JPWO2020129141A1 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

二次電流に電流を重畳する場合、回路および回路を駆動させる信号線が必要となり、大型化の問題が発生する。ために、コアに巻回された一次コイル（１０）と二次コイル（２０）とを有するイグニッションコイル、前記一次コイル（１０）によって前記二次コイル（２０）に生じる二次電流に対して重畳する出力エネルギーを発生させる重畳回路（３０）、前記一次コイル（１０）に接続され前記一次コイル（１０）への電流のオンあるいはオフを行う第１のスイッチ素子（１１）、前記重畳回路に接続され前記第１のスイッチ素子（１１）がオンの場合は動作を停止し、前記第１のスイッチ素子（１１）がオフの場合は動作を行う第２のスイッチ素子（３１）、及び前記第１のスイッチ素子（１１）を駆動する第１の駆動信号と前記第２のスイッチ素子（３１）を駆動する第２の駆動信号を受ける共通の入力端子（２）を備えた。

Description

本願は、内燃機関用点火装置に関するものである。

内燃機関用点火装置は、直流電源に一端の高電圧側端子が接続される一次コイルに対して所定の巻回比となる二次巻回数で巻回された二次コイルとを備え、一次コイルに流れる一次電流の増減によって、二次コイルに高い二次電圧を発生し、この二次コイルの一端に取付けられた点火プラグにエネルギーを供給し、火花放電を発生させるものである。

従来の内燃機関用点火装置（以下、点火装置と略称する）は、直流電源の低電圧を点火プラグで火花が飛ぶように、高電圧に変換する役割を果たしている。構成は、中央に透磁率の大きいコアがあり、その周りに一次コイルおよび二次コイルが巻かれている。一次コイル(メイン一次コイル)に電流を流すことによってコアが磁化し、磁気エネルギーが蓄えられ、その周囲に磁界が出来、スイッチングによって一時電流の遮断を行うことによって磁界が変化し自己誘導作用が起こり、一次コイルに３００〜５００ボルトの電圧が発生する。この時、磁気回路および磁束を共有する二次コイル側にも同時に２５〜３０キロボルトの電圧が発生する。

この二次側出力に、様々な方法にて出力エネルギー（電流）を加算的に重畳する点火装置が提案されている。すなわち、内燃機関の燃費改善のためにリーン化あるいは高ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）化した内燃機関が検討されている。しかし、リーン化あるいは高ＥＧＲ化した内燃機関の混合気は着火性が良くないため、点火装置には高エネルギー化、特に高電流化が求められている。

例えば、特許文献１には、コアに対して２つの一次コイルと１つの二次コイルを設け、一次コイルの一方（メイン一次コイル）に、電流をオン・オフ制御するスイッチ素子（メインＩＣ）を設け、もう一方の一次コイル（サブ一次コイル）に、電流をオン・オフ制御するスイッチ素子（サブＩＣ）を設け、メインＩＣをオンにすることによってメイン一次コイルに一次電流（メイン一次電流）を流すことによって、二次コイルに二次電流を発生させた後に、サブＩＣをオンにすることによってサブ一次コイルに一次電流（サブ一次電流）を通電する事によって、二次コイルの二次電流に重畳する電流を発生させる方式が開示されている。
また、特許文献２には、二次電流を発生させた後に、スイッチ素子をオンし、昇圧回路によって、一次コイルに逆方向の通電磁束を発生させて、二次コイルに二次重畳電流を発生させる方式が開示されている。
さらに、特許文献３には、二次電流を発生させた後に、スイッチ素子をオンし、昇圧回路によって、二次コイルへエネルギー投入を行う事で二次コイルに二次重畳電流を発生させる方式が開示されている。

米国特許第９３９９９７９号公報 特開２０１４−２１８９９５号公報 特表２０１５−５２９７７４号公報

特許文献１〜３に開示の、出力エネルギー（電流）を加算的に重畳する点火装置に於いては、従来の点火装置に対して、電流重畳を行うための追加回路を設け、メインＩＣ駆動用の信号とは別の、追加回路を適切に駆動するための駆動信号が必要となる。そのため、追加回路に駆動信号を入力するための端子が必要となり、点火装置が大型化及びコストアップするという問題が発生する。
また、エンジンコントロールユニット（Electronic Control Unit）においても、追加回路に駆動信号を出力するための回路構成が必要となり、コストアップすることになる。

本願は、前述の課題を解決するためになされたもので、点火装置の小型化、コストの低減を図ることを目的とするものである。

本願の内燃機関用点火装置は、コアに巻回された一次コイルと二次コイルとを有するイグニッションコイル、前記一次コイルによって前記二次コイルに生じる二次電流に対して重畳する出力エネルギーを発生させる重畳回路、前記一次コイルに接続され前記一次コイルへの電流のオンあるいはオフを行う第１のスイッチ素子、前記重畳回路に接続され前記第１のスイッチ素子の動作に応じて前記重畳回路への電流のオンあるいはオフを行う第２のスイッチ素子、前記第１のスイッチ素子を駆動する第１の駆動信号と前記第２のスイッチ素子を駆動する第２の駆動信号を受ける共通の入力端子を備え、前記第１のスイッチ素子の動作中は前記第２のスイッチ素子の動作を停止し、前記第２のスイッチ素子の動作中は前記第１のスイッチ素子の動作を停止することを特徴とする。

本願の点火装置によれば、第１の駆動信号を受ける入力端子と第２の駆動信号を受ける入力端子を共通の入力端子とすることが出来ることで、信号線を１本減らすことが出来、また、ＥＣＵからの出力端子を気筒の数量分だけ減らすことが出来る。そのため、点火装置の小型化、コストの低減を行うことが出来る。

本願の実施の形態１の内燃機関用点火装置の回路図である。 図１の回路図の動作波形を示す図である。 本願の実施の形態２の内燃機関用点火装置の回路図である。 図３の回路図の動作波形を示す図である。 本願の実施の形態３の内燃機関用点火装置の回路図である。 図５の回路図の動作波形を示す図である。 本願の実施の形態４の内燃機関用点火装置の回路図である。 図７の回路図の動作波形を示す図である。 本願の実施の形態５の内燃機関用点火装置の回路図である。 図９の回路図の動作波形を示す図である。

以下、本願に係る内燃機関用点火装置の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一または相当する部分については、同一符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本願の実施の形態１の内燃機関用点火装置を示す回路図である。また、図２は、図１の回路図の基本条件での動作波形を示す図である。

実施の形態１の内燃機関用点火装置は、図１に示すように、イグニッションコイルの一次コイルが、メイン一次コイル１０とサブ一次コイル３０とに中点において分けられ、中点に電源１２からの電流が点火装置入力コネクタ２を通じて供給されている。また、メイン一次コイル１０の通電のオンあるいはオフの切り替えは、メイン一次コイル１０に接続されているメインＩＣ１１（スイッチ素子）によって行われる。
メインＩＣ１１がオンにされるとメイン一次コイル１０に電流が流れ、正方向の通電磁束が生じ、所定のタイミングで、通電されていた状態から電流を遮断することにより逆方向の遮断磁束が生じる。これによって磁界が変化し自己誘導作用が起こり、メイン一次コイル１０に電圧が発生する。この時、磁気回路および磁束を共有する二次コイル２０側にも電圧が発生する。

また、サブ一次コイル３０への通電のオンあるいはオフの切り替えは、サブ一次コイル３０に接続されているサブＩＣ３１（スイッチ素子）によって行われる。サブ一次コイル３０に電流が流れることによって二次コイル２０に生じていた二次電流に対してエネルギーが重畳される。
メインＩＣ１１は、半導体スイッチ素子であって、メイン一次コイル１０に接続され、自身のｃ−ｅ（コレクタ‐エミッタ）間の電圧を検知し、ｃ−ｅ間電圧発生時は、自身の動作を停止する機能を有している。サブＩＣ３１は、サブ一次コイル３０に接続されている。そして、メインＩＣ１１の駆動は、信号線５０および点火装置入力コネクタ２を通じてエンジンコントロールユニット３から送られてきた駆動信号に基づく。また、サブＩＣ３１も同様に、信号線５０および点火装置入力コネクタ２を通じてエンジンコントロールユニット３から送られてきた駆動信号に基づいて駆動される。

イグニッションコイルの二次コイル２０は、一端が点火プラグ２１に接続され、他端が二次電流経路抵抗２２に接続され、メイン一次コイル１０とサブ一次コイル３０と磁気的に結合することで放電エネルギーを発生する。メイン一次コイル１０とサブ一次コイル３０は同一の点火コイル電源１２に接続されており、メイン一次コイル１０は、点火コイル電源１２から電流を流した時に、二次コイル２０とは逆極性となるように巻線されており、サブ一次コイル３０は、点火コイル電源１２から電流を流した時に、二次コイル２０とは同極性となるように巻線されている。すなわち、メイン一次コイル１０とサブ一次コイル３０は点火コイル電源１２から見ると逆極性となるように巻線されている。

二次電流経路抵抗２２の一端は、グランド（ＧＮＤ）に接続されており、他端は二次コイル２０の低圧側及びサブＩＣ３１の電源（＋Ｂ）端子に接続されている。そのため、二次電流発生の期間のみ、サブＩＣ３１へ電源供給を行い動作可能な状態としている。すなわち、メインＩＣ１１の動作中にはサブＩＣ３１は動作を停止し、サブＩＣ３１の動作中にはメインＩＣ１１は動作を停止する。

次にこの回路の動作を、図２に基づいて説明する。
図２に示す波形ａはメインＩＣ１１およびサブＩＣ３１への共通駆動信号、波形ｂはメイン一次コイル１０に流れる電流（メイン一次コイル電流）、波形ｃはサブ一次コイル３０に流れる電流（サブ一次コイル電流）、波形ｄは二次電流（＝メインコイルによる二次電流＋サブコイルによる重畳電流）、波形ｅはサブＩＣ３１の電源電圧、波形ｆはメインＩＣ１１のｃ−ｅ間（コレクタ−エミッタ間）電圧を示している。

メインＩＣ１１およびサブＩＣ３１の共通駆動信号の１回目のオン・オフに従い、メイン一次コイル１０への通電あるいは遮断が行われる。メイン一次コイル１０への通電が行われる際には、サブＩＣ３１の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加が行われていないため、サブ一次コイル３０へ通電は行われない。
メイン一次コイル１０への電流が遮断されることにより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（図２には示さず）。この電圧により、点火プラグ２１のギャップ間で放電が発生し二次コイル２０に負の電流が流れる（図１の矢印方向が正方向）。

また、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、二次電流経路抵抗２２の端子間にＧＮＤを基準に正の電圧が発生し、サブＩＣ３１の電源（＋Ｂ）端子へ電圧が印加される。次に、メインＩＣ１１およびサブＩＣ３１の共通駆動信号の２回目のオン・オフに従い、サブ一次コイル３０への通電あるいは遮断が行われ、サブ一次コイル３０へ電流通電の期間だけ二次電流へ重畳電流が発生する。二次電流発生の際は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に電圧が発生するため、メインＩＣ１１は自身の動作を停止し、メイン一次コイル１０への通電は行われない。

以上のように、メインＩＣ１１の動作期間中は、サブＩＣ３１の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加を行わずサブＩＣ３１の動作を停止する。また、サブＩＣ３１の動作期間中は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧の検知による自身の動作停止の機能を用いてメインＩＣ１１の動作を停止する。これにより、メインＩＣ１１とサブＩＣ３１のそれぞれへの共通の駆動信号（メインＩＣ１１、サブＩＣ３１の共通駆動信号）を入力しても、メイン一次コイル１０、サブ一次コイル３０が動作中お互いのエネルギーを打ち消すといったことがなく動作することが出来る。

また、メインＩＣ１１、サブＩＣ３１のそれぞれの駆動信号を１本の信号線５０で入力可能であるため、メインＩＣ１１とサブＩＣ３１のそれぞれに個別に駆動信号を入力するよりも信号線を１本少なくすることが出来、点火回路入力コネクタ２の端子を減らし、点火回路１の小型化、コスト低減を行う事が出来る。
また、点火回路１へ信号出力を行う、エンジンコントロールユニット３に於いても出力する信号線を気筒につき１本ずつ低減することが出来、小型化、コスト低減を行うことが出来る。
なお、この実施の形態１において、二次コイルに生じる二次電流に対して出力エネルギーを重畳する回路としては、サブ一次コイル３０が相当する。

実施の形態２．
図３は、本願の実施の形態２の内燃機関用点火装置を示す回路図である。また、図４は、図３の回路図の基本条件での動作波形を示す図である。

実施の形態２の内燃機関用点火装置は、図３に示すように、メイン一次コイル１０と、メイン一次コイル１０に接続され、メイン一次コイル１０への通電・遮断を切り替え、自身のｃ−ｅ（コレクタ-エミッタ）間を検知し、ｃ−ｅ間電圧発生時は自身の動作を停止する機能を有したメインＩＣ１１と、ＶＢ電圧（基準電圧）を用いて昇圧動作を行う一次側昇圧電源４１と、メインＩＣ１１のコレクタ端子にメイン一次コイル１０と並列に配置され、一次側昇圧電源４１からのメイン一次コイル１０への電圧印加をスイッチングする一次側スイッチ素子４２と、一次側スイッチ素子４２へ信号入力を行う一次側ドライバＩＣ４３と、一端が点火プラグ２１に接続され、他端が二次電流経路抵抗２２に接続され、メイン一次コイル１０と磁気的に結合することで放電エネルギーを発生する二次コイル２０とを備えている。

二次電流経路抵抗２２の一端はグランド（ＧＮＤ）と接続されており、他端は二次コイル２０の低圧側及び一次側ドライバＩＣ４３の電源（＋Ｂ）端子に接続されている。そのため、二次電流の発生している期間のみ、ドライバＩＣ（一次側）４３へ電源供給を行い、動作可能な状態としている。

次にこの回路の動作を、図４に基づいて説明する。
図４に示す波形ａはメインＩＣ１１および一次側ドライバＩＣ４３への共通駆動信号、波形ｂはメイン一次コイル１０に流れる電流（メイン一次コイル電流）、波形ｃは二次電流（二次コイル２０に流れる電流）、波形ｄはドライバＩＣ（一次側）４３の電源電圧、波形ｅはメインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧を示している。

メインＩＣ１１および一次側ドライバＩＣ４３への共通駆動信号の１回目のオン・オフに従い、メイン一次コイル１０への通電あるいは遮断が行われる。その際、一次側ドライバＩＣ４３の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加が行われていないため、一次側スイッチ素子４２をオンさせず、メイン一次コイル１０への通電が行われない。
メイン一次コイル１０への電流が遮断され、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（図４には示さず）。この電圧により、点火プラグ２１のギャップ間で放電が発生し二次コイル２０に負の電流が流れる（図３の矢印方向が正方向）。

また、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、二次電流経路抵抗２２の端子間にＧＮＤを基準に正の電圧が発生し、一次側ドライバＩＣ４３の電源（＋Ｂ）端子へ電圧が印加される。次に、メインＩＣ１１、一次側ドライバＩＣ４３の共通駆動信号の２回目のオン・オフに従い、メイン一次コイル１０へ逆方向の電流が通電、遮断され、メイン一次コイル１０へ逆方向電流の通電の期間だけ二次電流へ重畳電流が発生する。二次電流発生の際は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に電圧が発生するため、メインＩＣ１１は自身の動作を停止し、メイン一次コイル１０への通電は行われない。

以上のように、メインＩＣ１１の動作期間中は、一次側ドライバＩＣ４３の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加を行わずドライバＩＣ（一次側）４３の動作を停止する。また、一次側ドライバＩＣ４３の動作期間中は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧の検知による自身の動作停止の機能を用いてメインＩＣ１１の動作を停止する。これにより、メインＩＣ１１と一次側ドライバＩＣ４３のそれぞれへ共通の駆動信号（メインＩＣ１１、一次側ドライバＩＣ４３の共通駆動信号）を入力しても、メインＩＣ１１のオンのタイミングでメイン一次コイル１０へ正方向の電流が流れ点火動作を正常に行う事が出来る。

また、メインＩＣ１１、一次側ドライバＩＣ４３のそれぞれの駆動信号を１本の信号線５０で入力可能であるため、メインＩＣ１１と一次側ドライバＩＣ４３のそれぞれへ個別に駆動信号を入力するよりも信号線を１本少なくすることが出来、点火回路入力コネクタ２の端子を減らし、点火回路１の小型化、コスト低減を行う事が出来る。また、点火回路１へ信号出力を行う、エンジンコントロールユニット３に於いても出力する信号線を気筒につき１本ずつ低減することが出来、小型化、コスト低減を行う事が出来る。

実施の形態３．
図５は、本願の実施の形態３の内燃機関用点火装置を示す回路図である。また、図６は、図５の回路図の基本条件での動作波形を示す図である。

実施の形態３の内燃機関用点火装置は、図５に示すように、メイン一次コイル１０と、メイン一次コイル１０に接続され、メイン一次コイルへ１０の通電あるいは遮断を切り替え、自身のｃ−ｅ（コレクタ‐エミッタ）間を検知し、ｃ−ｅ間の電圧発生時は自身の動作を停止する機能を有したメインＩＣ１１と、ＶＢ電圧を用いて昇圧動作を行う二次側昇圧電源５１と、一端が点火プラグ２１に接続され、他端が二次電流経路抵抗２２に接続され、メイン一次コイル１０と磁気的に結合することによって放電エネルギーを発生する二次コイル２０と、この二次コイル２０に対して二次電流経路抵抗２２と並列に配置され、二次側昇圧電源５１から二次コイル２０への電圧印加をスイッチングする二次側スイッチ素子５２と、二次側スイッチ素子５２へ信号入力を行う二次側ドライバＩＣ５３とを備えている。

二次電流経路抵抗２２の一端はグランド（ＧＮＤ）に接続されており、他端は二次コイル２０の低圧側及び一次側ドライバＩＣ４３の電源（＋Ｂ）端子に接続されている。そのため、二次電流発生の期間のみ、二次側ドライバＩＣ５３へ電源供給を行い動作可能な状態としている。

次にこの回路の動作を、図５に基づいて説明する。
図５に示す波形ａはメインＩＣ１１および二次側ドライバＩＣ５３への共通駆動信号、波形ｂはメイン一次コイル１０に流れる電流（メイン一次コイル電流）、波形ｃは二次電流（二次コイル２０に流れる電流）、波形ｄは二次側ドライバＩＣ５３電源電圧、波形ｅはメインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧を示している。

メインＩＣ１１および二次側ドライバＩＣ５３への共通駆動信号の１回目のオン・オフに従い、メイン一次コイル１０への通電あるいは遮断が行われる。その際、二次側ドライバＩＣ５３の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加がされていないため、二次側スイッチ素子５２をオンさせず、二次コイル２０へ通電を行われない。メイン一次コイル１０への電流が遮断されることにより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（図４には示さず）。この電圧により、点火プラグ２１のギャップ間で放電が発生し二次コイル２０に負の電流が流れる（図３の矢印方向が正方向）。

また、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、二次電流経路抵抗２２の端子間にグランド（ＧＮＤ）を基準に正の電圧が発生し、二次側ドライバＩＣ５３の電源（＋Ｂ）端子へ電圧を印加する。次に、メインＩＣ１１，二次側ドライバＩＣ５３共通駆動信号の２回目のオン・オフに従い、二次側スイッチ素子５２をオンさせることにより、二次電流通電中の二次コイル２０へ、二次側昇圧電源５１から電力供給を行うことで、二次電流へ重畳電流が発生する。二次電流発生の際は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に電圧が発生するため、メインＩＣ１１は自身の動作を停止し、メイン一次コイル１０へ通電は行われない。

以上のように、メインＩＣ１１の動作期間中は、ドライバＩＣ（二次側）５３の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加を行わず二次側ドライバＩＣ５３の動作を停止する。また、二次側ドライバＩＣ５３の動作期間中は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧の検知による自身の動作停止の機能を用いてメインＩＣ１１の動作を停止する。これにより、メインＩＣ１１と二次側ドライバＩＣ５３のそれぞれへ共通の駆動信号（メインＩＣ１１、二次側ドライバＩＣ５３共通駆動信号）を入力しても、メインＩＣ１１のオンのタイミングでメイン一次コイル１０へ正方向の電流が流れ点火動作を正常に行う事が出来る。

また、メインＩＣ１１および二次側ドライバＩＣ５３のそれぞれの駆動信号を１本の信号線５０で入力可能であるため、メインＩＣ１１と二次側ドライバＩＣ５３のそれぞれへ個別に駆動信号を入力するよりも信号線を１本少なくすることが出来、点火回路入力コネクタ２の端子を減らし、点火回路１の小型化、コスト低減を行う事が出来る。また、点火回路１へ信号出力を行う、エンジンコントロールユニット３に於いても出力する信号線を気筒につき１本ずつ低減することが出来、小型化、コスト低減を行う事が出来る。

実施の形態４．
図７は、本願の実施の形態４の内燃機関用点火装置を示す回路図である。また、図８は、図７の回路図の基本条件での動作波形を示す図である。

実施の形態４の内燃機関用点火装置においては、図７に示すようにメインＩＣ１１のゲートへ、メインＩＣゲートトランジスタ１３とメインＩＣゲート抵抗１４を挿入している。その他の構成は実施の形態１と同様である。この構成によって、実施の形態１においては、メインＩＣ１１は、メイン一次コイル１０に接続され、自身のｃ−ｅ（コレクタ‐エミッタ）間の電圧を検知し、ｃ−ｅ間電圧発生時は、自身の動作を停止する機能を有していたが、この実施の形態４においては、メインＩＣ１１は自身のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧を検知し、電圧発生時に自身の動作を停止する機能を有していない。

次にこの回路の動作を、図８に基づいて説明する。
図８に示す波形ａはメインＩＣ１１およびサブＩＣ３１への共通駆動信号、波形ｂはメインＩＣ１１に入力される駆動信号、波形ｃはメイン一次コイル１０に流れる電流（メイン一次コイル電流）、波形ｄはサブＩＣ３１に入力される駆動信号、波形ｅはサブ一次コイル３０に流れる電流（サブ一次コイル電流）、波形ｆは二次電流（＝メインコイルによる二次電流＋サブコイルによる重畳電流）、波形ｇはサブＩＣ３１の電源電圧、波形ｈはメインＩＣゲートトランジスタ１３のゲートに入力されるトランジスタ駆動信号を示している。

本実施の形態４では、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、二次電流経路抵抗２２の端子間にグランド（ＧＮＤ）を基準に正の電圧が発生し、メインＩＣゲートトランジスタ１３のゲートへ、トランジスタ駆動信号が入力される。そのため、二次電流発生期間はメインＩＣ１１へ入力される駆動信号はＬｏｗレベルの信号入力となり、メイン一次コイルへの通電を行わない。また、メインＩＣゲートトランジスタ１３がオンしている期間にサブＩＣ３１へ入力される駆動信号のレベルがＬｏｗとならない様に、メインＩＣゲート抵抗１４を配置している。

以上のように、メインＩＣ１１が自身のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧を検知し、電圧発生時自身の動作を停止する機能を有していなくとも、メインＩＣゲートトランジスタ１３により、二次電流発生期間にメインＩＣ１１へ入力の駆動信号のレベルをＬｏｗにすることで、サブＩＣ３１の動作中にメインＩＣ１１の動作を停止することが出来る。これにより、メインＩＣ１１とサブＩＣ３１のそれぞれへ共通の駆動信号（メインＩＣ１１およびサブＩＣ３１への共通駆動信号）を入力しても、メイン一次コイル１０、サブ一次コイル３０が動作中お互いのエネルギーを打ち消すといったことがなく動作することが出来る。

実施の形態５．
図９は、本願の実施の形態５の内燃機関用点火装置を示す回路図である。また、図１０は、図９の回路図の基本条件での動作波形を示す図である。

実施の形態５の内燃機関用点火装置においては、図９に示すように、実施の形態４に対し、メインＩＣゲートトランジスタ１３への駆動信号入力を二次電流経路抵抗２２から行わず、メインＩＣ１１のコレクタ電圧を高圧側分圧抵抗１５、ＧＮＤ側分圧抵抗１６にて分圧した電圧を、メインＩＣゲートトランジスタ１３への駆動信号入力として用いている。

本実施の形態５では、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に発生する電圧を、高圧側分圧抵抗１５、ＧＮＤ側分圧抵抗１６にて分圧し、メインＩＣゲートトランジスタ１３のゲートへ、図１０記載のトランジスタ駆動信号が入力される。そのため、二次電流発生期間はメインＩＣ１１へ入力される駆動信号はＬｏｗレベルの信号入力となり、メイン一次コイルへの通電を行わない。

次にこの回路の動作を、図１０に基づいて説明する。
図１０に示す波形ａはメインＩＣ１１およびサブＩＣ３１への共通駆動信号、波形ｂはメインＩＣ１１に入力される駆動信号、波形ｃはメイン一次コイル１０に流れる電流（メイン一次コイル電流）、波形ｄはサブＩＣ３１に入力される駆動信号、波形ｅはサブ一次コイル３０に流れる電流（サブ一次コイル電流）、波形ｆは二次電流（＝メインコイルによる二次電流＋サブコイルによる重畳電流）、波形ｇはサブＩＣ３１の電源電圧、波形ｈはメインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に発生する電圧、波形ｉはメインＩＣゲートトランジスタ１３のゲートに入力されるトランジスタ駆動信号を示している。

以上のように、二次電流発生期間にメインＩＣ１１へ入力の駆動信号のレベルをＬｏｗにすることで、サブＩＣ３１の動作中にメインＩＣ１１の動作を停止することが出来る。
これにより、メインＩＣ１１とサブＩＣ３１のそれぞれへ共通の駆動信号（メインＩＣ１１およびサブＩＣ３１への共通駆動信号）を入力しても、メイン一次コイル１０、サブ一次コイル３０が動作中お互いのエネルギーを打ち消すといったことがなく動作することが出来る。

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 点火回路、２ 点火回路入力コネクタ、３ エンジンコントロールユニット、１０ メイン一次コイル、１１ メインＩＣ、１２ 点火コイル電源、１３ メインＩＣゲートトランジスタ、１４ メインＩＣゲート抵抗、１５ 高圧側分圧抵抗、１６ グランド（ＧＮＤ）側分圧抵抗、２０ 二次コイル、２１ 点火プラグ、２２ 二次電流経路抵抗、３０ サブ一次コイル、３１ サブＩＣ、４１ 一次側昇圧電源、４２ 一次側スイッチ素子、４３ 一次側ドライバＩＣ、５０ 信号線、５１ 二次側昇圧電源、５２ 二次側スイッチ素子、５３ 二次側ドライバＩＣ

内燃機関用点火装置は、直流電源に一端の高電圧側端子が接続される一次コイルに対して所定の巻回比となる二次巻回数で巻回された二次コイルを備え、一次コイルに流れる一次電流の増減によって、二次コイルに高い二次電圧を発生し、この二次コイルの一端に取付けられた点火プラグにエネルギーを供給し、火花放電を発生させるものである。

特許文献１〜３に開示の、出力エネルギー（電流）を加算的に重畳する点火装置に於いては、従来の点火装置に対して、電流重畳を行うための追加回路を設け、メインＩＣ駆動用の信号とは別の、追加回路を適切に駆動するための駆動信号が必要となる。そのため、追加回路に駆動信号を入力するための端子が必要となり、点火装置が大型化及びコストアップするという問題が発生する。
また、エンジンコントロールユニット（Engine Control Unit）においても、追加回路に駆動信号を出力するための回路構成が必要となり、コストアップすることになる。

実施の形態１の内燃機関用点火装置は、図１に示すように、イグニッションコイルの一次コイルが、メイン一次コイル１０とサブ一次コイル３０とに中点において分けられ、中点に点火コイル電源１２からの電流が点火回路入力コネクタ２を通じて供給されている。また、メイン一次コイル１０の通電のオンあるいはオフの切り替えは、メイン一次コイル１０に接続されているメインＩＣ１１（スイッチ素子）によって行われる。
メインＩＣ１１がオンにされるとメイン一次コイル１０に電流が流れ、正方向の通電磁束が生じ、所定のタイミングで、通電されていた状態から電流を遮断することにより逆方向の遮断磁束が生じる。これによって磁界が変化し自己誘導作用が起こり、メイン一次コイル１０に電圧が発生する。この時、磁気回路および磁束を共有する二次コイル２０側にも電圧が発生する。

また、サブ一次コイル３０への通電のオンあるいはオフの切り替えは、サブ一次コイル３０に接続されているサブＩＣ３１（スイッチ素子）によって行われる。サブ一次コイル３０に電流が流れることによって二次コイル２０に生じていた二次電流に対してエネルギーが重畳される。
メインＩＣ１１は、半導体スイッチ素子であって、メイン一次コイル１０に接続され、自身のｃ−ｅ（コレクタ‐エミッタ）間の電圧を検知し、ｃ−ｅ間電圧発生時は、自身の動作を停止する機能を有している。サブＩＣ３１は、サブ一次コイル３０に接続されている。そして、メインＩＣ１１の駆動は、信号線５０および点火回路入力コネクタ２を通じてエンジンコントロールユニット３から送られてきた駆動信号に基づく。また、サブＩＣ３１も同様に、信号線５０および点火回路入力コネクタ２を通じてエンジンコントロールユニット３から送られてきた駆動信号に基づいて駆動される。

メインＩＣ１１およびサブＩＣ３１の共通駆動信号の１回目のオン・オフに従い、メイン一次コイル１０への通電あるいは遮断が行われる。メイン一次コイル１０への通電が行われる際には、サブＩＣ３１の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加が行われていないため、サブ一次コイル３０へ通電は行われない。
メイン一次コイル１０への電流が遮断されることにより相互誘導作用が生じ、二次コイル２０に負側の大きな電圧が発生する（図２には示さず）。この電圧により、点火プラグ２１のギャップ間で放電が発生し二次コイル２０に負の電流が流れる（図１の矢印方向が正方向）。

また、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、二次電流経路抵抗２２の端子間にＧＮＤを基準に正の電圧が発生し、サブＩＣ３１の電源（＋Ｂ）端子にこの電圧が印加される。次に、メインＩＣ１１およびサブＩＣ３１の共通駆動信号の２回目のオン・オフに従い、サブ一次コイル３０への通電あるいは遮断が行われ、サブ一次コイル３０へ電流通電の期間だけ二次電流へ重畳電流が発生する。二次電流発生の際は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に電圧が発生するため、メインＩＣ１１は自身の動作を停止し、メイン一次コイル１０への通電は行われない。

以上のように、メインＩＣ１１の動作期間中は、サブＩＣ３１の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加を行わずサブＩＣ３１の動作を停止する。また、サブＩＣ３１の動作期間中は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧の検知による自身の動作停止の機能を用いてメインＩＣ１１の動作を停止する。これにより、メインＩＣ１１とサブＩＣ３１とのそれぞれに共通の駆動信号（メインＩＣ１１、サブＩＣ３１の共通駆動信号）を入力しても、メイン一次コイル１０、サブ一次コイル３０が動作中お互いのエネルギーを打ち消すといったことがなく動作することが出来る。

また、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、二次電流経路抵抗２２の端子間にＧＮＤを基準に正の電圧が発生し、一次側ドライバＩＣ４３の電源（＋Ｂ）端子にこの電圧が印加される。次に、メインＩＣ１１、一次側ドライバＩＣ４３の共通駆動信号の２回目のオン・オフに従い、メイン一次コイル１０へ逆方向の電流が通電、遮断され、メイン一次コイル１０へ逆方向電流の通電の期間だけ二次電流へ重畳電流が発生する。二次電流発生の際は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に電圧が発生するため、メインＩＣ１１は自身の動作を停止し、メイン一次コイル１０への通電は行われない。

実施の形態３の内燃機関用点火装置は、図５に示すように、メイン一次コイル１０と、メイン一次コイル１０に接続され、メイン一次コイル１０の通電あるいは遮断を切り替え、自身のｃ−ｅ（コレクタ‐エミッタ）間を検知し、ｃ−ｅ間の電圧発生時は自身の動作を停止する機能を有したメインＩＣ１１と、ＶＢ電圧を用いて昇圧動作を行う二次側昇圧電源５１と、一端が点火プラグ２１に接続され、他端が二次電流経路抵抗２２に接続され、メイン一次コイル１０と磁気的に結合することによって放電エネルギーを発生する二次コイル２０と、この二次コイル２０に対して二次電流経路抵抗２２と並列に配置され、二次側昇圧電源５１から二次コイル２０への電圧印加をスイッチングする二次側スイッチ素子５２と、二次側スイッチ素子５２へ信号入力を行う二次側ドライバＩＣ５３とを備えている。

次にこの回路の動作を、図５に基づいて説明する。
図５に示す波形ａはメインＩＣ１１および二次側ドライバＩＣ５３への共通駆動信号、波形ｂはメイン一次コイル１０に流れる電流（メイン一次コイル電流）、波形ｃは二次電流（二次コイル２０に流れる電流）、波形ｄは二次側ドライバＩＣ５３の電源電圧、波形ｅはメインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧を示している。

メインＩＣ１１および二次側ドライバＩＣ５３への共通駆動信号の１回目のオン・オフに従い、メイン一次コイル１０への通電あるいは遮断が行われる。その際、二次側ドライバＩＣ５３の電源（＋Ｂ）端子へ電圧印加がされていないため、二次側スイッチ素子５２をオンさせず、二次コイル２０への通電が行われない。メイン一次コイル１０への電流が遮断されることにより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（図４には示さず）。この電圧により、点火プラグ２１のギャップ間で放電が発生し二次コイル２０に負の電流が流れる（図３の矢印方向が正方向）。

また、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、二次電流経路抵抗２２の端子間にグランド（ＧＮＤ）を基準に正の電圧が発生し、二次側ドライバＩＣ５３の電源（＋Ｂ）端子にこの電圧を印加する。次に、メインＩＣ１１，二次側ドライバＩＣ５３共通駆動信号の２回目のオン・オフに従い、二次側スイッチ素子５２をオンさせることにより、二次電流通電中の二次コイル２０へ、二次側昇圧電源５１から電力供給を行うことで、二次電流へ重畳電流が発生する。二次電流発生の際は、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に電圧が発生するため、メインＩＣ１１は自身の動作を停止し、メイン一次コイル１０へ通電は行われない。

以上のように、メインＩＣ１１が自身のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間電圧を検知し、電圧発生時、自身の動作を停止する機能を有していなくとも、メインＩＣゲートトランジスタ１３により、二次電流発生期間にメインＩＣ１１へ入力の駆動信号のレベルをＬｏｗにすることで、サブＩＣ３１の動作中にメインＩＣ１１の動作を停止することが出来る。これにより、メインＩＣ１１とサブＩＣ３１のそれぞれへ共通の駆動信号（メインＩＣ１１およびサブＩＣ３１への共通駆動信号）を入力しても、メイン一次コイル１０、サブ一次コイル３０が動作中お互いのエネルギーを打ち消すといったことがなく動作することが出来る。

本実施の形態５では、二次コイル２０へ電流通電が行われた際に、メインＩＣ１１のｃ−ｅ（コレクタ−エミッタ）間に発生する電圧を、高圧側分圧抵抗１５、ＧＮＤ側分圧抵抗１６にて分圧し、メインＩＣゲートトランジスタ１３のゲートへ、図１０記載のトランジスタ駆動信号（波形ｉを参照）が入力される。そのため、二次電流発生期間はメインＩＣ１１へ入力される駆動信号はＬｏｗレベルの信号入力となり、メイン一次コイルへの通電を行わない。

以上のように、二次電流発生期間にメインＩＣ１１に入力される駆動信号のレベルをＬｏｗにすることで、サブＩＣ３１の動作中にメインＩＣ１１の動作を停止することが出来る。
これにより、メインＩＣ１１とサブＩＣ３１のそれぞれへ共通の駆動信号（メインＩＣ１１およびサブＩＣ３１への共通駆動信号）を入力しても、メイン一次コイル１０、サブ一次コイル３０が動作中お互いのエネルギーを打ち消すといったことがなく動作することが出来る。

Claims (5)

1. コアに巻回された一次コイルと二次コイルとを有するイグニッションコイル、前記一次コイルによって前記二次コイルに生じる二次電流に対して重畳する出力エネルギーを発生させる重畳回路、前記一次コイルに接続され前記一次コイルへの電流のオンあるいはオフを行う第１のスイッチ素子、前記重畳回路に接続され前記第１のスイッチ素子の動作に応じて前記重畳回路への電流のオンあるいはオフを行う第２のスイッチ素子、前記第１のスイッチ素子を駆動する第１の駆動信号と前記第２のスイッチ素子を駆動する第２の駆動信号を受ける共通の入力端子を備え、前記第１のスイッチ素子の動作中は前記第２のスイッチ素子の動作を停止し、前記第２のスイッチ素子の動作中は前記第１のスイッチ素子の動作を停止するようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 前記一次コイルが、前記一次コイルが第１の一次コイルと第２の一次コイルとに分けられ、前記第２の一次コイルが前記重畳回路である請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
3. 前記重畳回路が、前記イグニッションコイルの一次コイル側に設けられた昇圧電源であって、前記第２のスイッチ素子が前記昇圧電源から前記一次コイルへの電圧印加をスイッチングするスイッチ素子である請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
4. 前記重畳回路が、前記イグニッションコイルの二次コイル側に設けられた昇圧電源であって、前記第２のスイッチ素子が前記昇圧電源から前記二次コイルへの電圧印加をスイッチングするスイッチ素子である請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
5. 前記第１のスイッチ素子が信号線に接続され前記二次電流の通電経路に配置された抵抗に発生する電圧を電源として、前記第１のスイッチ素子の駆動を停止する第３のスイッチ素子を備えた請求項２に記載の内燃機関用点火装置。

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