JP5723666B2 - 点火装置、及びその点火制御方法 - Google Patents

Description

本発明は車両（例えば、二輪車等）のエンジンを点火させる点火装置に関し、特に、バッテリ外れ或いはバッテリ容量の低下により、交流発電機からの出力電圧のみによりエンジン点火を行う場合において、エンジンのキック始動特性を向上させることができる、点火装置、及びその点火制御方法に関する。

従来のエンジン（例えば、２輪車用のエンジン）の点火装置としてトランジスタ点火装置が知られている。このトランジスタ式点火装置は、１次巻線及び２次巻線を有する点火コイル（「イグニッションコイル」とも呼ばれる）の１次側にスイッチング回路を接続し、そのスイッチング回路の急激な電流遮断によって、点火コイルに電圧を誘起し、２次コイルに昇圧された高い点火電圧を発生させるものである。

図９は、一般的なトランジスタ式の点火装置の構成を示したものである（例えば、特許文献１を参照）。図９に示す点火装置１Ａは、交流発電機１１と、バッテリ１４と、点火制御装置１００と、点火コイル１６とを主要な要素として備えている。また、点火制御装置１００は、ダイオードＤ１と、電解コンデンサＣ１（単に「コンデンサＣ１」とも呼ぶ）と、点火制御回路１０１と、を有している。なお、このトランジスタ式点火装置の構成とその動作については、後述する本発明の実施形態において詳細に説明するため、ここでは、その構成について簡単に説明する。

図９に示す点火装置１Ａにおいて、交流発電機１１は、エンジン（図示せず）により回転駆動される交流発電機（例えば、単相交流発電機）であり、この交流発電機１１にはエンジンの点火のタイミングを検出する回転センサ、すなわち、エンジンの特定の回転角度位置でパルス信号を発生する回転センサ（例えば、パルサーコイル等）１２が付設されている。この交流発電機１１内のコイル１１Ａに誘導される交流電圧は、レギュレータ１３により整流及び電圧調整（位相制御）された直流電圧に変換されて出力され、この直流電圧によりバッテリ１４を充電する。このバッテリ１４の＋側端子はイグニッションスイッチ（ＳＷ）１５を介して点火制御装置１００に接続される。

また、点火コイル１６は一端が共通接続された１次巻線Ｗ１及び２次巻線Ｗ２を有する点火コイルである。点火コイル１６の２次巻線Ｗ２の他端は点火プラグ１７の一端（高圧側端子）に接続され、点火プラグ１７の他端は接地される。点火制御装置１００内のトランジスタＱ１は１次側電流制御用スイッチとなるトランジスタであり、トランジスタＱ１のエミッタは接地され、そのコレクタは点火コイルの１次巻線Ｗ１の他端に接続されている。

点火制御装置１００は、トランジスタＱ１をスイッチングすることにより点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に駆動電流（１次側電流）を流す制御装置である。この点火制御装置１００おいて、点火電源用のコンデンサＣ１は、バッテリ１４及びレギュレータ１３からダイオードＤ１を介して充電される電解コンデンサであり、このコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ及びバッテリ１４を電源として、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に１次側電流ｉ１を流す。また、このコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃは電源回路１０２の入力電圧となり、この電源回路１０２から一定の直流電圧Ｖｄｃが出力される。この電源回路１０２の出力電圧Ｖｄｃは制御用ＣＰＵ１１０の電源電圧となる。また、波形整形回路１０３は、回転センサ１２の出力を波形整形して制御用ＣＰＵ１１０に与える。点火駆動回路１０４は、制御用ＣＰＵ１１０から与えられる点火指令信号に応じてトランジスタＱ１にベース電流（点火指令信号）を与える。

また、コンデンサＣ１の＋側端子と接地間には、抵抗Ｒ１及びＲ２の直列回路からなる抵抗分圧回路が接続され、この抵抗Ｒ１及びＲ２の接続点の電圧が、制御用ＣＰＵ１１０内に設けられたＡ／Ｄコンバータ１１１を介して該制御用ＣＰＵ１１０内に入力される。点火装置１Ａでは、このＡ／Ｄコンバータ１１１によりコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃを検出することにより、コンデンサＣ１の電圧上昇時において点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に過大な電流が流れないようにして保護している。

また、図１０は、図９に示す点火装置における交流発電機出力の位相と通電及び点火タイミングとを示す波形図である。この図１０は、横方向に時間ｔの経過を示し、縦方向に、図１０（Ａ）のエンジン回転パルス信号の波形と、図１０（Ｂ）の交流発電機出力（半波整流）の波形と、図１０（Ｃ）のトランジスタＱ１の駆動信号の波形と、を並べて示したものである。

図１０（Ａ）に示すように、回転センサ１２は、エンジンの回転角度位置が上死点ＴＤＣの付近に設定された第１の回転角度位置に一致すると正波形の第１のパルス信号ＶＳ１を発生し、エンジンの回転角度位置が、同じく上死点ＴＤＣ付近に設定された第２の回転角度位置に一致すると負波形の第２のパルス信号ＶＳ２を発生する。なお図１０（Ａ）では、第１のパルス信号ＶＳ１が発生するタイミングをｔ１とし、第２のパルス信号ＶＳ１が発生するタイミングをｔ２としている。回転センサ１２から出力されるパルス信号ＶＳ１及びＶＳ２は、波形整形回路１０３により制御用ＣＰＵ１１０の入力信号レベルに適合するように調整された信号に変換されて制御用ＣＰＵ１１０に入力される。

制御用ＣＰＵ１１０は、パルス信号ＶＳ１が発生する（パルス信号ＶＳ１が立ち上がる）タイミングｔ１から、エンジンが１回転した後の次のタイミングｔ１（次のパルス信号ＶＳ１が立ち上がるタイミング）までの回転周期時間Ｔｎを計測して、この回転周期時間Ｔｎからエンジンの回転数Ｎを演算する。あるいは、制御用ＣＰＵ１１０は、パルス信号ＶＳ２が発生する（パルス信号ＶＳ２が立ち下がる）タイミングｔ２から、エンジンが１回転した後の次のタイミングｔ２（次のパルス信号ＶＳ２が立ち下がるタイミング）までの回転周期時間Ｔｎを計測して、この回転周期時間Ｔｎからエンジンの回転数Ｎを演算する。

また、制御用ＣＰＵ１１０は、例えば、負波形のパルス信号ＶＳ２が立ち下がるタイミングｔ１を固定の点火タイミング（通電終了タイミング）Ｔｉｇとし、図１０（Ｃ）に示すように、エンジンの回転数Ｎに応じた通電時間Ｔｏｎを算出し、この通電時間Ｔｏｎに対応する通電開始タイミング（点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に通電を開始するタイミング）Ｔｓｔを算出する。制御用ＣＰＵ１１０は、点火駆動回路１０４に通電開始指令を与えて、該点火駆動回路１０４からトランジスタＱ１にベース電流（点火制御信号）を供給する。これによりトランジスタＱ１を通電時間Ｔｏｎの間、オン状態にして、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に１次側電流ｉ１を流す。

なお、上述したトランジスタ式点火装置の例として、例えば、関連するトランジスタ式点火装置がある(特許文献２を参照)。この特許文献２に記載のトランジスタ式点火装置は、点火用の電源を供給するバッテリ外れが発生し、交流発電機出力のみによりエンジンの点火を行う場合に点火エネルギー不足が生じる問題を解決することを目的としている。この特許文献２に記載のトランジスタ式点火装置では、バッテリ外れが発生した場合は、発電機出力波形が発生している期間を検出し、この期間において通電時間を調整して所要の点火エネルギーを確保するようにしている。また、高回転時において、発電機出力波形の周期が短く（通電時間が短く）なり、通電エネルギーが不足する場合はサブコイルを用いてエネルギー加算をすることで点火エネルギー不足を解消するようにしている。

また、関連するエンジンの点火装置がある（特許文献３を参照）。この特許文献３に記載の点火装置は、エンジンの最低回転時における点火コイルへの電流の通電時間が長くなり過ぎることをなくし、イグナイタを構成するパワートランジスタの発熱を減少させることを目的としている。このために、エンジンが極低回転の場合には、各気筒の上死点直前乃至上死点での回転角信号に同期して点火コイルの通電が開始され、所定時間経過後に、通電が終了するように構成されている。

また、関連するエンジン用点火装置がある（特許文献４を参照）。この特許文献４に記載のエンジン用点火装置は、点火コイルの１次巻線への印加電圧の変動に依らず点火コイルに蓄積する磁束エネルギーを一定に維持できるエンジン用点火装置を安価に提供することを目的にしている。このために、この特許文献４に記載のエンジン用点火装置では、主制御用トランジスタをオフ状態に維持するためのマイコンを、ＥＣＵとは別に備えている。そして、ＥＣＵが点火指令信号をハイレベルにしても、マイコンが通電開始遅延信号をハイレベルにしている間は、主制御用トランジスタがオフ状態に維持されて１次側電流は流れない。そして、マイコンは、電源電圧値に応じて算出された通電開始遅延時間だけ１次側電流の通電開始時期を遅延させており、電源電圧の変動が生じても点火コイルに蓄積される磁束エネルギーは一定に制御される。よって、高価なスイッチング素子からなる１次側電流制御用スイッチを設けることなく蓄積する磁束エネルギーを一定に制御できる。

特開２００１−３０４０８３号公報 特開平１１−３１１１７２号公報 特開平１−２８５６６１号公報 特開２００１−１９３６１６号公報

ところで、上述した図９に示す点火装置１Ａにおいては、バッテリ外れ（バッテリ１４から直流電源線ＤＣＬに電力が供給できない状態）が発生した場合のキックによるエンジン始動時において、点火プラグ１７の点火エネルギーが不足するという問題がある。これはバッテリ外れが発生した場合に、交流発電機１１の出力のみで点火動作を行う必要があることに起因している。交流発電機１１から点火制御装置１００に入力される電圧は交流発電機１１の出力エネルギーや巻き線、着磁の極数にも依存するが、点火動作を正常に行うには、交流発電機１１から出力される電圧（より正確にはレギュレータ１３から出力される電圧）によりコンデンサＣ１を充電し、このコンデンサＣ１の充電電圧により、点火コイル１６への通電から点火までに必要な電圧を保持する必要がある。

図１１は、バッテリ外れが発生した場合における通電及び点火制御の例を示す波形図である。この図１１に示す例は、バッテリ外れが発生した場合においても、バッテリ１４が接続されているとした場合を基準として設定された通電時間どおりに点火動作を行った場合の例である。この図１１では、横方向の時間ｔの経過を示し、縦方向に、図１１（Ａ）のエンジン回転パルス信号の波形と、図１１（Ｂ）のトランジスタＱ１の駆動信号の波形と、図１１（Ｃ）のコンデンサＣ１の電圧波形と、図１１（Ｄ）の点火コイル１６の１次側電流の波形と、図１１（Ｄ）の制御用ＣＰＵ１１０の電源電圧波形と、を並べて示している。

点火装置１において、一般的な半波整流方式のレギュレータ１３が搭載されている場合には、図１１（Ｃ）の破線ａの波形で示すように、点火制御装置１００へ電圧供給が行われるのは発電機出力のプラス側半波となる。そして、エンジンのクランク位置に対する発電機巻き線の取り付け角度によっては、この図１１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、点火コイル１６へ通電を行うタイミング（通電開始タイミングＴｓｔ〜点火タイミングＴｉｇ）が交流発電機１１の出力電圧のマイナス側半波の周期内である場合がある。このマイナス側半波の周期内においてバッテリ外れが発生すると、点火制御装置１００は、コンデンサＣ１に蓄積されたエネルギーのみで点火動作を行うことになる。

このバッテリ外れが発生し、かつコンデンサＣ１に蓄積されたエネルギーのみで点火動作を行う場合において、コンデンサＣ１の電圧は、図１１（Ｃ）の波形ｂに示すように、通電期間（Ｔｓｔ〜Ｔｉｇ）中にコンデンサＣ１から点火コイル１６に１次側電流ｉ１が流れることにより、通電開始タイミングＴｓｔにおける電圧から次第に低下し、通電終了タイミング（点火タイミングＴｉｇ）において最小となる。

そして、図１１（Ｄ）に示すように、バッテリ接続時には、１次巻線Ｗ１には波形ａで示すように電流ｉ１のレベルまで電流が流れるのに対して、バッテリ外れの場合には、コンデンサＣ１の充電電圧が低下することにより、波形ｂで示すように１次側電流が電流ｉ１´まで低下する。このため点火タイミングＴｉｇにおいて点火エネルギーが不足することになる。さらには、図（Ｅ）に示すように、コンデンサＣ１の電圧が低下することにより、制御用のＣＰＵ１１１の電源電圧Ｖｄｃ自体が動作電圧（ＣＰＵリセット電圧）を下回ってしまい点火動作が行えなくなるといった問題も発生する。このため、バッテリ外れが発生し交流発電機のみによりエンジン点火を行う場合おいて、特に、交流発電機出力のマイナス側半波の周期内においてコンデンサＣ１に蓄積されたエネルギーのみにより点火動作を行う場合において、エンジンのキック始動特性を向上させることが望まれていた。

なお、上記バッテリ外れ時のキック始動特性の悪化の問題に対して、前述した特許文献２に記載のトランジスタ式点火装置では、発電機が出力電圧を発生している期間（プラス側の半波整流波形が出力されている期間）を検出し、この期間内において通電時間を調整して所要の点火エネルギーを確保するようにしている。また、高回転時において、発電機出力電圧の波形の周期が短く（通電時間が短く）なり、通電エネルギーが不足する場合はサブコイルを用いてエネルギー加算をすることで点火エネルギー不足を解消するようにしている。しかしながら、この特許文献２のトランジスタ式点火装置発電機においては、交流発電機からの出力電圧が発生している期間（プラス側の半波整流波形が出力されている期間）を検出して点火するため制御が複雑化するという問題がある。また、交流発電機の極数が増大するとプラス側の半波整流電圧の出力期間が短くなり点火エネルギーが不足する可能性もあり、さらには、エンジンの高回転時に対応するために点火コイルにサブコイルを付加する必要がありその分コストが上昇するという問題がある。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、バッテリ外れ或いはバッテリ容量の低下により、交流発電機からの出力電圧のみによりエンジン点火を行う場合において、エンジンのキック始動特性を向上させることができる、点火装置、及その点火制御方法を提供することにある。

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、本発明の点火装置は、エンジン駆動される発電機の出力電力により充電されるバッテリと、前記バッテリ及び前記発電機の出力電力により充電される電源用のコンデンサと、前記バッテリ及び前記コンデンサの充電電圧を電圧源として１次側電流が流れる１次巻線と、前記エンジンに装着された点火プラグに点火用高電圧を印加するための２次巻線とを有する点火コイルと、前記１次巻線への前記１次側電流の通電と遮断を制御することにより前記２次巻線に点火用高電圧を発生させ、前記点火プラグに火花放電を発生させる点火制御回路と、を備え、前記点火制御回路は、前記点火コイルの１次巻線への通電開始時における前記コンデンサの第１の電圧と、前記１次巻線への通電遮断時における前記コンデンサの第２の電圧とを検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分電圧に応じて、前記点火コイルの１次巻線に流れる１次側電流の通電時間を変化させる通電時間制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の点火装置は、前記電圧検出部は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分電圧が所定の閾値電圧以上であるか否かを判定し、前記通電時間制御部は、前記電圧検出部により前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分電圧が所定の閾値電圧以上であると判定された場合に、前記点火コイルの１次巻線に流す前記１次側電流の通電時間を所定の固定通電時間に設定することを特徴とする。

また、本発明の点火装置は、前記通電時間制御部は、前記１次側電流を遮断する点火タイミングにおいて前記点火コイルに流れる１次側電流がピーク値となるように予め設定されている固定通電時間を、前記所定の固定通電時間として設定することを特徴とする。
また、本発明の点火装置は、前記所定の閾値電圧として、複数の所定の閾値電圧が予め設定されており、前記通電時間制御部は、前記複数の所定の閾値電圧それぞれに対応付けられて予め設定されている固定通電時間のうち、前記電圧検出部により判定された所定の閾値電圧に対応付けられている固定通電時間を、前記所定の固定通電時間として設定することを特徴とする。

また、本発明の点火装置は、前記通電時間制御部は、前記エンジンの始動の際には、前記所定の固定通電時間により前記点火コイルへの１次側電流の通電を行うことを特徴とする。

また、本発明の点火制御方法は、エンジン駆動される発電機の出力電力により充電されるバッテリと、前記バッテリ及び前記発電機の出力電力により充電される電源用のコンデンサと、前記バッテリ及び前記コンデンサの充電電圧を電圧源として１次側電流が流れる１次巻線と、前記エンジンに装着された点火プラグに点火用高電圧を印加するための２次巻線とを有する点火コイルと、前記１次巻線への前記１次側電流の通電と遮断を制御することにより前記２次巻線に点火用高電圧を発生させ、前記点火プラグに火花放電を発生させる点火制御回路と、を備える点火装置における点火制御方法であって、前記点火コイルの１次巻線への通電開始時における前記コンデンサの第１の電圧と、前記１次巻線への通電遮断時における前記コンデンサの第２の電圧とを検出する電圧検出手順と、前記電圧検出手順により検出された前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分電圧に応じて、前記点火コイルの１次巻線に流れる１次側電流の通電時間を変化させる通電時間制御手順と、を含むことを特徴とする。

本発明の点火装置においては、通電開始タイミングにおける電源用のコンデンサの第１の電圧と、通電終了タイミングにおけるコンデンサの第２の電圧とを検出し、第１の電圧と第２の電圧との差分電圧に応じて、点火コイルの１次巻線に流れる１次側電流の通電時間を変化させる。
これにより、バッテリ外れ或いはバッテリ容量の低下により、交流発電機からの出力電圧のみによりエンジン点火を行う場合において、エンジンのキック始動特性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係わる点火装置の構成を示すブロック図である。 バッテリ接続状態の判定方法について説明するための波形図である。 バッテリ外れ時の固定通電制御について説明するための波形図である。 バッテリ外れ検出時における点火制御の切替動作について説明するための波形図である。 入力電圧検出処理の流れを示すフローチャートである。 通電開始処理の流れを示すフローチャートである。 点火出力処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係わる点火装置の動作を説明するための状態遷移図である。 一般的なトランジスタ式点火装置の構成を示すブロック図である。 図９に示す点火装置における交流発電機出力の位相と通電及び点火タイミングとを示す波形図である。 バッテリ外れが発生した場合における通電及び点火制御の例を示す波形図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、「通常通電」とは、バッテリ外れ（バッテリから電源線に電力を供給できない状態）が発生していない状態を想定して点火コイルに通電を行う通電方法を意味し、この通常通電の場合には、エンジン回転数に応じた通電時間が予め設定されており、このエンジン回転数に応じて設定された通電時間に従い点火コイルに通電を行うものである。また、「固定通電」とは、バッテリ外れが発生した状態において点火コイルに通電を行う場合に用いられる通電方法を意味し、この「固定通電」においては、後述するように点火コイルの１次巻線に流れる１次側電流がピーク値となるタイミングで電流を遮断するように設定される固定（エンジン回転数に依存しない固定）の通電時間で点火コイルに通電を行うものである。また、「バッテリ外れ」とは、バッテリから電源線に電力を供給できない状態に加えて、バッテリ容量が低下しバッテリから電力を供給できない状態も指している。

［第１の実施形態］
（点火装置１の全体構成についての説明）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる点火装置の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す点火装置１は、前述した図９に示す点火装置１Ａと基本的な構成部分が同じであり、点火制御装置１００における制御動作が異なるものである。このため同一の構成部分には同一の符号を付している。

図１に示す点火装置１は、交流発電機１１と、レギュレータ１３と、バッテリ１４と、イグニッションスイッチ１５と、点火制御装置１００と、点火コイル１６と、を主要な要素として備えている。
交流発電機１１は、エンジン（図示せず）により回転駆動される交流発電機（例えば、単相交流発電機）であり、この交流発電機１１にはエンジンの点火のタイミングを検出する回転センサ（例えば、パルサーコイル等）１２が付設される。この交流発電機１１内のコイル１１Ａに誘導される交流電圧は、レギュレータ１３により整流及び電圧調整（位相制御）され、直流電圧に変換されて直流電源線ＤＣＬに出力される。

また、点火コイル１６は１次巻線Ｗ１及び２次巻線Ｗ２を有する点火コイルである。点火コイル１６の１次巻線Ｗ１及び２次巻線Ｗ２のそれぞれの一端は共通接続されると共に、直流電源線（ダイオードＤ１のカソードとコンデンサＣ１の＋側端子とを接続する電源線）に接続される。点火コイル１６の２次巻線Ｗ２の他端はエンジンの点火プラグ１７の高圧側端子に接続され、点火プラグ１７の低圧側端子は接地される。また、１次巻線Ｗ１の他端は、後述する点火制御回路１０１内のＮＰＮ型のトランジスタＱ１のコレクタ端子に接続される。このトランジスタＱ１は、１次巻線Ｗ１に流れる１次側電流ｉ１を導通または遮断するためのスイッチング部となるトランジスタであり、このトランジスタＱ１のエミッタ端子は接地され、そのベース端子には、点火制御回路１０１内の点火駆動回路１０４から駆動信号（点火指令信号）が入力される。

バッテリ１４は、＋側端子が直流電源線ＤＣＬに接続され、−側端子が接地される。このバッテリ１４は、エンジン駆動される交流発電機１１からの出力電圧によりレギュレータ１３を介して充電される。また、バッテリ１４の＋側端子は、イグニッションスイッチ１５を介して点火制御装置１００に接続され、点火コイル１６及び点火制御装置１００に直流電圧を供給する。なお、イグニッションスイッチ１５はエンジンを起動する際に接点ＳＷが閉となるスイッチである。

点火制御装置１００は、ダイオードＤ１と、点火電源用のコンデンサＣ１と、点火制御回路１０１と、を備えており、点火制御回路１０１内のトランジスタＱ１をスイッチングすることにより点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に１次側電流ｉ１を流すための制御装置である。
この点火制御装置１００において、ダイオードＤ１のアノードはイグニッションスイッチ１５を介してレギュレータ１３の出力端とバッテリ１４の＋側端子とに接続され、ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ１の＋側端子に接続されると共に、点火コイル１６の一端（１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２の共通接続端子）に接続される。このコンデンサＣ１は、バッテリ１４及びレギュレータ１３からダイオードＤ１を介して充電される電解コンデンサであり、後述するように、バッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生した場合に、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に１次側電流を供給する点火用電源となるコンデンサである。

点火制御回路１０１は、抵抗Ｒ１及びＲ２の直列回路からなる抵抗分圧回路と、電源回路１０２と、波形整形回路１０３と、点火駆動回路１０４と、制御用ＣＰＵ１１０と、トランジスタＱ１と、を備えている。
そして、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃは点火制御回路１０１内の電源回路１０２の入力電圧となり、この電源回路１０２は定電圧制御された一定の直流電圧Ｖｄｃを出力する。電源回路１０２は、出力電圧Ｖｄｃを制御用ＣＰＵ１１０に電源電圧として供給する。また、波形整形回路１０３は、回転センサ１２の出力を波形整形して制御用ＣＰＵ１１０の入力信号レベルに適合するように変換する回路である。点火駆動回路１０４は、制御用ＣＰＵ１１０から与えられる指令信号に応じてトランジスタＱ１にベース電流（点火指令信号）を与える。

また、コンデンサＣ１の＋側端子と接地間には、抵抗Ｒ１及びＲ２の直列回路からなる抵抗分圧回路が接続され、この抵抗Ｒ１及びＲ２の接続点の電圧が、制御用ＣＰＵ１１０内に設けられたＡ／Ｄコンバータ１１１を介して該制御用ＣＰＵ１１０内に入力される。このＡ／Ｄコンバータ１１１によりコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃを検出することにより、後述するようにバッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）の検出を行う。なお、この制御用ＣＰＵ１１０内のＡ／Ｄコンバータ１１１は、電源電圧（バッテリ電圧及びコンデンサＣ１の電圧）の電圧上昇時において点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に過大な電流が流れないようにして保護するために一般的に装備されているものであり、これをそのまま利用することができる。

制御用ＣＰＵ１１０は、マイクロコンピュータ或いはマイクロコントローラ等で構成されるＣＰＵ（演算制御装置）であり、内部にＲＯＭやＲＡＭの他に、Ａ／Ｄコンバータ１１１や、後述する通電時間制御タイマとして使用されるタイマ（図示せず）や、エンジン回転数を計測するためのカウンタ（図示せず）等を有している。この制御用ＣＰＵ１１０内には、前述のＡ／Ｄコンバータ１１１と、電圧検出部１１２（バッテリ外れ検出部１１３を含む）と、回転検出部１１４と、通電時間制御部１１５と、を有している。また、通電時間制御部１１５は、後述する固定通電制御部１１６と、通常通電制御部１１７とを有している。

電圧検出部１１２は、Ａ／Ｄコンバータ１１１の動作を制御し、このＡ／Ｄコンバータ１１１を介して所定のサンプリング周期ごとにコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃを検出する。また、電圧検出部１１２内のバッテリ外れ検出部１１３は、バッテリ１４が直流電源線ＤＣＬに電源として接続されているか、或いは開放状態であるかを判定する処理を行う。 なお、このバッテリ外れ検出部１１３における動作については後述する。
回転検出部１１４は、回転センサ１２から出力される信号を波形整形回路１０３を介して入力し、エンジン回転数と、エンジンの回転角度位置を検出する。例えば、前述したように図１０に示すパルス信号ＶＳ１が発生するタイミングｔ１（或いはパルス信号ＶＳ２が発生するタイミングｔ２）を基に、エンジン回転数Ｎを算出し、また、エンジンの回転角度位置（例えば、点火タイミングＴｉｇの位置）を検出する。

通電時間制御部１１５は、回転検出部１１４から出力されるタイミング信号及びエンジン回転数信号を基に、点火コイル１６の点火に必要な点火時期及び通電時間を演算する。通常通電（バッテリ外れが発生していない場合の通電）の場合の通電時間はエンジンの各回転数Ｎに応じて予め設定されており、例えば、通電時間テーブル（エンジン回転数と通電時間とを対応付けたテーブル）等により保持されている。通電時間制御部１１５では、この通電時間テーブルを参照してエンジン回転数Ｎに応じた通電時間Ｔｏｎを算出する。なお、この通電時間Ｔｏｎを算出する際には、コンデンサＣ１の電圧値に応じて通電時間Ｔｏｎを変化させ、点火コイル１６に流れる１次側電流ｉ１のピーク値の大きさを制御することができる。また、例えば、図示しない電流検出回路によりトランジスタＱ１に流れる電流を検出することにより、通電時間Ｔｏｎを変化させて、１次側電流ｉ１の大きさを制御することもできる。

また、通電時間制御部１１５は、不図示の通電時間制御タイマを有しており、この通電時間制御タイマを用いて点火コイル１６への通電を制御する。例えば、図１０（Ｃ）に示すように、通電時間制御部１１５では、回転周期時間Ｔｎと通電時間Ｔｏｎ（通電開始タイミングＴｓｔ〜通電終了タイミングＴｉｇ）とを基に、今回の点火タイミングＴｉｇから次のエジンの通電開始タイミングＴｓｔまでの通電計測時間（Ｔｎ−Ｔｏｎ）を演算し、回転センサ１２が今回の点火タイミングＴｉｇのパルス信号を発生したときに、通電計測時間（Ｔｎ−Ｔｏｎ）の値を通電時間制御タイマに設定してその計測を開始する。そして、通電時間制御タイマが通電計測時間（Ｔｎ−Ｔｏｎ）の計測を完了した時に、点火駆動回路１０４に通電開始指令を出力し、この点火駆動回路１０４からトランジスタＱ１にベース電流（点火指令信号）を供給することにより、点火コイル１６への通電を開始する。

また、通電時間制御部１１５は、前述にように固定通電制御部１１６と、通常通電制御部１１７とを有しており、通電時間制御部１１５は、固定通電制御部１１６と通常通電制御部１１７と選択することにより、バッテリ外れの発生の有無に応じて点火コイル１６に対する通電制御方法を切り替えることができる。
固定通電制御部１１６は、後述するように、バッテリ外れ検出部１１３によりバッテリ外れが検出された場合、通常通電の場合の通電時間よりも短い所定の固定通電時間を設定して点火制御を行う。このバッテリ外れが検出された場合、最悪条件下（交流発電機１１からの出力電圧のマイナス側半波の周期内で点火を行う場合）では、コンデンサＣ１の充電電圧のみにより点火を行う必要があり電源に余裕がないため、固定通電制御部１１６は、点火コイル１６へ流す１次側電流の通電時間を所定の固定通電時間に制限して点火を行う。なお、この固定通電制御部１１６による固定通電制御動作については後述する。

一方、通常通電制御部１１７は、バッテリ外れが発生していない状態において、点火コイル１６へ通常通電を行う。この通常通電においては、前述のようにエンジン回転数Ｎに応じて予め設定された通電時間に従って点火コイル１６に通電を行う、この通常通電においては、バッテリ外れが発生しておらず点火コイル１６を駆動する電源に余裕があるので、上述の固定通電状態における固定通電時間よりも長い通電時間が設定される。すなわち、通常通電制御部１１７は、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１へ流れる１次側電流ｉ１が飽和値に達するまでに必要な時間を満たすように十分な通電時間を設定することができる。また、この通常通電においては固定通電のように通電時間を制限する必要がないため、通常通電制御部１１７では、上述のように、電源電圧（より正確にはコンデンサＣ１の電圧値）に応じて通電時間Ｔｏｎを変化させ、点火コイル１６に流れる１次側電流ｉ１の大きさを制御することができる。また、例えば、図示しない電流検出回路によりトランジスタＱ１に流れる電流を検出することにより、通電時間Ｔｏｎを変化させて、１次側電流ｉ１の大きさを制御することもできる。

なお、上述した制御用ＣＰＵ１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、タイマ、及びカウンタ等を有するマイクロコントローラやマイクロコンピュータ等を用いて構成されており、この制御用ＣＰＵ１１０において行われる処理の過程は、プログラムの形式でＲＯＭ等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することによって、制御用ＣＰＵ１１０に必要な機能が実現される。すなわち、電圧検出部１１２、バッテリ外れ検出部１１３、回転検出部１１４、通電時間制御部１１５、固定通電制御部１１６、及び通常通電制御部１１７等における各処理の全部または１部の機能は、ＣＰＵがＲＯＭ等から上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現されるものである。

（バッテリ外れ検出方法についての説明）
上述したように本実施形態の点火装置１においては、制御用ＣＰＵ１１０内の電圧検出部１１２が、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃを所定のサンプリング周期でＡ／Ｄコンバータ１１１により取得する。そして、バッテリ外れ検出部１１３は、点火コイル１６へ通電を開始する通電開始タイミングにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ１と、通電終了タイミングにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ２との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が、バッテリ１４が接続されている場合と外れている場合とでは違いがあることを利用して、バッテリ１４が外れているか否かの判定を行う。

以下、このバッテリ外れ検出部１１３におけるバッテリ外れの検出方法について説明する。図２は、バッテリ接続状態の判定方法について説明するための図である。図２（Ａ）はバッテリ外れが発生した場合、図２（Ｂ）はバッテリが接続されている場合を示しており、それぞれの図において、横方向に時間ｔの経過を示し、縦方向に、トランジスタＱ１の駆動信号（点火制御信号）の波形と、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃの波形とを並べて示したものである。

この図に示すように、バッテリ外れ検出部１１３では、通電を開始するタイミングＴｓｔにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ１と、通電終了タイミング（点火タイミング）Ｔｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ２（通電中の最小電圧値）との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）を算出し、この差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が閾値電圧Ｖｔｈより大きいか否かを判定する。

図２（Ａ）に示すバッテリ外れが発生している場合は、最悪条件下（交流発電機１１からの出力電圧のマイナス側半波の周期内で点火を行う場合）では、コンデンサＣ１の充電電荷のみにより点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に電流が供給されることになる。このため、通電開始タイミングＴｓｔおいてトランジスタＱ１の駆動信号がオン（高レベル）になり、コンデンサＣ１から点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に電流が流れるに従い、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃが、通電開始タイミングＴｓｔ時におけるコンデンサ電圧Ｖｃ１から、通電終了タイミングＴｉｇのコンデンサ電圧Ｖｃ２まで大幅に低下する。
このため、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくなり、これによりバッテリ外れ検出部１１３は、バッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生していると判定する。

一方、図２（Ｂ）のバッテリが接続されている状態の場合は、バッテリ１４とコンデンサＣ１の両方から点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に電流が供給されることになる。このため、通電開始タイミングＴｓｔ時におけるコンデンサ電圧Ｖｃ１に比べて、通電終了タイミングＴｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ２は低下の割り合いが少なく、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が閾値電圧Ｖｔｈよりも小さくなる。これによりバッテリ外れ検出部１１３は、バッテリが接続されていると判定する。

そして、バッテリ外れ検出部１１３において、バッテリ外れが発生していると判定された場合、通電時間制御部１１５は、上述の固定通電制御部１１６を選択し、点火コイル１６へ流す１次側電流の通電時間を所定の固定通電時間に制限して点火を行う。一方、バッテリ外れ検出部１１３において、バッテリが接続されていると判定された場合は、通電時間制御部１１５は、上述の通常通電制御部１１７を選択して点火コイル１６へ対して通常通電を行う。

（バッテリ外れ時における固定通電制御についての説明）
次に、固定通電制御部１１６において行われる固定通電制御について説明する。図３は、バッテリ外れ発生時の固定通電制御について説明するための図である。この図３では、横方向に時間ｔの経過を示し、縦方向に、図３（Ａ）のトランジスタＱ１の駆動信号の波形と、図３（Ｂ）のコンデンサＣ１の電圧波形と、図３（Ｃ）の１次巻線Ｗ１の１次側電流波形、図３（Ｄ）の制御用ＣＰＵ１１０に供給される電源電圧波と、を並べて示している。

この図３（Ｃ）に示すように、バッテリ外れが発生した状態において、通電時間制御部１１５は固定通電制御部１１６を選択して点火コイル１６への通電制御を行う。この固定通電制御部１１６では、図３（Ｃ）の実線の波形ｂで示すように、１次側電流ｉ１がピーク値となるタイミング（点火タイミングＴｉｇ）で電流を遮断できるように通電開始タイミングＴｓｔ´を設定する。この場合の通電時間（Ｔｓｔ´〜Ｔｉｇ）は、通常通電の場合の通電時間（Ｔｓｔ〜Ｔｉｇ）に対して短く設定されるため、図３（Ｂ）の実線の波形ｂで示すようにコンデンサＣ１の電圧もコンデンサ電圧Ｖｃ２までしか低下しない。また、図３（Ｄ）の実線の波形ｂで示すように、制御用ＣＰＵ１１０に供給される電源電圧ついても、一定値の電圧Ｖｄｃ１を維持することができる。

これに対して、バッテリ外れが発生した状態において、通常通電制御部１１７により通電制御を行うと、図３（Ａ）に示すように通常通電における通電開始タイミングＴｓｔで点火コイル１６への通電を開始する。このため、図３（Ｂ）の破線の波形ａで示すように、コンデンサ電圧Ｖｃは、点火コイル１６への通電が進行するに従い次第に低下し、通電終了タイミング（点火タイミング）Ｔｉｇにおいて最小のコンデンサ電圧Ｖｃ２´（Ｖｃ２´＜Ｖｃ２）となる。

また、図３（Ｃ）の破線の波形で示すように、点火コイル１６の１次側電流ｉ１は、通電開始タイミングＴｓｔの後、一旦ピーク値を示したのちに次第に低下し、通電終了タイミングＴｉｇにおいては、１次側電流ｉ１´（ｉ１´＜ｉ１）まで低下する。このため、点火コイル１６における通電エネルギーが不足することになる。さらには、図３（Ｄ）の破線の波形ａで示すように、制御用ＣＰＵ１１０の電源電圧ついても、通電終了タイミングＴｉｇにおいて電圧Ｖｄｃ２まで低下することになり、制御用ＣＰＵ１１０の動作が停止する可能性がある。

上述したように固定通電制御部１１６は、１次側電流ｉ１がピーク値となるタイミング（点火タイミングＴｉｇ）で電流を遮断できるように通電開始タイミングＴｓｔ´を設定する。この通電開始タイミングＴｓｔ´は、エンジン回転数に依存しない固定通電時間として設定することができる。この固定通電時間は、コンデンサＣ１の静電容量と点火コイルのインダクタンス成分Ｌと抵抗成分Ｒにより決定される既知の値である。従って、固定通電制御部１１６おいては、予め点火エネルギーがピーク（１次側電流ｉ１がピーク値）となる通電時間Ｔｏｎ´を算出し、この通電時間Ｔｏｎ´と回転周期時間Ｔｎ（図１０を参照）とにより、前述した通電時間制御タイマに計測時間（Ｔｎ−Ｔｏｎ´）設定しておくことで、バッテリ１４が外れた場合に入力される電圧（コンデンサ電圧Ｖｃ）に対して、最適な通電時間の制御が可能となる。

また、通電時間制御部１１５では、回転検出部１１４から入力したエンジン回転数Ｎの信号を基に、所定の回転数以上においては、上述したバッテリ外れ検出動作、及び固定通電動作への切り替え動作を停止することができる。これは、エンジン回転数の上昇に伴い交流発電機１１から入力される電圧レベルが上昇するため、上述したような通電時間の切替制御が不要となる中回転数以上になると、上述したバッテリ外れの検出動作と、固定通電制御への切替動作を行わないようにすることができる。

図４は、バッテリ外れ検出時における点火制御の切替動作について説明するための波形図であり、上述した、通電時間制御部１１５における通常通電制御から固定通電制御への切り替え動作について説明するための波形図である。この図４では、横方向に時間ｔの経過を示し、縦方向に、図４（Ａ）のエンジン回転パルス信号の波形と、図４（Ｂ）のトランジスタＱ１の駆動信号の波形と、図４（Ｃ）のコンデンサＣ１の電圧波形と、図４（Ｄ）のＡ／Ｄコンバータ１１１により入力電圧（コンデンサ電圧Ｖｃ）を取り込むためのサンプリングパルスの波形と、を並べて示している。

この図４に示す例では、最初の通電期間Ｔ１において、通常通電制御部１１７により通常通電制御を行うことにより、この期間Ｔ１においてバッテリ外れが検出され、このバッテリ外れが検出されたことに応じて次の通電期間Ｔ２において、固定通電制御部１１６により固定通電制御を行う例を示している。

まず、図４（Ｂ）に示すように、最初の通電期間Ｔ１において、通常通電制御部１１７による通常通電制御により通電開始タイミングＴｓｔから通電終了タイミング（点火タイミング）Ｔｉｇまでの時間Ｔｏｎの間、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１への通電が行われる。電圧検出部１１２では、通電開始タイミングＴｓｔの直前にＡ／Ｄコンバータ１１１によりサンプリングしたデータを、コンデンサ電圧Ｖｃ１の確定した電圧として保持する。その後、点火コイル１６への通電が進行するに従い、図４（Ｃ）に示すように、コンデンサＣ１の電圧値は次第に低下し、通電終了タイミング（点火タイミング）Ｔｉｇにおいて最小のコンデンサ電圧となる。電圧検出部１１２では、この通電終了タイミングＴｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ２を最小のコンデンサ電圧として確定して保持する。

続いて、バッテリ外れ検出部１１３では、通電開始の直前のコンデンサ電圧Ｖｃ１（確定値）と、通電が終了した時点でのコンデンサ電圧Ｖｃ２（確定値）とを基に、この電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）を算出し、この差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が所定の閾値電圧Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。この図に示す例では、期間Ｔ１の通常通電において差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくなるため、バッテリ外れ検出部１１３では、バッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生していると判定する。このバッテリ外れ検出部１１３において判定されたバッテリ外れの検出情報は、通電時間制御部１１５に出力される。

通電時間制御部１１５は、バッテリ外れ検出部１１３からバッテリ外れを示す信号が入力されると、点火制御を通常通電制御から固定通電制御に切り替えることを決定し、次の通電期間Ｔ２においては固定通電制御部１１６を選択し、通電時間を固定通電時間に制限して点火コイル１６への通電を行う。

そして、次の通電期間Ｔ２においては、点火コイル１６への通電時間Ｔｏｎ´が、通常通電時間Ｔｏｎに比べて短く設定されることにより通電時間が制限される。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、通電開始タイミングＴｓｔが新たな通電開始タイミングＴｓｔ´に変更され、点火コイル１６への通電時間がＴｏｎからＴｏｎ´に短縮され通電時間が制限された状態になる。そして、固定通電制御部１１６では、回転周期時間Ｔｎと通電時間Ｔｏｎ´とを基に、期間Ｔ１における点火タイミングＴｉｇから次の通電開始タイミングＴｓｔ´までの計測時間（Ｔｎ−Ｔｏｎ´）を演算し、期間Ｔ１の通電終了タイミングＴｉｇにおいて計測時間（Ｔｎ−Ｔｏｎ´）の値を通電時間制御タイマに設定してその計測を開始させる。そして、固定通電制御部１１６は、通電時間制御タイマが計測時間（Ｔｎ−Ｔｏｎ´）の計測を完了した時に、すなわち期間Ｔ２における通電開始タイミングＴｓｔ´において、点火駆動回路１０４を介してトランジスタＱ１に駆動信号を供給し、点火コイル１６への通電を開始する。

この期間Ｔ２における固定通電においては、図４（Ｃ）に示すようにコンデンサＣ１の電圧がコンデンサ電圧Ｖｃ２´まで低下する。このコンデンサ電圧Ｖｃ２´は、期間Ｔ１において低下したコンデンサ電圧Ｖｃ２と比較して、その低下の割合が少ない。しかしながら、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２´）が依然として閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい（Ｖｃ１−Ｖｃ２´＞Ｖｔｈ）ため、固定通電制御部１１６は固定通電状態（固定通電）を維持する。なお、バッテリが接続された状態になると、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２´）が「Ｖｃ１−Ｖｃ２´＜Ｖｔｈ」となるため、通電時間制御部１１５は、通常通電制御部１１７を選択することにより通常通電状態に切り替える。

また、図５、図６、及び図７は、上述した点火制御における処理の流れをフローチャートで示したものである。
このうち、図５は、制御用ＣＰＵ１１０内の電圧検出部１１２における入力電圧検出処理の流れを示すフローチャートである。以下、図５を参照して、電圧検出部１１２における処理の流れについて説明する。
電圧検出部１１２では、Ａ／Ｄコンバータ１１１を介して、所定のサンプリング周期でコンデンサ電圧Ｖｃの電圧値をサンプリングデータとして取得する（ステップＳ１１）。そして、電圧検出部１１２は、コンデンサ電圧Ｖｃ１の更新期間であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。すなわち、電圧検出部１１２は、現在の状態が点火コイル１６への通電中でなければ、コンデンサ電圧Ｖｃ１の更新期間と判定し（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、取得したコンデンサ電圧Ｖｃの電圧データをコンデンサ電圧Ｖｃ１として保持する（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ１２において更新期間でないと判定された場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、すなわち点火コイル１６への通電中と判定された場合は、電圧検出部１１２は、コンデンサ電圧Ｖｃのサンプリングデータを取得し、この今回取得したデータ（電圧値）が現在保持している通電中のコンデンサ電圧Ｖｃ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１４）。そして、電圧検出部１１２では、今回取得したデータが、現在保持しているコンデンサ電圧Ｖｃ２よりも小さい場合は（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、今回取得したデータを新たなコンデンサ電圧Ｖｃ２の最小電圧値として保持する（ステップＳ１５）。また、電圧検出部１１２は、今回取得したデータが、現在保持している通電中のコンデンサ電圧Ｖｃ２よりも大きい場合は（ステップＳ１４：ＮＯ）、現在保持しているコンデンサ電圧Ｖｃ２をそのまま最小電圧値として保持する。

また、図６は、通電開始処理の流れを示すフローチャートである。点火制御回路１０１により点火コイル１６への通電が開始されると、電圧検出部１１２では、点火コイル１６への通電を開始する前に取得したコンデンサ電圧Ｖｃの電圧をコンデンサ電圧Ｖｃ１として確定し、この値を保持する（ステップＳ２１）。その後に、電圧検出部１１２は、通電中のコンデンサ電圧Ｖｃ２の更新期間に移行する（ステップＳ２２）。このステップＳ２２におけるコンデンサ電圧Ｖｃ２の更新処理は、図５に示すフローチャートに従って行われる。但し、点火コイル１６への通電中でありコンデンサ電圧Ｖｃ１の期間ではないため、図５に示すフローチャートにおいてコンデンサ電圧Ｖｃ１は更新されず（ステップＳ１３は実行されず）、ステップＳ１４及びステップＳ１５に示すコンデンサ電圧Ｖｃ２の更新処理のみが行われる。そして、電圧検出部１１２では、点火コイル１６への通電が終了した時点でのコンデンサ電圧Ｖｃを最小のコンデンサ電圧Ｖｃ２として保持する。

また、図７は、点火出力処理の流れを示すフローチャートである。以下、図７を参照して、その処理の流れについて説明する。
電圧検出部１１２では、点火コイル１６への通電が終了した時点でのコンデンサ電圧Ｖｃを最小のコンデンサ電圧Ｖｃ２として確定する（ステップＳ３１）。続いて、バッテリ外れ検出部１１３では、通電開始の直前のコンデンサ電圧Ｖｃ１と、通電が終了した時点でのコンデンサ電圧Ｖｃ２とを電圧検出部１１２から読み出し、この電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）を算出し、この差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が所定の閾値電圧Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３２）。

そして、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が所定の閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい場合は（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、バッテリ外れ検出部１１３によりバッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生していると判定されるため、通電時間制御部１１５では、固定通電制御部１１６を選択し、点火コイル１６に対して固定通電による点火制御を行う（ステップＳ３３）。この後に、図５のフローチャートに示すコンデンサ電圧Ｖｃ１の更新期間に移行し、電圧検出部１１２によりコンデンサ電圧Ｖｃ１を検出する（ステップＳ３５）。

一方、ステップＳ３２において、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が所定の閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合は（ステップＳ３２：ＮＯ）、バッテリ外れ検出部１１３によりバッテリ外れ（またはバッテリ容量の低下）が発生していないと判定されるため、通電時間制御部１１５は、通常通電制御部１１７を選択し、点火コイル１６に対して通常通電により点火制御を行う（ステップＳ３４）。この後に、図５のフローチャートに示すコンデンサ電圧Ｖｃ１の更新期間に移行し、電圧検出部１１２によりコンデンサ電圧Ｖｃ１を検出する（ステップＳ３５）。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態では、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に１次側電流を供給する電源電圧（より正確にはコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ）を検出し、バッテリ外れ検出部１１３によりバッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生しているか否かを判定した後に、通電時間制御部１１５が、通常通電により制御を行うか、固定通電により制御を行うかを選択する例について説明した。

しかしながら、第１の実施形態ではエンジン起動直後には点火コイル１６に対して通常通電を行うことを予定しているため、エンジン起動直後の極低回転の状態においてバッテリ外れが発生している場合は、この通電時間中にコンデンサＣ１の電圧Ｖｃが大幅に低下することになる。このため、電圧検出部１１２によりコンデンサ電圧Ｖｃを検出し、バッテリ外れ検出部１１３によりバッテリ外れの有無の判定を行う前に、制御用ＣＰＵ１１０自体の電源電圧Ｖｄｃが最低動作作電圧（ＣＰＵリセット電圧）以下になり、制御用ＣＰＵ１１０の動作が停止してしまう可能性がある。

この問題に対処するために、本発明の第２の実施形態として、点火装置１が、エンジン起動直後から、点火コイル１６へ通電を固定通電により開始する例について説明する。このように、点火装置１がエンジン始動時において固定通電状態からスタートすることにより、エンジン起動直後の極低回転の状態においてバッテリ外れが発生し、かつ最悪条件下（交流発電機１１からの出力電圧のマイナス側半波の周期内で点火を行う場合）においても、コンデンサＣ１の電圧低下を抑制し、制御用ＣＰＵ１１０の電源電圧Ｖｄｃを一定値に保持することができる。これにより、点火装置１では、エンジンのキック始動時においてエンジン低回転から確実にエンジン点火制御を行うことが可能になる。
なお、この第２の実施形態における点火装置の構成は、図１に示す点火装置１と同様な構成であり、制御用ＣＰＵ１１０内の通電時間制御部１１５における制御動作の内容が一部異なるだけのものである。

図８は、本発明の第２の実施形態に係わる点火装置の動作を説明するための状態遷移図である。以下、この図８を参照して、第２の実施形態における点火装置の動作について説明する。

点火装置１においてイグニッションスイッチ１５がオンになると、図８（Ａ）に示すように、最初に、点火制御回路１０１（より正確には制御用ＣＰＵ１１０）はリセット状態に移行する（状態ＳＴ１）。その後にエンジンを始動すると、このエンジン始動の時点において、点火制御回路１０１は固定通電状態（状態ＳＴ２）に移行する（矢付線Ｓ１０１）。この固定通電状態（状態ＳＴ２）においては、通電時間制御部１１５は固定通電制御部１１６を選択して点火コイル１６へ固定通電により通電を行う。この固定通電状態（状態ＳＴ２）において、固定通電制御部１１６は、図８（Ｂ）に示すように、点火コイル１６に流れる１次側電流ｉ１がピーク値となるタイミング（点火タイミングＴｉｇ）で電流を遮断できるように通電開始タイミングＴｓｔ´を設定する（図３（Ｃ）を参照）。

そして、この固定通電状態（状態ＳＴ２）においては、図８（Ｃ）に示すように、電圧検出部１１２により、通電開始タイミングＴｓｔ´におけるコンデンサ電圧Ｖｃ１と、通電終了タイミングＴｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ２ａまたはＶｃ２ｂを検出する。この図８（Ｃ）に示すように、バッテリ１４が接続されている場合は、点火タイミングＴｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃは、コンデンサ電圧Ｖｃ１に比べて低下の度合いが小さくコンデンサ電圧Ｖｃ２ａとなる。一方、バッテリ外れが発生している場合は、点火タイミングＴｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃは、コンデンサ電圧Ｖｃ１に比べて低下の度合いが大きくコンデンサ電圧Ｖｃ２ｂとなる。

この固定通電状態（状態ＳＴ１）において、バッテリ外れ検出部１１３は、通電開始タイミングＴｓｔ´におけるコンデンサ電圧Ｖｃ１と、通電終了タイミング（点火タイミング）Ｔｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ２ａ又はＶｃ２ｂとの差分電圧を算出して、所定の閾値電圧Ｖｔｈ´よりも大きいか否かを判定する。そして、バッテリ外れが発生している場合は、図８（Ｃ）の実線ｂの波形に示すように、通電終了タイミングＴｉｇにおけるコンデンサＣ１の電圧はコンデンサ電圧Ｖｃ２ｂとなる。従って、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２ｂ）はＶｔｈ´よりも大きくなり（Ｖｃ１−Ｖｃ２ｂ＞Ｖｔｈ´）、バッテリ外れ検出部１１３では、バッテリ外れが発生していると判定し、通電時間制御部１１５では、固定通電状態（状態ＳＴ２）をそのまま継続する。

一方、バッテリ外れが発生していない場合は、図８（Ｃ）の実線ａの波形に示すように、通電終了タイミングＴｉｇにおけるコンデンサＣ１の電圧はコンデンサ電圧Ｖｃ２ａとなる。従って、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２ａ）はＶｔｈ´よりも小さくなり（Ｖｃ１−Ｖｃ２ａ＜Ｖｔｈ´）、バッテリ外れ検出部１１３では、バッテリが接続されていると判定し、通電時間制御部１１５では、通常通電制御部１１７を選択して通常通電状態（ＳＴ３）に移行する（矢付線Ｓ１０２）。

通常通電状態（状態ＳＴ３）に移行すると、この通常通電状態（状態ＳＴ３）においては、電圧検出部１１２により、通電開始タイミングＴｓｔにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ１と、通電終了タイミングＴｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ２とが検出される。また、バッテリ外れ検出部１１３により、この電圧Ｖｃ１とＶｃ２との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が算出され、この差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が所定の閾値電圧Ｖｔｈよりも大きいか否かが判定される。この通常通電状態（状態ＳＴ３）は、バッテリ外れが発生しない限りにおいては、そのまま継続される。そして、何らかの理由により、バッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生した場合は、図８（Ｃ）の破線ｃの波形に示すように、通電終了タイミングＴｉｇにおけるコンデンサ電圧Ｖｃ２ｃまで大きく低下する。このため、差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２ｃ）が所定の閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくなり（Ｖｃ１−Ｖｃ２ｃ＞Ｖｔｈ）、バッテリ外れ検出部１１３は、バッテリ外れが発生したと判定する。

通常通電状態（状態ＳＴ３）においてバッテリ外れが発生すると、通電時間制御部１１５は、点火コイル１６への点火制御を、通常通電状態（ＳＴ３）から固定通電状態（ＳＴ２）に切り替える（矢付線Ｓ１０３）。なお、通電時間制御部１１５は、通常通電状態（状態ＳＴ３）において、例えば、エンジン回転が停止するなどしてエンジン回転信号にエラーが発生した場合においても、通常通電状態（ＳＴ３）を固定通電状態（ＳＴ２）に切り替える。また、固定通電状態（ＳＴ２）及び通常通電状態（ＳＴ３）において、例えば、イグニッションスイッチ１５が開放され、制御用ＣＰＵ１１０の電源が切断されるなどの状態が発生した場合は、リセット状態（ＳＴ１）に戻ることになる（矢付線Ｓ１００ａ及びＳ１００ｂ）。

以上、本発明の第１及び第２の実施形態において説明したように、本実施形態の点火装置１では、バッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生し、かつ点火コイル１６への通電期間が交流発電機１１のマイナス（負側の半波）の出力期間である場合においても、コンデンサＣ１に充電されたエネルギーのみによりエンジン点火を行うことができる。これにより、本実施形態の点火装置１では、エンジン点火を行う場合のキック始動特性を向上させることができる。さらに、本実施形態の点火装置１では、交流発電機１１の極数や取り付け角度によりプラス（正側の半波）の出力波形が重なって出力される場合においても、点火エネルギーおよび制御用電源保持の状態を事前に検討し、固定通電制御における固定通電時間や、固定通電制御から通常通電制御へ切り替えを行う回転数の最適値を設定することで、始動性の向上を図ることが可能である。

なお、ここで本発明と上記実施形態との対応関係について説明しておく。
上記実施形態において、本発明における点火装置は、点火装置１が対応し、本発明における発電機は、交流発電機１１が対応し、本発明におけるバッテリは、バッテリ１４が対応する。また、本発明における点火コイルは、点火コイル１６が対応し、本発明におけるコンデンサは、コンデンサＣ１が対応する。また、本発明における点火制御回路は、点火制御回路１０１が対応する。この点火制御回路１０１は、図１に示すように、点火制御装置１００内に含まれ、この点火制御回路１０１内には、抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗分圧回路と、電源回路１０２と、制御用ＣＰＵ１１０と、波形整形回路１０３と、点火駆動回路１０４と、トランジスタＱ１とが含まれる。

そして、上記実施形態において、点火装置１は、エンジン駆動される交流発電機１１の出力電力により充電されるバッテリ１４と、バッテリ１４及び交流発電機１１の出力電力により充電される電源用のコンデンサＣ１と、バッテリ１４及びコンデンサＣ１の充電電圧を電圧源として１次側電流が流れる１次巻線Ｗ１と、エンジンに装着された点火プラグ１７に点火用高電圧を印加するための２次巻線Ｗ２とを有する点火コイル１６と、１次巻線Ｗ１への１次側電流の通電と遮断を制御することにより２次巻線Ｗ２に点火用高電圧を発生させ、点火プラグ１７に火花放電を発生させる点火制御回路１０１と、を備え、点火制御回路１０１は、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１への通電開始時におけるコンデンサＣ１の第１の電圧Ｖｃ１と、１次巻線Ｗ１への通電遮断時におけるコンデンサＣ１の第２の電圧Ｖｃ２を検出する電圧検出部１１２と、電圧検出部１１２により検出された第１の電圧Ｖｃ１と第２の電圧Ｖｃ２との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）に応じて、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に流れる１次側電流の通電時間を変化させる通電時間制御部１１５と、を備える。

このような構成の点火装置１においては、電圧検出部１１２により、１次巻線Ｗ１への通電開始時（通電開始タイミングＴｓｔ）におけるコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１と、通電終了時（点火タイミングＴｉｇ）におけるコンデンサ電圧Ｖｃ２（Ｖｃ１＞Ｖｃ２）を検出する。そして、通電時間制御部１１５は、電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）に応じて、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に流れる１次側電流の通電時間を変化させる。これは、バッテリ１４が接続されている場合と外れている場合とでは、電圧Ｖｃ１及びＶｃ２の差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）の大きさに違いがあるため、電圧検出部１１２では、この違いを利用してバッテリ外れを検出する。通電時間制御部１１５は、このバッテリ１４が接続されている場合と外れている場合とに応じた通電時間を設定して点火コイル１６に通電を行う。
これにより、バッテリが外れた場合（或いはバッテリ容量が低下した場合）のエンジンのキック始動時において、点火エネルギー不足の発生を防止し、エンジン始動特性の向上を図ることができる。

また、上記実施形態において、電圧検出部１１２は、第１の電圧Ｖｃ１と第２の電圧Ｖｃ２との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が所定の閾値電圧以上であるか否かを判定し、通電時間制御部１１５は、電圧検出部１１２により第１の電圧Ｖｃ１と第２の電圧Ｖｃ２との差分電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以上であると判定された場合に、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に流す１次側電流の通電時間を所定の固定通電時間に設定する。

このような構成の点火装置１においては、電圧検出部１１２により、１次巻線Ｗ１への通電開始時（通電開始タイミングＴｓｔ）におけるコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１と、通電終了時（点火タイミングＴｉｇ）におけるコンデンサ電圧Ｖｃ２を検出する。そして、通電時間制御部１１５は、電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２との差分の電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）の大きさが所定の閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合に、点火コイル１６の１次巻線Ｗ１に流す１次側電流の通電時間を所定の固定通電時間になるように設定する。これは、差分の電圧（Ｖｃ１−Ｖｃ２）が所定の閾値電圧Ｖｔｈより大きい場合は、バッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生している場合であり、このバッテリ外れが発生し、かつ最悪条件下（交流発電機１１からの出力電圧のマイナス側半波の周期内で点火を行う場合）では、コンデンサＣ１に蓄積された電荷のみにより点火コイル１６に１次側電流を流すことになる。このため、このコンデンサＣ１に蓄積された充電エネルギーを最大限有効に活用して点火を行うために、点火コイル１６へ流す１次側電流の通電時間を所定の固定通電時間に制限する。
これにより、バッテリが外れた場合（或いはバッテリ容量が低下した場合）のエンジンのキック始動時において、点火エネルギー不足の発生を防止し、エンジン始動特性の向上を図ることができる。

また、上記実施形態において、通電時間制御部１１５は、１次側電流を遮断する点火タイミングにおいて点火コイル１６に流れる１次側電流がピーク値となるように予め設定されている固定通電時間を、所定の固定通電時間として設定する。
このような構成の点火装置１では、バッテリ外れ（或いはバッテリ容量の低下）が発生し、かつ最悪条件下（交流発電機１１からの出力電圧のマイナス側半波の周期内で点火を行う場合）では、コンデンサＣ１に蓄積された電荷のみにより点火コイル１６に１次側電流を流すことになる。このため、通電時間制御部１１５は、点火コイル１６への通電開始後、１次側電流がピーク値となるタイミングで当該１次側電流を遮断することができるように固定通電時間を設定する。この固定通電時間は、コンデンサＣ１の静電容量Ｃと、点火コイルのインダクタンス成分Ｌおよび抵抗成分Ｒにより決定される既知の値である。従って、予め点火エネルギーがピークとなる固定通電時間を算出し決定しておくことで、最適な通電時間により点火を行うことが可能になる。
これにより、バッテリが外れた場合（或いはバッテリ容量が低下した場合）のエンジンのキック始動時において、点火エネルギー不足の発生を防止し、エンジン始動特性の向上を図ることができる。

また、上記実施形態において、通電時間制御部１１５は、エンジンの始動の際には、上記所定の固定通電時間により点火コイル１６への１次側電流の通電を行う。
このような構成の点火装置１では、エンジン起動直後から点火コイル１６への１次側電流の通電時間を固定通電時間に制限した状態からスタートする。このように、点火コイル１６への通電時間を固定通電時間に制限した状態からスタートすることにより、バッテリ外れが発生し、かつ最悪条件下（交流発電機１１からの出力電圧のマイナス側半波の周期内で点火を行う場合）においても、コンデンサＣ１における電圧低下を少なくし、制御用ＣＰＵ１１０の電源電圧を保持することができるので、エンジンのキック始動時において低回転から確実な点火動作を行うことが可能になる。

なお、上記実施形態において、電圧検出部１１２が検出する際の上記所定の閾値電圧として、複数の所定の閾値電圧が予め設定されており、通電時間制御部１１５は、これら複数の所定の閾値電圧それぞれに対応付けられて予め設定されている固定通電時間のうち、電圧検出部１１２により判定された所定の閾値電圧に対応付けられている固定通電時間を、上記所定の固定通電時間として設定してもよい。
例えば、固定通電制御部１１６は、上記所定の固定通電時間に関して、電圧検出部１１２において電圧差分の判定に使用される閾値電圧Ｖｔｈとそれに対応付けられている固定通電時間とを複数個のテーブルとして設ける事により、複数の固定通電時間を設けていてもよい。そして、通電時間制御部１１５は、固定通電制御部１１６がこの複数の固定通電時間のうち、電圧検出部１１２における閾値電圧Ｖｔｈに基づいて選択した固定通電時間を、所定の固定通電時間として設定する構成としてもよい。これにより、点火装置１において、通電時間制御部１１５は、コンデンサＣ１の静電容量Ｃ、点火コイルのインダクタンス成分Ｌおよび抵抗成分Ｒのばらつき、または、発電機の極数や取り付け角度に左右されず、より安定性の高い通電制御を行うことも可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の点火装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１，１Ａ…点火装置
１１…交流発電機
１１Ａ…コイル
１２…回転センサ
１３…レギュレータ
１４…バッテリ
１５…イグニッションスイッチ
１６…点火コイル
１７…点火プラグ
１００…点火制御装置
１０１…点火制御回路
１０２…電源回路
１０３…波形整形回路
１０４…点火駆動回路
１１１…Ａ／Ｄコンバータ
１１２…電圧検出部
１１３…バッテリ外れ検出部
１１４…回転検出部
１１５…通電時間制御部
１１６…固定通電制御部
１１７…通常通電制御部

Claims (6)

1. エンジン駆動される発電機の出力電力により充電されるバッテリと、
   前記バッテリ及び前記発電機の出力電力により充電される電源用のコンデンサと、
   前記バッテリ及び前記コンデンサの充電電圧を電圧源として１次側電流が流れる１次巻線と、前記エンジンに装着された点火プラグに点火用高電圧を印加するための２次巻線とを有する点火コイルと、
   前記１次巻線への前記１次側電流の通電と遮断を制御することにより前記２次巻線に点火用高電圧を発生させ、前記点火プラグに火花放電を発生させる点火制御回路と、
   を備え、
   前記点火制御回路は、
   前記点火コイルの１次巻線への通電開始時における前記コンデンサの第１の電圧と、前記１次巻線への通電遮断時における前記コンデンサの第２の電圧とを検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部により検出された前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分電圧に応じて、前記点火コイルの１次巻線に流れる１次側電流の通電時間を変化させる通電時間制御部と、
   を備えることを特徴とする点火装置。
2. 前記電圧検出部は、
   前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分電圧が所定の閾値電圧以上であるか否かを判定し、
   前記通電時間制御部は、
   前記電圧検出部により前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分電圧が所定の閾値電圧以上であると判定された場合に、
   前記点火コイルの１次巻線に流す前記１次側電流の通電時間を所定の固定通電時間に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の点火装置。
3. 前記通電時間制御部は、
   前記１次側電流を遮断する点火タイミングにおいて前記点火コイルに流れる１次側電流がピーク値となるように予め設定されている固定通電時間を、前記所定の固定通電時間として設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の点火装置。
4. 前記所定の閾値電圧として、複数の所定の閾値電圧が予め設定されており、
   前記通電時間制御部は、
   前記複数の所定の閾値電圧それぞれに対応付けられて予め設定されている固定通電時間のうち、前記電圧検出部により判定された所定の閾値電圧に対応付けられている固定通電時間を、前記所定の固定通電時間として設定する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の点火装置。
5. 前記通電時間制御部は、
   前記エンジンの始動の際には、前記所定の固定通電時間により前記点火コイルへの１次側電流の通電を行う
   ことを特徴とする請求項２から請求項４の何れか１項に記載の点火装置。
6. エンジン駆動される発電機の出力電力により充電されるバッテリと、前記バッテリ及び前記発電機の出力電力により充電される電源用のコンデンサと、前記バッテリ及び前記コンデンサの充電電圧を電圧源として１次側電流が流れる１次巻線と、前記エンジンに装着された点火プラグに点火用高電圧を印加するための２次巻線とを有する点火コイルと、前記１次巻線への前記１次側電流の通電と遮断を制御することにより前記２次巻線に点火用高電圧を発生させ、前記点火プラグに火花放電を発生させる点火制御回路と、を備える点火装置における点火制御方法であって、
   前記点火コイルの１次巻線への通電開始時における前記コンデンサの第１の電圧と、前記１次巻線への通電遮断時における前記コンデンサの第２の電圧とを検出する電圧検出手順と、
   前記電圧検出手順により検出された前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分電圧に応じて、前記点火コイルの１次巻線に流れる１次側電流の通電時間を変化させる通電時間制御手順と、
   を含むことを特徴とする点火制御方法。

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