JP5676721B1 - 高周波放電点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境温度の変化や、装置の定数のバラツキ、さらに、内燃機関の燃焼状態が変化した場合であっても所望の電流レベルとなるように制御でき、効率良く高エネルギー放電を実現できる高周波放電点火装置を提供する。【解決手段】所定の高電圧を発生し、発生した所定の高電圧を点火プラグに供給して間隙に火花放電の経路を形成させる火花放電経路生成装置１０１と、インダクタ１１７とコンデンサ１１６より成る共振装置１０５と、共振装置を介し、間隙に形成された火花放電の経路に交流電流を供給する電流供給装置１０３と、電流供給装置から供給される交流電流のレベル、もしくはこれに相当するレベルを検出し、その検出レベルに応じた値を出力する電流レベル検出装置１１５と、電流レベル検出装置の出力に応じて、電流供給装置が供給する交流電流の出力を制御する制御装置１０４とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、火花放電経路に高周波交流電流を流し込み、主プラグギャップ間に放電プラズマを形成させることにより内燃機関を点火させる高周波放電点火装置に関するものである。

近年、環境保全、燃料枯渇の問題が提起されており、自動車業界においては、もこれらへの対応が急務となっている。
この対応の一例として、過給機を利用したエンジンダウンサイジング、軽量化により燃料消費量を飛躍的に改善する方法がある。

高過給状態になると、エンジン燃焼室内の圧力が燃焼を伴っていない状態でも非常に高くなり、この中では燃焼を開始するための火花放電を発生させることが困難になることが知られている。
この理由の一つに、点火プラグの高圧電極とＧＮＤ（グランド）電極の間（ギャップ）で絶縁破壊を引起すための要求電圧が非常に高くなり、点火プラグの絶縁碍子部の耐電圧値を超えてしまう点がある。

この課題を解決するために、碍子部の耐圧を上げる研究がなされているが、実情では要求に対し十分な耐圧を確保することは困難であり、点火プラグのギャップ間隔を狭める手段をとらざるを得ない状況となっている。
しかしながら、点火プラグのギャップを狭めると、今度は電極部による消炎作用の影響が大きくなり、始動性の低下、燃焼性の低下を引起す点に課題が発生してしまう。

この問題を解決するためには、消炎作用によって電極部に取られる熱を上回るエネルギーを火花放電で与える、もしくは電極から少しでも遠いところで燃焼を引起す、といった回避手段が考えられ、例えば特許文献１に示すような点火コイル装置が提案されている。

特許文献１に開示された点火コイル装置は、従来の点火コイルにより点火プラグのギャップに火花放電を発生させ、この火花放電の経路にコンデンサによるミキサを介して高周波電流を流し込むことで高エネルギーの火花放電、かつ通常の火花放電よりも広範囲に拡がる放電プラズマを形成することを可能にするものである。

特開２０１２−１１２３１０号公報

特許文献１に示された従来の点火コル装置は、高耐圧のコンデンサを用いて高電圧系と大電流系を分離／結合するものである。
コンデンサは一般的に温度特性を持っており、環境温度の変化に応じて許容値が変化するものである。
特許文献１に示された従来の点火コイル装置は、コンデンサの通過周波数帯域に応じた交流電流を火花放電の経路に投入するものであるので、このコンデンサの特性が温度により変化することで、火花放電の経路に投入される電流レベルが著しく変化する。
そのため、電流レベルを検出し、コンデンサの通過周波数帯域に応じた交流電流の周波数を制御することが考えられる。
しかし、内燃機関の燃焼状態が変化し、燃焼状態が不安定になると火花放電経路のインピーダンスが増加するため、火花放電の経路に投入される電流レベルも著しく変化し、安定して電流を投入できなくなるという課題を有している。

この発明は、従来の装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであって、環境温度の変化によりコンデンサ容量が変化した場合でも安定して所望の交流電流を火花放電の経路に投入でき、さらに、内燃機関の燃焼状態が変化した場合でも安定して所望の交流電流を火花放電の経路に投入でき、効率良く大きな放電プラズマを形成することのできる高周波放電点火装置を提供することを目的とするものである。

この発明の高周波放電点火装置は、間隙を介して対向する電極間に火花放電を発生して内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグと、所定の高電圧を発生し、発生した所定の高電圧を前記点火プラグに供給して前記間隙に前記火花放電の経路を形成させる火花放電経路生成装置と、インダクタとコンデンサより成る共振装置と、前記共振装置を介し、前記間隙に形成された火花放電の経路に交流電流を供給する電流供給装置と、前記電流供給装置から供給される前記交流電流のレベル、もしくはこれに相当するレベルを検出し、その検出レベルに応じた値を出力する電流レベル検出装置と、前記電流レベル検出装置の出力に応じて、前記電流供給装置が供給する前記交流電流の出力を制御する制御装置とを備えたものである。

この発明の高周波放電点火装置によれば、環境温度の変化や、装置の定数のバラツキ、さらに、内燃機関の燃焼状態が変化した場合であっても所望の電流レベルとなるように制御できるようになり、効率良く高エネルギー放電を実現できる。

また、この発明の高周波放電点火装置によれば、大きな交流放電電流を早い周期で点火プラグの電極間に供給することができるので、簡素な構成で効率良く高エネルギー放電を実現すると共に、大きな放電プラズマを形成し、狭小ギャップの点火プラグを用いても始動性や燃焼性を損なうことがなくなるので、高過給ダウンサイジングによる軽量化や高圧縮比化による熱効率の向上等を行うことができるようになり、従って、エンジンの運転に利用する燃料を飛躍的に削減することが可能となり、ＣＯ２の排出量を大きく削減し、環境保全に貢献することができる。

この発明の実施の形態１に係わる高周波放電点火装置の回路構成図である。 この発明の実施の形態１に係わる高周波放電点火装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係わる高周波放電点火装置の制御手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係わる高周波放電点火装置の回路構成図である。 この発明の実施の形態２に係わる高周波放電点火装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係わる高周波放電点火装置の制御手順を示すフローチャートである。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１による高周波放電点火装置は、点火コイル装置で作る高電圧により点火プラグの主プラグギャップ間に火花放電を発生させ、加えて、火花放電経路に高周波交流電流を流し込むことで、主プラグギャップ間に大きな放電プラズマを形成させる装置である。

本実施の形態１における高周波放電点火装置の構成について、図１を用いて説明する。図１において、高周波放電点火装置は、主プラグギャップを介して対向する電極間に火花放電を発生して内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグ１０２と、点火プラグ１０２に所定の高電圧を印加する火花放電経路生成装置である点火コイル装置１０１と、インダクタ１１７とコンデンサ１１６よりなる共振装置１０５と、共振装置１０５を介し、主プラグギャップに形成された火花放電の経路に交流電流を供給する電流供給装置１０３と、主プラグギャップに形成された火花放電の経路に供給される交流電流のレベル、もしくはこれに相当するレベルを検出し、その検出レベルに応じた値を出力する電流レベル検出装置１１５と、電流レベル検出装置１１５の出力に応じて、電流供給装置１０３の動作を制御する制御装置１０４とから構成されている。

点火プラグ１０２は、第１の電極としての高圧電極１０２ａと、高圧電極１０２ａに対して所定の間隙である主プラグギャップを介して対向する第２の電極としての外側電極１０２ｂとを備えている。

点火コイル装置１０１は、コア１１８を介して、磁気的に結合された１次コイル１１１と２次コイル１１２、１次コイル１１１の通電を制御するスイッチング素子１１４とスイッチング素子１１４を駆動するためのドライバ装置１１３、点火プラグ１０２の高圧電極１０２ａと外側電極１０２ｂとの間隙（主プラグギャップ）に絶縁破壊を引起す際に発生する容量電流系のノイズを抑制するための抵抗１１９とを備えている。

電流供給装置１０３は、交流電流を生成するスイッチング回路１３０と、スイッチング回路１３０により生成された交流電流を検出する電流レベル検出装置１１５とを同一パッケージ内に備えている。
このように電流レベル検出装置１１５を電流供給装置１０３のパッケージ内に設けた場合、スイッチング回路１３０等と共通で使用できる回路(電源回路等)があるため回路の小型化を図れる上、スイッチング回路１３０と同じＧＮＤレベルで電流レベル検出装置１１５を設けることが容易であるため、精度良い検出も可能となる。

共振装置１０５は、電流供給装置１０３内のスイッチング回路１３０により生成された交流電流を、主プラグギャップに生成される火花放電経路に供給すると共に、点火コイル装置１０１の２次コイル１１２で発生する高電圧が、スイッチング回路１３０に印加されないようにブロックするためのバンドパスフィルタを構成するコンデンサ１１６とインダクタ１１７とを備えている。

制御装置１０４は、電流レベル検出装置１１５により検出される電流レベルに応じて、点火コイル装置１０１や電流供給装置１０３の動作方針を判断し、制御するマイクロプロセッサ１４０と、電流レベル検出装置１１５の検出信号を受けマイクロプロセッサ１４０へ受け渡すためのインタフェース１４１とを備えている。

制御装置１０４内のマイクロプロセッサ１４０は、電流レベル検出装置１１５の出力値に対する目標値を設定する目標設定装置１４２と、第１の閾値と第２の閾値を設定する閾値設定装置１４３とを備えている。

本実施の形態１における高周波放電点火装置の動作について、図２のタイミングチャートを用いて説明する。
図２は、図１における各部の信号を時系列に示すタイミングチャートである。
図２の信号Ｉは、図１における経路Ｉの矢印方向を正とした信号であって、制御装置１０４から出力され、点火コイル装置１０１を駆動するための電圧信号である。
図２の信号Ｗは、図１における経路Ｗの矢印方向を正とした信号であって、制御装置１０４が出力し、電流供給装置１０３内のスイッチング回路１３０へと供給される電圧信号であって、スイッチング回路１３０を動作させる期間を示している。
図２の信号Ｈは、図１における経路Ｈの矢印方向を正とした信号であって、スイッチング回路１３０により生成された交流電流を示す電流信号である。
図２の信号Ｐは、図１における経路Ｐの信号であって、インタフェース１４１によりピークホールドされた信号である。
図２の信号Ｆは、図１における経路Ｆの矢印方向を正とした信号であって、点火プラグ１０２の主プラグギャップに形成される火花放電経路に流れる放電電流を示す電流信号である。

図２のタイミングＴ０において、信号Ｉは既にＨＩＧＨとなっているので、点火コイル装置１０１内のスイッチング素子１１４はＯＮの状態、１次コイル１１１は通電状態であり、コア１１８に磁束エネルギーが蓄積されつつある。

タイミングＴ１において、信号ＩをＬＯＷに切替えると、点火コイル装置１０１内のスイッチング素子１１４により１次コイル１１１の通電は遮断され、コア１１８に蓄積された磁束エネルギーを解放、２次コイル１１２に誘導電圧が発生し、誘導電流が流れ始めると共に、点火プラグ１０２が潜在的に備えている対地間容量、およびコンデンサ１１６の充電が開始される。

タイミングＴ２において、点火プラグ１０２の対地間容量、およびコンデンサ１１６の充電電圧が、点火プラグ１０２の主プラグギャップの絶縁破壊電圧に達すると、主プラグギャップ間で絶縁破壊が起こり、火花放電経路が形成されると共に、前記容量に蓄積された電荷の放出による電流、いわゆる容量電流Ｉｃが火花放電経路に流れ込む。

容量電流Ｉｃがおさまった頃から交流電流を注入するように、制御装置１０４は信号ＷをタイミングＴ３でＨＩＧＨへと切替え、スイッチング回路１３０の動作を許可する。

スイッチング回路１３０は、信号Ｗにより、その動作が許可されると、主プラグギャップに形成される火花放電経路に向かって交流電流を送り込むように、スイッチング動作を開始する。
本実施の形態１においては、スイッチング回路１３０をハーフブリッジの構成とし、この後段にインダクタ１１７とコンデンサ１１６で構成されるバンドパスフィルタを配置しているので、このバンドパスフィルタの共振周波数に合わせて、スイッチング回路１３０は、ハーフブリッジのＨＩＧＨ側スイッチ、ＬＯＷ側スイッチが交互にＯＮ／ＯＦＦとなるように動作させる。
バンドパスフィルタの共振周波数に合わせてハーフブリッジ回路をスイッチングすることで、バンドパスフィルタ部のインピーダンスが最小となるので、経路Ｈに流れる電流供給装置１０３の出力電流は最大となり、従って主プラグギャップ間の火花放電経路に最大の交流電流を送り込めるようになる。

制御装置１０４はタイミングＴ４において、信号ＷをＬＯＷへと切替え、スイッチング回路１３０の動作を停止させる。
スイッチング回路１３０の動作が止まると、主プラグギャップ間の火花放電経路への大きな交流電流の供給も止まる。

制御装置１０４内のマイクロプロセッサ１４０は、インタフェース１４１によりピークホールドされた信号レベルを判断するために、Ａ／Ｄ変換器でこの信号を取り込む。
メガヘルツ帯の高周波交流信号をＡ／Ｄ変換器で取り込み、データ処理をするためには、高性能かつ高価なＡ／Ｄ変換器やマイコンが必要となってしまうので、本実施の形態１では、汎用の安価なマイクロプロセッサと、Ａ／Ｄ変換器を用いて、信号レベルを読み取れるように、ピークホールド回路で構成されるインタフェース１４１を用意した。
マイクロプロセッサ１４０は、タイミングＴ４以降のタイミングで信号ＰをＡ／Ｄ変換器により取り込み、取り込みが終われば、ピークホールドをリセットするようにしている。

本実施の形態１における高周波放電点火装置の制御手順について、図３のフローチャートを用いて説明する。
図３において、ステップＳ１では、電流供給装置１０３が主プラグギャップに形成された火花放電の経路に交流電流を供給する期間が終了後、マイクロプロセッサ１４０は、インタフェース１４１によりピークホールドされた信号をＡ／Ｄ変換器で取り込み、検出値ａとする。
マイクロプロセッサ１４０は、Ａ／Ｄ変換器で取り込み後、ピークホールドをリセットする。

ステップＳ２では、マイクロプロセッサ１４０は、ステップＳ１で検出した検出値ａとマイクロプロセッサ１４０内の目標設定装置１４２により設定された目標値ｂとの差の絶対値を計算し、計算値ｃとする。
例えば、ステップＳ１で検出した検出値ａが４アンペア、目標設定装置１４２により設定された目標値ｂが３アンペアであったとする。
マイクロプロセッサ１４０は、検出値ａの４アンペアと目標値ｂの３アンペアとの差の絶対値を計算し、計算値ｃを１アンペアとする。
ここで計算値ｃを絶対値としておくことで、後の計算時に検出値ａと目標値ｂとの大小関係を意識することなく計算が可能となる。

目標値ｂは運転条件や放電状態等に依存して設定されるマップ値や計算値にしておくと良い。
例えば、エンジン冷却水温が８０℃未満でエンジン回転数が１０００回転／分以下では、目標値ｂを５アンペアとし、エンジン回転数が３０００回転／分を上回った時点で目標値ｂを４アンペアとし、４０００回転／分を上回れば目標値ｂを３アンペアとする。
エンジン冷却水温が８０℃を超えたら目標値ｂを一律に１アンペア差し引くようにする。

ステップＳ３では、マイクロプロセッサ１４０は、ステップＳ２で計算した計算値ｃが、マイクロプロセッサ１４０内の閾値設定装置１４３により設定された第１の閾値と第２の閾値との間にあるか判定する。

例えば、閾値設定装置１４３により設定された第１の閾値が０．５アンペア、第２の閾値が２アンペアであったとする。
ステップＳ２で計算された計算値ｃが１アンペアの場合、第１の閾値の０．５アンペアと第２の閾値の２アンペアとの間にあるので、判定結果が成立となる。
計算値ｃが０．３アンペアの場合、第１の閾値の０．５アンペアと第２の閾値の２アンペアとの間にないので、判定不成立となる。
この場合は、第１の閾値の０．５アンペアを下回っていることから、検出値ａが目標値ｂに十分近いと判断している。
計算値ｃが３アンペアの場合、第１の閾値の０．５アンペアと第２の閾値の２アンペアとの間にないので、判定不成立となる。
この場合は、第２の閾値の２アンペアを上回っていることから、検出値ａがノイズ等の異常な状態を検出していると判断している。

第１の閾値と第２の閾値は、それぞれ運転条件や放電状態等に依存して設定されるマップ値にしておくと良い。
これは、エンジン回転数や、負荷、温度等の状態が変化すると、主プラグギャップ間の絶縁破壊電圧も変化するため、ステップＳ１で検出した検出値ａにノイズが重畳し検出値ａが実際より大きい値となり、また、内燃機関の燃焼状態が変化し、燃焼状態が不安定になると主プラグギャップ間の火花放電経路のインピーダンスが増加し、点火プラグ１０２に流せる電流が減少するため、検出値ａが小さい値となってしまうためである。

ステップＳ４では、ステップＳ３の判定結果が成立の場合、マイクロプロセッサ１４０は、計算値ｃに応じてスイッチング回路１３０の動作周波数の調整量を決定し、スイッチング回路１３０に指示する。
指示する動作周波数の調整量は、マップ値や計算値にしておくと良い。
これは、計算値ｃが大きい場合、マイクロプロセッサ１４０がスイッチング回路１３０に指示を出す動作周波数の調整量を増加することで、目標値ｂに制御するまでの時間を短縮することができ、また、計算値ｃが小さい場合、動作周波数の調整量を減少することで、オーバーシュートすることなく目標値ｂに安定して制御することができるためである。

また、ステップＳ４で調整する動作周波数は、共振装置１０５のバンドパスフィルタによる共振周波数よりも必ず高い側の周波数になるようにしておくと良い。
このようにしておけば、目標値ｂより低ければスイッチング回路１３０の動作周波数を低くする、目標値ｂより高ければスイッチング回路１３０の動作周波数を高くする、と一意に決定することができる。
もちろん共振装置１０５のバンドパスフィルタによる共振周波数よりも必ず低い側の周波数でスイッチング回路１３０を制御するようにしておいても良い。
この場合は、前記考え方が反転するだけである。
なお、参考までに一例を示すと、スイッチング回路１３０の動作周波数は１〜４MHzの範囲、その調整量は100Hz〜100kHz程度である。

ステップＳ５では、ステップＳ３の判定結果が不成立の場合、マイクロプロセッサ１４０は、動作周波数を変更せず、現在の動作周波数を維持するように、スイッチング回路１３０に指示を出す。
このようにしておけば、検出値ａが目標値ｂに十分近い場合は、現在の電流レベルを維持することができる。
また、検出値ａがノイズ等の異常な状態で制御することが無いため、高い精度で電流レベルの制御を行うことができる。

このように、実施の形態１においては、点火コイル装置１０１を含み、共振装置１０５に高周波のエネルギーを供給する電流供給装置１０３と、電流供給装置１０３内の電流レベル検出装置１１５により検出した信号に基づいて、電流供給装置１０３の動作周波数を調整する制御装置とを備えることにより、環境温度の変化や、装置の定数のバラツキ、また内燃機関の燃焼状態の変化があった場合でも、所望の電流レベルとなるように制御できるようになり、大きな放電プラズマを効率よく形成し、狭小ギャップの点火プラグを用いても始動性や燃焼性を損なうことがなくなるので、高過給ダウンサイジングによる軽量化や高圧縮比化による熱効率の向上等を行うことができるようになる。
従って、内燃機関の運転に利用する燃料を比較的に削減することが可能となり、ＣＯ２の排出量を大きく削減し、環境保全に大きく貢献することができる。
特に、環境温度の変化や装置の定数のバラツキで変化する電流レベルの変化と、内燃機関の燃焼状態の変化による電流レベルの変化に応じて、マイクロプロセッサ１４０は、スイッチング回路１３０に動作周波数を指示することで、高い精度に電流レベルの制御を行うことができる。

実施の形態２．
本実施の形態２における高周波放電点火装置の構成について、図４を用いて説明する。本実施の形態２の高周波放電点火装置は、実施の形態１の構成に対して、制御装置１０４内のマイクロプロセッサ１４０に、電流レベル検出装置１１５の複数回の出力値を平均化し、平均化値を出力する平均化装置１４４を備えたものであり、平均化装置１４４には、電流レベル検出装置１１５の複数回の出力値のうち、信頼性の高い特定の出力値を選ぶ選択装置１４５を設けたものである。

電流レベル検出装置１１５は、電流供給装置１０３が主プラグギャップに形成された火花放電の経路に交流電流を供給する期間に、少なくとも２以上の複数回、交流電流のレベル、もしくはこれに相当するレベルを検出し、その検出レベルに応じた出力をする。

本実施の形態２における高周波放電点火装置の動作について、図５のタイミングチャートを用いて説明する。
図５は、図４における各部の信号を時系列に示すタイミングチャートである。
図５の各信号およびタイミングＴ１からＴ４については実施の形態１と同様である。

図５のタイミングＴａｄ１からＴａｄ５は、電流供給装置１０３が主プラグギャップに形成された火花放電の経路に交流電流を供給する期間に一定間隔で、制御装置１０４内のマイクロプロセッサ１４０が、インタフェース１４１によりピークホールドされた信号をＡ／Ｄ変換器で取り込むタイミングである。
マイクロプロセッサ１４０は、Ａ／Ｄ変換器で取り込み終了後毎に、ピークホールドを毎回リセットするようにしている。

本実施の形態２における高周波放電点火装置の制御手順について、図６のフローチャートを用いて説明する。
図６において、ステップＳ１１では、電流供給装置１０３が主プラグギャップに形成された火花放電の経路に交流電流を供給する期間に一定間隔で、マイクロプロセッサ１４０は、インタフェース１４１によりピークホールドされた信号をＡ／Ｄ変換器で取り込み、検出値ａ１１からａ１ｎ（ｎは整数）とする。
マイクロプロセッサ１４０は、Ａ／Ｄ変換器で取り込み終了後毎に、ピークホールドを毎回リセットする。

ステップＳ１２では、電流供給装置１０３が交流電流を供給する期間が終了後、マイクロプロセッサ１４０内の平均化装置１４４は、ステップＳ１１で検出した検出値ａ１１からａ１ｎ（ｎは整数）のうち、平均化装置１４４内の選択装置１４５より選択された検出値のみを平均化し平均化値ｄ１とする。
例えば、ステップＳ１１で検出した検出値は全部で４個あったとし、検出値ａ１１が３．４アンペア、検出値ａ１２が４アンペア、検出値ａ１３が４．６アンペア、検出値ａ１４が８アンペアとする。
平均化装置１４４内の選択装置１４５は、各検出値の上限値を６アンペアとすると、平均化装置１４４は検出値ａ１４以外の検出値ａ１１と検出値ａ１２、検出値ａ１３の３個を平均化し、平均化値ｄ１を４アンペアとする。
検出値の中から特異的な検出値を除外して平均化することで、検出値の高い信頼性を確保することができ、制御性も向上する。
また、平均化装置１４４内の選択装置１４５は、上限値だけでなく、下限値を設けることで、更に信頼性の高い検出値を選択するようにしても良い。

ステップＳ１３では、マイクロプロセッサ１４０は、ステップＳ１２で計算した平均化値ｄ１とマイクロプロセッサ１４０内の目標設定装置１４２により設定された目標値ｂ１との差の絶対値をそれぞれ計算し、計算値ｃ１とする。

例えば、ステップＳ１２で計算した平均化値ｄ１が４アンペア、目標設定装置１４２により設定された目標値ｂ１が３アンペアであったとする。
マイクロプロセッサ１４０は、平均化値ｄ１の４アンペアと目標値ｂ１の３アンペアとの差の絶対値を計算し、計算値ｃ１を１アンペアとする。
ここで計算値ｃ１を絶対値としておくことで、後の計算時に平均化値ｄ１と目標値ｂ１との大小関係を意識することなく計算が可能となる。
また、目標値ｂ１は運転条件や放電状態等に依存して設定されるマップ値や計算値にしておくと良い。
例えば、エンジン冷却水温が８０℃未満でエンジン回転数が１０００回転／分以下では、５アンペアピークを目標値とし、エンジン回転数が３０００回転／分を上回った時点で４アンペアピークを目標値とし、４０００回転／分を上回れば３アンペアピークを目標値とする。
エンジン冷却水温が８０℃を超えたら目標値を一律に１アンペア差し引くようにする。

ステップＳ１４では、実施の形態１のステップＳ３と同様で、マイクロプロセッサ１４０は、ステップＳ１３で計算した計算値ｃ１が、マイクロプロセッサ１４０内の閾値設定装置１４３により設定された第１の閾値と第２の閾値との間にあるか判定する。

ステップＳ１５では、実施の形態１のステップＳ４と同様で、ステップＳ１４の判定結果が成立した場合、マイクロプロセッサ１４０は、計算値ｃ１に応じてスイッチング回路１３０の動作周波数の調整量を決定し、スイッチング回路１３０に動作周波数を指示する。

ステップＳ１６では、実施の形態１のステップＳ５と同様で、ステップＳ１４の判定結果が不成立の場合、マイクロプロセッサ１４０は、動作周波数を変更せず、現在の動作周波数を維持するように、スイッチング回路１３０に指示を出す。

このように、実施の形態２においては、実施の形態１の構成に対して、制御装置１０４内のマイクロプロセッサ１４０に、電流レベル検出装置１１５の複数回の出力値を平均化し、平均化値を出力する平均化装置１４４を備え、平均化装置１４４には、電流レベル検出装置１１５の複数回の出力値のうち、信頼性の高い出力値を選ぶ、選択装置１４５を設けることにより、環境温度の変化や、装置の定数のバラツキ、また内燃機関の燃焼状態の変化があった場合でも、高い信頼性で所望の電流レベルとなるように制御できるようになり、大きな放電プラズマを効率よく形成し、狭小ギャップの点火プラグを用いても始動性や燃焼性を損なうことがなくなるので、高過給ダウンサイジングによる軽量化や高圧縮比化による熱効率の向上等を行うことができるようになる。
従って、内燃機関の運転に利用する燃料を比較的に削減することが可能となり、ＣＯ２の排出量を大きく削減し、環境保全に大きく貢献することができる。
特に、電流レベル検出装置１１５は、電流供給装置１０３が主プラグギャップに形成された火花放電の経路に交流電流を供給する期間に、少なくとも２以上の複数回、交流電流のレベル、もしくはこれに相当するレベルを検出し、その検出レベルに応じた出力に基づいて制御することで、電流供給装置１０３が主プラグギャップに形成された火花放電の経路に交流電流を供給する期間の環境温度の変化や装置の定数のバラツキで変化する電流レベルの変化、内燃機関の燃焼状態の変化による電流レベルの変化に応じて、マイクロプロセッサ１４０は、スイッチング回路１３０に動作周波数を指示することができ、高い精度に電流レベルの制御を行うことができる。

この発明による高周波放電点火装置は、内燃機関を利用する自動車、二輪車、船外機、その他特殊機械などにも搭載され、燃料への着火を確実に行えるようになるので、内燃機関を効率よく運転できるようになり、燃料枯渇問題、環境保全に役立つものである。

なお、この発明は、この発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０１ 点火コイル装置、１０２ 点火プラグ、１０２ａ 高圧電極、１０２ｂ 外側電極、１０３ 電流供給装置、１０４ 制御装置、１０５ 共振装置、１１１ １次コイル、１１２ ２次コイル、１１３ ドライバ装置、１１４ スイッチング素子、１１５ 電流レベル検出装置、１１６ コンデンサ、１１７ インダクタ、１１８ コア、１１９
抵抗、１３０ スイッチング回路、１４０ マイクロプロセッサ、１４１ インタフェース、１４２ 目標設定装置、１４３ 閾値設定装置、１４４ 平均化装置、１４５ 選択装置

Claims (10)

1. 間隙を介して対向する電極間に火花放電を発生して内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグと、
   所定の高電圧を発生し、発生した所定の高電圧を前記点火プラグに供給して前記間隙に前記火花放電の経路を形成させる火花放電経路生成装置と、
   バンドパスフィルタを構成する共振装置と、
   前記共振装置を介し、前記間隙に形成された火花放電の経路に交流電流を供給する電流供給装置と、
   前記電流供給装置から供給される前記交流電流のレベル、もしくはこれに相当するレベルを検出し、その検出レベルに応じた値を出力する電流レベル検出装置と、
   前記電流レベル検出装置の出力に応じて、前記電流供給装置が供給する前記交流電流の出力を制御する制御装置とを備えた
   ことを特徴とする高周波放電点火装置。
2. 前記制御装置は、前記電流レベル検出装置の出力に応じて、前記電流供給装置が供給する交流電流の周波数を制御することを特徴とする請求項１に記載の高周波放電点火装置。
3. 前記電流供給装置は、前記共振装置に接続されたスイッチング回路を含み、前記制御装置により前記電流レベル検出装置の出力に応じて、前記スイッチング回路の動作周波数を調整されることを特徴とする請求項２に記載の高周波放電点火装置。
4. 前記電流レベル検出装置は、前記電流供給装置が前記交流電流を供給する期間に、少なくとも複数回、前記交流電流のレベル、もしくはこれに相当するレベルを検出し、その検出レベルに応じた値を出力することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の高周波放電点火装置。
5. 前記制御装置は、前記電流レベル検出装置からの前記複数回の出力値を平均化し、その平均化値を出力する平均化装置を備え、前記平均化装置の出力である平均化値に応じて、前記電流供給装置が供給する交流電流の周波数を制御することを特徴とする請求項４に記載の高周波放電点火装置。
6. 前記平均化装置は、前記電流レベル検出装置の前記複数回の出力値のうち、特定の出力値を選ぶ選択装置を備え、前記選択装置が選ぶ出力値を平均化した平均化値を出力することを特徴とする請求項５に記載の高周波放電点火装置。
7. 前記制御装置は、前記電流レベル検出装置の出力値に対する目標値を設定する目標設定装置と、第１の閾値と第２の閾値を設定する閾値設定装置とを備え、前記目標値と前記電流レベル検出装置の出力値との差の絶対値が前記第１の閾値と前記第２の閾値の間にある場合に、前記出力値が前記目標値に近づくように前記電流供給装置を制御することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の高周波放電点火装置。
8. 前記目標値、前記第１の閾値、前記第２の閾値は、それぞれ運転状態に応じたマップ値であることを特徴とする請求項７に記載の高周波放電点火装置。
9. 前記制御装置は、前記目標値と前記電流レベル検出装置の出力値との差の絶対値に応じて、前記電流供給装置が供給する交流電流の周波数の調整量を変更することを特徴とする請求項７または８に記載の高周波放電点火装置。
10. 前記電流レベル検出装置は、前記スイッチング回路と共に同一のパッケージ内に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の高周波放電点火装置。

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