JP2013083205A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電吹消えの回避と、放電繰り返しによるプラグ消耗の抑制を図る。
【解決手段】一次コイル２１および二次コイル２２を有し、二次電流Ｉ２を点火プラグ３０へ出力する点火コイル２０と、放電維持電流Ｉ３を点火プラグ３０へ出力するＤＣ−ＤＣコンバータ４０（電源手段）と、二次コイル２２の出力電圧により放電を開始させ、放電維持電流Ｉ３の出力停止により放電を終了させるように制御するＥＣＵ５（放電制御手段）とを備える。そして、放電維持電流Ｉ３が二次コイル２２を介することなく点火プラグ３０へ供給されるよう、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０を点火プラグ３０に電気接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二次電圧を点火プラグに印加して放電させる、内燃機関の点火装置に関する。

図１９（ａ）は、一般的な点火式エンジンに備えられた点火プラグ３０の中心電極３１および接地電極３２を示す図であり、通常であれば、両電極３１，３２間で生じる放電は、符号ＳＰ１に示す如くほぼ最短の長さで放電路が形成される。しかし近年では、燃費向上の目的で圧縮比を上げる傾向にあるのと、特に希薄燃焼エンジンにおいて燃焼性向上を図るべく、タンブル流やスワール流等の渦流を燃焼室内で生じさせる技術の開発が進んできており、このような渦流を生じさせるエンジンにおいては、筒内気流Ｆの速度が速い。これらのため、点火プラグ３０で放電を開始できる電圧が３５ｋＶ以上と高くなるとともに、生じた数ｋＶの誘導放電路が筒内気流Ｆにより引き伸ばされる（符号ＳＰ２参照）。

そして、さらに筒内気流Ｆが強い場合には、所望する放電期間内に放電が吹消えてしまい、正常な着火が為されずに失火する懸念が生じる（課題１）。しかも、このような放電の吹消えが生じると、その直後において、両電極３１，３２の最短距離間（符号ＳＰ１の経路）でコイルの二次電圧による再放電が生じる。そのため、放電吹消えと再放電が何度も繰り返されるといった放電繰り返し現象が生じ、電極３１，３２の消耗（プラグ消耗）が促進されてしまう（課題２）。

上述した放電吹消えによる失火の課題１に対しては、図１９（ｂ）中の実線に示すように、点火コイルの出力電流（二次電流Ｉ２）を大きくして放電エネルギを増やせば解消できる。しかし、図１９（ｂ）に示すように、コイルによる二次電流Ｉ２は時間と共に徐々に減少していくため、所望する放電期間Ｔａの終了時点ｔ５までの二次電流Ｉ２を、吹消えが発生しない一定値（維持電流Ｉｔｈ）以上にするためには、放電開始時点ｔ３での二次電流Ｉ２（ピーク電流Ｉｐｅａｋ）を維持電流Ｉｔｈに対して著しく大きくせざるを得ない。そのため、放電開始時点ｔ３でのプラグ消耗が大きくなる、といった新たな課題３が生じる。しかも、このように二次電流Ｉ２を大きくしただけでは、図１９（ｃ）に示すように、放電期間Ｔａの終了直後において吹消えによる放電繰り返し現象が生じるので課題２は解消されない。

そこで、特許文献１記載の回路では、放電維持電流Ｉ３を出力する直流電源を二次コイルの低圧側に設け、二次電流Ｉ２に放電維持電流Ｉ３を加算した電流を点火プラグ３０で放電させている。これによれば、図１９（ｄ）中の点線位置から実線位置にピーク電流Ｉｐｅａｋを低減させてプラグ消耗を抑制でき、かつ、所望放電期間Ｔａでの二次電流Ｉ２を維持電流Ｉｔｈ以上にして放電吹消えを回避できる。つまり、先述した課題１，３を解消できる。

特開昭５８−１６２７７２号公報

しかしながら、この特許文献１記載の直流電源では、所望放電期間Ｔａの終了後に放電維持電流Ｉ３の出力を停止させるにあたり、放電維持電流Ｉ３は時間と共に徐々に減少してゼロになる（符号Ｉｐ参照）。ゼロになる過程においては放電が維持できなくなり、吹消えが発生する。そして、吹消えが発生するとコイルの出力が無負荷状態となるため、二次電圧が再度上昇し再放電にいたる場合がある。そのため、このように放電維持電流Ｉ３が減少していく期間において放電繰り返し現象を回避することができず、当該現象によるプラグ消耗の課題２を解消するには至らない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、放電吹消えの回避と、放電繰り返しによるプラグ消耗の抑制を図った内燃機関の点火装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、一次コイルおよび二次コイルを有し、前記二次コイルを流れる二次電流を点火プラグへ出力する点火コイルと、前記点火コイルから出力される前記二次電流とは別の放電維持電流を、前記点火プラグへ出力する電源手段と、前記二次コイルの出力電圧により前記点火プラグでの放電を開始させ、前記放電維持電流の出力停止により前記点火プラグでの放電を終了させるように制御する放電制御手段とを備え、前記放電維持電流が前記二次コイルを介することなく前記点火プラグへ供給されるよう、前記電源手段を前記点火プラグに電気接続したことを特徴とする。

ここで、先述した特許文献１記載の発明では、放電維持電流Ｉ３の出力を停止させるにあたり、放電維持電流Ｉ３が時間と共に徐々に減少してゼロになることに起因して放電繰り返し現象が生じることは先述した通りである。そして、この従来発明では、二次コイルを介して電源手段を点火プラグに電気接続していることが原因で、放電維持電流Ｉ３が徐々に減少していることを本発明者はつきとめた。すなわち、このような電気接続では、放電維持電流のエネルギが、二次コイル（インダクタンス）に蓄えられるので、電源手段を停止させてもその蓄えられたエネルギが点火プラグに放電されて、放電維持電流Ｉ３が徐々に減少することとなる。

この知見を鑑みた上記発明では、放電維持電流が二次コイルを介することなく点火プラグへ供給されるよう、電源手段を点火プラグに電気接続しているので、放電維持電流のエネルギが二次コイルに蓄えられることを回避できる。そのため、電源手段からの放電維持電流を出力停止させた後に、その放電維持電流が二次コイルのリアクトルの影響を受けて徐々に低下することが無くなる。よって、放電繰り返し現象を回避してプラグ消耗を抑制できる。

また、上記発明によれば、点火プラグでの放電を電源手段からの放電維持電流により維持させることができるので、放電維持の目的で点火コイルからの二次電流を大きくすることを不要にしつつ、所望する放電期間において放電が吹消えることを抑制できる。しかも、仮に吹消えた場合においても、先述したように放電維持電流が徐々に減少することを回避できるので、再放電を回避できる。したがって、放電開始時点でのプラグ消耗といった先述の課題３を解消しつつ、放電吹消えによる失火（課題１）や再放電（放電繰り返し現象）によるプラグ消耗といった先述の課題２をも解消できる。

請求項２記載の発明では、前記点火プラグで生じた放電路の長さが変化した場合であっても、前記放電維持電流を一定値に維持させる定電流出力手段を備えることを特徴とする。

ところで、図１９（ａ）中の符号ＳＰ２に例示するように、点火プラグで生じた放電が想定される最長の状態に引き伸ばされた場合であっても、その放電が吹消えることなくその状態を維持できる電圧を維持電圧と呼ぶ場合において、前記電源手段は、維持電圧以上でかつ再放電が発生しない電源電圧範囲（例えば４ｋＶ〜８ｋＶの範囲）内で放電維持電流を出力するものであることが望ましい。これによれば、放電吹消え回避と再放電回避の確実性を向上できる。

しかしながら、上記発明に反して定電流出力手段を有していない場合、放電路が引き伸ばされていない時にまで最大維持電圧で放電維持電流を出力してしまうと、点火プラグを流れる放電電流が過剰に大きくなるので、プラグ消耗が促進されてしまう。これに対し、定電流出力手段を有する上記発明によれば、筒内気流の状態に応じて放電路の長さが変化した場合であっても、放電維持電流を一定値に維持し、電圧を前記電源電圧範囲内で変化させるので、放電吹消えと再放電回避の確実性を向上させつつ、プラグ消耗の抑制を図ることができる。

請求項３記載の発明では、前記点火コイルからの二次電流の変化に応じて前記放電維持電流の大きさを調整する調整手段を備えることを特徴とする。

ここで、点火コイルからの二次電流は、時間経過とともに徐々にゼロに近づくように変化していくものである。そのため、例えば二次電流が徐々に低下していく際に、その低下に合わせて放電維持電流を徐々に上昇させていけば、二次電流と放電維持電流のトータル量（放電電流）が変化することを抑制できる。すなわち、吹消え回避を図りつつ、放電開始時点での放電電流を小さく（マイナス放電の場合には大きく）してプラグ消耗抑制の効果を促進できる。

請求項４記載の発明では、前記調整手段は、前記二次電流に前記放電維持電流を加算した値（点火プラグを流れる放電電流の値）が所定の定電流値となるように、前記放電維持電流の大きさを調整することを特徴とする。

これによれば、点火プラグを流れる放電電流（二次電流＋放電維持電流）を、放電開始から終了までの期間、ほぼ一定の定電流値に維持できる（図７（ｄ）参照）。よって、吹消え回避を図りつつ、放電開始時点での放電電流を定電流値に抑えることができるので、吹消え回避を図りつつ、放電開始時点でのプラグ消耗を促進できる。

第１実施形態における点火システムの概略構成を示す図。 第１実施形態における点火システムの作動を説明するタイムチャート。 第１実施形態における定電流回路を示す図。 第１実施形態におけるオンオフ回路を示す図。 第２実施形態における点火システムの概略構成を示す図。 第３実施形態における点火システムの概略構成を示す図。 第３実施形態における点火システムの作動を説明するタイムチャート。 第３実施形態における補正回路を示す図。 第４実施形態における点火システムの概略構成を示す図。 第４実施形態における点火システムの作動を説明するタイムチャート。 第５実施形態における点火システムの概略構成を示す図。 第５実施形態における点火システムの作動を説明するタイムチャート。 第５実施形態におけるオンオフ回路を示す図。 第６実施形態における点火システムの概略構成を示す図。 第６実施形態における点火システムの作動を説明するタイムチャート。 第６実施形態における補正回路を示す図。 第７実施形態における点火システムの概略構成を示す図。 第７実施形態における点火システムの作動を説明するタイムチャート。 従来の課題を説明する図。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態は、車両に搭載された点火式のエンジン（内燃機関）を対象とした点火装置であり、当該点火装置においては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）からの点火指令に基づき点火プラグにて点火放電を生じさせることとしている。先ずは、図１を用いて点火装置を含む点火システムの概略構成を説明する。

ＥＣＵ５（放電制御手段）に設けられたマイクロコンピュータ（マイコン）は、エンジン回転速度やアクセル操作量などのエンジンの運転状態を表す運転状態情報を取得し、その運転状態情報に基づいて最適な点火時期を算出する。そして、その点火時期とコイル通電時間に応じて点火信号ＩＧｔを生成し、波形整形回路１０に出力する。

波形整形回路１０は、ＥＣＵ５より入力した点火信号ＩＧｔに基づき、スイッチ手段としてのパワー素子１１をオン／オフさせるための駆動信号ＩＧを出力する。詳しくは、点火信号ＩＧｔに従ってパワー素子１１をオン／オフし、点火時期にて点火放電を生じさせる。

気筒ごとに設けられる点火コイル２０は、一次コイル２１と二次コイル２２とからなる。一次コイル２１は、その一端が図示しない電源回路を介してバッテリの高電位（＋１２ボルト）側に接続され、他端がパワー素子１１を介して接地されている。パワー素子１１のゲートは波形整形回路１０に接続されており、この波形整形回路１０から出力される駆動信号ＩＧにより、パワー素子１１がオン／オフ制御されるようになっている。

また、二次コイル２２の一端はダイオード１２を介して点火プラグ３０に接続され、二次コイル２２の他端は接地されている。ダイオード１２は、点火プラグ３０に内蔵されたノイズ低減用抵抗１３を通して、中心電極３１に接続される。なお、一次コイル２１及び二次コイル２２を流れる電流をそれぞれ一次電流Ｉ１，二次電流Ｉ２とし、一次コイル２１及び二次コイル２２の電圧を一次電流Ｖ１，二次電圧Ｖ２とする。

点火プラグ３０の中心電極３１（プラス電極）は、抵抗１３とダイオード１２を通して二次コイル２２に接続され、点火プラグ３０の接地電極３２（マイナス電極）はシャーシに接続（接地）されている。そして、本実施形態にかかる点火装置は、二次電圧Ｖ２を接地に対して高電位にすることで接地側へ電流を流して放電（プラス放電）させる回路である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４０（電源手段）は、点火コイル２０とは別の電源として機能するものであり、バッテリから供給される１２Ｖの電圧を例えば４ｋＶに昇圧して定電流回路５０（定電流出力手段）へ出力する。定電流回路５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から入力される４ｋＶの電圧を電流値を一定に維持させつつ出力する。この時の一定電流は飛び火後の放電が継続できる電流、例えば６０ｍＡに設定してあり、これを放電維持電流Ｉ３と呼び、この放電維持電流Ｉ３は、ダイオード１４を介して点火プラグ３０へ流入する。したがって、点火プラグ３０で放電される放電電流Ｉ４は、二次電流Ｉ２に放電維持電流Ｉ３を加算した値となる（Ｉ４＝Ｉ２＋Ｉ３）。

なお、ダイオード１２を備えることにより、放電維持電流Ｉ３は二次コイル２２へ流れることなく点火プラグ３０へ流れる。また、ダイオード１４を備えることにより、二次電流Ｉ２は定電流回路５０へ流れることなく点火プラグ３０へ流れる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は点火プラグ３０に対して二次コイル２２と並列に電気接続されているため、放電維持電流Ｉ３は二次コイル２２を介することなく点火プラグ３０へ供給されることとなる。

ここで、両電極３１，３２間で生じる放電が筒内気流Ｆにより引き伸ばされると（図１９（ａ）中の符号ＳＰ２参照）、両電極３１，３２間での電位差が大きくなる。例えば、符号ＳＰ１に示す通常時には前記電位差が８００Ｖ〜１ｋＶであるのに対し、符号ＳＰ２に示す如く引き伸ばされた時には２ｋＶ〜３ｋＶとなる。したがって、定電流回路５０を備えていない電源の場合には、引き伸ばされない時の放電維持電流Ｉ３は、引き伸ばされた時に比べて放電経路が短いため無駄に大きくなってしまい、プラグ消耗が多くなってしまう。つまり、定電流回路５０を備える本実施形態によれば、放電の状態に拘わらず放電維持電流Ｉ３を一定の値に維持させ、プラグ消耗を抑制することができる。

オンオフ回路６０は、波形整形回路１０に入力される点火信号ＩＧｔに基づき、定電流回路５０のオンオフを切替制御する。すなわち、定電流回路５０が放電維持電流Ｉ３を出力する出力状態と、出力停止する停止状態とに切り替える。出力状態から停止状態に切り替えると、放電維持電流Ｉ３の値は、所定の一定値からステップ状にゼロになる。停止状態から出力状態に切り替えた時も同様にして、放電維持電流Ｉ３の値は、ゼロからステップ状に増加する。

ちなみに、放電維持電流Ｉ３を徐々に低下させる回路を設けてもよいし、放電維持電流Ｉ３を徐々に増加させる回路を設けてもよい。但し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０、点火プラグ３０および二次コイル２２を直列接続させないことを要する。

次に、図２を用いて点火システムの作動を説明する。図中の（ａ）〜（ｆ）は、点火信号ＩＧｔ、二次電圧Ｖ２、二次電流Ｉ２、オン／オフ信号、放電維持電流Ｉ３、放電電流Ｉ４の変化をそれぞれ示すタイムチャートである。

先ず、図中のｔ１時点にて、点火信号ＩＧｔがオフからオンに切り替わると、パワー素子１１がオン作動する。これにより、一次コイル２１への通電が開始される。その後、ｔ３時点にて点火信号ＩＧｔがオンからオフに切り替わると、パワー素子１１がオフ作動する。これにより、一次コイル２１への通電が遮断されて二次コイル２２に高電圧が発生しプラグ電極に印加される。プラグ電極間が飛び火電圧（例えば３５ｋＶ）に達すると放電が開始され、二次電流Ｉ２が流れ始める（図２（ｂ）参照）。二次電流Ｉ２の大きさは、流れ始めのｔ３’時点でピーク値となるが、その後の誘導放電期間では徐々に減少していきｔ４時点でゼロになる（図２（ｃ）参照）。

一方、オンオフ回路６０は、点火信号ＩＧｔがオンからオフに切り替わる直前のｔ２時点で、定電流回路５０をオフ状態からオン状態に切り替えている。これにより、点火プラグ３０にて放電開始されるｔ３’時点の直前で、放電維持電流Ｉ３の出力が可能な状態になる（図２（ｄ）参照）。なお、放電維持電流Ｉ３の出力が可能な状態になったｔ２時点以降であっても、二次電流Ｉ２の出力が開始される時点までは点火プラグ３０での放電は生じない。そして、二次コイル２２からの高電圧で放電が生じた後に、放電維持電流Ｉ３の出力が開始される。

そして、放電開始時点から所望する放電期間Ｔａが経過したｔ５時点で、オンオフ回路６０は定電流回路５０をオン状態からオフ状態に切り替えて、放電維持電流Ｉ３をステップ状にゼロにしている（図２（ｅ）参照）。点火プラグ３０にて放電される電流（放電電流Ｉ４）の値は、二次電流Ｉ２に放電維持電流Ｉ３を加算した値となる（図２（ｆ）参照）。そして、放電期間Ｔａが終了するｔ５時点では二次電流Ｉ２は既にゼロになっているため、放電電流Ｉ４も放電維持電流Ｉ３と同様に、放電期間Ｔａが終了するｔ５時点でステップ状にゼロになる。

次に、図３を用いて定電流回路５０の具体的回路構成を説明する。図３（ａ）は、ＮＰＮ型の半導体スイッチ(トランジスタ５１，５２)を採用した構成例であり、この定電流回路５０に電源を供給すると、バイアス抵抗５３によりトランジスタ５１のベースに電圧がかかり、トランジスタ５１はオン作動する。そして、トランジスタ５１を流れる電流値に応じて抵抗５４，５５を流れる電流値は変化し、トランジスタ５２のベース電圧も変化する。

したがって、トランジスタ５１を流れる電流が多くなろうとすると、その分だけトランジスタ５２を流れる電流が多くなるので、トランジスタ５１のベース電圧が下がる。よって、トランジスタ５１を流れる電流が多くなることが制限される。一方、トランジスタ５１を流れる電流が少なくなろうとすると、その分だけトランジスタ５２を流れる電流が少なくなるので、トランジスタ５１のベース電圧が上がる。よって、トランジスタ５１を流れる電流が少なくなることが制限される。

以上により、図３（ａ）の定電流回路５０によれば、トランジスタ５１を流れる電流が一定の値に調整され、ひいては抵抗５４を流れる電流（放電維持電流Ｉ３）が一定の値に調整される。ちなみに、トランジスタ５２のベース電圧をＶｆ、抵抗５４の抵抗値をＲｄとすると、放電維持電流Ｉ３はＶｆ／Ｒｄの値となる。

図３（ｂ）は、ＰＮＰ型の半導体スイッチ(トランジスタ５１ａ，５２ａ)を採用した構成例であり、図３（ａ）の場合と同様にして、トランジスタ５１ａを流れる電流の増減が制限され、抵抗５４を流れる電流（放電維持電流Ｉ３）が一定の値に調整される。

次に、図４を用いてオンオフ回路６０の具体的回路構成を説明する。先ず、波形整形回路１０からオンオフ回路６０へ入力されるオンオフ信号がオンになると、バイアス抵抗６１により半導体スイッチ（トランジスタ６２）のベースに電圧がかかり、トランジスタ６２はオン作動する。すると、ツェナーダイオード６３および抵抗６４を電流が流れることに伴い、半導体スイッチ（トランジスタ６５）のベース電圧が引き下げられて、トランジスタ６５はオン作動する。つまり、オンオフ回路６０がオン作動して、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から定電流回路５０へ電流Ｉａが流れる。

一方、オンオフ信号がオンからオフに切り替わると、オン作動しているトランジスタ６２がオフ作動に切り替わり、トランジスタ６５のベース電圧が引き上げられる。そのため、オン作動していたトランジスタ６５がオフ作動に切り替わり、電流Ｉａの通電が遮断される。この遮断時においては、トランジスタ６５を流れていた電流Ｉａは、特許文献１記載の発明のようにＤＣ−ＤＣコンバータ４０と点火プラグ３０との間に直列にインダクタンス（二次コイル２２）が接続されていないため、リアクトル等の影響を受けて徐々に低下することはなく、瞬時的に遮断されてゼロになる。そのため、オンオフ回路６０へ入力されるオンオフ信号がオンからオフに切り替わるｔ５時点（図２参照）において、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から定電流回路５０へ流れる電流Ｉａは瞬時的に遮断され、放電維持電流Ｉ３はステップ状に停止される。

以上により、本実施形態によれば、点火コイル２０とは別の電力供給源として、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０を備えるので、点火プラグ３０での放電を放電維持電流Ｉ３により維持させることができる。よって、放電維持の目的で二次電流Ｉ２を大きくすることを不要にしつつ、所望する放電期間Ｔａにおいて放電が吹消えることを回避できる。したがって、放電開始時点での放電電流増大によるプラグ消耗を解消しつつ、放電期間Ｔａ中に放電が吹消えて失火することを回避できる。

更には、放電電圧が想定以上に増加して放電が吹消えた場合であっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の電圧は再放電に必要な電圧以下に設定してあるので、再放電にいたらず、放電繰り返し現象によるプラグ消耗をも解消することができる。

また、吹消えが発生しないように放電維持電流の想定値を大きく設定するためにＤＣ−ＤＣコンバータ４０からの電圧が結果的に再放電可能な値、例えば１０ｋＶ程度に設定する必要がある場合であっても、次のように放電繰り返し現象を回避できる。

すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０と点火プラグ３０との間に直列にインダクタンス（二次コイル２２）が接続されていないため、オンオフ回路６０をオフ作動させた後に、放電維持電流Ｉ３が二次コイル２２のリアクトル等の影響を受けて徐々に低下することはない。よって、放電維持電流Ｉ３が瞬時的に遮断されてゼロになる。しかも、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から点火プラグ３０への電力供給を瞬時的に遮断するオンオフ回路６０を備えるので、放電電流Ｉ４をステップ状に停止させて放電を終了させることができる。

そのため、図２（ｆ）中の一点鎖線Ｉｐに示すように放電電流Ｉ４が徐々に低下する期間を無くすことができる。つまり、放電維持電流未満の小電流で放電繰り返し現象が生じうる状態を無くすことができる。よって、放電繰り返し現象によるプラグ消耗をも解消できる。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０により昇圧される電圧値を、放電が吹消えることなくその状態を維持できる電圧（維持電圧）以上でかつ、再放電が開始できない電圧以下に設定しているので、放電吹消え回避と再放電回避の確実性を向上できる。しかも、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から点火プラグ３０へ供給する放電維持電流Ｉ３を一定値に維持させる定電流回路５０を備えるので、放電路長さの変化に伴い両電極３１，３２間での電位差が変化した場合であっても、放電維持電流Ｉ３が一定値に維持されるので、放電電流Ｉ４が過大になることを防止できる。したがって、上述の如く放電吹消え回避の確実性を向上させるとともに、プラグ消耗の抑制を図ることができる。

（第２実施形態）
オンオフ回路６０により放電維持電流Ｉ３の出力停止タイミング（ｔ５）を制御するにあたり、上記第１実施形態では、波形整形回路１０に入力される点火信号ＩＧｔに基づき制御している。詳細には、点火信号ＩＧｔの立下り時点ｔ３から所望放電期間Ｔａが経過した時点を、放電維持電流Ｉ３の出力停止タイミングとして制御している。これに対し、図５に示す本実施形態では、以下に説明する放電維持電流期間信号ＩＧｗに基づき、放電維持電流Ｉ３の出力停止タイミングを制御する。

すなわち、燃焼状態を良好なものにするために、回転速度や負荷などのエンジン運転条件により放電維持電流期間を変更する場合、ＥＣＵ５のマイコンは、運転状態情報に基づいて放電維持電流期間を算出する。そして、その放電期間を規定する放電維持電流期間信号ＩＧｗを生成し、オン／オフ回路６０に出力する。

このようにＥＣＵ５から放電維持電流期間信号ＩＧｗを出力している場合において、本実施形態では、放電維持電流期間信号ＩＧｗの立下り時点を、放電維持電流Ｉ３の出力停止タイミングとして制御している。なお、点火信号ＩＧｔおよび放電維持電流期間信号ＩＧｗのいずれに基づく場合であっても、波形整形回路１０に入力される信号ＩＧｔに基づきオンオフ回路６０の作動を制御させてもよいし、ＥＣＵ５から出力される信号ＩＧｗに基づきオンオフ回路６０の作動を制御させてもよい。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、定電流回路５０から出力される放電維持電流Ｉ３を一定の値（一定電流）に維持させているが、図６〜図８に示す本実施形態では、二次電流Ｉ２が出力されている期間（ｔ３〜ｔ４）に限り、二次電流Ｉ２の変化に応じて放電維持電流Ｉ３の大きさを補正して調整している。

詳細には、二次電流Ｉ２の値を検出するとともに、その検出値に応じて放電維持電流Ｉ３の値を補正する、図６に示す電流検出を含む補正回路７０（調整手段）を設け、二次電流Ｉ２の値が大きいほど放電維持電流Ｉ３の値を小さくするように補正する。図７に示す例では、二次電流Ｉ２に放電維持電流Ｉ３を加算した値が所定の定電流値Ｉｂとなるように、放電維持電流Ｉ３の値を補正する（図７（ｃ）（ｄ）参照）。

上記補正を実施しなければ、図７（ｄ）中の一点鎖線Ｉｑに示す如く、放電開始時点での放電電流Ｉ４が必要以上に高くなる。これに対し、上記補正を実施する本実施形態によれば、放電開始時点での放電電流Ｉ４を定電流値Ｉｂにまで低減できるので、プラグ消耗の抑制を促進できる。

図８は、上記補正回路７０の一例を示す回路である。補正回路７０は、複数の半導体スイッチ（トランジスタ７１，７２，７３，７４）を有して構成されている。４つのトランジスタ７１，７２，７３，７４は、２組の周知のカレントミラー回路を構成しており、トランジスタ７１に電流(1)が流れると、その電流と同じ大きさの電流(2)がトランジスタ７２，７３に流れ、さらに、トランジスタ７３に流れる電流と同じ大きさの電流(3)がトランジスタ７４に流れる。

そして、点火プラグ３０にて放電が開始されると、トランジスタ７１に二次電流Ｉ２が流れる。すると、その二次電流Ｉ２と同じ大きさの電流(2)がトランジスタ７２，７３に流れ、さらに、トランジスタ７３に流れる電流(2)と同じ大きさの電流(3)がトランジスタ７４に流れる。その結果、定電流回路５０から出力される電流の一部（補正電流Ｉ５）がトランジスタ７４に流れることとなる。つまり、定電流回路５０から出力される電流から、二次電流Ｉ２と同じ大きさの補正電流Ｉ５が差し引かれ、その結果、放電維持電流Ｉ３が補正電流Ｉ５の分だけ小さくなる。これにより、二次電流Ｉ２が大きいほど放電維持電流Ｉ３が小さくなり、二次電流Ｉ２に放電維持電流Ｉ３を加算した値が所定の定電流値Ｉｂとなるように調整されることとなる。

（第４実施形態）
図９に示す本実施形態は、図６に示す上記第３実施形態の変形例であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０からの電力によりコンデンサ４１（電源手段）を充電し、コンデンサ４１から放電維持電流Ｉ３を出力させている。コンデンサ４１の電荷は電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ５７）の作動により制御され、ＭＯＳＦＥＴ５７の作動は二次電流Ｉ２の値に応じて電流制御回路５８により制御される。これにより、上記第３実施形態と同様にして、二次電流Ｉ２に放電維持電流Ｉ３を加算した値が所定の定電流値Ｉｂとなるように、放電維持電流Ｉ３の値を補正することができる（図１０（ｃ）（ｅ）参照）。

なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は波形整形回路１０から出力される点火信号ＩＧｔに基づきオンオフが切り替えられる（図１０（ｄ）参照）。詳細には、放電維持電流Ｉ３を出力する期間（所望放電期間Ｔａ）にはＤＣ−ＤＣコンバータ４０オフさせる。そして、放電維持電流Ｉ３を出力開始するまでの間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０をオンさせて、放電維持電流Ｉ３の出力開始に先立ちコンデンサ４１を充電しておく。

ここで、コンデンサ４１の容量が過小であると、図１０（ｃ）中の点線Ｉｃに示す如く、所望放電期間Ｔａ中に放電維持電流Ｉ３を所定値に維持できなくなることが懸念される。そのため、所望放電期間Ｔａ中に放電維持電流Ｉ３を所定値に維持できる容量のコンデンサ４１を選定する必要が有る。

（第５実施形態）
上記第１実施形態では、点火プラグ３０の中心電極３１をプラス電極、接地電極３２をマイナス電極とし、中心電極３１から接地電極３２の向きに放電電流Ｉ４が流れる（プラス放電させる）ように構成している。これに対し、図１１に示す本実施形態では、点火プラグ３０の中心電極３１をマイナス電極、接地電極３２をプラス電極とし、接地電極３２から中心電極３１の向きに放電電流Ｉ４が流れる（マイナス放電させる）ように構成している。

図１２は、本実施形態においてマイナス放電させる時の二次電流Ｉ２、放電維持電流Ｉ３および放電電流Ｉ４の変化を示すタイムチャートであり、図２に示す各々の電流値をマイナス側に反転した状態となる。

図１３は、本実施形態にかかるオンオフ回路６０の一例を示す図であり、以下、図４との違いを中心に説明する。

先ず、波形整形回路１０からオンオフ回路６０へ入力されるオンオフ信号がオンになると、トランジスタ６２がオン作動する。すると、トランジスタ６７がオン作動し、このオン作動に連動してトランジスタ６６ａがオン作動する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から定電流回路５０へ電流Ｉａが流れる。

一方、オンオフ信号がオンからオフに切り替わると、オン作動しているトランジスタ６２がオフ作動に切り替わる。すると、トランジスタ６７がオフ作動し、このオフ作動に連動してトランジスタ６６ａがオフ作動する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から定電流回路５０へ電流Ｉａ瞬時的に遮断され、放電維持電流Ｉ３はステップ状に停止される。

（第６実施形態）
図１４に示す本実施形態は、図６に示すプラス放電の回路をマイナス放電の回路に変形させたものである。つまり、二次電流Ｉ２の変化に応じて放電維持電流Ｉ３の大きさを補正して調整する例を、マイナス放電の回路で実現させている。

図１５は、本実施形態においてマイナス放電させる時の二次電流Ｉ２、放電維持電流Ｉ３および放電電流Ｉ４の変化を示すタイムチャートであり、図７に示す各々の電流値をマイナス側に反転した状態となる。

図１６は、本実施形態にかかる補正回路７０Ａ（調整手段）の一例を示す図であり、以下、図８との違いを中心に説明する。

補正回路７０Ａは、複数の半導体スイッチ（トランジスタ７４，７６，７７，７８）を有して構成されている。４つのトランジスタ７４，７６，７７，７８は周知のカレントミラー回路を構成しており、トランジスタ７４に電流(1)が流れると、その電流と同じ大きさの電流(2)が電源７５からトランジスタ７６に流れ、さらに、トランジスタ７７に流れる電流と同じ大きさの電流(3)が電源７５からトランジスタ７８に流れる。

そして、点火プラグ３０にて放電が開始されると、トランジスタ７４に二次電流Ｉ２が流れる。すると、その二次電流Ｉ２と同じ大きさの電流(2)がトランジスタ７６に流れ、さらに、トランジスタ７７に流れる電流(2)と同じ大きさの電流(3)がトランジスタ７８に流れる。その結果、定電流回路５０を流れる電流の一部（補正電流Ｉ５）がトランジスタ７８に流れることとなる。つまり、定電流回路５０を流れる電流から、二次電流Ｉ２と同じ大きさの補正電流Ｉ５が差し引かれ、その結果、放電維持電流Ｉ３の大きさ（絶対値）が補正電流Ｉ５の分だけ小さくなる。これにより、二次電流Ｉ２の絶対値が大きいほど放電維持電流Ｉ３の絶対値が小さくなり、二次電流Ｉ２に放電維持電流Ｉ３を加算した値が所定の定電流値Ｉｂとなるように調整されることとなる。

（第７実施形態）
図１７に示す本実施形態は、図９に示すプラス放電の回路をマイナス放電の回路に変形させたものである。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０からの電力によりコンデンサ４１を充電し、コンデンサ４１から放電維持電流Ｉ３を出力させる例を、マイナス放電の回路で実現させている。

図１８は、本実施形態においてマイナス放電させる時の二次電流Ｉ２、放電維持電流Ｉ３および放電電流Ｉ４の変化を示すタイムチャートであり、図１０に示す各々の電流値をマイナス側に反転した状態となる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上述した図７、図１０、図１５、図１８に示す例では、二次電流Ｉ２の変化に応じて放電維持電流Ｉ３の大きさを補正して調整するにあたり、二次電流Ｉ２に放電維持電流Ｉ３を加算した値（放電電流Ｉ４の値）が所定の定電流値Ｉｂとなるように調整している。つまり、放電電流Ｉ４の値が一定の値（定電流値Ｉｂ）で変化しないように調整している。これに対し、放電電流Ｉ４が変化することを許容しつつ、二次電流Ｉ２の変化に応じて放電維持電流Ｉ３の大きさを補正して調整するようにしてもよい。

・上述した図２、図１２、図１８に示す例では、定電流回路５０から放電維持電流Ｉ３を出力開始するタイミング（ｔ２）を、二次電流Ｉ２の出力開始タイミング（ｔ３）よりも早くしているが、放電維持電流Ｉ３の出力開始タイミングを二次電流Ｉ２の出力開始タイミング（放電開始タイミング）と同じにしてもよい。

５…ＥＣＵ（放電制御手段）、２０…点火コイル、２１…一次コイル、２２…二次コイル、３０…点火プラグ、４０…ＤＣ−ＤＣコンバータ（電源手段）、４１…コンデンサ（電源手段）、５０…定電流回路（定電流出力手段）、７０，７０Ａ…補正回路（調整手段）、Ｉ２…二次電流、Ｉ３…放電維持電流。

Claims (4)

1. 一次コイルおよび二次コイルを有し、前記二次コイルを流れる二次電流を点火プラグへ出力する点火コイルと、
   前記点火コイルから出力される前記二次電流とは別の放電維持電流を、前記点火プラグへ出力する電源手段と、
   前記二次コイルの出力電圧により前記点火プラグでの放電を開始させ、前記放電維持電流の出力停止により前記点火プラグでの放電を終了させるように制御する放電制御手段とを備え、
   前記放電維持電流が前記二次コイルを介することなく前記点火プラグへ供給されるよう、前記電源手段を前記点火プラグに電気接続したことを特徴とする内燃機関の点火装置。
2. 前記点火プラグで生じた放電路の長さが変化した場合であっても、前記放電維持電流を一定値に維持させる定電流出力手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火装置。
3. 前記点火コイルからの二次電流の変化に応じて前記放電維持電流の大きさを調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の点火装置。
4. 前記調整手段は、前記二次電流に前記放電維持電流を加算した値が所定の定電流値となるように、前記放電維持電流の大きさを調整することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の点火装置。

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