WO2015156382A1 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

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貴士 大野
竹田　俊一
金千代 寺田
悠男 為井
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    • F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition

Definitions

  • the present disclosure relates to an ignition device used for an internal combustion engine (engine), and particularly to a technique for continuing spark discharge.
  • a technique is known that uses a device that continues discharge by injecting discharge energy into an ignition coil after starting spark discharge by a main ignition circuit. Thereby, the discharge continuation time after the start of discharge is extended, and stable ignition is aimed at.
  • main ignition circuit As a technology to reduce the burden on the spark plug, suppress unnecessary power consumption, and continue spark discharge, spark discharge (referred to as main ignition circuit) is started by a well-known ignition circuit (referred to as main ignition circuit). Before the lamp disappears, electric energy is applied from the negative side of the primary coil toward the battery power supply line, current in the same direction (DC secondary current) flows through the secondary coil, and the spark discharge generated by the main ignition is discharged.
  • An “energy input circuit” that is continued for an arbitrary period hereinafter referred to as a discharge duration period
  • a discharge duration period An “energy input circuit” that is continued for an arbitrary period (hereinafter referred to as a discharge duration period) has been studied (not a known technique).
  • the spark discharge that is continued by the energy input circuit that is, the spark discharge following the main ignition
  • continuous spark discharge is referred to as “continuous spark discharge”.
  • the ignition device shown in FIG. 5 is a combination of a main ignition circuit 5 that causes main ignition to the spark plug 1 by full tiger operation and an energy input circuit 6.
  • the energy input circuit 6 is A booster circuit 12 that boosts the battery voltage; A capacitor 13 for storing electrical energy boosted by the booster circuit 12, and Input energy control means 14 for controlling the secondary current by controlling the electric energy input from the capacitor 13 to the primary coil 3 of the ignition coil 2; Is provided.
  • An example of the input energy control means 14 is: Energy input switching means 20 for intermittently supplying an energy input line ⁇ for inputting electric energy from the capacitor 13 to the primary coil 3; An energy input driver circuit 21 for switching the energy input switching means 20 between ON and OFF; A control circuit 22 for maintaining the secondary current at a predetermined target value by controlling the ON / OFF state of the energy input switching means 20 via the energy input driver circuit 21; Is provided.
  • the control circuit 22 (I) When the secondary current to be monitored using the secondary current detection resistor 23 falls below the target value, the energy input switching means 20 is turned on to convert a part of the electric energy charged in the capacitor 13 to the primary coil 3. To (Ii) When the secondary current increases from the target value, the energy input switching means 20 is turned off to perform control to interrupt the energy input to the primary coil 3.
  • the primary coil 3 When the primary coil 3 is magnetically saturated, the effect of increasing the secondary current is reduced, and feedback control is performed so that the energy input to the primary coil 3 is further increased. As a result, the burden on the energy input switching means 20 and the primary coil 3 is increased, and there is a concern that the energy input switching means 20 and the primary coil 3 may be damaged due to heat generation and thermal runaway.
  • the present disclosure has been made in view of the above-described problems, and an object of the present disclosure is to ignite an internal combustion engine in which the primary coil is magnetically saturated by the operation of the energy input circuit, and problems of respective parts due to the magnetic saturation can be avoided. Is in the provision of.
  • An ignition device for an internal combustion engine controls electrical energy input from a capacitor to a primary coil based on a capacitor discharge current detected by a primary current detection unit, and controls a primary side
  • the maximum value of the capacitor discharge current detected by the current detection means is limited to a value smaller than a predetermined first control value.
  • the ignition device for an internal combustion engine provides electrical energy from the capacitor to the primary coil when the capacitor discharge current detected by the primary-side current detection means reaches a predetermined second control value Y2. Stop the input of. Avoiding problems caused by magnetic saturation of the primary coil by stopping the input of electric energy to the primary coil before the primary coil is magnetically saturated based on the detection value of the primary side current detection means. Can do. For this reason, it is possible to avoid damage to the primary coil due to heat generation or thermal runaway, or damage to a part of the energy input circuit (for example, switching means for energy input), and improve the reliability of the internal combustion engine ignition device. be able to.
  • Example 3 is a time chart for explaining operations (Examples 1 to 3).
  • Example 3 which is a schematic block diagram of the internal combustion engine ignition device.
  • Example 4 which is a schematic block diagram of the internal combustion engine ignition device.
  • the schematic block diagram of the ignition device for internal combustion engines (reference example: it is not a well-known technique).
  • the ignition device is used for a spark ignition engine for running a vehicle, and ignites an air-fuel mixture in a combustion chamber at a predetermined ignition timing.
  • An example of the engine is a direct injection engine capable of lean combustion using gasoline as fuel.
  • the engine is equipped with an EGR (exhaust gas recirculation) device that returns a part of the exhaust gas to the engine intake side as EGR gas, and further, a swirl that produces a swirling flow of air-fuel mixture (tumble flow, swirl flow, etc.) in the cylinder With flow control means.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the ignition device in the first embodiment is a DI (abbreviation for direct ignition) type that uses an ignition coil 2 corresponding to each ignition plug 1 of each cylinder.
  • This ignition device controls energization of the primary coil 3 of the ignition coil 2 on the basis of instruction signals (ignition signal IGt and discharge continuation signal IGw) given from an ECU (abbreviation of engine control unit) that forms the center of engine control. To do.
  • This ignition device controls the spark discharge of the spark plug 1 by controlling the electrical energy generated in the secondary coil 4 of the ignition coil 2 by controlling the energization of the primary coil 3.
  • the ECU determines an ignition signal IGt and a discharge continuation signal corresponding to engine parameters (warm-up state, engine speed, engine load, etc.) acquired from various sensors and engine control states (existence of lean combustion, degree of swirl flow, etc.). Generate and output IGw.
  • the ignition device mounted on the vehicle A spark plug 1 mounted for each cylinder; An ignition coil 2 mounted for each spark plug 1; A main ignition circuit 5 that performs full-tra (full transistor ignition) operation; An energy input circuit 6 that performs continuous spark discharge; It is configured with.
  • the main parts of the main ignition circuit 5 and the energy input circuit 6 are accommodated and arranged in a common case as an “ignition circuit unit”, and are installed in a place different from the spark plug 1 and the ignition coil 2.
  • the spark plug 1 is a well-known one, and includes a center electrode connected to one end of the secondary coil 4 and an outer electrode grounded via an engine cylinder head or the like, and is applied from the secondary coil 4. A high voltage causes a spark discharge between the center electrode and the outer electrode.
  • the ignition coil 2 is a well-known one and includes a primary coil 3 and a secondary coil 4 having a larger number of turns than the number of turns of the primary coil 3.
  • One end of the primary coil 3 is connected to a battery voltage supply line ⁇ that receives power from the positive electrode of the in-vehicle battery 7.
  • the other end of the primary coil 3 is grounded via an ignition switching means 10 (for example, a power transistor, a MOS transistor, a thyristor, etc.) of the main ignition circuit 5.
  • One end of the secondary coil 4 is connected to the center electrode of the spark plug 1 as described above.
  • the other end of the secondary coil 4 is grounded or connected to the battery voltage supply line ⁇ .
  • the other end of the secondary coil 4 is connected via a first diode 11 that suppresses generation of an unnecessary secondary voltage when the primary coil 3 is energized, and a secondary current detection resistor 23 described later. An example of grounding is shown.
  • the main ignition circuit 5 performs energization control of the primary coil 3 to cause main ignition in the spark plug 1. Specifically, the main ignition circuit 5 turns on the ignition switching means 10 over the ON period of the ignition signal IGt. When the ignition switching means 10 is turned on, the primary coil 3 of the ignition coil 2 is energized. Is done.
  • the energy input circuit 6 supplies the secondary coil 4 in the same direction by supplying electric energy from the negative side of the primary coil 3 toward the battery voltage supply line ⁇ during the main ignition caused by the operation of the main ignition circuit 5.
  • the secondary current is continuously supplied, and the spark discharge generated by the operation of the main ignition circuit 5 is continued.
  • the energy input circuit 6 continues the spark discharge during the operation state in which the ignitability decreases (during lean combustion, generation of strong swirling flow, high EGR rate, low temperature start, etc.)
  • a booster circuit 12 that boosts the battery voltage
  • a capacitor 13 for storing electrical energy boosted by the booster circuit 12, and Input energy control means 14 for controlling the secondary current by controlling the electric energy input from the capacitor 13 to the primary coil 3
  • a second diode 15 that allows current to flow only from the capacitor 13 to the primary coil 3, It is configured with.
  • the booster circuit 12 is a chopper type DC-DC converter that boosts a DC voltage, A choke coil 16 having one end connected to the battery voltage supply line ⁇ , A step-up switching means 17 (for example, a field effect transistor, a power transistor, etc.) for intermittently energizing the choke coil 16; A boosting driver circuit 18 for repeatedly turning on and off the boosting switching means 17; A third diode 19 that prevents the electrical energy stored in the capacitor 13 from flowing back to the choke coil 16 side; It is configured with.
  • a step-up switching means 17 for example, a field effect transistor, a power transistor, etc.
  • the boosting driver circuit 18 is provided so as to repeatedly turn on and off the boosting switching means 17 at a predetermined cycle over a period when the ignition signal IGt is given from the ECU.
  • An example of the input energy control unit 14 includes an energy input switching unit 20, an energy input driver circuit 21, and a control circuit 22.
  • the energy input switching means 20 is for intermittently connecting an energy input line ⁇ for inputting electric energy from the capacitor 13 to the primary coil 3, and is composed of, for example, a MOS transistor, a power transistor, or the like.
  • the energy input driver circuit 21 switches the energy input switching means 20 on and off.
  • the control circuit 22 controls the secondary current to a predetermined target value by controlling the ON / OFF state of the energy input switching means 20 via the energy input driver circuit 21. For example, the secondary current is controlled to a predetermined target value by adjusting the ON / OFF duty ratio of the energy input switching means 20.
  • the control circuit 22 sets the ON / OFF state of the energy input switching means 20 via the energy input driver circuit 21 so that the secondary current monitored using the secondary current detection resistor 23 maintains a predetermined target range.
  • Feedback control The control circuit 22 is not limited to the feedback control, and may be an ON / OFF control of the energy input switching means 20 by open loop control so that the secondary current maintains a predetermined target range. good. Further, the target value of the secondary current during the continuous spark discharge may be constant, or may be changed according to the engine operating state (instruction signal (not shown) given from the ECU).
  • the continuous spark discharge can be continued while the discharge continuation signal IGw is continued, high ignitability can be obtained.
  • the secondary current is controlled to be substantially constant during the continuous spark discharge, the effect of reducing electrode wear due to a large current can be obtained.
  • the secondary current is controlled to be substantially constant, so that unnecessary power consumption can be suppressed and an energy saving effect can be obtained.
  • the primary current increases and the primary coil 3 may be magnetically saturated.
  • the increase in the secondary current is reduced from the expected value.
  • the magnetic saturation of the primary coil 3 increases rapidly.
  • the rapid increase of the primary current due to the magnetic saturation of the primary coil 3 is not effective for maintaining the secondary current, and wastes energy, and there is a concern that the circuit and the coil may be destroyed.
  • 2 is a reference example when the primary coil 3 is magnetically saturated without applying the present invention.
  • IGt is a high / low signal of the ignition signal IGt
  • IGw is a high / low signal of the discharge continuation signal IGw
  • I1 is a primary current (current flowing through the primary coil 3).
  • IRd is the charge / discharge current of the capacitor 13. In the graph of FIG. 2, the horizontal axes of I1 and IRd indicate zero, and when the capacitor charge / discharge current and the primary current are described, the absolute value is described. .
  • the ignition device of the first embodiment is a means for avoiding magnetic saturation of the primary coil 3, A primary side current detection means 24 for detecting a capacitor discharge current supplied from the capacitor 13 to the primary coil 3; A first protection means 25 for preventing magnetic saturation of the primary coil 3 and preventing wasteful power consumption and heat generation by controlling the input state of electric energy from the capacitor 13 to the primary coil 3; Is provided.
  • the primary side current detection means 24 is a current detection resistor provided on the earth ground side of the capacitor 13. The charging / discharging current of the capacitor 13 detected by this current detection resistor (the positive side capacitor charging current and the negative side charge current). Capacitor discharge current) is detected.
  • the first protection means 25 controls the electric energy supplied from the capacitor 13 to the primary coil 3 based on the capacitor discharge current detected by the primary side current detection means 24, and the primary side current detection means 24
  • the detected maximum value of the capacitor discharge current is limited to a value smaller than a predetermined first control value.
  • the energy input switching unit 20 is controlled directly or indirectly so that the maximum value of the capacitor discharge current detected by the primary side current detection unit 24 does not exceed the first control value Y1.
  • the primary current when the capacitor discharge current is the first control value Y1 is obtained in advance by a test or the like, and is set to, for example, about 50 to 90% of the saturation current value X from the result. .
  • the first protection means 25 of this embodiment is OFF switching means 26 (bipolar transistor, field effect transistor, etc.) for forcibly turning off the energy input switching means 20;
  • a protection circuit 27 for controlling the ON-OFF state of the switching means for OFF 26 so that the capacitor discharge current detected by the primary-side current detection means 24 does not exceed the first control value Y1, It is configured with.
  • the maximum value (absolute value) of the primary current I1 based on the capacitor discharge current IRd detected by the primary current detection means 24, as shown by the solid line A in FIG. can be limited to a value smaller than the saturation current value X.
  • the malfunction that the primary coil 3 is magnetically saturated by the operation of the energy input circuit 6 can be avoided.
  • the energy charging switching means 20 and the primary coil 3 caused by magnetic saturation of the primary coil 3 can be prevented from being damaged due to thermal runaway or heat generation, and the reliability of the ignition device equipped with the energy charging circuit 6 can be avoided.
  • the primary side current detection means 24 of the first embodiment is a current detection resistor provided on the earth ground side of the capacitor 13. Since the current load is small on the earth ground side of the capacitor 13, the current detection resistor can be reduced in size. For this reason, the enlargement and cost increase of the energy input circuit 6 can be avoided, and the size reduction of the ignition circuit unit and the cost increase of the ignition device can be avoided.
  • the input energy control unit 14 and the first protection unit 25 are provided independently. However, the input energy control unit 14 and the first protection unit 25 may be shared. That is, the switching means for OFF 26 may be eliminated, and the energy charging switching means 20 may be directly controlled to avoid magnetic saturation of the primary coil 3.
  • Example 2 A second embodiment will be described with reference to FIGS. Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the drawing of the second embodiment uses the drawing of the first embodiment. In the following embodiments, the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same functional objects.
  • the energy input switching unit 20 is controlled so that the primary coil 3 is not magnetically saturated is shown.
  • the second embodiment when the primary current approaches the saturation current value X, the input of electrical energy to the primary coil 3 is stopped to avoid magnetic saturation of the primary coil 3. .
  • Primary side current detection means 24 similar to that in the first embodiment, A second protection means 28 for avoiding magnetic saturation of the primary coil 3 by cutting the energy input line ⁇ when the primary current approaches the saturation current value X; Is provided.
  • the second protection unit 28 inputs electric energy from the capacitor 13 to the primary coil 3. Stop.
  • the energy input line ⁇ is disconnected when the capacitor discharge current detected by the primary side current detection means 24 reaches the second control value Y2.
  • the primary current when the capacitor discharge current is the second control value Y2 is obtained in advance by a test or the like, and is set to, for example, about 60 to 100% of the saturation current value X from the result. .
  • the second protective means 28 of this embodiment has the same basic configuration as the first protective means 25 of the first embodiment, OFF switching means 26 for forcibly turning off the energy input switching means 20; A protection circuit that forcibly turns off the energy input switching means 20 by turning on the OFF switching means 26 when the capacitor discharge current detected by the primary current detection means 24 reaches the second control value Y2. 27, It is configured with.
  • the energy input switching means 20 and the primary coil 3 caused by magnetic saturation of the primary coil 3 can be reliably avoided from being damaged due to thermal runaway or heat generation.
  • the reliability of the ignition device equipped with 6 can be improved.
  • the input energy control unit 14 and the second protection unit 28 are provided independently. However, the input energy control unit 14 and the second protection unit 28 may be shared. That is, the magnetic switching may be avoided by eliminating the OFF switching means 26 and switching the energy input switching means 20 to the OFF state.
  • the energy input switching means 20 is turned off as the means for stopping the input of electric energy.
  • the output stop switching means shown in the fourth embodiment which will be described later may be turned off. good.
  • the first embodiment and the second embodiment may be combined.
  • the protection circuit 27 makes a failure determination of the energy input circuit 6 based on the capacitor discharge current or the capacitor charge current detected by the primary side current detection means 24, and stops the energy input circuit 6 when the failure is determined.
  • a failure determination signal IGf is output to the ECU to notify the ECU of the occurrence of the failure.
  • Example 3 The point of Example 3 is (A) turning off the power supply unit to the booster circuit 12 at the time of failure determination; (B) performing failure determination of the energy input circuit 6 based on the capacitor discharge current detected by the primary side current detection means 24; (C) performing failure determination of the energy input circuit 6 based on the capacitor charging current detected by the primary side current detection means 24; It is.
  • An operation stop switching means 31 for example, a normally ON type relay switch, a semiconductor switch, etc. for switching ON / OFF a boost power supply line ⁇ for applying a battery voltage to the booster circuit 12;
  • An operation stop drive circuit 32 capable of switching the operation stop switching means 31 to an OFF state; Is provided.
  • the operation stop switching means 31 When the protection circuit 27 detects a failure of the energy input circuit 6, the operation stop switching means 31 is switched to the OFF state via the operation stop drive circuit 32 to stop the energy input circuit 6. Further, when the failure determination of the energy input circuit 6 is performed, the protection circuit 27 switches the operation stop switching means 31 to the OFF state and simultaneously outputs a failure determination signal IGf to the ECU to notify the ECU of the occurrence of the failure.
  • the ECU upon receiving the failure determination signal IGf from the protection circuit 27, the ECU turns on a lamp or the like to notify the occupant that a failure has occurred and stops the super lean burn operation of the engine.
  • the ignitability by only the main ignition is improved, and retreat traveling is possible.
  • the protection circuit 27 determines the failure of the energy input circuit 6 based on the capacitor discharge current detected by the primary side current detection means 24.
  • the protection circuit 27 (I) When the capacitor discharge current detected by the primary current detection means 24 reaches the second control value Y2, (Ii) When the capacitor discharge current reaches the second control value Y2 continuously for a predetermined number of times, (Iii) When the capacitor discharge current reaches the second control value Y2 continuously for a predetermined time, When a plurality of conditions are established in any one of these or any combination, a failure of the energy input circuit 6 is determined. When the failure determination is made, the protection circuit 27 switches the operation stop switching means 31 to the OFF state and outputs a failure determination signal IGf to the ECU as described above.
  • the protection circuit 27 determines the failure of the energy input circuit 6 based on the capacitor charging current detected by the primary side current detection unit 24.
  • the protection circuit 27 (I) When the capacitor charging current does not reach the predetermined third control value Y3 during the period in which the booster circuit 12 is performing the boosting operation (output period of the ignition signal IGt), (Ii) When the capacitor charging current does not reach the third control value Y3 continuously a predetermined number of times, (Iii) When the capacitor charging current does not reach the third control value Y3 continuously for a predetermined time, When a plurality of conditions are satisfied in any one or any combination of the above, failure of the booster circuit 12 is determined. When the failure determination is made, the protection circuit 27 switches the operation stop switching means 31 to the OFF state and outputs a failure determination signal IGf to the ECU as described above.
  • the ignition device determines the failure of the energy input circuit 6 based on the capacitor charging current or the capacitor discharging current detected by the primary side current detecting unit 24.
  • the protection circuit 27 (A) When the energy input switching means 20 is short-circuited, (B) When the discharge continuation signal IGw is fixed to ON (Hi fixed), (C) When the switching means 17 of the booster circuit 12 or the booster coil 16 is opened or grounded and malfunctions, etc. When detecting that the capacitor charging current or the capacitor discharging current exceeds the second control value Y2 or not reaching the third control value Y3, the operation stop switching means 31 is switched to the OFF state to The closing circuit 6 is stopped.
  • the energy input circuit 6 is stopped, so that the influence of the failure of the energy input circuit 6 is affected by another device (an ECU or fuel that shares a power source).
  • another device an ECU or fuel that shares a power source.
  • the concern over the injection device and the like can be eliminated, and the reliability of the ignition device can be improved.
  • Embodiment 4 will be described with reference to FIG.
  • the power supply to the booster circuit 12 is stopped by disconnecting the booster power supply line ⁇ when determining the failure of the protection circuit 27 has been described.
  • the energy input line ⁇ is cut to stop the energy input to the primary coil 3.
  • the ignition device of Example 4 is An output stop switching means 33 for turning on and off the energy input line ⁇ between the energy input switching means 20 and the primary coil 3 (for example, a MOS transistor, a power transistor, a normally ON relay switch, etc.); An output stop drive circuit 34 that can switch the output stop switching means 33 to an OFF state.
  • An output stop switching means 33 for turning on and off the energy input line ⁇ between the energy input switching means 20 and the primary coil 3 (for example, a MOS transistor, a power transistor, a normally ON relay switch, etc.);
  • An output stop drive circuit 34 that can switch the output stop switching means 33 to an OFF state.
  • the protection circuit 27 (I) When the failure of the energy input circuit 6 is determined, the output stopping switching means 33 is switched to the OFF state and a failure determination signal IGf is output to the ECU. (Ii) When a failure of the booster circuit 12 is detected, a failure determination signal IGf is output to the ECU and the booster driver circuit 18 is stopped to stop the boosting operation. By providing in this way, the same effect as in the third embodiment can be obtained. Further, in the fourth embodiment, the energy input line ⁇ is disconnected at the time of failure determination without waiting for the operation to be continued due to the residual charge after the power is turned off as compared with the third embodiment. That is, the input of electrical energy to the primary coil 3 can be stopped without waiting for the end of the discharge of the capacitor 13 when determining the failure. For this reason, the safety reliability of the ignition device can be further improved.
  • the output stop switching means 33 and the output stop drive circuit 34 may be mounted independently, or a cylinder selection means for selecting the ignition coil 2 as the energy input destination is used. May be.
  • the primary side current detection unit 24 current detection resistor
  • the position where the primary side current detection unit 24 is provided is not limited. It suffices if the current flowing through the energy input line ⁇ (current supplied from the energy input circuit 6 to the primary coil 3) or the like can be detected.
  • the ignition device of the present disclosure is used for a gasoline engine.
  • the present invention is applied to an engine using ethanol fuel or mixed fuel. You may do it.
  • ignitability can be improved by continuous spark discharge even when used in an engine in which poor fuel may be used.
  • the above embodiment shows an example in which the ignition device of the present disclosure is used for a lean burn engine capable of lean burn (lean burn combustion) operation and the ignitability at the lean burn where the ignitability is deteriorated is improved by continuous spark discharge.
  • lean burn lean burn combustion
  • the ignitability at the lean burn where the ignitability is deteriorated is improved by continuous spark discharge.
  • it since it is possible to improve ignitability by continuous spark discharge even in a combustion state different from lean combustion, it is not limited to application to lean burn engines, and is used for engines that do not perform lean combustion. May be.
  • the present invention may be applied to a high EGR engine (an engine capable of increasing the return rate of exhaust gas returned to the engine as EGR gas) to generate continuous spark discharge at high EGR, thereby improving ignitability.
  • continuous spark discharge may be performed at a low engine temperature at which the ignitability decreases to improve the ignitability at a low engine temperature.
  • the ignition device of the present disclosure is used for a direct injection engine that directly injects fuel into the combustion chamber.
  • a port injection type that injects fuel to the intake upstream side (inside the intake port) of the intake valve. It may be used for other engines.
  • the ignition device of the present disclosure is used for an engine that actively generates a swirling flow (such as a tumble flow or a swirl flow) in a cylinder.
  • a swirling flow such as a tumble flow or a swirl flow
  • it may be used for an engine having no swirl flow control means (tumble flow control valve, swirl flow control valve, etc.).
  • the present disclosure is applied to a DI type ignition device.
  • the present disclosure is applied to an ignition device of a single cylinder engine (for example, a motorcycle or the like) in which the ignition coil 2 is mounted at a position away from the ignition plug 1.
  • the invention may be applied.
  • the main ignition circuit 5 may be a circuit that can perform main ignition by controlling energization of the primary coil 3, and an ignition circuit other than a full-trailer such as a CDI ignition circuit may be used.

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Abstract

　コンデンサ１３のアース接地側に設けた１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ１３の放電電流の最大値が予め１次コイル３の磁気飽和から求めた第１制御値Ｙ１を超えないように、エネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ－ＯＦＦ状態をコントロールする。これにより、１次コイル３の磁気飽和を回避することができ、エネルギ投入回路６を搭載する点火装置の信頼性を高めることができる。

Description

内燃機関用点火装置
　本開示は、内燃機関（エンジン）に用いられる点火装置に関し、特に火花放電の継続技術に関する。
　通常の点火装置（主点火装置）に加えて、主点火回路によって火花放電を開始させた後、点火コイルに放電エネルギを投入することで、放電を継続させる装置を用いる技術が知られている。これにより、放電開始後の放電継続時間を延ばし、安定した着火を図っている。
特許第４６１３８４８号公報
　点火プラグの負担を軽減し、無駄な電力消費を抑えて、火花放電を継続させる技術として、周知の点火回路（主点火回路と称す）によって火花放電（主点火と称す）を開始させ、主点火が消える前に１次コイルのマイナス側からバッテリ電力供給ラインに向けて電気エネルギを投入して２次コイルに同一方向の電流（直流の２次電流）を流し、主点火で生じた火花放電を任意の期間（以下、放電継続期間）に亘って継続させる「エネルギ投入回路」が検討されている（公知技術ではない）。
　なお、以下では、エネルギ投入回路により継続させる火花放電（即ち、主点火に続く火花放電）を「継続火花放電」と称する。
　ここで、理解補助の目的で、エネルギ投入回路を用いた新規な点火装置の代表例を図５に基づいて説明する。なお、図５に用いる符合は、後述する「実施例」と同一機能物に同一符合を付したものである。
　図５に示す点火装置は、フルトラ作動によって点火プラグ１に主点火を生じさせる主点火回路５と、エネルギ投入回路６とを組み合わせたものである。
　エネルギ投入回路６は、
・バッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路１２と、
・この昇圧回路１２で昇圧した電気エネルギーを蓄えるコンデンサ１３と、
・コンデンサ１３から点火コイル２の１次コイル３に投入される電気エネルギを制御することで、２次電流をコントロールする投入エネルギ制御手段１４と、
を備える。
　投入エネルギ制御手段１４の一例は、
・コンデンサ１３から１次コイル３へ電気エネルギーの投入を行うエネルギ投入ラインβを断続させるエネルギ投入用スイッチング手段２０と、
・このエネルギ投入用スイッチング手段２０をＯＮ－ＯＦＦ切り替えするエネルギ投入用ドライバ回路２１と、
・このエネルギ投入用ドライバ回路２１を介してエネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ－ＯＦＦ状態を制御することで２次電流を所定の目標値に維持するコントロール回路２２と、
を備える。
　コントロール回路２２は、エネルギ投入回路６の作動中（具体的には、放電継続信号ＩＧｗのＯＮ中）に、
（ｉ）２次電流検出抵抗２３を用いてモニターする２次電流が目標値より低下するとエネルギ投入用スイッチング手段２０をＯＮすることでコンデンサ１３に充電された電気エネルギの一部を１次コイル３に投入し、
（ｉｉ）２次電流が目標値より増加するとエネルギ投入用スイッチング手段２０をＯＦＦすることで１次コイル３へのエネルギ投入を中断する制御を実施する。
　本発明者らは、この過程において下記の問題点を見出した。
（問題点）
　エネルギ投入回路６の作動中に、エンジンの気筒内に生じる強い気流等によって火花放電が流され、火花放電長が伸張して２次電流が減少する状態が継続すると、２次電流のフィードバック制御によりエネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ時間が長くなる。
　エネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ時間が長くなる場合には、エネルギ投入時の１次電流が増えて１次コイル３が磁気飽和する可能性がある。
　１次コイル３が磁気飽和すると、２次電流を増加させる効果が減り、更に１次コイル３へのエネルギ投入が増加するようにフィードバック制御される。その結果、エネルギ投入用スイッチング手段２０や１次コイル３の負担が大きくなり、発熱や熱暴走によってエネルギ投入用スイッチング手段２０や１次コイル３が破損する懸念がある。
　本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギ投入回路の作動によって１次コイルが磁気飽和し、磁気飽和に起因する各部の不具合を回避できる内燃機関用点火装置の提供にある。
　本開示の第１態様にかかる内燃機関用点火装置は、１次側電流検出手段によって検出されるコンデンサ放電電流に基づいてコンデンサから１次コイルに投入される電気エネルギをコントロールして、１次側電流検出手段によって検出されるコンデンサ放電電流の最大値を所定の第１制御値より小さい値に制限する。
　１次側電流検出手段の検出値に基づいて１次コイルに投入される電気エネルギを、予め設定した所定の値内にコントロールすることで、１次コイルが磁気飽和する不具合を回避することができる。このため、発熱や熱暴走による１次コイルの破損や、エネルギ投入回路の一部（例えば、エネルギ投入用スイッチング手段等）の破損を回避することができ、内燃機関用点火装置の信頼性を高めることができる。
　本開示の第２態様にかかる内燃機関用点火装置は、１次側電流検出手段によって検出されるコンデンサ放電電流が所定の第２制御値Ｙ２に達した際にコンデンサから１次コイルへの電気エネルギの投入を停止させる。
　１次側電流検出手段の検出値に基づいて１次コイルが磁気飽和する前に１次コイルへの電気エネルギの投入を停止することで、１次コイルの磁気飽和に起因する不具合を回避することができる。このため、発熱や熱暴走による１次コイルの破損や、エネルギ投入回路の一部（例えば、エネルギ投入用スイッチング手段等）の破損を回避することができ、内燃機関用点火装置の信頼性を高めることができる。
内燃機関用点火装置の概略構成図である（実施例１、２）。 作動説明用のタイムチャートである（実施例１～３）。 内燃機関用点火装置の概略構成図である（実施例３）。 内燃機関用点火装置の概略構成図である（実施例４）。 内燃機関用点火装置の概略構成図（参考例：公知技術でない）。
　以下において「発明を実施するための形態」を詳細に説明する。
　本開示の具体的な一例（実施例）を図面に基づき説明する。なお、以下の「実施例」は具体的な一例を開示するものであり、本発明が「実施例」に限定されないことは言うまでもない。
［実施例１］
　図１、図２を参照して実施例１を説明する。
　この実施例１における点火装置は、車両走行用の火花点火エンジンに用いられるものであり、所定の点火タイミングで燃焼室内の混合気に点火を行うものである。なお、エンジンの一例は、ガソリンを燃料とする希薄燃焼（リーンバーン燃焼）が可能な直噴式エンジンである。そのエンジンは、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジン吸気側へ戻すＥＧＲ（排気再循環）装置を搭載し、さらに気筒内に混合気の旋回流（タンブル流やスワール流等）を生じさせる旋回流コントロール手段を備える。
　この実施例１における点火装置は、各気筒の点火プラグ１ごとに対応した点火コイル２を用いるＤＩ（ダイレクト・イグニッションの略）タイプである。
　この点火装置は、エンジン制御の中枢を成すＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）から与えられる指示信号（点火信号ＩＧｔおよび放電継続信号ＩＧｗ）に基づいて点火コイル２の１次コイル３を通電制御する。この点火装置は、１次コイル３を通電制御することで点火コイル２の２次コイル４に生じる電気エネルギをコントロールして、点火プラグ１の火花放電をコントロールする。
　ＥＣＵは、各種センサから取得したエンジンパラメータ（暖機状態、エンジン回転速度、エンジン負荷等）やエンジンの制御状態（希薄燃焼の有無、旋回流の程度等）に応じた点火信号ＩＧｔおよび放電継続信号ＩＧｗを生成して出力する。
　車両に搭載される点火装置は、
・各気筒毎に搭載される点火プラグ１と、
・各点火プラグ１毎に搭載される点火コイル２と、
・フルトラ（フルトランジスターイグニッション）作動を行う主点火回路５と、
・継続火花放電を行うエネルギ投入回路６と、
を備えて構成される。
　なお、主点火回路５とエネルギ投入回路６の主要部は、「点火回路ユニット」として共通のケース内に収容配置されて、点火プラグ１や点火コイル２とは異なる場所に設置される。
　点火プラグ１は、周知なものであり、２次コイル４の一端に接続される中心電極と、エンジンのシリンダヘッド等を介してアース接地される外側電極とを備え、２次コイル４から印加される高電圧により中心電極と外側電極との間で火花放電を発生させる。
　点火コイル２は、周知なものであり、１次コイル３と、この１次コイル３の巻数より多くの巻数を有する２次コイル４とを備える。
　１次コイル３の一端は、車載バッテリ７のプラス電極から電力の供給を受けるバッテリ電圧供給ラインαに接続される。
　１次コイル３の他端側は、主点火回路５の点火用スイッチング手段１０（例えば、パワートランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、サイリスタ等）を介してアース接地される。
　２次コイル４の一端は、上述したように点火プラグ１の中心電極に接続される。
　２次コイル４の他端は、アース接地されるか、あるいはバッテリ電圧供給ラインαに接続される。なお、図１は、２次コイル４の他端が、１次コイル３の通電時に不要な２次電圧の発生を抑制する第１ダイオード１１と、後述する２次電流検出抵抗２３とを介してアース接地される例を示す。
　主点火回路５は、１次コイル３の通電制御を行って点火プラグ１に主点火を生じさせる。具体的に主点火回路５は、点火信号ＩＧｔのＯＮ期間に亘って点火用スイッチング手段１０をＯＮするものであり、点火用スイッチング手段１０がＯＮすることで点火コイル２の１次コイル３が通電される。
　エネルギ投入回路６は、主点火回路５の作動によって生じた主点火中に１次コイル３のマイナス側からバッテリ電圧供給ラインαへ向けて電気エネルギを投入することで、２次コイル４に同一方向の２次電流を継続して流し、主点火回路５の作動によって生じた火花放電を継続させる。
　具体的にエネルギ投入回路６は、着火性が低下する運転状態の時（希薄燃焼時、強旋回流の発生時、高ＥＧＲ率時、低温始動時など）に火花放電の継続を行って混合気の着火性を高めるものであり、
・バッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路１２と、
・この昇圧回路１２にて昇圧した電気エネルギを蓄えるコンデンサ１３と、
・コンデンサ１３から１次コイル３に投入される電気エネルギを制御することで、２次電流をコントロールする投入エネルギ制御手段１４と、
・コンデンサ１３から１次コイル３のみへ電流を流す第２ダイオード１５と、
を備えて構成される。
　昇圧回路１２は、直流電圧を昇圧するチョッパー型のＤＣ－ＤＣコンバータであり、
・一端がバッテリ電圧供給ラインαに接続されたチョークコイル１６と、
・このチョークコイル１６の通電状態を断続する昇圧用スイッチング手段１７（例えば、電界効果型トランジスタ、パワートランジスタ等）と、
・この昇圧用スイッチング手段１７を繰り返しＯＮ－ＯＦＦさせる昇圧用ドライバ回路１８と、
・コンデンサ１３に蓄えた電気エネルギがチョークコイル１６側へ逆流するのを防ぐ第３ダイオード１９と、
を備えて構成される。
　昇圧用ドライバ回路１８は、ＥＣＵから点火信号ＩＧｔが与えられる期間に亘って昇圧用スイッチング手段１７を所定周期で繰り返してＯＮ－ＯＦＦするように設けられている。
　投入エネルギ制御手段１４の一例は、エネルギ投入用スイッチング手段２０と、エネルギ投入用ドライバ回路２１と、コントロール回路２２と、を備える。
　エネルギ投入用スイッチング手段２０は、コンデンサ１３から１次コイル３へ電気エネルギーの投入を行うエネルギ投入ラインβを断続させるものであり、例えば、ＭＯＳ型トランジスタ、パワートランジスタ等で構成される。
　エネルギ投入用ドライバ回路２１は、このエネルギ投入用スイッチング手段２０をＯＮ－ＯＦＦ切り替えする。
　コントロール回路２２は、エネルギ投入用ドライバ回路２１を介してエネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ－ＯＦＦ状態を制御することで２次電流を所定の目標値に制御する。例えば、エネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ－ＯＦＦのＤｕｔｙ比を調整することで、２次電流を所定の目標値に制御する。
　コントロール回路２２は、２次電流検出抵抗２３を用いてモニターした２次電流が所定の目標範囲を維持するようにエネルギ投入用ドライバ回路２１を介してエネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ－ＯＦＦ状態をフィードバック制御する。
　なお、コントロール回路２２は、フィードバック制御に限定するものではなく、２次電流が所定の目標範囲を維持するようにオープンループ制御によってエネルギ投入用スイッチング手段２０をＯＮ－ＯＦＦ制御するものであっても良い。また、継続火花放電中における２次電流の目標値は、一定であっても良いし、エンジンの運転状態（ＥＣＵから付与される図示しない指示信号）に応じて変更するものであっても良い。
（点火装置の作動説明）
　ここで、主点火回路５とエネルギ投入回路６の基本作動を説明する。
　点火信号ＩＧｔがＯＦＦからＯＮへ切り替わると、
（ａ）点火信号ＩＧｔが出力される期間に亘って点火用スイッチング手段１０がＯＮされるとともに、
（ｂ）点火信号ＩＧｔが出力される期間に亘って昇圧用スイッチング手段１７が繰り返してＯＮ－ＯＦＦして昇圧作動を行い、バッテリ電圧より高く昇圧された電気エネルギがコンデンサ１３に蓄えられる。
（ｃ）点火信号ＩＧｔがＯＮからＯＦＦへ切り替わると、点火用スイッチング手段１０がＯＦＦされ、１次コイル３の通電状態が突然遮断される。その結果、１次電流が停止すると同時に１次電圧が立ち上がる。これにより、２次電圧が立ち上がって点火プラグ１に高電圧が印加されて、点火プラグ１において主点火が生じる。
（ｄ）点火プラグ１で主点火が開始された後、２次電流は略三角波形状で減衰する。そして、２次電流が所定の下限電流値（火花放電を維持するための電流値）に低下する前に、ＥＣＵが放電継続信号ＩＧｗを出力する。
　すると、コントロール回路２２によってエネルギ投入用スイッチング手段２０がＯＮ－ＯＦＦ制御されて、コンデンサ１３に蓄えられていた電気エネルギ（電荷）が１次コイル３のマイナス側に投入され、コンデンサ１３に蓄えられていたバッテリ電圧より高い電圧の電気エネルギが、１次コイル３のマイナス側からバッテリ電圧供給ラインαに向かって流れる。
　具体的には、エネルギ投入用スイッチング手段２０がＯＮされる毎に１次コイル３のマイナス側からバッテリ電圧供給ラインαに向かって電気エネルギが追加される。その結果、電気エネルギが追加される毎に、主点火後の２次電流と同方向の２次電流が２次コイル４に順次追加して流れる。
　このように、コントロール回路２２がエネルギ投入用スイッチング手段２０をＯＮ－ＯＦＦ制御することで、火花放電を維持可能な程度に２次電流を継続して保持することができる。
　このように放電継続信号ＩＧｗの継続中は、継続火花放電を継続させることができるため、高い着火性を得るこができる。また、継続火花放電の継続中は２次電流が略一定にコントロールされるため、大電流による電極摩耗の軽減効果を得ることができる。さらに、継続火花放電の継続中は２次電流を略一定にコントロールすることで、無駄な電力消費を抑えて省エネ効果を得ることができる。
（ｆ）そして、放電継続信号ＩＧｗがＯＮからＯＦＦへ切り替わると、エネルギ投入用スイッチング手段２０がＯＦＦ状態に切り替わる。これにより、エネルギ投入回路６が停止し、継続火花放電が終了する。
（実施例１の特徴技術）
　エネルギ投入回路６の作動中に、エンジンの気筒内に生じる強い気流等によって点火プラグ１に生じた火花放電が流され、火花放電長が伸張して２次電流が減少する状態が継続すると、２次電流のフィードバック制御によりエネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ時間を長くして１次コイル３へのエネルギ投入を増やすようになる。
　エネルギ投入用スイッチング手段２０のＯＮ時間が長くなることで、１次電流が増加して１次コイル３は磁気飽和する可能性が出てくる。１次コイル３が磁気飽和すると、２次電流の増加が想定値よりも減少する。すると、フィードバック制御によりエネルギ投入を継続するので１次コイル３の磁気飽和度が急激に増加する。１次コイル３の磁気飽和による１次電流の急激な増加は、２次電流維持には効果が少なく無駄なエネルギ消費となるとともに、回路やコイルの破壊に繋がる懸念がある。なお、図２の一点鎖線Ａ’は、本発明を適用せずに、１次コイル３が磁気飽和する場合の参考例である。
　ここで、図２中において、「ＩＧｔ」は点火信号ＩＧｔのハイ／ロー信号、「ＩＧｗ」は放電継続信号ＩＧｗのハイ／ロー信号、「Ｉ１」は１次電流（１次コイル３に流れる電流値）、「ＩＲｄ」はコンデンサ１３の充放電電流である。なお、図２のグラフにおいて、Ｉ１及びＩＲｄの横軸は、ゼロを示しており、コンデンサ充放電電流、一次電流の大きさを記述しているときは、絶対値の大きさについて記述している。
　この実施例１の点火装置は、１次コイル３の磁気飽和を回避する手段として、
・コンデンサ１３から１次コイル３に供給されるコンデンサ放電電流の検出を行う１次側電流検出手段２４と、
・コンデンサ１３から１次コイル３への電気エネルギの投入状態を制御することで、１次コイル３の磁気飽和を回避し、無駄な電力消費や発熱を防止する第１保護手段２５と、
を備える。
　１次側電流検出手段２４は、コンデンサ１３のアース接地側に設けられた電流検出抵抗であり、この電流検出抵抗によって検出されるコンデンサ１３の充放電電流（プラス側のコンデンサ充電電流とマイナス側のコンデンサ放電電流）を検出する。
　第１保護手段２５は、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流に基づいてコンデンサ１３から１次コイル３に投入される電気エネルギをコントロールして、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流の最大値を、所定の第１制御値より小さい値に制限する。
　即ち、この実施例では、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流の最大値が第１制御値Ｙ１を超えないようにエネルギ投入用スイッチング手段２０を直接または間接的にコントロールする。なお、コンデンサ放電電流が第１制御値Ｙ１の時の１次電流は、予め試験などにより相関が求められるものであり、その結果から例えば、飽和電流値Ｘの５０～９０％程に設定される。
　この実施例の第１保護手段２５は、
・エネルギ投入用スイッチング手段２０を強制的にＯＦＦさせるＯＦＦ用スイッチング手段２６（バイポーラ型トランジスタ、電界効果型トランジスタ等）と、
・このＯＦＦ用スイッチング手段２６のＯＮ－ＯＦＦ状態を制御して、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流が、第１制御値Ｙ１を超えないようにコントロールする保護回路２７と、
を備えて構成される。
（実施例１の効果１）
　エネルギ投入回路６の作動中（即ち、放電継続信号ＩＧｗがＯＮする期間）に、１次側電流検出手段２４によって検出されたコンデンサ放電電流ＩＲｄが第１制御値Ｙ１に達すると、保護回路２７がＯＦＦ用スイッチング手段２６をＯＮして、コントロール回路２２の制御状態に関わらずエネルギ投入用スイッチング手段２０を強制的にＯＦＦする。続いて、１次側電流検出手段２４によって検出されたコンデンサ放電電流ＩＲｄが第１制御値Ｙ１より再び少なくなると、保護回路２７がＯＦＦ用スイッチング手段２６をＯＦＦし、エネルギ投入用スイッチング手段２０がコントロール回路２２によってコントロールされる。
　この第１保護手段２５の作動により、図２の実線Ａに示すように、１次側電流検出手段２４によって検出されたコンデンサ放電電流ＩＲｄに基づいて、１次電流Ｉ１の最大値（絶対値）を飽和電流値Ｘよりも小さい値に制限できる。
　これにより、エネルギ投入回路６の作動によって１次コイル３が磁気飽和する不具合を回避できる。具体的には、１次コイル３の磁気飽和によって生じるエネルギ投入用スイッチング手段２０や１次コイル３の熱暴走や発熱による破損を回避することができ、エネルギ投入回路６を搭載する点火装置の信頼性を高めることができる。
（実施例１の効果２）
　この実施例１の１次側電流検出手段２４は、コンデンサ１３のアース接地側に設けられた電流検出抵抗である。コンデンサ１３のアース接地側は、電流負担が小さいため、電流検出抵抗を小型化できる。このため、エネルギ投入回路６の大型化やコストアップを回避することができ、点火回路ユニットの小型化や、点火装置のコスト上昇を回避できる。
（実施例１の変形例）
　なお、この実施例１では、投入エネルギ制御手段１４と第１保護手段２５を独立して設ける例を示したが、投入エネルギ制御手段１４と第１保護手段２５を共通化しても良い。即ち、ＯＦＦ用スイッチング手段２６を廃止し、エネルギ投入用スイッチング手段２０を直接制御して１次コイル３の磁気飽和を回避させても良い。
［実施例２］
　図１、図２を参照して実施例２を説明する。実施例２は実施例１と基本構成が同じであるため、実施例２の図面は実施例１の図面を流用して用いる。なお、以下の各実施例において、上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
　上記の実施例１では、１次コイル３が磁気飽和しないようにエネルギ投入用スイッチング手段２０をコントロールする例を示した。
　これに対し、この実施例２は、１次電流が飽和電流値Ｘに近づいた際に１次コイル３への電気エネルギの投入を停止して１次コイル３の磁気飽和を回避するものである。
　この実施例２の１次コイル３の磁気飽和を回避する手段として、
・実施例１と同様の１次側電流検出手段２４と、
・１次電流が飽和電流値Ｘに接近した際にエネルギ投入ラインβを切断することで１次コイル３の磁気飽和を回避する第２保護手段２８と、
を備える。
　第２保護手段２８は、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流ＩＲｄが所定の第２制御値Ｙ２に達した際に、コンデンサ１３から１次コイル３への電気エネルギの投入を停止させる。
　即ち、この実施例２では、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流が第２制御値Ｙ２に達した際にエネルギ投入ラインβを切断する。なお、コンデンサ放電電流が第２制御値Ｙ２の時の１次電流は、予め試験などにより相関が求められるものであり、その結果から例えば、飽和電流値Ｘの６０～１００％程に設定される。
　この実施例の第２保護手段２８は、実施例１の第１保護手段２５と基本構成が同じであり、
・エネルギ投入用スイッチング手段２０を強制的にＯＦＦさせるＯＦＦ用スイッチング手段２６と、
・１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流が、第２制御値Ｙ２に達した際にＯＦＦ用スイッチング手段２６をＯＮしてエネルギ投入用スイッチング手段２０を強制的にＯＦＦさせる保護回路２７と、
を備えて構成される。
（実施例２の効果）
　エネルギ投入回路６の作動中（即ち、放電継続信号ＩＧｗがＯＮする期間）に、１次側電流検出手段２４によって検出されたコンデンサ放電電流が第２制御値Ｙ２に達すると、保護回路２７がＯＦＦ用スイッチング手段２６をＯＮしてエネルギ投入用スイッチング手段２０を強制的にＯＦＦ状態に切り替える。その結果、１次コイル３への電気エネルギの投入を停止して、１次コイル３が磁気飽和に起因する不具合を回避できる。
　これにより、１次コイル３が磁気飽和することによって生じる不具合を回避できる。具体的には、実施例１と同様、１次コイル３の磁気飽和によって生じるエネルギ投入用スイッチング手段２０や１次コイル３の熱暴走や発熱による破損を確実に回避することができ、エネルギ投入回路６を搭載する点火装置の信頼性を高めることができる。
（実施例２の変形例）
　なお、この実施例２では、投入エネルギ制御手段１４と第２保護手段２８を独立して設ける例を示したが、投入エネルギ制御手段１４と第２保護手段２８を共通化しても良い。即ち、ＯＦＦ用スイッチング手段２６を廃止し、エネルギ投入用スイッチング手段２０をＯＦＦ状態に切り替えることで磁気飽和を回避させても良い。
　また、この実施例２では、電気エネルギの投入を停止させる手段として、エネルギ投入用スイッチング手段２０をＯＦＦさせる例を示したが、後述する実施例４に示す出力停止用スイッチング手段をＯＦＦさせても良い。さらに、実施例１と実施例２を組み合わせても良い。
［実施例３］
　図２、図３を参照して実施例３を説明する。
　この実施例３の保護回路２７は、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流またはコンデンサ充電電流に基づいてエネルギ投入回路６の故障判定を行い、故障判定時にエネルギ投入回路６を停止させるとともに、ＥＣＵへ故障判定信号ＩＧｆを出力して、ＥＣＵに故障発生を知らせるものである。
　実施例３のポイントは、
（ａ）故障判定時に昇圧回路１２への電力供給部をＯＦＦすること、
（ｂ）１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流に基づいてエネルギ投入回路６の故障判定を行うこと、
（ｃ）１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ充電電流に基づいてエネルギ投入回路６の故障判定を行うこと、
である。
　具体的に、この実施例３は、故障判定時に昇圧回路１２への電力供給部をＯＦＦする手段として、
・昇圧回路１２にバッテリ電圧を付与する昇圧電源ラインγをＯＮ－ＯＦＦ切替する運転停止用スイッチング手段３１（例えば、常ＯＮ型のリレースイッチ、半導体スイッチ等）と、
・この運転停止用スイッチング手段３１をＯＦＦ状態へ切り替え可能な運転停止用ドライブ回路３２と、
を備える。
　そして、保護回路２７が、エネルギ投入回路６の故障を検出した際に、運転停止用ドライブ回路３２を介して運転停止用スイッチング手段３１をＯＦＦ状態に切り替えて、エネルギ投入回路６を停止させる。
　また、保護回路２７は、エネルギ投入回路６の故障判定を行うと、運転停止用スイッチング手段３１をＯＦＦ状態に切り替えると同時に、ＥＣＵへ故障判定信号ＩＧｆを出力して、ＥＣＵに故障発生を知らせる。
　一方、ＥＣＵは、保護回路２７から故障判定信号ＩＧｆを受けると、ランプ等を点灯させて乗員に故障が発生した旨を知らせるとともに、エンジンの超リーンバーン運転を中止して、主点火回路５による主点火のみによる着火性を向上させて、退避走行が可能に設けられている。
　次に、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ放電電流に基づいて保護回路２７がエネルギ投入回路６の故障判定を行う技術を説明する。
　保護回路２７は、
（ｉ）１次側電流検出手段２４によって検出されたコンデンサ放電電流が第２制御値Ｙ２に達した際、
（ｉｉ）コンデンサ放電電流が第２制御値Ｙ２に所定回数連続して達する際、
（ｉｉｉ）コンデンサ放電電流が第２制御値Ｙ２に所定時間継続して達する際、
のいずれか、またはそれぞれ任意の組み合わせで複数条件が成立した場合に、エネルギ投入回路６の故障を判定する。
　そして、保護回路２７は、故障判定した際、上述したように、運転停止用スイッチング手段３１をＯＦＦ状態に切り替えるとともに、ＥＣＵへ故障判定信号ＩＧｆを出力する。
　続いて、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ充電電流に基づいて保護回路２７がエネルギ投入回路６の故障判定を行う技術を説明する。
　保護回路２７は、
（ｉ）昇圧回路１２が昇圧作動している期間（点火信号ＩＧｔの出力期間）にコンデンサ充電電流が所定の第３制御値Ｙ３に達しない場合、
（ｉｉ）コンデンサ充電電流が第３制御値Ｙ３に所定回数連続して達しない場合、
（ｉｉｉ）コンデンサ充電電流が第３制御値Ｙ３に所定時間継続して達しない場合、
のいずれか、またはそれぞれ任意の組み合わせで複数条件が成立した場合に、昇圧回路１２の故障を判定する。
　そして、保護回路２７は、故障判定した際、上述したように、運転停止用スイッチング手段３１をＯＦＦ状態に切り替えるとともに、ＥＣＵへ故障判定信号ＩＧｆを出力する。
（実施例３の効果）
　実施例３の点火装置は、上述したように、１次側電流検出手段２４によって検出されるコンデンサ充電電流またはコンデンサ放電電流に基づいてエネルギ投入回路６の故障判定を行う。
　具体的には、保護回路２７は、
（ａ）エネルギ投入用スイッチング手段２０がショート故障した場合、
（ｂ）放電継続信号ＩＧｗがＯＮ固定（Ｈｉ固定）した場合、
（ｃ）昇圧回路１２のスイッチング手段１７や昇圧コイル１６がオープンまたは地絡して作動異常した場合など、
　コンデンサ充電電流またはコンデンサ放電電流が第２制御値Ｙ２を超えることを検出したり、第３制御値Ｙ３に達しないことを検出した場合に、運転停止用スイッチング手段３１をＯＦＦ状態に切り替えて、エネルギ投入回路６を停止させる。
　このように、エネルギ投入回路６に万が一の不具合が生じた場合であっても、エネルギ投入回路６を停止させるため、エネルギ投入回路６の故障の影響が他の装置（電源を共用するＥＣＵや燃料噴射装置など）に及ぶ懸念を無くすことができ、点火装置の信頼性を高めることができる。
［実施例４］
　図４を参照して実施例４を説明する。
　上記実施例３では、保護回路２７の故障判定時に昇圧電源ラインγを切断して、昇圧回路１２への電力供給を停止する例を示した。
　これに対し、この実施例４は、保護回路２７の故障判定時にエネルギ投入ラインβを切断して、１次コイル３へのエネルギ投入を停止させるものである。
　具体的に、この実施例４の点火装置は、
・エネルギ投入用スイッチング手段２０と１次コイル３の間のエネルギ投入ラインβをＯＮ－ＯＦＦする出力停止用スイッチング手段３３（例えば、ＭＯＳ型トランジスタ、パワートランジスタ、常時ＯＮ型のリレースイッチ等）と、
・この出力停止用スイッチング手段３３をＯＦＦ状態へ切り替え可能な出力停止用ドライブ回路３４と、を備える。
　そして、保護回路２７は、
（ｉ）エネルギ投入回路６の故障を判定した際には出力停止用スイッチング手段３３をＯＦＦ状態に切り替えるとともにＥＣＵへ故障判定信号ＩＧｆを出力し、
（ｉｉ）昇圧回路１２の故障を検出した時にはＥＣＵへ故障判定信号ＩＧｆを出力するとともに昇圧用ドライバ回路１８を停止させて昇圧動作を停止させる。
　このように設けることで、上記実施例３と同様の効果を得ることができる。
　また、この実施例４では、実施例３に比べて電源遮断後の電荷残留による動作継続を待たずに故障判定時にエネルギ投入ラインβを切断する。即ち、故障判定時にコンデンサ１３の放電終了を待たずに、１次コイル３への電気エネルギの投入を停止できる。このため、点火装置の安全信頼性をさらに向上させることができる。
　なお、出力停止用スイッチング手段３３と出力停止用ドライブ回路３４は、独立して搭載するものであっても良いし、エネルギ投入先の点火コイル２の選択を行う気筒選択手段を流用するものであっても良い。
　上記で示した複数の実施例を組み合わせて用いても良い。
　上記の実施例では、コンデンサ充電電流またはコンデンサ放電電流の「絶対値」に基づいて種々の制御を実施する例を示したが、限定するものではなく、コンデンサ充電電流およびコンデンサ放電電流の時間経過に対する「傾き角度（検出電流の変化角度）」に基づいて種々の制御を実施しても良い。
　上記の実施例では、１次側電流検出手段２４（電流検出抵抗）をコンデンサ１３のアース接地側に設ける例を示したが、１次側電流検出手段２４を設ける位置は限定するものではなく、エネルギ投入ラインβを流れる電流（エネルギ投入回路６から１次コイル３に供給される電流）等を検出可能であれば良い。
　上記の実施例では、ガソリンエンジンに本開示の点火装置を用いる例を示したが、継続火花放電によって混合気の着火性の向上を図ることができるため、エタノール燃料や混合燃料を用いるエンジンに適用しても良い。もちろん、粗悪燃料が用いられる可能性のあるエンジンに用いても継続火花放電により着火性の向上を図ることができる。
　上記の実施例では、希薄燃焼（リーンバーン燃焼）運転が可能なリーンバーンエンジンに本開示の点火装置を用い、着火性が悪化する希薄燃焼時の着火性を継続火花放電により向上させる例を示したが、希薄燃焼とは異なる燃焼状態であっても継続火花放電によって着火性の向上を図ることができるため、リーンバーンエンジンへの適用に限定するものではなく、希薄燃焼を行わないエンジンに用いても良い。
　また、高ＥＧＲエンジン（エンジンにＥＧＲガスとして戻される排気ガスの帰還率を高めることができるエンジン）に適用し、高ＥＧＲ時に継続火花放電を生じさせて着火性の向上を図っても良い。
　同様に、着火性が低下するエンジン低温時に継続火花放電を実施して、エンジン低温時における着火性の向上を図っても良い。
　上記の実施例では、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式エンジンに本開示の点火装置を用いる例を示したが、吸気バルブの吸気上流側（吸気ポート内）に燃料を噴射するポート噴射式のエンジンに用いても良い。
　上記の実施例では、混合気の旋回流（タンブル流やスワール流等）を気筒内にて積極的に生じさせるエンジンに本開示の点火装置を用い、継続火花放電によって「旋回流による火花放電の吹き消し」を回避する例を開示したが、旋回流コントロール手段（タンブル流コントロールバルブやスワール流コントロールバルブ等）を有しないエンジンに用いても良い。
　上記の実施例では、ＤＩタイプの点火装置に本開示を適用したが、例えば点火コイル２が点火プラグ１から離れた位置に搭載される単気筒エンジン（例えば、自動二輪車等）の点火装置に本発明を適用しても良い。
　上記の実施例では、主点火回路５の一例としてフルトラを用いる例を示したが、主点火回路５の形式は限定しない。即ち、主点火回路５は、１次コイル３を通電制御することで主点火を実施可能な回路であれば良く、ＣＤＩ点火回路などフルトラ以外の点火回路を用いても良い。
　１　点火プラグ
　２　点火コイル
　３　１次コイル
　４　２次コイル
　５　主点火回路
　６　エネルギ投入回路
１２　昇圧回路
１３　コンデンサ
２４　１次側電流検出手段
２５　第１保護手段

Claims (4)

  1. 　点火コイル（２）の１次コイル（３）の通電制御を行って点火プラグ（１）に火花放電を生じさせる主点火回路（５）と、
    　前記主点火回路（５）の作動によって生じた火花放電開始後に、電気エネルギーを前記１次コイル（３）に投入することで前記点火コイル（２）の２次コイル（４）に同一方向の２次電流を流して前記主点火回路（５）の作動によって生じた火花放電を継続させるエネルギ投入回路（６）とを備え、
    　前記エネルギ投入回路（６）は、
    　バッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路（１２）と、
    　この昇圧回路（１２）で昇圧した電気エネルギーを蓄えるコンデンサ（１３）と、
    　このコンデンサ（１３）から前記１次コイル（３）に供給されるコンデンサ放電電流の検出を行う１次側電流検出手段（２４）と、
    　前記１次側電流検出手段（２４）によって検出されるコンデンサ放電電流に基づいて前記コンデンサ（１３）から前記１次コイル（３）に投入される電気エネルギをコントロールして、前記１次側電流検出手段（２４）によって検出されるコンデンサ放電電流の最大値を所定の第１制御値（Ｙ１）より小さい値に制限する第１保護手段（２５）と、
    を備える内燃機関用点火装置。
  2. 　点火コイル（２）の１次コイル（３）の通電制御を行って点火プラグ（１）に火花放電を生じさせる主点火回路（５）と、
    　前記主点火回路（５）の作動によって生じた火花放電開始後に、電気エネルギーを前記１次コイル（３）に投入することで前記点火コイル（２）の２次コイル（４）に同一方向の２次電流を流して前記主点火回路（５）の作動によって生じた火花放電を継続させるエネルギ投入回路（６）とを備え、
    　前記エネルギ投入回路（６）は、
    　バッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路（１２）と、
    　この昇圧回路（１２）で昇圧した電気エネルギーを蓄えるコンデンサ（１３）と、
    　このコンデンサ（１３）から前記１次コイル（３）に供給されるコンデンサ放電電流の検出を行う１次側電流検出手段（２４）と、
    　前記１次側電流検出手段（２４）によって検出されるコンデンサ放電電流が所定の第２制御値（Ｙ２）に達した際に前記コンデンサ（１３）から前記１次コイル（３）への電気エネルギの投入を停止させる第２保護手段（２８）と、
    を備える内燃機関用点火装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の内燃機関用点火装置において、
    　前記エネルギ投入回路（６）は、前記１次側電流検出手段（２４）によって検出されるコンデンサ充電電流またはコンデンサ放電電流に基づいて前記エネルギ投入回路（６）の故障判定を行う保護回路（２７）を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
  4. 　請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置において、
    　前記１次側電流検出手段（２４）は、前記コンデンサ（１３）のアース接地側に設けられた電流検出抵抗であることを特徴とする内燃機関用点火装置。
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