JPWO2014002291A1 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
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Abstract
高耐圧の配線を減少させてコストを抑制するとともに設置スペースを抑えることができる重ね放電型の内燃機関用点火装置を提供する。重ね時間制御部２０ａは、外部から点火コイルユニット１１ａ〜１４ａにそれぞれ対応する点火信号を入力し、いずれかの点火信号が有意を示したとき、所定の時間が経過する間、有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットへＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から第１交流電圧を供給し、有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットは、第１交流電圧が供給される昇圧トランス３４が昇圧した第２交流電圧を用いて倍電圧回路３５が高電圧を生成し、点火コイル３１から出力される放電電圧に高電圧を重ねて点火プラグ２２へ供給する。
Description
この発明は、点火コイルから出力される放電電圧に、交流電圧を用いて生成した高電圧を重畳して重ね放電を行う内燃機関用点火装置に関するものである。
内燃機関を稼動させるとき、特に車両の動力源として使用する場合には、燃費等を向上させるために希薄燃焼（以下、リーンバーンと記載する）による動作が望まれる。また、燃焼時に発生する窒素酸化物等を抑制するため、ＥＧＲを多用する必要性が生じている。
リーンバーンや多くのＥＧＲガスを混合気に含めた場合など、混合気に良好な着火が難しくなる状況においては、電流遮断方式による点火コイルが発生した高電圧にＤＣ−ＤＣコンバータ等が昇圧した高電圧を重畳して点火プラグへ印加し、重ね放電による点火が行われる（例えば、特許文献１参照）。
前述の重ね放電は、点火コイルの一次側電流を遮断することにより当該点火コイルの二次側に数ｋＶの高電圧を発生させ、点火プラグの放電電極に放電火花を発生させる。すると、点火プラグの放電電極間で絶縁破壊が生じ、点火コイルの二次側から放電電流が流れ始めた後、点火プラグの放電状態を維持し得る電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路によって発生させ、この電圧を点火コイルの二次側コイルから出力される電流に重畳して点火プラグの放電火花を維持するものである。
このように、比較的長時間にわたって点火プラグに放電エネルギを供給し、混合気への着火性を向上させ、燃費等も向上させている。
次に、従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置の具体的な構成ならびに動作を説明する。
図６は、従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。図示した回路は、特許文献１に記載されたものと概ね同様に構成されている。
図示した内燃機関用点火装置は、バッテリ１００の電圧ＶＢを点火コイル１２０の一次側コイル１２１へ供給し、ＥＣＵ１３０からの制御信号によってスイッチトランジスタ１２３をｏｎ／ｏｆｆさせて一次側コイル１２１に流れる電流の導通と遮断とを制御している。また、点火コイル１２０の二次側コイル１２２の一端には点火プラグ２００が接続されており、二次側コイルの他端にはＤＣ−ＤＣコンバータ１４０が接続されている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０は、バッテリ１００の電圧ＶＢを昇圧させる昇圧トランス１４１、昇圧トランス１４１を励振させる、詳しくは当該昇圧トランス１４１の一次側巻線に流れる電流の導通・遮断を行うスイッチトランジスタ１４２、スイッチトランジスタ１４２を所定周波数でｏｎ／ｏｆｆさせる発振回路１４３を備えている。
ＥＣＵ１３０の制御によってスイッチトランジスタ１２３が動作し、点火コイル１２０の一次側コイル１２１にバッテリ１００から供給される電流が流れたとき、二次側コイル１２２には高電圧が発生する。
一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０は、発振回路１４３およびスイッチトランジスタ１４２の動作によって昇圧トランス１４１が稼働してバッテリ１００からの電圧ＶＢを昇圧し、この電圧を出力コンデンサ１４４によって安定させ、例えば直流５００Ｖ程度の高電圧を点火コイル１２０の二次側コイル１２２へ供給する。
点火コイル１２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を、二次側コイル１２２に発生した高電圧に重畳して点火プラグ２００へ供給し、点火プラグ２００に放電火花を発生させる。
リーンバーンや多くのＥＧＲガスを混合気に含めた場合など、混合気に良好な着火が難しくなる状況においては、電流遮断方式による点火コイルが発生した高電圧にＤＣ−ＤＣコンバータ等が昇圧した高電圧を重畳して点火プラグへ印加し、重ね放電による点火が行われる（例えば、特許文献１参照）。
前述の重ね放電は、点火コイルの一次側電流を遮断することにより当該点火コイルの二次側に数ｋＶの高電圧を発生させ、点火プラグの放電電極に放電火花を発生させる。すると、点火プラグの放電電極間で絶縁破壊が生じ、点火コイルの二次側から放電電流が流れ始めた後、点火プラグの放電状態を維持し得る電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路によって発生させ、この電圧を点火コイルの二次側コイルから出力される電流に重畳して点火プラグの放電火花を維持するものである。
このように、比較的長時間にわたって点火プラグに放電エネルギを供給し、混合気への着火性を向上させ、燃費等も向上させている。
次に、従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置の具体的な構成ならびに動作を説明する。
図６は、従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。図示した回路は、特許文献１に記載されたものと概ね同様に構成されている。
図示した内燃機関用点火装置は、バッテリ１００の電圧ＶＢを点火コイル１２０の一次側コイル１２１へ供給し、ＥＣＵ１３０からの制御信号によってスイッチトランジスタ１２３をｏｎ／ｏｆｆさせて一次側コイル１２１に流れる電流の導通と遮断とを制御している。また、点火コイル１２０の二次側コイル１２２の一端には点火プラグ２００が接続されており、二次側コイルの他端にはＤＣ−ＤＣコンバータ１４０が接続されている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０は、バッテリ１００の電圧ＶＢを昇圧させる昇圧トランス１４１、昇圧トランス１４１を励振させる、詳しくは当該昇圧トランス１４１の一次側巻線に流れる電流の導通・遮断を行うスイッチトランジスタ１４２、スイッチトランジスタ１４２を所定周波数でｏｎ／ｏｆｆさせる発振回路１４３を備えている。
ＥＣＵ１３０の制御によってスイッチトランジスタ１２３が動作し、点火コイル１２０の一次側コイル１２１にバッテリ１００から供給される電流が流れたとき、二次側コイル１２２には高電圧が発生する。
一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０は、発振回路１４３およびスイッチトランジスタ１４２の動作によって昇圧トランス１４１が稼働してバッテリ１００からの電圧ＶＢを昇圧し、この電圧を出力コンデンサ１４４によって安定させ、例えば直流５００Ｖ程度の高電圧を点火コイル１２０の二次側コイル１２２へ供給する。
点火コイル１２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を、二次側コイル１２２に発生した高電圧に重畳して点火プラグ２００へ供給し、点火プラグ２００に放電火花を発生させる。
従来の内燃機関用点火装置は上記のように構成されているので、点火コイルの二次側から出力される高電圧がＤＣ−ＤＣコンバータの出力側に印加される。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側高圧回路、特に昇圧トランスと、この昇圧トランスの二次側巻線に接続される出力コンデンサは高耐圧のものが必要になるため、ＤＣ−ＤＣコンバータの小型化が難しくなる。
そのため、点火コイルの近傍にＤＣ−ＤＣコンバータを設置することが困難になり、これらを離間して設置すると、ＤＣ−ＤＣコンバータと点火コイルとを接続する高耐圧配線が必要になる。そのため、コストが高騰するとともに、高耐圧配線のための設置スペースが必要になるという問題点があった。
また、内燃機関の燃焼行程において、リーンバーンや高ＥＧＲなどの混合気の状態により、点火を行う際に同じ高エネルギであっても高電流が良い場合と長期放電が良い場合がある。放電電圧の重ね時間や重ね電流値、即ちＤＣ−ＤＣコンバータの出力時間や出力電力の大きさは、当該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力コンデンサの容量に依存することから、点火プラグへ供給する放電電圧の重ね時間や電力エネルギの大きさを適当に設定することが難しく、必要以上の放電エネルギを供給した場合には消費電力の増大や点火プラグの電極消耗が早くなるという問題点があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高耐圧の配線を減少させてコストを抑制するとともに設置スペースを抑えることができる重ね放電型の内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
そのため、点火コイルの近傍にＤＣ−ＤＣコンバータを設置することが困難になり、これらを離間して設置すると、ＤＣ−ＤＣコンバータと点火コイルとを接続する高耐圧配線が必要になる。そのため、コストが高騰するとともに、高耐圧配線のための設置スペースが必要になるという問題点があった。
また、内燃機関の燃焼行程において、リーンバーンや高ＥＧＲなどの混合気の状態により、点火を行う際に同じ高エネルギであっても高電流が良い場合と長期放電が良い場合がある。放電電圧の重ね時間や重ね電流値、即ちＤＣ−ＤＣコンバータの出力時間や出力電力の大きさは、当該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力コンデンサの容量に依存することから、点火プラグへ供給する放電電圧の重ね時間や電力エネルギの大きさを適当に設定することが難しく、必要以上の放電エネルギを供給した場合には消費電力の増大や点火プラグの電極消耗が早くなるという問題点があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高耐圧の配線を減少させてコストを抑制するとともに設置スペースを抑えることができる重ね放電型の内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
この発明に係る内燃機関用点火装置は、点火プラグに直接接続して該点火プラグに放電火花を発生させる放電電圧を生成する点火コイルユニットを前記点火プラグ毎に複数備える内燃機関用点火装置であって、直流電圧から第１交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換駆動部と、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧駆動部の動作を制御する制御部とを備え、前記点火コイルユニットは、外部から前記点火プラグの放電動作を制御する点火信号を入力し、前記点火信号が有意を示したとき直流電圧を用いて前記放電電圧を出力する点火コイルと、前記第１交流電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスによって昇圧された第２交流電圧を用いて前記放電火花を維持する高電圧を生成する倍電圧回路と、を含み、前記制御部は、前記外部から前記複数の点火コイルユニットにそれぞれ対応する点火信号を入力し、いずれかの点火信号が有意を示したとき、所定の時間が経過する間、前記有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットへ前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧駆動部から前記第１交流電圧を供給し、前記有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットは、前記第１交流電圧が供給される所定の時間が経過する間に、前記昇圧トランスが昇圧した第２交流電圧を用いて前記倍電圧回路が前記高電圧を生成し、前記点火コイルから出力される放電電圧に前記高電圧を重ねて該点火コイルユニットに直接接続している点火プラグへ供給する、ことを特徴とする。
また、この発明に係る内燃機関用点火装置は、点火プラグに直接接続して該点火プラグに放電火花を発生させる放電電圧を生成する点火コイルユニットを前記点火プラグ毎に複数備える内燃機関用点火装置であって、前記各点火コイルユニットにそれぞれ対応する点火信号を入力し、該点火信号に応じて前記各点火コイルユニットの動作を制御する制御部を備えて、前記点火コイルユニットは、自身に対応する点火信号を入力し、該点火信号が有意を示したとき直流電圧を用いて前記放電電圧を出力する点火コイルと、前記制御部の制御により入力した直流電圧を用いて所定電圧の交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換昇圧部と、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から出力される交流電圧を用いて、前記点火プラグに発生する放電火花を維持する高電圧を生成する倍電圧回路と、を含み、前記制御部は、いずれかの点火信号が有意を示したとき、前記有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットのＤＣ−ＡＣ変換昇圧部の動作を制御し、所定の時間が経過する間に、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から交流電圧を前記倍電圧回路へ供給させて高電圧を生成し、前記点火コイルから出力される放電電圧に前記高電圧を重ねて該点火コイルユニットに直接接続している点火プラグへ供給する、ことを特徴とする。
また、この発明に係る内燃機関用点火装置は、点火プラグに直接接続して該点火プラグに放電火花を発生させる放電電圧を生成する点火コイルユニットを備える内燃機関用点火装置であって、前記点火コイルユニットは、外部から入力した点火信号が有意を示したとき直流電圧を用いて前記放電電圧を出力する点火コイルと、前記制御部の制御により入力した直流電圧を用いて所定電圧の交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換昇圧部と、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から出力される交流電圧を用いて、前記点火プラグに発生する放電火花を維持する高電圧を生成する倍電圧回路と、前記点火信号が有意を示したとき、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部の動作を制御して、所定の時間が経過する間に、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から交流電圧を前記倍電圧回路へ供給させて高電圧を生成し、前記点火コイルから出力される放電電圧に前記高電圧を重ねて該点火コイルユニットに直接接続している点火プラグへ供給させる制御部と、を備えることを特徴とする。
また、この発明に係る内燃機関用点火装置は、点火プラグに直接接続して該点火プラグに放電火花を発生させる放電電圧を生成する点火コイルユニットを前記点火プラグ毎に複数備える内燃機関用点火装置であって、前記各点火コイルユニットにそれぞれ対応する点火信号を入力し、該点火信号に応じて前記各点火コイルユニットの動作を制御する制御部を備えて、前記点火コイルユニットは、自身に対応する点火信号を入力し、該点火信号が有意を示したとき直流電圧を用いて前記放電電圧を出力する点火コイルと、前記制御部の制御により入力した直流電圧を用いて所定電圧の交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換昇圧部と、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から出力される交流電圧を用いて、前記点火プラグに発生する放電火花を維持する高電圧を生成する倍電圧回路と、を含み、前記制御部は、いずれかの点火信号が有意を示したとき、前記有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットのＤＣ−ＡＣ変換昇圧部の動作を制御し、所定の時間が経過する間に、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から交流電圧を前記倍電圧回路へ供給させて高電圧を生成し、前記点火コイルから出力される放電電圧に前記高電圧を重ねて該点火コイルユニットに直接接続している点火プラグへ供給する、ことを特徴とする。
また、この発明に係る内燃機関用点火装置は、点火プラグに直接接続して該点火プラグに放電火花を発生させる放電電圧を生成する点火コイルユニットを備える内燃機関用点火装置であって、前記点火コイルユニットは、外部から入力した点火信号が有意を示したとき直流電圧を用いて前記放電電圧を出力する点火コイルと、前記制御部の制御により入力した直流電圧を用いて所定電圧の交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換昇圧部と、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から出力される交流電圧を用いて、前記点火プラグに発生する放電火花を維持する高電圧を生成する倍電圧回路と、前記点火信号が有意を示したとき、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部の動作を制御して、所定の時間が経過する間に、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から交流電圧を前記倍電圧回路へ供給させて高電圧を生成し、前記点火コイルから出力される放電電圧に前記高電圧を重ねて該点火コイルユニットに直接接続している点火プラグへ供給させる制御部と、を備えることを特徴とする。
この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
この発明によれば、高耐圧を要する配線を抑制して、各部の配置の自由度を向上させることができる。
この発明によれば、高耐圧を要する配線を抑制して、各部の配置の自由度を向上させることができる。
図１は、この発明の実施例１による重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
図２は、図１の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３は、この発明の実施例２による重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
図４は、図３の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５は、この発明の実施例３による重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
図６は、従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
図２は、図１の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３は、この発明の実施例２による重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
図４は、図３の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５は、この発明の実施例３による重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
図６は、従来の重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
図１は、この発明の実施例１による重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。この図は、例えば４気筒の内燃機関に備えられた点火プラグに重ね放電を行うための電圧を供給する内燃機関用点火装置１の概略構成を示している。
図示した内燃機関用点火装置１は、４つの点火コイルユニット１１ａ〜１４ａ、重ね時間制御部２０ａ、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１を備えている。
点火コイルユニット１１ａは、内燃機関のシリンダヘッドに設置された点火プラグ２２の頭部電極にそれぞれ直接接続するように構成されている。例えば４気筒の内燃機関において、点火コイルユニット１１ａは１気筒目の点火プラグ２２に、点火コイルユニット１２ａは２気筒目の点火プラグ２２に、点火コイル１３ａは３気筒目の点火プラグ２２に、点火プラグユニット１４ａは４気筒目の点火プラグ２２に接続されている。
点火コイルユニット１１ａは、点火コイル３１、スイッチトランジスタ３２、高圧ダイオード３３、昇圧トランス３４、倍電圧回路３５を備えており、さらに図示を省略したプラグキャップを備えて一体構成されている。また、点火コイルユニット１１ａは、内燃機関の本体、例えばヘッドカバー等に設置すると、シリンダヘッド等に固定されている点火プラグ２２の頭部電極へ上記のプラグキャップが接続するように構成されている。プラグキャップは絶縁素材によって構成されており、その内部には点火コイル３１の２次側コイルが発生した放電電圧を伝導する導電部材が配置固定されている。
点火コイル３１は、１次側コイルの一端に図示を省略したバッテリから供給される直流電圧ＶＢを入力し、２次側コイルの一端に点火プラグ２２の頭部電極を接続している。１次側コイルの他端にはスイッチトランジスタ３２が接続され、１次側コイルに流れる電流の導通と遮断を制御するように回路構成されている。２次側コイルの他端には高圧ダイオード３３のアノードが接続されている。高圧ダイオード３３のカソードはグランド（以下、ＧＮＤと記載する）に接続されている。
スイッチトランジスタ３２の制御端子は、内燃機関用点火装置１の外部から１気筒目の点火信号が入力されるように配線接続されている。スイッチトランジスタ３２として、例えばＩＧＢＴを用いた場合には、スイッチトランジスタ３２のゲート端子に前述の点火信号が入力される。この点火信号は、例えば図示を省略したＥＣＵ（エンジン制御ユニット）から出力される制御信号である。
昇圧トランス３４は、後述するＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から出力される交流電圧を入力し、また、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢをさらに入力して、上記の交流電圧を所定の高電圧に昇圧する構成を有している
倍電圧回路３５は、例えば、それぞれ６個のコンデンサおよびダイオードを用いて、入力した交流電圧を６倍の大きさの直流電圧に昇圧する多段倍電圧整流回路である。倍電圧回路３５の入力点は昇圧トランス３４の出力端子に接続され、直流の高電圧が生じる出力点はＧＮＤに接続されている。また、前述の倍電圧回路３５の入力点の片側、もしくは当該倍電圧回路３５の出力電圧において低電位側となる接続点は、点火コイル３１の２次側コイルと高圧ダイオード３３のアノードとの接続点に接続されている。即ち、高圧ダイオード３３の両端には、倍電圧回路３５の出力電圧が印加される。
上記のように回路接続された高圧ダイオード３３は、スイッチトランジスタ３２がｏｆｆからｏｎに遷移したときに点火コイル３１の２次側コイルに電圧が発生することを防ぐもので、点火プラグ２２へ印加される放電電圧などに対応する高耐圧の構成を有している。
点火コイルユニット１２ａ〜１４ａは、前述の点火コイルユニット１１ａと同様に構成されており、点火コイルユニット１２ａは２気筒目の点火信号を入力し、点火コイルユニット１３ａは３気筒目の点火信号を入力し、点火コイルユニット１４ａは４気筒目の点火信号を入力するように配線接続されている。
点火コイルユニット１１ａ〜１４ａは、それぞれ直接接続される点火プラグ２２へ供給する放電電圧を、内部に備えた点火コイル３１ならびに倍電圧回路３５で発生するように構成されている。また、点火プラグ２２に流れる電流は、点火コイルユニット１１ａ〜１４ａに備えられる前述のプラグキャップ内部や、ＧＮＤ即ち点火プラグ２２が設置されているシリンダブロック等を経路としている。そのため、点火コイル３１が発生する放電電圧、および倍電圧回路３５が発生する高電圧を伝達する配線は、内燃機関の外装部分には存在しない。
重ね時間制御部２０ａは、プロセッサ等の制御デバイスと、制御プログラムや制御データ等を記憶するメモリなどによって構成されており、前述のＥＣＵから出力される各シリンダに対応する点火信号を入力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の動作を制御するように配線接続されている。また、重ね時間制御部２０ａを、上記のプロセッサや制御プログラム等を使用せず、論理回路等を用いてＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の制御信号を生成するように構成してもよい。
ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ等によって構成されている。詳しくは、上記のインバータはバッテリから供給される直流電圧ＶＢを入力し、重ね時間制御部２０ａの制御信号に応じて、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または各回路を構成するデバイスの電源電圧５［Ｖ］と同様な直流電圧を用いて、所定の周波数を有する、例えば３０［ｋＨｚ］の交流電圧を生成するように構成されている。図１に例示したＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、バッテリから出力される直流電圧と同様な１２［Ｖ］の交流電圧を生成するように回路構成されており、上記の交流電圧を各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａへ供給するように配線接続されている。また、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、このように出力する交流電圧は低電圧であることから、低耐圧の配線部材によって各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａと接続されている。
次に動作について説明する。
図２は、図１の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。この図は、重ね時間制御部２０ａによるＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の動作制御を示しており、詳しくは、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から点火コイルユニット１１ａ〜１４ａの各昇圧トランス３４へ供給される電圧出力のｏｎ／ｏｆｆ制御を示している。
重ね時間制御部２０ａは、ＥＣＵ等から出力される各シリンダの点火信号、即ち各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａに対応する点火信号が有意を示したか否か、具体的にはｏｆｆを示す信号レベルからｏｎを示す信号レベルに遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この判定は、点火コイルユニット１１ａ〜１４ａにそれぞれ対応する各点火信号について行われる。ここでは、１気筒目の点火信号ならびに点火コイルユニット１１ａを例示して動作を説明する。
ステップＳ１０１の過程において、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移していないと判定したときにはステップＳ１０１の過程を繰り返し、この点火信号の監視を継続する。
ステップＳ１０１の過程において、ｏｆｆからｏｎへ遷移したと判定したときには、この点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ｏｎからｏｆｆへ遷移していないと判定したときには、ステップＳ１０２の過程を繰り返し、この点火信号がｏｆｆへ遷移するタイミングを検知する。
一方、１気筒目の点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移し、さらにｏｎからｏｆｆへ遷移したとき、この点火信号を入力した点火コイルユニット１１ａのスイッチトランジスタ３２は、当該点火信号に応じて点火コイル３１の１次側コイルに流れる電流の導通・遮断を行う。
上記の点火信号に応じて、スイッチトランジスタ３２が点火コイル３１の１次側コイルに流れる電流を遮断すると、２次側コイルに例えば３［ｋＶ］の放電電圧が発生する。この放電電圧は、点火コイルユニット１１ａに接続されている点火プラグ２２へ供給される。点火プラグ２２は、点火コイル３１から供給された放電電圧によって放電電極間に放電火花を発生する。
重ね時間制御部２０ａは、ステップＳ１０２の過程において点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したと判定したとき、駆動開始もしくは駆動の実行を示す制御信号をＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１へ出力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動を開始する（ステップＳ１０３）。
詳しくは、上記の制御信号に応じて動作を開始したＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、点火コイルユニット１１ａへ前述のような低電圧の交流電圧を出力し、この点火コイルユニット１１ａに備えられている昇圧トランス３４の駆動を開始する。
具体的には、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、重ね時間制御部２０ａから出力された制御信号に応じて、点火コイルユニット１１ａの外部から入力した直流電圧を用いて１２［Ｖ］の交流電圧を生成し、点火プラグユニット１１ａの昇圧トランス３４へ供給する。この昇圧トランス３４は、入力した交流電圧を例えば５００［Ｖ］に昇圧し、倍電圧回路３５へ出力する。
倍電圧回路３５は、自ら備える各コンデンサに電荷を蓄積して入力電圧の６倍の電圧を出力点に発生し、前述のように５００［Ｖ］の交流電圧が入力された場合には、直流３［ｋＶ］の高電圧を発生する。
ここで、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から昇圧トランス３４の駆動を開始することから、倍電圧回路３５は、点火コイル３１から出力される放電電圧がピーク値を迎えて下降に遷移したときに、前述の高電圧の出力を開始する。
また、重ね時間制御部２０ａからの制御信号が駆動終了を示すまで、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は昇圧トランス３４を駆動して、倍電圧回路３５からの高電圧出力を継続させる。
倍電圧回路３５が発生する高電圧は、点火コイル３１から出力した放電電圧によって発生させた点火プラグ２２の放電火花を維持することができる程度であればよく、上記の電圧３［ｋＶ］に限定されない。稼働する内燃機関において、特に燃焼室内の流動が高い場合やＥＧＲを高く作用させた場合に失火することなく確実に放電火花を維持するためには、点火コイル３１が発生する放電電圧と同様な電圧を供給する必要がある。
運転中の内燃機関は、概ね１．４［ｋＶ］の放電電圧を点火プラグ２２へ供給することにより、燃焼室内の混合気への点火を安定させることができる。そのため、倍電圧回路３５は、昇圧トランス３４の出力電圧を用いて１．４［ｋＶ］以上の高電圧を発生するように構成されている必要がある。
ここで例示した倍電圧回路３５は、点火コイル３１の出力電圧３［ｋＶ］と同様な高電圧を発生させている。
重ね時間制御部２０ａは、ステップＳ１０３の過程において、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１を駆動させると、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から交流電圧を出力している時間、即ちＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１を稼動させている経過時間を計測し、例えば予め自身に記憶設定されている重ね時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、入力した点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から経過時間を計測し、この経過時間が予め記憶している閾値（重ね時間）を超えたか否かを判定する。
ステップＳ１０４の過程において、重ね時間を経過していないと判定したときには、ステップＳ１０３の過程に戻り、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の出力動作を継続させる。また、重ね時間を経過したと判定したときには、駆動終了を示す制御信号を出力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動を終了して交流電圧の出力動作を停止させる（ステップＳ１０５）。
なお、重ね時間に関する制御は内燃機関のシリンダごとに行われ、ステップＳ１０２の過程において、いずれか１つの点火コイルユニットでも点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したときにはステップＳ１０３の過程が実行され、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動が開始される。
また、ステップＳ１０４の過程においては、各シリンダごとに重ね時間を経過したか否かを判定し、ステップＳ１０５の過程においては、いずれか１つの点火コイルユニットでも放電点火を行っているときには、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動を継続させる。
ステップＳ１０５ならびにステップＳ１０４の過程において、所定の重ね時間が経過していない点火コイルユニットには、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から交流電圧が供給される。この交流電圧が供給されている間は、昇圧トンランス３４から倍電圧回路３５へ電圧出力が行われ、倍電圧回路３５から高電圧が出力される。
倍電圧回路３５が生成した高電圧は、ＧＮＤ部分を介して点火プラグ２２の一方の放電電極に印加される。このとき、点火プラグ２２は、点火コイル３１から出力された放電電圧によって放電火花を発生させており、上記のＧＮＤを介して印加された高電圧により放電火花を維持する。この放電状態を維持させた電流は、点火プラグ２２の他方の放電電極から点火コイル３１の２次側コイルを介して昇圧トランス３４へ帰還する。
なお、倍電圧回路３５から出力される電流は、点火コイル３１が放電電圧を発生したときに２次側コイルに流れる電流に対して順方向に流れる。換言すると、倍電圧回路３５の出力電流はマイナス電流となる。
重ね時間制御部２０ａは、ステップＳ１０５の過程でＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動を終了させると、ステップＳ１０１の過程に戻って以降の各処理過程を同様に繰り返す。
以上のように、この実施例１による内燃機関用点火装置１は、点火プラグ２２の頭部電極に直接接続する点火コイルユニット１１ａ〜１４ａのそれぞれに、昇圧トランス３４および倍電圧回路３５と点火コイル３１とを備え、重ね時間制御部２０ａの制御によってＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から出力される交流電圧を各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａへ供給し、それぞれの点火コイルユニット１１ａ〜１４ａにおいて所定の時間が経過するまで、点火プラグ２２に重ね放電を行うように構成したので、高耐圧の配線を少なく抑えることが可能になり、漏電等の発生を防ぐことができる。
また、各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａに、それぞれ昇圧トランス３４を備えたので、個々の昇圧トランス３４にかかる負荷を軽くすることができ、熱耐性等の小さい昇圧トランスを使用することが可能になる。
図示した内燃機関用点火装置１は、４つの点火コイルユニット１１ａ〜１４ａ、重ね時間制御部２０ａ、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１を備えている。
点火コイルユニット１１ａは、内燃機関のシリンダヘッドに設置された点火プラグ２２の頭部電極にそれぞれ直接接続するように構成されている。例えば４気筒の内燃機関において、点火コイルユニット１１ａは１気筒目の点火プラグ２２に、点火コイルユニット１２ａは２気筒目の点火プラグ２２に、点火コイル１３ａは３気筒目の点火プラグ２２に、点火プラグユニット１４ａは４気筒目の点火プラグ２２に接続されている。
点火コイルユニット１１ａは、点火コイル３１、スイッチトランジスタ３２、高圧ダイオード３３、昇圧トランス３４、倍電圧回路３５を備えており、さらに図示を省略したプラグキャップを備えて一体構成されている。また、点火コイルユニット１１ａは、内燃機関の本体、例えばヘッドカバー等に設置すると、シリンダヘッド等に固定されている点火プラグ２２の頭部電極へ上記のプラグキャップが接続するように構成されている。プラグキャップは絶縁素材によって構成されており、その内部には点火コイル３１の２次側コイルが発生した放電電圧を伝導する導電部材が配置固定されている。
点火コイル３１は、１次側コイルの一端に図示を省略したバッテリから供給される直流電圧ＶＢを入力し、２次側コイルの一端に点火プラグ２２の頭部電極を接続している。１次側コイルの他端にはスイッチトランジスタ３２が接続され、１次側コイルに流れる電流の導通と遮断を制御するように回路構成されている。２次側コイルの他端には高圧ダイオード３３のアノードが接続されている。高圧ダイオード３３のカソードはグランド（以下、ＧＮＤと記載する）に接続されている。
スイッチトランジスタ３２の制御端子は、内燃機関用点火装置１の外部から１気筒目の点火信号が入力されるように配線接続されている。スイッチトランジスタ３２として、例えばＩＧＢＴを用いた場合には、スイッチトランジスタ３２のゲート端子に前述の点火信号が入力される。この点火信号は、例えば図示を省略したＥＣＵ（エンジン制御ユニット）から出力される制御信号である。
昇圧トランス３４は、後述するＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から出力される交流電圧を入力し、また、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢをさらに入力して、上記の交流電圧を所定の高電圧に昇圧する構成を有している
倍電圧回路３５は、例えば、それぞれ６個のコンデンサおよびダイオードを用いて、入力した交流電圧を６倍の大きさの直流電圧に昇圧する多段倍電圧整流回路である。倍電圧回路３５の入力点は昇圧トランス３４の出力端子に接続され、直流の高電圧が生じる出力点はＧＮＤに接続されている。また、前述の倍電圧回路３５の入力点の片側、もしくは当該倍電圧回路３５の出力電圧において低電位側となる接続点は、点火コイル３１の２次側コイルと高圧ダイオード３３のアノードとの接続点に接続されている。即ち、高圧ダイオード３３の両端には、倍電圧回路３５の出力電圧が印加される。
上記のように回路接続された高圧ダイオード３３は、スイッチトランジスタ３２がｏｆｆからｏｎに遷移したときに点火コイル３１の２次側コイルに電圧が発生することを防ぐもので、点火プラグ２２へ印加される放電電圧などに対応する高耐圧の構成を有している。
点火コイルユニット１２ａ〜１４ａは、前述の点火コイルユニット１１ａと同様に構成されており、点火コイルユニット１２ａは２気筒目の点火信号を入力し、点火コイルユニット１３ａは３気筒目の点火信号を入力し、点火コイルユニット１４ａは４気筒目の点火信号を入力するように配線接続されている。
点火コイルユニット１１ａ〜１４ａは、それぞれ直接接続される点火プラグ２２へ供給する放電電圧を、内部に備えた点火コイル３１ならびに倍電圧回路３５で発生するように構成されている。また、点火プラグ２２に流れる電流は、点火コイルユニット１１ａ〜１４ａに備えられる前述のプラグキャップ内部や、ＧＮＤ即ち点火プラグ２２が設置されているシリンダブロック等を経路としている。そのため、点火コイル３１が発生する放電電圧、および倍電圧回路３５が発生する高電圧を伝達する配線は、内燃機関の外装部分には存在しない。
重ね時間制御部２０ａは、プロセッサ等の制御デバイスと、制御プログラムや制御データ等を記憶するメモリなどによって構成されており、前述のＥＣＵから出力される各シリンダに対応する点火信号を入力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の動作を制御するように配線接続されている。また、重ね時間制御部２０ａを、上記のプロセッサや制御プログラム等を使用せず、論理回路等を用いてＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の制御信号を生成するように構成してもよい。
ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ等によって構成されている。詳しくは、上記のインバータはバッテリから供給される直流電圧ＶＢを入力し、重ね時間制御部２０ａの制御信号に応じて、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または各回路を構成するデバイスの電源電圧５［Ｖ］と同様な直流電圧を用いて、所定の周波数を有する、例えば３０［ｋＨｚ］の交流電圧を生成するように構成されている。図１に例示したＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、バッテリから出力される直流電圧と同様な１２［Ｖ］の交流電圧を生成するように回路構成されており、上記の交流電圧を各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａへ供給するように配線接続されている。また、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、このように出力する交流電圧は低電圧であることから、低耐圧の配線部材によって各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａと接続されている。
次に動作について説明する。
図２は、図１の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。この図は、重ね時間制御部２０ａによるＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の動作制御を示しており、詳しくは、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から点火コイルユニット１１ａ〜１４ａの各昇圧トランス３４へ供給される電圧出力のｏｎ／ｏｆｆ制御を示している。
重ね時間制御部２０ａは、ＥＣＵ等から出力される各シリンダの点火信号、即ち各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａに対応する点火信号が有意を示したか否か、具体的にはｏｆｆを示す信号レベルからｏｎを示す信号レベルに遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この判定は、点火コイルユニット１１ａ〜１４ａにそれぞれ対応する各点火信号について行われる。ここでは、１気筒目の点火信号ならびに点火コイルユニット１１ａを例示して動作を説明する。
ステップＳ１０１の過程において、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移していないと判定したときにはステップＳ１０１の過程を繰り返し、この点火信号の監視を継続する。
ステップＳ１０１の過程において、ｏｆｆからｏｎへ遷移したと判定したときには、この点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ｏｎからｏｆｆへ遷移していないと判定したときには、ステップＳ１０２の過程を繰り返し、この点火信号がｏｆｆへ遷移するタイミングを検知する。
一方、１気筒目の点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移し、さらにｏｎからｏｆｆへ遷移したとき、この点火信号を入力した点火コイルユニット１１ａのスイッチトランジスタ３２は、当該点火信号に応じて点火コイル３１の１次側コイルに流れる電流の導通・遮断を行う。
上記の点火信号に応じて、スイッチトランジスタ３２が点火コイル３１の１次側コイルに流れる電流を遮断すると、２次側コイルに例えば３［ｋＶ］の放電電圧が発生する。この放電電圧は、点火コイルユニット１１ａに接続されている点火プラグ２２へ供給される。点火プラグ２２は、点火コイル３１から供給された放電電圧によって放電電極間に放電火花を発生する。
重ね時間制御部２０ａは、ステップＳ１０２の過程において点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したと判定したとき、駆動開始もしくは駆動の実行を示す制御信号をＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１へ出力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動を開始する（ステップＳ１０３）。
詳しくは、上記の制御信号に応じて動作を開始したＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、点火コイルユニット１１ａへ前述のような低電圧の交流電圧を出力し、この点火コイルユニット１１ａに備えられている昇圧トランス３４の駆動を開始する。
具体的には、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、重ね時間制御部２０ａから出力された制御信号に応じて、点火コイルユニット１１ａの外部から入力した直流電圧を用いて１２［Ｖ］の交流電圧を生成し、点火プラグユニット１１ａの昇圧トランス３４へ供給する。この昇圧トランス３４は、入力した交流電圧を例えば５００［Ｖ］に昇圧し、倍電圧回路３５へ出力する。
倍電圧回路３５は、自ら備える各コンデンサに電荷を蓄積して入力電圧の６倍の電圧を出力点に発生し、前述のように５００［Ｖ］の交流電圧が入力された場合には、直流３［ｋＶ］の高電圧を発生する。
ここで、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は、点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から昇圧トランス３４の駆動を開始することから、倍電圧回路３５は、点火コイル３１から出力される放電電圧がピーク値を迎えて下降に遷移したときに、前述の高電圧の出力を開始する。
また、重ね時間制御部２０ａからの制御信号が駆動終了を示すまで、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１は昇圧トランス３４を駆動して、倍電圧回路３５からの高電圧出力を継続させる。
倍電圧回路３５が発生する高電圧は、点火コイル３１から出力した放電電圧によって発生させた点火プラグ２２の放電火花を維持することができる程度であればよく、上記の電圧３［ｋＶ］に限定されない。稼働する内燃機関において、特に燃焼室内の流動が高い場合やＥＧＲを高く作用させた場合に失火することなく確実に放電火花を維持するためには、点火コイル３１が発生する放電電圧と同様な電圧を供給する必要がある。
運転中の内燃機関は、概ね１．４［ｋＶ］の放電電圧を点火プラグ２２へ供給することにより、燃焼室内の混合気への点火を安定させることができる。そのため、倍電圧回路３５は、昇圧トランス３４の出力電圧を用いて１．４［ｋＶ］以上の高電圧を発生するように構成されている必要がある。
ここで例示した倍電圧回路３５は、点火コイル３１の出力電圧３［ｋＶ］と同様な高電圧を発生させている。
重ね時間制御部２０ａは、ステップＳ１０３の過程において、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１を駆動させると、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から交流電圧を出力している時間、即ちＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１を稼動させている経過時間を計測し、例えば予め自身に記憶設定されている重ね時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、入力した点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から経過時間を計測し、この経過時間が予め記憶している閾値（重ね時間）を超えたか否かを判定する。
ステップＳ１０４の過程において、重ね時間を経過していないと判定したときには、ステップＳ１０３の過程に戻り、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の出力動作を継続させる。また、重ね時間を経過したと判定したときには、駆動終了を示す制御信号を出力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動を終了して交流電圧の出力動作を停止させる（ステップＳ１０５）。
なお、重ね時間に関する制御は内燃機関のシリンダごとに行われ、ステップＳ１０２の過程において、いずれか１つの点火コイルユニットでも点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したときにはステップＳ１０３の過程が実行され、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動が開始される。
また、ステップＳ１０４の過程においては、各シリンダごとに重ね時間を経過したか否かを判定し、ステップＳ１０５の過程においては、いずれか１つの点火コイルユニットでも放電点火を行っているときには、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動を継続させる。
ステップＳ１０５ならびにステップＳ１０４の過程において、所定の重ね時間が経過していない点火コイルユニットには、ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から交流電圧が供給される。この交流電圧が供給されている間は、昇圧トンランス３４から倍電圧回路３５へ電圧出力が行われ、倍電圧回路３５から高電圧が出力される。
倍電圧回路３５が生成した高電圧は、ＧＮＤ部分を介して点火プラグ２２の一方の放電電極に印加される。このとき、点火プラグ２２は、点火コイル３１から出力された放電電圧によって放電火花を発生させており、上記のＧＮＤを介して印加された高電圧により放電火花を維持する。この放電状態を維持させた電流は、点火プラグ２２の他方の放電電極から点火コイル３１の２次側コイルを介して昇圧トランス３４へ帰還する。
なお、倍電圧回路３５から出力される電流は、点火コイル３１が放電電圧を発生したときに２次側コイルに流れる電流に対して順方向に流れる。換言すると、倍電圧回路３５の出力電流はマイナス電流となる。
重ね時間制御部２０ａは、ステップＳ１０５の過程でＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１の駆動を終了させると、ステップＳ１０１の過程に戻って以降の各処理過程を同様に繰り返す。
以上のように、この実施例１による内燃機関用点火装置１は、点火プラグ２２の頭部電極に直接接続する点火コイルユニット１１ａ〜１４ａのそれぞれに、昇圧トランス３４および倍電圧回路３５と点火コイル３１とを備え、重ね時間制御部２０ａの制御によってＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路２１から出力される交流電圧を各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａへ供給し、それぞれの点火コイルユニット１１ａ〜１４ａにおいて所定の時間が経過するまで、点火プラグ２２に重ね放電を行うように構成したので、高耐圧の配線を少なく抑えることが可能になり、漏電等の発生を防ぐことができる。
また、各点火コイルユニット１１ａ〜１４ａに、それぞれ昇圧トランス３４を備えたので、個々の昇圧トランス３４にかかる負荷を軽くすることができ、熱耐性等の小さい昇圧トランスを使用することが可能になる。
図３は、この発明の実施例２による重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。図１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図３の内燃機関用点火装置２は、４つの点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂ、重ね時間制御部２０ｂを備えている。
点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂは、点火コイルユニット１１ａ〜１４ａと同様に前述のプラグキャップを備えて点火プラグ２２の頭部電極へ直接接続するように一体構成されている。また、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂには、それぞれ点火コイル３１、スイッチトランジスタ３２、高圧ダイオード３３、倍電圧回路３５、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０が備えられている。
ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０は、直流電圧を交流電圧に変換出力するインバータ、このインバータが生成した交流電圧を昇圧する回路（例えば昇圧トランスを含む昇圧回路）を備えている。詳しくは、重ね時間制御部２０ｂの制御信号に応じて、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または重ね時間制御部２０などの各回路を構成するデバイスの電源電圧５［Ｖ］と同様な直流電圧を用いて、所定の周波数を有する、例えば３０［ｋＨｚ］の交流電圧を生成し、さらにこの交流電圧を所定の電圧へ昇圧するように構成されている。
重ね時間制御部２０ｂは、前述の重ね時間制御部２０ａと同様に、プロセッサ等の制御デバイスならびに制御プログラム等を記憶格納しているメモリ等によって構成されている。また、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂに備えられる各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０をそれぞれ個別に制御するように構成されており、上記の点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂと低耐圧の配線によって接続されている。また、重ね時間制御部２０ｂを、上記のプロセッサや制御プログラム等を使用せず、論理回路等を用いて、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂに備えられた各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の動作制御を行うように構成してもよい。
次に動作について説明する。
図４は、図３の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。この図は、図３の重ね時間制御部２０ｂによる各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の動作制御を示したもので、図２のフローチャートの過程と同様な過程に同じ符号を使用している。
重ね時間制御部２０ｂは、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂの各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０に対して個別のタイミングで同様な制御を行う。ここでは点火コイルユニット１１ｂのＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０に対する制御を例示して説明する。
重ね時間制御部２０ｂは、ＥＣＵ等から点火コイルユニット１１ｂを対象とした点火信号を入力し、この信号がｏｆｆからｏｎへ遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ｏｆｆからｏｎへ遷移していないときには、この点火信号の監視を継続する。
ステップＳ１０１の過程において、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移したと判定したときには、この点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ｏｎからｏｆｆへ遷移していないと判定したときには、この点火信号の監視を継続する。
ステップＳ１０２の過程において、ｏｎからｏｆｆへ遷移したと判定したとき、即ち、点火コイルユニット１１ｂの点火コイル３１から放電電圧が点火プラグ２２へ出力されたと判定したときには、点火コイルユニット１１ｂのＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０へ所定の直流電圧、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または前述の電源電圧と同様な５［Ｖ］の直流電圧を供給し、このＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を開始する（ステップＳ２０３）。
または、ステップＳ１０２の過程において点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したと判定したとき、重ね時間制御部２０ｂは、駆動開始もしくは駆動の実行を示す制御信号を生成して、外部から上記のような直流電圧が供給されているＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０へ出力し、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を開始する。
あるいは、重ね時間制御部２０ｂは、前述の制御信号を使用せず、自身から供給する直流電圧のｏｎ／ｏｆｆによってＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を制御してもよい。
前述の直流電圧を入力したＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０は、この直流電圧を所定の周波数、例えば３０［ｋＨｚ］の交流電圧に変換し、さらに、この交流電圧を５００［Ｖ］に昇圧して倍電圧回路３５へ出力する。
倍電圧回路３５は、自ら備える各コンデンサに電荷を蓄積して入力電圧の６倍の電圧を出力点に発生し、前述のように５００［Ｖ］の交流電圧が入力された場合には３［ｋＶ］の直流高電圧を生成し、これをＧＮＤへ印加する。
倍電圧回路３５から出力された高電圧は、ＧＮＤを介して点火プラグ２２へ印加される。この高電圧は、点火コイル３１からの放電電圧によって放電火花を発生させている点火プラグ２２の、ＧＮＤに接続している放電電極へ供給され、上記の放電火花を維持する。この高電圧によって放電電極間を流れた電流は、当該点火プラグ２２の頭部電極ならびに点火コイル３１の２次側コイルを介してＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０へ帰還する。
重ね時間制御部２０ｂは、例えば入力した点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から経過時間を計測し、予め設定されている重ね時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、重ね時間が経過していないと判定したときには、ステップＳ２０３の過程に戻り、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の動作を継続させる。
ステップＳ１０４の過程において、重ね時間が経過したと判定したときには、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０へ供給している直流電圧を遮断し、または駆動終了を示す制御信号を出力して、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を終了する（ステップＳ２０５）。
ステップＳ２０５の過程においてＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を終了させた後、ステップＳ１０１の過程に戻り、以降の各過程を同様に実行する。
ステップＳ２０５の過程においてＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動が終了すると、倍電圧回路３５は高電圧の出力を停止する。この高電圧の出力停止に伴い、点火プラグ２２が行っている重ね放電が終了する。
重ね時間制御部２０ｂは、点火コイルユニット１１ｂに対応する点火信号を入力して、前述のように点火コイルユニット１１ｂの動作を制御し、さらに点火コイルユニット１２ｂ〜１４ｂに対応する点火信号をそれぞれ入力し、これらの点火コイルユニット１２ｂ〜１４ｂをそれぞれのタイミングで、点火コイルユニット１１ｂと同様に動作を制御する。
以上のように、実施例２の内燃機関用点火装置２によれば、各点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂに、それぞれＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０を備え、各点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂにおいて点火コイル３１が放電電圧を発生し、また倍電圧回路３５が高電圧を発生するように構成したので、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂには、例えばバッテリから出力される直流電圧ＶＢ程度の低電圧を供給することから、低い耐圧の配線のみで各部と接続することができ、重ね放電制御部２０ｂを含む各部と点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂとの接続に、高耐圧の配線を少なく抑えることが可能になる。
また、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂに、それぞれＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０を備えたので、個々のＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０にかかる負荷を軽くすることができ、熱耐性等の小さいデバイスや昇圧トランスなどによって構成されたＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０を使用することが可能になる。
図３の内燃機関用点火装置２は、４つの点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂ、重ね時間制御部２０ｂを備えている。
点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂは、点火コイルユニット１１ａ〜１４ａと同様に前述のプラグキャップを備えて点火プラグ２２の頭部電極へ直接接続するように一体構成されている。また、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂには、それぞれ点火コイル３１、スイッチトランジスタ３２、高圧ダイオード３３、倍電圧回路３５、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０が備えられている。
ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０は、直流電圧を交流電圧に変換出力するインバータ、このインバータが生成した交流電圧を昇圧する回路（例えば昇圧トランスを含む昇圧回路）を備えている。詳しくは、重ね時間制御部２０ｂの制御信号に応じて、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または重ね時間制御部２０などの各回路を構成するデバイスの電源電圧５［Ｖ］と同様な直流電圧を用いて、所定の周波数を有する、例えば３０［ｋＨｚ］の交流電圧を生成し、さらにこの交流電圧を所定の電圧へ昇圧するように構成されている。
重ね時間制御部２０ｂは、前述の重ね時間制御部２０ａと同様に、プロセッサ等の制御デバイスならびに制御プログラム等を記憶格納しているメモリ等によって構成されている。また、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂに備えられる各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０をそれぞれ個別に制御するように構成されており、上記の点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂと低耐圧の配線によって接続されている。また、重ね時間制御部２０ｂを、上記のプロセッサや制御プログラム等を使用せず、論理回路等を用いて、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂに備えられた各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の動作制御を行うように構成してもよい。
次に動作について説明する。
図４は、図３の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。この図は、図３の重ね時間制御部２０ｂによる各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の動作制御を示したもので、図２のフローチャートの過程と同様な過程に同じ符号を使用している。
重ね時間制御部２０ｂは、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂの各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０に対して個別のタイミングで同様な制御を行う。ここでは点火コイルユニット１１ｂのＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０に対する制御を例示して説明する。
重ね時間制御部２０ｂは、ＥＣＵ等から点火コイルユニット１１ｂを対象とした点火信号を入力し、この信号がｏｆｆからｏｎへ遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ｏｆｆからｏｎへ遷移していないときには、この点火信号の監視を継続する。
ステップＳ１０１の過程において、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移したと判定したときには、この点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ｏｎからｏｆｆへ遷移していないと判定したときには、この点火信号の監視を継続する。
ステップＳ１０２の過程において、ｏｎからｏｆｆへ遷移したと判定したとき、即ち、点火コイルユニット１１ｂの点火コイル３１から放電電圧が点火プラグ２２へ出力されたと判定したときには、点火コイルユニット１１ｂのＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０へ所定の直流電圧、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または前述の電源電圧と同様な５［Ｖ］の直流電圧を供給し、このＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を開始する（ステップＳ２０３）。
または、ステップＳ１０２の過程において点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したと判定したとき、重ね時間制御部２０ｂは、駆動開始もしくは駆動の実行を示す制御信号を生成して、外部から上記のような直流電圧が供給されているＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０へ出力し、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を開始する。
あるいは、重ね時間制御部２０ｂは、前述の制御信号を使用せず、自身から供給する直流電圧のｏｎ／ｏｆｆによってＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を制御してもよい。
前述の直流電圧を入力したＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０は、この直流電圧を所定の周波数、例えば３０［ｋＨｚ］の交流電圧に変換し、さらに、この交流電圧を５００［Ｖ］に昇圧して倍電圧回路３５へ出力する。
倍電圧回路３５は、自ら備える各コンデンサに電荷を蓄積して入力電圧の６倍の電圧を出力点に発生し、前述のように５００［Ｖ］の交流電圧が入力された場合には３［ｋＶ］の直流高電圧を生成し、これをＧＮＤへ印加する。
倍電圧回路３５から出力された高電圧は、ＧＮＤを介して点火プラグ２２へ印加される。この高電圧は、点火コイル３１からの放電電圧によって放電火花を発生させている点火プラグ２２の、ＧＮＤに接続している放電電極へ供給され、上記の放電火花を維持する。この高電圧によって放電電極間を流れた電流は、当該点火プラグ２２の頭部電極ならびに点火コイル３１の２次側コイルを介してＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０へ帰還する。
重ね時間制御部２０ｂは、例えば入力した点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から経過時間を計測し、予め設定されている重ね時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、重ね時間が経過していないと判定したときには、ステップＳ２０３の過程に戻り、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の動作を継続させる。
ステップＳ１０４の過程において、重ね時間が経過したと判定したときには、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０へ供給している直流電圧を遮断し、または駆動終了を示す制御信号を出力して、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を終了する（ステップＳ２０５）。
ステップＳ２０５の過程においてＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動を終了させた後、ステップＳ１０１の過程に戻り、以降の各過程を同様に実行する。
ステップＳ２０５の過程においてＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０の駆動が終了すると、倍電圧回路３５は高電圧の出力を停止する。この高電圧の出力停止に伴い、点火プラグ２２が行っている重ね放電が終了する。
重ね時間制御部２０ｂは、点火コイルユニット１１ｂに対応する点火信号を入力して、前述のように点火コイルユニット１１ｂの動作を制御し、さらに点火コイルユニット１２ｂ〜１４ｂに対応する点火信号をそれぞれ入力し、これらの点火コイルユニット１２ｂ〜１４ｂをそれぞれのタイミングで、点火コイルユニット１１ｂと同様に動作を制御する。
以上のように、実施例２の内燃機関用点火装置２によれば、各点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂに、それぞれＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０を備え、各点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂにおいて点火コイル３１が放電電圧を発生し、また倍電圧回路３５が高電圧を発生するように構成したので、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂには、例えばバッテリから出力される直流電圧ＶＢ程度の低電圧を供給することから、低い耐圧の配線のみで各部と接続することができ、重ね放電制御部２０ｂを含む各部と点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂとの接続に、高耐圧の配線を少なく抑えることが可能になる。
また、点火コイルユニット１１ｂ〜１４ｂに、それぞれＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０を備えたので、個々のＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０にかかる負荷を軽くすることができ、熱耐性等の小さいデバイスや昇圧トランスなどによって構成されたＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０を使用することが可能になる。
図５は、この発明の実施例３による重ね放電型の内燃機関用点火装置の概略構成を示す回路図である。図１および図３に示したものと同様、あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図５の内燃機関用点火装置３は、４つの点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃを備えている。点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃは、それぞれ同様に構成されており、外部から各点火コイルユニットに対応する点火信号が入力されるように接続配線されている。また、点火プラグ２２の頭部電極と接続する前述のプラグキャップを備えて、点火コイルユニット１１ａ〜１４ａ等と同様に一体構成されている。ここでは、点火コイルユニット１１ｃを例示して構成を説明する。
点火コイルユニット１１ｃは、重ね時間制御部２０ｃ、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１、点火コイル３１、スイッチトランジスタ３２、高圧ダイオード３３、倍電圧回路３５を備えている。
重ね時間制御部２０ｃは、当該点火コイルユニット１１ｃに備えられているＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１のみを制御するもので、前述の重ね時間制御部２０ａ，２０ｂと同様に、プロセッサ等の制御デバイスや制御プログラム等を記憶格納しているメモリ等によって構成されている。
また、重ね時間制御部２０ｃを、上記のプロセッサや制御プログラム等を使用せず、論理回路等を用いてＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１を制御するように構成してもよい。
点火コイルユニット１１ｃのＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は、図３に示したＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０と同様に構成されており、重ね時間制御部２０ｃから入力した直流電圧、または図示されない外部から入力した直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換するインバータ等と、この交流電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路や昇圧トランス等を備えている。
点火コイルユニット１１ｃの倍電圧回路３５は、自らの入力点へＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の出力電圧を入力するように接続されている。
次に動作について説明する。
点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃの各重ね時間制御部２０ｃは、それぞれ同様な制御を行う。ここでは図４のフローチャートに示した各過程と同様な処理動作について、図４に使用した符号を用いて点火コイルユニット１１ｃの重ね時間制御部２０ｃによる処理、もしくは制御動作を説明する。
重ね時間制御部２０ｃは、ＥＣＵ等から出力される点火コイルユニット１１ｃに対応する点火信号が有意を示したか否か、具体的にはｏｆｆを示す信号レベルからｏｎを示す信号レベルに遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
ステップＳ１０１の過程において、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移していないと判定したときにはステップＳ１０１の過程を繰り返し、この点火信号の監視を継続する。
ステップＳ１０１の過程において、ｏｆｆからｏｎへ遷移したと判定したときには、この点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ｏｎからｏｆｆへ遷移していないと判定したときには、ステップＳ１０２の過程を繰り返し、この点火信号がｏｆｆへ遷移するタイミングを検知する。
一方、点火コイルユニット１１ｃに対応する点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移し、さらにｏｎからｏｆｆへ遷移したとき、この点火信号を入力した点火コイルユニット１１ｃのスイッチトランジスタ３２は、当該点火信号に応じて点火コイル３１の１次側コイルに流れる電流の導通・遮断を行う。
点火コイル３１は、１次側コイルに流れている電流が遮断されることによって、２次側コイルに例えば３［ｋＶ］の放電電圧を発生して点火プラグ２２へ出力する。点火プラグ２２は、点火コイル３１から供給された放電電圧によって放電電極間に放電火花を発生する。
重ね時間制御部２０ｃは、ステップＳ１０２の過程において点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したと判定したとき、駆動開始もしくは駆動の実行を示す制御信号をＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１へ出力し、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を開始する（ステップＳ２０３）。
詳しくは、上記の制御信号に応じて動作を開始したＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または重ね時間制御部２０ｃなどの回路動作に用いる電源電圧５［Ｖ］と同様な直流電圧を外部から入力する。または上記のような直流電圧を重ね時間制御部２０ｃを介して入力し、この直流電圧を交流電圧に変換する動作を開始する。
あるいは、重ね時間制御部２０ｃは、制御信号を使用せず、自身から前述のような直流電圧を供給し、この直流電圧の供給のｏｎ／ｏｆｆによってＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を制御してもよい。
ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は、入力した直流電圧から生成した交流電圧を例えば５００［Ｖ］に昇圧して倍電圧回路３５へ出力する。
倍電圧回路３５は、自ら備える各コンデンサに電荷を蓄積して入力電圧の６倍の電圧を出力点に発生し、前述のように５００［Ｖ］の交流電圧が入力された場合には、直流３［ｋＶ］の高電圧を発生する。
ここで、重ね時間制御部２０ｃは、点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点からＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を開始することから、倍電圧回路３５は、点火コイル３１から出力される放電電圧がピーク値を迎えて下降に遷移したときに、前述の高電圧の出力を開始する。
また、重ね時間制御部２０ｃからの制御信号が駆動終了を示すまで、または前述の直流電圧の入力が遮断されるまで、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は前述の交流電圧を出力し、倍電圧回路３５からの高電圧出力を継続させる。
重ね時間制御部２０ｃは、ステップＳ２０３の過程において、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１を駆動させると、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１から交流電圧を出力している時間、即ちＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１を稼動させている経過時間を計測し、例えば予め自身に記憶設定されている重ね時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、入力した点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から経過時間を計測し、この経過時間が予め記憶している閾値（重ね時間）を超えたか否かを判定する。
ステップＳ１０４の過程において、重ね時間を経過していないと判定したときには、ステップＳ２０３の過程に戻り、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の出力動作を継続させる。また、重ね時間を経過したと判定したときには、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１へ供給している直流電圧を遮断し、または駆動終了を示す制御信号を出力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を終了して交流電圧の出力動作を停止させる（ステップＳ２０５）。
倍電圧回路３５が生成した高電圧は、ＧＮＤ部分を介して点火プラグ２２の一方の放電電極に印加される。このとき、点火プラグ２２は、点火コイル３１から出力された放電電圧によって放電火花を発生させており、上記のＧＮＤを介して印加された高電圧によって放電火花を維持する。この放電状態を維持させた電流は、点火プラグ２２の他方の放電電極から点火コイル３１の２次側コイルを介してＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１へ帰還する。
なお、倍電圧回路３５から出力される電流は、点火コイル３１が放電電圧を発生したときに２次側コイルに流れる電流に対して順方向に流れる。換言すると、倍電圧回路３５の出力電流はマイナス電流となる。
重ね時間制御部２０ｃは、ステップＳ２０５の過程でＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を終了させると、ステップＳ１０１の過程に戻って以降の各処理過程を同様に繰り返す。
このように、点火コイルユニット１１ｃの重ね時間制御部２０ｃは、上記の各過程において実施例２で説明した重ね時間制御部２０ｂと同様な処理を行い、当該点火コイルユニット１１ｃに備えられたＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の動作を制御する。
また、点火コイルユニット１２ｃ〜１４ｃの各重ね時間制御部２０ｃも同様に、各点火コイルユニット１２ｃ〜１４ｃに備えられたＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の動作を制御する。
各重ね時間制御部２０ｃは、それぞれ単一の点火信号を入力して各制御を行う点で、複数の点火信号を入力する重ね時間制御部２０ｂと異なる。
以上のように、この発明の実施例３による内燃機関用点火装置３によれば、各点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃに、点火コイル３１、倍電圧回路３５、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１、重ね時間制御部２０ｃ等を備えたので、各点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃと他の各部を接続する配線は、信号線やバッテリなどから供給される低電圧の直流電圧を伝送するものとなり、高耐圧の配線を少なくすることができる。
また、重ね時間制御部２０ｃの制御対象は単一のＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１のみであることから、当該重ね時間制御部２０ｃの構成を簡易なものとすることができる。
また、各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は、単一の点火プラグ２２に重ね放電を行わせるための交流電圧を生成することから、個々のＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１にかかる負荷を軽くすることができ、熱耐性の小さいデバイスや昇圧トランスなどによって構成されたＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１を使用することが可能になる。
図５の内燃機関用点火装置３は、４つの点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃを備えている。点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃは、それぞれ同様に構成されており、外部から各点火コイルユニットに対応する点火信号が入力されるように接続配線されている。また、点火プラグ２２の頭部電極と接続する前述のプラグキャップを備えて、点火コイルユニット１１ａ〜１４ａ等と同様に一体構成されている。ここでは、点火コイルユニット１１ｃを例示して構成を説明する。
点火コイルユニット１１ｃは、重ね時間制御部２０ｃ、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１、点火コイル３１、スイッチトランジスタ３２、高圧ダイオード３３、倍電圧回路３５を備えている。
重ね時間制御部２０ｃは、当該点火コイルユニット１１ｃに備えられているＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１のみを制御するもので、前述の重ね時間制御部２０ａ，２０ｂと同様に、プロセッサ等の制御デバイスや制御プログラム等を記憶格納しているメモリ等によって構成されている。
また、重ね時間制御部２０ｃを、上記のプロセッサや制御プログラム等を使用せず、論理回路等を用いてＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１を制御するように構成してもよい。
点火コイルユニット１１ｃのＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は、図３に示したＤＣ−ＡＣ昇圧回路４０と同様に構成されており、重ね時間制御部２０ｃから入力した直流電圧、または図示されない外部から入力した直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換するインバータ等と、この交流電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路や昇圧トランス等を備えている。
点火コイルユニット１１ｃの倍電圧回路３５は、自らの入力点へＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の出力電圧を入力するように接続されている。
次に動作について説明する。
点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃの各重ね時間制御部２０ｃは、それぞれ同様な制御を行う。ここでは図４のフローチャートに示した各過程と同様な処理動作について、図４に使用した符号を用いて点火コイルユニット１１ｃの重ね時間制御部２０ｃによる処理、もしくは制御動作を説明する。
重ね時間制御部２０ｃは、ＥＣＵ等から出力される点火コイルユニット１１ｃに対応する点火信号が有意を示したか否か、具体的にはｏｆｆを示す信号レベルからｏｎを示す信号レベルに遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
ステップＳ１０１の過程において、点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移していないと判定したときにはステップＳ１０１の過程を繰り返し、この点火信号の監視を継続する。
ステップＳ１０１の過程において、ｏｆｆからｏｎへ遷移したと判定したときには、この点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ｏｎからｏｆｆへ遷移していないと判定したときには、ステップＳ１０２の過程を繰り返し、この点火信号がｏｆｆへ遷移するタイミングを検知する。
一方、点火コイルユニット１１ｃに対応する点火信号がｏｆｆからｏｎへ遷移し、さらにｏｎからｏｆｆへ遷移したとき、この点火信号を入力した点火コイルユニット１１ｃのスイッチトランジスタ３２は、当該点火信号に応じて点火コイル３１の１次側コイルに流れる電流の導通・遮断を行う。
点火コイル３１は、１次側コイルに流れている電流が遮断されることによって、２次側コイルに例えば３［ｋＶ］の放電電圧を発生して点火プラグ２２へ出力する。点火プラグ２２は、点火コイル３１から供給された放電電圧によって放電電極間に放電火花を発生する。
重ね時間制御部２０ｃは、ステップＳ１０２の過程において点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移したと判定したとき、駆動開始もしくは駆動の実行を示す制御信号をＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１へ出力し、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を開始する（ステップＳ２０３）。
詳しくは、上記の制御信号に応じて動作を開始したＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は、例えばバッテリから供給される直流電圧ＶＢ、または重ね時間制御部２０ｃなどの回路動作に用いる電源電圧５［Ｖ］と同様な直流電圧を外部から入力する。または上記のような直流電圧を重ね時間制御部２０ｃを介して入力し、この直流電圧を交流電圧に変換する動作を開始する。
あるいは、重ね時間制御部２０ｃは、制御信号を使用せず、自身から前述のような直流電圧を供給し、この直流電圧の供給のｏｎ／ｏｆｆによってＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を制御してもよい。
ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は、入力した直流電圧から生成した交流電圧を例えば５００［Ｖ］に昇圧して倍電圧回路３５へ出力する。
倍電圧回路３５は、自ら備える各コンデンサに電荷を蓄積して入力電圧の６倍の電圧を出力点に発生し、前述のように５００［Ｖ］の交流電圧が入力された場合には、直流３［ｋＶ］の高電圧を発生する。
ここで、重ね時間制御部２０ｃは、点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点からＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を開始することから、倍電圧回路３５は、点火コイル３１から出力される放電電圧がピーク値を迎えて下降に遷移したときに、前述の高電圧の出力を開始する。
また、重ね時間制御部２０ｃからの制御信号が駆動終了を示すまで、または前述の直流電圧の入力が遮断されるまで、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は前述の交流電圧を出力し、倍電圧回路３５からの高電圧出力を継続させる。
重ね時間制御部２０ｃは、ステップＳ２０３の過程において、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１を駆動させると、当該ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１から交流電圧を出力している時間、即ちＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１を稼動させている経過時間を計測し、例えば予め自身に記憶設定されている重ね時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、入力した点火信号がｏｎからｏｆｆへ遷移した時点から経過時間を計測し、この経過時間が予め記憶している閾値（重ね時間）を超えたか否かを判定する。
ステップＳ１０４の過程において、重ね時間を経過していないと判定したときには、ステップＳ２０３の過程に戻り、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の出力動作を継続させる。また、重ね時間を経過したと判定したときには、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１へ供給している直流電圧を遮断し、または駆動終了を示す制御信号を出力し、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を終了して交流電圧の出力動作を停止させる（ステップＳ２０５）。
倍電圧回路３５が生成した高電圧は、ＧＮＤ部分を介して点火プラグ２２の一方の放電電極に印加される。このとき、点火プラグ２２は、点火コイル３１から出力された放電電圧によって放電火花を発生させており、上記のＧＮＤを介して印加された高電圧によって放電火花を維持する。この放電状態を維持させた電流は、点火プラグ２２の他方の放電電極から点火コイル３１の２次側コイルを介してＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１へ帰還する。
なお、倍電圧回路３５から出力される電流は、点火コイル３１が放電電圧を発生したときに２次側コイルに流れる電流に対して順方向に流れる。換言すると、倍電圧回路３５の出力電流はマイナス電流となる。
重ね時間制御部２０ｃは、ステップＳ２０５の過程でＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の駆動を終了させると、ステップＳ１０１の過程に戻って以降の各処理過程を同様に繰り返す。
このように、点火コイルユニット１１ｃの重ね時間制御部２０ｃは、上記の各過程において実施例２で説明した重ね時間制御部２０ｂと同様な処理を行い、当該点火コイルユニット１１ｃに備えられたＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の動作を制御する。
また、点火コイルユニット１２ｃ〜１４ｃの各重ね時間制御部２０ｃも同様に、各点火コイルユニット１２ｃ〜１４ｃに備えられたＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１の動作を制御する。
各重ね時間制御部２０ｃは、それぞれ単一の点火信号を入力して各制御を行う点で、複数の点火信号を入力する重ね時間制御部２０ｂと異なる。
以上のように、この発明の実施例３による内燃機関用点火装置３によれば、各点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃに、点火コイル３１、倍電圧回路３５、ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１、重ね時間制御部２０ｃ等を備えたので、各点火コイルユニット１１ｃ〜１４ｃと他の各部を接続する配線は、信号線やバッテリなどから供給される低電圧の直流電圧を伝送するものとなり、高耐圧の配線を少なくすることができる。
また、重ね時間制御部２０ｃの制御対象は単一のＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１のみであることから、当該重ね時間制御部２０ｃの構成を簡易なものとすることができる。
また、各ＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１は、単一の点火プラグ２２に重ね放電を行わせるための交流電圧を生成することから、個々のＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１にかかる負荷を軽くすることができ、熱耐性の小さいデバイスや昇圧トランスなどによって構成されたＤＣ−ＡＣ昇圧回路４１を使用することが可能になる。
この発明による内燃機関用点火装置は、点火プラグに長時間の放電火花を発生させる重ね放電を行う構成において、高耐圧の配線を少なく、もしくは不要とすることができることから、各点火プラグの配置が離れている内燃機関や、高圧配線などの取付けスペースが制限される内燃機関の点火装置として使用することに適している。
１ 内燃機関用点火装置
２ 内燃機関用点火装置
３ 内燃機関用点火装置
１１ａ 点火コイルユニット
１２ａ 点火コイルユニット
１３ａ 点火コイルユニット
１４ａ 点火コイルユニット
１１ｂ 点火コイルユニット
１２ｂ 点火コイルユニット
１３ｂ 点火コイルユニット
１４ｂ 点火コイルユニット
１１ｃ 点火コイルユニット
１２ｃ 点火コイルユニット
１３ｃ 点火コイルユニット
１４ｃ 点火コイルユニット
２０ａ 重ね時間制御部
２０ｂ 重ね時間制御部
２０ｃ 重ね時間制御部
２１ ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路
３１ 点火コイル
３２ スイッチトランジスタ
３３ 高圧ダイオード
３４ 昇圧トランス
３５ 倍電圧回路
４０ ＤＣ−ＡＣ昇圧回路
４１ ＤＣ−ＡＣ昇圧回路
１００ バッテリ
１２０ 点火コイル
１２１ 一次側コイル
１２２ 二次側コイル
１２３ スイッチトランジスタ
１４２ スイッチトランジスタ
１４０ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４１ 昇圧トランス
１４３ 発振回路
１４４ 出力コンデンサ
２００ 点火プラグ
２ 内燃機関用点火装置
３ 内燃機関用点火装置
１１ａ 点火コイルユニット
１２ａ 点火コイルユニット
１３ａ 点火コイルユニット
１４ａ 点火コイルユニット
１１ｂ 点火コイルユニット
１２ｂ 点火コイルユニット
１３ｂ 点火コイルユニット
１４ｂ 点火コイルユニット
１１ｃ 点火コイルユニット
１２ｃ 点火コイルユニット
１３ｃ 点火コイルユニット
１４ｃ 点火コイルユニット
２０ａ 重ね時間制御部
２０ｂ 重ね時間制御部
２０ｃ 重ね時間制御部
２１ ＤＣ−ＡＣ昇圧駆動回路
３１ 点火コイル
３２ スイッチトランジスタ
３３ 高圧ダイオード
３４ 昇圧トランス
３５ 倍電圧回路
４０ ＤＣ−ＡＣ昇圧回路
４１ ＤＣ−ＡＣ昇圧回路
１００ バッテリ
１２０ 点火コイル
１２１ 一次側コイル
１２２ 二次側コイル
１２３ スイッチトランジスタ
１４２ スイッチトランジスタ
１４０ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４１ 昇圧トランス
１４３ 発振回路
１４４ 出力コンデンサ
２００ 点火プラグ
Claims (3)
- 点火プラグに直接接続して該点火プラグに放電火花を発生させる放電電圧を生成する点火コイルユニットを前記点火プラグ毎に複数備える内燃機関用点火装置であって、
直流電圧から第１交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換駆動部と、
前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧駆動部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記点火コイルユニットは、
外部から前記点火プラグの放電動作を制御する点火信号を入力し、前記点火信号が有意を示したとき直流電圧を用いて前記放電電圧を出力する点火コイルと、
前記第１交流電圧を昇圧する昇圧トランスと、
前記昇圧トランスによって昇圧された第２交流電圧を用いて前記放電火花を維持する高電圧を生成する倍電圧回路と、
を含み、
前記制御部は、
前記外部から前記複数の点火コイルユニットにそれぞれ対応する点火信号を入力し、いずれかの点火信号が有意を示したとき、所定の時間が経過する間、前記有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットへ前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧駆動部から前記第１交流電圧を供給し、
前記有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットは、
前記第１交流電圧が供給される所定の時間が経過する間に、前記昇圧トランスが昇圧した第２交流電圧を用いて前記倍電圧回路が前記高電圧を生成し、前記点火コイルから出力される放電電圧に前記高電圧を重ねて該点火コイルユニットに直接接続している点火プラグへ供給する、
ことを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 点火プラグに直接接続して該点火プラグに放電火花を発生させる放電電圧を生成する点火コイルユニットを前記点火プラグ毎に複数備える内燃機関用点火装置であって、
前記各点火コイルユニットにそれぞれ対応する点火信号を入力し、該点火信号に応じて前記各点火コイルユニットの動作を制御する制御部を備え、
前記点火コイルユニットは、
自身に対応する点火信号を入力し、該点火信号が有意を示したとき直流電圧を用いて前記放電電圧を出力する点火コイルと、
前記制御部の制御により入力した直流電圧を用いて所定電圧の交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換昇圧部と、
前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から出力される交流電圧を用いて、前記点火プラグに発生する放電火花を維持する高電圧を生成する倍電圧回路と、
を含み、
前記制御部は、
いずれかの点火信号が有意を示したとき、前記有意を示した点火信号に対応する点火コイルユニットのＤＣ−ＡＣ変換昇圧部の動作を制御し、
所定の時間が経過する間に、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から交流電圧を前記倍電圧回路へ供給させて高電圧を生成し、前記点火コイルから出力される放電電圧に前記高電圧を重ねて該点火コイルユニットに直接接続している点火プラグへ供給する、
ことを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 点火プラグに直接接続して該点火プラグに放電火花を発生させる放電電圧を生成する点火コイルユニットを備える内燃機関用点火装置であって、
前記点火コイルユニットは、
外部から入力した点火信号が有意を示したとき直流電圧を用いて前記放電電圧を出力する点火コイルと、
前記制御部の制御により入力した直流電圧を用いて所定電圧の交流電圧を生成するＤＣ−ＡＣ変換昇圧部と、
前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から出力される交流電圧を用いて、前記点火プラグに発生する放電火花を維持する高電圧を生成する倍電圧回路と、
前記点火信号が有意を示したとき、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部の動作を制御して、
所定の時間が経過する間に、前記ＤＣ−ＡＣ変換昇圧部から交流電圧を前記倍電圧回路へ供給させて高電圧を生成し、前記点火コイルから出力される放電電圧に前記高電圧を重ねて該点火コイルユニットに直接接続している点火プラグへ供給させる制御部と、
を備える、
ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/067260 WO2014002291A1 (ja) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | 内燃機関用点火装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2014002291A1 true JPWO2014002291A1 (ja) | 2016-05-30 |
Family
ID=49782513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014522354A Pending JPWO2014002291A1 (ja) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | 内燃機関用点火装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPWO2014002291A1 (ja) |
| WO (1) | WO2014002291A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
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-
2012
- 2012-06-29 JP JP2014522354A patent/JPWO2014002291A1/ja active Pending
- 2012-06-29 WO PCT/JP2012/067260 patent/WO2014002291A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014002291A1 (ja) | 2014-01-03 |
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