JP6314617B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）に用いられる点火装置に関し、特に火花放電の継続技術に関する。

点火装置には、エンジン燃焼室における混合気の着火性を向上させる技術が望まれる。着火性を向上させる技術として、点火プラグで強い火花放電を発生させる強力点火技術や、点火プラグで強い火花放電を数回連続させる多重点火技術が知られている。
しかし、これらの点火技術は、繰り返される再放電により点火プラグの電極摩耗が大きくなってしまうとともに、無駄な電力消費が生じる不具合がある。このため、着火性が高く、点火プラグの電極摩耗を減らし、無駄な電力消費を抑えることのできる点火装置が要求される。

着火性を高め、且つ点火プラグの電極摩耗を減らす技術として、「ＣＤＩ（容量放電式）点火回路」と「自励サイリスタ直列インバータ点火回路」を重ねて作動させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の技術は、ＣＤＩ点火回路により強い火花放電を間隔を隔てて複数生じさせるとともに、自励サイリスタ直列インバータ点火回路によって弱い火花放電を連続的に繰り返し生じさせて、「強い複数の火花放電」と「弱い連続する火花放電」とを重ね合わせる技術である。

（問題点１）
上述した特許文献１で用いる自励サイリスタ直列インバータ点火回路は、点火コイルの１次コイルに正負の共振による電流を流して火花放電の継続を行う技術であるため、２次電圧が正電圧と負電圧に繰り返し交番する。
その結果、特許文献１の技術は、自励サイリスタ直列インバータ点火回路による火花放電中（火花放電の延長中）にゼロ電圧を跨ぐ２次電圧の交番により、交番毎に火花放電電圧の低い部分ができてしまう。その結果、気筒内に生じる旋回流等によって火花放電の吹き消えが発生し易くなってしまう。

（問題点２）
また、上述した特許文献１で用いる自励サイリスタ直列インバータ点火回路は、複雑な共振回路（共振インダクタンスを用いる第１共振回路および帰還巻線を用いる第２共振回路等）を用いるものであり、回路規模が大きくなってしまう。その結果、点火装置が大型化するとともに、コストアップの要因になってしまう。

特開２０１１−０７４９０６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、点火プラグの電極摩耗を減らし、無駄な電力消費を抑え、着火性を高めることができる内燃機関用点火装置の提供にある。

本発明の内燃機関用点火装置は、「特許請求の範囲の請求項１」に記載したように、主点火（放電開始時の火花放電）を行う主点火ＣＤＩ回路と、点火を継続させるエネルギ投入回路とを備える。なお、以下では、本発明の主点火と同じ極性のままで任意に継続させる火花放電を「継続火花放電」と称して説明する。
エネルギ投入回路は、主点火が開始された後、エネルギ投入用コンデンサに蓄えた電荷を１次コイルに放出し、点火コイルの２次コイルに継続して同一方向の２次電流を流すことで主点火に続いて継続火花放電を同じ極性で継続させるものである。

エネルギ投入回路は、１次コイルに投入する電気エネルギをコントロールすることで２次電流を制御し、結果的に継続火花放電を途切れさせることなく連続形成する技術である。このため、火花放電吹き消え時の高電圧での再放電が不要となり、点火プラグの電極摩耗を減らすとともに、電力消費を抑えることができ、さらに高い着火性能を発揮することができる。
具体的に、エネルギ投入回路は、２次電流を同一方向に継続させて放電維持電流以上になるようにエネルギを投入して継続火花放電を継続させるため、２次電圧が交番せず、主点火に続く継続火花放電において強力火花となり、火花放電が途切れ難い。このため、上述した特許文献１の技術とは異なり、気筒内に生じる旋回流等によって火花放電の吹き消えが発生する不具合を回避できる。

さらに具体的に説明すると、いわゆるＣＤＩ点火は、２次電圧の立ち上がり時間が速いため、くすぶりに強い。しかし、その反面、ＣＤＩ点火は、放電時間が短いため、吹き消えし易い性質を有している。これに対し、本発明は、主点火をＣＤＩ点火で実施し、続いて同一極性による継続火花放電を実施することで、くすぶりに強く、且つ火花電流が所定電流以上継続する強力火花によって、吹き消えし難い火花放電を発生させることができる。即ち、本発明の点火装置により、くすぶりに強く、且つ吹き消えし難い火花放電を発生させることができる。

一方、本発明のエネルギ投入回路は、エネルギ投入用コンデンサに蓄積した電気エネルギをコントロールして１次コイルに投入するものであるため、回路構成をシンプルにできる。
これにより、上述した特許文献１の技術に比較して、点火装置の小型化（具体的には、点火回路ユニットの小型化等）を図ることができるとともに、コストを抑えることが可能になる。

内燃機関用点火装置の概略構成図である（実施例１）。 内燃機関用点火装置の作動説明用のタイムチャートである（実施例１）。 エネルギ投入用ドライバ回路とフィードバック制御回路の電気回路図である（実施例１）。 他のフィードバック制御回路の電気回路図である（実施例１）。 内燃機関用点火装置の具体的なタイムチャートである（実施例１）。 内燃機関用点火装置の概略構成図である（実施例２）。 充電作動説明用のタイムチャートである（実施例２）。 内燃機関用点火装置の概略構成図である（実施例３）。 内燃機関用点火装置の概略構成図である（実施例４）。

以下において「発明を実施するための形態」を詳細に説明する。

本発明の具体的な一例（実施例）を図面に基づき説明する。なお、以下の「実施例」は具体的な一例を開示するものであり、本発明が「実施例」に限定されないことは言うまでもない。

［実施例１］
図１〜図５を参照して実施例１を説明する。
この実施例１における点火装置は、車両走行用の火花点火エンジンに搭載されるものであり、所定の点火タイミング（点火時期）で燃焼室内の混合気に着火（点火）を行うものである。なお、エンジンの一例は、ガソリンを燃料とする希薄燃焼（リーンバーン燃焼）が可能な直噴式エンジンであり、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジン吸気側へ戻すＥＧＲ装置を搭載し、さらに気筒内に混合気の旋回流（タンブル流やスワール流等）を生じさせる旋回流コントロール手段を備える。

この実施例１における点火装置は、各気筒の点火プラグ１ごとに対応した点火コイル２を用いるＤＩ（ダイレクト・イグニッション）タイプである。
この点火装置は、エンジン制御の中枢を成すＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）から与えられる指示信号（昇圧指示信号、点火信号、放電継続信号、気筒選択信号等）に基づいて点火コイル２の１次コイル３を通電制御するものであり、１次コイル３を通電制御することで点火コイル２の２次コイル４に生じる電気エネルギをコントロールして、点火プラグ１の火花放電をコントロールする。

なお、ＥＣＵは、各種センサから取得したエンジンパラメータ（クランク角、暖機状態、エンジン回転速度、エンジン負荷等）やエンジンの制御状態（希薄燃焼の有無、旋回流の程度等）に応じた点火信号、放電継続信号、放電電流設定信号、気筒選択信号、昇圧指示信号等を生成して出力するように設けられている。

実施例１の点火装置は、
・各気筒毎に搭載される点火プラグ１と、
・各点火プラグ１毎に搭載される点火コイル２と、
・点火プラグ１に主点火を生じさせる主点火ＣＤＩ回路５と、
・主点火に継続する継続火花放電を生じさせるエネルギ投入回路６と、
を備えて構成される。

なお、主点火ＣＤＩ回路５とエネルギ投入回路６の主要部は、「点火回路ユニット」として１つのケース内に収容配置されて、点火プラグ１や点火コイル２とは異なる場所に設置される。

点火プラグ１は、周知なものであり、２次コイル４の一端（点火プラグ１に設けられた出力端子）に接続される中心電極と、エンジンのシリンダヘッド等を介してアース接地される外側電極とを備え、２次コイル４から印加される高電圧により中心電極と外側電極との間で火花放電を開始させる。

点火コイル２は、周知なものであり、１次コイル３と、この１次コイル３の巻数より多くの巻数を有する２次コイル４とを備える。
１次コイル３には、第１ダイオード７が並列に接続されており、１次コイル３に流れた電流を再び１次コイル３に還流するように設けられ、火花放電が負方向電流の一方向のみで生じるように設けられている。
２次コイル４の一端は、上述したように点火プラグ１の中心電極に接続され、２次コイル４の他端は「１次コイル３の一端側」に接続されるか、あるいは「アース接地」される。なお、図１は、２次コイル４の他端が放電電流検出抵抗８を介してアース接地される例である。

主点火ＣＤＩ回路５は、主点火用昇圧回路１０にて昇圧した電荷を蓄える主点火用コンデンサ１１を有し、この主点火用コンデンサ１１に蓄えた電荷を点火コイル２の１次コイル３に放出して点火プラグ１に継続火花放電を生じさせるものである。
具体的に、主点火ＣＤＩ回路５は、
・バッテリ電圧を昇圧させる主点火用昇圧回路１０と、
・この主点火用昇圧回路１０にて昇圧した電荷を蓄える主点火用コンデンサ１１と、
・この主点火用コンデンサ１１に蓄えた電荷が主点火用昇圧回路１０へ逆流するのを防ぐ第２ダイオード１２と、
・主点火用コンデンサ１１に蓄えた電荷を１次コイル３に投入する第１エネルギ投入ラインβをＯＮ−ＯＦＦする点火用スイッチング手段１３（例えば、サイリスタ、パワートランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ等）と、
・この点火用スイッチング手段１３のＯＮ−ＯＦＦ作動を制御する点火用ドライバ回路１４と、
を備えて構成される。

なお、この実施例１の主点火用スイッチング手段１３は、一例としてサイリスタを用いるものであり、点火用ドライバ回路１４は、ＥＣＵから与えられる点火信号に基づいてサイリスタ駆動信号をサイリスタのゲートに出力するものである。

エネルギ投入回路６は、エネルギ投入用昇圧回路２０にて昇圧した電荷を蓄えるエネルギ投入用コンデンサ２１を有し、主点火ＣＤＩ回路５の作動によって開始した主点火中に、エネルギ投入用コンデンサ２１に蓄えた電荷を１次コイル３に放出し、点火コイル２の２次コイル４に同一方向の２次電流を流して、主点火ＣＤＩ回路５の作動によって開始した火花放電を継続させる。
具体的に、エネルギ投入回路６は、着火性が低下する運転状態の時（希薄燃焼時、強旋回流の発生時、高ＥＧＲ率時、低温始動時など）にＥＣＵの指示により作動して混合気の着火性を高めるものであり、
・バッテリ電圧を昇圧させるエネルギ投入用昇圧回路２０と、
・このエネルギ投入用昇圧回路２０にて昇圧した電荷を蓄えるエネルギ投入用コンデンサ２１と、
・このエネルギ投入用コンデンサ２１に蓄えた電荷がエネルギ投入用昇圧回路２０へ逆流するのを防ぐ第３ダイオード２２と、
・エネルギ投入用コンデンサ２１に蓄えた電荷を１次コイル３に投入する第２エネルギ投入ラインγをＯＮ−ＯＦＦするエネルギ投入用スイッチング手段２３（例えば、ＭＯＳ型トランジスタ、パワートランジスタ）と、
・このエネルギ投入用スイッチング手段２３のＯＮ−ＯＦＦさせるエネルギ投入用ドライバ回路２４と、
・このエネルギ投入用ドライバ回路を介してエネルギ投入用スイッチング手段２３のＯＮ−ＯＦＦ作動をコントロールするフィードバック制御回路２４ａと、
・エネルギ投入用コンデンサ２１に蓄えた電荷の投入先（即ち、継続火花放電を行う点火プラグ１）を選択する気筒分配用スイッチング手段２５（例えば、ＭＯＳ型トランジスタ、パワートランジスタ等）と、
・この気筒分配用スイッチング手段２５のＯＮ−ＯＦＦ作動を制御する気筒分配用ドライバ回路２６と、
を備えて構成される。

なお、エネルギ投入用コンデンサ２１は、エンジンの運転状態に応じた任意の期間（火花継続期間）に亘って継続火花放電を継続させるべく、大きな電気エネルギ量を蓄えることが可能となるように設定されており、主点火用コンデンサ１１より大きな容量が用いられる。

この実施例１は、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０が共通に設けられるものであり、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０が共通の昇圧回路３０として設けられる。
この昇圧回路３０の作動はＥＣＵによりコントロールされる。具体的に、昇圧回路３０は、点火タイミングから所定時間が経過するまで待機（作動停止）し、点火タイミングから所定時間が経過するとバッテリ電圧の昇圧作動を行って主点火用コンデンサ１１とエネルギ投入用コンデンサ２１の充電作動を行って、次回の点火タイミングまでに充電を完了させる。

さらに昇圧回路３０の具体例を説明すると、この実施例の昇圧回路３０は、車載バッテリ２７の電圧（バッテリ電圧）を昇圧して出力するＤＣ−ＤＣコンバータであり、
・一端がバッテリ電圧供給ラインαに接続されたチョークコイル３１と、
・このチョークコイル３１の通電状態を断続する昇圧用スイッチング手段３２（ＭＯＳ型トランジスタ、パワートランジスタ等）と、
・この昇圧用スイッチング手段３２を繰り返しＯＮ−ＯＦＦさせる昇圧用ドライバ回路３３と、
を備えて構成される。

なお、昇圧用ドライバ回路３３は、ＥＣＵから昇圧指示信号が与えられる期間に亘って昇圧用スイッチング手段３２を所定周期で繰り返してＯＮ−ＯＦＦするように設けられている。

この実施例では、第１エネルギ投入ラインβと第２エネルギ投入ラインγが直列に設けられる。即ち、図１に示すように、エネルギ投入用スイッチング手段２３、気筒分配用スイッチング手段２５、点火用スイッチング手段１３が直列に設けられる。
このため、点火用スイッチング手段１３のみがＯＮすることで、主点火用コンデンサ１１に蓄えられた電気エネルギが１次コイル３に供給される。
また、エネルギ投入用スイッチング手段２３がＯＮ−ＯＦＦ制御され、且つ気筒分配用スイッチング手段２５と点火用スイッチング手段１３の両方がＯＮすることで、エネルギ投入用コンデンサ２１に蓄えられた電気エネルギ（エネルギ投入用スイッチング手段２３の断続によりコントロールされた電気エネルギ）が、気筒分配用スイッチング手段２５によって選択された点火コイル２の１次コイル３（即ち、主点火が開始された点火コイル２の１次コイル３）に供給される。

フィードバック制御回路２４ａは、エネルギ投入用ドライバ回路２４を介してエネルギ投入用スイッチング手段２３のＯＮ−ＯＦＦ状態をコントロールし、１次コイル３に投入する電気エネルギを制御することで、放電継続信号が与えられる期間に亘って２次電流を所定の目標範囲に維持させるものである。

フィードバック制御回路２４ａの具体的な一例は、図３、図４に示すように、２次電流を放電電流検出抵抗８を用いてモニターし、モニターした２次電流が所定の目標値を維持するようにエネルギ投入用スイッチング手段２３のＯＮ−ＯＦＦ状態をフィードバック制御するものである。
なお、２次電流の制御は、フィードバック制御に限定するものではなく、２次電流が所定の目標値を維持するようにオープン制御（フィードフォワード制御）によってエネルギ投入用スイッチング手段２３をＯＮ−ＯＦＦ制御するものであっても良い。また、継続火花放電中における２次電流の目標値は、一定であっても良いし、エンジンの運転状態（ＥＣＵから付与される放電電流設定信号）に応じて変更するものであっても良い。

（実施例１の作動説明）
次に、図２を参照して主点火ＣＤＩ回路５とエネルギ投入回路６による火花放電作動を説明する。なお、図２中における「Ｖ２」の実線は主点火ＣＤＩ回路５の作動による２次コイル４の電圧変化を示し、「Ｖ２」の破線はエネルギ投入回路６の作動による２次コイル４の電圧変化を示す。また、図２中における「ｉ２」の実線は主点火ＣＤＩ回路５の作動による２次コイル４の電流変化を示し、「ｉ２」の破線はエネルギ投入回路６の作動による２次コイル４の電流変化を示す。さらに、図２中における「ｉ３」の実線はエネルギ投入回路６の作動による２次コイル４の電流変化を示す。

ＥＣＵが点火信号を出力すると、点火用ドライバ回路１４が主点火用スイッチング手段１３をＯＮする。すると、主点火用コンデンサ１１に蓄えられていた電荷（電気エネルギ）が１次コイル３に放出され、２次コイル４に高電圧が誘起され、点火プラグ１で主点火が開始される。
点火プラグ１において主点火が開始され１次電流の最大値をすぎると、１次電流は第１ダイオード７を還流して流れ、２次電流が正負交番せずに略三角波形状で減衰する。そして、２次電流が「所定の下限電流値（火花放電を維持するための電流値）」に低下する前に、ＥＣＵが放電継続信号を出力し、気筒選択信号によって選択された点火プラグ１に対応する第１エネルギ投入ラインβに電荷を追加放出して火花放電を継続させる。

具体的に、ＥＣＵが放電継続信号を出力すると、図５に示すように、エネルギ投入用スイッチング手段２３がＯＮ−ＯＦＦ制御されて、エネルギ投入用コンデンサ２１に蓄えられていた電荷の一部が１次コイル３に順次投入される。これにより、エネルギ投入用スイッチング手段２３がＯＮされる毎に１次コイル３に１次電流が追加して流れ、１次電流が追加される毎に、主点火の直後の２次電流と同方向の２次電流が２次コイル４に順次追加して流れる。また、エネルギ投入用スイッチング手段２３がＯＦＦされる毎に第１ダイオード７を電流が還流して流れ、同一極性の火花放電が継続する。
フィードバック制御回路２４ａの作動により、エネルギ投入用スイッチング手段２３をＯＮ−ＯＦＦ制御することで、火花放電を維持可能な程度（目標２次電流の範囲内）に２次電流を継続して保持することができる。

このことを具体的に説明すると、気筒内に生じる強い気流等によって火花放電が流されると、火花放電長が伸張して放電電圧が上昇し、２次電流が減少していく。２次電流が所定値より減少すると、２次電流のフィードバック制御によりエネルギ投入用スイッチング手段２３がＯＮとなり、１次コイル３に電気エネルギが再投入される。再投入がなされると２次電流は増加していき目標値に達するとエネルギ投入を停止する。その結果、火花放電が気流に流されて伸張しても２次電流が略一定に保たれ、放電維持電圧を維持することができ、火花放電の吹き消しが回避される。
このようにして放電継続信号の継続中は、継続火花放電を点火プラグ１において継続させることができ、高い着火性を得ることができる。

（実施例１の効果１）
実施例１の点火装置は、上述したように、主点火ＣＤＩ回路５によって主点火を開始した直後に、エネルギ投入用コンデンサ２１に蓄えた電荷を１次コイル３に投入し、２次コイル４に同一方向の２次電流を継続して流すことで主点火に続く継続火花放電を継続させる。

エネルギ投入回路６は、１次コイル３に投入する電気エネルギをコントロールすることで、吹き消え再放電の繰り返しによる点火プラグ１の電極摩耗を減らすとともに、放電維持のための電力を最適に制御して無駄な電力消費を抑えることができ、且つ高い着火性能を発揮することができる。
具体的に、エネルギ投入回路６は、２次電流を同一方向に継続して流して継続火花放電を達成するため、２次電圧が交番せず、主点火に続く継続火花放電において火花放電が途切れ難い。このため、希薄燃焼で、且つ気筒内に高流速の気流が生じる運転状態（通常であれば吹き消えし易い運転状態）であっても、火花放電の吹き消えを回避できる。

一方、主点火ＣＤＩ回路５のみによる点火は、くすぶりに強い火花放電を生じさせるメリットがある反面、吹き消えし易い性質を有している。これに対し、この実施例では、放電形成から続く主点火をＣＤＩ点火で実施し、継続して直流による継続火花放電を生じさせることにより、くすぶりに強く、且つ吹き消えし難い火花放電を発生させることができる。即ち、この実施例の点火装置を採用することで、くすぶりに強く、且つ吹き消えし難い火花放電を必要に応じて発生させることができる。

（実施例１の効果２）
火花放電を継続させるエネルギ投入回路６は、エネルギ投入用コンデンサ２１に蓄積した電気エネルギをコントロールして１次コイル３に投入するものであるため、回路構成をシンプルにできる。
これにより、点火回路ユニットの内部の回路構成を簡素化することができ、結果的に点火回路ユニットの小型化が可能になるとともに、コストを抑えることが可能になる。

（実施例１の効果３）
点火装置は、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０が共通に設けられる。
これにより、点火回路ユニットの内部の回路構成を簡素化することができ、結果的に点火回路ユニットの小型化が可能になるとともに、コストを抑えることが可能になる。

［実施例２］
図６、図７を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
実施例２は、実施例１と同様、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０を共通に設けている。そして、この実施例２は、共通化した昇圧回路３０の作動タイミングを、（ｉ）主点火用コンデンサ１１を充電する主点火充電期間Ｘと、（ｉｉ）エネルギ投入用コンデンサ２１を充電するエネルギ投入用充電期間Ｙとに切り替えるものである。

具体的に、昇圧回路３０は、
・主点火用コンデンサ１１の充電ラインδをＯＮ−ＯＦＦする第１充電選択スイッチング手段４１と、
・エネルギ投入用コンデンサ２１の充電ラインεをＯＮ−ＯＦＦする第２充電選択スイッチング手段４２と、
・第１充電選択スイッチと第２充電選択スイッチのＯＮ−ＯＦＦ状態を切り替えて、主点火用コンデンサ１１を充電する主点火充電期間Ｘと、エネルギ投入用コンデンサ２１を充電するエネルギ投入用充電期間Ｙとを切り替える充電選択ドライバ回路４３と、
を備えて構成される。

さらに具体的な一例を説明すると、この実施例２のＥＣＵは、昇圧回路３０を作動させる昇圧指示信号を出力する際に、第１充電選択スイッチング手段４１のＯＮ期間（主点火充電期間Ｘ）と、第２充電選択スイッチング手段４２のＯＮ期間（エネルギ投入用充電期間Ｙ）との切り替えに用いる充電先指定信号を出力するように設けられている。
そして、充電選択ドライバ回路４３はＥＣＵから与えられる充電先指定信号に基づいて第１充電選択スイッチング手段４１のＯＮ期間（主点火充電期間Ｘ）と、第２充電選択スイッチング手段４２のＯＮ期間（エネルギ投入用充電期間Ｙ）との切り替えを実施する。

第１充電選択スイッチング手段４１のＯＮ期間（主点火充電期間Ｘ）の具体例は、図７に示すように、点火タイミングから所定時間が経過した充電開始タイミングから開始される充電期間であり、第２充電選択スイッチング手段４２のＯＮ期間（エネルギ投入用充電期間Ｙ）の具体例は、図７に示すように、主点火充電期間Ｘが経過した後に開始される充電期間である。
そして、主点火用コンデンサ１１に蓄える電気エネルギ量より、エネルギ投入用コンデンサ２１に蓄える電気エネルギ量の方が大きく設定されるため、「主点火充電期間Ｘ＜エネルギ投入用充電期間Ｙ」の関係に設けられる。さらに、主点火用コンデンサ１１の充電電圧と、エネルギ投入用コンデンサ２１の充電電圧とを任意の値に設定することが可能になる。なお、図７中における「ｉ２」は２次コイル４の電流変化を示すものであり、図７中の符号Ａは主点火の概略波形を示し、図７中の符号Ｂは継続火花放電の概略波形を示すものである。

［実施例３］
図８を参照して実施例３を説明する。
この実施例３は、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０を独立して設けたものである。これにより、主点火用コンデンサ１１の充電電圧と、エネルギ投入用コンデンサ２１の充電電圧とを異なる値に設けることができる。その結果、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０のそれぞれを専用設計にすることができ、点火装置の小型化や省電力化を図ることができる。

具体的な一例として、主点火用コンデンサ１１の充電電圧は主点火（数十ｋＶ以上の２次電圧）を生じさせるために１００Ｖ以上が必要となり、好ましくは２５０Ｖ以上に設定される。一方、エネルギ投入用コンデンサ２１の充電電圧は、継続火花放電（数ｋＶ以上の２次電圧）を生じさせるために１００Ｖ以上が必要となり、好ましくは５０Ｖ以上に設定される。
このように、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０を独立して設けることで、主点火ＣＤＩ回路５に求められる充電電圧と、エネルギ投入回路６に求められる充電電圧が異なることに容易に対応することができる。また、エネルギ投入用コンデンサ２１の耐圧を下げることが可能になるため、エネルギ投入用コンデンサ２１に安価な低電圧大容量タイプを使用することが可能になり、点火装置のコストを抑えることが可能になる。

この実施例３に示すように、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０を独立して設けることで、主点火用コンデンサ１１の充電電圧を、エネルギ投入用コンデンサ２１の充電電圧より高く設定することが可能になる。理解補助の目的で具体的な一例を開示すると、主点火用コンデンサ１１に２μＦ、４００Ｖのコンデンサを採用し、エネルギ投入用コンデンサ２１に４７００μＦ、６３Ｖのコンデンサを採用するものである。
このように、主点火用昇圧回路１０とエネルギ投入用昇圧回路２０を独立して設けることにより、主点火に適した主点火用コンデンサ１１の充電電圧、充電電荷と、継続火花放電に適したエネルギ投入用コンデンサ２１の充電電圧、充電電荷とを最適化して、主点火用コンデンサ１１とエネルギ投入用コンデンサ２１を小型で安価な部品とすることができる。

［実施例４］
図９参照して実施例４を説明する。
この実施例４は、１次コイル３に独立した第１巻線３ａと第２巻線３ｂを設けたものである。
第１巻線３ａは、ＣＤＩ点火を行う主点火用の巻線であり、主点火用コンデンサ１１が第１巻線３ａに電気エネルギを投入するように設けられる。
また、第２巻線３ｂは、継続火花放電用の巻線であり、エネルギ投入用コンデンサ２１が第２巻線３ｂに電気エネルギを投入するように設けられる。

このように、主点火のための第１巻線３ａと、継続火花放電のための第２巻線３ｂとを独立して設けることで、エネルギ投入用コンデンサ２１からエネルギの投入を受ける第２巻線３ｂの巻数を少なく設定でき、エネルギ投入用コイルの抵抗値を下げることができる。
このため、エネルギ投入用コンデンサ２１から電荷を投入した時の１次電流を増やすことができ、第２巻線３ｂに少ない電荷量で電気エネルギを投入しても、２次コイル４に継続火花放電の維持に必要な２次電流を発生させることができる。さらに、主点火用の第１巻線３ａと、継続火花放電用の第２巻線３ｂを分けることにより、各巻線の発熱を分散させることができる。その結果、点火コイル２の耐久性を高めることが可能になり、信頼性の高い点火装置を提供することができる。
また、継続火花放電に用いる電力を抑えることができ、点火装置の消費電力を最小化することが可能になる。また、エネルギ投入用昇圧回路２０の簡素化も可能になる。

上記に示した複数の実施例を組み合わせて用いても良い。
また、ＣＤＩ点火による主点火と継続火花放電を組み合わせることで着火性を向上できるため、着火性の向上が望まれる種々のエンジンに本発明を適用することができる。
その具体例を以下で説明する。

上記の実施例では、ガソリンエンジンに本発明の点火装置を用いる例を示したが、継続火花放電によって混合気の着火性の向上を図ることができるため、エタノール燃料や混合燃料を用いるエンジンに適用しても良い。もちろん、粗悪燃料が用いられる可能性のあるエンジンに用いても継続火花放電により着火性の向上を図ることができる。

上記の実施例では、希薄燃焼（リーンバーン燃焼）運転が可能なリーンバーンエンジンに本発明の点火装置を用い、着火性が悪化する希薄燃焼時の着火性を継続火花放電により向上させる例を示したが、希薄燃焼とは異なる燃焼状態であっても継続火花放電によって着火性の向上を図ることができるため、リーンバーンエンジンへの適用に限定するものではなく、希薄燃焼を行わないエンジンに用いても良い。

また、高ＥＧＲエンジン（エンジンにＥＧＲガスとして戻される排気ガスの帰還率を高めることができるエンジン）に適用し、高ＥＧＲ時に継続火花放電を生じさせて着火性の向上を図っても良い。
同様に、着火性が低下するエンジン低温時に継続火花放電を実施して、エンジン低温時における着火性の向上を図っても良い。

上記の実施例では、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式エンジンに本発明の点火装置を用いる例を示したが、吸気バルブの吸気上流側（吸気ポート内）に燃料を噴射するポート噴射式のエンジンに用いても良い。

上記の実施例では、過給リーンバーンエンジンの高気流エンジンで説明したが、混合気の旋回流（タンブル流やスワール流等）を気筒内にて積極的に生じさせるエンジンに本発明の点火装置を用い、継続火花放電によって「旋回流による火花放電の吹き消し」を回避しても良いし、旋回流コントロール手段（タンブル流コントロールバルブやスワール流コントロールバルブ等）を有しないエンジンに用いても良い。

上記の実施例では、点火プラグ１毎に独立した点火コイル２が設けられるＤＩタイプの点火装置に本発明を適用したが、ＤＩタイプに限定するものではなく、例えば点火コイル２が点火プラグ１と異なる位置に搭載される単気筒エンジン（例えば、自動二輪車等）の点火装置に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、昇圧回路の一例としてチョッパー型のＤＣ−ＤＣコンバータを用いる例を示したが、昇圧回路の具体例は限定するものではなく、例えば２次巻線や３次巻線を備えたトランスによる昇圧回路を採用し、高速での昇圧作動を実施して効率化を図っても良い。

１ 点火プラグ
２ 点火コイル
３ １次コイル
４ ２次コイル
５ 主点火ＣＤＩ回路
６ エネルギ投入回路
１０ 主点火用昇圧回路
１１ 主点火用コンデンサ
２０ エネルギ投入用昇圧回路
２１ エネルギ投入用コンデンサ

Claims (8)

1. バッテリ電圧を昇圧させる主点火用昇圧回路（１０）を有するとともに、この主点火用昇圧回路（１０）にて昇圧した電荷を蓄える主点火用コンデンサ（１１）を有し、この主点火用コンデンサ（１１）に蓄えた電荷を点火コイル（２）の１次コイル（３）に放出して点火プラグ（１）に火花放電を生じさせる主点火ＣＤＩ回路（５）と、
   バッテリ電圧を昇圧させるエネルギ投入用昇圧回路（２０）を有するとともに、このエネルギ投入用昇圧回路（２０）にて昇圧した電荷を蓄えるエネルギ投入用コンデンサ（２１）を有し、前記主点火ＣＤＩ回路（５）の作動によって開始した火花放電中に、前記エネルギ投入用コンデンサ（２１）に蓄えた電荷を前記１次コイル（３）に放出し、前記点火コイル（２）の２次コイル（４）に同一方向の２次電流を流して、前記主点火ＣＤＩ回路（５）の作動によって開始した火花放電を継続させるエネルギ投入回路（６）と、
   を備え、
   前記エネルギ投入回路（６）には、前記エネルギ投入用コンデンサ（２１）に蓄えた電荷を前記１次コイル（３）に投入するライン（γ）をオンオフするエネルギ投入用スイッチング手段（２３）が設けられていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、
   前記エネルギ投入回路（６）は、前記２次コイル（４）に流れる２次電流をモニターし、モニターした２次電流が所定の範囲内を維持するように前記エネルギ投入用スイッチング手段（２３）のオンオフ状態をフィードバック制御するフィードバック制御回路（２４ａ）を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、
   前記主点火ＣＤＩ回路（５）は、前記１次コイル（３）と並列に接続されたダイオード（７）を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置において、
   前記主点火用昇圧回路（１０）と前記エネルギ投入用昇圧回路（２０）は、共通に設けられていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関用点火装置において、
   共通化した昇圧回路（３０）の作動タイミングは、前記主点火用コンデンサ（１１）を充電する主点火充電期間（Ｘ）と、前記エネルギ投入用コンデンサ（２１）を充電するエネルギ投入用充電期間（Ｙ）とに切り替えられることを特徴とする内燃機関用点火装置。
6. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置において、
   前記主点火用昇圧回路（１０）と前記エネルギ投入用昇圧回路（２０）は、独立して設けられていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置において、
   前記主点火用コンデンサ（１１）の充電電圧と、前記エネルギ投入用コンデンサ（２１）の充電電圧とは、異なることを特徴とする内燃機関用点火装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置において、
   前記１次コイル（３）は、独立した第１巻線（３ａ）と第２巻線（３ｂ）を備え、
   前記主点火用コンデンサ（１１）は、前記第１巻線（３ａ）に電気エネルギを投入し、
   前記エネルギ投入用コンデンサ（２１）は、前記第２巻線（３ｂ）に電気エネルギを投入することを特徴とする内燃機関用点火装置。

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