JP6551477B2 - 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。

点火装置として、１つの点火プラグに対して２つの１次コイルから電気エネルギーを与える内燃機関用の点火装置が公知である（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、車載バッテリから一方の１次コイルへの通電をオンオフする第１スイッチング手段と、車載バッテリから他方の１次コイルへの通電をオンオフする第２スイッチング手段とを備える。そして、第１、第２スイッチング手段のオン期間が重ならないように、いわゆるフルトラに基づくオンオフ動作を第１、第２スイッチング手段に交互に繰り返させる。これにより、放電途切れのない安定した放電状態を維持することができるとされている。

（問題点）
しかし、特許文献１の技術によれば、第１、第２スイッチング手段のオン期間が重なると、放電電流が急激に減少して火花放電が維持できなくなり、逆に、第１、第２スイッチング手段のオフ期間が重なると、放電タイミングが重なり、放電電流が急激に増加して点火プラグにおいて電極に大きなダメージを与えてしまう。このため、第１、第２スイッチング手段のオンオフ制御を、個々の部品ばらつきや内燃機関の運転状態の違いによる火花タイミングの変化等に追従するために、高精度に行う必要があるので、特許文献１の技術は、制御ロジックの構築が煩雑になり、実運転における演算負荷が大きいものと考えられる。

特開２０１２−０４１９１２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、１つの点火プラグに対して複数の１次コイルから電気エネルギーを与える内燃機関用の点火装置において、２つのスイッチング手段のオンオフ制御に係わる煩雑さを低減することにある。

本願の第１発明の内燃機関用の点火装置（１）は、１つの点火プラグ（２）に対して複数の１次コイル（５Ａ、５Ｂ）から電気エネルギーを与える。また、点火装置（１）は、次の第１、第２スイッチング手段（８、１０）を備える。
まず、第１スイッチング手段（８）は、車載バッテリ（１７）から、複数の１次コイル（５Ａ、５Ｂ）の内の特定の１次コイル（５Ａ）への通電をオンした後、オフすることで、点火プラグ（２）の電極間に電圧を印加して火花放電を開始させる。また、第２スイッチング手段（１０）は、車載バッテリ（１７）から、特定の１次コイル（５Ａ）以外の他の１次コイル（５Ｂ）に電気エネルギーを投入することで、点火プラグ（２）の電極間に、第１スイッチング手段（８）のオフにより発生した火花放電と同一方向の電流を重畳する。

そして、第２スイッチング手段（１０）のオンオフを繰り返すことにより他の１次コイル（５Ｂ）に電気エネルギーを、逐次、投入することで、点火プラグ（２）の電極間に、第１スイッチング手段（８）のオフにより発生した火花放電と同一方向の火花放電を継続させる。さらに、点火装置は、他の１次コイル（５Ｂ）の２つの端子の内、一方の端子にカソードが接続されるとともにアノードがアース側に接続され 前記他の１次コイル（５Ｂ）の２つの端子の内、一方の端子にカソードが接続されるとともにアノードがアース側に接続され、第２スイッチング手段（１０）がオンからオフに切り替わったときに他の１次コイル（５Ｂ）に発生する起電力を、他の１次コイル（５Ｂ）において第２スイッチング手段（１０）がオンのときと同じ方向に還流させるダイオード（１５）を有する。
これにより、まず、第１スイッチング手段（８）のオフによるフルトラ点火に基づく動作により点火プラグ（２）の電極間に火花放電を開始させることができる。その後、この火花放電が消える前に、第２スイッチング手段（１０）のオンオフを繰り返して車載バッテリの電気エネルギーを他の１次コイル（５Ｂ）に逐次投入することで、火花放電を同じ極性のまま任意の期間にわたり継続させることができる。

このため、第１、第２スイッチング手段（８、１０）のオン期間が重ならないように、かつ、第１、第２スイッチング手段（８、１０）のオフ期間が重ならないように配慮する必要がなくなる。したがって、１つの点火プラグ（２）に対して複数の１次コイル（５Ａ、５Ｂ）から電気エネルギーを与える点火装置（１）において、第１、第２スイッチング手段（８、１０）のオンオフ制御に係わる煩雑さを低減することができる。
以下の説明では、第１スイッチング手段（８）のオンオフにより生じる火花放電を主点火と呼び、第２スイッチング手段（１０）のオンオフ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、複数の１次コイル（５Ａ、５Ｂ）をそれぞれの機能に合わせて仕様を異ならせることで、着火性確保、放電電流の安定維持およびプラグ電極の消耗抑制の効果を高めることができる。
例えば、特定の１次コイル（５Ａ）は、最初に主点火を発生させるために大きな電圧をプラグの電極間に印加する必要性から、巻き数比を大きくするのが好ましく、他の１次コイル（５Ｂ）は、放電電流を維持する必要性から、インダクタンスを大きくするのが好ましい。したがって、これら要請に応じて１次コイル（５Ａ、５Ｂ）それぞれの仕様を設定することで、着火性確保、放電電流の安定維持およびプラグ電極の消耗抑制の効果を高めることができる。

また、点火装置は、他の１次コイル（５Ｂ）の２つの端子の内、一方の端子にカソードが接続されるとともにアノードがアース側に接続されたダイオード（１５）を有することにより、次のような作用効果を奏する。

すなわち、第２スイッチング手段（１０）をオンからオフに切り替えたときに他方の１次コイル（５Ｂ）に発生する起電力を緩和することができる。つまり、第２スイッチング手段（１０）のオフ時に１次コイル（５Ｂ）において発生する起電力を、アース→還流ダイオード（１５）→１次コイル（５Ｂ）→の経路で還流することができる。このため、点火プラグ（２）において急激な電流変化を伴わずに継続火花放電を安定して継続させることができる。
本願の第２発明によれば、ダイオード（１５）のカソードは、他の１次コイル（５Ｂ）の２つの端子の内、第２スイッチング手段（１０）のオンにより他の１次コイル（５Ｂ）に流れる電流の方向で考えたときの高電位側の端子に接続されている。

本願の第３発明によれば、他の１次コイル（５Ｂ）の２つの端子の内、ダイオード（１５）のカソードが接続される端子以外の端子はアースに接続されている。

これにより、第２スイッチング手段（１０）のオンオフに伴う起電力の還流の経路に関し、１次コイル（５Ｂ）から向う先の電位を下げることができる。このため、エネルギー投入用のラインに用いる各種素子に、耐圧が低いものを採用することができる。この結果、点火装置（１）のコスト低減および体格低減等を達成することができる。

本願の第４発明によれば、点火装置（１）は、逆バイアス極性の一方側の磁石（２６Ａ）を備える。
すなわち、一方側の磁石（２６Ａ）は、特定の１次コイル（５Ａ）への通電により発生する磁束を通す磁路に組み入れられ、磁路をなすコア（２７Ａ）を、逆バイアスする。
これにより、コア（２７Ａ）で磁気飽和が発生しにくくなり、１次コイル（５Ａ）に蓄えることができるエネルギーを増やすことができるので、主点火を強化することができる。

本願の第５発明によれば、点火装置（１）は、逆バイアス極性の他方側の磁石（２６Ｂ）を備える。
すなわち、他方側の磁石（２６Ｂ）は、一方側の磁石（２６Ａ）とは別体として設けられるとともに、他の１次コイル（５Ｂ）への通電により発生する磁束を通す磁路に組み入れられ、磁路をなすコア（２７Ｂ）を逆バイアスする。
これにより、コア（２７Ｂ）で磁気飽和が発生しにくくなり、１次コイル（５Ｂ）に蓄えることができるエネルギーを増やすことができるので、継続火花放電を強化することができる。

点火装置の概略構成図である（実施例１）。 点火装置の動作を説明するためのタイムチャートである（実施例１）。 点火装置の概略構成図である（実施例２）。 （ａ）は主点火用の１次コイルへの通電により発生する磁束を通すコアを逆バイアスする状態を示す説明図であり、（ｂ）は継続火花放電用の１次コイルへの通電により発生する磁束を通すコアを逆バイアスする状態を示す説明図である（実施例２）。 磁石使用に伴う逆バイアスによりエネルギーが増えることを説明する磁化特性図である（実施例２）。 点火装置の概略構成図である（実施例３）。

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１の構成〕
図１を参照して実施例１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、主点火に加え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、ＤＩ（ダイレクト・イグニッション）タイプであり、各気筒の１つの点火プラグ２に対して２つの点火コイル３Ａ、３Ｂから電気エネルギーを与えるものである。
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３Ａ、３Ｂそれぞれの１次コイル５Ａ、５Ｂを通電制御するものである。そして、点火装置１は、１次コイル５Ａ、５Ｂを通電制御することで点火コイル２のそれぞれの２次コイル６Ａ、６Ｂ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、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１の点火装置１は、以下に説明する、点火プラグ２、点火コイル３Ａ、３Ｂ、第１スイッチング手段８、昇圧回路９、第２スイッチング手段１０、および第１〜第４ダイオード１２〜１５を備える。
まず、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６Ａ、６Ｂそれぞれの一方の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接地電極とを備える。そして、２次コイル６Ａ、６Ｂ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に電圧が印加されて火花放電が発生する。

点火コイル３Ａ、３Ｂは、それぞれ、１次コイル５Ａ、５Ｂと２次コイル６Ａ、６Ｂとを有し、１次コイル５Ａ、５Ｂ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６Ａ、６Ｂに電流（２次電流）を発生させる周知構造である。ここで、１次コイル５Ａ、５Ｂは、両方とも、一端が車載バッテリ１７のプラス電極に接続され、他端が各種電子素子等を介してアースに接続されている（以下、１次コイル５Ａ、５Ｂそれぞれの他端をアースに接続するラインを、それぞれ、接地ラインα、βと呼ぶことがある。）。また、２次コイル６Ａ、６Ｂは、両方とも、一端が点火プラグ２の中心電極に接続され、他端がアースに接続されている。

第１スイッチング手段８は、接地ラインαに設けられ、車載バッテリ１７から１次コイル５Ａへの通電をオンオフするものであり、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間に１次コイル５Ａへの通電をオンする。ここで、点火信号ＩＧｔは、１次コイル３Ａにおける通電をオンするための信号であり、より具体的には、１次コイル３Ａに磁気エネルギーを蓄えさせる期間を指令する信号である。なお、第１スイッチング手段８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。

そして、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間に第１スイッチング手段８がオンすることで、１次コイル３Ａに車載バッテリ１７の電圧が印加されてプラスの１次電流が通電され、１次コイル３に磁気エネルギーが蓄えられる。その後、第１スイッチング手段８のオフにより、電磁誘導によって、１次コイル３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６Ａに高電圧が発生するとともに点火プラグ２の電極間に高電圧が印加され、主点火が生じる。

昇圧回路９は、車載バッテリ１７の電圧を昇圧し、電気エネルギーとしてコンデンサ１８に蓄えるものであり、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１７の電圧を昇圧して蓄える。また、昇圧回路９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、ドライバ回路２１およびダイオード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１７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、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。

第２スイッチング手段１０は、オン動作により、昇圧回路９に蓄えた電気エネルギーを１次コイル５Ｂに投入することで、点火プラグ２の電極間に、第１スイッチング手段８のオンオフにより発生した火花放電と同一方向の電流を重畳加算し、主点火に続く継続火花放電を継続させる。
より具体的に、第２スイッチング手段１０は、ドライバ回路２４から与えられる制御信号によりオンするものであり、次のエネルギー投入ラインγに設けられている。

すなわち、エネルギー投入ラインγは、接地ラインβに接続され、昇圧回路９の電気エネルギーを１次コイル５Ｂの他端（マイナス側）から投入するラインである。また、ドライバ回路２４は、ＥＣＵ４から放電継続信号ＩＧｗが与えられる期間において、制御信号のハイ／ローを繰り返し切り替えて出力するものである。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、ドライバ回路２４により第２スイッチング手段１０にオンオフを繰り返させて昇圧回路９から１次コイル５Ｂ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。

そして、第２スイッチング手段１０は、ＥＣＵ４から放電継続信号ＩＧｗが与えられる間、オンオフを繰り返して昇圧回路９の電気エネルギーを１次コイル５Ｂに逐次投入し、これにより、継続火花放電が継続される。
なお、第２スイッチング手段１０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。

第１、第２ダイオード１２、１３は、それぞれ、点火プラグ２の中心電極と２次コイル６Ａ、６Ｂとの間に設けられ、主点火と継続火花放電とで放電電流の方向を同一の方向にして限定する。つまり、第１、第２ダイオード１２、１３は、第１スイッチング手段８のオンオフにより２次コイル６Ａに２次電流が流れるときの放電電流と、第２スイッチング手段１０のオンオフにより２次コイル６Ｂに２次電流が流れるときの放電電流とが同一の方向となるように設けられる。

また、第３ダイオード１４は、エネルギー投入ラインγにおいて第２スイッチング手段１０のマイナス側に設けられ、１次コイル５Ｂから昇圧回路９への電流の逆流を阻止するものである。
さらに、第４ダイオード１５は、接地ラインβにおいてエネルギー投入ラインγとの接続点よりもアース側に設けられ、第２スイッチング手段１０をオンからオフに切り替えたときに還流ダイオードとして動作する。つまり、第４ダイオード１５は、１次コイル５Ｂへの電気エネルギー投入箇所にカソードが接続されるとともに、アノードがアース側に接続されている。このため、第２スイッチング手段１０のオフ時に１次コイル５Ｂにおいて発生する起電力を、１次コイル５Ｂ→車載バッテリ１７→アース→第４ダイオード１５→１次コイル５Ｂの経路で還流する。

次に、図２を参照して点火装置１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のハイ／ローの入力状態をハイ／ローで表すものである。また、「投入スイッチ」は、第２スイッチング手段１０のオンオフを表し、「Ｉ１１」、「Ｉ１２」はそれぞれ１次コイル５Ａ、５Ｂに流れる１次電流の値、「Ｉ２」は放電電流の値を表す。

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、第１スイッチング手段８がオン状態を維持して１次コイル５Ａにプラスの１次電流が流れて磁気エネルギーが蓄えられる。また、昇圧回路９に電気エネルギーが蓄えられる。

やがて、点火信号ＩＧｔがハイからローへ切り替わると、第１スイッチング手段８がオフされ、１次コイル５Ａの通電状態が遮断される（時間ｔ０２参照。）。これにより、１次コイル５Ａ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６Ａ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、放電電流は略三角波形状で減衰する。そして、放電電流が所定の下限閾値（火花放電を維持するために必要な電流値の下限）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、第２スイッチング手段１０がオンオフ制御されて、昇圧回路９に蓄えられていた電気エネルギーが、１次コイル５Ｂのマイナス側に順次投入され、１次コイル５Ｂから車載バッテリ１７のプラス電極に向かって１次電流が流れる。より具体的には、第２スイッチング手段１０がオンされる毎に、１次コイル５Ｂから車載バッテリ１７のプラス電極に向かう１次電流が追加されて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１次コイル５Ｂに追加される毎に、２次コイル６Ｂに２次電流が順次追加され、放電電流は主点火時と同じ方向に略一定の値に維持される。この結果、主点火として生じた火花放電が継続火花放電として継続する。

〔実施例１の効果〕
実施例１の点火装置１は、１つの点火プラグ２に対して２つの点火コイル３Ａ、３Ｂから電気エネルギーを与えるものであり、次の第１、第２スイッチング手段８、１０を備える。まず、第１スイッチング手段８は、車載バッテリ１７から１次コイル５Ａへの通電をオンオフすることで点火プラグ２の電極間に電圧を印加する。また、第２スイッチング手段１０は、昇圧回路９に蓄えた電気エネルギーを１次コイル５Ｂに投入することで、点火プラグ２の電極間に、第１スイッチング手段８のオンオフにより発生するのと同一方向の電圧を印加する。

そして、第１スイッチング手段８のオンオフにより点火プラグ２の電極間に電圧を印加して主点火を開始させるとともに、開始した主点火中に、第２スイッチング手段１０のオンオフを繰り返して昇圧回路９の電気エネルギーを１次コイル５Ｂに逐次投入することで、点火プラグ２の電極間に同一方向の電圧を印加し続け、主放電に継続火花放電を継続させる。

これにより、第１スイッチング手段８のオンオフによるフルトラ点火に基づく動作により主点火を開始させた後、主点火が消える前に、第２スイッチング手段１０のオンオフを繰り返して１次コイル５Ｂに電気エネルギーを投入することで、継続火花放電を任意の期間にわたり継続させることができる。

このため、１つの点火プラグ２に対して２つの点火コイル３Ａ、３Ｂから電気エネルギーを与える点火装置１において、第１、第２スイッチング手段８、１０のオン期間が重ならないように、かつ、第１、第２スイッチング手段８、１０のオフ期間が重ならないように配慮する必要がなくなる。したがって、第１、第２スイッチング手段８、１０のオンオフ制御に係わる煩雑さを従来に比べて大きく低減することができる。

また、点火コイル３Ａ、３Ｂをそれぞれ主点火用、継続火花放電用として個別に設けたので、主点火時の通電に伴う発熱と、継続火花放電時の通電に伴う発熱とを分散させることができる。このため、点火装置１を小型化することができる。
また、点火信号ＩＧｔをハイからローに切り替える時間ｔ０２と、放電継続信号ＩＧｗをローからハイに切り替える時間ｔ０３とを一致させることで、より早期に、着火に必要なレベルまで２次電流を高めることができるので、着火性を更に高めることができる。
さらに、エンジンの運転状態に応じて、主点火のみを発生させるのか、または、主点火に継続火花放電を継続させるのかを選択することができる。このため、エンジンの運転状態に応じて、最適な点火の態様を選択することができる。

また、点火コイル３Ａ、３Ｂをそれぞれの機能に合わせて仕様を異ならせることで、着火性確保、放電電流の安定維持およびプラグ電極の消耗抑制の効果を高めることができる。
例えば、点火コイル３Ａは、最初に主点火を発生させるために大きな電圧をプラグの電極間に印加する必要性から、巻き数比を大きくするのが好ましく、点火コイル３Ｂは、放電電流を維持する必要性から、インダクタンスを大きくするのが好ましい。
したがって、これら要請に応じて点火コイル３Ａ、３Ｂの仕様を設定することで、着火性確保、放電電流の安定維持および点火プラグ２の電極の消耗抑制の効果を高めることができる。

また、１次コイル５Ｂの他方の端子は、還流ダイオードとして動作する第４ダイオード１５を介してアースに接続され、エネルギー投入ラインγは、１次コイル５Ｂと第４ダイオード１５との接続点に接続されている。つまり、接地ラインβには、エネルギー投入ラインγとの接続点よりもアース側に、還流ダイオードとして動作する第４ダイオード１５が組み入れられている。
これにより、第２スイッチング手段１０をオンからオフに切り替えたときに１次コイル５Ｂに発生する起電力を緩和することができる。つまり、第２スイッチング手段１０のオフ時に１次コイル５Ｂにおいて発生する起電力を、１次コイル５Ｂ→車載バッテリ１７→アース→還流ダイオード１５→１次コイル５Ｂの経路で還流することができる。このため、２次電流の瞬断を回避して継続火花放電を安定的に継続させることができる。

〔実施例２〕
実施例２の点火装置１は、以下に説明する逆バイアス極性の磁石２６Ａ、２６Ｂを備える（図３および図４参照。）。まず、磁石２６Ａは、１次コイル５Ａへの通電により発生する磁束を通すコア２７Ａに組み入れられ、コア２７Ａを逆バイアスする。また、磁石２６Ｂは、磁石２６Ａとは別体として設けられるとともに、１次コイル５Ｂへの通電により発生する磁束を通すコア２７Ｂに組み入れられ、コア２７Ｂを逆バイアスする。

つまり、主点火を生じさせる時に、コア２７Ａは、磁石２６Ａにより逆バイアスされ、磁気飽和点Ｂｓに達するまでの磁束密度Ｂの変化幅が大きくなるので（図５の変化幅ΔＢ０、ΔＢａ参照。）、１次コイル５Ａに蓄えるエネルギーを増やすことができる。また、継続火花放電を継続する時に、コア２７Ｂは、磁石２６Ｂにより逆バイアスされ、磁気飽和点Ｂｓに達するまでの磁束密度Ｂの変化幅が大きくなるので（図５の変化幅ΔＢ０、ΔＢｂ参照。）、１次コイル５Ｂに蓄えるエネルギーを増やすことができる。

これにより磁石２６Ａについては主点火を強化する方向に、かつ、主点火を強化する強さで組み入れることができ、磁石２６Ｂについては主点火と同じ極性で継続火花放電を強化する方向に、かつ、継続火花放電を強化する強さで組み入れることができる。この結果、点火コイル３Ａ、３Ｂの性能をそれぞれ磁石２６Ａ、２６Ｂよって個別に高めることができる。

例えば、コア２７Ａを磁石２６Ａで逆バイアスしない場合に１次コイル５Ａに蓄えることができるエネルギー、および、コア２７Ｂを磁石２６Ｂで逆バイアスしない場合に１次コイル５Ｂに蓄えることができるエネルギーは、図５において縦軸、磁化曲線Ｍｃ、および、Ｂ＝磁気飽和点Ｂｓの横線の３つにより囲まれた領域αの面積に相当する。

これに対し、主点火および継続火花放電の強化のため、コア２７Ａ、２７Ｂのそれぞれに磁石２６Ａ、２６Ｂを組み入れる場合を考える。ここで、継続火花放電の継続よりも主点火の発生に、より大きなエネルギーが必要であることから、磁石２６Ａの磁化力Ｈｃａを磁石２６Ｂの磁化力Ｈｃｂよりも大きくする。

これにより、コア２７Ａを磁石２６Ａで逆バイアスした場合に、１次コイル５Ａに蓄えることができるエネルギーは、図５においてＨ＝−Ｈｃａの縦線、磁化曲線Ｍｃ、および、Ｂ＝磁気飽和点Ｂｓの横線の３つにより囲まれた領域βの面積に相当するものとなる。また、コア２７Ｂを磁石２６Ｂで逆バイアスする場合に、１次コイル５Ｂに蓄えることができるエネルギーは、図５においてＨ＝−Ｈｃｂの縦線、磁化曲線Ｍｃ、および、Ｂ＝磁気飽和点Ｂｓの横線の３つにより囲まれた領域γの面積に相当するものとなる。

以上により、１次コイル５Ａ、５Ｂに蓄えるエネルギーをそれぞれ磁石２６Ａ、２６Ｂにより高めることができ、さらに、１次コイル５Ａに蓄えるエネルギーを、１次コイル５Ｂに蓄えるエネルギーよりも大きくすることができる。

〔実施例３〕
実施例３の点火装置１によれば、図６に示すように、１次コイル５Ｂの２つの端子の内、第４ダイオード１５のカソードが接続される端子以外の端子はアースに接続されている。
これにより、第２スイッチング手段１０のオンオフに伴う起電力の還流の経路に関し、１次コイル５Ｂから向う先の電位を実施例１に比べて下げることができる。このため、昇圧回路９による昇圧幅を下げることができるので、昇圧回路９に用いる各種素子（コンデンサ１８、昇圧用スイッチング手段２０およびダイオード２２等）、ならびに、エネルギー投入ラインγに用いる第２スイッチング手段１０に、耐圧が低いものを採用することができる。この結果、点火装置１のコスト低減および体格低減、ならびに、昇圧回路９における電気エネルギーの蓄積効率の向上を達成することができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、磁石２６Ａ、２６Ｂをコア２７Ａ、２７Ｂのそれぞれに組み入れて主点火、継続火花放電の両方を強化していたが、例えば、コア２７Ｂが磁気飽和しないように１次コイル５Ｂへの通電量を制限することで、磁石２６Ｂの組み入れを省略してコストダウンしてもよい。

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。

上記の実施例では、ＤＩタイプの点火装置１に本発明を適用したが、２次電圧を各点火プラグ２に分配供給するディストリビュータタイプや、２次電圧の分配の必要性のない単気筒エンジン（例えば、自動二輪車等）の点火装置１に本発明を適用してもよい。

１ 点火装置 ２ 点火プラグ ５Ａ、５Ｂ １次コイル ８ 第１スイッチング手段 １０ 第２スイッチング手段 １５ 第４ダイオード（ダイオード） １７ 車載バッテリ

Claims (6)

1. １つの点火プラグ（２）に対して複数の１次コイル（５Ａ、５Ｂ）から電気エネルギーを与える内燃機関用の点火装置（１）において、
   車載バッテリ（１７）から、前記複数の１次コイル（５Ａ、５Ｂ）の内の特定の１次コイル（５Ａ）への通電をオンした後、オフすることで、前記点火プラグ（２）の電極間に電圧を印加して火花放電を開始させる第１スイッチング手段（８）と、
   前記車載バッテリ（１７）から、前記特定の１次コイル（５Ａ）以外の他の１次コイル（５Ｂ）に電気エネルギーを投入することで、前記点火プラグ（２）の電極間に、前記第１スイッチング手段（８）のオフにより発生した火花放電と同一方向の電流を重畳する第２スイッチング手段（１０）とを備え、
   前記第２スイッチング手段（１０）のオンオフを繰り返すことにより、前記他の１次コイル（５Ｂ）に電気エネルギーを、逐次、投入することで、前記点火プラグ（２）の電極間に、前記第１スイッチング手段（８）のオフにより発生した火花放電と同一方向の火花放電を継続させ、
   前記他の１次コイル（５Ｂ）の２つの端子の内、一方の端子にカソードが接続されるとともにアノードがアース側に接続され、前記第２スイッチング手段（１０）がオンからオフに切り替わったときに前記他の１次コイル（５Ｂ）に発生する起電力を、前記他の１次コイル（５Ｂ）において前記第２スイッチング手段（１０）がオンのときと同じ方向に還流させるダイオード（１５）を有することを特徴とする点火装置（１）。
2. 請求項１に記載の点火装置（１）において、
   前記ダイオード（１５）のカソードは、前記他の１次コイル（５Ｂ）の２つの端子の内、前記第２スイッチング手段（１０）のオンにより前記他の１次コイル（５Ｂ）に流れる電流の方向で考えたときの高電位側の端子に接続されていることを特徴とする点火装置（１）。
3. 請求項１または請求項２に記載の点火装置（１）において、
   前記他の１次コイル（５Ｂ）の２つの端子の内、前記ダイオード（１５）のカソードが接続される端子以外の端子はアースに接続されていることを特徴とする点火装置（１）。
4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の点火装置（１）において、
   前記特定の１次コイル（５Ａ）への通電により発生する磁束を通す磁路（２７Ａ）に組み入れられる逆バイアス極性の一方側の磁石（２６Ａ）を備えることを特徴とする点火装置（１）。
5. 請求項４に記載の点火装置（１）において、
   前記一方側の磁石（２６Ａ）とは別体として設けられるとともに、前記他の１次コイル（５Ｂ）への通電により発生する磁束を通す磁路（２７Ｂ）に組み入れられる逆バイアス極性の他方側の磁石（２６Ｂ）を備えることを特徴とする点火装置（１）。
6. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の点火装置（１）において、
   前記他の１次コイル（５Ｂ）の巻き数比は、前記特定の１次コイル（５Ａ）の巻き数比よりも小さいことを特徴とする点火装置（１）。

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