JP5915564B2 - 点火装置及び点火プラグ - Google Patents

Description

本発明は、１次コイル及び該１次コイルと磁気結合された２次コイルを有する点火コイルと、該点火コイルに蓄えられる磁気エネルギに基づき中心電極及び接地電極間に高電圧が印加されることでこれら電極間に放電火花を生じさせる点火プラグとを備える点火装置、並びに点火プラグに関する。

近年、ダウンサイジングによって燃費を改善したりコストを低減したりすべく、過給器の採用等によってガソリンエンジンの圧縮比が高くされる傾向にある。圧縮比が高くされると、点火プラグに放電火花を生じさせる時期における筒内圧が高くなり、点火プラグの放電電圧が高くなる。そして、放電電圧が高くなると、走行距離の増加等によって点火プラグの電極磨耗が進んだ場合に、早期に放電電圧がプラグ碍子の絶縁破壊限界電圧を超える事態が生じ、点火プラグの信頼性が低下するおそれがある。このとき、放電火花を発生させることができなくなり、エンジンが失火するおそれがある。

こうした問題に対処すべく、本発明者らは、下記特許文献１に見られるように、ツェナーダイオードやバリスタ等の定電圧素子を用いて点火プラグの放電電圧を所定電圧で制限する技術に着目した。この技術について詳しく説明すると、点火コイルの２次側の両端のうち一端には、点火プラグの中心電極と、端子間電圧が上記所定電圧以上になることで電流の流通を許容する定電圧素子とが接続されている。そして、定電圧素子の両端のうち中心電極側と反対側は接地されている。

こうした構成によれば、点火プラグの電極間の印加電圧が所定電圧を上回ろうとする場合、上記印加電圧が所定電圧で制限されてフラットにされる。そして、上記印加電圧が所定電圧に維持される期間内にギャップの気体の状態が放電に適した状態とされることで、電極間に放電火花が生じる。これにより、点火プラグの放電電圧が過度に高くなることを回避でき、点火プラグの信頼性の低下を抑制することができる。

特公平６−８０３１３号公報

ところで、本発明者らは、上記技術を採用する場合、以下に説明する知見を得た。

まず、第１に、本発明者らは、上記技術の採用によって点火プラグの放電電圧が過度に高くなることを回避できるものの、２次コイルに生じる誘起電圧が想定した電圧よりも低くなるとの知見を実験により得た。この場合、例えば、点火プラグのギャップに放電火花を生じさせることができず、エンジンが失火するおそれがある。

第２に、本発明者らは、上記技術を採用する場合、点火装置に定電圧素子が追加されることから、高電圧が印加される電気経路が長くなる傾向にあるとの知見を得た。ここで、高電圧が印加される電気経路には、例えば、点火コイルを構成する２次コイル及び点火プラグを接続する電気経路が含まれる。上記電気経路が長くなると、高電圧が印加される電気経路と低電圧の電気経路（例えば接地部位）との電気的絶縁の信頼性が低下したり、ギャップに高電圧が印加される場合にノイズ（電磁波）が生じたり、更には放電火花の発生用に点火コイルに蓄えられる磁気エネルギが低下したりするおそれがある。

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、その目的は、２次コイルに生じる誘起電圧の低下を抑制し、ひいてはエンジンの失火を好適に回避することのできる点火装置を提供することにある。また、本発明の目的は、高電圧が印加される電気経路を短くすることのできる点火プラグを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、１次コイル（１２ａ）及び該１次コイルと磁気結合された２次コイル（１２ｂ）を有する点火コイル（１２）と、該点火コイルに蓄えられる磁気エネルギに基づき中心電極（１０ａ）及び接地電極（１０ｂ）間に高電圧が印加されることでこれら電極間に放電火花を生じさせる点火プラグ（１０）とを備える点火装置において、前記２次コイルの両端のうち一端は、低圧側経路（Ｌ１，Ｌ１ａ）を介して基準となる電位を有する部材（１４）に接続され、他端は、接続経路（Ｌ２，Ｌ２ａ）を介して前記中心電極に接続され、前記接続経路には、一端が前記低圧側経路の両端のうち前記２次コイル側に接続された又は接地された定電圧用経路（Ｌ３，Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃ）が接続され、前記定電圧用経路には、前記１次コイルに通電される場合、前記２次コイルに生じる誘起電圧の極性が負となる側から正となる側に向かう方向である規定方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を許容し、前記１次コイルへの通電が遮断される場合、自身の端子間電圧が規定電圧以上となるときに前記規定方向とは逆方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を許容しつつ、前記規定電圧分の電圧降下を生じさせる定電圧素子（２０，２０ａ〜２０ｅ）が備えられ、前記規定電圧は、新品の前記点火プラグの放電電圧よりも高い電圧に設定されており、前記１次コイルに通電される場合、前記規定方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を制限する制限素子（１８，１８ａ〜１８ｅ，２３，２４，２６，２８，３０，３２，３４）が備えられていることを特徴とする。

上記発明では、点火プラグの両電極間の印加電圧が規定電圧を上回ろうとする場合、上記印加電圧を規定電圧で制限すべく、定電圧用経路に定電圧素子が備えられている。ここで、本発明者らは、上記制限素子を備えることで、１次コイルへの通電が遮断される場合に２次コイルに生じる誘起電圧の低下を抑制できるとの知見を得た。これは、以下の理由による。

制限素子が備えられない点火装置においては、１次コイルに通電される場合、２次コイルに生じる誘起電圧によって２次コイル及び定電圧用経路を備える電気経路に電流が流れることとなる。上記電気経路に電流が流れると、１次コイルに流れる電流が減少し、点火コイルに蓄えられる磁気エネルギが減少する。この磁気エネルギが減少すると、１次コイルへの通電が遮断される場合に２次コイルに生じる誘起電圧が低下する。このとき、点火プラグの電極間の印加電圧が低下し、例えば、点火プラグの両電極間の印加電圧が規定電圧で維持される時間が短縮される。

この点に鑑み、上記発明では、制限素子を備える。このため、１次コイルに通電される場合に上記規定方向に流れる電流を制限することができ、点火コイルに蓄えられる磁気エネルギの低下を抑制することができる。これにより、１次コイルへの通電が遮断される場合に２次コイルに生じる誘起電圧の低下を抑制し、点火プラグの電極間の印加電圧の低下を抑制する。したがって、例えば、点火プラグの電極間に放電火花が発生しない事態を回避でき、エンジンの失火を回避することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制限素子は、前記規定方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を阻止することを特徴とする。

上記発明では、１次コイルが通電される場合に定電圧用経路を上記規定方向に流れる電流の流通を阻止することができる。このため、１次コイルに通電される場合に同コイルに流れる電流の減少を好適に抑制することができる。これにより、１次コイルへの通電が遮断される場合に２次コイルに生じる誘起電圧の低下を好適に抑制することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記定電圧素子（２０ｃ〜２０ｅ）は、前記点火プラグ又は前記点火コイルに内蔵されていることを特徴とする。また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記制限素子（１８ｃ〜１８ｅ）は、前記点火プラグ又は前記点火コイルに内蔵されていることを特徴とする。

上記発明では、２次コイル及び点火プラグの距離を短くすることができ、上記接続経路を含む高電圧が印加される電気経路を短くすることができる。このため、高電圧が印加される電気経路と低電圧の電気経路（例えば接地部位）との電気的絶縁の信頼性を高めたり、中心電極及び接地電極間に高電圧が印加される場合に生じるノイズ（電磁波）を抑制したり、更には点火コイルに蓄えられる磁気エネルギの低下を抑制したりすることができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記定電圧素子（２０ｅ）及び前記制限素子（１８ｅ）は、一部材（４０）として構成されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記定電圧素子は、該定電圧素子の端子間電圧が前記規定電圧となる場合にツェナー降伏又はアバランシェ降伏が生じるダイオードであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、中心電極（１０ａ）及び接地電極（１０ｂ）を備える点火プラグ（１０）であって、前記点火プラグとともに点火装置を構成する点火コイルに蓄えられる磁気エネルギに基づき前記中心電極及び前記接地電極間に高電圧が印加されることでこれら電極間に放電火花が生じる点火プラグである。当該点火プラグは、前記中心電極及び前記接地電極を接続する電気経路（Ｌ３ｃ）と、前記電気経路に備えられた定電圧素子（２０ｃ）と、を内蔵することを特徴とする。そして、前記定電圧素子は、前記電気経路において規定方向の電流の流通を許容し、前記定電圧素子は、前記磁気エネルギに基づき前記中心電極及び前記接地電極間に高電圧が印加される場合、自身の端子間電圧が規定電圧以上となるときに前記規定方向とは逆方向に前記電気経路を流れる電流の流通を許容しつつ、前記規定電圧分の電圧降下を生じさせ、前記規定電圧は、新品の前記点火プラグの放電電圧よりも高い電圧に設定されていることを特徴とする。

上記発明では、点火プラグが点火装置に備えられる場合において、点火プラグの外部に定電圧素子を備えることなく点火プラグの放電電圧が過度に高くなることを回避できる。このため、上記発明によれば、点火装置内の高電圧が印加される電気経路を短くすることができ、ひいては高電圧が印加される電気経路と低電圧の電気経路（例えば接地部位）との電気的絶縁の信頼性を高めたり、中心電極及び接地電極間に高電圧が印加される場合に生じるノイズ（電磁波）を抑制したり、更には点火コイルに蓄えられる磁気エネルギの低下を抑制したりすることができる。加えて、上記発明では、上記電気経路を短くすることで、定電圧素子の端子と点火プラグの電極とを接続する経路のインピーダンスの影響によって、中心電極及び接地電極間の電圧制限値が上記規定電圧からずれたり変動したりすることを抑制することもできる。

加えて、請求項７記載の発明は、前記電気経路において前記規定方向の電流の流通を制限する制限素子（１８ｃ）を更に内蔵する点火プラグである。

上記発明では、点火装置を構成する点火コイルに放電火花発生用に磁気エネルギが蓄えられる場合において、上記電気経路に流れる電流を制限することができる。このため、点火コイルに蓄えられる磁気エネルギの低下を抑制することができ、点火プラグの電極間の印加電圧の低下を抑制することができる。したがって、例えば、点火プラグの電極間に放電火花が発生しない事態を回避でき、エンジンの失火を回避することができる。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記定電圧素子（２０ｅ）及び前記制限素子（１８ｅ）は、一部材（４０）として構成されていることを特徴とする点火プラグである。

第１の実施形態にかかる点火装置の構成図。 同実施形態にかかる点火制御の概要を示す図。 同実施形態にかかるブロックダイオードの効果を示す図。 第２の実施形態にかかる点火装置の構成図。 第３の実施形態にかかる点火装置の構成図。 第４の実施形態にかかる点火装置の構成図。 第５の実施形態にかかる点火装置の構成図。 第６の実施形態にかかる点火装置の構成図。 第７の実施形態にかかる点火装置の構成図。 その他の実施形態にかかる点火装置の構成図。 その他の実施形態にかかる点火装置の構成図。 その他の実施形態にかかる点火装置の構成図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる点火装置を車載火花点火式エンジンに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。

図示されるように、点火装置は、点火プラグ１０及び点火コイル１２を備えて構成されている。詳しくは、点火プラグ１０は、中心電極１０ａと接地電極１０ｂとを備えて構成され、図示しないエンジンの燃焼室に放電火花を生じさせる機能を有する。

点火コイル１２は、１次コイル１２ａと、同コイルに磁気結合された２次コイル１２ｂとを備えて構成されている。２次コイル１２ｂの両端のうち一端は、低圧側経路Ｌ１を介してバッテリ１４の正極側（基準となる電位を有する部材に相当）に接続され、他端は、接続経路Ｌ２を介して中心電極１０ａに接続されている。そして、バッテリ１４の負極側は接地されている。なお、本実施形態では、バッテリ１４として、１２Ｖの端子電圧Ｖｂを有する鉛蓄電池を用いている。また、本実施形態では、接地電位を「０Ｖ」とする。

１次コイル１２ａの両端のうち一端は、バッテリ１４の正極側に接続され、他端は、電子制御式の開閉手段であるスイッチング素子１６の入出力端子を介して接地されている。本実施形態では、スイッチング素子１６として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。

上記接続経路Ｌ２には、一端が接地された定電圧用経路Ｌ３が接続されている。接続経路Ｌ２のうち定電圧用経路Ｌ３との接続点よりも２次コイル１２ｂ側には、制限素子としてのダイオード（以下、ブロックダイオード１８）が備えられている。また、定電圧用経路Ｌ３には、定電圧素子としてのツェナーダイオード２０が備えられている。詳しくは、ブロックダイオード１８及びツェナーダイオード２０のアノード同士が接続されている。

電子制御装置（以下、ＥＣＵ２２）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、点火装置を制御対象とする。ＥＣＵ２２は、点火プラグ１０に放電火花を生じさせるべく、スイッチング素子１６の開閉制御端子（ゲート）に対して点火信号ＩＧｔを出力する。

ここで、ＥＣＵ２２による点火制御について説明すると、まず、スイッチング素子１６のゲートに入力される点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされることでスイッチング素子１６がオン状態とされる。これにより、バッテリ１４から１次コイル１２ａへと電流（１次電流Ｉ１）の流通が開始され、点火コイル１２への磁気エネルギの蓄積が開始される。ちなみに、本実施形態では、１次コイル１２ａに通電される場合、２次コイル１２ｂの両端のうち中心電極１０ａ側の極性が正とされ、低圧側経路Ｌ１側の極性が負とされる。

そして、１次コイル１２ａへの通電後、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号とされることでスイッチング素子１６がオフ状態とされると、２次コイル１２ｂの両端の極性が反転されるとともに２次コイル１２ｂに高電圧が誘起される。これにより、点火プラグ１０の中心電極１０ａと接地電極１０ｂとの間隙（キャップ）に高電圧が印加される。

ここで、本実施形態では、定電圧用経路Ｌ３に上記ツェナーダイオード２０が備えられている。このため、点火プラグ１０のギャップの印加電圧（２次電圧Ｖ２）がツェナーダイオード２０のブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとする場合、ツェナーダイオード２０にてブレークダウン電圧Ｖｚ分の電圧降下が生じ、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚで制限される。すなわち、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとする期間において、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚに維持されることとなる。

そして、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚで維持される期間において、ギャップの気体の状態が放電に適した状態となると、点火プラグ１０のギャップに放電火花が生じるとともに、接地電極１０ｂから中心電極１０ａへと電流（放電電流Ｉｓ）が流れることとなる。こうした構成によれば、点火プラグ１０の放電電圧が高くなることを回避できる。

ちなみに、本実施形態では、ツェナーダイオード２０のブレークダウン電圧Ｖｚを、新品の点火プラグ１０の放電電圧よりも高くてかつ、上記放電電圧の許容上限値（耐圧上限値）未満の電圧に設定している。この設定は、点火プラグ１０の使用期間が長くなって電極の磨耗量が大きくなる等、点火プラグ１０の劣化度合いが大きくなることに起因して放電電圧が過度に高くなる事態を回避するためである。

次に、本実施形態における特徴的構成であるブロックダイオード１８の役割について説明する。

ブロックダイオード１８は、２次コイル１２ｂに生じる誘起電圧の低下を抑制するための部材である。これにより、点火プラグ１０のギャップの印加電圧が上記ブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとする場合、上記印加電圧が上記ブレークダウン電圧Ｖｚで維持される時間（以下、定電圧継続時間）が短縮されることを抑制する。本実施形態では、ブロックダイオード１８のブレークダウン電圧Ｖｌｉｍｉｔを、１次コイル１２ａに通電される場合にブロックダイオード１８のアノード及びカソード間に生じる電位差の最大値（例えば、１．５ｋＶ〜３ｋＶ）よりも高い電圧に設定する。より具体的には、上記ブレークダウン電圧Ｖｌｉｍｉｔを、１次コイル１２ａの巻き数Ｎ１に対する２次コイル１２ｂの巻き数Ｎ２「Ｎ２／Ｎ１」にバッテリ１４の端子電圧Ｖｂを乗算した値以上の電圧に設定する。これにより、１次コイル１２ａに通電される場合において、ブロックダイオード１８を自身のカソード側からアノード側へと向かう方向に流れる電流の流通を阻止する。以下、図２を用いて、ブロックダイオード１８の役割について詳述する。

図２は、本実施形態にかかる点火制御の一例である。詳しくは、図２（ａ）は、点火信号ＩＧｔの推移を示し、図２（ｂ）は、１次電流Ｉ１の推移を示し、図２（ｃ）は、２次電圧Ｖ２の推移を示し、図２（ｄ）は、ツェナーダイオード２０を流れる電流（２次電流Ｉ２）の推移を示し、図２（ｅ）は、放電電流Ｉｓの推移を示す。なお、図中、バッテリ１４からスイッチング素子１６へと向かう方向に流れる１次電流Ｉ１を正と定義し、ツェナーダイオード２０をアノード側からカソード側へと向かう方向に流れる２次電流Ｉ２を正と定義し、接地電極１０ｂから中心電極１０ａへと向かう方向に流れる放電電流Ｉｓを正と定義する。

まず、ブロックダイオード１８が備えられない場合について説明する。

図中破線にて示すように、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号からオン点火信号に切り替えられる時刻ｔ１において、１次電流Ｉ１の漸増が開始される。しかしながら、１次コイル１２ａに通電される状況下、２次コイル１２ｂからツェナーダイオード２０に向かう方向へと定電圧用経路Ｌ３に２次電流Ｉ２が流れることとなる。このため、１次電流Ｉ１が減少し、点火コイル１２に蓄えられる磁気エネルギが減少することとなる。そしてこれにより、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられる時刻ｔ２にて２次コイル１２ｂに生じる誘起電圧が低下し、ひいては点火プラグ１０の定電圧継続時間が短縮されることとなる。ちなみに、図２（ｄ）では、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚに維持される期間にツェナーダイオード２０を流れる電流の表記を省略している。

次に、ブロックダイオード１８が備えられる場合について説明する。

図中実線にて示すように、ブロックダイオード１８が備えられる場合には、点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされる時刻ｔ１〜ｔ２において、定電圧用経路Ｌ３を流れようとする２次電流Ｉ２を阻止することができ、１次電流Ｉ１の減少が抑制される。これにより、点火コイル１２に蓄えられる磁気エネルギの減少が抑制され、点火プラグ１０の定電圧継続時間の短縮が抑制される。

なお、時刻ｔ３において、点火プラグ１０に放電火花が生じるとともに、放電電流Ｉｓが流れる。

図３は、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられてから放電火花が生じるまでの期間における２次電圧Ｖ２の波形の計測結果である。詳しくは、図中、定電圧用経路Ｌ３にブロックダイオード１８が備えられる場合の計測結果を「ＥＸＰ１」にて示し、ブロックダイオード１８が備えられない場合の計測結果を「ＥＸＰ２」にて示す。

図示されるように、ブロックダイオード１８が備えられる場合の点火プラグ１０の定電圧継続時間は、ブロックダイオード１８が備えられない場合の定電圧継続時間と比較して長くなっている。すなわち、ブロックダイオード１８によって点火コイル１２に蓄えられる磁気エネルギの減少が抑制されている。

このように、本実施形態では、接続経路Ｌ２のうち定電圧用経路Ｌ３との接続点よりも２次コイル１２ｂ側にブロックダイオード１８を備えた。ここでは、ブロックダイオード１８のブレークダウン電圧Ｖｌｉｍｉｔを、１次コイル１２ａに通電される場合にブロックダイオード１８のカソード側からアノード側へと向かう方向にこのダイオードを流れようとする電流の流通を阻止可能な電圧に設定した。これにより、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられる場合に２次コイル１２ｂに生じる誘起電圧の低下を抑制することができ、点火プラグ１０の定電圧継続時間の短縮を好適に抑制することができる。したがって、エンジンの失火を好適に回避することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図４に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。なお、図４において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。また、図４では、ＥＣＵ２２の図示を省略している。

図示されるように、２次コイル１２ｂの両端のうち一端は、低圧側経路Ｌ１ａを介して接地され、他端は、接続経路Ｌ２ａを介して中心電極１０ａに接続されている。

接続経路Ｌ２ａには、一端が接地された定電圧用経路Ｌ３ａが接続されている。接続経路Ｌ２ａのうち定電圧用経路Ｌ３ａとの接続点よりも２次コイル１２ｂ側には、ブロックダイオード１８ａが備えられている。また、定電圧用経路Ｌ３ａには、ツェナーダイオード２０ａが備えられている。詳しくは、ブロックダイオード１８ａ及びツェナーダイオード２０ａのアノード同士が接続されている。

こうした構成において、まず、スイッチング素子１６のゲートに入力される点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされると、バッテリ１４から１次コイル１２ａへと１次電流Ｉ１の流通が開始され、点火コイル１２への磁気エネルギの蓄積が開始される。ちなみに、本実施形態では、１次コイル１２ａに通電される場合、２次コイル１２ｂの両端のうち中心電極１０ａ側の極性が正とされ、低圧側経路Ｌ１ａ側の極性が負とされる。

そして、１次コイル１２ａへの通電後、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号とされると、２次コイル１２ｂの両端の極性が反転されるとともに、点火プラグ１０のキャップに高電圧が印加される。

ここで、本実施形態にかかるブロックダイオード１８ａの役割について説明する。

ブロックダイオード１８ａが備えられない場合、１次コイル１２ａに通電される状況下において、２次コイル１２ｂからツェナーダイオード２０ａへと向かう方向へと定電圧用経路Ｌ３ａに２次電流Ｉ２が流れることとなる。このため、上記第１の実施形態で説明したように、１次電流Ｉ１が減少し、ひいては点火コイル１２に蓄えられる磁気エネルギが減少する。

これに対し、ブロックダイオード１８ａが備えられる場合には、２次電流Ｉ２の流通を阻止できる。このため、上記第１の実施形態で得られた効果と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図５に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。なお、図５において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。また、図５では、ＥＣＵ２２の図示を省略している。

図示されるように、本実施形態では、低圧側経路Ｌ１の両端のうち２次コイル１２ｂ側と、接続経路Ｌ２とが定電圧用経路Ｌ３ｂによって接続されている。定電圧用経路Ｌ３ｂには、低圧側経路Ｌ１側から順に、ブロックダイオード１８ｂと、ツェナーダイオード２０ｂとが備えられている。詳しくは、ブロックダイオード１８ｂ及びツェナーダイオード２０ｂのカソード同士が接続されている。

こうした構成において、点火信号ＩＧｔがオン点火信号からオフ点火信号に切り替えられる場合、２次コイル１２ｂの誘起電圧がツェナーダイオード２０ｂのブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとすると、上記誘起電圧がブレークダウン電圧Ｖｚで制限される。すなわち、ギャップの印加電圧がブレークダウン電圧Ｖｚに維持される。

ここで、本実施形態にかかるブロックダイオード１８ｂの役割について説明する。

ブロックダイオード１８ｂが備えられない場合、１次コイル１２ａに通電される状況下において、２次コイル１２ｂ及び定電圧用経路Ｌ３ｂを備える閉ループ回路を、２次コイル１２ｂの両端のうち極性が正となる側から定電圧用経路Ｌ３ｂへと向かう方向に２次電流Ｉ２が流れることとなる。このため、上記第１の実施形態で説明したように、１次電流Ｉ１が減少し、ひいては点火コイル１２に蓄えられる磁気エネルギが減少する。

これに対し、ブロックダイオード１８ｂが備えられる場合には、２次電流Ｉ２の流通を阻止することができる。

このように、本実施形態では、上記第１の実施形態で得られた効果と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、定電圧用経路Ｌ３ｂの一端を接地しない回路構成とした。このため、定電圧用経路を接続するための車両側の接地端子を省略できる等、点火装置を車両に実装する場合の自由度を高めることもできる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、点火プラグ１０に、ツェナーダイオードを内蔵する。

図６に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。なお、図６において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。また、図６では、ＥＣＵ２２の図示を省略している。

図示されるように、本実施形態では、中心電極１０ａ及び接地電極１０ｂを接続する定電圧用経路Ｌ３ｃと、定電圧用経路Ｌ３ｃに設けられたツェナーダイオード２０ｃとが点火プラグ１０に内蔵されている。

こうした構成によれば、点火プラグ１０の中心電極１０ａ及び接地電極１０ｂのそれぞれと、ツェナーダイオード２０ｃとを接続する経路を短くすることができる。このため、定電圧用経路Ｌ３ｃを含む高電圧が印加される電気経路を短くすることができ、中心電極１０ａ及び接地電極１０ｂ間の電圧をツェナーダイオード２０ｃのブレークダウン電圧Ｖｚで精度よく制限できるとともに、高電圧が印加される電気経路と接地部位（ボディーアース）との電気的絶縁の信頼性を高めることができる。また、中心電極１０ａ及び接地電極１０ｂのそれぞれと、ツェナーダイオード２０ｃとを接続する経路を短くすることができるため分布容量を小さくすることができ、ギャップに高電圧が印加される場合に生じるノイズ（電磁波）を抑制することができ、点火装置及びこの装置の周囲に配置された電子機器の誤作動を回避することなどもできる。更に、定電圧用経路Ｌ３ｃ等の配線インダクタンスを低下させることができ、点火コイル１２に蓄えられる磁気エネルギの低下を抑制することもできる。

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図７に示すように、本実施形態では、点火プラグ１０に、ツェナーダイオード２０ｃに加えて、ブロックダイオード１８ｃを内蔵する。なお、図７は、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す図である。図７において、先の図６に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。

こうした構成によれば、接続経路Ｌ２を含む高電圧が印加される電気経路を短くすることができる。このため、電気的絶縁の信頼性を高める効果や、ギャップに高電圧が印加される場合に生じるノイズの抑制効果、更には点火コイルに蓄えられる磁気エネルギの低下の抑制効果をより高めることができる。

（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、点火コイル１２に、ツェナーダイオード及びブロックダイオードを内蔵する。

図８に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。なお、図８において、先の図５に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。また、図８では、ＥＣＵ２２の図示を省略している。

図示されるように、本実施形態では、ツェナーダイオード２０ｄ及びブロックダイオード１８ｄが点火コイル１２に内蔵されている。こうした構成によれば、２次コイル１２ｂと点火プラグ１０の中心電極１０ａとを接続する経路を短くできることから、中心電極１０ａ及び接地電極１０ｂ間の電圧をツェナーダイオード２０ｄのブレークダウン電圧Ｖｚで精度よく制限できる等、上記第５の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

（第７の実施形態）
以下、第７の実施形態について、先の第５の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、ツェナーダイオード及びブロックダイオードとして、これら素子が一部材とされている（一体化されている）素子を採用する。ここで、図９には、ツェナーダイオード２０ｅ及びブロックダイオード１８ｅが一部材とされている素子４０を示した。なお、図９において、先の図７に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。こうした構成によっても、上記第５の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・ブロックダイオードの設置位置としては上記各実施形態に例示したものに限らない。

上記第３の実施形態において、例えば、図１０に示すように、定電圧用経路Ｌ３ａのうちツェナーダイオード２０ｂよりも接続経路Ｌ２側にブロックダイオード２３が備えられる構成を採用してもよい。また、例えば、２次コイル１２ｂ及び定電圧用経路Ｌ３ｂを備える閉ループ回路のうち、上述した設置位置以外の位置にブロックダイオードが備えられる構成を採用してもよい。

また、上記第１の実施形態において、例えば、図１１（ａ）に示すように、定電圧用経路Ｌ３においてツェナーダイオード２０よりも接地部位側にブロックダイオード２４が備えられる構成を採用してもよい。また、例えば、同図（ｂ）に示すように、定電圧用経路Ｌ３において、ツェナーダイオード２０よりも接続経路Ｌ２側にブロックダイオード２６が備えられる構成を採用してもよい。さらに、例えば、同図（ｃ）に示すように、低圧側経路Ｌ１にブロックダイオード２８が備えられる構成を採用してもよい。

また、上記第２の実施形態において、例えば、図１２（ａ）に示すように、定電圧用経路Ｌ３ａにおいてツェナーダイオード２０ａよりも接続経路Ｌ２ａ側にブロックダイオード３０が備えられる構成を採用してもよい。また、例えば、同図（ｂ）に示すように、定電圧用経路Ｌ３ａにおいて、ツェナーダイオード２０ａよりも接地部位側にブロックダイオード３２が備えられる構成を採用してもよい。さらに、例えば、同図（ｃ）に示すように、低圧側経路Ｌ１ａにブロックダイオード３４が備えられる構成を採用してもよい。

・ブロックダイオードのブレークダウン電圧Ｖｌｉｍｉｔの設定手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、１次コイル１２ａに通電される場合におけるブロックダイオードのアノード及びカソード間の印加電圧の最大値よりも低い電圧であってかつ、１次コイル１２ａへの通電が遮断されるタイミングにおける上記アノード及びカソード間の印加電圧の最小値よりも高い電圧にブレークダウン電圧Ｖｌｉｍｉｔを設定してもよい。１次コイル１２ａに通電される場合に２次コイル１２ｂに生じる誘起電圧は、１次コイル１２ａへの通電開始タイミングから徐々に低下する傾向にある。このため、上記設定によれば、１次コイル１２ａに通電される期間のうち上記印加電圧がブレークダウン電圧Ｖｌｉｍｉｔ未満となるタイミング以降において電流の流通を阻止することができる。これにより、点火コイル１２に蓄えられる磁気エネルギの減少を抑制することはできる。

・ブロックダイオードの設置数としては、１個に限らず、複数個としてもよい。

・点火装置の回路構成としては、点火プラグの中心電極を負極としてかつ接地電極を正極とし、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられる場合に接地電極から中心電極へと放電電流が流れるいわゆるマイナス放電が行われる構成に限らない。例えば、中心電極を正極としてかつ接地電極を負極とし、上記オフ点火信号に切り替えられる場合に中心電極から接地電極へと放電電流が流れるいわゆるプラス放電が行われる構成であってもよい。この場合、例えば、先の図４において、１次コイル１２ａに通電される場合、２次コイル１２ｂの両端のうち中心電極１０ａ側の極性が負とされ、低圧側経路Ｌ１ａ側の極性が正とされるように２次コイル１２ｂが備えられることとなる。そして、１次コイル１２ａに通電される場合に、２次コイル１２ｂの両端のうち中心電極１０ａ側から低圧側経路Ｌ１ａ側へと向かう方向に電流が流れようとすることから、接続経路Ｌ２ａのうち定電圧用経路Ｌ３ａとの接続点よりも２次コイル１２ｂ側において、２次コイル１２ｂ側をアノードとし、中心電極１０ａ側をカソードとするようにブロックダイオードを備えればよい。なお、この場合、定電圧用経路Ｌ３ａにおいて、接地部位側をアノードとし、接続経路Ｌ２ａ側をカソードとするようにツェナーダイオード２０ａが備えられることとなる。

・スイッチング素子１６としては、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばバイポーラトランジスタであってもよい。

・定電圧素子としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、自身の端子間電圧が規定電圧となる場合にアバランシェ降伏が生じるアバランシェダイオードであってもよい。また、例えば、ツェナーダイオードやアバランシェダイオード以外の素子であってかつこれらと同様の機能を有する素子であってもよい。

・ブロックダイオードとしては、上記各実施形態に例示したものに限らず、例えばツェナーダイオードであってもよい。

・上記第４〜第６の実施形態で説明したツェナーダイオードやブロックダイオードの点火プラグ１０への内蔵手法としては、種々の手法を適用することができる。例えば、先の図４の点火装置において、定電圧用経路Ｌ３ａとともにツェナーダイオード２０ａを点火プラグ１０に内蔵してもよい。また、例えば、先の図１においてブロックダイオード１８のみ点火コイル１２に内蔵してもよいし、先の図４においてブロックダイオード１８ａのみ点火コイル１２に内蔵してもよい。さらに、先の図８において、ブロックダイオード１８ｄ又はツェナーダイオード２０ｄのいずれかのみ点火コイル１２に内蔵してもよい。

・上記第７の実施形態において、一部材とされたツェナーダイオード及びブロックダイオードの接続手法としては、例えば、図９（ａ），（ｂ）に示した接続手法を採用してもよい。また、一部材とされた素子４０を、点火コイル１２に内蔵してもよい。

１０…点火プラグ、１０ａ…中心電極、１０ｂ…接地電極、１２ａ…１次コイル、１２ｂ…２次コイル、１６…スイッチング素子、１８…ブロックダイオード、２０…ツェナーダイオード、Ｌ１…低圧側経路、Ｌ２…接続経路、Ｌ３…定電圧用経路。

Claims (8)

1. １次コイル（１２ａ）及び該１次コイルと磁気結合された２次コイル（１２ｂ）を有する点火コイル（１２）と、該点火コイルに蓄えられる磁気エネルギに基づき中心電極（１０ａ）及び接地電極（１０ｂ）間に高電圧が印加されることでこれら電極間に放電火花を生じさせる点火プラグ（１０）とを備える点火装置において、
   前記２次コイルの両端のうち一端は、低圧側経路（Ｌ１，Ｌ１ａ）を介して基準となる電位を有する部材（１４）に接続され、他端は、接続経路（Ｌ２，Ｌ２ａ）を介して前記中心電極に接続され、
   前記接続経路には、一端が前記低圧側経路の両端のうち前記２次コイル側に接続された又は接地された定電圧用経路（Ｌ３，Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃ）が接続され、
   前記定電圧用経路には、前記１次コイルに通電される場合、前記２次コイルに生じる誘起電圧の極性が負となる側から正となる側に向かう方向である規定方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を許容し、前記１次コイルへの通電が遮断される場合、自身の端子間電圧が規定電圧以上となるときに前記規定方向とは逆方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を許容しつつ、前記規定電圧分の電圧降下を生じさせる定電圧素子（２０，２０ａ〜２０ｅ）が備えられ、
   前記規定電圧は、新品の前記点火プラグの放電電圧よりも高い電圧に設定されており、
   前記１次コイルに通電される場合、前記規定方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を制限する制限素子（１８，１８ａ〜１８ｅ，２３，２４，２６，２８，３０，３２，３４）が備えられていることを特徴とする点火装置。
2. 前記制限素子は、前記規定方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を阻止することを特徴とする請求項１記載の点火装置。
3. 前記定電圧素子（２０ｃ〜２０ｅ）は、前記点火プラグ又は前記点火コイルに内蔵されていることを特徴とする請求項１又は２記載の点火装置。
4. 前記制限素子（１８ｃ〜１８ｅ）は、前記点火プラグ又は前記点火コイルに内蔵されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の点火装置。
5. 前記定電圧素子（２０ｅ）及び前記制限素子（１８ｅ）は、一部材（４０）として構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の点火装置。
6. 前記定電圧素子は、該定電圧素子の端子間電圧が前記規定電圧となる場合にツェナー降伏又はアバランシェ降伏が生じるダイオードであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の点火装置。
7. 中心電極（１０ａ）及び接地電極（１０ｂ）を備える点火プラグ（１０）であって、
   前記点火プラグとともに点火装置を構成する点火コイルに蓄えられる磁気エネルギに基づき前記中心電極及び前記接地電極間に高電圧が印加されることでこれら電極間に放電火花が生じ、
   当該点火プラグは、
   前記中心電極及び前記接地電極を接続する電気経路（Ｌ３ｃ）と、
   前記電気経路に備えられた定電圧素子（２０ｃ）と、
   を内蔵し、
   前記定電圧素子は、前記電気経路において規定方向の電流の流通を許容し、
   前記定電圧素子は、前記磁気エネルギに基づき前記中心電極及び前記接地電極間に高電圧が印加される場合、自身の端子間電圧が規定電圧以上となるときに前記規定方向とは逆方向に前記電気経路を流れる電流の流通を許容しつつ、前記規定電圧分の電圧降下を生じさせ、
   前記規定電圧は、新品の前記点火プラグの放電電圧よりも高い電圧に設定されており、
   前記点火プラグは、前記電気経路において前記規定方向の電流の流通を制限する制限素子（１８ｃ）を内蔵することを特徴とする点火プラグ。
8. 前記定電圧素子（２０ｅ）及び前記制限素子（１８ｅ）は、一部材（４０）として構成されていることを特徴とする請求項７記載の点火プラグ。