JP2006063973A - エンジン点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多重点火の期間を可変することで点火プラグに供給する電気エネルギーを変更する技術が提案されているが、点火プラグに流す電流値を数十ｍＡ〜数百ｍＡに可変できる技術がなかった。
【解決手段】 １次コイル４ａに第１電圧Ｖｃを与える第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２とは別に、第１電圧Ｖｃより大きい第２電圧Ｖｄｃを１次コイル４ａに与える第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を備える。通常運転時には第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を作動させず、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２によって２次コイル４ｂに数十ｍＡの通常２次電流を生じさせる。超リーンバーン運転時には第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を作動させ、大きな電気エネルギーを１次コイル４ａに与えることで２次コイル４ｂに数百ｍＡの大２次電流を生じさせる。このように、点火プラグに流す電流値を数十ｍＡ〜数百ｍＡに可変できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジン（内燃機関）の点火装置に関するものであり、特に点火プラグに供給する電気エネルギーをエンジンの運転状態に応じて変更可能な技術に係わる。

エンジンの運転状態に応じて点火プラグに供給する電気エネルギーを変更するエンジン点火装置として、点火プラグに交流電流を供給する時間（多重点火を行う期間）を可変する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、近年のエンジン点火装置では、エンジンの運転状態に応じて時間だけではなく、点火プラグに流す電流（点火コイルの２次コイルの２次電流）の絶対値を大きくする要求がある。

具体的な一例を示すと、従来のエンジンでは、点火プラグに数十ｍＡの電流を流せば十分な燃焼を実現できた。しかし、超リーンバーンエンジンのように、過酷な燃焼条件下で確実な着火を実現するために、点火プラグに数百ｍＡの電流を流すことを必要とする条件が存在する。
一例として示す超リーンバーンエンジンは、所定の運転条件が成立した時に空燃比を超希薄空燃比（例えば、空燃比３０以上、場合によっては空燃比５０以上）にするものであり、超リーンバーンの運転条件が成立していない場合には、理論空燃比や、単なる通常のリーンバーン空燃比で運転する。

このようなエンジンでは、点火プラグの摩耗や、消費電力を抑えるために、大電流が必要でない運転条件では、点火プラグに流す電流値を数十ｍＡに抑える必要がある。
このように近年では、点火プラグに流す電流値を数十ｍＡ〜数百ｍＡに変更できるエンジン点火装置が要求される。しかし、点火プラグに流す電流値を数十ｍＡ〜数百ｍＡに変更できるエンジン点火装置は存在しないため、上記の要求を従来のエンジン点火装置は満たすことができないという問題がある。
特許第２８１１７８１号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は点火プラグに流す電流値を変更可能なエンジン点火装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するエンジン点火装置は、第１電気エネルギー印加手段とは別に、通常２次電流より多い大２次電流を２次コイルに発生させることが可能な第２電気エネルギー印加手段を備える。
（小電流）
第２電気エネルギー印加手段を作動させない。この結果、第１電気エネルギーが１次コイルに与えられた状態で１次コイルの通電が断続されることで、２次コイルに通常２次電流（従来構成と同様の２次電流）が発生する。
（大電流）
第２電気エネルギー印加手段を作動させる。この結果、２次コイルには、通常２次電流より多い大２次電流が発生する。

このように、請求項１の手段を採用することにより、点火プラグに流す電流値を、通常２次電流（小電流）と、大２次電流（大電流）とに変更することができる。
なお、エンジンの運転状態に応じて大２次電流を可変して、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流の間で連続的あるいは段階的に可変しても良い。また、エンジンの種類等に応じて大２次電流を一定にして、点火プラグに流す電流値を、小電流または大電流に切り替えるようにしても良い。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するエンジン点火装置は、第１電気エネルギー印加手段とは別に、１次コイルに第１電気エネルギーより大きい第２電気エネルギーを与えることが可能な第２電気エネルギー印加手段を備え、第２電気エネルギーが１次コイルに与えられた状態で１次コイルの通電を断続することで、２次コイルに通常２次電流より多い大２次電流を発生させるものである。
（小電流）
第２電気エネルギー印加手段を作動させない。この結果、第１電気エネルギーが１次コイルに与えられた状態で１次コイルの通電が断続されることで、２次コイルに通常２次電流（従来構成と同様の２次電流）が発生する。
（大電流）
第２電気エネルギー印加手段を作動させる。この結果、第１電気エネルギーより大きい第２電気エネルギーが１次コイルに与えられた状態で１次コイルの通電が断続されることで、２次コイルには通常２次電流より多い大２次電流が発生する。

このように、請求項２の手段を採用することにより、請求項１と同様、点火プラグに流す電流値を、通常２次電流（小電流）と、大２次電流（大電流）とに変更することができる。
なお、エンジンの運転状態に応じて第２電気エネルギーを可変して、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流の間で連続的あるいは段階的に可変しても良い。また、エンジンの種類等に応じて第２電気エネルギーを一定にすることで大２次電流を一定にして、点火プラグに流す電流値を、小電流または大電流に切り替えるようにしても良い。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するエンジン点火装置は、車両に搭載されたバッテリの電圧を第１電圧に昇圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１電気エネルギー印加手段）と、車両に搭載されたバッテリの電圧を第１電圧より高い第２電圧に変換する第２ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２電気エネルギー印加手段）とを備えるとともに、制御装置から多重点火区間信号が与えられている間に亘って１次コイルを短い周期で繰り返して断続させる多重点火手段を備える。
これによって、多重点火を行うエンジン点火装置において、点火プラグに流す電流値を、通常２次電流（小電流）と大２次電流（大電流）とに変更できる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するエンジン点火装置は、エンジンの運転状態に応じて第２ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧値（即ち、第２電圧の値）を制御することにより、２次コイルの２次電流を制御する２次電流制御手段を備える。
即ち、エンジンの運転状態に応じて第２ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧値を可変して、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流に連続的あるいは段階的に可変するものである。
このように設けることにより、点火プラグに流す電流値をエンジンの運転状態に応じて最適にできるため、余分な発熱を抑えることができるとともに、余分な電力消費を抑えることができる。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用するエンジン点火装置は、１次コイルを流れる１次電流を検出する１次電流モニター手段を備える。そして、２次電流制御手段は、１次電流モニター手段で検出された１次電流に基づいて第２ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧値をフィードバック制御することで、２次コイルの２次電流をフィードバック制御するものである。
このように、１次コイルの１次電流をモニターして２次コイルの２次電流をフィードバック制御することにより、点火プラグに流れる電流値の精度を高めることができる。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用するエンジン点火装置は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された第２電圧を１次コイルに与える際に、この１次コイルに流れる１次電流の流れ方向を交互に逆転させる電流方向切替手段を備えるものである。
このように、１次コイルに流れる１次電流の流れ方向を交互に逆転させることにより、１次電流の値を小さくすることができ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータや点火コイル等の発熱を抑えることができるとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータや点火コイル等を小型化、軽量化できる。

［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用するエンジン点火装置は、第１電気エネルギー印加手段とは別に、通常２次電流より多い大２次電流を２次コイルに直接発生させる第２電気エネルギー印加手段を備えるものである。
（小電流）
第２電気エネルギー印加手段を作動させない。この結果、第１電気エネルギーが１次コイルに与えられた状態で１次コイルの通電が断続されることで、２次コイルに通常２次電流（従来構成と同様の２次電流）が発生する。
（大電流）
第２電気エネルギー印加手段を作動させる。この結果、２次コイルには、通常２次電流より多い大２次電流が発生する。

このように、請求項７の手段を採用することにより、請求項１と同様、点火プラグに流す電流値を、通常２次電流（小電流）と、大２次電流（大電流）とに変更することができる。
なお、エンジンの運転状態に応じて大２次電流を可変して、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流の間で連続的あるいは段階的に可変しても良い。また、エンジンの種類等に応じて大２次電流を一定にして、点火プラグに流す電流値を、小電流または大電流に切り替えるようにしても良い。

［請求項８の手段］
請求項８の手段を採用するエンジン点火装置は、車両に搭載されたバッテリが第１電気エネルギー印加手段であり、１次コイルの通電が停止されて２次コイルに通常２次電流が発生する際に、その通常２次電流をさらに増加させる第３ＤＣ／ＤＣコンバータが第２電気エネルギー印加手段である。
これによって、単発点火（例えば、フルトラ点火）を行うエンジン点火装置において、点火プラグに流す電流値を、通常２次電流（小電流）と大２次電流（大電流）とに変更できる。

［請求項９の手段］
請求項９の手段を採用するエンジン点火装置は、車両に搭載されたバッテリの電圧を第１電圧に昇圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１電気エネルギー印加手段）と、制御装置から多重点火区間信号が与えられている間に亘って１次コイルを短い周期で繰り返して断続させる多重点火手段とを備える。
さらに、エンジン点火装置は、１次コイルの通電が停止されて２次コイルにマイナス方向の通常２次電流が発生する際に、そのマイナス方向の通常２次電流をさらにマイナス側に増加させ、１次コイルの通電が停止されて２次コイルにプラス方向の通常２次電流が発生する際に、そのプラス方向の通常２次電流をさらにプラス側に増加させる第４ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２電気エネルギー印加手段）を備える。
これによって、多重点火を行うエンジン点火装置において、点火プラグに流す電流値を、通常２次電流（小電流）と大２次電流（大電流）とに変更できる。

最良の形態１のエンジン点火装置は、１次コイルと２次コイルを備える点火コイルと、１次コイルに第１電気エネルギーを印加する第１電気エネルギー印加手段とを具備し、第１電気エネルギーが１次コイルに与えられた状態で１次コイルの通電を断続することで、２次コイルに通常２次電流を発生させる。
このエンジン点火装置は、第１電気エネルギー印加手段とは別に、通常２次電流より多い大２次電流を２次コイルに発生させることが可能な第２電気エネルギー印加手段を備える。

第２電気エネルギー印加手段は、１次コイルに第１電気エネルギーより大きい第２電気エネルギーを与えるものであっても良いし（請求項２）、通常２次電流より多い大２次電流を２次コイルに直接発生させるものであっても良い（請求項７）。
なお、エンジンの運転状態に応じて大２次電流値を可変して、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流に連続的あるいは段階的に可変しても良い。また、エンジンの種類等に応じて大２次電流を一定にして、点火プラグに流す電流値を、小電流または大電流に切り替えるようにしても良い。

従来構成のエンジン点火装置を図３、図４を参照して説明し、その後に本発明が適用された実施例１のエンジン点火装置を図１、図２を参照して説明する。
［従来構成のエンジン点火装置の説明］
図３に示す従来構成のエンジン点火装置は、多重点火を行うエンジン点火装置（実施例１も多重点火を行う）であり、車両に搭載されたバッテリ６（直流電源）の電圧を、バッテリ電圧より高い第１電圧Ｖｃに昇圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２（第１電気エネルギー印加手段）と、この第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２で発生した第１電気エネルギーを各気筒毎に設けられた点火コイル４の１次コイル４ａに断続供給する点火回路５とを備える。

第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、バッテリ６に接続されたエネルギー蓄積コイル１と、このエネルギー蓄積コイル１の通電を断続する第１スイッチ手段７（例えば、ＩＧＢＴ、パワートランジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、接点式スイッチ等）と、エネルギー蓄積コイル１から放出された電気エネルギーを蓄えるコンデンサ３とから構成される。
エネルギー蓄積コイル１と第１スイッチ手段７は、バッテリ６のプラス端子とグランドアースとの間に直列接続されており、エネルギー蓄積コイル１によって発生する電気エネルギーは、電流の逆流を防ぐダイオード８を介してコンデンサ３および１次コイル４ａの一端に供給するように設けられている。
なお、エネルギー蓄積コイル１は、インダクタンスが大きいものである。

第１スイッチ手段７は、駆動回路１０の出力する駆動信号Ａによって断続制御される。 駆動回路１０は、各種のセンサ信号に基づいてエンジンを制御するＥＣＵ１１（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置）から、図４に示すようにＨｉのエネルギー蓄積信号ＩＧｔが与えられている間に第１スイッチ手段７をＯＮさせるものである（なお、第１スイッチ手段７を断続させてエネルギー蓄積コイル１で発生した高電圧をコンデンサ３で蓄えるタイプであっても良い）。
この駆動回路１０は、第１スイッチ手段７と後述する第２スイッチ手段１２を交互に短い周期で繰り返して断続させる「多重点火手段」の機能を備えるものであり、ＥＣＵ１１から放電区間信号ＩＧｗが与えられて、第２スイッチ手段１２がＯＮ−ＯＦＦを繰り返す際に、第２スイッチ手段１２のＯＮ−ＯＦＦに対して反転させて第１スイッチ手段７をＯＮ−ＯＦＦさせるものである。
また、駆動回路１０は、第２スイッチ手段１２のＯＮ−ＯＦＦが停止した直後に、コンデンサ３を充電させて待機させるために第１スイッチ手段７を１度ＯＮ−ＯＦＦさせる「充電待機機能」を備える。

コンデンサ３の充放電側は、エネルギー蓄積コイル１における電気エネルギーの放出側（ダイオード８の順方向側）と、１次コイル４ａの一端とに接続され、コンデンサ３に蓄えた電気エネルギーが１次コイル４ａの一端に供給されるように設けられている。

点火回路５は、エンジンの気筒毎に設けられた点火コイル４の１次コイル４ａをそれぞれ断続するための第２スイッチ手段１２（例えば、ＩＧＢＴ、パワートランジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、接点式スイッチ等）を備える。
各第２スイッチ手段１２は、駆動回路１０の出力する気筒別駆動信号Ｂ♯１、Ｂ♯２・・Ｂ♯ｎ（ｎは気筒数である）によって断続制御される。
駆動回路１０は、ＥＣＵ１１からＨｉの放電区間信号ＩＧｗが与えられている間、点火気筒の第２スイッチ手段１２を短い周期で繰り返してＯＮ−ＯＦＦさせるものである。なお、駆動回路１０は、上述したように、放電区間信号ＩＧｗが与えられている間で第２スイッチ手段１２がＯＮ−ＯＦＦを繰り返す際に、第２スイッチ手段１２のＯＮ−ＯＦＦに対して反転させて第１スイッチ手段７をＯＮ−ＯＦＦさせるものである。

ＥＣＵ１１からＨｉのエネルギー蓄積信号ＩＧｔが与えられている間は、図４中ｉｅに示すように、第１スイッチ手段７がＯＮしてエネルギー蓄積コイル１に蓄積される電気エネルギーが徐々に大きくなる。そして、第１スイッチ手段７のＯＦＦ時（第２スイッチ手段１２のＯＮ時）に第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２（エネルギー蓄積コイル１およびコンデンサ３）で蓄積させた第１電気エネルギーが点火コイル４の１次コイル４ａに供給される。

第２スイッチ手段１２がＯＮすると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２（エネルギー蓄積コイル１およびコンデンサ３）に蓄積された第１電気エネルギーが点火コイル４の１次コイル４ａに与えられ、１次コイル４ａに１次電流（図中、符号ｉ１）が流れる。この時の突入電流により、点火コイル４の２次コイル４ｂに通常２次電流（図中、符号ｉ２）が流れ、点火プラグで火花放電（ＣＤＩ点火）が行われる。続いて、第２スイッチ手段１２がＯＦＦすると、１次電流の流れにより点火コイル４に蓄えられた電気エネルギーによって、点火コイル４の２次コイル４ｂに先ほどとは逆方向の通常２次電流が流れ、点火プラグで火花放電（フルトラ点火）が行われる。

つまり、ＥＣＵ１１から与えられたエネルギー蓄積信号ＩＧｔがＨｉからＬｏへ切り替わった直後にＣＤＩによる点火動作を行うとともに、ＥＣＵ１１からＨｉの放電区間信号ＩＧｗが与えられている間、第２スイッチ手段１２と第１スイッチ手段７が短い周期で交互に繰り返してＯＮ−ＯＦＦすることで、フルトラによる多重点火の動作を行う。

［実施例１のエンジン点火装置の説明］
上記で示した従来構成のエンジン点火装置は、通常のエンジン（理論空燃比や、単なる通常のリーンバーン空燃比で運転するエンジン）のための点火装置であり、２次コイル４ｂに流れる電流波幅ｉ２ｐ−ｐは数十ｍＡ（通常２次電流）であった。
しかし、超リーンバーンエンジンでは、超希薄空燃比（例えば、空燃比３０以上、場合によっては空燃比５０以上）において確実な着火を実現するために、点火プラグに数百ｍＡ（大２次電流）の電流を流すことが要求される。

一方、超リーンバーンエンジンは、所定の運転条件が成立した時に超リーンバーン運転を行うものであり、超リーンバーン運転の条件が成立していない場合には、通常運転（理論空燃比や、単なる通常のリーンバーン空燃比で運転）を行うものである。
このため、超リーンバーンエンジンに搭載されるエンジン点火装置は、通常運転時において発熱や点火プラグの摩耗を防ぐために２次コイル４ｂに生じる電流波幅ｉ２ｐ−ｐを数十ｍＡ（通常２次電流）とし、超リーンバーン運転時において確実な着火を実現するために２次コイル４ｂに生じる電流波幅ｉ２ｐ−ｐを数百ｍＡ（大２次電流）とすることが要求される。

そこで、この実施例１のエンジン点火装置は、上記の要求を満足するために、上述した従来構成のエンジン点火装置に加え、第１電気エネルギー印加手段（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２）とは別に、第２電気エネルギー印加手段を追加して、２次コイル４ｂに流れる２次電流（点火プラグに流す電流）を、通常２次電流と大２次電流に切り替えるものである。
具体的に、この実施例１は、第１電気エネルギー印加手段（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２）とは別に、１次コイル４ａに第２電気エネルギーを与える第２電気エネルギー印加手段を備えるものであり、第２電気エネルギーが１次コイル４ａに与えられた状態で１次コイル４ａの通電を断続することで、２次コイル４ｂに通常２次電流より多い大２次電流を発生させるものである。

実施例１の第２電気エネルギー印加手段は、バッテリ６の電圧を第１電圧Ｖｃより大きい第２電圧Ｖｄｃに昇圧させる第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３である。
この第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、超リーンバーン運転時にＥＣＵ１１の作動指示信号によって作動するものであり、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３で昇圧させた第２電圧Ｖｄｃは、電流の逆流を防ぐダイオード１４を介して１次コイル４ａの一端に与えられる。

上記のように設けられることにより、超リーンバーン運転時は、第１電圧Ｖｃより大きい第２電圧Ｖｄｃが１次コイル４ａの一端に印加されるため、図２に示すように、ＥＣＵ１１からＨｉの放電区間信号ＩＧｗが与えられている間（第１、第２スイッチ手段７、１２が交互にＯＮ−ＯＦＦを繰り返す間）、点火コイル４の１次コイル４ａに、従来構成よりも大きい第２電気エネルギーが与えられ、結果的に点火コイル４の２次コイル４ｂに、通常２次電流より多い大２次電流が流れ、点火プラグにおいて大電流（数百ｍＡ）の多重点火が行われる。

ここで、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力する第２電圧Ｖｄｃについて説明する。 この実施例１は、点火プラグに印加される電流値（必要出力電流）をエンジンの運転状態に応じて連続的または段階的に可変する手段を採用している。
具体的に、ＥＣＵ１１には、エンジンの運転状態（例えば、空燃比）に応じて第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧値を制御することにより、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力する第２電圧Ｖｄｃを制御して、結果的に２次コイル４ｂに流れる大２次電流（即ち、点火プラグに流れる電流値）を制御する「２次電流制御手段」の機能が設けられている。

ＥＣＵ１１に設けられた２次電流制御手段は、次の作動を実行する。
（１）エンジンの運転状態に最適な必要出力電流（例えば、数百ｍＡ）を求める。
（２）上記で求めた必要出力電流を得るための電流波幅ｉ２ｐ−ｐを求める。なお、上記（１）においてエンジンの運転状態に応じた電流波幅ｉ２ｐ−ｐを直接求めるようにしても良い。
（３）上記で求めた電流波幅ｉ２ｐ−ｐを２次コイル４ｂで発生させるための１次電流の波高ｉ１ｐを点火コイル４の巻線比に基づき求める。なお、波高ｉ１ｐと電流波幅ｉ２ｐ−ｐは、１次コイル４ａと２次コイル４ｂの巻線比に逆比例するものである。
（４）上記で求めた波高ｉ１ｐを生じさせるための第２電圧Ｖｄｃを求める。
（５）第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力が第２電圧Ｖｄｃとなるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作（昇圧値）を制御する。

上記（１）〜（５）により、エンジンの運転状態に応じた必要出力電流を確保することができる。
即ち、エンジンの運転状態に応じて第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧値を可変することにより、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流に連続的あるいは段階的に可変することができる。
なお、１次コイル４ａを流れる１次電流を１次電流モニター手段（例えば、電流検出用抵抗体：図示しない）で検出し、この１次電流モニター手段で検出された１次電流が、運転状態に応じた目標の電流波幅ｉ２ｐ−ｐ（大２次電流）に対応した１次電流となるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧値をフィードバック制御しても良い。
このフィードバック制御により、点火プラグに印加される電流値の精度を高めることができる。

（実施例１の効果）
実施例１におけるエンジン点火装置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２とは別に第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を備え、通常運転時は第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を作動させず、超リーンバーン運転時に第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を作動させるものである。
（通常運転時）
通常運転時は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を作動させないため、従来構成のエンジン点火装置と同様の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２で発生させた第１電気エネルギーが１次コイル４ａに印加される。このため、２次コイル４ｂには従来構成のエンジン点火装置と同様の通常２次電流（数十ｍＡの電流波幅ｉ２ｐ−ｐ）が流れる。
（超リーンバーン運転時）
超リーンバーン運転時は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を作動させるため、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって昇圧された第２電圧Ｖｄｃが１次コイル４ａに印加される。このため、２次コイル４ｂには通常２次電流より多い大２次電流（数百ｍＡの電流波幅ｉ２ｐ−ｐ）が流れる。

このように、実施例１のエンジン点火装置は、通常運転時は点火プラグに流す電流値を従来通りに数十ｍＡとし、超リーンバーン運転時は点火プラグに流す電流値を従来より大きい数百ｍＡにできる。
このため、大電流が必要でない通常運転時は、点火プラグに流す電流値を数十ｍＡに抑えることができ、点火プラグの摩耗や、消費電力を抑えることができる。
また、大電流が要求される超リーンバーン運転時は点火プラグに流す電流値を数百ｍＡに高めることができ、過酷な燃焼条件下で確実な着火を実現することができる。

さらに、この実施例１では、エンジンの運転状態に応じて第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧値を可変して、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流に連続的あるいは段階的に可変する。これによって、点火プラグに流す電流値をエンジンの運転状態に応じて最適に制御できるため、余分な点火プラグの摩耗や、余分な発熱を抑えることができるとともに、余分なバッテリ６の電力消費を抑えることができる。
なお、１次コイル４ａを流れる１次電流を検出し、検出された１次電流に基づいて第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧値をフィードバック制御することにより、点火プラグに供給される電流値の精度を高めることができる。

図５、図６を参照して実施例２を説明する。なお、以下の実施例において、実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
実施例２のエンジン点火装置は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３で昇圧された第２電気エネルギーを１次コイル４ａに与える際｛超リーンバーン運転時で、且つＥＣＵ１１（符号、実施例１参照）から放電区間信号ＩＧｗが駆動回路１０に与えられている際｝に、この１次コイル４ａに流れる１次電流の流れ方向を交互に逆転させる「電流方向切替手段」を備えるものである。
この実施例２の電流方向切替手段は、（１）第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力を１次コイル４ａの一端側に与えることが可能な第１印加スイッチ手段Ａ１、（２）第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力を１次コイル４ａの他端側に与えることが可能な第２印加スイッチ手段Ａ２、（３）１次コイル４ａの一端側をアース接地可能な第１アーススイッチ手段Ｂ１、（４）１次コイル４ａの他端側をアース接地可能な第２アーススイッチ手段Ｂ２からなる。

なお、第１印加スイッチ手段Ａ１と第１アーススイッチ手段Ｂ１は全気筒共通であり、各気筒（各点火コイル４）に対応して第２印加スイッチ手段Ａ２と第２アーススイッチ手段Ｂ２が設けられるものである。
第１、第２印加スイッチ手段Ａ１、Ａ２は、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、接点式スイッチ等よりなる。
第１、第２アーススイッチ手段Ｂ１、Ｂ２は、ＩＧＢＴ、パワートランジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、接点式スイッチ等よりなる。
第２アーススイッチ手段Ｂ２は、実施例１の第２スイッチ手段１２に相当するものである。

第１、第２印加スイッチ手段Ａ１、Ａ２および第１、第２アーススイッチ手段Ｂ１、Ｂ２は、ＥＣＵ１１から放電区間信号ＩＧｗが与えられている間、駆動回路１０によって、（１）第１印加スイッチ手段Ａ１と第２アーススイッチ手段Ｂ２がＯＮで、第２印加スイッチ手段Ａ２と第１アーススイッチ手段Ｂ１がＯＦＦの第１通電状態と、（２）第１印加スイッチ手段Ａ１と第２アーススイッチ手段Ｂ２がＯＦＦで、第２印加スイッチ手段Ａ２と第１アーススイッチ手段Ｂ１がＯＮの第２通電状態とを、交互に繰り返す動作を行う。 この結果、超リーンバーン運転時で、且つＥＣＵ１１から放電区間信号ＩＧｗが駆動回路１０に与えられている間、図６に示すように、１次コイル４ａに流れる１次電流の流れ方向が交互に正負逆転して流れる。

次に、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力する第２電圧Ｖｄｃについて説明する。
この実施例２は、実施例１と同様、点火プラグに印加される電流値（必要出力電流）をエンジンの運転状態に応じて連続的または段階的に可変する手段を採用している。
具体的に、ＥＣＵ１１には、エンジンの運転状態（例えば、空燃比）に応じて第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧値を制御することにより、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力する第２電圧Ｖｄｃを制御して、結果的に２次コイル４ｂに流れる大２次電流（即ち、点火プラグに流れる電流値）を制御する「２次電流制御手段」の機能が設けられている。

ＥＣＵ１１に設けられた２次電流制御手段は、実施例１と同様に、次の作動を実行する。
（１）エンジンの運転状態に最適な必要出力電流（例えば、数百ｍＡ）を求める。
（２）上記で求めた必要出力電流を得るための電流波幅ｉ２ｐ−ｐを求める。なお、上記（１）においてエンジンの運転状態に応じた電流波幅ｉ２ｐ−ｐを直接求めるようにしても良い。
（３）上記で求めた電流波幅ｉ２ｐ−ｐを２次コイル４ｂで発生させるための１次電流の電流波幅ｉ１ｐ−ｐを点火コイル４の巻線比に基づき求める。なお、電流波幅ｉ１ｐ−ｐと電流波幅ｉ２ｐ−ｐは、１次コイル４ａと２次コイル４ｂの巻線比に逆比例するものである。
（４）上記で求めた電流波幅ｉ１ｐ−ｐを生じさせるための第２電圧Ｖｄｃを求める。 （５）第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力が第２電圧Ｖｄｃとなるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作（昇圧値）を制御する。

上記（１）〜（５）により、エンジンの運転状態に応じた必要出力電流を確保することができる。
即ち、エンジンの運転状態に応じて第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧値を可変することにより、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流に連続的あるいは段階的に可変することができる。
なお、１次コイル４ａを流れる１次電流を１次電流モニター手段（例えば、電流検出用抵抗体：図示しない）で検出し、この１次電流モニター手段で検出された１次電流が、運転状態に応じた目標の２次電流に対応した１次電流となるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧値をフィードバック制御しても良い。
このフィードバック制御により、点火プラグに印加される電流値の精度を高めることができる。

（実施例２の効果）
実施例２におけるエンジン点火装置は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３で昇圧された電気エネルギーを１次コイル４ａに与える際（超リーンバーン運転時で、且つＥＣＵ１１から放電区間信号ＩＧｗが駆動回路１０に与えられている際）に、この１次コイル４ａに流れる１次電流の流れ方向を交互に逆転させるため、１次電流の値（プラスの電流値およびマイナスの電流値）を小さくできる。
これによって、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３や点火コイル４の発熱を抑えることができるとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３や点火コイル４等を小型化、軽量化できる。

図７を参照して実施例３を説明する。なお、この実施例３はフルトラ式のエンジン点火装置に、本発明を適用したものである。
先ず、フルトラ式のエンジン点火装置の基本構成（従来構成）を説明する。
フルトラ式のエンジン点火装置は、車両に搭載されたバッテリ６（直流電源）の電圧を直接的に点火コイル４の１次コイル４ａに印加するものである。即ち、この実施例３では、バッテリ６が第１電気エネルギー印加手段に相当する。
１次コイル４ａには、第２スイッチ手段１２が直列に接続されており、第２スイッチ手段１２がＯＮ−ＯＦＦすることで１次コイル４ａの通電を断続するように設けられている。

第２スイッチ手段１２は、駆動回路１０またはＥＣＵ１１（符号、実施例１参照）から与えられるエネルギー蓄積信号ＩＧｔがＨｉの時にＯＮするものである。第２スイッチ手段１２がＯＮすると、バッテリ６から１次コイル４ａに１次電流が流れ、図７（ｂ）に示すように、エネルギー蓄積信号ＩＧｔが与えられている間、１次コイル４ａに第１電気エネルギーが与えられ、点火コイル４に電気エネルギーが徐々に蓄えられる。そして、第２スイッチ手段１２のＯＦＦ時に、点火コイル４に蓄積された電気エネルギーによって、２次コイル４ｂにマイナス方向の通常２次電流（図中、実線αに示す）が流れ、点火プラグで火花放電（フルトラ点火）が行われる。

この実施例３は、上述した従来構成のフルトラ式のエンジン点火装置に、バッテリ６（第１電気エネルギー印加手段）とは別に、第２電気エネルギー印加手段を追加して、２次コイル４ｂに流れる２次電流（点火プラグに流す電流）を、通常２次電流と大２次電流に切り替えるものである。
具体的に、この実施例３は、通常２次電流が発生するタイミングにおいて、通常２次電流より多い大２次電流を２次コイル４ｂに直接発生させる第２電気エネルギー印加手段を備えるものである。

実施例３の第２電気エネルギー印加手段は、１次コイル４ａの通電が停止されて２次コイル４ｂにマイナス方向の通常２次電流が発生する際に、その通常２次電流（例えば、−数十ｍＡ）をさらにマイナス方向に増加（例えば、−数百ｍＡ）させる第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１である。
第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、２次コイル４ｂに発生する放電電圧（−数ｋＶ）を維持できるマイナス電圧（放電維持電圧）を発生するものであり、放電維持電圧の発生部が電流の逆流を防ぐダイオード２２を介して２次コイル４ｂのアース側に接続されるものである。なお、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、バッテリ６より与えられる電気エネルギーによって作動して放電維持電圧を発生させる負電圧発生装置である。

この第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、ＥＣＵ１１（符号、実施例１参照）から運転指示（例えば、超リーンバーン運転時等）が与えられた際に作動して、１次コイル４ａの通電が停止されて２次コイル４ｂにマイナス方向の通常２次電流が発生する際に、マイナス方向の通常２次電流をさらにマイナス側に増加させるものである。これにより、２次コイル４ｂには、マイナス方向の大２次電流（図中、破線βに示す）が流れる。
このように、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を作動させることにより、１次コイル４ａの通電が停止されて２次コイル４ｂにマイナス方向の通常２次電流が発生する際に、そのマイナス方向の通常２次電流を第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１によってさらにマイナス側に増加させることにより、２次コイル４ｂには通常２次電流（例えば、−数十ｍＡ）より多い大２次電流（例えば、−数百ｍＡ）が流れる。

この実施例３のエンジン点火装置は、通常運転時に第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を作動させないことで、点火プラグに流す電流値を従来通りに−数十ｍＡにでき、超リーンバーン運転時に第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を作動させて、点火プラグに流す電流値を従来より大きい−数百ｍＡにできる。
このため、実施例１と同様、大電流が必要でない通常運転時は、点火プラグに流す電流値を抑えることができ、点火プラグの摩耗や、消費電力を抑えることができる。また、大電流が要求される超リーンバーン運転時は、点火プラグに流す電流値を高めることができ、過酷な燃焼条件下で確実な着火を実現することができる。

なお、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の電流値を可変させて、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流に連続的あるいは段階的に可変させても良い。これによって、点火プラグに流す電流値をエンジンの運転状態に応じて最適に制御できるため、余分な点火プラグの摩耗や、余分な発熱を抑えることができるとともに、余分なバッテリ６の電力消費を抑えることができる。

（実施例３の変形例）
上記実施例３では、点火時に２次コイル４ｂにマイナス方向の電流が流れる例を示したが、点火時に２次コイル４ｂにプラス方向の電流が流れる場合においても、プラス方向の通常２次電流より多い大２次電流を２次コイル４ｂに直接発生させるようにしても良い。 その場合、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１およびダイオード２２は極性が逆のものであり、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、１次コイル４ａの通電が停止されて２次コイル４ｂにプラス方向の通常２次電流が発生する際に、その通常２次電流（例えば、数十ｍＡ）をさらにプラス方向に増加（例えば、数百ｍＡ）させるものである。即ち、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、２次コイル４ｂに発生する放電電圧（数ｋＶ）を維持できるプラス電圧（放電維持電圧）を発生するものである。
これによって、フルトラ点火時に２次コイル４ｂにプラス方向の電流が流れる場合であっても、点火プラグに流す電流値を数十ｍＡ〜数百ｍＡに切り替えることができる。

図８、図９を参照して実施例４を説明する。なお、この実施例４は実施例１で示した多重点火を行う従来構成のエンジン点火装置（図３、図４参照）に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２（第１電気エネルギー印加手段）とは別に、第２電気エネルギー印加手段を追加して、２次コイル４ｂに流れる２次電流（点火プラグに流す電流）を、通常２次電流と大２次電流に切り替えるものである。
具体的に、この実施例４は、上記実施例３と同様、通常２次電流が発生するタイミングにおいて、通常２次電流より多い大２次電流を２次コイル４ｂに直接発生させる第２電気エネルギー印加手段を備えるものである。

実施例４の第２電気エネルギー印加手段は、１次コイル４ａの通電が停止されて２次コイル４ｂにマイナス方向の通常２次電流（例えば、−数十ｍＡ）が発生する際に、そのマイナス方向の通常２次電流をさらにマイナス側に増加（例えば、−数百ｍＡ）させるとともに、１次コイル４ａの通電が停止されて２次コイル４ｂにプラス方向の通常２次電流（例えば、数十ｍＡ）が発生する際に、そのプラス方向の通常２次電流をさらにプラス側に増加（例えば、数百ｍＡ）させる第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３である。

第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、２次コイル４ｂに発生する正負の放電電圧（±数ｋＶ）を維持できる正負電圧（正負の放電維持電圧）を発生するものであり、マイナス側の放電維持電圧の発生部が負電圧印加ゲート（第１サイリスタ）２４を介して２次コイル４ｂのアース側に接続され、プラス側の放電維持電圧の発生部が正電圧印加ゲート（第２サイリスタ）２５を介して２次コイル４ｂのアース側に接続されるものである。なお、第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、バッテリ６より与えられる電気エネルギーによって作動して正負の放電維持電圧を発生させる電圧発生装置である。

この第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、ＥＣＵ１１（符号、実施例１参照）から運転指示（例えば、超リーンバーン運転時等）が与えられた際に作動し、図９に示すように、２次コイル４ｂにマイナス方向の通常２次電流が発生するタイミングで負電圧印加ゲート２４を開いて（第１サイリスタをＯＮして）マイナス方向の通常２次電流をさらにマイナス側に増加させるとともに、２次コイル４ｂにプラス方向の通常２次電流が発生するタイミングで正電圧印加ゲート２５を開いて（第２サイリスタをＯＮして）プラス方向の通常２次電流をさらにプラス側に増加させるものである。
これにより、２次コイル４ｂには、正負方向の大２次電流（図中、破線βに示す）が流れる。なお、図９中の実線αは、第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を作動させない（あるいは負電圧印加ゲート２４および正電圧印加ゲート２５を開かない）状態、即ち超リーンバーン運転時とは異なる通常運転時における通常２次電流の波形を示すものである。

このように、第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を作動させることにより、２次コイル４ｂに正負方向の通常２次電流が発生するタイミングで、その正負方向の通常２次電流を第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３によってさらに正負方向へ増加させることにより、２次コイル４ｂには通常２次電流（例えば、±数十ｍＡ）より多い大２次電流（例えば、±数百ｍＡ）が流れる。

この実施例４のエンジン点火装置は、通常運転時に第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を作動させないことで、点火プラグに流す電流値を従来通りに±数十ｍＡにでき、超リーンバーン運転時に第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を作動させて、点火プラグに流す電流値を従来より大きい±数百ｍＡにできる。
このため、実施例１と同様、大電流が必要でない通常運転時は、点火プラグに流す電流値を抑えることができ、点火プラグの摩耗や、消費電力を抑えることができる。また、大電流が要求される超リーンバーン運転時は点火プラグに流す電流値を高めることができ、過酷な燃焼条件下で確実な着火を実現することができる。

なお、第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の電流値を可変させて、点火プラグに流す電流値を、小電流〜大電流に連続的あるいは段階的に可変させても良い。これによって、点火プラグに流す電流値をエンジンの運転状態に応じて最適に制御できるため、余分な点火プラグの摩耗や、余分な発熱を抑えることができるとともに、余分なバッテリ６の電力消費を抑えることができる。

［変形例］
上記の実施例１〜４では、超リーンバーン運転時に第２エネルギー印加手段（実施例１、２では第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、実施例３では第３ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、実施例４では第４ＤＣ／ＤＣコンバータ２３）を作動させる例を示したが、超リーンバーン運転時ではなくても点火プラグに大きい点火エネルギーが要求される運転状態の時に、第２エネルギー印加手段を作動させるようにしても良い。

エンジン点火装置の概略回路図である（実施例１）。 超リーンバーン運転時の作動を示すタイムチャートである（実施例１）。 エンジン点火装置の概略回路図である（従来構成）。 通常運転時の作動を示すタイムチャートである（従来構成）。 エンジン点火装置の概略回路図である（実施例２）。 超リーンバーン運転時の作動を示すタイムチャートである（実施例２）。 エンジン点火装置の概略回路図および作動を示すタイムチャートである（実施例３）。 エンジン点火装置の概略回路図である（実施例４）。 作動を示すタイムチャートである（実施例４）。

符号の説明

２ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（実施例１、２、４における第１電気エネルギー印加手段）
４ 点火コイル
４ａ １次コイル
４ｂ ２次コイル
６ バッテリ（実施例３における第１電気エネルギー印加手段）
１１ ＥＣＵ（制御装置）
１３ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ（実施例１、２における第２電気エネルギー印加手段）
２１ 第３ＤＣ／ＤＣコンバータ（実施例３における第２電気エネルギー印加手段）
２３ 第４ＤＣ／ＤＣコンバータ（実施例４における第２電気エネルギー印加手段）

Claims (9)

1. １次コイルと２次コイルを備える点火コイルと、
   前記１次コイルに第１電気エネルギーを印加する第１電気エネルギー印加手段とを具備し、
   前記第１電気エネルギーが前記１次コイルに与えられた状態で前記１次コイルの通電を断続することで、前記２次コイルに通常２次電流を発生させるエンジン点火装置において、
   このエンジン点火装置は、
   前記第１電気エネルギー印加手段とは別に、前記通常２次電流より多い大２次電流を前記２次コイルに発生させることが可能な第２電気エネルギー印加手段を備えることを特徴とするエンジン点火装置。
2. １次コイルと２次コイルを備える点火コイルと、
   前記１次コイルに第１電気エネルギーを印加する第１電気エネルギー印加手段とを具備し、
   前記第１電気エネルギーが前記１次コイルに与えられた状態で前記１次コイルの通電を断続することで、前記２次コイルに通常２次電流を発生させるエンジン点火装置において、
   このエンジン点火装置は、
   前記第１電気エネルギー印加手段とは別に、前記１次コイルに前記第１電気エネルギーより大きい第２電気エネルギーを与えることが可能な第２電気エネルギー印加手段を備え、
   前記第２電気エネルギーが前記１次コイルに与えられた状態で前記１次コイルの通電を断続することで、前記２次コイルに前記通常２次電流より多い大２次電流を発生させることを特徴とするエンジン点火装置。
3. 請求項２に記載のエンジン点火装置において、
   前記第１電気エネルギー印加手段は、車両に搭載されたバッテリの電圧を第１電圧に昇圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータであり、
   前記第２電気エネルギー印加手段は、車両に搭載された前記バッテリの電圧を前記第１電圧より高い第２電圧に変換する第２ＤＣ／ＤＣコンバータであり、
   前記エンジン点火装置は、
   制御装置から多重点火区間信号が与えられている間に亘って前記１次コイルを短い周期で繰り返して断続させる多重点火手段を備えることを特徴とするエンジン点火装置。
4. 請求項３に記載のエンジン点火装置において、
   このエンジン点火装置は、
   エンジンの運転状態に応じて前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧値を制御することにより、前記２次コイルの２次電流を制御する２次電流制御手段を備えることを特徴とするエンジン点火装置。
5. 請求項４に記載のエンジン点火装置において、
   このエンジン点火装置は、
   前記１次コイルを流れる１次電流を検出する１次電流モニター手段を備え、
   前記２次電流制御手段は、前記１次電流モニター手段で検出された１次電流に基づいて前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧値をフィードバック制御することで、前記２次コイルの２次電流を制御することを特徴とするエンジン点火装置。
6. 請求項３〜請求項５のいずれかに記載のエンジン点火装置において、
   このエンジン点火装置は、
   前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された第２電圧を前記１次コイルに与える際に、この１次コイルに流れる１次電流の流れ方向を交互に逆転させる電流方向切替手段を備えることを特徴とするエンジン点火装置。
7. １次コイルと２次コイルを備える点火コイルと、
   前記１次コイルに第１電気エネルギーを印加する第１電気エネルギー印加手段とを具備し、
   前記第１電気エネルギーが前記１次コイルに与えられた状態で前記１次コイルの通電を断続することで、前記２次コイルに通常２次電流を発生させるエンジン点火装置において、
   このエンジン点火装置は、
   前記第１電気エネルギー印加手段とは別に、前記通常２次電流より多い大２次電流を前記２次コイルに直接発生させる第２電気エネルギー印加手段を備えることを特徴とするエンジン点火装置。
8. 請求項７に記載のエンジン点火装置において、
   前記第１電気エネルギー印加手段は、車両に搭載されたバッテリであり、
   前記第２電気エネルギー印加手段は、前記１次コイルの通電が停止されて前記２次コイルに前記通常２次電流が発生する際に、その通常２次電流をさらに増加させる第３ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とするエンジン点火装置。
9. 請求項７に記載のエンジン点火装置において、
   前記第１電気エネルギー印加手段は、車両に搭載されたバッテリの電圧を第１電圧に昇圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータであり、
   前記エンジン点火装置は、制御装置から多重点火区間信号が与えられている間に亘って前記１次コイルを短い周期で繰り返して断続させる多重点火手段を備え、
   前記第２電気エネルギー印加手段は、
   前記１次コイルの通電が停止されて前記２次コイルにマイナス方向の前記通常２次電流が発生する際に、そのマイナス方向の前記通常２次電流をさらにマイナス側に増加させ、 前記１次コイルの通電が停止されて前記２次コイルにプラス方向の前記通常２次電流が発生する際に、そのプラス方向の前記通常２次電流をさらにプラス側に増加させる第４ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とするエンジン点火装置。
   

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