JP7338363B2

JP7338363B2 - 内燃機関用点火装置

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Inventors: 景子三宅; 貴士大野
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Description

本発明は、内燃機関用点火装置に関する。

内燃機関用点火装置は、一次コイル及び二次コイルを有する点火コイル、点火コイルによって、内燃機関の燃焼室内に火花放電を発生させるための点火プラグ、一次コイルへの通電及び通電の遮断を行う点火回路等を備える。また、一次コイルへの通電の遮断を受けて二次コイルに誘導起電力が発生した後には、誘導起電力による放電電流を持続させて、点火プラグにおける火花放電の放電時間を長くすることが行われている。

例えば、特許文献１の内燃機関用点火装置においては、一次コイルが、主一次コイル及び副一次コイルによって形成されている。主一次コイルは、直流電源からの通電によって正方向の通電磁束を発生させた後、通電が遮断されることによって逆方向の遮断磁束を発生させるものである。副一次コイルは、直流電源からの通電によって遮断磁束と同方向の追加磁束を発生させるものである。

そして、主半導体スイッチによって主一次コイルへの通電を遮断して点火プラグに放電火花を発生させ、この遮断タイミング以降の放電期間内に、副半導体スイッチによって所定の重畳時間だけ副一次コイルに通電して、二次コイルに発生する放電電流を重畳的に増加させている。副半導体スイッチは、放電電流が所定の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、副一次コイルへの通電及び通電の遮断を繰り返し行う。

ＷＯ２０１７／００６４８７号公報

特許文献１の内燃機関用点火装置においては、副半導体スイッチによる副一次コイルへの通電状態が遮断されるときには、副一次コイルの両端における電圧が大きく振動することが判明した。そして、副一次コイルの両端における電圧が、振動によって、副半導体スイッチによる電流投入可能電圧よりも低くなっている状態においては、副半導体スイッチがオンになっても、副一次コイルに電流を投入できない。換言すれば、副一次コイルの両端における電圧が、副半導体スイッチによる電流投入可能電圧以上に回復するまでは、二次コイルの放電電流を持続するための、副一次コイルへの電流の投入が遅れることになる。

副一次コイルへの電流の投入が遅れる期間中は、放電電流は低下を続けるため、放電電流が狙いの制御下限値を下回るおそれがある。放電電流が狙いの制御下限値を下回らないように制御するためには、放電電流の制御上限値を上げる必要がある。しかし、放電電流の制御上限値を上げると、電気エネルギを無駄に消費するおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルへの電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費が抑えられる内燃機関用点火装置を提供しようとして得られたものである。

本発明の第１態様は、
直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電及び通電の遮断を行って、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標範囲（Ｉｒ）内に維持するための第２スイッチング素子（６１）、及び前記第２スイッチング素子のターンオフ速度を遅くするソフトオフ回路（６２，６２Ａ）を有するエネルギ投入回路（６）と、を備え、
前記エネルギ投入回路は、
前記第２スイッチング素子のゲート（Ｇ）に加わる信号電圧（Ｖｇｓ）を低下させる際に、前記信号電圧をゲート－ソース間の閾値電圧（Ｖｔｈ）の近傍になるまで低下させる第１低下段階（Ｔ１）と、前記信号電圧を前記閾値電圧の近傍において徐々に低下させる第２低下段階（Ｔ２）とを実行するよう構成されている、内燃機関用点火装置（１）にある。

本発明の第２態様は、
直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電及び通電の遮断を行って、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標範囲（Ｉｒ）内に維持するための第２スイッチング素子（６１）を有し、前記第２スイッチング素子のターンオフ速度を前記第２スイッチング素子のターンオン速度よりも遅くするエネルギ投入回路（６）と、を備え、
前記エネルギ投入回路は、
前記第２スイッチング素子のゲート（Ｇ）に加わる信号電圧（Ｖｇｓ）を低下させる際に、前記信号電圧をゲート－ソース間の閾値電圧（Ｖｔｈ）の近傍になるまで低下させる第１低下段階（Ｔ１）と、前記信号電圧を前記閾値電圧の近傍において徐々に低下させる第２低下段階（Ｔ２）とを実行するよう構成されている、内燃機関用点火装置（１）にある。

本発明の第３態様は、
直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電状態を制御して、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標値に維持するための第２スイッチング素子（６１）を有し、前記第２スイッチング素子によって前記第２コイル部に印加される電圧（Ｖｃ）が、前記直流電圧よりも低い一定状態を維持するよう構成されているエネルギ投入回路（６）と、を備え、
前記エネルギ投入回路は、前記第２スイッチング素子のゲート－ソース間の電圧（Ｖｇｓ）を制御する電圧制御回路（６８）を有し、
前記電圧制御回路は、放電継続設定時間の前記二次コイルにおける放電電流が一定値に維持されるように、前記第２スイッチング素子のゲート－ソース間の電圧を閾値電圧（Ｖｔｈ）の近傍において徐々に増加させることにより、前記第２スイッチング素子のドレイン－ソース間に流れる電流（Ｉｄｓ）を制限しつつ徐々に増加させるよう制御する、内燃機関用点火装置（１）にある。

（第１態様の内燃機関用点火装置）
前記第１態様の内燃機関用点火装置においては、エネルギ投入回路が、第２スイッチング素子のターンオフ速度を遅くするソフトオフ回路を有する。第２スイッチング素子は、二次コイルの誘導起電力の発生後に、二次コイルにおける放電電流を目標範囲内に維持するために、一次コイルの第２コイル部への通電及び通電の遮断を行うものである。

ソフトオフ回路によって第２スイッチング素子のターンオフ速度が遅くなることにより、第２スイッチング素子への通電の遮断時、換言すれば第２スイッチング素子のターンオフ時に、一次コイルの第２コイル部の両端における電圧が振動しにくくすることができる。これにより、第２スイッチング素子への通電の遮断時に、一次コイルの第２コイル部の両端における電圧が、第２スイッチング素子による電流投入可能電圧よりも低くならないようにすることができる。

そのため、第２スイッチング素子によって、一次コイルの第２コイル部への通電が遮断された後において、第２スイッチング素子によって、一次コイルの第２コイル部への通電が迅速に再開されることになる。その結果、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルの第２コイル部への電流の投入が迅速に行われる。これにより、放電電流の制御上限値を上げることなく、放電電流が制御下限値を下回らないように制御可能になり、電気エネルギの消費の増加が抑制される。

また、第２スイッチング素子及びソフトオフ回路による一次コイルの第２コイル部への通電は、直流電源の直流電圧を直接使用して行う。そして、一次コイルの第２コイル部へ通電を行う際に、直流電圧を昇圧する回路を使用しない。これにより、二次コイルの放電電流を持続させるための装置が大型化すること、この装置がコストアップになること等が抑制される。

それ故、前記第１態様の内燃機関用点火装置によれば、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルへの電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費が抑えられる。

（第２態様の内燃機関用点火装置）
前記第２態様の内燃機関用点火装置においては、エネルギ投入回路が、第２スイッチング素子のターンオフ速度を第２スイッチング素子のターンオン速度よりも遅くするよう構成されている。この構成により、第１態様の内燃機関用点火装置と同様に、第２スイッチング素子のターンオフ時に、一次コイルの第２コイル部の両端における電圧が振動しにくくすることができる。ターンオフ速度は、第２スイッチング素子をオンからオフにする速度を示し、ターンオン速度は、第２スイッチング素子をオフからオンにする速度を示す。

それ故、前記第２態様の内燃機関用点火装置によっても、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルへの電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費が抑えられる。

（第３態様の内燃機関用点火装置）
前記第３態様の内燃機関用点火装置においては、エネルギ投入回路が、第２スイッチング素子によって一次コイルの第２コイル部に印加される電圧が直流電源の直流電圧よりも低い状態に維持されるようにする。この状態は、例えば、第２スイッチング素子が完全にオンにならない状態を形成することによって形成することができる。この構成により、第２スイッチング素子の通電状態を制御するときに、一次コイルの第２コイル部の両端における電圧が振動しにくくすることができる。

それ故、前記第３態様の内燃機関用点火装置によっても、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルへの電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費が抑えられる。

なお、本発明の各態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、各実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を各実施形態の内容のみに限定するものではない。

図１は、実施形態１にかかる、内燃機関用点火装置を示す回路図である。図２は、実施形態１にかかる、内燃機関の周辺を示す説明図である。図３は、実施形態１にかかる、内燃機関の燃焼行程における内燃機関用点火装置の動作を示すタイミングチャートである。図４は、実施形態１にかかる、エネルギ投入回路の第２スイッチング素子を用いて二次コイルの放電電流を維持する動作を示すタイミングチャートである。図５は、実施形態１にかかる、ゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）とドレイン電流（ドレイン－ソース間の電流）との関係を示すグラフである。図６は、実施形態１にかかる、内燃機関用点火装置の動作を示すフローチャートである。図７は、実施形態２にかかる、エネルギ投入回路のソフトオフ回路の構成を示す回路図。図８は、実施形態２にかかる、エネルギ投入回路の第２スイッチング素子を用いて二次コイルの放電電流を維持する動作を示すタイミングチャートである。図９は、実施形態３にかかる、エネルギ投入回路のソフトオフ回路の構成を示す回路図。図１０は、実施形態３にかかる、エネルギ投入回路の第２スイッチング素子を用いて二次コイルの放電電流を維持する動作を示すタイミングチャートである。図１１は、実施形態４にかかる、エネルギ投入回路のソフトオフ回路の構成を示す回路図。図１２は、実施形態４にかかる、内燃機関の燃焼行程における内燃機関用点火装置の動作を示すタイミングチャートである。図１３は、実施形態４にかかる、ドレイン－ソース間の電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。

前述した内燃機関用点火装置にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態の内燃機関用点火装置１（以下、単に点火装置１という。）は、図１及び図２に示すように、点火コイル２、点火プラグ３、主点火回路５及びエネルギ投入回路６を備える。点火コイル２は、直流電源１１による直流電圧ＶＢが印加される一次コイル２１と、一次コイル２１への通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル２２とを有する。点火プラグ３は、誘導起電力によって、内燃機関８の燃焼室８１内に火花放電を発生させるものである。

図１及び図３に示すように、主点火回路５は、一次コイル２１の一部を構成する第１コイル部２１１への通電及び通電の遮断を行って、直流電圧ＶＢを利用して誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子５１を有する。エネルギ投入回路６は、第２スイッチング素子６１及びソフトオフ回路６２を有する。第２スイッチング素子６１は、一次コイル２１の他の一部を構成する第２コイル部２１２への通電及び通電の遮断を行って、誘導起電力の発生後に、直流電圧ＶＢを直接使用して二次コイル２２における放電電流Ｉ２を目標範囲Ｉｒ内に維持するためのものである。ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のターンオフ速度を遅くするためのものである。

以下に、本形態の点火装置１について詳説する。
内燃機関８は、複数の気筒を有するエンジンであり、点火装置１は、車両におけるエンジンの各気筒の燃焼室８１において、燃料と空気の混合気に着火するために用いられる。

（点火コイル２）
図１に示すように、点火コイル２の一次コイル２１は、第１コイル部２１１と、第１コイル部２１１に接続され、第１コイル部２１１の通電が遮断されたときに発生する磁束と同じ向きの磁束を発生させる第２コイル部２１２とを有する。第１コイル部２１１の一端は、ダイオード１２を介して直流電源１１に接続されており、第１コイル部２１１の他端は、第１スイッチング素子５１に接続されている。第２コイル部２１２の一端は、ダイオード１２を介して直流電源１１に接続されており、第１コイル部２１１の他端は、第２スイッチング素子６１に接続されている。換言すれば、直流電源１１は、ダイオード１２を介して第１コイル部２１１と第２コイル部２１２との間の位置に接続されている。直流電源１１は、車両に搭載されている電源であり、例えば、１２Ｖ、２４Ｖ等のバッテリー、電源回路等によって構成される。

点火コイル２の二次コイル２２は、一次コイル２１を構成する巻線よりも細い巻線が、一次コイル２１を構成する巻線の巻き数よりも多い巻き数で巻かれて形成されている。二次コイル２２は、一次コイル２１と同芯状に配置されている。一次コイル２１の第１コイル部２１１への通電が遮断されたときには、二次コイル２２には、相互誘導作用によって第１コイル部２１１における磁束の変化を妨げるように誘導起電力が生じる。

（点火プラグ３）
図１及び図２に示すように、点火プラグ３は、点火コイル２における二次コイル２２に接続され、二次コイル２２に発生する放電電流Ｉ２によって火花放電を発生させる。点火プラグ３は、二次コイル２２に接続された中心電極と、グラウンドＧＮＤに接続された接地電極とを有する。中心電極と接地電極との間の放電間隙３１は、各気筒の燃焼室８１内に配置されている。そして、二次コイル２２に放電電流Ｉ２が流れるときには、点火プラグ３における放電間隙３１において火花放電が発生する。

本形態の点火装置１は、直流電源１１の直流電圧ＶＢを昇圧する昇圧回路等を有していない。そして、前述したように、一次コイル２１の第２コイル部２１２の一端は、直流電源１１の直流電圧ＶＢにダイオード１２を介して直接接続されている。一次コイル２１の第１コイル部２１１及び第２コイル部２１２は、直流電源１１の直流電圧ＶＢを直接使用して電流が流れるようにしたものである。

（点火制御回路４、主点火回路５、エネルギ投入回路６及び電子制御装置７）
図１に示すように、主点火回路５及びエネルギ投入回路６は、コンピュータによって構成された電子制御装置（ＥＣＵ）７からの制御指令を受ける点火制御回路４によって動作する。電子制御装置７は、エンジンの各気筒の点火制御を行う点火制御回路４に接続されており、主点火回路５及びエネルギ投入回路６は、点火制御回路４に接続されている。電子制御装置７による制御指令である点火信号ＩＧｔ及び放電信号ＩＧｗは、点火制御回路４に送信される。点火制御回路４には、二次コイル２２に流れる放電電流Ｉ２を検出する電流検出回路部４１も形成されている。電流検出回路部４１は、抵抗器１３に発生する電圧を検出することによって放電電流Ｉ２を検出する。

点火制御回路４は、電子制御装置７からの制御指令である点火信号ＩＧｔ及び放電信号ＩＧｗを受けて、主点火回路５の第１スイッチング素子５１へのゲート電圧（ゲート－エミッタ間の電圧）の出力、及びエネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１へのゲート信号電圧Ｖｇの出力を行う。また、点火制御回路４は、電流検出回路部４１によって検出される放電電流Ｉ２と、放電電流維持制御の制御上限値Ｉｍａｘ及び制御下限値Ｉｍｉｎとを比較してゲート信号電圧Ｖｇを生成し、エネルギ投入回路６へ出力する。

図１に示すように、主点火回路５は、一次コイル２１の第１コイル部２１１への通電制御を行うものであり、第１スイッチング素子５１以外の素子、電子部品等を有していてもよい。主点火回路５の第１スイッチング素子５１は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等によって構成されている。第１スイッチング素子５１のゲートＧには、点火制御回路４が接続されており、第１スイッチング素子５１のコレクタＣには、第１コイル部２１１の一端が接続されている。また、第１スイッチング素子５１のエミッタＥは、グラウンドＧＮＤに接続されている。

エネルギ投入回路６は、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電制御を行うものであり、第２スイッチング素子６１以外の素子、電子部品等を有していてもよい。エネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１は、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型の電界効果トランジスタ）等によって構成されている。第２スイッチング素子６１のゲートＧには、ソフトオフ回路６２を介して点火制御回路４が接続されており、第２スイッチング素子６１のドレインＤには、第２コイル部２１２の一端が接続されている。また、第２スイッチング素子６１のソースＳは、グラウンドＧＮＤに接続されている。なお、ソフトオフ回路６２は、点火制御回路４の中に含まれていてもよい。

点火制御回路４は、二次コイル２２に火花放電が発生した後、二次コイル２２に流れる放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘと制御下限値Ｉｍｉｎとの間の目標範囲Ｉｒ内に維持されるように、エネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１に送信するゲート信号電圧Ｖｇを制御する。点火制御回路４は、電流検出回路部４１によって検出される放電電流Ｉ２が、目標範囲Ｉｒ内に維持されるようにゲート信号電圧ＶｇをＨｉ（Ｈｉｇｈ）とＬｏ（Ｌｏｗ）との間において変化させる。

（ソフトオフ回路６２）
図１に示すように、ソフトオフ回路６２は、エネルギ投入回路６の一部を構成して、点火制御回路４と第２スイッチング素子６１との間に配置されている。そして、第２スイッチング素子６１のターンオフ時において、ゲートＧに加わる信号電圧としてのゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）Ｖｇｓを緩やかに低下させて、第２スイッチング素子６１がオンからオフになるときのターンオフ速度を遅くしている。

図４に示すように、ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを低下させる際に、ゲート電圧Ｖｇｓをゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈの近傍になるまで低下させる第１低下段階Ｔ１と、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈの近傍において徐々に低下させる第２低下段階Ｔ２とを実行するよう構成されている。換言すれば、第２低下段階Ｔ２におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下速度は、第１低下段階Ｔ１におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下速度よりも遅くする。閾値電圧Ｖｔｈとは、第２スイッチング素子６１のオン・オフが切り替わる境界の電圧のことを示す。第１低下段階Ｔ１によって、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈの近傍になるまで迅速に低下させることができ、第２スイッチング素子６１のターンオフ速度を確保することができる。また、第２低下段階Ｔ２によって、ゲート電圧Ｖｇｓを徐々に低下させることにより、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃを緩やかに増加させることによって、この電圧の振動を抑制することができる。

なお、ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを３段階以上の段階で低下させてもよい。また、ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを無段階に曲線的に低下させてもよい。

図５に示すように、第２スイッチング素子６１を構成するＭＯＳＦＥＴにおいては、ドレイン電流（ドレイン－ソース間の電流）Ｉｄｓは、ゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）Ｖｇｓが所定の電圧としての閾値電圧Ｖｔｈ以上になったときに流れ始める。そして、ゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈ以上である領域においては、ゲート電圧Ｖｇｓを高くするに従って、ドレイン電流Ｉｄｓが増加するといったエンハンスメント特性を有する。なお、閾値電圧Ｖｔｈは、例えば３Ｖ程度の値となる。

図４に示すように、本形態の第１低下段階Ｔ１においては、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈよりも若干高い電圧まで低下させる。次いで、本形態の第２低下段階Ｔ２においては、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈよりも若干高い電圧から閾値電圧Ｖｔｈまで低下させて、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃを徐々に増加させる。

ソフトオフ回路６２は、エネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧ＶｇｓをＨｉ電圧と閾値電圧Ｖｔｈとの間で変化させるよう構成されている。そして、ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１がオフになるときに、第２スイッチング素子６１を閾値電圧Ｖｔｈの近傍において動作させて、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間に微小なドレイン電流Ｉｄｓが流れている状態を形成することにより、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが徐々に上昇するようにする。

なお、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、ゲート電圧Ｖｇｓは、閾値電圧Ｖｔｈまで必ずしも低下させる必要はない。つまり、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、ゲート電圧Ｖｇｓは、閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧を維持して緩やかに低下させてもよい。図５に示すように、ゲート電圧Ｖｇｓが低下すると、ドレイン電流Ｉｄｓが減少する。そのため、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧まで低下させてドレイン電流Ｉｄｓを絞ることによって、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉを下回らないようにすることもできる。

また、ＭＯＳＦＥＴは、寄生の静電容量を持つため、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈよりも若干低い電圧まで低下させてもドレイン電流Ｉｄｓが流れ、ゲート電圧Ｖｇｓが若干上昇することがある。そのため、第１低下段階Ｔ１においては、ゲート電圧Ｖｇｓを、閾値電圧Ｖｔｈとほぼ同じ電圧まで、あるいは閾値電圧Ｖｔｈよりも若干低い電圧まで低下させてもよい場合がある。

本形態の点火装置１においては、第２スイッチング素子６１がオフになるときは、ゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの付近になるようにしている。そのため、第２スイッチング素子６１によって第２コイル部２１２に印加される電圧Ｖｃ、換言すれば第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃは、直流電源１１の直流電圧ＶＢよりも低い状態に維持される。

（点火装置１の動作）
以下に、図３及び図４のタイミングチャート、並びに図６のフローチャートを参照して、点火装置１の動作を説明する。図４のタイミングチャートにおいては、エネルギ投入回路６がソフトオフ回路６２を有している場合の電圧及び電流の波形を実線によって示す。

エンジンの各気筒においては、燃焼サイクルが繰り返し行われる際に、燃焼行程において、点火装置１による混合気への着火が行われる。燃焼行程において火花放電を発生させる際には、図３に示すように、電子制御装置７及び点火制御回路４による点火信号ＩＧｔを受けて、主点火回路５の第１スイッチング素子５１がオンになって、一次コイル２１の第１コイル部２１１に通電が行われる（図６のステップＳ１０１）。そして、図３に示すように、第１スイッチング素子５１がオフになって第１コイル部２１１への通電が遮断されるときには、相互誘導作用によって、二次コイル２２に、第１コイル部２１１の巻線の巻き数に対する二次コイル２２の巻線の巻き数の多さに比例した高電圧が発生し、放電電流Ｉ２が発生する（ステップＳ１０２）。このとき、点火プラグ３の放電間隙３１に火花放電が発生する。

図３においては、ゲート信号電圧Ｖｇによる一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電及び通電の遮断を受けて、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘと制御下限値Ｉｍｉｎとの間で増減を繰り返す状態を示す。

次いで、放電電流Ｉ２の大きさに関わりなく、放電信号ＩＧｗがＨｉになっている時間帯によって表される放電継続設定時間が経過したときには（ステップＳ１０３）、二次コイル２２の放電制御が終了する。

次いで、電流検出回路部４１及び点火制御回路４によって、二次コイル２２に発生する放電電流Ｉ２が検出される（ステップＳ１０４）。そして、放電電流Ｉ２が、制御下限値Ｉｍｉｎ以下になったか否かが検出される（ステップＳ１０５）。図４に示すように、放電電流Ｉ２が制御下限値Ｉｍｉｎ以下になったときには、点火制御回路４によるゲート信号電圧Ｖｇを受けて、エネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１がオンになって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電が開始される（ステップＳ１０６）。これにより、第２コイル部２１２に電流Ｉ１が流れて、この電流Ｉ１が増加するとともに、相互誘導作用によって、二次コイル２２に流れる放電電流Ｉ２が増加する。

次いで、電流検出回路部４１及び点火制御回路４によって、二次コイル２２に発生する放電電流Ｉ２が再び検出される（ステップＳ１０８）。そして、放電電流Ｉ２が、制御上限値Ｉｍａｘ以上になったか否かが検出される（ステップＳ１０９）。放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘ以上になったときには、点火制御回路４は、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電を停止する必要があることを認知する（ステップＳ１１０）。なお、放電継続設定時間が経過したときには（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０８及びＳ１０９を実行せずにステップＳ１１０を実行する。

ステップＳ１１０が実行されるとき、図４に示すように、エネルギ投入回路６のソフトオフ回路６２は、第１低下段階Ｔ１として、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを、ゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈよりも若干高い電圧まで低下させる（ステップＳ１１１）。この第１低下段階Ｔ１におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下は急激に行う。次いで、ソフトオフ回路６２は、第２低下段階Ｔ２として、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを、ゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈまで低下させる（ステップＳ１１２）。この第２低下段階Ｔ２におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下は、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが徐々に増加するように緩やかに行う。

そして、図４に示すように、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが減少するとともに、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が減少する。このとき、第２低下段階Ｔ２において、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが緩やかに低下することにより、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが緩やかに増加する。これにより、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが振動しないようにすることができる。

次いで、放電継続設定時間が経過していないときには（ステップＳ１０３）、電流検出回路部４１及び点火制御回路４によって、二次コイル２２に発生する放電電流Ｉ２が再び検出される（ステップＳ１０４）。そして、放電電流Ｉ２が、制御下限値Ｉｍｉｎ以下になったか否かが検出される（ステップＳ１０５）。放電電流Ｉ２が制御下限値Ｉｍｉｎ以下になったときには、点火制御回路４によるゲート信号電圧Ｖｇを受けて、第２スイッチング素子６１が再びオンになって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電が再び開始される（ステップＳ１０６）。

このとき、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが、電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下しない、あるいは電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下する時間帯が短いために、第２コイル部２１２への通電が直ちに開始され、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが直ちに増加を開始する。これにより、第２スイッチング素子６１の通電開始時であるターンオン時に、第２コイル部２１２への電流の投入時期が遅れないようにすることができる。

電流投入可能電圧Ｖｉは、第２スイッチング素子６１によって第２コイル部２１２へ電流を流そうとしたときに、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが一定値よりも低いと、第２コイル部２１２に電流が流れない現象に基づいて定められる。電流投入可能電圧Ｖｉは、第２コイル部２１２に電流を流すことが可能な電圧値として定められる。

その後、ステップＳ１０３～Ｓ１１２が繰り返し行われ、放電継続設定時間が経過したときには（ステップＳ１０３）、二次コイル２２の放電制御が終了する。そして、点火制御回路４によるゲート信号電圧Ｖｇを受けて、第２スイッチング素子６１がオフになった状態が継続される。なお、ステップＳ１０１～Ｓ１１２は、エンジンの各気筒において燃焼行程が行われる度に繰り返し実行される。

（比較形態のタイミングチャート）
図４のタイミングチャートにおいては、エネルギ投入回路６がソフトオフ回路６２を有していない比較形態の場合の電圧及び電流の波形を破線によって示す。この場合には、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘ以上になったときに、第２スイッチング素子６１がターンオフし、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが０Ｖ付近になるまで急激に低下する。このとき、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが急激になくなり、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが大きく振動する。

特に、電圧Ｖｃの振動のアンダーシュートによって、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下することにより、第２スイッチング素子６１がターンオンになるとき、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わる電圧が再び上昇しても、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓは直ぐに増加せず、第２コイル部２１２への電流Ｉ１の投入時期に遅れが生じる。その結果、二次コイル２２の放電電流Ｉ２への電気エネルギの投入に遅れが生じ、二次コイル２２の放電電流Ｉ２の変動幅が大きくなる。

（作用効果）
本形態の点火装置１においては、エネルギ投入回路６が、第２スイッチング素子６１のターンオフ速度を遅くするソフトオフ回路６２を有する。第２スイッチング素子６１は、二次コイル２２の誘導起電力の発生後に、直流電圧ＶＢを直接使用して二次コイル２２における放電電流Ｉ２を目標範囲Ｉｒ内に維持するために、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電及び通電の遮断を行うものである。

ソフトオフ回路６２によって第２スイッチング素子６１のターンオフ速度が遅くなることにより、第２スイッチング素子６１への通電の遮断時、換言すれば第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが振動しにくくすることができる。これにより、第２スイッチング素子６１への通電の遮断時に、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが、第２スイッチング素子６１による電流投入可能電圧Ｖｉよりも低くならないようにすることができる。

そのため、第２スイッチング素子６１によって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電が遮断された後において、第２スイッチング素子６１によって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電が迅速に再開されることになる。その結果、二次コイル２２の放電電流Ｉ２を持続させるための一次コイル２１の第２コイル部２１２への電流Ｉ１の投入が迅速に行われる。これにより、放電電流Ｉ２の制御上限値Ｉｍａｘを上げることなく、放電電流Ｉ２が制御下限値Ｉｍｉｎを下回らないように制御可能になり、電気エネルギの消費の増加が抑制される。換言すれば、放電電流Ｉ２の目標範囲（制御幅）Ｉｒを小さくすることができ、電気エネルギの消費が低減される。

また、本形態においては、第２スイッチング素子６１及びソフトオフ回路６２による一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電は、直流電源１１の直流電圧ＶＢを直接使用して行う。そして、一次コイル２１の第２コイル部２１２へ通電を行う際に、直流電圧ＶＢを昇圧する回路を使用しない。また、ソフトオフ回路６２を用いることによって一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃの振動を抑制できるため、第２コイル部２１２の端部とグラウンドＧＮＤとの間に大型のコンデンサを使用しなくてもよくなる。昇圧回路及び大型のコンデンサが不要になることにより、点火装置１が大型化すること、及び点火装置１がコストアップになることが抑制される。

なお、第２コイル部２１２の端部とグラウンドＧＮＤとの間には、小型のコンデンサを接続してもよい。この場合のコンデンサは、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃの振動の抑制を目的としないため、小型のものでよい。一方、本形態に示したように、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、複数の低下段階Ｔ１，Ｔ２を経てゲート電圧Ｖｇｓを低下させる場合には、第２コイル部２１２への通電は、直流電源１１の直流電圧ＶＢを昇圧して行ってもよい場合もある。

それ故、本形態の点火装置１によれば、二次コイル２２の放電電流Ｉ２を持続させるための一次コイル２１への電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費及び点火装置１の大型化が抑えられる。

＜実施形態２＞
本形態の点火装置１においては、エネルギ投入回路６のソフトオフ回路６２の具体的な構成を示す。図７に示すように、ソフトオフ回路６２は、オペアンプ（演算増幅器）による複数のコンパレータ６３１，６３２、トランジスタ６４、複数の抵抗器６５等を用いて構成されている。ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに、ゲートＧからグラウンドＧＮＤに電流を流すことが可能に接続された、抵抗値の異なる２種類の制御用抵抗器６２１，６２２を有する。

図８に示すように、ソフトオフ回路６２は、実施形態１の場合と同様に、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを、ゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈよりも若干高い電圧になるまで低下させる第１低下段階Ｔ１と、閾値電圧Ｖｔｈになるまで低下させる第２低下段階Ｔ２とを実行する。本形態の第１低下段階Ｔ１においては、２種類の制御用抵抗器６２１，６２２のうちの抵抗値が低い方の第１制御用抵抗器６２１を利用して第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを低下させる。第１制御用抵抗器６２１の抵抗値が低いことにより、第１制御用抵抗器６２１を流れる電流の速度を比較的速くして第１低下段階Ｔ１を形成することができる。

また、本形態の第２低下段階Ｔ２においては、２種類の制御用抵抗器６２１，６２２のうちの抵抗値が高い方の第２制御用抵抗器６２２を利用して第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを低下させる。第２制御用抵抗器６２２の抵抗値が高いことにより、第２制御用抵抗器６２２を流れる電流の速度を遅くして第２低下段階Ｔ２を形成することができる。

また、図７に示すように、本形態の第１制御用抵抗器６２１は、トランジスタ６４のコレクタＣと第２スイッチング素子６１のゲートＧとの間に接続されており、トランジスタ６４のオン・オフによって電流が流れる場合と流れない場合とに切り換えられる。第１制御用抵抗器６２１は、トランジスタ６４のエミッタＥとグラウンドＧＮＤとの間に接続されていてもよい。一方、本形態の第２制御用抵抗器６２２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧとグラウンドＧＮＤとの間に接続されており、第２スイッチング素子６１のオン・オフに関係なく、ゲートＧからグラウンドＧＮＤへ微小な電流を放電する。

第１制御用抵抗器６２１と第２制御用抵抗器６２２とは並列に接続されている。そして、第１低下段階Ｔ１においては、第１制御用抵抗器６２１及び第２制御用抵抗器６２２によって第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷が急速に減少する。また、第２低下段階Ｔ２においては、第２制御用抵抗器６２２によって第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷が緩やかに減少する。

図７に示すように、ソフトオフ回路６２は、２種類の制御用抵抗器６２１，６２２の他に、第１コンパレータ６３１、第２コンパレータ６３２、トランジスタ６４等を有する。第１コンパレータ６３１は、点火制御回路４から第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが、抵抗器６５によって形成される所定の第１設定電圧Ｖｃ１よりも高いときには、Ｌｏ（Ｌｏｗ）電圧を出力してトランジスタ６４をＯＦＦ（オフ）に維持するよう構成されている。また、第１コンパレータ６３１は、点火制御回路４から第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが第１設定電圧Ｖｃ１よりも低くなったときには、Ｌｏ電圧からＨｉ（Ｈｉｇｈ）電圧を出力する状態に変化して、トランジスタ６４をＯＮ（オン）にするよう構成されている。

第１コンパレータ６３１の出力端子と、第２コンパレータ６３２の出力端子と、トランジスタ６４のベース端子Ｂとは、互いに接続されており、この接続点には、トランジスタ６４をオン・オフ動作させるための回路電圧Ｖ０が抵抗器６５を介して印加されている。回路電圧Ｖ０は、直流電源１１の直流電圧ＶＢと同じにしてもよく、直流電源１１の直流電圧ＶＢよりも低い所定の直流電圧としてもよい。

図７に示すように、第２コンパレータ６３２は、点火制御回路４から第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが、抵抗器６５によって形成される所定の第２設定電圧Ｖｃ２よりも高いときには、Ｈｉ電圧を出力するよう構成されている。また、第２コンパレータ６３２は、点火制御回路４から第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが第２設定電圧Ｖｃ２よりも低くなったときには、Ｈｉ電圧からＬｏ電圧を出力する状態に変化して、トランジスタ６４をＯＦＦ（オフ）にするよう構成されている。

第１コンパレータ６３１の第１設定電圧Ｖｃ１は、第２スイッチング素子６１のゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈ、及び第２コンパレータ６３２の第２設定電圧Ｖｃ２よりも高い電圧値に設置されている。第２設定電圧Ｖｃ２は、第２スイッチング素子６１のゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧値に設定されている。第２設定電圧Ｖｃ２は、例えば、閾値電圧Ｖｔｈよりも０．２～１Ｖ高い電圧値に設定することができる。

（点火装置１の動作）
以下に、図８のタイミングチャートを参照して、点火装置１の動作を説明する。図８のタイミングチャートにおいては、エネルギ投入回路６がソフトオフ回路６２を有している場合の電圧及び電流の波形を実線によって示す。

本形態の点火装置１において、二次コイル２２に放電電流Ｉ２が発生した後において、放電電流Ｉ２を目標範囲Ｉｒ内に維持するために一次コイル２１の第２コイル部２１２に電流Ｉ１を断続的に流す。図８のタイミングチャートにおいては、点火制御回路４からのゲート信号電圧ＶｇがＨｉ電圧（単にＨｉで示す。）、Ｌｏ電圧（単にＬｏで示す。）及びＨｉ電圧と、順次切り換わる過程について、点火装置１の各部の電圧及び電流の変化を示す。

図７及び図８において、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＨｉであるときには、第２スイッチング素子６１のゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）ＶｇｓがＨｉである。このとき、第１コンパレータ６３１の出力電圧はＬｏであり、第２コンパレータ６３２の出力電圧はＨｉであり、トランジスタ６４はＯＦＦの状態にある。また、このときには、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃは低い状態にある。また、このときには、図８に示すように、第２スイッチング素子６１のドレイン電流（ドレイン－ソース間の電流，第２コイル部２１２の電流）Ｉｄｓ及び二次コイル２２の放電電流Ｉ２は緩やかに上昇している。

次いで、図７及び図８に示すように、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘ以上になると、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＨｉからＬｏへ変化する。ゲート信号電圧ＶｇがＨｉからＬｏへ変化する過程において、ゲート信号電圧Ｖｇが第１コンパレータ６３１の第１設定電圧Ｖｃ１よりも低くなると、第１コンパレータ６３１の出力電圧がＬｏからＨｉに変化する。そして、第１コンパレータ６３１の出力電圧がＨｉになると、トランジスタ６４がＯＦＦからＯＮになり、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷がトランジスタ６４によって第１制御用抵抗器６２１へ放出される。これにより、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓが低下を開始する。

次いで、図７及び図８に示すように、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓが第２コンパレータ６３２の第２設定電圧Ｖｃ２よりも低くなったときには、第２コンパレータ６３２の出力電圧がＨｉからＬｏに変化するとともに、トランジスタ６４がＯＮからＯＦＦになる。このとき、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷は、第１制御用抵抗器６２１へは放出されなくなり、ゲートＧにおける電荷が第２制御用抵抗器６２２へ微小に放出される。

そして、図８に示すように、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷が緩やかに放出されることにより、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓが緩やかに上昇を開始するとともに、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが緩やかに上昇を開始する。これにより、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃの振動が防止される。また、このときには、第２スイッチング素子６１のドレイン電流（第２コイル部２１２の電流）Ｉｄｓ及び二次コイル２２の放電電流Ｉ２は緩やかに下降を開始する。

次いで、図７及び図８に示すように、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御下限値Ｉｍｉｎ以下になると、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＬｏからＨｉへ変化する。このとき、第１コンパレータ６３１の出力電圧がＨｉからＬｏへ変化するとともに、第２コンパレータ６３２の出力電圧がＬｏからＨｉへ変化し、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの付近からＨｉへ変化する。また、このときには、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが、最も高くなった状態から最も低い状態に変化する。

図８において、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃは、第２コイル部２１２の電流投入可能電圧Ｖｉの近傍の電圧まで低下する。第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが、電流投入可能電圧Ｖｉよりも低くなったとしても、この時間帯は一瞬であり、第２コイル部２１２への電流の投入に遅れが生じることはほとんどない。そして、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＨｉに変化するときには、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉよりも高く、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓ及び二次コイル２２の放電電流Ｉ２が速やかに上昇を開始する。

二次コイル２２の放電電流Ｉ２は、制御下限値Ｉｍｉｎと制御上限値Ｉｍａｘとの間の目標範囲Ｉｒに維持されることを目標とする。ただし、第２スイッチング素子６１の切り換えのタイミングによって、目標範囲Ｉｒは、制御下限値Ｉｍｉｎと制御上限値Ｉｍａｘとの間の範囲から若干外れていてもよい。

（比較形態のタイミングチャート）
図８のタイミングチャートにおいては、エネルギ投入回路６がソフトオフ回路６２を有していない比較形態の場合の電圧及び電流の波形を破線によって示す。この場合には、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘ以上になったときに、第２スイッチング素子６１がＯＮからＯＦＦに変化し、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧ＶｇｓがＨｉからＬｏへ急激に低下する。このとき、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが急激になくなり、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが大きく振動する。

特に、電圧Ｖｃの振動のアンダーシュートによって、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下することにより、第２スイッチング素子６１がＯＦＦからＯＮに変化するとき、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが増加を開始するまでに遅れを生じる。その結果、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が大幅に低下し、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉ以上に回復した後にようやく、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が上昇を開始することになる。

（作用効果）
本形態においては、第１制御用抵抗器６２１及び第２制御用抵抗器６２２を用いて第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓを低下させる第１低下段階Ｔ１によって、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷を迅速に放出することができ、第２スイッチング素子６１のターンオフに掛かる時間が極端に長くなることを抑制する。また、第２制御用抵抗器６２２を用いて第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓを低下させる第２低下段階Ｔ２によって、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷を緩やかに放出することができ、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃの振動が抑制され、二次コイル２２の放電電流Ｉ２の変動幅を小さく維持することが容易になる。

また、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷を常時放出する第２制御用抵抗器６２２の抵抗値が大きいことにより、点火制御回路４のゲート信号電圧Ｖｇによって第２スイッチング素子６１がオンするときに、第２スイッチング素子６１のゲートＧから第２制御用抵抗器６２２への電荷漏れが抑制され、第２スイッチング素子６１のターンオン時の遅延が抑制される。

本形態の点火装置１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

＜実施形態３＞
本形態の点火装置１においては、図９に示すように、エネルギ投入回路６のソフトオフ回路６２Ａに、第２スイッチング素子６１のゲート－ソース間に接続されたコンデンサ６６を用いる場合について示す。また、第２スイッチング素子６１のゲートＧとグラウンドＧＮＤとの間には、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷を常時放出するための抵抗器６７が配置されている。本形態のソフトオフ回路６２Ａは、第２スイッチング素子６１のターンオフ時におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下速度を、抵抗器６７とコンデンサ６６とによる時定数によってなまらせる（遅くする）。

本形態のエネルギ投入回路６のソフトオフ回路６２Ａは、第２スイッチング素子６１のターンオフ速度を第２スイッチング素子６１のターンオン速度よりも遅くするよう構成されている。

本形態の点火装置１においても、第２スイッチング素子６１がオフになるときは、ゲートＧに加わる信号電圧としてのゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの付近になるようにしている。そのため、第２スイッチング素子６１によって第２コイル部２１２に印加される電圧Ｖｃ、換言すれば第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃは、直流電源１１の直流電圧ＶＢよりも低い状態に維持される。

図１０に示すように、本形態の点火装置１の動作において、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＨｉからＬｏに変化するときには、第２スイッチング素子６１のゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）Ｖｇｓが、最初は急に低下するとともに、ゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈに近づくと緩やかに低下する。換言すれば、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓは、曲線的に低下する。これにより、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃを緩やかに増加させることができる。

また、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＬｏからＨｉに変化するときには、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓが迅速に上昇する。そして、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃがほとんど振動していないことにより、第２コイル部２１２への通電を迅速に開始することができる。

図１０のタイミングチャートにおいても、エネルギ投入回路６がコンデンサ６６を有していない比較形態の場合の電圧及び電流の波形を破線によって示す。

それ故、本形態の点火装置１においても、実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。本形態の点火装置１における、その他の構成は、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

＜実施形態４＞
本形態の点火装置１においては、図１１に示すように、エネルギ投入回路６に、第２スイッチング素子６１によって第２コイル部２１２に印加される電圧Ｖｃが、直流電源１１の直流電圧ＶＢよりも低い状態を維持する電圧制御回路６８を適用する場合について示す。本形態のエネルギ投入回路６は、第２スイッチング素子６１及び電圧制御回路６８を有する。本形態のエネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１は、電圧制御回路６８によって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電状態を制御して、誘導起電力の発生後に、直流電源１１の直流電圧ＶＢを直接使用して二次コイル２２における放電電流Ｉ２を目標値に維持する。

図１２に示すように、電圧制御回路６８は、二次コイル２２における放電電流Ｉ２が一定値に維持されるように、第２スイッチング素子６１のドレイン電流（ドレイン－ソース間に流れる電流）Ｉｄｓを徐々に増加させるよう構成されている。換言すれば、電圧制御回路６８は、第２スイッチング素子６１のゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈの近傍において徐々に増加させることにより、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓを制限して、二次コイル２２における放電電流Ｉ２を一定値に維持するよう構成されている。電圧制御回路６８は、第２スイッチング素子６１が完全にオンにならない状態を維持するよう、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを絞るリニアレギュレータとして機能する。

また、一次コイル２１の第１コイル部２１１への通電の遮断によって二次コイル２２に放電電流Ｉ２が発生した後には、一次コイル２１にエネルギが新たに投入されない限り、この放電電流Ｉ２は徐々に低下する。実施形態１～３においては、放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘと制御下限値Ｉｍｉｎとの間で変化するように、一次コイル２１の第２コイル部２１２へ通電する電流を断続的に制御した。一方、本形態においては、放電電流Ｉ２の変化が小さくなるように、放電電流Ｉ２が徐々に低下しようとする速度に合わせて、一次コイル２１の第２コイル部２１２へ通電する電流Ｉ１を徐々に増加させる。

第２スイッチング素子６１はＭＯＳＦＥＴによって構成されている。図１３に示すように、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの近傍として、例えば、０．７Ｖ～１．３Ｖの範囲内にあるときに、ＭＯＳＦＥＴにおける、ドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓとドレイン電流（ドレイン－ソース間の電流）Ｉｄｓとの関係は、線形領域Ａ１と飽和領域Ａ２とを形成する。線形領域Ａ１は、ドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓが低い付近において、ドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓの上昇に従ってドレイン電流Ｉｄｓが上昇する領域を示す。飽和領域Ａ２は、ドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓが上昇してもドレイン電流Ｉｄｓがあまり上昇しない領域を示す。

また、飽和領域Ａ２においては、ゲート電圧Ｖｇｓが、例えば０．７Ｖから１．３Ｖへ上昇するときには、ゲート電圧Ｖｇｓの上昇に応じてドレイン電流Ｉｄｓが増加する。そして、図１２に示すように、本形態の電圧制御回路６８は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの近傍において徐々に増加する状態を形成し、ＭＯＳＦＥＴの飽和領域Ａ２を利用して、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが徐々に増加するようにする。

本形態においては、第２スイッチング素子６１のオン・オフ、換言すれば第２スイッチング素子６１の通電及び通電の遮断を行わず、第２スイッチング素子６１がゲートＧの閾値電圧Ｖｔｈの付近で中途半端にオンになる状態を形成する。これにより、一次コイル２１の第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃがほとんど振動しないようにし、この電圧が電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下しないようにすることができる。

そして、一次コイル２１の第２コイル部２１２への電気エネルギの投入を受けて、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が目標とする電流値に維持されることにより、第２コイル部２１２への電流の投入量が適切に制御される。これにより、二次コイル２２の放電電流Ｉ２を持続させるための電気エネルギの消費が低減される。

それ故、本形態の内燃機関用点火装置１によっても、電気エネルギの消費を抑えて、二次コイル２２の放電電流Ｉ２を持続させるための一次コイル２１への電流の投入が適切に行われる。本形態の点火装置１における、その他の構成及び作用効果は、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

＜他の実施形態＞
一次コイル２１の第１コイル部２１１と第２コイル部２１２とは、一次コイル２１の全体として形成することもできる。

本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本発明から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本発明の技術思想に含まれる。

１点火装置
１１直流電源
２点火コイル
３点火プラグ
４点火制御回路
５主点火回路
５１第１スイッチング素子
６エネルギ投入回路
６１第２スイッチング素子
６２，６２Ａソフトオフ回路

Claims

直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電及び通電の遮断を行って、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標範囲（Ｉｒ）内に維持するための第２スイッチング素子（６１）、及び前記第２スイッチング素子のターンオフ速度を遅くするソフトオフ回路（６２，６２Ａ）を有するエネルギ投入回路（６）と、を備え、
前記エネルギ投入回路は、
前記第２スイッチング素子のゲート（Ｇ）に加わる信号電圧（Ｖｇｓ）を低下させる際に、前記信号電圧をゲート－ソース間の閾値電圧（Ｖｔｈ）の近傍になるまで低下させる第１低下段階（Ｔ１）と、前記信号電圧を前記閾値電圧の近傍において徐々に低下させる第２低下段階（Ｔ２）とを実行するよう構成されている、内燃機関用点火装置（１）。
直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電及び通電の遮断を行って、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標範囲（Ｉｒ）内に維持するための第２スイッチング素子（６１）を有し、前記第２スイッチング素子のターンオフ速度を前記第２スイッチング素子のターンオン速度よりも遅くするエネルギ投入回路（６）と、を備え、
前記エネルギ投入回路は、
前記第２スイッチング素子のゲート（Ｇ）に加わる信号電圧（Ｖｇｓ）を低下させる際に、前記信号電圧をゲート－ソース間の閾値電圧（Ｖｔｈ）の近傍になるまで低下させる第１低下段階（Ｔ１）と、前記信号電圧を前記閾値電圧の近傍において徐々に低下させる第２低下段階（Ｔ２）とを実行するよう構成されている、内燃機関用点火装置（１）。
前記エネルギ投入回路は、
前記第２スイッチング素子のゲート（Ｇ）に接続された、抵抗値の異なる２種類の制御用抵抗器（６２１，６２２）を有し、かつ、前記第１低下段階においては、抵抗値が低い方の第１制御用抵抗器（６２１）を利用して前記第２スイッチング素子のゲートに加わる信号電圧を低下させ、前記第２低下段階においては、抵抗値が高い方の第２制御用抵抗器（６２２）を利用して前記第２スイッチング素子のゲートに加わる信号電圧を低下させるよう構成されている、請求項１又は２に記載の内燃機関用点火装置。
直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電状態を制御して、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標値に維持するための第２スイッチング素子（６１）を有し、前記第２スイッチング素子によって前記第２コイル部に印加される電圧（Ｖｃ）が、前記直流電圧よりも低い一定状態を維持するよう構成されているエネルギ投入回路（６）と、を備え、
前記エネルギ投入回路は、前記第２スイッチング素子のゲート－ソース間の電圧（Ｖｇｓ）を制御する電圧制御回路（６８）を有し、
前記電圧制御回路は、放電継続設定時間の前記二次コイルにおける放電電流が一定値に維持されるように、前記第２スイッチング素子のゲート－ソース間の電圧を閾値電圧（Ｖｔｈ）の近傍において徐々に増加させることにより、前記第２スイッチング素子のドレイン－ソース間に流れる電流（Ｉｄｓ）を制限しつつ徐々に増加させるよう制御する、内燃機関用点火装置（１）。