WO2018083719A1 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

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WO2018083719A1
WO2018083719A1 PCT/JP2016/004782 JP2016004782W WO2018083719A1 WO 2018083719 A1 WO2018083719 A1 WO 2018083719A1 JP 2016004782 W JP2016004782 W JP 2016004782W WO 2018083719 A1 WO2018083719 A1 WO 2018083719A1
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ignition
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coil
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義文 内勢
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日立オートモティブシステムズ阪神株式会社
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/10—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having continuous electric sparks
    • 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
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time

Definitions

  • the present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine mounted on a motor vehicle, and obtains good discharge characteristics by increasing the discharge energy generated on the secondary side of the ignition coil in a superimposed manner.
  • Direct-injection engines and high-EGR engines are adopted as internal combustion engines mounted on vehicles to improve fuel efficiency.
  • these engines are not very ignitable, so a high-energy ignition system is required.
  • a phase discharge ignition device has been proposed in which the output of another ignition coil is additionally superimposed on the secondary output of the ignition coil generated by the classic current interruption principle (for example, Patent Document 1). See).
  • a method of increasing the energy stored in the primary coil without increasing the energization time to the primary coil a method of increasing the stored energy by increasing the physique of the coil and a method of using a plurality of ignition coils can be considered.
  • a large ignition coil is used or a plurality of ignition coils are used, securing the mounting space becomes a problem.
  • the discharge energy on the secondary side can be increased without lengthening the energization time of the primary coil.
  • a method of increasing the value is also conceivable.
  • the power supply voltage since the power supply voltage must be boosted to several kV, the boosting circuit to be mounted must have a high withstand voltage and high voltage connection resistance, resulting in a considerable increase in cost.
  • the present invention can ensure a stable high current period without increasing the energization time of the main primary coil, maintain combustion, and can suppress the increase in size and significant cost of the ignition coil.
  • An object is to provide an ignition device for an internal combustion engine.
  • the invention according to claim 1 is directed to a main primary coil in which a forward magnetic flux is increased by energization and a forward magnetic flux is reduced by interrupting a current, and a first predetermined coil.
  • the primary primary coil is connected to a secondary primary coil that generates a magnetic flux in the forward direction when energized in the direction and generates a magnetic flux in the reverse direction opposite to the forward direction when energized in the opposite second direction.
  • Sub-primary coil magnetic flux generation state switching means including first sub-switch means used for replacement control, and the main switch means and the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means are controlled to the spark plug at a predetermined timing of the combustion cycle.
  • Ignition control means for generating a discharge spark and the ignition control means is capable of main normal discharge control for generating discharge energy in a secondary coil by energization / cutoff control to the main primary coil, and
  • the primary primary coil magnetic flux generation state switching means is switched to the forward magnetic flux generation state and the primary primary ignition coil and the secondary primary ignition coil are energized simultaneously, and / or the primary primary coil magnetic flux is generated after the ignition timing.
  • the sub primary coil magnetic flux generation state switching means is configured such that the first sub switch means is connected to the sub primary coil first.
  • the first end side of the sub primary coil is used as a switch for switching to ground so that energization in the direction can be performed.
  • a second sub-switch unit that enables power supply from the power supply unit, a third sub-switch unit that switches the second end of the sub-primary coil to ground so that the sub-primary coil can be energized in the second direction,
  • a fourth sub switch that enables power supply from the second power feeding unit to the first end of the sub primary coil so that the sub primary coil can be energized in the second direction.
  • the ignition control means includes ON / OFF control of the main switch means, the first sub switch means, and the second sub switch means. Are performed in synchronization with each other to perform superimposed discharge control before ignition timing for energizing the main primary ignition coil and the sub primary ignition coil simultaneously.
  • the ignition control means includes a third sub-motor after the ignition timing when the energization / shut-off control for the main primary coil is performed.
  • the invention according to claim 5 is the ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the ignition control means is an ON / OFF control of the main switch means, the first sub switch means, and the second sub switch means. Are performed in synchronism with each other, after the ignition timing before the ignition timing superimposed discharge control in which the main primary ignition coil and the sub primary ignition coil are energized simultaneously, and after the ignition timing at which the pre-ignition timing superimposed discharge control is performed, By performing ON / OFF control of the fourth sub-switch means, the post-ignition timing superimposed discharge control that superimposes the discharge energy generated in the secondary coil is performed within the same combustion cycle. And
  • the invention according to claim 6 is the ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5, wherein the ignition signal output from the ignition control means is the same as that of the main switch means. It is characterized in that the ON / OFF operations of the main switch means and the first sub switch means are synchronized by being simultaneously input to the one sub switch means.
  • the invention according to claim 7 is the ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 6, wherein at least the second sub-coil magnetic flux generation state switching means is at least a second sub-coil.
  • the switch means, the third sub switch means, and the fourth sub switch means are housed in one case and unitized.
  • the invention according to claim 8 is the ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the main switch means and the first sub switch means are provided in an ignition coil case. It is characterized by being housed in.
  • the invention according to claim 9 is the internal combustion engine ignition device according to claim 8, wherein a control terminal for controlling ON / OFF of the main switch means and the first sub switch means is provided in the case of the ignition coil.
  • An external connection terminal connected to the ignition control means is shared and connected.
  • the invention according to claim 10 is the ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition control means switches the sub primary coil magnetic flux generation state switching means to a forward magnetic flux generation state, and the main discharge.
  • the ignition control means switches the sub primary coil magnetic flux generation state switching means to a forward magnetic flux generation state, and the main discharge.
  • sub-normal discharge control in which discharge energy is generated in the secondary coil by energization / cut-off control to the sub-primary coil is possible.
  • the invention according to claim 11 is the ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the ignition control means synchronizes ON / OFF control of the first sub switch means and the second sub switch means. Switching to the forward magnetic flux generation state by performing sub-normal discharge control for generating discharge energy in the secondary coil by energization / cutoff control to the sub-primary coil instead of the main discharge control. And
  • the invention according to claim 12 is the ignition device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the ignition control means is ON / OFF control of the main switch means, the first sub switch means, and the second sub switch means. Are performed in synchronization with each other to perform superimposed discharge control before ignition timing for energizing the main primary ignition coil and the sub primary ignition coil simultaneously.
  • the invention according to claim 13 is the ignition device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the ignition control means performs the third sub-charge after the ignition timing at which the main normal discharge control or the sub normal discharge control is performed.
  • the ignition control means performs the third sub-charge after the ignition timing at which the main normal discharge control or the sub normal discharge control is performed.
  • the invention according to claim 14 is the ignition device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the ignition control means is ON / OFF control of main switch means, first sub switch means, and second sub switch means. Are performed in synchronism with each other, after the ignition timing before the ignition timing superimposed discharge control in which the main primary ignition coil and the sub primary ignition coil are energized simultaneously, and after the ignition timing at which the pre-ignition timing superimposed discharge control is performed, By performing ON / OFF control of the fourth sub-switch means, the post-ignition timing superimposed discharge control that superimposes the discharge energy generated in the secondary coil is performed within the same combustion cycle. And
  • the invention according to claim 15 is the ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 11 to 14, wherein the ignition control means sends the main ignition signal to the main switch means and sub-ignition.
  • the ON / OFF operation of the main switch means and the first sub switch means is synchronized by outputting the signal to the first sub switch means, respectively.
  • the invention according to claim 16 is the internal combustion engine ignition device according to any one of claims 2 to 7, and 11 to 15, wherein the first power feeding means includes A battery used for power feeding to the main primary coil is shared.
  • the invention according to claim 17 is the internal combustion engine ignition device according to any one of claims 2 to 7, and 11 to 16, wherein the ignition control means includes the sub-primary.
  • the fourth switch means of the coil magnetic flux generation state switching means is PWM controlled so that the power supplied from the second power feeding means to the sub primary coil can be adjusted.
  • the invention according to claim 18 is the internal combustion engine ignition device according to any one of claims 1 to 6 and 10 to 17, wherein at least the sub primary coil magnetic flux generation state is provided.
  • the switching means is housed in one case and unitized.
  • the superimposed discharge control before the ignition timing and the superimposed discharge control after the ignition timing can be performed.
  • the necessary and sufficient discharge energy is superimposed from the secondary primary coil to the secondary coil to ensure a stable high current period without increasing the energization time of the main primary coil, thereby realizing suitable combustion.
  • a high fuel efficiency improvement effect can be expected by properly using the pre-ignition timing superimposed discharge control and the post-ignition timing superimposed discharge control according to the operating conditions.
  • a plurality of coils and a booster circuit are not required, an increase in the size of the ignition coil and a significant increase in cost can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an ignition device for an internal combustion engine according to the present invention. It is the wave form diagram which showed typically each part waveform in a combustion cycle when performing main normal discharge control with the ignition device for internal combustion engines which concerns on 1st Embodiment. It is the wave form diagram which showed typically each part waveform in a combustion cycle when performing the ignition discharge before ignition timing by the internal combustion engine ignition device which concerns on 1st Embodiment. It is a wave form diagram showing typically each section waveform in a combustion cycle when superposition discharge control after ignition timing is performed by the internal combustion engine ignition device concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine ignition device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • An ignition coil unit 10 that generates a discharge spark in one ignition plug 2 provided for each cylinder of the internal combustion engine,
  • Internal combustion engine drive control device 3 having an ignition control means 31 for outputting an ignition signal Si or the like for instructing the operation timing of the ignition coil unit 10 at an appropriate timing,
  • a DC power source 4 such as a vehicle battery, a sub primary coil magnetic flux generation state It is composed of a switching unit 5 and the like.
  • the ignition control means 31 is included in the internal combustion engine drive control apparatus 3 that comprehensively controls the internal combustion engine of the automobile, but is not limited thereto. It is not something.
  • the ignition signal generated by the ignition signal generation function of the normal internal combustion engine drive control device 3 is received, and an appropriate control signal is output to the ignition coil unit 10 and the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5.
  • a separate ignition control means may be provided.
  • the ignition coil unit 10 includes, for example, an ignition coil 11, a main switch element 12, a bypass line 13 provided in parallel with the main switch element 12, rectifying means 14 provided on the bypass line 13, and the like in a case 15 having a required shape.
  • This unit is a unitary structure.
  • a high voltage terminal 151 and a connector 152 are provided at appropriate positions of the case 15, and the spark plug 2 is connected via the high voltage terminal 151, and the connector 152 (for example, the first connection terminal 152 a to the sixth connection terminal 152 f is connected to the case 15.
  • a DC power source 4 such as a vehicle battery
  • a sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 and a ground point GND.
  • the ignition coil 11 includes a primary primary coil 111a (for example, 90 turns), a secondary primary coil 111b (for example, 60 turns), and a secondary coil 112 (for example, 9000 turns).
  • the ignition coil 11 causes the magnetic flux generated in the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b to act on the secondary coil 112.
  • the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b are arranged so as to surround the center core 1113.
  • the secondary coil 112 is arranged outside thereof.
  • main primary coil 111a One end of the main primary coil 111a is connected to the DC power supply 4 through, for example, the second connection terminal 152b, and a power supply voltage VB + (for example, 12V) is applied.
  • the other end of main primary coil 111a is connected to ground point GND via main switch element 12 and fifth connection terminal 152e.
  • the main switch element 12 is a main switch means for energizing / cutting off the main primary coil 111a, and is configured by using, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). That is, the ignition coil unit 10 has a unit structure in which an ignition coil and an igniter are sealed in the case 15.
  • the gate G which is the control terminal of the main switch element 12, is connected to the internal combustion engine drive control device 3 through, for example, the fourth connection terminal 152d, and is ON / OFF controlled by the ignition signal Si generated by the ignition control means 31.
  • main switch element 12 when the main switch element 12 is turned on by the ignition signal Si and the main primary coil 111a is energized, the main primary current I1a flows to increase the forward magnetic flux, and the main switch element 12 is turned off.
  • main primary current I1a When the main primary current I1a is cut off, the forward magnetic flux is suddenly reduced, and a high voltage is generated on the secondary coil 112 side so as to generate a magnetic field in a direction that prevents this magnetic flux change.
  • a discharge spark is generated between the discharge gaps of the spark plug 2, and a secondary current I2 flows.
  • main normal discharge control the control for discharging the spark plug 2 by energization / cutoff control for the main primary coil 111a is hereinafter referred to as main normal discharge control.
  • the secondary coil 112 has one end connected to the spark plug 2 via the high-voltage terminal 151 and the other end connected to the ground point GND via the sixth connection terminal 152f.
  • a current detection resistor 61 is provided between the sixth connection terminal 152f and the ground point GND so that the secondary current detection signal Di2 is supplied to the internal combustion engine drive control device 3.
  • the internal combustion engine drive control device 3 can know the operating state of the engine by monitoring the secondary current I2, and together with other information such as the engine speed, the excess or deficiency of the discharge energy in the cylinder. If the discharge energy applied to the secondary coil 112 is insufficient, the discharge energy is increased, and conversely, if the discharge energy applied to the secondary coil 112 is excessive, the discharge energy is appropriately reduced. A high fuel efficiency improvement effect can be expected. Therefore, the ignition control means 31 of the internal combustion engine drive control device 3 controls the operation of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 so that an appropriate magnetic flux is generated from the sub primary coil 111b at an appropriate timing. is there.
  • the sub primary coil 111b in which the direction of energization and the energization / cutoff timing are controlled by the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 will be described.
  • the secondary primary coil 111b receives a forward magnetic flux when energized in a predetermined first direction (for example, a direction from the first end 111b1 which is one end of the secondary primary coil 111b to the second end 111b2 which is the other end).
  • a magnetic flux generated in the reverse direction opposite to the forward direction due to energization in the opposite second direction (for example, the direction from the second end 111b2 to the first end 111b1) (the magnetic field generated on the secondary side by the main normal discharge control) Is generated).
  • the first end 111b1 of the sub primary coil 111b is connected to the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 via, for example, the third connection terminal 152c, and the second end 111b2 of the sub primary coil 111b is connected to the first connection, for example.
  • the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is connected via a terminal 152a. Therefore, when the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 sets the first end 111b1 of the sub primary coil 111b to the power feeding side and the second end 111b2 to the ground side, the sub primary coil 11b is energized in the first direction. It becomes.
  • the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 sets the second end 111b2 of the sub primary coil 111b to the power supply side and the first end 111b1 to the ground side, the sub primary coil 11b is energized in the second direction. It will be.
  • the 1st direction and the 2nd direction in the sub primary coil 111b are decided by the arrangement
  • the winding direction of the sub primary coil 111b and the winding direction of the main primary coil 111b are arranged to be the same, the same direction as the energization direction to the main primary coil 111b may be energized as the first direction.
  • a forward magnetic flux is generated in the secondary primary coil 111b.
  • the winding direction of the sub primary coil 111b and the winding direction of the main primary coil 111b are reversed, the first primary coil 111b is energized with the opposite direction to the energization of the main primary coil 111b. In this case, a forward magnetic flux is generated.
  • the secondary primary coil 111b configured as described above When the secondary primary coil 111b configured as described above is energized in the first direction at the same timing as the main normal discharge control by the main primary coil 111a, the same forward magnetic flux as that of the main primary coil 11a is generated. After that, when the energization interruption to the sub primary coil 111b is performed at the same timing as the main normal discharge control, the forward magnetic flux of the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b rapidly decreases at the same time, so the discharge energy given to the secondary side is reduced. Can be increased.
  • the forward primary magnetic flux is generated by the sub primary coil 111b before the ignition timing (before the energization interruption timing to the main primary coil 111a), and the energization interruption to the sub primary coil 111b is performed simultaneously with the main primary coil 111a.
  • the discharge energy can be superimposed on the secondary coil 112 by the secondary primary coil 111b.
  • the secondary primary coil 111b is energized in the second direction at an appropriate timing after the ignition timing (after the energization cut-off timing to the main primary coil 111a), the magnetic flux in the reverse direction (high on the secondary side) is obtained. (The magnetic flux in the same direction as the magnetic field that generated the voltage) is generated, and the secondary side magnetic field can be prevented from being attenuated and the secondary side electromotive force to be lowered.
  • the secondary current I2 can be kept high until That is, if the secondary primary coil 111b generates a reverse magnetic flux after the ignition timing and causes it to act on the secondary coil 112, the secondary primary coil 111b can superimpose discharge energy on the secondary coil 112.
  • the timing of cutting off the current in the second direction for the sub-primary coil 111b is when a sufficient and sufficient time has passed to maintain the secondary current I2 at a high current necessary for suitable combustion in the cylinder. If the second direction energization to the sub primary coil 111b is continued for a longer time than that, the fuel consumption is worsened.
  • Such desirable energization / cutoff timing for the sub-primary coil 111b is not fixed, but varies depending on the structure of the internal combustion engine, the characteristics of the ignition coil, the operating conditions, and the like.
  • a setting value or setting information suitable for 1 may be stored in the ignition control means 31 of the internal combustion engine drive control device 3 in advance.
  • a bypass line 13 is provided in parallel with the main switch element 12, and rectifying means 14 (for example, the collector side of the main switch element 12) is forwardly directed from the ground point GND side of the bypass line 13 toward the ignition coil 11 side. And a diode having an anode connected to the emitter side of the main switch element 12).
  • the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 includes a first sub switch element 51, a second sub switch element 52, a third sub switch element 53, and a fourth sub switch element 54.
  • the first sub-switch element 51 functions as first sub-switch means for switching the first end 111b1 side of the sub-primary coil 111b to the ground point GND so that the sub-primary coil 111b can be energized in the first direction.
  • the first sub switch element 51 is formed of an insulated gate bipolar transistor for power control, and the collector C of the first sub switch element 51 is on the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b, and the first sub switch element 51 Are connected to the ground point GND side, and the ignition signal Si is input to the gate G of the first sub-switch element 51. Therefore, when the ignition signal Si is turned on (for example, the signal level is H), the first sub switch element 51 is turned on, and the second end 111b2 of the sub primary coil 111b is connected to the ground point GND.
  • the second sub switch element 52 can supply power from the first power supply means (for example, the DC power supply 4) to the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b so that the sub primary coil 111b can be energized in the first direction. It functions as the second sub switch means.
  • the second sub switch element 52 is configured using a power MOS-FET having high-speed switching characteristics, and the drain D of the second sub switch element 52 is on the DC power supply 4 side, and the source S of the second sub switch element 52 is. Is connected to the first end 111b1 side of the sub primary coil 111b, and the first direction energization instruction signal S1d from the ignition control means 31 is input to the gate G of the second sub switch element 52.
  • the second sub switch element 52 is turned on, and the power source voltage VB + is supplied from the DC power source 4 to the first end 111b1 of the sub primary coil 111b. Will be applied.
  • the third sub switch element 53 functions as third sub switch means for switching the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b to the ground point GND so that the sub primary coil 111b can be energized in the second direction.
  • the third sub switch element 53 is configured by using a power MOS-FET having high-speed switching characteristics, and the drain D of the third sub switch element 53 is connected to the first end 111b1 side of the sub primary coil 111b.
  • the source S of the switch element 53 is connected to the ground point GND side, and the second direction energization permission signal S2p from the ignition control means 31 is input to the gate G of the third sub switch element 53.
  • the third sub switch element 53 is turned on, and the first end 111b1 of the sub primary coil 111b is connected to the ground point GND. It will be. Note that a current detection resistor 62 is provided between the third sub switch element 53 and the ground point GND, and the sub primary current detection signal Di1s in the second direction is input to the internal combustion engine drive control device 3.
  • the fourth sub switch element 54 can supply power from the second power feeding means (for example, the DC power supply 4) to the first end 111b1 side of the sub primary coil 111b so that the sub primary coil 111b can be energized in the second direction.
  • the fourth sub switch element 54 is configured using a power MOS-FET having high-speed switching characteristics, and the drain D of the fourth sub switch element 54 is on the DC power supply 4 side, and the source S of the fourth sub switch element 54 is. Is connected to the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b, and the second direction energization instruction signal S2d from the ignition control means 31 is input to the gate G of the fourth sub switch element 54.
  • the fourth sub switch element 54 is turned on, and the power source voltage VB + is supplied from the DC power source 4 to the second end 111b1 of the sub primary coil 111b. Will be applied.
  • a higher-voltage DC power supply may be used instead of the VB + DC power supply 4 for the first power supply or the second power supply.
  • a booster circuit 7 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1) may be provided to increase the voltage applied to the sub primary coil 111b.
  • FIG. 2 shows main normal discharge control, which is basic control for giving discharge energy to the secondary coil 112 using only the main primary coil 111a during one combustion cycle.
  • the main switch element 12 is turned ON and the main primary current I1a flows.
  • the first sub switch element 51 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is also turned on, and the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b is connected to the ground point GND.
  • the first direction energization instruction signal S1d remains OFF, the sub primary coil 111b is not energized in the first direction.
  • the main primary current I1a increases until reaching the saturation current, and energy is accumulated in the main primary coil 111a.
  • the ignition signal Si is turned OFF at the ignition timing (when the signal level is changed from H to L)
  • an electromotive force corresponding to the energy accumulated in the main primary coil 111a is generated on the secondary side, and the secondary current I2 is While flowing, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2 to generate a discharge spark in the cylinder (capacitive discharge).
  • the discharge (inductive discharge) due to the release of the magnetic energy applied to the secondary coil 112 continues for about 0.5 to 2.5 ms, but the electromotive force generated in the secondary coil 112 gradually weakens, and the secondary current I2 Therefore, there is a case where it is not always possible to obtain a discharge spark sufficient for maintaining suitable combustion in the cylinder.
  • the power applied to the main primary coil 111a is constant at the power supply voltage VB + of the DC power supply 4, so that the discharge energy applied from the main primary coil 111a to the secondary coil 112 is substantially constant. is there. Therefore, when it is necessary to flow a high discharge current through the spark plug 2 for a longer time in order to maintain a stable combustion state, such as when the engine speed is low, the primary coil 111a to the secondary coil 112 are required. It is necessary to increase the discharge energy applied to the first primary coil 111a by increasing the ON time of the ignition signal Si and accumulating higher discharge energy in the main primary coil 111a.
  • the heat generated by the main switch element 12 that controls the energization of the main primary coil 111a becomes a problem, and the main switch element 12 malfunctions or the life of the switch element 12 is shortened. There is a risk of shrinking. Therefore, in the internal combustion engine ignition device 1 according to the present embodiment, by using the sub-primary coil 111b, the discharge energy applied to the secondary coil 112 at the ignition timing can be obtained without increasing the ON time of the ignition signal Si. It is possible to increase and lengthen the high current period.
  • FIG. 3 shows superimposed discharge control before ignition timing in which the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is switched to the forward magnetic flux generation state and the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b are energized simultaneously.
  • the energy stored in both the primary primary coil 111a and the secondary primary coil 111b is given to the secondary coil 112 at once.
  • the ignition signal Si and the first direction energization instruction signal S1d are simultaneously turned ON, and the second direction energization permission signal S2p and the second direction energization instruction signal S2d are maintained OFF.
  • the first sub-switch element 51 and the second sub-switch element 52 of the main switch element 12 and the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 are simultaneously turned on, and the sub-primary in the first direction in addition to the main primary current I1a.
  • a current I1b1 flows.
  • the current I1b1 in the first direction flows through the sub primary coil 111b, a forward magnetic flux in the same direction as the magnetic flux generated in the main primary coil 111a is generated in the sub primary coil 111b.
  • the main primary current I1a and the sub primary current I1b increase with the passage of time from the energization of the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b until the saturation current is reached, and energy is supplied to the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b. Will accumulate.
  • the ignition signal Si and the first direction energization instruction signal S1d are simultaneously turned OFF at the ignition timing, an electromotive force corresponding to the energy accumulated in the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b is generated on the secondary side.
  • dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2, and a discharge spark is generated in the cylinder.
  • the discharge energy given to the secondary coil 112 is given to the secondary coil 112 only from the primary primary coil 111a in the above-described primary normal discharge control. Since the energy is larger than the discharge energy (the shaded portion of the secondary current waveform in FIG. 3), the applied voltage that causes capacitive discharge is increased by that amount, and a large secondary current I2 flows. Therefore, if the ignition control means 31 performs the superimposed discharge control before the ignition timing, the discharge energy applied to the secondary side is increased without increasing the ON time of the ignition signal Si, and a high discharge current is generated for a longer time. The spark plug 2 can be flowed.
  • the pre-ignition timing superimposed discharge control superimposes the energy accumulated on the primary side using the secondary primary coil 111b before the ignition timing at which discharge energy is generated on the secondary side by interrupting the primary side current.
  • it means a control for generating a discharge spark in the spark plug 2 with the discharge energy generated on the secondary side due to the interruption of the current on the primary side.
  • This pre-ignition timing superimposed discharge control is not necessarily applicable only to increase the discharge energy given to the secondary side.
  • the pre-ignition timing superimposed discharge control using the sub primary coil 111b is performed, so that the main primary coil 111a and the main switch element 12 The burden can be reduced.
  • the ignition control means 3 sends the short-time ignition signal Si ′ and the short-time first direction energization instruction signal so that the ON time is appropriately shorter than the ON time of the ignition signal Si required in the main normal discharge control.
  • S1d ' the time during which the main primary current I1a and the sub primary current I1b1 in the first direction flow in the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b, respectively, is shortened, and the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b respectively Reduce the accumulated energy.
  • the primary primary current I1a and the secondary primary current I1b1 in the first direction are cut off, and the discharge energy applied to the secondary side can be set to the same level as the discharge energy applied to the secondary side by the main normal discharge control. It is possible to prevent the spark plug 2 from being discharged. Moreover, the amount of heat generated by the main switch element 12 and the main primary coil 111a can be reduced by driving with the short-time ignition signal Si ′. Of course, even when it is necessary to give more discharge energy to the secondary side, the main switch element 12 and the main primary coil 111a can be adjusted by appropriately adjusting the burden ratio between the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b. There is an advantage that a necessary and sufficient high current period can be secured while suppressing excessive heat generation.
  • the electromotive force generated on the secondary side by increasing the current on the primary side is increased, so that a high current flows at a stretch on the secondary side and a capacitive discharge occurs. Since the period during which the high secondary current can be maintained does not increase dramatically, it cannot be said that the fuel efficiency is necessarily good as control for flowing a high discharge current through the spark plug 2 for a longer time.
  • the secondary primary coil 111b by using the secondary primary coil 111b, the secondary high current period can be extended without increasing the ON time of the ignition signal Si. Is possible.
  • FIG. 4 shows a superposition after ignition timing when the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is switched to the reverse magnetic flux generation state after the ignition timing by energization / cutoff of the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b starts energization.
  • the main switch element 12 is turned ON and the main primary current I1a flows.
  • the first sub switch element 51 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is also turned on, and the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b is connected to the ground point GND.
  • the first direction energization instruction signal S1d remains OFF, the sub primary coil 111b is not energized in the first direction.
  • the main primary current I1a increases until reaching the saturation current, and energy is accumulated in the main primary coil 111a.
  • the ignition signal Si is turned OFF at the ignition timing (when the signal level is changed from H to L)
  • an electromotive force corresponding to the energy accumulated in the main primary coil 111a is generated on the secondary side, and the secondary current I2 is As it flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2, and a discharge spark is generated in the cylinder (capacitive discharge).
  • the ignition control means 31 turns on the second direction energization permission signal S2p ( For example, the signal level is changed from L to H), and the second direction energization instruction signal S2d is turned ON.
  • the power supplied to the sub-primary coil 111b is adjusted by performing PWM control that changes the duty ratio of the second direction energization instruction signal S2d.
  • the secondary primary current I1b2 in the second direction flowing through the secondary primary coil 111b gradually increases until reaching the saturation current, and the reverse direction magnetic flux (the same direction as the magnetic field generated in the secondary coil 112 after the ignition timing). (Magnetic flux) also increases (indicated by shading in the sub-primary coil current waveform in FIG. 4). Therefore, the reverse magnetic flux generated in the secondary primary coil 111b acts on the secondary coil 112 so as to compensate for the decrease in the secondary current I2 due to the electromagnetic energy release of the secondary coil 112, and the secondary current I2 is high. The current is maintained as it is (shown by hatching in the secondary current waveform in FIG. 4), and a high current period suitable for in-cylinder combustion can be effectively extended.
  • the ignition control means 31 turns off the second direction energization permission signal S2p and the second direction energization instruction signal S2d at that timing. To. As a result, the reverse magnetic flux caused by the secondary primary coil 111b does not act on the secondary coil 112, and thereafter, a low secondary current I2 due to only the electromagnetic energy emission of the secondary coil 112 flows, and eventually the secondary current I2 Will return to zero.
  • the ignition control means 31 performs the superimposed discharge control after the ignition timing, the discharge energy applied to the secondary coil 112 is increased without increasing the ON time of the ignition signal Si, and the electrode between the electrodes of the spark plug 2 is increased.
  • the period during which the discharge current flowing through can be maintained at a high current can be extended.
  • the reverse direction magnetic flux applied from the secondary primary coil 111b to the secondary coil 112 is sufficient to generate and maintain a sufficiently high current necessary for suitably maintaining in-cylinder combustion.
  • the energy required to energize the battery can be kept low, which is effective in improving fuel efficiency.
  • the ignition control means 31 can perform PWM control of the fourth switch element 54 of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5, so that the superimposed discharge control after ignition timing is performed.
  • the ignition control means 31 can perform PWM control of the fourth switch element 54 of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5, so that the superimposed discharge control after ignition timing is performed.
  • the post-ignition timing superimposed discharge control is to superimpose the energy given to the secondary side using the secondary primary coil 111b after the ignition timing for generating discharge energy on the secondary side by interrupting the primary side current, This means that the discharge generated in the spark plug 2 is maintained for a necessary and sufficient period.
  • the timing at which the secondary primary current I1b2 in the second direction starts to flow to the secondary primary coil 111b is not particularly limited as long as it is after the ignition timing. For example, it may be performed at the same time as the current interruption to the main primary coil 111a, or the sub primary current I1b2 may be allowed to flow after a predetermined time has elapsed since the current interruption on the primary side.
  • the secondary current I2 reaches a predetermined determination value (for example, a secondary current value that is considered to be higher than a high current value at which the discharge current flowing through the spark plug 2 can maintain discharge spark formation suitable for in-cylinder combustion).
  • the sub primary current I1b2 may flow.
  • the pre-ignition timing superimposed discharge control and the post-ignition timing superimposed discharge control use the same sub-primary coil 111b to superimpose discharge energy on the secondary side, but the control is performed before the ignition timing and after the ignition timing. Because they are separate, both controls can be performed during a single combustion cycle.
  • FIG. 5 shows a case where the superimposed discharge control after the ignition timing is performed after the superimposed discharge control before the ignition timing, and stored in both the primary primary coil 111a and the secondary primary coil 111b during one combustion cycle.
  • the secondary side is supplied with sufficient energy necessary to maintain the induction discharge from the sub-primary coil 111b.
  • the discharge energy applied to the secondary side is equivalent to the addition of the secondary primary coil 111b (in the subprimary coil waveform of FIG.
  • the applied voltage that causes capacitive discharge on the secondary side is increased by that amount (indicated by thin shading in the secondary current waveform in FIG. 5), and further, the secondary primary coil 111b is moved in the second direction.
  • the secondary primary current I1b2 is applied to the secondary coil 112 by the amount of flow (shown by dark shading in the secondary primary coil waveform in FIG. 5), and the secondary current I2 is maintained at a high current (FIG. 5). (Indicated in dark shading in the secondary current waveform).
  • the main normal discharge control, the pre-ignition timing superimposed discharge control, and the post-ignition timing superimposed discharge are optimized in accordance with the operating state of the internal combustion engine. Since the control and the superimposed discharge control before the ignition timing + the superimposed discharge control after the ignition timing can be properly used, it is possible to optimize the power consumption for ignition and to expect a high fuel efficiency improvement effect.
  • the ignition coil 11 used in the internal combustion engine ignition device 1 includes a main primary coil 111a and a sub-primary coil 111b, but can be configured in the same size as an existing ignition coil. Therefore, a plurality of coils and a booster circuit are not required to increase the discharge energy applied to the secondary side, and the ignition coil 11 having the same physique as the existing ignition coil may be used. Cost increase can be suppressed.
  • the internal combustion engine ignition device 1 includes functions for controlling the energization direction and energization / cutoff of the sub primary coil 111b, that is, the first to fourth sub switch elements 51 to 54 are connected to the sub primary coil.
  • the magnetic flux generation state switching unit 5 it is not limited to this.
  • the first sub switch element 51 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is turned ON / OFF in synchronization with the main switch element 12 by the ignition signal Si, so that the signal path of the ignition signal Si can be simplified. Therefore, it is conceivable that the main switch element 12 and the first sub switch element 51 are arranged close to each other.
  • the first sub switch element 51 is housed in the case 15 of the ignition coil unit 10 ′.
  • the gate G, which is the control terminal of the main switch element 12, and the gate G, which is the control terminal of the first sub switch element 51, are connected to the fourth connection terminal 152d, and the internal combustion engine drive control device 3 is connected via the fourth connection terminal 152d.
  • the ignition signal from is input.
  • the main switch element 12 and the first sub switch element 51 use discrete components having high heat resistance and high noise resistance, so that stable operation can be expected even if they are sealed together with the ignition coil 11.
  • the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 'unitizes the second sub switch element 52, the third sub switch element 53, and the fourth sub switch element 54 in one case.
  • the ignition control device 31 includes the ignition signal Si, the first direction energization instruction signal S1d, the second direction energization permission signal S2p, and the second direction energization instruction signal S2d. Is output to the ignition coil unit 10 or the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 'at an appropriate timing, so that the main normal discharge control and the pre-ignition timing superimposed discharge are the same as in the internal combustion engine ignition device 1 of the first embodiment. It is possible to perform control, superimposed discharge control after ignition timing, superimposed discharge control before ignition timing + superimposed discharge control after ignition timing.
  • the main switch element 12 and the first sub switch element 51 are both controlled by the ignition signal Si. 12 and the first sub switch element 51 may be ON / OFF controlled by different signals.
  • the internal combustion engine ignition device 1 ′′ of the third embodiment shown in FIG. 7 generates a main ignition signal Sia and a secondary ignition signal Sib by the ignition control means 31 ′′ of the internal combustion engine drive control device 3 ′′, and uses the main ignition signal Sia.
  • the main switch element 12 is ON / OFF controlled, and the first sub switch element 51 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is ON / OFF controlled by the sub ignition signal Sib.
  • the sub primary current I1b1 in the first direction can be supplied to the sub primary coil 111b without supplying the current I1a.
  • FIG. 8 shows the sub normal discharge control performed by the internal combustion engine ignition device 1 ′′ of the third embodiment configured as described above.
  • the sub normal discharge control uses only the sub primary coil 111b in one combustion cycle. For example, this control is effective when the main primary coil 111a or the main switch element 12 for performing the main normal discharge control is damaged by heat generation.
  • the sub ignition signal Sib and the first direction energization instruction signal S1p are turned on at a predetermined timing during the combustion cycle, the first sub switch element 51 and the second sub switch element 52 are simultaneously turned on, A sub primary current I1b1 flows.
  • the secondary ignition signal Sib cannot be controlled to cause the secondary primary current I1b to flow by itself, but the second end 111b2 of the secondary primary coil 111b is connected to the ground point GND side to supply power from the first end 111b1. This corresponds to the first direction energization permission signal S1p.
  • the sub primary current I1b1 in the first direction increases with the passage of time from the energization of the sub primary coil 111b until the saturation current is reached, and energy is accumulated in the sub primary coil 111b.
  • the ignition signal Si is turned OFF at the ignition timing (when the signal level is changed from H to L)
  • an electromotive force corresponding to the energy accumulated in the sub primary coil 111b is generated on the secondary side, and the secondary current I2 flows.
  • dielectric breakdown is caused between the electrodes of the spark plug 2 to generate a discharge spark in the cylinder.
  • the main primary coil 111a is not used, and the normal primary power energy is applied to the secondary side only by the sub primary coil 111b, thereby causing the spark plug 2 to generate a normal discharge.
  • the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b can be selectively used as coils for accumulating energy applied to the secondary side. It is possible to effectively avoid an accidental failure of the ignition coil 11 without imposing an excessive burden only on the primary coil 111a, and for some reason, the main primary coil 111a, the main switch element 12 in the ignition coil unit 10 or the like.
  • the main normal discharge control or the sub normal discharge control can be performed by the normally functioning primary coil. Therefore, it is possible to ensure the discharge of the ignition coil 2 and to avoid the worst situation in which the cylinder cannot be ignited. A.
  • the main ignition signal Sia and the sub-ignition signal Sib can be independently controlled, and therefore the timing of starting energization of the sub-primary coil 111b by the sub-ignition signal Sib is mainly controlled.
  • the energy stored in the sub-primary coil 111b can be adjusted by controlling the ignition control means 31 so as to delay the energization start timing of the main primary coil 111a by the ignition signal Sia, for example, the ON time of the main ignition signal Sia.
  • the ON time is set so that the shortage of energy can be compensated by the sub primary coil 111b without increasing the ON time of the main ignition signal Sia. Necessary and sufficient energy is output by outputting the ignition signal Sib (and the first direction energization instruction signal S1d). Can be accumulated in the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b, and stable ignition control can be realized, and since it is not necessary to lengthen the ON time of the main ignition signal Sia, the heat generation of the main primary coil 111a and the main switch element 12 occurs. It is also useful in that it can be reduced.
  • the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b By making the number of turns the same, the discharge energy given to the secondary side by the main normal discharge control can be made substantially equal to the discharge energy given to the secondary side by the sub normal discharge control.
  • a power supply having a higher voltage than the DC power supply 4 or a booster circuit is used as the first power supply means for supplying power to the sub primary coil 111b.
  • a discharge energy equivalent to that of the main normal discharge control can be obtained by increasing the voltage applied to the sub primary coil 111b and performing the sub normal discharge control. That is desirable to adjust as given to the secondary side.
  • the ignition devices for internal combustion engines 1, 1 ′, 1 ′′ according to the first to third embodiments described above show only one cylinder. However, in the case of an internal combustion engine composed of a plurality of cylinders, each ignition device
  • the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 may be provided, or a central unit in which all the first to fourth sub switch elements 51 to 54 corresponding to each cylinder are housed in a single case.
  • the ignition coil unit 10 may be connected.
  • Ignition device for internal combustion engines 10 Ignition coil unit 11 Ignition coil 111a Primary primary coil 111b Secondary primary coil 112 Secondary coil 113 Center core 12 Main switch element 15 Case 2 Spark plug 3 Internal combustion engine drive control device 31 Ignition control means 4 DC power supply 5 Sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 51 First sub switch element 52 Second sub switch element 53 Third sub switch element 54 Fourth sub switch element

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Abstract

主一次コイルへの通電時間を長くすることなく、安定した燃焼を維持できる内燃機関用点火装置を提供する。　主スイッチ素子１２による通電で順方向の磁束が生じる主一次コイル１１１ａと、第１方向に通電することで順方向の磁束が生じ、第２方向に通電することで逆方向の磁束が生じる副一次コイル１１１ｂと、主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂの磁束が作用する二次コイル１１２とで点火コイル１１を構成し、主一次コイル１１１ｂへの通電の向きと通電・遮断タイミングを制御することで、副一次コイル１１１ｂの磁束発生状態を切り替える副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５を設け、主スイッチ素子１２と副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５への動作指示を点火制御手段３１が行うことで、二次側に与える放電エネルギを調整し、効率良く内燃機関の安定した燃焼を維持する。

Description

内燃機関用点火装置
　本発明は、自動車両に搭載される内燃機関用の点火装置に関し、点火コイルの二次側に発生させる放電エネルギを重畳的に増大させて、良好な放電特性を得るものである。
　車両搭載の内燃機関として、燃費改善のために直噴エンジンや高ＥＧＲエンジンが採用されているが、これらのエンジンは着火性があまり良くないため、点火装置には高エネルギ型のものが必要になる。そこで、古典的な電流遮断原理により発生する点火コイル二次側出力に、さらにもう一つの点火コイルの出力を加算的に重畳する位相放電型の点火装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
　この特許文献１に記載の点火装置によれば、主一次点火コイルの一次電流を遮断することでその二次側に発生する数ｋＶの高電圧により、点火プラグの放電間隙に絶縁破壊を起こして点火コイルの二次側から放電電流を流し始めた後に、主点火コイルと並列に接続された副点火コイルの一次電流を遮断し、その二次側に発生する数ｋＶの直流電圧を加算的に重畳することで、比較的長い時間に亙って点火プラグに大きな放電エネルギを与えることができるため、燃料への着火性が向上し、延いては燃費も向上する。
特開２０１２－１４０９２４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された点火装置のような方式では、点火プラグの放電電流が各コイルから出力される三角形の電流の組み合わせで決まるため、高電流期間を長くするためには、２つの点火コイルの点火位相を大きくしたうえで、２つの点火コイルに十分なエネルギを蓄積する時間を長くする必要がある。このように、２つの点火コイルを用いることに加えて一次コイルへの通電時間を長くすると、コイル本体の大型化及び一次コイルへの通電制御を行うスイッチング素子の発熱が高くなるという問題が生ずる。
　また、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、一次コイルに蓄積するエネルギを高める方法としては、コイルの体格を大きくして蓄積エネルギを増やす方法、複数の点火コイルを用いる方法が考えられる。しかしながら、大型の点火コイルを用いたり、複数の点火コイルを用いたりすれば、搭載スペースの確保が問題となってしまう。
　さらに、点火コイルの外部あるいは内部で電源電圧を昇圧してコイルの二次側に直接的に高電圧を印加することで、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、二次側の放電エネルギを高める方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、電源電圧を数ｋＶ程度に昇圧させなければならないので、搭載する昇圧回路の高耐圧化および高電圧での接続耐性が必要となり、相当なコストアップとなってしまう。
　そこで、本発明は、主一次コイルへの通電時間を長くすることなく安定した高電流期間を確保し、燃焼を維持することができ、しかも、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる内燃機関用点火装置の提供を目的とする。
　上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、通電により順方向の磁束が増加し、電流を遮断することにより順方向の磁束が減ぜられる主一次コイルと、予め定めた第１方向への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第２方向への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束が生じる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルおよび副一次コイルに生じた磁束が作用して放電エネルギが発生する二次コイルと、を有する点火コイルと、バッテリから前記主一次コイルへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第１方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、前記副一次コイルへ第２方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能で、前記順方向磁束発生状態への切替制御に用いる第１副スイッチ手段を備える副一次コイル磁束発生状態切替手段と、前記主スイッチ手段および前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を制御して、燃焼サイクルの所定のタイミングで点火プラグに放電火花を発生させる点火制御手段と、を備え、前記点火制御手段は、前記主一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる主通常放電制御が可能であると共に、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替えて主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御、および／または、点火タイミング以降に副一次コイル磁束発生状態切替手段を逆方向磁束発生状態に切り替えて副一次点火コイルへの通電・遮断を行う点火タイミング後重畳放電制御、を可能としたことを特徴とする。
　また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、前記第１副スイッチ手段を、前記副一次コイルへ第１方向の通電を行えるように副一次コイルの第１端側を接地へ切り替えるスイッチとして用いると共に、前記副一次コイルへ第１方向の通電を行えるように、副一次コイルの第２端側へ第１給電手段から電源供給可能にする第２副スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第２方向の通電を行えるように、副一次コイルの第２端側を接地へ切り替える第３副スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第２方向の通電を行えるように、副一次コイルの第１端側へ第２給電手段から電源供給可能にする第４副スイッチ手段と、を備えることを特徴とする。
　また、請求項３に係る発明は、前記請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。
　また、請求項４に係る発明は、前記請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主一次コイルへの通電・遮断制御を行った点火タイミング以降に、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。
　また、請求項５に係る発明は、前記請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする。
　また、請求項６に係る発明は、前記請求項３～請求項５の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段より出力される点火信号が、主スイッチ手段と第１副スイッチ手段へ同時に入力されることで、主スイッチ手段と第１副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ動作が同期するようにしたことを特徴とする。
　また、請求項７に係る発明は、前記請求項２～請求項６の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段のうち、少なくとも、第２副スイッチ手段、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段を１つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする。
　また、請求項８に係る発明は、前記請求項１～請求項７の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記主スイッチ手段および第１副スイッチ手段は、点火コイルのケース内に収納したことを特徴とする。
　また、請求項９に係る発明は、前記請求項８に記載の内燃機関用点火装置において、前記主スイッチ手段および第１副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御端子を点火コイルのケース内で接続し、前記点火制御手段と接続される外部接続端子を共有するようにしたことを特徴とする。
　また、請求項１０に係る発明は、前記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御が可能であることを特徴とする。
　また、請求項１１に係る発明は、前記請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御を行うようにしたことを特徴とする。
　また、請求項１２に係る発明は、前記請求項１１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。
　また、請求項１３に係る発明は、前記請求項１１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主通常放電制御または副通常放電制御を行った点火タイミング以降に、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。
　また、請求項１４に係る発明は、前記請求項１１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする。
　また、請求項１５に係る発明は、前記請求項１１～請求項１４の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主点火信号を主スイッチ手段へ、副点火信号を第１副スイッチ手段へそれぞれ出力することで、主スイッチ手段と第１副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ動作を同期させるようにしたことを特徴とする。
　また、請求項１６に係る発明は、前記請求項２～請求項７、請求項１１～請求項１５の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記第１給電手段には、前記主一次コイルへの給電に用いるバッテリを共用するようにしたことを特徴とする。
　また、請求項１７に係る発明は、前記請求項２～請求項７、請求項１１～請求項１６の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段の第４スイッチ手段をＰＷＭ制御することで、第２給電手段から副一次コイルへの供給電力を調整できるようにしたことを特徴とする。
　また、請求項１８に係る発明は、前記請求項１～請求項６、請求項１０～請求項１７の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置において、少なくとも、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、１つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする。
　本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、副一次コイル磁束発生状態切替手段を備えることで、点火タイミング前重畳放電制御や点火タイミング後重畳放電制御を行うことができるので、運転条件に応じた必要十分な放電エネルギを副一次コイルから二次コイルへ重畳して、主一次コイルへの通電時間を長くすることなく安定した高電流期間を確保し、好適な燃焼を実現する。しかも、点火タイミング前重畳放電制御や点火タイミング後重畳放電制御を運転条件に応じて使い分けることで、高い燃費改善効果を期待できる。加えて、複数のコイルや昇圧回路を必要としないので、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる。
本発明に係る内燃機関用点火装置の第１実施形態を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る内燃機関用点火装置により主通常放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。 第１実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング前重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。 第１実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング後重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。 第１実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング前重畳放電制御および点火タイミング後重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。 本発明に係る内燃機関用点火装置の第２実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る内燃機関用点火装置の第３実施形態を示す概略構成図である。 第３実施形態に係る内燃機関用点火装置により副通常放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。
　次に、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
　図１に示すのは、本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１であり、内燃機関の気筒毎に設けられる１つの点火プラグ２に放電火花を発生させる点火コイルユニット１０と、この点火コイルユニット１０の動作タイミングを指示する点火信号Ｓｉ等を適宜なタイミングで出力する点火制御手段３１を備えた内燃機関駆動制御装置３、車両バッテリ等の直流電源４、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５等で構成される。
　なお、本実施形態に示す内燃機関用点火装置１においては、点火制御手段３１が、自動車の内燃機関を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置３に含まれるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、通常の内燃機関駆動制御装置３が有している点火信号生成機能によって生成された点火信号を受けて、適宜な制御信号を点火コイルユニット１０および副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５へ出力する点火制御手段を別途設けるようにしても構わない。
　上記点火コイルユニット１０は、例えば、点火コイル１１、主スイッチ素子１２、主スイッチ素子１２と並列に設けるバイパス線路１３、このバイパス線路１３に設ける整流手段１４等を所要形状のケース１５に収納して一体構造としたユニットである。このケース１５の適所には、高圧端子１５１とコネクタ１５２を設けてあり、高圧端子１５１を介して点火プラグ２を接続すると共に、コネクタ１５２（例えば、第１接続端子１５２ａ～第６接続端子１５２ｆを備えるコネクタ）を介して内燃機関駆動制御装置３、車両バッテリ等の直流電源４、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５、接地点ＧＮＤと接続する。
　上記点火コイル１１は、主一次コイル１１１ａ（例えば、９０ターン）と副一次コイル１１１ｂ（例えば、６０ターン）と二次コイル１１２（例えば、９０００ターン）を備える。なお、点火コイル１１は、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂに生ずる磁束を二次コイル１１２に作用させるもので、例えば、センターコア１１１３を取り巻くように主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂを配置し、更にその外側に二次コイル１１２を配置する。
　主一次コイル１１１ａの一方端は、例えば第２接続端子１５２ｂを介して直流電源４と接続され、電源電圧ＶＢ＋（例えば、１２Ｖ）が印加される。主一次コイル１１１ａの他方端は、主スイッチ素子１２および第５接続端子１５２ｅを介して接地点ＧＮＤに接続される。
　上記主スイッチ素子１２は、主一次コイル１１１ａへの通電・遮断を行うための主スイッチ手段であり、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いて構成する。すなわち、点火コイルユニット１０は、イグニッションコイルとイグナイタをケース１５内に封止したユニット構造である。なお、主スイッチ素子１２の制御端子であるゲートＧは、例えば第４接続端子１５２ｄを介して内燃機関駆動制御装置３に接続され、点火制御手段３１が生成する点火信号ＳｉによってＯＮ・ＯＦＦ制御される。
　上記のように、点火信号Ｓｉによって主スイッチ素子１２がＯＮになり、主一次コイル１１１ａに通電されると、主一次電流Ｉ１ａが流れることで順方向の磁束が増加し、主スイッチ素子１２がＯＦＦになって主一次電流Ｉ１ａが遮断されると、順方向の磁束が急激に減ぜられ、この磁束変化を妨げる向きの磁界を生じさせるように、二次コイル１１２側に高電圧が発生し、点火プラグ２の放電ギャップ間に放電火花が生じ、二次電流Ｉ２が流れる。このように、主一次コイル１１１ａに対する通電・遮断制御によって点火プラグ２を放電させる制御を、以下では、主通常放電制御という。
　上記二次コイル１１２は、一方端が高圧端子１５１を介して点火プラグ２に接続され、他方端は第６接続端子１５２ｆを介して接地点ＧＮＤに接続される。なお、第６接続端子１５２ｆと接地点ＧＮＤとの間には電流検出抵抗６１を設けて、二次電流検出信号Ｄｉ２が内燃機関駆動制御装置３へ供給されるようにする。
　内燃機関駆動制御装置３では、この二次電流Ｉ２を監視することで、エンジンの運転状況を知ることができ、エンジンの回転数等の他情報と併せて、当該気筒における放電エネルギの過不足を判断し、二次コイル１１２へ与える放電エネルギが足りない場合には放電エネルギを増やし、逆に二次コイル１１２へ与える放電エネルギが過剰である場合には放電エネルギを適宜減らすような制御を行えば、高い燃費改善効果を期待できる。かくするために、内燃機関駆動制御装置３の点火制御手段３１は、適切なタイミングで副一次コイル１１１ｂから適切な磁束が生じるように、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５の動作制御を行うのである。
　ここで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５によって、通電の向きや通電・遮断タイミングが制御される副一次コイル１１１ｂについて説明する。
　副一次コイル１１１ｂは、予め定めた第１方向（例えば、副一次コイル１１１ｂの一方端である第１端１１１ｂ１から他方端である第２端１１１ｂ２へ至る向き）への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第２方向（例えば、第２端１１１ｂ２から第１端１１１ｂ１へ至る向き）への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束（主通常放電制御により二次側に発生する磁界と同じ向きの磁束）が生じる。
　そして、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ１は、例えば第３接続端子１５２ｃを介して副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５に接続され、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２は、例えば第１接続端子１５２ａを介して副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５に接続される。したがって、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５が、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ１を給電側に、第２端１１１ｂ２を接地側にすると、副一次コイル１１ｂは第１方向に通電されることとなる。逆に、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５が、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２を給電側に、第１端１１１ｂ１を接地側にすると、副一次コイル１１ｂは第２方向に通電されることとなる。
　なお、副一次コイル１１１ｂにおける第１方向および第２方向は、主一次コイル１１１ａとの配置状態によって定まる。例えば、副一次コイル１１１ｂの巻回方向と主一次コイル１１１ｂの巻回方向が同じになるよう配置されているときは、主一次コイル１１１ｂへの通電方向と同じ方向を第１方向として通電すれば、副一次コイル１１１ｂに順方向の磁束が生じる。逆に、副一次コイル１１１ｂの巻回方向と主一次コイル１１１ｂの巻回方向が逆向きになるよう配置されているときは、主一次コイル１１１ｂへの通電と逆方向を第１方向として通電すれば、順方向の磁束が生じる。
　上記のように構成した副一次コイル１１１ｂに対し、前述した主一次コイル１１１ａによる主通常放電制御と同じタイミングで、第１方向へ通電を行うと、主一次コイル１１ａと同じ順方向の磁束が生じ、その後、主通常放電制御と同じタイミングで副一次コイル１１１ｂへの通電遮断を行うと、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂの順方向磁束が同時に急減するので、二次側に与える放電エネルギを高めることができる。すなわち、点火タイミングの前（主一次コイル１１１ａへの通電遮断タイミングの前）に副一次コイル１１１ｂによって順方向磁束を発生させておき、主一次コイル１１１ａと同時に副一次コイル１１１ｂへの通電遮断を行えば、副一次コイル１１１ｂによって放電エネルギを重畳して二次コイル１１２に与えることができる。
　また、点火タイミング以降（主一次コイル１１１ａへの通電遮断タイミング以降）の適宜なタイミングで、副一次コイル１１１ｂに対し、第２方向への通電を行うと、逆方向の磁束（二次側に高電圧を発生させた磁界と同じ向きの磁束）が生じ、二次側の磁界が減衰して二次側起電力が低下してゆくことを抑制できるので、副一次コイル１１１ｂへの通電遮断を行うまで二次電流Ｉ２を高く維持できる。すなわち、点火タイミングの後に副一次コイル１１１ｂによって逆方向の磁束を発生させて二次コイル１１２に作用させれば、副一次コイル１１１ｂによって放電エネルギを重畳して二次コイル１１２に与えることができる。
　なお、副一次コイル１１１ｂに対する第２方向への通電を遮断するタイミングは、二次電流Ｉ２を気筒内での好適な燃焼に必要な高電流に維持するために必要十分な時間が経過したときであり、それ以上の長時間に亘って副一次コイル１１１ｂへの第２方向通電を続けると、却って燃費を悪くしてしまう。このような副一次コイル１１１ｂに対する望ましい通電・遮断のタイミングは、一定の値に定まるものではなく、内燃機関の構造や点火コイルの特性、運転状況等によって様々に変化するので、内燃機関用点火装置１に適した設定値あるいは設定情報（設定値を求める演算式や対照表など）を内燃機関駆動制御装置３の点火制御手段３１に予め記憶させておけば良い。
　また、副一次コイル１１１ｂへの第２方向通電を遮断したとき、その逆起電力が主一次コイル１１１ａに作用するため、通常の一次電流Ｉ１とは逆向きの電流を流そうとする逆方向の電圧が主スイッチ素子１２のコレクタ－エミッタ間に印加されることとなり、主スイッチ素子１２が故障したり、主スイッチ素子１２の劣化を早めたりする危険性がある。そこで、主スイッチ素子１２と並列にバイパス線路１３を設けると共に、このバイパス線路１３の接地点ＧＮＤ側から点火コイル１１側に向かって順方向となる整流手段１４（例えば、主スイッチ素子１２のコレクタ側にカソードを、主スイッチ素子１２のエミッタ側にアノードをそれぞれ接続したダイオード）を設けてある。
　次に、副一次コイル１１１ｂへ第１方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、副一次コイル１１１ｂへ第２方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能な副一次コイル磁束発生状態切替手段である副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５の一構成例について説明する。副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５は、第１副スイッチ素子５１、第２副スイッチ素子５２、第３副スイッチ素子５３、第４副スイッチ素子５４を備える。
　第１副スイッチ素子５１は、副一次コイル１１１ｂへ第１方向の通電を行えるように、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ１側を接地点ＧＮＤへ切り替える第１副スイッチ手段として機能する。例えば、第１副スイッチ素子５１は、電力制御用の絶縁ゲートバイポーラトランジスタで構成し、第１副スイッチ素子５１のコレクタＣが副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２側に、第１副スイッチ素子５１のエミッタＥが接地点ＧＮＤ側に接続され、第１副スイッチ素子５１のゲートＧには点火信号Ｓｉが入力される。したがって、点火信号ＳｉがＯＮ（例えば、信号レベルがＨ）になると、第１副スイッチ素子５１がＯＮになり、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２が接地点ＧＮＤに接続されることとなる。
　第２副スイッチ素子５２は、副一次コイル１１１ｂへ第１方向の通電を行えるように、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２側へ第１給電手段（例えば、直流電源４）から電源供給可能にする第２副スイッチ手段として機能する。例えば、第２副スイッチ素子５２は、高速スイッチング特性を備えるパワーＭＯＳ－ＦＥＴを用いて構成し、第２副スイッチ素子５２のドレインＤが直流電源４側に、第２副スイッチ素子５２のソースＳが副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ１側に接続され、第２副スイッチ素子５２のゲートＧには点火制御手段３１からの第１方向通電指示信号Ｓ１ｄが入力される。したがって、第１方向通電指示信号Ｓ１ｄがＯＮ（例えば、信号レベルがＨ）になると、第２副スイッチ素子５２がＯＮになり、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ１に直流電源４から電源電圧ＶＢ＋が印加されることとなる。
　第３副スイッチ素子５３は、副一次コイル１１１ｂへ第２方向の通電を行えるように、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２側を接地点ＧＮＤへ切り替える第３副スイッチ手段として機能する。例えば、第３副スイッチ素子５３は、高速スイッチング特性を備えるパワーＭＯＳ－ＦＥＴを用いて構成し、第３副スイッチ素子５３のドレインＤが副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ１側に、第３副スイッチ素子５３のソースＳが接地点ＧＮＤ側に接続され、第３副スイッチ素子５３のゲートＧには点火制御手段３１からの第２方向通電許可信号Ｓ２ｐが入力される。したがって、第２方向通電許可信号Ｓ２ｐがＯＮ（例えば、信号レベルがＨ）になると、第３副スイッチ素子５３がＯＮになり、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ１が接地点ＧＮＤに接続されることとなる。なお、第３副スイッチ素子５３と接地点ＧＮＤとの間には、電流検出抵抗６２を設け、第２方向の副一次電流検出信号Ｄｉ１ｓが内燃機関駆動制御装置３へ入力される。
　第４副スイッチ素子５４は、副一次コイル１１１ｂへ第２方向の通電を行えるように、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ１側へ第２給電手段（例えば、直流電源４）から電源供給可能にする第４副スイッチ手段として機能する。例えば、第４副スイッチ素子５４は、高速スイッチング特性を備えるパワーＭＯＳ－ＦＥＴを用いて構成し、第４副スイッチ素子５４のドレインＤが直流電源４側に、第４副スイッチ素子５４のソースＳが副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２側に接続され、第４副スイッチ素子５４のゲートＧには点火制御手段３１からの第２方向通電指示信号Ｓ２ｄが入力される。したがって、第２方向通電指示信号Ｓ２ｄがＯＮ（例えば、信号レベルがＨ）になると、第４副スイッチ素子５４がＯＮになり、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ１に直流電源４から電源電圧ＶＢ＋が印加されることとなる。なお、副一次コイル１１１ｂへ印加する電圧を高くするために、第１電源や第２電源にはＶＢ＋の直流電源４を用いずに、より高圧の直流電源を用いるようにしても良い。或いは、昇圧回路７（図１中、二点鎖線で示す）を設けて、副一次コイル１１１ｂへの印加電圧を高めるようにしても良い。
　ここで、上述した構造の副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５に対する点火制御手段３１の制御例を、図２～図５に基づいて説明する。
　図２は、主通常放電制御を示すもので、１回の燃焼サイクル中に主一次コイル１１１ａのみを使って放電エネルギを二次コイル１１２に与える基本的な制御である。
　まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで点火信号ＳｉがＯＮになると、主スイッチ素子１２がＯＮとなって、主一次電流Ｉ１ａが流れる。なお、点火信号ＳｉがＯＮになることで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５の第１副スイッチ素子５１もＯＮになり、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２側が接地点ＧＮＤに接続されるが、第１方向通電指示信号Ｓ１ｄはＯＦＦのままであるため、副一次コイル１１１ｂに第１方向の通電が行われることはない。
　主一次コイル１１１ａへの通電から時間経過に伴って、主一次電流Ｉ１ａは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル１１１ａにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号ＳｉがＯＦＦになると（信号レベルがＨからＬになると）、主一次コイル１１１ａに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流Ｉ２が流れると共に点火プラグ２の電極間に絶縁破壊を起こして、気筒内に放電火花を生じさせる（容量放電）。その後も、二次コイル１１２に与えられた磁気エネルギの放出による放電（誘導放電）が０．５～２．５ｍｓ程度続くが、二次コイル１１２に生じた起電力は次第に弱まり、二次電流Ｉ２も減衰してゆくため、必ずしも気筒内の好適な燃焼維持に十分な放電火花を得られない場合がある。
　上述した主通常放電制御においては、主一次コイル１１１ａに印加されるのは、直流電源４の電源電圧ＶＢ＋で一定のため、主一次コイル１１１ａから二次コイル１１２に与えられる放電エネルギはほぼ一定である。よって、エンジンの回転数が低い場合など、安定した燃焼状態を維持するために、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ２に流す必要がある場合、主一次コイル１１１ａから二次コイル１１２に与える放電エネルギを高める必要があり、それには、点火信号ＳｉのＯＮ時間を長くして、より高い放電エネルギを主一次コイル１１１ａに蓄積する必要がある。しかしながら、点火信号ＳｉのＯＮ時間を長くすると、主一次コイル１１１ａへの通電制御を行う主スイッチ素子１２の発熱が問題となって、主スイッチ素子１２に誤動作が生じたり、スイッチ素子１２の寿命を縮めてしまったりする危険性がある。しかして、本実施形態に係る内燃機関用点火装置１においては、副一次コイル１１１ｂを用いることで、点火信号ＳｉのＯＮ時間を長くすることなく、点火タイミングで二次コイル１１２に与える放電エネルギを増大させ、高電流期間を長くすることが可能である。
　図３は、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５を順方向磁束発生状態に切り替えて、主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を示すものであり、１回の燃焼サイクル中に、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂの両方で蓄えたエネルギを一気に二次コイル１１２に与える制御である。
　まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで、点火信号Ｓｉと第１方向通電指示信号Ｓ１ｄが同時にＯＮになると共に、第２方向通電許可信号Ｓ２ｐおよび第２方向通電指示信号Ｓ２ｄがＯＦＦを維持していると、主スイッチ素子１２と副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５の第１副スイッチ素子５１および第２副スイッチ素子５２が同時にＯＮとなって、主一次電流Ｉ１ａに加えて第１方向の副一次電流Ｉ１ｂ１が流れる。このとき、副一次コイル１１１ｂに第１方向の電流Ｉ１ｂ１が流れることで、副一次コイル１１１ｂには、主一次コイル１１１ａに生じた磁束と同じ向きの順方向磁束が生じる。
　主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂへの通電から時間経過に伴って、主一次電流Ｉ１ａおよび副一次電流Ｉ１ｂは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂにエネルギが蓄積されてゆく。そして、点火タイミングで点火信号Ｓｉおよび第１方向通電指示信号Ｓ１ｄが同時にＯＦＦになると、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流Ｉ２が流れると共に点火プラグ２の電極間に絶縁破壊を起こし、気筒内に放電火花を生じさせる。
　ここで、主一次電流Ｉ１ａおよび副一次電流Ｉ１ｂを同時に遮断することにより、二次コイル１１２に与えられる放電エネルギは、上述した主通常放電制御で主一次コイル１１１ａのみから二次コイル１１２に与えられる放電エネルギよりも大きなもの（図３の二次電流波形に、網掛けで示す部分）となるため、その分だけ容量放電を引き起こす印加電圧が高くなり、大きな二次電流Ｉ２が流れる。したがって、点火制御手段３１が点火タイミング前重畳放電制御を行えば、点火信号ＳｉのＯＮ時間を長くすることなく、二次側に与える放電エネルギを増大させ、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ２に流すことができる。
　なお、点火タイミング前重畳放電制御とは、一次側の電流遮断により二次側に放電エネルギを発生させる点火タイミングよりも前に、副一次コイル１１１ｂを用いて一次側に蓄積するエネルギを重畳しておき、一次側の電流遮断により二次側に生じた放電エネルギで点火プラグ２に放電火花を発生させる制御を意味する。
　この点火タイミング前重畳放電制御は、必ずしも二次側に与える放電エネルギを高めるためだけに適用できるものではない。たとえは、主一次コイル１１１ａおよび主スイッチ素子１２が熱によるダメージを受けそうな場合、副一次コイル１１１ｂを用いた点火タイミング前重畳放電制御を行う事で、主一次コイル１１１ａおよび主スイッチ素子１２の負担を減らす事ができる。
　具体的には、主通常放電制御にて必要とされる点火信号ＳｉのＯＮ時間よりも適宜短いＯＮ時間となるように、点火制御手段３が時短点火信号Ｓｉ′と時短第１方向通電指示信号Ｓ１ｄ′を出力することで、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂにそれぞれ主一次電流Ｉ１ａと第１方向の副一次電流Ｉ１ｂ１が流れる時間を短くし、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂにそれぞれ蓄積されるエネルギを少なくする。かくすれば、主一次電流Ｉ１ａと第１方向の副一次電流Ｉ１ｂ１を遮断して二次側に与える放電エネルギを、ちょうど主通常放電制御により二次側に与える放電エネルギと同程度にすることができ、点火プラグ２の放電に支障が生じることはない。しかも、時短点火信号Ｓｉ′で駆動させることにより、主スイッチ素子１２と主一次コイル１１１ａの発熱量を減らすことができる。無論、二次側へより多くの放電エネルギを与える必要が生じた場合でも、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂの負担割合を適宜に調整することで、主スイッチ素子１２と主一次コイル１１１ａに過度な発熱が生ずることを抑制しつつ、必要十分な高電流期間を確保できるという利点がある。
　上述した点火タイミング前重畳放電制御においては、一次側の電流遮断によって二次側に生ずる起電力を高めることで、二次側に高電流が一気に流れて容量放電が生じるものの、その後の誘導放電で高い二次電流を維持できる期間は飛躍的に長くならないので、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ２に流すための制御としては、必ずしも燃費効率が良いとは言えない。しかして、本実施形態に係る内燃機関用点火装置１においては、副一次コイル１１１ｂを用いることで、点火信号ＳｉのＯＮ時間を長くすることなく、二次側の高電流期間を長くすることが可能である。
　図４は、主一次コイル１１１ａへの通電・遮断による点火タイミング以降に、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５を逆方向磁束発生状態に切り替えて、副一次コイル１１１ｂへ通電開始する点火タイミング後重畳放電制御を示すもので、１回の燃焼サイクル中に、一次側への通電・遮断制御により二次側に放電エネルギを与える点火タイミング以降に、副一次コイル１１１ｂから誘導放電を維持するために必要十分なエネルギを二次側に与える制御である。
　まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで点火信号ＳｉがＯＮになると、主スイッチ素子１２がＯＮとなって、主一次電流Ｉ１ａが流れる。なお、点火信号ＳｉがＯＮになることで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５の第１副スイッチ素子５１もＯＮになり、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２側が接地点ＧＮＤに接続されるが、第１方向通電指示信号Ｓ１ｄはＯＦＦのままであるため、副一次コイル１１１ｂに第１方向の通電が行われることはない。
　主一次コイル１１１ａへの通電から時間経過に伴って、主一次電流Ｉ１ａは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル１１１ａにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号ＳｉがＯＦＦになると（信号レベルがＨからＬになると）、主一次コイル１１１ａに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流Ｉ２が流れると共に点火プラグ２の電極間に絶縁破壊が起き、気筒内に放電火花が生じる（容量放電）。
　上記のようにして点火プラグ２に容量放電が生じ、放電電流が流れ始めた後、例えば、容量放電から誘導放電へ移行するタイミングで、点火制御手段３１が第２方向通電許可信号Ｓ２ｐをＯＮ（例えば、信号レベルをＬからＨ）にすると共に、第２方向通電指示信号Ｓ２ｄをＯＮにする。なお、図４に示す例では、第２方向通電指示信号Ｓ２ｄのデューティー比を変えるＰＷＭ制御を行うことで、副一次コイル１１１ｂへの供給電力を調整するものとした。
　そして、副一次コイル１１１ｂを流れる第２方向の副一次電流Ｉ１ｂ２は、飽和電流に達するまで徐々に増加してゆき、逆方向の磁束（点火タイミング後に二次コイル１１２に生じた磁界と同じ向きの磁束）も増加してゆく（図４の副一次コイル電流波形中、網掛けで示す）。したがって、二次コイル１１２の電磁エネルギ放出による二次電流Ｉ２の低下を補うように、副一次コイル１１１ｂに生じた逆方向の磁束が二次コイル１１２に作用することとなり、二次電流Ｉ２が高電流のまま保持され（図４の二次電流波形中、網掛けで示す）、気筒内燃焼に好適な高電流期間を効率良く長期化できる。
　その後、好適な気筒内燃焼に必要十分な高電流の維持期間（高電流期間）が経過すると、そのタイミングで点火制御手段３１が第２方向通電許可信号Ｓ２ｐおよび第２方向通電指示信号Ｓ２ｄをＯＦＦにする。これにより、副一次コイル１１１ｂによる逆方向の磁束が二次コイル１１２に作用しなくなるので、以降は二次コイル１１２の電磁エネルギ放出のみによる低い二次電流Ｉ２が流れることとなり、やがて二次電流Ｉ２が帰零する。
　上述したように、点火制御手段３１が点火タイミング後重畳放電制御を行えば、点火信号ＳｉのＯＮ時間を長くすることなく、二次コイル１１２に与える放電エネルギを増大させ、点火プラグ２の電極間を流れる放電電流を高電流に維持できる期間を長期化できる。しかも、副一次コイル１１１ｂから二次コイル１１２に作用させる逆方向の磁束は、気筒内燃焼を好適に維持するために必要十分な高電流を発生・維持できる程度で良いことから、副一次コイル１１１ｂへの通電に要するエネルギは低く抑えることができ、燃費効率の向上に有効である。加えて、本実施形態の内燃機関用点火装置１においては、点火制御手段３１が副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５の第４スイッチ素子５４をＰＷＭ制御可能であるから、点火タイミング後重畳放電制御において副一次コイル１１１ｂに流す第２方向の副一次電流Ｉ１ｂ２を適宜に増減させることで、過不足の無い適切な放電エネルギを二次側に与えることができ、更なる燃費効率向上を期待できる。
　なお、点火タイミング後重畳放電制御とは、一次側の電流遮断により二次側に放電エネルギを発生させる点火タイミング以降に、副一次コイル１１１ｂを用いて二次側に与えるエネルギを重畳してゆき、点火プラグ２に生じた放電を必要十分な期間に亘って維持させる制御を意味する。
　また、副一次コイル１１１ｂへ第２方向の副一次電流Ｉ１ｂ２を流し始めるタイミングは、点火タイミング以降であれば良く、特に限定されない。例えば、主一次コイル１１１ａへの電流遮断と同時に行っても良いし、一次側の電流遮断から予め定めた所定時間経過後に副一次電流Ｉ１ｂ２を流すようにしても良いし、二次側に流れる二次電流Ｉ２が所定の判定値（例えば、点火プラグ２を流れる放電電流が気筒内燃焼に好適な放電火花形成を維持できる高電流値を下回る高いと考えられる二次電流の値）に達した時点で副一次電流Ｉ１ｂ２を流すようにしても良い。
　上述した点火タイミング前重畳放電制御と点火タイミング後重畳放電制御は、同じ副一次コイル１１１ｂを使って放電エネルギを二次側に重畳するものであるが、その制御は、点火タイミング前と点火タイミング後に分かれているので、１回の燃焼サイクル中に両方の制御を行う事が可能である。
　図５は、点火タイミング前重畳放電制御を行った後に点火タイミング後重畳放電制御を行う場合を示すもので、１回の燃焼サイクル中に、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂの両方で蓄えたエネルギを一気に二次コイル１１２に与えた後、更に、副一次コイル１１１ｂから誘導放電を維持するために必要十分なエネルギを二次側に与える制御である。
　すなわち、主一次電流Ｉ１ａおよび副一次電流Ｉ１ｂを同時に遮断することで、二次側に与えられる放電エネルギは、副一次コイル１１１ｂが加わった分（図５の副一次コイル波形中、薄い網掛けで示す）だけ大きくなり、その分だけ二次側で容量放電を引き起こす印加電圧が高くなり（図５の二次電流波形中、薄い網掛けで示す）、更に、副一次コイル１１１ｂに第２方向の副一次電流Ｉ１ｂ２流した分（図５の副一次コイル波形中、濃い網掛けで示す）だけ二次コイル１１２に作用することとなり、二次電流Ｉ２が高電流のまま保持される（図５の二次電流波形中、濃い網掛けで示す）。
　このように、点火タイミング前重畳放電制御と点火タイミング後重畳放電制御を１回の燃焼サイクル中に行えば、それぞれの制御を単独で行った場合よりも大きな放電エネルギを二次側に与えることができ、過酷な運転状況でも良好で安定した気筒内燃焼を実現することができる。
　上述した第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１によれば、内燃機関の運転状況に応じて、最適となるように、主通常放電制御、点火タイミング前重畳放電制御、点火タイミング後重畳放電制御、点火タイミング前重畳放電制御＋点火タイミング後重畳放電制御を適宜に使い分けることが可能なので、点火のための消費電力を適切化して、高い燃費改善効果を期待できる。
　加えて、内燃機関用点火装置１で用いる点火コイル１１は、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂを備えるが、既存の点火コイルと同程度の体格に構成できる。したがって、二次側へ与える放電エネルギを高めるために複数のコイルや昇圧回路を必要とせず、既存の点火コイルと同程度の体格の点火コイル１１で良いことから、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる。
　なお、第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１は、副一次コイル１１１ｂの通電方向および通電・遮断を制御するための機能、すなわち第１～第４副スイッチ素子５１～５４を副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５としてユニット化したが、これに限定されるものではない。例えば、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５の第１副スイッチ素子５１は、点火信号Ｓｉによって、主スイッチ素子１２と同期してＯＮ・ＯＦＦするものであるから、点火信号Ｓｉの信号経路を簡単にするため、主スイッチ素子１２と第１副スイッチ素子５１を近接配置することが考えられる。
　そこで、図６に示す第２実施形態に係る内燃機関用点火装置１′では、点火コイルユニット１０′のケース１５内に、第１副スイッチ素子５１を収納した。主スイッチ素子１２の制御端子であるゲートＧと第１副スイッチ素子５１の制御端子であるゲートＧを第４接続端子１５２ｄに接続し、この第４接続端子１５２ｄを介して内燃機関駆動制御装置３からの点火信号が入力されるようにする。かくすれば、点火信号Ｓｉの信号経路を簡略化できる。なお、主スイッチ素子１２と第１副スイッチ素子５１は、耐熱性および耐ノイズ性の高いディスクリート部品を用いることで、点火コイル１１と一体に封止しても、安定動作を期せる。また、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５′は、第２副スイッチ素子５２、第３副スイッチ素子５３および第４副スイッチ素子５４を１つのケースに収納してユニット化する。
　この第２実施形態に係る内燃機関用点火装置１′においても、点火制御装置３１が、点火信号Ｓｉ、第１方向通電指示信号Ｓ１ｄ、第２方向通電許可信号Ｓ２ｐ、第２方向通電指示信号Ｓ２ｄを適宜なタイミングで点火コイルユニット１０あるいは副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５′へ出力することで、第１実施形態の内燃機関用点火装置１と同様の主通常放電制御、点火タイミング前重畳放電制御、点火タイミング後重畳放電制御、点火タイミング前重畳放電制御＋点火タイミング後重畳放電制御を行う事ができる。
　上述した第１，第２実施形態に係る内燃機関用点火装置１，１′では、主スイッチ素子１２と第１副スイッチ素子５１を共に点火信号Ｓｉによって制御するものであったが、主スイッチ素子１２と第１副スイッチ素子５１をそれぞれ別の信号にてＯＮ・ＯＦＦ制御するようにしても良い。
　図７に示す第３実施形態の内燃機関用点火装置１″は、内燃機関駆動制御装置３″の点火制御手段３１″によって主点火信号Ｓｉａと副点火信号Ｓｉｂを生成し、主点火信号Ｓｉａによって主スイッチ素子１２をＯＮ・ＯＦＦ制御し、副点火信号Ｓｉｂによって副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５の第１副スイッチ素子５１をＯＮ・ＯＦＦ制御する。かくすれば、主一次コイル１１１ａに主一次電流Ｉ１ａを流すことなく、副一次コイル１１１ｂに第１方向の副一次電流Ｉ１ｂ１を流すことが可能となる。
　上記のように構成した第３実施形態の内燃機関用点火装置１″によって行う副通常放電制御を図８に示す。副通常放電制御は、１回の燃焼サイクル中に副一次コイル１１１ｂのみを使って放電エネルギを二次側に与える制御であり、例えば、主通常放電制御を行うための主一次コイル１１１ａや主スイッチ素子１２が発熱によるダメージを受けているときに有効である。
　まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで副点火信号Ｓｉｂおよび第１方向通電指示信号Ｓ１ｐがＯＮになると、第１副スイッチ素子５１を第２副スイッチ素子５２が同時にＯＮとなって、第１方向の副一次電流Ｉ１ｂ１が流れる。なお、副点火信号Ｓｉｂは、この信号単独で副一次電流Ｉ１ｂを流す制御を行えるのではなく、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ２を接地点ＧＮＤ側に接続して第１端１１１ｂ１からの給電を可能にするものであるから、第１方向通電許可信号Ｓ１ｐに相当する。
　副一次コイル１１１ｂへの通電から時間経過に伴って、第１方向の副一次電流Ｉ１ｂ１は飽和電流に達するまで増加してゆき、副一次コイル１１１ｂにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号ＳｉがＯＦＦになると（信号レベルがＨからＬになると）、副一次コイル１１１ｂに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じ、二次電流Ｉ２が流れると共に点火プラグ２の電極間に絶縁破壊を起こして、気筒内に放電火花を生じさせる。
　以上のように、副通常放電制御を行えば、主一次コイル１１１ａを使わず、副一次コイル１１１ｂのみで二次側に通常の普電エネルギを与え、点火プラグ２に通常の放電を生じさせる事が可能となる。そして、第３実施形態に係る内燃機関用点火装置１″においては、二次側に与えるエネルギを蓄積するためのコイルとして、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂを選択的に使用できるので、主一次コイル１１１ａのみに過度な負担をかけずにすみ、点火コイル１１の不慮の故障を効果的に回避できる。また、何らかの要因により、点火コイルユニット１０内の主一次コイル１１１ａ、主スイッチ素子１２または副一次コイル１１１ｂの何れかが故障して、主通常放電制御もしくは副通常放電制御が不能になった場合でも、正常に機能する方の一次コイルによって、主通常放電制御もしくは副通常放電制御を行えるので、点火コイル２の放電を確保することができ、当該気筒が点火不能となる最悪の事態を回避できるというメリットもある。
　さらに、第３実施形態に係る内燃機関用点火装置１″においては、主点火信号Ｓｉａと副点火信号Ｓｉｂを独自に制御できるので、副点火信号Ｓｉｂによる副一次コイル１１１ｂへの通電開始タイミングを主点火信号Ｓｉａによる主一次コイル１１１ａへの通電開始タイミングよりも遅らせるように点火制御手段３１が制御することによって、副一次コイル１１１ｂに蓄積されるエネルギを調整できる。たとえば、主点火信号ＳｉａのＯＮ時間では主一次コイル１１１ａに蓄積されるエネルギが若干足りないような場合、主点火信号ＳｉａのＯＮ時間を長くせずに、エネルギの不足分を副一次コイル１１１ｂで補える程度にＯＮ時間を設定した副点火信号Ｓｉｂ（および第１方向通電指示信号Ｓ１ｄ）を出力することで、必要十分なエネルギが主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂに蓄積され、安定した点火制御を実現できる。しかも、主点火信号ＳｉａのＯＮ時間を長くする必要が無いので、主一次コイル１１１ａおよび主スイッチ素子１２の発熱を低減できる点でも有用である。
　なお、内燃機関用点火装置１″のように、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂに電源供給するための直流電源として直流電源４を用いる場合には、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂの巻回数を同じにしておくことで、主通常放電制御により二次側に与える放電エネルギと副通常放電制御により二次側に与える放電エネルギをほぼ等しくすることができる。しかしながら、主一次コイル１１１ａの巻回数よりも副一次コイル１１１ｂの巻回数を少なくした場合には、副一次コイル１１１ｂへ電源供給する第１給電手段として、直流電源４よりも高電圧の電源を用いたり、昇圧回路を使って副一次コイル１１１ｂへの印加電圧を上げるようにしたりして、副通常放電制御によっても、主通常放電制御と同等の放電エネルギを二次側に与えられるように調整しておくことが望ましい。
　上述した第１～第３実施形態に係る内燃機関用点火装置１，１′，１″は、何れも一つの気筒のみ示したが、複数の気筒で構成される内燃機関の場合、気筒毎に副一次コイル磁束発生状態切替ユニット５を設けても良いし、各気筒に対応した第１～第４副スイッチ素子５１～５４全てを単一ケースに収納した統括ユニットとし、この統括ユニットと各気筒の点火コイルユニット１０とを接続するようにしても良い。
　以上、本発明に係る内燃機関用点火装置のいくつかの実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。
　１　　　　内燃機関用点火装置
　１０　　　点火コイルユニット
　１１　　　点火コイル
　１１１ａ　主一次コイル
　１１１ｂ　副一次コイル
　１１２　　二次コイル
　１１３　　センターコア
　１２　　　主スイッチ素子
　１５　　　ケース
　２　　　　点火プラグ
　３　　　　内燃機関駆動制御装置
　３１　　　点火制御手段
　４　　　　直流電源
　５　　　　副一次コイル磁束発生状態切替ユニット
　５１　　　第１副スイッチ素子
　５２　　　第２副スイッチ素子
　５３　　　第３副スイッチ素子
　５４　　　第４副スイッチ素子

Claims (18)

  1. 　通電により順方向の磁束が増加し、電流を遮断することにより順方向の磁束が減ぜられる主一次コイルと、
    　予め定めた第１方向への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第２方向への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束が生じる副一次コイルと、
    　一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルおよび副一次コイルに生じた磁束が作用して放電エネルギが発生する二次コイルと、
    　を有する点火コイルと、
    　バッテリから前記主一次コイルへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段と、
    　前記副一次コイルへ第１方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、前記副一次コイルへ第２方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能で、前記順方向磁束発生状態への切替制御に用いる第１副スイッチ手段を備える副一次コイル磁束発生状態切替手段と、
    　前記主スイッチ手段および前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を制御して、燃焼サイクルの所定のタイミングで点火プラグに放電火花を発生させる点火制御手段と、
    　を備え、
    　前記点火制御手段は、
    　前記主一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる主通常放電制御が可能であると共に、
    　前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替えて主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御、および／または、点火タイミング以降に副一次コイル磁束発生状態切替手段を逆方向磁束発生状態に切り替えて副一次点火コイルへの通電・遮断を行う点火タイミング後重畳放電制御、を可能としたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
  2. 　前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、
    　前記第１副スイッチ手段を、前記副一次コイルへ第１方向の通電を行えるように副一次コイルの第１端側を接地へ切り替えるスイッチとして用いると共に、
    　前記副一次コイルへ第１方向の通電を行えるように、副一次コイルの第２端側へ第１給電手段から電源供給可能にする第２副スイッチ手段と、
    　前記副一次コイルへ第２方向の通電を行えるように、副一次コイルの第２端側を接地へ切り替える第３副スイッチ手段と、
    　前記副一次コイルへ第２方向の通電を行えるように、副一次コイルの第１端側へ第２給電手段から電源供給可能にする第４副スイッチ手段と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
  3. 　前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
  4. 　前記点火制御手段は、主一次コイルへの通電・遮断制御を行った点火タイミング以降に、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
  5. 　前記点火制御手段は、
    　主スイッチ手段、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、
    　前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、
    　を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
  6. 　前記点火制御手段より出力される点火信号が、主スイッチ手段と第１副スイッチ手段へ同時に入力されることで、主スイッチ手段と第１副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ動作が同期するようにしたことを特徴とする請求項３～請求項５の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
  7. 　前記副一次コイル磁束発生状態切替手段のうち、少なくとも、第２副スイッチ手段、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段を１つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする請求項２～請求項６の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
  8. 　前記主スイッチ手段および第１副スイッチ手段は、点火コイルのケース内に収納したことを特徴とする請求項１～請求項７の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
  9. 　前記主スイッチ手段および第１副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御端子を点火コイルのケース内で接続し、前記点火制御手段と接続される外部接続端子を共有するようにしたことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用点火装置。
  10. 　前記点火制御手段は、副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御が可能であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
  11. 　前記点火制御手段は、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
  12. 　前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関用点火装置。
  13. 　前記点火制御手段は、主通常放電制御または副通常放電制御を行った点火タイミング以降に、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関用点火装置。
  14. 　前記点火制御手段は、
    　主スイッチ手段、第１副スイッチ手段および第２副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、
    　前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第３副スイッチ手段および第４副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、
    　を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関用点火装置。
  15. 　前記点火制御手段は、主点火信号を主スイッチ手段へ、副点火信号を第１副スイッチ手段へそれぞれ出力することで、主スイッチ手段と第１副スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ動作を同期させるようにしたことを特徴とする請求項１１～請求項１４の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
  16. 　前記第１給電手段には、前記主一次コイルへの給電に用いるバッテリを共用するようにしたことを特徴とする請求項２～請求項７、請求項１１～請求項１５の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
  17. 　前記点火制御手段は、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段の第４スイッチ手段をＰＷＭ制御することで、第２給電手段から副一次コイルへの供給電力を調整できるようにしたことを特徴とする請求項２～請求項７、請求項１１～請求項１６の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
  18. 　少なくとも、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、１つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする請求項１～請求項６、請求項１０～請求項１７の何れか１項に記載の内燃機関用点火装置。
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