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1. (WO2019044690) 点火装置
Document

明 細 書

発明の名称 点火装置 0001  

技術分野

0002  

背景技術

0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033  

図面の簡単な説明

0034  

発明を実施するための形態

0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 点火装置

関連出願の相互参照

[0001]
 本出願は、2017年8月31日に出願された日本出願番号2017-167114号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

技術分野

[0002]
 本開示は内燃機関に用いられる点火装置に関するものである。

背景技術

[0003]
 近年、自動車用内燃機関での燃費を改善させるため、希薄燃料の燃焼制御(リーンバーンエンジン)、又は、内燃機関のシリンダへ燃焼ガスを還流させるEGRに関する技術の検討が進められている。これらの技術に対し、混合気に含まれる燃料を効果的に燃焼させる為、点火タイミング近傍の一定時間について、点火プラグに持続的に火花放電を生じさせる継続放電方式が検討されている。
[0004]
 継続放電方式の点火装置としては、例えば特許文献1に開示されるように、1次コイルの巻線の途中に中間タップを備えたものがある。この点火装置では、中間タップから1次コイルの一端までの巻線(以下、第1巻線と示す)に電流を流すことにより、点火プラグにおいて主点火を開始させる。その後、エネルギ投入用スイッチをオンして、1次コイルの中間タップから他端までの巻線(以下、第2巻線と示す)に電流を流すことにより、2次コイルにおいて、主点火を開始させる際に流れる電流(2次電流)と同方向に電流を順次追加して流させていた。これにより、点火プラグにおいて火花放電を維持させることができる。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2015-200284号公報

発明の概要

[0006]
 ところで、上記点火装置では、昇圧回路を用いることなく、点火プラグにおいて火花放電を維持させることが可能な大きさの2次電圧を2次コイルに発生させるため、第2巻線と2次コイルとの巻数比を大きくする必要がある。例えば、第2巻線と2次コイルとの巻数比を、数百倍としている。このため、第2巻線のインピーダンスが小さくなり、電源端子側から過電圧が印加される異常時において、エネルギ投入用スイッチに過電圧が印加され、破壊にいたったりする虞があり、保護回路の追加などで点火装置が大型化しやすいという点に、本願開示者は着目した。
[0007]
 また、上記点火装置では、エネルギ投入用スイッチをオフにしたときの1次電流(1次コイルに流れる電流)の遮断により、2次電流(2次コイルに流れる電流)が急激に低下するという問題もある。2次電流が急激に低下すると火花放電を維持できなくなる虞がある。
[0008]
 本開示は、上記課題を解決するためになされたものである。その主たる目的は、スイッチに過電圧が印加された場合にスイッチを保護するとともに、火花放電を維持させる場合に、2次電流が急激に低下することを抑制することが可能な点火装置を提供することにある。
[0009]
 上記課題を解決するための第1の手段は、点火プラグに火花放電を生じさせる点火装置において、第1巻線及び前記第1巻線と直列に接続された第2巻線を有し、前記第1巻線と前記第2巻線との間の接続点に電源が接続される1次コイルと、前記点火プラグに接続され、前記1次コイルと磁気的に結合される2次コイルと、前記接続点よりも前記第1巻線側に設けられ、前記第1巻線と直列に接続された第1スイッチと、前記第2巻線に対して前記接続点と反対側に直列に接続された第2スイッチと、グランドと前記第2スイッチとの間に設けられ、前記第2スイッチと直列に接続された第3スイッチと、前記第2スイッチと前記第3スイッチとの間にアノードが接続され、カソードが前記接続点に接続されたダイオードと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチの開閉制御を実行するスイッチ制御部と、を備える。
[0010]
 上記構成によれば、第1スイッチを閉鎖させて電源から第1巻線へ通電させた後、第1スイッチを開放させて電源から第1巻線への通電を遮断させることで、点火プラグに火花放電を生じさせ、2次コイルに2次電流を流すことができる。また、火花放電の開始後、第2スイッチ及び第3スイッチを閉鎖させることにより、電源から第2巻線へ通電させることができる。これにより、2次コイルに流れる前記2次電流と同じ方向に電流を重畳して流すことができ、火花放電を維持させることができる。
[0011]
 また、火花放電を維持させる場合において、第2スイッチを閉鎖させたまま、第3スイッチを開放させると、電源からの電流は遮断されるが、ダイオードを介して第2巻線に電流が第2巻線のインダクタンスにより還流し減衰させることができる。このため、火花放電を維持させる場合において、第2巻線に流れる電流が急激に低下することを防止し、2次コイルに流れる2次電流が急激に低下することを抑制することができる。
[0012]
 また、第2スイッチと第3スイッチは直列に接続されている。このため、電源側から過電圧が印加される異常が発生した場合であっても、第2スイッチ及び第3スイッチにそれぞれ印加される電圧を分担させることができる。なお、第2巻線のインピーダンスは、第1巻線と比較して小さく設定する本願の形態において、電源側から過電圧が印加される異常が発生した場合であっても、第2スイッチ及び第3スイッチを保護することができるという効果を得ることができる。
[0013]
 以上により、電源側から過電圧が印加された場合にスイッチの保護を図るとともに、火花放電を維持させる場合に2次電流が急激に低下することを抑制することができる。
[0014]
 第2の手段において、前記スイッチ制御部は、前記火花放電を開始させる場合、前記第2スイッチを開放させるとともに、前記第1スイッチを閉鎖させて前記電源から前記第1巻線へ通電させた後、前記第1スイッチを開放させて前記電源から前記第1巻線への通電を遮断させる。
[0015]
 上記構成によれば、火花放電を開始させる場合、電源から第2巻線へ電流が流れることを防止し、第1巻線と磁気回路を共有する第2巻線に磁界が発生しないようにするとともに、第1巻線の通電によって発生する第2巻線の電圧による電流が流れないようにすることができる。これにより、第1巻線に流れる電流で発生する磁界が低下することを防止して、適切に火花放電を開始させることができる。
[0016]
 第3の手段において、前記スイッチ制御部は、前記火花放電を開始させた後、前記火花放電を維持させる場合、前記第2スイッチを閉鎖させ、当該第2スイッチを閉鎖させたまま、前記第3スイッチを開閉させる。
[0017]
 上記構成によれば、火花放電を開始させた後、第2スイッチを閉鎖させ、当該第2スイッチを閉鎖させたまま、第3スイッチを開閉させることにより、電源から第2巻線への通電と停止を繰り返すことができる。これにより、2次コイルに流れる火花放電の2次電流と同じ方向に電流を重畳して流すことができ、火花放電を維持させることができる。
[0018]
 また、火花放電を維持させる場合において、第2スイッチを閉鎖させたまま、第3スイッチを開放させると、ダイオードを介して第2巻線に電流が還流する。このため、火花放電を維持させる場合において、第2巻線に流れる電流が急激に低下することを防止し、2次コイルに流れる2次電流が急激に低下することを抑制することができる。
[0019]
 第4の手段において、前記2次コイルに流れる2次電流を検出する2次電流検出部を備え、前記スイッチ制御部は、前記火花放電を維持させる場合、前記2次電流検出部により検出された前記2次電流に基づき、前記第3スイッチを開閉させる。
[0020]
 上記構成によれば、2次電流を検出し、検出した2次電流に基づき、第3スイッチを開閉させるため、2次電流を適切な値に維持することが確実にできる。
[0021]
 第5の手段において、前記スイッチ制御部は、前記火花放電を維持させるか否かに関わらず、前記火花放電を開始させる場合、前記火花放電を開始させた後、放電が開始されているはずの所定の時間後に前記第2スイッチを閉鎖させる。
[0022]
 例えば、点火プラグがはずれており、2次コイルに電流が流れない状態で、火花放電を開始させるために第1スイッチを開閉させた場合、2次コイルには負極性から始まる極性が交番しながら減衰する高電圧が発生する。2次コイルに交番した高電圧が発生すると第2巻線にも交番した無負荷の高電圧が巻数比に応じて発生する可能性がある。そして、第2巻線に正極性の高電圧が発生する際、第2スイッチ及び第3スイッチに過電圧が印加される可能性がある。そこで、上記構成では、スイッチ制御部は、火花放電の維持に関わらず、火花放電の開始後、放電が開始されているはずの所定の時間後でかつ、無負荷の2次電圧の極性が反転した最初の時点以前で第2スイッチを閉鎖させることとしている。これにより、仮に第2巻線に正極性の高電圧が発生したとしても、第2スイッチを閉鎖させることにより、第2巻線、第2スイッチ、及びダイオードを介して電流を還流させることができ、第2スイッチ及び第3スイッチに2次電圧による正極性の過電圧が印加されることを抑制できる。
[0023]
 第6の手段において、前記接続点と前記電源との間に設けられ、前記電源側にアノードが接続され、前記接続点側にカソードが接続される逆流防止ダイオードを備える。
[0024]
 一般に、第2スイッチ及び第3スイッチは、逆並列に接続されたボディダイオード等を備えている。このため、電源が逆接続されると、ボディダイオードなどを介して、回路に大電流が流れる虞がある。これに対して、上記構成によれば、逆流防止ダイオードにより、電源が逆接続された場合であっても、回路を保護することができる。特に第2巻線のインピーダンスが小さい場合であっても、回路に大きな電流が流れることを防止することができる。
[0025]
 第7の手段において、前記第2スイッチと前記第3スイッチとの間に接続されるダイオードであって、アノードが前記第2スイッチ及び前記ダイオードのアノードに接続され、カソードが前記第3スイッチに接続される逆流防止ダイオードを備える。
[0026]
 一般に、第2スイッチ及び第3スイッチは、逆並列に接続されたボディダイオード等を備えている。このため、電源が逆接続されると、ボディダイオードなどを介して、回路に大電流が流れる虞がある。これに対して、上記構成によれば、逆流防止ダイオードにより、電源が逆接続された場合であっても、回路を保護することができる。特に第2巻線のインピーダンスが小さい場合であっても、回路に大きな電流が流れることを防止することができる。
[0027]
 また、逆流防止ダイオードを接続点と電源との間に設ける場合と比較して、逆流防止ダイオードに火花放電開始のための第1巻線への通電電流を流すことができないため、発熱量を抑えることができる。逆流防止ダイオードによって、電源から第1巻線に印加される電圧が低下することも抑制できる。なお、このようにしても、第1巻線は、第2巻線と比較してインピーダンスを大きくすることができるため、電源が逆接続されても、第1スイッチに大きな電流が流れにくい。
[0028]
 第8の手段において、前記2次コイルの巻数を前記第2巻線の巻数で割った値である巻数比が、前記火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧を前記電源の印加電圧で割った値である電圧比よりも大きくなるように構成される。
[0029]
 上記構成によれば、火花放電を維持させる際、昇圧回路なしで、エネルギ投入が可能となる。
[0030]
 第9の手段において、前記第1巻線に電圧を印加する電源は、車載電源であり、かつ、前記第2巻線に電圧を印加する電源と共用される。
[0031]
 上記構成によれば、点火装置内に電源が必要ないため、点火装置の小型化をすることができる。車載電源を利用することにより、特別な電源が必要なくなり、小型化できる。車載電源を共用することにより、複数の電源が必要なくなり、小型化できる。
[0032]
 第10の手段において、前記1次コイルと、前記2次コイルと、前記第1スイッチと、前記第2スイッチと、前記第3スイッチと、前記ダイオードと、前記スイッチ制御部は、点火コイルのケース内に収容される。
[0033]
 上記構成によれば、点火コイルのケース内に収容することにより、車両での搭載性を向上させ、また、配線を削減できる。

図面の簡単な説明

[0034]
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
[図1] 図1は、点火装置の電気的構成を示す回路図であり、
[図2] 図2は、多気筒のエンジンに適用される点火装置を示す図であり、
[図3] 図3は、点火コイルのケースを示す断面図であり、
[図4] 図4は、主点火が行われる際の回路図であり、
[図5] 図5は、主点火が行われる際のタイムチャートであり、
[図6] 図6は、(a)及び(b)は、エネルギ投入点火が行われる際の回路図であり、
[図7] 図7は、エネルギ投入点火が行われる際のタイムチャートであり、
[図8] 図8は、点火装置の変更例の電気的構成を示す回路図である。

発明を実施するための形態

[0035]
 以下、車両に搭載される多気筒のガソリンエンジン(内燃機関)の点火装置に具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。エンジンは、例えば希薄燃焼(リーンバーン)が可能な筒内直接噴射式のエンジンであり、気筒内に混合気の旋回流(タンブル流やスワール流等)を生じさせる旋回流コントロール部を備える。点火装置は、所定の点火タイミング(点火時期)において、エンジンの燃焼室内の混合気に点火(着火)を行う。点火装置は、各気筒の点火プラグに対応した点火コイルを用いるDI(Direct Ignition)タイプの点火装置である。
[0036]
 図1に示すように、点火装置10は、エンジン制御の中枢を成すECU70(Electronic Control Unit)から与えられる指示信号(主点火信号IGT及びエネルギ投入信号IGW)に基づいて、点火コイルの1次コイル11の通電を制御する。そして、点火装置10は、1次コイル11の通電を制御することで点火コイルの2次コイル21に生じる電気エネルギを制御して、点火プラグ80に生じる火花放電を制御する。
[0037]
 ECU70は、各種センサから取得したエンジンパラメータ(暖機状態、エンジン回転速度、エンジン負荷等)や、エンジン100の制御状態(希薄燃焼の有無、旋回流の程度等)に応じて、点火方式を選択し、点火方式に応じて主点火信号IGT及びエネルギ投入信号IGWを生成して出力する。
[0038]
 より詳しく説明すると、ECU70は、エンジン回転速度とエンジン負荷とに応じて、主点火(誘導放電主点火)と、主点火に重畳させて実施するエネルギ投入点火とを選択して実行させるように構成されている。主点火は、最も消費エネルギ-が少なくかつ火花エネルギも少ない方式であり、例えば、ストイキ領域で運転する場合に好適な方式である。エネルギ投入点火は、点火プラグ80に継続して同じ極性の2次電流Ibを流し続けるために最も多くの投入エネルギが必要とされる方式である。しかし、エネルギ投入点火は、過給やEGRの投入でエンジン内の気流速度が速く、火花が気流によって流されて伸ばされたり、吹き消されたりする場合に好適な方式である。
[0039]
 ECU70は、主点火を実行させる場合には、主点火信号IGTのみ出力する。一方、ECU70は、エネルギ投入点火を実行させる場合には、主点火信号IGTの出力に加え、エネルギ投入信号IGWを出力する。
[0040]
 点火装置10は、1次コイル11、2次コイル21、スイッチング素子31~33、ダイオード41~46、電流検出回路47、及び制御回路60を備えている。
[0041]
 図2に示すように、点火プラグ80及び点火装置10は、エンジン100の気筒毎に搭載されている。そして、点火装置10は点火プラグ80毎に設けられているが、ここでは1つの点火プラグ80に対応する構成を例に説明する。
[0042]
 なお、点火装置10の各構成は、図3に示すように、点火コイルのケース50内に収容され、エンジン100に取り付けられている。これにより、配線を削減することができ、また点火装置10の肥大化を抑えることができるので、車両への搭載性向上を図ることができる。
[0043]
 点火プラグ80は、周知の構成からなり、図1に示すように、出力端子を介して2次コイル21の一端に接続される中心電極と、エンジン100のシリンダヘッド等を介してGND(グランド)に接続(接地)される外側電極とを備えている。2次コイル21の他端は、ダイオード46及び電流検出抵抗47aを介してGNDに接続(接地)されている。ダイオード46のアノードが2次コイル21に接続されており、カソードが電流検出抵抗47aに接続されている。
[0044]
 電流検出抵抗47aは、2次コイル21に流れる2次電流Ibを検出する2次電流検出部としての電流検出回路47を構成するものである。電流検出回路47は、検出した2次電流Ibに応じた信号を制御回路60に出力する。ダイオード46は、1次コイル11の通電開始時に発生する不要な電圧による火花放電を抑制する。そして、点火プラグ80は、2次コイル21に生じる電気エネルギにより、中心電極と外側電極との間で火花放電を生じさせる。
[0045]
 点火コイルは、1次コイル11と、1次コイル11に磁気的に結合された2次コイル21とを備えている。2次コイル21の巻線数は、1次コイル11の巻線数よりも多くなっている。
[0046]
 1次コイル11は、第1端子12、第2端子13、中間タップ14を備えている。1次コイル11において、第1端子12と中間タップ14との間の巻線が第1巻線11aであり、中間タップ14と第2端子13との間の巻線が第2巻線11bである。すなわち、1次コイル11は、第1巻線11a及び第1巻線11aと直列に接続された第2巻線11bを有する。そして、1次コイル11は、第1巻線11aに対して、第1巻線11aと第2巻線11bとの間の接続点としての中間タップ14とは反対側に第1端子12を有し、第2巻線11bに対して、中間タップ14の反対側に第2端子13を有する。
[0047]
 中間タップ14は、逆流防止ダイオード45を介して、電源としてのバッテリ90と接続されている。バッテリ90は、例えば周知の鉛バッテリであり、12Vの電圧を供給する。このバッテリ90は、車載されている電源である。逆流防止ダイオード45のアノードがバッテリ90に接続されており、カソードが中間タップ14に接続されている。
[0048]
 1次コイル11の第1端子12は、第1スイッチとしてのスイッチング素子31に接続されている。スイッチング素子31は、例えば、パワートランジスタやIGBT等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子31の出力側の端子が、GNDに接続(接地)されている。すなわち、スイッチング素子31は、第1端子12とGNDとの間に設けられており、第1巻線11aと直列に接続されている。このスイッチング素子31は、制御回路60からの信号に基づいて、第1端子12とGNDとの間を断続するように構成されている。
[0049]
 なお、スイッチング素子31には、ダイオード41が並列に接続されていても良い。このダイオード41のアノードは、GNDに接続(接地)されており、カソードは、第1端子12とスイッチング素子31との間に接続されている。
[0050]
 第2端子13は、第2スイッチとしてのスイッチング素子32、及び第3スイッチとしてのスイッチング素子33を介してGNDに接続されている。第2巻線11bと、スイッチング素子32と、スイッチング素子33は、直列に接続されている。スイッチング素子32,33は、例えば、それぞれパワートランジスタやMOS型トランジスタ等の半導体スイッチング素子である。
[0051]
 すなわち、スイッチング素子32は、第2端子13とスイッチング素子33との間に設けられており、制御回路60からの信号に基づいて、第2端子13とスイッチング素子33との間を断続するように構成されている。スイッチング素子33は、スイッチング素子32とGNDとの間に設けられており、制御回路60からの信号に基づいて、スイッチング素子32とGNDとの間を断続するように構成されている。
[0052]
 また、スイッチング素子32とスイッチング素子33は、それぞれダイオード42、43と並列に接続されている。ダイオード42,43は、それぞれMOS型トランジスタの寄生ダイオードであってもよい。ダイオード42のアノードは、スイッチング素子32とスイッチング素子33の間に接続されており、ダイオード42のカソードは、スイッチング素子32と第2端子13との間に接続されている。ダイオード43のアノードは、スイッチング素子33とGNDとの間に接続されており、ダイオード43のカソードは、スイッチング素子32とスイッチング素子33との間に接続されている。
[0053]
 スイッチング素子32とスイッチング素子33との間には、ダイオード44のアノードが接続されている。このダイオード44のカソードは、中間タップ14に接続されている。すなわち、ダイオード44のカソードは、中間タップ14と逆流防止ダイオード45の間に接続されている。このダイオード44は、トランジスタやMOS等を使ったダイオードでも構わない。
[0054]
 制御回路60(スイッチ制御部に相当)は、入出力インターフェース、駆動回路61~63、ディレイ回路64、設定回路65、フィードバック回路66等を備えている。制御回路60は、ECU70からの指示信号及び電流検出回路47の出力等に基づいて、スイッチング素子31~33の開閉状態(断続状態、オンオフ状態)を制御する。これにより、制御回路60は、「主点火(誘導放電主点火)」、及び「エネルギ投入点火」の2方式の点火を選択し実行する。以下、制御回路60について詳しく説明する。
[0055]
 駆動回路61は、ECU70からの主点火信号IGTを入力するように構成されている。そして、駆動回路61は、主点火信号IGTを入力している期間において(ハイ状態中に)、スイッチング素子31を閉鎖(接続状態、オン状態に)させるようにスイッチング素子31に対して信号を出力する(ハイ状態とする)。
[0056]
 駆動回路62は、ディレイ回路64からの信号を入力するように構成されている。そして、駆動回路62は、ディレイ回路64からの信号を入力している期間において(ハイ状態中に)、スイッチング素子32を閉鎖(接続状態、オン状態に)させるように、スイッチング素子32に対して信号を出力する(ハイ状態とする)。
[0057]
 駆動回路63は、フィードバック回路66からの信号を入力するように構成されている。そして、駆動回路63は、フィードバック回路66からの信号を入力している期間において(ハイ状態中に)、スイッチング素子33を閉鎖(接続状態、オン状態に)させるように、スイッチング素子33に対して信号を出力する(ハイ状態とする)。
[0058]
 ディレイ回路64は、主点火信号IGT及びエネルギ投入信号IGWを入力するように構成されている。そして、ディレイ回路64は、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時(立下りエッジを入力した時)から所定の時間T1を経過した後、駆動回路62に信号を出力する(ハイ状態とする)。この時間T1は、主点火が開始されプラグ電極間での飛び火が発生して2次電流が発生する時間以上に設定することで、エネルギ投入動作による第2巻線11bへの電流投入が主点火動作に影響を与えないようにしている。
[0059]
 このとき、ディレイ回路64は、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時に、エネルギ投入信号IGWが入力されていなければ(ハイ状態となっていなければ)、所定の時間T2だけ信号を出力する(ハイ状態とする)。一方、ディレイ回路64は、エネルギ投入信号IGWが入力されている場合、所定の時間T2の経過前であっても、エネルギ投入信号IGWに基づき、駆動回路62への信号の出力を停止する(ロー状態とする)。より具体的には、ディレイ回路64は、エネルギ投入信号IGWの入力が停止された場合(ハイ状態からロー状態に遷移した場合)、駆動回路62への信号の出力を停止する(ロー状態とする)。なお、所定の時間T2は、エネルギ投入信号IGWの入力時間の最大値よりも大きくして、エネルギ投入信号IGWが入力されている間は確実にエネルギ投入するように構成することが望ましい。
[0060]
 設定回路65は、主点火信号IGTとエネルギ投入信号IGWの立ち上がり時間差(ロー状態からハイ状態に遷移した時の時間差)に基づき、目標2次電流の上限値と下限値を設定する。目標2次電流の上限値と下限値は、エネルギ投入点火が行われる際に、エンジン100の運転状態などから点火プラグ80に流れていることが望ましい値をもとに、2次コイル21に流れていることが望ましい2次電流Ibの範囲が求められ、それを示すものである。
[0061]
 具体的には、設定回路65は、主点火信号IGTがロー状態からハイ状態に遷移した時から、エネルギ投入信号IGWがロー状態からハイ状態に遷移した時までの時間を計測し、計測した時間に応じて、上限値及び下限値をそれぞれ決定する。上限値及び下限値は、計測した時間に応じて予め記憶されている。その後(例えば、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時から所定の時間T1を経過した後)、設定回路65は、決定した上限値及び下限値を、フィードバック回路66に出力して、上限値及び下限値をフィードバック回路66に設定する。
[0062]
 なお、ECU70は、エネルギ投入点火を選択する場合、エンジン100の運転状態に応じて下限値及び上限値を変更させるべく、エンジン100の運転状態に応じて主点火信号IGTとエネルギ投入信号IGWの立ち上がり時間差を変更して、主点火信号IGTとエネルギ投入信号IGWを出力する。
[0063]
 フィードバック回路66は、目標2次電流が設定された後、エネルギ投入信号IGWの入力期間中、電流検出回路47により検出された2次電流Ibと目標2次電流との比較に基づき、駆動回路63に信号を出力する。具体的には、フィードバック回路66は、エネルギ投入信号IGWの入力期間中(ハイ状態である期間中)、電流検出回路47により検出される2次電流Ibが、目標2次電流の下限値と上限値との間に維持されるように、駆動回路63への信号の出力(ハイ状態とする)及び出力停止(ロー状態とする)を切り替える。
[0064]
 次に、図4に基づき、主点火が行われる際の態様について説明する。同図に示すように、スイッチング素子32,33が開放されて、GNDと第2端子13との間が切断(通電が遮断)された後、スイッチング素子31が閉鎖されて、第1端子12とGNDとの間が接続(通電が許可)される。これにより、バッテリ90から第1巻線11aへの通電が行われる。その際、中間タップ14から第1端子12へ1次電流Iaが流れる。図4では、通電している経路を実線で示し、通電していない経路を破線で示す。
[0065]
 第1巻線11aの通電開始時に2次コイル21に流れようとする2次電流Ibは、ダイオード46により阻止される。また、主点火が行われる際、スイッチング素子32,33が開放されているため、バッテリ90から第2巻線11bに電流が流れることがなく、第1巻線11aに流れる電流が第2巻線11bの電流によって減少することが抑制される。
[0066]
 その後、スイッチング素子31が開放されて、第1端子12とGNDとの間が切断されることで、2次コイル21に高電圧が発生し、点火プラグ80において主点火が実行され、火花放電が開始される。このとき、2次コイル21に2次電流Ibが流れる。
[0067]
 図5に基づき、主点火が行われる場合において、各種信号の入力タイミング及び電流の変化態様について説明する。図5では、主点火信号IGTを「IGT」と示し、エネルギ投入信号IGWを「IGW」と示す。また、図5では、第1巻線11aに流れる電流(1次電流)を「Ia」で示し、2次コイル21に流れる電流(2次電流)を「Ib」で示す。また、図5では、制御回路60(より詳しくは、駆動回路61)からスイッチング素子31への信号を「sw31」で示す。また、図5では、制御回路60(より詳しくは、駆動回路62)からスイッチング素子32への信号を「sw32」で示す。また、図5では、制御回路60(より詳しくは、駆動回路63)からスイッチング素子33への信号を「sw33」で示す。
[0068]
 図5に示すように、制御回路60の駆動回路61は、ECU70からの主点火信号IGTがハイ状態である期間(時点P11~P12)に亘って、スイッチング素子31を閉鎖させるように制御する(オン状態、接続状態となるように制御する。以下同じ)。すなわち、駆動回路61は、時点P11から時点P12において、スイッチング素子31への信号を出力する(ハイ状態とする)。これにより、第1巻線11aに、バッテリ90から電圧(バッテリ電圧)が印加され、1次電流Iaが流れる。
[0069]
 そして、1次電流Iaが増加し、主点火信号IGTがロー状態になった時点P12で、駆動回路61は、スイッチング素子31を開放させるように制御する(オフ状態、切断状態となるように制御する。以下同じ)。すなわち、駆動回路61は、時点P12において、スイッチング素子31への信号の出力を停止する(ロー状態とする)。これにより、1次コイル11の第1巻線11aおよび2次コイル21に高電圧が発生し、点火プラグ80に火花放電が生じて、2次コイル21に2次電流Ibが流れる。その後、2次電流Ibは減衰していく。2次電流Ibが減衰していき、放電が維持できる最小の電流である放電維持電流よりも減少すると、点火プラグ80での放電が終了する。
[0070]
 ところで、例えば、点火プラグ80がはずれており、2次コイル21に2次電流Ibが流れない状態で、火花放電を開始させるためにスイッチング素子31を開閉させた場合、2次コイル21において負電圧と正電圧とが交番しながら減衰していく電圧の影響を受けて、第2巻線11bにおいて負電圧と正電圧とが交番しながら減衰していく高電圧が発生する可能性がある。そして、第2巻線11bに正電圧の高電圧が発生する際、スイッチング素子32及びスイッチング素子33に過電圧が印加される可能性がある。そこで、制御回路60は、火花放電の維持に関わらず(エネルギ投入点火でない場合であっても)、火花放電の開始後(主点火後)、スイッチング素子32を閉鎖させることとした。
[0071]
 より詳しく説明すると、制御回路60のディレイ回路64は、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時点P12から所定の時間T1を経過した時点P13において、駆動回路62に出力する(ハイ状態とする)。その際、ディレイ回路64は、所定の時間T2だけ信号を駆動回路62に出力する(ハイ状態とする)。
[0072]
 そして、制御回路60の駆動回路62は、ディレイ回路64から信号を入力している期間(ハイ状態である期間)において、スイッチング素子32を閉鎖(接続状態、オン状態に)させる。つまり、駆動回路62は、時点P13~時点P14において、スイッチング素子32に対して信号を出力する(ハイ状態とする)。
[0073]
 このため、スイッチング素子32は、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時から所定の時間T1を経過した後、所定の時間T2だけ閉鎖することとなる。これにより、仮に第2巻線11bに高電圧が発生したとしても、スイッチング素子32を閉鎖させることにより、第2巻線11b、スイッチング素子32、及びダイオード44を介して電流を還流させることができ、スイッチング素子32に過電圧が印加されることが抑制でき、スイッチング素子32とスイッチング素子33の耐圧を低く抑えることができ、小型で安価な点火装置10にすることができる。
[0074]
 図6に基づき、エネルギ投入点火が行われる際の態様について説明する。図6では、通電している経路を実線で示し、通電していない経路を破線で示す。図6(a)に示すように、上記主点火の開始後、スイッチング素子31が開放される一方、スイッチング素子32及びスイッチング素子33が閉鎖される。これにより、1次コイル11の中間タップ14から第2端子13へ1次電流Ieが流れる(エネルギ投入)。これに伴い、2次コイル21に誘導放電と同じ方向の電圧が発生し、2次電流Ibに電流が重畳される。
[0075]
 なお、エネルギ投入時、2次コイル21に発生する電圧が、火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧よりも高くなるように、第2巻線11bと2次コイル21の巻数比が設定されている。詳しくは、2次コイル21の巻数を第2巻線11bの巻数で割った値である巻数比が、火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧をバッテリ90の印加電圧で割った値である電圧比よりも大きくなるように構成されている。
[0076]
 ちなみに、火花放電を開始させる際、2次コイル21に適切な電圧を発生させ、且つ適切な2次電流Ibを流させるため、第1巻線11aの巻数は、第2巻線11bの巻数よりも多くなっている。つまり、第1巻線11aの方が、第2巻線11bよりもインピーダンスを大きくしている。
[0077]
 エネルギ投入に伴い、2次電流Ibが徐々に大きくなっていく。そして、2次電流Ibが所定の範囲内となるように、エネルギ投入を停止させ2次電流Ibの増加を止めるため、スイッチング素子33が開放される。
[0078]
 ところで、スイッチング素子33が開放されると、2次電流Ibの増加を停止することができるが、第2巻線11bに流れる電流を停止してしまうと、2次電流Ibが急激に減少してしまうこととなる。2次電流Ibが急激に減少してしまうと、火花放電の維持ができなくなり火花放電が途切れる。火花放電が途切れた後に、エネルギ投入を再開しても第2巻線11bによる発生電圧が低いため火花放電にいたらず、電流を流すことができずに、火花放電が終了してしまう可能性がある。
[0079]
 そこで、本実施形態の点火装置10には、ダイオード44が備えられている。このため、図6(b)に示すように、スイッチング素子33が開放された際、ダイオード44→中間タップ14→第2巻線11b→第2端子13→スイッチング素子32→ダイオード44の還流経路により、還流電流が流れる。したがって、第2巻線11bには、1次電流Ieが緩やかに減衰しながら流れるため、2次電流Ibの急激な減少も抑制され緩やかに低下していく。これにより火花放電の途切れを防止しつつ、所定の2次電流Ibに制御することが容易となる。
[0080]
 以降、2次電流Ibを所定の範囲内となるように、スイッチング素子33が開閉される。これにより、点火プラグ80においてエネルギ投入点火が実行され、火花放電が維持される。
[0081]
 図7に基づき、主点火後、エネルギ投入点火が行われる場合において、各種信号の入力タイミング及び電流の変化態様について説明する。図7における「IGT」、「IGW」「Ia」、「Ib」、「sw31」、「sw32」、「sw33」は、図5と同じ意味である。また、図7では、スイッチング素子32に流れる電流を「I32」で示し、スイッチング素子33に流れる電流を「I33」で示し、ダイオード44に流れる電流を「I44」で示す。なお、図7に示すように、エネルギ投入点火は、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時、エネルギ投入信号IGWがハイ状態である場合に、制御回路60によって行われる。
[0082]
 時点P21において、主点火信号IGTがハイ状態となると、駆動回路61は、スイッチング素子31を閉鎖させるように制御する。すなわち、駆動回路61は、スイッチング素子31へ信号を出力する(ハイ状態とする)。これにより、第1巻線11aに、バッテリ90から電圧(バッテリ電圧)が印加され、1次電流Iaが流れる。その後、スイッチング素子31が開放されるまで(時点P21~P23)、1次電流Iaが徐々に増加していく。
[0083]
 そして、主点火信号IGTがロー状態になった時点P23において、駆動回路61は、スイッチング素子31を開放させるように制御する。すなわち、駆動回路61は、スイッチング素子31への信号の出力を停止する(ロー状態とする)。これにより、1次コイル11の第1巻線11aおよび2次コイル21に高電圧が発生し、点火プラグ80に火花放電が生じて、2次コイル21に2次電流Ibが流れる。その後、エネルギ投入がされるまで(時点P23~時点P24)、2次コイル21の2次電流Ibは、徐々に減少していく。
[0084]
 主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時点P23から所定の時間T1を経過した時点P24において、駆動回路62は、ディレイ回路64から信号を入力し、スイッチング素子32を閉鎖させるように制御する。すなわち、時点P24において、駆動回路62は、スイッチング素子32に対して信号を出力する(ハイ状態とする)。このため、スイッチング素子32は、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時点P23から所定の時間T1を経過した後、閉鎖することとなる。
[0085]
 また、当該時点P24において、設定回路65により目標2次電流の上限値及び下限値がフィードバック回路66に設定される。なお、目標2次電流の上限値及び下限値は、主点火信号IGTがロー状態からハイ状態に遷移した時点P21から、エネルギ投入信号IGWがロー状態からハイ状態に遷移した時点P22までの時間に応じて設定される。
[0086]
 そして、駆動回路63は、目標2次電流が設定された後、エネルギ投入信号IGWがハイ状態である期間(時点P24~時点P27)において、フィードバック回路66からの信号に基づき、スイッチング素子33の開閉を制御する。つまり、駆動回路63は、フィードバック回路66からの信号に基づき、2次電流Ibが目標2次電流の下限値と上限値との間に維持されるように、スイッチング素子33への信号の出力及び出力停止を切り替える。
[0087]
 例えば、制御回路60は、2次電流Ibの絶対値が、目標2次電流の下限値以下となった場合、時点P24~時点P25に示すように、スイッチング素子32,33へ信号を出力し(ハイ状態とし)、スイッチング素子32,33を閉鎖させる。
[0088]
 これにより、1次コイル11の中間タップ14から第2端子13へ1次電流Ieが流れる(エネルギ投入)。すなわち、スイッチング素子32に電流I32(≒1次電流Ie)が流れ、スイッチング素子33に電流I33(≒1次電流Ie)が流れる。これに伴い、2次コイル21に誘導放電と同じ方向の電圧が発生し、2次電流Ibに電流が重畳され、2次電流Ibが増加する。エネルギ投入に伴い、1次電流Ieが増加していく。なお、その間、ダイオード44には、電流が流れない。
[0089]
 また、例えば、制御回路60は、2次電流Ibの絶対値が、目標2次電流の上限値以上となった場合、時点P25~時点P26に示すように、スイッチング素子32を閉鎖させたまま、スイッチング素子33への信号の出力を停止し(ロー状態とし)、スイッチング素子33を開放させる。これにより、バッテリ90から、第2巻線11bへの電力供給(エネルギ投入)が停止される。
[0090]
 このとき、ダイオード44→中間タップ14→第2巻線11b→第2端子13→スイッチング素子32→ダイオード44の還流経路により、第2巻線11bのインダクタンスによる還流電流が流れる。すなわち、図7に示すように、スイッチング素子32に電流I32が流れるとともに、ダイオード44にも電流I44(≒I32)が流れる。その一方、スイッチング素子33には、電流I33が流れない。
[0091]
 このように、第2巻線11bには、還流電流が流れるため、1次電流Ieの急激な減少が抑制され、2次電流Ibの急激な減少が抑制され緩やかに低下していく。これにより所定の範囲内となるように、2次電流Ibに制御することが容易となる。
[0092]
 以上のように、制御回路60は、エネルギ投入信号IGWがハイ状態である期間(時点P24~時点P27)において、2次電流Ibが、目標2次電流の下限値と上限値との間に維持されるように、スイッチング素子32,33を制御する。
[0093]
 その後、エネルギ投入信号IGWがハイ状態からロー状態に遷移すると(時点P27)、制御回路60は、スイッチング素子32,33への信号の出力を停止し(ロー状態とし)、スイッチング素子32,33を開放させる。これにより、2次電流Ibが減衰していき、放電が維持できる最小の電流である放電維持電流よりも減少すると、点火プラグ80での放電が終了する。
[0094]
 なお、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移する時点P23から、エネルギ投入信号IGWがハイ状態からロー状態に遷移する時点P27までの時間は、エンジン100の運転状態等に基づき、ECU70により設定される。
[0095]
 以上詳述した上記実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
[0096]
 ・この点火装置10によれば、制御回路60は、火花放電を開始させる場合、スイッチング素子31を閉鎖させてバッテリ90から第1巻線11aへ通電させた後、スイッチング素子31を開放させてバッテリ90から第1巻線11aへの通電を遮断させる。これにより、2次コイル21に2次電流Ibを流させ、点火プラグ80に火花放電を生じさせることができる。また、制御回路60は、火花放電を維持させる場合、火花放電の開始後、スイッチング素子32及びスイッチング素子33を閉鎖させることにより、バッテリ90から第2巻線11bへ通電させる。これにより、2次コイル21に流れる放電2次電流Ibと同じ方向に電流を重畳して流すことができ、火花放電を維持させることができる。
[0097]
 また、制御回路60は、火花放電を維持させる場合において、スイッチング素子32を閉鎖させたまま、スイッチング素子33を開放させ、ダイオード44を介して第2巻線11bに電流を還流させる。このため、火花放電を維持させる場合において、第2巻線11bに流れる電流が急激に低下することを防止し、2次コイル21に流れる2次電流Ibが急激に小さくなることを抑制することができる。また、2次電流Ibを所定範囲内となるように、第2巻線11bに流れる1次電流Ieを制御するため、制御回路60は、スイッチング素子33を適切なタイミングで開閉させることが容易となる。
[0098]
 また、スイッチング素子32とスイッチング素子33は直列に接続されている。このため、バッテリ90が接続される接続端子等、バッテリ90側から過電圧が印加される異常が発生した場合であっても、スイッチング素子32とスイッチング素子33にそれぞれ印加される電圧を分担させることができ、耐圧が低いトランジスタを使用することができ安価で小型な点火装置にできる。なお、スイッチング素子31は高耐圧素子であることと、第1巻線11aのインピーダンスは、第2巻線11bと比較して大きくすることができるため、バッテリ90側から過電圧が印加される異常が発生した場合であっても、スイッチング素子31を保護することができる。
[0099]
 以上により、この点火装置10によれば、スイッチング素子31~33に過電圧が印加されることを抑制するとともに、火花放電を維持させる場合に2次電流Ibが急激に小さくなることを抑制することができる。
[0100]
 ・制御回路60は、火花放電を開始させる場合、スイッチング素子32を開放させてバッテリ90から第2巻線11bへの通電を遮断させるとともに、スイッチング素子31を閉鎖させてバッテリ90から第1巻線11aへ通電させた後、スイッチング素子31を開放させてバッテリ90から第1巻線11aへの通電を遮断させる。これによれば、火花放電を開始させる場合、バッテリ90から第2巻線11bへ電流が流れることを防止することができる。これにより、火花放電を開始させる際、第1巻線11aに流れる電流が低下することを防止して、適切に火花放電を開始させることができる。
[0101]
 ・制御回路60は、火花放電を開始させた後、火花放電を維持させる場合(エネルギ投入点火を行う場合)、スイッチング素子32を閉鎖させ、当該スイッチング素子32を閉鎖させたまま、スイッチング素子33を開閉させる。これによれば、バッテリ90から第2巻線11bへの通電を繰り返すことができる。これにより、2次コイル21に流れる2次電流Ibと同じ方向に電流を重畳して流すことができ、火花放電を維持させることができる。
[0102]
 また、制御回路60は、火花放電を維持させる場合において、スイッチング素子32を閉鎖させたまま、スイッチング素子33を開放させると、ダイオード44を介して第2巻線11bに電流が還流する。このため、火花放電を維持させる場合において、第2巻線11bに流れる2次電流Ibが急激に低下することを防止し、緩やかに低下させることで、2次コイル21に流れる2次電流Ibが急激に小さくなることを抑制し火花放電が途切れることを防止することができる。
[0103]
 ・制御回路60は、火花放電を維持させる場合、電流検出回路47により検出された2次電流Ibに基づき、スイッチング素子33を開閉させる。このため、2次電流Ibを適切な値に維持し、火花放電を適切に維持することができる。
[0104]
 ・例えば、点火プラグ80がはずれており、2次コイル21に電流が流れない状態で、火花放電を開始させるためにスイッチング素子31を開閉させた場合、第2巻線11bに正極性の高電圧が発生する可能性がある。そして、第2巻線11bに高電圧が発生する際、スイッチング素子32及びスイッチング素子33に過電圧が印加される可能性がある。そこで、制御回路60は、火花放電の維持(エネルギ投入点火)に関わらず、火花放電の開始(主点火)後、スイッチング素子32を閉鎖させることとした。これにより、仮に第2巻線11bに正極性の高電圧が発生したとしても、スイッチング素子32を閉鎖させることにより、第2巻線11b、スイッチング素子32、及びダイオード44を介して電流を還流させることができ、スイッチング素子32及びスイッチング素子33に過電圧が印加されることを抑制し保護することができ、耐圧の低い安価で小型な素子を使用することができる。
[0105]
 ・スイッチング素子32,33は、逆並列に接続されたダイオード42,43を備えている。このため、バッテリ90が逆接続されると、ダイオード42,43などを介して、回路に大電流が流れるおそれがある。そこで、中間タップ14とバッテリ90との間に逆流防止ダイオード45を備えた。この逆流防止ダイオード45により、バッテリ90が逆接続された場合であっても、回路を保護することができる。特に上記点火装置10のように、第2巻線11bのインピーダンスが小さい場合であっても、回路に大きな電流が流れることを防止することができる。
[0106]
 また、火花放電を開始させるため、1次コイル11への通電を遮断した後に、第2巻線11bの第2端子13側が負電位となる可能性がある。しかしながら、逆流防止ダイオード45を備えることにより、GND→スイッチング素子33→スイッチング素子32→第2巻線11b→バッテリ90の経路で電流が流れることを防止できる。
[0107]
 ・2次コイル21の巻数を第2巻線11bの巻数で割った値である巻数比が、火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧をバッテリ90の印加電圧で割った値である電圧比よりも大きくなるように構成した。これにより、火花放電を維持させる際、昇圧回路なしで、車載バッテリ等からエネルギ投入が可能となる。
[0108]
 ・第1巻線11aに電圧を印加するバッテリ90は、車載電源であり、かつ、第2巻線11bに電圧を印加する電源と共用されるようにした。これによれば、点火装置10内に電源が必要ないため、点火装置10の小型化をすることができる。車載電源を利用することにより、特別な電源が必要なくなり、小型化できる。また、バッテリ90を共用することにより、複数の電源が必要なくなり、小型化できる。
[0109]
 ・1次コイル11と、2次コイル21と、スイッチング素子31~33と、ダイオード44と、制御回路60は、点火コイルのケース50内に収容されるようにした。これによれば、車両での搭載性を向上させ、また、配線を削減できる。
[0110]
 ・主点火を実行させる際には、第1巻線11aに1次電流Iaを流させ、エネルギ投入を実行させる際には、第2巻線11bに1次電流Ieを流させる。このため、第1巻線11aと、2次コイル21の巻数比を、第2巻線11bの巻数と関係なく設定することができる。したがって、第1巻線11aへの通電開始時において、2次コイル21に発生する2次電圧を低く抑えることができる。これに伴い、ダイオード46に印加される電圧を低くすることができ、ダイオード46の低耐圧化、もしくはダイオード46を削除した構成とすることができ、点火装置10のコスト削減を図ることができる。
[0111]
 ・制御回路60は、主点火信号IGTとエネルギ投入信号IGWの立ち上がり時間差に基づき、目標2次電流の上限値と下限値を設定し、2次電流Ibをこの範囲内となるようにスイッチング素子33の開閉を制御する。また、エネルギ投入信号IGWの入力有無により、エネルギ投入の有無を制御できる。これにより、ECU70は、エンジン100の運転状態や環境に応じて、2次電流Ibやエネルギ投入時間を適切に制御できる。このため、着火性の向上と共に、省電力や点火プラグ80の消耗を抑制できる。
[0112]
 (他の実施形態)
 本開示は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
[0113]
 上記実施形態において、逆流防止ダイオード45の配置を変更してもよい。例えば、図8に示すように、逆流防止ダイオード45が、スイッチング素子32とスイッチング素子33との間に設けられ、そのアノードがスイッチング素子32及びダイオード44のアノードに接続され、そのカソードがスイッチング素子33に接続されていてもよい。
[0114]
 これによれば、バッテリ90が逆接続された場合であっても、回路を保護することができる。特に第2巻線11bのインピーダンスが小さい場合であっても、回路に大きな電流が流れることを防止することができる。また、逆流防止ダイオード45を中間タップ14とバッテリ90との間に設ける場合と比較して、逆流防止ダイオード45に主点火時の第1巻線11aへの電流が流れることがない。このため、発熱量を抑えることができる。また、逆流防止ダイオード45によって、バッテリ90から第1巻線11aに印加される電圧が低下することも抑制できる。なお、このようにしても、第1巻線11aは、第2巻線11bと比較してインピーダンスを大きくすることができるため、バッテリ90が逆接続されても、スイッチング素子31に大きな電流が流れにくい。
[0115]
 上記実施形態において、1次コイル11に中間タップ14を設けることにより、第1巻線11a及び第2巻線11bを形成したが、分離巻によって、第1巻線11a及び第2巻線11bを形成してもよい。
[0116]
 上記実施形態において、制御回路60は、火花放電を開始させる場合、スイッチング素子32を開放させていたが、閉鎖させていてもよい。
[0117]
 上記実施形態において、目標2次電流の上限値及び下限値を、一定値とし、フィードバック回路66にあらかじめ設定されていてもよい。これにより、設定回路65を省略することができる。
[0118]
 上記実施形態において、主点火信号IGTとエネルギ投入信号IGWの立ち上がり時間差に基づき、目標2次電流の上限値及び下限値を設定したが、設定方法を任意に変更してもよい。例えば、設定回路65が、ECU70からの設定用の指示信号を入力し、当該指示信号に基づき、目標2次電流の上限値及び下限値を設定してもよい。
[0119]
 上記実施形態において、制御回路60は、フィードバック制御を行わずに、スイッチング素子33の開閉制御を所定の時間で制御してもよい。例えば、エネルギ投入点火を実行する場合、制御回路60は、所定の切替時間毎に、スイッチング素子33の開閉状態を切替えてもよい。この場合、2次電流Ibを検出する必要がなくなるため、電流検出回路47を省略することができる。また、フィードバック回路66を省略することができる。所定の切替時間は、設定回路65により設定されるように構成してもよいし、ECU70により設定されるように構成してもよい。
[0120]
 上記実施形態において、制御回路60は、主点火後において、火花放電を維持させるか否かに関わらず、スイッチング素子32を閉鎖させたが、火花放電を維持させない場合、閉鎖させなくてもよい。
[0121]
 上記実施形態において、逆流防止ダイオード45を省略してもよい。
[0122]
 上記実施形態において、点火コイルのケース50内に点火装置10の各構成の全部又は一部が収容されていなくてもよい。
[0123]
 上記実施形態において、バッテリ90を共用したが、複数の電源を備えてもよい。すなわち、主点火時と、エネルギ投入時において、異なる電圧の電源を利用してもよい。これにより、第2巻線11bと2次コイル21との巻数比等を調整することができる。
[0124]
 上記実施形態では、バッテリ90として車載された電源を利用したが、点火装置10に内蔵してもよい。
[0125]
 上記実施形態において、エネルギ投入用に昇圧回路を設けてもよい。そして、エネルギ投入点火を実行する際、制御回路60は、昇圧回路により昇圧された電圧を第2巻線11bに印加してもよい。これにより、第2巻線11bと2次コイル21との巻数比等を調整することができる。
[0126]
 上記実施形態の点火装置10は、多気筒エンジンに採用したが、単気筒エンジンに採用してもよい。また、ガソリン以外の燃料を利用する内燃機関に適用してもよい。
[0127]
 上記実施形態において、ディレイ回路64から駆動回路62への信号の出力時間(時間T2)は、エネルギ投入信号IGWの入力時間の最大値よりも大きくしたが、任意に変更してもよい。その際、主点火信号IGTの立下り時からエネルギ投入信号IGWの立下り時までの時間の最大時間よりも大きい時間とすることが望ましい。また、主点火のみを行う場合と、エネルギ投入点火を行う場合とで、ディレイ回路64から駆動回路62への信号の出力時間(時間T2)を異ならせてもよい。
[0128]
 上記実施形態において、ディレイ回路64が、主点火信号IGTがハイ状態からロー状態に遷移した時から、駆動回路62に信号を出力するまでのディレイ時間(時間T1)は、任意に変更してもよい。また、主点火のみを行う場合と、エネルギ投入点火を行う場合とで、ディレイ時間を異ならせてもよい。
[0129]
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

請求の範囲

[請求項1]
 点火プラグ(80)に火花放電を生じさせる点火装置(10)において、
 第1巻線(11a)及び前記第1巻線と直列に接続された第2巻線(11b)を有し、前記第1巻線と前記第2巻線との間の接続点(14)に電源(90)が接続される1次コイル(11)と、
 前記点火プラグに接続され、前記1次コイルと磁気的に結合される2次コイル(21)と、
 前記接続点よりも前記第1巻線側に設けられ、前記第1巻線と直列に接続された第1スイッチ(31)と、
 前記第2巻線に対して前記接続点と反対側に直列に接続された第2スイッチ(32)と、
 グランドと前記第2スイッチとの間に設けられ、前記第2スイッチと直列に接続された第3スイッチ(33)と、
 前記第2スイッチと前記第3スイッチとの間にアノードが接続され、カソードが前記接続点に接続されたダイオード(44)と、
 前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチの開閉制御を実行するスイッチ制御部(60)と、を備える点火装置。
[請求項2]
 前記スイッチ制御部は、前記火花放電を開始させる場合、前記第2スイッチを開放させるとともに、前記第1スイッチを閉鎖させて前記電源から前記第1巻線へ通電させた後、前記第1スイッチを開放させて前記電源から前記第1巻線への通電を遮断させる請求項1に記載の点火装置。
[請求項3]
 前記スイッチ制御部は、前記火花放電を開始させた後、前記火花放電を維持させる場合、前記第2スイッチを閉鎖させ、当該第2スイッチを閉鎖させたまま、前記第3スイッチを開閉させる請求項1又は2に記載の点火装置。
[請求項4]
 前記2次コイルに流れる2次電流を検出する2次電流検出部(47)を備え、
 前記スイッチ制御部は、前記火花放電を維持させる場合、前記2次電流検出部により検出された前記2次電流に基づき、前記第3スイッチを開閉させる請求項3に記載の点火装置。
[請求項5]
 前記スイッチ制御部は、前記火花放電を維持させるか否かに関わらず、前記火花放電を開始させる場合、前記火花放電を開始させた後、前記第2スイッチを閉鎖させる請求項1~4のうちいずれか1項に記載の点火装置。
[請求項6]
 前記接続点と前記電源との間に設けられ、前記電源側にアノードが接続され、前記接続点側にカソードが接続される逆流防止ダイオード(45)を備える請求項1~5のうちいずれか1項に記載の点火装置。
[請求項7]
 前記第2スイッチと前記第3スイッチとの間に接続されるダイオードであって、アノードが前記第2スイッチ及び前記ダイオードのアノードに接続され、カソードが前記第3スイッチに接続される逆流防止ダイオード(45)を備える請求項1~5のうちいずれか1項に記載の点火装置。
[請求項8]
 前記2次コイルの巻数を前記第2巻線の巻数で割った値である巻数比が、前記火花放電を維持させる場合において必要な放電維持電圧を前記電源の印加電圧で割った値である電圧比よりも大きくなるように構成される請求項1~7のうちいずれか1項に記載の点火装置。
[請求項9]
 前記第1巻線に電圧を印加する電源は、車載電源であり、かつ、前記第2巻線に電圧を印加する電源と共用される請求項1~8のうちいずれか1項に記載の点火装置。
[請求項10]
 前記1次コイルと、前記2次コイルと、前記第1スイッチと、前記第2スイッチと、前記第3スイッチと、前記ダイオード(44)と、前記スイッチ制御部は、点火コイルのケース(50)内に収容される請求項1~9のうちいずれか1項に記載の点火装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]