JP6337584B2 - 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する。

点火プラグの負担を軽減し、無駄な電力消費を抑えて、火花放電を継続させる技術として、次のエネルギー投入回路を考案した（詳細は特願２０１３−０８２９５８参照。この技術は非公知である。）。エネルギー投入回路は、いわゆるフルトラ型の点火回路によって開始した火花放電（以下、主点火と呼ぶ。）が消える前に１次コイルのマイナス側から電気エネルギーを投入し、主点火と同一方向の２次電流を継続して流すことで、主点火として生じた火花放電を任意の期間に亘って継続させるものである。
なお、以下では、エネルギー投入回路により継続させる火花放電、つまり、主点火に続く火花放電を継続火花放電と呼ぶ。また、継続火花放電が続く期間を放電継続期間と呼ぶ。

エネルギー投入回路は、放電継続期間中の１次電流を制御することで、２次電流を調節して火花放電の維持を行う。また、継続火花放電中の２次電流を調節することで、点火プラグの負担を軽減し、且つ無駄な電力消費を抑えて、火花放電を継続することができる。
さらに、装置個体差、経年劣化および放電環境の多様性等に影響されず火花放電を安定して継続させるため、２次電流を検出してエネルギー投入回路にフィードバックするフィードバック回路を追加した構成を考案した（特願２０１３−２４６０９１参照。この技術は非公知である。）。

次に、本発明の理解補助の目的で、本発明を適用していないエネルギー投入回路の代表例を図７に基づき説明する。
図７に示す点火装置１００は、フルトラに基づく主点火を点火プラグ１０１に生じさせる主点火回路１０２と、主点火に継続させて継続火花放電を生じさせるエネルギー投入回路１０３とを備える。

主点火回路１０２は、スイッチング素子１０４のオンによって車載バッテリ１０５から１次コイル１０６にプラスの１次電流を通電させて磁気エネルギーを蓄えさせ、その後、スイッチング素子１０４のオフにより、電磁誘導によって磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して２次コイル１０７に高電圧を発生させ、主点火を生じさせる。また、エネルギー投入回路１０３は、昇圧回路１０８において車載バッテリ１０５の電圧を昇圧してコンデンサ１０９に蓄えるとともに、スイッチング素子１１０のオンオフにより、コンデンサ１０９に蓄えた電気エネルギーを１次コイル１０６のマイナス側に投入する。

また、図７に示す点火装置１００は、２次電流を検出してエネルギー投入回路１０３にフィードバックするフィードバック回路１１１を備え、フィードバック回路１１１は、検出した２次電流をエネルギー投入回路１０３のドライバ回路にフィードバックする。

（問題点）
エンジン環境や点火システム異常等により点火プラグ１０１の電極間に火花放電が形成されない場合、２次電流がゼロになってしまうことから、エネルギー投入回路１０３は２次電流が不足していると判断する。この結果、スイッチング素子１１０は、過剰にオンされて過剰に電流が流れてしまい、故障する虞が高まる。

（参考技術）
なお、本発明に関連する技術として、「２次側の負荷」に応じて、１次電圧を増減する点火装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１の技術は、火花放電が形成されないことを検知するものではなく、火花放電が形成されない場合の処置を示唆するものでもない。

特許第３４０２６０８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、継続火花放電を行う内燃機関用の点火装置において、火花放電が形成されない場合に、エネルギー投入回路に含まれるスイッチング素子に過剰に電流が流れてしまうのを阻止することにある。

本願の第１発明の内燃機関用の点火装置は、次の主点火回路、エネルギー投入回路、１次電圧検出手段、および、第１エネルギー投入停止手段を備える。
まず、主点火回路は、点火コイルの１次コイルにおける通電をオンした後、オフして点火プラグに火花放電を生じさせる。また、エネルギー投入回路は、主点火回路の動作によって開始した火花放電中に、１次コイルの通電制御を行って、点火コイルの２次コイルに同一方向の２次電流を継続して流し、主点火回路の動作によって開始した火花放電を継続させる。

また、１次電圧検出手段は１次電圧を検出するものである。そして、第１エネルギー投入停止手段は、主点火回路により１次コイルの通電がオフされた後、１次電圧が連続して所定の閾値（Ｖ１ｔｈ）を超える連続閾値超え期間の長さを監視し、連続閾値超え期間の長さが所定の制限時間を超えたときに、エネルギー投入回路による１次コイルの通電制御を停止する。
さらに、エネルギー投入回路は、バッテリの電圧を昇圧して電気エネルギーとしてコンデンサに蓄える昇圧回路を有し、コンデンサに蓄えた電気エネルギーを１次コイルのマイナス側に投入する。そして、閾値（Ｖ１ｔｈ）は、コンデンサに蓄えられる電気エネルギーの最大値に相当する電圧よりも大きい。

本願の第２発明の内燃機関用の点火装置は、次の２次電流検出手段、および、第２エネルギー投入停止手段を備える。
まず、２次電流検出手段は２次電流を検出するものである。そして、第２エネルギー投入停止手段は、主点火回路により１次コイルの通電がオフされてから所定の待機時間（Ｔｗ）の経過後に２次電流がゼロであれば、エネルギー投入回路による１次コイルの通電制御を停止する。
そして、待機時間（Ｔｗ）は、主点火回路により１次コイルにおける通電がオフされた後の２次電流の経時変化において、点火コイルにおける浮遊容量により一時的に発生するピークが収束して２次電流がゼロになるのに要する時間よりも長い。

これにより、点火装置は、火花放電が形成されないこと（以下、火花放電未形成と呼ぶことがある。）を検知するとともに、火花放電未形成を検知したときに、エネルギー投入回路による１次コイルの通電制御を停止する。このため、継続火花放電を行う内燃機関用の点火装置において、火花放電の未形成に伴い、エネルギー投入回路に含まれるスイッチング素子に過剰に電流が流れてしまうのを阻止することができる。

点火装置の構成図である（実施例）。 点火装置の正常時の動作を示すタイムチャートである（実施例）。 点火装置の火花放電未形成時の動作を示すタイムチャートである（実施例）。 点火装置の火花放電未形成時の動作を示す比較対象のタイムチャートである（実施例）。 点火装置の動作を示す詳細なタイムチャートである（実施例）。 点火装置の火花放電未形成時の動作を示す詳細なタイムチャートである（実施例）。 点火装置の構成図である（参考例）。

以下において、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、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。

〔実施例の構成〕
図１を参照して実施例の点火装置１を説明する。
点火装置１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、所定の点火時期に燃焼室内の混合気に点火するものである。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）が可能な直噴式エンジンであり、気筒内にタンブル流やスワール流等の混合気の旋回流を生じさせる旋回流コントロール手段を備える。そして、リーンバーンのように気筒内のガス流速が高く火花放電の吹き消え発生の可能性がある運転状態において、点火装置１は、主点火に続けて継続火花放電を行うように制御される。

また、点火装置１は、各気筒の点火プラグ２ごとに対応した点火コイル３を用いるＤＩ（ダイレクト・イグニッション）タイプである。
さらに、点火装置１は、エンジン制御の中枢を成す電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ４と呼ぶ。）から与えられる点火信号ＩＧｔや放電継続信号ＩＧｗ等の信号に基づいて点火コイル３の１次コイル５を通電制御するものであり、１次コイル５を通電制御することで点火コイル３の２次コイル６に生じる電気エネルギーを操作して、点火プラグ２の火花放電を制御する。

ここで、ＥＣＵ４は、車両に搭載されてエンジンの運転状態や制御状態を示すパラメータ（暖機状態、エンジン回転速度、エンジン負荷、希薄燃焼の有無、旋回流の程度等）を検出する各種センサから信号が入力される。また、ＥＣＵ４は、入力された信号を処理する入力回路、入力された信号に基づき、エンジン制御に関する制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、エンジン制御に必要なデータやプログラム等を記憶して保持する各種のメモリ、ＣＰＵの処理結果に基づき、エンジン制御に必要な信号を出力する出力回路等を備えて構成される。そして、ＥＣＵ４は、各種センサから取得したエンジンパラメータに応じた点火信号ＩＧｔおよび放電継続信号ＩＧｗを生成して出力する。

実施例の点火装置１は、フルトラに基づき主点火を発生させる主点火回路８と、主点火として生じた火花放電を電気エネルギーの追加投入により継続火花放電として継続させるエネルギー投入回路９と、２次電流を検出してエネルギー投入回路９にフィードバックするフィードバック回路１０と、点火装置１の異常判定を行う異常判定部１１とを備えて構成される。

なお、主点火回路８、エネルギー投入回路９、フィードバック回路１０および異常判定部１１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、点火プラグ２、点火コイル３および点火回路ユニットは、気筒数と同数設けられて気筒毎に設置される。

点火プラグ２は、周知構造を有するものであり、２次コイル６の一端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接地電極とを備え、２次コイル６に生じる電気エネルギーにより中心電極と接地電極との間で火花放電を生じさせる。
点火コイル３は、１次コイル５と２次コイル６とを有し、１次コイル５を流れる電流（１次電流）の増減に応じて電磁誘導により２次コイル６に電流（２次電流）を発生させる周知構造である。

１次コイル５の一端は車載バッテリ１２のプラス電極に接続され、１次コイル５の他端は主点火回路８の点火用スイッチング手段１３を介してアース接地される。さらに、１次コイル５の他端には、点火用スイッチング手段１３を介してアース接地されるラインと並列に、エネルギー投入回路９が接続されている。

２次コイル６の一端は上述したように点火プラグ２の中心電極に接続され、２次コイル６の他端はフィードバック回路１０に接続されている。なお、２次コイル６の他端は、２次電流の方向を一方向に限定する第１ダイオード１４を介してフィードバック回路１０に接続されている。

主点火回路８は、点火用スイッチング手段１３のオンオフにより、１次コイル５にエネルギーを蓄えさせるとともに、１次コイル５に蓄えたエネルギーを利用して２次コイル６に高電圧を発生させ、点火プラグ２に主点火を生じさせる。

より具体的に、主点火回路８は、１次コイル５の通電状態を断続する点火用スイッチング手段１３を備える。そして、主点火回路８は、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間に点火用スイッチング手段１３をオンすることで、１次コイル５に車載バッテリ１２の電圧を印加してプラスの１次電流を通電し、１次コイル５に磁気エネルギーを蓄えさせる。その後、主点火回路８は、点火用スイッチング手段１３のオフにより、電磁誘導によって磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して２次コイル６に高電圧を発生させ、主点火を生じさせる。

なお、点火用スイッチング手段１３は、パワートランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、サイリスタ等である。また、点火信号ＩＧｔは、主点火回路８において１次コイル５に磁気エネルギーを蓄えさせる期間および点火開始時期を指令する信号である。

エネルギー投入回路９は、以下の昇圧回路１５と、投入エネルギー制御手段１６とを備えて構成される。
まず、昇圧回路１５は、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間において車載バッテリ１２の電圧を昇圧してコンデンサ１８に蓄えさせる。
次に、投入エネルギー制御手段１６は、コンデンサ１８に蓄えた電気エネルギーを１次コイル５のマイナス側（接地側）に投入する。

昇圧回路１５は、コンデンサ１８以外に、チョークコイル１９、昇圧用スイッチング手段２０、昇圧用ドライバ回路２１および第２ダイオード２２を備えて構成される。なお、昇圧用スイッチング手段２０は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタである。
ここで、チョークコイル１９は一端が車載バッテリ１２のプラス電極に接続され、昇圧用スイッチング手段２０によりチョークコイル１９の通電状態が断続される。また、昇圧用ドライバ回路２１は、昇圧用スイッチング手段２０に制御信号を与えて昇圧用スイッチング手段２０をオンオフさせるものであり、昇圧用スイッチング手段２０のオンオフ動作により、チョークコイル１９で蓄えた磁気エネルギーはコンデンサ１８で電気エネルギーとして充電される。

なお、昇圧用ドライバ回路２１は、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間において昇圧用スイッチング手段２０を所定周期で繰り返してオンオフするように設けられている。
また、第２ダイオード２２は、コンデンサ１８に蓄えた電気エネルギーがチョークコイル１９側へ逆流するのを防ぐものである。

投入エネルギー制御手段１６は、次の投入用スイッチング手段２４、投入用ドライバ回路２５および第３ダイオード２６を備えて構成される。なお、投入用スイッチング手段２４は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタである。
ここで、投入用スイッチング手段２４は、コンデンサ１８に蓄えた電気エネルギーを１次コイル５にマイナス側から投入するのをオンオフし、投入用ドライバ回路２５は、投入用スイッチング手段２４に制御信号を与えてオンオフさせる。

そして、投入用ドライバ回路２５は、投入用スイッチング手段２４をオンオフさせてコンデンサ１８から１次コイル５に投入する電気エネルギーを制御することで、放電継続信号ＩＧｗが与えられる期間において２次電流を所定値に維持させる。ここで、放電継続信号ＩＧｗは、継続火花放電を継続する期間を指令する信号であり、より具体的には、投入用スイッチング手段２４にオンオフを繰り返させて昇圧回路１５から１次コイル５に電気エネルギーを投入する期間を指令する信号である。
なお、第３ダイオード２６は、１次コイル５からコンデンサ１８への電流の逆流を阻止するものである。

フィードバック回路１０は、２次電流を検出してエネルギー投入回路９の投入エネルギー制御手段１６にフィードバックする。
ここで、フィードバック回路１０には、２次電流を検出する２次電流検出手段としての２次電流検出抵抗２８、および、フィードバック信号を合成して出力する電流検出回路２９が設けられている。そして、２次電流の検出値は、２次電流検出抵抗２８により電圧に変換されて電流検出回路２９に出力される。また、電流検出回路２９では、例えば、２次電流に対する上限下限の閾値が設定されており、検出値と上限、下限の閾値との比較に応じたフィードバック信号が合成されて投入用ドライバ回路２５に出力される。

異常判定部１１は、例えば、電流検出回路２９において、２次電流の検出値が上限下限の範囲から外れたときに、２次電流の検出値に基づいて異常の有無を判定し、異常有りと判定した場合にダイアグ信号ＩＧｆをＥＣＵ４に出力する。そして、異常判定部１１は、異常有無の判定として、火花放電未形成が発生したか否かを判定する（後記する実施例の特徴的な構成を参照。）。

次に、図２を参照して点火装置１の正常時の動作を説明する。
なお、図２において、「ＩＧｔ」は点火信号ＩＧｔの入力状態をハイ／ローで表すものであり、「ＩＧｗ」は放電継続信号ＩＧｗの入力状態をハイ／ローで表すものである。また、「Ｉ１」、「Ｖ１」はそれぞれ１次電流（１次コイル５に流れる電流値）、１次電圧（１次コイル５に印加される電圧値）を表し、「Ｉ２」、「Ｖ２」はそれぞれ２次電流（２次コイル６に流れる電流値）、２次電圧（２次コイル６に印加される電圧値）を表す。さらに、「Ｖｄｃ」はコンデンサ１８に蓄えられる電気エネルギーを電圧値で表すものである。

点火信号ＩＧｔがローからハイへ切り替わると（時間ｔ０１参照。）、点火信号ＩＧｔがハイの期間において、点火用スイッチング手段１３がオン状態を維持してプラスの１次電流が流れ、１次コイル５に磁気エネルギーが蓄えられる。また、昇圧用スイッチング手段２０がオンオフを繰り返して昇圧動作を行い、昇圧された電気エネルギーがコンデンサ１８に蓄えられる。

やがて、点火信号ＩＧｔがハイからローへ切り替わると（時間ｔ０２参照。）、点火用スイッチング手段１３がオフされ、１次コイル５の通電状態が遮断される。これにより、１次コイル５に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーに変換されて２次コイル６に高電圧が発生し、点火プラグ２において主点火が開始される。
点火プラグ２において主点火が開始された後、２次電流は略三角波形状で減衰する（Ｉ２の点線を参照。）。そして、２次電流が下限の閾値に到達する前に、放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わる（時間ｔ０３参照。）。

放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わると、投入用スイッチング手段２４がオンオフ制御されて、コンデンサ１８に蓄えられていた電気エネルギーが、１次コイル５のマイナス側に順次投入され、１次電流は、１次コイル５から車載バッテリ１２のプラス電極に向かって流れる。より具体的には、投入用スイッチング手段２４がオンされる毎に１次コイル５から車載バッテリ１２のプラス電極に向かう１次電流が追加され、１次電流がマイナス側に増加していく（時間ｔ０３〜ｔ０４参照。）。

そして、１次電流が追加される毎に、主点火による２次電流と同方向の２次電流が２次コイル６に順次追加され、２次電流は上限下限の間に維持される。
以上により、投入用スイッチング手段２４をオンオフ制御することで、２次電流が火花放電を維持可能な程度に継続して流れる。その結果、放電継続信号ＩＧｗのオン状態が続くと、継続火花放電が点火プラグ２において維持される。

次に、実施例の特徴的な構成について説明する。
点火装置１は、１次電圧を検出する１次電圧検出手段としての１次電圧検出抵抗３１を備え（図１参照。）、異常判定部１１は、１次電圧および２次電流の検出値に基づき、火花放電未形成が発生したか否かを判定する。なお、１次電圧検出抵抗３１は、１次コイル５と点火用スイッチング手段１３との間の配線に設けられている。そして、点火装置１は、火花放電未形成に伴い投入用スイッチング手段２４に過剰に電流が流れてしまうのを阻止するため、次の第１、第２エネルギー投入停止手段（以下、それぞれ第１、第２停止手段と略して呼ぶことあがる。）を備える。

第１、第２停止手段は、主に、異常判定部１１により実行される機能であり、それぞれ以下の第１、第２条件が成立したときに、火花放電未形成が発生したものとみなし、投入用スイッチング手段２４のオン動作を停止させてエネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御を停止する。

まず、第１条件とは、次の連続閾値超え期間の長さが所定の制限時間ＴＬを超えることである。
ここで、連続閾値超え期間とは、点火信号ＩＧｔがハイからローに切り替わり、主点火回路８により１次コイル５の通電がオフされた後、１次電圧が上昇して所定の閾値Ｖ１ｔｈを上回った時点から、引き続き連続して閾値Ｖ１ｔｈよりも大きい値を保った後、閾値Ｖ１ｔｈを下回る時点までの期間である（図５および図６参照。）。

すなわち、異常判定部１１は、主点火回路８により１次コイル５の通電がオフされた後（つまり、点火信号ＩＧｔがハイからローに切り替わった後、）、連続閾値超え期間の長さを監視し、連続閾値超え期間の長さが制限時間ＴＬを超えたときに、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御を停止する。
なお、閾値Ｖ１ｔｈは、点火信号ＩＧｔのオン期間にコンデンサ１８に蓄えられる電気エネルギーの最大値に相当する電圧値Ｖｍａｘ（図２等参照。）よりも大きい数値として設定される。

次に、第２条件とは、主点火回路８により１次コイル５の通電がオフされてから所定の時間（以下、待機時間Ｔｗと呼ぶ。）の経過後に２次電流がゼロであることである。つまり、第２条件とは、点火信号ＩＧｔがハイからローに切り替わる時間ｔ０２から待機時間Ｔｗだけ経過した後に２次電流がゼロであることである。

すなわち、異常判定部１１は、点火信号ＩＧｔがローからハイに切り替わる時間ｔ０２以降、２次電流の検出値を監視し、時間ｔ０２から待機時間Ｔｗだけ経過した後に２次電流がゼロであれば、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御を停止する。
なお、待機時間Ｔｗは、後記するピークＰ０が収束するのに要する時間よりも長くなるように設定される。

次に、火花放電未形成が発生した時の点火装置１の動作を、図３および図４を参照して説明する。
なお、図３は火花放電未形成の発生に伴い第１、第２条件のいずれか一方が成立してエネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御が停止されたときの動作を示す。また、図４は火花放電未形成の発生後もエネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御を停止しないときの動作を比較の対象として示すものである。

また、図３および図４において、「ＩＧｔ」は点火信号ＩＧｔの入力状態をハイ／ローで表すものであり、「ＩＧｗ」は放電継続信号ＩＧｗの入力状態をハイ／ローで表すものである。また、「Ｉ１」、「Ｖ１」はそれぞれ１次電流（１次コイル５に流れる電流値）、１次電圧（１次コイル５に印加される電圧値）を表し、「Ｉ２」、「Ｖ２」はそれぞれ２次電流（２次コイル６に流れる電流値）、２次電圧（２次コイル６に印加される電圧値）を表す。さらに、「Ｖｄｃ」はコンデンサ１８に蓄えられる電気エネルギーを電圧値で表すものである。

点火信号ＩＧｔがローからハイへ切り替わると（時間ｔ０１参照。）、点火信号ＩＧｔがハイの期間において、点火用スイッチング手段１３がオン状態を維持してプラスの１次電流が流れ、１次コイル５に磁気エネルギーが蓄えられる。また、昇圧用スイッチング手段１８がオンオフを繰り返して昇圧動作を行い、昇圧された電気エネルギーがコンデンサ１８に蓄えられる。なお、１次電圧は、点火用スイッチング手段１３のオンに伴い、車載バッテリ１２の電圧からゼロになる。

やがて、点火信号ＩＧｔがハイからローへ切り替わると、点火用スイッチング手段１３がオフされ、１次コイル５の通電状態が突然遮断される（時間ｔ０２参照。）。これにより、１次コイル５に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーに変換され、１次コイル５、２次コイル６それぞれにプラス、マイナスの高電圧が発生しようとする。

しかし、点火プラグ２において火花放電が形成されないので、２次電流は、点火コイル３における浮遊容量により、一時的にマイナス側にピークＰ０を描いて変化した後、ゼロを維持する。また、１次、２次電圧はゼロ近傍からそれぞれプラス側、マイナス側のピークに向って変化した後、ピークからゼロ近傍に向って変化し（図３および図４の期間Ｔｐ参照。）、その後、ゼロ近傍を維持する。

この間、放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わり（時間ｔ０３参照。）、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御が始まって２次電流のフィードバック制御が始まる。しかし、２次電流が増えないので、投入エネルギー制御手段１６は、フィードバックされた２次電流の検出値（ゼロ）に基づき、１次電流をマイナス側に増加させようとする。

このとき、第１条件または第２条件が成立してエネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御が停止される。このため、１次電流は僅かにマイナス側に増加するものの直ちにゼロに戻る（図３の期間Ｔｃ参照。）。この結果、コンデンサ１８に蓄えられた電気エネルギーは消費されず、コンデンサ１８の電圧はほぼ電圧値Ｖｍａｘを保って推移し、１次電流は過剰に流れない。
一方、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御が続けられた場合（図４参照。）、コンデンサ１８に蓄えられた電気エネルギーの消費が続き、コンデンサ１８の電圧は低下する。この結果、１次電流が過剰に流れてしまう（図４の期間Ｔｃ参照。）。

ここで、点火信号ＩＧｔがハイからローへ切り替わり、引き続き放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わるときの１次電流、１次電圧および２次電流の推移を、図５および図６を用いて詳細に説明する。なお、図５は火花放電未形成が発生せずに正常に主点火および継続火花放電が発生したときの推移であって図２に対応する。また、図６は火花放電未形成発生時の推移であって図３に対応する。

まず、点火信号ＩＧｔがハイからローに切り替わって点火用スイッチング手段１３がオフすると、１次電圧は、漏れ磁束に起因する短期のプラス側のピークＰ１を形成して低下した後、引き続き、主磁束に基づく電磁誘導によりプラス側に増加していき、コンデンサ１８の電圧値Ｖｍａｘよりも大きくなる。ここで、ピークＰ１における１次電圧の値は、閾値Ｖ１ｔｈより大きくなるものの、連続閾値超え期間が制限時間ＴＬよりも短いので、図５、図６ともに第１条件が成立しない。
なお、点火信号ＩＧｔがハイからローに切り替わるのと同時に（つまり、時間ｔ０２において）、第２条件の成立、未成立の判定を開始するための時間カウントが始まる。

その後、点火プラグ２で火花放電（つまり、主点火）が正常に発生した場合（図５参照）、１次電圧は、火花放電が発生した時点をピークＰ２として急激に下がる。また、２次電流は、浮遊容量に基づくピークＰ０を形成してゼロに向かい低下している途中で、主点火の発生により急激にマイナス側に立ち上がった後、減衰していく。その後、放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わって投入用スイッチング手段２４がオンすると、１次電圧は、急激に上がった後（時間ｔ０３参照。）、漸減していく。また、１次電流は、投入用スイッチング手段２４のオン後、マイナス側への増加を開始する。

これに対し、火花放電未形成の場合（図６参照）、１次電圧は上昇し続け、その後、放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わって投入用スイッチング手段２４がオンする（時間ｔ０３参照。）。これにより、１次電圧は、投入用スイッチング手段２４のオン時点をピークＰ２として下降に転じて閾値Ｖ１ｔｈまで下がり、さらに電圧値Ｖｍａｘまで下がる。

この間に、連続閾値超え期間は制限時間ＴＬよりも長くなり、第１条件が成立する。このため、第１条件成立の時点で第２条件が成立していなければ、第１条件が成立した時点でエネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御が停止される。

また、２次電流は、点火信号ＩＧｔがハイからローに切り替わった後、浮遊容量に基づくピークＰ０を形成し、その後ゼロを維持する。さらに、２次電流がゼロに戻って若干の時間が経過した時に、時間ｔ０２からの時間カウントが待機時間Ｔｗに達し、第２条件の成立、未成立が判定される。そして、時間ｔ０２からの時間カウントが待機時間Ｔｗに達した時、すでに２次電流はゼロに戻っているので、第２条件が成立しているものと判定される。

なお、図６によれば、連続閾値超え期間が制限時間ＴＬよりも長くなる時は、時間ｔ０２からの時間カウントが待機時間Ｔｗに達する時よりも前である。このため、第２条件成立の時点では、第１条件がすでに成立しており、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御が停止されている。

また、図６では、１次電圧が電圧値Ｖｍａｘまで下がると１次電流が流れ始め、マイナス側に増加していく。このとき、１次電流のマイナス側への時間的な増加率は、火花放電が発生したときよりも大きい（図５および図６の楕円で囲った部分を参照。）。また、図６では、１次電流が流れ始めると１次電圧の下降が緩やかになる。

〔実施例の効果〕
実施例の点火装置１によれば、第１停止手段は、１次電圧の連続閾値超え期間の長さが制限時間ＴＬを超えること（第１条件成立）により、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御を停止する。また、第２停止条件は、主点火回路８による１次コイル５の通電オフから待機時間Ｔｗの経過後に２次電流がゼロであること（第２条件成立）により、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御を停止する。

これにより、火花放電未形成が発生した場合、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御が停止される。このため、継続火花放電を行う点火装置１において、火花放電未形成に伴い、投入用スイッチング手段２４に過剰に電流が流れてしまうのを阻止することができる。

〔変形例〕
上記の実施例の点火装置１は、第１、第２条件のいずれか一方が成立したら、エネルギー投入回路９による１次コイル５の通電制御を停止するものであったが、第１、第２条件の両方が成立したときにエネルギー投入回路９による通電制御を停止するようにしてもよい。
また、実施例の第１、第２停止手段は、主に、異常判定部１１により実行されたが、ＥＣＵ４により第１、第２停止手段の機能を実行してもよい。

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１を用いる例を示したが、継続火花放電によって燃料（具体的には混合気）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よい。また、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）運転が可能なエンジンに本発明の点火装置１を用いる例を示したが、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、希薄燃焼可能な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よい。

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１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よい。

上記の実施例では、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１を用いる例を開示したが、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よい。

１ 点火装置 ２ 点火プラグ ３ 点火コイル ５ １次コイル ６ ２次コイル ８ 主点火回路 ９ エネルギー投入回路 １１ 異常判定部（第１エネルギー投入停止手段） ３１ １次電圧検出抵抗（１次電圧検出手段） Ｖ１ｔｈ 閾値 ＴＬ 制限時間

Claims (2)

1. 点火コイル（３）の１次コイル（５）における通電をオンした後、オフして点火プラグ（２）に火花放電を生じさせる主点火回路（８）と、
   この主点火回路（８）の動作によって開始した火花放電中に、前記１次コイル（５）の通電制御を行って、前記点火コイル（３）の２次コイル（６）に同一方向の２次電流を継続して流し、前記主点火回路（８）の動作によって開始した火花放電を継続させるエネルギー投入回路（９）と、
   １次電圧を検出する１次電圧検出手段（３１）と、
   前記主点火回路（８）により前記１次コイル（５）の通電がオフされた後、１次電圧が連続して所定の閾値（Ｖ１ｔｈ）を超える連続閾値超え期間の長さを監視し、前記連続閾値超え期間の長さが所定の制限時間（ＴＬ）を超えたときに、前記エネルギー投入回路（９）による前記１次コイル（５）の通電制御を停止する第１エネルギー投入停止手段とを備え、
   前記エネルギー投入回路（９）は、バッテリ（１２）の電圧を昇圧して電気エネルギーとしてコンデンサ（１８）に蓄える昇圧回路（１５）を有し、前記コンデンサ（１８）に蓄えた電気エネルギーを前記１次コイル（５）のマイナス側に投入し、
   前記閾値（Ｖ１ｔｈ）は、前記コンデンサ（１８）に蓄えられる電気エネルギーの最大値に相当する電圧（Ｖｍａｘ）よりも大きいことを特徴とする内燃機関用の点火装置（１）。
2. 点火コイル（３）の１次コイル（５）における通電をオンした後、オフして点火プラグ（２）に火花放電を生じさせる主点火回路（８）と、
   この主点火回路（８）の動作によって開始した火花放電中に、前記１次コイル（５）の通電制御を行って、前記点火コイル（３）の２次コイル（６）に同一方向の２次電流を継続して流し、前記主点火回路（８）の動作によって開始した火花放電を継続させるエネルギー投入回路（９）と、
   ２次電流を検出する２次電流検出手段（２８）と、
   前記主点火回路（８）により前記１次コイル（５）の通電がオフされてから所定の待機時間（Ｔｗ）の経過後に２次電流がゼロであれば、前記エネルギー投入回路（９）による前記１次コイル（５）の通電制御を停止する第２エネルギー投入停止手段とを備え、
   前記待機時間（Ｔｗ）は、前記主点火回路（８）により前記１次コイル（５）における通電がオフされた後の２次電流の経時変化において、前記点火コイル（３）における浮遊容量により一時的に発生するピーク（Ｐ０）が収束して２次電流がゼロになるのに要する時間よりも長いことを特徴とする内燃機関用の点火装置（１）。

Images