特許 7408453 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】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】内燃機関用点火装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 3/00 20060101AFI20231225BHJP

【ＦＩ】

F02P3/00 B

F02P3/00 H

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020054024

(22)【出願日】2020-03-25

(65)【公開番号】P2021156171

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-12-26

(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】藤山 幸雄

【審査官】北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２１８８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１９８１１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２００２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８３８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０４５９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１５７５４１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｐ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

点火制御手段からの点火信号のオン・オフ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ー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、前記点火信号がオンで行われる主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、前記点火信号がオフになって前記主一次電流が遮断されることにより前記順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルに対する前記主一次電流の遮断タイミング以降の放電期間内に副一次コイル電流を流すことにより、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前記放電エネルギーが与えられる二次コイルと、を有し、
前記点火信号に基づいて、前記主一次コイルへの前記主一次電流の通電および遮断を行う主一次コイル通電手段と、
前記主一次コイルの通電遮断タイミング以降に前記点火制御手段より出力される重畳信号に基づいて、前記副一次コイルへの前記副一次コイル電流の通電および遮断を行う副一次コイル通電手段と、
前記副一次コイルへの前記副一次コイル電流の通電による重畳制御が正常に行われているか否かを判定し、前記重畳制御が正常でないと判定した場合には、前記重畳制御の異常を報知する重畳制御状態監視手段と、
を備え、
前記重畳制御状態監視手段は、
前記副一次コイル電流が予め定めた上限閾値と下限閾値との間である適正範囲内にあることに基づいて、前記重畳制御が正常状態であると判定し、前記副一次コイル電流が前記適正範囲を外れることに基づいて、前記重畳制御が異常状態であると判定する重畳制御状態判定手段と、
前記重畳制御状態判定手段が前記重畳制御の異常状態を判定することに基づいて、前記重畳制御の異常状態発生を報知する異常状態報知手段と、
を備え、
前記異常状態報知手段は、前記点火制御手段から前記重畳信号が送信される重畳信号線を介して異常状態発生信号を送信することで、前記重畳制御の異常状態発生を前記点火制御手段へ報知するようにした、
ことを特徴とする内燃機関用点火装置。

【請求項2】

前記重畳制御状態判定手段は、前記副一次コイル電流が前記上限閾値を上回ることに基づいて、前記重畳制御が過剰異常状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。

【請求項3】

前記重畳制御状態判定手段は、前記副一次コイル電流が前記下限閾値を下回ることに基づいて、前記重畳制御が不足異常状態であると判定することを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の内燃機関用点火装置。

【請求項4】

前記重畳制御が正常状態であるときに、前記副一次コイル通電手段の動作によって前記副一次コイルに流れ始めた前記副一次コイル電流が、前記下限閾値に達するまでに必要十分な経過時間として予め設定した判定開始猶予期間の経過を判定開始タイミングとし、前記重畳制御状態判定手段が前記重畳制御の状態判定を行う判定期間を検出する判定期間検出手段を備え、
前記重畳制御状態判定手段は、前記判定期間検出手段が検出した判定期間のみ、前記重畳制御の状態判定を行うことを特徴とする請求項１～請求項３の何れか１項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、特に、複数の一次コイルを使用して点火プラグに火花放電を起こす内燃機関用点火装置の改良に関する。

【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ー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点火コイル一次側から点火コイル二次側に放電エネルギーを与えることに加え、もう一つの一次コイルに通電して二次側へ与えるエネルギーを重畳的に高める重ね放電型点火装置が提案されている。（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

特許文献１に記載の点火装置は、点火コイルの一次電流を遮断することで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、点火コイルの二次側に放電電流を流し始めた後に、もう一つの一次コイル（以下、副一次コイルという）に一次電流を流す。副一次コイルへの通電で生じる磁束の向きは、一次コイルの通電遮断で磁束が減少する向きと同じである。このため、通電遮断による一次コイルの磁束変化と、副一次コイルへの通電による発生磁束が、二次コイルに作用することとなる。すなわち、二次コイルには、通常の一次電流遮断による磁束変化よりも大きな磁束変化が作用するので、二次側に発生する磁束を加速させ、二次電流を重畳できる。事実、重ね放電型の点火装置によると、点火プラグに比較的大きな放電エネルギーを得ることができるため、燃料への着火性が向上し、ひいては燃費も向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１６／１５７５４１号

【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に記載された重ね放電型の点火装置は、副一次コイルへの通電量が適切に制御されていないと、本来の点火制御を実現できない。例えば、副一次コイルに必要十分な電流が流れない、或いは副一次コイルに全く電流が流れない場合、二次側に与える放電エネルギーが不足して、燃焼性能が低下し、二酸化炭素などの環境負荷物質の増加や燃費低下が懸念される。また、副一次コイルに必要以上の過電流が流れている場合、燃焼性能は維持できたとしても、副一次コイルへの通電制御を行う駆動素子や巻線の発熱に起因する故障が懸念される。

【0006】

このように、副一次コイルへの通電制御が適正に行われていないときには、そのまま不適正な重畳制御を継続させないで、速やかに対処できるようにすることが望ましいのであるが、特許文献１に記載の点火装置には、そのような機能が設けられていない。

【0007】

そこで、本発明は、副一次コイルを用いて重畳放電を行わせる重畳放電制御が適正な状態でないときは迅速に対処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、内燃機関用点火装置は、点火制御手段からの点火信号のオン・オフ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ー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、前記点火信号がオンで行われる主一次電流の通電により順方向の磁束量が増加し、前記点火信号がオフになって前記主一次電流が遮断されることにより前記順方向の磁束量が減少する主一次コイルと、該主一次コイルに対する前記主一次電流の遮断タイミング以降の放電期間内に副一次コイル電流を流すことにより、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前記放電エネルギーが与えられる二次コイルと、を有し、前記点火信号に基づいて、前記主一次コイルへの前記主一次電流の通電および遮断を行う主一次コイル通電手段と、前記主一次コイルの通電遮断タイミング以降に前記点火制御手段より出力される重畳信号に基づいて、前記副一次コイルへの前記副一次コイル電流の通電および遮断を行う副一次コイル通電手段と、前記副一次コイルへの前記副一次コイル電流の通電による重畳制御が正常に行われているか否かを判定し、前記重畳制御が正常でないと判定した場合には、前記重畳制御の異常を報知する重畳制御状態監視手段と、を備えることを特徴とする。

【0009】

また、上記構成において、前記重畳制御状態監視手段は、前記副一次コイル電流が予め定めた上限閾値と下限閾値との間である適正範囲内にあることに基づいて、前記重畳制御が正常状態であると判定し、前記副一次コイル電流が前記適正範囲を外れることに基づいて、前記重畳制御が異常状態であると判定する重畳制御状態判定手段と、前記重畳制御状態判定手段が前記重畳制御の異常状態を判定することに基づいて、前記重畳制御の異常状態発生を報知する異常状態報知手段と、を備えるようにしてもよい。

【0010】

また、上記構成において、前記重畳制御状態判定手段は、前記副一次コイル電流が前記上限閾値を上回ることに基づいて、前記重畳制御が過剰異常状態であると判定するようにしてもよい。

【0011】

また、上記構成において、前記重畳制御状態判定手段は、前記副一次コイル電流が前記下限閾値を下回ることに基づいて、前記重畳制御が不足異常状態であると判定するようにしてもよい。

【0012】

また、上記構成において、前記重畳制御が正常状態であるときに、前記副一次コイル通電手段の動作によって前記副一次コイルに流れ始めた前記副一次コイル電流が、前記下限閾値に達するまでに必要十分な経過時間として予め設定した判定開始猶予期間の経過を判定開始タイミングとし、前記重畳制御状態判定手段が前記重畳制御の状態判定を行う判定期間を検出する判定期間検出手段を備え、前記重畳制御状態判定手段は、前記判定期間検出手段が検出した判定期間のみ、前記重畳制御の状態判定を行うようにしてもよい。

【0013】

また、上記構成において、前記異常状態報知手段は、前記点火制御手段から前記重畳信号が送信される重畳信号線を介して異常状態発生信号を送信することで、前記重畳制御の異常状態発生を前記点火制御手段へ報知するようにしてもよい。

【発明の効果】

【0014】

上記構成の内燃機関用点火装置によれば、重畳制御状態監視手段が、副一次コイルへの副一次コイル電流の通電による重畳制御が正常に行われているか否かを判定し、重畳制御が正常でないと判定した場合には、重畳制御の異常を報知する。従って、重畳放電制御が適正な状態でないときは、迅速に対処することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係る内燃機関用点火装置の概略構成図である。

【図2】本実施形態に係る内燃機関用点火装置の要部における波形を示した波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本実施形態に係る内燃機関用点火装置１を、添付図面に基づいて詳細に説明する。

【0017】

図１に示す内燃機関用点火装置１は、内燃機関の気筒毎に設けられる１つの点火プラグ２と、この点火プラグ２に放電火花を発生させる機能を集約状に設けた点火コイルユニット１０を備える。また、点火コイルユニット１０の動作タイミングを指示する点火信号Ｓｉ等を適宜なタイミングで出力する点火制御手段としての機能は、内燃機関駆動制御装置３（例えば、車両に標準搭載されているＥＣＵ等）が担う。点火コイルユニット１０への供給電源には、車両バッテリ等の直流電源４を用いる。なお、内燃機関が多気筒の場合は、気筒毎の点火コイルユニット１０に対する点火制御を内燃機関駆動制御装置３が統括的に行っても良いし、各気筒に対応した点火制御手段を個別に設けるようにしても良い。

【0018】

点火コイルユニット１０は、点火コイル１１や制御基板等を所要形状のケース１２に収納して一体構造としたユニットである。このケース１２の適所には、高圧端子１２１とコネクタ１２２を設けてあり、高圧端子１２１を介して点火プラグ２を接続すると共に、コネクタ１２２を介して内燃機関駆動制御装置３や直流電源４、接地ライン等と接続する。

【0019】

点火コイル１１は、主一次コイル１１１ａ（例えば、１１４ターン）と副一次コイル１１１ｂ（例えば、２０ターン）に生ずる磁束を二次コイル１１２（例えば、９３４８ターン）に効率良く作用させるものである。例えば、高透磁性材料で形成したセンターコア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。

【0020】

主一次コイル１１１ａの一方端は、コネクタ１２２を介して直流電源４と接続され、電源電圧ＶＢ＋（例えば、１４Ｖ）が印加される。主一次コイル１１１ａの他方端は、主一次コイル通電手段１３に接続される。この主一次コイル通電手段１３は、内燃機関駆動制御装置３からの点火信号Ｓｉに基づいて、主一次コイル１１１ａへの通電および遮断を行うもので、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の点火スイッチ素子１３１を備える。点火スイッチ素子１３１のコレクタには主一次コイル１１１ａが接続され、点火スイッチ素子１３１のエミッタはコネクタ１２２を介して接地点ＧＮＤに接続される。なお、主一次コイル通電手段１３は、点火信号Ｓｉで点火スイッチ素子１３１を直接駆動させるものでも良いし、点火信号Ｓｉに基づいて点火スイッチ素子１３１の駆動信号を生成するイグナイタの機能を供えるものでも良い。また、二次コイル１１２の一方端は高圧端子１２１を介して点火プラグ２と接続され、他方端は整流素子を介して給電線に接続される。

【0021】

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３より出力される点火信号Ｓｉは、コネクタ１２２を介して点火コイルユニット１０に供給され、点火信号線Ｌ１を介して点火スイッチ素子１３１のゲートに入力される。そして、点火信号Ｓｉが点火スイッチ素子１３１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）、点火スイッチ素子１３１がオンになり、主一次コイル１１１ａの非給電側端部が接地点ＧＮＤに接続される。これにより、主一次コイル１１１ａには、給電側から接地側に向かう主一次コイル電流（以下、一次電流Ｉ１ａという）が流れ始め、一次電流Ｉ１ａの流量は増加してゆき、一次電流Ｉ１ａの流量に応じて発生する通電磁束の磁束量が磁界のエネルギーとして蓄積される。

【0022】

上記のようにエネルギーが蓄積された後、主一次コイル１１１ａへの通電が所定の点火タイミングで遮断されると（例えば、点火信号Ｓｉの信号レベルがＨからＬに変わると）、高圧の起電力が二次コイル１１２に生じて、接続配線等の微少なコンデンサにエネルギーが蓄積されて二次側の電圧が急激に上昇して行く。そして、二次側の電圧が絶縁破壊電圧に達すると、点火プラグ２の放電ギャップ間に火花放電が発生して二次電流Ｉ２が流れ、気筒燃焼室内の混合気に着火する。

【0023】

一方、主一次コイル１１１ａと同様に、センターコア１１３を介して二次コイル１１２に磁界を作用させる副一次コイル１１１ｂは、その一方端がコネクタ１２２を介して直流電源４と接続され、電源電圧ＶＢ＋（例えば、１４Ｖ）が印加される。なお、主一次コイル１１１ａと副一次コイル１１１ｂで電源を共有せず、別々の電源を用いるようにしても良い。この副一次コイル１１１ｂに副一次コイル電流Ｉ１ｂが流れると、主一次コイル１１１ａへの通電時に生じる磁束の向き（以下、順方向という）とは逆の向き（以下、遮断方向という）に磁束を発生させる。すなわち、主一次コイル１１１ａへの通電遮断によって順方向磁束が急激に減ぜられると共に、副一次コイル１１１ｂへ副一次コイル電流Ｉ１ｂを流すことによって遮断方向の磁束を生じさせれば、二次コイル１１２に作用する磁束の変化量が増大し、二次側に与える放電エネルギーを高めることができる。

【0024】

副一次コイル１１１ｂと、副一次コイル１１１ｂへの通電制御を行う機能を含めて重畳機能部１４とする。重畳機能部１４は、例えば、副一次コイル通電手段１５と重畳制御状態監視手段１６を備え、副一次コイル１１１ｂへの通電および遮断を制御すると共に、重畳制御が適正に行われているかを監視する。副一次コイル通電手段１５は、重畳信号成形手段１５１と重畳制御手段１５２とＩＧＢＴ等の能動素子で構成する重畳スイッチ素子１５３を備える。また、重畳制御状態監視手段１６は、重畳制御状態判定手段１６１と判定期間検出手段１６２と異常状態報知手段１６３を備える。さらに、重畳スイッチ素子１５３よりも接地側に電流検出用抵抗１４１を設けてあり、電流検出用抵抗１４１による電圧降下に基づいて、副一次コイル電流Ｉ１ｂを検知できるようにしてある。

【0025】

高ＥＧＲ燃焼必要時など、主一次コイル１１１ａのみでは安定した点火制御を行えない場合に限って、重畳機能部１４による重畳動作を行い、特に重畳動作の必要が無ければ、重畳機能部１４を機能させず、主一次コイル１１１ａによる通常の点火動作を行う。なお、重畳動作の要否は、例えば点火制御手段としての内燃機関駆動制御装置３が判断し、重畳動作が必要な場合に限り、内燃機関駆動制御装置３から点火コイルユニット１０へ重畳信号Ｓｐを出力することで、重畳機能部１５による重畳動作が実行される。以下、重畳動作を実行するために、副一次コイル１１１ｂに副一次コイル電流Ｉ１ｂを流す重畳制御について説明する。

【0026】

副一次コイル１１１ｂの他方端（非給電側端）は、ＩＧＢＴで構成した重畳スイッチ素子１５３のコレクタに接続される。重畳スイッチ素子１５３のエミッタはコネクタ１２２を介して接地点ＧＮＤに接続される。重畳スイッチ素子１５３は、例えば、ゲートへ入力される能動信号に応じてコレクタ－エミッタ間の電流を増減させる能動素子で構成し、後述する重畳制御手段１５２から出力される能動信号に応じて、副一次コイル１１１ｂへの通電・遮断および通電量の増減を制御する。

【0027】

重畳スイッチ素子１５３の動作基準となる重畳信号Ｓｐは、点火信号Ｓｉによる点火タイミング以降（主一次コイル１１１ａの一次電流遮断時以降）に出力される信号で、内燃機関駆動制御装置３から供給される。重畳信号線Ｌ２を介して重畳機能部１４へ供給された重畳信号Ｓｐは、重畳信号成形手段１５１にて適宜な重畳指示信号Ｓｐ′に成形され、重畳指示信号線Ｌ３を介して重畳制御手段１５２へ供給される。この重畳指示信号Ｓｐ′に基づいて、重畳制御手段１５２が適宜な能動信号を生成し、重畳スイッチ素子１５３へ出力する。

【0028】

なお、副一次コイル１１１ｂへの通電量は、重畳動作開始から時間経過に伴って徐々に増やして行くと、消費電力を抑えつつ、二次側の高電流期間を長くすることができ、効率良い安定した点火能力を実現できる。重畳制御手段１５２における能動信号の生成手法は特に限定されるものではないが、例えば、コンデンサの電荷蓄積状態を指標とすれば、耐熱性および耐ノイズ性の高いディスクリート部品を用いた比較的簡単な構造で能動信号の生成機能を実現できる。このとき、重畳制御手段１５２は、電流検出用抵抗１４１による電圧降下に基づいて副一次コイル電流Ｉ１ｂをモニタし、副一次コイル電流Ｉ１ｂが適切な流量変化となるようにフィードバック制御してもよい（図１中、破線矢印で示す）。

【0029】

上述したように、重畳制御手段１５２によって適正な能動信号を生成して重畳スイッチ素子１５３のゲートへ入力させれば、副一次コイル１１１ｂへの適切な通電制御を行うことができ、好適な重畳動作を実現できる。しかしながら、能動素子である重畳スイッチ素子１５３が発熱や素子劣化により正常動作できない場合、重畳制御手段１５２が生成した能動信号に基づく適切な重畳制御が実現されないおそれがある。そこで、重畳機能部１４には重畳制御状態監視手段１６を設けておき、重畳制御が正常に行われているか否かを判定し、重畳制御が正常でないと判定した場合には、重畳制御の異常を報知するのである。

【0030】

重畳制御状態監視手段１６において、重畳制御が正常か異常かを判定する機能は、重畳制御状態判定手段１６１が担う。重畳制御状態判定手段１６１は、副一次コイル電流Ｉ１ｂが予め定めた上限閾値ＴＨ－ｔと下限閾値ＴＨ－ｂとの間である適正範囲内にあれば、重畳制御が正常状態であると判定する。逆に、副一次コイル電流Ｉ１ｂが上限閾値ＴＨ－ｔを越えるか下限閾値ＴＨ－ｂに満たない場合（適正範囲を外れる場合）、重畳制御状態判定手段１６１は、重畳制御が異常状態であると判定する。なお、上限閾値ＴＨ－ｔと下限閾値ＴＨ－ｂを含まない範囲を正常状態、上限閾値ＴＨ－ｔと下限閾値ＴＨ－ｂを含む範囲を異常状態と判定するようにしても構わない。

【0031】

重畳制御状態判定手段１６１は、電流検出用抵抗１４１による接地点ＧＮＤとの電位差Ｖｓ１を検出するので、Ｖｓ１検出値から一次コイル電流Ｉ１ｂを求めないで、Ｖｓ１検出値から重畳制御の正常および異常を判定するようにしてもよい。例えば、副一次コイル電流Ｉ１ｂの上限閾値ＴＨ－ｔに対応するＶｓ１検出値を上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖと設定し、副一次コイル電流Ｉ１ｂの下限閾値ＴＨ－ｂに対応するＶｓ１検出値を下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖと設定しておく。重畳制御状態判定手段１６１は、Ｖｓ１検出値が上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖと下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖとの間であれば、重畳制御が正常状態であると判定できる。逆に、Ｖｓ１検出値が上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖを越えるか、下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖに満たない場合、重畳制御状態判定手段１６１は、重畳制御が異常状態であると判定できる。

【0032】

また、重畳制御状態判定手段１６１は、重畳制御の異常状態をより詳細に判定するようにしてもよい。例えば、副一次コイル電流Ｉ１ｂが上限閾値ＴＨ－ｔを上回る（Ｖｓ１検出値が上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖを上回る）ことに基づいて、重畳制御が過剰異常状態であると判定する。逆に、副一次コイル電流Ｉ１ｂが下限閾値ＴＨ－ｂを下回る（Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖを下回る）ことに基づいて、重畳制御が不足異常状態であると判定する。このように、重畳制御が過剰異常状態であるか、不足異常状態であるかの区別を重畳制御状態判定手段１６１によって判定できれば、その後に行う対処のための有用な報知情報とすることができる。

【0033】

なお、重畳制御期間（重畳信号ＳｐがＯＮになっている規定ＯＮ幅の期間）中の短時間であっても、副一次コイル電流Ｉ１ｂが上限閾値ＴＨ－ｔを上回っていると（Ｖｓ１検出値が上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖを上回っていると）、重畳スイッチ素子１５３や巻線の発熱に起因する故障が懸念される。したがって、重畳制御期間中に一瞬でも、副一次コイル電流Ｉ１ｂが上限閾値ＴＨ－ｔを上回ったら（Ｖｓ１検出値が上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖを上回ったら）、重畳制御状態判定手段１６１によって重畳制御が過剰異常状態であると判定することが望ましい。無論、一次コイル電流Ｉ１ｂが適正範囲を超えた時間の重畳制御期間に対する割合が、所定値以上のときに限って異常と判定するなど、過剰異常状態の判定基準を定めてもよい。

【0034】

しかしながら、重畳制御期間中に一瞬でも、副一次コイル電流Ｉ１ｂが下限閾値ＴＨ－ｂを上回ったら（Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖを上回ったら）、重畳制御状態判定手段１６１によって重畳制御が正常状態と判定することは問題である。このような場合、重畳制御期間中の殆どの時間で副一次コイル電流Ｉ１ｂが下限閾値ＴＨ－ｂを下回っている（Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖを下回っている）のであるから、副一次コイル１１１ｂに必要十分な電流が流れていないと推定できる。副一次コイル１１１ｂに必要十分な電流が流れない場合、二次側に与える放電エネルギーが不足して、燃焼性能が低下し、二酸化炭素などの環境負荷物質の増加や燃費低下が懸念される。そこで、重畳制御状態判定手段１６１は、副一次コイル電流Ｉ１ｂが所定の判定期間に亘って下限閾値ＴＨ－ｂを上回ったら（Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖを上回ったら）、重畳制御が正常状態と判定することが望ましい。

【0035】

上述した所定の判定期間は、判定期間検出手段１６２によって検出され、重畳制御状態判定手段１６１に報らされる。判定期間の終わり（判定終了タイミング）は、重畳信号ＳｐのＯＦＦタイミング（実質的に、重畳指示信号Ｓｐ′のＯＦＦタイミング）と同じで良い。一方、判定期間の始まり（判定開始タイミング）は、重畳信号ＳｐのＯＮタイミングと同じにするわけにはいかない。副一次コイル電流Ｉ１ｂは、０［Ａ］から徐々に上昇して行くので、重畳制御が正常状態であっても、副一次コイル電流Ｉ１ｂが下限閾値ＴＨ－ｂに達する（Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖに達する）まで、所定の猶予期間が必要だからである。

【0036】

そこで、判定期間検出手段１６２は、重畳信号ＳｐのＯＮタイミング（実質的に、重畳指示信号Ｓｐ′のＯＮタイミング）から、予め設定した判定開始猶予期間の経過を判定開始タイミングとして検出する。この判定開始猶予期間は、重畳制御が正常状態であるときに、副一次コイル通電手段１５の動作によって副一次コイル１１１ｂに流れ始めた副一次コイル電流Ｉ１ｂが、下限閾値ＴＨ－ｂに達するまでに必要十分な経過時間として設定する。判定開始猶予期間が経過した時点で、副一次コイル電流Ｉ１ｂが下限閾値ＴＨ－ｂに（Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖに）達していなければ、二次側に与える放電エネルギーが不足する可能性が高いので、重畳制御は不足異常状態とみなせる。よって、判定期間検出手段１６２が検出した判定期間のみ、重畳制御状態判定手段１６１が重畳制御の状態判定を行うようにすれば、正常状態と不足異常状態の適切な判定が可能となる。

【0037】

具体的には、判定期間検出手段１６２によって報らされる判定期間に亘って、副一次コイル電流Ｉ１ｂが下限閾値ＴＨ－ｂを上回った（Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖを上回った）場合、重畳制御状態判定手段１６１は、重畳制御が正常状態と判定する。一方、判定期間検出手段１６２によって報らされる判定期間中に、一瞬でも副一次コイル電流Ｉ１ｂが下限閾値ＴＨ－ｂを下回った（Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖを下回った）場合、重畳制御状態判定手段１６１は、重畳制御が不足異常状態と判定する。

【0038】

重畳制御状態判定手段１６１が重畳制御の異常状態を判定すると、この判定情報に基づいて、異常状態報知手段１６３が重畳制御の異常状態発生を報知する。なお、点火コイルユニット１０に異常報知ランプ等を設けて点灯させるようにしてもよいが、通常の車両走行時に点火コイルユニット１０の異常報知ランプが人目に触れることはないので、本実施形態では報知対象を内燃機関駆動制御装置３とする。異常状態報知手段１６３か重畳制御の異常状態発生を報らされた内燃機関駆動制御装置３は、ダッシュボードなどに可視表示させたり、合成音声等で可聴報知させたりして、運転者等に異常発生を知らせるのである。なお、内燃機関の点火サイクルは高速で行われるので、イレギュラーな要因で１回のみ異常状態と判定されたようなケースを逐一知らせるのは煩雑であるから、例えば、同じ異常状態が所定回数連続して発生した場合にのみ、内燃機関駆動制御装置３が報知動作を行うようにしてもよい。

【0039】

異常状態報知手段１６３が内燃機関駆動制御装置３へ異常状態を報知する手法は特に限定されないが、本実施形態では、重畳信号線Ｌ２を介して異常状態を報せる異常状態報知信号を送信するものとした。異常状態報知手段１６３は、異常状態報知信号線Ｌ４によって重畳信号線Ｌ２に接続され、異常状態報知信号に応じて異常状態報知信号線Ｌ４の電位レベルを変化させることで、重畳信号線Ｌ２の電位レベルを異常状態報知信号に応じて変化させる。かくすれば、内燃機関駆動制御装置３は、重畳信号線Ｌ２のレベル変化として異常状態報知信号を受信できる。

【0040】

ただし、重畳信号線Ｌ２は重畳信号Ｓｐを副一次コイル通電手段１５へ供給することが本来の役目であるから、重畳信号Ｓｐの入力を異常状態報知信号が阻害しないようにしなければならない。例えば、重畳信号Ｓｐがオフになったタイミングで異常状態報知信号を出力すると、内燃機関駆動制御装置３は、重畳信号Ｓｐをオフにした後も重畳信号線Ｌ２がＯＮ電位のままであることから、異常状態報知信号を受信していると判別できる。なお、異常状態報知手段１６３により出力される異常状態報知信号は、必ずしも重畳信号Ｓｐと同電位にする必要はなく、重畳信号Ｓｐよりも高電位あるいは低電位とすることで、内燃機関駆動制御装置３が識別し易いようにしてもよい。また、異常状態報知信号の出力時間を変えるなどして、内燃機関駆動制御装置３が過剰異常状態と不足異常状態を識別できるようにしてもよい。

【0041】

上述した異常状態報知信号は、重畳信号線Ｌ２を介して重畳信号成形手段１５１にも入力されるので、異常状態報知信号に基づく重畳指示信号Ｓｐ′が重畳指示信号線Ｌ３に出力されてしまい、重畳制御終了後に重畳スイッチ素子１５３がオンになる危険性がある。そこで、異常状態報知手段１６３は、重畳動作規制信号線Ｌ５を介して重畳指示信号線Ｌ３と接続され、異常状態報知信号の出力期間中、異常状態報知手段１６３は重畳動作規制信号線Ｌ５を接地電位に落とすようにした。かくすれば、重畳信号線Ｌ２を介して異常状態報知信号を送信しても、副一次コイル通電手段１５による重畳動作は規制され、重畳制御終了後に重畳スイッチ素子１５３がオンになる危険性を回避できる。

【0042】

なお、本実施形態では、重畳信号線Ｌ２を介して異常状態報知信号を内燃機関駆動制御装置３へ送信するものとしたが、異常状態報知信号の送信手法は特に限定されない。例えば、異常状態報知手段１６３から異常状態報知信号線Ｌ４′（図１中、破線で示す）を介して点火信号線Ｌ１と接続し、点火信号線Ｌ１から内燃機関駆動制御装置３へ異常状態報知信号を送信するようにしてもよい。あるいは、異常状態報知手段１６３と内燃機関駆動制御装置３を直接結ぶ異常状態報知信号線Ｌ４″（図１中、破線で示す）を設け、重畳制御の異常状態発生を専用の信号ラインで内燃機関駆動制御装置３に報知するようにしてもよい。また、異常状態発生の報知先は内燃機関駆動制御装置３に限らず、例えば、自動車両の室内適所に設けた異常状態報知器へ異常状態報知信号を送信し、異常状態報知器によって重畳制御が異常状態であることを運転者等に報知するようにしてもよい。

【0043】

上記のように構成した重畳機能部１４を備える点火コイルユニット１０を含む内燃機関用点火装置１による重畳動作を、図２に基づき説明する。図２においては、適正状態と不足異常状態と過剰異常状態に分けて例示してある。

【0044】

点火信号Ｓｉのオン・オフによって主一次コイル１１１ａへの通電・遮断が実行され、高電圧が印加された点火プラグ２に火花放電が起きて、二次コイル１１２に二次電流Ｉ２が流れるようになる。例えば、点火信号Ｓｉがオフになった点火タイミングと同時に重畳信号Ｓｐをオンにして、重畳動作を開始する。なお、重畳動作の開始タイミングは、点火プラグ２に火花放電を起こした点火タイミング以降であれば良く、点火タイミングから若干の猶予期間を空けて、重畳動作を開始するようにしても良い。

【0045】

重畳信号Ｓｐがオンになることで、重畳制御手段１５２より能動信号が重畳スイッチ素子１５３のゲートに入力され、重畳スイッチ素子１５３がオンになり、副一次コイル１１１ｂに副一次コイル電流Ｉ１ｂが流れ始める。重畳動作が開始されることにより、副一次コイル電流Ｉ１ｂを流した副一次コイル１１１ｂから二次側に放電エネルギーが与えられるので、減少していた二次電流Ｉ２が増加し、点火プラグ２内の火花放電を好適に持続させることができる。

【0046】

副一次コイル通電手段１５による重畳制御が適正であれば、主一次コイル１１１ａから二次コイル１１２への放電エネルギー減少を補うように副一次コイル電流Ｉ１ｂが増加してゆき、判定開始猶予期間Ｔｍが経過する前に下限閾値ＴＨ－ｂを上回る。判定開始猶予期間Ｔｍが経過したタイミングで判定期間検出手段１６２が判定期間検出信号をＯＮにすると（例えば、信号電位をＨレベルからＬレベルにすると）、重畳制御状態判定手段１６１による判定動作が開始される。その後、重畳信号ＳｐがＯＦＦになったタイミングで、判定期間検出手段１６２が判定期間検出信号をＯＦＦにすると（例えば、信号電位をＬレベルからＨレベルに戻すと）、重畳制御状態判定手段１６１による判定動作が終了する。

【0047】

判定期間検出手段１６２によって検出された判定期間Ｔｊの間、重畳制御状態判定手段１６１は、Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖより下がることはないか、Ｖｓ１検出値が上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖを超えることはないかをモニタする。すなわち、判定期間Ｔｊの間、Ｖｓ１検出値が上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖと下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖの範囲内にあれば、重畳制御状態判定手段１６１は、副一次コイル電流Ｉ１ｂが上限閾値ＴＨ－ｔと下限閾値ＴＨ－ｂの範囲内にある適正状態と判定するのである。重畳制御状態判定手段１６１が適正状態と判定した場合、重畳制御状態判定信号はＯＦＦのままであるから、異常状態報知手段１６３によって異常状態報知信号が出力されることはないので、重畳信号ＳｐがＯＦＦになった後、重畳信号線Ｌ２の電位はＬを維持する。

【0048】

一方、判定期間Ｔｊの間、Ｖｓ１検出値が下限閾値電圧ＴＨ－ｂｖ以上を保持できていない場合、重畳制御状態判定手段１６１は、副一次コイル電流Ｉ１ｂが下限閾値ＴＨ－ｂを下回る不足異常状態と判定する。重畳制御状態判定手段１６１が不足異常状態と判定した場合、所定時間幅ｔ１のパルスを重畳制御状態判定信号として異常状態報知手段１６３に出力し、これを受けた異常状態報知手段１６３は、所定時間幅ｔ１のパルスを異常状態報知信号として出力する。

【0049】

よって、重畳制御の終了時に重畳信号ＳｐがＯＦＦになることで重畳信号線Ｌ２の電位はＬレベルとなるが、ほぼ同時に異常状態報知信号によって重畳信号線Ｌ２の電位はＨに変わるので、その後も所定時間幅ｔ１が経過するまで、重畳信号線Ｌ２の電位はＨレベルを維持する。これにより、内燃機関駆動制御装置３は、所定時間幅ｔ１の異常状態報知信号（不足異常状態を報知する信号）を受信する。なお、異常状態報知手段１６３により出力される異常状態報知信号のＯＮ電位Ｖ１は、重畳信号ＳｐのＯＮ電位と同じに設定してもよいし、重畳信号Ｓｐと異なるＯＮ電位にして、異常状態報知信号を重畳信号Ｓｐと識別し易いようにしてもよい。

【0050】

また、判定期間Ｔｊの間に、一瞬でもＶｓ１検出値が上限閾値電圧ＴＨ－ｔｖを超えている場合、重畳制御状態判定手段１６１は、副一次コイル電流Ｉ１ｂが上限閾値ＴＨ－ｔを上回る過剰異常状態と判定する。重畳制御状態判定手段１６１が過剰異常状態と判定した場合、所定時間幅ｔ２のパルスを重畳制御状態判定信号として異常状態報知手段１６３に出力し、これを受けた異常状態報知手段１６３は、所定時間幅ｔ２のパルスを異常状態報知信号として出力する。

【0051】

よって、重畳制御の終了時に重畳信号ＳｐがＯＦＦになることで重畳信号線Ｌ２の電位はＬレベルとなるが、ほぼ同時に異常状態報知信号によって重畳信号線Ｌ２の電位はＨに変わるので、その後も所定時間幅ｔ２が経過するまで、重畳信号線Ｌ２の電位はＨレベルを維持する。これにより、内燃機関駆動制御装置３は、所定時間幅ｔ２の異常状態報知信号（過剰異常状態を報知する信号）を受信できる。

【0052】

なお、異常状態報知手段１６３により出力される異常状態報知信号の時間幅を変えることで、不足異常状態を報知する異常状態報知信号と過剰異常状態を報知する異常状態報知信号を内燃機関駆動制御装置３が識別できるようにしたが、パルス幅を用いた識別手法に限定されない。例えば、重畳制御状態判定手段１６１が過剰異常状態と判定した場合、不足異常状態の判定結果を報せる重畳制御状態判定信号の信号電位Ｖ１よりも高い信号電位Ｖ２の重畳制御状態判定信号を異常状態報知手段１６３に出力し、過剰異常状態の判定結果を報せる。これを受けた異常状態報知手段１６３は、不足異常状態の発生を報せる異常状態報知信号の信号電位Ｖ１よりも高い信号電位Ｖ２の異常状態報知信号を重畳信号線Ｌ２に出力する。よって、重畳制御の終了時に重畳信号ＳｐがＯＦＦになると同時に異常状態報知信号により重畳信号線Ｌ２の電位はＶ２に変わることとなり、内燃機関駆動制御装置３は、信号電位Ｖ２の異常状態報知信号（過剰異常状態を報知する信号）を受信できる。なお、異常状態報知信号の信号電位によって、不足異常状態と過剰異常状態を識別可能に報知する場合、異常状態報知信号のパルス幅ｔ１とｔ２は同じにしてもよいし、異なる時間幅にしてもよい。

【0053】

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】

【0054】

１ 内燃機関用点火装置
１０ 点火コイルユニット
１１ 点火コイル
１１１ａ 主一次コイル
１１１ｂ 副一次コイル
１１２ 二次コイル
１３ 主一次コイル通電手段
１５ 副一次コイル通電手段
１６ 重畳制御状態監視手段
２ 点火プラグ
３ 内燃機関駆動制御装置

【図1】

【図2】