JP6884243B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本願は、点火装置に関するものである。

内燃機関に取り付けられて、点火プラグにエネルギを供給し、火花放電を発生させる点火コイルが存在する。特に一時側の点火コイルに電流を流し、二次側に発生するエネルギ（電流）を可変させる点火コイルが知られている。内燃機関の燃費改善のために空気と燃料が混合された混合気のリーン化（希薄化）、ＥＧＲ（排気ガス還流）の比率を高めた高ＥＧＲ率化が進められている。リーン化または高ＥＧＲ率化した混合気は燃焼が不安定になる傾向があるが、燃焼室にタンブル（縦渦流）、スワール（横渦流）などの旋回流（流動）を強めることで燃焼性が向上することが知られている。強い流動の混合気を安定して燃焼させるために、放電が吹き消えてしまうことを防止する点火装置には、高エネルギ化、特に高電流化が求められている。

この種の内燃機関の点火装置として、多重点火を行うように構成されたものが知られている。例えば、特許文献１には、１回の燃焼行程内にて複数回の放電を断続的に生じさせる構成が開示されている。一方、特許文献２には、放電時間の長い多重放電特性を得るために、２つの点火コイルを並列に接続した構成が開示されている。

特開２００７−２３１９２７号公報 特開２０００−１９９４７０号公報

特許文献１に記載の構成のように、１回の燃焼行程内にて複数回の放電を断続的に生じさせる場合、当該行程内における点火放電の開始から終了までの間に、点火放電電流が繰り返しゼロとなるため、燃焼性の十分な確保ができない問題がある。一方、特許文献２に記載のように、２つの点火コイルを並列に接続した構成においては、１回の燃焼行程内における点火放電の開始から終了までの間に点火放電電流が繰り返しゼロとなることはないものの、装置構成が複雑化し、装置サイズが大型化するという問題がある。

複数回の放電を断続的に生じさせる場合、点火放電電流が繰り返しゼロとなって放電の吹き消えが発生し、その後再放電が開始される。吹き消えと再放電を繰り返すことで、点火プラグの消耗が激しくなるおそれがある。また、二次電流が十分に大きい場合は放電の吹き消えが発生しないが、二次電流が必要以上に大きい場合、点火プラグの電極の消耗に繋がるため、点火プラグの寿命を低下させる恐れがある。

本願は、火花放電の開始後に、二次電流を減少させ、プラグ消耗を抑制することができる点火装置を提供することを目的とする。

本願に係る点火装置は、
一次コイルと、一次コイルと磁気結合され二次電流を点火プラグに供給する二次コイルと、一次コイル及び二次コイルと磁気結合され二次電流を減じる通電磁束を発生する三次コイルと、を有する点火コイルと、
電源から一次コイルへの通電をオンオフする第一のスイッチ回路と、
三次コイルへの通電をオンオフする第二のスイッチ回路と、
第一のスイッチ回路のオンオフ制御を実行して、一次コイルに生じる磁束の変化により二次コイルに二次電流を発生させ、点火プラグに火花放電を起こさせ、
二次電流が発生した後に、第二のスイッチ回路をオンすることにより、三次コイルの磁束の変化により二次電流を減少させる制御装置と、を備えたものである。

本願に係る点火装置によれば、二次電流が発生した後に、第二のスイッチ回路をオンし、三次コイルに電流を流すことにより、三次コイルに二次電流を減じる通電磁束を発生させることができる。よって、二次コイルに流れる電流を抑制することができ、プラグ消耗を抑制することが可能となる。

実施の形態１における点火装置の回路図である。 実施の形態１における制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１における点火装置の動作波形１を示す図である。 実施の形態１における点火装置の動作波形２を示す図である。 実施の形態２における点火装置の回路図である。 実施の形態３における点火装置の回路図である。 実施の形態３における点火装置の動作波形を示す図である。 実施の形態４における点火装置の回路図である。 実施の形態４における点火装置の動作波形を示す図である。 実施の形態５における点火装置の回路図である。 実施の形態５における点火装置の動作波形を示す図である。 実施の形態６における点火装置の回路図である。 実施の形態６における点火装置の動作波形を示す図である 実施の形態７における点火装置の回路図である。 実施の形態７における点火装置の動作波形を示す図である。 実施の形態８における点火装置の回路図である。 実施の形態８における点火装置の動作波形を示す図である。 実施の形態９における点火装置の回路図である。 実施の形態１０における点火装置の回路図である。 実施の形態１１における点火装置の回路図である。 実施の形態１１における点火装置の動作波形を示す図である。 実施の形態１２における点火装置の回路図である。 実施の形態１２における点火プラグの放電経路が短い状態を示す図である。 実施の形態１２における点火プラグの放電経路が長い状態を示す図である。 実施の形態１２における点火装置の高一次電圧オン制御の動作波形を示す図である。 実施の形態１３における点火装置の低一次電圧オン制御の動作波形を示す図である。 実施の形態１４における点火装置の回路図である。 実施の形態１４における点火装置の運転状態による制御の切り替えを示す図である。 実施の形態１５における点火装置の一次電圧のピーク値が判定値よりも大きい場合の動作波形を示す図である。 実施の形態１５における点火装置の一次電圧のピーク値が判定値よりも小さい場合の動作波形を示す図である。 実施の形態１７における点火装置の動作波形を示す図である。

以下、本願に係る点火装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

１．実施の形態１
図１は、実施の形態１における点火装置の回路図である。図１に示すように、点火装置１は、一次コイル１０、二次コイル２０、三次コイル３０からなる点火コイル４０と、点火プラグ２１、第一のスイッチ回路１１、第二のスイッチ回路３１、点火コイル電源１２、制御装置３等を備えている。

１−１．点火装置の基本構成
点火プラグ２１は、ギャップを介して対向する第一電極２１Ａと第二電極２１Ｂを有し、燃焼室内の可燃混合気を点火する。点火プラグ２１の第一電極２１Ａと第二電極２１Ｂは、燃焼室内（気筒内）に配置される。第一電極２１Ａは、二次コイル２０に接続され、第二電極２１Ｂはグランドに接続される。

点火コイル４０は、通電により通電磁束が生じる一次コイル１０と、一次コイル１０に磁気結合され、一次コイルの磁束の変化により二次電流を発生し点火プラグ２１に放電エネルギを供給し火花放電を起こさせる二次コイル２０と、一次コイル１０及び二次コイル２０と磁気結合し通電により二次コイル２０の二次電流を減少させる通電磁束が生じる三次コイル３０と、を有している。一次コイル１０、二次コイル２０、及び三次コイル３０は、共通の鉄心に巻装されている。二次コイル２０の巻き数は、一次コイル１０の巻き数よりも多くなっている。

一次コイル１０の一端は、点火コイル入力コネクタ２を介して直流の点火コイル電源１２に接続され、一次コイル１０の他端は、第一のスイッチ回路１１を介してグランドに接続されている。三次コイル３０の両端は、第二のスイッチ回路３１を介して接続されている。すなわち、ループになった電線上に三次コイル３０と第二のスイッチ回路３１は直列接続されている。点火コイル４０内のグランドは点火コイル入力コネクタ２を介して接地されている。接地は、例えばバッテリのマイナス端に接続されていてもよい。

第一のスイッチ回路１１をオンして一次コイル１０を通電した時に生じる磁束の方向と、第二のスイッチ回路３１をオンして三次コイル３０を通電した時に生じる磁束の方向とが、同方向になるように、各コイルが巻線されている。

第一のスイッチ回路１１は、直流の点火コイル電源１２から一次コイル１０への通電をオンオフするスイッチ回路である。第一のスイッチ回路１１には、制御装置３から出力された駆動信号Ｓｉｇ１が入力され、駆動信号Ｓｉｇ１により第一のスイッチ回路１１がオンオフされる。

第二のスイッチ回路３１は、三次コイル３０の通電をオンオフするスイッチ回路である。第二のスイッチ回路３１には、制御装置３から出力された駆動信号Ｓｉｇ２が入力され、駆動信号Ｓｉｇ２により第二のスイッチ回路３１がオンオフされる。

第一のスイッチ回路１１及び第二のスイッチ回路３１は、図１ではＮＰＮ型トランジスタを使用した回路で例示しているが、ＰＮＰ型トランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、等を用いてもよい。

１−２．制御装置
本実施の形態では、制御装置３は、内燃機関を制御する制御装置とされている。制御装置３の各機能は、制御装置３が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置３は、図２に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、電圧検出入力４、クランク角度センサ、カム角センサ、吸気量検出センサ、水温センサ、電源電圧センサ等の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、第一のスイッチ回路１１、第二のスイッチ回路３１、インジェクタ等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０からの制御信号を変換して出力する駆動回路等を備えている。

制御装置３が備える各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置３の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、制御装置３が用いる閾値、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。

制御装置３は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、内燃機関の回転速度、シリンダへの混合気の充填効率、燃料噴射量、点火時期等を算出し、インジェクタ及び第一のスイッチ回路１１、第二のスイッチ回路３１等を駆動制御する。

＜点火制御＞
制御装置３は、第一のスイッチ回路１１をオンして一次コイル１０への通電をオンさせた後、第一のスイッチ回路１１をオフして一次コイル１０への通電をオフさせ、点火プラグ２１に火花放電を発生させる。

制御装置３は、一次コイル１０への通電期間と点火時期（点火クランク角度）を算出する。制御装置３は通電期間の間、第一のスイッチ回路１１をオンして、一次コイル１０を通電させた後、点火時期で、第一のスイッチ回路１１をオフして、一次コイル１０への通電を遮断させ、二次コイル２０に高電圧を発生させ、点火プラグ２１に火花放電を生じさせる。火花放電は、点火プラグ２１の鉄心に蓄積されていた磁気エネルギが減少するまで継続する。ここでは、一次電流を遮断することで二次コイル側へ高電圧を発生させるフライバック方式で説明を行ったが、一次電流の通電により二次コイル側へ高電圧を発生させるフォワード方式においても、第一のスイッチ回路１１のオン動作にて、二次コイルに二次電流を発生させることが可能である。

＜三次コイル通電制御＞
火花放電中に三次コイル３０を通電状態にすると、二次コイル２０の二次電流を減少させる方向に電流が流れる。点火装置１の動作波形１について、図３を用いて説明する。

図３は実施の形態１における点火装置の動作波形１を示す図である。図３はタイムチャートであって、上から第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１、第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２、一次コイル１０に流れる一次電流Ｉ１、三次コイル３０に流れる三次電流Ｉ３、二次コイル２０に流れる二次電流Ｉ２の各波形を示している。

第一のスイッチ回路１１への駆動信号Ｓｉｇ１が制御装置３から供給されて、第一のスイッチ回路１１をオン、オフすることで、一次コイル１０の通電電流が通電、遮断される。一次電流Ｉ１を遮断すると相互誘導作用により二次コイル２０に負側の大きな電圧が発生する。この電圧により、点火プラグ２１のギャップ間で絶縁破壊が発生し放電が行われる。この時、二次コイル２０に負の二次電流Ｉ２が流れる。二次電流Ｉ２は、図１に示す矢印方向が正方向である。

制御装置３は、第一のスイッチ回路１１をオフにし、二次電流が発生した後に、第二のスイッチ回路３１をオンする。二次電流が発生した後に、第二のスイッチ回路３１をオンし、三次コイルに電流を流すことにより、三次コイルに二次電流を減じる通電磁束を発生させることができる。よって、二次コイルに流れる電流を抑制することで、プラグ消耗を抑制することが可能となる。

図３の例では、制御装置３は、二次電流が発生した後に、第二のスイッチ回路３１をオンした後、オフするオン後オフ制御を１回実行している。制御装置３は、二次電流が発生した直後（時刻Ａ）に、第二のスイッチ回路３１をオンにし、その後、第二のスイッチ回路３１のオン期間が経過した後（時刻Ｂ）に、第二のスイッチ回路３１をオフにしている。第二のスイッチ回路３１のオン期間は、二次電流Ｉ２の大きさが減少し過ぎないように（例えば、二次電流Ｉ２の大きさが、下限値よりも低くならないように）、設定される。例えば、制御装置３は、内燃機関の運転状態（例えば、回転速度、充填効率等）に基づいて、第二のスイッチ回路３１のオン期間を決定する。二次電流の大きさは、二次電流が発生した直後に最も大きくなり、その後減少する。よって、二次電流が発生した直後に、オン期間の間、第二のスイッチ回路３１をオンすることにより、二次電流Ｉ２が大きくなる期間を減少させることができる。

制御装置３は、第二のスイッチ回路３１をオンにするために、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２をハイレベル信号（オン出力）にする。その結果、三次コイルの両端間が電気的に接続（ショート）される。これにより放電エネルギの一部を三次コイルにて受け取り、三次コイル３０に三次電流Ｉ３が流れる。三次電流Ｉ３は、図１に示す矢印方向が正方向である。それに伴い、三次コイル３０と二次コイル２０の巻数比に応じた電流（三次電流Ｉ３×三次コイル巻数／二次コイル巻数）が二次電流Ｉ２から減算される。その後、時刻Ｂに第二のスイッチ回路３１をオフすることで三次電流Ｉ３が遮断され、二次電流Ｉ２の減少量も０となる。

内燃機関の筒内の混合気の流動が強い場合であっても、高い点火エネルギを供給することで放電による着火性が向上する。着火後、充分な放電継続時間を確保することで安定した燃焼状態を継続することができるが、放電継続中は非番が小さくても十分な着火性が得られる。この様な場合に、二次電流Ｉ２の減少を行うことで、消費エネルギの増加を抑制し、点火プラグ２１の消耗を抑制する効果を得ることができる。

また、実施の形態１の構成においては、三次コイル３０は点火コイル電源１２と接続されず、流れる電流は三次コイル３０と二次コイル２０の巻数比に応じて決定するので、三次電流Ｉ３の大きさは電源電圧変動の影響を受けないといった利点が存在する。

ここでは、一次電流を遮断することで二次コイル側へ高電圧を発生させるフライバック方式で説明を行ったが、一次電流の通電により二次コイル側へ高電圧を発生させるフォワード方式においても、二次電流発生後に第二のスイッチ回路３１をオンすることで、二次電流を減少することが可能である。

図４は、実施の形態１における点火装置の動作波形２を示す図である。図４はタイムチャートであって、上から第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１、第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２、一次コイル１０に流れる一次電流Ｉ１、点火プラグ２１のＧＡＰ間電圧Ｖ２、三次コイル３０の両端にかかる三次コイル端子間電圧Ｖ３、三次コイル３０に流れる三次電流Ｉ３、二次コイル２０に流れる二次電流Ｉ２、の各波形を示している。

時刻Ａの絶縁破壊までの動作については、図３に示される点火装置の動作波形１と同様の動作であるので、ここでは説明を省略する。図４では、制御装置３は、時刻Ａに二次電流が発生した後、ディレイ期間が経過した後、時刻Ｂに第二のスイッチ回路３１をオンにし、その後、第二のスイッチ回路３１のオン期間が経過した後、時刻Ｃに第二のスイッチ回路３１をオフにしている。この例のように、二次電流が発生した直後は、第二のスイッチ回路３１をオンにせずに、二次電流Ｉ２の大電流を維持し、混合気の着火性を向上させてもよい。よって、着火性の必要性に応じて、図３のように、ディレイ期間を短く設定する場合、図４のようにディレイ期間を長く設定する場合、を選択することができる。制御装置３は、内燃機関の運転状態（例えば、回転速度、充填効率等）に基づいて、第一のスイッチ回路１１をオフにしてから、第二のスイッチ回路３１をオンにするまでのディレイ期間を決定する。

時刻Ａ以降、絶縁破壊発生までの期間と同様に、点火プラグ２１のＧＡＰ間電圧Ｖ２に対して、三次コイル巻数／二次コイル巻数の巻数比分の三次コイル端子間電圧Ｖ３が三次コイル３０の両端間に発生し、第二のスイッチ回路３１のコレクタ−エミッタ間に印加される。このとき、三次コイル端子間電圧Ｖ３が第二のスイッチ回路３１のコレクタ−エミッタ間のオン時飽和電圧Ｖｓａｔより小さい場合、時刻Ｂから時刻Ｃの第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２入力中に三次電流Ｉ３を流すことができない。そのため、三次コイル端子間電圧Ｖ３がオン時飽和電圧Ｖｓａｔ以上となる三次コイルと二次コイルの巻数比を設定する必要がある。

例えば、ＧＡＰ間電圧Ｖ２：８００Ｖ、二次コイル巻数：８０００Ｔ、Ｖｓａｔ：２Ｖの場合、三次コイル巻数／８０００Ｔ×８００Ｖ≧２Ｖとなる必要があり、三次コイル巻数≧２０Ｔと設定する必要がある。

なお、時刻ＢとＣとの間では、第二のスイッチ回路３１がオンにされているので、三次コイル端子間電圧Ｖ３がオン時飽和電圧Ｖｓａｔに一致した状態で、三次電流Ｉ３が流れている。時刻ＢとＣとの間以外の、二次電流Ｉ２の発生期間は、三次コイル端子間電圧Ｖ３は、オン時飽和電圧Ｖｓａｔよりも大きくなっている。

上記のように二次コイル２０の巻き数を考慮して三次コイル３０の巻き数を設定する。適切な範囲の巻き数比を維持することで、第二のスイッチ回路３１を確実にオンオフすることができ、三次コイルを通電させることで二次電流を減少させることが可能となる。

２．実施の形態２
図５は、実施の形態２における点火装置の回路図である。図１で示した実施の形態１の構成に対し、図５ではＮＰＮ型トランジスタで例示した第二のスイッチ回路３１のコレクタ側を三次コイル３０の高圧側へ、エミッタ側をＧＮＤへと接続し、三次コイル３０の低圧側をＧＮＤと接続する構成とした部分が異なる。すなわち、両端がグランドに接続された電線上に、三次コイル３０と第二のスイッチ回路３１が直列接続されている。第二のスイッチ回路３１のオンとオフにより、ＧＮＤを介して三次コイルの両端の接続（ショート）と遮断の動作を行うことができる。

実施の形態２によって、実施の形態１と同一の機能、すなわち、三次電流Ｉ３の通電による二次電流Ｉ２の減少を達成することができ、同一の効果、すなわち、二次電流Ｉ２の減少を行うことで、消費エネルギの増加を抑制し、点火プラグ２１の消耗を抑制する効果を得ることができる。また、図５の実施の形態２の構成とすることで、図１の実施の形態１の構成に対して、第二のスイッチ回路３１をＧＮＤ基準で駆動することができ、安価な素子を使用することができる。

図５では、ＧＮＤを介して三次コイルの両端の接続（ショート）と遮断の動作を行う例を説明したが、点火コイル電源１２を介して三次コイルの両端の接続（ショート）と遮断の動作を行うこともできる。その場合、図５のＮＰＮ型トランジスタで例示した第二のスイッチ回路３１のコレクタ側を三次コイル３０の高圧側へ、エミッタ側を点火コイル電源１２へと接続し、三次コイル３０の低圧側を点火コイル電源１２と接続する構成とする。また第二のスイッチ回路３１をＰＮＰ型トランジスタに変更してもよい。

３．実施の形態３
図６は、実施の形態３における点火装置の回路図である。実施の形態３による内燃機関用点火装置は実施の形態２による図５の構成に対して、第二のスイッチ回路３１がトランジスタ３１ａとツェナーダイオード３１ｂから構成される点が異なる。トランジスタ３１ａのコレクタ−エミッタ間に設けられたツェナーダイオード３１ｂは、電圧保護回路であり、印加される電圧を制限する。これにより、第二のスイッチ回路３１が過大な電圧を受けたときに性能が劣化することを防止できる。

図７は、実施の形態３における点火装置の動作波形を示すタイムチャートである。図７では、絶縁破壊時の挙動を詳しく説明するために、図３及び図４のタイムチャートよりも、第一のスイッチ回路１１をオフにした直後の時間軸を拡大している。図７は上から第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１、第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２、一次コイル１０に流れる一次電流Ｉ１、三次コイル３０に流れる三次電流Ｉ３、絶縁破壊までの点火プラグ２１のＧＡＰ間電圧Ｖ２、第一のスイッチ回路１１の端子間電圧Ｖｃｅ１、第二のスイッチ回路３１の端子間電圧Ｖ３、の各波形を示している。

本実施の形態と異なり、第二のスイッチ回路３１に設けたツェナーダイオード３１ｂによる制限電圧Ｖｔｈ３を、絶縁破壊電圧により生じる第二のスイッチ回路３１の端子間電圧よりも低くされている比較例の挙動を図７に破線で示している。比較例では、第二のスイッチ回路３１の端子間電圧、即ち三次コイル端子間電圧Ｖ３が、時刻Ｂに第二のスイッチ回路による制限電圧Ｖｔｈ３に到達した際、第二のスイッチ回路３１の電圧クランプ用ツェナーダイオード３１ｂにより、三次電流Ｉ３が流れ、点火コイルのエネルギを消費する。このため、絶縁破壊に至るまでの時間が、時刻Ｃから時刻Ｄへと遅延する。また、絶縁破壊を起こすまでの点火コイルの消費エネルギが増加するため、点火コイルの出力が低下してしまう。

一方、本実施の形態では、制限電圧Ｖｔｈ３は、点火プラグの絶縁破壊電圧により、三次コイルを介して第二のスイッチ回路の端子間電圧よりも高くされている。そのため、図に実線で示すように、時刻Ａの一次コイル１０の電流遮断のタイミングの後、点火プラグ２１のＧＡＰ間に電圧が発生し、時刻Ｃで絶縁破壊に至る。その際発生する、点火プラグ２１のＧＡＰ間電圧Ｖ２に対して、三次コイル巻数／二次コイル巻数の巻数比に応じた三次コイル端子間電圧Ｖ３が三次コイル端子間に発生し、第二のスイッチ回路３１のコレクタ−エミッタ間に印加される。図６の第二のスイッチ回路のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ３として印加される。このとき、制限電圧Ｖｔｈ３は、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ３以上になっているので、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ３は、制限電圧Ｖｔｈ３により制限されない。

よって実施の形態３によって、制限電圧Ｖｔｈ３を適正に設定することで、第二のスイッチ回路３１の保護と、着火性能の確保を両立し得る。

４．実施の形態４
図８は、実施の形態４における点火装置の回路図である。実施の形態４による内燃機関用点火装置は実施の形態２による図５の構成に対して、三次コイル３０の低圧側を点火コイル電源１２へ接続した点が異なる。すなわち、一端が点火コイル電源１２に接続され他端がグランドに接続された電線上に、三次コイル３０と第二のスイッチ回路３１が直列接続されている。これにより、第二のスイッチ回路３１のオンによって三次コイル３０は点火コイル電源１２からエネルギを受け取り、通電期間中は二次電流を減少させつつ、第二のスイッチ回路３１のオフによって、三次電流の遮断により磁束が発生して、二次電流を増加させ、二次電流の通電期間を延長することができる。

図９は、実施の形態４における点火装置の動作波形を示す図である。図９はタイムチャートであって、上から第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１、第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２、一次コイル１０に流れる一次電流Ｉ１、三次コイル３０に流れる三次電流Ｉ３、二次コイル２０に流れる二次電流Ｉ２、の各波形を示している。

二次電流Ｉ２発生までの動作は、実施の形態１、２と同様であるため説明は省略する。制御装置３は、二次電流Ｉ２が発生した後に、第二のスイッチ回路３１をオンした後、オフするオン後オフ制御を実行している。これにより、第二のスイッチ回路３１のオン期間中に、二次電流Ｉ２を減少させた後、第二のスイッチ回路３１のオン期間中に点火コイル電源１２から三次コイル３０に蓄積した磁気エネルギにより、第二のスイッチ回路３１のオフ後に、二次電流Ｉ２を増加させることができる。制御装置３は、二次電流Ｉ２が発生した後に、オン後オフ制御を二回以上行っている。制御装置３は、内燃機関の運転状態（例えば、回転速度、充填効率等）に基づいて、第一のスイッチ回路１１のオフ後の各オン後オフ制御のオン時期、オフ時期を決定する。

時刻Ａに、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２が制御装置３から供給されて、第二のスイッチ回路３１のオンを行うことにより、点火コイル電源１２から三次コイル３０へ電流が通電される。これにより、放電エネルギを打ち消す方向での磁束が発生し二次電流Ｉ２が減少する。減少する電流の量は、実施の形態１、２と同様に、三次電流Ｉ３に対して、三次コイル３０と二次コイル２０の巻数比に応じた電流（三次電流Ｉ３×三次コイル巻数／二次コイル巻数）となる。

その後、時刻Ｂで第二のスイッチ回路３１のオフを行うことにより、三次電流Ｉ３が遮断されることで二次電流Ｉ２の電流減少が終了し、三次電流Ｉ３遮断による発生磁束で二次電流Ｉ２が増加する。すなわち、第二のスイッチ回路３１のオンオフにより、二次電流の減少と放電時間延長の効果を得ることができる。

よって、実施の形態４によって、内燃機関の筒内の混合気の流動が強い場合であっても、高い点火エネルギを供給することで放電による着火性が向上し、二次電流Ｉ２の減少を行うことで、消費エネルギの増加を抑制し、点火プラグ２１の消耗抑制を可能とし、加えて放電時間の延長といった効果を得ることができる。

図９では、駆動信号Ｓｉｇ２のオン信号が二回発生している。駆動信号Ｓｉｇ２を複数回に分割して入力することにより、その入力タイミング及びオン時間を最適化させて、点火プラグ２１の消耗抑制を図りつつ安定した燃焼を維持する、望ましい二次電流の減少パターンを得ることが可能となる。

５．実施の形態５
図１０は、実施の形態５における点火装置の回路図である。実施の形態５による内燃機関用点火装置は、実施の形態２による図５の構成に対して、三次コイル３０の高圧側と第二のスイッチ回路３１のコレクタ側との間に三次電流制限抵抗３２を設けた点が異なる。三次電流制限抵抗３２は、三次コイルを流れる電流を抑制する電流制限回路を構成する。

図１１は、実施の形態５における点火装置の動作波形を示す図である。図１１は、タイムチャートであって、上から第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１、第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２、一次コイル１０に流れる一次電流Ｉ１、三次コイル３０に流れる三次電流Ｉ３、二次コイル２０に流れる二次電流Ｉ２、の各波形を示している。

基本の動作については、実施の形態１、２と同様であるため、動作についての説明は省略する。三次電流Ｉ３及び二次電流Ｉ２波形において、破線の波形は三次電流制限抵抗３２無しの際の電流を表し、実線の波形は三次電流制限抵抗３２有りの際の電流を表している。時刻Ｂにおいて、第二のスイッチ回路３１がオンとなることで三次電流Ｉ３が流れるが、その電流と三次電流制限抵抗３２の抵抗値で決まる電圧が三次電流制限抵抗３２の両端間に発生する。三次コイル３０の両端間に発生する電圧（起電力）に対して、三次電流制限抵抗３２の両端間に発生する電圧が大きくなった場合には、三次コイルに電流を流すことができなくなるため、三次電流Ｉ３が制限され、二次電流Ｉ２の減少量も制限される。

実施の形態５により、二次電流の減少による点火プラグ２１の消耗抑制を図りつつ、必要以上に二次電流Ｉ２が減少せず、着火に必要なエネルギを保持することができる。また、三次電流Ｉ３を制限する方法としては、三次電流制限抵抗３２を使用する他にも、ダイオードのような整流素子を使用しても良い。

６．実施の形態６
図１２は、実施の形態６における点火装置の回路図である。実施の形態６による内燃機関用点火装置は、実施の形態５による図１０の構成に対して、三次電流制限抵抗３２に換えて、第二のスイッチ回路３１に電流制限回路を設けた点が異なる。第二のスイッチ回路３１は、トランジスタ３１ａ、電流制御器３１ｃ、および電流センサ３１ｄを備え、これらが電流制限回路として機能する。トランジスタ３１ａのエミッタとグランドの間に電流センサ３１ｄを設け、電流センサ３１ｄによって検出した三次電流Ｉ３が所定の三次電流制限値Ｉｃｌ３を超えないよう電流制御器３１ｃがトランジスタ３１ａの出力電流を制御する。電流制御器３１ｃは、オペアンプまたは電流制御ＩＣを用いて構成してもよい。電流センサ３１ｄはシャント抵抗または電流プローブを用いて構成してもよい。

図１３は、実施の形態６における点火装置の動作波形を示す図である。基本の動作については、図１１に示された実施の形態５と同様であるため、動作についての説明は省略する。三次電流Ｉ３及び二次電流Ｉ２波形において、破線の波形は三次電流の電流制限回路が無い場合の電流を表し、実線の波形は三次電流の電源制限回路が有る場合の電流を表している。時刻Ｂにおいて、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２がオンとなることで、第二のスイッチ回路３１がオンとなり三次電流Ｉ３が流れる。三次電流は電流センサ３１ｄで検出され、電流制御器によって最大値が三次電流制限値Ｉｃｌ３で制限される。

実施の形態６により、三次電流の最大値を制限することができ、二次電流の減少による点火プラグ２１の消耗抑制を図りつつ、必要以上に二次電流Ｉ２が減少せず、着火に必要なエネルギを保持することができる。

図１２では、第二のスイッチ回路３１に電流制限回路を設けた事例について説明したが、電流センサ３１ｄの検出信号を制御装置３が受け取り、制御装置３が三次電流Ｉ３の上限を制限するように、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２を制御する構成としてもよい。

７．実施の形態７
図１４は、実施の形態７における点火装置の回路図である。実施の形態７による内燃機関用点火装置は、実施の形態２による図５の構成に対して、以下の三点が異なる。一つ目は、図５で二次コイル２０のグランドに接地している一端が、図１４では二次コイル２０の一端が二次電流検出抵抗２２を介してグランドに接地している点。二つ目は、図１４では、二次コイル２０と二次電流検出抵抗２２が接続している接続点の電圧である二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓが制御装置３に伝達されている点。三つ目は、図１４では、制御装置３内に、電流オンオフ判定ブロック６１と第二のスイッチ回路制御ブロック５が記載されている点、である。

制御装置３内の電流オンオフ判定ブロック６１は、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓが、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１を超えたとき、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１をハイレベル信号（オン出力）とし、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓが、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１以下となった時、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１をロウレベル信号（オフ出力）とする。図１４に示す例では、判定遅れが設けられており、電流オンオフ判定ブロック６１は、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓが、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１を超える状態が高電流継続時間の間継続したとき、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１をハイレベル信号（オン出力）とする。

第二のスイッチ回路制御ブロック５は電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１を受け取って、ハイレベル信号（オン出力）の時、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２をハイレベル信号（オン出力）とし、ロウレベル信号（オフ出力）の時、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２をロウレベル信号（オフ出力）とする。

図１５は、実施の形態７における内燃機関用点火装置の動作波形を示す図である。図１５は、タイムチャートであって、上から第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１、第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２、一次コイル１０に流れる一次電流Ｉ１、三次コイル３０に流れる三次電流Ｉ３、二次コイル２０に流れる二次電流Ｉ２、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓの各波形を示している。基本の動作については、図１１に示された実施の形態５と同様であるため、基本動作についての説明は省略する。

一次コイル１０の通電が、時刻Ａで遮断されると、二次コイル２０に二次電流Ｉ２が流れ、これを二次電流検出抵抗２２にて検出し、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓに変換して判断を行う。二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓがオンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１を超える状態が高電流継続時間の間継続した時刻Ｂに、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１がハイレベル信号（オン出力）となり、第二のスイッチ回路制御ブロック５によって第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２がハイレベル信号（オン出力）となって第二のスイッチ回路３１がオンし、三次コイル３０に三次電流Ｉ３が流れ始める。三次電流Ｉ３によって、二次電流が減少する。時刻Ｃに二次電流Ｉ２がオンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１まで減少するので、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１はロウレベル信号（オフ出力）となり、第二のスイッチ回路制御ブロック５によって第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２がロウレベル信号（オフ出力）となって第二のスイッチ回路３１がオフする。このため、三次電流がゼロとなり、二次電流Ｉ２が上昇する。二次電流Ｉ２がオンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１を高電流継続時間の間継続して上回ることで、時刻Ｄに再び第二のスイッチ回路３１がオンされる。これを繰り返すことで、二次電流Ｉ２は、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１付近の電流を維持することができる。時刻Ｅ以降は二次電流Ｉ２が減少することでオンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１を高電流継続時間の間継続して上回ることがなくなるため、第二のスイッチ回路をオンすることなく二次電流Ｉ２は徐々に減少していく。

この動作により、高い二次電流Ｉ２が不要な運転領域での消費エネルギを抑制し、プラグの消耗を抑制することができ、必要以上に二次電流Ｉ２が減少せず、着火に必要なエネルギを保持することができる。

時刻Ａと時刻Ｂの間の時間差を、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１を継続して上回る高電流継続時間によって設けたが、時間差は第二のスイッチ回路自身もしくは制御による遅れ時間等によって発生させてもよい。高電流継続時間を設けず、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１にヒステリシスを設けて上昇側判定値と下降側判定値の間に不感帯を設けることとしてもよい。また、高電流継続時間を二次電流の発生後、徐々に短くする制御を実施して、二次電流をオンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１近辺の値を取るように制御してもよい。

８．実施の形態８
図１６は、実施の形態７における点火装置の回路図である。実施の形態８による内燃機関用点火装置は、実施の形態７による図１４の構成に対して、制御装置３内の、電流オンオフ判定ブロック６１を電流カットオフ判定ブロック６２に置き換えた点が異なる。

電流カットオフ判定ブロック６２は、二次電流Ｉ２の大きさを、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓによって判断し、二次電流Ｉ２の大きさが、カットオフ閾値Ｉ２ｔｈ２を上回る値から下回る値に変化したと判定した時、所定のカットオフ時間の間ハイレベル信号（オン出力）となる電流カットオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ２を第二のスイッチ回路制御ブロック５へ出力し、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２をハイレベル信号（オン出力）し、三次電流Ｉ３を通電するための第二のスイッチ回路３１をオンする制御を行う。

図１７は、実施の形態８における点火装置の動作波形を示す図である。図１７は、タイムチャートであって、基本の動作については、図１５に示された実施の形態７と同様であるため、基本動作についての説明は省略する。

一次コイル１０の通電が、時刻Ａで遮断されると、二次コイル２０に二次電流Ｉ２が流れ、これを二次電流検出抵抗２２にて検出する。電流カットオフ判定ブロック６２は、二次電流Ｉ２が減少して、時刻Ｂにカットオフ閾値Ｉ２ｔｈ２を上回る値から下回る値に変化した時、電流カットオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ２をカットオフ時間の間、ハイレベル信号（オン出力）にする。この結果、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２がハイレベル信号（オン出力）となり、三次電流Ｉ３を通電するための第二のスイッチ回路３１がカットオフ時間の間オンされる。三次電流Ｉ３によって、二次電流が減少する。

この動作により、放電終盤の燃焼に寄与しない低い二次電流Ｉ２を減少させ、放電をカットすることで、消費エネルギを抑えることができる。また、放電終盤に発生するリストライクを抑制し、プラグの消耗を抑制することができる。

９．実施の形態９
図１８は、実施の形態９における点火装置の回路図である。実施の形態９による内燃機関用点火装置は、実施の形態７による図１４の構成に対して、電流オンオフ判定ブロック６１と第二のスイッチ回路制御ブロック５を点火コイル４０へ内蔵した点が異なる。電流オンオフ判定ブロック６１及び第二のスイッチ回路制御ブロック５は、ＩＣ等のデジタル電子回路により構成されてもよいし、コンパレータ、オペアンプ等のアナログ電子回路から構成されてもよいし、デジタル電子回路及びアナログ電子回路の双方により構成されてもよい。

実施の形態７と同様に、電流オンオフ判定ブロック６１は、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓが、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１を超える状態が高電流継続時間の間継続したとき、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１をハイレベル信号（オン出力）とし、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓが、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１以下となった時、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１をロウレベル信号（オフ出力）とする。第二のスイッチ回路制御ブロック５は電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１を受け取って、ハイレベル信号（オン出力）の時、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２をハイレベル信号（オン出力）とし、ロウレベル信号（オフ出力）の時、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２をロウレベル信号（オフ出力）とする。

実施の形態９の構成にて、実施の形態７の構成と同一の機能を達成し同一の効果を得ることができる。すなわち、高い二次電流Ｉ２が不要な運転領域での消費エネルギを抑制し、プラグの消耗を抑制することができ、必要以上に二次電流Ｉ２が減少せず、着火に必要なエネルギを保持することができる。加えて、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２用のコネクタピンと二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓ用のコネクタピン及びハーネスを無くすことができるため、実施の形態７に比べて、装置全体を小型化することができる。

１０．実施の形態１０
図１９は、実施の形態１０における点火装置の回路図である。実施の形態８による内燃機関用点火装置は、実施の形態８による図１６の構成に対して、電流カットオフ判定ブロック６２と第二のスイッチ回路制御ブロック５を点火コイル４０へ内蔵した点が異なる。電流カットオフ判定ブロック６２及び第二のスイッチ回路制御ブロック５は、ＩＣ等のデジタル電子回路により構成されてもよいし、コンパレータ、オペアンプ等のアナログ電子回路から構成されてもよいし、デジタル電子回路及びアナログ電子回路の双方により構成されてもよい。

実施の形態８と同様に、電流カットオフ判定ブロック６２は、二次電流Ｉ２がカットオフ閾値Ｉ２ｔｈ２を上回る値から下回る値に変化したと判定した時、所定のカットオフ時間の間ハイレベル信号（オン出力）となる電流カットオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ２を第二のスイッチ回路制御ブロック５へ出力し、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２をハイレベル信号（オン出力）とし、三次電流Ｉ３を通電するための第二のスイッチ回路３１をオンする制御を行う。

実施の形態１０の構成にて、実施の形態８の構成と同一の機能を達成し同一の効果を得ることができる。すなわち、放電終盤の燃焼に寄与しない低い二次電流Ｉ２を減少させ、放電をカットすることで、消費エネルギを抑えることができる。また、放電終盤に発生するリストライクを抑制し、プラグの消耗を抑制することができる。加えて、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２用のコネクタピンと二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓ用のコネクタピン及びハーネスを無くすことができるため、実施の形態８に比べて、装置全体を小型化することができる。

１１．実施の形態１１
図２０は、実施の形態１１における点火装置の回路図である。実施の形態１１による内燃機関用点火装置は、実施の形態７による図１４の構成に対して、第二のスイッチ回路制御ブロック５に換えて、複合制御用第二のスイッチ回路５１を設けて、運転状況に基づいた運転状況信号Ｓｉｇ２_ｄｒｉｖｅと電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１を用いて、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２を決定する制御を行っている点が異なる。複合制御用第二のスイッチ回路５１は、運転状況信号Ｓｉｇ２_ｄｒｉｖｅと電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１のＡＮＤ判定により、第二のスイッチ回路駆動信号Ｓｉｇ２を決定している。運転状況判定ブロック７は、車両の運転状況、すなわち車両の負荷、走行速度、機関のクランク角度、回転数、吸入空気量、燃料供給量、などの情報の少なくとも一つの情報を用いて、運転状況信号Ｓｉｇ２_ｄｒｉｖｅを生成し、複合制御用第二のスイッチ回路５１に送信する。

図２１は、実施の形態１１における内燃機関用点火装置の動作波形を示す図である。図２１は、タイムチャートであって、上から第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１、運転状況信号Ｓｉｇ２_ｄｒｉｖｅ、第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２、一次コイル１０に流れる一次電流Ｉ１、三次コイル３０に流れる三次電流Ｉ３、二次コイル２０に流れる二次電流Ｉ２、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓの各波形を示している。基本の動作については、図１５に示された実施の形態７と同様であるため、基本動作についての説明は省略する。

二次電流Ｉ２を二次電流検出抵抗２２にて検出を行い、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓに変換して、電流オンオフ判定ブロック６１にて、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１との比較を行う。時刻Ａにて、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓは、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１を超えているので、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１は信号（オン出力）となっている。しかし、運転状況に基づいた運転状況信号Ｓｉｇ２_ｄｒｉｖｅは時刻Ｂまでロウレベル信号（オフ出力）なので、電流オンオフ判定信号Ｓｉｇ２_Ｉ２ｔｈ１は第二のスイッチ回路３１の駆動信号Ｓｉｇ２に反映されない。絶縁破壊直後に高い二次電流値が必要な運転状況であると判断し、時刻Ａから時刻Ｂの期間において、二次電流Ｉ２の減少は許可されず実行されない。

図２１の時刻Ｂに運転状況信号Ｓｉｇ２_ｄｒｉｖｅがハイレベル信号（オン出力）となり、二次電流の減少を許可している。時刻Ｂ以降の期間は、燃焼状態が安定しており、二次電流を減少しても問題ないと判断したためである。このため、二次電流検出値Ｉ２ｓｅｎｓをオンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１と比較して、二次電流減少制御を行っている。この場合、運転状況信号Ｓｉｇ２_ｄｒｉｖｅによって、実質的に、三次コイルの通電開始時期を制御している。

図２０、２１では、車両の運転状況、すなわち車両の負荷、走行速度、機関の回転数、吸入空気量、燃料供給量、などの情報の少なくとも一つの情報を用いて二次電流Ｉ２の減少可否を判断し、三次電流の通電許可期間を制御する例を示した。このほか車両の運転状況に基づいて、三次電流の、通電期間、通電後の遮断期間、オンオフ繰り返し周期、を決定して制御してもよい。

実施の形態１１により、車両の運転状況に基づいて、三次電流の通電開始タイミング、通電期間、通電後の遮断期間、オンオフ繰り返し周期を最適化させて、点火プラグ２１の消耗抑制を図りつつ安定した燃焼を維持する、望ましい二次電流の減少パターンを得ることが可能となる。この動作により、消費のエネルギを抑え、点火プラグの消耗を抑制して、運転に最適なエネルギ投入を行うことができる

また、車両の運転状況に基づいて、オンオフ閾値Ｉ２ｔｈ１、カットオフ閾値Ｉ２ｔｈ２を変化させることで、二次電流の減少パターンを最適化させて、点火プラグの消耗抑制を図りつつ、安定した燃焼を維持してもよい。

１２．実施の形態１２
＜高一次電圧オン制御＞
図２２は、実施の形態１２における点火装置の回路図である。図２３は、実施の形態１２における点火プラグ２１の放電経路が短い状態を示す図である。図２４は、実施の形態１２における点火プラグ２１の放電経路が長い状態を示す図である。図２５は、実施の形態１２における点火装置の高一次電圧オン制御の動作波形を示す図である。

図２２の回路図に示す、実施の形態１２による内燃機関用点火装置は、実施の形態２による図５の構成に対して、一次コイルの低圧側と第一のスイッチ回路１１との接続点の電圧が制御装置３に接続線８によって伝達されている点と、制御装置３内に一次コイル電圧検出回路８１と第二のスイッチ回路制御ブロック５が記載されている点が異なる。一次コイル電圧検出回路８１は、一次コイル１０の端子間に発生する一次電圧Ｖ１（以下、一次電圧Ｖ１と称す）の検出を行い、高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１と比較した結果を第二のスイッチ回路制御ブロック５へ伝達する。第二のスイッチ回路制御ブロック５は、第二のスイッチ回路３１を駆動する。第二のスイッチ回路３１は、三次コイル３０への通電をオンオフさせ、二次コイル２０の二次電流を減少させる。ここで、三次コイル３０への通電を決定する、制御装置３内の一次コイル電圧検出回路８１と第二のスイッチ回路制御ブロック５を、まとめて三次コイル制御部６とする。

点火プラグ２１のギャップ間電圧（二次電圧Ｖ２）は、気筒内の気流、温度、圧力等により変化し、二次電圧Ｖ２の大きさ（絶対値）が大きくなった場合は、点火コイル４０のトランス構造により、一次コイル１０に発生する一次電圧Ｖ１の大きさも比例して大きくなる。図２３に点火プラグ２１の放電経路が短い状態を示している。点火プラグ２１の、ギャップを介して対向する第一電極２１Ａと第二電極２１Ｂの間に火花放電が行われている状態を示している。気筒内の気流が強い場合は、図２４に示すように点火プラグ２１のギャップ間の火花放電の放電経路が伸長する。放電経路が長くなるに従って、二次電圧Ｖ２の大きさが増加し、一次電圧Ｖ１の大きさが増加する。この火花放電の放電経路の伸長度合に応じて、二次電流の必要性が変化する。内燃機関の特定の運転状態において、この火花放電の放電経路の伸長度合に応じて、三次コイル３０に通電して二次電流を減少させることが望まれる。

制御装置３内の三次コイル制御部６は、一次コイル１０への通電がオフされ二次電流が発生した後の一次電圧Ｖ１を検出し、高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１と比較する。三次コイル制御部６は、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を超えているとき、第二のスイッチ回路３１をオンする。また三次コイル制御部６は、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１以下のとき、第二のスイッチ回路３１をオフする。第二のスイッチ回路３１が、三次コイル３０の通電をオンしている期間、二次コイル２０に流れる二次電流を減少させられる。

この構成によれば、火花放電の放電経路の長さに比例する一次電圧Ｖ１に基づいて、放電経路の伸長度合に応じて変化する火花放電に対する二次電流の減少の必要性に応じて、適切に三次コイル３０に通電することができる。放電経路が長くなることで十分な着火性を確保できる運転条件の場合には、放電経路が長くなった場合に過大な二次電流を流すことが不要となる。このような運転条件には、例えば、気筒内に充填される混合気の充填効率が高い高負荷である場合、気筒内の混合気がリッチである場合等がある。

高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１は、充填効率、空燃比、及び回転速度等の内燃機関の運転状態に応じて変化することとしてもよい。

この構成によれば、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を上回り、放電経路が長くなったと判定できる場合に、三次コイル３０を通電し、二次コイル２０に流れる二次電流を減少させて点火プラグ２１の消耗の増加を抑制することができる。

図２５に示すタイムチャートを用いて、高一次電圧オン制御の挙動を説明する。図２５の左端で、第一のスイッチ回路１１への駆動信号Ｓｉｇ１が、オフからオンに切り替えられ、一次コイル１０が通電されて、一次電流Ｉ１が流れている。その後、時刻Ａに駆動信号Ｓｉｇ１が、オンからオフに切り替えられて、一次コイル１０の通電が遮断される。これにより、二次コイル２０に負の高電圧の二次電圧Ｖ２が発生し、点火プラグ２１の第一電極２１Ａに印加されて、その電位が急峻に低下(マイナス側に増大）し、絶縁破壊電圧に至る。そして、点火プラグ２１の第一電極２１Ａと第二電極２１Ｂとのギャップ間に火花放電が発生する。火花放電が開始すると、二次電圧Ｖ２は、絶縁破壊電圧から上昇（絶対値が減少）し、放電維持電圧になる。

時刻Ａで、火花放電が開始されると、二次電流Ｉ２がステップ的にゼロからマイナイス方向に上昇した後、鉄心に蓄積されていた磁気エネルギが減少するに従って、次第に電流の絶対値が減少していき、時刻Ｈで、二次電流Ｉ２がゼロになり、火花放電が終了する。

図２４に示す例では、気筒内の流動が大きく、火花放電の開始後、放電経路が次第に伸長しており、放電経路の伸長に応じて、二次電圧Ｖ２が次第に低下（マイナス側に増大）している。点火コイル４０のトランス構造により、二次電圧Ｖ２の正負反転値に比例して、一次電圧Ｖ１も変化しており、一次電圧Ｖ１は、放電経路の伸長に応じて、次第に増加している。

図２５の例では、時刻Ｃ、時刻Ｅおよび時刻Ｇで火花放電が吹き飛んでおり、その度に、放電経路の長さが短くなり、その後、次第に伸長している。それに応じて、時刻Ｃ、時刻Ｅ、および時刻Ｇで、二次電圧Ｖ２及び一次電圧Ｖ１の大きさも、一旦小さくなり、その後、次第に増加している。

放電開始後、時刻Ａ直後から時刻Ｂまでは、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を下回っているので、三次コイル制御部６は、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２のオフ状態を持続する、時刻Ｂから時刻Ｃまでは、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を上回っているので三次コイル制御部６は、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２をオフからオンに切り替え、三次コイル３０に通電し、三次コイル３０に三次電流Ｉ３を流す。これにより、二次コイル２０に流れる二次電流を減少させている。

放電経路の伸長により、時刻Ｂから時刻Ｃまで、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を上回っているが、放電経路が長く、着火性を確保できる場合は、三次コイル制御部６は、三次コイル３０へ通電し、二次コイル２０に流れる二次電流を減少させて点火プラグ２１の消耗の増加を抑制することができる。

時刻Ｃで、火花放電の吹き飛びにより、一次電圧Ｖ１が低下し、高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を下回ると、三次コイル制御部６は、再び、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２をオンからオフに切り替え、三次コイル３０の通電を停止する。そして、放電経路の伸長により、時刻Ｄで、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を上回ると、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２をオフからオンに切り替え、三次コイル３０へ通電する。時刻Ｅで、再び火花放電が吹き飛んだので、同様に、三次コイル３０への通電を停止し、時刻Ｆで、放電経路の伸長により、三次コイル３０へ通電する。このように、火花放電の吹き飛びが生じても、一次電圧Ｖ１に基づいて、放電経路の伸長に応じて、適切に、三次コイル３０への通電をオンオフすることができる。

１３．実施の形態１３
＜低一次電圧オン制御＞
実施の形態１３に係る点火装置のハードウェア構成は、実施の形態１２と同様であり、回路図は、図２２と同一であるが、一次コイル電圧検出回路８１の機能を変更したものである。図２６は、実施の形態１３における点火装置の低一次電圧オン制御の動作波形を示す図である。

放電経路が長くなると、火花放電が吹き飛ばされやすくなり、その結果着火性が悪化する運転条件が存在する。そのような場合には、放電経路が長い場合は、三次コイル３０への通電を停止し、二次電流Ｉ２を高く維持することで、火花放電を吹き飛ばされ難くし、着火性を維持することができる。このような運転条件には、例えば、内燃機関の回転速度が高い高回転速度域である場合がある。高回転速度域になると筒内流動が大きくなり過ぎて、火花放電が吹き飛ばされ易くなる。高回転速度域では、短い燃焼行程の間に燃焼を完了させるために、火花放電を中断させず維持する必要があるので、火花放電の吹き飛びを抑制することが望ましい。

そこで、三次コイル制御部６は、二次電流Ｉ２の発生後、一次電圧Ｖ１を検出し、一次電圧Ｖ１が低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を上回っている場合に、第二のスイッチ回路３１をオフして三次コイル３０への通電をオフさせ、一次コイルに発生する一次電圧Ｖ１が低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を下回っている場合に、第二のスイッチ回路３１をオンして三次コイル３０への通電をオフさせる。低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２は、充填効率、空燃比、及び回転速度等の内燃機関の運転状態に応じて変化させてもよく、低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２は、高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１と同一の値に設定して、統一的に扱うこともできる。また、それぞれ異なる値に設定してもよい。

この構成によれば、三次コイル制御部６は、一次電圧Ｖ１が低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を上回り、放電経路が長くなったと判定できる場合に、三次コイル３０の通電を停止して二次電流Ｉ２の抑制を停止することで吹き飛ばされ難くし、着火性を確保することができる。

図２６に示すタイムチャートを用いて、低一次電圧オン制御の動作を説明する。時刻Ａで、火花放電が開始すると、二次電流Ｉ２がステップ的にゼロからマイナス方向に増大した後、鉄心に蓄積されていた磁気エネルギが減少するに従って、次第に減少していき、時刻Ｇで、二次電流Ｉ２がゼロになり、火花放電が終了する。

図２６に示す例では、気筒内の流動が大きく、火花放電の開始後、放電経路が次第に伸長しており、放電経路の伸長に応じて、二次電圧Ｖ２が次第にマイナス方向に増大している。点火コイル４０のトランス構造により、二次電圧Ｖ２の正負反転値に比例して、一次電圧Ｖ１も変化しており、一次電圧Ｖ１は、放電経路の伸長に応じて、次第に増加している。時刻Ｃ、時刻Ｅで火花放電が吹き飛んでおり、その度に、放電経路の長さが短くなり、その後、次第に伸長している。それに応じて、時刻Ｃ、時刻Ｅで、二次電圧Ｖ２及び一次電圧Ｖ１の大きさも、一旦小さくなり、その後、次第に増加している。

放電開始後、時刻Ａから時刻Ｂまでは、一次電圧Ｖ１が低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を下回っているので、三次コイル制御部６は、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２を、オンして三次コイル３０を通電し、三次コイル３０に三次電流Ｉ３を流すことで二次電流を減少させる。放電経路が長くなっておらず、火花放電が吹き飛ばされ易くなっていない場合は、三次コイル制御部６は、三次コイル３０への通電を行う。その結果、三次コイル制御部６は、二次コイル２０に流れる二次電流を減少させて点火プラグ２１の消耗の増加を抑制することができる。

一方、放電経路の伸長により、時刻Ｂから時刻Ｃまで、一次電圧Ｖ１が低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を上回り、三次コイル制御部６は、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２を、オンからオフに切り替える。三次コイル制御部６は、三次コイル３０の通電を停止し、三次コイル３０に三次電流Ｉ３を停止する。その結果、二次コイル２０の減少がなくなる。これによって、三次コイル制御部６は、放電経路が長くなり、火花放電が吹き飛ばされ易くなった場合に、二次電流が高く維持されるため、火花放電を吹き飛ばされ難くし、着火性を確保することができる。

時刻Ｃで、火花放電の吹き飛びにより、一次電圧Ｖ１が低下し、低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を下回ると、三次コイル制御部６は、再び、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２をオフからオンに切り替え、三次コイル３０へ通電する。そして、放電経路の伸長により、時刻Ｄで、一次電圧Ｖ１が低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を上回ると、三次コイル制御部６は、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２をオンからオフに切り替え、三次コイル３０へ通電を停止する。時刻Ｅで、再び火花放電が吹き飛んだので、同様に、三次コイル制御部６は、三次コイル３０へ通電し、時刻Ｆで、放電経路の伸長により、三次コイル３０への通電を停止する。このように、三次コイル制御部６は、火花放電の吹き飛びが生じても、一次電圧Ｖ１に基づいて、放電経路の伸長に応じて、適切に、三次コイル３０への通電をオンオフすることができる。

１４．実施の形態１４
＜運転条件に応じた、低一次電圧オン制御と高一次電圧オン制御との切り替え＞
次に、実施の形態１４に係る点火装置１について説明する。図２７は、実施の形態１４における点火装置１の回路図である。図２８は、実施の形態１４における点火装置の運転状態による制御の切り替えを示す図である。

図２７の実施の形態１４における回路図は、実施の形態１２の回路図である図２２の、第二のスイッチ回路制御ブロック５を、複合制御用第二のスイッチ回路５２と運転状況判定ブロック７に置き換えたものである。運転状況判定ブロック７は、車両の運転状況、すなわち車両の負荷、走行速度、機関のクランク角度、回転数、吸入空気量、燃料供給量、などの情報の少なくとも一つの情報を用いて、運転状況信号Ｓｉｇ２_ｄｒｉｖｅを生成し、複合制御用第二のスイッチ回路５２に送信する。実施の形態１４では、制御装置３は、内燃機関の運転状態が第一の領域、または第二の領域にある時に条件に応じて、低一次電圧オン制御と高一次電圧オン制御の少なくとも一方を実行する。運転状態が所定の領域にあるか否かは、運転状況判定ブロック７によって、複合制御用第二のスイッチ回路５２に伝えられる。また、一次コイル電圧検出回路８１が一次コイル電圧を複合制御用第二のスイッチ回路５２に伝達する。この構成によれば、運転条件に応じて変化する必要性に応じて、三次コイル３０の通電制御を切り替えて、着火性と点火プラグの消耗増加を両立させることができる。

実施の形態１４に係る点火装置１は、点火装置１が設けられた内燃機関の運転状態を検出する運転状況判定ブロック７と、一次コイル１０に発生する一次電圧Ｖ１を検出する一次コイル電圧検出回路８１を備え、
制御装置３は、運転状態が第一の運転領域にある場合に、二次電流Ｉ２が発生した後に、一次コイル電圧検出回路８１により検出した一次電圧Ｖ１の大きさが、予め設定された高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を下回った場合に第二のスイッチ回路３１をオフし、一次コイル電圧の大きさが高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を上回った場合に第二のスイッチ回路をオンする高一次電圧オン制御と、
運転状態が第二の運転領域にある場合に、二次電流Ｉ２が発生した後に、一次電圧Ｖ１の大きさが、予め設定された低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を下回った場合に第二のスイッチ回路３１をオンし、一次コイル電圧の大きさが低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を上回った場合に第二のスイッチ回路３１をオフする低一次電圧オン制御の少なくとも一方を実行するものである。

制御装置３は、予め設定された高一次電圧オン制御の実行条件が成立した場合に、高一次電圧オン制御を実行し、予め設定された低一次電圧オン制御の実行条件が成立した場合に、低一次電圧オン制御を実行する。例えば、低一次電圧オン制御の実行条件は、内燃機関の充填効率が、予め設定された高負荷実行域の範囲内である場合に成立する条件、内燃機関の空燃比が、予め設定されたリッチ空燃比実行域の範囲内である場合に成立する条件から構成される。また、低一次電圧オン制御の実行条件は、例えば内燃機関の回転速度が、予め設定された高回転速度域の範囲内である場合に成立する条件等から構成される。

図２８に、高一次電圧オン制御の実行条件と、低一次電圧オン制御の実行条件について説明している。内燃機関の充填効率Ｃｅが、高負荷領域であるＣｅ１≦Ｃｅ＜Ｃｅ２（例えば４０％≦Ｃｅ＜９０％）の領域にある場合、高一次電圧オン制御を実施する。また、内燃機関の空燃比係数Ｋａｆが、リッチ領域であるＫａｆ１≦Ｋａｆ＜Ｋａｆ２（例えば１．１≦Ｋａｆ＜１．４）の領域にある場合、高一次電圧オン制御を実施する。また、内燃機関の回転速度Ｎｅが高速領域であるＮｅ１≦Ｎｅ＜Ｎｅ２（例えば４０００ｒｐｍ≦Ｎｅ＜６０００ｒｐｍ）の領域にある場合、低一次電圧オン制御を実施する。Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｋａｆ１、Ｋａｆ２、Ｎｅ１、Ｎｅ２は、自由に設定できるが、実験によって高一次電圧オン制御と、低一次電圧オン制御が効果的に機能する領域を求めて設定してもよい。

前述した、高一次電圧オン制御と、低一次電圧オン制御は、排他的に実行されることとしてもよい。また、高一次電圧オン制御と、低一次電圧オン制御は、同時に実行する領域を定義してもよい。

１５．実施の形態１５
＜一次電圧ピーク値対応高一次電圧オン制御＞
実施の形態１５に係る点火装置について説明する。図２９は、実施の形態１５における点火装置１の一次電圧Ｖ１のピーク値が高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２よりも大きい場合の動作波形を示す図である。図３０は、実施の形態１５における点火装置１の一次電圧Ｖ１のピーク値が高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２よりも小さい場合の動作波形を示す図である。実施の形態１５における点火装置１の基本的な構成及び処理は実施の形態１２の図２２と同様であるが、一次コイル電圧検出回路８１の機能のみが異なる。実施の形態１５では、一次コイル電圧検出回路８１は、一次電圧のピーク値と高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２を比較して、その大小関係に応じて、以後の一次電圧Ｖ１と比較する基準値を、高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１と高一次電圧オンオフ低閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌから選択している。

内燃機関の充填効率Ｃｅが低い場合、筒内の圧力が低い場合（低負荷）、または点火プラグ２１のギャップの間隔が小さい場合には、点火プラグ２１の絶縁破壊電圧の大きさ（絶対値）が小さくなるが、放電経路の抵抗成分も小さくなるため、絶縁破壊後の放電維持電圧の大きさも小さくなる。この場合は、着火性が低いため、着火性を確保するために、三次コイル３０の通電による二次コイル２０に流れる二次電流の抑制を制限した方がよい。

一方、充填効率Ｃｅが高い場合、筒内の圧力が高い場合（高負荷）、または点火プラグ２１のギャップの間隔が広い場合には、絶縁破壊電圧の大きさが大きくなるが、放電経路の抵抗成分も大きくなるため、絶縁破壊後の放電維持電圧の大きさも大きくなる。この場合は、着火性が高いため、三次コイル３０の通電による二次コイル２０に流れる二次電流の減少を積極的に行い、点火プラグ２１の消耗の増加を抑制することが可能となる。

制御装置３内の一次コイル電圧検出回路８１と第二のスイッチ回路制御ブロック５を、全体として三次コイル制御部６と称するが、三次コイル制御部６は、一次コイル１０への通電がオフされた直後の、一次コイル１０に発生する電圧（一次電圧Ｖ１）のピーク値に応じて、高一次電圧オン制御の一次電圧Ｖ１と比較する基準値を変化させる。一次電圧Ｖ１は、二次電圧Ｖ２の正負反転値に比例して変化するため、一次電圧Ｖ１のピーク値は、二次電圧Ｖ２の絶縁破壊電圧の正負反転値に対応する。

この構成によれば、内燃機関の充填効率Ｃｅ、及び点火プラグ２１のギャップの間隔の大きさに相関する一次電圧Ｖ１のピーク値に応じて、一次電圧Ｖ１と比較する基準値を変化させ、三次コイル３０の通電期間を適切に増減させることができる。

本実施の形態では、三次コイル制御部６は、高一次電圧オン制御を実行する場合に、一次コイル１０への通電がオフされた直後の、一次電圧Ｖ１のピーク値が大きいほど、一次電圧Ｖ１と比較する基準値を低下させる。

この構成によれば、一次電圧Ｖ１のピーク値が大きいほど、二次電圧Ｖ２の絶縁破壊電圧の大きさが大きく、着火性が高いと判断できるため、一次電圧Ｖ１と比較する基準値を低下させ、三次コイル３０の通電期間を増加させることができ、点火プラグ２１の消耗の増加を抑制することができる。逆に、一次電圧Ｖ１のピーク値が小さいほど、二次電圧Ｖ２の絶縁破壊電圧の大きさが小さく、着火性が低いと判断できるため、一次電圧Ｖ１と比較する基準値を上昇させ、三次コイル３０の通電期間を減少させることができ、着火性を向上させることができる。

例えば、三次コイル制御部６は、高一次電圧オン制御を実行する場合に、一次コイル１０への通電がオフされた直後の、一次電圧Ｖ１のピーク値が、高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２よりも大きい場合は、一次電圧Ｖ１と比較する基準値として高一次電圧オンオフ低閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌを設定し、一次電圧Ｖ１のピーク値が、高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２よりも小さい場合は、一次電圧Ｖ１と比較する基準値として、高一次電圧オンオフ低閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌよりも大きい値である高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を設定する。

図２９及び図３０に示すタイムチャートを用いて制御挙動を説明する。図２９は、高一次電圧オン制御を実行する場合において、一次電圧Ｖ１のピーク値が、高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２よりも大きい場合であり、図３０は、一次電圧Ｖ１のピーク値が、高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２よりも小さい場合である。

図２９の第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１をオンからオフに切り替えて、一次コイル１０の通電を遮断すると、二次電圧Ｖ２が絶縁破壊電圧までマイナス方向に増大し、絶縁破壊により火花放電が発生する。火花放電が開始すると、二次電圧Ｖ２は、絶縁破壊電圧からマイナス方向に減少し、放電維持電圧になる。図２９の例では、充填効率Ｃｅが高く、筒内の圧力が高いので、絶縁破壊電圧と、放電維持電圧の絶対値がともに大きくなっている状態を例示している。

そのため、絶縁破壊電圧の正負反転値に対応する一次電圧Ｖ１のピーク値が、高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２よりも大きくなっており、以後一次電圧Ｖ１と比較する基準値として、高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１よりも小さい高一次電圧オンオフ低閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌが設定されている。その結果、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ低閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌを上回り、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２がオンになる期間が増加し、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ低閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌを下回り、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２がオフになる期間が減少する。よって、着火性が高いと判定できる場合は、三次コイル３０の通電期間を増加させ、点火プラグ２１の消耗の増加を抑制することができる。高一次電圧オン制御は、時刻Aから時刻Fまでの火花放電期間に実行されている。

図３０の第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１をオンからオフに切り替えて、一次コイル１０の通電を遮断すると、二次電圧Ｖ２が絶縁破壊電圧までマイナス方向に増加し、絶縁破壊により火花放電が発生する。火花放電が開始すると、二次電圧Ｖ２は、絶縁破壊電圧からマイナス方向に減少し、放電維持電圧になる。図３０の例では、充填効率Ｃｅが低く、筒内の圧力が低いので、絶縁破壊電圧と、放電維持電圧の絶対値がともに小さくなっている状態を例示している。

そのため、絶縁破壊電圧の正負反転値に対応する一次電圧Ｖ１のピーク値が、高一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ１＿Ｖ２よりも小さくなっており、一次電圧Ｖ１と比較する基準値として、高一次電圧オンオフ低閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌよりも大きい高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１が設定されている。その結果、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を上回り、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２がオンになる期間が減少し、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ閾値Ｖ１ｔｈ１を下回り、第二のスイッチ回路３１への駆動信号Ｓｉｇ２がオフになる期間が増加する。よって、着火性が低いと判定できる場合は、三次コイル３０の通電期間を減少させ、着火性を向上させることができる。

この構成によれば、一次電圧Ｖ１のピーク値が大きいほど、二次電圧Ｖ２の絶縁破壊電圧の大きさが大きく、着火性が高いと判断できるため、一次電圧Ｖ１と比較する基準値を低下させ、三次コイル３０の通電期間を増加させることができ、点火プラグ２１の消耗の増加を抑制することができる。逆に、一次電圧Ｖ１のピーク値が小さいほど、二次電圧Ｖ２の絶縁破壊電圧が小さく、着火性が低いと判断できるため、一次電圧Ｖ１と比較する基準値を減少させ、三次コイル３０の通電期間を減少させることができ、着火性を向上させることができる。

ここでは、一次電圧Ｖ１のピーク値に対して、以後の一次電圧Ｖ１と比較する基準値を二段階に切り替える例で説明したが、三段階以上の多段階に切り替えることとしてもよい。また、一次電圧Ｖ１のピーク値に応じて無段階に（連続的に）一次電圧Ｖ１と比較する基準値を設定することとしてもよい。

１６．実施の形態１６
＜一次電圧ピーク値対応低一次電圧オン制御＞
実施の形態１６に係る点火装置について説明する。実施の形態１６における点火装置１の基本的な構成及び処理は実施の形態１２の図２２と同様であるが、制御装置３内の一次コイル電圧検出回路８１の機能のみが異なる。実施の形態１６に係る、動作波形の図は省略する。

実施の形態１６では、一次コイル電圧検出回路８１は、火花放電開始時の一次電圧のピーク値と低一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ２＿Ｖ２を比較して、その大小関係に応じて、以後の一次電圧Ｖ１と比較する基準値を、ピーク値が大の時、低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２に設定し、ピーク値が小の時、低一次電圧カットオフ低閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｌに設定する。そして、一次電圧Ｖ１と選択した基準値を比較して、一次電圧Ｖ１が小さい場合は、制御装置３内の第二のスイッチ回路制御ブロック５にオン信号を出力させ、一次電圧Ｖ１が大きい場合は、第二のスイッチ回路制御ブロック５にオフ信号を出力させて、低一次電圧オン制御を実施する。

内燃機関の充填効率Ｃｅが低い場合、筒内の圧力が低い場合（低負荷）、または点火プラグ２１のギャップの間隔が小さい場合には、点火プラグ２１の絶縁破壊電圧の大きさ（絶対値）が小さくなるが、放電経路の抵抗成分も小さくなるため、絶縁破壊後の放電維持電圧の大きさも小さくなる。この場合は、着火性が低いため、着火性を確保するために、三次コイル３０の通電による二次コイル２０に流れる二次電流の抑制を制限した方がよい。この状況下で内燃機関の回転速度が高い高回転速度域である場合に、筒内流動が大きくなり、火花放電が吹き飛ばされ易くなる。そのような場合には、放電経路が長い場合(すなわち放電維持電圧に相当する一次電圧が高い場合）は、三次コイル３０への通電を停止し、二次電流Ｉ２を高く維持することで、火花放電を吹き飛ばされ難くし、着火性を維持することができる。

そこで、点火装置１の一次電圧Ｖ１のピーク値が低い場合、三次コイル３０への通電を停止する閾値である低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を、より小さい値である低一次電圧カットオフ低閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｌに変更して、三次コイル３０への通電を停止する領域を拡げることで、火花放電を吹き飛ばされ難くしつつ、一次電圧Ｖ１が低一次電圧カットオフ低閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｌを下回る領域で三次コイル３０への通電を実施して点火プラグの消耗を抑制することができる。

一方、充填効率Ｃｅが高い場合、筒内の圧力が高い場合（高負荷）、または点火プラグ２１のギャップの間隔が広い場合には、絶縁破壊電圧の大きさが大きくなるが、放電経路の抵抗成分も大きくなるため、絶縁破壊後の放電維持電圧の大きさも大きくなる。この場合は、着火性が高いため、三次コイル３０の通電による二次コイル２０に流れる二次電流の減少を積極的に行い、点火プラグ２１の消耗の増加を抑制することが可能となる。

そこで、点火装置１の一次電圧Ｖ１のピーク値が高い場合、三次コイル３０への通電を停止する閾値を、小さい値である低一次電圧カットオフ低閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｌではなく低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２として、三次コイル３０への通電を実施する領域を拡げることで、一次電圧Ｖ１が低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を下回る領域で三次コイル３０への通電を実施して、着火性を維持しつつ点火プラグの消耗を抑制することができる。

実施の形態１６では、一次電圧Ｖ１のピーク値に対して、以後の一次電圧Ｖ１と比較する基準値を二段階に切り替える例で説明したが、三段階以上の多段階に切り替えることとしてもよい。また、一次電圧Ｖ１のピーク値に応じて無段階に（連続的に）一次電圧Ｖ１と比較する基準値を設定することとしてもよい。実施の形態１６に係る、動作波形の説明は省略した。実施の形態１６に係る、低一次電圧ピーク判定値Ｖ１ｔｈ２＿Ｖ２、低一次電圧カットオフ低閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｌは不図示のパラメータである。

実施の形態１６に係る制御を、実施の形態１５に係る制御と組みあわせて実施することとしてもよい。組み合わせて実施することで、着火性の維持と点火プラグ２１の消耗の抑制をより広い範囲で実施することができ、有意である。

１７．実施の形態１７
＜閾値のヒステリシス＞
実施の形態１７に係る点火装置１について説明する。実施の形態１７に係る点火装置は、一次電圧Ｖ１を検出して予め定められた閾値との大小判定をする場合にヒステリシスを設けたものである。

実施の形態１７について、高一次電圧オン制御に適用した場合の例について以下に説明する。ハードウェア構成は、上記の実施の形態１２における回路図である図２２と同様の構成であって、一次コイル電圧検出回路８１の一次電圧Ｖ１の予め定められた閾値との大小判定にヒステリシスを設けたところが異なる。図３１は、実施の形態１７における点火装置１の動作波形の例を示す図である。

実施の形態１７に係る点火装置は、その制御装置３が、二次電流Ｉ２が発生した後に、一次コイル電圧検出回路８１により検出した一次電圧Ｖ１の大きさと、予め設定された閾値を比較して、前記一次電圧の大きさが下回っていると判断する時の閾値の下側設定値（Ｖ１ｔｈ１＿Ｌｏｗ）と、一次電圧Ｖ１の大きさが上回っていると判断する時の前記閾値の上側設定値（Ｖ１ｔｈ１＿Ｈｉｇｈ）とを備え、上側設定値（Ｖ１ｔｈ１＿Ｈｉｇｈ）は下側設定値（Ｖ１ｔｈ１＿Ｌｏｗ）よりも大きい値に設定されるものである。

この構成によれば、ヒステリシス付きの判定を行うことで、一次電圧Ｖ１の微小変化により、第二のスイッチ回路３１が高速でオンオフすることを防止でき、第二のスイッチ回路３１のオンオフを安定化させることができる。

図３１は、実施の形態１７における点火装置１の動作波形を示す図である。図３１に示すタイムチャートを用いて、高一次電圧オン制御を実行する場合の制御挙動を説明する。第一のスイッチ回路１１の駆動信号Ｓｉｇ１をオンからオフに切り替えて、一次コイル１０の通電を遮断すると、二次電圧Ｖ２が絶縁破壊電圧まで低下し、絶縁破壊により火花放電が発生する。火花放電が開始すると、二次電圧Ｖ２は、絶縁破壊電圧から増加し、放電維持電圧になる。

時刻Ａの火花放電の開始時点では、三次コイル３０がオフであり、第二のスイッチ回路３１をオンするか否かの判定を行うので、判定基準値は、高一次電圧オンオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌｏｗよりも大きい値に設定された高一次電圧オンオフ上側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｈｉｇｈに設定されている。時刻Ｂの直後に、三次コイル制御部６は、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ上側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｈｉｇｈを上回ったので、第二のスイッチ回路３１をオンしている。

第二のスイッチ回路３１をオンした後、第二のスイッチ回路３１をオフするか否かの判定を行うので、判定基準値は、高一次電圧オンオフ上側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｈｉｇｈよりも小さい値に設定された高一次電圧オンオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌｏｗに変更される。時刻Ｃで、三次コイル制御部６は、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌｏｗを下回ったので、第二のスイッチ回路３１をオフしている。

第二のスイッチ回路３１をオフした後、第二のスイッチ回路３１をオンするか否かの判定を行うので、判定基準値は、高一次電圧オンオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌｏｗよりも大きい値に設定された高一次電圧オンオフ上側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｈｉｇｈに変更される。時刻Ｄで、三次コイル制御部６は、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ上側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｈｉｇｈを上回ったので、第二のスイッチ回路３１をオンしている。

第二のスイッチ回路３１をオンした後、判定基準値は、高一次電圧オンオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌｏｗに変更される。時刻Ｅで、三次コイル制御部６は、一次電圧Ｖ１が高一次電圧オンオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ１＿Ｌｏｗを下回ったので、第二のスイッチ回路３１をオフしている。その後、時刻Ｆで、鉄心に蓄積されていた磁気エネルギが無くなり、火花放電が終了する。高一次電圧オン制御は、時刻Ａから時刻Ｆまでの火花放電期間で実行されている。

時刻Ａから時刻Ｆまでの火花放電中に、放電経路の短縮等により、一次電圧Ｖ１が微小変化しているが、ヒステリシス付きの判定を行うことで、第二のスイッチ回路３１が高速でオンオフすることを防止でき、第二のスイッチ回路３１のオンオフを安定化させることができている。

上記では、実施の形態１２の高一次電圧オン制御において、一次電圧Ｖ１の大きさとあらかじめ定められた閾値の大小判定をする場合にヒステリシスを付加した場合について説明した。この閾値に対するヒステリシスの設定は、実施の形態１３における、低一次電圧オン制御に適用することもできる。

その場合、実施の形態１３において、低一次電圧カットオフ閾値Ｖ１ｔｈ２を用いて実行している低一次電圧オン制御を、替わりに、低一次電圧カットオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｌｏｗと、それより高い値を有する、低一次電圧カットオフ上側閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｈｉｇｈを用いて、ヒステリシスを設定して低一次電圧オン制御を実行することができる。一次電圧Ｖ１が閾値を上回ることを判定する場合に、低一次電圧カットオフ上側閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｈｉｇｈを用いる。一次電圧Ｖ１が閾値を下回ることを判定する場合に、低一次電圧カットオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｌｏｗを用いる。低一次電圧カットオフ下側閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｌｏｗと、低一次電圧カットオフ上側閾値Ｖ１ｔｈ２＿Ｈｉｇｈは不図示のパラメータである。

これによって、低一次電圧オン制御において、火花放電中に、放電経路の短縮等により、一次電圧Ｖ１が微小変化しても、ヒステリシス付きの判定を行うことで、第二のスイッチ回路３１が高速でオンオフすることを防止でき、第二のスイッチ回路３１のオンオフを安定化させることができる。

実施の形態１２から実施の形態１６の態様に対して、一次電圧の大きさを比較する閾値にヒステリシスを設けることによって、同様の効果を得ることができることは明らかである。

上記の実施の形態１から１７では、第一のスイッチ回路１１及び第二のスイッチ回路３１は、点火装置１に内蔵された回路で例示しているが、制御装置３に内蔵させて用いてもよい。

また、制御装置３から出力される第二のスイッチ回路３１をオンオフする駆動信号Ｓｉｇ２は、複数気筒を共通の信号線を介して送信することで、それぞれの第二のスイッチ回路３１を制御させてもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 点火装置、３ 制御装置、５ 第二のスイッチ回路制御ブロック、６ 三次コイル制御部、７ 運転状況判定ブロック、１０ 一次コイル、１１ 第一のスイッチ回路、１２ 点火コイル電源、２０ 二次コイル、２１ 点火プラグ、３０ 三次コイル、３１ 第二のスイッチ回路、３１ｂ ツェナーダイオード、４０ 点火コイル、５１、５２ 複合制御用第二のスイッチ回路、６１ 電流オンオフ判定ブロック、６２ 電流カットオフ判定ブロック、８１ 一次コイル電圧検出回路

Claims (20)

1. 一次コイルと、前記一次コイルと磁気結合され二次電流を点火プラグに供給する二次コイルと、前記一次コイル及び前記二次コイルと磁気結合され前記二次電流を減じる通電磁束を発生する三次コイルと、を有する点火コイルと、
   電源から前記一次コイルへの通電をオンオフする第一のスイッチ回路と、
   前記三次コイルへの通電をオンオフする第二のスイッチ回路と、
   前記第一のスイッチ回路のオンオフ制御を実行して、前記一次コイルに生じる磁束の変化により前記二次コイルに前記二次電流を発生させ、前記点火プラグに火花放電を起こさせ、前記二次電流が発生した後に、前記第二のスイッチ回路をオンすることにより、前記三次コイルの磁束の変化により前記二次電流を減少させる制御装置と、を備えた点火装置。
2. ループになった電線上に、前記三次コイル及び前記第二のスイッチ回路が直列接続されている請求項１に記載の点火装置。
3. 両端がグランドに接続された電線上に、前記三次コイル及び前記第二のスイッチ回路が直列接続されている請求項１に記載の点火装置。
4. 一端が前記電源に接続され、他端がグランドに接続された電線上に、前記三次コイル及び前記第二のスイッチ回路が直列接続されている請求項１に記載の点火装置。
5. 前記制御装置は、前記二次電流が発生した後に、前記第二のスイッチ回路をオンした後、オフするオン後オフ制御を実行することにより、前記二次電流を減少させた後、増加させる請求項４に記載の点火装置。
6. 前記制御装置は、前記二次電流が発生した後に、前記第二のスイッチ回路をオンした後、オフするオン後オフ制御を二回以上行う請求項１から５のいずれか一項に記載の点火装置。
7. 前記第二のスイッチ回路は、前記第二のスイッチ回路の両端電圧を、予め設定された制限電圧以下に制限する電圧保護回路を備え、
   前記制限電圧は、前記火花放電を起こさせる際の前記点火プラグの絶縁破壊電圧により、前記三次コイルを介して前記第二のスイッチ回路の両端に生じる電圧よりも高くされている請求項１から６のいずれか一項に記載の点火装置。
8. 前記二次電流が発生している期間中において、前記三次コイルに発生する電圧が、第二のスイッチ回路のオン時飽和電圧以上となる、前記三次コイルと前記二次コイルとの巻き数比が設定されている請求項１から７のいずれか一項に記載の点火装置。
9. 前記三次コイルを流れる電流を抑制する電流制限回路が設けられている請求項１から８のいずれか一項に記載の点火装置。
10. 前記二次電流を検出する電流検出回路を備え、
    前記制御装置は、前記二次電流が発生した後に、前記電流検出回路により検出した前記二次電流の大きさが、予め設定されたオンオフ閾値を下回った場合に前記第二のスイッチ回路をオフし、前記二次電流の大きさが、前記オンオフ閾値を上回った場合に前記第二のスイッチ回路をオンする請求項１から９のいずれか一項に記載の点火装置。
11. 前記二次電流を検出する電流検出回路を備え、
    前記制御装置は、前記二次電流が発生した後に、前記電流検出回路により検出した前記二次電流の大きさが、予め設定されたカットオフ閾値を下回った場合に、前記第二のスイッチ回路をオンする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の点火装置。
12. 前記電流検出回路、及び前記電流検出回路により検出した前記二次電流に基づいて、前記第二のスイッチ回路をオンオフする前記制御装置の部分が、前記点火コイルに内蔵されている請求項１０または１１に記載の点火装置。
13. 前記制御装置は、車両の運転状況に基づいて前記三次コイルの通電開始タイミング、通電期間、通電後の通電遮断期間、及びオンオフ繰り返し周期の少なくとも一つを決定し、前記二次電流が発生した後に、前記第二のスイッチ回路を、前記通電開始タイミング、前記通電期間、前記通電後の通電遮断期間、及び前記オンオフ繰り返し周期に基づいてオンオフする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の点火装置。
14. 前記一次コイルに発生する一次コイル電圧を検出する一次コイル電圧検出回路を備え、
    前記制御装置は、前記二次電流が発生した後に、前記一次コイル電圧検出回路により検出した前記一次コイル電圧の大きさが、予め設定された高一次電圧オン用の閾値を下回った場合に前記第二のスイッチ回路をオフし、前記一次コイル電圧の大きさが高一次電圧オン用の前記閾値を上回った場合に前記第二のスイッチ回路をオンする高一次電圧オン制御を実行する請求項１から１３のいずれか一項に記載の点火装置。
15. 前記一次コイルに発生する一次コイル電圧を検出する一次コイル電圧検出回路を備え、
    前記制御装置は、前記二次電流が発生した後に、前記一次コイル電圧検出回路により検出した前記一次コイル電圧の大きさが、予め設定された低一次電圧オン用の閾値を下回った場合に前記第二のスイッチ回路をオンし、前記一次コイル電圧の大きさが低一次電圧オン用の前記閾値を上回った場合に前記第二のスイッチ回路をオフする低一次電圧オン制御を実行する請求項１から１４のいずれか一項に記載の点火装置。
16. 前記点火装置が設けられた内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
    前記一次コイルに発生する一次コイル電圧を検出する一次コイル電圧検出回路を備え、
    前記制御装置は、
    前記運転状態が第一の運転領域にある場合に、
    前記二次電流が発生した後に、前記一次コイル電圧検出回路により検出した前記一次コイル電圧の大きさが、予め設定された高一次電圧オン用の閾値を下回った場合に前記第二のスイッチ回路をオフし、前記一次コイル電圧の大きさが高一次電圧オン用の前記閾値を上回った場合に前記第二のスイッチ回路をオンする高一次電圧オン制御と、
    前記運転状態が第二の運転領域にある場合に、
    前記二次電流が発生した後に、前記一次コイル電圧の大きさが、予め設定された低一次電圧オン用の閾値を下回った場合に前記第二のスイッチ回路をオンし、前記一次コイル電圧の大きさが前記低一次電圧オン用の前記閾値を上回った場合に前記第二のスイッチ回路をオフする低一次電圧オン制御の少なくとも一方を実行する請求項１から１３のいずれか一項に記載の点火装置。
17. 前記制御装置は、前記二次電流が発生した後の、前記一次コイル電圧のピーク値の大きさに応じて、前記閾値を変更する請求項１４から１６のいずれか一項に記載の点火装置。
18. 前記制御装置は、前記二次電流が発生した後の、前記一次コイル電圧のピーク値の増大に応じて、高一次電圧オン用の前記閾値を減少させる請求項１４または１６に記載の点火装置。
19. 前記制御装置は、前記二次電流が発生した後の、前記一次コイル電圧のピーク値の増大に応じて、低一次電圧オン用の前記閾値を増大させる請求項１５または１６に記載の点火装置。
20. 前記制御装置は、前記二次電流が発生した後に、前記一次コイル電圧検出回路により検出した前記一次コイル電圧の大きさと、予め設定された前記閾値を比較して、前記一次コイル電圧の大きさが下回っていると判断する時の前記閾値の下側設定値と、前記一次コイル電圧の大きさが上回っていると判断する時の前記閾値の上側設定値とを備え、前記上側設定値は前記下側設定値よりも大きい値に設定される請求項１４から１９のいずれか一項に記載の点火装置。

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