WO2015156342A1 - 点火装置 - Google Patents

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ignition device
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鳥山　信
竹田　俊一
金千代 寺田
覚 中山
貴士 大野
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Denso Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/06—Other installations having capacitive energy storage
    • F02P3/08—Layout of circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to an ignition device used for an internal combustion engine.
  • an ignition device for an internal combustion engine that supplies electric energy from two ignition coils to one ignition plug is known (for example, refer to Patent Document 1).
  • the first switching unit that turns on / off the energization from the in-vehicle battery to the primary coil of one ignition coil and the energization from the on-vehicle battery to the primary coil of the other ignition coil are turned on / off.
  • on / off operations based on so-called full transistors are alternately repeated in the first and second switching units so that the ON periods of the first and second switching units do not overlap. Thereby, it is supposed that the stable discharge state without discharge interruption can be maintained.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to turn on two switching units in an ignition device for an internal combustion engine that applies electric energy from two ignition coils to one ignition plug. / To reduce the complexity associated with turning off.
  • an ignition device for an internal combustion engine, electric energy is applied to one ignition plug from two ignition coils including a first ignition coil and a second ignition coil.
  • the ignition device includes the following first and second switching units and a booster circuit.
  • a 1st switching part applies a voltage between the electrodes of an ignition plug by turning on / off electricity to the primary coil of a 1st ignition coil from a vehicle-mounted battery, and starts spark discharge.
  • the booster circuit boosts the voltage of the in-vehicle battery and stores electrical energy.
  • the second switching unit introduces the electric energy stored in the booster circuit into the primary coil of the second ignition coil, so that the spark discharge generated by the on / off of the first switching unit between the electrodes of the spark plug. The current in the same direction is superimposed.
  • the electric energy of the booster circuit is input to the primary coil of the second ignition coil by the second switching unit, so that the same direction as the spark discharge generated by the on / off of the first switching unit between the electrodes of the ignition plug.
  • the spark discharge can be started between the electrodes of the spark plug by the operation based on full transistor ignition by turning on / off the first switching unit.
  • the second switching unit is repeatedly turned on / off, and the electric energy of the booster circuit is sequentially input to the primary coil of the second ignition coil, so that the spark discharge can be arbitrarily maintained with the same polarity. Can be continued for a period of time.
  • the complexity associated with turning on / off the first and second switching units is reduced. can do.
  • the spark discharge generated by turning on / off the first switching unit is referred to as main ignition
  • the spark discharge that is continued by turning on / off the second switching unit, that is, the spark discharge following the main ignition is referred to as continuous spark discharge.
  • the first ignition coil preferably has a large turn ratio because it is necessary to apply a large voltage between the electrodes of the plug in order to generate main ignition first, and the second ignition coil generates a discharge current. From the need to maintain, it is preferable to increase the inductance. Therefore, by setting the specifications of the first and second ignition coils in response to these requests, it is possible to enhance the effects of ensuring ignitability, maintaining stable discharge current, and suppressing plug electrode consumption.
  • the primary coil of the second ignition coil has a first end and a second end, the first end is connected to the positive electrode of the in-vehicle battery, and the second end is a free-wheeling diode. Is connected to ground through An energy input line for supplying electric energy from the booster circuit to the primary coil of the second ignition coil is connected to a connection point between the primary coil of the second ignition coil and the reflux diode.
  • the electromotive force generated in the primary coil of the second ignition coil when the second switching unit is switched from on to off can be reduced. That is, the electromotive force generated in the primary coil when the second switching unit is off can be recirculated in order from the primary coil through the path of the on-vehicle battery, the ground, the return diode, and the primary coil. For this reason, the continuous spark discharge can be stably continued without causing a sudden current change in the spark plug.
  • the primary coil of the second ignition coil has a first end and a second end, the first end is connected to the ground, and the second end is grounded via the return diode. It is connected to the.
  • An energy input line for supplying electric energy from the booster circuit to the primary coil of the second ignition coil is connected to a connection point between the primary coil of the second ignition coil and the reflux diode.
  • the ignition device includes a magnet having a reverse bias polarity. That is, the magnet is incorporated in a magnetic path through which the magnetic flux generated by energization of the primary coil of the first ignition coil passes, and reversely biases the core that forms the magnetic path. As a result, magnetic saturation is less likely to occur in the core, and the energy that can be stored in the primary coil can be increased, so that the main ignition can be strengthened.
  • the magnet is a first magnet and includes a second magnet having a reverse bias polarity. That is, the second magnet is provided separately from the first magnet, and is incorporated in a magnetic path through which the magnetic flux generated by energization of the primary coil of the second ignition coil passes, and the core forming the magnetic path is reverse-biased To do.
  • magnetic saturation hardly occurs in the core, and energy that can be stored in the primary coil can be increased, so that continuous spark discharge can be enhanced.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an ignition device (Example 1).
  • Example 1 which shows the time chart for demonstrating operation
  • Example 2 which shows the schematic block diagram of an ignition device.
  • (A) is explanatory drawing of the state which reverse-biases the core which lets the magnetic flux which generate
  • (B) shows explanatory drawing of the state which reversely biases the core which lets the magnetic flux which generate
  • Example 2 which shows the magnetization characteristic figure explaining that energy increases by the reverse bias accompanying magnet use.
  • (Example 3) which shows the schematic block diagram of an ignition device.
  • the ignition device 1 is mounted on a spark ignition engine for running a vehicle, and ignites an air-fuel mixture in a combustion chamber at a predetermined ignition timing.
  • An example of the engine is a direct injection engine capable of lean burn using gasoline as fuel, and a swirl flow control means for generating a swirl flow of an air-fuel mixture such as a tumble flow or a swirl flow in a cylinder. Prepare. Then, in an operating state where the gas flow rate in the cylinder is high and there is a possibility that spark discharge will blow out, such as lean burn, the ignition device 1 is controlled to perform continuous spark discharge in addition to main ignition.
  • the ignition device 1 is a DI (Direct Ignition) type, and applies electric energy from two ignition coils including a first ignition coil 3A and a second ignition coil 3B to one ignition plug 2 of each cylinder. Is. Furthermore, the ignition device 1 includes a first ignition coil 3A, a second ignition coil 3A, and the like based on signals such as an ignition signal IGt and a discharge continuation signal IGw given from an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU 4) that forms the center of engine control.
  • ECU 4 electronice control unit
  • the primary coil 5A, 5B of each 3B is energized and controlled.
  • the ignition device 1 controls the spark discharge of the spark plug 2 by controlling the energization of the primary coils 5A and 5B to operate the electric energy generated in the secondary coils 6A and 6B of the ignition coil.
  • the ECU 4 receives signals from various sensors that detect parameters (warm-up state, engine rotation speed, engine load, presence / absence of lean combustion, degree of swirling flow, etc.) indicating the operating state and control state of the engine. .
  • the ECU 4 also includes an input circuit that processes an input signal, a CPU that performs control processing and arithmetic processing related to engine control based on the input signal, and various types of data stored and held such as data and programs necessary for engine control. And an output circuit for outputting signals necessary for engine control based on the processing results of the memory and CPU. Then, the ECU 4 generates and outputs an ignition signal IGt and a discharge continuation signal IGw corresponding to engine parameters acquired from various sensors.
  • the ignition device 1 includes a spark plug 2, first and second ignition coils 3A and 3B, a first switching unit 8, a booster circuit 9, a second switching unit 10, and first to second ignition switches described below. 4 diodes 12 to 15 are provided.
  • the spark plug 2 has a well-known structure, and a center electrode connected to the first end of the secondary coil 6A and the first end of the secondary coil 6B each having a first end and a second end, And a ground electrode that is grounded through an engine cylinder head or the like. A voltage is applied between the center electrode and the ground electrode by the electric energy generated in the secondary coils 6A and 6B, and a spark discharge is generated.
  • the first and second ignition coils 3A and 3B have primary coils 5A and 5B and secondary coils 6A and 6B, respectively, and increase or decrease in the current (primary current) flowing through the primary coils 5A and 5B.
  • This is a well-known structure for generating a current (secondary current) in the secondary coils 6A and 6B by electromagnetic induction.
  • each of the primary coils 5A and 5B has a first end and a second end, and both of the first ends are connected to the plus electrode of the in-vehicle battery 17 and the second end is connected via various electronic elements.
  • lines connecting the second ends of the primary coils 5A and 5B to the ground may be referred to as ground lines ⁇ and ⁇ , respectively).
  • the first end is connected to the center electrode of the spark plug 2, and the second end is connected to the ground.
  • the first switching unit 8 is provided on the ground line ⁇ and turns on / off the energization from the in-vehicle battery 17 to the primary coil 5A, and is connected to the primary coil 5A during a period when the ignition signal IGt is given from the ECU 4. Turn on the power.
  • the ignition signal IGt is a signal for turning on the energization in the primary coil 5A, and more specifically, a signal for instructing a period in which magnetic energy is stored in the primary coil 5A.
  • the first switching unit 8 is a power transistor, a MOS transistor, a thyristor, or the like.
  • the first switching unit 8 when the first switching unit 8 is turned on during the period when the ignition signal IGt is given from the ECU 4, the voltage of the in-vehicle battery 17 is applied to the primary coil 5A, and a positive primary current is energized, and the primary coil 5A. Magnetic energy is stored in After that, when the first switching unit 8 is turned off, the magnetic energy stored in the primary coil 5A is converted into electric energy by electromagnetic induction, and a high voltage is generated in the secondary coil 6A and between the electrodes of the spark plug 2 A high voltage is applied and main ignition occurs.
  • the booster circuit 9 boosts the voltage of the in-vehicle battery 17 and stores it as electric energy in the capacitor 18, and boosts and stores the voltage of the in-vehicle battery 17 during a period when the ignition signal IGt is given from the ECU 4.
  • the booster circuit 9 includes a choke coil 19, a boosting switching unit 20, a boosting driver circuit 21, and a diode 22.
  • the boosting switching unit 20 is, for example, a MOS transistor.
  • one end of the choke coil 19 is connected to the plus electrode of the in-vehicle battery 17, and the energization state of the choke coil 19 is interrupted by the boosting switching unit 20. Further, the boosting driver circuit 21 supplies a control signal to the boosting switching unit 20 to turn on / off the boosting switching unit 20, and the choke coil 19 is operated by the on / off operation of the boosting switching unit 20. The stored magnetic energy is charged as electrical energy by the capacitor 18.
  • the boosting driver circuit 21 is provided so as to repeatedly turn on / off the boosting switching unit 20 at a predetermined period during a period when the ignition signal IGt is given from the ECU 4.
  • the diode 22 prevents the electric energy stored in the capacitor 18 from flowing back to the choke coil 19 side.
  • the second switching unit 10 is generated by turning on / off the first switching unit 8 between the electrodes of the spark plug 2 by putting the electric energy stored in the booster circuit 9 into the primary coil 5B by the on operation. The current in the same direction as the spark discharge is superimposed and added, and the continuous spark discharge following the main ignition is continued. More specifically, the second switching unit 10 is turned on by a control signal supplied from the driver circuit 24 and is provided in the next energy input line ⁇ .
  • the energy input line ⁇ is connected to the ground line ⁇ and is a line for supplying the electric energy of the booster circuit 9 from the second end (minus side) of the primary coil 5B.
  • the driver circuit 24 repeatedly switches between high and low of the control signal during the period when the discharge continuation signal IGw is given from the ECU 4 and outputs the signal.
  • the discharge continuation signal IGw is a signal for instructing a period during which the continuous spark discharge is continued. More specifically, the driver circuit 24 causes the second switching unit 10 to repeatedly turn on / off, and then from the booster circuit 9. This is a signal for instructing a period for supplying electric energy to the primary coil 5B.
  • the second switching unit 10 repeatedly turns on / off to sequentially input the electric energy of the booster circuit 9 to the primary coil 5B, thereby continuing the continuous spark discharge. Is done.
  • the second switching unit 10 is a power transistor, a MOS transistor, a thyristor, or the like.
  • the first and second diodes 12 and 13 are provided between the center electrode of the spark plug 2 and the secondary coils 6A and 6B, respectively, so that the direction of the discharge current is the same in the main ignition and the continuous spark discharge. Limited. That is, the first and second diodes 12 and 13 have two discharge currents when the secondary current flows through the secondary coil 6 ⁇ / b> A by turning on / off the first switching unit 8 and two by turning on / off the second switching unit 10. It is provided so that the discharge current when the secondary current flows through the secondary coil 6B is in the same direction.
  • the third diode 14 is provided on the negative side of the second switching unit 10 in the energy input line ⁇ , and prevents the backflow of current from the primary coil 5B to the booster circuit 9. Furthermore, the fourth diode 15 is provided on the ground side of the ground line ⁇ with respect to the connection point with the energy input line ⁇ , and operates as a free-wheeling diode when the second switching unit 10 is switched from on to off. That is, the fourth diode 15 causes the electromotive force generated in the primary coil 5B when the second switching unit 10 is turned off to the path from the primary coil 5B to the vehicle battery 17, ground, the fourth diode 15, and the primary coil 5B. Reflux.
  • IGt represents the input state of the ignition signal IGt as high / low
  • IGw represents the input state of the discharge continuation signal IGw as high / low
  • On switch indicates ON / OFF of the second switching unit 10
  • I 11” and I 12 are values of primary current flowing through the primary coils 5 A and 5 B, respectively
  • I 2 is a discharge current. Represents a value.
  • the first switching unit 8 When the ignition signal IGt switches from low to high (see time t01), during the period in which the ignition signal IGt is high, the first switching unit 8 remains on and a positive primary current flows through the primary coil 5A. Magnetic energy is stored. In addition, electric energy is stored in the booster circuit 9.
  • the first switching unit 8 is turned off and the energized state of the primary coil 5A is cut off (see time t02).
  • the magnetic energy stored in the primary coil 5A is converted into electric energy, a high voltage is generated in the secondary coil 6A, and main ignition is started in the spark plug 2.
  • the discharge current is attenuated in a substantially triangular wave shape.
  • the discharge continuation signal IGw switches from low to high before the discharge current reaches a predetermined lower threshold (the lower limit of the current value necessary for maintaining spark discharge) (see time t03).
  • the second switching unit 10 When the discharge continuation signal IGw is switched from low to high, the second switching unit 10 is turned on / off, and the electric energy stored in the booster circuit 9 is sequentially input to the negative side of the primary coil 5B.
  • a primary current flows from the coil 5 ⁇ / b> B toward the plus electrode of the in-vehicle battery 17. More specifically, each time the second switching unit 10 is turned on, a primary current from the primary coil 5B to the positive electrode of the in-vehicle battery 17 is added and increases toward the negative side (time t03 to t04). reference.).
  • the secondary current is sequentially added to the secondary coil 6B, and the discharge current is maintained at a substantially constant value in the same direction as during main ignition. As a result, the spark discharge generated as the main ignition continues as the continuous spark discharge.
  • the ignition device 1 applies electric energy from two first and second ignition coils 3A and 3B to one ignition plug 2, and includes the following first switching unit 8 and second switching unit. 10 is provided.
  • the first switching unit 8 applies a voltage between the electrodes of the spark plug 2 by turning on / off energization from the in-vehicle battery 17 to the primary coil 5A.
  • the second switching unit 10 generates electric energy stored in the booster circuit 9 into the primary coil 5B, and is generated between the electrodes of the spark plug 2 by turning on / off the first switching unit 8. Apply a voltage in the same direction.
  • the first switching unit 8 is turned on / off to apply a voltage between the electrodes of the spark plug 2 to start main ignition, and during the started main ignition, the second switching unit 10 is repeatedly turned on / off.
  • the electric energy of the booster circuit 9 is sequentially applying to the primary coil 5B, a voltage in the same direction is continuously applied between the electrodes of the spark plug 2, and the continuous spark discharge is continued in the main discharge.
  • the second switching unit 10 is repeatedly turned on / off to repeat the primary coil.
  • continuous spark discharge can be continued for an arbitrary period.
  • the ON periods of the first and second switching units 8 and 10 do not overlap.
  • the first and second ignition coils 3A and 3B are separately provided for main ignition and for continuous spark discharge, respectively, heat generation due to energization during main ignition and heat generation due to energization during continuous spark discharge are provided. Can be dispersed. For this reason, the ignition device 1 can be reduced in size. Further, by matching the time t02 for switching the ignition signal IGt from high to low with the time t03 for switching the discharge continuation signal IGw from low to high, the secondary current is increased to a level necessary for ignition earlier. Therefore, the ignitability can be further improved. Furthermore, depending on the operating state of the engine, it is possible to select whether to generate only the main ignition or to continue the continuous spark discharge in the main ignition. For this reason, the optimal ignition mode can be selected according to the operating state of the engine.
  • the first ignition coil 3A preferably has a large turn ratio because it is necessary to apply a large voltage between the electrodes of the plug in order to generate main ignition first
  • the second ignition coil 3B It is preferable to increase the inductance because of the need to maintain current. Therefore, by setting the specifications of the first and second ignition coils 3A and 3B in response to these requests, it is possible to enhance the effects of ensuring ignitability, maintaining stable discharge current, and suppressing consumption of the electrodes of the spark plug 2. .
  • the second end of the primary coil 5B is connected to the ground via a fourth diode 15 that operates as a freewheeling diode, and the energy input line ⁇ is connected to a connection point between the primary coil 5B and the fourth diode 15.
  • the ground diode ⁇ incorporates the fourth diode 15 that operates as a freewheeling diode on the ground side with respect to the connection point with the energy input line ⁇ .
  • the electromotive force generated in the primary coil 5B when the second switching unit 10 is turned off can be recirculated from the primary coil 5B through the path of the in-vehicle battery 17, the ground, the return diode 15, and the primary coil 5B. For this reason, the continuous spark discharge can be stably continued by avoiding the instantaneous interruption of the secondary current.
  • the ignition device 1 includes first and second magnets 26A and 26B having reverse bias polarities described below.
  • the first magnet 26A is incorporated in a core 27A that passes a magnetic flux generated by energization of the primary coil 5A, and reverse biases the core 27A.
  • the second magnet 26B is provided separately from the first magnet 26A and is incorporated in the core 27B through which the magnetic flux generated by energization of the primary coil 5B passes, thereby reversely biasing the core 27B.
  • the core 27A is reverse-biased by the first magnet 26A, and the change width of the magnetic flux density B until the magnetic saturation point Bs is reached (see the change widths ⁇ B0 and ⁇ Ba in FIG. 5). .)
  • the energy stored in the primary coil 5A can be increased.
  • the core 27B is reverse-biased by the second magnet 26B, and the change width of the magnetic flux density B until reaching the magnetic saturation point Bs increases (change widths ⁇ B0 and ⁇ Bb in FIG. 5). (See.) Energy stored in the primary coil 5B can be increased.
  • the first magnet 26A can be incorporated in the direction of strengthening the main ignition and with the strength of strengthening the main ignition
  • the second magnet 26B is in the direction of enhancing the continuous spark discharge with the same polarity as the main ignition.
  • it can be incorporated with the strength to enhance the continuous spark discharge.
  • the performance of the first and second ignition coils 3A and 3B can be individually enhanced by the first and second magnets 26A and 26B, respectively.
  • energy that can be stored in the primary coil 5A when the core 27A is not reverse-biased by the first magnet 26A and energy that can be stored in the primary coil 5B when the core 27B is not reverse-biased by the second magnet 26B.
  • the first and second magnets 26A and 26B are incorporated in the cores 27A and 27B, respectively, in order to enhance the main ignition and the continuous spark discharge.
  • the magnetization force Hca of the first magnet 26A is made larger than the magnetization force Hcb of the second magnet 26B.
  • the energy stored in the primary coils 5A and 5B can be increased by the first and second magnets 26A and 26B, respectively, and the energy stored in the primary coil 5A is larger than the energy stored in the primary coil 5B. can do.
  • Example 3 With reference to FIG. 6, the third embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
  • the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same functional objects.
  • the first end of the primary coil 5B is connected to the ground.
  • the potential ahead from the primary coil 5 ⁇ / b> B can be lowered as compared with the first embodiment with respect to the path of the return of electromotive force associated with the on / off of the second switching unit 10.
  • the booster circuit 9 since the boosting width by the booster circuit 9 can be reduced, various elements used in the booster circuit 9 (capacitor 18, booster switching unit 20, diode 22, etc.) and the second switching unit used in the energy input line ⁇ . 10 having a low withstand voltage can be employed. As a result, it is possible to achieve cost reduction and physique reduction of the ignition device 1 and improvement in electric energy storage efficiency in the booster circuit 9.
  • the first and second magnets 26A and 26B are incorporated in the cores 27A and 27B to enhance both the main ignition and the continuous spark discharge.
  • the core 27B is not magnetically saturated.
  • the incorporation of the second magnet 26B may be omitted to reduce the cost.
  • the ignition device 1 of the present invention is used for a gasoline engine.
  • the ignition property of fuel specifically, air-fuel mixture
  • ethanol fuel can be used.
  • an engine using a mixed fuel Even if it is used for an engine in which poor fuel may be used, the ignitability can be improved by continuous spark discharge.
  • the ignition device 1 of the present invention is used for an engine capable of lean burn operation.
  • ignitability is caused by continuous spark discharge. Since improvement can be achieved, the present invention is not limited to application to an engine capable of lean combustion, and may be used for an engine that does not perform lean combustion.
  • the ignition device 1 of the present invention is used in a direct injection engine that directly injects fuel into the combustion chamber.
  • port injection that injects fuel to the intake upstream side (inside the intake port) of the intake valve. It may be used for a formula engine.
  • the ignition device 1 of the present invention is used for an engine that positively generates a swirl flow (such as a tumble flow or a swirl flow) of an air-fuel mixture in a cylinder.
  • a swirl flow such as a tumble flow or a swirl flow
  • the present invention is applied to the DI type ignition device 1, but a distributor type that distributes the secondary voltage to each spark plug 2 or a single cylinder engine that does not require the distribution of the secondary voltage (
  • the present invention may be applied to the ignition device 1 of a motorcycle.

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Abstract

　点火装置１によれば、第１スイッチング部８は、車載バッテリ１７から１次コイル５Ａへの通電をオン／オフすることで点火プラグ２の電極間に電圧を印加する。また、第２スイッチング部１０は、昇圧回路９に蓄えた電気エネルギーを１次コイル５Ｂに投入することで、点火プラグ２の電極間に、第１スイッチング部８のオン／オフにより発生するのと同一方向の電圧を印加する。これにより、第１、第２スイッチング部８、１０のオン／オフに係わる煩雑さを従来に比べて大きく低減することができる。

Description

点火装置
　本発明は、内燃機関に用いられる点火装置に関する。
　点火装置として、１つの点火プラグに対して２つの点火コイルから電気エネルギーを与える内燃機関用の点火装置が公知である（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、車載バッテリから一方の点火コイルの１次コイルへの通電をオン／オフする第１スイッチング部と、車載バッテリから他方の点火コイルの１次コイルへの通電をオン／オフする第２スイッチング部とを備える。そして、第１、第２スイッチング部のオン期間が重ならないように、いわゆるフルトランジスタに基づくオン／オフ動作を第１、第２スイッチング部に交互に繰り返させる。これにより、放電途切れのない安定した放電状態を維持することができるとされている。
　しかし、特許文献１の技術によれば、第１、第２スイッチング部のオン期間が重なると、放電電流が急激に減少して火花放電が維持できなくなり、逆に、第１、第２スイッチング部のオフ期間が重なると、放電タイミングが重なり、放電電流が急激に増加して点火プラグにおいて電極に大きなダメージを与えてしまう。このため、第１、第２スイッチング部のオン／オフを、個々の部品ばらつきや内燃機関の運転状態の違いによる火花タイミングの変化等に追従するために、高精度に行う必要があるので、特許文献１の技術は、制御ロジックの構築が煩雑になり、実運転における演算負荷が大きいものと考えられる。
特開２０１２－０４１９１２号公報
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの点火プラグに対して２つの点火コイルから電気エネルギーを与える内燃機関用の点火装置において、２つのスイッチング部のオン／オフに係わる煩雑さを低減することにある。
　内燃機関用の点火装置の第一の態様は、１つの点火プラグに対して第１点火コイルおよび第２点火コイルからなる２つの点火コイルから電気エネルギーを与える。また、点火装置は、次の第１、第２スイッチング部、および、昇圧回路を備える。
　まず、第１スイッチング部は、車載バッテリから第１点火コイルの１次コイルへの通電をオン／オフすることで、点火プラグの電極間に電圧を印加して火花放電を開始させる。また、昇圧回路は、車載バッテリの電圧を昇圧して電気エネルギーを蓄える。さらに、第２スイッチング部は、昇圧回路に蓄えた電気エネルギーを第２点火コイルの１次コイルに投入することで、点火プラグの電極間に、第１スイッチング部のオン／オフにより発生した火花放電と同一方向の電流を重畳する。
　そして、第２スイッチング部により昇圧回路の電気エネルギーを第２点火コイルの１次コイルに投入することで、点火プラグの電極間に、第１スイッチング部のオン／オフにより発生した火花放電と同一方向の火花放電を継続させる。
　これにより、まず、第１スイッチング部のオン／オフによるフルトランジスタ点火に基づく動作により点火プラグの電極間に火花放電を開始させることができる。その後、この火花放電が消える前に、第２スイッチング部のオン／オフを繰り返して昇圧回路の電気エネルギーを第２点火コイルの１次コイルに逐次投入することで、火花放電を同じ極性のまま任意の期間にわたり継続させることができる。
　このため、第１、第２スイッチング部のオン期間が重ならないように、かつ、第１、第２スイッチング部のオフ期間が重ならないように配慮する必要がなくなる。したがって、１つの点火プラグに対して第１点火コイルおよび第２点火コイルからなる２つの点火コイルから電気エネルギーを与える点火装置において、第１、第２スイッチング部のオン／オフに係わる煩雑さを低減することができる。
　以下の説明では、第１スイッチング部のオン／オフにより生じる火花放電を主点火と呼び、第２スイッチング部のオン／オフにより継続させる火花放電、つまり、主点火に続く火花放電を継続火花放電と呼ぶ。
　また、第１点火コイルおよび第２点火コイルからなる２つの点火コイルをそれぞれの機能に合わせて仕様を異ならせることで、着火性確保、放電電流の安定維持およびプラグ電極の消耗抑制の効果を高めることができる。
　例えば、第１点火コイルは、最初に主点火を発生させるために大きな電圧をプラグの電極間に印加する必要性から、巻き数比を大きくするのが好ましく、第２点火コイルは、放電電流を維持する必要性から、インダクタンスを大きくするのが好ましい。したがって、これら要請に応じて第１および第２点火コイルそれぞれの仕様を設定することで、着火性確保、放電電流の安定維持およびプラグ電極の消耗抑制の効果を高めることができる。
　点火装置の第二の態様は、第２点火コイルの１次コイルは第１端および第２端を有し、第１端が車載バッテリのプラス電極に接続されるとともに、第２端が還流ダイオードを介してアースに接続されている。また、昇圧回路から第２点火コイルの１次コイルへ電気エネルギーを投入するエネルギー投入ラインは、第２点火コイルの１次コイルと還流ダイオードとの接続点に接続されている。
　これにより、第２スイッチング部をオンからオフに切り替えたときに第２点火コイルの１次コイルに発生する起電力を緩和することができる。つまり、第２スイッチング部のオフ時に１次コイルにおいて発生する起電力を、１次コイルから順に車載バッテリ、アース、還流ダイオード、１次コイルの経路で還流することができる。このため、点火プラグにおいて急激な電流変化を伴わずに継続火花放電を安定して継続させることができる。
　点火装置の第三の態様は、第２点火コイルの１次コイルは第１端および第２端を有し、第１端がアースに接続されるとともに、第２端が還流ダイオードを介してアースに接続されている。また、昇圧回路から第２点火コイルの１次コイルへ電気エネルギーを投入するエネルギー投入ラインは、第２点火コイルの１次コイルと還流ダイオードとの接続点に接続されている。
　これにより、第２スイッチング部のオン／オフに伴う起電力の還流の経路に関し、１次コイルから向う先の電位を、第二の態様よりも下げることができる。このため、昇圧回路による昇圧幅を下げることができるので、昇圧回路に用いる各種素子、および、エネルギー投入ラインに用いる各種素子に、耐圧が低いものを採用することができる。この結果、点火装置のコスト低減および体格低減、ならびに、昇圧回路における電気エネルギーの蓄積効率の向上を達成することができる。
　点火装置の第四の態様は、点火装置は、逆バイアス極性の磁石を備える。
　すなわち、磁石は、第１点火コイルの１次コイルへの通電により発生する磁束を通す磁路に組み入れられ、磁路をなすコアを、逆バイアスする。
　これにより、コアで磁気飽和が発生しにくくなり、１次コイルに蓄えることができるエネルギーを増やすことができるので、主点火を強化することができる。
　点火装置の第五の態様は、点火装置は、上記磁石は第１磁石であり、逆バイアス極性の第２磁石を備える。
　すなわち、第２磁石は、第１磁石とは別体として設けられるとともに、第２点火コイルの１次コイルへの通電により発生する磁束を通す磁路に組み入れられ、磁路をなすコアを逆バイアスする。
　これにより、コアで磁気飽和が発生しにくくなり、１次コイルに蓄えることができるエネルギーを増やすことができるので、継続火花放電を強化することができる。
点火装置の概略構成図を示す（実施例１）。 点火装置の動作を説明するためのタイムチャートを示す（実施例１）。 点火装置の概略構成図を示す（実施例２）。 （ａ）は、主点火用の１次コイルへの通電により発生する磁束を通すコアを逆バイアスする状態の説明図を示す（実施例２）。（ｂ）は、継続火花放電用１次コイルへの通電により発生する磁束を通すコアを逆バイアスする状態の説明図を示す（実施例２）。 磁石使用に伴う逆バイアスによりエネルギーが増えることを説明する磁化特性図を示す（実施例２）。 点火装置の概略構成図を示す（実施例３）。
　以下において、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
　〔実施例１の構成〕
　図１を参照して実施例１の点火装置１を説明する。
　点火装置１は、車両走行用の火花点火エンジンに搭載されるものであり、所定の点火時期に燃焼室内の混合気に点火するものである。なお、エンジンの一例は、ガソリンを燃料とする希薄燃焼（リーンバーン）が可能な直噴式エンジンであり、気筒内にタンブル流やスワール流等の混合気の旋回流を生じさせる旋回流コントロール手段を備える。そして、リーンバーンのように気筒内のガス流速が高く火花放電の吹き消え発生の可能性がある運転状態において、点火装置１は、主点火に加えて継続火花放電を行うように制御される。
　また、点火装置１は、ＤＩ（ダイレクト・イグニッション）タイプであり、各気筒の１つの点火プラグ２に対して第１点火コイル３Ａおよび第２点火コイル３Ｂからなる２つの点火コイルから電気エネルギーを与えるものである。
　さらに、点火装置１は、エンジン制御の中枢を成す電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ４と呼ぶ。）から与えられる点火信号ＩＧｔや放電継続信号ＩＧｗ等の信号に基づいて第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂそれぞれの１次コイル５Ａ、５Ｂを通電制御するものである。そして、点火装置１は、１次コイル５Ａ、５Ｂを通電制御することで点火コイルのそれぞれの２次コイル６Ａ、６Ｂに生じる電気エネルギーを操作して、点火プラグ２の火花放電を制御する。
　ここで、ＥＣＵ４は、エンジンの運転状態や制御状態を示すパラメータ（暖機状態、エンジン回転速度、エンジン負荷、希薄燃焼の有無、旋回流の程度等）を検出する各種センサから信号が入力される。また、ＥＣＵ４は、入力された信号を処理する入力回路、入力された信号に基づき、エンジン制御に関する制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、エンジン制御に必要なデータやプログラム等を記憶して保持する各種のメモリ、ＣＰＵの処理結果に基づき、エンジン制御に必要な信号を出力する出力回路等を備えて構成される。そして、ＥＣＵ４は、各種センサから取得したエンジンパラメータに応じた点火信号ＩＧｔおよび放電継続信号ＩＧｗを生成して出力する。
　実施例１の点火装置１は、以下に説明する、点火プラグ２、第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂ、第１スイッチング部８、昇圧回路９、第２スイッチング部１０、および第１～第４ダイオード１２～１５を備える。
　まず、点火プラグ２は、周知構造を有するものであり、それぞれ第１端および第２端を有する２次コイル６Ａの第１端および２次コイル６Ｂの第１端に接続される中心電極と、エンジンのシリンダヘッド等を介してアース接地される接地電極とを備える。そして、２次コイル６Ａ、６Ｂに生じる電気エネルギーにより中心電極と接地電極との間に電圧が印加されて火花放電が発生する。
　第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂは、それぞれ、１次コイル５Ａ、５Ｂと２次コイル６Ａ、６Ｂとを有し、１次コイル５Ａ、５Ｂを流れる電流（１次電流）の増減に応じて電磁誘導により２次コイル６Ａ、６Ｂに電流（２次電流）を発生させる周知構造である。ここで、１次コイル５Ａ、５Ｂはそれぞれ第１端および第２端を有し、両方とも、第１端が車載バッテリ１７のプラス電極に接続され、第２端が各種電子素子等を介してアースに接続されている（以下、１次コイル５Ａ、５Ｂそれぞれの第２端をアースに接続するラインを、それぞれ、接地ラインα、βと呼ぶことがある。）。また、それぞれ第１端および第２端を有する２次コイル６Ａ、６Ｂは、両方とも、第１端が点火プラグ２の中心電極に接続され、第２端がアースに接続されている。
　第１スイッチング部８は、接地ラインαに設けられ、車載バッテリ１７から１次コイル５Ａへの通電をオン／オフするものであり、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間に１次コイル５Ａへの通電をオンする。ここで、点火信号ＩＧｔは、１次コイル５Ａにおける通電をオンするための信号であり、より具体的には、１次コイル５Ａに磁気エネルギーを蓄えさせる期間を指令する信号である。なお、第１スイッチング部８は、パワートランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、サイリスタ等である。
　そして、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間に第１スイッチング部８がオンすることで、１次コイル５Ａに車載バッテリ１７の電圧が印加されてプラスの１次電流が通電され、１次コイル５Ａに磁気エネルギーが蓄えられる。その後、第１スイッチング部８のオフにより、電磁誘導によって、１次コイル５Ａに蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーに変換されて２次コイル６Ａに高電圧が発生するとともに点火プラグ２の電極間に高電圧が印加され、主点火が生じる。
　昇圧回路９は、車載バッテリ１７の電圧を昇圧し、電気エネルギーとしてコンデンサ１８に蓄えるものであり、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間において車載バッテリ１７の電圧を昇圧して蓄える。また、昇圧回路９は、コンデンサ１８以外に、チョークコイル１９、昇圧用スイッチング部２０、昇圧用ドライバ回路２１およびダイオード２２を備えて構成される。なお、昇圧用スイッチング部２０は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタである。
　ここで、チョークコイル１９は一端が車載バッテリ１７のプラス電極に接続され、昇圧用スイッチング部２０によりチョークコイル１９の通電状態が断続される。また、昇圧用ドライバ回路２１は、昇圧用スイッチング部２０に制御信号を与えて昇圧用スイッチング部２０をオン／オフさせるものであり、昇圧用スイッチング部２０のオン／オフ動作により、チョークコイル１９で蓄えた磁気エネルギーはコンデンサ１８で電気エネルギーとして充電される。
　なお、昇圧用ドライバ回路２１は、ＥＣＵ４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間において昇圧用スイッチング部２０を所定周期で繰り返してオン／オフするように設けられている。
　また、ダイオード２２は、コンデンサ１８に蓄えた電気エネルギーがチョークコイル１９側へ逆流するのを防ぐものである。
　第２スイッチング部１０は、オン動作により、昇圧回路９に蓄えた電気エネルギーを１次コイル５Ｂに投入することで、点火プラグ２の電極間に、第１スイッチング部８のオン／オフにより発生した火花放電と同一方向の電流を重畳加算し、主点火に続く継続火花放電を継続させる。
　より具体的に、第２スイッチング部１０は、ドライバ回路２４から与えられる制御信号によりオンするものであり、次のエネルギー投入ラインγに設けられている。
　すなわち、エネルギー投入ラインγは、接地ラインβに接続され、昇圧回路９の電気エネルギーを１次コイル５Ｂの第２端（マイナス側）から投入するラインである。また、ドライバ回路２４は、ＥＣＵ４から放電継続信号ＩＧｗが与えられる期間において、制御信号のハイ／ローを繰り返し切り替えて出力するものである。ここで、放電継続信号ＩＧｗは、継続火花放電を継続する期間を指令する信号であり、より具体的には、ドライバ回路２４により第２スイッチング部１０にオン／オフを繰り返させて昇圧回路９から１次コイル５Ｂに電気エネルギーを投入する期間を指令する信号である。
　そして、第２スイッチング部１０は、ＥＣＵ４から放電継続信号ＩＧｗが与えられる間、オン／オフを繰り返して昇圧回路９の電気エネルギーを１次コイル５Ｂに逐次投入し、これにより、継続火花放電が継続される。
　なお、第２スイッチング部１０は、パワートランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、サイリスタ等である。
　第１、第２ダイオード１２、１３は、それぞれ、点火プラグ２の中心電極と２次コイル６Ａ、６Ｂとの間に設けられ、主点火と継続火花放電とで放電電流の方向を同一の方向にして限定する。つまり、第１、第２ダイオード１２、１３は、第１スイッチング部８のオン／オフにより２次コイル６Ａに２次電流が流れるときの放電電流と、第２スイッチング部１０のオン／オフにより２次コイル６Ｂに２次電流が流れるときの放電電流とが同一の方向となるように設けられる。
　また、第３ダイオード１４は、エネルギー投入ラインγにおいて第２スイッチング部１０のマイナス側に設けられ、１次コイル５Ｂから昇圧回路９への電流の逆流を阻止するものである。
　さらに、第４ダイオード１５は、接地ラインβにおいてエネルギー投入ラインγとの接続点よりもアース側に設けられ、第２スイッチング部１０をオンからオフに切り替えたときに還流ダイオードとして動作する。つまり、第４ダイオード１５は、第２スイッチング部１０のオフ時に１次コイル５Ｂにおいて発生する起電力を、１次コイル５Ｂから車載バッテリ１７、アース、第４ダイオード１５、１次コイル５Ｂの経路で還流する。
　次に、図２を参照して点火装置１の動作を説明する。
　なお、図２において、「ＩＧｔ」は点火信号ＩＧｔの入力状態をハイ／ローで表すものであり、「ＩＧｗ」は放電継続信号ＩＧｗの入力状態をハイ／ローで表すものである。また、「投入スイッチ」は、第２スイッチング部１０のオン／オフを表し、「Ｉ１１」、「Ｉ１２」はそれぞれ１次コイル５Ａ、５Ｂに流れる１次電流の値、「Ｉ２」は放電電流の値を表す。
　点火信号ＩＧｔがローからハイへ切り替わると（時間ｔ０１参照。）、点火信号ＩＧｔがハイの期間において、第１スイッチング部８がオン状態を維持して１次コイル５Ａにプラスの１次電流が流れて磁気エネルギーが蓄えられる。また、昇圧回路９に電気エネルギーが蓄えられる。
　やがて、点火信号ＩＧｔがハイからローへ切り替わると、第１スイッチング部８がオフされ、１次コイル５Ａの通電状態が遮断される（時間ｔ０２参照。）。これにより、１次コイル５Ａに蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーに変換されて２次コイル６Ａに高電圧が発生し、点火プラグ２において主点火が開始される。
　点火プラグ２において主点火が開始された後、放電電流は略三角波形状で減衰する。そして、放電電流が所定の下限閾値（火花放電を維持するために必要な電流値の下限）に到達する前に、放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わる（時間ｔ０３参照。）。
　放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わると、第２スイッチング部１０がオン／オフされて、昇圧回路９に蓄えられていた電気エネルギーが、１次コイル５Ｂのマイナス側に順次投入され、１次コイル５Ｂから車載バッテリ１７のプラス電極に向かって１次電流が流れる。より具体的には、第２スイッチング部１０がオンされる毎に、１次コイル５Ｂから車載バッテリ１７のプラス電極に向かう１次電流が追加されてマイナス側に増加していく（時間ｔ０３～ｔ０４参照。）。
　そして、１次電流が１次コイル５Ｂに追加される毎に、２次コイル６Ｂに２次電流が順次追加され、放電電流は主点火時と同じ方向に略一定の値に維持される。この結果、主点火として生じた火花放電が継続火花放電として継続する。
　〔実施例１の効果〕
　実施例１の点火装置１は、１つの点火プラグ２に対して２つの第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂから電気エネルギーを与えるものであり、次の第１スイッチング部８および第２スイッチング部１０を備える。まず、第１スイッチング部８は、車載バッテリ１７から１次コイル５Ａへの通電をオン／オフすることで点火プラグ２の電極間に電圧を印加する。また、第２スイッチング部１０は、昇圧回路９に蓄えた電気エネルギーを１次コイル５Ｂに投入することで、点火プラグ２の電極間に、第１スイッチング部８のオン／オフにより発生するのと同一方向の電圧を印加する。
　そして、第１スイッチング部８のオン／オフにより点火プラグ２の電極間に電圧を印加して主点火を開始させるとともに、開始した主点火中に、第２スイッチング部１０のオン／オフを繰り返して昇圧回路９の電気エネルギーを１次コイル５Ｂに逐次投入することで、点火プラグ２の電極間に同一方向の電圧を印加し続け、主放電に継続火花放電を継続させる。
　これにより、第１スイッチング部８のオン／オフによるフルトランジスタ点火に基づく動作により主点火を開始させた後、主点火が消える前に、第２スイッチング部１０のオン／オフを繰り返して１次コイル５Ｂに電気エネルギーを投入することで、継続火花放電を任意の期間にわたり継続させることができる。
　このため、１つの点火プラグ２に対して２つの第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂから電気エネルギーを与える点火装置１において、第１、第２スイッチング部８、１０のオン期間が重ならないように、かつ、第１、第２スイッチング部８、１０のオフ期間が重ならないように配慮する必要がなくなる。したがって、第１、第２スイッチング部８、１０のオン／オフに係わる煩雑さを従来に比べて大きく低減することができる。
　また、第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂをそれぞれ主点火用、継続火花放電用として個別に設けたので、主点火時の通電に伴う発熱と、継続火花放電時の通電に伴う発熱とを分散させることができる。このため、点火装置１を小型化することができる。
　また、点火信号ＩＧｔをハイからローに切り替える時間ｔ０２と、放電継続信号ＩＧｗをローからハイに切り替える時間ｔ０３とを一致させることで、より早期に、着火に必要なレベルまで２次電流を高めることができるので、着火性を更に高めることができる。
　さらに、エンジンの運転状態に応じて、主点火のみを発生させるのか、または、主点火に継続火花放電を継続させるのかを選択することができる。このため、エンジンの運転状態に応じて、最適な点火の態様を選択することができる。
　また、第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂをそれぞれの機能に合わせて仕様を異ならせることで、着火性確保、放電電流の安定維持およびプラグ電極の消耗抑制の効果を高めることができる。
　例えば、第１点火コイル３Ａは、最初に主点火を発生させるために大きな電圧をプラグの電極間に印加する必要性から、巻き数比を大きくするのが好ましく、第２点火コイル３Ｂは、放電電流を維持する必要性から、インダクタンスを大きくするのが好ましい。
　したがって、これら要請に応じて第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂの仕様を設定することで、着火性確保、放電電流の安定維持および点火プラグ２の電極の消耗抑制の効果を高めることができる。
　また、１次コイル５Ｂの第２端は、還流ダイオードとして動作する第４ダイオード１５を介してアースに接続され、エネルギー投入ラインγは、１次コイル５Ｂと第４ダイオード１５との接続点に接続されている。つまり、接地ラインβには、エネルギー投入ラインγとの接続点よりもアース側に、還流ダイオードとして動作する第４ダイオード１５が組み入れられている。
　これにより、第２スイッチング部１０をオンからオフに切り替えたときに１次コイル５Ｂに発生する起電力を緩和することができる。つまり、第２スイッチング部１０のオフ時に１次コイル５Ｂにおいて発生する起電力を、１次コイル５Ｂから車載バッテリ１７、アース、還流ダイオード１５、１次コイル５Ｂの経路で還流することができる。このため、２次電流の瞬断を回避して継続火花放電を安定的に継続させることができる。
　〔実施例２〕
　図３、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して実施例２を実施例１と異なる点を中心に説明する。なお、実施例２において上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
　実施例２の点火装置１は、以下に説明する逆バイアス極性の第１および第２磁石２６Ａ、２６Ｂを備える。まず、第１磁石２６Ａは、１次コイル５Ａへの通電により発生する磁束を通すコア２７Ａに組み入れられ、コア２７Ａを逆バイアスする。また、第２磁石２６Ｂは、第１磁石２６Ａとは別体として設けられるとともに、１次コイル５Ｂへの通電により発生する磁束を通すコア２７Ｂに組み入れられ、コア２７Ｂを逆バイアスする。
　つまり、主点火を生じさせる時に、コア２７Ａは、第１磁石２６Ａにより逆バイアスされ、磁気飽和点Ｂｓに達するまでの磁束密度Ｂの変化幅が大きくなるので（図５の変化幅ΔＢ０、ΔＢａ参照。）、１次コイル５Ａに蓄えるエネルギーを増やすことができる。また、継続火花放電を継続する時に、コア２７Ｂは、第２磁石２６Ｂにより逆バイアスされ、磁気飽和点Ｂｓに達するまでの磁束密度Ｂの変化幅が大きくなるので（図５の変化幅ΔＢ０、ΔＢｂ参照。）、１次コイル５Ｂに蓄えるエネルギーを増やすことができる。
　これにより第１磁石２６Ａについては主点火を強化する方向に、かつ、主点火を強化する強さで組み入れることができ、第２磁石２６Ｂについては主点火と同じ極性で継続火花放電を強化する方向に、かつ、継続火花放電を強化する強さで組み入れることができる。この結果、第１および第２点火コイル３Ａ、３Ｂの性能をそれぞれ第１および第２磁石２６Ａ、２６Ｂよって個別に高めることができる。
　例えば、コア２７Ａを第１磁石２６Ａで逆バイアスしない場合に１次コイル５Ａに蓄えることができるエネルギー、および、コア２７Ｂを第２磁石２６Ｂで逆バイアスしない場合に１次コイル５Ｂに蓄えることができるエネルギーは、図５において縦軸、磁化曲線Ｍｃ、および、Ｂ＝磁気飽和点Ｂｓの横線の３つにより囲まれた領域αの面積に相当する。
　これに対し、主点火および継続火花放電の強化のため、コア２７Ａ、２７Ｂのそれぞれに第１および第２磁石２６Ａ、２６Ｂを組み入れる場合を考える。ここで、継続火花放電の継続よりも主点火の発生に、より大きなエネルギーが必要であることから、第１磁石２６Ａの磁化力Ｈｃａを第２磁石２６Ｂの磁化力Ｈｃｂよりも大きくする。
　これにより、コア２７Ａを第１磁石２６Ａで逆バイアスした場合に、１次コイル５Ａに蓄えることができるエネルギーは、図５においてＨ＝－Ｈｃａの縦線、磁化曲線Ｍｃ、および、Ｂ＝磁気飽和点Ｂｓの横線の３つにより囲まれた領域βの面積に相当するものとなる。また、コア２７Ｂを第２磁石２６Ｂで逆バイアスする場合に、１次コイル５Ｂに蓄えることができるエネルギーは、図５においてＨ＝－Ｈｃｂの縦線、磁化曲線Ｍｃ、および、Ｂ＝磁気飽和点Ｂｓの横線の３つにより囲まれた領域γの面積に相当するものとなる。
　以上により、１次コイル５Ａ、５Ｂに蓄えるエネルギーをそれぞれ第１および第２磁石２６Ａ、２６Ｂにより高めることができ、さらに、１次コイル５Ａに蓄えるエネルギーを、１次コイル５Ｂに蓄えるエネルギーよりも大きくすることができる。
　〔実施例３〕
　図６を参照して実施例３を実施例１と異なる点を中心に説明する。なお、実施例３において上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
　実施例３の点火装置１によれば、図６に示すように、１次コイル５Ｂの第１端がアースに接続されている。
　これにより、第２スイッチング部１０のオン／オフに伴う起電力の還流の経路に関し、１次コイル５Ｂから向う先の電位を実施例１に比べて下げることができる。このため、昇圧回路９による昇圧幅を下げることができるので、昇圧回路９に用いる各種素子（コンデンサ１８、昇圧用スイッチング部２０およびダイオード２２等）、ならびに、エネルギー投入ラインγに用いる第２スイッチング部１０に、耐圧が低いものを採用することができる。この結果、点火装置１のコスト低減および体格低減、ならびに、昇圧回路９における電気エネルギーの蓄積効率の向上を達成することができる。
　〔変形例〕
　上記の実施例では、第１および第２磁石２６Ａ、２６Ｂをコア２７Ａ、２７Ｂのそれぞれに組み入れて主点火、継続火花放電の両方を強化していたが、例えば、コア２７Ｂが磁気飽和しないように１次コイル５Ｂへの通電量を制限することで、第２磁石２６Ｂの組み入れを省略してコストダウンしてもよい。
　上記の実施例では、ガソリンエンジンに本発明の点火装置１を用いる例を示したが、継続火花放電によって燃料（具体的には混合気）の着火性の向上を図ることができるため、エタノール燃料や混合燃料を用いるエンジンに適用してもよい。また、粗悪燃料が用いられる可能性のあるエンジンに用いても継続火花放電により着火性の向上を図ることができる。
　上記の実施例では、希薄燃焼（リーンバーン）運転が可能なエンジンに本発明の点火装置１を用いる例を示したが、希薄燃焼とは異なる燃焼状態であっても継続火花放電によって着火性の向上を図ることができるため、希薄燃焼可能なエンジンへの適用に限定するものではなく、希薄燃焼を行わないエンジンに用いてもよい。
　上記の実施例では、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式エンジンに本発明の点火装置１を用いる例を示したが、吸気バルブの吸気上流側（吸気ポート内）に燃料を噴射するポート噴射式のエンジンに用いてもよい。
　上記の実施例では、混合気の旋回流（タンブル流やスワール流等）を気筒内にて積極的に生じさせるエンジンに本発明の点火装置１を用いる例を開示したが、旋回流コントロール手段（タンブル流コントロールバルブやスワール流コントロールバルブ等）を有しないエンジンに用いてもよい。
　上記の実施例では、ＤＩタイプの点火装置１に本発明を適用したが、２次電圧を各点火プラグ２に分配供給するディストリビュータタイプや、２次電圧の分配の必要性のない単気筒エンジン（例えば、自動二輪車等）の点火装置１に本発明を適用してもよい。
１　点火装置
２　点火プラグ
３Ａ、３Ｂ　第１および第２点火コイル
５Ａ、５Ｂ　１次コイル
８　第１スイッチング部
９　昇圧回路
１０　第２スイッチング部
１７　車載バッテリ

Claims (6)

  1. 　１つの点火プラグ（２）に対して第１点火コイル（３Ａ）および第２点火コイル（３Ｂ）からなる２つの点火コイルから電気エネルギーを与える内燃機関用の点火装置（１）において、
    　車載バッテリ（１７）から第１点火コイル（３Ａ）の１次コイル（５Ａ）への通電をオン／オフすることで、前記点火プラグ（２）の電極間に電圧を印加して火花放電を開始させる第１スイッチング部（８）と、
    　前記車載バッテリ（１７）の電圧を昇圧して電気エネルギーを蓄える昇圧回路（９）と、
    　この昇圧回路（９）に蓄えた電気エネルギーを第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）に投入することで、前記点火プラグ（２）の電極間に、前記第１スイッチング部（８）のオン／オフにより発生した火花放電と同一方向の電流を重畳する第２スイッチング部（１０）とを備え、
    　前記第２スイッチング部（１０）により前記昇圧回路（９）の電気エネルギーを前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）に投入することで、前記点火プラグ（２）の電極間に、前記第１スイッチング部（８）のオン／オフにより発生した火花放電と同一方向の火花放電を継続させることを特徴とする点火装置（１）。
  2. 　請求項１に記載の点火装置（１）において、
    　前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）は第１端および第２端を有し、第１端が前記車載バッテリ（１７）のプラス電極に接続されるとともに、第２端が還流ダイオード（１５）を介してアースに接続され、
    　前記昇圧回路（９）から前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）へ電気エネルギーを投入するエネルギー投入ライン（γ）は、前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）と前記還流ダイオード（１５）との接続点に接続されていることを特徴とする点火装置（１）。
  3. 　請求項１に記載の点火装置（１）において、
    　前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）は第１端および第２端を有し、第１端がアースに接続されるとともに、第２端が還流ダイオード（１５）を介してアースに接続され、
    　前記昇圧回路（９）から前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）へ電気エネルギーを投入するエネルギー投入ライン（γ）は、前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）と前記還流ダイオード（１５）との接続点に接続されていることを特徴とする点火装置（１）。
  4. 　請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の点火装置（１）において、
    　前記第１点火コイル（３Ａ）の１次コイル（５Ａ）への通電により発生する磁束を通す磁路（２７Ａ）に組み入れられる逆バイアス極性の磁石（２６Ａ）を備えることを特徴とする点火装置（１）。
  5. 　請求項４に記載の点火装置（１）において、
    　前記磁石（２６Ａ）は第１磁石であり、
    　前記第１磁石（２６Ａ）とは別体として設けられるとともに、前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）への通電により発生する磁束を通す磁路（２７Ｂ）に組み入れられる逆バイアス極性の第２磁石（２６Ｂ）を備えることを特徴とする点火装置（１）。
  6. 　請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の点火装置（１）において、
    　前記第２点火コイル（３Ｂ）の１次コイル（５Ｂ）の巻き数比は、前記第１点火コイル（３Ａ）の１次コイル（５Ａ）の巻き数比よりも小さいことを特徴とする点火装置（１）。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020139445A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 株式会社デンソー 内燃機関用点火装置
EP4621213A1 (en) * 2024-03-22 2025-09-24 Diamond&Zebra Electric Mfg. Co., Ltd. Dual ignition coil for a spark ignited internal combustion engine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000170632A (ja) * 1998-12-07 2000-06-20 Ngk Spark Plug Co Ltd 点火装置
JP2000310175A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Hanshin Electric Co Ltd 内燃機関用点火装置
JP2012041912A (ja) * 2010-07-22 2012-03-01 Diamond Electric Mfg Co Ltd 内燃機関用制御システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000170632A (ja) * 1998-12-07 2000-06-20 Ngk Spark Plug Co Ltd 点火装置
JP2000310175A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Hanshin Electric Co Ltd 内燃機関用点火装置
JP2012041912A (ja) * 2010-07-22 2012-03-01 Diamond Electric Mfg Co Ltd 内燃機関用制御システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020139445A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 株式会社デンソー 内燃機関用点火装置
WO2020175498A1 (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 株式会社デンソー 内燃機関用点火装置
CN113490791A (zh) * 2019-02-27 2021-10-08 株式会社电装 内燃机用点火装置
CN113490791B (zh) * 2019-02-27 2022-08-30 株式会社电装 内燃机用点火装置
JP7205296B2 (ja) 2019-02-27 2023-01-17 株式会社デンソー 内燃機関用点火装置
EP4621213A1 (en) * 2024-03-22 2025-09-24 Diamond&Zebra Electric Mfg. Co., Ltd. Dual ignition coil for a spark ignited internal combustion engine

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