着火性が劣る運転状態
になるほど、火花放電を長く持続させ、火炎核が十分に
生成するようにして、混合気への着火の機会を増大させ
る必要がある。また、直噴エンジンにおける成層燃焼運
転時のように、点火プラグの電極近傍に濃混合気を、そ
の周囲に希薄燃料を層状に形成させて混合気を燃焼させ
る場合には、気筒内の混合気の濃度分布に偏りがみられ
ることから、混合気への着火を確実に行なうには、火花
放電を長く持続させる必要がある。さらに、リーンバー
ンエンジンにおける希薄混合気運転時のように、混合気
全体が理論混合比よりも薄い場合、混合気への着火性は
劣り、さらに、薄い状態の混合気全体を燃焼させるに
は、火花放電を長く持続させる必要がある。

【００１８】そこで、火花放電持続時間を変化させるに
際しては、本発明の火花放電持続制御手段は、混合気へ
の着火性が劣る運転状態になるほど、火花放電持続時間
を長くするようにするとよい。つまり、火花放電持続時
間を長くし、火花放電時の火花エネルギを大きくするこ
とで、低負荷低回転運転時や、直噴エンジンの成層燃
焼、リーンバーンエンジンの希薄混合気での運転時など
の、混合気への着火性が劣る運転状態において、混合気
への着火の機会を増大させるのである。これにより、失
火の発生を抑えることができ、内燃機関の良好な運転を
実現できる。

【００１９】また、火花放電持続制御手段が、このよう
に火花放電持続時間を制御することは、換言すれば、混
合気への着火性に優れる運転状態になるほど、火花放電
持続時間を短くすることにもなる。これにより、着火性
に優れる運転状態において、火花放電持続時間を短く設
定することになり、過剰に火花エネルギを供給してしま
うことがなくなり、点火プラグの電極温度が過剰に上昇
することを抑え、点火プラグの電極消耗が必要以上に進
むことを抑えることができる。

【００２０】したがって、本発明によれば、点火プラグ
の電極の耐久性を低下させることなく、点火用高電圧が
素早く立ち上がり、火花放電を長期間持続させるのに十
分な電力が得られる失火し難い内燃機関用点火装置を実
現することが出来る。ここで、第２高電圧発生手段は、
例えば、請求項２に記載のように、前記一次巻線に第１
励磁電流を流す電源の電圧より高い電圧に充電される充
電手段と、該充電手段が前記一次巻線とともに構成する
閉ループに取り付けられ、該閉ループを開閉自在なスイ
ッチング手段と、前記点火プラグの点火時期に応じて、
前記スイッチング手段を閉じるスイッチング制御手段
と、を備えるようにするとよい。

【００２１】つまり、点火コイルの一次巻線に第２励磁
電流を流すための電力を充電手段に蓄えておき、点火時
期に応じて、スイッチング制御手段が、スイッチング手
段を閉じることで、瞬時的に第２励磁電流を流すのであ
る。したがって、本発明（請求項２）によれば、充電手
段に蓄積した電力により、点火コイルの一次巻線に瞬時
的に第２励磁電流を流すことができ、点火用高電圧が素
早く立ち上がり、くすぶりによる失火を起こし難い火花
放電の発生を実現することができる。

【００２２】ところで、火花放電は、例えば、火花放電
のために供給するエネルギの大きさを変えることで、火
花放電持続時間を変化させることができる。そして、本
発明の点火装置においては、第１高電圧発生手段により
発生する火花放電の火花エネルギは、第１励磁電流を通
電することで、点火コイルに蓄積される。

【００２３】そこで、火花放電持続時間を変化させるた
めには、請求項３に記載のように、前記火花放電持続制
御手段が、前記第１高電圧発生手段による前記第１励磁
電流の通電時間を変化させることで、前記火花放電持続
時間を変化させるようにするとよい。

【００２４】このように、点火コイルの一次巻線への第
１励磁電流の通電時間を制御することは、例えば、内燃
機関に広く用いられている電子制御装置（ＥＣＵ）が実
行する点火時期制御を応用することで、比較的容易に実
現することが出来る。つまり、点火時期制御では、内燃
機関の運転状態に応じて、予め記憶された各運転状態に
おける点火時期の最適値を読み出し、この点火時期を基
準として、予め決められた一定時間前になると一次巻線
に電流を流し、点火時期になると一次巻線への通電を遮
断する処理が実行される。従来の点火時期制御では、こ
の一次巻線への通電時間は、内燃機関の運転状態に拘ら
ず、予め決められた一定時間が設定されているものが多
い。

【００２５】そこで、点火時期と共に、各運転状態に応
じた一次巻線への通電時間の最適値を予め記憶してお
き、予め決められた一定時間ではなく、運転状態に基づ
いて読み出した通電時間を、一次巻線への通電時間とし
て用いて点火時期制御を行うことで、本発明（請求項
３）を実現することができる。

【００２６】したがって、本発明（請求項３）によれ
ば、一次巻線への通電時間を変化させるという簡便な方
法によって、火花放電持続時間を変化させることが実現
できる。ところで、内燃機関には、点火プラグの火花放
電後に、点火プラグの電極近傍に存在するイオンによっ
て流れるイオン電流を利用して、失火やノッキングの
他、内燃機関の運転状態（空燃比、空燃比のリーン限
界、排気債循環量の限界など）を検出する、イオン電流
検出装置を備えているものが知られている。

【００２７】これは、点火プラグによる火花放電後の燃
焼（火炎伝播）時に発生するイオンの発生量が、内燃機
関の燃焼状態や運転状態に応じて変化することを利用し
たものである。そして、イオン電流検出装置は、火花放
電後に点火プラグの電極間に電圧を印加し、これによっ
て流れるイオン電流を検出することで、内燃機関の燃焼
状態や運転状態の検出を行っている。このとき、イオン
電流の大きさのみならず、イオン電流の積分値や、イオ
ン電流がピーク値となるクランク角によっても、内燃機
関の燃焼状態や運転状態を検出することが出来る。

【００２８】そこで、点火プラグの電極間を流れるイオ
ン電流を検出するイオン電流検出手段を備えた内燃機関
用点火装置では、請求項４に記載のように、火花放電持
続制御手段が、少なくともイオン電流検出手段により検
出されるイオン電流に基づき導出される内燃機関の運転
状態に応じて、火花放電持続時間を制御するようにする
とよい。

【００２９】つまり、イオン電流の最大値もしくはイオ
ン電流積分値、あるいはイオン電流がピーク値となるク
ランク角など、イオン電流検出手段により検出されるイ
オン電流に基づいて、火花放電持続時間を制御すること
で、内燃機関の燃焼状態や運転状態に応じて火花エネル
ギを制御するのである。

【００３０】なお、本発明にあっては、このイオン電流
の情報のみに基づいて内燃機関の運転状態を検出し、そ
れに応じて火花放電持続時間を設定しても良いし、ま
た、内燃機関の回転数や負荷から検出される運転状態に
このイオン電流の情報を相乗させることでより信頼性の
高い運転状態を検出し、それに応じて火花放電持続時間
を設定してもよい。

【００３１】ところで、内燃機関では、混合気の燃焼が
良好な場合、すなわち、着火性に優れる運転状態の場合
には、火花放電後の気筒内にはイオンが多く存在するた
め、イオン濃度が高くなり、反対に、混合気の燃焼が緩
慢な場合、すなわち、着火性に劣る運転状態の場合に
は、火花放電後の気筒内に存在するイオンが少ないた
め、イオン濃度が低くなる。

【００３２】このため、着火性に劣る運転状態の場合に
は、着火性に優れる運転状態の場合に比べ、イオン電流
の最大値もしくはイオン電流積分値は小さくなり、ま
た、イオン電流がピーク値となるクランク角は目標値よ
りも遅角してしまう。そこで、イオン電流検出装置を備
えた内燃機関用点火装置では、請求項５に記載のよう
に、前記火花放電持続制御手段は、前記イオン電流検出
手段により検出されるイオン電流の最大値もしくはイオ
ン電流積分値が小さくなるほど、あるいは、イオン電流
がピーク値となるクランク角が目標値よりも遅れている
ほど、前記火花放電持続時間を長くするようにするとよ
い。

【００３３】つまり、イオン電流の最大値もしくはイオ
ン電流積分値が小さくなる、あるいは、イオン電流がピ
ーク値となるクランク角が目標値よりも遅れているよう
な運転状態、すなわち、着火性に劣る運転状態において
は、火花放電持続時間を長く設定し、火花放電時の火花
エネルギを大きくすることで、混合気への着火の機会を
増大させるのである。これにより、失火の発生を抑える
ことができ、内燃機関の良好な運転を実現するのであ
る。

【００３４】また、火花放電持続制御手段は、イオン電
流の最大値もしくはイオン電流積分値が大きくなるほ
ど、あるいは、イオン電流がピーク値となるクランク角
が目標値よりも進んでいるほど、火花放電持続時間を短
くすることになる。つまり、着火性に優れる運転状態に
おいては、火花放電持続時間を短く設定することにな
り、過剰に火花エネルギを供給してしまうことがなくな
り、点火プラグの電極消耗が、必要以上に進むことを抑
えることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は、本発明が適用された内燃機関用点
火装置の構成を表す説明図である。尚、制御装置（ＥＣ
Ｕ）１２以外の構成は、内燃機関の各気筒毎に設けられ
るものであるが、図１では図面を見やすくするために１
気筒分のみを表している。

【００３６】図１に示すように、本実施例の内燃機関用
点火装置は、外側電極２ａがグランドに接地された点火
プラグ２と、二次巻線Ｌ２の一端が点火プラグ２の中心
電極２ｂに接続された点火コイル４と、正極側が点火コ
イル４の一次巻線Ｌ１の一端に接続され、負極側がグラ
ンドに接地された直流電源（バッテリ）６と、点火コイ
ル４の一次巻線Ｌ１における、バッテリ６とは反対側の
端部に接続され、グランドを介してバッテリ６の負極側
に至る一次巻線Ｌ１の通電経路を導通・遮断するスイッ
チング素子８と、点火コイル４の一次巻線Ｌ１と並列に
接続され、一次巻線Ｌ１に電圧を印加する第２高電圧発
生回路４０と、点火コイル４の二次巻線Ｌ２の点火プラ
グ２とは反対側に設けられ、混合気の燃焼により点火プ
ラグ２の電極近傍に発生するイオンによって流れるイオ
ン電流を検出するためのイオン電流検出回路１０と、ス
イッチング素子８をオン・オフさせるとともに、第２高
電圧発生回路４０を駆動することで、点火コイル４の二
次巻線Ｌ２に点火用高電圧を発生させて、点火プラグ２
を火花放電させた後、イオン電流検出回路１０を駆動し
てイオン電流を検出させる、マイクロコンピュータから
なる制御装置（ＥＣＵ）１２と、から構成されている。

【００３７】尚、スイッチング素子８は、コレクタが点
火コイル４の一次巻線Ｌ１に接続され、エミッタがグラ
ンドに接地され、ベースが制御装置１２に接続されたＮ
ＰＮ型のパワートランジスタからなり、制御装置１２か
ら出力される第１点火信号ＩＧ１がHighレベルであると
きにオン状態となって、点火コイル４の一次巻線Ｌ１と
バッテリ６との間の線路が導通され、一次巻線Ｌ１にバ
ッテリ６の接続端からスイッチング素子８との接続端に
向かう順方向の電流（第１励磁電流Ｉ１）が流れる。

【００３８】また、点火コイル４は、一次巻線Ｌ１への
第１励磁電流Ｉ１の通電遮断時（スイッチング素子８の
ターンオフ時）に、一次巻線Ｌ１への通電により蓄積さ
れたエネルギによって、二次巻線Ｌ２の点火プラグ２の
中心電極２ｂ側に、グランド電位よりも低い負の点火用
高電圧が誘起されるように構成されており、点火プラグ
２の火花放電時に二次巻線Ｌ２に流れる二次電流Ｉ２
は、二次巻線Ｌ２からイオン電流検出回路１０側に向か
う方向に流れる。

【００３９】次に、第２高電圧発生回路４０は、入力さ
れるバッテリ電圧を３００ｖ程度まで昇圧して出力する
ＤＣ−ＤＣコンバータ４２と、電荷を蓄えるためのコン
デンサ４４と、制御装置１２からの指令に従い、接続さ
れている線路を短絡する放電用スイッチ４６とからな
る。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２は、バッテリ６
のプラス側に接続され、コンデンサ４４は、一端がバッ
テリ６のプラス側に接続され、他端がＤＣ−ＤＣコンバ
ータ４２の出力端に接続され、放電用スイッチ４６は、
一端が一次巻線Ｌ１とスイッチング素子８との接続点に
接続され、他端がＤＣ−ＤＣコンバータ４２とコンデン
サ４４との接続点に接続されている。

【００４０】そして、このように構成された第２高電圧
発生回路４０では、放電用スイッチ４６が開放されてい
るときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２とコンデンサ４
４とにより構成される閉回路が形成され、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ４２から出力される電圧によりコンデンサ４４
が充電される。また、放電用スイッチ４６が短絡される
と、コンデンサ４４、放電用スイッチ４６および一次巻
線Ｌ１により構成される閉回路が形成され、コンデンサ
４４に蓄えられた電荷により、一次巻線Ｌ１に瞬時的に
電流（第２励磁電流）が流れる。このとき、一次巻線Ｌ
１には、スイッチング素子８との接続端から、バッテリ
６との接続端に向かう方向に、即ち第１励磁電流と反対
方向の電流が流れ、二次巻線Ｌ２の点火プラグ２の中心
電極２ｂ側に、グランド電位よりも低い負の点火用高電
圧が誘起され、点火プラグ２に火花放電が発生する。ま
た、点火プラグ２の火花放電時には、二次巻線Ｌ２から
イオン電流検出回路１０側に向かう方向に、二次電流Ｉ
２が流れる。

【００４１】次に、イオン電流検出回路１０は、一端が
グランドに接地された抵抗２０と、この抵抗２０に対し
てカソードがグランド側となるように並列接続されたダ
イオード２２と、抵抗２０のグランド側とは反対側に直
列接続されたコンデンサ２８とを備えており、抵抗２０
の両端電圧が、イオン電流の検出信号（イオン電流値）
Ｓｉとして、制御装置１２に入力される。

【００４２】また、コンデンサ２８の抵抗２０とは反対
側には、充電用ダイオード３０のカソードが接続されて
いる。充電用ダイオード３０は、点火プラグ２の火花放
電時に点火コイル４の二次巻線Ｌ２からイオン電流検出
回路１０側に流れ込む放電電流を利用してコンデンサ２
８を充電するためのものであり、そのアノードは、点火
コイル４の二次巻線Ｌ２の一端に接続されている。そし
て、この充電用ダイオード３０には、その両端を短絡す
るための放電用スイッチ３２が、並列に接続されてい
る。この放電用スイッチ３２は、イオン電流検出期間
に、詳細には制御装置１２から出力されるイオン電流検
出信号ＩＷがHighレベルになることによって、充電用ダ
イオード３０の両端を短絡する。

【００４３】また、イオン電流検出回路１０には、カソ
ードが、点火コイル４の二次巻線Ｌ２の一端と充電用ダ
イオード３０との接続点に接続され、アノードがグラン
ドに接地されたツェナーダイオード３４が設けられてい
る。このツェナーダイオード３４は、二次巻線Ｌ２及び
点火プラグ２と共に閉ループを形成して、点火プラグ２
の火花放電時に放電電流を流すと共に、火花放電時の二
次巻線Ｌ２とグランドとの間の電圧をツェナー電圧Ｖｚ
に保持することにより、コンデンサ２８を充電するため
に備えられている。つまり、ツェナーダイオード３４
は、点火プラグ２の火花放電時に、充電用ダイオード３
０を介して接続されているコンデンサ２８を、ツェナー
ダイオード３４のツェナー電圧Ｖｚから、充電用ダイオ
ード３０及びダイオード２２の各順方向電圧Ｖｆ分を減
じた検出用高電圧（点火プラグ２が火花放電しない程度
の電圧）Ｖｃ（＝Ｖｚ−２×Ｖｆ）まで充電しておくた
めのものである。

【００４４】そして、このように構成されたイオン電流
検出回路１０では、放電用スイッチ３２がオフ状態であ
る時、点火コイル４の二次巻線Ｌ２から充電用ダイオー
ド３０を通じてグランドに向かう方向にだけ電流を流す
ことが可能となり、点火プラグ２の火花放電時には、放
電電流を、充電用ダイオード３０，コンデンサ２８及び
ダイオード２２を通る閉ループで流すと共に、これら各
部の両端電圧の和が、ツェナーダイオード３４のツェナ
ー電圧を越えることのないよう、ツェナーダイオード３
４にも放電電流を流す。

【００４５】そして、このとき、コンデンサ２８の両端
電圧は、ツェナーダイオード３４のツェナー電圧で決ま
る所定の検出用高電圧となり、コンデンサ２８には、検
出用高電圧を点火コイル４の二次巻線Ｌ２を介して点火
プラグ２の中心電極２ｂに印加し得る電荷が蓄積される
ことになる。

【００４６】次に、この状態で、放電用スイッチ３２が
閉じられると、コンデンサ２８から点火プラグ２の中心
電極２ｂに検出用高電圧が印加される。そして、このと
き、点火プラグ２の電極近傍に混合気の燃焼によって生
じたイオンが存在すれば、点火プラグ２の電極、抵抗２
０、コンデンサ２８、放電用スイッチ３２を通る閉ルー
プを電流（イオン電流）が流れることになる。また、こ
のようにイオン電流が流れると、抵抗２０には、そのイ
オン電流の大きさと抵抗２０の抵抗値とで決まる電圧降
下が生じ、抵抗２０の両端電圧は、イオン電流に比例し
た値となる。

【００４７】従って、上記のように、抵抗２０の両端電
圧（実際には、抵抗２０とコンデンサ２８との接続点に
生じるグランド電位よりも低い負電圧）を、イオン電流
信号Ｓｉとして制御装置１２に入力することにより、制
御装置１２側で、イオン電流を検出できることになる。

【００４８】次に、制御装置１２が実行する火花放電持
続時間制御処理および点火制御処理について、それぞ
れ、図２、図３に示すフローチャートに沿って説明す
る。尚、制御装置１２は、内燃機関の点火時期、燃料噴
射量、アイドル回転数等を総合的に制御するためのもの
であり、以下に説明する制御処理のために、別途、内燃
機関の吸入空気量（吸気管圧力），回転速度，スロット
ル開度，冷却水温，吸気温等、機関各部の運転状態を検
出する運転状態検出処理を行っている。

【００４９】まず、本実施例の火花放電持続時間制御処
理は、内燃機関の運転が開始されると共に起動され、内
燃機関の運転を停止するまで常に実行される。図２に示
すように、火花放電持続時間制御処理が開始されると、
まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）では、別途実行さ
れる運転状態検出処理にて検出された内燃機関の冷却水
温度を読み込み、冷却水温度が予め定められた規定値以
上であるか否かを判断する。

【００５０】そして、冷却水温度が規定値よりも小さい
場合には、Ｓ１１０で否定判定され、Ｓ１２０に移行す
る。Ｓ１２０では、火花放電持続時間を設定範囲内の最
大値に設定する処理を実行し、Ｓ１１０に移行する。こ
のように冷却水温度が規定値よりも低い（Ｓ１１０で否
定判定される）状態が続く場合には、Ｓ１１０、Ｓ１２
０の処理を繰り返し実行することで、冷却水温度が高く
なるまで、火花放電持続時間を最大値に設定する。

【００５１】そして、内燃機関の運転に伴い、冷却水温
度が上昇して規定値以上になると、Ｓ１１０で肯定判定
され、Ｓ１３０に移行する。Ｓ１３０では、カウンタＮ
に０を代入し、カウンタＮの初期化を行なう。なお、本
処理では、検出されるイオン電流積分値のＮ回分の平均
値に基づいて、火花放電持続時間を制御するものであ
り、このカウンタＮは、イオン電流積分値の平均値を算
出する際に、計算要素数をカウントするために使用す
る。このように、イオン電流積分値の平均値を用いるの
は、気筒内の乱流により、発生したイオンが気筒内を移
動してしまい、検出結果にバラツキが発生するためであ
る。つまり、発生したイオンは、点火プラグ２の電極近
傍に常に存在しているわけではないため、検出時のイオ
ンの存在位置によって、検出されるイオン電流値のバラ
ツキが大きくなるのである。

【００５２】そこで、検出毎（Ｎ回分）のイオン電流積
分値の情報を記憶しておき、Ｎ回分のイオン電流積分値
の平均値を算出することで、燃焼状態をより正確に検出
するのである。このとき、イオン電流積分値に加え、Ｎ
回分の運転状態も併せて記憶しておき、火花放電持続時
間の初期値の平均値算出に利用する。

【００５３】続くＳ１４０では、別途実行される運転状
態検出処理にて検出され、記憶されている内燃機関のエ
ンジン回転数のうち、カウンタＮに対応するエンジン回
転数を読込む計算処理を行い、次のＳ１５０では、別途
実行される運転状態検出処理にて検出され、記憶されて
いる内燃機関のエンジン負荷のうち、カウンタＮに対応
するエンジン負荷を読込む計算処理を行う。

【００５４】そして、Ｓ１６０では、Ｓ１４０、Ｓ１５
０で読み込んだエンジン回転数およびエンジン負荷に基
づき、火花放電持続時間の初期値を算出する。このと
き、火花放電持続時間の初期値は、例えば、内燃機関の
エンジン回転数とエンジン負荷とに基づき、火花放電に
よって混合気が着火・燃焼するのに時間がかかる内燃機
関の低回転低負荷運転時には長く、混合気が着火・燃焼
するのに要する時間が短い高回転高負荷運転時には短く
なるように、予め設定されたマップ若しくは計算式を用
いて算出される。

【００５５】次に、Ｓ１７０では、検出されると共に記
憶されたイオン電流の情報うち、カウンタＮに対応する
イオン電流のサンプリング情報を読込み、続くＳ１８０
では、Ｓ１７０で読み込んだイオン電流の情報に基づ
き、イオン電流積分値を算出し、算出結果を記憶する。
続くＳ１９０では、カウンタＮをインクリメント（１加
算）する。

【００５６】そして、Ｓ２００では、カウンタＮが所定
値（例えば、５）と等しいか否かを判断しており、肯定
判定されると、Ｓ２１０に移行し、否定判定されると、
Ｓ１４０に移行する。このため、所定回数Ｎ回分のイオ
ン電流積分値が算出されるまで（カウンタＮが５より小
さいとき）は、Ｓ２００で否定判定され、Ｓ１４０〜Ｓ
２００の処理が繰り返される。

【００５７】そして、５回分のイオン電流積分値が計算
されると、カウンタＮ＝５となり、Ｓ２００で肯定判定
され、Ｓ２１０に移行する。続くＳ２１０では、前のＳ
１８０で算出したイオン電流積分値の５回分の平均値を
算出するとともに、前のＳ１６０で算出した火花放電持
続時間初期値の５回分の平均値を算出する。

【００５８】次のＳ２２０では、Ｓ２１０で算出したイ
オン電流積分値の平均値が、予め設定された既定値より
も大きいか否かを判定しており、肯定判定されるとＳ２
３０に移行し、否定判定されるとＳ２４０に移行する。
ここで、Ｓ２２０で肯定判定され、Ｓ２３０に移行する
と、Ｓ２３０では、火花放電持続時間の設定を短縮する
処理を実行する。具体的には、Ｓ２１０で算出した火花
放電持続時間初期値の平均値から、イオン電流積分値の
平均値と既定値との差に応じた値を減じ、火花放電持続
時間として設定する。このようにＳ２２０で肯定判定さ
れるとき、すなわち、イオン電流積分値の平均値が既定
値より大きいときには、内燃機関は、混合気への着火性
に優れた運転状態である。このため、点火プラグ２の耐
久性を考慮して、火花エネルギは小さく設定する必要が
あり、火花放電持続時間として、火花放電持続時間初期
値の平均値を短縮した値を設定する処理を行なう。そし
て、Ｓ２３０での処理が実行されると、Ｓ１３０に移行
する。

【００５９】また、Ｓ２２０で否定判定され、Ｓ２４０
に移行すると、Ｓ２４０では、火花放電持続時間の設定
を延長する処理を実行する。具体的には、Ｓ２１０で算
出した火花放電持続時間初期値の平均値に、イオン電流
積分値の平均値と既定値との差に応じた値を加え、火花
放電持続時間として設定する。このようにＳ２２０で否
定判定されるとき、すなわち、イオン電流積分値の平均
値が既定値より小さいときには、内燃機関は、混合気へ
の着火性に劣る運転状態である。このため、混合気への
着火の機会を長く必要とするため、火花エネルギは大き
く設定する必要があり、火花放電持続時間として、火花
放電持続時間初期値の平均値を延長した値を設定する処
理を行う。そして、Ｓ２４０での処理が実行されると、
Ｓ１３０に移行する。

【００６０】このようにして、前述したＳ１３０〜Ｓ２
４０の処理が、内燃機関が運転されている間、繰り返し
実行される。以上説明したように、火花放電持続時間制
御処理が実行されることで、イオン電流を含めた内燃機
関の運転状態に応じて、火花放電持続時間が算出されて
おり、この火花放電持続時間が、後述する点火制御処理
において、火花放電持続時間設定値として用いられる。

【００６１】なお、本実施例では、イオン電流積分値を
用いた場合の火花放電持続時間制御処理を説明したが、
イオン電流積分値の代わりに、イオン電流最大値、ある
いは、イオン電流がピーク値となるクランク角を用いて
もよい。具体的には、イオン電流最大値を用いる際に
は、Ｓ２２０での判定基準として、イオン電流最大値が
既定値よりも大きいか否かを判定するようにし、肯定判
定される時には、火花放電持続時間を短縮させる（Ｓ２
３０を実行する）ように、否定判定される時には、火花
放電持続時間を延長させる（Ｓ２４０を実行する）よう
にすればよい。また、クランク角を用いる際には、Ｓ２
２０の判定基準として、クランク角の平均値が目標値よ
りも進角しているか否かを判定するようにし、肯定判定
される時には、火花放電持続時間を短縮させる（Ｓ２３
０を実行する）ように、否定判定される時には、火花放
電持続時間を延長させる（Ｓ２４０を実行する）ように
すればよい。

【００６２】次に、本実施例の点火制御処理について説
明する。本実施例の点火制御処理は、例えば、内燃機関
の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサ
からの信号に基づき、内燃機関が、吸気、圧縮、燃焼、
排気を行う１サイクルに１回の割合で実行される。な
お、このとき、火花放電持続時間制御処理も並行して実
行されており、火花放電持続時間設定値が、運転状態に
応じて更新されている。

【００６３】そして、図３に示すように、点火制御処理
が開始されると、まずＳ３１０（Ｓはステップを表す）
にて、別途実行される運転状態検出処理にて検出された
内燃機関の運転状態（吸入空気量，回転速度等）と、前
述した火花放電持続時間制御処理により得られた最新の
火花放電持続時間設定値を取り込む。

【００６４】続くＳ３２０では、Ｓ３１０で取り込んだ
運転状態と火花放電持続時間設定値に基づき、点火プラ
グ２を火花放電させるべき点火時期と、火花放電終了後
にイオン電流を検出（詳しくはイオン電流信号Ｓｉをサ
ンプリング）する時間（サンプリング時間）と、点火時
期の前に一次巻線Ｌ１に第１励磁電流を流すべき一次電
流通電時間を算出する。

【００６５】尚、点火時期は、例えば、内燃機関の吸入
空気量と回転速度をパラメータとするマップ若しくは計
算式を用いて制御基準値を求め、これを冷却水温，吸気
温等に基づき補正する、といった手順で算出される。ま
た、サンプリング時間は、例えば、内燃機関の回転速度
と機関負荷を表すスロットル開度とに基づき、火花放電
によって混合気が着火・燃焼するのに時間がかかる内燃
機関の低回転低負荷運転時には長く、混合気が着火・燃
焼するのに要する時間が短い高回転高負荷運転時には短
くなるように、予め設定されたマップ若しくは計算式を
用いて算出される。

【００６６】さらに、一次電流通電時間は、例えば、火
花放電持続時間設定値に基づき、火花放電持続時間設定
値が大きくなるに従い、長くなるように、火花放電持続
時間設定値が小さくなるに従い、短くなるように、予め
設定されたマップ若しくは計算式を用いて算出される。

【００６７】次に、Ｓ３３０では、Ｓ３２０にて算出し
た点火時期を基準として、Ｓ３２０で算出した一次電流
通電時間だけ早い時刻、すなわち、一次電流通電開始時
期に達したか否かを判断し、否定判定された場合には、
同ステップを繰り返し実行することにより、通電開始時
期になるのを待つ。そして、Ｓ３３０にて、通電開始時
期に達したと判断されると、Ｓ３４０に移行して、第１
点火信号ＩＧ１をLowからHighレベルに変化させる（図
４に示す時点ｔ１参照）。この結果、スイッチング素子
８がオン状態となって、点火コイル４の一次巻線Ｌ１
に、バッテリ６との接続端からスイッチング素子８との
接続端に向かう順方向の第１励磁電流Ｉ１が流れる。

【００６８】ここで、図４は、点火制御処理に伴う装置
各部の信号波形を表すタイムチャートである。図４に
は、第１点火信号ＩＧ１、第２点火信号ＩＧ２、イオン
電流検出信号ＩＷ、一次巻線Ｌ１のスイッチング素子８
との接続端の電位Ｖ１、一次電流Ｉ１、点火プラグ２の
中心電極２ｂの電位Ｖｐおよびイオン電流信号Ｓｉの波
形を示す。

【００６９】次に、Ｓ３５０では、クランク角センサか
らの検出信号に基づき、Ｓ３２０にて求めた点火時期に
達したか否かを判断し、否定判定された場合には、同ス
テップを繰り返し実行することにより、点火時期になる
のを待つ。そして、Ｓ３５０にて、点火時期に達したと
判断されると、Ｓ３６０に移行し、Ｓ３６０では、第１
点火信号ＩＧ１をHighからLow レベルに変化させるとと
もに、第２点火信号ＩＧ２をLow からHighレベルに変化
させる（図４に示す時点ｔ２参照）。

【００７０】この結果、スイッチング素子８がターンオ
フして、一次巻線Ｌ１の順方向の通電が遮断されるとと
もに、第２高電圧発生回路４０により一次巻線Ｌ１の逆
方向（スイッチング素子８との接続端からバッテリ６と
の接続端に向かう方向）に瞬時的に第２励磁電流Ｉ１が
通電され、一次巻線の一端の電位Ｖ１が大きく変動す
る。これにより、点火コイル４の二次巻線Ｌ２の点火プ
ラグ２側に点火用高電圧（以下、二次電圧Ｖｐという）
が発生して、点火プラグ２が火花放電する。ここで、二
次電圧と点火プラグ２の中心電圧は等しいため、図４に
おいて、二次電圧Ｖｐは、点火プラグ中心電極電位Ｖｐ
と称して波形を示す。

【００７１】尚、このとき、イオン電流検出回路１０内
の放電用スイッチ３２は、オフ状態であり、イオン電流
検出回路１０内のコンデンサ２８には、検出用高電圧発
生のための電荷が蓄積される。続くＳ３７０では、Ｓ３
６０による一次巻線Ｌ１への第２高電圧発生回路４０に
よる通電開始後（換言すれば火花放電開始後）、予め設
定された一次電流逆方向通電時間が経過したか否かを判
断し、否定判定された場合には、同ステップを繰り返し
実行することにより、通電時間が経過するのを待つ。こ
のとき、通電時間としては、コンデンサ４４に蓄積され
た電荷を放電するのに要する時間が、予め設定されてい
る。

【００７２】そして、Ｓ３７０にて、肯定判定され、通
電時間が経過したと判断されると、Ｓ３８０に移行し
て、第２点火信号ＩＧ２をHighからLow レベルに変化さ
せる（図４に示す時点ｔ３参照）。この結果、第２高電
圧発生回路４０の放電用スイッチ４６が開放され、コン
デンサ４４に蓄積された電荷により一次巻線Ｌ１に流れ
る電流は存在しなくなる。

【００７３】続くＳ３９０では、Ｓ３６０による一次巻
線Ｌ１への通電遮断および逆方向通電開始後（換言すれ
ば火花放電開始後）、Ｓ３１０で取り込んだ火花放電持
続時間設定値（火花放電持続時間）が経過したか否かを
判断し、否定判定された場合には、同ステップを繰り返
し実行することにより、火花放電持続時間が経過するの
を待つ。

【００７４】そして、放電時間が経過し、Ｓ３９０で肯
定判定されると、Ｓ４００に移行し、Ｓ４００では、イ
オン電流検出回路１０に対して出力するイオン電流検出
信号ＩＷをLow からHighレベルに変化させる（図４に示
す時点ｔ４参照）。この結果、イオン電流検出回路１０
内の放電用スイッチ３２がオン（短絡）状態となり、イ
オン電流検出回路１０内のコンデンサ２８に蓄積された
電荷によって、点火プラグ２の電極間に、火花放電時と
は逆極性の検出用高電圧が印加されることになる。

【００７５】次に、Ｓ４１０では、イオン電流検出回路
１０から出力されるイオン電流信号Ｓｉを取り込み、続
くＳ４２０にて、Ｓ４００の処理実行後、Ｓ３２０で求
めたサンプリング時間が経過したか否かを判定し、サン
プリング時間が経過していなければ再度Ｓ４１０に移行
する、といった手順で、サンプリング時間内にイオン電
流検出回路１０から出力されたイオン電流信号Ｓｉをサ
ンプリングする。

【００７６】そして、Ｓ４２０にて、肯定判定され、サ
ンプリング時間が経過したと判断されると、Ｓ４３０に
移行して、イオン電流検出回路１０に対するイオン電流
検出信号ＩＷをHighからLow レベルに変化させて、イオ
ン電流の検出を終了し（図４に示す時点ｔ５参照）、本
処理を終了する。

【００７７】以上説明したように、本実施例の内燃機関
用点火装置は、点火コイル４の一次巻線Ｌ１に直列接続
されたスイッチング素子８をオン・オフさせることによ
り、点火プラグ２に点火用高電圧を印加して、その電極
間に火花放電を発生させる、フルトランジスタ型点火装
置（誘導放電式点火装置）と、バッテリ６の電圧をＤＣ
−ＤＣコンバータ４２により昇圧し、その電圧で充電さ
れたコンデンサ４４によって、点火コイル４の一次巻線
Ｌ１に瞬時的に電流を流すことで、点火プラグ２に点火
用高電圧を印加して、その電極間に火花放電を発生させ
る、ＣＤＩ点火装置（容量放電型点火装置）とを、組み
合わせた点火装置である。このため、本実施例の内燃機
関用点火装置では、フルトランジスタ型点火装置の特徴
である長い火花放電持続時間と、ＣＤＩ型点火装置の特
徴である素早く立ち上がる高い最大二次電圧と、を併せ
もつ火花放電が実現できる。

【００７８】また、内燃機関を実際に運転する際には、
図４に示すように、まず、内燃機関の運転状態に基づき
求めた点火時期（時点ｔ２）で点火プラグ２が火花放電
するよう、点火時期（時点ｔ２）よりも一次電流通電時
間だけ前の通電開始時期（時点ｔ１）から点火時期（時
点ｔ２）までの間、スイッチング素子８をオン状態にし
て点火コイル４の一次巻線Ｌ１に第１励磁電流を流す。
そして、点火時期（時点ｔ２）になると、制御装置１２
が、スイッチング素子８をターンオフし、かつ、放電用
スイッチ４６を短絡することで、第２励磁電流を流して
点火コイル４の二次巻線Ｌ２側に点火用高電圧を発生さ
せて、この点火用高電圧にて点火プラグ２を火花放電さ
せる。

【００７９】そして、火花放電は、一次巻線Ｌ１への通
電によって点火コイル４に蓄積されたエネルギが放出さ
れるまで継続するが、本実施例では、内燃機関の運転状
態に応じた火花放電持続時間設定値に基づき、第１励磁
電流の通電時間を算出しており、その通電時間を変化さ
せることで、火花放電が持続する時間を、運転状態に応
じて変化させている。

【００８０】また、火花放電が終了すると、その時点ｔ
４から、内燃機関の運転状態に基づき設定したサンプリ
ング時間が経過する時点ｔ５までの間、イオン電流検出
回路１０から出力されるイオン電流信号Ｓｉをサンプリ
ングする。そして、検出されたイオン電流は、内燃機関
の燃焼状態を検出することが可能であるため、火花放電
持続時間設定値を算出する際に使用している。このよう
に、吸入空気量，回転速度等の運転状態に加え、イオン
電流により燃焼状態を把握することで、内燃機関の運転
状態および燃焼状態に合わせて、火花放電持続時間をよ
り最適に設定することが可能になる。

【００８１】尚、本実施例においては、スイッチング素
子８と制御装置１２が、特許請求の範囲における第１高
電圧発生手段に相当し、第２高電圧発生回路４０と制御
装置１２が、第２高電圧発生手段に相当し、制御装置１
２で実行される火花放電持続時間制御処理と、点火制御
処理のＳ３１０〜Ｓ３８０の処理が、火花放電持続制御
手段に相当し、イオン電流検出回路１０が、イオン電流
検出手段に相当している。また、コンデンサ４４が、第
２高電圧発生手段の充電手段に相当し、放電用スイッチ
４６が、第２高電圧発生手段のスイッチング手段に相当
し、制御装置１２が、第２高電圧発生手段のスイッチン
グ制御手段に相当する。

【００８２】以上のように、本実施例では、内燃機関の
運転状態と、検出されたイオン電流に基づいて、火花放
電持続時間設定値を算出し、一次電流通電時間を制御す
ることで、火花放電持続時間を変化させている。これに
より、運転状態に応じて必要な分の火花エネルギを供給
することができ、必要以上の過剰な火花エネルギが供給
されることがなくなり、点火プラグの電極の過剰な温度
上昇を抑え、点火プラグの電極消耗が必要以上に進むの
を抑えることができる。

【００８３】また、第２高電圧発生回路４０によって、
火花放電時における点火用高電圧の立ち上がりが速く、
そして、スイッチング素子８と制御装置１２を利用する
ことによって、火花放電を長く持続させることが出来
る。したがって、本実施例の内燃機関用点火装置は、点
火用高電圧が素早く立ち上がり、くすぶりによる失火が
起こり難く、かつ、火花放電を長期間持続させるのに十
分な電力が得られる失火し難い点火装置であるととも
に、一次巻線への通電時間を変化させるという簡便な方
法により、火花放電持続時間を変化させて点火プラグの
電極の耐久性の向上を図った点火装置である。

【００８４】そして、混合気への着火性が劣る運転状態
においては、火花放電持続時間が長く設定されるため、
混合気への着火の機会が増大し、火炎核が十分に生成す
るので、失火の発生を抑えることができ、内燃機関の良
好な運転を実現できる。また、着火性に優れる運転状態
においては、火花放電持続時間が短く設定されることに
なり、過剰に火花エネルギを供給してしまうことがなく
なり、点火プラグの電極消耗が、必要以上に進むことを
抑えることができる。このとき、内燃機関の運転状態の
みではなく、イオン電流に基づいても、火花放電持続時
間を設定しており、より最適な火花放電持続時間を設定
することが可能になる。

【００８５】次に、こうした効果を裏付けるために行っ
た実験例について説明する。 ［実験例］ここでは、本発明の実施例の点火装置と、従
来より用いられている誘導放電式点火装置とにおいて、
一次電流通電時間（本発明の実施例の点火装置にあって
は、第１励磁電流通電時間を指す）を変化させた時の、
二次電圧Ｖｐ、二次電流Ｉ２、二次エネルギ（火花エネ
ルギ）を各々測定する実験を行った。なお、測定に際し
ては、バッテリは、電圧が１４ｖのものを、点火コイル
は、一次巻線のインダクタンスが５ｍＨ、二次巻線のイ
ンダクタンスが３０〜４０Ｈのものを、ＤＣ−ＤＣコン
バータは、バッテリ電圧を４００ｖに昇圧できるもの
を、コンデンサは、静電容量１．５μＦのものを用い
た。

【００８６】図５〜図８に、二次電圧、二次電流、二次
エネルギの測定結果を示す。まず、図５には、一次電流
通電時間を２msecとした場合の、二次電圧、二次電流、
二次エネルギの波形を示しており、（ａ）に誘導放電式
点火装置の結果を、（ｂ）に本実施例の点火装置の結果
を示す。横軸は、１msec／DIV である。

【００８７】図５によれば、誘導放電式点火装置では、
火花放電持続時間が２．２msec、二次電流ピーク値が２
０ｍＡ、二次エネルギピーク値が６．４ｍＪであり、本
実施例の点火装置では、火花放電持続時間が１．６mse
c、二次電流ピーク値が１４０ｍＡ、二次エネルギピー
ク値が１７．７ｍＪである。

【００８８】次に、図６には、一次電流通電時間を５ms
ecとした場合の、二次電圧、二次電流、二次エネルギの
波形を示しており、（ａ）に誘導放電式点火装置の結果
を、（ｂ）に本実施例の点火装置の結果を示す。横軸
は、１msec／DIV である。図６によれば、誘導放電式点
火装置では、火花放電持続時間が３．７msec、二次電流
ピーク値が４０ｍＡ、二次エネルギピーク値が１９．５
ｍＪであり、本実施例の点火装置では、火花放電持続時
間が３．４msec、二次電流ピーク値が１５０ｍＡ、二次
エネルギピーク値が３０．５ｍＪである。

【００８９】さらに、図７には、一次電流通電時間を２
msecとした場合の、二次電圧の波形を示しており、
（ａ）に誘導放電式点火装置の結果を、（ｂ）に本実施
例の点火装置の結果を示す。ただし、図７では、横軸を
２０μsec／DIVとしており、図５よりも横軸を拡大した
状態で、二次電圧の波形を示している。

【００９０】図７によれば、誘導放電式点火装置では、
０−２０ｋｖ立上がり所要時間が２８μsec 、最大二次
電圧が２１ｋｖであり、本実施例の点火装置では、０−
２０ｋｖ立上がり所要時間が１０μsec 、最大二次電圧
が４３ｋｖである。そして、図８には、一次電流通電時
間を５msecとした場合の、二次電圧の波形を示してお
り、（ａ）に誘導放電式点火装置の結果を、（ｂ）に本
実施例の点火装置の結果を示す。ただし、図８では、図
７と同様に、横軸を２０μsec／DIVとしており、図６よ
りも横軸を拡大した状態で、二次電圧の波形を示してい
る。

【００９１】図８によれば、誘導放電式点火装置では、
０−２０ｋｖ立上がり所要時間が１３μsec 、最大二次
電圧が３４ｋｖであり、本実施例の点火装置では、０−
２０ｋｖ立上がり所要時間が８μsec 、最大二次電圧が
４４．５ｋｖである。また、本実験では、一次電流通電
時間として、上記の２種類の他、１msec、３msecに設定
した場合についても測定を行った。これらの測定結果を
含めて、図９に、一次電流通電時間に対する、ピーク二
次電流および火花放電持続時間の変化を示し、図１０
に、一次電流通電時間に対する、最大二次電圧および二
次エネルギの変化を示す。なお、図９および図１０で
は、本実施例の点火装置を新点火装置と称して、誘導放
電式点火装置をフルトラと称して、測定結果を示す。

【００９２】図９によれば、ピーク二次電流について、
本実施例の点火装置は、一次電流通電時間の変化に拘ら
ず、誘導放電式点火装置に比べ、常に３倍以上の値を示
している。また、火花放電持続時間については、本実施
例の点火装置、誘導放電式点火装置共に、一次電流通電
時間が長くなるに従い、火花放電持続時間が長くなるよ
う変化しており、大きな差異は見られない。

【００９３】次に、図１０によれば、最大二次電圧につ
いて、本実施例の点火装置は、一次電流通電時間に拘ら
ずほぼ一定の値となっているが、誘導放電式点火装置で
は、一次電流通電時間が短いほど最大二次電圧が小さく
なっている。また、二次エネルギは、本実施例の点火装
置、誘導放電式点火装置共に、一次電流通電時間に比例
して大きくなっているが、常に、本実施例の点火装置の
方が、１０ｍＪ程度大きな値を示している。

【００９４】また、図７および図８によれば、０−２０
ｋｖ立上がり所要時間については、誘導放電式点火装置
では、一次電流通電時間が短い場合の方が、立上がり所
要時間が長くなっているのに対して、本実施例の点火装
置では、一次電流通電時間に拘らず１０μsec 以下の短
い時間を示している。

【００９５】以上の実験結果から、本実施例の点火装置
は、一次電流通電時間に拘らず、最大二次電圧が、常に
誘導放電式点火装置の３倍以上の大きな値を示している
とともに、二次電圧の立上がり所要時間が短いことか
ら、常に立ち上がりの素早い火花放電が実現できること
が判る。このため、例えば、一次電流通電時間が短く設
定されている場合に、点火プラグの電極のくすぶりが発
生しても、素早い立ち上がりの火花放電が実現できるた
め、失火が発生し難くなる。

【００９６】また、火花放電持続時間および火花エネル
ギは、一次電流通電時間によって、変化しており、内燃
機関の運転状態に応じて、一次電流通電時間を短くする
ことで、火花放電持続時間を短く、かつ、火花エネルギ
を小さく設定することができ、逆に、一次電流通電時間
を長くすることで、火花放電持続時間を長く、かつ、火
花エネルギを大きく設定することができる。

【００９７】このことから、一次巻線への通電時間を変
化させるという簡便な方法により、火花放電持続時間を
変化させることができることが判る。よって、運転状態
に応じて、一次電流通電時間を設定し、必要な火花エネ
ルギを供給すれば、必要以上の過剰な火花エネルギが供
給されることがなくなり、点火プラグの電極消耗が必要
以上に進むのを抑えることができる。

【００９８】以上の実験結果から、本実施例の内燃機関
用点火装置は、点火プラグの電極の耐久性を低下させる
ことなく、点火用高電圧が素早く立ち上がり、火花放電
を長期間持続させるのに十分な電力が得られる失火し難
い点火装置であることが判る。

【００９９】以上、本発明の実施例及びその効果を裏付
ける実験例について説明したが、本発明は、上記実施例
に限定されるものではなく、種々の態様を採ることがで
きる。例えば、上記実施例では、第２高電圧発生回路に
より点火コイルの一次巻線に印加する電圧は一定値であ
るが、内燃機関の運転状態に応じて、この電圧を変化さ
せてやることで、火花エネルギとして更に最適な値に設
定することが可能になり、点火プラグの耐久性の低下を
より抑えることができる。このとき、印加する電圧とし
ては、くすぶり等が発生している場合でも、火花放電を
発生させられる電圧を確保しておくことで、混合気への
着火性に劣る運転状態においても、良好な運転を維持す
ることが出来る。

【０１００】また、上記実施例では、エンジン回転数、
エンジン負荷およびイオン電流積分値に基づく内燃機関
の運転状態に応じて火花放電持続時間を制御している
が、イオン電流積分値のみを用いた場合でも、内燃機関
の運転状態を導出することが出来る。よって、イオン電
流積分値に基づいて内燃機関の運転状態を検出し、それ
に応じて火花放電持続時間を制御してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の内燃機関用点火装置の構成を表す説
明図である。

【図２】 制御装置による火花放電持続時間制御処理を
表すフローチャートである。

【図３】 制御装置による点火制御処理を表すフローチ
ャートである。

【図４】 点火制御処理に伴う装置各部の信号波形を表
すタイムチャートである。

【図５】 一次電流通電時間が２msecの場合の測定結果
を表すグラフである。

【図６】 一次電流通電時間が５msecの場合の測定結果
を表すグラフである。

【図７】 一次電流通電時間が２msecの場合の測定結果
を表すグラフである。

【図８】 一次電流通電時間が５msecの場合の測定結果
を表すグラフである。

【図９】 実験例における一次電流通電時間に対するピ
ーク二次電流、火花放電持続時間の関係を表すグラフで
ある。

【図１０】 実験例における一次電流通電時間に対する
最大二次電圧、二次エネルギの関係を表すグラフであ
る。

【符号の説明】

２…点火プラグ、２ａ…外側電極、２ｂ…中心電極、４
…点火コイル、６…直流電源（バッテリ）、８…スイッ
チング素子、１０…イオン電流検出回路、１２…制御装
置、２０…抵抗、２２…ダイオード、２８…コンデン
サ、３０…充電用ダイオード、３２…放電用スイッチ、
３４…ツェナーダイオード、４０…第２高電圧発生回
路、４２…ＤＣ−ＤＣコンバータ、４４…コンデンサ、
４６…放電用スイッチ、Ｌ１…一次巻線、Ｌ２…二次巻
線。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の気筒に装着されている点火プ
   ラグに、二次巻線の一端が接続された点火コイルと、 該点火コイルの一次巻線に第１励磁電流を流し、点火プ
   ラグの点火時期に応じて、該第１励磁電流を遮断するこ
   とで、前記点火コイルの二次巻線に点火用高電圧を発生
   させる第１高電圧発生手段と、 前記第１高電圧発生手段による前記第１励磁電流の遮断
   に同期して、前記一次巻線に、該第１励磁電流が流れる
   方向と反対方向の第２励磁電流を瞬時的に流すことで、
   前記二次巻線に点火用高電圧を発生させる第２高電圧発
   生手段と、 を備え、前記第１高電圧発生手段と前記第２高電圧発生
   手段により、前記二次巻線に前記点火用高電圧を発生さ
   せて、前記点火プラグに火花放電を発生させる内燃機関
   用点火装置であって、 内燃機関の運転状態に応じて、前記点火プラグにおける
   火花放電持続時間を変化させる火花放電持続制御手段、
   を備えたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 【請求項２】 前記第２高電圧発生手段は、前記一次巻
   線に第１励磁電流を流す電源の電圧より高い電圧に充電
   される充電手段と、 該充電手段が前記一次巻線とともに構成する閉ループに
   取り付けられ、該閉ループを開閉自在なスイッチング手
   段と、 前記点火プラグの点火時期に応じて、前記スイッチング
   手段を閉じるスイッチング制御手段と、を備えることを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
3. 【請求項３】 前記火花放電持続制御手段は、前記第１
   高電圧発生手段による前記第１励磁電流の通電時間を変
   化させることで、前記火花放電持続時間を変化させるこ
   と、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃
   機関用点火装置。
4. 【請求項４】 前記点火プラグの火花放電後に、該点火
   プラグの電極間を流れるイオン電流を検出するイオン電
   流検出手段を、備え、 前記火花放電持続制御手段が、少なくとも該イオン電流
   検出手段により検出されるイオン電流に基づき導出され
   る内燃機関の運転状態に応じて、前記火花放電持続時間
   を制御すること、を特徴とする請求項１〜請求項３のい
   ずれかに記載の内燃機関用点火装置。
5. 【請求項５】 前記火花放電持続制御手段は、前記イオ
   ン電流検出手段により検出されるイオン電流の最大値も
   しくはイオン電流積分値が小さくなるほど、あるいは、
   イオン電流がピーク値となるクランク角が目標値よりも
   遅れているほど、前記火花放電持続時間を長くするこ
   と、を特徴とする請求項４に記載の内燃機関用点火装
   置。