特許 6756739 内燃機関用の電子点火システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6756739

(24)【登録日】2020年8月31日

(45)【発行日】2020年9月16日

(54)【発明の名称】内燃機関用の電子点火システム

(51)【国際特許分類】

   F02P 17/12 20060101AFI20200907BHJP

   F02P 3/04 20060101ALI20200907BHJP

【ＦＩ】

   F02P17/00 E

   F02P3/04 301A

【請求項の数】11

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-559310(P2017-559310)

(86)(22)【出願日】2016年4月21日

(65)【公表番号】特表2018-514697(P2018-514697A)

(43)【公表日】2018年6月7日

(86)【国際出願番号】IB2016052258

(87)【国際公開番号】WO2016181242

(87)【国際公開日】20161117

【審査請求日】2019年2月28日

(31)【優先権主張番号】MI2015A000680

(32)【優先日】2015年5月14日

(33)【優先権主張国】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】514132486

【氏名又は名称】エルドル コーポレイション エセ．ペー．アー．

(74)【代理人】

【識別番号】100159905

【弁理士】

【氏名又は名称】宮垣 丈晴

(74)【代理人】

【識別番号】100142882

【弁理士】

【氏名又は名称】合路 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100158610

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 新吾

(72)【発明者】

【氏名】フォルテ，パスクワーレ

(72)【発明者】

【氏名】シルヴァ，ステファーノ

(72)【発明者】

【氏名】カルガティ，エウジェニオ

(72)【発明者】

【氏名】ファイラ，ダヴィデ

【審査官】 北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０８６７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１１６８９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０４−１３４１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１８４７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７０５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５６６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００８３７１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｐ １７／１２

Ｆ０２Ｐ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関用の電子点火システム（１５）であって、
・ 第一端子と第二端子とを有する一次巻き線（２．１）と、
・ スパークプラグ（３）に接続された二次巻き線（２．２）と、を有するコイル（２）と、
− 前記一次巻き線に直列に接続された高圧スイッチ（４）であって、前記高圧スイッチの開閉を制御するための信号（Ｓ＿ｃｔｒｌ）を伝える制御端子（Ｉ４ｃ）を有する高圧スイッチと、
− バッテリ電圧（Ｖ＿ｂａｔｔ）と前記一次巻き線の前記第一端子との間に挿入される第一スイッチ（１０−１）であって、前記第一スイッチの開閉を制御するための第一駆動信号（Ｓ１＿ｄｒｖ）を伝える第一駆動端子（Ｉ１ｃ）を有する第一スイッチと、
− 前記一次巻き線の前記第一端子と参照電圧との間に挿入される第二スイッチ（１０−２）であって、前記第二スイッチの開閉を制御するための第二駆動信号（Ｓ２＿ｄｒｖ）を伝える第二駆動端子（Ｉ２ｃ）を有する第二スイッチと、
− 前記一次巻き線の前記第二端子と前記参照電圧との間に挿入される第三スイッチ（１０−３）であって、前記第三スイッチの開閉を制御するための第三駆動信号（Ｓ３＿ｄｒｖ）を伝える第三駆動端子（Ｉ３ｃ）を有する第三スイッチと、
− 前記一次巻き線へのエネルギーの充電相（Ｔ＿ｃｈｇ）の間に、
・ 前記高圧スイッチ（４）を閉じるための値を有する前記制御信号（Ｓ＿ｃｔｒｌ）を発生し、
・ 前記第一スイッチ（１０−１）を閉じるための値を有する前記第一駆動信号（Ｓ１＿ｄｒｖ）を発生し、
・ 前記第二スイッチ（１０−２）を開くための値を有する前記第二駆動信号（Ｓ２＿ｄｒｖ）を発生し、
・ 前記第三スイッチ（１０−３）を開くための値を有する前記第三駆動信号（Ｓ３＿ｄｒｖ）を発生する、ように構成される駆動ユニット（５）と、を備え、
前記駆動ユニットは更に、前記一次巻き線から前記二次巻き線へのエネルギーの移動相（Ｔ＿ｔｒ）の間に、
・ 前記高圧スイッチ（４）を開くための値を有する前記制御信号（Ｓ＿ｃｔｒｌ）を発生し（ｔ２）、
・ 前記第一スイッチ（１０−１）を開くための値を有する前記第一駆動信号（Ｓ１＿ｄｒｖ）を発生する（ｔ３）、ように構成され、
前記駆動ユニットは更に、前記エネルギー移動相に続くイオン化電流の測定相（Ｔ＿ｉｏｎ）の間に、
・ 前記高圧スイッチ（４）を開くための値を有する前記制御信号を発生し、
・ 前記第一スイッチ（１０−１）を開くための値を有する前記第一駆動信号を発生し、
・ 前記第二スイッチ（１０−２）を閉じるための値を有する前記第二駆動信号を発生し（ｔ４）、
・ 前記第三スイッチ（１０−３）を閉じるための値を有する前記第三駆動信号を発生する（ｔ５）、ように構成される、電子点火システム。

【請求項2】

前記参照電圧の値が、
− 対地参照電位、
− 前記バッテリ電圧（Ｖ＿ｂａｔｔ）より小さい供給電圧（ＶＣＣ）、のうちのいずれかである、請求項１に記載の電子点火システム。

【請求項3】

前記駆動ユニットは更に、前記エネルギー移動相の最後（ｔ５）に、
・ 前記二次巻き線（２．２）を流れる二次電流（Ｉ＿ｓｅｃ）の値が電流閾値（Ｉ＿ｔｈ）と等しくなったことを検出し、
・ そこから、前記第三スイッチ（１０−３）を閉じるための値を有する前記第三駆動信号（Ｓ３＿ｄｒｖ）を発生するよう構成される、請求項１または２に記載の電子点火システム。

【請求項4】

前記駆動ユニットが更に、
− 前記エネルギー移動相の第一の期間（ｔ２、ｔ３）の間に、
・ 前記高圧スイッチを開くための値を有する前記制御信号（Ｓ＿ｃｔｒｌ）を発生し、
・ 前記第一スイッチ（１０−１）を閉じるための値を有する前記第一駆動信号を発生し、
・ 前記第二スイッチ（１０−２）を開くための値を有する前記第二駆動信号を発生し、
・ 前記第三スイッチ（１０−３）を開くための値を有する前記第三駆動信号を発生し、
− 前記エネルギー移動相の前記第一の期間に続く第二の期間（ｔ３、ｔ４）の間に、
・ 前記高圧スイッチ（４）を開くための値を有する前記制御信号（Ｓ＿ｃｔｒｌ）を発生し、
・ 前記第一スイッチ（１０−１）を開くための値を有する前記第一駆動信号を発生し、
・ 前記第二スイッチを開くための値を有する前記第二駆動信号を発生し、
・ 前記第三スイッチを開くための値を有する前記第三駆動信号を発生し、
− 前記エネルギー移動相の前記第二の期間に続く第三の期間（ｔ４、ｔ５）の間に、
・ 前記高圧スイッチを開くための値を有する前記制御信号を発生し、
・ 前記第一スイッチを開くための値を有する前記第一駆動信号を発生し、
・ 第二スイッチを閉じるための値を有する前記第二駆動信号を発生し、
・ 前記第三スイッチを開くための値を有する前記第三駆動信号を発生するよう構成される、請求項１から３のいずれかに記載の電子点火システム。

【請求項5】

前記電流閾値（Ｉ＿ｔｈ）は、前記二次巻き線を流れる前記電流の最大値の一定の割合であって、前記割合の値は、０．１％と５％との間である、請求項３に記載の電子点火システム。

【請求項6】

前記イオン化電流の前記測定相の間に、前記二次巻き線を流れる前記イオン化電流（Ｉ＿ｉｏｎ）の値を測定するよう構成された測定回路（６）を更に備え、前記イオン化電流は、前記エネルギー移動相において前記スパークプラグによって発生したスパークによって空気燃料混合物の燃焼過程の間に発生したイオンによって発生する、請求項１から５のいずれかに記載の電子点火システム。

【請求項7】

− 前記第一スイッチは、前記第一駆動信号であるゲート端子を有するｐチャネルＭＯＳＦＥＴで実施され、
− 前記第二及び前記第三スイッチは、前記第二及び前記第三駆動信号であるそれぞれのゲート端子を有するｎチャネルＭＯＳＦＥＴで実施され、
− 前記高圧スイッチは、前記制御端子であるゲート端子を有するＩＧＢＴトランジスタで実施される、請求項１から６のいずれかに記載の電子点火システム。

【請求項8】

前記一次巻き線の充電相の開始を示す第一の値と前記一次巻き線から前記二次巻き線への前記エネルギー移動相の開始を示す第二の値とを有する点火信号（Ｓａｃ）を発生するよう構成された処理ユニット（２０）を更に備え、
前記駆動ユニットは更に、前記点火信号を受けて、その値に応じて前記制御信号、前記第一、第二及び第三駆動信号を生成するよう構成され、
前記高圧スイッチ、前記第一スイッチ、前記第二スイッチ、前記第三スイッチ、及び前記駆動ユニットは単一の部品内に含まれている、請求項１から７のいずれかに記載の電子点火システム。

【請求項9】

コイル（２）を制御するための電子装置（１）であって、
− 前記コイルの一次巻き線（２−１）に直列に接続された高圧スイッチ（４）であって、前記高圧スイッチの開閉を制御するための信号（Ｓ＿ｃｔｒｌ）を伝える制御端子（Ｉ４ｃ）を有する高圧スイッチと、
− バッテリ電圧（Ｖ＿ｂａｔｔ）と前記一次巻き線の前記第一端子との間に挿入される第一スイッチ（１０−１）であって、前記第一スイッチの開閉を制御するための第一駆動信号（Ｓ１＿ｄｒｖ）を伝える第一駆動端子（Ｉ１ｃ）を有する第一スイッチと、
− 前記一次巻き線の前記第一端子と参照電圧との間に挿入される第二スイッチ（１０−２）であって、前記第二スイッチの開閉を制御するための第二駆動信号（Ｓ２＿ｄｒｖ）を伝える第二駆動端子（Ｉ２ｃ）を有する第二スイッチと、
− 前記一次巻き線の前記第二端子と前記参照電圧との間に挿入される第三スイッチ（１０−３）であって、前記第三スイッチの開閉を制御するための第三駆動信号（Ｓ３＿ｄｒｖ）を伝える第三駆動端子（Ｉ３ｃ）を有する第三スイッチと、
− 前記一次コイル内へのエネルギーの充電相（Ｔ＿ｃｈｇ）の間に、
・ 前記高圧スイッチ（４）を閉じるための値を有する前記制御信号（Ｓ＿ｃｔｒｌ）を発生し、
・ 前記第一スイッチ（１０−１）を閉じるための値を有する前記第一駆動信号（Ｓ１＿ｄｒｖ）を発生し、
・ 前記第二スイッチ（１０−２）を開くための値を有する前記第二駆動信号（Ｓ２＿ｄｒｖ）を発生し、
・ 前記第三スイッチ（１０−３）を開くための値を有する前記第三駆動信号（Ｓ３＿ｄｒｖ）を発生するように構成される駆動ユニット（５）と、を備え、
前記駆動ユニットは更に、前記コイルの前記一次巻き線から前記二次巻き線へのエネルギーの移動相（Ｔ＿ｔｒ）の間に、
・ 前記高圧スイッチ（４）を開くための値を有する前記制御信号（Ｓ＿ｃｔｒｌ）を発生し（ｔ２）、
・ 前記第一スイッチ（１０−１）を開くための値を有する前記第一駆動信号（Ｓ１＿ｄｒｖ）を発生する（ｔ３）、ように構成され、
前記駆動ユニットは更に、前記エネルギー移動相に続くイオン化電流の測定相（Ｔ＿ｉｏｎ）の間に、
・ 前記高圧スイッチ（４）を開くための値を有する前記制御信号を発生し、
・ 前記第一スイッチ（１０−１）を開くための値を有する前記第一駆動信号を発生し、
・ 前記第二スイッチ（１０−２）を閉じるための値を有する前記第二駆動信号を発生し（ｔ４）、
・ 前記第三スイッチ（１０−３）を閉じるための値を有する前記第三駆動信号を発生する（ｔ５）、ように構成される、電子装置。

【請求項10】

内燃機関の電子点火を制御するための方法であって、
ａ） 一次巻き線（２−１）とスパークプラグに接続された二次巻き線（２−２）とを有するコイル（２）を設け、前記一次巻き線に直列に接続された高圧スイッチ（４）を設けるステップと、
ｂ） バッテリ電圧（Ｖ＿ｂａｔｔ）と前記一次巻き線の第一端子との間に第一スイッチ（１０−１）を挿入するステップと、
ｃ） 前記一次巻き線の前記第一端子と参照電圧との間に第二スイッチ（１０−２）を挿入するステップと、
ｄ） 前記一次巻き線の第二端子と前記参照電圧との間に第三スイッチ（１０−３）を挿入するステップと、
ｅ） 前記一次巻き線へのエネルギーの充電相（Ｔ＿ｃｈｇ）の間に、前記高圧スイッチと前記第一スイッチとを閉じ（ｔ１）、前記第二スイッチと第三スイッチとを開くステップと、
ｆ） 前記一次巻き線から前記二次巻き線へのエネルギー移動相（Ｔ＿ｔｒ）の間に、前記高圧スイッチを開き（ｔ２）、前記第一スイッチ（１０−１）を開き（ｔ３）、前記第二スイッチ（１０−２）を閉じる（ｔ４）ステップと、
ｇ） 前記イオン化電流の測定相（Ｔ＿ｉｏｎ）の間に、前記第三スイッチ（１０−３）を閉じる（ｔ５）ステップと、を含む方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法の前記ステップｅ）、ｆ）、ｇ）を行うよう構成したソフトウェアコード部を備えるコンピュータプログラムであって、前記プログラムは少なくとも一つのコンピュータ上で実行される、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車のエンジン等の内燃機関用の電子点火システムに関する。

【0002】

より詳細には、本発明は、イオン化電流を読み取ってエンジンのシリンダの内部で空気燃料混合物の燃焼過程を表すパラメータを測定する電子点火システムに関する。

【背景技術】

【0003】

現代の自走車用内燃機関は、内部の燃焼過程を分析するためのシステムを備えており、エンジンそのものの効率や性能を最大にするためのものである。

【0004】

空気燃料混合物の燃焼過程のパラメータを表す情報を燃焼室から直接得るためにイオン化電流を測定することが知られている。

【0005】

特に、スパークプラグを（一般的にはＣＨＯ⁺，Ｈ₃Ｏ⁺，Ｃ₃Ｈ₃⁺，ＮＯ₂⁺の種類の）イオンセンサとして使用するが、これらのイオンはスパークプラグの電極間にスパークが発生し空気燃料混合物が燃焼した後に燃焼室内で発生する。

【0006】

従って、イオン化電流は、スパークプラグの電極に電位差を与えることにより発生する電流であって、燃焼室内で生成されるイオンによって発生する電流を測定したものである。

【0007】

イオン化電流を測定することによって、エンジンのヘッド部に損傷を加える可能性のある、燃焼室内部の（「ノッキング」振動として知られる）圧力値の揺れを検出することが可能となる。エンジンの損傷を防ぐためには、このような揺れをリアルタイムで検出し、適切な処置を適時に行うことが必要となる。

【0008】

二次巻き線のインダクタンスが非常に大きな値であるために、イオン化電流の読み取り経路（ｒｅａｄｉｎｇ ｐａｔｈ）のインピーダンスは高い値となる。これによって、振幅値が非常に小さくなるために、イオン化電流の値を読み取ることが困難である。

【0009】

米国特許出願公開番号２００２／００５０８２３−Ａ１は、イオン化電流を測定するための装置を有する点火装置を開示している。

【0010】

この点火装置は、イオン化電流の測定期間において、一次巻き線Ｌ１の二つの端子を互いに短絡させる機能を有するスイッチ（図１のＳ１参照）を備える。

【0011】

本出願人は、この従来技術には以下のような問題があると考える。
− ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１のダイオードがコイル１の動作中に導通状態となってしまい、正常な動作の妨げとなる。
− 二次巻き線を流れる電流の値を零に設定するのにかかる時間が非常に長いので、「ノッキング」振動の検出に遅れが生じる。
− 複数のスパークプラグがある場合には（一般的には四つ）、各スパークプラグに接続するコイルそれぞれにスイッチが必要となる。

【発明の概要】

【0012】

本発明は、添付の請求項１に記載の内燃機関用電子点火システムに関し、その好適な実施形態は従属請求項２から８に開示される。

【0013】

本出願人は、本発明に記載の電子点火システムが以下のような効果を有するものと考える。
− イオン化電流の読み取り相の間に二次巻き線のインダクタンスを効率的かつ確実に減少させるので、イオン化電流の読み取りに使用可能な信号の振幅が向上する。
− 二次巻き線の力学的な（ｄｙｎａｍｉｃ）周波数限界を上方に移行させることが可能となる。
− スパークの発生の後に二次巻き線上の残留エネルギーを分散させることができるので、スパークの発生後のノイズを減少させ、イオン化電流の読み取りを改善することができる。
− 二次巻き線を流れる電流の値を零に設定してイオン化電流を測定するのにかかる時間を短くするので、「ノッキング」振動の即時検出が可能となる。
− 複数のスパークプラグがある場合に、使用する電子部品の数を減らせる。

【0014】

本発明の別の目的は、添付の請求項９に記載のコイルを制御する電子装置である。

【0015】

本発明の別の目的は、添付の請求項１０に記載の内燃機関の電子点火を制御するための方法である。

【0016】

本発明の別の目的は、添付の請求項１１に記載のコンピュータプログラムである。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本発明の更なる特徴及び利点については、添付の図面に記載の例を用いた好適な実施形態及びその変形についての以下の説明によってより明らかになるであろう。

【図1A】一次巻き線へのエネルギーの充電相の間の、本発明の実施形態に係る内燃機関用の電子点火システムを示す概略図。

【図1B】一次巻き線から二次巻き線へのエネルギー移動の初期相の間の、本発明の実施形態に係る電子点火システムを示す概略図。

【図2A】一次巻き線から二次巻き線へのエネルギー移動相の次の二つの構成の間の、本発明の実施形態に係る電子点火システムを示す概略図。

【図2B】一次巻き線から二次巻き線へのエネルギー移動相の次の二つの構成の間の、本発明の実施形態に係る電子点火システムを示す概略図。

【図3】イオン化電流の測定相の間の、本発明の実施形態に係る電子点火システムを示す概略図。

【図4】点火サイクルの間の、本発明の実施形態に係る電子点火システムで発生する信号の起こりうる傾向を示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下の説明において、本発明の異なる実施形態にて例示されている場合であっても、同じ又は類似のブロック、部品又はモジュールについては、図面において同じ参照番号で示す。

【0019】

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関用の電子点火システム１５を示す図である。

【0020】

電子点火システム１５は、自動車、自動二輪車、トラック等の任意の自走車に搭載可能である。
点火システム１５は、
− 点火コイル２と、
− スパークプラグ３と、
− 制御装置１と、
− 処理ユニット２０と、を備える。

【0021】

処理ユニット２０は、内燃機関のヘッド部から十分に離間した位置にあり、点火コイル２の高動作温度による影響を受けない。

【0022】

処理ユニット２０は、一般に「電子制御ユニット」として示す単一の部品である。

【0023】

或いは、制御装置１とコイル２とをエンジンのヘッド部の近くに配置して、エンジンヘッド部の高動作温度に耐えられるような設計とする。

【0024】

スパークプラグ３は、点火コイル２の二次巻き線２−２に接続される。特に、スパークプラグ３は、二次巻き線２−２に接続された第一電極と、対地参照電位に接続された第二電極とを備える。

【0025】

スパークプラグ３は、これらの電極の端部間でスパークを発生させる機能を有し、発生したスパークにより、内燃機関のシリンダ内の空気燃料混合物を燃やすことができる。

【0026】

点火システム１５は、以下の３つの動作相に応じて動作するものである。
− 充電相では、増加傾向で一次巻き線２−１を流れる一次電流Ｉ＿ｐｒによって一次巻き線２−１にエネルギーを充電する。
− エネルギー移動相は、一次巻き線２−１から二次巻き線２−２へとエネルギーを移動させる段階であって、これによってスパークプラグ３の電極間上でスパークが発生し、内燃機関のシリンダ内部の空気燃料混合物を燃やす。
− イオン化電流測定相では、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎを読み取る。

【0027】

イオン化電流測定相は更に、化学相（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｈａｓｅ）とこれに続く熱相（ｔｈｅｒｍａｌ ｐｈａｓｅ）とを備える。

【0028】

制御装置１は、
− 駆動ユニット５と、
− 高圧スイッチ４と、
− 第一スイッチ１０−１と、
− 第二スイッチ１０−２と、
− 第三スイッチ１０−３と、
− 電流測定回路６と、を備える。

【0029】

制御装置１が筐体で覆われた単一の部品であることが好ましい。

【0030】

点火コイル２は、一次巻き線２−１と、二次巻き線２−２と、これらの一次巻き線２−１と二次巻き線２−２とを誘導結合する磁気コア２−３とを有する。

【0031】

一次巻き線２−１は、第一スイッチ１０−１と第二スイッチ１０−２とに接続された第一端子を備える。一次巻き線２−１は更に、第三スイッチ１０−３と高圧スイッチ４とに接続され、一次電圧Ｖ＿ｐｒを発生するよう構成された第二端子を備える。

【0032】

更に、以下の説明において、「一次巻き線２−１の両端での電圧降下」とは、一次巻き線２−１の第一端子と第二端子との間の電位差を示す。

【0033】

二次巻き線２−２は、スパークプラグ３に接続される。特に、二次巻き線２−２は、スパークプラグ３の第一電極に接続され、二次電圧Ｖ＿ｓｅｃを発生するよう構成された第一端子を備える。二次巻き線は、電流測定回路６を介して対地参照電位へと接続される第二端子を備える。

【0034】

以降、一次巻き線２−１から二次巻き線２−２へのエネルギー移動相の間に一次巻き線２−１を流れる電流を示すのに「一次電流」ｌ＿ｐｒを用い、二次巻き線２−２を流れる電流を示すのに「二次電流」Ｉ＿ｓｅｃを用いる。

【0035】

高圧スイッチ４は、一次巻き線２．１に直列に接続される。

【0036】

特に、高圧スイッチ４は、一次巻き線２．１の第二端子と第三スイッチ１０−３とに接続された第一端子Ｉ４ｉを備え、対地参照電位に接続される第二端子Ｉ４ｏを備え、駆動ユニット５に接続される制御端子Ｉ４ｃを備える。

【0037】

高圧スイッチ４は、制御端子Ｉ４ｃにて受信される制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌの値に応じて、閉位置と開位置との間で切り替え可能である。

【0038】

高圧スイッチ４は、端子Ｉ４ｉに対応するコレクタ端子と、端子Ｉ４ｏに対応するエミッタ端子と、端子Ｉ４ｃに対応するゲート端子とを有するＩＧＢＴ型のトランジスタ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）で実施することが好ましい。この場合には、一次電圧Ｖ＿ｐｒは、ＩＧＢＴトランジスタ４のコレクタ端子の電圧に等しくなる。

【0039】

特に、ＩＧＢＴトランジスタ４は、閉状態では飽和領域で動作し、開状態では遮断領域で動作する。

【0040】

ＩＧＢＴトランジスタ４は、２００Ｖを超える電圧値で動作する。

【0041】

或いは、高圧スイッチ４は、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ）や２つのバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）で実施可能である。

【0042】

第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３の組み合わせによって、後により詳細に説明するように、エネルギー移動相の最後に参照電圧Ｖ＿ｒｅｆ（例えば、対地参照電位）へと一次巻き線２−１の端子間を接続する機能を有する。

【0043】

第一スイッチ１０−１は、一次巻き線２−１へのバッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔからの高い電流ピーク値の存在下において、点火システム１５を保護する機能を更に有する。この場合、駆動ユニット５は、第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを生成して第一スイッチ１０−１を開く。

【0044】

第一スイッチ１０−１、第二スイッチ１０−２、第三スイッチ１０−３は、一次巻き線２−１の端子に接続される。

【0045】

特に第一スイッチ１０−１は、一次巻き線２．１に直列に接続される。

【0046】

第一スイッチ１０−１は、バッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔを受信するよう構成された第一端子Ｉ１ｉを備え、一次巻き線２−１の第一端子に接続された第二端子Ｉ１ｏを備え、第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを受信するよう構成された駆動端子Ｉ１ｃを備える。

【0047】

第一スイッチ１０−１は、第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖの値に応じて、閉位置と開位置との間で切り替え可能である。

【0048】

第一スイッチ１０−１は、飽和電圧Ｖｄｓ＿ｓａｔ（例えば０．１Ｖ）のｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴトランジスタで実施することが好ましく、端子Ｉ１ｉに対応するソース端子と、端子Ｉ１ｏに対応するドレイン端子と、駆動端子Ｉ１ｃに対応するゲート端子とを有する。

【0049】

特に、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−１は、閉状態では飽和領域で動作し、開状態では遮断領域で動作する。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−１が遮断領域で動作する場合に、ドレイン端子とソース端子との間の電圧降下Ｖｄｓ１は非常に小さい値（すなわち、ほぼ零）である。

【0050】

ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−１は、４０Ｖを超える電圧値で動作する。

【0051】

或いは、第一スイッチ１０−１は、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）や電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）で実施する。

【0052】

第二スイッチ１０−２は、第一スイッチ１０−１の第二端子と一次巻き線２−１の第一端子とに接続された第一端子Ｉ２ｉを備え、対地参照電位に接続された第二端子Ｉ２ｏを備え、第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを受信するよう構成された駆動端子Ｉ２ｃを備える。

【0053】

第二スイッチ１０−２は、第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖの値に応じて、閉位置と開位置との間で切り替え可能である。

【0054】

第二スイッチ１０−２は、飽和電圧Ｖｄｓ＿ｓａｔ（例えば０．１Ｖ）のｎチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴトランジスタで実施することが好ましく、端子Ｉ２ｉに対応するドレイン端子と、端子Ｉ２ｏに対応するソース端子と、駆動端子Ｉ２ｃに対応するゲート端子とを有する。

【0055】

特に、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−２は、閉状態では飽和領域で動作し、開状態では遮断領域で動作する。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−２が遮断領域で動作する場合に、ドレイン端子とソース端子との間の電圧降下Ｖｄｓ２は非常に小さい値（すなわち、ほぼ零）である。

【0056】

ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−２は、４０Ｖを超える電圧値で動作する。

【0057】

或いは、第二スイッチ１０−２は、電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）で実施する。

【0058】

第三スイッチ１０−３は、一次巻き線２−１の第二端子に接続された第一端子Ｉ３ｉを備え、対地参照電位に接続された第二端子Ｉ３ｏを備え、第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを受信するよう構成された駆動端子Ｉ３ｃを備える。

【0059】

第三スイッチ１０−３は、第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖの値に応じて、閉位置と開位置との間で切り替え可能である。

【0060】

第三スイッチ１０−３は、飽和電圧Ｖｄｓ＿ｓａｔ（例えば０．１Ｖ）のｎチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴトランジスタで実施することが好ましく、端子Ｉ３ｉに対応するドレイン端子と、端子Ｉ３ｏに対応するソース端子と、駆動端子Ｉ３ｃに対応するゲート端子とを有する。

【0061】

特に、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−３は、閉状態では飽和領域で動作し、開状態では遮断領域で動作する。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−３が遮断領域で動作する場合に、ドレイン端子とソース端子との間の電圧降下Ｖｄｓ３は非常に小さい値（すなわち、ほぼ零）である。

【0062】

ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０−３は、５００Ｖを超える電圧値で動作する。

【0063】

或いは、第三スイッチ１０−３は、電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）で実施する。

【0064】

本発明の説明の目的で、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３の第二端子は対地参照電位に接続されるものとしたが、より一般的には、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３の第二端子はバッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔとは異なる参照電圧Ｖ＿ｒｅｆに接続することが可能である。

【0065】

例えば、バッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔの値を１２Ｖとすると、参照電圧Ｖ＿ｒｅｆの値は供給電圧ＶＣＣに等しく、８．２Ｖ、５Ｖ又は３．３Ｖであり得る。

【0066】

電流測定回路６は、イオン化電流の測定相の間に流れるイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの値を測定する機能を有する。

【0067】

電流測定回路６は、二次巻き線２−２の第二端子と対地参照電位との間に接続される。

【0068】

駆動ユニット５は、高圧スイッチ４、第一スイッチ１０−１、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３の動作を制御する機能を有する。

【0069】

駆動ユニット５は例えば、マイクロコントローラである。

【0070】

駆動ユニット５は、ある値から別の値へと移行（例えば、高論理値から低論理値へと移行、又はその逆）する点火信号Ｓ＿ａｃを受信するよう構成した入力端子を備え、点火信号Ｓ＿ａｃの値に応じて、高圧スイッチ４の開閉を駆動するための制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌを発生するよう構成した第一出力端子を備える。

【0071】

特に、駆動ユニット５は、第一の値（例えば高論理値）を有する点火信号Ｓ＿ａｃを受けて、高圧スイッチ４を閉鎖するよう駆動するための第一の値（例えば、零より大きい電圧値）を有する制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌを発生するよう構成される。

【0072】

更に、駆動ユニット５は、第二の値（例えば低論理値）を有する点火信号Ｓ＿ａｃを受けて、高圧スイッチ４を開放するよう駆動するための第二の値（例えば、電圧値零）を有する制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌを発生するよう構成され、これによって一次巻き線２−１を流れる一次電流Ｉ＿ｐｒを急峻に遮断する。これによって、一次巻き線２−１の第二端子にて短時間の電圧パルスが起こり、一般的にはピーク値が２００〜４５０Ｖであって、時間の長さは数マイクロ秒である。

【0073】

この結果、一次巻き線２−１に蓄えていたエネルギーが二次巻き線２−２に移動する。特に、高圧パルスが二次巻き線２−２の第一端子に発生し、その電圧は一般的には１５〜５０ｋＶであって、スパークプラグ３の電極間にスパークを引き起こすのに十分な電圧である。

【0074】

更に、駆動ユニット５は、第一スイッチ１０−１の開閉を駆動するための第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生するよう構成した第二出力端子を備え、第二スイッチ１０−２の開閉を駆動するための第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを発生するよう構成した第三出力端子を備え、第三スイッチ１０−３の開閉を駆動するための第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生するよう構成した第四出力端子を備える。

【0075】

特に、駆動ユニット５は、第一スイッチ１０−１を開放するための第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖと、第二スイッチ１０−２を閉鎖するための第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖと、第三スイッチ１０−３を閉鎖するための第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生するよう構成され、後により詳細に説明するように、エネルギー移動相の最後に参照電圧Ｖ＿ｒｅｆ （特に、対地参照電位）へと一次巻き線２−１の端子を適切に接続する。

【0076】

一次巻き線２−１の端子をこのように適切に接続することによって、二次巻き線２−２から見た等価インピーダンスは、実質的に一次巻き線２−１の参照電位Ｖ＿ｒｅｆに向かう抵抗経路のみによって決定されることとなるので、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの読み取り相の間、二次巻き線２−２のインダクタンスを効率的かつ確実に減少させることができる。このように、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの読み取りに使用可能な信号の振幅が向上する。

【0077】

更に、一次巻き線２−１の端子をこのように適切に接続することによって、残留エネルギーが一次巻き線２−１において熱へと変換されるので、スパーク発生の後に二次巻き線２−２での残留エネルギーを分散させることが可能となる。

【0078】

更に、一次巻き線２−１の端子をこのように適切に接続することによって、二次巻き線２−２の力学的な周波数の限界を上方に移行させることが可能となる。

【0079】

便宜上、第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖ、第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖ、第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖ、及び制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌの適切な電圧値を発生させるのに必要な任意の駆動回路については示していないが、これらの駆動回路は例えば、駆動ユニット５内部に備えることができる。

【0080】

特に、第一スイッチ１０−１、第二スイッチ１０−２及び第三スイッチ１０−３をそれぞれＭＯＳＦＥＴトランジスタで実施する場合、第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖ、第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖ及び第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖは、０Ｖの低論理値とバッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔ＝１２Ｖに等しい高論理値を有する論理信号である。

【0081】

同様に、高圧スイッチ４をＩＧＢＴトランジスタで実施する場合、制御信号Ｖ＿ｃｔｒｌは、０Ｖの低論理値と供給電圧ＶＣＣ（例えば、ＶＣＣ＝５Ｖ）に等しい高論理値を有する論理信号である。

【0082】

更に、駆動ユニット５は、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの値を処理する機能を有する。

【0083】

特に、駆動ユニット５は、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの値を受信するよう構成した第二入力端子を備える。

【0084】

有利なことに、駆動ユニット５は、二次電流Ｉ＿ｓｅｃを受信するよう構成した第三入力端子を備え、エネルギー移動相の間、二次電流の値が電流閾値Ｉ＿ｔｈに達したことを検出するよう構成され、第三スイッチ１０−３を閉鎖するよう駆動するための第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生するよう構成される。これによって、二次巻き線２−２の残留エネルギーが一次巻き線２−１上で熱として分散されるので、二次電流Ｉ＿ｓｅｃの値を即座に零にすることが可能となる。この結果、スパーク発生の後の揺れが減少し、二次電流Ｉ＿ｓｅｃを零にするのに必要な時間が減少する。

【0085】

更に、電流閾値Ｉ＿ｔｈを使用すると、二次巻き線２−２の残留エネルギーを消滅させる瞬間の時間を正確に制御することができる。

【0086】

電流閾値Ｉ＿ｔｈの値は、二次電流Ｉ＿ｓｅｃの最大値Ｉｓｅｃ＿ｍａｘの一定の割合とすることが好ましく、この割合の値は、０．１％と５％との間である。

【0087】

電流測定回路６は、駆動ユニット５内部に一体化することが可能であり、この場合、二次巻き線２−２の第二端子は駆動ユニット５に接続され、駆動ユニットは、二次電流Ｉ＿ｓｅｃを受信するよう構成した入力端子を（第二及び第三入力端子の代わりに）備える。

【0088】

処理ユニット２０は、点火コイル２の動作を制御する機能を有し、スパークプラグ３の端部で正しい瞬間にスパークを発生させるためのものである。

【0089】

特に、処理ユニット２０は、図１Ａ〜１Ｂを参照して後により詳細に説明するように、一次巻き線２−１の第一の充電相を終わらせて、一次巻き線２−１から二次巻き線２−２への第二のエネルギー移動相を始動させるために、第一から第二の値へと（例えば、低論理値から高論理値へと）移行する点火信号Ｓ＿ａｃを発生するよう構成した出力端子を備える。

【0090】

駆動ユニット５、処理ユニット２０及び電流測定回路６には、バッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔより小さい又はこれに等しい供給電圧ＶＣＣ（例えば、ＶＣＣは３．３Ｖ、５Ｖ、又は８．２Ｖに等しい）を供給する。

【0091】

図１Ａは、一次巻き線２−１へのエネルギー充電相の間の電子点火システム１５を示す概略図である。

【0092】

スイッチ４及び１０−１を閉じ、スイッチ１０−２、１０−３を開いた充電相の間、この構成において電流Ｉ＿ｃｈｇは、バッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔからグラウンドへと（図１Ａ参照）、スイッチ１０−１、第一一次巻き線２−１、スイッチ４を横切って流れる。従って、この電流Ｉ＿ｃｈｇの値は、一次巻き線２−１を流れる一次電流Ｉ＿ｐｒの値と等しくなる。

【0093】

図１Ｂは、一次巻き線２−１から二次巻き線２−２へのエネルギー移動の初期相の間の電子点火システム１５を示す図である。

【0094】

スイッチ１０−１が閉じ、スイッチ１０−２、１０−３及び４が開いているエネルギー移動の初期相では、この構成において電流Ｉ＿ｔｒは、スパークプラグ３、二次巻き線２−２、及び電流測定回路６を流れることがわかる（図１Ｂ参照）。

【0095】

図１Ｂ、２Ａ及び２Ｂは、一次巻き線２−１から二次巻き線２−２へのエネルギー移動の３つの連続した構成の間の電子点火システム１５を示す図である。

【0096】

エネルギー移動相には以下の３つの連続した構成があることがわかる。
− 第一の構成では、スイッチ１０−２、１０−３、４が開いており（図１Ｂ参照）、スイッチ１０−１が閉じており、この構成において電流Ｉ＿ｔｒは、スパークプラグ３、二次巻き線２−２、及び電流測定回路６を流れる（再び図１Ｂ参照）。
− 第二の構成では、スイッチ１０−１、１０−２、１０−３、４が開いており（図２Ａ参照）、この構成において電流Ｉ＿ｔｒは、スパークプラグ３、二次巻き線２−２、及び電流測定回路６を流れる（再び図２Ａ参照）。
− 第三の構成では、スイッチ１０−１、１０−３、４が開いており、スイッチ１０−２が閉じており（図２Ｂ参照）、この構成において電流Ｉ＿ｔｒは引き続き、スパークプラグ３、二次巻き線２−２、及び電流測定回路６を流れる（再び図２Ｂ参照）。

【0097】

図３は、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの測定相間の電子点火システム１５を示す図である。

【0098】

スイッチ１０−１及び４が開き、スイッチ１０−２、１０−３が閉じており、この構成において、（例えば約２５０〜５００ｍＡの）小さい値の振動傾向を有する分散電流Ｉ＿ｉｋが、スイッチ１０−２、一次巻き線２−１及びスイッチ１０−３を流れ（図３参照）、更に、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎが、電流測定回路６、二次巻き線２−２及びスパークプラグ３を流れることがわかる（再び図３参照）。

【0099】

一次巻き線２−１を分散電流Ｉ＿ｉｋが流れることによって、二次巻き線２−２の残留エネルギーが一次巻き線２−１に熱として分散される（図４の電流ピークＰ１を参照）ので、二次巻き線２−２を流れる二次電流Ｉ＿ｓｅｃの値を瞬時に零にすることができる。このように、スパーク発生の後での揺れを軽減し、二次電流Ｉ＿ｓｅｃを零にするためにかかる時間が減る。

【0100】

図４は、本発明の実施形態に係る、点火信号Ｓ＿ａｃ、制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌ、第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖ、第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖ、第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖ、一次電流Ｉ＿ｐｒ、二次電流Ｉ＿ｓｅｃ及びイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの起こりうる傾向を示す図である。

【0101】

尚、本発明を説明するために、図４は、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの信号とは別に二次電流Ｉ＿ｓｅｃの信号を示しているが、実際には、この信号は、それぞれ期間Ｔ＿ｔｒのエネルギー移動相と期間Ｔ＿ｉｏｎのイオン化電流の測定相とである電子点火システム１５の二つの異なる動作相において二次巻き線２−２を流れる電流である。

【0102】

また、図４に示した各信号のスケールはなく、各信号から導かれる値より説明の内容を優先するものとする。

【0103】

図４は、ｔ１からｔ１０までの点火サイクルを示す図であって、これらの信号の傾向は、第一のサイクルに続く第二の点火サイクル及び連続する点火サイクルにおいて同様に繰り返される。

【0104】

電子点火システム１５の以下の３つの動作相が観測可能である。
− 一次巻き線２−１の充電相の期間はＴ＿ｃｈｇであって、時間ｔ１とｔ２との間の期間である。
− 一次巻き線２−１から二次巻き線２−２へのエネルギー移動相の期間はＴ＿ｔｒであって、時間ｔ２とｔ５との間の期間である。この期間において、スパークプラグ３の電極の端部でスパークが発生する。
− イオン化電流測定相の期間はＴ＿ｉｏｎであって、時間ｔ５とｔ１０との間の期間である。この期間においてイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎを読み取る。

【0105】

充電相（ｔ１とｔ２との間の期間）の間、スイッチ４及び１０−１が閉じており、スイッチ１０−２及び１０−３が開いている。一次電流Ｉ＿ｐｒはｎｕｌｌ値から最大値Ｉｐｒ＿ｍａｘへの増加傾向にあり、二次電流Ｉ＿ｓｅｃの値は実質的にｎｕｌｌであって、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎはｎｕｌｌである。

【0106】

エネルギー移動相（ｔ２とｔ５との間の期間）の間、一次電流Ｉ＿ｐｒは実質的にｎｕｌｌであって、二次電流Ｉ＿ｓｅｃは、ｔ２では最大値のパルスＩｓｅｃ＿ｍａｘであって、その後この最大値Ｉｓｅｃ＿ｍａｘから実質的にｎｕｌｌ値へと減少傾向を有する。

【0107】

更に、エネルギー移動相の間、スイッチ４は開いており、スイッチ１０−１はｔ３において閉から開へと切り替わる。その後ｔ４においてスイッチ１０−２が開から閉へと切り替わり、続いて、ｔ５においてスイッチ１０−３が開から閉へと切り替わる。

【0108】

特に、エネルギー移動相は以下のような期間を備えることがわかる。
− ｔ２からｔ３までの第一の期間。この期間、スイッチ４は開いており、スイッチ１０−１は閉じており、スイッチ１０−２、１０−３は開いており、図１Ｂに示したスイッチの構成に対応する。
− ｔ３からｔ４までの第二の期間。この期間、スイッチ１０−１、１０−２、１０−３及び４は開いており、図２Ａに示したスイッチの第一の構成に対応する。
− ｔ４からｔ５までの第三の期間。この期間、スイッチ１０−１、１０−３及び４は開いており、スイッチ１０−２は閉じており、図２Ｂに示したスイッチの第二の構成に対応する。

【0109】

イオン化電流の測定相（ｔ５からｔ１０の期間）の間、スイッチ１０−１及び４が開いており、スイッチ１０−２、１０−３は閉じている。

【0110】

ｔ５からｔ６の期間は、一次電流Ｉ＿ｐｒが（例えば約２５０〜５００ｍＡの）非常に小さい値で振動傾向を有し、これについて図４ではパルスＩ１で模式的に示している。

【0111】

続くｔ６では一次電流Ｉ＿ｐｒはｎｕｌｌ値を有する。

【0112】

ｔ５からｔ１０の期間では、二次電流Ｉ＿ｓｅｃはｎｕｌｌである。

【0113】

更に、ｔ５からｔ１０の期間では、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎが二次巻き線２−２を流れる。特に、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎは、ｔ５からｔ６の期間は第一電流ピークＰ１を有し、その後のｔ６では化学相が始まって、ｔ６からｔ７の期間では第二電流ピークＰ２となり、その後ｔ７では熱相が始まって、振動傾向を有しながらｎｕｌｌ値に到達する。

【0114】

尚、第一電流ピークＰ１はｔ６で終了し、一次電流Ｉ＿ｐｒのパルスＩ１がｎｕｌｌ値に到達する。このように、二次巻き線２−２の残留エネルギーはスパーク発生の最後には分散する。

【0115】

更に、（エネルギー移動相からイオン化電流の測定相への移行が起こる）ｔ５において、二次電流Ｉ＿ｓｅｃの値は電流閾値Ｉ＿ｔｈに到達し、二次電流Ｉ＿ｓｅｃは、零より若干大きい値からｎｕｌｌ値へと急峻に移行する。これによって、ある期間（典型的には１００マイクロ秒から５００マイクロ秒）までにイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの読み取りを予測することができ、イオン化電流の測定相の化学相で起こるイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの第二ピークＰ２の値を読み取ることができる。このように、エネルギー移動相の間に起こる燃焼状態を表すような更なるデータを検出可能である。

【0116】

更に、電流閾値Ｉ＿ｔｈを使用することによって、二次電流Ｉ＿ｓｅｃの値を零にして二次巻き線２−２の残留エネルギーを消滅させるｔ５の時間を正確に制御可能となる。

【0117】

ｔ１からｔ１０までの点火サイクルにおける点火システム１５の動作について、図１Ａ〜１Ｂ、２Ａ〜２Ｂ、３及び４を更に参照して、以下に説明する。

【0118】

動作の説明のために、以下のように仮定する。
− 参照電圧Ｖ＿ｒｅｆは対地参照電位に等しい。
− バッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔ＝１２Ｖである。
− 供給電圧ＶＣＣ＝５Ｖである。
− 第一スイッチ１０−１は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタで実施し、閉位置にある場合のドレイン端子とソース端子との間の電圧降下Ｖｄｓ１の値は非常に小さく０Ｖに近似可能である。
− 第二スイッチ１０−２、第三スイッチ１０−３はそれぞれ、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴで実施する。
− 高圧スイッチ４は、ＩＧＢＴトランジスタで実施する。
− 制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌは電圧信号である。
− 点火信号Ｓ＿ａｃと制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌとは論理値を有し、低論理値は０Ｖであって、高論理値は供給電圧ＶＣＣ＝５Ｖに等しい。
− 第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖ、第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖ及び第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖは論理値を有し、低論理値は０Ｖであって高論理値はバッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔ＝１２Ｖに等しい。
− コイル２の巻き数比はＮに等しい。

【0119】

ｔ０からｔ１までの間（ｔ１は除く）の瞬時において、処理ユニット２０は、スパークプラグ３上でスパークが発生できない低論理値を有する点火信号Ｓ＿ａｃを発生する。

【0120】

駆動ユニット５は、低論理値を有する点火信号Ｓａｃを受けて、ＩＧＢＴトランジスタ４の開放状態を維持する低論理値を有する制御電圧信号Ｓ＿ｃｔｒｌをＩＧＢＴトランジスタ４の制御端子で発生する。

【0121】

更に、駆動ユニット５は、第一スイッチ１０−１の閉鎖状態を維持する低論理値を有する第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生し、第二スイッチ１０−２の開放状態を維持する低論理値を有する第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを発生し、第三スイッチ１０−３の開放状態を維持する低論理値を有する第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生する。

【0122】

ＩＧＢＴトランジスタ４は開いているので、一次巻き線２−１に電流は流れず、一次電流Ｉ＿ｐｒはｎｕｌｌ値である。この結果、一次電圧Ｖ＿ｐｒは、Ｖ＿ｂａｔｔ−Ｖｄｓ１＝１２Ｖ−Ｖｄｓ１に等しい値となり、一次巻き線２−１の両端での電圧降下はｎｕｌｌであって、二次電流Ｉ＿ｓｅｃはｎｕｌｌ値である。

【0123】

ｔ１において、処理ユニット２０は、低論理値から（供給電圧ＶＣＣに等しい）高論理値へと移行する点火信号Ｓ＿ａｃを発生し、これによって点火相の開始が示される。

【0124】

駆動ユニット５は、高論理値に等しい点火信号Ｓ＿ａｃを受け取り、ＩＧＢＴトランジスタ４を閉じる高論理値に等しい値を有する制御電圧信号Ｓ＿ｃｔｒｌをＩＧＢＴトランジスタ４の制御端子で発生する（図１Ａの構成を参照）。

【0125】

更に、駆動ユニット５は、第一スイッチ１０−１の閉鎖状態を維持する低論理値を有する第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生し、第二スイッチ１０−２の開放状態を維持する低論理値を有する第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを発生し、第三スイッチ１０−３の開放状態を維持する低論理値を有する第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生する（再び図１Ａの構成を参照）。

【0126】

第一スイッチ１０−１とＩＧＢＴトランジスタ４とが閉鎖されているので、一次巻き線２−１におけるエネルギー充電相が開始し、その間に、一次電流Ｉ＿ｐｒがバッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔから、第一スイッチ１０−１、一次巻き線２−１、ＩＧＢＴトランジスタ４を横切って対地参照電位へと流れ始める。

【0127】

一次電圧Ｖ＿ｐｒは、Ｖ＿ｂａｔｔ−Ｖｄｓ１の値から飽和電圧Ｖｄｓ＿ｓａｔへと移行し、一次巻き線２．１の第一端子の電圧はＶ＿ｂａｔｔ−Ｖｄｓ１に等しいままである。従って、一次巻き線２−１の両端の電圧降下はｎｕｌｌ値からＶ＿ｂａｔｔ−Ｖｄｓ１−Ｖｄｓ＿ｓａｔの値へと移行する。更に、二次電圧Ｖ＿ｓｅｃはｎｕｌｌ値からＮ＊（Ｖ＿ｂａｔｔ−Ｖｄｓ１−Ｖｄｓ＿ｓａｔ）の値へと移行する。

【0128】

ｔ１からｔ２までの期間（ｔ２は除く）の動作は、記載したｔ１の動作と同様であるが、以下の違いを有する。

【0129】

特に、
− 制御電圧信号Ｓ＿ｃｔｒｌは、（供給電圧ＶＣＣに等しい）高論理値に等しい値を維持し、ＩＧＢＴトランジスタ４の閉鎖状態を維持する。
− 第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖは低論理値を維持し、第一スイッチ１０−１の閉鎖状態を維持する。
− 第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖ及び第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖは低論理値を維持し、第二スイッチ１０−２及び第三スイッチ１０−３の開放状態を維持する。
− 一次巻き線２−１を流れる一次電流Ｉ＿ｐｒは上昇傾向を有し、一次巻き線２−１にエネルギーを充電し続ける。
− 一次巻き線２−１の第一端子の電圧はＶ＿ｂａｔｔ−Ｖｄｓ１に等しいままである。
− 一次電圧Ｖ＿ｐｒは、一次電流Ｉ＿ｐｒが増加するので増加傾向を有する。
− 一次巻き線２−１の両端での電圧降下は減少傾向を有する。
− 二次電圧Ｖ＿ｓｅｃは、Ｎ＊（Ｖ＿ｂａｔｔ−Ｖｄｓ１）の値からＮ＊（Ｖ＿ｂａｔｔ−Ｖｄｓ１−Ｖｄｓ＿ｓａｔ）への値へと減少傾向を有し、巻き数比Ｎの値より小さい一次電圧Ｖ＿ｐｒの傾向に追随する傾向を有する。

【0130】

ｔ２において、処理ユニット２０は、（供給電圧ＶＣＣに等しい）高論理値から低論理値へと移行する点火信号Ｓ＿ａｃを発生し、これによって点火相の終了及び一次巻き線２−１から二次巻き線２−２へのエネルギー移動相の開始が示される。

【0131】

駆動ユニット５は、低論理値に等しい点火信号Ｓ＿ａｃを受け取り、ＩＧＢＴトランジスタ４を開放する低論理値を有する制御電圧信号Ｓ＿ｃｔｒｌをＩＧＢＴトランジスタ４の制御端子で発生する（図１Ｂの構成を参照）。

【0132】

更に、駆動ユニット５は、第一スイッチ１０−１の閉鎖状態を維持する低論理値を有する第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生し、第二スイッチ１０−２の開放状態を維持する低論理値を有する第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを発生し、第三スイッチ１０−３の開放状態を維持する低論理値を有する第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生する（再び図１Ｂの構成を参照）。

【0133】

ＩＧＢＴトランジスタ４が開いているので、一次巻き線２−１を介したバッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔからグラウンドへの電流Ｉ＿ｃｈｇは急峻に遮られるので、そのエネルギー（それまでに一次巻き線２−１に蓄えられていたエネルギー）が二次巻き線２−２に移動を開始する。

【0134】

この結果、一次電圧Ｖ＿ｐｒは大きい値（典型的には２００〜４５０Ｖ）で、かつ短い時間（典型的には数マイクロ秒）のパルスを有し、一次電流Ｉ＿ｐｒは最大値Ｉｐｒ＿ｍａｘからｎｕｌｌ値へと急峻に減少し、二次電流Ｉ＿ｓｅｃはＩｓｅｃ＿ｍａｘの値のパルスを有し、二次電圧Ｖ＿ｓｅｃは非常に大きい値（例えば３０ＫＶ）のパルスを有し、これによってスパークプラグ３の電極の両端でのスパークが開始される。

【0135】

尚、便宜上、一次電流Ｉ＿ｐｒはｔ２において最大値Ｉｐｒ＿ｍａｘからｎｕｌｌ値へと瞬時に移行するものと仮定したが、実際にはこのような移行は例えば２〜１５マイクロ秒続く期間において発生する。この場合、二次電圧Ｖ＿ｓｅｃの絶対値は、最大値に向かって大きな傾斜を有する上昇傾向を有し、二次電圧Ｖ＿ｓｅｃの絶対値が最大値に到達する（従って一次電流Ｉ＿ｐｒがｎｕｌｌ値に到達する）と、スパークが発生する。

【0136】

ｔ２からｔ３の間（ｔ３は除く）の瞬時において、スパークプラグ３の電極間のスパークが維持され、従って、空気燃料混合物の燃焼が継続する。

【0137】

この動作は、ｔ２において説明したものと同様であり、ＩＧＢＴトランジスタ４、第一スイッチ１０−１、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３の位置はｔ２で示した位置と同じである。

【0138】

この結果、一次電流Ｉ＿ｐｒの値は零に等しい値を維持する一方、二次電流は最大値Ｉｓｅｃ＿ｍａｘから始まる減少傾向を有する。

【0139】

ｔ３において、スパークプラグ３の電極間のスパークが維持され、従って、空気燃料混合物の燃焼が継続する。

【0140】

処理ユニット２０は低論理値を有する点火信号Ｓ＿ａｃを発生し続け、駆動ユニット５は、ＩＧＢＴトランジスタ４の開放状態を維持する低論理値を有する制御電圧信号Ｓ＿ｃｔｒｌを発生し続ける（図２Ａの構造を参照）。

【0141】

更に、駆動ユニット５は、第一スイッチ１０−１を開放する低論理値から高論理値へと移行する第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生し、第二スイッチ１０−２の開放状態を維持する低論理値を有する第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを発生し、第三スイッチ１０−３の開放状態を維持する低論理値を有する第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生する（再び図２Ａの構成を参照）。

【0142】

尚、最初に（ｔ２において）ＩＧＢＴトランジスタ４を開いてその後（ｔ３において）第一スイッチ１０−１を開くのであって、即ち、制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌと第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖとは同時に切り替わるのではない。このように、（開放遅れが異なることによって）最初に第一スイッチ１０−１を開いてその後にＩＧＢＴトランジスタ４を開いてしまうことのないようにする。

【0143】

ＩＧＢＴトランジスタ４と第一スイッチ１０−１とが開いているので、一次電流Ｉ＿ｐｒはｎｕｌｌ値を維持する。

【0144】

更に、二次電流Ｉ＿ｓｅｃは減少傾向を有し続ける。

【0145】

ｔ３からｔ４の間（ｔ４は除く）の瞬時において、スパークプラグ３の電極間のスパークが維持され、従って、空気燃料混合物の燃焼が継続する。

【0146】

この動作は、ｔ３において説明したものと同様であり、ＩＧＢＴトランジスタ４、第一スイッチ１０−１、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３の位置はｔ３で示した位置と同じである。

【0147】

この結果、一次電流Ｉ＿ｐｒはｎｕｌｌ値を維持し、二次電流Ｉ＿ｓｅｃは減少傾向を有し続ける。

【0148】

ｔ４において、スパークプラグ３の電極間のスパークが維持され、従って、空気燃料混合物の燃焼が継続する。

【0149】

処理ユニット２０は低論理値を有する点火信号Ｓ＿ａｃを発生し続け、駆動ユニット５は、ＩＧＢＴトランジスタ４の開放状態を維持する低論理値を有する制御電圧信号Ｓ＿ｃｔｒｌを発生し続ける（図２Ｂの構造を参照）。

【0150】

更に、駆動ユニット５は、第二スイッチ１０−２を閉鎖する低論理値から高論理値へと移行する第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを発生し、第一スイッチ１０−１の開放状態を維持する低論理値を有する第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生し続け、第三スイッチ１０−３の開放状態を維持する低論理値を有する第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生し続ける（再び図２Ｂの構成を参照）。

【0151】

ＩＧＢＴトランジスタ４、第一スイッチ１０−１及び第三スイッチ１０−３が開いているので、一次電流Ｉ＿ｐｒはｎｕｌｌ値を維持する。

【0152】

更に、二次電流Ｉ＿ｓｅｃは減少傾向を有し続ける。

【0153】

ｔ４からｔ５の間（ｔ５は除く）の瞬時において、スパークプラグ３の電極間のスパークが維持され、従って、空気燃料混合物の燃焼が継続する。

【0154】

この動作は、ｔ４において説明したものと同様であり、ＩＧＢＴトランジスタ４、第一スイッチ１０−１、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３の位置はｔ４で示した位置と同じである。

【0155】

この結果、一次電流Ｉ＿ｐｒはｎｕｌｌ値を維持し、二次電流Ｉ＿ｓｅｃは減少傾向を有し続ける。

【0156】

ｔ５において、駆動ユニット５は、二次電流Ｉ＿ｓｅｃが電流閾値Ｉ＿ｔｈの値に到達したことを検出し、第三スイッチ１０−３を閉じる高論理値に等しい第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生する（図３参照）。

【0157】

尚、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３とは閉鎖遅れが異なっていてもよいので、最初に（ｔ４において）第二スイッチ１０−２を閉鎖してその後（ｔ５において）第三スイッチ１０−３を閉じ、駆動を最適化する。

【0158】

更に、駆動ユニットは、第一スイッチ１０−１の開放状態を維持する高論理値に等しい第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生し続け、第二スイッチ１０−２の閉鎖状態を維持する高論理値に等しい第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを発生し続け、ＩＧＢＴトランジスタ４の開放状態を維持する低論理値に等しい制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌを発生し続ける（再び図３の構成を参照）。

【0159】

第一スイッチ１０−１が開いており、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３とが閉じており、ＩＧＢＴトランジスタ４が開いているので、小さい値（例えば約２５０〜５００ｍＡの）分散電流Ｉ＿ｉｋの流れがスイッチ１０−２、一次巻き線２−１、及びスイッチ１０−３を流れ始める。二次巻き線２−２の残留エネルギー（図４の第一ピークＰ１参照）が一次巻き線２−１において熱に変換されるために、一次巻き線２−１を介したこの分散電流Ｉ＿ｉｋの流れ（図４のパルスＩ１を参照）によって、二次巻き線２−２を流れる二次電流Ｉ＿ｓｅｃが瞬時に零になる。

【0160】

ｔ６において、二次電流Ｉ＿ｓｅｃの値がｎｕｌｌ値であって、空気燃料混合物の燃焼中に発生したイオンに続いてスパークプラグの電極間で発生した電流の寄与を測定することが可能となるので、イオン化電流の測定が開始可能となる。

【0161】

従って、ｔ６において電流測定回路６は、二次巻き線２−２を流れる電流Ｉ＿ｉｏｎの強度を測定する。

【0162】

駆動ユニット５は、イオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの値を受け取って、ｔ２からｔ５の間の瞬時に発生した空気燃料混合物の燃料過程を表すパラメータを、受け取った値に応じて生成する。

【0163】

特に、ｔ６からｔ７の間の瞬時において、イオン化電流の測定相の化学相中に生成されたイオンによって発生した電流を表すイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの値の第二のピークＰ２を測定する。

【0164】

その後、ｔ７からｔ１０の間の瞬時において、イオン化電流の測定相の熱相中に生成されたイオンによって発生した電流を表すイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの強度を測定する。

【0165】

例えば、熱相間のイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎの傾向は、空気燃料混合物の燃焼が起こったシリンダ内部の圧力値の傾向を表すものであるため、「ノッキング」振動が起こったかどうかが検出可能となる。

【0166】

ｔ１０において、第一点火サイクルは終了し、第二点火サイクルが開始する。

【0167】

第二点火サイクルの開始時（特にｔ１１において）、駆動ユニット５は、第一スイッチ１０−１を閉じる高論理値から低論理値へと移行する第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生する。このように、点火システム１５は、ＩＧＢＴトランジスタ４を閉じることによって、一次巻き線２−１でのエネルギー充電相を再始動させる準備ができる。

【0168】

本発明を説明するために、二次巻き線２−２がスパークプラグ３に接続された第一端子と電流測定回路６を介してグラウンドへと接続される第二端子とを有する場合について考えた。これに限らず、二次巻き線２−２がバッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔに接続される第一端子と電流測定回路６を介してスパークプラグ３に接続される第二端子を有し、更にスパークプラグ３が対地参照電位へと接続される別の電極を有するような場合にも本発明は適用可能である。

【0169】

本発明の変形例によれば、電子点火システム１５は、
− 複数のスパークプラグであって、それぞれが内燃機関のシリンダ上に搭載されるスパークプラグと、
− 複数の点火コイルであって、各コイルは複数のスパークプラグのうちの対応するプラグに接続される点火コイルと、
− 複数の高圧スイッチであって、各高圧スイッチは複数のコイルのうちの対応するコイルの一次巻き線に直列に接続される高圧スイッチと、を備える。

【0170】

この場合、点火システム１は、第一スイッチ１０−１、第二スイッチ１０−２、第三スイッチ１０−３を備え、これらのスイッチは複数の点火コイルの複数の一次巻き線に接続される。

【0171】

言い換えると、単一の第一スイッチ１０−１と、単一の第二スイッチ１０−２と、単一の第三スイッチ１０−３とを用いて、複数のコイルの全ての一次巻き線の端子の参照電圧Ｖ＿ｒｅｆへの接続を行うことが可能となる。

【0172】

本発明の変形例において、図４に示したイオン化電流Ｉ＿ｉｏｎは、内燃機関の複数のシリンダの各シリンダと関連する。

【0173】

本発明の別の目的は、コイル２を制御するための電子装置１である。

【0174】

この電子制御装置１は、
− コイルの一次巻き線２−１に直列に接続された高圧スイッチ４であって、高圧スイッチの開閉を制御するための信号Ｓ＿ｃｔｒｌを伝える制御端子Ｉ４ｃを有する高圧スイッチと、
− バッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔと一次巻き線の第一端子との間に挿入される第一スイッチ１０−１であって、第一スイッチの開閉を制御するための第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを伝える第一駆動端子Ｉ１ｃを有する第一スイッチと、
− 一次巻き線の第一端子と参照電圧との間に挿入される第二スイッチ１０−２であって、第二スイッチの開閉を制御するための第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを伝える第二駆動端子Ｉ２ｃを有する第二スイッチと、
− 一次巻き線の第二端子と参照電圧との間に挿入される第三スイッチ１０−３であって、第三スイッチの開閉を制御するための第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを伝える第三駆動端子Ｉ３ｃを有する第三スイッチと、
− 一次巻き線へのエネルギーの充電相の間に、
・ 高圧スイッチ４を閉じるための値を有する制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌを発生し、
・ 第一スイッチ１０−１を閉じるための値を有する第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生し、
・ 第二スイッチ１０−２を開くための値を有する第二駆動信号Ｓ２＿ｄｒｖを発生し、
・ 第三スイッチ１０−３を開くための値を有する第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生するように構成される駆動ユニット５と、を備え、
駆動ユニットは更に、コイルの一次巻き線から二次巻き線へのエネルギーの移動相の間に、
・ 高圧スイッチ４を開くための値を有する制御信号Ｓ＿ｃｔｒｌを発生し、
・ 第一スイッチ１０−１を開くための値を有する第一駆動信号Ｓ１＿ｄｒｖを発生するように構成され、
駆動ユニット５は更に、エネルギー移動相に続くイオン化電流の測定相の間に、
・ 高圧スイッチ４を開くための値を有する制御信号を発生し、
・ 第一スイッチ１０−１を開くための値を有する第一駆動信号を発生し、
・ 第二スイッチ１０−２を閉じるための値を有する第二駆動信号を発生し、
・ 第三スイッチ１０−３を閉じるための値を有する第三駆動信号を発生する、ように構成される。

【0175】

参照電圧の値は対地参照電位であることが好ましい。

【0176】

電子制御装置１の駆動ユニット５は更に、エネルギー移動相の最後に、二次巻き線２−２を流れる二次電流Ｉ＿ｓｅｃの値が電流閾値Ｉ＿ｔｈと等しくなったことを検出するよう構成し、そこから、第三スイッチ１０−３を閉じるための値を有する第三駆動信号Ｓ３＿ｄｒｖを発生するよう構成されることが好ましい。

【0177】

本発明の別の目的は、内燃機関の電子点火を制御するための方法である。

【0178】

この方法は、
ａ） 一次巻き線２−１とスパークプラグ３に接続された二次巻き線２−２とを有するコイル２を設け、一次巻き線２−１に直列に接続された高圧スイッチ４を設けるステップと、
ｂ） バッテリ電圧Ｖ＿ｂａｔｔと一次巻き線２−１の第一端子との間に第一スイッチ１０−１を挿入するステップと、
ｃ） 一次巻き線の第一端子と参照電圧との間に第二スイッチ１０−２を挿入するステップと、
ｄ） 一次巻き線の第二端子と参照電圧との間に第三スイッチ１０−３を挿入するステップと、
ｅ） 一次巻き線２−１へのエネルギーの充電相の間に、高圧スイッチ４と第一スイッチ１０−１とを閉じ、第二スイッチ１０−２と第三スイッチ１０−３とを開くステップと、
ｆ） 一次巻き線２−１から二次巻き線２−２へのエネルギー移動相の間に、高圧スイッチ４を開き、第一スイッチ１０−１を開き、第二スイッチ１０−２を閉るステップと、
ｇ） イオン化電流の測定相の間に、第三スイッチ１０−３を閉じる、ステップとを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0179】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００２／００５０８２３−Ａ１号明細書

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】