JP2008106723A - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多重放電に際してその多重放電に十分なエネルギを点火コイルの一次側に供給し、しかも点火プラグにおける点火放電を安定化させる。
【解決手段】点火コイル２１の一次側コイル２１ａの一端には昇圧回路１４とコンデンサ１５とが接続され、他端にはＩＧＢＴ２２が接続されている。二次側コイル２１ｂには点火プラグ２３が接続されている。ＩＧＢＴ２２を繰り返しオン／オフすることにより昇圧回路１４やコンデンサ１６から一次側コイル２１ａに断続的に電流が流れ、それにより二次側コイル２１ｂに二次電流が繰り返し発生して多重放電が実施される。昇圧回路１４は、並列接続されてなる複数の昇圧コイルと該複数の昇圧コイルの通電を各々オン／オフするＭＯＳＦＥＴとを有するものであり、点火制御回路３０は各昇圧コイルに流れる総和電流に基づいてＭＯＳＦＥＴのオン／オフを制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の点火制御装置にかかり、特に１回の燃焼行程内で点火プラグに点火放電を複数回生じさせる多重放電技術に関する。

火花点火式の内燃機関にあっては、点火コイル等からなる点火装置の駆動によって点火プラグに点火放電が生じ、その点火放電により、燃焼室に導入された燃料が燃焼に供される。ここで、燃料の燃焼状態を良好なものにするべく１回の燃焼行程内で点火プラグに点火放電を複数回生じさせる、いわゆる多重放電技術が提案されている。

例えば、特許文献１では、容量放電型点火装置と多重放電点火装置とを組み合わせた点火装置が示されている。すなわち、バッテリとエネルギ蓄積コイルと第１のスイッチング素子とを直列に接続するとともに、エネルギ蓄積コイルと逆流防止手段と点火コイルの一次側コイルと第２のスイッチング素子とを直列に接続している。また、エネルギ蓄積コイルには逆流防止手段を介してコンデンサを接続し、点火コイルの二次側コイルには点火プラグを接続している。そしてかかる構成において、エネルギ蓄積コイル及びコンデンサの放電により、点火コイルの一次側コイルを通電して点火プラグに初回の点火放電を生じさせる。またその後、第１及び第２のスイッチング素子を一定周期で交互にオン／オフし、第２のスイッチング素子のオフ時にエネルギ蓄積コイルを充電した後、第１のスイッチング素子をオフしてエネルギ蓄積コイルのエネルギによりコンデンサを充電する。これにより、多重放電期間において点火コイルの二次側コイルに正逆両方向に電流を流し、点火プラグに点火放電を繰り返し生じさせて多重放電を実施している。
特許第２８１１７８１号公報

ところで、近年のエンジンにおいては、燃焼状態を改善するために筒内ガス流速を早める等の改良が行われる場合がある。かかる場合、上記特許文献１を含め既存の多重放電点火システムでは、点火プラグ周辺のガス流速が大きいことに起因して多重放電の途中で点火放電が消失するおそれが生じる。その対策として、一次側コイルに接続される電源系にＤＣＤＣコンバータ等の昇圧回路を設ける構成が考えられる。しかしながら、昇圧回路では個体差や経時変化等によりコイルインダクタンス等にばらつきが生じ、その結果点火コイルの一次側コイルに供給されるエネルギに過不足が生じると考えられる。一次側コイルへの供給エネルギに過不足が生じると、それが原因で点火プラグにおける火花放電が不安定になる等の問題が生じるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多重放電に際してその多重放電に十分なエネルギを点火コイルの一次側に供給し、しかも点火プラグにおける点火放電を安定化させることができる内燃機関の点火制御装置を提供することである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明における内燃機関の点火制御装置は、点火コイルの一次側コイルに、電源電圧を昇圧する昇圧回路と点火用スイッチング素子とを接続するとともに、同点火コイルの二次側コイルに点火プラグを接続し、前記点火用スイッチング素子を繰り返しオン／オフすることにより前記昇圧回路から前記一次側コイルに断続的に電流を流し、それにより前記二次側コイルに二次電流を繰り返し発生させて多重放電を実施するものである。そして、請求項１に記載の発明では、前記昇圧回路に、並列接続されてなる複数の昇圧素子と該複数の昇圧素子の通電を各々オン／オフする昇圧用スイッチング素子とを設けており、前記複数の昇圧素子に流れる総和電流に基づいて前記昇圧用スイッチング素子のオン／オフを制御する。

要するに、点火プラグによる点火に際し安定した火花放電を生じさせるには、一次側コイルに対して高レベルの電気エネルギを供給する必要があり、その一手段としてＤＣＤＣコンバータ等からなる昇圧回路が用いられる。また、昇圧回路として複数の昇圧素子を並列接続した構成が用いられ、複数の昇圧素子を用いることで供給エネルギを増大させることができる。ここで、複数の昇圧素子を用いた構成では、個体差や経時変化等により各昇圧素子の特性が相違すると、各昇圧素子をいずれも同じ時間だけ昇圧動作させたとしても個々に昇圧レベルが相違する。すると、一次側コイルに供給される電気エネルギの過不足が生じる。このとき、供給エネルギが過少であると点火プラグでの点火放電が不安定になり、供給エネルギが過多であると無駄なエネルギ消費が生じる。この点本発明では、複数の昇圧素子に流れる総和電流に基づいて昇圧用スイッチング素子のオン／オフを制御するため、仮に複数の昇圧素子に特性のばらつきが生じていても、それに関係なく供給エネルギの過不足が解消される。以上により、多重放電に際してその多重放電に十分なエネルギを点火コイルの一次側に供給し、しかも点火プラグにおける点火放電を安定化させることができる。

請求項２に記載の発明では、前記複数の昇圧素子は、多重放電が行われる期間中、同時に通電がオン／オフされるものとしている。この場合、複数の昇圧素子が同時にオンされることで、昇圧回路において十分量の総和電流が流れ、所望とする電気エネルギの供給が可能となる。

請求項３に記載の発明では、複数の昇圧素子の電流経路を統合してその統合部分に電流検出用素子を設けている。そして、昇圧制御手段は、前記電流検出用素子による電流検出結果に基づいて前記総和電流を算出する。この場合、複数の昇圧素子の電流経路を統合し、その統合部分で電流検出を行うことにより、昇圧素子のばらつきに関係なく総和電流を適正に検出できる。また、複数の昇圧素子について個々に通電電流を検出する場合に比べて、検出回路の簡素化を実現することができる。

請求項４に記載の発明では、複数の昇圧素子に流れる総和電流が所定のしきい値に達した時に前記昇圧用スイッチング素子をオフに制御する（すなわち、昇圧素子の通電を遮断する）。この場合、昇圧回路から供給されるエネルギ量を適正に管理でき、常に十分な供給エネルギが確保できる。

請求項５に記載の発明では、昇圧回路と一次側コイルとの中間点に、点火用エネルギを蓄えるためのコンデンサを接続し、一次側コイルの非通電時に昇圧回路からの給電によりコンデンサを充電する一方、一次側コイルの通電時にコンデンサから一次側コイルに対して放電を行わせるように構成した。本構成によれば、一次側コイルの通電に際し、コンデンサに蓄えられた点火用エネルギにより一次側コイルに大電流を流すことができ、それに伴い二次側コイルに十分な大きさの二次側高電圧を発生させることができる。また、一次側コイルが非通電になるたびにコンデンサに対して再充電が行われるため、多重放電の実施時にコンデンサの点火用エネルギを繰り返し使うことができる。なお本構成は、いわゆる容量放電型点火回路（ＣＤＩ回路）を組み合わせた構成に相当する。

請求項６に記載の発明では、電源装置に、エネルギ蓄積コイルとエネルギ蓄積用スイッチング素子との直列回路を接続し、多重放電に際し、前記点火用スイッチング素子と前記エネルギ蓄積用スイッチング素子とを、一方がオンの時に他方がオフとなるようにして交互にオン／オフさせるように構成した。本構成によれば、多重放電の実施時にエネルギ蓄積コイルの充放電を繰り返し行うことができ、一次側コイルへの供給エネルギを十分に確保できる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、内燃機関である車載ガソリンエンジンを対象として点火制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御システム（以下、ＥＣＵという）からの点火指令に基づき点火プラグに放電火花を生じさせることととしている。先ずは、図１を用いて点火制御システムの概略構成を説明する。

図１において、直流電源であるバッテリ１１には、エネルギ蓄積コイル１２とＩＧＢＴ１３との直列回路が接続されるとともに、エネルギ蓄積コイル１２と並列に昇圧回路１４が接続されている。エネルギ蓄積コイル１２はＩＧＢＴ１３がオンされることにより通電され、その通電時に電気エネルギが蓄えられる。昇圧回路１４はＤＣＤＣコンバータ等により構成され、複数の昇圧素子（昇圧コイル）を繰り返しオン／オフすることによりバッテリ電圧（電源電圧）を例えば数１０〜１００Ｖ程度に昇圧する。ただし、昇圧回路１４の詳細については後述する。

また、エネルギ蓄積コイル１２とＩＧＢＴ１３との間にはダイオード１５を介して容量放電用のコンデンサ１６が接続されている。コンデンサ１６は昇圧回路１４にも接続されている。かかる場合、コンデンサ１６は、エネルギ蓄積コイル１２に蓄えられた電気エネルギ及び昇圧回路１４からの供給エネルギ（出力電流）により充電される。

点火コイル２１は、一次側コイル２１ａと二次側コイル２１ｂとよりなり、エンジンの気筒ごとに設けられている。一次側コイル２１ａの一端には昇圧回路１４とコンデンサ１６との中間点が接続され、他端にはＩＧＢＴ２２が接続されている。このＩＧＢＴ２２がオン／オフされることにより、エネルギ蓄積コイル１２や昇圧回路１４、コンデンサ１６から一次側コイル２１ａに電気エネルギが断続的に供給され、一次側コイル２１ａに一次側電流Ｉ１が流れる。また、二次側コイル２１ｂの一端には点火プラグ２３が接続され、他端には電流検出用の抵抗２４が接続されている。一次側コイル２１ａの通電時にはその通電に伴い二次側コイル２１ｂに二次側電流Ｉ２が流れ、点火コイル２１からの放電エネルギの供給（高電圧の印加）によって点火プラグ２３に点火放電が発生する。ここでは、コンデンサ１６の充電電圧をＶｃ、ＩＧＢＴ１３に流れる通電電流をＩｅ、昇圧回路１４の出力電流をＩｏｕｔ、一次側コイル２１ａに流れる一次側電流をＩ１（バッテリ１１等の電源系から一次側コイル２１ａに流れる向きを正とする）、二次側コイル２１ｂに流れる二次側電流をＩ２（二次側コイル２１ｂから点火プラグ２３に流れる向きを正とする）、としている。

点火コイル２１及びＩＧＢＴ２２はエンジンの気筒数分設けられるのに対し、エネルギ蓄積コイル１２や昇圧回路１４、コンデンサ１６等からなる電源系回路は各気筒共通で１つのみ設けられている。

ＥＣＵ２０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することによってエンジンの各種運転状態を制御する。ＥＣＵ２０は、点火時期制御においてエンジン回転速度やアクセル操作量など、エンジン運転状態を表す運転状態情報を取得し、その運転状態情報に基づいて最適な点火時期を算出する。そして、その点火時期に応じて点火信号ＩＧｔを生成し、点火制御回路３０に出力する。また、本点火制御システムでは、燃焼状態を良好なものにするために１回の燃焼行程内で点火プラグ２３に点火放電を複数回生じさせる多重放電制御を実施する。このため、ＥＣＵ２０は、運転状態情報に基づいて多重放電期間を算出するとともにその多重放電期間を規定する多重期間信号ＩＧｗを生成し、点火制御回路３０に出力する。

点火制御回路３０は、ＥＣＵ２０より入力した点火信号ＩＧｔ及び多重期間信号ＩＧｗに基づいて、ＩＧＢＴ１３，２２をそれぞれオン／オフをさせるための駆動信号ＩＧ１，ＩＧ２を出力する。詳しくは、点火信号ＩＧｔに従い、駆動信号ＩＧ１，ＩＧ２を出力してＩＧＢＴ１３，２２をそれぞれオン／オフし、点火時期にて点火放電を生じさせる。その後、多重期間信号ＩＧｗによる多重放電期間の間、ＩＧＢＴ１３，２２を、一方がオンの時に他方がオフとなるようにして繰り返しオン／オフし、点火放電を繰り返し生じさせる。

ところで、エンジンの燃焼改善等を目的として、エンジン燃焼室（筒内）にて気流（スワール流、タンブル流等）を発生させる技術があり、こうして筒内気流を発生させる場合には、点火プラグ２３近傍のガス流速が大きくなり、それが原因で点火放電が弱まり、場合によっては点火放電が消失するおそれがある。そこで本実施の形態では、多重放電時における点火放電の消失等を抑制すべく、二次側電流Ｉ２を逐次モニタするとともに、その二次側電流Ｉ２（絶対値）が「放電維持電流Ｉｋ」よりも小さくならないようＩＧＢＴ１３，２２をオン／オフ制御することとしている。

ここで、放電維持電流Ｉｋは、都度の筒内ガス流速に応じて設定されるのが望ましく、具体的には、筒内ガス流速に相関するエンジン運転情報（エンジン回転速度など）に基づいて設定される。つまり、筒内ガス流速はエンジン回転速度が大きいほど大きくなると考えられ、筒内ガス流速が大きくなることで点火放電の消失のおそれが生じる。故に、エンジン回転速度が大きいほど、放電維持電流Ｉｋを大きくする。その他、スワール流、タンブル流等の制御パラメータである空燃比のリーン度合いに基づいて放電維持電流Ｉｋが設定されても良い。この場合、空燃比のリーン度合いが大きいほど、放電維持電流Ｉｋを大きくする。

次に、多重放電を実施する際の点火動作の概要について、図２のタイムチャートを用いて説明する。図２では、点火時期としてタイミングｔ１１において初回の点火放電を生じさせ、多重放電期間としてタイミングｔ１１〜ｔ１４の期間で放電を繰り返し生じさせている。なお本例では、一次側コイル２１ａの通電期間（ＩＧＢＴ２２のオン期間）が二次側電流Ｉ２に基づいて制御され、エネルギ蓄積コイル１２及びコンデンサ１６の充電期間（ＩＧＢＴ１３のオン期間）が一定時間で制御されるようになっている。

先ず点火時期前のタイミングｔ１０において点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上げられると、それを受けてＩＧＢＴ１３がオンされ、ＩＧＢＴ１３に通電電流Ｉｅが流れてエネルギ蓄積コイル１２が充電される。そして、点火時期であるタイミングｔ１１において点火信号ＩＧｔがＬレベルに立ち下げられると、ＩＧＢＴ１３がオフされるとともにＩＧＢＴ２２がオンされる。これにより、エネルギ蓄積コイル１２、昇圧回路１４及びコンデンサ１６から一次側コイル２１ａに電気エネルギが同時に供給され、二次側コイル２１ｂに高電圧が誘起される。これに伴い点火プラグ２３に点火放電が発生し、負の向きに二次側電流Ｉ２が流れる。

また、タイミングｔ１１では多重期間信号ＩＧｗがＨレベルに立ち上げられており、その多重期間信号ＩＧｗがＨレベルとなる多重放電期間において昇圧回路１４にて昇圧動作が行われる。これにより、昇圧回路１４から数１０Ａ程度の出力電流Ｉｏｕｔが流れ、これが一次側コイル２１ａやコンデンサ１６に供給される。ＩＧＢＴ２２がオンされている期間においては、昇圧回路１４から供給される出力電流Ｉｏｕｔにより一次側電流Ｉ１が図示の如く流れ、点火プラグ２３に点火放電が発生し続ける。二次側電流Ｉ２は、点火プラグ２３における点火放電によって電気エネルギが消費され、図示の如く次第に小さくなる。

タイミングｔ１１以降、ＩＧＢＴ１３，２２が交互にオン／オフされ、点火プラグ２３において点火放電が繰り返し発せられる。かかる場合、二次側電流Ｉ２（絶対値）が放電維持電流Ｉｋまで低下したタイミングｔ１２において、ＩＧＢＴ１３がオンされるとともにＩＧＢＴ２２がオフされる。これにより、タイミングｔ１２〜ｔ１３の期間では、エネルギ蓄積コイル１２が再充電されるとともに、二次側コイル２１ｂに逆起電力による二次側電流Ｉ２が流れる。また、同タイミングｔ１２〜ｔ１３の期間では、昇圧回路１４から供給される出力電流Ｉｏｕｔによりコンデンサ１６が図示の如く充電される。

その後、タイミングｔ１２から所定時間（一定時間）αが経過したタイミングｔ１３では、ＩＧＢＴ１３がオフされるとともにＩＧＢＴ２２がオンされる。これにより、エネルギ蓄積コイル１２、昇圧回路１４及びコンデンサ１６から一次側コイル２１ａに電気エネルギが再び供給され、点火プラグ２３に点火放電が生じる。

以後、多重期間信号ＩＧｗがＬレベルに立ち下げられるまで、ＩＧＢＴ１３，２２のオン／オフ切替が繰り返し行われ、点火プラグ２３に点火放電が繰り返し生じる。すなわち、一次側コイル２１ａの通電開始後（ＩＧＢＴ２２のオン後）、二次側電流Ｉ２（絶対値）が放電維持電流Ｉｋまで低下したタイミングで一次側コイル２１ａの通電が終了され（ＩＧＢＴ２２がオフされ）、その後、所定時間αだけＩＧＢＴ１３がオン、ＩＧＢＴ２２がオフされる。

タイミングｔ１４において多重期間信号ＩＧｗがＬレベルに立ち下げられると、その後、所定時間βだけ昇圧回路１４の昇圧動作が継続して行われ、これによりコンデンサ１６が所定電圧まで充電される。つまり、多重放電期間の経過後にはコンデンサ充電期間が設けられている。

上述したとおり、多重放電では、昇圧回路１４から供給される出力電流Ｉｏｕｔ（電気エネルギ）により、一次側コイル２１ａの通電やコンデンサ１６の充電が行われるが、その昇圧回路１４の出力電流Ｉｏｕｔにばらつきが生じると、一次側コイル２１ａの通電量やコンデンサ１６の充電量にばらつきが生じる。そしてこれにより、一次側コイル２１ａでエネルギの過不足が生じ、それが原因で点火プラグ２３における火花放電が不安定になる等の問題が生じるおそれがある。

以下、昇圧回路１４に関する構成及び作用を詳しく説明する。図３は昇圧回路の回路構成図であり、（ａ）は本実施形態における昇圧回路１４の構成例を、（ｂ）は比較のために従来の昇圧回路５０の構成例を示す。

図３（ａ）に示すように、昇圧回路１４は、それぞれ並列接続された複数の昇圧コイル４１を有しており、それら各昇圧コイル４１の一端にバッテリ１１が接続されている。各昇圧コイル４１の他端にはそれぞれＭＯＳＦＥＴ４２のドレイン端子が接続されており、各ＭＯＳＦＥＴ４２のソース端子はいずれも電流検出用の抵抗４３に接続されている。つまり、複数の昇圧コイル４１の電流経路が統合されてその統合部分に抵抗４３が設けられている。

また、ＭＯＳＦＥＴ４２のゲート端子は１つに統合され、各ゲート端子にはゲート電圧Ｖｇが印加される。ゲート電圧Ｖｇは点火制御回路３０から出力される昇圧制御信号であり、点火制御回路３０からＨレベルのゲート電圧Ｖｇが出力されることで、複数のＭＯＳＦＥＴ４２が同時にオンされ、バッテリ１１から各昇圧コイル４１への通電が行われる。ＭＯＳＦＥＴ４２がオンされた時、各ＭＯＳＦＥＴ４２には通電電流Ｉｓ１，Ｉｓ２，…Ｉｓｎが流れ、抵抗４３によって、通電電流Ｉｓ１〜Ｉｓｎを全て足し合わせた総和電流Ｉ０が検出される。その総和電流Ｉ０の検出値は電流検出信号として点火制御回路３０に出力される。点火制御回路３０では、電流検出信号（総和電流Ｉ０）が所定のしきい値に達するたびにゲート電圧Ｖｇをオフし、その後所定時間が経過した時にゲート電圧Ｖｇを再度オンする。こうして、各ＭＯＳＦＥＴ４２が繰り返しオン／オフされる。

昇圧コイル４１とＭＯＳＦＥＴ４２のドレイン端子との間には、逆流防止用のダイオード４４が接続されており、このダイオード４４を通じて一次側コイル２１ａやコンデンサ１６に対して出力電流Ｉｏｕｔが供給される。

一方、図３（ｂ）に示すように、従来構成の昇圧回路５０は、複数の昇圧コイル５１と、それら各昇圧コイル５１に接続されたＭＯＳＦＥＴ５２とを有する構成については前記（ａ）と同じであり、各ＭＯＳＦＥＴ５２が点火制御回路３０により同時にオン／オフされる構成も同じである。また、昇圧コイル５１とＭＯＳＦＥＴ５２のドレイン端子との間に逆流防止用のダイオード５４が接続され、このダイオード５４を通じて一次側コイル２１ａ等に対して出力電流Ｉｏｕｔが供給される構成も同じである。

そして、１つのＭＯＳＦＥＴ５２についてそのソース端子に電流検出用の抵抗５３が接続されている構成が相違している。かかる場合、ＭＯＳＦＥＴ５２がオンされた時、各ＭＯＳＦＥＴ５２には通電電流Ｉｓ１，Ｉｓ２，…Ｉｓｎが流れ、抵抗５３によって通電電流Ｉｓ１が検出される。点火制御回路３０では、電流検出信号（通電電流Ｉｓ１）が所定のしきい値に達するたびにゲート電圧Ｖｇをオフし、その後所定時間が経過した時にゲート電圧Ｖｇを再度オンする。こうして、各ＭＯＳＦＥＴ５２が繰り返しオン／オフされる。

図４（ａ）は、図３（ａ）の昇圧回路１４の動作説明のためのタイムチャートであり、図４（ｂ）は、図３（ｂ）の昇圧回路５０の動作説明のためのタイムチャートである。なお図４では、説明の便宜上、昇圧コイル４１，５１をそれぞれ２つのみ設けた場合について例示している。

先に従来技術である図４（ｂ）では、コイル通電電流Ｉｓ１が検出され、そのコイル通電電流Ｉｓ１が所定のしきい値電流（例えば１０Ａ）に達する都度ゲート電圧Ｖｇがオフされる。つまり、１系統の電流検出値に基づいて全系統のＭＯＳＦＥＴ５２のオン／オフが制御されている。この場合、複数の昇圧コイル５１は個々に個体差や経時変化等に起因するインダクタンスのばらつきを有しており、そのインダクタンスのばらつきによりコイルごとの通電電流に差が生じる。具体的には、図示のとおり、コイル通電電流Ｉｓ１についてはしきい値電流（１０Ａ）に達しているが、コイル通電電流Ｉｓ２についてはしきい値電流（１０Ａ）に達していないという事態が生じる。すると、各昇圧コイル５１の総和電流が当該昇圧回路５０としての所望の出力電流値（例えば２０Ａ）に足りず、多重放電に際し、点火放電が途中で消失するおそれが生じる。

なお、図示の事例以外に、コイル通電電流Ｉｓ１がしきい値電流（１０Ａ）に達した時に、コイル通電電流Ｉｓ２がしきい値電流（１０Ａ）よりも大きくなっていることも考えられる。かかる場合には、供給エネルギが過多となり、無駄にエネルギが消費される。

これに対し、図４（ａ）では、各昇圧コイル４１の総和電流Ｉ０が検出されるため、上記のとおり各昇圧コイル４１でインダクタンスがばらついていても、昇圧回路１４の出力電流Ｉｏｕｔが所望の出力電流値（例えば２０Ａ）に足りないといった不都合は生じない。したがって、多重放電に際し、点火放電が途中で消失するおそれもない。また、昇圧回路１４の出力電流Ｉｏｕｔが過剰となり、無駄にエネルギが消費されることも抑制される。

以上詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

昇圧回路１４を、複数の昇圧コイル４１を備え、かつその複数の昇圧コイル４１をＭＯＳＦＥＴ４２により同時にオン／オフする構成としたため、昇圧回路１４において十分量の出力電流Ｉｏｕｔを流すことができる。したがって、一次側コイル２１ａやコンデンサ１６に対して高レベルの電気エネルギを供給することが可能となり、点火プラグ２３による点火に際し安定した火花放電を生じさせることができる。

また特に、昇圧回路１４において、複数の昇圧コイル４１に流れる総和電流に基づいてＭＯＳＦＥＴ４２のオン／オフを制御するようにしたため、仮に各昇圧コイル４１においてインダクタンスのばらつきが生じていても、それに関係なく供給エネルギの過不足を解消することができる。以上により、多重放電に際してその多重放電に十分なエネルギを点火コイル２１の一次側に供給し、しかも点火プラグ２３における点火放電を安定化させることができる。その結果、エンジンの燃焼状態を良好なものにすることができる。

各昇圧コイル４１の電流経路を統合した部分に電流検出用の抵抗４３を設け、その抵抗４３による電流検出結果に基づいて昇圧回路１４の総和電流を算出する構成としたため、昇圧コイル４１のばらつきに関係なく総和電流を適正に検出できる。また、各昇圧コイル４１について個々に通電電流を検出する場合に比べて、検出回路の簡素化を実現することができる。

点火制御回路３０における昇圧回路１４の昇圧制御として、複数の昇圧コイル４１に流れる総和電流が所定のしきい値に達した都度ＭＯＳＦＥＴ４２をオフに制御する構成としたため、昇圧回路１４から供給されるエネルギ量を適正に管理でき、常に十分な供給エネルギが確保できる。

点火用エネルギを蓄えるコンデンサ１６を設け、一次側コイル２１ａの非通電時に昇圧回路１４からの給電によりコンデンサ１６を充電する一方、一次側コイル２１ａの通電時にコンデンサ１６から一次側コイル２１ａに対して放電を行わせるように構成したため、一次側コイル２１ａの通電に際し、コンデンサ１６に蓄えられた点火用エネルギにより一次側コイル２１ａに大電流を流すことができ、それに伴い二次側コイル２１ｂに十分な大きさの二次側高電圧を発生させることができる。また、一次側コイル２１ａが非通電になるたびにコンデンサ１６に対して再充電が行われるため、多重放電の実施時にコンデンサ１６の点火用エネルギを繰り返し使うことができる。

さらに、電源系にエネルギ蓄積コイル１２を設け、多重放電に際し、エネルギ蓄積コイル１２の充放電を繰り返し行わせるようにしたため、本構成によっても一次側コイル２１ａへの供給エネルギを十分に確保でき、点火放電の安定化に寄与できる。

また、多重放電に際し、点火コイル２１の二次側コイル２１ｂに流れる二次側電流Ｉ２を検出し、その検出値（絶対値）が放電維持電流Ｉｋに達する時にＩＧＢＴ１３，２２のオン／オフを切り替えるようにした。これにより、筒内ガス流速が大きい場合であっても、多重放電の途中で点火放電が消失するといった不都合が抑制できる。

筒内ガス流速に相関するエンジン運転情報に基づいて放電維持電流Ｉｋを可変設定するようにしたため、エンジン回転速度などに応じて筒内ガス流速が大きくなったとしても点火放電に必要な二次側電流Ｉ２を好適に確保することができる。

本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されても良い。

上記実施形態では、多重放電に際し、一次側コイル２１ａの通電開始後（ＩＧＢＴ２２のオン後）、負の向きに流れる二次側電流Ｉ２（絶対値）が放電維持電流Ｉｋまで低下したタイミングで一次側コイル２１ａの通電を終了し（ＩＧＢＴ２２をオフし）、その後、所定時間αだけＩＧＢＴ１３をオン、ＩＧＢＴ２２をオフとしたが（図２参照）、これを変更する。例えば、負の向きに流れる二次側電流Ｉ２に加え、正の向きに流れる二次側電流Ｉ２をモニタし、正負いずれの二次側電流Ｉ２についても放電維持電流Ｉｋをしきい値としてＩＧＢＴ１３，２２のオン／オフを制御するようにしても良い。また、二次側電流Ｉ２に基づいてＩＧＢＴ１３，２２のオン／オフを制御する構成に代えて、所定時間が経過するたびにＩＧＢＴ１３，２２のオン／オフを切り替える構成とすることも可能である。

上記実施形態では、昇圧回路１４において昇圧素子群として複数の昇圧コイル４１を設けたが、これに代えて複数の昇圧トランスを設ける構成であっても良い。かかる場合、各昇圧トランスの一次側に昇圧用スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）を接続してその通電をオン／オフするとともに、二次側に流れる電流の総和（総和電流）を昇圧回路の出力電流として一次側コイル等に供給する構成とする。本構成においても、前記同様、昇圧回路において、複数の昇圧トランスに流れる総和電流に基づいて昇圧用スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）のオン／オフを制御することにより、エネルギの過不足を抑制し、点火プラグにおける点火放電を安定化させることができる。

上記実施形態では、昇圧回路１４において、逆流防止手段として昇圧コイル４１とＭＯＳＦＥＴ４２のドレイン端子との間にダイオード４４を設けたが、これを変更し、逆流防止手段として、ダイオード以外の素子、例えばＭＯＳＦＥＴを使用することも可能である。

上記実施形態では、電源系の構成として、バッテリ１１にエネルギ蓄積コイル１２と昇圧回路１４とを並列に接続したが、このうちエネルギ蓄積コイル１２を省略することも可能である。

点火制御システムの概略を示す構成図。 多重放電を実施する際の点火動作の概要を示すタイムチャート。 昇圧回路の回路構成図。 昇圧回路の動作説明のためのタイムチャート。

符号の説明

１１…電源装置としてのバッテリ、１２…エネルギ蓄積コイル、１３…エネルギ蓄積用スイッチング素子としてのＩＧＢＴ、１４…昇圧回路、１６…コンデンサ、２１…点火コイル、２１ａ…一次側コイル、２１ｂ…二次側コイル、２２…点火用スイッチング素子としてのＩＧＢＴ、２３…点火プラグ、２０…ＥＣＵ、３０…昇圧制御手段としての点火制御回路、４１…昇圧素子としての昇圧コイル、４２…昇圧用スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ、４３…電流検出用素子としての抵抗。

Claims (6)

1. 一次側コイルと二次側コイルとにより点火コイルを構成し、前記一次側コイルに、電源電圧を昇圧する昇圧回路と点火用スイッチング素子とを接続するとともに、前記二次側コイルに点火プラグを接続し、前記点火用スイッチング素子を繰り返しオン／オフすることにより前記昇圧回路から前記一次側コイルに断続的に電流を流し、それにより前記二次側コイルに二次電流を繰り返し発生させて多重放電を実施する内燃機関点火制御装置において、
   前記昇圧回路は、並列接続されてなる複数の昇圧素子と該複数の昇圧素子の通電を各々オン／オフする昇圧用スイッチング素子とを有するものであり、
   前記複数の昇圧素子に流れる総和電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出した総和電流に基づいて前記昇圧用スイッチング素子のオン／オフを制御する昇圧制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
2. 前記複数の昇圧素子は、多重放電が行われる期間中、同時に通電がオン／オフされるものである請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。
3. 前記複数の昇圧素子の電流経路を統合してその統合部分に前記検出手段として電流検出用素子を設け、
   前記昇圧制御手段は、前記電流検出用素子による電流検出結果に基づいて前記総和電流を算出する請求項１又は２に記載の内燃機関の点火制御装置。
4. 前記昇圧制御手段は、前記複数の昇圧素子に流れる総和電流が所定のしきい値に達した時に前記昇圧用スイッチング素子をオフに制御する請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の点火制御装置。
5. 前記昇圧回路と前記一次側コイルとの中間点に、点火用エネルギを蓄えるためのコンデンサを接続し、前記一次側コイルの非通電時に前記昇圧回路からの給電により前記コンデンサを充電する一方、前記一次側コイルの通電時に前記コンデンサから一次側コイルに対して放電を行わせるように構成した請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の点火制御装置。
6. 電源装置に、エネルギ蓄積コイルとエネルギ蓄積用スイッチング素子との直列回路を接続し、
   多重放電に際し、前記点火用スイッチング素子と前記エネルギ蓄積用スイッチング素子とを、一方がオンの時に他方がオフとなるようにして交互にオン／オフさせるように構成した請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の点火制御装置。

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