JP5802117B2 - 点火装置及び点火システム - Google Patents

Description

本発明は、点火プラグに火花放電を生じさせるための点火装置及び点火システムに関する。

点火プラグは、例えば、内燃機関（エンジン）に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。一般に点火プラグは、軸孔を有する絶縁碍子と、軸孔の先端側に挿通される中心電極と、絶縁碍子の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に接合される接地電極とを備えており、接地電極と中心電極との間には火花放電間隙が形成される。また、点火プラグに対して電圧を印加することで、点火プラグや通電用のケーブル等に電荷が蓄えられ、電圧の印加に伴い火花放電間隙が絶縁破壊されることで、蓄えられた電荷が火花放電間隙に流れ込み、火花放電間隙において火花放電が生じる。

また、点火プラグの点火装置としては、点火コイルを有するものが一般に知られている。このような点火コイルを有する一般的な点火装置から点火プラグに対して電圧を印加した場合、点火プラグ（火花放電間隙）には、電流値が急激に変動する容量電流に続いて、微小な誘導電流が流れる。ここで、容量電流を増大させることが着火性の向上に寄与する点に着目し、点火プラグと点火コイルとの間において、点火プラグと並列にコンデンサを接続し、火花放電の直後にコンデンサに蓄えられた電荷を放電させることで、容量電流を増大させ、着火性の向上を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開平９−６８１４９号公報

ところで、上記技術では、コンデンサや点火プラグの有する静電容量が比較的小さい場合には、上述した一般的な点火装置と同様に、容量電流に続いて誘導電流が流れる。一方で、コンデンサ等の静電容量が比較的大きい場合には、容量放電後に誘導電流が流れず、火花放電が一旦停止する。そして、誘導電流分の電気エネルギーによりコンデンサ等が再度充電され、充電されたコンデンサ等の放電により火花放電が再度生じることとなる。すなわち、点火プラグと並列にコンデンサを接続することで、火花放電を複数回生じさせることができ、着火性の向上を図ることができる。

しかしながら、火花放電を常に複数回生じさせていると、火花放電間隙を形成する中心電極や接地電極が急激に消耗してしまい、点火プラグの耐久性が不十分となってしまうおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、複数回の火花放電を発生可能である一方で、複数回の火花放電を途中で停止させることができ、着火性の向上を図りつつ、点火プラグにおいて十分な耐久性を確保することができる点火装置及び点火システムを提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成の点火装置は、一次コイルと点火プラグに接続される二次コイルとを有するとともに、前記一次コイルに流れる一次電流を遮断することで、前記二次コイルに二次電圧を発生させる点火コイルと、
前記二次コイル及び前記点火プラグ間において前記点火プラグと並列に接続され、前記二次電圧が印加されることで充電されるとともに、自身の放電により前記点火プラグで火花放電を生じさせるコンデンサとを備え、
前記コンデンサにおける充電及び放電の繰り返しに伴い、前記点火プラグで複数回の火花放電を生じさせる点火装置であって、
前記一次コイルに再通電することで、前記点火プラグにおける複数回の火花放電を途中で停止させる火花放電停止部と、
前記点火プラグにおける火花放電の回数を計測する放電回数計測部とを備え、
前記火花放電停止部による火花放電の停止タイミングは、前記放電回数計測部により計測された火花放電の回数に基づいて決定されることを特徴とする。

上記構成１によれば、二次コイル及び点火プラグ間には、点火プラグと並列に接続されたコンデンサが設けられている。そして、コンデンサにおいて、点火コイル（二次コイル）から印加される二次電圧による充電と、蓄えられた電荷の放電とを繰り返し生じさせることで、点火プラグにおいて複数回の火花放電を生じさせることができる。その結果、着火性の向上を図ることができる。

一方で、上述の通り、火花放電を常に複数回生じさせる場合には、点火プラグの耐久性が不十分となってしまうおそれがあるが、上記構成１によれば、火花放電停止部により、一次コイルに再通電することで、点火プラグにおける複数回の火花放電を途中で停止させることができる。そのため、火花放電を常に複数回生じさせる場合と比較して、点火プラグの耐久性を飛躍的に高めることができる。

以上のように、上記構成１によれば、火花放電を複数回生じさせることで、例えば、混合気への着火が比較的困難な場合であっても、混合気へとより確実に着火することができ、一方で、例えば、混合気への着火が比較的容易な場合には、火花放電を途中停止させることで、点火プラグの耐久性を向上させることができる。すなわち、上記構成１によれば、着火性の向上を図りつつ、点火プラグにおいて十分な耐久性を確保することができる。

また、火花放電が過度に多数生じてしまうことをより確実に防止することができ、耐久性をより確実に向上させることができる。

構成２．本構成の点火装置は、一次コイルと点火プラグに接続される二次コイルとを有するとともに、前記一次コイルに流れる一次電流を遮断することで、前記二次コイルに二次電圧を発生させる点火コイルと、
前記二次コイル及び前記点火プラグ間において前記点火プラグと並列に接続され、前記二次電圧が印加されることで充電されるとともに、自身の放電により前記点火プラグで火花放電を生じさせるコンデンサとを備え、
前記コンデンサにおける充電及び放電の繰り返しに伴い、前記点火プラグで複数回の火花放電を生じさせる点火装置であって、
前記一次コイルに再通電することで、前記点火プラグにおける複数回の火花放電を途中で停止させる火花放電停止部と、
前記点火プラグに投入された電気エネルギーの積算値、及び、当該電気エネルギーに対応する値の積算値の少なくとも一方を計測する積算値計測部とを備え、
前記火花放電停止部による火花放電の停止タイミングは、前記積算値計測部により計測された前記積算値に基づいて決定されることを特徴とする。

尚、「電気エネルギーに対応する値の積算値」とあるのは、各火花放電において点火プラグを流れる電流の最大値を積算したものや、各火花放電において点火プラグに加わる電圧の最大値を積算したもの、各火花放電において電流チャートで囲まれる面積を積算したもの等を挙げることができる。

上記構成２によれば、点火プラグに対する投入エネルギーが過度に大きくなってしまうことをより確実に防止できる。その結果、耐久性をより確実に向上させることができる。

構成３．本構成の点火装置は、上記構成１又は２において、前記コンデンサの静電容量が、５０ｐＦ以上２００ｐＦ以下とされることを特徴とする。

上記構成３によれば、コンデンサの静電容量が５０ｐＦ以上とされている。そのため、コンデンサの充電に時間を要することとなり、コンデンサの充電が完了するまでに、火花放電を途切れやすくすることができる（すなわち、点火プラグに誘導電流が流れてしまい、火花放電が継続してしまうという事態をより確実に防止できる）。

さらに、上記構成３によれば、コンデンサの静電容量が２００ｐＦ以下とされている。そのため、点火コイルからの供給エネルギーによって、コンデンサをより確実に複数回充電することができる。その結果、静電容量が５０ｐＦ以下とされ、火花放電の継続を防止できることと相俟って、複数回の火花放電をより確実に生じさせることができる。

構成４．本構成の点火装置は、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記火花放電停止部による火花放電の停止タイミングは、前記一次電流の遮断から１００μｓ以上経過した後とされることを特徴とする。

上記構成４によれば、火花放電の停止タイミングは、一次電流の遮断（すなわち、点火プラグに対する二次電圧の印加）から１００μｓ以上経過した後とされている。従って、点火プラグに対する電圧の印加時間を十分に確保することができ、火花放電をより確実に生じさせることができる。

構成５．本構成の点火システムは、上記構成１乃至４のいずれかに記載の点火装置と、
前記点火装置に接続される点火プラグとを備えることを特徴とする点火システム。

上記構成５によれば、上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。

構成６．本構成の点火システムは、上記構成５において、前記コンデンサ及び前記点火プラグ間を接続する導線の抵抗と、前記点火プラグの内部抵抗との合計が、１Ω以下とされることを特徴とする。

上記構成６によれば、コンデンサ及び点火プラグ間を接続する導線の抵抗と、点火プラグの内部抵抗との合計、すなわち、コンデンサから火花放電間隙に対する電流の投入経路の抵抗値が１Ω以下とされている。従って、コンデンサから火花放電間隙に対する電流の投入時におけるエネルギーの損失をより確実に防止することができ、火花放電を一層確実に複数回生じさせることができる。

点火システムの概略構成を示すブロック図である。 点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 通電信号Ｓ１，Ｓ２と、一次電流と、放電電圧及び放電電流との相関を示すタイミングチャートである。 内燃機関における回転数及び負荷と、設定される回数閾値との関係の例を示すグラフである。 第２実施形態における、通電制御部等の概略構成を示すブロック図である。 第２実施形態における、通電信号Ｓ１，Ｓ２と、一次電流と、放電電圧及び放電電流との相関を示すタイミングチャートである。 第３実施形態における、通電制御部等の概略構成を示すブロック図である。 第３実施形態における、通電信号Ｓ１，Ｓ２と、一次電流と、放電電圧及び放電電流との相関を示すタイミングチャートである。 別の実施形態における、点火システムの概略構成を示すブロック図である。 別の実施形態における、点火システムの概略構成を示すブロック図である。

以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、点火システム１０１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、点火システム１０１は、内燃機関ＥＮに取付けられた点火プラグ１と、点火プラグ１に接続され、点火プラグ１に対して電力を供給する点火装置３１とを備えている。尚、図１では、点火プラグ１を１つのみ示しているが、実際の内燃機関ＥＮには複数の気筒が設けられ、各気筒に対応して点火プラグ１が設けられる。そして、各点火プラグ１に対応して点火装置３１が設けられるようになっている。

まず、点火装置３１の説明に先立って、点火プラグ１の構成を説明する。

点火プラグ１は、図２に示すように、筒状をなす絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。尚、図２では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとを備えている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部分が絶縁碍子２の先端から突出している。

加えて、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、中心電極５と端子電極６との間には、円柱状のガラスシール層９が配設されている。当該ガラスシール層９により、中心電極５及び端子電極６が電気的に接続されるとともに、中心電極５と端子電極６とが絶縁碍子２に固定されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側には座部１６が外周側に向けて突出形成されており、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられている。また、主体金具３の後端部には、径方向内側に向けて屈曲する加締め部２０が設けられている。

加えて、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間には滑石（タルク）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及び滑石２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端部２６には、自身の略中間部分にて曲げ返されて、その先端側側面が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。そして、中心電極５の先端部と接地電極２７の先端側側面との間には、火花放電間隙２８が形成されており、当該火花放電間隙２８において、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。

次いで、図１を参照して、点火装置３１の構成について説明する。

点火装置３１は、点火コイル４１と、通電制御部５１と、コンデンサ６１と、放電回数計測部７２とを備える。

点火コイル４１は、一次コイル４２、二次コイル４３、及び、コア４４を備えている。

一次コイル４２は、前記コア４４を中心に巻回されており、その一端が通電制御部５１を介して電力供給用のバッテリＶＡに接続されるとともに、その他端が自身に対する通電・通電停止を切替えるための後述するトランジスタ５６のコレクタに接続されている。また、二次コイル４３は、前記コア４４を中心に巻回されており、その一端が一次コイル４２及び通電制御部５１間に接続されるとともに、その他端が点火プラグ１の端子電極６に接続されている。

通電制御部５１は、点火コイル４１及びバッテリＶＡ間に設けられており、トランジスタ５２（ＮＰＮ型）と、トランジスタ５３（ＰＮＰ型）と、ダイオード５４と、ダイオード５５と、トランジスタ５６（ＮＰＮ型）とを備えている。

トランジスタ５２は、エミッタが接地され、コレクタがトランジスタ５３のベースに接続されている。また、トランジスタ５２のベースには、抵抗５８を介して所定のＥＣＵ（電子制御装置）７１からの通電信号Ｓ２が入力されており、通電信号Ｓ２のＨｉｇｈ・Ｌｏｗを切替えることで、トランジスタ５２のオン・オフが切替えられるようになっている。

トランジスタ５３は、バッテリＶＡ及び点火コイル４１間を接続する導線に対して直列的に配置されており、エミッタがバッテリＶＡに接続され、コレクタが点火コイル４１に接続されている。また、トランジスタ５３は、前記トランジスタ５２に入力される通電信号Ｓ２がＨｉｇｈとされた場合にオンとなり、前記トランジスタ５２に入力される通電信号Ｓ２がＬｏｗとされた場合にオフとなるようになっている。すなわち、通電信号Ｓ２のＨｉｇｈ・Ｌｏｗを切替えることで、トランジスタ５２を介して、トランジスタ５３のオン・オフが切替えられるようになっている。

ダイオード５４は、トランジスタ５３と並列に接続されており、アノードがトランジスタ５３のコレクタ側に接続され、カソードがトランジスタ５３のエミッタ側に接続されている。また、ダイオード５５は、一次コイル４２と並列に接続されており、アノードが接地されており、カソードがトランジスタ５３及び点火コイル４１（一次コイル４２）間に接続されている。

トランジスタ５６は、エミッタが接地されるとともに、ベースに対して自身を駆動するための駆動回路５７を介して、ＥＣＵ７１からの通電信号Ｓ１が入力されている。そして、トランジスタ５６は、通電信号Ｓ１がＨｉｇｈとされた場合にオンとなり、通電信号Ｓ１がＬｏｗとされた場合にオフとなるようになっている。

尚、通電制御部５１は、点火コイル４１から点火プラグ１に対して高電圧（二次電圧）を印加し、点火プラグ１の火花放電間隙２８にて火花放電を生じさせる際に、次のように動作する。すなわち、図３に示すように、通電信号Ｓ１，Ｓ２の双方をＨｉｇｈとし（時刻ｔ１）、トランジスタ５３，５６の双方をオンとすることで、バッテリＶＡから一次コイル４２に一次電流を流し、コア４４の周囲に磁界を形成する。その上で、通電信号Ｓ１，Ｓ２の双方をＬｏｗとし（時刻ｔ２）、トランジスタ５３，５６をオフとすることで、一次電流を遮断し、前記コア４４の磁界を変化させる。これにより、二次コイル４３に負極性の二次電圧（例えば、５ｋＶ〜３０ｋＶ）が発生し、この二次電圧が点火プラグ１に印加される。そして、点火プラグ１に対する二次電圧の印加に伴い、火花放電間隙２８において火花放電が生じる。尚、本実施形態では、一次電流の遮断に伴い、点火コイル４１から点火プラグ１側に供給される電気エネルギーが所定値（例えば、３０ｍＪ以上１００ｍＪ以下）とされている。

図１に戻り、コンデンサ６１は、点火コイル４１及び点火プラグ１間において、点火プラグ１と並列に接続されている。そして、コンデンサ６１は、点火コイル４１（二次コイル４３）から供給される電力が充電されるとともに、蓄えられた電荷が放電することで火花放電間隙２８において火花放電を生じさせる。すなわち、コンデンサ６１における充電及び放電の繰り返しに伴い、点火プラグ１で複数回の火花放電（具体的には、短時間で大電流の流れる容量放電）が生じるようになっている。

尚、本実施形態では、コンデンサ６１の静電容量が５０ｐＦ以上２００ｐＦ以下に設定されている。

放電回数計測部７２は、ＥＣＵ７１により構成されており、放電回数計測部７２（ＥＣＵ７１）には、所定の電流センサ（図示せず）により計測された、コンデンサ６１の放電により点火プラグ１を流れる電流の電流値に関する情報が入力されている。そして、放電回数計測部７２は、入力された電流値に関する情報に基づいて、点火プラグ１における火花放電の回数を計測するようになっている。具体的には、放電回数計測部７２は、点火プラグ１を流れる電流の電流値が予め設定された所定の電流閾値を超えた際に、火花放電が生じたものと判定する。そして、火花放電が生じたものと判定した回数を積算することで放電回数を計測するようになっている。

さらに、前記通電制御部５１は、放電回数計測部７２により計測された火花放電の回数に基づき決定された停止タイミングで、一次コイル４２に対して再通電することにより、点火プラグ１における複数回の火花放電を途中で停止可能に構成されている。

具体的には、図３に示すように、通電信号Ｓ１，Ｓ２をＨｉｇｈからＬｏｗに切り替え（時刻ｔ２）、点火コイル４１から点火プラグ１側に電力が供給されているときにおいて、放電回数計測部７２により計測された火花放電の回数が予め設定された所定の回数閾値を上回ったときに、通電信号Ｓ２をＬｏｗとしたままで、通電信号Ｓ１をＬｏｗからＨｉｇｈに切替える（時刻ｔ３）。これにより、ダイオード５５及びトランジスタ５６を通して、一次コイル４２に電流が流れる。そして、この一次電流が徐々に増加していき、その電流値が、コア４４に残されている磁束によって発生可能な電流値まで到達すると（時刻ｔ４）、二次コイル４３に発生していた高電圧とは逆極性の電圧が二次コイル４３に発生する。その結果、点火プラグ１における火花放電が途中で強制的に停止させられることとなる。すなわち、本実施形態では、通電制御部５１が「火花放電停止部」に相当する。尚、再通電時における一次電流は、その増加後において内部抵抗などの影響により徐々に減少し、最終的には流れなくなる。また、本実施形態では、火花放電をより確実に発生させるべく、火花放電の停止タイミングが、一次コイル４２の通電を遮断し、二次コイル４３に二次電圧を発生させたとき（時刻ｔ２）から１００μｓ以上経過したときに設定されるようになっている。

加えて、本実施形態において、ＥＣＵ７１には、図示しないセンサにより取得された内燃機関ＥＮの回転数や負荷に関する情報が入力されており、ＥＣＵ７１は、当該情報に基づいて、前記回数閾値を設定するように構成されている。具体的には、図４に示すように、内燃機関ＥＮの回転数や負荷が増大するほど、前記回数閾値を小さな値に設定し、内燃機関ＥＮの回転数や負荷が減少するほど、前記回数閾値を大きな値に設定するように構成されている。すなわち、混合気に対して比較的容易に着火可能となる条件では、放電回数を少なくすることで耐久性の向上を図り、一方で、混合気に対する着火が比較的難しい条件（失火の発生しやすい条件）では、放電回数を多くすることで着火確率を増大させ、着火性の向上を図るようになっている。

また、ＥＣＵ７１は、内燃機関ＥＮの始動直後から内燃機関ＥＮが十分に暖機されるまでの間、前記回数閾値を設定可能な最大値に設定するようになっている。すなわち、失火の発生が特に懸念される条件では、火花放電を途中で停止させることなく、着火性を最大限向上できるようになっている。尚、回数閾値を設定可能な最大値に設定することに代えて、内燃機関ＥＮの始動直後から内燃機関ＥＮが十分に暖機されるまでの間、火花放電の途中停止機能を一時的に停止させることとしてもよい。

さらに、本実施形態では、コンデンサ６１及び点火プラグ１間を接続する導線６２（図１参照）の抵抗と、点火プラグ１の内部抵抗（より詳しくは、端子電極６の後端から中心電極５の先端までの抵抗）が１Ω以下とされている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、二次コイル４３及び点火プラグ１間には、点火プラグ１と並列に接続されたコンデンサ６１が設けられている。そして、コンデンサ６１において、点火コイル４１（二次コイル４３）から印加される二次電圧による充電と、蓄えられた電荷の放電とを繰り返し生じさせることで、点火プラグ１において複数回の火花放電を生じさせることができる。その結果、着火性の向上を図ることができる。

また、本実施形態においては、通電制御部５１により、一次コイル４２に再通電することで、点火プラグ１における複数回の火花放電を途中で停止させることができる。そのため、火花放電を常に複数回生じさせる場合と比較して、点火プラグ１の耐久性を飛躍的に高めることができる。

加えて、本実施形態では、火花放電の停止タイミングが、放電回数計測部７２により計測された火花放電の回数に基づいて決定されている。従って、火花放電が過度に多数生じてしまうことをより確実に防止することができ、点火プラグ１の耐久性をより確実に向上させることができる。

さらに、コンデンサ６１の静電容量が５０ｐＦ以上とされているため、コンデンサ６１の充電に時間を要することとなり、コンデンサの充電が完了するまでに、火花放電を途切れやすくすることができる。また、コンデンサ６１の静電容量が２００ｐＦ以下とされているため、点火コイル４１からの供給エネルギーによって、コンデンサ６１をより確実に複数回充電することができる。その結果、火花放電の継続を防止できることと相俟って、複数回の火花放電をより確実に生じさせることができる。

併せて、火花放電の停止タイミングは、一次電流の遮断から１００μｓ以上経過した後とされている。従って、点火プラグ１に対する電圧の印加時間を十分に確保することができ、火花放電をより確実に生じさせることができる。

また、本実施形態では、導線６２の抵抗と点火プラグ１の内部抵抗との合計、すなわち、コンデンサ６１から火花放電間隙２８に対する電流の投入経路の抵抗値が１Ω以下とされている。従って、コンデンサ６１から火花放電間隙２８に対する電流の投入時におけるエネルギーの損失をより確実に防止することができ、火花放電を一層確実に複数回生じさせることができる。
〔第２実施形態〕
次いで、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。本第２実施形態において、通電制御部８１は、図５に示すように、アノードが一次コイル４２及びトランジスタ８８間に接続され、カソードが一次コイル４２及びバッテリＶＡ間に接続されたサイリスタ８２を備えている。また、サイリスタ８２のゲートには、サイリスタ駆動用の駆動回路８３や抵抗８４、コンデンサ８５を介して、ＥＣＵ７１からの通電信号Ｓ２が入力されている。さらに、一次コイル４２及びバッテリＶＡ間の導線が、並列に接続された抵抗８６及びコンデンサ８７を介して、サイリスタ８２のゲートに対して電気的に接続されている。尚、トランジスタ８８及び当該トランジスタ８８を駆動するための駆動回路８９は、第１実施形態におけるトランジスタ５６及び駆動回路５７と同様の構成とされている。

通電制御部８１において、点火コイル４１から点火プラグ１へと高電圧（二次電圧）を印加する場合には、図６に示すように、通電信号Ｓ２をＬｏｗとしたままで、通電信号Ｓ１をＨｉｇｈからＬｏｗに切替えることで（時刻ｔ２）、二次コイル４３に二次電圧を発生させる。そして、火花放電を途中で停止させる際には、通電信号Ｓ２をＬｏｗからＨｉｇｈに切替えることで（時刻ｔ３）、サイリスタ８２がオンとされ、一次コイル４２及びサイリスタ８２により形成される閉ループに一次電流が流れる（一次コイル４２が再通電される）。そして、この一次電流が徐々に増加していき、その電流値がコア４４に残されている磁束によって発生可能な電流値まで到達すると（時刻ｔ４）、二次コイル４３に発生していた高電圧とは逆極性の電圧が二次コイル４３に誘導される。その結果、点火プラグ１における火花放電が途中で強制的に停止させられることとなる。すなわち、本第２実施形態では、通電制御部８１が「火花放電停止部」に相当する。尚、再通電時における一次電流は、その増加後において、内部抵抗などの影響により徐々に減少し、一次電流が流れなくなったときに、サイリスタ８２はオフとされる。

以上、本第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏されることとなる。
〔第３実施形態〕
次いで、第３実施形態について、上記第１、第２実施形態との相違点を中心に説明する。本第３実施形態において、通電制御部９１は、図７に示すように、トランジスタ９２（ＮＰＮ型）と、ダイオード９３と、抵抗９４と、ダイオード９５と、コンデンサ９６とを備えている。

トランジスタ９２は、そのベースに対して、ＥＣＵ７１からの通電信号Ｓ１が自身を駆動させるための駆動回路９７を介して入力されており、通電信号Ｓ１のＨｉｇｈ・Ｌｏｗを切替えることで、自身のオン・オフが切替えられるようになっている。また、ダイオード９３は、トランジスタ９２と並列に接続されており、アノードが接地され、カソードがトランジスタ９２及びコンデンサ９６間に接続されている。

抵抗９４及びダイオード９５は、それぞれ並列に接続されるとともに、コンデンサ９６に対して直列的に設けられ、一次コイル４２及びトランジスタ９８間に接続されている。また、ダイオード９５は、アノードが一次コイル４２及びトランジスタ９８間に接続され、カソードがコンデンサ９６に接続されている。尚、トランジスタ９８及び当該トランジスタ９８を駆動させるための駆動回路９９は、第１実施形態におけるトランジスタ５６及び駆動回路５７と同様の構成とされている。

通電制御部９１において、点火コイル４１から点火プラグ１へと高電圧（二次電圧）を印加する場合には、図８に示すように、通電信号Ｓ２をＬｏｗとしたままで、通電信号Ｓ１をＨｉｇｈからＬｏｗに切替えることで（時刻ｔ２）、二次コイル４２に二次電圧を発生させる。そして、火花放電を途中で停止させる際には、通電信号Ｓ１をＬｏｗとしたままで、通電信号Ｓ２をＬｏｗからＨｉｇｈに切替えることで（時刻ｔ３）、トランジスタ９２がオンとされ、ダイオード９５及びコンデンサ９６を介して、一次コイル４２に一次電流が流れる（一次コイル４２が再通電される）。そして、この一次電流が徐々に増加していき、その電流値がコア４４に残されている磁束によって発生可能な電流値まで到達すると（時刻ｔ４）、二次コイル４３に発生していた高電圧とは逆極性の電圧が二次コイル４３に誘導される。その結果、点火プラグ１における火花放電が途中で強制的に停止させられることとなる。すなわち、本第３実施形態では、通電制御部９１が「火花放電停止部」に相当する。尚、コンデンサ９６に所定量の電荷が蓄えられると、コンデンサ９６に電流が流れなくなり、一次電流は遮断される。また、コンデンサ９６に蓄えられた電荷は、トランジスタ９８がオンとされた際に、ダイオード９３及び抵抗９４を介して放電する。

以上、本第３実施形態によれば、上記第１、第２実施形態と同様の作用効果が奏されることとなる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、火花放電を途中で停止させるタイミングが、放電回数計測部７２により計測された放電回数に基づいて決定されている。これに対して、図９に示すように、ＥＣＵ７１により構成され、点火プラグ１に投入された電気エネルギーの積算値を計測する積算値計測部１１２を設け、当該積算値計測部１１２により計測された電気エネルギーの積算値に基づいて、火花放電の停止タイミングを決定することとしてもよい。具体的には、点火プラグ１に流れる電流を計測可能なセンサ（図示せず）を設け、当該センサにより計測された電流値に基づいて、点火コイル４１から点火プラグ１に投入された電気エネルギーの積算値を求める。そして、例えば、求められた積算値が予め設定された所定の積算値閾値を上回ったときに、火花放電を途中で停止させる。この場合には、点火プラグ１に対する投入エネルギーが過度に大きくなってしまうことをより確実に防止でき、耐久性をより確実に向上させることができる。尚、積算値計測部１１２を、放電回数計測部７２とともに設けてもよい。そして、積算値計測部１１２により計測された電気エネルギーの積算値が前記積算値閾値を上回ったとき、又は、放電回数計測部７２により計測された放電回数が前記回数閾値を上回ったときに、火花放電を途中で停止させてもよい。

また、前記電気エネルギーの積算値とともに、又は、前記電気エネルギーの積算値に代えて、積算値計測部１１２が、前記電気エネルギーに対応する値（例えば、各火花放電において点火プラグを流れる電流の最大値や、各火花放電において点火プラグに加わる電圧の最大値、各火花放電において電流チャートで囲まれる面積など）の積算値を計測し、この積算値に基づいて（例えば、前記積算値が、所定の閾値を上回ったときに）、火花放電を途中で停止させることとしてもよい。この場合には、電気エネルギーの積算値を計測対象とする場合と比べて、計測が容易となり、積算値計測部１１２における処理負担の軽減を図ることができる。

（ｂ）上記実施形態において、放電回数計測部７２や積算値計測部１１２は、ＥＣＵ７１により構成されているが、放電回数計測部７２や積算値計測部１１２をＥＣＵ７１とは別体で設けることとしてもよい。例えば、放電回数計測部７２や積算値計測部１１２をマイクロコンピュータにより構成することとしてもよい。

（ｃ）上記実施形態における点火プラグ１の構成は例示であって、本発明の技術思想を適用可能な点火プラグの構成はこれに限定されるものではない。従って、点火プラグとして、例えば、絶縁碍子の先端部にキャビティ部（空間）を有し、キャビティ部においてプラズマを生成可能なプラズマジェット点火プラグを用いることとしてもよい。

（ｄ）上記実施形態では特に記載していないが、点火プラグ１における失火を検知した際に、前記回数閾値を比較的大きくすることで、放電回数を増やすこととしてもよい。具体的には、点火プラグ１に対する通電開始タイミングから予め設定された所定時間内（すなわち、火花放電を生じさせる予定の期間内）において、ＥＣＵ７１等により、例えば、点火プラグ１を流れる電流の電流値と前記電流閾値とを比較することで、火花放電が生じているか否かを判定する。そして、火花放電が生じていない（つまり、失火が発生しており、混合気への着火が難しい条件となっている）と判定されたときに、回数閾値を増大させ、放電回数を増やしてもよい。この場合には、着火確率が高められ、着火の難しい条件であっても、混合気に対してより確実に着火することができる。また、絶縁碍子２に対するカーボン等の付着により失火が生じている場合には、放電回数を増大させることで、カーボン等を効果的に焼失することができ、点火プラグ１を正常な状態へと回復させることができる。

（ｅ）上記実施形態において、放電回数計測部７２は、コンデンサ６１の放電により点火プラグ１に流れる電流に基づいて、点火プラグ１の火花放電の回数を計測するように構成されている。これに対して、図１０に示すように、放電回数計測部７２が、点火プラグ１に流れる電流や電圧に基づいて、点火プラグ１における火花放電の回数を計測することとしてもよい。

１…点火プラグ、３１…点火装置、５１…通電制御部（火花放電停止部）、４１…点火コイル、４２…一次コイル、４３…二次コイル、６１…コンデンサ、６２…導線、７２…放電回数計測部、１０１…点火システム、１１２…積算値計測部。

Claims (6)

1. 一次コイルと点火プラグに接続される二次コイルとを有するとともに、前記一次コイルに流れる一次電流を遮断することで、前記二次コイルに二次電圧を発生させる点火コイルと、
   前記二次コイル及び前記点火プラグ間において前記点火プラグと並列に接続され、前記二次電圧が印加されることで充電されるとともに、自身の放電により前記点火プラグで火花放電を生じさせるコンデンサとを備え、
   前記コンデンサにおける充電及び放電の繰り返しに伴い、前記点火プラグで複数回の火花放電を生じさせる点火装置であって、
   前記一次コイルに再通電することで、前記点火プラグにおける複数回の火花放電を途中で停止させる火花放電停止部と、
   前記点火プラグにおける火花放電の回数を計測する放電回数計測部とを備え、
   前記火花放電停止部による火花放電の停止タイミングは、前記放電回数計測部により計測された火花放電の回数に基づいて決定されることを特徴とする点火装置。
2. 一次コイルと点火プラグに接続される二次コイルとを有するとともに、前記一次コイルに流れる一次電流を遮断することで、前記二次コイルに二次電圧を発生させる点火コイルと、
   前記二次コイル及び前記点火プラグ間において前記点火プラグと並列に接続され、前記二次電圧が印加されることで充電されるとともに、自身の放電により前記点火プラグで火花放電を生じさせるコンデンサとを備え、
   前記コンデンサにおける充電及び放電の繰り返しに伴い、前記点火プラグで複数回の火花放電を生じさせる点火装置であって、
   前記一次コイルに再通電することで、前記点火プラグにおける複数回の火花放電を途中で停止させる火花放電停止部と、
   前記点火プラグに投入された電気エネルギーの積算値、及び、当該電気エネルギーに対応する値の積算値の少なくとも一方を計測する積算値計測部とを備え、
   前記火花放電停止部による火花放電の停止タイミングは、前記積算値計測部により計測された前記積算値に基づいて決定されることを特徴とする点火装置。
3. 前記コンデンサの静電容量が、５０ｐＦ以上２００ｐＦ以下とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の点火装置。
4. 前記火花放電停止部による火花放電の停止タイミングは、前記一次電流の遮断から１００μｓ以上経過した後とされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火装置と、
   前記点火装置に接続される点火プラグとを備えることを特徴とする点火システム。
6. 前記コンデンサ及び前記点火プラグ間を接続する導線の抵抗と、前記点火プラグの内部抵抗との合計が、１Ω以下とされることを特徴とする請求項５に記載の点火システム。

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