WO2021059761A1 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

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WO2021059761A1
WO2021059761A1 PCT/JP2020/029937 JP2020029937W WO2021059761A1 WO 2021059761 A1 WO2021059761 A1 WO 2021059761A1 JP 2020029937 W JP2020029937 W JP 2020029937W WO 2021059761 A1 WO2021059761 A1 WO 2021059761A1
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voltage
switching element
coil
gate
ignition
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PCT/JP2020/029937
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景子 三宅
貴士 大野
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株式会社デンソー
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    • F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition

Definitions

  • This disclosure relates to an ignition device for an internal combustion engine.
  • the ignition device for an internal combustion engine is an ignition coil having a primary coil and a secondary coil, an ignition plug for generating a spark discharge in the combustion chamber of the internal combustion engine by the ignition coil, and ignition for energizing and shutting off the energization of the primary coil. It is equipped with a circuit and the like. In addition, after the induced electromotive force is generated in the secondary coil due to the interruption of the energization of the primary coil, the discharge current due to the induced electromotive force can be maintained to prolong the discharge time of the spark discharge in the ignition plug. It has been.
  • the primary coil is formed by a main primary coil and a secondary primary coil.
  • the main primary coil generates an energizing magnetic flux in the forward direction by energizing from a DC power source, and then generates a breaking magnetic flux in the reverse direction by interrupting the energization.
  • the secondary primary coil generates an additional magnetic flux in the same direction as the breaking magnetic flux when energized from a DC power source.
  • the main semiconductor switch cuts off the energization of the main primary coil to generate a discharge spark in the spark plug, and within the discharge period after this cutoff timing, the sub-semiconductor switch energizes the sub-primary coil for a predetermined superposition time. Therefore, the discharge current generated in the secondary coil is superposedly increased.
  • the sub-semiconductor switch repeatedly energizes and cuts off the energization of the sub-primary coil so that the discharge current falls within the range between the predetermined upper limit value and the lower limit value.
  • the discharge current continues to decrease, so the discharge current may fall below the target control lower limit.
  • the discharge current control upper limit In order to control the discharge current so that it does not fall below the target control lower limit, it is necessary to raise the discharge current control upper limit. However, if the upper limit of the discharge current is increased, electrical energy may be wasted.
  • the present disclosure has been made in view of such a problem, and is an ignition device for an internal combustion engine in which an electric current is appropriately input to the primary coil in order to maintain the discharge current of the secondary coil and the consumption of electric energy is suppressed. Was obtained in an attempt to provide.
  • the first aspect of the present disclosure is An ignition coil having a primary coil to which a DC voltage is applied by a DC power supply and a secondary coil that generates an induced electromotive force by interrupting the energization of the primary coil.
  • a spark plug for generating a spark discharge in the combustion chamber of an internal combustion engine by the induced electromotive force,
  • a main ignition circuit having a first switching element for energizing and interrupting the first coil portion constituting at least a part of the primary coil and generating the induced electromotive force by utilizing the DC voltage.
  • the ignition device for an internal combustion engine includes a second switching element for keeping the range within the range, and an energy input circuit having a soft-off circuit for slowing down the turn-off speed of the second switching element.
  • the second aspect of the present disclosure is An ignition coil having a primary coil to which a DC voltage is applied by a DC power supply and a secondary coil that generates an induced electromotive force by interrupting the energization of the primary coil.
  • a spark plug for generating a spark discharge in the combustion chamber of an internal combustion engine by the induced electromotive force,
  • a main ignition circuit having a first switching element for energizing and interrupting the first coil portion constituting at least a part of the primary coil and generating the induced electromotive force by utilizing the DC voltage.
  • the ignition device for an internal combustion engine includes a second switching element for keeping the range within the range, and an energy input circuit for making the turn-off speed of the second switching element slower than the turn-on speed of the second switching element. ..
  • a third aspect of the present disclosure is An ignition coil having a primary coil to which a DC voltage is applied by a DC power supply and a secondary coil that generates an induced electromotive force by interrupting the energization of the primary coil.
  • a spark plug for generating a spark discharge in the combustion chamber of an internal combustion engine by the induced electromotive force,
  • a main ignition circuit having a first switching element for energizing and interrupting the first coil portion constituting at least a part of the primary coil and generating the induced electromotive force by utilizing the DC voltage.
  • the DC voltage is directly used to set the discharge current in the secondary coil as the target value.
  • an internal combustion engine including a second switching element for maintaining, and an energy input circuit for maintaining a state in which the voltage applied to the second coil portion by the second switching element is lower than the DC voltage. It is in the ignition device.
  • the energy input circuit has a soft-off circuit that slows down the turn-off speed of the second switching element.
  • the second switching element energizes and cuts off the energization of the second coil portion of the primary coil in order to maintain the discharge current in the secondary coil within the target range after the induced electromotive force of the secondary coil is generated. Is.
  • the voltage across the second coil portion of the primary coil is applied when the power supply to the second switching element is cut off, in other words, when the second switching element is turned off. Can be made less likely to vibrate.
  • the voltage across the second coil portion of the primary coil can be prevented from becoming lower than the voltage that can be input by the second switching element.
  • the energization of the second coil portion of the primary coil is cut off by the second switching element, the energization of the second coil portion of the primary coil is quickly resumed by the second switching element. ..
  • the current is rapidly applied to the second coil portion of the primary coil in order to maintain the discharge current of the secondary coil.
  • the discharge current can be controlled so as not to fall below the control lower limit value without raising the control upper limit value of the discharge current, and the increase in the consumption of electric energy is suppressed.
  • the second coil part of the primary coil is energized by the second switching element and the soft-off circuit by directly using the DC voltage of the DC power supply. Then, when energizing the second coil portion of the primary coil, a circuit that boosts the DC voltage is not used. As a result, it is possible to prevent the device for sustaining the discharge current of the secondary coil from becoming large in size and the cost of this device from increasing.
  • the current is appropriately input to the primary coil for sustaining the discharge current of the secondary coil, and the consumption of electric energy is suppressed.
  • the energy input circuit is configured to make the turn-off speed of the second switching element slower than the turn-on speed of the second switching element.
  • the turn-off speed indicates the speed at which the second switching element is turned from on to off
  • the turn-on speed indicates the speed at which the second switching element is turned from off to on.
  • the current is appropriately input to the primary coil for sustaining the discharge current of the secondary coil, and the consumption of electric energy is suppressed.
  • the energy input circuit is maintained in a state where the voltage applied to the second coil portion of the primary coil by the second switching element is lower than the DC voltage of the DC power supply.
  • This state can be formed, for example, by forming a state in which the second switching element is not completely turned on.
  • the current is appropriately input to the primary coil for sustaining the discharge current of the secondary coil, and the consumption of electric energy is suppressed.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an ignition device for an internal combustion engine according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the periphery of the internal combustion engine according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the ignition device for an internal combustion engine in the combustion stroke of the internal combustion engine according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an operation of maintaining the discharge current of the secondary coil by using the second switching element of the energy input circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the gate voltage (voltage between the gate and the source) and the drain current (current between the drain and the source) according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the ignition device for an internal combustion engine according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a soft-off circuit of the energy input circuit according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a timing chart showing an operation of maintaining the discharge current of the secondary coil by using the second switching element of the energy input circuit according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a soft-off circuit of the energy input circuit according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a timing chart showing an operation of maintaining the discharge current of the secondary coil by using the second switching element of the energy input circuit according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a soft-off circuit of the energy input circuit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the internal combustion engine ignition device in the combustion stroke of the internal combustion engine according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the drain-source voltage and the drain current according to the fourth embodiment.
  • the ignition device 1 for an internal combustion engine (hereinafter, simply referred to as an ignition device 1) of the present embodiment includes an ignition coil 2, a spark plug 3, a main ignition circuit 5, and an energy input circuit 6 as shown in FIGS. 1 and 2. ..
  • the ignition coil 2 has a primary coil 21 to which a DC voltage VB is applied by the DC power supply 11, and a secondary coil 22 that generates an induced electromotive force by interrupting the energization of the primary coil 21.
  • the spark plug 3 generates a spark discharge in the combustion chamber 81 of the internal combustion engine 8 by the induced electromotive force.
  • the main ignition circuit 5 energizes and cuts off the energization of the first coil portion 211 that constitutes a part of the primary coil 21, and induces electromotive force using the DC voltage VB. It has a first switching element 51 for generating electric power.
  • the energy input circuit 6 includes a second switching element 61 and a soft-off circuit 62.
  • the second switching element 61 energizes and shuts off the energization of the second coil portion 212 constituting the other part of the primary coil 21, and after the induced electromotive force is generated, directly uses the DC voltage VB. This is for maintaining the discharge current I2 in the next coil 22 within the target range Ir.
  • the soft-off circuit 62 is for slowing down the turn-off speed of the second switching element 61.
  • the internal combustion engine 8 is an engine having a plurality of cylinders, and the ignition device 1 is used to ignite a mixture of fuel and air in the combustion chamber 81 of each cylinder of the engine in the vehicle. Be done.
  • the primary coil 21 of the ignition coil 2 is connected to the first coil portion 211 and the first coil portion 211, and is the same as the magnetic flux generated when the energization of the first coil portion 211 is cut off. It has a second coil portion 212 that generates magnetic flux in the direction.
  • One end of the first coil portion 211 is connected to the DC power supply 11 via the diode 12, and the other end of the first coil portion 211 is connected to the first switching element 51.
  • One end of the second coil portion 212 is connected to the DC power supply 11 via the diode 12, and the other end of the first coil portion 211 is connected to the second switching element 61.
  • the DC power supply 11 is connected to the position between the first coil portion 211 and the second coil portion 212 via the diode 12.
  • the DC power supply 11 is a power supply mounted on a vehicle, and is composed of, for example, a battery of 12V, 24V, etc., a power supply circuit, or the like.
  • the secondary coil 22 of the ignition coil 2 is formed by winding a winding thinner than the winding constituting the primary coil 21 with a winding number larger than the number of windings constituting the primary coil 21.
  • the secondary coil 22 is arranged concentrically with the primary coil 21.
  • spark plug 3 As shown in FIGS. 1 and 2, the spark plug 3 is connected to the secondary coil 22 in the ignition coil 2, and a spark discharge is generated by the discharge current I2 generated in the secondary coil 22.
  • the spark plug 3 has a center electrode connected to the secondary coil 22 and a ground electrode connected to the ground GND.
  • the discharge gap 31 between the center electrode and the ground electrode is arranged in the combustion chamber 81 of each cylinder. Then, when the discharge current I2 flows through the secondary coil 22, spark discharge occurs in the discharge gap 31 of the spark plug 3.
  • the ignition device 1 of this embodiment does not have a booster circuit or the like for boosting the DC voltage VB of the DC power supply 11. Then, as described above, one end of the second coil portion 212 of the primary coil 21 is directly connected to the DC voltage VB of the DC power supply 11 via the diode 12. The first coil portion 211 and the second coil portion 212 of the primary coil 21 directly use the DC voltage VB of the DC power supply 11 to allow current to flow.
  • the main ignition circuit 5 and the energy input circuit 6 are operated by an ignition control circuit 4 that receives a control command from an electronic control device (ECU) 7 configured by a computer.
  • the electronic control device 7 is connected to an ignition control circuit 4 that controls ignition of each cylinder of the engine, and the main ignition circuit 5 and the energy input circuit 6 are connected to the ignition control circuit 4.
  • the ignition signal IGt and the discharge signal IGw, which are control commands by the electronic control device 7, are transmitted to the ignition control circuit 4.
  • the ignition control circuit 4 is also formed with a current detection circuit unit 41 that detects the discharge current I2 flowing through the secondary coil 22.
  • the current detection circuit unit 41 detects the discharge current I2 by detecting the voltage generated in the resistor 13.
  • the ignition control circuit 4 receives the ignition signal IGt and the discharge signal IGw, which are control commands from the electronic control device 7, and receives the gate voltage (voltage between the gate and emitter) to the first switching element 51 of the main ignition circuit 5. The output and the output of the gate signal voltage Vg to the second switching element 61 of the energy input circuit 6 are performed. Further, the ignition control circuit 4 compares the discharge current I2 detected by the current detection circuit unit 41 with the control upper limit value Imax and the control lower limit value Imin of the discharge current maintenance control to generate a gate signal voltage Vg and generate energy. Output to the input circuit 6.
  • the main ignition circuit 5 controls energization of the first coil portion 211 of the primary coil 21, even if it has elements other than the first switching element 51, electronic components, and the like. Good.
  • the first switching element 51 of the main ignition circuit 5 is composed of an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or the like.
  • the ignition control circuit 4 is connected to the gate G of the first switching element 51, and one end of the first coil portion 211 is connected to the collector C of the first switching element 51. Further, the emitter E of the first switching element 51 is connected to the ground GND.
  • the energy input circuit 6 controls energization of the second coil portion 212 of the primary coil 21, and may include elements other than the second switching element 61, electronic components, and the like.
  • the second switching element 61 of the energy input circuit 6 is composed of a MOSFET (MOS type field effect transistor) or the like.
  • the ignition control circuit 4 is connected to the gate G of the second switching element 61 via the soft-off circuit 62, and one end of the second coil portion 212 is connected to the drain D of the second switching element 61. There is. Further, the source S of the second switching element 61 is connected to the ground GND.
  • the soft-off circuit 62 may be included in the ignition control circuit 4.
  • the ignition control circuit 4 keeps the discharge current I2 flowing through the secondary coil 22 within the target range Ir between the control upper limit value Imax and the control lower limit value Imin after the spark discharge occurs in the secondary coil 22.
  • the gate signal voltage Vg transmitted to the second switching element 61 of the energy input circuit 6 is controlled.
  • the ignition control circuit 4 changes the gate signal voltage Vg between Hi (High) and Lo (Low) so that the discharge current I2 detected by the current detection circuit unit 41 is maintained within the target range Ir. ..
  • the soft-off circuit 62 constitutes a part of the energy input circuit 6 and is arranged between the ignition control circuit 4 and the second switching element 61. Then, at the time of turn-off of the second switching element 61, when the gate voltage (voltage between the gate and the source) Vgs as the signal voltage applied to the gate G is gradually lowered and the second switching element 61 is turned from on to off. The turn-off speed of is slowed down.
  • the gate voltage Vgs is lowered until it becomes close to the threshold voltage Vth between the gate and the source. It is configured to execute the first lowering step T1 to lower the gate voltage Vgs and the second lowering step T2 to gradually lower the gate voltage Vgs in the vicinity of the threshold voltage Vth.
  • the rate of decrease of the gate voltage Vgs in the second decrease step T2 is slower than the rate of decrease of the gate voltage Vgs in the first decrease step T1.
  • the threshold voltage Vth indicates a voltage at the boundary where the second switching element 61 is switched on and off.
  • the gate voltage Vgs can be quickly lowered until it becomes close to the threshold voltage Vth, and the turn-off speed of the second switching element 61 can be secured. Further, by gradually lowering the gate voltage Vgs in the second lowering step T2, the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 of the primary coil 21 is gradually increased at the time of turn-off of the second switching element 61. , The vibration of this voltage Vc can be suppressed.
  • the soft-off circuit 62 may reduce the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 in three or more steps. Further, the soft-off circuit 62 may steplessly and curvilinearly reduce the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61.
  • the drain current (current between drain and source) Ids is a threshold voltage where the gate voltage (voltage between gate and source) Vgs is a predetermined voltage. It starts to flow when the voltage exceeds Vth. Then, in the region where the gate voltage Vgs is equal to or higher than the threshold voltage Vth, the drain current Ids increases as the gate voltage Vgs increases, which is an enhancement characteristic.
  • the threshold voltage Vth is, for example, a value of about 3V.
  • the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 is lowered to a voltage slightly higher than the threshold voltage Vth.
  • the gate voltage Vgs is lowered from a voltage slightly higher than the threshold voltage Vth to the threshold voltage Vth, and the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 of the primary coil 21 is gradually increased. Increase to.
  • the soft-off circuit 62 is configured to change the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 of the energy input circuit 6 between the Hi voltage and the threshold voltage Vth. Then, the soft-off circuit 62 operates the second switching element 61 in the vicinity of the threshold voltage Vth when the second switching element 61 is turned off, and causes a minute drain between the drain and the source of the second switching element 61. By forming a state in which the current Ids is flowing, the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 of the primary coil 21 is gradually increased.
  • the gate voltage Vgs does not necessarily have to be lowered to the threshold voltage Vth. That is, at the time of turn-off of the second switching element 61, the gate voltage Vgs may be gradually lowered while maintaining a voltage higher than the threshold voltage Vth. As shown in FIG. 5, when the gate voltage Vgs decreases, the drain current Ids decreases. Therefore, by lowering the gate voltage Vgs to a voltage higher than the threshold voltage Vth and narrowing down the drain current Ids, the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 of the primary coil 21 does not fall below the current input voltage Vi. You can also do it.
  • the MOSFET since the MOSFET has a parasitic capacitance, the drain current Ids flows even if the gate voltage Vgs is lowered to a voltage slightly lower than the threshold voltage Vth at the turn-off of the second switching element 61, and the gate voltage Vgs becomes high. May rise slightly. Therefore, in the first lowering step T1, the gate voltage Vgs may be lowered to a voltage substantially the same as the threshold voltage Vth, or to a voltage slightly lower than the threshold voltage Vth.
  • the gate voltage Vgs is set to be near the threshold voltage Vth. Therefore, the voltage Vc applied to the second coil portion 212 by the second switching element 61, in other words, the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 is maintained in a state lower than the DC voltage VB of the DC power supply 11. ..
  • the air-fuel mixture is ignited by the ignition device 1 in the combustion stroke.
  • the first switching element 51 of the main ignition circuit 5 is turned on in response to the ignition signal IGt by the electronic control device 7 and the ignition control circuit 4.
  • the first coil portion 211 of the primary coil 21 is energized (step S101 in FIG. 6).
  • the secondary coil 22 is connected to the first coil portion 211 due to the mutual induction action.
  • a high voltage is generated in proportion to the number of windings of the secondary coil 22 with respect to the number of windings, and a discharge current I2 is generated (step S102). At this time, a spark discharge is generated in the discharge gap 31 of the spark plug 3.
  • the discharge current I2 of the secondary coil 22 has a control upper limit value Imax and a control lower limit value Imin in response to energization and interruption of energization of the second coil portion 212 of the primary coil 21 by the gate signal voltage Vg. Indicates a state in which the increase and decrease are repeated between.
  • the current detection circuit unit 41 and the ignition control circuit 4 detect the discharge current I2 generated in the secondary coil 22 (step S104). Then, it is detected whether or not the discharge current I2 is equal to or less than the control lower limit value Imin (step S105). As shown in FIG. 4, when the discharge current I2 becomes equal to or less than the control lower limit value Imin, the second switching element 61 of the energy input circuit 6 is turned on by receiving the gate signal voltage Vg by the ignition control circuit 4. Energization of the second coil portion 212 of the primary coil 21 is started (step S106). As a result, the current I1 flows through the second coil portion 212, the current I1 increases, and the discharge current I2 flowing through the secondary coil 22 increases due to the mutual induction action.
  • step S108 the current detection circuit unit 41 and the ignition control circuit 4 detect the discharge current I2 generated in the secondary coil 22 again (step S108). Then, it is detected whether or not the discharge current I2 becomes equal to or higher than the control upper limit value Imax (step S109).
  • the ignition control circuit 4 recognizes that it is necessary to stop the energization of the primary coil 21 to the second coil portion 212 (step S110).
  • step S110 is executed without executing steps S108 and S109.
  • step S110 the soft-off circuit 62 of the energy input circuit 6 sets the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 as the first lowering step T1.
  • the voltage is lowered to a voltage slightly higher than the threshold voltage Vth between the sources (step S111).
  • the gate voltage Vgs in the first lowering step T1 is sharply lowered.
  • the soft-off circuit 62 lowers the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 to the threshold voltage Vth between the gate and the source as the second lowering step T2 (step S112).
  • the gate voltage Vgs in the second lowering step T2 is gradually lowered so that the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 gradually increases.
  • the drain current Ids of the second switching element 61 decreases, and the discharge current I2 of the secondary coil 22 decreases.
  • the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 gradually decreases, so that the voltage Vds between the drain and the source of the second switching element 61 and the second coil portion 212
  • the voltage Vc at both ends of is gradually increased.
  • the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 can be prevented from vibrating.
  • step S103 when the discharge continuation setting time has not elapsed (step S103), the discharge current I2 generated in the secondary coil 22 is detected again by the current detection circuit unit 41 and the ignition control circuit 4 (step S104). Then, it is detected whether or not the discharge current I2 is equal to or less than the control lower limit value Imin (step S105).
  • the second switching element 61 is turned on again in response to the gate signal voltage Vg by the ignition control circuit 4, and the primary coil 21 is supplied to the second coil portion 212. Energization is restarted (step S106).
  • the second coil portion 212 is energized. Immediately starts, and the drain current Ids of the second switching element 61 immediately starts to increase. As a result, it is possible to prevent the timing of applying the current to the second coil portion 212 from being delayed at the time of turn-on, which is the start of energization of the second switching element 61.
  • the current inputable voltage Vi is determined by the second coil portion 212. It is determined based on the phenomenon that no current flows through 212.
  • the current inputable voltage Vi is defined as a voltage value at which a current can flow through the second coil portion 212.
  • steps S103 to S112 are repeatedly performed, and when the discharge continuation set time elapses (step S103), the discharge control of the secondary coil 22 ends. Then, the state in which the second switching element 61 is turned off is continued in response to the gate signal voltage Vg by the ignition control circuit 4. It should be noted that steps S101 to S112 are repeatedly executed each time a combustion stroke is performed in each cylinder of the engine.
  • the second switching element 61 is turned on, and the second switching element 61 is turned on. Even if the voltage applied to the gate G of the above gate G rises again, the drain current Ids of the second switching element 61 does not increase immediately, and the timing of applying the current I1 to the second coil portion 212 is delayed. As a result, the input of electric energy to the discharge current I2 of the secondary coil 22 is delayed, and the fluctuation range of the discharge current I2 of the secondary coil 22 becomes large.
  • the energy input circuit 6 has a soft-off circuit 62 that slows down the turn-off speed of the second switching element 61.
  • the second switching element 61 of the primary coil 21 directly uses the DC voltage VB to maintain the discharge current I2 in the secondary coil 22 within the target range Ir.
  • the second coil portion 212 is energized and the energization is cut off.
  • the soft-off circuit 62 slows down the turn-off speed of the second switching element 61, so that when the energization of the second switching element 61 is cut off, in other words, when the second switching element 61 is turned off, the second coil of the primary coil 21 is used.
  • the voltage Vc at both ends of the portion 212 can be made less likely to vibrate. As a result, when the energization of the second switching element 61 is cut off, the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 of the primary coil 21 is prevented from becoming lower than the current inputable voltage Vi by the second switching element 61. Can be done.
  • the second switching element 61 cuts off the energization of the primary coil 21 to the second coil portion 212, the second switching element 61 quickly energizes the second coil portion 212 of the primary coil 21. It will be restarted.
  • the current I1 is rapidly applied to the second coil portion 212 of the primary coil 21 for sustaining the discharge current I2 of the secondary coil 22.
  • the discharge current I2 can be controlled so as not to fall below the control lower limit value Imin without raising the control upper limit value Imax of the discharge current I2, and the increase in electrical energy consumption is suppressed.
  • the target range (control width) Ir of the discharge current I2 can be reduced, and the consumption of electrical energy is reduced.
  • the second coil portion 212 of the primary coil 21 is energized by the second switching element 61 and the soft-off circuit 62 by directly using the DC voltage VB of the DC power supply 11. Then, when energizing the second coil portion 212 of the primary coil 21, the circuit that boosts the DC voltage VB is not used. Further, since the vibration of the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 of the primary coil 21 can be suppressed by using the soft-off circuit 62, a large capacitor is provided between the end portion of the second coil portion 212 and the ground GND. You don't have to use it. By eliminating the need for a booster circuit and a large capacitor, it is possible to prevent the ignition device 1 from becoming large and the cost of the ignition device 1 from increasing.
  • a small capacitor may be connected between the end of the second coil portion 212 and the ground GND.
  • the capacitor in this case may be small because it is not intended to suppress the vibration of the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212.
  • the energization of the second coil portion 212 is a DC power supply. In some cases, the DC voltage VB of 11 may be boosted.
  • the current is appropriately input to the primary coil 21 for sustaining the discharge current I2 of the secondary coil 22, and the electric energy is consumed and the size of the ignition device 1 is large. The conversion is suppressed.
  • the soft-off circuit 62 is configured by using a plurality of comparators 631,632, transistors 64, a plurality of resistors 65, and the like by an operational amplifier (arithmetic amplifier).
  • the soft-off circuit 62 has two types of control resistors 621 and 622 having different resistance values, which are connected to the gate G of the second switching element 61 so that a current can flow from the gate G to the ground GND.
  • the soft-off circuit 62 sets the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 to a voltage slightly higher than the threshold voltage Vth between the gate and the source, as in the case of the first embodiment.
  • the first lowering step T1 that lowers the voltage until the voltage becomes Vth and the second lowering step T2 that lowers the voltage until the threshold voltage Vth is reached are executed.
  • the first control resistor 621 having the lower resistance value of the two types of control resistors 621 and 622 is used for the gate G of the second switching element 61.
  • the applied gate voltage Vgs is reduced. Since the resistance value of the first control resistor 621 is low, the speed of the current flowing through the first control resistor 621 can be relatively increased to form the first lowering stage T1.
  • the gate of the second switching element 61 is used by using the second control resistor 622 having the higher resistance value of the two types of control resistors 621 and 622.
  • the gate voltage Vgs applied to G is reduced. Since the resistance value of the second control resistor 622 is high, the speed of the current flowing through the second control resistor 622 can be slowed down to form the second lowering stage T2.
  • the first control resistor 621 of the present embodiment is connected between the collector C of the transistor 64 and the gate G of the second switching element 61, and turns on / off the transistor 64. It is switched between the case where the current flows and the case where the current does not flow.
  • the first control resistor 621 may be connected between the emitter E of the transistor 64 and the ground GND.
  • the second control resistor 622 of the present embodiment is connected between the gate G of the second switching element 61 and the ground GND, and is connected from the gate G regardless of whether the second switching element 61 is turned on or off. A small amount of current is discharged to the ground GND.
  • the first control resistor 621 and the second control resistor 622 are connected in parallel. Then, in the first lowering stage T1, the electric charge at the gate G of the second switching element 61 is rapidly reduced by the first control resistor 621 and the second control resistor 622. Further, in the second lowering stage T2, the electric charge at the gate G of the second switching element 61 is gradually reduced by the second control resistor 622.
  • the soft-off circuit 62 has a first comparator 631, a second comparator 632, a transistor 64, and the like, in addition to the two types of control resistors 621 and 622.
  • the first comparator 631 has a Lo (Low) voltage when the gate voltage Vgs applied from the ignition control circuit 4 to the gate G of the second switching element 61 is higher than the predetermined first set voltage Vc1 formed by the resistor 65. Is output to keep the transistor 64 OFF. Further, the first comparator 631 outputs a Hi (High) voltage from the Lo voltage when the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 from the ignition control circuit 4 becomes lower than the first set voltage Vc1. It is configured to change to a state and turn on the transistor 64.
  • the output terminal of the first comparator 631 and the output terminal of the second comparator 632 and the base terminal B of the transistor 64 are connected to each other, and a circuit for operating the transistor 64 on / off is performed at this connection point.
  • the voltage V0 is applied via the resistor 65.
  • the circuit voltage V0 may be the same as the DC voltage VB of the DC power supply 11, or may be a predetermined DC voltage lower than the DC voltage VB of the DC power supply 11.
  • the gate voltage Vgs applied from the ignition control circuit 4 to the gate G of the second switching element 61 is higher than the predetermined second set voltage Vc2 formed by the resistor 65. Occasionally, it is configured to output a Hi voltage. Further, the second comparator 632 changes to a state of outputting Lo voltage from Hi voltage when the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 from the ignition control circuit 4 becomes lower than the second set voltage Vc2. Then, the transistor 64 is configured to be turned off.
  • the first set voltage Vc1 of the first comparator 631 is installed at a voltage value higher than the threshold voltage Vth between the gate and the source of the second switching element 61 and the second set voltage Vc2 of the second comparator 632.
  • the second set voltage Vc2 is set to a voltage value higher than the threshold voltage Vth between the gate and the source of the second switching element 61.
  • the second set voltage Vc2 can be set to a voltage value 0.2 to 1 V higher than the threshold voltage Vth, for example.
  • the current I1 is intermittently applied to the second coil portion 212 of the primary coil 21 in order to keep the discharge current I2 within the target range Ir.
  • the ignition is described in a process in which the gate signal voltage Vg from the ignition control circuit 4 is sequentially switched between the Hi voltage (simply indicated by Hi), the Lo voltage (simply indicated by Lo), and the Hi voltage. The changes in the voltage and current of each part of the device 1 are shown.
  • the gate signal voltage Vg of the ignition control circuit 4 changes from Hi to Lo.
  • the output voltage of the first comparator 631 changes from Lo to Hi.
  • the transistor 64 is turned from OFF to ON, and the electric charge at the gate G of the second switching element 61 is discharged to the first control resistor 621 by the transistor 64.
  • the gate voltage Vgs of the second switching element 61 starts to decrease.
  • the electric charge at the gate G of the second switching element 61 is gradually released, so that the voltage Vds between the drain and the source of the second switching element 61 gradually starts to rise, and at the same time, The voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 gradually starts to rise.
  • vibration of the voltage Vds between the drain and the source of the second switching element 61 and the voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 is prevented.
  • the drain current (current of the second coil portion 212) Ids of the second switching element 61 and the discharge current I2 of the secondary coil 22 start to gradually decrease.
  • the gate signal voltage Vg of the ignition control circuit 4 changes from Lo to Hi.
  • the output voltage of the first comparator 631 changes from Hi to Lo
  • the output voltage of the second comparator 632 changes from Lo to Hi
  • the gate voltage Vgs of the second switching element 61 changes from the vicinity of the threshold voltage Vth. It changes to Hi.
  • the voltage Vds between the drain and the source of the second switching element 61 and the voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 change from the highest state to the lowest state.
  • the voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 drops to a voltage near the current input possible voltage Vi of the second coil portion 212. Even if the voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 becomes lower than the current input possible voltage Vi, this time zone is instantaneous, and the current input to the second coil portion 212 is delayed. There are few things. Then, when the gate signal voltage Vg of the ignition control circuit 4 changes to Hi, the voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 is higher than the current input possible voltage Vi, and the drain current Ids of the second switching element 61 And the discharge current I2 of the secondary coil 22 starts to rise rapidly.
  • the discharge current I2 of the secondary coil 22 is targeted to be maintained within the target range Ir between the control lower limit value Imin and the control upper limit value Imax.
  • the target range Ir may be slightly out of the range between the control lower limit value Imin and the control upper limit value Imax depending on the switching timing of the second switching element 61.
  • the gate G of the second switching element 61 is subjected to the first lowering step T1 in which the gate voltage Vgs of the second switching element 61 is lowered by using the first control resistor 621 and the second control resistor 622. It is possible to quickly release the electric charge in the above, and it is possible to prevent the time required for the turn-off of the second switching element 61 from becoming extremely long. Further, the charge at the gate G of the second switching element 61 can be gradually released by the second lowering step T2 in which the gate voltage Vgs of the second switching element 61 is lowered by using the second control resistor 622. The vibration of the voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 is suppressed, and it becomes easy to keep the fluctuation range of the discharge current I2 of the secondary coil 22 small.
  • the second switching element 61 when the second switching element 61 is turned on by the gate signal voltage Vg of the ignition control circuit 4 due to the large resistance value of the second control resistor 622 that constantly emits the charge at the gate G of the second switching element 61.
  • charge leakage from the gate G of the second switching element 61 to the second control resistor 622 is suppressed, and the delay at the time of turn-on of the second switching element 61 is suppressed.
  • the other configurations, working effects, etc. of the ignition device 1 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. Further, also in this embodiment, the components indicated by the same reference numerals as those shown in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 9 a case where a capacitor 66 connected between the gate and the source of the second switching element 61 is used for the soft-off circuit 62A of the energy input circuit 6 is shown. Further, a resistor 67 for constantly discharging the electric charge at the gate G of the second switching element 61 is arranged between the gate G of the second switching element 61 and the ground GND.
  • the soft-off circuit 62A of the present embodiment makes (slows) the rate of decrease of the gate voltage Vgs at the time of turn-off of the second switching element 61 by the time constant of the resistor 67 and the capacitor 66.
  • the soft-off circuit 62A of the energy input circuit 6 of the present embodiment is configured to make the turn-off speed of the second switching element 61 slower than the turn-on speed of the second switching element 61.
  • the gate voltage Vgs as the signal voltage applied to the gate G is set to be near the threshold voltage Vth. Therefore, the voltage Vc applied to the second coil portion 212 by the second switching element 61, in other words, the voltage Vc at both ends of the second coil portion 212 is maintained in a state lower than the DC voltage VB of the DC power supply 11. ..
  • the gate voltage of the second switching element 61 (voltage between the gate and the source). ) Vgs drops sharply at first, and gradually drops as the gate-source threshold voltage Vth approaches. In other words, the gate voltage Vgs of the second switching element 61 decreases in a curve. Thereby, the voltage Vds between the drain and the source of the second switching element 61 and the voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 can be gradually increased.
  • the same operation and effect as in the case of the first embodiment can be obtained.
  • Other configurations of the ignition device 1 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the components indicated by the same reference numerals as those shown in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.
  • the voltage Vc applied to the second coil portion 212 by the second switching element 61 in the energy input circuit 6 is higher than the DC voltage VB of the DC power supply 11.
  • the energy input circuit 6 of this embodiment includes a second switching element 61 and a voltage control circuit 68.
  • the second switching element 61 of the energy input circuit 6 of the present embodiment controls the energization state of the primary coil 21 to the second coil portion 212 by the voltage control circuit 68, and after the induced electromotive force is generated, the DC power supply 11
  • the DC voltage VB is directly used to maintain the discharge current I2 in the secondary coil 22 at the target value.
  • the voltage control circuit 68 sets the drain current (current flowing between the drain and the source) Ids of the second switching element 61 so that the discharge current I2 in the secondary coil 22 is maintained at a constant value. It is configured to increase gradually. In other words, the voltage control circuit 68 gradually increases the gate voltage (voltage between the gate and source) Vgs of the second switching element 61 in the vicinity of the threshold voltage Vth, so that the drain current Ids of the second switching element 61 is increased. Is configured to keep the discharge current I2 in the secondary coil 22 at a constant value.
  • the voltage control circuit 68 functions as a linear regulator that throttles the gate voltage Vgs applied to the gate G of the second switching element 61 so as to maintain the state in which the second switching element 61 is not completely turned on.
  • the discharge current I2 After the discharge current I2 is generated in the secondary coil 22 by cutting off the energization of the primary coil 21 to the first coil portion 211, the discharge current I2 gradually decreases unless energy is newly applied to the primary coil 21. ..
  • the current energizing the second coil portion 212 of the primary coil 21 is intermittently controlled so that the discharge current I2 changes between the control upper limit value Imax and the control lower limit value Imin.
  • the current I1 that energizes the second coil portion 212 of the primary coil 21 is gradually applied according to the speed at which the discharge current I2 is gradually decreasing so that the change in the discharge current I2 becomes small. increase.
  • the second switching element 61 is composed of MOSFETs. As shown in FIG. 13, when the gate voltage Vgs of the MOSFET is in the vicinity of the threshold voltage Vth, for example, in the range of 0.7V to 1.3V, the voltage Vds and the drain current between the drain and the source in the MOSFET.
  • the relationship with (drain-source current) Ids forms a linear region A1 and a saturation region A2.
  • the linear region A1 indicates a region in which the drain current Ids increases as the voltage Vds between the drain and the source increases in the vicinity where the voltage Vds between the drain and the source is low.
  • the saturation region A2 indicates a region in which the drain current Ids does not increase so much even if the voltage Vds between the drain and the source increases.
  • the second switching element 61 is turned on / off, in other words, the second switching element 61 is not energized and the energization is not cut off, and the second switching element 61 is halfway near the threshold voltage Vth of the gate G. Form a state that turns on.
  • the voltage Vc of the high voltage side terminal of the second coil portion 212 of the primary coil 21 can be prevented from vibrating, and this voltage can be prevented from falling below the current inputable voltage Vi.
  • the discharge current I2 of the secondary coil 22 is maintained at the target current value, so that the current to the second coil portion 212 is generated.
  • the input amount of is properly controlled. As a result, the consumption of electrical energy for sustaining the discharge current I2 of the secondary coil 22 is reduced.
  • the current is appropriately input to the primary coil 21 in order to suppress the consumption of electric energy and maintain the discharge current I2 of the secondary coil 22.
  • Other configurations and effects of the ignition device 1 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the components indicated by the same reference numerals as those shown in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.
  • the first coil portion 211 and the second coil portion 212 of the primary coil 21 can also be formed as the entire primary coil 21.
  • present disclosure is not limited to each embodiment, and it is possible to configure different embodiments without departing from the gist thereof.
  • the present disclosure includes various modified examples, modified examples within an equal range, and the like. Further, combinations, forms, etc. of various components assumed from the present disclosure are also included in the technical idea of the present disclosure.

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Abstract

内燃機関用点火装置（１）は、点火コイル（２）、点火プラグ（３）、主点火回路（５）及びエネルギ投入回路（６）を備える。主点火回路（５）の第１スイッチング素子（５１）は、一次コイル（２１）の第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、直流電圧（ＶＢ）を利用して誘導起電力を発生させる。エネルギ投入回路（６）の第２スイッチング素子（６１）は、一次コイル（２１）の第２コイル部（２１２）への通電及び通電の遮断を行って、誘導起電力の発生後に、直流電圧（ＶＢ）を直接使用して二次コイル（２２）における放電電流（Ｉ２）を目標範囲内に維持する。エネルギ投入回路（６）のソフトオフ回路（６２）は、第２スイッチング素子（６１）のターンオフ速度を遅くする。

Description

内燃機関用点火装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１９年９月２６日に出願された日本の特許出願番号２０１９－１７４９２１号に基づくものであり、その記載内容を援用する。
　本開示は、内燃機関用点火装置に関する。
　内燃機関用点火装置は、一次コイル及び二次コイルを有する点火コイル、点火コイルによって、内燃機関の燃焼室内に火花放電を発生させるための点火プラグ、一次コイルへの通電及び通電の遮断を行う点火回路等を備える。また、一次コイルへの通電の遮断を受けて二次コイルに誘導起電力が発生した後には、誘導起電力による放電電流を持続させて、点火プラグにおける火花放電の放電時間を長くすることが行われている。
　例えば、特許文献１の内燃機関用点火装置においては、一次コイルが、主一次コイル及び副一次コイルによって形成されている。主一次コイルは、直流電源からの通電によって正方向の通電磁束を発生させた後、通電が遮断されることによって逆方向の遮断磁束を発生させるものである。副一次コイルは、直流電源からの通電によって遮断磁束と同方向の追加磁束を発生させるものである。
　そして、主半導体スイッチによって主一次コイルへの通電を遮断して点火プラグに放電火花を発生させ、この遮断タイミング以降の放電期間内に、副半導体スイッチによって所定の重畳時間だけ副一次コイルに通電して、二次コイルに発生する放電電流を重畳的に増加させている。副半導体スイッチは、放電電流が所定の上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、副一次コイルへの通電及び通電の遮断を繰り返し行う。
ＷＯ２０１７／００６４８７号公報
　特許文献１の内燃機関用点火装置においては、副半導体スイッチによる副一次コイルへの通電状態が遮断されるときには、副一次コイルの両端における電圧が大きく振動することが判明した。そして、副一次コイルの両端における電圧が、振動によって、副半導体スイッチによる電流投入可能電圧よりも低くなっている状態においては、副半導体スイッチがオンになっても、副一次コイルに電流を投入できない。換言すれば、副一次コイルの両端における電圧が、副半導体スイッチによる電流投入可能電圧以上に回復するまでは、二次コイルの放電電流を持続するための、副一次コイルへの電流の投入が遅れることになる。
　副一次コイルへの電流の投入が遅れる期間中は、放電電流は低下を続けるため、放電電流が狙いの制御下限値を下回るおそれがある。放電電流が狙いの制御下限値を下回らないように制御するためには、放電電流の制御上限値を上げる必要がある。しかし、放電電流の制御上限値を上げると、電気エネルギを無駄に消費するおそれがある。
　本開示は、かかる課題に鑑みてなされたもので、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルへの電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費が抑えられる内燃機関用点火装置を提供しようとして得られたものである。
　本開示の第１態様は、
　直流電源による直流電圧が印加される一次コイル、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイルを有する点火コイルと、
　前記誘導起電力によって、内燃機関の燃焼室内に火花放電を発生させるための点火プラグと、
　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子を有する主点火回路と、
　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部への通電及び通電の遮断を行って、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流を目標範囲内に維持するための第２スイッチング素子、及び前記第２スイッチング素子のターンオフ速度を遅くするソフトオフ回路を有するエネルギ投入回路と、を備える内燃機関用点火装置にある。
　本開示の第２態様は、
　直流電源による直流電圧が印加される一次コイル、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイルを有する点火コイルと、
　前記誘導起電力によって、内燃機関の燃焼室内に火花放電を発生させるための点火プラグと、
　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子を有する主点火回路と、
　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部への通電及び通電の遮断を行って、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流を目標範囲内に維持するための第２スイッチング素子を有し、前記第２スイッチング素子のターンオフ速度を前記第２スイッチング素子のターンオン速度よりも遅くするエネルギ投入回路と、を備える内燃機関用点火装置にある。
　本開示の第３態様は、
　直流電源による直流電圧が印加される一次コイル、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイルを有する点火コイルと、
　前記誘導起電力によって、内燃機関の燃焼室内に火花放電を発生させるための点火プラグと、
　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子を有する主点火回路と、
　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部への通電状態を制御して、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流を目標値に維持するための第２スイッチング素子を有し、前記第２スイッチング素子によって前記第２コイル部に印加される電圧が、前記直流電圧よりも低い状態を維持するエネルギ投入回路と、を備える内燃機関用点火装置にある。
（第１態様の内燃機関用点火装置）
　前記第１態様の内燃機関用点火装置においては、エネルギ投入回路が、第２スイッチング素子のターンオフ速度を遅くするソフトオフ回路を有する。第２スイッチング素子は、二次コイルの誘導起電力の発生後に、二次コイルにおける放電電流を目標範囲内に維持するために、一次コイルの第２コイル部への通電及び通電の遮断を行うものである。
　ソフトオフ回路によって第２スイッチング素子のターンオフ速度が遅くなることにより、第２スイッチング素子への通電の遮断時、換言すれば第２スイッチング素子のターンオフ時に、一次コイルの第２コイル部の両端における電圧が振動しにくくすることができる。これにより、第２スイッチング素子への通電の遮断時に、一次コイルの第２コイル部の両端における電圧が、第２スイッチング素子による電流投入可能電圧よりも低くならないようにすることができる。
　そのため、第２スイッチング素子によって、一次コイルの第２コイル部への通電が遮断された後において、第２スイッチング素子によって、一次コイルの第２コイル部への通電が迅速に再開されることになる。その結果、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルの第２コイル部への電流の投入が迅速に行われる。これにより、放電電流の制御上限値を上げることなく、放電電流が制御下限値を下回らないように制御可能になり、電気エネルギの消費の増加が抑制される。
　また、第２スイッチング素子及びソフトオフ回路による一次コイルの第２コイル部への通電は、直流電源の直流電圧を直接使用して行う。そして、一次コイルの第２コイル部へ通電を行う際に、直流電圧を昇圧する回路を使用しない。これにより、二次コイルの放電電流を持続させるための装置が大型化すること、この装置がコストアップになること等が抑制される。
　それ故、前記第１態様の内燃機関用点火装置によれば、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルへの電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費が抑えられる。
（第２態様の内燃機関用点火装置）
　前記第２態様の内燃機関用点火装置においては、エネルギ投入回路が、第２スイッチング素子のターンオフ速度を第２スイッチング素子のターンオン速度よりも遅くするよう構成されている。この構成により、第１態様の内燃機関用点火装置と同様に、第２スイッチング素子のターンオフ時に、一次コイルの第２コイル部の両端における電圧が振動しにくくすることができる。ターンオフ速度は、第２スイッチング素子をオンからオフにする速度を示し、ターンオン速度は、第２スイッチング素子をオフからオンにする速度を示す。
　それ故、前記第２態様の内燃機関用点火装置によっても、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルへの電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費が抑えられる。
（第３態様の内燃機関用点火装置）
　前記第３態様の内燃機関用点火装置においては、エネルギ投入回路が、第２スイッチング素子によって一次コイルの第２コイル部に印加される電圧が直流電源の直流電圧よりも低い状態に維持されるようにする。この状態は、例えば、第２スイッチング素子が完全にオンにならない状態を形成することによって形成することができる。この構成により、第２スイッチング素子の通電状態を制御するときに、一次コイルの第２コイル部の両端における電圧が振動しにくくすることができる。
　それ故、前記第３態様の内燃機関用点火装置によっても、二次コイルの放電電流を持続させるための一次コイルへの電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費が抑えられる。
　なお、本開示の内燃機関用点火装置において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、各実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を各実施形態の内容のみに限定するものではない。
　本開示についての目的、特徴、利点等は、添付の図面を参照する後記の詳細な記述によって、より明確になる。本開示の図面を以下に示す。
図１は、実施形態１にかかる、内燃機関用点火装置を示す回路図である。 図２は、実施形態１にかかる、内燃機関の周辺を示す説明図である。 図３は、実施形態１にかかる、内燃機関の燃焼行程における内燃機関用点火装置の動作を示すタイミングチャートである。 図４は、実施形態１にかかる、エネルギ投入回路の第２スイッチング素子を用いて二次コイルの放電電流を維持する動作を示すタイミングチャートである。 図５は、実施形態１にかかる、ゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）とドレイン電流（ドレイン－ソース間の電流）との関係を示すグラフである。 図６は、実施形態１にかかる、内燃機関用点火装置の動作を示すフローチャートである。 図７は、実施形態２にかかる、エネルギ投入回路のソフトオフ回路の構成を示す回路図である。 図８は、実施形態２にかかる、エネルギ投入回路の第２スイッチング素子を用いて二次コイルの放電電流を維持する動作を示すタイミングチャートである。 図９は、実施形態３にかかる、エネルギ投入回路のソフトオフ回路の構成を示す回路図である。 図１０は、実施形態３にかかる、エネルギ投入回路の第２スイッチング素子を用いて二次コイルの放電電流を維持する動作を示すタイミングチャートである。 図１１は、実施形態４にかかる、エネルギ投入回路のソフトオフ回路の構成を示す回路図である。 図１２は、実施形態４にかかる、内燃機関の燃焼行程における内燃機関用点火装置の動作を示すタイミングチャートである。 図１３は、実施形態４にかかる、ドレイン－ソース間の電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。
　前述した内燃機関用点火装置にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
　本形態の内燃機関用点火装置１（以下、単に点火装置１という。）は、図１及び図２に示すように、点火コイル２、点火プラグ３、主点火回路５及びエネルギ投入回路６を備える。点火コイル２は、直流電源１１による直流電圧ＶＢが印加される一次コイル２１と、一次コイル２１への通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル２２とを有する。点火プラグ３は、誘導起電力によって、内燃機関８の燃焼室８１内に火花放電を発生させるものである。
　図１及び図３に示すように、主点火回路５は、一次コイル２１の一部を構成する第１コイル部２１１への通電及び通電の遮断を行って、直流電圧ＶＢを利用して誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子５１を有する。エネルギ投入回路６は、第２スイッチング素子６１及びソフトオフ回路６２を有する。第２スイッチング素子６１は、一次コイル２１の他の一部を構成する第２コイル部２１２への通電及び通電の遮断を行って、誘導起電力の発生後に、直流電圧ＶＢを直接使用して二次コイル２２における放電電流Ｉ２を目標範囲Ｉｒ内に維持するためのものである。ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のターンオフ速度を遅くするためのものである。
　以下に、本形態の点火装置１について詳説する。
　図２に示すように、内燃機関８は、複数の気筒を有するエンジンであり、点火装置１は、車両におけるエンジンの各気筒の燃焼室８１において、燃料と空気の混合気に着火するために用いられる。
（点火コイル２）
　図１に示すように、点火コイル２の一次コイル２１は、第１コイル部２１１と、第１コイル部２１１に接続され、第１コイル部２１１の通電が遮断されたときに発生する磁束と同じ向きの磁束を発生させる第２コイル部２１２とを有する。第１コイル部２１１の一端は、ダイオード１２を介して直流電源１１に接続されており、第１コイル部２１１の他端は、第１スイッチング素子５１に接続されている。第２コイル部２１２の一端は、ダイオード１２を介して直流電源１１に接続されており、第１コイル部２１１の他端は、第２スイッチング素子６１に接続されている。換言すれば、直流電源１１は、ダイオード１２を介して第１コイル部２１１と第２コイル部２１２との間の位置に接続されている。直流電源１１は、車両に搭載されている電源であり、例えば、１２Ｖ、２４Ｖ等のバッテリー、電源回路等によって構成される。
　点火コイル２の二次コイル２２は、一次コイル２１を構成する巻線よりも細い巻線が、一次コイル２１を構成する巻線の巻き数よりも多い巻き数で巻かれて形成されている。二次コイル２２は、一次コイル２１と同芯状に配置されている。一次コイル２１の第１コイル部２１１への通電が遮断されたときには、二次コイル２２には、相互誘導作用によって第１コイル部２１１における磁束の変化を妨げるように誘導起電力が生じる。
（点火プラグ３）
　図１及び図２に示すように、点火プラグ３は、点火コイル２における二次コイル２２に接続され、二次コイル２２に発生する放電電流Ｉ２によって火花放電を発生させる。点火プラグ３は、二次コイル２２に接続された中心電極と、グラウンドＧＮＤに接続された接地電極とを有する。中心電極と接地電極との間の放電間隙３１は、各気筒の燃焼室８１内に配置されている。そして、二次コイル２２に放電電流Ｉ２が流れるときには、点火プラグ３における放電間隙３１において火花放電が発生する。
　本形態の点火装置１は、直流電源１１の直流電圧ＶＢを昇圧する昇圧回路等を有していない。そして、前述したように、一次コイル２１の第２コイル部２１２の一端は、直流電源１１の直流電圧ＶＢにダイオード１２を介して直接接続されている。一次コイル２１の第１コイル部２１１及び第２コイル部２１２は、直流電源１１の直流電圧ＶＢを直接使用して電流が流れるようにしたものである。
（点火制御回路４、主点火回路５、エネルギ投入回路６及び電子制御装置７）
　図１に示すように、主点火回路５及びエネルギ投入回路６は、コンピュータによって構成された電子制御装置（ＥＣＵ）７からの制御指令を受ける点火制御回路４によって動作する。電子制御装置７は、エンジンの各気筒の点火制御を行う点火制御回路４に接続されており、主点火回路５及びエネルギ投入回路６は、点火制御回路４に接続されている。電子制御装置７による制御指令である点火信号ＩＧｔ及び放電信号ＩＧｗは、点火制御回路４に送信される。点火制御回路４には、二次コイル２２に流れる放電電流Ｉ２を検出する電流検出回路部４１も形成されている。電流検出回路部４１は、抵抗器１３に発生する電圧を検出することによって放電電流Ｉ２を検出する。
　点火制御回路４は、電子制御装置７からの制御指令である点火信号ＩＧｔ及び放電信号ＩＧｗを受けて、主点火回路５の第１スイッチング素子５１へのゲート電圧（ゲート－エミッタ間の電圧）の出力、及びエネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１へのゲート信号電圧Ｖｇの出力を行う。また、点火制御回路４は、電流検出回路部４１によって検出される放電電流Ｉ２と、放電電流維持制御の制御上限値Ｉｍａｘ及び制御下限値Ｉｍｉｎとを比較してゲート信号電圧Ｖｇを生成し、エネルギ投入回路６へ出力する。
　図１に示すように、主点火回路５は、一次コイル２１の第１コイル部２１１への通電制御を行うものであり、第１スイッチング素子５１以外の素子、電子部品等を有していてもよい。主点火回路５の第１スイッチング素子５１は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等によって構成されている。第１スイッチング素子５１のゲートＧには、点火制御回路４が接続されており、第１スイッチング素子５１のコレクタＣには、第１コイル部２１１の一端が接続されている。また、第１スイッチング素子５１のエミッタＥは、グラウンドＧＮＤに接続されている。
　エネルギ投入回路６は、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電制御を行うものであり、第２スイッチング素子６１以外の素子、電子部品等を有していてもよい。エネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１は、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型の電界効果トランジスタ）等によって構成されている。第２スイッチング素子６１のゲートＧには、ソフトオフ回路６２を介して点火制御回路４が接続されており、第２スイッチング素子６１のドレインＤには、第２コイル部２１２の一端が接続されている。また、第２スイッチング素子６１のソースＳは、グラウンドＧＮＤに接続されている。なお、ソフトオフ回路６２は、点火制御回路４の中に含まれていてもよい。
　点火制御回路４は、二次コイル２２に火花放電が発生した後、二次コイル２２に流れる放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘと制御下限値Ｉｍｉｎとの間の目標範囲Ｉｒ内に維持されるように、エネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１に送信するゲート信号電圧Ｖｇを制御する。点火制御回路４は、電流検出回路部４１によって検出される放電電流Ｉ２が、目標範囲Ｉｒ内に維持されるようにゲート信号電圧ＶｇをＨｉ（Ｈｉｇｈ）とＬｏ（Ｌｏｗ）との間において変化させる。
（ソフトオフ回路６２）
　図１に示すように、ソフトオフ回路６２は、エネルギ投入回路６の一部を構成して、点火制御回路４と第２スイッチング素子６１との間に配置されている。そして、第２スイッチング素子６１のターンオフ時において、ゲートＧに加わる信号電圧としてのゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）Ｖｇｓを緩やかに低下させて、第２スイッチング素子６１がオンからオフになるときのターンオフ速度を遅くしている。
　図４に示すように、ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを低下させる際に、ゲート電圧Ｖｇｓをゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈの近傍になるまで低下させる第１低下段階Ｔ１と、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈの近傍において徐々に低下させる第２低下段階Ｔ２とを実行するよう構成されている。換言すれば、第２低下段階Ｔ２におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下速度は、第１低下段階Ｔ１におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下速度よりも遅くする。閾値電圧Ｖｔｈとは、第２スイッチング素子６１のオン・オフが切り替わる境界の電圧のことを示す。第１低下段階Ｔ１によって、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈの近傍になるまで迅速に低下させることができ、第２スイッチング素子６１のターンオフ速度を確保することができる。また、第２低下段階Ｔ２によって、ゲート電圧Ｖｇｓを徐々に低下させることにより、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃを緩やかに増加させることによって、この電圧Ｖｃの振動を抑制することができる。
　なお、ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを３段階以上の段階で低下させてもよい。また、ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを無段階に曲線的に低下させてもよい。
　図５に示すように、第２スイッチング素子６１を構成するＭＯＳＦＥＴにおいては、ドレイン電流（ドレイン－ソース間の電流）Ｉｄｓは、ゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）Ｖｇｓが所定の電圧としての閾値電圧Ｖｔｈ以上になったときに流れ始める。そして、ゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈ以上である領域においては、ゲート電圧Ｖｇｓを高くするに従って、ドレイン電流Ｉｄｓが増加するといったエンハンスメント特性を有する。なお、閾値電圧Ｖｔｈは、例えば３Ｖ程度の値となる。
　図４に示すように、本形態の第１低下段階Ｔ１においては、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈよりも若干高い電圧まで低下させる。次いで、本形態の第２低下段階Ｔ２においては、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈよりも若干高い電圧から閾値電圧Ｖｔｈまで低下させて、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃを徐々に増加させる。
　ソフトオフ回路６２は、エネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧ＶｇｓをＨｉ電圧と閾値電圧Ｖｔｈとの間で変化させるよう構成されている。そして、ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１がオフになるときに、第２スイッチング素子６１を閾値電圧Ｖｔｈの近傍において動作させて、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間に微小なドレイン電流Ｉｄｓが流れている状態を形成することにより、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが徐々に上昇するようにする。
　なお、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、ゲート電圧Ｖｇｓは、閾値電圧Ｖｔｈまで必ずしも低下させる必要はない。つまり、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、ゲート電圧Ｖｇｓは、閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧を維持して緩やかに低下させてもよい。図５に示すように、ゲート電圧Ｖｇｓが低下すると、ドレイン電流Ｉｄｓが減少する。そのため、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧まで低下させてドレイン電流Ｉｄｓを絞ることによって、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉを下回らないようにすることもできる。
　また、ＭＯＳＦＥＴは、寄生の静電容量を持つため、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、ゲート電圧Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈよりも若干低い電圧まで低下させてもドレイン電流Ｉｄｓが流れ、ゲート電圧Ｖｇｓが若干上昇することがある。そのため、第１低下段階Ｔ１においては、ゲート電圧Ｖｇｓを、閾値電圧Ｖｔｈとほぼ同じ電圧まで、あるいは閾値電圧Ｖｔｈよりも若干低い電圧まで低下させてもよい場合がある。
　本形態の点火装置１においては、第２スイッチング素子６１がオフになるときは、ゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの付近になるようにしている。そのため、第２スイッチング素子６１によって第２コイル部２１２に印加される電圧Ｖｃ、換言すれば第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃは、直流電源１１の直流電圧ＶＢよりも低い状態に維持される。
（点火装置１の動作）
　以下に、図３及び図４のタイミングチャート、並びに図６のフローチャートを参照して、点火装置１の動作を説明する。図４のタイミングチャートにおいては、エネルギ投入回路６がソフトオフ回路６２を有している場合の電圧及び電流の波形を実線によって示す。
　エンジンの各気筒においては、燃焼サイクルが繰り返し行われる際に、燃焼行程において、点火装置１による混合気への着火が行われる。燃焼行程において火花放電を発生させる際には、図３に示すように、電子制御装置７及び点火制御回路４による点火信号ＩＧｔを受けて、主点火回路５の第１スイッチング素子５１がオンになって、一次コイル２１の第１コイル部２１１に通電が行われる（図６のステップＳ１０１）。そして、図３に示すように、第１スイッチング素子５１がオフになって第１コイル部２１１への通電が遮断されるときには、相互誘導作用によって、二次コイル２２に、第１コイル部２１１の巻線の巻き数に対する二次コイル２２の巻線の巻き数の多さに比例した高電圧が発生し、放電電流Ｉ２が発生する（ステップＳ１０２）。このとき、点火プラグ３の放電間隙３１に火花放電が発生する。
　図３においては、ゲート信号電圧Ｖｇによる一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電及び通電の遮断を受けて、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘと制御下限値Ｉｍｉｎとの間で増減を繰り返す状態を示す。
　なお、放電電流Ｉ２の大きさに関わりなく、放電信号ＩＧｗがＨｉになっている時間帯によって表される放電継続設定時間が経過したときには（ステップＳ１０３）、二次コイル２２の放電制御が終了する。
　次いで、電流検出回路部４１及び点火制御回路４によって、二次コイル２２に発生する放電電流Ｉ２が検出される（ステップＳ１０４）。そして、放電電流Ｉ２が、制御下限値Ｉｍｉｎ以下になったか否かが検出される（ステップＳ１０５）。図４に示すように、放電電流Ｉ２が制御下限値Ｉｍｉｎ以下になったときには、点火制御回路４によるゲート信号電圧Ｖｇを受けて、エネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１がオンになって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電が開始される（ステップＳ１０６）。これにより、第２コイル部２１２に電流Ｉ１が流れて、この電流Ｉ１が増加するとともに、相互誘導作用によって、二次コイル２２に流れる放電電流Ｉ２が増加する。
　次いで、電流検出回路部４１及び点火制御回路４によって、二次コイル２２に発生する放電電流Ｉ２が再び検出される（ステップＳ１０８）。そして、放電電流Ｉ２が、制御上限値Ｉｍａｘ以上になったか否かが検出される（ステップＳ１０９）。放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘ以上になったときには、点火制御回路４は、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電を停止する必要があることを認知する（ステップＳ１１０）。なお、放電継続設定時間が経過したときには（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０８及びＳ１０９を実行せずにステップＳ１１０を実行する。
　ステップＳ１１０が実行されるとき、図４に示すように、エネルギ投入回路６のソフトオフ回路６２は、第１低下段階Ｔ１として、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを、ゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈよりも若干高い電圧まで低下させる（ステップＳ１１１）。この第１低下段階Ｔ１におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下は急激に行う。次いで、ソフトオフ回路６２は、第２低下段階Ｔ２として、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを、ゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈまで低下させる（ステップＳ１１２）。この第２低下段階Ｔ２におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下は、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが徐々に増加するように緩やかに行う。
　そして、図４に示すように、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが減少するとともに、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が減少する。このとき、第２低下段階Ｔ２において、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが緩やかに低下することにより、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが緩やかに増加する。これにより、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが振動しないようにすることができる。
　次いで、放電継続設定時間が経過していないときには（ステップＳ１０３）、電流検出回路部４１及び点火制御回路４によって、二次コイル２２に発生する放電電流Ｉ２が再び検出される（ステップＳ１０４）。そして、放電電流Ｉ２が、制御下限値Ｉｍｉｎ以下になったか否かが検出される（ステップＳ１０５）。放電電流Ｉ２が制御下限値Ｉｍｉｎ以下になったときには、点火制御回路４によるゲート信号電圧Ｖｇを受けて、第２スイッチング素子６１が再びオンになって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電が再び開始される（ステップＳ１０６）。
　このとき、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが、電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下しない、あるいは電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下する時間帯が短いために、第２コイル部２１２への通電が直ちに開始され、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが直ちに増加を開始する。これにより、第２スイッチング素子６１の通電開始時であるターンオン時に、第２コイル部２１２への電流の投入時期が遅れないようにすることができる。
　電流投入可能電圧Ｖｉは、第２スイッチング素子６１によって第２コイル部２１２へ電流を流そうとしたときに、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが一定値よりも低いと、第２コイル部２１２に電流が流れない現象に基づいて定められる。電流投入可能電圧Ｖｉは、第２コイル部２１２に電流を流すことが可能な電圧値として定められる。
　その後、ステップＳ１０３～Ｓ１１２が繰り返し行われ、放電継続設定時間が経過したときには（ステップＳ１０３）、二次コイル２２の放電制御が終了する。そして、点火制御回路４によるゲート信号電圧Ｖｇを受けて、第２スイッチング素子６１がオフになった状態が継続される。なお、ステップＳ１０１～Ｓ１１２は、エンジンの各気筒において燃焼行程が行われる度に繰り返し実行される。
（比較形態のタイミングチャート）
　図４のタイミングチャートにおいては、エネルギ投入回路６がソフトオフ回路６２を有していない比較形態の場合の電圧及び電流の波形を破線によって示す。この場合には、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘ以上になったときに、第２スイッチング素子６１がターンオフし、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが０Ｖ付近になるまで急激に低下する。このとき、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが急激になくなり、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが大きく振動する。
　特に、電圧Ｖｃの振動のアンダーシュートによって、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下することにより、第２スイッチング素子６１がターンオンになるとき、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わる電圧が再び上昇しても、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓは直ぐに増加せず、第２コイル部２１２への電流Ｉ１の投入時期に遅れが生じる。その結果、二次コイル２２の放電電流Ｉ２への電気エネルギの投入に遅れが生じ、二次コイル２２の放電電流Ｉ２の変動幅が大きくなる。
（作用効果）
　本形態の点火装置１においては、エネルギ投入回路６が、第２スイッチング素子６１のターンオフ速度を遅くするソフトオフ回路６２を有する。第２スイッチング素子６１は、二次コイル２２の誘導起電力の発生後に、直流電圧ＶＢを直接使用して二次コイル２２における放電電流Ｉ２を目標範囲Ｉｒ内に維持するために、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電及び通電の遮断を行うものである。
　ソフトオフ回路６２によって第２スイッチング素子６１のターンオフ速度が遅くなることにより、第２スイッチング素子６１への通電の遮断時、換言すれば第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが振動しにくくすることができる。これにより、第２スイッチング素子６１への通電の遮断時に、一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃが、第２スイッチング素子６１による電流投入可能電圧Ｖｉよりも低くならないようにすることができる。
　そのため、第２スイッチング素子６１によって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電が遮断された後において、第２スイッチング素子６１によって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電が迅速に再開されることになる。その結果、二次コイル２２の放電電流Ｉ２を持続させるための一次コイル２１の第２コイル部２１２への電流Ｉ１の投入が迅速に行われる。これにより、放電電流Ｉ２の制御上限値Ｉｍａｘを上げることなく、放電電流Ｉ２が制御下限値Ｉｍｉｎを下回らないように制御可能になり、電気エネルギの消費の増加が抑制される。換言すれば、放電電流Ｉ２の目標範囲（制御幅）Ｉｒを小さくすることができ、電気エネルギの消費が低減される。
　また、本形態においては、第２スイッチング素子６１及びソフトオフ回路６２による一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電は、直流電源１１の直流電圧ＶＢを直接使用して行う。そして、一次コイル２１の第２コイル部２１２へ通電を行う際に、直流電圧ＶＢを昇圧する回路を使用しない。また、ソフトオフ回路６２を用いることによって一次コイル２１の第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃの振動を抑制できるため、第２コイル部２１２の端部とグラウンドＧＮＤとの間に大型のコンデンサを使用しなくてもよくなる。昇圧回路及び大型のコンデンサが不要になることにより、点火装置１が大型化すること、及び点火装置１がコストアップになることが抑制される。
　なお、第２コイル部２１２の端部とグラウンドＧＮＤとの間には、小型のコンデンサを接続してもよい。この場合のコンデンサは、第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃの振動の抑制を目的としないため、小型のものでよい。一方、本形態に示したように、第２スイッチング素子６１のターンオフ時に、複数の低下段階Ｔ１，Ｔ２を経てゲート電圧Ｖｇｓを低下させる場合には、第２コイル部２１２への通電は、直流電源１１の直流電圧ＶＢを昇圧して行ってもよい場合もある。
　それ故、本形態の点火装置１によれば、二次コイル２２の放電電流Ｉ２を持続させるための一次コイル２１への電流の投入が適切に行われ、電気エネルギの消費及び点火装置１の大型化が抑えられる。
＜実施形態２＞
　本形態の点火装置１においては、エネルギ投入回路６のソフトオフ回路６２の具体的な構成を示す。図７に示すように、ソフトオフ回路６２は、オペアンプ（演算増幅器）による複数のコンパレータ６３１，６３２、トランジスタ６４、複数の抵抗器６５等を用いて構成されている。ソフトオフ回路６２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに、ゲートＧからグラウンドＧＮＤに電流を流すことが可能に接続された、抵抗値の異なる２種類の制御用抵抗器６２１，６２２を有する。
　図８に示すように、ソフトオフ回路６２は、実施形態１の場合と同様に、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを、ゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈよりも若干高い電圧になるまで低下させる第１低下段階Ｔ１と、閾値電圧Ｖｔｈになるまで低下させる第２低下段階Ｔ２とを実行する。本形態の第１低下段階Ｔ１においては、２種類の制御用抵抗器６２１，６２２のうちの抵抗値が低い方の第１制御用抵抗器６２１を利用して第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを低下させる。第１制御用抵抗器６２１の抵抗値が低いことにより、第１制御用抵抗器６２１を流れる電流の速度を比較的速くして第１低下段階Ｔ１を形成することができる。
　また、本形態の第２低下段階Ｔ２においては、２種類の制御用抵抗器６２１，６２２のうちの抵抗値が高い方の第２制御用抵抗器６２２を利用して第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを低下させる。第２制御用抵抗器６２２の抵抗値が高いことにより、第２制御用抵抗器６２２を流れる電流の速度を遅くして第２低下段階Ｔ２を形成することができる。
　また、図７に示すように、本形態の第１制御用抵抗器６２１は、トランジスタ６４のコレクタＣと第２スイッチング素子６１のゲートＧとの間に接続されており、トランジスタ６４のオン・オフによって電流が流れる場合と流れない場合とに切り換えられる。第１制御用抵抗器６２１は、トランジスタ６４のエミッタＥとグラウンドＧＮＤとの間に接続されていてもよい。一方、本形態の第２制御用抵抗器６２２は、第２スイッチング素子６１のゲートＧとグラウンドＧＮＤとの間に接続されており、第２スイッチング素子６１のオン・オフに関係なく、ゲートＧからグラウンドＧＮＤへ微小な電流を放電する。
　第１制御用抵抗器６２１と第２制御用抵抗器６２２とは並列に接続されている。そして、第１低下段階Ｔ１においては、第１制御用抵抗器６２１及び第２制御用抵抗器６２２によって第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷が急速に減少する。また、第２低下段階Ｔ２においては、第２制御用抵抗器６２２によって第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷が緩やかに減少する。
　図７に示すように、ソフトオフ回路６２は、２種類の制御用抵抗器６２１，６２２の他に、第１コンパレータ６３１、第２コンパレータ６３２、トランジスタ６４等を有する。第１コンパレータ６３１は、点火制御回路４から第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが、抵抗器６５によって形成される所定の第１設定電圧Ｖｃ１よりも高いときには、Ｌｏ（Ｌｏｗ）電圧を出力してトランジスタ６４をＯＦＦ（オフ）に維持するよう構成されている。また、第１コンパレータ６３１は、点火制御回路４から第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが第１設定電圧Ｖｃ１よりも低くなったときには、Ｌｏ電圧からＨｉ（Ｈｉｇｈ）電圧を出力する状態に変化して、トランジスタ６４をＯＮ（オン）にするよう構成されている。
　第１コンパレータ６３１の出力端子と、第２コンパレータ６３２の出力端子と、トランジスタ６４のベース端子Ｂとは、互いに接続されており、この接続点には、トランジスタ６４をオン・オフ動作させるための回路電圧Ｖ０が抵抗器６５を介して印加されている。回路電圧Ｖ０は、直流電源１１の直流電圧ＶＢと同じにしてもよく、直流電源１１の直流電圧ＶＢよりも低い所定の直流電圧としてもよい。
　図７に示すように、第２コンパレータ６３２は、点火制御回路４から第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが、抵抗器６５によって形成される所定の第２設定電圧Ｖｃ２よりも高いときには、Ｈｉ電圧を出力するよう構成されている。また、第２コンパレータ６３２は、点火制御回路４から第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが第２設定電圧Ｖｃ２よりも低くなったときには、Ｈｉ電圧からＬｏ電圧を出力する状態に変化して、トランジスタ６４をＯＦＦ（オフ）にするよう構成されている。
　第１コンパレータ６３１の第１設定電圧Ｖｃ１は、第２スイッチング素子６１のゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈ、及び第２コンパレータ６３２の第２設定電圧Ｖｃ２よりも高い電圧値に設置されている。第２設定電圧Ｖｃ２は、第２スイッチング素子６１のゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧値に設定されている。第２設定電圧Ｖｃ２は、例えば、閾値電圧Ｖｔｈよりも０．２～１Ｖ高い電圧値に設定することができる。
（点火装置１の動作）
　以下に、図８のタイミングチャートを参照して、点火装置１の動作を説明する。図８のタイミングチャートにおいては、エネルギ投入回路６がソフトオフ回路６２を有している場合の電圧及び電流の波形を実線によって示す。
　本形態の点火装置１において、二次コイル２２に放電電流Ｉ２が発生した後において、放電電流Ｉ２を目標範囲Ｉｒ内に維持するために一次コイル２１の第２コイル部２１２に電流Ｉ１を断続的に流す。図８のタイミングチャートにおいては、点火制御回路４からのゲート信号電圧ＶｇがＨｉ電圧（単にＨｉで示す。）、Ｌｏ電圧（単にＬｏで示す。）及びＨｉ電圧と、順次切り換わる過程について、点火装置１の各部の電圧及び電流の変化を示す。
　図７及び図８において、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＨｉであるときには、第２スイッチング素子６１のゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）ＶｇｓがＨｉである。このとき、第１コンパレータ６３１の出力電圧はＬｏであり、第２コンパレータ６３２の出力電圧はＨｉであり、トランジスタ６４はＯＦＦの状態にある。また、このときには、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃは低い状態にある。また、このときには、図８に示すように、第２スイッチング素子６１のドレイン電流（ドレイン－ソース間の電流，第２コイル部２１２の電流）Ｉｄｓ及び二次コイル２２の放電電流Ｉ２は緩やかに上昇している。
　次いで、図７及び図８に示すように、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘ以上になると、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＨｉからＬｏへ変化する。ゲート信号電圧ＶｇがＨｉからＬｏへ変化する過程において、ゲート信号電圧Ｖｇが第１コンパレータ６３１の第１設定電圧Ｖｃ１よりも低くなると、第１コンパレータ６３１の出力電圧がＬｏからＨｉに変化する。そして、第１コンパレータ６３１の出力電圧がＨｉになると、トランジスタ６４がＯＦＦからＯＮになり、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷がトランジスタ６４によって第１制御用抵抗器６２１へ放出される。これにより、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓが低下を開始する。
　次いで、図７及び図８に示すように、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓが第２コンパレータ６３２の第２設定電圧Ｖｃ２よりも低くなったときには、第２コンパレータ６３２の出力電圧がＨｉからＬｏに変化するとともに、トランジスタ６４がＯＮからＯＦＦになる。このとき、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷は、第１制御用抵抗器６２１へは放出されなくなり、ゲートＧにおける電荷が第２制御用抵抗器６２２へ微小に放出される。
　そして、図８に示すように、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷が緩やかに放出されることにより、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓが緩やかに上昇を開始するとともに、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが緩やかに上昇を開始する。これにより、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃの振動が防止される。また、このときには、第２スイッチング素子６１のドレイン電流（第２コイル部２１２の電流）Ｉｄｓ及び二次コイル２２の放電電流Ｉ２は緩やかに下降を開始する。
　次いで、図７及び図８に示すように、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御下限値Ｉｍｉｎ以下になると、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＬｏからＨｉへ変化する。このとき、第１コンパレータ６３１の出力電圧がＨｉからＬｏへ変化するとともに、第２コンパレータ６３２の出力電圧がＬｏからＨｉへ変化し、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの付近からＨｉへ変化する。また、このときには、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが、最も高くなった状態から最も低い状態に変化する。
　図８において、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃは、第２コイル部２１２の電流投入可能電圧Ｖｉの近傍の電圧まで低下する。第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが、電流投入可能電圧Ｖｉよりも低くなったとしても、この時間帯は一瞬であり、第２コイル部２１２への電流の投入に遅れが生じることはほとんどない。そして、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＨｉに変化するときには、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉよりも高く、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓ及び二次コイル２２の放電電流Ｉ２が速やかに上昇を開始する。
　二次コイル２２の放電電流Ｉ２は、制御下限値Ｉｍｉｎと制御上限値Ｉｍａｘとの間の目標範囲Ｉｒに維持されることを目標とする。ただし、第２スイッチング素子６１の切り換えのタイミングによって、目標範囲Ｉｒは、制御下限値Ｉｍｉｎと制御上限値Ｉｍａｘとの間の範囲から若干外れていてもよい。
（比較形態のタイミングチャート）
　図８のタイミングチャートにおいては、エネルギ投入回路６がソフトオフ回路６２を有していない比較形態の場合の電圧及び電流の波形を破線によって示す。この場合には、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘ以上になったときに、第２スイッチング素子６１がＯＮからＯＦＦに変化し、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧ＶｇｓがＨｉからＬｏへ急激に低下する。このとき、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが急激になくなり、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが大きく振動する。
　特に、電圧Ｖｃの振動のアンダーシュートによって、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下することにより、第２スイッチング素子６１がＯＦＦからＯＮに変化するとき、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが増加を開始するまでに遅れを生じる。その結果、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が大幅に低下し、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃが電流投入可能電圧Ｖｉ以上に回復した後にようやく、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が上昇を開始することになる。
（作用効果）
　本形態においては、第１制御用抵抗器６２１及び第２制御用抵抗器６２２を用いて第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓを低下させる第１低下段階Ｔ１によって、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷を迅速に放出することができ、第２スイッチング素子６１のターンオフに掛かる時間が極端に長くなることを抑制する。また、第２制御用抵抗器６２２を用いて第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓを低下させる第２低下段階Ｔ２によって、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷を緩やかに放出することができ、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃの振動が抑制され、二次コイル２２の放電電流Ｉ２の変動幅を小さく維持することが容易になる。
　また、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷を常時放出する第２制御用抵抗器６２２の抵抗値が大きいことにより、点火制御回路４のゲート信号電圧Ｖｇによって第２スイッチング素子６１がオンするときに、第２スイッチング素子６１のゲートＧから第２制御用抵抗器６２２への電荷漏れが抑制され、第２スイッチング素子６１のターンオン時の遅延が抑制される。
　本形態の点火装置１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
＜実施形態３＞
　本形態の点火装置１においては、図９に示すように、エネルギ投入回路６のソフトオフ回路６２Ａに、第２スイッチング素子６１のゲート－ソース間に接続されたコンデンサ６６を用いる場合について示す。また、第２スイッチング素子６１のゲートＧとグラウンドＧＮＤとの間には、第２スイッチング素子６１のゲートＧにおける電荷を常時放出するための抵抗器６７が配置されている。本形態のソフトオフ回路６２Ａは、第２スイッチング素子６１のターンオフ時におけるゲート電圧Ｖｇｓの低下速度を、抵抗器６７とコンデンサ６６とによる時定数によってなまらせる（遅くする）。
　本形態のエネルギ投入回路６のソフトオフ回路６２Ａは、第２スイッチング素子６１のターンオフ速度を第２スイッチング素子６１のターンオン速度よりも遅くするよう構成されている。
　本形態の点火装置１においても、第２スイッチング素子６１がオフになるときは、ゲートＧに加わる信号電圧としてのゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの付近になるようにしている。そのため、第２スイッチング素子６１によって第２コイル部２１２に印加される電圧Ｖｃ、換言すれば第２コイル部２１２の両端における電圧Ｖｃは、直流電源１１の直流電圧ＶＢよりも低い状態に維持される。
　図１０に示すように、本形態の点火装置１の動作において、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＨｉからＬｏに変化するときには、第２スイッチング素子６１のゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）Ｖｇｓが、最初は急に低下するとともに、ゲート－ソース間の閾値電圧Ｖｔｈに近づくと緩やかに低下する。換言すれば、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓは、曲線的に低下する。これにより、第２スイッチング素子６１のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓ及び第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃを緩やかに増加させることができる。
　また、点火制御回路４のゲート信号電圧ＶｇがＬｏからＨｉに変化するときには、第２スイッチング素子６１のゲート電圧Ｖｇｓが迅速に上昇する。そして、第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃがほとんど振動していないことにより、第２コイル部２１２への通電を迅速に開始することができる。
　図１０のタイミングチャートにおいても、エネルギ投入回路６がコンデンサ６６を有していない比較形態の場合の電圧及び電流の波形を破線によって示す。
　それ故、本形態の点火装置１においても、実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。本形態の点火装置１における、その他の構成は、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
＜実施形態４＞
　本形態の点火装置１においては、図１１に示すように、エネルギ投入回路６に、第２スイッチング素子６１によって第２コイル部２１２に印加される電圧Ｖｃが、直流電源１１の直流電圧ＶＢよりも低い状態を維持する電圧制御回路６８を適用する場合について示す。本形態のエネルギ投入回路６は、第２スイッチング素子６１及び電圧制御回路６８を有する。本形態のエネルギ投入回路６の第２スイッチング素子６１は、電圧制御回路６８によって、一次コイル２１の第２コイル部２１２への通電状態を制御して、誘導起電力の発生後に、直流電源１１の直流電圧ＶＢを直接使用して二次コイル２２における放電電流Ｉ２を目標値に維持する。
　図１２に示すように、電圧制御回路６８は、二次コイル２２における放電電流Ｉ２が一定値に維持されるように、第２スイッチング素子６１のドレイン電流（ドレイン－ソース間に流れる電流）Ｉｄｓを徐々に増加させるよう構成されている。換言すれば、電圧制御回路６８は、第２スイッチング素子６１のゲート電圧（ゲート－ソース間の電圧）Ｖｇｓを閾値電圧Ｖｔｈの近傍において徐々に増加させることにより、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓを制限して、二次コイル２２における放電電流Ｉ２を一定値に維持するよう構成されている。電圧制御回路６８は、第２スイッチング素子６１が完全にオンにならない状態を維持するよう、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓを絞るリニアレギュレータとして機能する。
　一次コイル２１の第１コイル部２１１への通電の遮断によって二次コイル２２に放電電流Ｉ２が発生した後には、一次コイル２１にエネルギが新たに投入されない限り、この放電電流Ｉ２は徐々に低下する。実施形態１～３においては、放電電流Ｉ２が制御上限値Ｉｍａｘと制御下限値Ｉｍｉｎとの間で変化するように、一次コイル２１の第２コイル部２１２へ通電する電流を断続的に制御した。一方、本形態においては、放電電流Ｉ２の変化が小さくなるように、放電電流Ｉ２が徐々に低下しようとする速度に合わせて、一次コイル２１の第２コイル部２１２へ通電する電流Ｉ１を徐々に増加させる。
　第２スイッチング素子６１はＭＯＳＦＥＴによって構成されている。図１３に示すように、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの近傍として、例えば、０．７Ｖ～１．３Ｖの範囲内にあるときに、ＭＯＳＦＥＴにおける、ドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓとドレイン電流（ドレイン－ソース間の電流）Ｉｄｓとの関係は、線形領域Ａ１と飽和領域Ａ２とを形成する。線形領域Ａ１は、ドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓが低い付近において、ドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓの上昇に従ってドレイン電流Ｉｄｓが上昇する領域を示す。飽和領域Ａ２は、ドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓが上昇してもドレイン電流Ｉｄｓがあまり上昇しない領域を示す。
　また、飽和領域Ａ２においては、ゲート電圧Ｖｇｓが、例えば０．７Ｖから１．３Ｖへ上昇するときには、ゲート電圧Ｖｇｓの上昇に応じてドレイン電流Ｉｄｓが増加する。そして、図１２に示すように、本形態の電圧制御回路６８は、第２スイッチング素子６１のゲートＧに加わるゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈの近傍において徐々に増加する状態を形成し、ＭＯＳＦＥＴの飽和領域Ａ２を利用して、第２スイッチング素子６１のドレイン電流Ｉｄｓが徐々に増加するようにする。
　本形態においては、第２スイッチング素子６１のオン・オフ、換言すれば第２スイッチング素子６１の通電及び通電の遮断を行わず、第２スイッチング素子６１がゲートＧの閾値電圧Ｖｔｈの付近で中途半端にオンになる状態を形成する。これにより、一次コイル２１の第２コイル部２１２の高電圧側端子の電圧Ｖｃがほとんど振動しないようにし、この電圧が電流投入可能電圧Ｖｉよりも低下しないようにすることができる。
　そして、一次コイル２１の第２コイル部２１２への電気エネルギの投入を受けて、二次コイル２２の放電電流Ｉ２が目標とする電流値に維持されることにより、第２コイル部２１２への電流の投入量が適切に制御される。これにより、二次コイル２２の放電電流Ｉ２を持続させるための電気エネルギの消費が低減される。
　それ故、本形態の内燃機関用点火装置１によっても、電気エネルギの消費を抑えて、二次コイル２２の放電電流Ｉ２を持続させるための一次コイル２１への電流の投入が適切に行われる。本形態の点火装置１における、その他の構成及び作用効果は、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
＜他の実施形態＞
　一次コイル２１の第１コイル部２１１と第２コイル部２１２とは、一次コイル２１の全体として形成することもできる。
　本開示は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本開示は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本開示から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本開示の技術思想に含まれる。

Claims (7)

  1. 　直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
    　前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
    　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
    　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電及び通電の遮断を行って、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標範囲（Ｉｒ）内に維持するための第２スイッチング素子（６１）、及び前記第２スイッチング素子のターンオフ速度を遅くするソフトオフ回路（６２，６２Ａ）を有するエネルギ投入回路（６）と、を備える内燃機関用点火装置（１）。
  2. 　直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
    　前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
    　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
    　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電及び通電の遮断を行って、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標範囲（Ｉｒ）内に維持するための第２スイッチング素子（６１）を有し、前記第２スイッチング素子のターンオフ速度を前記第２スイッチング素子のターンオン速度よりも遅くするエネルギ投入回路（６）と、を備える内燃機関用点火装置（１）。
  3. 　直流電源（１１）による直流電圧（ＶＢ）が印加される一次コイル（２１）、及び前記一次コイルへの通電の遮断を受けて誘導起電力を発生させる二次コイル（２２）を有する点火コイル（２）と、
    　前記誘導起電力によって、内燃機関（８）の燃焼室（８１）内に火花放電を発生させるための点火プラグ（３）と、
    　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第１コイル部（２１１）への通電及び通電の遮断を行って、前記直流電圧を利用して前記誘導起電力を発生させるための第１スイッチング素子（５１）を有する主点火回路（５）と、
    　前記一次コイルの少なくとも一部を構成する第２コイル部（２１２）への通電状態を制御して、前記誘導起電力の発生後に、前記直流電圧を直接使用して前記二次コイルにおける放電電流（Ｉ２）を目標値に維持するための第２スイッチング素子（６１）を有し、前記第２スイッチング素子によって前記第２コイル部に印加される電圧（Ｖｃ）が、前記直流電圧よりも低い状態を維持するエネルギ投入回路（６）と、を備える内燃機関用点火装置（１）。
  4. 　前記エネルギ投入回路は、
    　前記第２スイッチング素子のゲート（Ｇ）に加わる信号電圧（Ｖｇｓ）を低下させる際に、前記信号電圧をゲート－ソース間の閾値電圧（Ｖｔｈ）の近傍になるまで低下させる第１低下段階（Ｔ１）と、前記信号電圧を前記閾値電圧の近傍において徐々に低下させる第２低下段階（Ｔ２）とを実行するよう構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関用点火装置。
  5. 　前記エネルギ投入回路は、
    　前記第２スイッチング素子のゲート（Ｇ）に接続された、抵抗値の異なる２種類の制御用抵抗器（６２１，６２２）を有し、かつ、前記第１低下段階においては、抵抗値が低い方の第１制御用抵抗器（６２１）を利用して前記第２スイッチング素子のゲートに加わる信号電圧を低下させ、前記第２低下段階においては、抵抗値が高い方の第２制御用抵抗器（６２２）を利用して前記第２スイッチング素子のゲートに加わる信号電圧を低下させるよう構成されている、請求項４に記載の内燃機関用点火装置。
  6. 　前記エネルギ投入回路は、
    　前記第２スイッチング素子のゲート－ソース間に接続されたコンデンサ（６６）を有し、かつ、前記コンデンサを介して、前記第２スイッチング素子のゲート（Ｇ）に加わる信号電圧（Ｖｇｓ）を低下させるよう構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関用点火装置。
  7. 　前記エネルギ投入回路は、
    　前記二次コイルにおける放電電流が一定値に維持されるように、前記第２スイッチング素子のドレイン－ソース間に流れる電流（Ｉｄｓ）を徐々に増加させるよう構成されている、請求項３に記載の内燃機関用点火装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230070763A1 (en) * 2021-09-09 2023-03-09 Hyundai Motor Company Multi-ignition coil control system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014189064A1 (ja) * 2013-05-24 2014-11-27 株式会社デンソー 内燃機関の点火制御装置
WO2017006487A1 (ja) * 2015-07-09 2017-01-12 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 内燃機関用点火装置の点火コイル

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0631594B2 (ja) * 1984-11-26 1994-04-27 日本電装株式会社 内燃機関用点火装置
JP2591078B2 (ja) * 1987-07-03 1997-03-19 日本電装株式会社 内燃機関用点火装置
JP6040879B2 (ja) 2013-07-11 2016-12-07 株式会社デンソー 点火装置
JP2018084209A (ja) 2016-11-25 2018-05-31 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 内燃機関用点火装置
JP2018178997A (ja) 2017-04-20 2018-11-15 株式会社デンソー 内燃機関用点火システム
JP7074292B2 (ja) 2018-03-27 2022-05-24 Ｎｅｃソリューションイノベータ株式会社 自動ディスク交換装置、自動ディスク交換方法、プログラム、および記録媒体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014189064A1 (ja) * 2013-05-24 2014-11-27 株式会社デンソー 内燃機関の点火制御装置
WO2017006487A1 (ja) * 2015-07-09 2017-01-12 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 内燃機関用点火装置の点火コイル

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230070763A1 (en) * 2021-09-09 2023-03-09 Hyundai Motor Company Multi-ignition coil control system
US11784466B2 (en) * 2021-09-09 2023-10-10 Hyundai Motor Company Multi-ignition coil control system

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