特許 6992174 内燃機関用点火装置

(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】

(24)【登録日】2021-12-10

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】内燃機関用点火装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 15/00 20060101AFI20220105BHJP

   F02P 3/00 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

F02P15/00 301C

F02P3/00 E

F02P3/00 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020520997

(86)(22)【出願日】2018-05-25

(86)【国際出願番号】 JP2018020223

(87)【国際公開番号】W WO2019225018

(87)【国際公開日】2019-11-28

【審査請求日】2021-02-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000174426

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ阪神株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095337

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100174425

【弁理士】

【氏名又は名称】水崎 慎

(74)【代理人】

【識別番号】100203932

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 克宗

(72)【発明者】

【氏名】内勢 義文

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２００２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１７５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１６４０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１８３０６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｐ １／００－３／１２、 ７／００－１７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルの二次側を流れる二次電流へ重畳的に電流を加算することで、二次電流を指示された電流値に保つ放電エネルギ重畳手段と、
少なくとも、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される一次コイルの電圧を検出可能な一次コイル電圧検出手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記点火タイミング以降に成立する重畳制御開始条件を満たすと、前記放電エネルギ重畳手段へ予め設定された第１電流値を指示することで、前記放電エネルギ重畳手段により前記第１電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流す第１重畳制御を行い、該第１重畳制御の開始後に予め定めた重畳制御変更タイミングになったとき、予め定めた重畳低減条件が成立していれば、二次電流を前記第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更するようにし、
且つ、前記点火制御手段は、前記第１重畳制御の開始から所定時間の経過を前記重畳制御変更タイミングとして用い、また、１回の点火サイクル内における前記第１重畳制御の開始から前記重畳制御変更タイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを前記重畳低減条件として用い、前記第２重畳制御においては、前記第１電流値よりも低い第２電流値を前記放電エネルギ重畳手段へ指示することで、前記放電エネルギ重畳手段により前記第２電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流すようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。

【請求項2】

点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルの二次側を流れる二次電流へ重畳的に電流を加算することで、二次電流を指示された電流値に保つ放電エネルギ重畳手段と、
少なくとも、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される一次コイルの電圧を検出可能な一次コイル電圧検出手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記点火タイミング以降に成立する重畳制御開始条件を満たすと、前記放電エネルギ重畳手段へ予め設定された第１電流値を指示することで、前記放電エネルギ重畳手段により前記第１電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流す第１重畳制御を行い、該第１重畳制御の開始後に予め定めた重畳制御変更タイミングになったとき、予め定めた重畳低減条件が成立していれば、二次電流を前記第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更するようにし、
且つ、前記点火制御手段は、前記点火タイミングから所定時間の経過を前記重畳制御変更タイミングとして用い、また、前記一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧より想定される二次コイル電圧と二次電流との積として算出される放電電力を放電開始から前記重畳制御変更タイミングまで積算した重ね電力積分値が、予め定めた想定必要電力値に達することを前記重畳低減条件として用い、前記第２重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段への指示を停止することで、前記放電エネルギ重畳手段による前記点火コイルの二次側への放電エネルギ重畳を停止するようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。

【請求項3】

点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルの二次側を流れる二次電流へ重畳的に電流を加算することで、二次電流を指示された電流値に保つ放電エネルギ重畳手段と、
少なくとも、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される一次コイルの電圧を検出可能な一次コイル電圧検出手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記点火タイミング以降に成立する重畳制御開始条件を満たすと、前記放電エネルギ重畳手段へ予め設定された第１電流値を指示することで、前記放電エネルギ重畳手段により前記第１電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流す第１重畳制御を行い、該第１重畳制御の開始後に予め定めた重畳制御変更タイミングになったとき、予め定めた重畳低減条件が成立していれば、二次電流を前記第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更するようにし、
且つ、前記点火制御手段は、前記点火タイミングから所定時間の経過を前記重畳制御変更タイミングとして用い、また、前記重畳制御変更タイミングになることを前記重畳低減条件として用い、前記第２重畳制御においては、前記第１電流値よりも低い第２電流値を前記放電エネルギ重畳手段へ指示することで、前記放電エネルギ重畳手段により前記第２電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流すようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。

【請求項4】

前記点火制御手段は、前記第２重畳制御の開始から所定時間の経過を第２重畳制御変更タイミングとして用い、また、前記第２重畳制御変更タイミングになることを第２重畳低減条件として用い、前記第２重畳低減条件の成立により行う第３重畳制御においては、前記第２電流値よりも低い第３電流値を前記放電エネルギ重畳手段へ指示することで、前記放電エネルギ重畳手段により前記第３電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流すようにしたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用点火装置。

【請求項5】

点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルは、主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、前記主一次電流を遮断することにより順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルの通電遮断以降における任意のタイミングで副一次電流を通電することにより、前記順方向と逆の遮断方向に磁束を発生させる副一次コイルと、一端側が前記点火プラグと接続され、前記主一次コイルと前記副一次コイルの磁束変化が作用して放電エネルギが与えられる二次コイルと、を有するものとし、
少なくとも、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、前記二次コイルに発生する電圧が反映される前記主一次コイルの電圧を検出可能な主一次コイル電圧検出手段と、
前記点火コイルの二次側を流れる二次電流を検出する二次電流検出手段と、
前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替えることで発生させた前記遮断方向の重畳磁束を前記二次コイルに作用させることで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳する放電エネルギ重畳手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記点火タイミング以降に成立する重畳制御開始条件を満たすと、前記二次電流検出手段により検出された二次電流値に基づいて前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、予め設定された第１電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流す第１重畳制御を行い、該第１重畳制御の開始後に予め定めた重畳制御変更タイミングになったとき、予め定めた重畳低減条件が成立していれば、二次電流を前記第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更するようにし、
且つ、前記点火制御手段は、前記第１重畳制御の開始から所定時間の経過を前記重畳制御変更タイミングとして用い、また、１回の点火サイクル内における前記第１重畳制御の開始から前記重畳制御変更タイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される主一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを前記重畳低減条件として用い、前記第２重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、前記第１電流値よりも低い第２電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流すようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。

【請求項6】

点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルは、主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、前記主一次電流を遮断することにより順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルの通電遮断以降における任意のタイミングで副一次電流を通電することにより、前記順方向と逆の遮断方向に磁束を発生させる副一次コイルと、一端側が前記点火プラグと接続され、前記主一次コイルと前記副一次コイルの磁束変化が作用して放電エネルギが与えられる二次コイルと、を有するものとし、
少なくとも、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、前記二次コイルに発生する電圧が反映される前記主一次コイルの電圧を検出可能な主一次コイル電圧検出手段と、
前記点火コイルの二次側を流れる二次電流を検出する二次電流検出手段と、
前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替えることで発生させた前記遮断方向の重畳磁束を前記二次コイルに作用させることで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳する放電エネルギ重畳手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記点火タイミング以降に成立する重畳制御開始条件を満たすと、前記二次電流検出手段により検出された二次電流値に基づいて前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、予め設定された第１電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流す第１重畳制御を行い、該第１重畳制御の開始後に予め定めた重畳制御変更タイミングになったとき、予め定めた重畳低減条件が成立していれば、二次電流を前記第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更するようにし、
且つ、前記点火制御手段は、前記点火タイミングから所定時間の経過を前記重畳制御変更タイミングとして用い、また、前記主一次コイル電圧検出手段により検出された主一次コイル電圧より想定される二次コイル電圧と二次電流との積として算出される放電電力を放電開始から前記重畳制御変更タイミングまで積算した重ね電力積分値が、予め定めた想定必要電力値に達することを前記重畳低減条件として用い、前記第２重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段による重畳磁束を停止することで、前記点火コイルの二次側への放電エネルギ重畳を停止するようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。

【請求項7】

点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、
前記点火コイルは、主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、前記主一次電流を遮断することにより順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルの通電遮断以降における任意のタイミングで副一次電流を通電することにより、前記順方向と逆の遮断方向に磁束を発生させる副一次コイルと、一端側が前記点火プラグと接続され、前記主一次コイルと前記副一次コイルの磁束変化が作用して放電エネルギが与えられる二次コイルと、を有するものとし、
少なくとも、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、前記二次コイルに発生する電圧が反映される前記主一次コイルの電圧を検出可能な主一次コイル電圧検出手段と、
前記点火コイルの二次側を流れる二次電流を検出する二次電流検出手段と、
前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替えることで発生させた前記遮断方向の重畳磁束を前記二次コイルに作用させることで、前記点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳する放電エネルギ重畳手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、前記点火タイミング以降に成立する重畳制御開始条件を満たすと、前記二次電流検出手段により検出された二次電流値に基づいて前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、予め設定された第１電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流す第１重畳制御を行い、該第１重畳制御の開始後に予め定めた重畳制御変更タイミングになったとき、予め定めた重畳低減条件が成立していれば、二次電流を前記第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更するようにし、
且つ、前記点火制御手段は、前記点火タイミングから所定時間の経過を前記重畳制御変更タイミングとして用い、また、前記重畳制御変更タイミングになることを前記重畳低減条件として用い、前記第２重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、前記第１電流値よりも低い第２電流値の二次電流を前記点火コイルの二次側に流すようにしたことを特徴とする内燃機関用点火装置。

【請求項8】

前記点火制御手段は、前記第２重畳制御の開始から所定時間の経過を第２重畳制御変更タイミングとして用い、また、前記第２重畳制御変更タイミングになることを第２重畳低減条件として用い、前記第２重畳低減条件の成立により行う第３重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、前記第２電流値よりも低い第３電流値を前記点火コイルの二次側に流すようにしたことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関用点火装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車両に搭載される内燃機関用の点火装置に関し、点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳して、良好な放電特性を得るものである。

【背景技術】

【0002】

車両搭載の内燃機関として、燃費改善のために直噴エンジンや高ＥＧＲエンジンが採用されているが、これらのエンジンは着火性があまり良くないため、点火装置には高エネルギ型のものが必要になる。そこで、古典的な電流遮断原理により発生する点火コイル二次側出力に、さらにもう一つの点火コイルの出力を加算的に重畳する位相放電型の点火装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

この特許文献１に記載の点火装置によれば、主点火コイルの一次電流を遮断することでその二次側に発生する数ｋＶの高電圧により、点火プラグの放電間隙に絶縁破壊を起こして点火コイルの二次側から放電電流を流し始めた後に、主点火コイルと並列に接続された副点火コイルの一次電流を遮断し、その二次側に発生する数ｋＶの直流電圧を加算的に重畳することで、比較的長い時間に亙って点火プラグに大きな放電エネルギを与えることができるため、燃料への着火性が向上し、延いては燃費も向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１４０９２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された点火装置のような方式では、点火プラグの放電電流は各コイルから出力される三角波電流の組み合わせであるため、高電流期間を拡大するためには、２つの点火コイルの点火位相を大きくしたうえで、２つの点火コイルに十分なエネルギを蓄積する時間を長くしなければ、高電流期間を拡大することができない。

【0006】

また、点火コイルの外部あるいは内部で電源電圧を昇圧してコイルの二次側に直接的に高電圧を印加することで、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、二次側の放電エネルギを高め、安定した燃焼を維持する方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、電源電圧を数ｋＶまで昇圧させる昇圧回路が必要となるため、搭載する回路の高耐圧化および高電圧での接続耐性が必要となり、相当なコストアップとなってしまう。加えて、昇圧回路の使用により点火のための消費電力も増大するため、燃費を悪化させる要因となってしまう。

【0007】

そこで、本発明は、点火コイル二次側の放電エネルギを高めて着火性を向上させつつ、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化も低減できる内燃機関用点火装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、請求項１に係る内燃機関用点火装置は、点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、前記点火コイルの二次側を流れる二次電流へ重畳的に電流を加算することで、二次電流を指示された電流値を保つ放電エネルギ重畳手段と、少なくとも、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される一次コイルの電圧を検出可能な一次コイル電圧検出手段と、を備え、前記点火制御手段は、点火タイミング以降に成立する重畳制御開始条件を満たすと、前記放電エネルギ重畳手段へ予め設定された第１電流値を指示することで、放電エネルギ重畳手段により第１電流値の二次電流を点火コイル二次側に流す第１重畳制御を行い、該第１重畳制御の開始後に予め定めた重畳制御変更タイミングになったとき、予め定めた重畳低減条件が成立していれば、二次電流を第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更するようにしたことを特徴とする。

【0009】

また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、重畳開始から所定時間の経過を重畳制御変更タイミングとして用い、また、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御変更タイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを重畳低減条件として用い、第２重畳制御においては、第１電流値よりも低い第２電流値を放電エネルギ重畳手段へ指示することで、放電エネルギ重畳手段により第２電流値の二次電流を点火コイル二次側に流すようにしたことを特徴とする。

【0010】

また、請求項３に係る発明は、前記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、点火タイミングから所定時間の経過を重畳制御変更タイミングとして用い、また、一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧より想定される二次コイル電圧と二次電流との積として算出される放電電力を放電開始から重畳制御変更タイミングまで積算した重ね電力積分値が、予め定めた想定必要電力値に達することを重畳低減条件として用い、第２重畳制御においては、放電エネルギ重畳手段への指示を停止することで、放電エネルギ重畳手段による点火コイル二次側への放電エネルギ重畳を停止するようにしたことを特徴とする。

【0011】

また、請求項４に係る発明は、前記請求項１に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、点火タイミングから所定時間の経過を重畳制御変更タイミングとして用い、また、重畳制御変更タイミングになることを重畳低減条件として用い、第２重畳制御においては、第１電流値よりも低い第２電流値を放電エネルギ重畳手段へ指示することで、放電エネルギ重畳手段により第２電流値の二次電流を点火コイル二次側に流すようにしたことを特徴とする。

【0012】

また、請求項５に係る発明は、前記請求項４に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、第２重畳制御の開始から所定時間の経過を第２重畳制御変更タイミングとして用い、また、第２重畳制御変更タイミングになることを第２重畳低減条件として用い、第２重畳低減条件の成立により行う第３重畳制御においては、第２電流値よりも低い第３電流値を放電エネルギ重畳手段へ指示することで、放電エネルギ重畳手段により第３電流値の二次電流を点火コイル二次側に流すようにしたことを特徴とする。

【0013】

上記課題を解決するために、請求項６に係る発明は、点火制御手段によって点火コイルへの通電制御を行うことで、点火コイルの二次側に放電エネルギを与えて点火プラグに火花放電を起こさせる内燃機関用点火装置において、前記点火コイルは、主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、主一次電流を遮断することにより順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルの通電遮断以降における任意のタイミングで副一次電流を通電することにより、順方向と逆の遮断方向に磁束を発生させる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルと副一次コイルの磁束変化が作用して放電エネルギが与えられる二次コイルと、を有するものとし、少なくとも、点火サイクルにおける点火タイミング以降に、二次コイルに発生する電圧が反映される主一次コイルの電圧を検出可能な主一次コイル電圧検出手段と、前記点火コイルの二次側を流れる二次電流を検出する二次電流検出手段と、前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替えることで発生させた遮断方向の重畳磁束を二次コイルに作用させることで、点火コイルの二次側に放電エネルギを重畳する放電エネルギ重畳手段と、を備え、前記点火制御手段は、点火タイミング以降に成立する重畳制御開始条件を満たすと、前記二次電流検出手段により検出された二次電流値に基づいて前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、予め設定された第１電流値の二次電流を点火コイル二次側に流す第１重畳制御を行い、該第１重畳制御の開始後に予め定めた重畳制御変更タイミングになったとき、予め定めた重畳低減条件が成立していれば、二次電流を第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更するようにしたことを特徴とする。

【0014】

また、請求項７に係る発明は、前記請求項６に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、重畳開始から所定時間の経過を重畳制御変更タイミングとして用い、また、１回の点火サイクル内における重畳制御開始から重畳制御変更タイミングまで、火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態が継続していたことを重畳低減条件として用い、第２重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、第１電流値よりも低い第２電流値の二次電流を点火コイル二次側に流すようにしたことを特徴とする。

【0015】

また、請求項８に係る発明は、前記請求項６に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、点火タイミングから所定時間の経過を重畳制御変更タイミングとして用い、また、一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧より想定される二次コイル電圧と二次電流との積として算出される放電電力を放電開始から重畳制御変更タイミングまで積算した重ね電力積分値が、予め定めた想定必要電力値に達することを重畳低減条件として用い、第２重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段による重畳磁束を停止することで、点火コイル二次側への放電エネルギ重畳を停止するようにしたことを特徴とする。

【0016】

また、請求項９に係る発明は、前記請求項６に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、点火タイミングから所定時間の経過を重畳制御変更タイミングとして用い、また、重畳制御変更タイミングになることを重畳低減条件として用い、第２重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、第１電流値よりも低い第２電流値を点火コイル二次側に流すようにしたことを特徴とする。

【0017】

また、請求項１０に係る発明は、前記請求項９に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、第２重畳制御の開始から所定時間の経過を第２重畳制御変更タイミングとして用い、また、第２重畳制御変更タイミングになることを第２重畳低減条件として用い、第２重畳低減条件の成立により行う第３重畳制御においては、前記放電エネルギ重畳手段により発生させる重畳磁束を調整することで、第２電流値よりも低い第３電流値を点火コイル二次側に流すようにしたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、点火タイミング以降に、重畳制御開始条件を満たすことで第１電流値の二次電流を点火コイル二次側に流す第１重畳制御を行い、点火コイル二次側の放電エネルギを高めて着火性を向上させ、その後、重畳制御変更タイミングになったとき、重畳低減条件が成立していれば、二次電流を第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更することで、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る内燃機関用点火装置の第１実施形態を示す概略構成図である。

【図2】第１実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。

【図3】第１実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、（ａ）は重畳制御変更タイミングで重畳低減条件が成立しているために第２重畳制御に変更する場合の波形図、（ｂ）は重畳制御変更タイミングで重畳低条件が成立していないために第１重畳制御を維持する場合の波形図である。

【図4】本発明に係る内燃機関用点火装置の第２実施形態を示す概略構成図である。

【図5】第２実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。

【図6】第２実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、（ａ）は重畳制御変更タイミングで重畳低減条件が成立しているために第２重畳制御に変更する場合の波形図、（ｂ）は重畳制御変更タイミングで重畳低条件が成立していないために第１重畳制御を維持する場合の波形図である。

【図7】本発明に係る内燃機関用点火装置の第３実施形態を示す概略構成図である。

【図8】第３実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。

【図9】第３実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、重畳制御変更タイミングで重畳低減条件が成立しているために第２重畳制御に変更する場合を示す。

【図10】第３実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、重畳制御変更タイミングで重畳低条件が成立していないために第１重畳制御を維持する場合を示す。

【図11】本発明に係る内燃機関用点火装置の第４実施形態を示す概略構成図である。

【図12】第４実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。

【図13】第４実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、重畳制御変更タイミングで重畳低減条件が成立しているために第２重畳制御に変更する場合を示す。

【図14】第４実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図であり、重畳制御変更タイミングで重畳低条件が成立していないために第１重畳制御を維持する場合を示す。

【図15】本発明に係る内燃機関用点火装置の第５実施形態を示す概略構成図である。

【図16】第５実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。

【図17】（ａ）は、気筒内のタンブル流が高流速と予測したときのプラグギャップ間流速とクランク角度の関係を示す特性図である。（ｂ）は、図１７（ａ）にて予測した高流速のタンブル流が気筒内に生じているとき、第５実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。

【図18】（ａ）は、気筒内のタンブル流が中流速と予測したときのプラグギャップ間流速とクランク角度の関係を示す特性図である。（ｂ）は、図１８（ａ）にて予測した中流速のタンブル流が気筒内に生じているとき、第５実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。

【図19】（ａ）は、気筒内のタンブル流が低流速と予測したときのプラグギャップ間流速とクランク角度の関係を示す特性図である。（ｂ）は、図１９（ａ）にて予測した低流速のタンブル流が気筒内に生じているとき、第５実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。

【図20】本発明に係る内燃機関用点火装置の第６実施形態を示す概略構成図である。

【図21】第６実施形態に係る内燃機関用点火装置の内燃機関駆動制御装置に設ける重畳制御手段の一例を示す概略構成図である。

【図22】（ａ）は、気筒内のタンブル流が高流速と予測したときのプラグギャップ間流速とクランク角度の関係を示す特性図である。（ｂ）は、図２２（ａ）にて予測した高流速のタンブル流が気筒内に生じているとき、第６実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。

【図23】（ａ）は、気筒内のタンブル流が中流速と予測したときのプラグギャップ間流速とクランク角度の関係を示す特性図である。（ｂ）は、図２３（ａ）にて予測した中流速のタンブル流が気筒内に生じているとき、第６実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。

【図24】（ａ）は、気筒内のタンブル流が低流速と予測したときのプラグギャップ間流速とクランク角度の関係を示す特性図である。（ｂ）は、図２４（ａ）にて予測した低流速のタンブル流が気筒内に生じているとき、第６実施形態における重畳制御手段が行う重畳制御の要部波形を模式的に示した波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。

【0021】

図１に示すのは、本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１であり、内燃機関の気筒毎に設けられる１つの点火プラグ２０に火花放電を発生させる点火コイルユニット１０Ａと、この点火コイルユニット１０Ａの動作タイミングを指示する点火信号Ｓｉ等を適宜なタイミングで出力する点火制御手段としての内燃機関駆動制御装置３０Ａ、車両バッテリ等の直流電源４０、点火プラグ２０に火花放電が生じることで点火コイルの二次側を流れる二次電流に、更に電流を重ねて流す二次電流重ね手段５０等で構成される。この二次電流重ね手段５０は、点火コイルユニット１０Ａが備える点火コイル１１Ａの二次側へ重畳的にエネルギを加算して放電エネルギを増大させることが可能な放電エネルギ重畳手段として機能する。

【0022】

なお、本実施形態に示す内燃機関用点火装置１においては、点火制御手段としての機能が、自動車の内燃機関を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置３０Ａに含まれるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、ＥＣＵといった通常の内燃機関駆動制御装置３０Ａが有している点火信号生成機能によって生成された点火信号を受けて、適宜な制御信号を生成し、点火コイルユニット１０Ａや二次電流重ね手段５０へ制御信号を出力する点火制御装置を別途設けるようにしても構わない。

【0023】

上記点火コイルユニット１０Ａは、例えば、点火コイル１１Ａ、点火スイッチ１２Ａ、点火スイッチ１２Ａと並列に設けるバイパス線路１３、このバイパス線路１３に設ける整流手段１４等を所要形状のケース１５に収納して一体構造としたユニットである。このケース１５の適所には、高圧端子１５１とコネクタ１５２を設けてあり、高圧端子１５１を介して点火プラグ２０を接続すると共に、コネクタ１５２を介して内燃機関駆動制御装置３０Ａや直流電源４０と接続する。

【0024】

上記点火コイル１１Ａは、一次コイル１１１に生ずる磁束を二次コイル１１２に効率良く作用させるもので、例えば、センターコア１１３を取り巻くように一次コイル１１１を配置し、更にその外側に二次コイル１１２を配置した構造である。一次コイル１１１の一方端である第１端１１１－１は、コネクタ１５２を介して直流電源４０と接続され、電源電圧ＶＢ＋（例えば、１２Ｖ）が印加される。一次コイル１１１の他方端である第２端１１１－２は点火スイッチ１２Ａのコレクタに接続され、点火スイッチ１２Ａのエミッタはコネクタ１５２を介して接地点ＧＮＤに接続される。

【0025】

そして、放電サイクルの適宜なタイミングで内燃機関駆動制御装置３０Ａより出力される点火信号Ｓｉが点火スイッチ１２Ａのゲートに入力されると（例えば、点火信号Ｓｉの信号レベルがＬからＨに変わると）、点火スイッチ１２Ａがオンになって一次コイル１１１の第２端１１１－２が接地点ＧＮＤに接続され、一次コイル１１１には第１端１１１－１から第２端１１１－２に向かう一次電流Ｉ１が流れ始め、一次電流Ｉ１の流量は指数関数的に増加してゆく。この一次電流Ｉ１の流量に応じた磁束量が磁界のエネルギとして蓄積される。なお、点火コイル１１Ａの二次側には、二次コイル１１２や接続配線等の微少なコンデンサ成分により電気エネルギが蓄積される。

【0026】

上記のようにエネルギが蓄積された後、一次コイル１１１への通電が所定の点火タイミングで遮断されると、高圧の起電力が二次コイル１１２に生じて点火プラグ２０の放電ギャップ間に火花放電が発生し、気筒燃焼室内の混合気に着火する。このとき、一次コイル１１１には、通常の一次電流Ｉ１とは逆向きの電流を流そうとする逆方向の電圧が生ずるので、この逆起電力が点火スイッチ１２Ａのコレクタ－エミッタ間に印加されることとなり、点火スイッチ１２Ａが故障したり、点火スイッチ１２Ａの劣化を早めたりする危険性がある。そこで、点火スイッチ１２Ａと並列にバイパス線路１３を設けると共に、このバイパス線路１３の接地点側から点火コイル１１Ａ側に向かって順方向となる整流手段１４（例えば、点火スイッチ１２Ａのコレクタ側にカソードを、点火スイッチ１２Ａのエミッタ側にアノードをそれぞれ接続したダイオード）を設けたのである。

【0027】

上記点火プラグ２０の放電電極間に火花放電が生じて二次側に流れる二次電流Ｉ２は、気筒内の燃焼状況を知るための情報として有用であるから、二次電流Ｉ２を検出するための二次電流検知手段を設けても良い。この二次電流検出手段は、例えば、二次電流重ね手段５０と接地点ＧＮＤとの間の二次電流経路に介挿した適宜な抵抗値の電流検出用抵抗６１と、この電流検出用抵抗６１による電圧変化を二次電流の検出情報（二次電流検出信号）として取得する二次電流検出ライン６２とで構成できる。そして、二次電流検出ライン６２より得られる二次電流検出信号は内燃機関駆動制御装置３０Ａへ供給され、この二次電流検出信号に基づいて内燃機関駆動制御装置３０Ａは二次電流値を知ることができる。

【0028】

また、点火プラグ２０に高電圧を印加する二次コイル１１２に発生している電圧（以下、二次コイル電圧という）も、燃焼状況を知るための情報として有用であるから、例えば、高圧端子１５１と二次コイル１１２との間に設定した検知点Ｐspにて二次コイル電圧情報を取得すれば良いのであるが、二次コイル電圧は数ｋＶ～数十ｋＶに及ぶ高電圧であるために、分圧抵抗を設けることに依るリークの発生といった諸問題に配慮が必要であり、検知点Ｐspで二次コイル電圧の監視を行うことは現実的ではない。

【0029】

しかしながら、点火プラグ２０の放電時には、一次コイル１１１と二次コイル１１２との巻数比に応じた電圧が一次コイル１１１にも発生しており、一次コイル１１１に発生している電圧（以下、一次コイル電圧という）であれば、比較的低い電圧値であることから、監視のための難易度が低い。ただし、一次コイル電圧と二次コイル電圧は、電圧値のスケールが異なると共に、互いに逆極性となる。この相違点を踏まえておけば、一次コイル電圧を二次コイル電圧の相関情報として扱うことができる。

【0030】

そこで、本実施形態に係る内燃機関用点火装置１の点火コイルユニット１０Ａにおいては、一次コイル低圧側の電圧を検出する一次コイル電圧検出手段として、一次コイル１１１の第２端１１１－２とバイパス線路１３の分岐点との間から一次コイル電圧検出ライン１６を引き出し、コネクタ１５２を介して内燃機関駆動制御装置３０Ａへ一次コイル電圧信号を入力するものとした。

【0031】

内燃機関駆動制御装置３０Ａでは、一次コイル電圧信号に基づいて二次コイル電圧を推定することにより、点火プラグ２０への印加電圧の変化を知ることが可能となるので、内燃機関駆動制御装置３０Ａが二次電流重ね手段５０による二次電流の重畳制御を行うことで、着火性を向上させることが可能となる。この二次電流重ね手段５０を用いた重畳制御は、例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ａに設けた重畳制御手段３１の機能によって実行する。また、二次電流重ね手段５０の電流源としては、車両バッテリ等の直流電源４０を用いることができる。

【0032】

本実施形態にかかる内燃機関用点火装置１では、重畳制御手段３１によって、二次側に放電エネルギを重畳することで、着火性を向上させ、その後、重畳制御変更タイミングになったとき、重畳低減条件が成立していれば、二次電流を第１電流値よりも低くする第２重畳制御へ変更することで、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化を低減するものである。しかしながら、直噴エンジンや高ＥＧＲエンジンでの着火性を向上させるためには、二次側に放電エネルギを与えて高電流期間を長くするだけでは十分とは言えず、点火プラグの放電電流によって大きな火炎を形成することも重要である。

【0033】

通常のエンジンでは、シリンダ内に生じるタンブル流の流速が３～５〔ｍ／ｓ〕程度なのに対して、超希薄リーン燃焼（Ａ／Ｆ＝２９）やＥＧＲ＝３５％で燃焼させようとするエンジンでは、シリンダ内に生じるタンブル流の流速が２０〔ｍ／ｓ〕程度に増大することで、点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電はタンブル流に流されて膨らみ、放電経路が伸びる。点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電の放電経路が伸びると、それだけ大きな火炎核が形成されて火炎伝搬も良好となり、着火性を向上させることができる。だが、点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電の放電経路が伸びても、十分な放電電流が流れないと、その放電経路を維持できず、点火プラグの電極間を短経路で結ぶ新たな放電経路が生じるリストライク（放電吹き消え）を起こしてしまい、十分な大きさの火炎核を形成できない。

【0034】

よって、直噴エンジンや高ＥＧＲエンジンでの着火性を向上させるためには、点火プラグに発生した火花放電のリストライクを防止することも重要である。また、シリンダ内に生じるタンブル流は一定ではなく、点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電の放電経路を膨らませるほどの流速に達しない場合もある。そのような場合にも、火花放電の放電経路が伸びるように放電電流を調整できれば、一層、着火性を向上させることができる。本実施形態にかかる内燃機関用点火装置１においては、このようなタンブル流の流速を考慮して重畳制御を行う重畳制御手段３１を備えるものとした。

【0035】

重畳制御手段３１の一例を図２に示す。重畳制御手段３１には、重畳制御の開始・変更や終了のタイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０１と、この重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングを判定するための情報として用いる重畳制御開始条件（後に詳述）を記憶している重畳制御開始条件記憶手段３０２と、重畳制御開始に伴って二次電流重ね手段５０を動作制御するための二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して出力する二次電流重ね制御信号生成手段３０３と、点火コイル二次側に流す二次電流の目標値として使用できる複数の電流値（例えば、第１電流値と第２電流値の２種類）を記憶しておく変更可能二次電流値記憶手段３０４と、重畳制御開始条件が成立して重畳制御を開始した後に成立する重畳制御変更タイミングを記憶しておく重畳制御変更タイミング記憶手段３０５と、を設ける。

【0036】

重畳制御タイミング判定手段３０１には、点火信号Ｓｉと一次コイル電圧信号と重畳制御開始条件記憶手段３０２からの重畳制御開始条件が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳制御開始条件を満たす重畳制御開始タイミングα１の成立を判定する。例えば、図３（ａ）の波形図に示すように、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギ（二次側に蓄積された電気エネルギ）が消費されて一次電圧が急激に高く（図３（ａ）の一次コイル電圧波形においては負極に大きく）なり、短時間で低下して（図３（ａ）の一次コイル電圧波形においては正極側へ戻って）行き、予め定めた指標値電圧に達したタイミングを重畳制御開始タイミングα１と判定する。なお、重畳制御のために一次コイル電圧の変化に着目する場合、基準電位に対する極性を考慮する必要が無いので、波形電圧の絶対値を電圧値として値の増減を判定するものとし、併せて、重畳制御開始条件も正の値として設定しておけば良い。

【0037】

また、重畳制御開始条件は、放電開始から早期に成立する条件であれば、任意に設定して良く、例えば、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを重畳制御開始条件とする場合には、放電タイミングＩＧから所定期間の経過を重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させておくことで、重畳制御タイミング判定手段３０１は重畳制御開始条件記憶手段３０２から取得した重畳制御開始条件を用いた重畳制御開始タイミングの判定を行い、二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ二次電流重ね制御信号の生成開始を指示することができる。なお、重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させる重畳制御開始条件は、外部から重畳制御開始条件設定信号を入力することで任意に変更できるようにしておくと、内燃機関の特性に応じて柔軟に重畳制御開始条件を設定できるので、利便性を高めることができる。

【0038】

重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングα１と判定し、二次電流重ね制御信号生成手段３０３に第１重畳制御開始指示を出すと、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して二次電流重ね手段５０へ出力し、二次電流重ね手段５０によって二次電流が重畳される（図３（ａ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。なお、何らかの要因（故障や断線等）により、放電タイミングＩＧ以降に重畳制御開始条件の成立を重畳制御タイミング判定手段３０１が判定できなかった場合には、重畳制御が開始されることは無い。

【0039】

ここで、二次電流重ね信号Ｓｐは、保持する二次電流値を二次電流重ね手段５０へ指示するために、例えば、２つの信号レベルをとる。変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第１重畳制御用の第１電流値を二次電流重ね手段５０へ指示する場合には、二次電流重ね制御信号生成手段３０３が生成する二次電流重ね制御信号Ｓｐの電位をＬｅｖ１とする。この二次電流重ね制御信号Ｓｐを受けた二次電流重ね手段５０は、その電位レベルから目標とする二次電流値が第１電流値であると分かり、点火コイル二次側を流れる二次電流が第１電流値を保持するように、二次電流重ね手段５０による二次電流の重ね動作が行われる。

【0040】

同様に、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第２重畳制御用の第２電流値を二次電流重ね手段５０へ指示する場合には、二次電流重ね制御信号生成手段３０３が生成する二次電流重ね制御信号Ｓｐの電位をＬｅｖ２とする。この二次電流重ね制御信号Ｓｐを受けた二次電流重ね手段５０は、その電位レベルから目標とする二次電流値が第２電流値であると分かり、点火コイル二次側を流れる二次電流が第２電流値を保持するように、二次電流重ね手段５０による二次電流の重ね動作が行われる。

【0041】

なお、重畳制御手段３１から二次電流重ね手段５０への指示は、それぞれの電流値に応じた電位レベルで二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成するものに限らない。例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ａから二次電流重ね手段５０へ至る信号線を物理的に分けておき、二次電流重ね制御信号Ｓｐを出力した信号線に応じて、第１電流値か第２電流値かを二次電流重ね手段５０へ指示するようにしても良い。

【0042】

上記のようにして重畳制御が開始された後、重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されている重畳制御変更タイミングα２の成否を判定する。重畳制御変更タイミングは、例えば、重畳制御開始タイミングα１から所定時間幅の点火状況監視期間ｔｘが経過したタイミングとし、点火コイル２０の放電電極間に生じた火花放電の放電経路がシリンダ内のタンブル流によって膨らんでいると推測されるか否かを見極めるタイミングとして用いる。

【0043】

なお、適切な時間幅の点火状況監視期間ｔｘは、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの重畳制御変更タイミング設定信号によって重畳制御変更タイミング記憶手段３０５の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。また、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶させておく第１重畳制御用の第１電流値と第２重畳制御用の第２電流値も、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの変更可能二次電流値設定信号によって変更可能二次電流値記憶手段３０４の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。

【0044】

重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御変更タイミングα２が成立するまで（点火状況監視期間ｔｘが経過するまで）の期間、一次コイル電圧検出手段により検出された一次コイル電圧の変化を監視する。点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態（例えば、一次コイル電圧が指標電圧値に達しない低電圧で推移している状態）が継続していたことを重畳低減条件とし、この重畳低減条件が成立していた場合、重畳制御タイミング判定手段３０１は二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ第２重畳制御への変更を指示する。

【0045】

これにより、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第２重畳制御用の第２電流値を二次電流重ね手段５０へ指示するべく、二次電流重ね制御信号Ｓｐの信号電位をＬｅｖ１からＬｅｖ２に変更し（図３（ａ）における二次電流重ね制御信号Ｓｐ波形を参照）、二次電流が第１電流値から第２電流値へ低減される（図３（ａ）における二次電流波形を参照）。なお、二次電流検出信号を二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ供給しておけば（図２中、破線で示す）、二次電流重ね手段５０を用いた重畳制御が適正に行われているか否かを二次電流重ね制御信号生成手段３０３で判定できる。重畳制御が適正に行われていないと判定した場合、例えば、その旨を報知して異常を搭乗者に知らせると共に、重畳制御を一旦中止すれば、二次電流重ね手段５０が無意味に電力消費することを抑制できる。

【0046】

このように、点火状況監視期間ｔｘ中に一度も指標電圧値を超える電圧上昇が認められない短経路保持波形が示すのは、点火プラグ２０の放電電極間に生じた火花放電がタンブル流によって伸ばされず、短経路の放電電流が保持されているために電圧上昇が生じていない状態、すなわち、シリンダ内で点火プラグ２０の電極間に作用しているタンブル流の流速に対して放電電流（二次電流）が強すぎる状態と考えられるから、このときに生じているタンブル流で火花放電の経路が良く伸びるように二次電流を低減させる第２重畳制御へ変更することが、安定燃焼の実現に有効である。

【0047】

なお、重畳制御手段３１により行う重畳制御の終了タイミングは任意である。例えば、点火タイミングＩＧから計時した経過時間が、安定した燃焼維持に必要十分な放電時間に達したときを重畳制御終了タイミングβに設定し、第２重畳制御を終了するようにしても良い。或いは、一次コイル電圧が予め定めた重畳停止基準電圧値にまで下がったタイミングを重畳制御終了タイミングβとし、この重畳制御終了タイミングβになると、重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流重ね制御信号生成手段３０３への重畳制御指示を停止（或いは、重畳制御終了指示を出力）することで、二次電流重ね制御信号生成手段３０３からの二次電流重ね制御信号Ｓｐを停止させ（例えば、信号電位をＯＦＦにし）、二次電流重ね手段５０による二次電流重畳機能を停止させてもよい。

【0048】

また、二次電流を第１電流値から第２電流値へ低減させる第２重畳制御は、第１電流値から第２電流値へ急速に低減させる制御に限らず、重畳制御終了タイミングβへ至るまで徐々に二次電流を低減させて行くようにしても良い（図３（ａ）の二次電流波形中、一点鎖線で示す）。

【0049】

一方、図３（ｂ）の波形図に示すように、点火状況監視期間ｔｘ中に短経路保持波形が維持されることなく、重畳制御変更タイミングα２において、一次コイル電圧が指標電圧値を大きく超える高電圧に上昇していた場合、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電が大きく膨らんでいると考えられるので、重畳低減条件は成立せず、重畳制御タイミング判定手段３０１から二次電流重ね制御信号生成手段３０３に対して第２重畳制御への変更が指示されることは無いので、二次電流重ね制御信号Ｓｐの信号電位はＬｅｖ１が維持され（図３（ｂ）における二次電流重ね制御信号Ｓｐ波形を参照）、二次電流も第１電流値に保持されたままとなる（図３（ｂ）における二次電流波形を参照）。

【0050】

上述したように、第１実施形態にかかる内燃機関用点火装置１では、第１重畳制御を行う事で点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電に吹き消えが生じないよう、点火コイル二次側へ放電エネルギを重畳しておき、重畳制御変更タイミングにおいて重畳低減条件が成立していた場合には、第１重畳制御から第２重畳制御に変更して点火コイル二次側へ重畳する放電エネルギを低減させ、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電が大きく膨らむようにするので、着火性を向上させることができると共に、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化を低減できる。

【0051】

上述した第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１では、点火コイル１１Ａの二次側を流れる二次電流を直接コントロールできる二次電流重ね手段５０を放電エネルギ重畳手段として用いるものとしたが、放電エネルギ重畳手段はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示す第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２のように、点火タイミングＩＧ以降に点火コイルの一次側から二次側へ誘導性の放電エネルギを重畳することで、点火プラグ２０に発生した火花放電による着火性を向上させる構成とすることもできる。

【0052】

図４に示す内燃機関用点火装置２は、第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１と異なり、点火コイル１１Ｂを設けた点火コイルユニット１０Ｂと、この点火コイルユニット１０Ｂに対応した駆動制御機能を有する内燃機関駆動制御装置３０Ｂ、点火コイル１１Ｂの点火制御を行うための副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２を有する。また、内燃機関駆動制御装置３０Ｂは、点火コイル１１Ｂを制御することで二次側へ放電エネルギを重畳する重畳制御手段３２を備える。なお、前述した第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0053】

上記点火コイルユニット１０Ｂの点火コイル１１Ｂは、主一次コイル１１１ａ（例えば、９０ターン）と副一次コイル１１１ｂ（例えば、６０ターン）に生ずる磁束を二次コイル１１２（例えば、９０００ターン）に効率良く作用させるもので、例えば、センターコア１１３を取り巻くように主一次コイル１１１ａおよび副一次コイル１１１ｂを配置し、更にその外側に二次コイル１１２を配置した構造である。

【0054】

まず、主一次コイル１１１ａは、その一方端である第１端１１１ａ－１がコネクタ１５２を介して直流電源４０と接続され、電源電圧ＶＢ＋（例えば、１２Ｖ）が印加される。また、主一次コイル１１１ａの他方端である第２端１１１ａ－２は、主点火スイッチ１２Ｂのコレクタに接続され、さらに、この主点火スイッチ１２Ｂのエミッタはコネクタ１５２を介して接地点ＧＮＤに接続される。すなわち、内燃機関駆動制御装置３０Ｂより出力される主一次コイル点火信号Ｓａが主点火スイッチ１２Ｂのゲートに入力されると（例えば、主一次コイル点火信号Ｓａの信号レベルがＬからＨに変わると）、主点火スイッチ１２Ｂがオンになって主一次コイル１１１ａの第２端１１１ａ－２が接地点ＧＮＤに接続され、主一次コイル１１１ａには第１端１１１ａ－１から第２端１１１ａ－２に向かう主一次電流Ｉ１ａが流れて、順方向の磁束（通電磁束）が発生する。

【0055】

そして、内燃機関駆動制御装置３０Ｂより出力される主一次コイル点火信号ＳａがＯＦＦになると（例えば、主一次コイル点火信号Ｓａの信号レベルがＨからＬに変わると）、主点火スイッチ１２Ｂがオフになって、主一次コイル１１１ａへの通電が遮断される。これにより、容量成分による放電エネルギが二次コイル１１２に与えられて、点火プラグ２０の放電電極間に火花放電が生じると共に、センターコア１１３を介して二次コイル１１２にも作用している通電磁束が急激に消失してゆく。この通電磁束の減衰は、見かけ上、通電磁束と逆向きの磁束（以下、遮断磁束という）が生じて通電磁束を減じてゆくものと捉えられる。すなわち、主点火コイル１１１ａへの通電遮断により生じた遮断磁束で通電磁束の磁束量が減ぜられ、その磁束量の変化が一次側と二次側の巻線比に応じた高圧の起電力を二次コイル１１２に生じさせるので、点火コイル１１Ｂの二次側に誘導成分による放電エネルギが与えられる。

【0056】

一方、上記主一次コイル１１１ａと同様に、鉄心１１３を介して二次コイル１１２に磁界を作用させることが可能な副一次コイル１１１ｂは、その一方端である第１端１１１ｂ－１がコネクタ１５２を介して副一次コイル通電スイッチ７２と接続され、他方端である第２端１１１ｂ－２がコネクタ１５２を介して副一次コイル通電許可スイッチ７１と接続される。そして、内燃機関駆動制御装置３０Ｂにより副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２のオン・オフが制御されて、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ－１側が直流電源４０に、第２端１１１ｂ－２側が接地点ＧＮＤにそれぞれ接続されると、副一次コイル１１１ｂには第１端１１１ｂ－１から第２端１１１ｂ－２に向かう重畳電流Ｉ１ｂが流れる。

【0057】

副一次コイル１１１ｂに重畳電流Ｉ１ｂが流れると、直流電源４０から主一次コイル１１１ａへ通電したときに発生する通電磁束とは逆方向（主一次コイル１１１ａへの通電遮断時に仮想的に生じる遮断磁束と同方向）の重畳磁束が発生する。すなわち、主一次コイル１１１ａへの通電遮断タイミング以降に、重畳電流Ｉ１ｂを副一次コイル１１１ｂに流すと、遮断磁束に重畳磁束が加わることで、通電磁束の減衰が加速されることとなり、二次コイル１１２に誘起される誘導放電エネルギを重畳的に増加させることができる。従って、点火コイル１１Ｂを用いる第２実施形態の内燃機関用点火装置２においては、副一次コイル１１１ｂと、この副一次コイル１１１ｂへの通電・遮断制御を行う副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２が、点火コイル１１Ｂの二次側へ重畳的にエネルギを加算して放電エネルギを増大させることが可能な放電エネルギ重畳手段として機能するのである。

【0058】

このように、副一次コイル１１１ｂによって重畳磁束を発生させて二次側の誘導放電エネルギを調整すれば、二次電流の電流値をコントロールすることができるので、二次電流を高めてやれば、点火プラグ２０の放電電極間に生じた火花放電の放電経路がタンブル流によって吹き消されることなく大きく膨らみ、大きな火炎核を形成して、好適な燃焼を実現できる。なお、通電磁束と重畳磁束の向きを逆にする（重畳磁束を遮断磁束と同じ向きにする）ためには、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂの巻回方向を逆向きにするか、主一次コイル１１１ａへの給電方向と副一次コイル１１１ｂへの給電方向を逆向きにしておけば良い。

【0059】

上述した点火コイル１１Ｂの通電制御に用いる副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２は、それぞれ別々に設けるようにしても良いし、点火コイルユニット１０Ｂとは別体として設ける副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２を同一のケースに収納したユニット構造としても良い。また、耐電圧および耐ノイズ性の高い半導体デバイスを副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２として用いるなら、点火コイルユニット１０Ｂのケース１５内に設けるようにしても良い。

【0060】

副一次コイル通電許可スイッチ７１は、高速スイッチング特性を備えるパワーＭＯＳ－ＦＥＴで構成でき、副一次コイル通電許可スイッチ７１のソースが副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ－２側に、副一次コイル通電許可スイッチ７１のドレインが接地点ＧＮＤ側に接続され、副一次コイル通電許可スイッチ７１のゲートには、内燃機関駆動制御装置３０Ｂの重畳制御手段３２より副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１が入力される。したがって、副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１がオン（例えば、信号レベルがＬからＨ）になると、副一次コイル通電許可スイッチ７１がオンになり、副一次コイル１１１ｂの第２端１１１ｂ－２が接地点ＧＮＤに接続されることとなる。

【0061】

なお、上記副一次コイル通電許可スイッチ７１のドレインと接地点ＧＮＤの間の副一次電流経路には、適宜な抵抗値の電流検出用抵抗８１を介挿してあり、この電流検出用抵抗８１による電圧変化を検知する副一次電圧検出ライン８２と電流検出用抵抗８１とによって、副一次電流検出手段を構成する。副一次電圧検出ライン８２より得られる副一次電流検出信号は、内燃機関駆動制御装置３０Ｂへ供給され、この副一次電流検出信号に基づいて重畳制御手段３２は副一次コイル１１１ｂに流れる副一次電流を知ることができる。

【0062】

また、副一次コイル通電スイッチ７２もパワーＭＯＳ－ＦＥＴで構成でき、副一次コイル通電スイッチ７２のドレインが直流電源４０側に、副一次コイル通電スイッチ７２のソースが副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ－１側に接続され、副一次コイル通電スイッチ７２のゲートには、重畳制御手段３２より副一次コイル通電信号Ｓｂ２が入力される。したがって、副一次コイル通電信号Ｓｂ２がオン（例えば、信号レベルがＬからＨ）になると、副一次コイル通電スイッチ７２がオンになり、副一次コイル１１１ｂの第１端１１１ｂ－１に直流電源４０から電源電圧ＶＢ＋が印加されることとなる。なお、昇圧電源回路７３（図４中、二点鎖線で示す）を設け、直流電源４０からの電源電圧ＶＢ＋を昇圧して副一次コイル１１１ｂへ供給できるようにしても良い。斯くすれば、副一次コイル１１１ｂに印加する電圧を高くして、副一次コイル１１１ｂに流す重畳電流Ｉ１ｂを大きくできるので、副一次コイル１１１ｂから二次コイル１１２へ、より大きなエネルギを重畳することが可能となる。

【0063】

重畳制御手段３２によって副一次コイル１１１ｂへの通電制御を行うに際し、二次コイル電圧の相関情報として、主一次コイル１１１ａに生ずる電圧（以下、主一次コイル電圧という）を用いる。そのため、本実施形態に係る内燃機関用点火装置２の点火コイルユニット１０Ｂにおいては、主一次コイル低圧側の電圧を検出する主一次コイル電圧検出手段として、主一次コイル１１１ａの第２端１１１ａ－２とバイパス線路１３の分岐点との間から主一次コイル電圧検出ライン１７を引き出し、コネクタ１５２を介して内燃機関駆動制御装置３０Ｂの重畳制御手段３２へ主一次コイル電圧信号を入力するものとした。

【0064】

重畳制御手段３２の一例を図５に示す。重畳制御手段３２には、重畳制御の開始・変更や終了のタイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０１と、この重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングを判定するための情報として用いる重畳制御開始条件を記憶している重畳制御開始条件記憶手段３０２と、重畳制御開始に伴って副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２を動作させるための副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１と副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して出力する副一次コイル制御手段３０６と、点火コイル二次側に流す二次電流の目標値として使用できる複数の電流値（例えば、第１電流値と第２電流値の２種類）を記憶しておく変更可能二次電流値記憶手段３０４と、重畳制御開始条件が成立して重畳制御を開始した後に成立する重畳制御変更タイミングを記憶しておく重畳制御変更タイミング記憶手段３０５と、を設ける。

【0065】

重畳制御タイミング判定手段３０１には、点火信号Ｓｉと、主一次コイル電圧信号と、重畳制御開始条件記憶手段３０２からの重畳制御開始条件と、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５からの重畳制御変更タイミングが供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳制御開始条件を満たす重畳制御開始タイミングの成立を判定する。例えば、図６（ａ）の波形図に示すように、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギ（二次側に蓄積された電気エネルギ）が消費されて一次電圧が急激に高くなった後、短時間で低下して行き、指標電圧値に達したタイミングを重畳制御開始タイミングα１と判定する。無論、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを重畳制御開始条件としても良い。

【0066】

また、重畳制御開始条件は、放電開始から早期に成立する条件であれば、任意に設定して良く、例えば、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを重畳制御開始条件とする場合には、放電タイミングＩＧから所定期間の経過を重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させておくことで、重畳制御タイミング判定手段３０１は重畳制御開始条件記憶手段３０２から取得した重畳制御開始条件を用いた重畳制御開始タイミングの判定を行い、幅一次コイル制御手段３０６へ副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１と副一次コイル通電信号Ｓｂ２の生成開始を指示することができる。なお、重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させる重畳制御開始条件は、外部から重畳制御開始条件設定信号を入力することで任意に変更できるようにしておくと、内燃機関の特性に応じて柔軟に重畳制御開始条件を設定できるので、利便性を高めることができる。

【0067】

重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングα１と判定し、副一次コイル制御手段３０６に第１重畳制御開始の指示を出すと、副一次コイル制御手段３０１は副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して、副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２へそれぞれ出力する。放電エネルギ重畳手段として機能する副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２によって副一次コイル１１１ｂへの通電制御が実行され、通電量に応じた重畳磁束が二次コイル１１２に作用し、二次電流が重畳される（図６（ａ）の二次電流波形中、網掛けで示す領域を参照）。なお、何らかの要因（故障や断線等）により、放電タイミングＩＧ以降に重畳制御開始条件の成立を重畳制御タイミング判定手段３０１が判定できなかった場合には、重畳制御が開始されることは無い。

【0068】

このとき、副一次コイル制御手段３０６は、二次電流検出信号から得られる二次電流の値を、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶された第１重畳制御用の第１電流値に近づけるように、副一次コイル１１１ｂに発生させる重畳磁束量を調整する第１重畳制御を行う。例えば、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束で二次電流を第１電流値に保持できる副一次電流が副一次コイル１１１ｂへ供給されるように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のパルス幅（デューティ比）を多段階（例えば、２５６段階）で調整した副一次コイル通電信号Ｓｂ２を副一次コイル制御手段３０６が生成して副一次コイル通電スイッチ７２へ供給すれば、副一次コイル通電スイッチ７２に適切なスイッチング動作を行わせる第１ＰＷＭ制御が可能となり、第１重畳制御が実行される。同様に、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第２重畳制御用の第２電流値に二次電流を保持する第２重畳制御を行う場合には、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束で二次電流が第２電流値に保持される通電パルスを副一次コイル１１１ｂへ供給するように、適切なデューティ比の副一次コイル通電信号Ｓｂ２を副一次コイル制御手段３０６が生成して副一次コイル通電スイッチ７２へ供給することで、副一次コイル通電スイッチ７２に適切なスイッチング動作を行わせる第２ＰＷＭ制御を行えば良い。

【0069】

上記のようにして重畳制御が開始された後、重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されている重畳制御変更タイミングα２の成否を判定する。重畳制御変更タイミングは、例えば、重畳制御開始タイミングα１から所定時間幅の点火状況監視期間ｔｘが経過したタイミングとし、点火コイル２０の放電電極間に生じた火花放電の放電経路がシリンダ内のタンブル流によって膨らんでいると推測されるか否かを見極めるタイミングとして用いる。

【0070】

なお、適切な時間幅の点火状況監視期間ｔｘは、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの重畳制御変更タイミング設定信号によって重畳制御変更タイミング記憶手段３０５の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。また、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶させておく第１重畳制御用の第１電流値と第２重畳制御用の第２電流値も、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの変更可能二次電流値設定信号によって変更可能二次電流値記憶手段３０４の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。

【0071】

重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御変更タイミングα２が成立するまで（点火状況監視期間ｔｘが経過するまで）の期間、主一次コイル電圧検出手段により検出された主一次コイル電圧の変化を監視し、点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電の放電経路が膨らまずに短経路が保持されていると想定される一次コイル電圧の変化である短経路保持状態（例えば、一次コイル電圧が指標電圧値に達しない低電圧で推移している状態）が継続していたことを重畳低減条件とし、この重畳低減条件が成立していた場合、重畳制御タイミング判定手段３０１は副一次コイル制御手段３０６へ重畳低減制御を指示する。これにより、副一次コイル制御手段３０６は、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶されている第２重畳制御用の第２電流値の二次電流を流すべく、副一次コイル通電スイッチ７２へ出力する副一次コイル通電信号Ｓｂ２によって第２ＰＷＭ制御を（図６（ａ）における副一次コイル通電信号Ｓｂ２波形を参照）、二次電流が第１電流値から第２電流値へ低減される（図６（ａ）における二次電流波形を参照）。

【0072】

このように、点火状況監視期間ｔｘ中に一度も指標電圧値を超える電圧上昇が認められない短経路保持波形が示すのは、点火プラグ２０の放電電極間に生じた火花放電がタンブル流によって伸ばされず、短経路の放電電流が保持されているために電圧上昇が生じていない状態、すなわち、シリンダ内で点火プラグ２０の電極間に作用しているタンブル流の流速に対して放電電流（二次電流）が強すぎる状態と考えられるから、このときに生じているタンブル流で火花放電の経路が良く伸びるように二次電流を低減させる第２重畳制御へ変更することが、安定燃焼の実現に有効である。

【0073】

なお、重畳制御手段３１により行う重畳制御の終了タイミングは任意である。例えば、点火タイミングＩＧから計時した経過時間が、安定した燃焼維持に必要十分な放電時間に達したときを重畳制御終了タイミングβに設定し、第２重畳制御を終了するようにしても良い。或いは、一次コイル電圧が予め定めた重畳停止基準電圧値にまで下がったタイミングを重畳制御終了タイミングβとし、この重畳制御終了タイミングβになると、重畳制御タイミング判定手段３０１が副一次コイル制御手段３０６への重畳制御指示を停止（或いは、重畳制御終了指示を出力）することで、副一次コイル制御手段３０６からの副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を停止させ（例えば、信号電位をＯＦＦにし）、副一次コイル１１１ｂによる点火コイル二次側への放電エネルギ重畳機能を停止させてもよい。

【0074】

また、二次電流を第１電流値から第２電流値へ低減させる第２重畳制御は、第１電流値から第２電流値へ急速に低減させる制御に限らず、重畳制御終了タイミングβへ至るまで徐々に二次電流を低減させて行くようにしても良い（図６（ａ）の二次電流波形中、一点鎖線で示す）。

【0075】

一方、図６（ｂ）の波形図に示すように、点火状況監視期間ｔｘ中に短経路保持波形が維持されることなく、重畳制御変更タイミングα２において、一次コイル電圧が指標電圧値を大きく超える高電圧に上昇していた場合、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電が大きく膨らんでいると考えられるので、重畳低減条件は成立せず、重畳制御タイミング判定手段３０１から副一次コイル制御手段３０６に対して第２重畳制御への変更が指示されることは無いので、副一次コイル制御手段３０６による第１ＰＷＭ制御が維持され（図６（ｂ）における副一次コイル通電信号Ｓｂ２波形を参照）、二次電流も第１電流値に保持されたままとなる（図６（ｂ）における二次電流波形を参照）。

【0076】

上述したように、第２実施形態にかかる内燃機関用点火装置２においても、第１重畳制御を行う事で点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電に吹き消えが生じないよう、点火コイル二次側へ放電エネルギを重畳しておき、重畳制御変更タイミングにおいて重畳低減条件が成立していた場合には、第１重畳制御から第２重畳制御に変更して点火コイル二次側へ重畳する放電エネルギを低減させ、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電が大きく膨らむようにするので、着火性を向上させることができると共に、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化を低減できる。

【0077】

上述した第１，第２実施形態に係る内燃機関用点火装置１，２では、二次コイル電圧の相関情報として用いる一次コイル電圧の波形状態によって、重畳低減条件を設定するものとしたが、他の重畳低減条件を設定しても構わない。例えば、図７に示す第３実施形態に係る内燃機関用点火装置３においては、点火によって消費した電力量が点火に必要十分と想定される想定必要電力量に達したか否かを重畳低減条件とし、想定必要電力量以上の電力が消費されていた場合には、点火コイル二次側へのエネルギ重畳を停止させ、過剰な電力消費とならないようにした。

【0078】

図７に示す内燃機関用点火装置３は、第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１と同様、点火コイル１１Ａを設けた点火コイルユニット１０Ａと、この点火コイルユニット１０Ａに対応した駆動制御機能を有する内燃機関駆動制御装置３０Ｃ、二次電流を所定の制御電流値に保持できる二次電流重ね手段５０を備える。なお、前述した第１実施形態に係る内燃機関用点火装置１と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0079】

内燃機関駆動制御装置３０Ｃでは、一次コイル電圧信号に基づいて二次コイル電圧を推定することにより、点火プラグ２０への印加電圧の変化を知ることが可能となるので、内燃機関駆動制御装置３０Ｃが二次電流重ね手段５０による二次電流の重畳制御を行う。この二次電流重ね手段５０を用いたエネルギ重畳制御は、例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ｃに設けた重畳制御手段３３の機能によって実行する。また、二次電流重ね手段５０の電流源としては、車両バッテリ等の直流電源４０を用いることができる。

【0080】

重畳制御手段３３の一例を図８に示す。重畳制御手段３３には、重畳制御の開始・変更や終了のタイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０１と、この重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングを判定するための情報として用いる重畳制御開始条件を記憶している重畳制御開始条件記憶手段３０２と、重畳制御開始に伴って二次電流重ね手段５０を動作制御するための二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して出力する二次電流重ね制御信号生成手段３０３と、点火に必要十分と想定される電力量の値を想定必要電力値として記憶しておく想定必要電力値記憶手段３０７と、を設ける。

【0081】

重畳制御タイミング判定手段３０１には、点火信号Ｓｉと一次コイル電圧信号と二次電流検出信号と重畳制御開始条件記憶手段３０２からの重畳制御開始条件が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳制御開始条件を満たす重畳制御開始タイミングα１の成立を判定する。例えば、図９の波形図に示すように、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギが消費されて一次電圧が急激に高く（図９の一次コイル電圧波形においては負極に大きく）なり、短時間で低下して（図９の一次コイル電圧波形においては正極側へ戻って）行き、予め定めた指標値電圧に達したタイミングを重畳制御開始タイミングα１と判定する。

【0082】

また、重畳制御開始条件は、放電開始から早期に成立する条件であれば、任意に設定して良く、例えば、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを重畳制御開始条件とする場合には、放電タイミングＩＧから所定期間の経過を重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させておくことで、重畳制御タイミング判定手段３０１は重畳制御開始条件記憶手段３０２から取得した重畳制御開始条件を用いた重畳制御開始タイミングの判定を行い、二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ二次電流重ね制御信号の生成開始を指示することができる。なお、重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させる重畳制御開始条件は、外部から重畳制御開始条件設定信号を入力することで任意に変更できるようにしておくと、内燃機関の特性に応じて柔軟に重畳制御開始条件を設定できるので、利便性を高めることができる。

【0083】

重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングα１と判定し、二次電流重ね制御信号生成手段３０３に第１重畳制御開始指示を出すと、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して二次電流重ね手段５０へ出力し、二次電流重ね手段５０によって二次電流が重畳され、所定の制御電流値保持される（図９の二次電流波形中、濃い網掛けで示す領域を参照）。なお、何らかの要因（故障や断線等）により、放電タイミングＩＧ以降に重畳制御開始条件の成立を重畳制御タイミング判定手段３０１が判定できなかった場合には、重畳制御が開始されることは無い。

【0084】

なお、重畳制御手段３３から二次電流重ね手段５０への指示は、それぞれの電流値に応じた電位レベルで二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成するものに限らない。例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ｃから二次電流重ね手段５０へ至る信号線を物理的に分けておき、二次電流重ね制御信号Ｓｐを出力した信号線に応じて、第１電流値か第２電流値かを二次電流重ね手段５０へ指示するようにしても良い。

【0085】

上記のようにして重畳制御が開始された後、重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されている重畳制御変更タイミングα２の成否を判定する。重畳制御変更タイミングは、例えば、点火タイミングＩＧから所定時間幅の点火状況監視期間ｔｘが経過したタイミングとし、点火に必要十分と想定される想定必要電力量が消費されたか否かを見極めるタイミングとして用いる。

【0086】

なお、適切な時間幅の点火状況監視期間ｔｘは、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの重畳制御変更タイミング設定信号によって重畳制御変更タイミング記憶手段３０５の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。また、想定必要電力値記憶手段３０７に記憶させておく想定必要電力値も、内燃機関の特性や動作環境によって異なるので、例えば、外部からの想定必要電力値設定信号によって想定必要電力値記憶手段３０７の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。

【0087】

重畳制御タイミング判定手段３０１は、点火タイミングＩＧから重畳制御変更タイミングα２が成立するまで（点火状況監視期間ｔｘが経過するまで）の期間、点火コイル二次側で消費された電力の積分値、すなわち、二次コイル１１２に与えられた誘導放電エネルギと二次電流重ね手段５０によって重畳された重畳エネルギとの積算値である重ね電力積分値を演算する。このため、重畳制御タイミング判定手段３０１は、一次コイル電圧信号によって得られる一次コイル電圧から想定される二次コイル電圧と二次電流検出信号によって得られる二次電流との積により算出される放電電力を放電開始から重畳制御変更タイミングα２まで積算することで、重ね電力積分値を演算する重ね電力積分値演算機能を備える。

【0088】

そして、重畳制御変更タイミングα２になると、重畳制御タイミング判定手段３０１は、演算により求めた重ね電力積分値が、想定必要電力記憶手段３０７に記憶されている想定必要電力値に達しているか否かの重畳低減条件を判定する。このとき、重ね電力積分値が想定必要電力値に達していれば、重畳制御タイミング判定手段３０１は二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ重畳制御の停止（二次電流を制御電流値よりも低下させる第２重畳制御に相当）を指示する。

【0089】

これにより、二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、二次電流重ね制御信号ＳｐをＯＦＦに変更し（図９における二次電流重ね制御信号Ｓｐ波形を参照）、二次電流が制御電流値に保持されなくなるので（図９における二次電流波形を参照）、以降は一次コイル１１１から二次コイル１１２に与えられた誘導放電エネルギのみによる放電が継続する。なお、二次電流検出信号を二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ供給しておけば（図８中、破線で示す）、二次電流重ね手段５０を用いた重畳制御が適正に行われているか否かを二次電流重ね制御信号生成手段３０３で判定できる。重畳制御が適正に行われていないと判定した場合、例えば、その旨を報知して異常を搭乗者に知らせると共に、重畳制御を一旦中止すれば、二次電流重ね手段５０が無意味に電力消費することを抑制できる。

【0090】

このように、点火状況監視期間ｔｘ中の重ね電力積分値が想定必要電力値に達していれば、安定燃焼に必要十分と想定される放電エネルギが点火コイル二次側にて消費されたと考えられるので、重畳制御を中止して、それ以上の放電エネルギを放電エネルギ重畳手段によって点火コイル二次側へ重畳することを止め、重畳制御を行うことによる燃費の悪化を抑制するのである。仮に、重畳制御変更タイミングα２において重畳低減条件の判定を行わず、そのまま二次電流を制御電流値に維持する重畳制御を続けた場合（図９における二次電流波形中、破線で示す）、重畳制御終了タイミングβまでの重ね電力積分値は更に増大し（図９における重ね電力積分値波形中、破線で示す）、想定必要電力値よりも遙かに大きな電力量が消費されるので、重畳制御を行うことによる燃費の悪化が無視し得ないものとなる可能性がある。

【0091】

なお、重畳制御手段３３により行う重畳制御の終了タイミングは任意である。例えば、点火タイミングＩＧから計時した経過時間が、安定した燃焼維持に必要十分な放電時間に達したときを重畳制御終了タイミングβに設定し、第２重畳制御を終了するようにしても良い。或いは、一次コイル電圧が予め定めた重畳停止基準電圧値にまで下がったタイミングを重畳制御終了タイミングβとし、この重畳制御終了タイミングβになると、重畳制御タイミング判定手段３０１が二次電流重ね制御信号生成手段３０３への重畳制御指示を停止（或いは、重畳制御終了指示を出力）することで、二次電流重ね制御信号生成手段３０３からの二次電流重ね制御信号Ｓｐを停止させ（例えば、信号電位をＯＦＦにし）、二次電流重ね手段５０による二次電流重畳機能を停止させてもよい。

【0092】

また、本実施形態においては、重畳制御タイミング判定手段３０１が点火タイミングＩＧから重畳制御変更タイミングα２までの重ね電力積分値を求めるものとしたが、例えば、重畳制御開始タイミングα１から重畳制御変更タイミングα２までの重ね電力積分値を求め、これを用いて重畳低減条件の成否を判定するようにしても良い。かくする場合は、想定必要電力値記憶手段３０７に記憶させておく想定必要電力値を、重畳制御開始タイミングα１から重畳制御変更タイミングα２までの期間に応じた想定必要電力値にしておく必要がある。

【0093】

一方、図１０の波形図に示すように、重畳制御変更タイミングα２において、重畳制御タイミング判定手段３０１が点火状況監視期間ｔｘ中に求めた重ね電力積分値が、想定必要電力値記憶手段３０７に記憶されている想定必要電力値に達していなかった場合、重畳低減条件は成立せず、重畳制御タイミング判定手段３０１から二次電流重ね制御信号生成手段３０３に対して第２重畳制御への変更（重畳制御の停止）が指示されることは無いので、二次電流重ね制御信号Ｓｐの出力が継続され（図１０における二次電流重ね制御信号Ｓｐ波形を参照）、二次電流も制御電流値に保持されたままとなる（図１０における二次電流波形を参照）。

【0094】

なお、重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御変更タイミングα２となる点火状況監視期間ｔｘ中だけ重ね電力積分値を求めていれば良いのであるが、重畳低減条件が成立しなかった場合には、その後も継続して重ね電力積分値を求めるようにしても良い（図１０における重ね電力積分値波形中、破線で示す）。例えば、重畳制御変更タイミングα２の後に、第２重畳制御変更タイミングα３、第３重畳制御変更タイミングα４…を設定しておき、その都度、重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳低減条件の成否を判定し、重畳低減条件が成立したタイミングで、重畳制御タイミング判定手段３０１から二次電流重ね制御信号生成手段３０３に対して第２重畳制御への変更（重畳制御の停止）を指示すれば、重畳制御を行うことによる燃費の悪化を抑制する上で、一層効果がある。

【0095】

上述したように、第３実施形態にかかる内燃機関用点火装置３では、第１重畳制御を行う事で点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電に吹き消えが生じないよう、点火コイル二次側へ放電エネルギを重畳しておき、重畳制御変更タイミングにおいて重畳低減条件が成立していた場合には、第１重畳制御から第２重畳制御に変更して点火コイル二次側への放電エネルギ重畳を停止させるので、着火性を向上させることができると共に、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化を低減できる。

【0096】

上述した第３実施形態に係る内燃機関用点火装置３では、点火コイル１１Ａの二次側を流れる二次電流を直接コントロールできる二次電流重ね手段５０を放電エネルギ重畳手段として用いるものとしたが、放電エネルギ重畳手段はこれに限定されるものではない。例えば、図１１に示す第４実施形態に係る内燃機関用点火装置４のように、点火タイミングＩＧ以降に点火コイルの一次側から二次側へ誘導性の放電エネルギを重畳することで、点火プラグ２０に発生した火花放電による着火性を向上させる構成とすることもできる。

【0097】

図１１に示す内燃機関用点火装置４は、第２実施形態に係る内燃機関用点火装置２と同様、点火コイル１１Ｂを設けた点火コイルユニット１０Ｂと、副一次コイル通電許可スイッチ７１と、副一次コイル通電スイッチ７２と、点火コイルユニット１０Ｂおよび副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２に対応した駆動制御機能を有する内燃機関駆動制御装置３０Ｄを備える。なお、前述した第１～第３実施形態に係る内燃機関用点火装置１～３と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0098】

内燃機関駆動制御装置３０ｄでは、一次コイル電圧信号に基づいて二次コイル電圧を推定することにより、点火プラグ２０への印加電圧の変化を知ることが可能となるので、内燃機関駆動制御装置３０ｄが副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２の動作制御を行うことで、副一次コイル１１１ｂによる重畳磁束の発生タイミングや磁束量の制御を行う。これら副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２の動作制御は、例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ｄに設けた重畳制御手段３４の機能によって実行する。

【0099】

重畳制御手段３４の一例を図１２に示す。重畳制御手段３４には、重畳制御の開始・変更や終了のタイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０１と、この重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングを判定するための情報として用いる重畳制御開始条件を記憶している重畳制御開始条件記憶手段３０２と、重畳制御開始に伴って副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２を動作させるための副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１と副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して出力する副一次コイル制御手段３０６と、重畳制御開始条件が成立して重畳制御を開始した後に成立する重畳制御変更タイミングを記憶しておく重畳制御変更タイミング記憶手段３０５と、点火に必要十分と想定される電力量の値を想定必要電力値として記憶しておく想定必要電力値記憶手段３０７と、点火コイル二次側に流す二次電流の目標値とする制御電流値を記憶しておく変更可能二次電流値記憶手段３０４と、を設ける。

【0100】

重畳制御タイミング判定手段３０１には、点火信号Ｓｉと一次コイル電圧信号と二次電流検出信号と重畳制御開始条件記憶手段３０２からの重畳制御開始条件が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳制御開始条件を満たす重畳制御開始タイミングα１の成立を判定する。例えば、図１３の波形図に示すように、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギが消費されて一次電圧が急激に高くなり、短時間で低下して行き、予め定めた指標値電圧に達したタイミングを重畳制御開始タイミングα１と判定する。

【0101】

また、重畳制御開始条件は、放電開始から早期に成立する条件であれば、任意に設定して良く、例えば、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを重畳制御開始条件とする場合には、放電タイミングＩＧから所定期間の経過を重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させておくことで、重畳制御タイミング判定手段３０１は重畳制御開始条件記憶手段３０２から取得した重畳制御開始条件を用いた重畳制御開始タイミングの判定を行い、二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ二次電流重ね制御信号の生成開始を指示することができる。なお、重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させる重畳制御開始条件は、外部から重畳制御開始条件設定信号を入力することで任意に変更できるようにしておくと、内燃機関の特性に応じて柔軟に重畳制御開始条件を設定できるので、利便性を高めることができる。

【0102】

重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングα１と判定し、副一次コイル制御手段３０６に第１重畳制御開始の指示を出すと、副一次コイル制御手段３０１は副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して、副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２へそれぞれ出力する。放電エネルギ重畳手段として機能する副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２によって副一次コイル１１１ｂへの通電制御が実行され、通電量に応じた重畳磁束が二次コイル１１２に作用し、二次電流が重畳される（図１３の二次電流波形中、濃い網掛けで示す領域を参照）。なお、何らかの要因（故障や断線等）により、放電タイミングＩＧ以降に重畳制御開始条件の成立を重畳制御タイミング判定手段３０１が判定できなかった場合には、重畳制御が開始されることは無い。

【0103】

このとき、副一次コイル制御手段３０６は、二次電流検出信号から得られる二次電流の値を、制御電流値記憶手段３０８に記憶された第１重畳制御用の制御電流値に近づけるように、副一次コイル１１１ｂに発生させる重畳磁束量を調整する第１重畳制御を行う。例えば、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束で二次電流を制御電流値に保持できる副一次電流が副一次コイル１１１ｂへ供給されるように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のパルス幅（デューティ比）を多段階（例えば、２５６段階）で調整した副一次コイル通電信号Ｓｂ２を副一次コイル制御手段３０６が生成して副一次コイル通電スイッチ７２へ供給すれば、副一次コイル通電スイッチ７２に適切なスイッチング動作を行わせるＰＷＭ制御が可能となり、第１重畳制御が実行される。

【0104】

上記のようにして重畳制御が開始された後、重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されている重畳制御変更タイミングα２の成否を判定する。重畳制御変更タイミングは、例えば、点火タイミングＩＧから所定時間幅の点火状況監視期間ｔｘが経過したタイミングとし、点火に必要十分と想定される想定必要電力量が消費されたか否かを見極めるタイミングとして用いる。

【0105】

なお、適切な時間幅の点火状況監視期間ｔｘは、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの重畳制御変更タイミング設定信号によって重畳制御変更タイミング記憶手段３０５の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。また、想定必要電力値記憶手段３０７に記憶させておく想定必要電力値も、内燃機関の特性や動作環境によって異なるので、例えば、外部からの想定必要電力値設定信号によって想定必要電力値記憶手段３０７の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。同様に、制御電流値記憶手段３０８に記憶させておく制御電流値も、内燃機関の特性や動作環境によって異なるので、例えば、外部からの制御電流値設定信号によって制御電流値記憶手段３０８の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。

【0106】

重畳制御タイミング判定手段３０１は、点火タイミングＩＧから重畳制御変更タイミングα２が成立するまで（点火状況監視期間ｔｘが経過するまで）の期間、点火コイル二次側で消費された電力の積分値、すなわち、主一次コイル１１１ａにより与えられた誘導放電エネルギと副一次コイル１１１ｂによって重畳された重畳エネルギとの積算値である重ね電力積分値を演算する。このため、重畳制御タイミング判定手段３０１は、一次コイル電圧信号によって得られる一次コイル電圧から想定される二次コイル電圧と二次電流検出信号によって得られる二次電流との積により算出される放電電力を放電開始から重畳制御変更タイミングα２まで積算することで、重ね電力積分値を演算する重ね電力積分値演算機能を備える。

【0107】

そして、重畳制御変更タイミングα２になると、重畳制御タイミング判定手段３０１は、演算により求めた重ね電力積分値が、想定必要電力記憶手段３０７に記憶されている想定必要電力値に達しているか否かの重畳低減条件を判定する。このとき、重ね電力積分値が想定必要電力値に達していれば、重畳制御タイミング判定手段３０１は副一次コイル制御手段３０６へ重畳制御の停止（二次電流を制御電流値よりも低下させる第２重畳制御に相当）を指示する。

【0108】

これにより、副一次コイル制御手段３０６は、副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２をＯＦＦに変更し（図１３における副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１波形および副一次コイル通電信号Ｓｂ２波形を参照）、二次電流が制御電流値に保持されなくなるので（図１３における二次電流波形を参照）、以降は一次コイル１１１から二次コイル１１２に与えられた誘導放電エネルギのみによる放電が継続する。

【0109】

このように、点火状況監視期間ｔｘ中の重ね電力積分値が想定必要電力値に達していれば、安定燃焼に必要十分と想定される放電エネルギが点火コイル二次側にて消費されたと考えられるので、重畳制御を中止して、それ以上の放電エネルギを放電エネルギ重畳手段によって点火コイル二次側へ重畳することを止め、重畳制御を行うことによる燃費の悪化を抑制するのである。仮に、重畳制御変更タイミングα２において重畳低減条件の判定を行わず、そのまま二次電流を制御電流値に維持する重畳制御を続けた場合（図１３における二次電流波形中、破線で示す）、重畳制御終了タイミングβまでの重ね電力積分値は更に増大し（図１３における重ね電力積分値波形中、破線で示す）、想定必要電力値よりも遙かに大きな電力量が消費されるので、重畳制御を行うことによる燃費の悪化が無視し得ないものとなる可能性がある。

【0110】

なお、重畳制御手段３４により行う重畳制御の終了タイミングは任意である。例えば、点火タイミングＩＧから計時した経過時間が、安定した燃焼維持に必要十分な放電時間に達したときを重畳制御終了タイミングβに設定し、第２重畳制御を終了するようにしても良い。或いは、一次コイル電圧が予め定めた重畳停止基準電圧値にまで下がったタイミングを重畳制御終了タイミングβとし、この重畳制御終了タイミングβになると、重畳制御タイミング判定手段３０１が副一次コイル制御手段３０６への重畳制御指示を停止（或いは、重畳制御終了指示を出力）することで、副一次コイル制御手段３０６からの副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を停止させ（例えば、信号電位をＯＦＦにし）、副一次コイル１１１ｂへの通電による重畳磁束を消失させるようにしてもよい。

【0111】

また、本実施形態においては、重畳制御タイミング判定手段３０１が点火タイミングＩＧから重畳制御変更タイミングα２までの重ね電力積分値を求めるものとしたが、例えば、重畳制御開始タイミングα１から重畳制御変更タイミングα２までの重ね電力積分値を求め、これを用いて重畳低減条件の成否を判定するようにしても良い。かくする場合は、想定必要電力値記憶手段３０７に記憶させておく想定必要電力値を、重畳制御開始タイミングα１から重畳制御変更タイミングα２までの期間に応じた想定必要電力値にしておく必要がある。

【0112】

一方、図１４の波形図に示すように、重畳制御変更タイミングα２において、重畳制御タイミング判定手段３０１が点火状況監視期間ｔｘ中に求めた重ね電力積分値が、想定必要電力値記憶手段３０７に記憶されている想定必要電力値に達していなかった場合、重畳低減条件は成立せず、重畳制御タイミング判定手段３０１から副一次コイル制御手段３０６に対して第２重畳制御への変更（重畳制御の停止）が指示されることは無いので、副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２の出力が継続され（図１４における副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１波形および副一次コイル通電信号Ｓｂ２波形を参照）、二次電流も制御電流値に保持されたままとなる（図１４における二次電流波形を参照）。

【0113】

なお、重畳制御タイミング判定手段３０１は、重畳制御変更タイミングα２となる点火状況監視期間ｔｘ中だけ重ね電力積分値を求めていれば良いのであるが、重畳低減条件が成立しなかった場合には、その後も継続して重ね電力積分値を求めるようにしても良い（図１４における重ね電力積分値波形中、破線で示す）。例えば、重畳制御変更タイミングα２の後に、第２重畳制御変更タイミングα３、第３重畳制御変更タイミングα４…を設定しておき、その都度、重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳低減条件の成否を判定し、重畳低減条件が成立したタイミングで、重畳制御タイミング判定手段３０１から副一次コイル制御手段３０６に対して第２重畳制御への変更（重畳制御の停止）を指示すれば、重畳制御を行うことによる燃費の悪化を抑制する上で、一層効果がある。

【0114】

上述したように、第３実施形態にかかる内燃機関用点火装置３では、第１重畳制御を行う事で点火プラグ２０の放電電極間に発生した火花放電に吹き消えが生じないよう、点火コイル二次側へ放電エネルギを重畳しておき、重畳制御変更タイミングにおいて重畳低減条件が成立していた場合には、第１重畳制御から第２重畳制御に変更して点火コイル二次側への放電エネルギ重畳を停止させるので、着火性を向上させることができると共に、点火のための消費電力を適切化して燃費の悪化を低減できる。

【0115】

上述した第１～第４実施形態に係る内燃機関用点火装置１～４では、二次コイル電圧の相関情報として用いる一次コイル電圧の波形状態や消費電力量によって重畳低減条件を設定するものとしたが、所定の時間が経過することで重畳低減条件が成立するものとし、その時間経過毎に二次電流を順次低減させて行くようにしても構わない。例えば、図１５に示す第５実施形態に係る内燃機関用点火装置５においては、放電サイクルにおける放電時間中に複数の重畳制御期間を設定し、各重畳制御期間に対応させて定めた二次電流値を維持することで、着火性を向上させると共に、過剰な電力消費とならないようにした。

【0116】

図１５に示す内燃機関用点火装置５は、第１，第３実施形態に係る内燃機関用点火装置１，３と同様、点火コイル１１Ａを設けた点火コイルユニット１０Ａと、この点火コイルユニット１０Ａに対応した駆動制御機能を有する内燃機関駆動制御装置３０Ｅ、二次電流を複数種類の電流値（例えば、最も高い第１電流値、それより低い第２電流値、最も低い第３電流値の３種類）に保持できる二次電流重ね手段５０を備える。なお、前述した第１～第４実施形態に係る内燃機関用点火装置１～４と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0117】

内燃機関駆動制御装置３０Ｅによって行う点火制御は、ピストンによってシリンダ内の混合気を高圧縮した適宜なタイミングで行うものであり、その適切な点火時期は、ピストンを昇降させるクランクシャフトのクランク角度によって推し量ることができるので、クランク角センサからの信号に基づいて点火信号Ｓｉのオン・オフを制御して、所定の点火タイミングＩＧを実現できる。

【0118】

そして、点火コイル１１Ａのオン・オフ制御によって点火プラグ２０の放電電極間に火花放電が生じて放電電流が流れ始めるのであるが、この火花放電は、放電電極間を横切る方向へ流れるタンブル流の影響を受ける。点火プラグ２０の放電ギャップ間を横切るように流れるタンブル流の流速（以下、プラグギャップ間流速という）は、点火サイクル毎に高くなったり低くなったりと変化が激しく、各点火サイクルにおける放電時間の範囲に限ってみても、規則性のある流速変化を予測することはできない。

【0119】

しかしながら、プラグギャップ間流速をある程度の範囲（例えば、高流速時、中流速時、低流速時といった代表的な流速変化タイプ）に区分けすると、その範囲のプラグギャップ間流速に対して火花放電が良く伸びるような放電電流値（例えば、高流速時には高電流値、中流速時には中電流値、低流速時には低電流値）を設定することは可能である。すなわち、二次電流を適宜な高電流値に保持することで高流速時に火花放電を好適に膨らませることができ、二次電流を適宜な中電流値に保持することで中流速時に火花放電を好適に膨らませることができ、二次電流を適宜な低電流値に保持することで低流速時に火花放電を好適に膨らませることができる。

【0120】

そこで、内燃機関駆動制御装置３０Ｅでは、タンブル流のプラグギャップ間流速を複数範囲の流速に分け、各流速に適した二次電流を所定時間毎に流すように二次電流重ね手段５０を用いたエネルギ重畳を行う。かくすれば、その点火サイクルにおけるタンブル流の流速に適した電流値の二次電流に制御されている期間には、点火プラグ２０の放電電極間に生じた火花放電が好適に伸びることとなるので、それだけ大きな火炎核が形成されて火炎伝搬も良好となり、着火性を向上させることができる。この二次電流重ね手段５０を用いたエネルギ重畳制御は、例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ｅに設けた重畳制御手段３５の機能によって実行する。また、二次電流重ね手段５０の電流源としては、車両バッテリ等の直流電源４０を用いることができる。

【0121】

重畳制御手段３５の一例を図１６に示す。重畳制御手段３５には、重畳制御の開始・変更や終了のタイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０１と、この重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングを判定するための情報として用いる重畳制御開始条件を記憶している重畳制御開始条件記憶手段３０２と、重畳制御開始に伴って二次電流重ね手段５０を動作制御するための二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して出力する二次電流重ね制御信号生成手段３０３と、点火コイル二次側に流す二次電流の目標値として使用できる複数の電流値（例えば、第１電流値、第２電流値、第３電流値の３種類）を記憶しておく変更可能二次電流値記憶手段３０４と、重畳制御開始条件が成立して重畳制御を開始した後に成立する重畳制御変更タイミングを記憶しておく重畳制御変更タイミング記憶手段３０５と、を設ける。

【0122】

重畳制御タイミング判定手段３０１には、点火信号Ｓｉと一次コイル電圧信号と重畳制御開始条件記憶手段３０２からの重畳制御開始条件が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳制御開始条件を満たす重畳制御開始タイミングα１の成立を判定する。例えば、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギが消費されて一次電圧が急激に高くなり、短時間で低下して行き、予め定めた指標値電圧に達したタイミングを重畳制御開始タイミングα１と判定する。

【0123】

また、重畳制御開始条件は、放電開始から早期に成立する条件であれば、任意に設定して良く、例えば、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを重畳制御開始条件とする場合には、放電タイミングＩＧから所定期間の経過を重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させておくことで、重畳制御タイミング判定手段３０１は重畳制御開始条件記憶手段３０２から取得した重畳制御開始条件を用いた重畳制御開始タイミングの判定を行い、二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ二次電流重ね制御信号の生成開始を指示することができる。なお、重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させる重畳制御開始条件は、外部から重畳制御開始条件設定信号を入力することで任意に変更できるようにしておくと、内燃機関の特性に応じて柔軟に重畳制御開始条件を設定できるので、利便性を高めることができる。

【0124】

重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶されていた重畳制御開始条件に基づいて重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングα１の成立を判定すると、二次電流重ね制御信号生成手段３０３に第１重畳制御開始指示を出し、その後、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されていた第１変更タイミングα２の成立（例えば、重畳制御開始タイミングα１から所定の重畳制御時間ｔｘが経過したこと）を判定すると、二次電流重ね制御信号生成手段３０３に第２重畳制御開始指示を出し、その後、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されていた第２変更タイミングα３の成立（例えば、第１変更タイミングα２から所定の重畳制御時間ｔｘが経過したこと）を判定すると、二次電流重ね制御信号生成手段３０３に第３重畳制御開始指示を出す。その後、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されていた重畳制御終了タイミングβの成立（例えば、第２変更タイミングα３から所定の重畳制御時間ｔｘが経過したこと）を判定すると、二次電流重ね制御信号生成手段３０３に重畳制御終了指示を出す。

【0125】

重畳制御開始条件の成立により、重畳制御タイミング判定手段３０１より第１重畳制御開始指示を受けた二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、信号電位がＬｅｖ１の二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して二次電流重ね手段５０へ出力し、重畳制御開始タイミングα１から第１変更タイミングα２に至る第１重畳制御期間Ｔ１が経過するまで、二次電流重ね手段５０によって第１電流値の二次電流が保持される。なお、何らかの要因（故障や断線等）により、放電タイミングＩＧ以降に重畳制御開始条件の成立を重畳制御タイミング判定手段３０１が判定できなかった場合には、重畳制御が開始されることは無い。

【0126】

この第１重畳制御開始から所定の重畳制御時間ｔｘが経過して、重畳制御タイミング判定手段３０１より第２重畳制御開始指示を受けた二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、信号電位がＬｅｖ２の二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して二次電流重ね手段５０へ出力し、第１変更タイミングα２から第２変更タイミングα３に至る第２重畳制御期間Ｔ２が経過するまで、二次電流重ね手段５０によって第２電流値の二次電流が保持される。

【0127】

さらに、第２重畳制御開始から所定の重畳制御時間ｔｘが経過して、重畳制御タイミング判定手段３０１より第３重畳制御開始指示を受けた二次電流重ね制御信号生成手段３０３は、信号電位がＬｅｖ３の二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成して二次電流重ね手段５０へ出力し、第２変更タイミングα３から重畳制御終了タイミングβに至る第３重畳制御期間Ｔ３が経過するまで、二次電流重ね手段５０によって第３電流値の二次電流が保持される。

【0128】

なお、重畳制御手段３１から二次電流重ね手段５０への指示は、それぞれの電流値に応じた電位レベルで二次電流重ね制御信号Ｓｐを生成するものに限らない。例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ｅから二次電流重ね手段５０へ至る信号線を物理的に分けておき、二次電流重ね制御信号Ｓｐを出力した信号線に応じて、第１電流値～第３電流値の何れかを二次電流重ね手段５０へ指示するようにしても良い。

【0129】

ここで、第１～第３重畳制御期間Ｔ１～Ｔ３と、二次電流を保持する第１～第３電流値との関係について説明する。図１７（ａ）、図１８（ａ）、図１９（ａ）は、プラグギャップ間流速とクランク角度の関係を示す特性図であり、クランクが上死点（クランク角度が０）へ近づくにつれて概ねプラグギャップ間流速が低下して行く傾向を示している。また、プラグギャップ間流速に対して好適な電流値、すなわち、タンブル流による吹き消えが生じないで火花が良く伸びるときの電流値の範囲は、各内燃機関の構造や特性に応じて特定することができる。

【0130】

例えば、プラグギャップ間流速が１９〔ｍ／ｓ〕～１５〔ｍ／ｓ〕の範囲に対して有効な二次電流の範囲である第１電流ゾーン、プラグギャップ間流速が１５〔ｍ／ｓ〕～１１〔ｍ／ｓ〕の範囲に対して有効な二次電流の範囲である第２電流ゾーン、プラグギャップ間流速が１１〔ｍ／ｓ〕～７〔ｍ／ｓ〕の範囲に対して有効な二次電流の範囲である第３電流ゾーン、をそれぞれ設定し、第１電流ゾーンにおけるプラグギャップ間流速の全範囲で有効な二次電流値として第１電流値（例えば、２１０〔ｍＡ〕）を、第２電流ゾーンにおけるプラグギャップ間流速の全範囲で有効な二次電流値として第２電流値（例えば、１６０〔ｍＡ〕）を、第３電流ゾーンにおけるプラグギャップ間流速の全範囲で有効な二次電流値として第３電流値（例えば、１１０〔ｍＡ〕）を、それぞれ設定する。すなわち、プラグギャップ間流速の範囲をある程度絞り込むことで、その範囲内のプラグギャップ間流速全てに有効な１つの二次電流値を設定できるのである。

【0131】

しかしながら、プラグギャップ間流速の乱れは広範なブレとなっており、点火タイミングＩＧ以降の放電時間範囲に限定してみても、第１～第３電流ゾーンの何れか１つに収まるものではない。そこで、プラグギャップ間流速が比較的高いときに予測される流速変化を高流速予測とし（図１７（ａ）を参照）、プラグギャップ間流速が中間的と予測される流速変化を中流速予測とし（図１８（ａ）を参照）、プラグギャップ間流速が比較的低いときに予測される流速変化を低流速予測とし（図１９（ａ）を参照）、それぞれの流速変化を第１～第３電流ゾーンの何れかに割り当てられるか試みた。

【0132】

図１７（ａ）に示す高流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性に着目すると、重畳制御開始タイミングα１から第１変更タイミングα２に至る第１重畳制御期間Ｔ１において、第１電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、プラグギャップ間流速が高い傾向にあるときは、二次電流を第１電流ゾーンに対応する第１電流値に保持しておくと、第１重畳制御期間Ｔ１で火花放電の放電経路が伸びて大きな火炎核が形成され、着火性を向上させることができる。

【0133】

図１８（ａ）に示す中流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性に着目すると、第１変更タイミングα２から第２変更タイミングα３に至る第２重畳制御期間Ｔ２において、第２電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、プラグギャップ間流速が中程度の傾向にあるときは、二次電流を第２電流ゾーンに対応する第２電流値に保持しておくと、第２重畳制御期間Ｔ２で火花放電の放電経路が伸びて大きな火炎核が形成され、着火性を向上させることができる。

【0134】

図１９（ａ）に示す中流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性に着目すると、第２変更タイミングα３から重畳制御終了タイミングβに至る第３重畳制御期間Ｔ３において、第３電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、プラグギャップ間流速が低い傾向にあるときは、二次電流を第３電流ゾーンに対応する第３電流値に保持しておくと、第３重畳制御期間Ｔ３で火花放電の放電経路が伸びて大きな火炎核が形成され、着火性を向上させることができる。

【0135】

従って、図１７（ａ）に示す高流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性から、第１重畳制御期間Ｔ１においては二次電流を第１電流値に保持しておく第１重畳制御を行い、図１８（ａ）に示す中流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性から、第２重畳制御期間Ｔ２においては二次電流を第２電流値に保持しておく第２重畳制御を行い、図１９（ａ）に示す中流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性から、第３重畳制御期間Ｔ３においては二次電流を第２電流値に保持しておく第３重畳制御を行えば、プラグギャップ間流速に生ずる高低のブレに柔軟に対応でき、点火サイクル毎の放電時間内に火花放電の放電経路を伸ばして着火性を向上させることが可能となる。

【0136】

このように、本実施形態に係る内燃機関用点火装置５では、予め設定した重畳制御時間ｔｘ毎に、二次電流の電流値を第１電流値、第２電流値、第３電流値へ順に変更するという簡単な制御で（図１７（ｂ）、図１８（ｂ）、図１９（ｂ）における二次電流重ね制御信号Ｓｐ波形および二次電流波形を参照）、プラグギャップ間流速の高低に影響されることなく、好適に火花放電の放電経路を伸ばして着火性を向上させることができる。

【0137】

具体的には、図１７（ａ）に示すように、プラグギャップ間流速が高い傾向にあるとき、その流速変化は、重畳制御開始タイミングα１から第１変更タイミングα２に至る第１重畳制御期間Ｔ１において、第１電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、二次電流が第１電流値に保持されているときに放電電流の放電経路を伸ばすことができる。このように火花放電の放電経路が伸びた状況は、図１７（ｂ）の一次コイル電圧波形における第１重畳制御期間Ｔ１において、一次コイル電圧が大きく上昇していることから分かる。

【0138】

また、図１８（ａ）に示すように、プラグギャップ間流速が中程度であるとき、その流速変化は、第１変更タイミングα２から第２変更タイミングα１に至る第２重畳制御期間Ｔ２において、第２電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、二次電流が第２電流値に保持されているときに放電電流の放電経路を伸ばすことができる。このように火花放電の放電経路が伸びた状況は、図１８（ｂ）の一次コイル電圧波形における第２重畳制御期間Ｔ２において、一次コイル電圧が大きく上昇していることから分かる。

【0139】

また、図１９（ａ）に示すように、プラグギャップ間流速が低い傾向にあるとき、その流速変化は、第２変更タイミングα３から重畳制御終了タイミングβに至る第３重畳制御期間Ｔ３において、第３電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、二次電流が第３電流値に保持されているときに放電電流の放電経路を伸ばすことができる。このように火花放電の放電経路が伸びた状況は、図１９（ｂ）の一次コイル電圧波形における第３重畳制御期間Ｔ２において、一次コイル電圧が大きく上昇していることから分かる。

【0140】

なお、適切な時間幅の重畳制御時間ｔｘは、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの重畳制御変更タイミング設定信号によって重畳制御変更タイミング記憶手段３０５の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。但し、第１重畳制御～第３重畳制御を行うまでの期間が、点火コイル１１Ａによって生ずる放電時間を越えることがないよう、重畳制御時間ｔｘの時間幅に考慮しておく必要がある。

【0141】

また、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶させておく第１重畳制御用の第１電流値、第２重畳制御用の第２電流値、第３重畳制御用の第３電流値も、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、プラグギャップ間流速の変化特性に応じた電流ゾーンおよび対応する二次電流値を設定することができれば、汎用性を高めることができる。そこで、例えば、外部からの変更可能二次電流値設定信号によって変更可能二次電流値記憶手段３０４の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、第１～第３電流値を簡便に変更することが可能となり、利便性が高い。

【0142】

また、重畳制御タイミング判定手段３０１が第１～第３重畳制御の開始・終了を判定する情報は、重畳制御時間ｔｘの経過に限定されるものではない。例えば、重畳制御タイミング判定手段３０１に二次電流検出信号を入力させておき（図１６中、破線で示す）、二次電流検出信号によって検知した二次電流が第１～第３電流値に変更されてからの保持時間によって、第１～第３重畳制御の開始・終了を判定するようにしても良い。或いは、プラグギャップ間流速に生ずる高低変化の傾向に偏りがあるような場合には、第１重畳制御用の第１重畳制御時間ｔｘ１と第２重畳制御用の第２重畳制御時間ｔｘ２と第３重畳制御用の第３重畳制御時間ｔｘ３を別々の時間幅としておき、第１～第３重畳制御期間Ｔ１～Ｔ３がそれぞれ異なる時間幅となる設定を行えるようにしても構わない。

【0143】

また、プラグギャップ間流速の予測に応じて設定する電流ゾーンは、３種類に限らず、４種類以上に設定しても良いが、各電流ゾーンに対応する重畳制御時間が短くなるため、火花放電の放電経路が十分に伸びる前に次の重畳制御へ移行してしまう可能性もあり、必ずしも着火性能の向上に寄与できわけではない。逆に、プラグギャップ間流速の予測に応じて設定する電流ゾーンを２種類に設定すると、各電流ゾーンに対応させて設定する二次電流の電流値が、その流速変化の全範囲で火花放電の放電経路を十分に伸ばせるとは限らない。但し、内燃機関の特性や通常の運転状況から、プラグギャップ間流速が高流速側に寄っており、殆ど低流速には落ちない傾向にあるような場合ならば、低域の第３電流ゾーンを除外して第１電流ゾーンと第２電流ゾーンに対応させた第１重畳制御と第２重畳制御のみを行うような制御としても良い。このとき、第１，第２重畳制御を行う重畳制御時間ｔｘはそのままとしても良いが、１．５倍の重畳制御時間に増やせば、第１，第２重畳制御において火花放電の放電経路を伸ばすための時間を十分に確保できるので、着火性の向上に一層有効と考えられる。

【0144】

また、重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御の変更および終了を判定するための情報として重畳制御タイミング記憶手段３０５に記憶させるのは、重畳制御時間ｔｘに限定されない。例えば、クランク角センサとして高分解能の角度センサを用いている場合には、重畳制御変更タイミングとなるクランク角度を重畳制御タイミング記憶手段３０５に記憶させておくと共に、クランク角センサからのクランク角信号を重畳制御タイミング判定手段３０１に入力しておき（図１６中、破線で示す）、設定されているクランク角度になる毎に、重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御の変更を二次電流重ね制御信号生成手段３０３へ指示するようにしても良い。

【0145】

上述したように、第５実施形態に係る内燃機関用点火装置５では、一次コイル電圧から想定される二次コイル電圧の変化状況は重畳制御に用いず、所定時間幅の第１重畳制御期間Ｔ１においては二次電流を第１電流値とする第１重畳制御を行い、続く所定時間幅の第２重畳制御期間Ｔ２においては二次電流を第２電流値とする第２重畳制御を行い、続く所定時間幅の第３重畳制御期間Ｔ３においては二次電流を第３電流値とする第３重畳制御を行うという比較的単純な制御によって、プラグギャップ間流速の高低変化に左右されずに、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電を大きく膨らませることができるので、効率良く着火性を向上させることが可能となる。加えて、内燃機関用点火装置５で行う重畳制御では、二次電流を最も高い第１電流値からより低い第２電流値へ、更に低い第３電流値へと順次下げて行くので、点火のための消費電力を抑制して燃費の悪化を低減できる。

【0146】

上述した第５実施形態に係る内燃機関用点火装置５では、点火コイル１１Ａの二次側を流れる二次電流を直接コントロールできる二次電流重ね手段５０を放電エネルギ重畳手段として用いるものとしたが、放電エネルギ重畳手段はこれに限定されるものではない。例えば、図２０に示す第６実施形態に係る内燃機関用点火装置６のように、点火タイミングＩＧ以降に点火コイルの一次側から二次側へ誘導性の放電エネルギを重畳することで、点火プラグ２０に発生した火花放電による着火性を向上させる構成とすることもできる。

【0147】

図２０に示す内燃機関用点火装置６は、第２，第４実施形態に係る内燃機関用点火装置２，４と同様、点火コイル１１Ｂを設けた点火コイルユニット１０Ｂと、副一次コイル通電許可スイッチ７１と、副一次コイル通電スイッチ７２と、点火コイルユニット１０Ｂおよび副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２に対応した駆動制御機能を有する内燃機関駆動制御装置３０Ｆを備える。なお、前述した第１～第５実施形態に係る内燃機関用点火装置１～５と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0148】

内燃機関駆動制御装置３０Ｆでは、タンブル流のプラグギャップ間流速を複数範囲の流速に分け、各流速に適した二次電流を所定時間毎に流すように、内燃機関駆動制御装置３０Ｆが副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２の動作制御を行うことで、副一次コイル１１１ｂによる重畳磁束の発生タイミングや磁束量の制御を行う。かくすれば、その点火サイクルにおけるタンブル流の流速に適した電流値の二次電流に制御されている期間には、点火プラグ２０の放電電極間に生じた火花放電が好適に伸びることとなるので、それだけ大きな火炎核が形成されて火炎伝搬も良好となり、着火性を向上させることができる。これら副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２の動作制御は、例えば、内燃機関駆動制御装置３０Ｆに設けた重畳制御手段３６の機能によって実行する。

【0149】

重畳制御手段３６の一例を図２１に示す。重畳制御手段３６には、重畳制御の開始・変更や終了のタイミングを判定する重畳制御タイミング判定手段３０１と、この重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングを判定するための情報として用いる重畳制御開始条件を記憶している重畳制御開始条件記憶手段３０２と、重畳制御開始に伴って副一次コイル通電許可スイッチ７１と副一次コイル通電スイッチ７２を動作させるための副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１と副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して出力する副一次コイル制御手段３０６と、点火コイル二次側に流す二次電流の目標値として使用できる複数の電流値（例えば、第１電流値、第２電流値、第３電流値の３種類）を記憶しておく変更可能二次電流値記憶手段３０４と、重畳制御開始条件が成立して重畳制御を開始した後に成立する重畳制御変更タイミングを記憶しておく重畳制御変更タイミング記憶手段３０５と、を設ける。

【0150】

重畳制御タイミング判定手段３０１には、点火信号Ｓｉと一次コイル電圧信号と重畳制御開始条件記憶手段３０２からの重畳制御開始条件が供給されており、点火信号ＳｉがＯＮからＯＦＦとなる点火タイミングＩＧ以降に、重畳制御開始条件を満たす重畳制御開始タイミングα１の成立を判定する。例えば、一次電流遮断による点火タイミングＩＧで容量放電エネルギが消費されて一次電圧が急激に高くなり、短時間で低下して行き、予め定めた指標値電圧に達したタイミングを重畳制御開始タイミングα１と判定する。

【0151】

また、重畳制御開始条件は、放電開始から早期に成立する条件であれば、任意に設定して良く、例えば、容量放電と看做し得る所定期間（例えば、数十μｓ）が経過して誘導放電へ移行したと看做し得る状態になったことを重畳制御開始条件とする場合には、放電タイミングＩＧから所定期間の経過を重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させておくことで、重畳制御タイミング判定手段３０１は重畳制御開始条件記憶手段３０２から取得した重畳制御開始条件を用いた重畳制御開始タイミングの判定を行い、副一次コイル制御手段３０６へ重畳制御の開始を指示することができる。なお、重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶させる重畳制御開始条件は、外部から重畳制御開始条件設定信号を入力することで任意に変更できるようにしておくと、内燃機関の特性に応じて柔軟に重畳制御開始条件を設定できるので、利便性を高めることができる。

【0152】

重畳制御開始条件記憶手段３０２に記憶されていた重畳制御開始条件に基づいて重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御開始タイミングα１の成立を判定すると、副一次コイル制御手段３０６に第１重畳制御開始指示を出し、その後、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されていた第１変更タイミングα２の成立（例えば、重畳制御開始タイミングα１から所定の重畳制御時間ｔｘが経過したこと）を判定すると、副一次コイル制御手段３０６に第２重畳制御開始指示を出し、その後、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されていた第２変更タイミングα３の成立（例えば、第１変更タイミングα２から所定の重畳制御時間ｔｘが経過したこと）を判定すると、副一次コイル制御手段３０６に第３重畳制御開始指示を出す。その後、重畳制御変更タイミング記憶手段３０５に記憶されていた重畳制御終了タイミングβの成立（例えば、第２変更タイミングα３から所定の重畳制御時間ｔｘが経過したこと）を判定すると、副一次コイル制御手段３０６に重畳制御終了指示を出す。なお、何らかの要因（故障や断線等）により、放電タイミングＩＧ以降に重畳制御開始条件の成立を重畳制御タイミング判定手段３０１が判定できなかった場合には、重畳制御が開始されることは無い。

【0153】

重畳制御開始条件の成立により、重畳制御タイミング判定手段３０１から第１重畳制御開始指示を受けた副一次コイル制御手段３０６は、副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２へ出力し、重畳制御開始タイミングα１から第１変更タイミングα２に至る第１重畳制御期間Ｔ１が経過するまで、副一次コイル１１１ｂへの通電制御によって二次電流を第１電流値に保持する。すなわち、副一次コイル制御手段３０６が、二次電流検出信号により取得した二次電流の値に基づいて、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束で二次電流の値を第１電流値に保持あるいは近づける副一次電流が副一次コイル１１１ｂへ供給されるように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のパルス幅（デューティ比）を多段階（例えば、２５６段階）で調整した副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して副一次コイル通電スイッチ７２へ供給し、副一次コイル通電スイッチ７２に適切なスイッチング動作を行わせることが、第１重畳制御である。

【0154】

この第１重畳制御開始から所定の重畳制御時間ｔｘが経過して、重畳制御タイミング判定手段３０１より第２重畳制御開始指示を受けた副一次コイル制御手段３０６は、副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２へ出力し、第１変更タイミングα２から第２変更タイミングα３に至る第２重畳制御期間Ｔ２が経過するまで、副一次コイル１１１ｂへの通電制御によって二次電流を第２電流値に保持する。すなわち、副一次コイル制御手段３０６が、二次電流検出信号により取得した二次電流の値に基づいて、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束で二次電流の値を第２電流値に保持あるいは近づける副一次電流が副一次コイル１１１ｂへ供給されるように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のパルス幅を多段階で調整した副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して副一次コイル通電スイッチ７２へ供給し、副一次コイル通電スイッチ７２に適切なスイッチング動作を行わせることが、第２重畳制御である。

【0155】

さらに、第２重畳制御開始から所定の重畳制御時間ｔｘが経過して、重畳制御タイミング判定手段３０１より第３重畳制御開始指示を受けた副一次コイル制御手段３０６は、副一次コイル通電許可信号Ｓｂ１および副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して副一次コイル通電許可スイッチ７１および副一次コイル通電スイッチ７２へ出力し、第２変更タイミングα３から重畳制御終了タイミングβに至る第３重畳制御期間Ｔ３が経過するまで、副一次コイル１１１ｂへの通電制御によって二次電流を第３電流値に保持する。すなわち、副一次コイル制御手段３０６が、二次電流検出信号により取得した二次電流の値に基づいて、副一次コイル１１１ｂに生じさせる重畳磁束で二次電流の値を第３電流値に保持あるいは近づける副一次電流が副一次コイル１１１ｂへ供給されるように、副一次コイル通電信号Ｓｂ２のパルス幅を多段階で調整した副一次コイル通電信号Ｓｂ２を生成して副一次コイル通電スイッチ７２へ供給し、副一次コイル通電スイッチ７２に適切なスイッチング動作を行わせることが、第３重畳制御である。

【0156】

なお、第１～第３重畳制御期間Ｔ１～Ｔ３と、二次電流を保持する第１～第３電流値との関係は、前述した第５実施形態と同様で、プラグギャップ間流速とクランク角度の関係を示す図２２（ａ）、図２３（ａ）、図２４（ａ）のように、第１電流値で好適に火花放電の放電経路を伸ばせるプラグギャップ間流速の範囲を第１電流ゾーン、第２電流値で好適に火花放電の放電経路を伸ばせるプラグギャップ間流速の範囲を第２電流ゾーン、第３電流値で好適に火花放電の放電経路を伸ばせるプラグギャップ間流速の範囲を第３電流ゾーンに設定してある。

【0157】

従って、図２２（ａ）に示す高流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性から、第１重畳制御期間Ｔ１においては二次電流を第１電流値に保持しておく第１重畳制御を行い、図２３（ａ）に示す中流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性から、第２重畳制御期間Ｔ２においては二次電流を第２電流値に保持しておく第２重畳制御を行い、図２４（ａ）に示す中流速予測のプラグギャップ間流速の変化特性から、第３重畳制御期間Ｔ３においては二次電流を第２電流値に保持しておく第３重畳制御を行えば、プラグギャップ間流速に生ずる高低のブレに柔軟に対応でき、点火サイクル毎の放電時間内に火花放電の放電経路を伸ばして着火性を向上させることが可能となる。

【0158】

このように、上述した第５実施形態に係る内燃機関用点火装置５と同様、本実施形態に係る内燃機関用点火装置６においても、予め設定した重畳制御時間ｔｘ毎に、二次電流の電流値を第１電流値、第２電流値、第３電流値へ順に変更するという簡単な制御で（図２２（ｂ）、図２３（ｂ）、図２４（ｂ）における副一次コイル通電信号Ｓｂ２波形および二次電流波形を参照）、プラグギャップ間流速の高低に影響されることなく、好適に火花放電の放電経路を伸ばして着火性を向上させることができる。

【0159】

具体的には、図２２（ａ）に示すように、プラグギャップ間流速が高い傾向にあるとき、その流速変化は、重畳制御開始タイミングα１から第１変更タイミングα２に至る第１重畳制御期間Ｔ１において、第１電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、二次電流が第１電流値に保持されているときに放電電流の放電経路を伸ばすことができる。このように火花放電の放電経路が伸びた状況は、図２２（ｂ）の一次コイル電圧波形における第１重畳制御期間Ｔ１において、一次コイル電圧が大きく上昇していることから分かる。

【0160】

また、図２３（ａ）に示すように、プラグギャップ間流速が中程度であるとき、その流速変化は、第１変更タイミングα２から第２変更タイミングα１に至る第２重畳制御期間Ｔ２において、第２電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、二次電流が第２電流値に保持されているときに放電電流の放電経路を伸ばすことができる。このように火花放電の放電経路が伸びた状況は、図２３（ｂ）の一次コイル電圧波形における第２重畳制御期間Ｔ２において、一次コイル電圧が大きく上昇していることから分かる。

【0161】

また、図２４（ａ）に示すように、プラグギャップ間流速が低い傾向にあるとき、その流速変化は、第２変更タイミングα３から重畳制御終了タイミングβに至る第３重畳制御期間Ｔ３において、第３電流ゾーンに収まる傾向が強いと想定されるので、二次電流が第３電流値に保持されているときに放電電流の放電経路を伸ばすことができる。このように火花放電の放電経路が伸びた状況は、図２４（ｂ）の一次コイル電圧波形における第３重畳制御期間Ｔ２において、一次コイル電圧が大きく上昇していることから分かる。

【0162】

なお、適切な時間幅の重畳制御時間ｔｘは、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、例えば、外部からの重畳制御変更タイミング設定信号によって重畳制御変更タイミング記憶手段３０５の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、利便性が高い。但し、第１重畳制御～第３重畳制御を行うまでの期間が、点火コイル１１Ａによって生ずる放電時間を越えることがないよう、重畳制御時間ｔｘの時間幅に考慮しておく必要がある。

【0163】

また、変更可能二次電流値記憶手段３０４に記憶させておく第１重畳制御用の第１電流値、第２重畳制御用の第２電流値、第３重畳制御用の第３電流値も、内燃機関の特性や動作環境によって変化するので、プラグギャップ間流速の変化特性に応じた電流ゾーンおよび対応する二次電流値を設定することができれば、汎用性を高めることができる。そこで、例えば、外部からの変更可能二次電流値設定信号によって変更可能二次電流値記憶手段３０４の記憶内容を任意に変更できるようにしておけば、第１～第３電流値を簡便に変更することが可能となり、利便性が高い。

【0164】

また、重畳制御タイミング判定手段３０１が第１～第３重畳制御の開始・終了を判定する情報は、重畳制御時間ｔｘの経過に限定されるものではない。例えば、重畳制御タイミング判定手段３０１に二次電流検出信号を入力させておき（図２１中、破線で示す）、二次電流検出信号によって検知した二次電流が第１～第３電流値に変更されてからの保持時間によって、第１～第３重畳制御の開始・終了を判定するようにしても良い。或いは、プラグギャップ間流速に生ずる高低変化の傾向に偏りがあるような場合には、第１重畳制御用の第１重畳制御時間ｔｘ１と第２重畳制御用の第２重畳制御時間ｔｘ２と第３重畳制御用の第３重畳制御時間ｔｘ３を別々の時間幅としておき、第１～第３重畳制御期間Ｔ１～Ｔ３がそれぞれ異なる時間幅となる設定を行えるようにしても構わない。

【0165】

また、プラグギャップ間流速の予測に応じて設定する電流ゾーンは、３種類に限らず、４種類以上に設定しても良いが、各電流ゾーンに対応する重畳制御時間が短くなるため、火花放電の放電経路が十分に伸びる前に次の重畳制御へ移行してしまう可能性もあり、必ずしも着火性能の向上に寄与できわけではない。逆に、プラグギャップ間流速の予測に応じて設定する電流ゾーンを２種類に設定すると、各電流ゾーンに対応させて設定する二次電流の電流値が、その流速変化の全範囲で火花放電の放電経路を十分に伸ばせるとは限らない。但し、内燃機関の特性や通常の運転状況から、プラグギャップ間流速が高流速側に寄っており、殆ど低流速には落ちない傾向にあるような場合ならば、低域の第３電流ゾーンを除外して第１電流ゾーンと第２電流ゾーンに対応させた第１重畳制御と第２重畳制御のみを行うような制御としても良い。このとき、第１，第２重畳制御を行う重畳制御時間ｔｘはそのままとしても良いが、１．５倍の重畳制御時間に増やせば、第１，第２重畳制御において火花放電の放電経路を伸ばすための時間を十分に確保できるので、着火性の向上に一層有効と考えられる。

【0166】

また、重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御の変更および終了を判定するための情報として重畳制御タイミング記憶手段３０５に記憶させるのは、重畳制御時間ｔｘに限定されない。例えば、クランク角センサとして高分解能の角度センサを用いている場合には、重畳制御変更タイミングとなるクランク角度を重畳制御タイミング記憶手段３０５に記憶させておくと共に、クランク角センサからのクランク角信号を重畳制御タイミング判定手段３０１に入力しておき（図２１中、破線で示す）、設定されているクランク角度になる毎に、重畳制御タイミング判定手段３０１が重畳制御の変更を副一次コイル制御手段３０６へ指示するようにしても良い。

【0167】

上述したように、第６実施形態に係る内燃機関用点火装置６では、一次コイル電圧から想定される二次コイル電圧の変化状況は重畳制御に用いず、所定時間幅の第１重畳制御期間Ｔ１においては二次電流を第１電流値とする第１重畳制御を行い、続く所定時間幅の第２重畳制御期間Ｔ２においては二次電流を第２電流値とする第２重畳制御を行い、続く所定時間幅の第３重畳制御期間Ｔ３においては二次電流を第３電流値とする第３重畳制御を行うという比較的単純な制御によって、プラグギャップ間流速の高低変化に左右されずに、点火プラグ２０の電極間に生じた火花放電を大きく膨らませることができるので、効率良く着火性を向上させることが可能となる。加えて、内燃機関用点火装置５で行う重畳制御では、二次電流を最も高い第１電流値からより低い第２電流値へ、更に低い第３電流値へと順次下げて行くので、点火のための消費電力を抑制して燃費の悪化を低減できる。

【0168】

以上、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。

【符号の説明】

【0169】

１ 内燃機関用点火装置（第１実施形態）
１０Ａ 点火コイルユニット
１１Ａ 点火コイル
１１１ 一次コイル
１１２ 二次コイル
１２Ａ 点火スイッチ
１５ ケース
２０ 点火プラグ
３０Ａ 内燃機関駆動制御装置
３１ 重畳制御手段
４０ 直流電源
５０ 二次電流重ね手段
６１ 電流検出用抵抗
６２ 二次電流検出ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】