JP2023181784A - 点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火プラグにおいて放電が発生した後の残留エネルギーを、早期に収束させることができる点火装置を提供する。【解決手段】この点火装置１は、二次コイル１２のインダクタンスＬと、二次コイル１２から点火プラグ４０までの間に存在する浮遊容量Ｃとで構成されるＬＣ回路の共振周期をＴ、ダイオード３０の逆回復時間をｔｔとして、Ｔ／４≦ｔｔの関係を満たす。このため、点火プラグ４０において放電が発生した後の残留エネルギーを、ＬＣ回路による共振現象と、ダイオード３０の逆回復特性とを利用して低減できる。これにより、残留エネルギーを早期に収束させ、残留エネルギーによる異常放電を抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の点火装置に関する。

従来、自動車の内燃機関に使用される点火装置が知られている。点火装置は、内燃機関の気筒内に配置された点火プラグを有する。内燃機関の駆動時には、気筒内においてピストンが燃料ガスを圧縮するとともに、点火装置が点火プラグに火花放電を発生させる。これにより、気筒内の燃料が燃焼する。

従来の点火装置については、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２０１７－００２８１８号公報

点火装置は、電磁結合された一次コイルおよび二次コイルを備える。点火装置は、一次コイルに通電を行った後、一次コイルへの通電を遮断することにより、二次コイルに高電圧（二次電圧）を誘起する。これにより、二次コイルに接続された点火プラグに、放電を発生させることができる。

しかしながら、この種の点火装置では、点火プラグの周辺に浮遊容量が存在するため、放電時に、当該浮遊容量に電荷が蓄積されることにより、残留エネルギーが残る。この残留エネルギーによって、二次電圧の収束に時間がかかるという問題がある。

また、上記の残留エネルギーは、点火プラグにおいて意図しない放電が生じる原因となり得る。特に、近年では、温室効果ガスの排出を減らすために、内燃機関において、水素を含む燃料が使用される場合がある。その場合、水素は、ガソリンと比べて着火しやすいため、残留エネルギーによる意図しない放電により、燃料に着火する可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、点火プラグにおいて放電が発生した後の残留エネルギーを早期に収束させることができる点火装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、内燃機関の点火装置であって、バッテリと電源線を介して接続された一次コイルと、前記バッテリから前記一次コイルへの通電のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング素子と、前記一次コイルと電磁結合された二次コイルと、前記二次コイルに対して直列に接続されたダイオードと、前記二次コイルの他端と接続された点火プラグと、を備え、前記ダイオードは、前記点火プラグから前記二次コイルへ向かう方向が順方向となる向きで接続され、前記二次コイルのインダクタンスＬと、前記二次コイルから前記点火プラグまでの間に存在する浮遊容量Ｃとで構成されるＬＣ回路の共振周期をＴ、前記ダイオードの逆回復時間をｔｔ、として、Ｔ／４≦ｔｔの関係を満たす。

本願の第２発明は、第１発明の点火装置であって、Ｔ／４≦ｔｔ≦Ｔ／２の関係を満たす。

本願の第３発明は、第１発明または第２発明の点火装置であって、前記二次コイルは、前記インダクタンスが可変である。

本願の第４発明は、第１発明から第２発明までのいずれか１発明の点火装置であって、前記内燃機関は水素を含む燃料を使用する。

本願の第１発明～第４発明によれば、点火プラグにおいて放電が発生した後の残留エネルギーを、ＬＣ回路による共振現象と、ダイオードの逆回復特性とを利用して、低減できる。これにより、残留エネルギーを早期に収束させ、残留エネルギーによる異常放電を抑制できる。

特に、本願の第２発明によれば、点火プラグにおいて放電が発生した後、ＬＣ回路の共振現象により、ダイオードに逆方向に電流が流れ、再びダイオードに順方向に電流が流れる前に、逆回復時間が終了する。これにより、電流の共振が継続することを抑制できる。

特に、本願の第３発明によれば、二次コイルのインダクタンスを調整することにより、上記の関係式を容易に満たすことができる。

特に、本願の第４発明によれば、水素を含む燃料を使用するため、温室効果ガスの排出量を低減できる。ただし、水素は着火しやすいという問題があるが、本発明によれば、残留エネルギーによる水素の着火を抑制できる。

点火装置の回路図である。 点火装置の動作の流れを示したフローチャートである。 スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの状態、二次電流、および二次電圧の経時変化を示したグラフである。 図１の点火装置の等価回路において、二次電圧の経時変化を調べた結果を示すグラフである。 図１の点火装置の等価回路において、二次電圧の経時変化を調べた結果を示すグラフである。 図１の点火装置の等価回路において、二次電圧の経時変化を調べた結果を示すグラフである。 図１の点火装置の等価回路において、二次電圧の経時変化を調べた結果を示すグラフである。 逆回復時間と、逆回復時間が終了した時点の残留電圧との関係を調べた結果を示すグラフである。 第１変形例に係る点火装置の回路図である。 第２変形例に係る点火装置の回路図である。 第３変形例に係る点火装置の回路図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．点火装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る点火装置１の回路図である。この点火装置１は、自動車に搭載され、内燃機関の気筒に供給される燃料に点火を行う装置である。本実施形態では、内燃機関において、水素を含む燃料を使用するものとする。図１に示すように、点火装置１は、点火コイル１０、スイッチング素子２０、ダイオード３０、点火プラグ４０、および制御部５０を備えている。

点火コイル１０は、点火プラグ４０へ高電圧を誘起するためのユニットである。図１に示すように、点火コイル１０は、一次コイル１１、二次コイル１２、および鉄芯１３を有する。一次コイル１１と二次コイル１２とは、鉄芯１３を介して電磁結合されている。二次コイル１２の巻き数は、一次コイル１１の巻き数よりも多い。

一次コイル１１の一端は、電源線６１を介して、バッテリ７０と電気的に接続されている。バッテリ７０は、直流電力を供給可能な電源装置である。一次コイル１１の他端は、接地線６２を介して、グラウンドに接地されている。接地線６２には、後述するスイッチング素子２０が介挿されている。

二次コイル１２の一端は、電源線６１の経路上に位置する結線部６３と、第１接続線６４を介して、電気的に接続されている。第１接続線６４には、後述するダイオード３０が介挿されている。二次コイル１２の他端は、第２接続線６５を介して、点火プラグ４０の後述する中心電極４１と、電気的に接続されている。

スイッチング素子２０は、バッテリ７０から一次コイル１１への通電のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチである。スイッチング素子２０には、例えば、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が使用される。スイッチング素子２０のコレクタは、一次コイル１１の上述した他端と、電気的に接続される。スイッチング素子２０のエミッタは、グラウンドと電気的に接続される。

ダイオード３０は、二次コイル１２の一端と結線部６３とを接続する第１接続線６４に、設けられている。ダイオード３０は、二次コイル１２から結線部６３へ向かう方向（すなわち、点火プラグ４０から二次コイル１２へ向かう方向）が順方向となる向きで、二次コイル１２に対して直列に接続される。

点火プラグ４０は、内燃機関の気筒内に配置される。点火プラグ４０は、中心電極４１と接地電極４２とを有する。中心電極４１は、二次コイル１２の上述した他端と、第２接続線６５を介して、電気的に接続されている。接地電極４２は、グラウンドに接地されている。

制御部５０は、点火コイル１０による点火プラグ４０の放電動作を制御するためのユニットである。制御部５０は、ＣＰＵやメモリを有するマイクロコントローラまたはコンピュータにより構成される。制御部５０は、例えば、自動車に搭載されたＥＣＵ（Engine Control Unit）である。ただし、制御部５０は、ＥＣＵの下位に接続された制御基板であってもよい。制御部５０は、スイッチング素子２０に対して制御信号を出力することにより、スイッチング素子２０のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

＜２．点火装置の動作＞
続いて、上述した点火装置１の動作について説明する。図２は、点火装置１の動作の流れを示したフローチャートである。点火装置１は、内燃機関の動作に合わせて、図２のステップＳ１～Ｓ３の動作を繰り返し実行する。図３は、スイッチング素子２０のＯＮ／ＯＦＦの状態、二次電流、および二次電圧の経時変化を示したグラフである。二次電流は、二次コイル１２に流れる電流である。二次電圧は、二次コイル１２の上述した他端側（点火プラグ４０側）の電圧である。

まず、点火装置１は、時刻ｔ１において、一次コイル１１への通電を開始する。具体的には、制御部５０が、スイッチング素子２０を、ＯＦＦ（開放状態）からＯＮ（閉鎖状態）に切り替える。そうすると、バッテリ７０から、電源線６１、一次コイル１１、および接地線６２を介して、グラウンドへ一次電流が流れる。これにより、点火コイル１０に、一次エネルギーが蓄積される（ステップＳ１）。

その後、制御部５０は、時刻ｔ２において、スイッチング素子２０を、ＯＮ（閉鎖状態）からＯＦＦ（開放状態）に切り替える。これにより、一次コイル１１への通電が遮断される。そうすると、鉄芯１３を介して二次コイル１２に、誘導起電力が誘起され、二次コイル１２に、上記の一次エネルギーに応じた高電圧が発生する。誘導起電力の正負は、二次コイル１２の巻き方向に依存するが、本実施形態では、二次コイル１２に、一端側（ダイオード３０側）が正、他端側（点火プラグ４０側）が負となる高電圧が発生するものとする。

二次コイル１２に高電圧が発生すると、点火プラグ４０の中心電極４１と接地電極４２との間にも、高電圧が発生する。具体的には、中心電極４１の電圧値が、接地電極４２の電圧値（接地電圧）に対して、マイナス数千Ｖ～マイナス数万Ｖとなる。そして、当該高電圧によって、点火プラグ４０の中心電極４１と接地電極４２との間に絶縁破壊が生じ、両電極間に火花放電が生じる（ステップＳ２）。この火花によって、内燃機関の気筒内に供給された燃料に点火が行われる。

図３のグラフでは、時刻ｔ２～ｔ３の間、点火プラグ４０において放電が発生している。このとき、中心電極４１と接地電極４２との間の絶縁破壊により、グラウンドから、接地電極４２、中心電極４１、第２接続線６５、および二次コイル１２を介して、第１接続線６４へ二次電流が流れる。この二次電流は、ダイオード３０を順方向に流れる。

時刻ｔ３において放電が終了した後、点火プラグ４０の付近に残る残留エネルギーＥが、徐々に収束する（ステップＳ３）。残留エネルギーＥの詳細については，後述する。

＜３．ＯＮ時電圧について＞
上記のステップＳ１において、一次コイル１１への通電を開始したとき、一次コイル１１と二次コイル１２は電磁結合されているため、図３に示すように、二次コイル１２に僅かに電圧（以下、「ＯＮ時電圧」と称する）が発生する。本実施形態では、二次コイル１２に、一端側（ダイオード３０側）が負、他端側（点火プラグ４０側）が正となるＯＮ時電圧が発生する。

このＯＮ時電圧が大きいと、点火プラグ４０において、意図しない放電が発生するおそれがある。特に、内燃機関が水素を含む燃料を使用する場合、ガソリンを使用する場合よりも、燃料が着火しやすい。このため、ＯＮ時電圧は、極力抑えることが望ましい。

そこで、本実施形態の点火装置１は、二次コイル１２と結線部６３との間の第１接続線６４に、ダイオード３０が介挿されている。ダイオード３０は、二次コイル１２から結線部６３へ向かう方向が順方向となる向きで、接続されている。このため、一次コイル１１への通電時に、バッテリ７０から二次コイル１２へ電流が流れることが抑制される。これにより、ＯＮ時電圧を抑制できる。したがって、ＯＮ時電圧により、点火プラグ４０に意図しない放電が発生することを抑制できる。

＜４．残留エネルギーについて＞
図１中に概念的に示したように、二次コイル１２から点火プラグ４０までの間には、１５～２０ｐＦ程度の静電容量（以下「浮遊容量Ｃ」と称する）が存在する。浮遊容量Ｃは、例えば、中心電極４１と接地電極４２との間の静電容量、二次コイル１２の巻線間容量、第２接続線６５に寄生する静電容量などを含む。

上述したステップＳ２において、点火プラグ４０に放電が生じると、上記の浮遊容量Ｃに電荷が蓄積される。また、上述の通り、ＯＮ時電圧を抑制するためのダイオード３０が、第１接続線６４に設けられている。このため、時刻ｔ３において放電が終了した後も、点火プラグ４０の付近に、上記の電荷による残留エネルギーＥが残る。具体的には、図３のように、二次コイル１２の他端側（点火プラグ４０側）に、負の電圧（以下、「残留電圧」と称する）が残る。この残留電圧は、意図しない放電の要因となり得る。

特に、内燃機関が水素を含む燃料を使用する場合、ガソリンを使用する場合よりも、燃料が着火しやすい。このため、残留電圧は、早期に解消することが望ましい。

そこで、本実施形態の点火装置１は、二次コイル１２のインダクタンスＬと浮遊容量Ｃとで構成されるＬＣ回路による共振現象と、ダイオード３０の逆回復特性とを利用して、残留エネルギーＥを早期に収束させる。以下では、当該機能について説明する。

時刻ｔ２～ｔ３の放電時には、上述の通り、グラウンドから、接地電極４２、中心電極４１、第２接続線６５、および二次コイル１２を介して、第１接続線６４へ二次電流が流れる。この二次電流は、ダイオード３０を順方向に流れる。

二次電流の電流値は、時刻ｔ２～ｔ３にかけて次第に小さくなる。ただし、点火コイル１０の二次側には、二次コイル１２のインダクタンスＬと浮遊容量ＣとによりＬＣ回路が構成されているため、電流の共振現象が生じる。したがって、二次電流の値は０で停止せず、逆方向（ダイオード３０から二次コイル１２へ向かう方向）の電流が生じる。

一方、ダイオード３０は、逆回復特性を有する。逆回復特性とは、ダイオード３０に流れる電流が、順方向から逆方向に切り替わるときに、電流が直ちに遮断されず、ダイオード３０固有の逆回復時間ｔｔの間だけ、逆方向の電流が流れる特性のことである。この逆回復特性により、上記の逆方向の電流が、逆回復時間ｔｔの間だけ流れる。

すなわち、点火プラグ４０における放電が終了した後、ＬＣ回路の共振により生じる逆方向の電流が、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔの間だけ流れる。そして、この逆方向の電流により、上記の残留エネルギーＥが低減される。

ダイオード３０の逆回復時間ｔｔが終了すると、逆方向の電流は、ダイオード３０により遮断される。したがって、ＬＣ回路による電流の共振は継続されず、二次電流は０に収束する。

図４～図７は、図１の点火装置１の等価回路において、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔを変化させて、解析ソフトにより、二次電圧の経時変化を調べた結果を示すグラフである。図４では、ダイオード３０の逆回復時間をｔｔ＝０μｓとした。図５では、ダイオード３０の逆回復時間をｔｔ＝１０．４μｓとした。図６では、ダイオード３０の逆回復時間をｔｔ＝１２．５μｓとした。図７では、ダイオード３０の逆回復時間をｔｔ＝６６．６μｓとした。

図４の結果では、残留電圧（絶対値）が、時刻ｔ３から急減することなく、緩やかに減少している。これは、図４の条件では、逆回復時間ｔｔが０であるため、上述した逆方向の電流による残留エネルギーＥの低減効果が得られないためである。

図５の結果では、残留電圧（絶対値）が、時刻ｔ３において急減し、その後、残りの残留電圧（絶対値）が、徐々に減少している。これは、時刻ｔ３において放電が終了したときに、ＬＣ回路の共振により生じる逆方向の電流が、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔの間だけ流れ、それにより、残留エネルギーＥが減少したためである。

図６の結果では、残留電圧（絶対値）が、時刻ｔ３において、図５よりもさらに急減し、その後、残りの残留電圧（絶対値）が、徐々に減少している。これは、時刻ｔ３において放電が終了したときに、ＬＣ回路の共振により生じる逆方向の電流が、図５よりも長い逆回復時間ｔｔの間だけ流れ、それにより、残留エネルギーＥが減少したためである。

図７の結果では、時刻ｔ３から、二次電圧の共振が生じている。これは、図７の条件では、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔが長過ぎることにより、逆回復時間ｔｔの間に、ＬＣ回路の共振による２周期目の順方向の電流が生じるためである。この場合、ダイオード３０が逆方向の電流を遮断するよりも前に、ダイオード３０に次周期の順方向の電流が流れるため、ダイオード３０が電流を遮断できなくなってしまう。このため、ＬＣ回路による電流の共振が、長期に継続するおそれがある。

図８は、図４～図７と同様の解析において、逆回復時間ｔｔと、逆回復時間ｔｔが終了した時点の残留電圧（絶対値）との関係を調べた結果を示すグラフである。図８の横軸は、逆回復時間ｔｔを示している。図８の縦軸は、逆回復時間ｔｔが終了した時点の残留電圧（絶対値）を示している。

図８の結果では、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔが８．３～１６．７μｓのときに、逆回復時間ｔｔの終了時における残留電圧が、急激に減少している。そして、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔが１６．７μｓ以上のときには、逆回復時間ｔｔの終了時における残留電圧が、非常に低い値に抑えられている。したがって、図８の結果によると、残留エネルギーＥを早期に収束させるためには、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔを、１６．７μｓ以上とすることが、望ましいと言える。

ここで、図８の解析では、１６．７μｓが、ＬＣ回路による共振の１／４周期に相当する。すなわち、ＬＣ回路による共振の周期をＴとすると、図８の解析では、１６．７μｓがＴ／４に相当する。したがって、残留エネルギーＥを早期に収束させるための条件は、次の式（１）で表すことができる。
Ｔ／４≦ｔｔ （１）

なお、図８の結果では、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔが３３．３μｓよりも大きくなると、逆回復時間ｔｔの終了時における残留電圧は、ほぼ０となるが、この場合は、上述した図７のように、ＬＣ回路による電流の共振が発生する。このような状況を避けるためには、共振により次周期の順方向の電流が発生するよりも前に、逆回復時間ｔｔが終了することが必要である。その条件は、次の式（２）で表すことができる。図８の解析では、３３．３μｓが、Ｔ／２に相当する。
ｔｔ≦Ｔ／２ （２）

したがって、残留エネルギーＥを早期に収束させ、かつ、共振を抑えるためには、点火装置１が、次の式（３）の関係を満たすことが望ましい。
Ｔ／４≦ｔｔ≦Ｔ／２ （３）

ここで、ＬＣ回路による共振の周波数ｆおよび周期Ｔは、次の式（４），（５）で表すことができる。
ｆ＝１／２π√（ＬＣ） （４）
Ｔ＝１／ｆ＝２π√（ＬＣ） （５）

この式（５）を、上記の式（１）～（３）に代入すると、次の式（６）～（８）が得られ得。
π√（ＬＣ）／２≦ｔｔ （６）
ｔｔ≦π√（ＬＣ） （７）
π√（ＬＣ）／２≦ｔｔ≦π√（ＬＣ） （８）

すなわち、式（１）の条件を満たすためには、二次コイル１２のインダクタンスＬ、浮遊容量Ｃ、およびダイオード３０の逆回復時間ｔｔが、式（６）の関係を満たせばよい。式（２）の条件を満たすためには、二次コイル１２のインダクタンスＬ、浮遊容量Ｃ、およびダイオード３０の逆回復時間ｔｔが、式（７）の関係を満たせばよい。式（３）の条件を満たすためには、二次コイル１２のインダクタンスＬ、浮遊容量Ｃ、およびダイオード３０の逆回復時間ｔｔが、式（８）の関係を満たせばよい。

上記の関係を満たすための調整方法としては、次の［ａ］～［ｃ］の３つの方法が考えられる。
［ａ］ダイオード３０の逆回復時間ｔｔを調整する。
［ｂ］二次コイル１２のインダクタンスＬを調整する。
［ｃ］浮遊容量Ｃを調整する。

上記の［ａ］の方法を採る場合、式（６）、（７）、または（８）の関係を満たすような逆回復時間ｔｔのダイオード３０を選定すればよい。上記の［ｂ］の方法を採る場合、式（６）、（７）、または（８）の関係を満たすようなインダクタンスＬの二次コイル１２を選定すればよい。また、二次コイル１２のインダクタンスＬが可変であれば、インダクタンスＬを変化させることにより、式（６）、（７）、または（８）の関係を容易に満たすことができる。また、上記の［ｃ］の方法を採る場合、式（６）、（７）、または（８）の関係を満たすように、浮遊容量Ｃに含まれる点火プラグ４０の静電容量を調整すればよい。

また、上記の［ａ］～［ｃ］のうちの２つまたは３つの調整により、式（６）、（７）、または（８）の関係を満たすようにしてもよい。例えば、式（６）、（７）、または（８）の関係に近くなるように、ダイオード３０を選定した後、二次コイル１２のインダクタンスＬを微調整して、式（６）、（７）、または（８）の関係を実現してもよい。

以上のように、本実施形態の点火装置１は、ＬＣ回路の共振周期Ｔと、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔとが、上記の式（１）の関係を満たす。このため、点火プラグ４０において放電が発生した後の残留エネルギーＥを、ＬＣ回路による共振現象と、ダイオード３０の逆回復特性とを利用して、低減できる。これにより、残留エネルギーＥを早期に収束させ、残留エネルギーＥによる異常放電を抑制できる。

また、本実施形態の点火装置１は、ＬＣ回路の共振周期Ｔと、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔとが、上記の式（３）の関係を満たす。このため、点火プラグ４０において放電が発生した後、ＬＣ回路の共振現象により、ダイオード３０に逆方向に電流が流れ、再びダイオード３０に順方向に電流が流れる前に、逆回復時間ｔｔが終了する。これにより、ＬＣ回路による電流の共振が継続することを抑制できる。

＜５．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

＜５－１．第１変形例＞
図９は、第１変形例に係る点火装置１の回路図である。この第１変形例では、ダイオード３０が、第１接続線６４ではなく、第２接続線６５に設けられている。ダイオード３０は、点火プラグ４０から二次コイル１２へ向かう方向が順方向となる向きで、二次コイル１２に対して直列に接続されている。

図９の構成でも、一次コイル１１への通電時に、ダイオード３０によりＯＮ時電圧を抑制できる。したがって、ＯＮ時電圧により、点火プラグ４０に意図しない放電が発生することを抑制できる。

また、図９の構成でも、ＬＣ回路の共振周期Ｔと、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔとが、上記の式（１）の関係を満たすようにすれば、上記の実施形態と同様に、点火プラグ４０において放電が発生した後の残留エネルギーＥを、ＬＣ回路による共振現象と、ダイオード３０の逆回復特性とを利用して、低減できる。これにより、残留エネルギーＥを早期に収束させ、残留エネルギーＥによる異常放電を抑制できる。

＜５－２．第２変形例＞
図１０は、第２変形例に係る点火装置１の回路図である。この第２変形例では、第１接続線６４が、電源線６１の経路上に位置する結線部６３ではなく、グラウンドに接続されている。そして、当該第１接続線６４に、ダイオード３０が設けられている。ダイオード３０は、二次コイル１２からグラウンドへ向かう方向（すなわち、点火プラグ４０から二次コイル１２へ向かう方向）が順方向となる向きで、二次コイル１２に対して直列に接続されている。

図１０の構成でも、一次コイル１１への通電時に、ダイオード３０によりＯＮ時電圧を抑制できる。したがって、ＯＮ時電圧により、点火プラグ４０に意図しない放電が発生することを抑制できる。

また、図１０の構成でも、ＬＣ回路の共振周期Ｔと、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔとが、上記の式（１）の関係を満たすようにすれば、上記の実施形態と同様に、点火プラグ４０において放電が発生した後の残留エネルギーＥを、ＬＣ回路による共振現象と、ダイオード３０の逆回復特性とを利用して、低減できる。これにより、残留エネルギーＥを早期に収束させ、残留エネルギーＥによる異常放電を抑制できる。

＜５－３．第３変形例＞
図１１は、第３変形例に係る点火装置１の回路図である。この第３変形例では、第１接続線６４が、電源線６１の経路上に位置する結線部６３ではなく、グラウンドに接続されている。また、この第３変形例では、ダイオード３０が、第１接続線６４ではなく、第２接続線６５に設けられている。ダイオード３０は、点火プラグ４０から二次コイル１２へ向かう方向が順方向となる向きで、二次コイル１２に対して直列に接続されている。

図１１の構成でも、一次コイル１１への通電時に、ダイオード３０によりＯＮ時電圧を抑制できる。したがって、ＯＮ時電圧により、点火プラグ４０に意図しない放電が発生することを抑制できる。

また、図１１の構成でも、ＬＣ回路の共振周期Ｔと、ダイオード３０の逆回復時間ｔｔとが、上記の式（１）の関係を満たすようにすれば、上記の実施形態と同様に、点火プラグ４０において放電が発生した後の残留エネルギーＥを、ＬＣ回路による共振現象と、ダイオード３０の逆回復特性とを利用して、低減できる。これにより、残留エネルギーＥを早期に収束させ、残留エネルギーＥによる異常放電を抑制できる。

＜５－４．他の変形例＞

上記の実施形態では、自動車に搭載される点火装置１について説明した。しかしながら、本発明の「点火装置」は、自動車以外の輸送機器に搭載されるものであってもよい。また、本発明の「点火装置」は、輸送機器以外の産業機械や発電機などに搭載されるものであってもよい。

また、点火装置の細部の構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更を加えてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１ 点火装置
１０ 点火コイル
１１ 一次コイル
１２ 二次コイル
１３ 鉄芯
２０ スイッチング素子
３０ ダイオード
４０ 点火プラグ
４１ 中心電極
４２ 接地電極
５０ 制御部
６１ 電源線
６２ 接地線
６３ 結線部
６４ 第１接続線
６５ 第２接続線
７０ バッテリ
Ｃ 浮遊容量
Ｅ 残留エネルギー
Ｌ インダクタンス
ｔｔ 逆回復時間

Claims (4)

1. 内燃機関の点火装置であって、
   バッテリと電源線を介して接続された一次コイルと、
   前記バッテリから前記一次コイルへの通電のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング素子と、
   前記一次コイルと電磁結合された二次コイルと、
   前記二次コイルに対して直列に接続されたダイオードと、
   前記二次コイルの他端と接続された点火プラグと、
   を備え、
   前記ダイオードは、前記点火プラグから前記二次コイルへ向かう方向が順方向となる向きで接続され、
   前記二次コイルのインダクタンスＬと、前記二次コイルから前記点火プラグまでの間に存在する浮遊容量Ｃとで構成されるＬＣ回路の共振周期をＴ、
   前記ダイオードの逆回復時間をｔｔ、
   として、
   Ｔ／４≦ｔｔ
   の関係を満たす、点火装置。
2. 請求項１に記載の点火装置であって、
   Ｔ／４≦ｔｔ≦Ｔ／２
   の関係を満たす、点火装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の点火装置であって、
   前記二次コイルは、前記インダクタンスが可変である、点火装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の点火装置であって、
   前記内燃機関は水素を含む燃料を使用する、点火装置。

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