WO2014168248A1 - 内燃機関用点火制御装置 - Google Patents

Abstract

　点火制御装置（３０）において、制御部（３１９）は、点火放電（第一スイッチング素子（３１３）のオフにより開始される）中に、コンデンサ（３１７）から蓄積エネルギを放出させる（第二スイッチング素子（３１４）のオンにより行われる）ことで、一次巻線（３１１ａ）の直流電源（３１２）に接続された一端とは反対の他端側に一次電流を供給すべく、各スイッチング素子を制御する。特に、制御部は、コンデンサからの蓄積エネルギの放出量を内燃機関の運転状態に応じて可変とすべく、第二スイッチング素子又は第三スイッチング素子を制御する。

Description

内燃機関用点火制御装置

　本発明は、内燃機関の気筒内にて燃料混合気を点火するように設けられた点火プラグの、動作を制御するように構成された、点火制御装置に関する。

　この種の点火制御装置において、燃料混合気の燃焼状態を良好なものにするために、いわゆる多重放電を行うように構成されたものが知られている。例えば、特許文献１には、１回の燃焼行程内にて複数回の放電を断続的に生じさせる構成が開示されている。一方、特許文献２には、放電時間の長い多重放電特性を得るために、２つの点火コイルを並列に接続した構成が開示されている。

　特許文献３には、通常の誘導放電型の点火制御装置に加えて点火コイルの二次側に点火エネルギを注入するＤＣ－ＤＣコンバータと該ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を停止する作動停止手段と、所定の運転状況を検知したときに作動停止を解除する作動停止解除手段と、を設けた内燃機関用点火制御装置が開示されている。

特開２００７－２３１９２７号公報 特開２０００－１９９４７０号公報 実公平２－２４０６６号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の点火制御装置の構成のように、１回の燃焼行程内にて複数回の放電を断続的に生じさせる場合、当該行程内における点火放電の開始から終了までの間に、点火放電電流が繰り返しゼロとなる。すると、特に筒内のガス流速が大きい場合に、いわゆる「吹き消え」が生じ、点火エネルギがロスされるという問題が生じ得る。また、特許文献２に記載の点火制御装置のように、２つの点火コイルを並列に接続した構成においては、１回の燃焼行程内における点火放電の開始から終了までの間に点火放電電流が繰り返しゼロとなることはないものの、装置構成が複雑化し、装置サイズも大型化するという問題がある。また、かかる従来技術においては、点火に必要なエネルギを大きく上回る構成となることで、無駄な電力消費が発生するという問題もある。

　さらに、特許文献３に記載の点火制御装置では、放電の維持を図るべく点火コイルの二次側に設けたＤＣ－ＤＣコンバータには、高耐圧素子を用いる必要があり、製造コストの増大を招く上に、耐圧性の向上、放熱性の向上を図る必要性から、装置の大型化を招き、また、高耐圧素子の発熱等による信頼性の低下等の問題もあった。

　そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、搭載性に優れ、信頼性の高い内燃機関の点火制御装置を低コストで提供することを目的とするものである。

　本発明の一実施形態による点火制御装置は、点火プラグの動作を制御するように構成されている。ここで、前記点火プラグは、内燃機関の気筒内にて燃料混合気を点火するように設けられている。本発明の点火制御装置は、イグニッションコイルと、直流電源と、第一スイッチング素子と、第二スイッチング素子と、第三スイッチング素子と、エネルギ蓄積コイルと、コンデンサと、制御部と、を備えている。

　前記イグニッションコイルは、一次巻線と、二次巻線と、を備えている。前記二次巻線は、前記点火プラグに接続されている。このイグニッションコイルは、一次電流（前記一次巻線を通流する電流）の増減により、前記二次巻線にて二次電流が発生するように構成されている。また、前記一次巻線にて前記一次電流を通流させるように、前記一次巻線の一端側には、前記直流電源における非接地側出力端子が接続されている。

　前記第一スイッチング素子は、第一制御端子と、第一電源側端子と、第一接地側端子と、を有している。この第一スイッチング素子は、半導体スイッチング素子であって、前記第一制御端子に入力された第一制御信号に基づいて、前記第一電源側端子と前記第一接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成されている。この第一スイッチング素子においては、前記第一電源側端子は、前記一次巻線の他端側に接続されている。また、前記第一接地側端子は、接地側に接続されている。

　前記第二スイッチング素子は、第二制御端子と、第二電源側端子と、第二接地側端子と、を有している。この第二スイッチング素子は、半導体スイッチング素子であって、前記第二制御端子に入力された第二制御信号に基づいて、前記第二電源側端子と前記第二接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成されている。この第二スイッチング素子においては、前記第二接地側端子が前記一次巻線の前記他端側に接続されている。

　前記第三スイッチング素子は、第三制御端子と、第三電源側端子と、第三接地側端子と、を有している。この第三スイッチング素子は、半導体スイッチング素子であって、前記第三制御端子に入力された第三制御信号に基づいて、前記第三電源側端子と前記第三接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成されている。この第三スイッチング素子においては、前記第三電源側端子は、前記第二スイッチング素子における前記第二電源側端子に接続されている。また、前記第三接地側端子は、前記接地側に接続されている。

　前記エネルギ蓄積コイルは、前記第三スイッチング素子のオンによってエネルギを蓄積するように設けられたインダクタである。このエネルギ蓄積コイルは、前記直流電源における前記非接地側出力端子と前記第三スイッチング素子における前記第三電源側端子とを接続する電力ラインに介装されている。

　前記コンデンサは、前記直流電源における前記非接地側出力端子と、前記接地側と、の間にて、前記エネルギ蓄積コイルと直列接続されている。このコンデンサは、前記第三スイッチング素子のオフによって発生する、エネルギを蓄積するように設けられている。

　前記制御部は、前記第二スイッチング素子及び前記第三スイッチング素子を制御するように設けられている。具体的には、この制御部は、前記点火プラグの点火放電（これは前記第一スイッチング素子のオフにより開始される）中に、前記コンデンサから蓄積エネルギを放出させる（これは前記第二スイッチング素子のオンにより行われる）ことで前記他端側から前記一次巻線に前記一次電流を供給すべく、前記各スイッチング素子を制御するようになっている。特に、本発明においては、前記制御部は、前記コンデンサからの蓄積エネルギの蓄積量あるいは放出量を前記内燃機関の運転状態に応じて可変とすべく、前記第二スイッチング素子又は前記第三スイッチング素子を制御するようになっている。

　まず、かかる構成を有する本発明の前記点火制御装置における典型的な動作を説明すると、前記第一スイッチング素子のオン及び前記第二スイッチング素子のオフにより、前記一次巻線に前記一次電流が通流する。これにより、前記イグニッションコイルが充電される。一方、この間に前記第三スイッチング素子がオンされることで、前記エネルギ蓄積コイルにエネルギが蓄積される。この蓄積エネルギは、前記第三スイッチング素子をオフさせると前記エネルギ蓄積コイルから放出され、前記コンデンサに蓄積される。

　前記コンデンサにエネルギが蓄積され、且つ前記第二スイッチング素子及び前記第三スイッチング素子がオフされた状態で、前記第一スイッチング素子がオフされると、それ以前まで前記一次巻線に通流していた前記一次電流が急激に遮断される。すると、前記イグニッションコイルの前記一次巻線に高電圧が発生し、かかる高電圧がさらに前記二次巻線で昇圧されることで、前記点火プラグにて高電圧が発生して放電が発生し、このとき前記二次巻線にて大きな前記二次電流が生じる。これにより、前記点火プラグにて前記点火放電が開始される。

　前記点火プラグにて前記点火放電が開始した後は、前記二次電流（以下「放電電流」と称する）は、そのままでは時間経過とともにゼロに近づく。この点、本発明の構成においては、前記点火放電中に、前記第二スイッチング素子がオンされることで、前記コンデンサから蓄積エネルギが放出される。かかる放出エネルギは、前記他端側から前記一次巻線に供給される。すると、前記一次電流が通流する。このとき、それまで通流していた前記放電電流に対して、かかる一次電流の通流に伴う追加分が重畳される。これにより、前記放電電流が、前記点火放電を維持可能な程度に良好に確保される。

　ここで、前記コンデンサにおけるエネルギ蓄積状態は、前記第二スイッチング素子及び前記第三スイッチング素子のオンオフによって制御される。具体的には、前記コンデンサにおけるエネルギ蓄積量は、前記第二スイッチング素子のオフ中の前記第三スイッチング素子のオンオフによって制御される。また、前記点火放電中の前記二次電流の通流状態は、前記第二スイッチング素子のオンオフによる、前記コンデンサからの蓄積エネルギの放出量の調整によって、適宜制御される。

　そこで、本発明の前記点火制御装置においては、前記制御部は、前記コンデンサからの蓄積エネルギの蓄積量あるいは放出量を前記内燃機関の運転状態に応じて可変とするように、前記第二スイッチング素子又は前記第三スイッチング素子を制御する。これにより、いわゆる「吹き消え」が生じないように前記二次電流の通流状態を、前記気筒内におけるガスの流動状態に対応して良好に制御することが可能となる。

　このように、本発明によれば、いわゆる「吹き消え」の発生及びこれに伴う点火エネルギのロスが、簡略な装置構成によって良好に抑制される。また、このように前記一次巻線の低圧側（接地側あるいは前記第一スイッチング側）からエネルギを投入することにより、前記二次巻線側からエネルギを投入する場合よりも、低圧でエネルギを投入することが可能となる。この点、前記一次巻線の高圧側（前記直流電源側）から、前記直流電源の電圧より高い電圧でエネルギ投入すると、当該直流電源への流入電流などにより効率が悪くなる。これに対し、本発明によれば、上述のように、前記一次巻線の低圧側からエネルギを投入するため、もっとも容易に効率よくエネルギを投入することができるという優れた効果がある。

　本発明の別の実施形態による点火制御装置は、少なくとも、直流電源と、該直流電源の電源電圧を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路に接続せしめた一次巻線の電流の増減により二次巻線に高い二次電圧を発生する点火コイルと、機関の運転状況に応じて発信された点火信号にしたがって前記一次巻線への電流の供給と遮断を切り換える点火用開閉素子とを具備し、前記二次巻線に接続され、前記二次巻線からの二次電圧の印加により、内燃機関の燃焼室内に火花放電を発生させる点火プラグの、動作を制御するように構成された、点火制御装置であって、前記点火用開閉素子の開閉によって、前記点火プラグの放電を開始した後、所定の遅延時間を経過した後、所定の放電期間だけ放電維持を図るエネルギを投入すべく、前記昇圧回路からの放電と停止とを前記一次巻線と前記点火用開閉素子との接続点において重畳的に行うことによって、前記二次巻線に流れる電流を増加する補助用電源とを具備し、該補助用電源からの放電の停止を切り換える補助用開閉素子と、該補助用開閉素子を開閉駆動する補助用開閉素子駆動回路と、内燃機関の運転状況を示すエンジンパラメータに応じて、前記補助用開閉素子の駆動を前記点火信号の立ち下がりから所定の遅延時間だけ遅れて開始させる遅延時間演算部とを具備することを特徴とする。

　具体的には、前記遅延時間演算部は、エンジン回転数、吸気圧、アクセル開度、クランク角、エンジン水温、ＥＧＲ率、空燃比、点火コイルの一次電圧、一次電流、二次電圧、二次電流のいずれかから選択した１又は複数のエンジンパラメータに基づいて判定した内燃機関の運転状況に応じて、内燃機関の回転数が低い程、又は、内燃機関の負荷が低い程、前記補助用素子の開閉駆動を開始する遅延時間を長くし、内燃機関の回転数が高い程、又は、内燃機関の負荷が高い程、前記補助用開閉素子の開閉駆動を開始する遅延時間を短くする。

　また、内燃機関の回転数が低い程、又は、内燃機関の負荷が低い程、前記補助用素子の開閉駆動によって放電維持を図る放電期間を短くし、内燃機関の回転数が高い程、又は、内燃機関の負荷が高い程、前記補助用開閉素子の開閉駆動によって放電維持を図る放電期間を長くする。

　本発明の点火制御装置によれば、前記遅延時間演算部によって、内燃機関の運転状況に応じた適切な遅延時間、放電期間を算出して、前記補助用開閉素子の開閉タイミングを調節することが可能となり、前記補助用電源から前記点火プラグに投入されるエネルギの増減を図ることが可能となり、投入エネルギの無駄を抑制しつつ、確実に放電の維持を図り、安定した着火を実現できる。

本発明の第１の実施形態によるエンジンシステムの概略構成図。 図１に示されている点火制御装置の概略的な回路図。 図２に示されている点火制御装置の動作説明のためのタイムチャート。 図２に示されている点火制御装置の動作説明のためのタイムチャート。 本発明の第２の実施形態における点火制御装置の概要を示す構成図。 実施例１として示す、図５の点火制御装置の動作を説明するためのタイムチャート。 比較例１として示す、本発明の要部である遅延時間演算部を具備しない構成の点火制御装置の動作を示すタイムチャート。 本発明に適用される制御方法を示すフローチャート。 エンジンパラメータから遅延時間Ｔｄを補間するためのマップの一例を示す図。 エンジンパラメータから放電期間ＴＤＣを補間するためのマップの一例を示す図。 比較例２として示す低回転、低負荷の運転状態における問題点を示す従来点火制御装置の特性図。 実施例２として、低回転、低負荷の運転状態における本発明の効果を示す特性図。 比較例３として示す高回転、高負荷の運転状態における問題点を示す従来点火制御装置の特性図。 実施例３として、高回転、高負荷の運転状態における本発明の効果を示す特性図。 本発明の第３の実施形態における点火制御装置の概要を示す構成図。 本発明の第４の実施形態における点火制御装置の概要を示す構成図。

　以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態の変形例は、当該実施形態の説明中に挿入されると首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、当該実施形態の末尾にまとめて記載されている。

［第１の実施形態］
　図１～図４を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。この実施形態は点火制御装置に関する。
　＜エンジンシステムの構成＞
　図１を参照すると、エンジンシステム１０は、火花点火式の内燃機関であるエンジン１１を備えている。エンジン１１の本体部を構成するエンジンブロック１１ａの内部には、気筒１１ｂ及びウォータージャケット１１ｃが形成されている。気筒１１ｂは、ピストン１２を往復移動可能に収容するように設けられている。ウォータージャケット１１ｃは、冷却液（冷却水ともいう）が通流可能な空間であって、気筒１１ｂの周囲を取り囲むように設けられている。

　エンジンブロック１１ａの上部であるシリンダヘッドには、吸気ポート１３及び排気ポート１４が、気筒１１ｂと連通可能に形成されている。また、シリンダヘッドには、吸気ポート１３と気筒１１ｂとの連通状態を制御するための吸気バルブ１５と、排気ポート１４と気筒１１ｂとの連通状態を制御するための排気バルブ１６と、吸気バルブ１５及び排気バルブ１６を所定のタイミングで開閉動作させるためのバルブ駆動機構１７と、が設けられている。

　さらに、エンジンブロック１１ａには、インジェクタ１８及び点火プラグ１９が装着されている。本実施形態においては、インジェクタ１８は、気筒１１ｂ内に燃料を直接噴射するように設けられている。点火プラグ１９は、気筒１１ｂ内にて燃料混合気を点火するように設けられている。

　エンジン１１には、給排気機構２０が接続されている。給排気機構２０には、吸気管２１（吸気マニホールド２１ａ及びサージタンク２１ｂを含む）と、排気管２２と、ＥＧＲ通路２３と、の３種類のガス通路が設けられている。

　吸気マニホールド２１ａは、吸気ポート１３に接続されている。サージタンク２１ｂは、吸気マニホールド２１ａよりも吸気通流方向における上流側に配置されている。排気管２２は、排気ポート１４に接続されている。

　ＥＧＲ通路２３は、排気管２２とサージタンク２１ｂとを接続することで、排気管２２に排出された排気ガスの一部を吸気に導入可能に設けられている（ＥＧＲはExhaust Gas Recirculationの略である）。ＥＧＲ通路２３には、ＥＧＲ制御バルブ２４が介装されている。ＥＧＲ制御バルブ２４は、その開度によってＥＧＲ率（気筒１１ｂ内に吸入される燃焼前のガスにおける排気ガスの混入割合）を制御可能に設けられている。

　吸気管２１における、サージタンク２１ｂよりも吸気通流方向における上流側には、スロットルバルブ２５が介装されている。スロットルバルブ２５は、その開度が、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ２６の動作によって制御されるようになっている。また、吸気ポート１３の近傍には、スワール流やタンブル流を発生させるための気流制御バルブ２７が設けられている。

　エンジンシステム１０には、点火制御装置３０が設けられている。点火制御装置３０は、点火プラグ１９の動作を制御する（すなわちエンジン１１における点火制御を行う）ように構成されている。この点火制御装置３０は、点火回路ユニット３１と、電子制御ユニット３２と、を備えている。

　点火回路ユニット３１は、気筒１１ｂ内の燃料混合気に点火するための火花放電を点火プラグ１９にて発生させるように構成されている。電子制御ユニット３２は、いわゆるエンジンＥＣＵ（ＥＣＵはElectronic　Control　Unitの略である）であって、回転速度センサ３３等の各種センサの出力に基づいて取得したエンジン１１の運転状態（以下「エンジンパラメータ」と略称する。）に応じて、インジェクタ１８及び点火回路ユニット３１を含む各部の動作を制御するようになっている。

　点火制御に関しては、電子制御ユニット３２は、取得したエンジンパラメータに基づいて、点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗを生成及び出力するようになっている。かかる点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗは、気筒１１ｂ内のガスの状態及び必要とされるエンジン１１の出力（これらはエンジンパラメータに応じて変化する）に応じた、最適な点火時期及び放電電流（点火放電電流）を規定するものである。なお、これらの信号についてはすでに公知あるいは周知であるので、これらの信号についてのこれ以上の詳細な説明については本明細書では省略する（必要に応じ、特開２００２－１６８１７０号公報、特開２００７－２１１６３１号公報、等参照。）。

　回転速度センサ３３は、エンジン回転速度（エンジン回転数ともいう）Ｎｅを検出（取得）するためのセンサである。この回転速度センサ３３は、ピストン１２の往復運動に伴って回転する図示しないクランクシャフトの回転角度に応じたパルス状の出力を生じるように、エンジンブロック１１ａに装着されている。冷却水温センサ３４は、ウォータージャケット１１ｃ内を通流する冷却液の温度である冷却水温Ｔｗを検出（取得）するためのセンサであって、エンジンブロック１１ａに装着されている。

　エアフローメータ３５は、吸入空気量Ｇａ（吸気管２１を通流して気筒１１ｂ内に導入される吸入空気の質量流量）を検出（取得）するためのセンサである。このエアフローメータ３５は、スロットルバルブ２５よりも吸気通流方向における上流側にて、吸気管２１に装着されている。吸気圧センサ３６は、吸気管２１内の圧力である吸気圧Ｐａを検出（取得）するためのセンサであって、サージタンク２１ｂに装着されている。

　スロットル開度センサ３７は、スロットルバルブ２５の開度（スロットル開度ＴＨＡ）に対応する出力を生じるセンサであって、スロットルアクチュエータ２６に内蔵されている。アクセルポジションセンサ３８は、図示しないアクセルの操作量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）に対応する出力を生じるように設けられている。

　＜点火制御装置の構成＞
　図２を参照すると、点火回路ユニット３１は、イグニッションコイル３１１（一次巻線３１１ａ及び二次巻線３１１ｂを含む）と、直流電源３１２と、第一スイッチング素子３１３と、第二スイッチング素子３１４と、第三スイッチング素子３１５と、エネルギ蓄積コイル３１６と、コンデンサ３１７と、ダイオード３１８ａ，３１８ｂ及び３１８ｃと、ドライバ回路３１９と、を備えている。

　上述のように、イグニッションコイル３１１は、一次巻線３１１ａと二次巻線３１１ｂとを備えている。このイグニッションコイル３１１は、周知の通り、一次巻線３１１ａを通流する一次電流の増減により、二次巻線３１１ｂにて二次電流を発生させるように構成されている。

　一次巻線３１１ａの一端である高電圧側端子（非接地側端子とも称し得る）側には、直流電源３１２における非接地側出力端子（具体的には＋端子）が接続されている。一方、一次巻線３１１ａの他端である低電圧側端子（接地側端子とも称し得る）側は、第一スイッチング素子３１３を介して、接地側に接続されている。すなわち、直流電源３１２は、第一スイッチング素子３１３がオンされたときに、一次巻線３１１ａにて高電圧側端子側から低電圧側端子側に向かう方向の一次電流を通流させるように設けられている。

　二次巻線３１１ｂにおける高電圧側端子（非接地側端子とも称し得る）側は、ダイオード３１８ａを介して、一次巻線３１１ａにおける高電圧側端子側に接続されている。このダイオード３１８ａは、一次巻線３１１ａにおける高電圧側端子側から二次巻線３１１ｂにおける高電圧側端子側に向かう方向の電流の通流を禁止するとともに、二次電流（放電電流）を点火プラグ１９から二次巻線３１１ｂに向かう（すなわち図中の電流Ｉ２が負の値となる）方向に規定すべく、そのアノードが二次巻線３１１ｂにおける高電圧側端子側に接続されている。一方、二次巻線３１１ｂにおける低電圧側端子（接地側端子とも称し得る）側は、点火プラグ１９に接続されている。

　第一スイッチング素子３１３は、ＭＯＳゲート構造トランジスタであるＩＧＢＴ（ＩＧＢＴはInsulated　Gate　Bipolar　Transistorの略）であって、第一制御端子３１３Ｇと、第一電源側端子３１３Ｃと、第一接地側端子３１３Ｅと、を有している。この第一スイッチング素子３１３は、第一制御端子３１３Ｇに入力された第一制御信号ＩＧａに基づいて、第一電源側端子３１３Ｃと第一接地側端子３１３Ｅとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。本実施形態においては、第一電源側端子３１３Ｃは、一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側に接続されている。また、第一接地側端子３１３Ｅは、接地側に接続されている。

　第二スイッチング素子３１４は、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴはMetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略）であって、第二制御端子３１４Ｇと、第二電源側端子３１４Ｄと、第二接地側端子３１４Ｓと、を有している。この第二スイッチング素子３１４は、第二制御端子３１４Ｇに入力された第二制御信号ＩＧｂに基づいて、第二電源側端子３１４Ｄと第二接地側端子３１４Ｓとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。

　本実施形態においては、第二接地側端子３１４Ｓは、ダイオード３１８ｂを介して、一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側に接続されている。このダイオード３１８ｂは、第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓから一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側に向かう方向の電流の通流を許容するように、そのアノードが第二接地側端子３１４Ｓに接続されている。

　第三スイッチング素子３１５は、ＭＯＳゲート構造トランジスタであるＩＧＢＴであって、第三制御端子３１５Ｇと、第三電源側端子３１５Ｃと、第三接地側端子３１５Ｅと、を有している。この第三スイッチング素子３１５は、第三制御端子３１５Ｇに入力された第三制御信号ＩＧｃに基づいて、第三電源側端子３１５Ｃと第三接地側端子３１５Ｅとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。尚、第三スイッチング素子３１５には、サイリスタ等、ＩＧＢＴ以外の他のパワートランジスタが用いられてもよい。

　本実施形態においては、第三電源側端子３１５Ｃは、ダイオード３１８ｃを介して、第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄに接続されている。ダイオード３１８ｃは、第三スイッチング素子３１５における第三電源側端子３１５Ｃから第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄに向かう方向の電流の通流を許容するように、そのアノードが第三電源側端子３１５Ｃに接続されている。また、第三スイッチング素子３１５における第三接地側端子３１５Ｅは、接地側に接続されている。

　エネルギ蓄積コイル３１６は、第三スイッチング素子３１５のオンによってエネルギを蓄積するように設けられたインダクタである。このエネルギ蓄積コイル３１６は、直流電源３１２における上述の非接地側出力端子と第三スイッチング素子３１５における第三電源側端子３１５Ｃとを接続する電力ラインに介装されている。

　コンデンサ３１７は、接地側と直流電源３１２における上述の非接地側出力端子との間にて、エネルギ蓄積コイル３１６と直列接続されている。すなわち、コンデンサ３１７は、エネルギ蓄積コイル３１６に対して、第三スイッチング素子３１５と並列接続されている。このコンデンサ３１７は、第三スイッチング素子３１５のオフによって、エネルギを蓄積するように設けられている。

　本発明の「制御部」を構成するドライバ回路３１９は、電子制御ユニット３２から出力されたエンジンパラメータ、点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗを受信するように、電子制御ユニット３２に接続されている。また、ドライバ回路３１９は、第一スイッチング素子３１３、第二スイッチング素子３１４、及び第三スイッチング素子３１５を制御するように、第一制御端子３１３Ｇ、第二制御端子３１４Ｇ及び第三制御端子３１５Ｇに接続されている。このドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて、第一制御信号ＩＧａ、第二制御信号ＩＧｂ、及び第三制御信号ＩＧｃを、それぞれ第一制御端子３１３Ｇ、第二制御端子３１４Ｇ及び第三制御端子３１５Ｇに出力するように設けられている。

　具体的には、ドライバ回路３１９は、点火プラグ１９の点火放電（これは第一スイッチング素子３１３のオフにより開始される）中に、コンデンサ３１７から蓄積エネルギを放出させる（これは第二スイッチング素子３１４のオンにより行われる）ことで一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側から当該一次巻線３１１ａに一次電流を供給すべく、各スイッチング素子を制御するようになっている。特に、本実施形態においては、ドライバ回路３１９は、コンデンサ３１７からの蓄積エネルギの蓄積量あるいは放出量をエンジンパラメータに応じて可変とすべく、第二スイッチング素子３１４及び第三スイッチング素子３１５を制御するようになっている。

　＜動作説明＞
　以下、本実施形態の構成による動作（作用・効果）について説明する。図３及び図４のタイムチャートにおいて、「Ｖｄｃ」はコンデンサ３１７の電圧、「Ｉ１」は一次電流、「Ｉ２」は二次電流、「Ｐ」はコンデンサ３１７から放出されて一次巻線３１１ａに対してその低電圧側端子側から供給されるエネルギ（以下「投入エネルギ」と称する）、をそれぞれ示す。

　なお、図中、一次電流「Ｉ１」及び二次電流「Ｉ２」のタイムチャートにおいては、図２にて矢印で示されている方向が正の値となるように示されているものとする。また、投入エネルギＰのタイムチャートにおいては、１回の点火タイミング中における、供給開始（最初の第二制御信号ＩＧｂの立ち上り）からの投入エネルギの積算値が示されている。また、点火信号ＩＧｔ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗ、第一制御信号ＩＧａ、第二制御信号ＩＧｂ、及び第三制御信号ＩＧｃは、図中上方に立ち上がった状態が「Ｈ」であり、下方に立ち下がった状態が「Ｌ」であるものとする。

　電子制御ユニット３２は、回転速度センサ３３等の各種センサの出力に基づいて取得したエンジンパラメータに応じて、インジェクタ１８及び点火回路ユニット３１を含む、エンジンシステム１０における各部の動作を制御する。ここで、点火制御について詳述すると、電子制御ユニット３２は、取得したエンジンパラメータに基づいて、点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗを生成する。そして、電子制御ユニット３２は、生成した点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗと、エンジンパラメータとを、ドライバ回路３１９に向けて出力する。

　ドライバ回路３１９は、電子制御ユニット３２から出力された点火信号ＩＧｔ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗ及びエンジンパラメータを受信すると、これらに基づいて、第一スイッチング素子３１３のオンオフを制御するための第一制御信号ＩＧａ、第二スイッチング素子３１４のオンオフを制御するための第二制御信号ＩＧｂ、及び第三スイッチング素子３１５のオンオフを制御するための第三制御信号ＩＧｃを出力する。

　なお、本実施形態においては、第一制御信号ＩＧａは、点火信号ＩＧｔと同一である。このため、ドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔをそのまま第一スイッチング素子３１３における第一制御端子３１３Ｇに向けて出力する。

　一方、第二制御信号ＩＧｂは、受信したエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて生成されるものである。このため、ドライバ回路３１９は、受信したエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて第二制御信号ＩＧｂを生成するとともに、かかる第二制御信号ＩＧｂを第二スイッチング素子３１４における第二制御端子３１４Ｇに向けて出力する。なお、本実施形態においては、第二制御信号ＩＧｂは、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルの間に繰り返し出力される、周期及びオンデューティ比が一定（１：１）の矩形波パルス状の信号である。

　また、第三制御信号ＩＧｃは、受信した点火信号ＩＧｔ及びエンジンパラメータに基づいて生成されるものである。このため、ドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔ及びエンジンパラメータに基づいて第三制御信号ＩＧｃを生成するとともに、かかる第三制御信号ＩＧｃを第三スイッチング素子３１５における第三制御端子３１５Ｇに向けて出力する。なお、本実施形態においては、第三制御信号ＩＧｃは、点火信号ＩＧｔがＨレベルの間に繰り返し出力される、周期が一定でエンジンパラメータに基づいてオンデューティ比が可変とされる矩形波パルス状の信号である。

　以下図３を参照すると、時刻ｔ１にて点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がると、これに対応して、第一制御信号ＩＧａがＨレベルに立ち上げられることで、第一スイッチング素子３１３がオンされる（このときエネルギ投入期間信号ＩＧｗはＬレベルであるため第二スイッチング素子３１４はオフである）。これにより、一次巻線３１１ａにおける一次電流の通流が開始する。

　また、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている間、矩形波パルス状の第三制御信号ＩＧｃが、第三スイッチング素子３１５における第三制御端子３１５Ｇに入力される。すると、第三スイッチング素子３１５のオンオフにおけるオン後のオフ期間（すなわち第三制御信号ＩＧｃにおけるＬレベル期間中）に、電圧Ｖｄｃがステップ状に上昇する。

　このようにして、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１－ｔ２間に、イグニッションコイル３１１が充電されるとともに、エネルギ蓄積コイル３１６を介してコンデンサ３１７にエネルギが蓄積される。かかるエネルギの蓄積は、時刻ｔ２までに終了する。

　その後、時刻ｔ２にて第一制御信号ＩＧａがＨレベルからＬレベルに立ち下げられることで、第一スイッチング素子３１３がオフされると、それ以前まで一次巻線３１１ａに通流していた一次電流が急激に遮断される。すると、イグニッションコイル３１１の二次巻線３１１ｂにて、大きな二次電流である放電電流が生じる。これにより、点火プラグ１９にて点火放電が開始する。

　時刻ｔ２にて点火放電が開始した後は、従来の放電制御においては（あるいはエネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルに立ち上げられることなくＬレベルのまま維持されるような運転条件においては）、破線で示されたように、放電電流はそのままでは時間経過とともにゼロに近づき、放電を維持できない程度まで減衰し放電は終了する。

　この点、本動作例においては、時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３にてエネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルに立ち上げられることで、第三スイッチング素子３１５のオフ（第三制御信号ＩＧｃ＝Ｌレベル）下で第二スイッチング素子３１４がオンされる（第二制御信号ＩＧｂ＝Ｈレベル）。すると、コンデンサ３１７の蓄積エネルギが当該コンデンサ３１７から放出され、上述の投入エネルギが、一次巻線３１１ａに対してその低電圧側端子側から供給される。これにより、点火放電中に、投入エネルギに起因する一次電流が通流する。

　このとき、時刻ｔ２－ｔ３間で通流していた放電電流に対して、投入エネルギに起因する一次電流の通流に伴う追加分が重畳される。かかる一時電流の重畳（追加）は、時刻ｔ３以降（ｔ４まで）、第二スイッチング素子３１４がオンされる毎に行われる。すなわち、図３に示されているように、第二制御信号ＩＧｂが立ち上がる毎に、コンデンサ３１７の蓄積エネルギにより一次電流（Ｉ１）が順次追加され、これに対応して、放電電流（Ｉ２）が順次追加される。これにより、放電電流が、点火放電を維持可能な程度に良好に確保される。なお、本具体例においては、時刻ｔ２とｔ３との間の時間間隔は、いわゆる「吹き消え」が生じないように、エンジン回転速度Ｎｅ及び吸入空気量Ｇａに基づいて電子制御ユニット３２により適宜（マップ等を用いて）設定されるものとする。

　ところで、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１－ｔ２間における、コンデンサ３１７におけるエネルギ蓄積状態は、第三制御信号ＩＧｃのオンデューティ比によって制御可能である。また、コンデンサ３１７における蓄積エネルギが大きいほど、第二スイッチング素子３１４がオンされる毎の投入エネルギもまた大きくなる。

　そこで、本実施形態においては、いわゆる「吹き消え」が生じやすい高負荷又は高回転運転条件（吸気圧Ｐａ：高、エンジン回転速度Ｎｅ：高、スロットル開度ＴＨＡ：大、ＥＧＲ率：高、空燃比：リーン）になるほど、第三制御信号ＩＧｃのオンデューティ比が高く設定される。これにより、エンジンの運転状態に合わせて図４に示されているように（特に図４における矢印参照）、コンデンサ３１７におけるエネルギ蓄積量や投入エネルギを高めることができ、電力消費をおさえながら「吹き消え」を良好に抑制することが可能となる。

　このように、本実施形態の構成においては、いわゆる「吹き消え」が生じないように放電電流の通流状態を、気筒１１ｂ内におけるガスの流動状態に対応して良好に制御することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、いわゆる「吹き消え」の発生及びこれに伴う点火エネルギのロスが、簡略な装置構成によって良好に抑制される。

　すなわち、本実施形態の構成のように、一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側（第一スイッチング３１３側）からエネルギを投入することにより、二次巻線３１１ｂ側からエネルギを投入する場合よりも、低圧でエネルギを投入することが可能となる。この点、一次巻線３１１ａの高電圧側端子から、直流電源３１２の電圧より高い電圧でエネルギ投入すると、当該直流電源３１２への流入電流などにより効率が悪くなる。これに対し、本実施形態の構成によれば、上述のように、一次巻線３１１ａにおける低電圧側端子側からエネルギを投入するため、もっとも容易に効率よくエネルギを投入することができるという優れた効果がある。

　＜変形例＞
　以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、上述の実施形態の一部、及び、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。

　本発明は、上述の実施形態にて例示された具体的な構成に限定されない。すなわち、例えば、電子制御ユニット３２のうちの一部の機能ブロックが、ドライバ回路３１９と一体化され得る。あるいは、ドライバ回路３１９が、スイッチング素子毎に分割され得る。この場合、第一制御信号ＩＧａが点火信号ＩＧｔであるときは、ドライバ回路３１９を介することなく、点火信号ＩＧｔが電子制御ユニット３２から直接第一スイッチング素子３１３における第一制御端子３１３Ｇに出力されてもよい。

　また、ＩＧａ信号とＩＧｃ信号とは、必ずしも一致させる必要はない。例えば、ドライバ回路３１９にて、ＩＧｔ信号の立ち上がりと同期してＩＧｃ信号のみをまず作成及び出力し、少し遅れてＩＧａ信号を出力するようにしてもよい。すなわち、ＩＧａ信号をＩＧｃ信号よりも遅らせてもよい。これにより、コンデンサ３１７に蓄えるエネルギを増加させることができる。一方、ＩＧｃ信号をＩＧａ信号よりも遅らせてもよい。

　本発明は、上述の実施形態にて例示された具体的な動作に限定されない。すなわち、例えば、上記した吸気圧Ｐａ、エンジン回転速度Ｎｅ、スロットル開度ＴＨＡ、ＥＧＲ率及び空燃比と、吸入空気量Ｇａやアクセル操作量ＡＣＣＰ等の他のエンジンパラメータとのうちから、任意に選択されたものが、制御用のパラメータとして用いられ得る。また、エンジンパラメータに代えて、第二制御信号ＩＧｂや第三制御信号ＩＧｃの生成に利用可能な他の情報が、電子制御ユニット３２からドライバ回路３１９に向けて出力されてもよい。

　上述の実施形態にて例示した第三制御信号ＩＧｃのデューティ制御に代えて、あるいはこれとともに、エネルギ投入期間信号ＩＧｗの波形（図３等におけるｔ３の立ち上りタイミング及び／又はｔ３－ｔ４の間の期間）の制御によって、投入エネルギを可変としてもよい。この場合、ドライバ回路３１９に代えて、あるいはこれとともに、電子制御ユニット３２が、本発明の「制御部」に相当することとなる。

［第２の実施形態］
　次に、図５～図１０を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。
　図５を参照して、本発明の第２の実施形態における点火制御装置５０７の概要について説明する。
　本発明の点火制御装置５０７は、図略の内燃機関５０８の気筒毎に設けられ、燃焼室内に導入された混合気に火花放電を発生させて点火を行うものである。
　点火制御装置５０７は、昇圧回路５０１と、補助用電源５０２と、点火用開閉素子５０３と、点火コイル５０４と、外部に設けたエンジン制御装置５０６（以下、ＥＣＵ５０６と称する。）と、によって構成されている。

　昇圧回路５０１は、電源５１０に接続したエネルギ蓄積用インダクタ５１１（以下、インダクタ５１１と称する。）と、インダクタ５１１への電流の供給と遮断を所定の周期で切り換える昇圧用開閉素子５１２（以下、昇圧用素子５１２と称する。）と、インダクタ５１１に並列に接続したキャパシタ５１５と、インダクタ５１１からキャパシタ５１５への電流を整流する第１の整流素子５１４と、点火コイル５０４の一次巻線５４０とからなり、いわゆるフライバック型の昇圧回路を構成している。
　直流電源５１０（以下、電源５１０と称する。）は、車載バッテリや、交流電源をレギュレータ等によって直流変換した公知の直流安定化電源等が用いられ、例えば１２Ｖ、２４Ｖといった一定の直流電圧を供給する。
　本実施形態において、昇圧回路５０１には、いわゆるフライバック型の昇圧回路が用いられた例を示しているが、これに限定するものではなく、いわゆるチョパ型の昇圧回路を用いることもできる。

　インダクタ５１１には、所定のインダクタンス（Ｌ０、例えば、５～５０μＨ）を有するコア付きコイル等が用いられる。
　昇圧用素子５１２には、サイリスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のパワートランジスタが用いられている。
　昇圧用素子５１２には、昇圧素子駆動用ドライバ（以下、ドライバ５１３と称する。）が接続されている。

　ドライバ５１３には、機関の運転状況に応じてエンジン制御装置５０６（以下、ＥＣＵ５０６と称する。）から点火信号ＩＧｔが発信される。
　ドライバ５１３は、点火信号ＩＧｔにしたがって、所定のタイミングで所定の期間だけ、所定の周期でハイローが切り換えられる駆動パルスＶＧＳを発生する。
　ドライバ５１３から昇圧用素子５１２のゲートＧに駆動パルスＶＧＳが印加され、昇圧用素子５１２のオンオフが切り換えられる。

　キャパシタ５１５には、所定のキャパシタンス（Ｃ、例えば、１００～１０００μＦ）を有するコンデンサが用いられている。
　整流素子５１４には、ダイオードが用いられており、キャパシタ５１５からインダクタ５１１への電流の逆流を防止している。

　ＥＣＵ５０６から送信された点火信号ＩＧｔにしたがって、ドライバ５１３によって昇圧用素子５１２が開閉されると、電源５１０からインダクタ５１１に蓄えられた電気エネルギがキャパシタ５１５に重畳的に充電され、キャパシタ５１５の充放電電圧Ｖｄｃが電源電圧よりも高い電圧（例えば、５０Ｖ～数百Ｖ）に昇圧される。
　点火コイル５０４は、コイル線材をＮ１回巻き回した一次巻線５４０、Ｎ２回巻き介した二次巻線５４１、コイルコア５４２、ダイオード５４３等によって構成されている。
　点火コイル５０４の一次巻線５４０には、電源５１０の電圧が印加され、一次巻線５４０に流れる電流を増減することによって二次巻線５４１に二次電圧Ｖ２として、コイル巻き回数の比Ｎ２／Ｎ１によって定まる高い電圧（例えば、－２０～―５０ｋＶ）を発生する。

　点火用開閉素子５０３（以下、点火用素子５０３と称する。）には、ＭＯＳ　ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタＰＴｒが用いられている。
　点火用素子５０３は、機関の運転状況に応じてＥＣＵ５０６から発信された点火信号ＩＧｔにしたがって一次巻線５４０への電流の供給と遮断を切り換える。
　点火用素子５０３のスイッチングにより、一次巻線５４０への導通が遮断されると、磁界が急激に変化し、電磁誘導によって、二次巻線５４１に極めて高い二次電圧Ｖ２が発生し、点火プラグ５０５に印加される。

　補助用電源５０２は、キャパシタ５１５と一次巻線５４０との間に介装せしめた、補助用開閉素子５２０（以下、補助用素子５２０と称する。）と、補助用素子５２０を駆動する補助用開閉素子駆動回路５２１（以下、ドライバ５２１と称する。）第２の整流素子５２２と、電源５１０と、インダクタ５１１と、キャパシタ５１５とによって構成されている。
　本実施形態におけるドライバ５２１は、本発明の要部である遅延時間演算部２１０を具備している。

　遅延時間演算部２１０は、後述する補間方法によって内燃機関Ｅ／Ｇの運転状況を示すエンジンパラメータＥＰｒに応じて、点火信号ＩＧｔの終了位置（立ち下がり）から補助用素子５２０の駆動開始を遅延させる遅延時間Ｔｄ及び放電期間ＴＤＣを算出する。
　ドライバ５２１には、点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期して遅延時間Ｔｄ及び、放電期間ＴＤＣをカウントするタイマが内蔵されている。

　点火コイル５０４からの二次電圧Ｖ２の印加により、放電が開始され、遅延時間演算部２１０で算出された所定の遅延時間Ｔｄ経過した後に、所定の放電期間ＴＤＣだけ、ドライバ５２１から補助用素子５２０を駆動する駆動パルスＶＧＳが出力される。
　補助用電源５０２は、点火用開閉素子５０３の開閉によって、点火プラグ５０５の放電を開始した後、所定の遅延時間Ｔｄを経過した後、所定の放電期間ＴＤＣだけ放電維持を図るエネルギを投入すべく、昇圧回路５０１からの放電と停止とを一次巻線５４０と点火用開閉素子５０３との接続点において重畳的に行うことによって、二次巻線５４１に流れる電流を増加させることができる。

　補助用素子５２０の開閉駆動にしたがって、補助用電源５０２からの放電エネルギの投入が行われ、補助用電源５０２からの放電と停止とを重畳的に行うことによって、二次巻線５４１に流れる二次電流Ｉ２を増加することができる。
　補助用素子５２０には、ＭＯＳＦＥＴ等の応答性が高い、パワートランジスタが用いられている。
　第２の整流素子５２２には、ダイオードが用いられ、キャパシタ５１５から一次巻線５４０へ投入する電流を整流する。

　エンジンパラメータＥＰｒには、例えば、エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧ＰＩＮ、アクセル開度Ｔｈ、クランク角ＣＡ、エンジン水温Ｔｗ、ＥＧＲ率、空燃比Ａ／Ｆ等から選択した１又は複数のパラメータが用いられる。
　エンジンパラメータＥＰｒから、内燃機関の運転状況を把握し、吹き消え発生を防止できるような後述するマップにしたがって、遅延時間Ｔｄ及び放電期間ＴＤＣが補間されエネルギが投入される。
　なお、本実施形態においては、エンジン回転センサ、吸気圧センサ、アクセル開度計、クランク角センサ、エンジン水温計、ＥＧＲセンサ、Ａ／Ｆセンサ等の内燃機関５０８に設けた図略の運転状況確認部５０９によって検出されたエンジンパラメータＥＰｒが、ＥＣＵ５０６を介して間接的に遅延時間演算部２１０に伝達される構成を示してあるが、運転状況確認部５０９からの情報を遅延時間演算部２１０に直接入力するように構成しても良い。更にはエンジンの燃焼状態と相関が高い一次コイル電圧Ｖ１や電流Ｉ１、二次コイルの放電電圧Ｖ２，電流Ｉ２をパラメータに加えてもよい。

　補助用素子５２０により、キャパシタ５１５からの放電と停止とを切り換えることによって、一次巻線５４０に電流が流れ、二次巻線５４１に発生している電流・電圧が増強されため、吹き消えを抑制できる。
　このとき、遅延時間演算部２１０によって、点火コイル５０４からの二次電圧Ｖ２の印加により、放電が開始された後、内燃機関の運転状況に応じた適切な遅延時間Ｔｄだけ遅れて、補助用電源５０２からのエネルギ投入を行うことによって、省エネルギで、より安定した着火を実現できることが判明した。
　また、点火コイル５０４の一次巻線５４０からエネルギを投入するため、二次巻線５４１側から投入する場合よりも、低電圧でエネルギを投入することができる。

　図６Ａを参照して実施例１として示す本発明の点火制御装置５０７の作動について、図６Ｂを参照して、比較例１として本示す発明の要部である遅延時間演算部２１０を持たない構成の問題点について説明する。
　図６Ａ（ａ）に示すように、ＥＣＵ５０６から点火信号ＩＧｔが発信される。本図（ｂ）に示すように点火信号ＩＧｔの立ち上がりに同期して、所定の周期で昇圧用素子５１２のオンオフが繰り返され、同時に本図（ｃ）に示すように、点火用素子５０３がオンとなる。

　昇圧用素子５１２の開閉により、キャパシタ５１５にインダクタ５１１からの電気エネルギが充電され、本図（ｅ）に示すように、充放電電圧Ｖｄｃが徐々に上昇する。
　点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期して、昇圧用素子５１２の駆動は停止され、同時に点火用素子５０３も停止される。

　このとき、本図（ｇ）に示すように、点火コイル５０４の二次巻線５４１側に高い二次電圧Ｖ２が発生し、点火プラグ５０５に印加される。
　二次電圧Ｖ２の印加により、点火プラグ５０５の電極間に放電が起こり、本図（ｈ）に示すように、瞬間的に極めて大きな二次電流Ｉ２が流れる。

　このとき、従来の火花点火制御装置では、本図（ｈ）中、比較例１として、一点鎖線で示したように、速やかの二次電流Ｉ２が減少し、電極間の放電経路が途切れ、二次電流Ｉ２が流れなくなる。
　しかし、本発明においては、本図（ｄ）に示すように、点火信号ＩＧｔの立ち下がりから所定の遅延時間ｔｄ経過した後、所定の放電期間ＴＤＣの間、補助用素子５２０がオンとなり、本図（ｅ）に示すように、高電圧に充電されたキャパシタ５１５からの放電が開始され、補助用電源５０２から本図（ｆ）に示すように大きなエネルギの投入が図られる。

　遅延時間Ｔｄは、本図（ｆ）に示すように、二次電流Ｉ２が吹き消えを生じる限界電流ＩＲＥＦを下回る直前となっている。
　これにより、放電初期のエネルギ投入を抑えることができるとともに、投入用エネルギを限界電流近傍まで保持させることができ放電維持が困難となる放電後期においても、最小限のエネルギで、二次電流I２を吹き消え限界電流ＩＲＥＦ以上に保てるため、放電経路の維持が図れ、着火性を向上できる。
　なお、二次電流I２は、補助用電源５０２からのエネルギ供給量に比例するため、エンジン条件に応じて吹き消えを生じない範囲で適宜増減可能であり、後述するマップデータによって調整可能である。

　ここで、図６Ｂを参照して、比較例１として示す、本発明の要部である遅延時間演算部２１０を用いない場合の問題点について説明する。
　比較例１は、遅延時間演算部２１０を設けておらず、ＥＣＵ５０６から発信された放電期間信号ＩＧｗにしたがって、放電開始後、速やかに補助用電源５０２からのエネルギ投入が行われるようにした点が実施例１と相違する。

　比較例１では、ＩＧｗの信号によって、二次電流Ｉ２が、吹き消え限界電流ＩＲＥＦを下回るよりもかなり前にエネルギ投入をしている場合を示す。
　この場合、本図（ｉ）に示すように放電維持を図ることができるが、吹き消え限界を超える余剰投入エネルギにより、投入エネルギの無駄、電極消耗促進が発生することが判明した。

　ここで、図７を参照して、本発明の点火制御装置５０７の放電制御方法の一例について説明する。
　なお、当該制御プログラムは、ドライバ５２１を構成する制御ＩＣ等に記憶させることができる。
　ステップＳ１００の起動判定行程では、内燃機関５０８の運転状況にしたがって、ＥＣＵ５０６から発信された点火信号ＩＧｔの立ち上がりの有無を判定する。
　点火信号ＩＧｔがオフの場合は、判定Ｎｏとなり、点火信号ＩＧｔの立ち上がりを検出するまでステップＳ１００を繰り返す。
　点火信号ＩＧｔの立ち上がりが検出されると判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１１０に進む。

　ステップＳ１１０の点火用素子駆動行程では、点火用素子５０３がオンとなる。
　同時にステップＳ１２０の昇圧用素子駆動開始行程に進み、昇圧用素子５１２の開閉駆動が開始される。
　ステップＳ１３０の点火信号立ち下がり判定行程では、点火信号ＩＧｔの立ち下がりの有無を判定する。
　点火信号ＩＧｔの立ち下がりを検出するまでは、判定Ｎｏとなり、ステップＳ１３０が繰り返される。

　その間は、昇圧用素子５１２の開閉駆動が繰り返され、昇圧用キャパシタ５１５の充電が行われる。
　ステップＳ１３０で点火信号ＩＧｔの立ち下がりが検出されると、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１４０に進む。
　ステップＳ１４０の点火用素子停止行程では、点火用素子５０３がオフとなる。
　同時にステップ１５０の昇圧用素子停止行程に進み、昇圧用素子５１２もオフとなる。
　これによって、点火コイル５０４の一次巻線５４０に流れる電流の急激な変化が起こり、電磁誘導によって二次巻線５４１側に高い極めて二次電圧Ｖ２が発生し、点火プラグ５０５の電極間の絶縁が破壊され、放電が開始される。

　次いで、ステップＳ１６０の遅延時間判定行程では、点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期してカウントを開始した遅延時間Ｔｄが経過したか否かが判定される。　遅延時間Ｔｄを経過するまでは、判定Ｎｏとなり、ステップＳ１６０が繰り返される。即ち、遅延時間Ｔｄが経過するまで、補助用電源５０２からの補助エネルギ投入開始が待機されることになる。
　遅延時間Ｔｄのカウントがアップすると、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１７０に進む。
　ステップＳ１７０の補助用素子駆動行程では、ドライバ５２１から補助用素子５２０に駆動信号ＶＧＳが印加され、補助用素子５２０がオンとなる。
　この補助用素子５２０がオンとなっている間、昇圧用キャパシタ５１５から放電維持のためのエネルギが投入され続ける。

　次いでステップＳ１８０の放電期間経過判定行程では、点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期してカウントを開始した放電期間ＴＤＣが経過したか否かが判定される。
　放電期間ＴＤＣが経過するまでは、判定Ｎｏとなり、ステップＳ１８０が繰り返される。

　放電期間ＴＤＣがアップすると、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１９０に進む。
　ステップＳ１９０の補助用素子停止工程では、補助用素子５２０の駆動を停止し、補助用電源５０２からのエネルギ投入を終了する。
　なお、遅延時間Ｔｄ及び放電期間ＴＤＣは、後述する補間方法によって運転状況に応じた値に補間される。

　図８Ａ、図８Ｂを参照して、遅延時間Ｔｄ及び放電期間ＴＤＣの補間方法について説明する。
　遅延時間Ｔｄを補間するため、遅延時間演算部２１０又はＥＣＵ５０６に図８Ａに示すようなマップデータを記憶し、エンジンパラメータＥＰｒから判定した内燃機関の運転状況に応じて、遅延時間Ｔｄの長短が決定され、上述の制御フローに補間される。

　例えば、エンジン回転数Ｎｅが低く、吸気圧ＰＩＮも低い場合には、着火が容易であるため、遅延時間Ｔｄを長くした値が選択される。
　これとは反対に、エンジン回転数Ｎｅが高く、吸気圧ＰＩＮも高い場合には、着火が困難であるため、遅延時間Ｔｄを短くした値が選択される。
　その結果、易着火性の運転条件においては、補助用電源５０２からのエネルギ投入開始時期が遅くなり、電費の抑制が図られ、難着火性の運転条件においては、補助用電源５０２からのエネルギ投入開始時期が速くなり、二次電流Ｉ２の維持が図られる。

　同様に、放電期間ＴＤＣは、遅延時間演算部２１０又はＥＣＵ５０６に図８Ｂに示すようなマップデータを記憶し、エンジンパラメータＥＰｒから判定した内燃機関の運転状況に応じて、放電期間ＴＤＣの長短が決定され、上述の制御フローに補間される。
　例えば、エンジン回転数Ｎｅが低く、吸気圧ＰＩＮも低い場合には、着火が容易であるため、放電期間ＴＤＣを短くした値が選択される。
　これとは反対に、エンジン回転数Ｎｅが高く、吸気圧ＰＩＮも高い場合には、着火が困難であるため、放電期間ＴＤＣを長くした値が選択される。
　その結果、易着火性の運転条件においては、補助用電源５０２からのエネルギ投入期間が短くなり、電費の抑制が図られ、難着火性の運転条件においては、補助用電源５０２からのエネルギ投入期間が長くなり、二次電流Ｉ２の維持が図られる。

　エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧ＰＩＮ以外のアクセル開度Ｔｈ、クランク角ＣＡ、エンジン水温Ｔｗ、ＥＧＲ率、空燃比Ａ／Ｆ等からも、エンジンの運転状況を把握することが可能で、高回転、高負荷と判断される場合には、放電遅延時間Ｔｄを短く、放電期間ＴＤＣを長くし、低回転、低付加と判断される場合には、放電遅延時間Ｔｄを長く、放電期間ＴＤＣを短くする。
　また、点火コイル５０４の一次電圧Ｖ１、一次電流Ｉ１、二次電圧Ｖ２、二次電流Ｉ２を直接的に読み取り、その変化から、放電維持が困難と判断される場合には、放電遅延時間Ｔｄを短く、放電期間ＴＤＣを長くすることで、安定した着火を図ることもできる。

　ここで、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂを参照して、本発明の効果を確認するために本発明者等が行った試験結果について説明する。
　図９Ａは、比較例２として、本発明を設けていない従来の点火制御装置において、低回転、低負荷の運転条件で点火を行った場合の問題点を示す特性図である。
　放電の後期に燃焼室内を流れる筒内気流によって、点火プラグ５０５に形成された放電経路が引き延ばされると、放電電圧が上昇し、二次電流Ｉ２が瞬断され、失火に至る虞がある。

　一方、図９Ｂに実施例２として示す、本発明の点火制御装置を用いて、低回転、低負荷の運転条件で点火を行った場合、放電の吹き消えが生じやすくなる放電後期まで、補助用電源５０２からのエネルギ投入を遅延させ、所定の遅延時間Ｔｄ経過した後に補助用電源５０２からのエネルギ投入を開始する構成となっている。
　このような構成にすることで、吹き消えの生じ易い吹き消え限界電流近傍から吹き消えが発生しやすい放電後期の時期に、補助用電源５０２からのエネルギ投入が行われるため、最小限のエネルギで放電維持を図ることができる。

　図１０Ａは、比較例３として示す、本発明を設けていない従来の点火制御装置において、高回転、高負荷の運転条件で点火を行った場合の問題点を示す特性図である。
　比較例３では、強い筒内気流の影響により、比較例２よりも早期に吹き消えが起こり、吹き消えの発生回数も多く、再放電によるエネルギの消耗も大きく、失火に至るおそれがさらに高くなる。
　図１０Ｂは、実施例３として示す、本発明の点火制御装置を用いて、高回転、高負荷の運転条件で点火を行った場合、早期に放電の吹き消えが生じ易くなるので、補助用電源５０２からの放電を遅延させる遅延時間Ｔｄを短くし、早期に補助用電源５０２からの放電を開始し、放電期間ＴＤＣを長くする構成となっている。

　このような構成とすることで、二次電圧Ｖ２の上昇を抑制し、放電経路を維持し、放電経路の吹き消えを生じることなく安定した着火を実現できることが確認された。以上により、以下の知見を得た。
（１）内燃機関５０８の回転数Ｎｅ、又は、内燃機関８の負荷（吸気圧ＰＩＮ）が低い程、点火信号ＩＧｔの立ち下がりから補助用開閉素子５２０の開閉駆動を開始するまでの遅延時間Ｔｄを長くし、内燃機関５０８の回転数Ｎｅが高い程、又は、内燃機関５０８の負荷（吸気圧ＰＩＮ）が高い程、補助用開閉素子５２０の開閉駆動を開始するまでの遅延時間Ｔｄを短くするのが望ましい。
（２）内燃機関５０８の回転数Ｎｅが低い程、又は、内燃機関５０８の負荷（吸気圧ＰＩＮ）が低い程、補助用開閉素子５２０の開閉駆動によって放電維持を図る放電期間ＴＤＣを短くし、内燃機関５０８の回転数Ｎｅが高い程、又は、内燃機関５０８の負荷吸気圧ＰＩＮ）が高い程、補助用開閉素子（５２０）の開閉駆動によって放電維持を図る放電期間（ＴＤＣ）を長くするのが望ましい。
　なお、内燃機関の運転状況を示すエンジンパラメータＥＰｒは、回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＩＮに限られるものではない。上述のパラメータから適宜選択し得るものである。

［第３の実施形態］
　図１１を参照して、本発明の第３の実施形態における点火制御装置５０７ａについて説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については、同じ符号付し、相違する部分にアルファベットの枝番を付したので、同一の構成については、説明を省略し、特徴的な部分についてのみ説明する。
　上記第２の実施形態においては、遅延時間演算部２１０をドライバ５２１に設けたが。本実施形態においてはＥＣＵ５０６内に設け、ＥＣＵ５０６内で演算の結果、遅延時間Ｔｄ、放電期間ＴＤＣを点火信号ＩＧｔと重畳的にドライバ５２１ａに送信するようにした点が相違する。
　本実施形態においても、上記実施形態と同様、内燃機関の運転状況に応じて、過不足なく補助用電源５０２からのエネルギ投入を行うことで、安定した着火と、電費の抑制との両立を図ることができる。

［第４の実施形態］
　図１２を参照して、本発明の第４の実施形態における点火制御装置５０７ｂについて説明する。
　上記第２及び第３の実施形態においては、エンジン回転センサ、吸気圧センサ、アクセル開度計、クランク角センサ、エンジン水温計等の内燃機関５０８に設けた図略の運転状況確認部５０９によって検出されたデータをエンジンパラメータＥＰｒとした例を示したが、本実施形態においては、点火コイル５０４の一次電圧Ｖ１を検出する一次電圧検出部２１１を設け、一次電圧Ｖ１から二次電圧Ｖ２の変化を予測し、これを遅延時間演算部２１０ｂにフィードバックして、遅延時間Ｔｄ及び放電時間ＴＤＣを算出している点が相違する。
　本実施形態においても、上記実施形態と同様の効果を発揮できる。更には一次電流から二次電圧の変化を予測しても良いし、二次電圧Ｖ２や二次電流Ｉ２を計測し変化を予測し制御に使用してもよい。

　その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構成及びその均等物の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構成をも含む。

１１、５０８・・・内燃機関（エンジン）
１１ｂ・・・気筒
１９、５０５・・・点火プラグ
３０、５０７・・・点火制御装置
３１・・・点火回路ユニット
３２・・・電子制御ユニット
３１１・・・イグニッションコイル
３１１ａ、５４０・・・一次巻線（Ｌ１）
３１１ｂ、５４１・・・二次巻線（Ｌ２）
３１２、５１０・・・直流電源
３１３・・・第一スイッチング素子
３１３Ｃ・・・第一電源側端子
３１３Ｅ・・・第一接地側端子
３１３Ｇ・・・第一制御端子
３１４・・・第二スイッチング素子
３１４Ｄ・・・第二電源側端子
３１４Ｇ・・・第二制御端子
３１４Ｓ・・・第二接地側端子
３１５・・・第三スイッチング素子
３１５Ｃ・・・第三電源側端子
３１５Ｅ・・・第三接地側端子
３１５Ｇ・・・第三制御端子
３１６・・・エネルギ蓄積コイル
３１７・・・コンデンサ
３１９・・・ドライバ回路
５０９・・・運転状況確認部
５０１・・・昇圧回路
５１１・・・エネルギ蓄積用インダクタ
５１２・・・昇圧用開閉素子（ＰＴｒ１２）
５１３・・・昇圧用開閉素子駆動ドライバ
５１４・・・第１の整流素子
５１５・・・昇圧用キャパシタ（Ｃ）
５０２・・・補助用電源
５２０・・・補助用開閉素子（ＭＯＳ２０）
５２１・・・補助用開閉素子駆動回路（補助用ドライバ）
２１０・・・遅延時間演算部
５２２・・・第２の整流素子
５０３・・・点火用開閉素子（ＰＴｒ３）
５０４・・・点火コイル
５４２・・・コア
５４３・・・整流素子
５０６・・・エンジン制御装置（ＥＣＵ）
ＩＧａ・・・第一制御信号
ＩＧｂ・・・第二制御信号
ＩＧｃ・・・第三制御信号
ＩＧｔ・・・点火信号
ＩＧｗ・・・放電期間信号、エネルギ投入期間信号
ＥＰｒ・・・エンジンパラメータ
Ｔｄ・・・遅延時間
ＴＤＣ・・・放電期間
Ｖ１・・・一次電圧
Ｖ２・・・二次電圧
Ｉ２・・・二次電流

Claims (9)

1. 　内燃機関（１１）の気筒（１１ｂ）内にて燃料混合気を点火するように設けられた点火プラグ（１９）の、動作を制御するように構成された、点火制御装置（３０）において、
   　一次巻線（３１１ａ）と二次巻線（３１１ｂ）とを備えていて、前記一次巻線を通流する電流である一次電流の増減により、前記点火プラグに接続された前記二次巻線にて二次電流が発生するように構成された、イグニッションコイル（３１１）と、
   　前記一次巻線にて前記一次電流を通流させるように、非接地側出力端子が前記一次巻線の一端側に接続された、直流電源（３１２）と、
   　第一制御端子（３１３Ｇ）と第一電源側端子（３１３Ｃ）と第一接地側端子（３１３Ｅ）とを有していて前記第一制御端子に入力された第一制御信号に基づいて前記第一電源側端子と前記第一接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成された半導体スイッチング素子であって、前記第一電源側端子が前記一次巻線の他端側に接続されるとともに前記第一接地側端子が接地側に接続された、第一スイッチング素子（３１３）と、
   　第二制御端子（３１４Ｇ）と第二電源側端子（３１４Ｄ）と第二接地側端子（３１４Ｓ）とを有していて前記第二制御端子に入力された第二制御信号に基づいて前記第二電源側端子と前記第二接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成された半導体スイッチング素子であって、前記第二接地側端子が前記一次巻線の前記他端側に接続された、第二スイッチング素子（３１４）と、
   　第三制御端子（３１５Ｇ）と第三電源側端子（３１５Ｃ）と第三接地側端子（３１５Ｅ）とを有していて前記第三制御端子に入力された第三制御信号に基づいて前記第三電源側端子と前記第三接地側端子との間の通電のオンオフを制御するように構成された半導体スイッチング素子であって、前記第三電源側端子が前記第二スイッチング素子における前記第二電源側端子に接続されるとともに前記第三接地側端子が前記接地側に接続された、第三スイッチング素子（３１５）と、
   　前記直流電源における前記非接地側出力端子と前記第三スイッチング素子における前記第三電源側端子とを接続する電力ラインに介装されたインダクタであって、前記第三スイッチング素子のオンによってエネルギを蓄積するように設けられた、エネルギ蓄積コイル（３１６）と、
   　前記直流電源における前記非接地側出力端子と前記接地側との間にて前記エネルギ蓄積コイルと直列接続されていて、前記第三スイッチング素子のオフによってエネルギを蓄積するように設けられた、コンデンサ（３１７）と、
   　前記第一スイッチング素子のオフにより開始された前記点火プラグの点火放電中に、前記第二スイッチング素子のオンにより前記コンデンサから蓄積エネルギを放出させることで、前記他端側から前記一次巻線に前記一次電流を供給すべく、前記第二スイッチング素子及び前記第三スイッチング素子を制御するように設けられた、制御部（３１９）と、
   　を備え、
   　前記制御部は、前記コンデンサからの蓄積エネルギの蓄積量あるいは放出量を前記内燃機関の運転状態に応じて可変とするように、前記第二スイッチング素子又は前記第三スイッチング素子を制御することを特徴とする、点火制御装置。
2. 　前記制御部は、前記内燃機関の高負荷域又は高回転域にて前記コンデンサからのエネルギ放出量を増加させることを特徴とする、請求項１に記載の点火制御装置。
3. 　少なくとも、直流電源（５１０）と、該直流電源（５１０）の電源電圧を昇圧する昇圧回路（５０１）と、該昇圧回路（５０１）に接続せしめた一次巻線（５４０）の電流の増減により二次巻線（５４１）に高い二次電圧（Ｖ２）を発生する点火コイル（５０４）と、機関の運転状況に応じて発信された点火信号（ＩＧｔ）にしたがって前記一次巻線（５４０）への電流の供給と遮断を切り換える点火用開閉素子（５０３）とを具備し、前記二次巻線（５４１）に接続され、前記二次巻線（５４１）からの二次電圧(Ｖ２)の印加により、内燃機関の燃焼室内に火花放電を発生させる点火プラグ（５０５）の、動作を制御するように構成された、点火制御装置であって、
   　前記点火用開閉素子（５０３）の開閉によって、前記点火プラグ（５０５）の放電を開始した後、所定の遅延時間（Ｔｄ）を経過した後、前記昇圧回路（５０１）からの放電と停止とを前記一次巻線（５４０）の点火開閉素子（３）側から重畳的に行うことによって、前記二次巻線（５４１）に流れる電流を増加する補助用電源（５０２）とを具備し、
   　該補助用電源（５０２）からの放電の停止を切り換える補助用開閉素子（５２０）と、該補助用開閉素子（５２０）を開閉駆動する補助用開閉素子駆動回路（５２１、５２１ａ、５２１ｂ）と、
   　内燃機関の運転状況を示すエンジンパラメータ（ＥＰｒ）に応じて、前記補助用開閉素子（５２０）の駆動を前記点火信号（ＩＧｔ）の終了位置（立ち下がり）から所定の遅延時間（Ｔｄ）だけ遅れて開始させる遅延時間演算部（２１０、２１０ａ、２１０ｂ）とを具備することを特徴とする点火制御装置（５０７、５０７ａ、５０７ｂ）。
4. 　前記遅延時間演算部（２１０、２１０ａ、２１０ｂ）は、エンジン回転数(Ｎｅ)、吸気圧(ＰＩＮ)、アクセル開度(Ｔｈ)、クランク角(ＣＡ)、エンジン水温(Ｔｗ)、ＥＧＲ率、空燃比(Ａ／Ｆ)、点火コイル（５０４）の一次電圧（Ｖ１）、点火コイル（５０４）の一次電流（Ｉ１）、点火コイル（５０４）の二次電圧（Ｖ２）、点火コイル（５０４）の二次電流（Ｉ２）のいずれかから選択した１又は複数のエンジンパラメータ（ＥＰｒ）に基づいて判定した内燃機関の運転状況に応じて、
   　前記内燃機関の回転数が低い程、又は、前記内燃機関の負荷が低い程、前記補助用開閉素子（５２０）の開閉駆動を開始する遅延時間（Ｔｄ）を長くし、
   　前記内燃機関の回転数が高い程、又は、前記内燃機関の負荷が高い程、前記補助用開閉素子（５２０）の開閉駆動を開始する遅延時間（Ｔｄ）を短くする請求項３に記載の点火制御装置（５０７、５０７ａ、５０７ｂ）。
5. 　前記内燃機関の回転数が低い程、又は、前記内燃機関の負荷が低い程、前記補助用開閉素子（５２０）の開閉駆動によって放電維持を図る放電期間（ＴＤＣ）を短くし、前記内燃機関の回転数が高い程、又は、前記内燃機関の負荷が高い程、前記補助用開閉素子（５２０）の開閉駆動によって放電維持を図る放電期間（ＴＤＣ）を長くする請求項３又は４に記載の点火制御装置（５０７、５０７ａ、５０７ｂ）。
6. 　前記遅延時間演算部（２１０）又はエンジン制御装置（５０６）のいずれかが、前記エンジンパラメータから判定した内燃機関の運転状況から、前記遅延時間（Ｔｄ）及び前記放電期間（ＴＤＣ）を補間するマップデータとして記憶する請求項３ないし５のいずれかに記載の点火制御装置（５０７、５０７ａ、５０７ｂ）。
7. 　前記補助用電源（５０２）からのエネルギ投入は前記一次巻線（５４０）の前記一次巻線（５４０）と前記点火用開閉素子（５０３）との接続点から実施することを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の点火制御装置（５０７、５０７ａ、５０７ｂ）。
8. 　前記昇圧回路（５０１）が、前記直流電源（５１０）に接続したエネルギ蓄積用インダクタ（５１１）と、前記点火信号（ＩＧｔ）にしたがって所定の期間だけ前記インダクタ（５１１）への電流の供給と遮断を所定の周期で切り換える開閉素子（５１２）と、前記インダクタ（５１１）に並列に接続したキャパシタ（５１５）と、前記インダクタ（５１１）から前記キャパシタ（５１５）への電流を整流する第１の整流素子（５１４）とからなる請求項３ないし７のいずれかに記載の点火制御装置（５０７、５０７ａ、５０７ｂ）。
9. 　前記補助用電源（５０２）が、前記キャパシタ（５１５）と前記一次巻線（５４０）との間に介装され、前記キャパシタ（５１５）からの放電と停止とを切り換える補助用開閉素子（５２０）と、前記キャパシタ（５１５）から前記一次巻線（５４０）への電流を整流する第２の整流素子（５２２）と、前記直流電源（５１０）と、前記インダクタ（５１１）と前記キャパシタ（５１５）とからなる請求項３ないし８のいずれかに記載の点火制御装置（５０７、５０７ａ、５０７ｂ）。

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