JP6035202B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

この発明は内燃機関の点火を行う点火電源に係り、特に放電初期に大きな火炎核を形成して火炎成長速度を大きくした点火装置に関するものである。

特許文献１には、１２Ｖまたは２４Ｖの直流電圧をＲＦ逓昇変圧器２０によって１〜５ＫＶＡ（５０〜５００ｋＨｚ）に昇圧後、高電圧回路２０として設けたキャパシタンス３１と誘電素子３２との直列ＬＣ共振回路の共振作用によって５０〜５００ＫＶＡＣ（５０〜５００ｋＨｚ）に昇圧し、この結果得られた高電圧をスパークプラグの電極４０に印加し、変圧器２０の出力端（Ａ点）または高電圧回路２０の出力端（Ｂ点）から検知した２次電圧とトランス２０の通電電流から放電の電圧−電流特性がアーク放電に移行しない範囲に制御することで、コロナ放電状態を維持し、体積点火を実現する点火方法が開示されている。

特開２００９−８１００号公報

ところが、特許文献１にあるようなＬＣ共振を用いた高電圧回路により、電極に印加される二次電圧を昇圧した場合、共振のＱ値が１００倍近いため、コロナ放電の状態で、共振のＱ値が大きく変化する。
このため、放電電圧を維持し、安定したコロナ放電を得るには、ピンポイントでのインピーダンス整合が必要となる。
さらに、特許文献１の図７等に示されているように、制御を成立させるには様々な補正が必要で、システムが複雑となり、製造コストの増大を招く虞がある。
また、ｋＶオーダーの二次電圧をモニタする回路は損失が大きく、Ｑ値の低下を招き、安定した着火を実現できない虞もある。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、放電状態におけるＱ値の変動が比較的少なく、エンジン条件に応じて着火性を確保するためのエネルギ調整が容易で、放電開始時期を容易に検知し、放電開始指令信号の開始時期の補正が可能で、特に放電初期に大きな火炎核を形成して火炎成長速度を大きくした点火装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、内燃機関に設けられる点火プラグ（８）と該点火プラグ（８）に高周波交流高電圧を印加する高周波電源とを具備する点火装置であって、
前記点火プラグ（８）は、中心電極放電部（８００）と、該中心電極放電部（８００）を覆う誘電体放電部（８１０）と、所定の放電空間（８３）を設けて対向せしめた接地電極放電部（８２０）とを具備し、
前記高周波電源が、少なくとも、直流電源（１）と、第１のスイッチング素子（２）と、第２のスイッチング素子（３）と、一次巻線（７１）と二次巻線（７２）とを含む昇圧トランス（７）と、を具備し、
前記直流電源（１）と前記一次巻線（７１）との間に、昇圧機能を有する共振キャパシタ（６）を介装せしめ、
前記第１のスイッチング素子（２）と前記第２のスイッチング素子（３）とが交互に開閉駆動し、前記一次巻線（７１）に、昇圧された高周波交流の一次電圧（Ｖ１）を印加し、前記一次巻線（７１）に流れる電流の向きを交互に切り替えることで、前記二次巻線（７２）に高周波交流高電圧の二次電圧（Ｖ２）を発生させ、前記点火プラグ（８）に交流コロナ放電を形成して、前記内燃機関の燃焼室内に導入した混合気の点火を行うことを特徴とする。

本発明によれば、前記第１、第２のスイッチング素子（２、３）が交互に開閉することにより、前記一次巻線（７１）に発生させる、高周波で、高電圧の交流一次電圧（Ｖ１）の周波数を、前記一次巻線（７１）の自己インダクタンス（Ｌ１）と前記二次巻線（７２）の自己インダクタンス（Ｌ２）と前記点火プラグ（８）の寄生キャパシタンス（Ｃ３）とで決定される共振周波数（ω１）とを一致させることにより、ＬＣ共振を発生させ、前記昇圧トランス（７）の二次巻線（７２）により高電圧の高周波交流高電圧の二次電圧（Ｖ２）を発生させ、前記点火プラグ（８）に、交流コロナ放電を発生させることができ、放電状態におけるＱ値の変動が比較的少なく、エンジン条件に応じて着火性を確保するためのエネルギ調整が容易で、放電開始時期を容易に検知し、放電開始指令信号の開始時期の補正が可能で、特に放電初期に大きな火炎核を形成して火炎成長速度を大きくできることが判明した。

本発明の第１の実施形態における点火装置の概要を示す回路図 本発明の第１の実施形態における点火装置に用いられる点火プラグの概要を示す要部断面図 本発明の第１の実施形態における点火装置の一次電圧の変化を示す特性図 本発明の第１の実施形態における点火装置の二次電圧の変化を示す特性図 本発明の第１の実施形態における点火装置の一次電流の変化を示す特性図 比較例と共に本発明の点火装置におけるＱ値の変化を示す特性図 比較例と共に本発明の点火装置の火炎成長に対する効果を示す特性図 比較例と共に本発明の点火装置の燃焼変動ＰｍｉＣＯＶに対する効果を示す特性図 基準クロックと駆動信号と出力電圧との関係を示すタイミングチャート Ｑ値算出手段を設けた点火装置の概要を示す回路図 デューティを増加させた場合の特性図 デューティを減少させた場合の特性図 本発明の第２の実施形態における点火装置の概要を示す回路図 本発明の第３の実施形態における点火装置の概要を示す回路図

図1Ａ、図１Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態における点火装置９の概要について説明する。
本実施形態における点火装置９は、内燃機関に設けられた点火プラグ８に、高周波電源から高周波交流で、高電圧の二次電圧Ｖ２を印加して、点火プラグ８に交流コロナ放電を形成して、内燃機関の燃焼室内に導入した混合気の点火を行うものである。

点火装置９は、直流電源１と、第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３と、直流電源１の電圧を２分割するための第１のキャパシタ４、第２のキャパシタ５と、共振キャパシタ６と、昇圧トランス７とからなる高周波電源と、点火プラグ８とによって構成されている。
直流電源１には、電源電圧（ＤＣ１２Ｖ、又は、ＤＣ２４Ｖ）を所定の電圧（例えば、５０〜４００Ｖ）に昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ等を用いることができる。

第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３とには、例えば、ＳｉＣ−ＦＥＴや、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等を用いるのが適当である。 第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３とは直列に接続されている。
第１のスイッチング素子２は、第１の駆動回路２１によって開閉制御され、第２のスイッチング素子３は、第２の駆動回路３１によって開閉制御されている。

第１のキャパシタ３（キャパシタンスＣ１、例えば、５６０μＦ）と第２のキャパシタ４（キャパシタンスＣ２、例えば、５６０μＦ）とが直列に接続され、第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３に対して節点ｎ_１において並列に接続されている。

昇圧トランス７は、一次巻線７１（自己インダクタンスＬ１、例えば、０．８μＨ）と、二次巻線７２（自己インダクタンスＬ２、例えば、７００μＨ）とを鉄心７３に巻装して構成されている。
一次巻線７１は、一方の端が第１のキャパシタ４と第２のキャパシタとの間の節点ｎ_２に接続され、他方の端が共振キャパシタ６が介装された状態で、第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３との間の節点ｎ_３に接続されている。
昇圧トランス７の二次巻線７２の一方の端が接地され、他方の端が点火プラグ８に接続されている。

本発明において、点火プラグ８は、図１Ｂに示すように、長軸状の中心電極８０を有底筒状の誘電体８１で覆い、所定の放電空間８３を隔てて、誘電体８１をより囲むように形成した筒状の接地電極８２が対向する構成となっている。
中心電極８０は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ等の電導性金属材料によって形成されている。

誘電体８１は、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の誘電材料によって形成されている。
接地電極８２は、Ｆｅ、Ｎｉ、ステンレス等の導電性金属材料によって形成されている。
接地電極８２は、点火プラグ８のハウジングを兼用しており、外周にネジ部８２１が設けられ、内燃機関Ｅ／ＧのエンジンブロックＢＲＣに固定されている。

点火プラグ８は、誘電体放電部８１０に覆われた状態の中心電極放電部８００と接地電極放電部８２０とが、放電空間８３、及び、燃焼室ＣＭＢ内に露出している。
中心電極８０の先端側の中心電極放電部８００と接地電極８２の先端側の接地電極筒状部８２０との間に寄生キャパシタンスＣ３を形成している。
なお、寄生キャパシタンスＣ３は、誘電体８１が放電空間８３に露出する誘電体放電部８３０の静電容量と放電空間８３の静電容量との合成容量となって
いる。

本実施形態における点火装置９の動作を説明する。
内燃機関の運転状況に応じて、図略のエンジン制御装置から点火信号ＩＧｔが発信され、第１、第２の駆動回路２１、３１によって第１、第２のスイッチング素子２、３が開閉駆動を開始する。

第１のスイッチング素子２が閉じられると、直流電源１の高圧側節点ｎ_１から第１のスイッチング素子２、共振キャパシタ６、一次巻線７１、直流電源中間電位節点ｎ_２の経路で電流が流れる。
ちょうどこの電流が流れ終わるタイミングで、第１のスイッチング素子２が開放され、同時に第２のスイッチング素子３が閉じられると、直流電源中間電位ｎ２、一次巻線７１、共振キャパシタ６、第２のスイッチング素子３、接地の経路で電流が流れる。

第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３とが交互に開閉駆動されることにより、共振キャパシタ６の静電容量Ｃ４と一次巻線７１の自己インダクタンスＬ１、及び、二次巻線７３の自己インダクタンスＬ２と点火プラグ８の寄生キャパシタンスＣ３によって決定される共振周波数（ω０）と等しい周波数の高周波交流が発生し、共振キャパシタ６と一次巻線７１との直列ＬＣ共振が発生する。
共振作用により一次巻線７１の両端には、直流電源１の電圧Ｖｉｎに対し、数倍（２倍〜４倍程度）のピーク電圧を有し、高周波交流の一次電圧Ｖ１が印加されることになる。

二次巻線７２には、二次巻数（Ｎ２）/一次巻数（Ｎ１）の巻数比倍（Ｎ２／Ｎ１≒√（Ｌ２／Ｌ１））に昇圧され、さらに二次巻線７２の自己インダクタンスＬ２と点火プラグ８の持つ寄生キャパシタンスＣ３との共振作用で、数倍（４倍〜８倍）に増幅され、自己インダクタンスＬ２と寄生キャパシタンスＣ３で決定される共振周波数（ω０）に等しい周波数の高周波交流二次電圧Ｖ２となって点火プラグ８に印加される。
誘電体放電部８１０で覆われた中心電極放電部８００と、接地電極放電部８２０との間では、誘電体８１内に蓄積された電荷により誘電体放電部８１０の表面と接地電極放電部８２０の表面との間の電界強度が所定値に達した時に極めて短い期間だけ瞬間的にコロナ放電が発生し、持続的なアーク放電とはならない。

このため、第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３とを交互に開閉駆動することにより、コロナ放電を短期間に繰り返すことが可能となる。
しかも、放電開始後も、第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３との開閉駆動を維持することで、放電時間を任意に調整することができ、燃焼室ＣＭＢ内に放出される放電エネルギを稼ぐことができる。
このため、第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子３との開閉によって発生する高周波の周波数（ω０）を高くできるほど有利となる。

なお、本実施形態における共振周波数ω０と、一次巻線７１の自己インダクタンスＬ１、二次巻線７２の自己インダクタンスＬ２、共振キャパシタ６のキャパシタンスＣ４、点火プラグ８の寄生キャパシタンスＣ３との関係は、
ω０＝１／√（Ｌ１・Ｃ４）＝１／√（Ｌ２・Ｃ３）となる。

一次巻線７１と共振キャパシタ６との共振作用により、直流電源１の電源電圧Ｖ_ＩＮを数倍の一次電圧Ｖ１に昇圧して供給できるので、直流電源１の電源電圧Ｖ_ＩＮをむやみに高くする必要がなく、例えば、２００〜３００Ｖ程度とすれば良い。
また、二次巻線７２と８の寄生容量Ｃ３との共振作用により、二次電圧Ｖ２を更に昇圧して点火プラグ８に供給できるにで、昇圧トランス７の巻数も少なくできる。
その結果、一次巻線７１の自己インダクタンスＬ１を小さく出来るので、周波数を上げることも容易となるという効果をもたらす。
なお、上記実施形態において、示した、共振周波数、自己インダクタンス、キャパシタンス等の値は、例示であり、本発明を限定するものではない。

従来の火花点火の場合には、放電電圧が徐々に低下し、一定以下となって、放電経路が途切れた場合には、それ以上エネルギを投入しても、放電の維持を図ることはできないが、本発明の点火装置９では、一次電圧Ｖ１を供給し続ければ、二次電圧Ｖ２も供給され続けるので、コロナ放電を任意の時間維持することができる。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃを参照して、本実施形態における点火装置９の昇圧トランス７の一次巻線電圧Ｖ１、二次巻線電圧Ｖ２、一次巻線電圧Ｉ１の変化について説明する。
点火信号ＩＧｔにしたがって、第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３との開閉駆動が開始され、交流の一次電圧Ｖ１を発生する。

共振キャパシタ６と一次巻線７１とのＬＣ直列共振作用によって、図２Ａに示すように、次第に一次電圧Ｖ１の振幅が大きくなる。
電磁誘導により、二次巻線７２に一次電圧Ｖ１の巻数比Ｎ２／Ｎ１倍の二次電圧Ｖ２が発生する。

二次電圧Ｖ２が、コロナ放電可能な電圧に達すると、点火プラグ８の誘電体放電部８１０の表面と接地電極放電部８２０の表面との間でコロナ放電が開始される。
二次巻線７２側でコロナ放電が開始されると、一次側共振作用にとっては損失となる漏れ抵抗成分が発生することになるため、共振のＱ値が低下する。
その結果、一次巻線７１の一次電圧Ｖ１が低下し、図２Ｂに示すように、必然的に二次電圧Ｖ２も低下する。

また、図２Ｃに示すように、同時に一次巻線７１に流れる一次電流Ｉ１も低下する。
したがって、Ｑ値が低下するタイミングや一次電流Ｉ１が低下するタイミングを検知することで、コロナ放電開始時期の検知が可能となる。
このタイミングをエンジン制御装置に知らせることで、点火時期制御の補正を行うこともできる。
また、放電開始後には、 一次巻線電流Ｉ１が低下することから、第１、第２のスイッチング素子２、３の通電電流許容値に余裕ができるので、第１、第２のスイッチング素子２、３の通電デューティを増減させることで、点火エネルギの最適化を図り、着火性の向上や、消費電力の削減等も可能となる。

ここで、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃを参照して、本発明の効果について説明する。
図３Ａに示すように、コロナ放電が発生せず、燃焼に至らなかった比較例１では、点火プラグ８に印加する二次電圧Ｖ２を高くしても、Ｑ値が変化せず、コロナ放電が発生した実施例１では、点火プラグ８に印加した二次電圧Ｖ２に応じて、Ｑ値が徐々に低くなっている。
このため、Ｑ値を所定の閾値Ｑｒｅｆ（例えば、３．０）を基準として閾値判定することで、放電の有無を検出できることが分かる。
なお、Ｑ値は、一次巻線７１の両端の電位差（Ｖ１＝Ｖ_１１−Ｖ_１０）を、直流電源１の電源電圧Ｖ０で割った値を後述する演算装置２０路を用いて算出している。

図３Ｂを参照して、出力電圧Ｖ２と駆動開始から所定期間経過後における火炎の大きさとの関係について説明する。
本図は、駆動開始から、所定の時間（例えば、２００μＳ）経過後の燃焼室内を写真撮影し、二次電圧Ｖ２を変化させたときの火炎核体積の相対的な変化を示すものであり、比較例として通常の火花放電による火炎体積の変化を示してある。
本図に示すように、本発明の点火装置９によれば、従来よりも火炎成長は速く、着火性を向上させることが出来ることが判明した。

図３Ｃを参照して、着火安定性に対する本発明の効果について説明する。
従来の火花放電（アーク放電）による希薄混合気（高Ａ／Ｆ混合気)の着火限界を比較例１として点線で示し、本発明の点火装置９を用いたときの希薄混合気（高Ａ／Ｆ混合気)の着火限界を点火装置９におる燃焼変動を実施例１として実線で示してある。

図３Ｃ中、横軸を空燃費Ａ／Ｆ、縦軸に対して燃焼変動率を図示平均有効圧ＰｍｉＣＯＶ（％）で示してある。
燃焼変動率が小さいほど着火性が良好であることを示す。
本発明の点火装置９を用いて、高周波交流コロナ放電を発生さることにより、従来の火花点火と比較して、Ａ／Ｆ限界を拡大する効果があることが確認された。

図４に基準クロックと、第１、第２の駆動回路２１、３１の駆動信号と、出力電圧Ｖ２との関係を示すタイミングチャートを示す。
基準クロックの立ち上がりに同期して、第１の駆動回路２１において第１のスイッチング素子２を作動させるための駆動信号がハイとなり、所定のオン時間ＴＯＮ経過後にローとなり、基準クロックの立ち下がりに同期して、第２の駆動回路３１において第２のスイッチング素子３を作動させるための駆動信号がハイとなり、所定のオン時間Ｔ_ＯＮ経過後にローとなる。
Ｔ_ＯＮの長さを増減することによってデューティ（Ｔ_ＯＮ／Ｔ％）を増減し、出力電圧Ｖ２を増減させることができる。

図５を参照して、第１の実施形態における点火装置９に、Ｑ値算出手段を設けて放電判定と点火信号ＩＧｔの補正を行う制御方法について説明する。
図１Ａに示した点火装置９に加えて、直流電源１の電源電圧Ｖ０、一次巻線７１の両端の電位差（Ｖ１＝Ｖ_１１−Ｖ_１０）をモニタし、Ｑ値を算出するＱ値算出手段（２０１、２０２）と、その算出結果から放電の有無を判定する放電判定手段２０３と、その判定結果からデューティを決定するデューティ決定手段２０４と、第１、第２の駆動回路２１、３１にフィードバックするタイマ制御手段２０５と、点火時期の補正をする点火時期補正手段２０６とからなる演算装置２００を設けてある。

直流電源１の電源電圧Ｖ０、一次巻線７１の両端の電圧Ｖ_１１、Ｖ_１０を、それぞれ、抵抗１０５、１０６、抵抗１０１、１０２，抵抗１０３、１０４を直列に接続したアッテネート回路によって電圧を下げてモニタすることで、取り扱いを容易にしている。
一次巻線７１の両端の電圧Ｖ_１１、Ｖ_１０はそれぞれ、Ｒ_１０２／（Ｒ_１０１＋Ｒ_１０２）倍、Ｒ_１０４／（Ｒ_１０３＋Ｒ_１０４）倍に分圧され、差動増幅回路１０７に入力される。

差動増幅回路１０７の出力は、一次巻線７１の両端の電位差（Ｖ１＝Ｖ_１１−Ｖ_１０）を分圧した値となり、ピークホールド回路に入力される。
本実施形態におけるピークホールド回路は、オペアンプ１０８、ダイオード１０９、キャパシタ１１０、アナログスイッチ１１１，オペアンプ１１２によって構成されている。
但し、ピークホールド回路は、本実施形態に限定するものではなく、公知のものを適宜採用し得る。

電源電圧Ｖ０は、アッテネータ回路によって、Ｒ_１０６／（Ｒ_１０５＋Ｒ_１０６）倍に分圧される。
ピークホールド回路の出力と電源電圧Ｖ０を分圧した電圧とが、Ａ／Ｄコンバータ２０１に入力される。

演算装置２００内には、Ｑ値算出手段２０２が設けられ、一次巻線７１の両端の電位差（Ｖ１＝Ｖ_１１−Ｖ_１０）と直流電源１の電源電圧Ｖ０との比（Ｑ＝Ｖ１／Ｖ０）を算出する。
その結果、放電判定手段２０３では、算出したＱ値と所定の閾値Ｑｒｅｆとを比較し、Ｑ≦Ｑｒｅｆなら、コロナ放電が発生していると判定し、Ｑ＞Ｑｒｅｆなら、コロナ放電が発生していないと判定する。

この判定結果から、デューティ決定手段２０４では、エンジンの運転状況に応じて、第１、第２のスイッチング素子２、３を駆動するデューティを決定する。
具体的には、放電なしと判定された場合、放電エネルギが不足していると判断し、デューティを増加する指示がなされ、デューティ発生手段２０５から、第１、第２の駆動回路２１、３１へ、デューティを増加したフィードバック信号Ｆ／Ｂ１、Ｆ／Ｂ２が送信され、図６Ａに示したように二次電圧Ｖ２を任意のタイミングで、例えば、９０％デューティから１００％デューティへ増加させることができる。

放電判定手段２０３で放電ありと判定され、運転状況から、デューティを減少させても、放電の維持が可能と判断された場合には、デューティ決定手段２０４において、デューティを減少する指示がなされ、デューティ発生手段２０５から、第１、第２の駆動回路２１、３１へ、デューティを減少したフィードバック信号Ｆ／Ｂ１、Ｆ／Ｂ２が送信され、図６Ｂに示したように二次電圧Ｖ２を任意のタイミングで、例えば、９０％デューティから８０％デューティへ減少させることができる。
なお、ピークホールド回路のアナログスイッチ１１１は、第1のスイッチング素子２の駆動信号をインバータ１１３により反転された信号により閉じられ、接地されることにより、ピークホールド回路でホールドされたピーク値をリセットし、次のサイクルのピークホールドに備える。

さらに、点火時期補正手段２０６では、放電判定手段２０３の判定結果から、点火時期の補正の要否を判断し、必要に応じて、点火信号ＩＧｔを進角側に補正したり、遅角側に補正したりするよう、エンジン制御装置へフィードバックする。
これらの判定は、予め演算回路２００内に内燃機関の運転状況に応じたマップデータを用意しておくことによって実現できる。

図７を参照して、本発明の第２の実施形態における点火装置９ａについて説明する。なお、前記実施形態と同様の構成については同じ符号を付したので説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
本実施形態では、図１の点火装置９に加え、一次巻線７１の両端の電位差ではなく、一次巻線７１に流れる一次電流Ｉ１を検出することで、放電の有無を検出し、その結果をフィードバックするようにした点が相違するものである。

一次巻線７１に流れる一次電流Ｉ１は電流センサ１１４により電圧に変換され、抵抗１０３ａ、１０４ａからなるアッテネータ回路により分圧され、ピークホールド回路に入力される。
このピークホールド回路は、一次巻線７１に流れる一次電流Ｉ１のうち正側のピーク値に相当する電圧を記録し、演算装置２００ａ内蔵のＡ／Ｄコンバータ２０１に入力される。

一方、直流電源電圧は、抵抗１０５、１０６によりアッテネートされ、Ａ／Ｄコンバータ２０１に入力される。
演算装置２００ａでは、直流電源電圧Ｖ０から割り出した電流の所定値Ｉｒｅｆと、電流センサ１１４で検出した一次電流Ｉ１とを比較し、放電の有無を判断する。
なお、本発明者等の鋭意試験により、放電の有無による一次電流Ｉ１の変化が小さいため、原理的には可能であるが、前記実施形態のようにＱ値を用いて放電判定する場合に比べ、放電検出が困難であることが判明した。

図８を参照して、本発明の第３の実施形態における点火装置９ｂについて説明する。
前記実施形態においては、一次巻線７１の自己インダクタンスＬ１と、共振キャパシタ６のキャパシタンスＣ４と、二次巻線７２の自己インダクタンスＬ２と、点火プラグ８の寄生キャパシタのキャパシタンスＣ３とによって、定まる共振周波数ω０で共振するＬＣ共振を発生させる例を示したが、本実施形態の点火装置９ｂにおいては、共振キャパシタ６を用いていない点が相違する。

このような構成によっても一次巻線７１の自己インダクタンスＬ１と、二次巻線７２の自己インダクタンスＬ２と、点火プラグ８の寄生キャパシタンスＣ３とによって、定まる共振周波数ω１と一致するように、第１、第２のスイッチング素子２、３を開閉駆動することによって、ＬＣ共振を発生させ、高周波交流高電圧の二次電圧Ｖ２を点火プラグ８に印加して、コロナ放電を発生させることができる。
本実施形態における、共振周波数ω１と、一次巻線７１の自己インダクタンスＬ１、二次巻線７２の自己インダクタンスＬ２、巻回比Ｎ２／Ｎ１、点火プラグ８の寄生キャパシタンスＣ３との関係は、
ω１＝１／√〔{Ｌ１・（Ｎ２／Ｎ１）^２＋Ｌ２}・Ｃ３〕 となる。

前記実施形態においては、点火プラグ８として、中心電極放電部８００を誘電体放電部８１０で覆って、所定の放電空間８３を隔てて接地電極放電部８２０を対向せしめたものを用いて、コロナ放電を発生させることで、燃焼室ＣＭＢ内の混合気の体積着火を行う点火装置９について説明したが、点火装置９において、第１、第２のスイッチング素子２、３の開閉駆動によって得られる高周波交流の周波数を充分高くすれば、中心電極放電部８００を誘電体８１０で覆った点火プラグ８を用いることなく、一般的な、火花放電用の金属電極プラグを用いることによっても、コロナ放電による体積着火を発生させることができる。
周波数を高くすることで、極めて短い期間で電極の極性が切り替わるので、アーク放電に移行することなく、長期に亘ってコロナ放電を発生させることが可能となるのである。
また、周波数を高くした場合、共振キャパシタ６のキャパシタンスＣ４、自己インダクタンスＬ１、Ｌ２を小さくして、共振周波数と一致させる必要があるが、点火プラグの寄生容量Ｃ３は、プラグの形状によって異なるため、適宜調整する。

９ 点火装置
１ 直流電源（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
２ 第１のスイッチング素子
２１ 第１のスイッチング素子駆動回路
３ 第２のスイッチング素子
３１ 第２のスイッチング素子駆動回路
４、５ 電源電圧分割用キャパシタ
６ 共振用キャパシタ
７ 昇圧トランス
７１ 一次巻線
７２ 鉄心
７３ 二次巻線
８ 点火プラグ
８０ 中心電極
８００ 中心電極放電部
８１ 誘電体
８１０ 誘電体放電部
８２ 接地電極（ハウジング）
８２０ 接地電極放電部
Ｖ１ 一次電圧
Ｖ１１ 一次巻線上流側電圧
Ｖ１０ 一次巻線下流側電圧
Ｖ２ 二次電圧
Ｌ１、Ｌ２ 自己インダクタンス
Ｃ３ 寄生キャパシタンス
Ｃ４ 共振キャパシタ

Claims (6)

1. 内燃機関に設けられる点火プラグ（８）と該点火プラグ（８）に高周波交流高電圧を印加する高周波電源とを具備する点火装置であって、
   前記点火プラグ（８）は、中心電極放電部（８００）と、該中心電極放電部（８００）を覆う誘電体放電部（８１０）と、所定の放電空間（８３）を設けて対向せしめた接地電極放電部（８２０）とを具備し、
   前記高周波電源が、
   少なくとも、直流電源（１）と、第１のスイッチング素子（２）と、第２のスイッチング素子（３）と、一次巻線（７１）と二次巻線（７２）とを含む昇圧トランス（７）と、を具備し、
   前記直流電源（１）と前記一次巻線（７１）との間に、昇圧機能を有する共振キャパシタ（６）を介装せしめ、
   前記第１のスイッチング素子（２）と前記第２のスイッチング素子（３）とが交互に開閉駆動し、前記一次巻線（７１）に、昇圧された高周波交流の一次電圧（Ｖ１）を印加し、前記一次巻線（７１）に流れる電流の向きを交互に切り替えることで、前記二次巻線（７２）に高周波交流高電圧の二次電圧（Ｖ２）を発生させ、前記点火プラグ（８）に交流コロナ放電を形成して、前記内燃機関の燃焼室内に導入した混合気の点火を行うことを特徴とする点火装置（９、９ａ、９ｂ）
2. 前記共振キャパシタ（６）は、前記直流電源（１）の電圧を、前記一次巻線（７１）との共振作用により、前記一次電圧に昇圧する請求項１に記載の点火装置（９、９ａ）
3. 電源電圧（Ｖ０）と、前記一次電圧（Ｖ１）との比によって求まるＱ値を算出するＱ値算出手段（２０２）を具備する請求項１又は２に記載の点火装置（９、９ａ、９ｂ）
4. 前記Ｑ値を所定の閾値Ｑｒｅｆとの比較によって放電の有無を検出する放電判定手段（２０３）を具備する請求項３に記載の点火装置（９）
5. 前記放電判定手段（２０３）の判定結果に基づいて前記第１のスイッチング素子（２）と前記第２のスイッチング素子（３）との開閉駆動をするデューティ比を決定するデューティ決定手段（２０４）を具備する請求項４に記載の点火装置（９）
6. 前記放電判定手段（２０３）の判定結果に基づいて点火時期の補正をする点火時期補正手段（２０６）を具備する請求項４または５に記載の点火装置

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