JP2015017540A - 内燃機関用点火装置、及びそれに用いられる点火制御装置、並びに放電ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】多気筒の内燃機関でも実装上で問題無く適用でき、重ね放電を有効に実行して点火制御することでバッテリの不具合を生じない内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】この点火装置は、多気筒内燃機関を制御するコントロールユニット１に搭載される点火制御装置１００が重ね放電の要求を行う制御部１１０を備え、別体で内燃機関に設けられた放電ユニット２が点火信号制御部１０１の信号１０１ａ〜１０１ｄに応じて点火コイル３ａ〜３ｄに対応する気筒を切換え（回路２０１）、制御部１１０の重ね放電要求に応じて重ね放電時間を制御（回路２０２）して昇圧電圧２０３ａ〜２０３ｄをコイル３ａ〜３ｄに印加（回路２０３）し、コイル３ａ〜３ｄが信号１０１ａ〜１０１ｄに基づく一次電流を一次側で入力して電圧２０３ａ〜２０３ｄが印加された二次側より点火プラグ４ａ〜４ｄの対応するものとの間で重ね放電出力４０１ａ〜４０１ｄを誘起する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の点火プラグからの火花放電時間を重ね放電により延長させる点火制御を行う内燃機関用点火装置、及びそれに用いられる点火制御装置、並びに放電ユニットに関する。

近年、内燃機関の燃費を低減させることが重要な課題となっており、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスの導入よってポンピングロスが低減されることを利用して、低燃費を目的として軽負荷の運転領域では大量のＥＧＲガスを導入して燃費を向上させる手法を採用する場合が増えている。ところが、こうした場合には、不活性ガスが増大して内燃機関の気筒（シリンダ）内に導入される新しい空気の割合が減少することに伴い、点火プラグ周りに適正な混合気が存在する割合が減ることになるため、単時間の放電では確実に着火させ、安定した燃焼を得られることが難しくなり、不正燃焼によって内燃機関が安定性を欠くことになってしまう。

そこで、内燃機関用点火装置において、点火プラグ近傍の混合気の状態にばらつきが存在することにより、希薄な空燃比となる状態や、ＥＧＲガス等の不活性ガスが混合される状態において、単時間の放電では混合気の着火性が安定しない問題を改善し、着火性の向上と安定した燃焼とを行わせることで内燃機関の燃費を向上させるための技術が重要視されている。係る周知技術として、例えば「内燃機関用の重ね放電式点火装置」（特許文献１）が挙げられる。

特開２０００−２４０５４２号

上述した特許文献１に係る重ね放電式点火装置の点火制御によれば、点火プラグに長い時間に渡って大きな放電エネルギーを供給する必要があるため、別途に設けた昇圧回路から所定の電圧（例えば５００Ｖ）以上を点火コイルの放電電流に印加しなければならないことにより、多気筒の内燃機関では気筒数分を賄う昇圧回路の構成が大きくなってしまい、実装上の問題が生じて適用し難いという問題がある。

具体的に云えば、点火システムの構成としては、昇圧回路を点火コイル又はエンジンコントロールユニットと一体化した構成とすることが商品性を高める要素となっていることを留意し、例えば点火コイルと昇圧回路とを一体化した構成にすると、コイル単体規模も大きくなることにより、多気筒の内燃機関の各点火プラグの近傍に配置することが難しくなるばかりでなく、昇圧による発熱も発生するため、搭載上では冷却効果の高い場所に設置して放熱する手法が必要になるが、多気筒の内燃機関では放熱手段を両立できるような場所に昇圧回路と一体化して点火コイル及びプラグを設置することができないため、実装が困難になってしまう。その他、エンジンコントロールユニット内に昇圧回路を一体化して構成するには、特に多気筒の内燃機関では、気筒数分の昇圧回路を内蔵することによりコントロールユニット自体の規模が大きくなってしまうばかりでなく、発熱に対しても気筒数分の発熱を伴うために冷却効果を高める必要性がある上、気筒数分の昇圧による高電圧のラインが点火コイルまで結線されるために高電圧の結線が長くなり、内燃機関に搭載される他のセンサ信号や出力デバイスの信号にノイズが乗る等の悪影響を及ぼす可能性があるため、実用的でないという問題がある。

また、特許文献１に係る重ね放電式点火装置の点火制御によれば、重ね放電時間の制御について全領域を重ね放電とすると、消費電流が過大となって車両等の搭載先のバッテリの劣化や上がり等の不具合を招く恐れがあるため、重ね放電の実行領域を限定して使用する必要があるが、気筒数分の昇圧回路のみを纏めて別体として構成とする場合には、上述した単体規模（大きさ）の問題や搭載場所の問題については或る程度解決できても、重ね放電する領域を限定するためには昇圧回路に対して制限する重ね要求信号の情報をコントロールユニット側から与える必要があるため、別体として構成しただけでは重ね放電の実行領域を限定して使用することができず、上述したバッテリの不具合（劣化や上がり等）を解決できないという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、多気筒の内燃機関でも実装上で問題無く適用でき、重ね放電を有効に実行して点火制御することでバッテリの不具合を生じない内燃機関用点火装置、及びそれに用いられる点火制御装置、並びに放電ユニットを提供することにある。

上記技術的課題を解決するため、本発明の内燃機関用点火装置は、複数気筒の内燃機関の当該複数気筒内にそれぞれ配設される複数の点火プラグと、複数の点火プラグとの間でそれぞれ火花放電を生じさせるための重ね放電出力を誘起する複数の点火コイルと、火花放電の時間を延長させるための重ね放電を行う重ね放電式の放電ユニットと、複数の点火コイルに対してそれぞれ複数気筒内での点火状態を制御するための点火制御信号を出力する点火制御装置と、を備えた内燃機関用点火装置であって、点火制御装置は、複数の点火コイルに対してそれぞれ点火制御信号を生成して火花放電の点火時期を制御する複数の点火信号制御部と、放電ユニットに対して重ね放電の状態を制御するための重ね要求制御信号を一信号線で出力する重ね要求信号制御部と、を備え、放電ユニットは、点火制御信号に応じて複数の点火コイルに対応する気筒を切換えると共に、重ね要求制御信号に応じて重ね放電の時間を制御した上で当該切換えられた気筒に対応する当該複数の点火コイルに対してそれぞれ重ね放電の昇圧電圧を印加し、複数の点火コイルは、点火制御信号に基づいて生成した一次電流及び所定の定電圧をそれぞれ一次側で入力して昇圧電圧が印加された二次側より複数の点火プラグの対応するものとの間で重ね放電出力を誘起することを特徴とする。

また、本願発明の点火制御装置は、複数気筒の内燃機関の当該複数気筒内にそれぞれ配設される複数の点火プラグとの間でそれぞれ火花放電を生じさせるための重ね放電出力を誘起する複数の点火コイルにおける当該火花放電の時間を延長させるための重ね放電を行う重ね放電式の放電ユニット、並びに当該複数の点火コイルに対して、それぞれ当該複数気筒内での点火状態を制御するための点火制御信号を出力する点火制御装置であって、複数の点火コイルに対してそれぞれ点火制御信号を生成して火花放電の点火時期を制御する複数の点火信号制御部と、放電ユニットに対して重ね放電の状態を制御するための重ね要求制御信号を一信号線で出力する重ね要求信号制御部と、を備えたことを特徴とする。

更に、本願発明の放電ユニットは、複数気筒の内燃機関の当該複数気筒内での点火状態を制御するための点火制御装置から出力される点火制御信号に応じて、当該複数気筒内にそれぞれ配設される複数の点火プラグとの間でそれぞれ火花放電を生じさせるための重ね放電出力を誘起する複数の点火コイルにおける当該火花放電の時間を延長させるための重ね放電を行う重ね放電式の放電ユニットであって、点火制御信号に応じて複数の点火コイルに対応する気筒を切換えると共に、重ね要求制御信号に応じて重ね放電の時間を制御した上で当該切換えられた気筒に対応する当該複数の点火コイルに対してそれぞれ重ね放電用の昇圧電圧を印加することを特徴とする。

本発明の内燃機関用点火装置によれば、点火制御装置内に重ね放電の要求に係る重ね要求制御信号を一信号線で出力する重ね要求信号制御部を備えると共に、重ね放電式の放電ユニットを点火コイルや点火制御装置とは別体で内燃機関に設ける構成とし、点火制御装置における点火信号制御部からの点火制御信号に応じて放電ユニットにより点火コイルに対応する気筒を切換えると共に、重ね要求信号制御部からの重ね要求制御信号に応じて重ね放電の時間を制御した上で切換えられた気筒に対応する点火コイルに重ね放電用の昇圧電圧を印加し、点火コイルが点火制御信号に基づいて生成した一次電流及び所定の定電圧を一次側で入力して昇圧電圧が印加された二次側より点火プラグの対応するものとの間で重ね放電出力を誘起するため、多気筒の内燃機関でも実装上で問題無く適用でき、重ね放電を有効に実行して点火制御することができるようになり、レイアウトの自由度が増し、バッテリの劣化や上がり等の不具合も生じなくなる。

本発明の実施例１に係る内燃機関用点火装置の基本構成を示したブロック図である。 図１に示す内燃機関用点火装置に適用可能な点火コイルに係る基本構成を示した図である。 図２に示した点火コイルの入出力に係る波形を示したタイミングチャートである。 図１に示す内燃機関用点火装置に備えられる点火コイルの基本構成を放電ユニットとの対応を含めて示した図である。 図４に示した点火コイルの入出力に係る波形を示したタイミングチャートである。 図１に示す内燃機関用点火装置に備えられる点火制御装置が具備する重ね運転領域判定部で判定される重ね放電実行領域を含む運転領域をエンジン回転数と負荷との関係で示した模式図である。 図６に示す重ね放電実行領域における重ね放電の重ね時間をエンジン回転数と負荷との関係で示した模式図である。 図１に示す内燃機関用点火装置に備えられる点火制御装置の演算機能による要求信号設定の動作処理を示したフローチャートである。 図１に示す内燃機関用点火装置に備えられる点火制御装置の演算機能による要求信号実行の動作処理を示したフローチャートである。 図１に示す内燃機関用点火装置に備えられる点火制御装置の演算機能によるＥＧＲ率設定の動作処理を示したフローチャートである。

以下に、本発明の内燃機関用点火装置について、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関用点火装置の基本構成を示したブロック図である。この内燃機関用点火装置は、複数気筒として、４気筒の内燃機関（エンジン）の各気筒内にそれぞれ配設される４系統の点火プラグ４ａ〜４ｄと、各点火プラグ４ａ〜４ｄと間でそれぞれ火花放電を生じさせるための重ね放電出力４０１ａ〜４０１ｄを誘起する４系統の点火コイル３ａ〜３ｄと、火花放電の時間を延長させるための重ね放電を行う重ね放電式の放電ユニット２と、各点火コイル３ａ〜３ｄに対してそれぞれ４気筒内での点火状態を制御するための点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄを出力する点火制御装置１００を搭載して４気筒内燃機関を制御するエンジンコントロールユニット１と、を備えて構成される。

このうち、点火制御装置１００は、４系統の点火コイル３ａ〜３ｄに対してそれぞれ点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄを生成して気筒内での火花放電の点火時期を制御する４系統分の点火信号制御部１０１と、放電ユニット２に対して重ね放電の状態を制御するための重ね要求制御信号を一信号線で出力する重ね要求信号制御部１１０と、を備える他、重ね要求信号制御部１１０による重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容について、予め設定された重ね放電での運転領域を判定する重ね運転領域判定部１１２と、重ね運転領域判定部１１２により判定される運転領域における予め設定された重ね放電の時間を判定する重ね時間判定部１１３と、運転領域における重ね放電での実行領域を判定して非実行領域から切換える重ね切換え判定部１１１と、を備えて構成される。

因みに、重ね要求信号制御部１１０は、重ね切換え判定部１１１で判定される重ね放電の実行又は停止と重ね時間判定部１１３で判定される重ね放電の時間とに従って重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容を設定する。重ね要求の内容については、重ね放電の実行又は停止と重ね放電の時間とを変更可能であると共に、一つの信号情報で纏めて放電ユニット２への送信に供することが好ましい。また、重ね要求信号制御部１１０は、点火信号制御部１０１により各点火コイル３ａ〜３ｄに対して点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄを出力開始するタイミングと同時か、それよりも前のタイミングで重ね放電の実行に係る重ね要求制御信号を出力することが好ましい。更に、重ね切換え判定部１１１は、重ね放電での非実行領域から実行領域への移行を判定すると、重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容をＥＧＲガス量の制御量が増大するより先に重ね放電の実行に切換えることが好ましい。

放電ユニット２は、点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄに応じて各点火コイル３ａ〜３ｄに対応する気筒を切換えると共に、重ね要求制御信号に応じて重ね放電の時間を制御した上で切換えられた気筒に対応する各点火コイル３ａ〜３ｄに対してそれぞれ重ね放電用の高電圧線を介して昇圧電圧２０３ａ〜２０３ｄを印加するもので、各点火コイル３ａ〜３ｄ及び各点火プラグ４ａ〜４ｄと点火制御装置１００とは独立して内燃機関に配設される。具体的に云えば、放電ユニット２は、各点火信号制御部１０１から入力した点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄに応じて点火する気筒を切換える気筒切換え回路２０１と、重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容に応じて重ね放電の時間を制御する重ね時間制御回路２０２と、重ね放電の時間の制御に従って切換えられた気筒に対応する各点火コイル３ａ〜３ｄに印加する重ね放電用の昇圧電圧２０３ａ〜２０３ｄを生成する昇圧回路２０３と、を備えて構成される。

各点火コイル３ａ〜３ｄは、点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄに基づいてイグナイタ３０１ａ〜３０１ｄ（但し、３０１ｂ〜３０１ｄは図１中では図示されない）で生成した一次電流及び所定の定電圧（＋１２Ｖ）をそれぞれ一次側で入力して昇圧電圧２０３ａ〜２０３ｄが印加された二次側より各点火プラグ４ａ〜４ｄの対応するものとの間で重ね放電出力４０１ａ〜４０１ｄを誘起する。

図１に示す内燃機関用点火装置では、コントロールユニット１に搭載された点火制御装置１００において、点火信号制御部１０１からは４気筒分の４系統の点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄが出力されると共に、重ね要求信号制御部１１０からは１系統の重ね要求制御信号が出力される。

放電ユニット２は、点火コイル３ａ〜３ｄ及び点火プラグ４ａ〜４ｄやコントロールユニット１とは別体で内燃機関に設けられており、昇圧回路２０３と４気筒分の４系統の点火コイル３ａ〜３ｄとが約５００Ｖの高電圧線で結線されている。各点火コイル３ａ〜３ｄに内蔵されているイグナイタ３０１ａ〜３０１ｄのスイッチングで点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄに基づいて生成した一次電流に基づいて対象とする気筒に対して通常の点火タイミングで放電が開始されると、放電状態を維持するのに必要な昇圧電圧２０３ａ〜２０３ｄを高電圧線を介して点火コイル３ａ〜３ｄの二次側に印加する。エンジン気筒（シリンダ）内では、点火プラグ４ａ〜４ｄによって混合気に放電させて着火させると共に、通常放電に続いて所謂重ね放電が誘起されるように構成されている。また、各部はそれぞれワイヤハーネスによって結線される。

実施例１に係る内燃機関用点火装置では、構成上、放電ユニット２を点火制御装置１００が搭載されるコントロールユニット１とは別体として内燃機関に設置し、本来であれば放電ユニット２への４系統の点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄと重ね放電に必要な高電圧線とが４気筒の数分必要であることにより、放電ユニット２に対して重ね放電の要求を行う信号線も同等な数が用意されるのに対し、ここでは点火制御装置１００の重ね要求信号制御部１１０が放電ユニット２に対して重ね要求制御信号により重ね放電の要求を行うために一本の信号線で放電ユニット２の重ね時間制御回路２０２に対して結線されている点が特徴となっている。このように、重ね要求信号制御部１１０を放電ユニット２に対して一つの信号系で纏めて結線して信号を制御すれば、ワイヤハーネスによる結線を最小限に留めることができ、更にはレイアウトによって各部位の設置間隔が長くなった場合でも、ワイヤハーネス結線のコスト増加を抑制することができる。

また、点火制御装置１００における重ね時間判定部１１３は、重ね放電を実行するのに必要な制御情報である重ね時間の判定を行い、重ね運転領域判定部１１２は重ね放電による運転領域を判定し、重ね切換え判定部１１１は重ね放電と通常放電との判定を行い、重ね放電の実行の成否を判定する。これらの各部は、それぞれ重ね放電を実行するのに必要な制御情報を演算するものであるが、最終的には重ね要求信号制御部１１０で出力信号の形態及びタイミングが演算される。

更に、放電ユニット２における気筒切換え回路２０１は点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄに応じて各気筒の点火タイミングを判断し、重ね時間制御回路２０２は、重ね要求制御信号の情報（要求の内容）に応じて重ね時間を制御し、昇圧回路２０３は気筒毎の点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄと重ね要求制御信号とを入力するタイミングに合わせて重ね放電に必要な昇圧電圧２０３ａ〜２０３ｄを高電圧線を介して気筒毎に対応する点火コイル３ａ〜３ｄの二次側に印加する。これにより、各気筒内の点火プラグ４ａ〜４ｄの対応するものとの間で重ね放電出力（二次電圧、二次電流）が誘起され、対象とする気筒内で重ね放電の発生による火花放電を継続的に生じさせることができる。

図２は、図１に示した実施例１に係る内燃機関用点火装置に適用可能な点火コイル３に係る基本構成を示した図である。ここでは、比較対象として、所謂重ね放電の無い放電出力を誘起する場合に火花放電する点火コイル３の構成を1つの気筒について示したものである。この点火コイル３では、一次側でイグナイタ３０１を介在して点火制御信号１０１に基づいて生成した一次電流及び所定の定電圧（＋１２Ｖ）を入力して同じ定電圧（１２Ｖ）が印加された二次側により点火プラグ４との間で放電出力４０１を誘起する。これにより、１つの気筒内で重ね放電の無い火花放電が行われる。

図３は、この点火コイル３の入出力に係る波形を示したタイミングチャートである。ここでは、内燃機関の１気筒（シリンダ）内で圧縮された混合気に着火する場合の点火コイル３における点火制御信号１０１に対する一次電流、並びに放電出力（二次電圧、二次電流）４０１の関係を示している。

具体的に云えば、点火制御信号１０１の矩形波についての立ち上がりのＯＮするタイミングでイグナイタ３０１におけるトランジスタのスイッチング動作を行い、点火コイル３の一次側に５〜１０Ａの範囲の一次電流を流すことで点火コイル３に磁気エネルギーが蓄えられ、点火制御信号１０１の矩形波の立ち下がりのＯＦＦするタイミング（所謂点火時期）でイグナイタ３０１におけるトランジスタのスイッチング動作を行い、一次電流を遮断すると二次側に高電圧な二次電圧が発生し、これによって点火プラグ３での放電が行なわれる。放電を生じさせるための二次電圧は通常１０ｋＶ〜１５ｋＶ程度の電圧発生であり、放電による二次電流は例えば０．１Ａの範囲内でその後にエネルギー放出による放電時間（ｔｈ）が数ｍｓ持続する。 因みに、上述した点火制御信号１０１がＯＮからＯＦＦに移行する点火時期のタイミングは、気筒（シリンダ）内の混合気の状態と内燃機関の負荷状態等とを考慮して適切なタイミングで制御しなければ、着火性や燃焼速度に影響し、燃焼の悪化（着火性の悪化）による内燃機関の回転数変動や振動を伴うこともあり、エンジン性能に大きく影響を与えるために重要な事項となっている。

図４は、実施例１に係る内燃機関用点火装置に備えられる点火コイル３ａの基本構成を放電ユニット２との対応を含めて示した図である。ここでは、本願発明で適用する重ね放電の有る重ね放電出力を誘起する場合に火花放電する点火コイル３ａの構成を1つの気筒について示したものである。この点火コイル３ａでは、一次側でイグナイタ３０１ａを介在して点火制御信号１０１ａに基づいて生成した一次電流及び所定の定電圧（＋１２Ｖ）を入力し、重ね要求制御信号の重ね要求の内容に応じて重ね時間制御回路２０２で重ね時間が指示された昇圧回路２０３で生成されて制御回路３０２で重ね時間が制御される昇圧電圧が印加された二次側により点火プラグ４ａとの間で重ね放電出力４０１ａを誘起する。これにより、１つの気筒内で重ね放電の有る火花放電が行われる。

図５は、この点火コイル３ａの入出力に係る波形を示したタイミングチャートである。ここでは、内燃機関の１気筒（シリンダ）内で圧縮された混合気に着火する場合の点火コイル３ａにおける点火制御信号１０１ａ及び重ね要求制御信号に対する一次電流、並びに放電出力（二次電圧、二次電流）４０１ａの関係を示している。

具体的に云えば、まず重ね放電の無い場合には昇圧回路２０３が動作しないように制御されるため、図２で説明した場合と同様に、点火制御信号１０１ａの矩形波についての立ち上がりのＯＮするタイミングでイグナイタ３０１aにおけるトランジスタのスイッチング動作を行い、点火コイル３ａの一次側に５〜１０Ａの範囲の一次電流を流すことで点火コイル３ａに磁気エネルギーが蓄えられ、点火制御信号１０１ａの矩形波の立ち下がりのＯＦＦするタイミング（所謂点火時期）でイグナイタ３０１ａにおけるトランジスタのスイッチング動作を行い、一次電流を遮断すると点火コイル３ａの二次側に高電圧な二次電圧が発生することで、点火プラグ３ａでの放電が行われる。このときの放電電流（二次電流）の流れは、図４中に示す点線矢印で示す方向となる。

次に、重ね放電を実行する場合には点火制御信号制御１０１ａの矩形波についてのＯＮするタイミングで、イグナイタ３０１ａのトランジスタのスイッチング動作を行い、一次電流を遮断すると点火コイル３ａの二次側に高電圧な二次電圧が発生することで、点火プラグ３ａでの放電が開始される。ここでは放電ユニット２において、重ね要求制御信号の情報（重ね要求の内容）を受けて、重ね時間制御回路２０２が重ね放電を実行する時間を判断し、対象とする気筒の点火タイミングを判断する気筒切換え回路２０１が点火制御信号１０１ａによって昇圧回路２０３での重ね放電を実行する対象となる気筒を判断し、一次電流の遮断するタイミングに合わせて重ね放電に必要な昇圧電圧２０３ａを高電圧線を介して昇圧回路２０３が対象とする気筒に対応する点火コイル３ａの二次側に連通させることで印加する。このとき、点火コイル３ａでは制御回路３０２と連動して重ね時間が制御される昇圧回路２０３からの昇圧電圧２０３ａが印加された二次側により点火プラグ４ａとの間で重ね放電出力４０１ａを誘起することにより、１つの気筒内で重ね放電の有る火花放電が行われる。このときの放電電流（二次電流）の流れは、図４中に実線矢印で示す方向となる。重ね時間制御回路２０２が重ね放電を終了する時間のタイミングで昇圧回路２０３からの昇圧電圧を遮断すると、重ね放電が終了する。

図５中の重ね放電出力（二次電圧、二次電流）４０１ａは、図３中の放電出力（二次電圧、二次電流）４０１に対して重ね時間（ｔｗ）の間、延長されることで放電電圧がこの間印加され続けることになり、気筒（シリンダ）内の混合気への着火性能を向上することができる。

また、図５に示す重ね要求制御信号は、実線で示すように、点火制御信号１０１ａに対して（ｔｄ）時間、早いタイミングでＯＮ信号を出力するように制御される。この制御は重ね要求制御信号の演算タイミングが必ずしも点火タイミングで演算されている訳でなく、例えば１０ｍｓ毎といった所定のマイコン演算タイミングで演算されるケースがあることを対策するためと、重ね時間制御回路２０２の判断タイミングにも依存するが、重ね要求有りの情報を判断したときに確実に最も早いタイミングで重ね時間制御回路２０２が重ね要求有りの情報と重ね時間の情報とを判断できるようにするためである。少なくとも、（ｔｄ）時間は、点火制御信号１０１ａがＯＮするタイミングと同時（ｔｄ＝０）か、或いはそれより前のタイミングであることが望ましい。

実施例１では、点火タイミング毎に重ね時間（ｔｗ）の情報を重ね要求制御信号に同期させてＯＮ／ＯＦＦ出力するようにしている。別の方法としては、重ね時間（ｔｗ）の制御を重ね時間制御回路２０２側で独自に、例えば固定時間を制御するような場合では、重ね要求制御信号を図５中の破線で示されるように単純にＯＮ信号の有無、即ち、重ね放電の実行／非実行の情報のみとして出力することもできる。尚、重ね放電の非実行の場合には図５中の点線で示す常時ＯＦＦを表わす情報を出力する。

図６は、点火制御装置１００が具備する重ね運転領域判定部１１２で判定される重ね放電実行領域を含む運転領域をエンジン回転数と負荷との関係で示した模式図である。ここでは、特に燃費向上を目的に、ＥＧＲガスを導入する場合に、エンジン回転数と機関負荷に応じたＥＧＲ率（１００％×ＥＧＲガス流量／新気空気流量）を設定するに当り、ＥＧＲ率と重ね放電実行領域との関係を示している。具体的に云えば、燃焼の安定性から判断して、例えばＥＧＲ率が２０％を超える重ね放電を必要とする重ね放電実行領域内のＥＧＲ大領域と、重ね放電を必要としない重ね放電実行領域外のＥＧＲ少領域とに大別する。重ね放電実行領域は、ＥＧＲ大領域と同じにしても良いのであるが、敢えてＥＧＲ大領域よりも回転数及び負荷方向に拡大した領域を設定しておく。これは運転状態がＥＧＲ少領域からＥＧＲ大領域へ短時間で移行する場合に、ＥＧＲ大領域で設定されるＥＧＲ率が重ね放電の実行より先に気筒（シリンダ）内に導入されて燃焼が悪化して性能低下を招くことを避けるためである。

因みに、ここで説明した重ね放電実行領域は、予めコントロールユニット１内のマイコンに設定しておき、点火制御装置１００の重ね運転領域判定部１１２による現在の運転状態から重ね放電の運転領域か否かの判定に供する。

図７は、図６の重ね放電実行領域における重ね放電の重ね時間をエンジン回転数と負荷との関係で示した模式図である。ここでは、重ね放電実行領域内で重ね時間（ｔｗ）の情報を予め運転領域に応じて設定したものである。具体的に云えば、例えば低回転且つ低負荷領域では燃焼速度が遅くなるために重ね時間を２ｍｓ、その他の領域では１ｍｓと設定しておき、点火制御装置１００の重ね時間判定部１１３による重ね時間（ｔｗ）の判定に供する。

図８は、点火制御装置１００の演算機能（重ね切換え判定部１１１、重ね運転領域判定部１１２）による要求信号設定の動作処理を示したフローチャートである。この要求信号設定の動作処理は、例えばマイコン制御プログラムの演算周期である１０ｍｓ毎に実行されるもので、最初に重ね運転領域判定部１１２が現在の運転領域が予め設定されている重ね運転領域にあるか否かを検索する重ね運転領域検索（ステップＳ８０１）を行った後、重ね領域か否かの判定（ステップＳ８０２）を行う。この判定では、重ね放電か通常放電かが判断されて重ね放電を実行するかしないかの判定が行われるが、重ね領域でないと判定されれば、重ね要求と実行フラグとについてのフラグクリア（ステップＳ８０６）によりｆＷＩＧＰ＝０、ｆＷＩＧＤ＝０としてクリアした後、重ね要求制御信号の出力形態として、要求信号設定（ステップＳ８０７）を行って重ねなし（重ね停止）情報であるＯＦＦ設定を行ってから動作処理を終了するが、重ね領域と判定されれば、その旨を重ね切換え判定部１１１へ伝達する。

そこで、重ね切換え判定部１１１では、重ね時間（ｔｗ）の情報を運転領域によって予め設定されている情報から検索する重ね時間検索（ステップＳ８０３）を行った後、要求信号設定（ステップＳ８０４）を行って重ね放電実行のための実行＋重ね時間（ｔｗ）の情報を要求信号のＯＮタイミングとＯＦＦタイミングとに設定し、重ね要求フラグセット（ステップＳ８０５）によりｆＷＩＧＰ＝１としてセットしてから動作処理を終了する。

図９は、点火制御装置１００の演算機能（重ね要求信号制御部１１０、重ね時間判定部１１３）による要求信号実行の動作処理を示したフローチャートである。この要求信号実行の動作処理は、例えばクランク角度に同期した所定角度又は角度に換算した時間タイマによる割込み処理として実行されるもので、具体的には図６に示したような運転領域に対する重ね放電実行領域を対象としてＯＮ、ＯＦＦの出力が実行される。

最初に点火制御装置１００の重ね要求信号制御部１１０では、図８で説明した重ね要求フラグにｆＷＩＧＰ＝１がセットされているか否かを、重ね要求フラグｆＷＩＧＰ＝１か否かの判定（ステップＳ９０１）により行い、ｆＷＩＧＰ＝１がセットされていなければ、常時要求信号をＯＦＦとして出力する要求信号ＯＦＦ（ステップＳ９０７）の処理へジャンプして動作処理を終了するが、ｆＷＩＧＰ＝１がセットされていれば、引き続いて点火信号制御部１０１での点火制御信号１０１ａの情報による点火開始のタイミングであるか否かを判定（ステップＳ９０２）する。この判定の結果、点火開始のタイミングであれば、直ちに要求信号をＯＮとして出力する要求信号ＯＮ（ステップＳ９０４）の処理にジャンプするが、点火開始のタイミングでなければ引き続いて要求信号のＯＮタイミングであるか否かの判定（ステップＳ９０３）を行う。この判定の結果、ＯＮタイミングに達していなければ、常時要求信号をＯＦＦとして出力する要求信号ＯＦＦ（ステップＳ９０７）の処理へジャンプして動作処理を終了するが、ＯＮタイミングとなれば要求信号をＯＮとして出力する要求信号ＯＮ（ステップＳ９０４）の処理を行う。

要求信号ＯＮ（ステップＳ９０４）の処理が済めば、次に点火制御装置１００の重ね時間判定部１１３による重ね時間が経過しているか否かの判定（ステップＳ９０５）の結果を受け、重ね要求信号制御部１１０では重ね時間を経過していなければ直ちに動作処理を終了してＯＮ状態を継続するが、重ね時間を経過していれば重ね実行フラグセット（ステップＳ９０６）によりｆＷＩＧＤ＝１としてセットしてからそのまま常時要求信号をＯＦＦとして出力する要求信号ＯＦＦ（ステップＳ９０７）の処理を行った後に動作処理を終了する。

図１０は、点火制御装置１００の演算機能によるＥＧＲ率設定の動作処理を示したフローチャートである。このＥＧＲ率設定の動作処理は、例えばマイコン制御プログラムの演算周期である１０ｍｓ毎に実行されるもので、重ね放電の非実行領域から実行領域への移行が判定された場合にＥＧＲガス量の制御量とのタイミングを示すものである。

最初に点火制御装置１００では、現在の運転領域から予め設定されているＥＧＲ率を検索するＥＧＲ率検索（ステップＳ１００１）を行った後、現在の運転領域が重ね領域か否かの判定（ステップＳ１００２）を行う。この判定の結果、重ね領域でなければ検索したＥＧＲ率をセットする検索ＥＧＲ率セット（ステップＳ１００４）の処理にジャンプしてから動作処理を終了するが、重ね領域であれば実行フラグ（ｆＷＩＧＤ）の情報を参照し、重ね実行済みであるか否かの判定（ステップＳ１００３）をｆＷＩＧＤ＝１であるか否かにより判断し、重ね実行済みであれば検索ＥＧＲ率をそのままセットする検索ＥＧＲ率セット（ステップＳ１００４）の処理を行ってから動作処理を終了するが、重ね実行済みでなければ現在のＥＧＲ率を保持したままとするＥＧＲ率保持（ステップＳ１００５）の処理を行ってから動作処理を終了する。これによりＥＧＲガスが増大するより先に重ね放電に切換えて制御すれば、ＥＧＲガスの増加や重ね実行のタイミングずれを抑制することができ、重ね放電の実行前に大量のＥＧＲガスが導入されて燃焼が悪化してしまう等のエンジン性能の悪化が抑制される。

何れにせよ、実施例１に係る内燃機関用点火装置によれば、多気筒の内燃機関において点火制御装置１００を搭載したコントロールユニット１を実装する場合に重ね放電式の放電ユニット２を点火コイル３ａ〜３ｄや点火制御装置１００とは別体で内燃機関に設ける構成しているため、内燃機関室（エンジンルーム）内の実装上レイアウトの自由度が増して実装上で問題無く適用できる。

また、点火制御装置１００の重ね要求信号制御部１１０は、予め運転領域によって設定される重ね放電実行領域を運転領域に設定して重ね放電実行領域を判定することによって、重ね放電の実行又は停止と重ね放電時間の切換えとを制御し、重ね放電を有効に実行して点火制御するため、消費電流が過大となってバッテリの劣化や上がり等の不具合を招くことが無くなる。

更に、重ね要求信号制御部１１０で重ね要求制御信号を出力するタイミングを点火信号制御部１０１により各点火コイル３ａ〜３ｄに対して点火制御信号１０１ａ〜１０１ｄを出力開始するタイミングと同時か、それよりも前として重ね放電を実行させるための情報を出力することにより、重ね放電実行領域に移行した場合において、点火コイル３ａ〜３ｄが実際に重ね放電を開始するタイミングの遅れを次の点火信号から反映するのではなく、最短のタイミングで点火に反映させることができる。

加えて、重ね放電の非実行領域から実行領域への移行が判定される場合に、ＥＧＲガスの制御量が増大するより先に重ね放電に切換える制御を行うため、ＥＧＲガスの増加と重ね放電の実行のタイミングずれとを抑制することができ、重ね放電の実行前に大量のＥＧＲガスが導入されて燃焼が悪化してしまう等の内燃機関（エンジン）性能の悪化を抑制することができる。

尚、実施例１に係る内燃機関用点火装置は、４気筒内燃機関へ適用する場合の構成を説明したが、４気筒以外の多気筒内燃機関についても同様に適用できるため、本発明の内燃機関用点火装置は、実施例１で開示したものに限定されない。

１ コントロールユニット
２ 放電ユニット
３、３ａ〜３ｄ 点火コイル
４、４ａ〜４ｄ 点火プラグ
１００ 点火制御装置
１０１、１０１ａ〜１０１ｄ 点火制御信号
２０１ 気筒切換え回路
２０２ 重ね時間制御回路
２０３ 昇圧回路
２０３ａ〜２０３ｄ 昇圧電圧
３０１、３０１ａ〜３０１ｄ イグナイタ
３０２ 制御回路
４０１ 放電出力（二次電圧、二次電流）
４０１ａ〜４０１ｄ 重ね放電出力（二次電圧、二次電流）

Claims (8)

1. 複数気筒の内燃機関の当該複数気筒内にそれぞれ配設される複数の点火プラグと、前記複数の点火プラグとの間でそれぞれ火花放電を生じさせるための重ね放電出力を誘起する複数の点火コイルと、前記火花放電の時間を延長させるための重ね放電を行う重ね放電式の放電ユニットと、前記複数の点火コイルに対してそれぞれ前記複数気筒内での点火状態を制御するための点火制御信号を出力する点火制御装置と、を備えた内燃機関用点火装置であって、
   前記点火制御装置は、前記複数の点火コイルに対してそれぞれ前記点火制御信号を生成して前記火花放電の点火時期を制御する複数の点火信号制御部と、前記放電ユニットに対して前記重ね放電の状態を制御するための重ね要求制御信号を一信号線で出力する重ね要求信号制御部と、を備え、
   前記放電ユニットは、前記点火制御信号に応じて前記複数の点火コイルに対応する気筒を切換えると共に、前記重ね要求制御信号に応じて前記重ね放電の時間を制御した上で当該切換えられた気筒に対応する当該複数の点火コイルに対してそれぞれ重ね放電用の昇圧電圧を印加し、
   前記複数の点火コイルは、前記点火制御信号に基づいて生成した一次電流及び所定の定電圧をそれぞれ一次側に入力して前記昇圧電圧が印加された二次側より前記複数の点火プラグの対応するものとの間で前記重ね放電出力を誘起することを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 請求項１記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御装置は、前記重ね要求信号制御部による前記重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容について、予め設定された前記重ね放電での運転領域を判定する重ね運転領域判定部と、前記重ね運転領域判定部により判定される前記運転領域における予め設定された前記重ね放電の時間を判定する重ね時間判定部と、前記運転領域における前記重ね放電での実行領域を判定して非実行領域から切換える重ね切換え判定部と、を備え、
   前記重ね要求信号制御部は、前記重ね切換え判定部で判定される前記重ね放電の実行又は停止と前記重ね時間判定部で判定される当該重ね放電の時間とに従って前記重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容を設定することを特徴とする内燃機関用点火装置。
3. 請求項２記載の内燃機関用点火装置において、前記重ね要求信号制御部は、前記重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容について、前記重ね放電の実行又は停止と当該重ね放電の時間とを変更可能であると共に、一つの信号情報で纏めて前記放電ユニットへの送信に供することを特徴とする内燃機関用点火装置。
4. 請求項２又は３記載の内燃機関用点火装置において、前記重ね要求信号制御部は、前記点火信号制御部により前記複数の点火コイルに対して前記点火制御信号を出力開始するタイミングと同時か、それよりも前のタイミングで前記重ね放電の実行に係る前記重ね要求制御信号を出力することを特徴とする内燃機関用点火装置。
5. 請求項２記載の内燃機関用点火装置において、前記重ね切換え判定部は、前記重ね放電での前記非実行領域から前記実行領域への移行を判定すると、前記重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容をＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガス量の制御量が増大するより先に当該重ね放電の実行に切換えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項記載の内燃機関用点火装置において、前記放電ユニットは、前記複数の点火信号制御部から入力した前記点火制御信号に応じて点火する気筒を切換える気筒切換え回路と、前記重ね要求制御信号に係る重ね要求の内容に応じて前記重ね放電の時間を制御する重ね時間制御回路と、前記重ね放電の時間の制御に従って前記切換えられた気筒に対応する前記複数の点火コイルに印加する前記重ね放電用の昇圧電圧を生成する昇圧回路と、を備えると共に、前記複数の点火コイル及び前記点火制御装置とは独立して前記内燃機関に配設されたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
7. 複数気筒の内燃機関の当該複数気筒内にそれぞれ配設される複数の点火プラグとの間でそれぞれ火花放電を生じさせるための重ね放電出力を誘起する複数の点火コイルにおける当該火花放電の時間を延長させるための重ね放電を行う重ね放電式の放電ユニット、並びに当該複数の点火コイルに対して、それぞれ当該複数気筒内での点火状態を制御するための点火制御信号を出力する点火制御装置であって、
   前記複数の点火コイルに対してそれぞれ前記点火制御信号を生成して前記火花放電の点火時期を制御する複数の点火信号制御部と、前記放電ユニットに対して前記重ね放電の状態を制御するための重ね要求制御信号を一信号線で出力する重ね要求信号制御部と、を備えたことを特徴とする点火制御装置。
8. 複数気筒の内燃機関の当該複数気筒内での点火状態を制御するための点火制御装置から出力される点火制御信号に応じて、当該複数気筒内にそれぞれ配設される複数の点火プラグとの間でそれぞれ火花放電を生じさせるための重ね放電出力を誘起する複数の点火コイルにおける当該火花放電の時間を延長させるための重ね放電を行う重ね放電式の放電ユニットであって、
   前記点火制御信号に応じて前記複数の点火コイルに対応する気筒を切換えると共に、前記重ね要求制御信号に応じて前記重ね放電の時間を制御した上で当該切換えられた気筒に対応する当該複数の点火コイルに対してそれぞれ重ね放電用の昇圧電圧を印加することを特徴とする放電ユニット。