JP6070470B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、点火を制御する点火制御手段を備える点火装置に関する。

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消耗が進んだ場合に、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（電圧制限素子）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が接地されている。

こうした構成によれば、点火プラグのギャップ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雰囲気の状態が放電に適した状態とされることで、ギャップ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。

特開昭６１−１７８５６１号公報

一方で、ツェナーダイオードやバリスタ等の定電圧素子に異常が発生した場合、定電圧素子による２次エネルギの損失が生じることが考えられ、その２次エネルギの損失によって、火花放電の際にギャップに印加される２次電圧（高電圧）の低下を招くおそれがある。

本発明は、定電圧素子の異常の有無にかかわらず、点火プラグの放電を好適に継続できる点火装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明では、互いに磁気結合された１次コイル及び２次コイルを有する点火コイルと、内燃機関の燃焼室に突出した中心電極及び接地電極を有する点火プラグと、中心電極及び接地電極との間隙であるギャップに火花放電を生じさせるべく、１次コイルへの通電後、１次コイルへの通電を遮断することによりギャップに２次電圧を印加する点火制御手段とを備える点火装置において、２次電圧が印加される２次側経路において点火プラグに並列に接続され、点火プラグのギャップにかかる２次電圧の絶対値が所定の電圧制限値を超えないように２次電圧を制限する電圧制限手段と、２次コイルと電圧制限手段との電気的な接続を切り離す切離手段と、ギャップに２次電圧が印加される際に電圧制限手段に異常があるかを判定する異常判定手段と、電圧制限手段に異常があると判定された際に、切離手段を非接続状態にする切替制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、点火プラグのギャップにかかる電圧の絶対値を所定電圧以下に制限するために、点火プラグに並列に電圧制限素子を接続した場合、電圧制限素子の異常の影響がギャップに印加される２次電圧に及ぶおそれがある。そこで電圧制限素子に異常がある場合に、電圧制限素子を点火プラグから電気的に切り離すことにより、電圧制限素子の異常の影響が点火プラグに及ぶことを抑えることができる。

点火装置の構成図。 定電圧素子の接続の有無による２次電圧の推移の比較を示す図。 定電圧素子の異常の有無による２次電圧の推移の比較を示す図。 異常判定処理の一例を示すフローチャート。 異常判定処理の一例を示すタイミングチャート。 異常判定処理の変容例を示すフローチャート。 点火装置の変容例の構成図。 異常判定処理の変容例を示すフローチャート。 異常判定処理の変容例を示すタイミングチャート。

（第１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一実施形態について、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ており、中心電極１０ａと接地電極１０ｂとの間隙であるギャップに２次電圧（高電圧）Ｖ２が印加されることで、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を用いる例が示されている。

上記接続経路Ｌ２には、定電圧用経路Ｌ３が接続されている。定電圧用経路Ｌ３は、一端が２次コイル１２ｂに接続され、他端が接地されており、点火プラグ１０に対しては並列接続されている。このような定電圧用経路Ｌ３には、電子制御式の開閉手段であるスイッチング素子１９と、定電圧素子としてのツェナーダイオード１８(以下、ダイオード１８と記す)が備えられている。例えば、スイッチング素子１９にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられる。この場合、スイッチング素子１９のゲートは、ＥＣＵ２０に接続されている。スイッチング素子１９のドレインは、接続経路Ｌ２（２次コイル１２ｂ）に接続され、ソースはダイオード１８のアノードに接続されている。ダイオード１８のカソードは接地部位側に接続されている。本実施形態では、通常の場合、スイッチング素子１９はオンであり、定電圧用経路Ｌ３と２次コイル１２ｂとが電気的に接続されている。一方、ダイオード１８に異常がある場合、スイッチング素子１９はオフに切り替えられ、定電圧用経路Ｌ３と２次コイル１２ｂとが電気的に非接続の状態にされる。

また上記接続経路Ｌ２には、電圧検出用経路Ｌ４が接続されている。電圧検出用経路Ｌ４は、一端が２次コイル１２ｂに接続され、他端が接地されることで、点火プラグ１０に対しては並列接続されている。このような電圧検出用経路Ｌ４には、電圧検出用の抵抗体２１，２２が備えられている。なお抵抗体２１の一端は、接続経路Ｌ２に接続され、他端は抵抗体２２に接続されている。抵抗体２２の一端は抵抗体２１に接続され、他端は接地部位側に接続されている。また抵抗体２１と抵抗体２２との間のノード（図番号を略す）は、後述するＥＣＵ２０に接続されている。このような電圧検出用経路Ｌ４によって、点火プラグ１０の中心電極１０ａと接地電極１０ｂの間隙（ギャップ）に印加される２次電圧Ｖ２が検出されるようになっている。

電子制御装置（以下、ＥＣＵ２０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、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。またＥＣＵ２０は、１次コイル１２ａへの通電が遮断されて、ギャップへの２次電圧の印加が開始される２次電圧立ち上がり期間に検出される２次電圧Ｖ２の変化量に基づいて、ダイオード１８の異常の有無を判定し、判定結果に基づいてスイッチング素子１９の開閉制御端子(ゲート)に対して信号を出力する。つまり、ダイオード１８が正常である（異常がない）と判定される場合には、スイッチング素子１９のゲートに対して信号を出力せず、スイッチング素子１９のオン状態を継続する。一方、ダイオードに異常があると判定される場合には、スイッチング素子１９のゲートに対して信号を出力して、スイッチング素子１９をオフに切り替える。

ここで、ＥＣＵ２０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２次電圧Ｖ２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２次電圧Ｖ２が印加される。

図２に、１次コイル１２ａへの通電を遮断した直後における２次電圧Ｖ２の推移の例を示す。なお図中において、２次コイル１２ｂと定電圧用経路Ｌ３が電気的に接続された状態（スイッチング素子１９がオンの状態）の場合の２次電圧Ｖ２が実線で示されている。また、２次コイル１２ｂと定電圧用経路Ｌ３が電気的に非接続とされた状態（スイッチング素子１９がオフの状態）の場合の２次電圧Ｖ２が１点鎖線で示されている。

点火プラグ１０に並列に定電圧用経路Ｌ３が接続されている場合、その定電圧用経路Ｌ３には、接地側から接続経路Ｌ２に向く方向が逆方向となる向き、すなわち２次電圧Ｖ２が発生する場合にその２次電圧Ｖ２が逆電圧として印加される向きで、ダイオード１８が設けられている。この場合、２次電圧Ｖ２が上昇し、ダイオード１８のブレークダウン電圧Ｖｚを上回ると、ダイオード１８が導通状態となり、図１に示すとおり電流Ｉｘが流れ始める。これにより、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚに制限される。すなわち、図２に実線にて示すように、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（時刻ｔ１〜ｔ２）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、ギャップの雰囲気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へと放電電流Ｉｓが流れる。こうした構成によれば、点火プラグ１０の放電電圧が過度に高くなることを回避できる。

次に、本実施形態に係る異常判定処理について説明する。

この処理は、２次コイル１２ｂに２次電圧Ｖ２が誘起される際に、ダイオード１８に異常が生じているか否かを判定する処理であり、点火装置の信頼性の低下を回避するための処理である。なおダイオード１８の異常とは、例えばオープン故障に伴う異常であり、そのオープン故障の発生時には、ダイオード１８が有する浮遊容量等の影響で生じる抵抗によって、２次エネルギの損失が生じ、それにより２次電圧Ｖ２の立ち上がり変化の鈍りが生じるものとされている。

図３は、スイッチング素子１９がオンである状態において、２次電圧Ｖ２の推移を示すタイムチャートであり、ダイオード１８が正常の場合の２次電圧Ｖ２ａの変化が実線で示されており、ダイオード１８に異常（オープン故障）がある場合の２次電圧Ｖ２ｂの変化が１点鎖線で示されている。

ダイオード１８に異常（オープン故障）がある場合、２次コイル１２ｂに２次電圧Ｖ２ｂが誘起されると、２次電圧Ｖ２ｂがブレークダウン電圧Ｖｚに到達しているか否かに関わらず、ダイオード１８で２次エネルギの損失が生じる。これによって、ギャップに引火される２次電圧Ｖ２ｂの立ち上がりに鈍りが生じうる。図３においては、２次電圧Ｖ２ｂの傾きが「α」よりも小さくなっている。そこで本実施形態では、ダイオード１８の異常が検出された際に、スイッチング素子１９により、定電圧用経路Ｌ３を点火プラグ１０から電気的に切り離すことによって、ダイオード１８の異常に伴う２次エネルギ損失の影響が、点火プラグ１０の点火に及ぶことが回避されるようにしている。

図４に、本実施形態にかかる異常判定処理の手順を示す。ここでの処理はダイオード１８のオープン故障に伴う異常が生じた場合の処理であり、ＥＣＵ２０によって実行される。なお初期状態としてスイッチング素子１９はオンとされ、接続経路Ｌ２と定電圧用経路Ｌ３とが電気的に接続されているとする。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、２次電圧Ｖ２が誘起されているか否かを判定する。この処理は、１次コイル１２ａへの通電後、１次コイル１２ａへの通電が遮断されることにより、点火プラグ１０のギャップに２次電圧Ｖ２が印加されているか否かを把握するための処理である。

ステップＳ１０で肯定判定された場合には、ステップＳ１２に進み、２次電圧Ｖ２を誘起するために、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられてからの経過時間ｔが２次電圧の立ち上がり期間Δｔ未満であるか否かを判定する。例えば２次電圧の立ち上がり期間Δｔは２０μｓであるとする。この処理は、２次電圧Ｖ２の立ち上がりの電圧変化を検出するための処理である。

ステップＳ１２で、肯定判定した場合には、ステップＳ１４で２次電圧の立ち上がり期間Δｔでの電圧変化量が閾値α未満であるか否かを判定する。なお閾値αは、ダイオード１８が正常の場合にギャップに印加される２次電圧Ｖ２の立ち上がりの変化量を基準に定められており、ダイオード１８が正常の場合には、電圧の変化量は閾値αよりも大きいと判定され、ダイオード１８に異常がある場合（２次電圧Ｖ２の増加量に鈍りがある場合）には、電圧の変化量は閾値α未満と判定されるようになっている。ここで、肯定判定した場合には、ステップＳ１６に進み、スイッチング素子１９をオフにして、定電圧用経路Ｌ３を接続経路Ｌ２から電気的に切り離す。なお上記ステップＳ１０〜Ｓ１４で否定判定した場合には、本処理を終了する。

図５に、本実施形態にかかる異常判定処理の実行例を示す。詳しくは、図５（ａ）は、点火信号ＩＧｔの推移であり、図５（ｂ）は、１次電流Ｉ１の推移であり、図５（ｃ）は、２次電圧Ｖ２の推移であり、図５（ｄ）は、放電電流Ｉｓの推移である。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、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。

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次コイル１２ａの通電が開始され、１次電流Ｉ１が流れる。

その後、時刻ｔ２で点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられると、２次コイル１２ｂの両端の電圧の極性が反転されるとともに、２次コイル１２ｂに２次電圧Ｖ２が誘起される。その後、点火プラグ１０のギャップの印加電圧がダイオード１８のブレークダウン電圧Ｖｚに維持される期間内の時刻ｔ３において、ギャップに放電火花が生じるとともに放電電流Ｉｓが流れる。

本実施形態では、時刻ｔ２で、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た際に、上記の異常判定処理が開始される。上述の図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期間（時刻ｔ２〜ｔ３）における２次電圧Ｖ２の変化の具体例を示すものである。

図３において、ダイオード１８が正常の場合、時刻ｔ２で点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられてから、２次電圧の立ち上がり期間Δｔが経過するまでの２次電圧Ｖ２ａの傾き（ｄＶ／ｄｔ）は、閾値α以上となる。この場合、スイッチング素子１９のオン状態が維持されることにより、ダイオード１８によって、点火プラグ１０の放電電圧がブレークダウン電圧Ｖｚに維持される。

ダイオード１８に異常がある場合、時刻ｔ２で点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられてから、２次電圧の立ち上がり期間Δｔが経過するまでの２次電圧Ｖ２ｂの傾き（ｄＶ／ｄｔ）は、閾値α未満となる。この場合、スイッチング素子１９はオンからオフ（非接続状態）に切り替えられる。これによって、ダイオード１８と点火プラグ１０とが電気的に切り離されることで、点火プラグ１０の放電電圧のブレークダウン電圧Ｖｚへの制限が解除されると共に、ダイオード１８（定電圧用経路Ｌ３）で生じる２次電圧Ｖ２の損失の影響が、点火プラグ１０に及ぶことが抑えられて、２次電圧Ｖ２の立ち上がりの鈍りが解消されるようになる。これによりダイオード１８に異常がある場合にも、点火のための２次エネルギが確保され、点火プラグ１０による点火を好適に継続することができる。

上記によれば、以下の優れた効果が得られる。

点火プラグ１０のギャップにかかる電圧の絶対値を所定電圧以下に制限するために、点火プラグ１０に並列にダイオード１８を接続した場合、ダイオード１８の異常の影響がギャップに印加される２次電圧Ｖ２に及ぶおそれがある。そこでダイオード１８に異常がある場合に、ダイオード１８を点火プラグ１０から電気的に切り離すことにより、ダイオード１８の異常の影響が点火プラグ１０に及ぶことを抑えることができる。

ダイオード１８に異常がある場合、ダイオード１８で２次エネルギの損失が生じることによって、ギャップに印加される２次電圧Ｖ２の立ち上がりに鈍りが生じる。そこで、２次電圧Ｖ２の立ち上がりの変化が所定未満であることが検出された際に、ダイオード１８に異常があると判定することができる。例えば、点火プラグ１０にかかる２次電圧Ｖ２を検出する定電圧用経路Ｌ３（抵抗体２１、２２）を設け、抵抗体２１、２２で検出される２次電圧Ｖ２の立ち上がりの変化が所定未満の場合に、ダイオード１８に異常があると判定できる。

（第２実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。

上記において、ダイオード１８（定電圧用経路Ｌ３）が点火プラグ１０から電気的に切り離されても、２次電圧Ｖ２の立ち上がりの鈍りが改善されない場合には、ダイオード１８側ではなく、点火プラグ１０側に異常があることが想定される。例えば、点火プラグ１０の発火部（図示を略す）にカーボンが付着し、点火プラグ１０のギャップ間に火花が飛ばなくなる「くすぶり」と称される現象が生じていることが、２次電圧Ｖ２の立ち上がりの低下の原因である可能性がある。

そこで本実施形態では、ダイオード１８（接続経路Ｌ２）が点火プラグ１０から電気的に切り離された後、火花放電を継続しても、２次電圧Ｖ２の立ち上がりの鈍りが改善されない場合に、点火プラグ１０に異常があると判定する。そして、点火プラグ１０の異常があると判定された場合には、カーボン除去処理が行なわれるようにしてもよい。

図６に、本実施形態にかかる異常判定処理の手順を示す。なお、図６において、先の図３と同じ処理手順については、便宜上同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。図示されるように、ステップＳ１４で、２次電圧Ｖ２の立ち上がりの変化量が閾値α未満であると判定された後、ステップＳ２０で、スイッチング素子１９がオンであるか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ１６に進む。一方、ステップＳ２０で否定判定された場合には、スイッチング素子１９がオフ状態であるにも関わらず、２次電圧Ｖ２の立ち上がり速度が遅い状態となっており、この場合には点火プラグ１０にくすぶり等の異常が生じている可能性がある。点火プラグ１０に異常があると判定された場合には、ステップＳ２２に進み、点火プラグ１０のカーボン除去処理を行なう。例えば、混合気が着火する時期、及び混合気が着火する時期から次の燃料噴射開始の時期までの間に、点火プラグ１０に火花放電を生じさせることにより、点火プラグ１０に付着したカーボンが除去されるようにする。

以上のようにすることで、ダイオード１８と点火プラグ１０とを電気的に非接続とした後、点火プラグ１０の火花放電を行なっても、２次電圧Ｖ２の立ち上がりの鈍りが改善されない場合には、点火プラグ１０に異常があると判定することで、２次電圧の鈍りの原因をより精度よく特定できる。また２次電圧Ｖ２の立ち上がりの鈍りが、点火プラグ１０のくすぶりが原因である場合に、その原因を好適に取り除くことができ、ひいては点火装置の信頼性の低下を好適に抑えることができる。

なお第２の実施形態において、ステップＳ１８で点火プラグ１０のカーボン除去処理が行なわれた後、ステップＳ１４での２次電圧Ｖ２の立ち上がりの電圧の変化量が閾値α以上に改善された場合には、スイッチング素子１９がオン状態に戻されるようにしてもよい。この場合、２次電圧Ｖ２の低下の原因が点火プラグ１０にあった場合に、その原因が取り除かれた後、再び点火プラグ１０のギャップの印加電圧をダイオード１８のブレークダウン電圧Ｖｚに維持できるようになる。

また第２実施形態において、ステップＳ２０で否定判定された場合、つまり点火プラグ１０に異常があると判定された場合には、図示を略す車両のモニタ等に、点火プラグ１０の異常や、点火プラグ１０の交換を促す表示がされるようにしてもよい。

（第３の実施形態）
ダイオード１８の異常として、オープン故障以外に電流リーク故障に伴う異常が想定される。電流リーク故障の場合には、２次電圧Ｖ２がダイオード１８のブレークダウン電圧Ｖｚに達しているか否かに関わらず、２次電圧Ｖ２の発生に伴って、ダイオード１８にリーク電流が生じうる。そこで、ダイオード１８の故障(異常)で生じるリーク電流の有無の検出結果に基づいて、定電圧用経路Ｌ３と２次コイル１２ｂとの接続及び非接続とが切り替えられるようにしてもよい。

図７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７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７では、ＥＣＵ２０の図示を省略している。

図示されるように、本実施形態では定電圧用経路Ｌ３に並列に電圧検出用経路Ｌ４が設けられるのに代えて、定電圧用経路Ｌ３に電流用検出用の抵抗体２３が設けられている。詳しくは、抵抗体２３の一端はダイオード１８のカソードに接続され、他端は接地部位側に接続されている。本実施形態では、ダイオード１８を流れるリーク電流の有無を抵抗体２３により検出し、その検出結果に基づいて、ダイオード１８の異常判定が行なわれる。

図８に本実施形態にかかる異常判定処理の手順を示す。なお、上記の図３と同じ処理手順については、便宜上同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。ここでは点火信号ＩＧｔがオン点火信号からオフ点火信号に切り替えられたことが肯定判定された場合に、ステップＳ３０に進み、リーク電流の検出があるか否かを判定する。具体的には、２次電圧の立ち上がり期間Δｔで、リーク電流が流れているか否かを判定する。肯定判定した場合には、スイッチング素子１９をオフに切り替える。一方、ステップＳ１１で否定判定した場合には、本処理を終了する。この場合にも、ダイオード１８の異常に伴って生じる２次エネルギの損失が、点火プラグ１０での火花放電へ影響することを抑えることができ、点火プラグ１０による点火を好適に継続できるようになる。なお本処理のステップＳ３０では、１次コイル１２ａへの通電が遮断された直後（すなわち２次電圧Ｖ２が誘起される際）のタイミングでのリーク電流の有無が判定されるようにしてもよい。

以上に示されるように、ダイオード１８に異常がある場合、２次コイル１２ｂに２次電圧Ｖ２が誘起される際に、ダイオード１８にリーク電流が流れる場合があり、これに伴う２次エネルギの損失によって、ギャップに印加される２次電圧Ｖ２の立ち上がりに鈍りが生じる。そこで２次コイル１２ｂに２次電圧Ｖ２が誘起される際のリーク電流の有無によって、ダイオード１８の異常を判定することができる。

また、点火プラグ１０に異常があると判定された場合、点火プラグ１０へのカーボン付着が想定されるため、この場合には点火プラグ１０のカーボン除去のための処理が行われるようにする。このカーボン除去の処理によって、２次電圧の立ち上がり期間Δｔにおける２次電圧Ｖ２の変化量が、所定以上に回復した場合には、ダイオード１８が正常である可能性が高い。そこで２次電圧Ｖ２の立ち上がり期間Δｔにおける２次電圧Ｖ２の変化量が所定以上であると判定された際に、ダイオード１８と点火プラグ１０とが接続状態に戻されるようにすることで、点火プラグのギャップの２次電圧Ｖ２の絶対値を制限しつつ、火花放電をより好適に継続できる。

(第４実施形態)
・上記では電圧変化量が閾値α未満であるか否かの判定結果に基づいて、ダイオード１８の異常の有無を判定している。これ以外にも、２次電圧Ｖ２の立ち上がり途中での電圧値に基づいて、ダイオード１８の異常の有無を判定できる。例えば、図９の変容例の説明図に示されるように、２次電圧の立ち上がり期間Δｔ２経過時点における２次電圧Ｖ２が閾値β未満であるか否かを判定する。なお閾値βは、ダイオード１８が正常の場合における時間Δ２経過時点での電圧値に基づき定められている。これにより、ダイオード１８が正常の場合には、２次電圧の立ち上がり期間Δｔ２経過時点における２次電圧Ｖ２の値が閾値β以上と判定され、ダイオード１８が異常の場合には、２次電圧の立ち上がり期間Δｔ２経過時点における２次電圧Ｖ２の値が閾値β未満であると判定されるようにしてもよい。

（他の実施形態）
・上記では、電圧制限手段として、ツェナーダイオード１８を用いる例を示したが、バリスタや、トランジスタ等、点火プラグ１０のギャップにかかる２次電圧Ｖ２の絶対値が所定の電圧制限値を超えないように制限できる周知の非線形素子を用いることができる。

・点火装置において、電圧検出用経路Ｌ４に電圧検出手段が設けられるとともに、定電圧用経路Ｌ３にリーク電流検出手段が設けられてもよい。定電圧素子にオープン故障と電流リーク故障の両方が生じる可能性がある場合等に、電圧値に基づき定電圧素子の異常を検出するための電圧検出用経路Ｌ４と、電流値に基づき定電圧素子の異常を検出するための抵抗体２３の両方が設けられてもよい。この場合、定電圧素子に生じる異常の種類にかかわらず、定電圧素子に異常が生じた場合には、定電圧素子と２次コイル１２ｂとを電気的に非接続状態に切り替えられることで、点火プラグ１０による点火を好適に継続することができる。

・ツェナーダイオード１８の異常としては、オープン故障や電流リーク故障以外にショート故障が考えられる。ショート故障が発生した場合には、点火プラグ１０の放電が生じない(失火となる)。この場合には、失火の発生を検出し、それに基づいてスイッチング素子１９をオフにするとよい。

１０…点火プラグ、１０ａ…中心電極、１０ｂ…接地電極、１２…点火コイル、１２ａ…１次コイル、１２ｂ…２次コイル、１８…ダイオード、２０…ＥＣＵ、２１…抵抗体、２２…抵抗体、２３…抵抗体、Ｖ２…２次電圧。

Claims (6)

1. 互いに磁気結合された１次コイル（１２ａ）及び２次コイル（１２ｂ）を有する点火コイル（１２）と、内燃機関の燃焼室に突出した中心電極（１０ａ）及び接地電極（１０ｂ）を有する点火プラグ（１０）と、前記中心電極及び前記接地電極との間隙であるギャップに火花放電を生じさせるべく、前記１次コイルへの通電後、前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記ギャップに２次電圧（Ｖ２）を印加する点火制御手段（２０）とを備える点火装置において、
   前記２次電圧が印加される２次側経路において前記点火プラグに並列に接続され、前記点火プラグのギャップにかかる２次電圧の絶対値が所定の電圧制限値を超えないように前記２次電圧を制限する電圧制限手段（１８）と、
   前記２次コイルと前記電圧制限手段との電気的な接続を切り離す切離手段（１９）と、
   前記ギャップに２次電圧が印加される際に前記電圧制限手段に異常があるかを判定する異常判定手段（２０）と、
   前記電圧制限手段に異常があると判定された際に、前記切離手段を非接続状態にする切替制御手段（２０）と、
   を備えることを特徴とする点火装置。
2. 前記異常判定手段は、前記ギャップに印加される２次電圧の立ち上がり変化に鈍りが生じていることに基づいて、前記電圧制限手段に異常があると判定する請求項１に記載の点火装置。
3. 前記点火プラグに並列接続されて、前記ギャップに生じる２次電圧を検出する電圧検出手段（２１，２２）を備え、
   前記異常判定手段は、前記電圧検出手段で検出された前記２次電圧の立ち上がり変化が所定未満の場合に、前記電圧制限手段に異常があると判定する請求項２に記載の点火装置。
4. 前記ギャップに２次電圧が印加される際に前記電圧制限手段に流れるリーク電流を検出する電流検出手段（２３）を備え、
   前記異常判定手段は、前記電流検出手段により検出されるリーク電流に基づいて、前記２次電圧の立ち上がり変化が所定未満となる際に、前記電圧制限手段に異常があると判定する請求項２又は３に記載の点火装置。
5. 前記切替制御手段により前記切離手段が非接続にされた状態での前記点火プラグによる火花放電に際し、前記２次電圧の立ち上がり変化の鈍りが解消されない場合に、前記点火プラグに異常があると判定する手段を備える請求項２〜４のいずれか１項に記載の点火装置。
6. 前記点火プラグに異常が有ると判定された場合に、前記切離手段を非接続とした状態で、前記点火プラグのカーボン除去のための処理を実施する手段を備え、
   前記切替制御手段は、前記カーボン除去のための処理の実施後において前記２次電圧の変化の鈍りが解消された場合に前記切離手段を接続状態に戻す請求項５に記載の点火装置。

Images