JP6640372B2 - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、自動車両に搭載される内燃機関用の点火装置に関し、点火コイルの二次側に発生させる放電エネルギを重畳的に増大させて、良好な放電特性を得るものである。   The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine mounted on an automotive vehicle, and obtains good discharge characteristics by superimposingly increasing discharge energy generated on the secondary side of an ignition coil.

車両搭載の内燃機関として、燃費改善のために直噴エンジンや高EGRエンジンが採用されているが、これらのエンジンは着火性があまり良くないため、点火装置には高エネルギ型のものが必要になる。そこで、古典的な電流遮断原理により発生する点火コイル二次側出力に、さらにもう一つの点火コイルの出力を加算的に重畳する位相放電型の点火装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   Direct-injection engines and high-EGR engines are used as internal combustion engines mounted on vehicles to improve fuel efficiency. However, these engines do not have good ignitability, so a high-energy type ignition device is required. Become. Therefore, there has been proposed a phase discharge type ignition device in which the output of another ignition coil is superimposed on the secondary output of the ignition coil generated by the classical current interruption principle. See).

この特許文献1に記載の点火装置によれば、主一次点火コイルの一次電流を遮断することでその二次側に発生する数kVの高電圧により、点火プラグの放電間隙に絶縁破壊を起こして点火コイルの二次側から放電電流を流し始めた後に、主点火コイルと並列に接続された副点火コイルの一次電流を遮断し、その二次側に発生する数kVの直流電圧を加算的に重畳することで、比較的長い時間に亙って点火プラグに大きな放電エネルギを与えることができるため、燃料への着火性が向上し、延いては燃費も向上する。   According to the ignition device described in Patent Literature 1, a high voltage of several kV generated on the secondary side by interrupting the primary current of the main primary ignition coil causes dielectric breakdown in the discharge gap of the ignition plug. After the discharge current starts to flow from the secondary side of the ignition coil, the primary current of the sub-ignition coil connected in parallel with the main ignition coil is cut off, and the DC voltage of several kV generated on the secondary side is added. By superimposing, a large amount of discharge energy can be given to the spark plug for a relatively long time, so that the ignitability of the fuel is improved and the fuel consumption is also improved.

特開2012−140924号公報JP 2012-140924 A

しかしながら、特許文献1に記載された点火装置のような方式では、点火プラグの放電電流が各コイルから出力される三角形の電流の組み合わせで決まるため、高電流期間を長くするためには、2つの点火コイルの点火位相を大きくしたうえで、2つの点火コイルに十分なエネルギを蓄積する時間を長くする必要がある。このように、2つの点火コイルを用いることに加えて一次コイルへの通電時間を長くすると、コイル本体の大型化及び一次コイルへの通電制御を行うスイッチング素子の発熱が高くなるという問題が生ずる。   However, in the system such as the ignition device described in Patent Document 1, the discharge current of the ignition plug is determined by a combination of triangular currents output from each coil. After increasing the ignition phase of the ignition coils, it is necessary to lengthen the time for storing sufficient energy in the two ignition coils. As described above, if the energizing time to the primary coil is increased in addition to using two ignition coils, there arises a problem that the size of the coil body is increased and the heat generated by the switching element that controls the energization of the primary coil is increased.

また、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、一次コイルに蓄積するエネルギを高める方法としては、コイルの体格を大きくして蓄積エネルギを増やす方法、複数の点火コイルを用いる方法が考えられる。しかしながら、大型の点火コイルを用いたり、複数の点火コイルを用いたりすれば、搭載スペースの確保が問題となってしまう。   Further, as a method of increasing the energy stored in the primary coil without increasing the energizing time to the primary coil, a method of increasing the stored energy by increasing the size of the coil and a method of using a plurality of ignition coils are conceivable. However, if a large ignition coil is used or a plurality of ignition coils are used, securing a mounting space becomes a problem.

さらに、点火コイルの外部あるいは内部で電源電圧を昇圧してコイルの二次側に直接的に高電圧を印加することで、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、二次側の放電エネルギを高める方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、電源電圧を数kV程度に昇圧させなければならないので、搭載する昇圧回路の高耐圧化および高電圧での接続耐性が必要となり、相当なコストアップとなってしまう。   Furthermore, by boosting the power supply voltage outside or inside the ignition coil and directly applying a high voltage to the secondary side of the coil, the discharge energy on the secondary side can be reduced without increasing the energizing time to the primary coil. It is also conceivable to increase the value. However, in such a method, the power supply voltage must be boosted to about several kV, so that a boosting circuit to be mounted must have a high withstand voltage and a high voltage connection resistance, resulting in a considerable increase in cost.

そこで、本発明は、主一次コイルへの通電時間を長くすることなく安定した高電流期間を確保し、燃焼を維持することができ、しかも、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる内燃機関用点火装置の提供を目的とする。   Therefore, the present invention can secure a stable high current period without increasing the energizing time to the main primary coil, maintain combustion, and can suppress an increase in the size of the ignition coil and a significant increase in cost. An object of the present invention is to provide an ignition device for an internal combustion engine.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、通電により順方向の磁束が増加し、電流を遮断することにより順方向の磁束が減ぜられる主一次コイルと、予め定めた第1方向への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第2方向への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束が生じる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルおよび副一次コイルに生じた磁束が作用して放電エネルギが発生する二次コイルと、を有する点火コイルと、バッテリから前記主一次コイルへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第1方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、前記副一次コイルへ第2方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能で、前記順方向磁束発生状態への切替制御に用いる第1副スイッチ手段を備える副一次コイル磁束発生状態切替手段と、前記主スイッチ手段および前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を制御して、燃焼サイクルの所定のタイミングで点火プラグに放電火花を発生させる点火制御手段と、を備え、前記点火制御手段は、前記主一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる主通常放電制御が可能であると共に、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替えて主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御、および/または、点火タイミング以降に副一次コイル磁束発生状態切替手段を逆方向磁束発生状態に切り替えて副一次点火コイルへの通電・遮断を行う点火タイミング後重畳放電制御、を可能としたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a main primary coil in which a forward magnetic flux is increased by energization, and a forward magnetic flux is reduced by interrupting a current, and a predetermined first primary coil. A sub-primary coil in which a magnetic flux in the forward direction is generated by energization in the direction and a magnetic flux in the reverse direction opposite to the forward direction is generated by energization in the opposite second direction; one end of which is connected to the ignition plug; An ignition coil having a secondary coil in which a magnetic flux generated in the sub-primary coil acts to generate discharge energy; main switch means for switching between energization and cutoff from a battery to the main primary coil; and the sub-primary coil A state in which a forward magnetic flux is generated in which current is supplied in the first direction and a state in which a reverse magnetic flux is generated in which current is supplied to the sub-primary coil in the second direction are mutually switchable. Controlling the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means provided with the first sub-switch means used for control, and controlling the main switch means and the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means to discharge the spark plug at a predetermined timing of the combustion cycle. Ignition control means for generating a spark, wherein the ignition control means can perform main normal discharge control for generating discharge energy in a secondary coil by energizing / cutting off control to the main primary coil, and The primary coil magnetic flux generation state switching means is switched to the forward magnetic flux generation state to simultaneously energize the primary primary coil and the secondary primary ignition coil, and the superimposed discharge control before the ignition timing, and / or the secondary primary coil magnetic flux generation state after the ignition timing An ignition timing that switches the switching means to a reverse magnetic flux generation state to energize / disconnect the secondary primary ignition coil Post superimposed discharge control, characterized in that to allow the.

また、請求項2に係る発明は、前記請求項1に記載の内燃機関用点火装置において、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、前記第1副スイッチ手段を、前記副一次コイルへ第1方向の通電を行えるように副一次コイルの第1端側を接地へ切り替えるスイッチとして用いると共に、前記副一次コイルへ第1方向の通電を行えるように、副一次コイルの第2端側へ第1給電手段から電源供給可能にする第2副スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイルの第2端側を接地へ切り替える第3副スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイルの第1端側へ第2給電手段から電源供給可能にする第4副スイッチ手段と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means transmits the first sub-switch to the sub-primary coil by the first sub-switch. The first end of the sub-primary coil is used as a switch for grounding so that current can be supplied in the first direction, and the first end of the sub-primary coil can be supplied to the second end side in the first direction so that current can be supplied to the sub-primary coil in the first direction. A second sub-switch means for enabling power supply from a power supply means, a third sub-switch means for switching a second end of the sub-primary coil to ground so that current can be supplied to the sub-primary coil in a second direction, And a fourth sub-switch means for enabling power to be supplied from the second power supply means to the first end side of the sub-primary coil so that current can be supplied to the sub-primary coil in the second direction.

また、請求項3に係る発明は、前記請求項2に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the second aspect, the ignition control unit controls ON / OFF of a main switch unit, a first sub switch unit, and a second sub switch unit. In synchronism with each other, thereby performing superimposed discharge control before ignition timing for energizing the main primary ignition coil and the sub-primary ignition coil simultaneously.

また、請求項4に係る発明は、前記請求項2に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主一次コイルへの通電・遮断制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the second aspect, the ignition control means performs the third auxiliary after the ignition timing at which the energization / cutoff control of the main primary coil is performed. By performing ON / OFF control of the switch means and the fourth sub-switch means, superimposed discharge control is performed after ignition timing for superimposingly increasing discharge energy generated in the secondary coil.

また、請求項5に係る発明は、前記請求項2に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the second aspect, the ignition control unit controls ON / OFF of a main switch unit, a first sub switch unit, and a second sub switch unit. Are performed in synchronism with each other, the superimposed discharge control before ignition timing for energizing the main primary ignition coil and the sub-primary ignition coil simultaneously, and the third auxiliary switch means and By performing the ON / OFF control of the fourth sub-switch means, the superimposed discharge control after the ignition timing for superimposingly increasing the discharge energy generated in the secondary coil is performed in the same combustion cycle. And

また、請求項6に係る発明は、前記請求項3〜請求項5の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段より出力される点火信号が、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段へ同時に入力されることで、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段のON・OFF動作が同期するようにしたことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to any one of the third to fifth aspects, the ignition signal output from the ignition control means is connected to the main switch means by the main switch means. The ON / OFF operations of the main switch and the first sub-switch are synchronized by being simultaneously input to one sub-switch.

また、請求項7に係る発明は、前記請求項2〜請求項6の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段のうち、少なくとも、第2副スイッチ手段、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段を1つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to any one of the second to sixth aspects, at least a second sub-coil of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means is provided. The switching means, the third sub-switching means and the fourth sub-switching means are housed in one case to be unitized.

また、請求項8に係る発明は、前記請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記主スイッチ手段および第1副スイッチ手段は、点火コイルのケース内に収納したことを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to any one of the first to seventh aspects, the main switch means and the first sub switch means are provided inside an ignition coil case. It is characterized by being stored in.

また、請求項9に係る発明は、前記請求項8に記載の内燃機関用点火装置において、前記主スイッチ手段および第1副スイッチ手段のON・OFFを制御する制御端子を点火コイルのケース内で接続し、前記点火制御手段と接続される外部接続端子を共有するようにしたことを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the eighth aspect, a control terminal for controlling ON / OFF of the main switch means and the first sub switch means is provided inside the case of the ignition coil. And an external connection terminal connected to the ignition control means.

また、請求項10に係る発明は、前記請求項1に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御が可能であることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the first aspect, the ignition control means switches the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means to a forward magnetic flux generation state, and In place of the control, a sub-normal discharge control for generating discharge energy in the secondary coil by energizing / cutting off the sub-primary coil is possible.

また、請求項11に係る発明は、前記請求項2に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the second aspect, the ignition control means synchronizes the ON / OFF control of the first sub switch means and the second sub switch means. By performing this, the state is switched to the forward magnetic flux generation state, and instead of the main discharge control, a sub-normal discharge control for generating discharge energy in the secondary coil by energizing / cutting off the sub-primary coil is performed. And

また、請求項12に係る発明は、前記請求項11に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the eleventh aspect, the ignition control unit controls ON / OFF of a main switch unit, a first sub switch unit, and a second sub switch unit. In synchronism with each other, thereby performing superimposed discharge control before ignition timing for energizing the main primary ignition coil and the sub-primary ignition coil simultaneously.

また、請求項13に係る発明は、前記請求項11に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主通常放電制御または副通常放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the eleventh aspect, the ignition control means performs the third auxiliary control after the ignition timing at which the main normal discharge control or the sub normal discharge control is performed. By performing ON / OFF control of the switch means and the fourth sub-switch means, superimposed discharge control is performed after ignition timing for superimposingly increasing discharge energy generated in the secondary coil.

また、請求項14に係る発明は、前記請求項11に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the eleventh aspect, the ignition control unit controls ON / OFF of a main switch unit, a first sub switch unit, and a second sub switch unit. Are performed in synchronism with each other, the superimposed discharge control before ignition timing for energizing the main primary ignition coil and the sub-primary ignition coil simultaneously, and the third auxiliary switch means and By performing the ON / OFF control of the fourth sub-switch means, the superimposed discharge control after the ignition timing for superimposingly increasing the discharge energy generated in the secondary coil is performed in the same combustion cycle. And

また、請求項15に係る発明は、前記請求項11〜請求項14の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主点火信号を主スイッチ手段へ、副点火信号を第1副スイッチ手段へそれぞれ出力することで、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段のON・OFF動作を同期させるようにしたことを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, the ignition control means sends a main ignition signal to a main switch means and a sub-ignition. A signal is output to each of the first sub-switch means to synchronize the ON / OFF operation of the main switch means and the first sub-switch means.

また、請求項16に係る発明は、前記請求項2〜請求項7、請求項11〜請求項15の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記第1給電手段には、前記主一次コイルへの給電に用いるバッテリを共用するようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 16 is the ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 7 and 11 to 15, wherein the first power supply means includes: The battery used for power supply to the main primary coil is shared.

また、請求項17に係る発明は、前記請求項2〜請求項7、請求項11〜請求項16の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段の第4スイッチ手段をPWM制御することで、第2給電手段から副一次コイルへの供給電力を調整できるようにしたことを特徴とする。   According to a seventeenth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to any one of the second to seventh and the eleventh to the sixteenth aspects, the ignition control means includes a sub-primary. The power supply from the second power supply unit to the sub-primary coil can be adjusted by performing PWM control on the fourth switch unit of the coil magnetic flux generation state switching unit.

また、請求項18に係る発明は、前記請求項1〜請求項6、請求項10〜請求項17の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、少なくとも、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、1つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 18 is the ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, and 10 to 17, wherein at least the sub-primary coil magnetic flux generation state The switching means is housed in one case and unitized.

本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、副一次コイル磁束発生状態切替手段を備えることで、点火タイミング前重畳放電制御や点火タイミング後重畳放電制御を行うことができるので、運転条件に応じた必要十分な放電エネルギを副一次コイルから二次コイルへ重畳して、主一次コイルへの通電時間を長くすることなく安定した高電流期間を確保し、好適な燃焼を実現する。しかも、点火タイミング前重畳放電制御や点火タイミング後重畳放電制御を運転条件に応じて使い分けることで、高い燃費改善効果を期待できる。加えて、複数のコイルや昇圧回路を必要としないので、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる。   According to the ignition device for an internal combustion engine according to the present invention, the provision of the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means enables the superimposed discharge control before ignition timing and the superimposed discharge control after ignition timing to be performed. Further, the necessary and sufficient discharge energy is superimposed from the secondary primary coil to the secondary coil, and a stable high current period is secured without prolonging the energization time to the main primary coil, and suitable combustion is realized. In addition, by selectively using the superimposed discharge control before the ignition timing and the superimposed discharge control after the ignition timing according to the operating conditions, a high fuel efficiency improvement effect can be expected. In addition, since a plurality of coils and a booster circuit are not required, it is possible to suppress an increase in the size of the ignition coil and a significant increase in cost.

本発明に係る内燃機関用点火装置の第1実施形態を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a first embodiment of an ignition device for an internal combustion engine according to the present invention. 第1実施形態に係る内燃機関用点火装置により主通常放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective parts in a combustion cycle when main normal discharge control is performed by the internal combustion engine ignition device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング前重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective parts in a combustion cycle when performing the superimposed discharge control before ignition timing by the ignition device for an internal combustion engine according to the first embodiment. 第1実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング後重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective parts in a combustion cycle when performing superimposed discharge control after ignition timing by the ignition device for an internal combustion engine according to the first embodiment. 第1実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング前重畳放電制御および点火タイミング後重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram schematically illustrating waveforms of respective parts in a combustion cycle when performing superposed discharge control before ignition timing and superimposed discharge control after ignition timing by the ignition device for an internal combustion engine according to the first embodiment. 本発明に係る内燃機関用点火装置の第2実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing a 2nd embodiment of the ignition device for internal-combustion engines concerning the present invention. 本発明に係る内燃機関用点火装置の第3実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing a 3rd embodiment of an ignition device for internal combustion engines concerning the present invention. 第3実施形態に係る内燃機関用点火装置により副通常放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective parts in a combustion cycle when sub normal discharge control is performed by the internal combustion engine ignition device according to the third embodiment.

次に、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。   Next, an embodiment of an ignition device for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1に示すのは、本発明の第1実施形態に係る内燃機関用点火装置1であり、内燃機関の気筒毎に設けられる1つの点火プラグ2に放電火花を発生させる点火コイルユニット10と、この点火コイルユニット10の動作タイミングを指示する点火信号Si等を適宜なタイミングで出力する点火制御手段31を備えた内燃機関駆動制御装置3、車両バッテリ等の直流電源4、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5等で構成される。   FIG. 1 shows an ignition device 1 for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. The ignition coil unit 10 generates a discharge spark in one ignition plug 2 provided for each cylinder of the internal combustion engine. An internal combustion engine drive control device 3 having an ignition control means 31 for outputting an ignition signal Si or the like for instructing the operation timing of the ignition coil unit 10 at an appropriate timing, a DC power supply 4 such as a vehicle battery, and a sub-primary coil magnetic flux generation state It is composed of a switching unit 5 and the like.

なお、本実施形態に示す内燃機関用点火装置1においては、点火制御手段31が、自動車の内燃機関を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置3に含まれるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、通常の内燃機関駆動制御装置3が有している点火信号生成機能によって生成された点火信号を受けて、適宜な制御信号を点火コイルユニット10および副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5へ出力する点火制御手段を別途設けるようにしても構わない。   In the ignition device 1 for an internal combustion engine shown in the present embodiment, the ignition control means 31 is included in the internal combustion engine drive control device 3 that controls the internal combustion engine of the automobile in general, but is not limited thereto. Not something. For example, upon receiving an ignition signal generated by an ignition signal generation function of a normal internal combustion engine drive control device 3, an appropriate control signal is output to the ignition coil unit 10 and the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5. A separate ignition control means may be provided.

上記点火コイルユニット10は、例えば、点火コイル11、主スイッチ素子12、主スイッチ素子12と並列に設けるバイパス線路13、このバイパス線路13に設ける整流手段14等を所要形状のケース15に収納して一体構造としたユニットである。このケース15の適所には、高圧端子151とコネクタ152を設けてあり、高圧端子151を介して点火プラグ2を接続すると共に、コネクタ152(例えば、第1接続端子152a〜第6接続端子152fを備えるコネクタ)を介して内燃機関駆動制御装置3、車両バッテリ等の直流電源4、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5、接地点GNDと接続する。   The ignition coil unit 10 accommodates, for example, an ignition coil 11, a main switch element 12, a bypass line 13 provided in parallel with the main switch element 12, a rectifier 14 provided on the bypass line 13, and the like in a case 15 having a required shape. This is an integrated unit. A high-voltage terminal 151 and a connector 152 are provided at an appropriate position of the case 15. The ignition plug 2 is connected via the high-voltage terminal 151, and the connector 152 (for example, the first connection terminal 152 a to the sixth connection terminal 152 f is connected). Connected to an internal combustion engine drive control device 3, a DC power source 4 such as a vehicle battery, a sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5, and a ground point GND.

上記点火コイル11は、主一次コイル111a(例えば、90ターン)と副一次コイル111b(例えば、60ターン)と二次コイル112(例えば、9000ターン)を備える。なお、点火コイル11は、主一次コイル111aと副一次コイル111bに生ずる磁束を二次コイル112に作用させるもので、例えば、センターコア1113を取り巻くように主一次コイル111aおよび副一次コイル111bを配置し、更にその外側に二次コイル112を配置する。   The ignition coil 11 includes a main primary coil 111a (for example, 90 turns), a sub primary coil 111b (for example, 60 turns), and a secondary coil 112 (for example, 9000 turns). The ignition coil 11 causes magnetic flux generated in the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b to act on the secondary coil 112. For example, the main coil 111a and the sub-primary coil 111b are arranged so as to surround the center core 1113. Then, the secondary coil 112 is further disposed outside.

主一次コイル111aの一方端は、例えば第2接続端子152bを介して直流電源4と接続され、電源電圧VB+(例えば、12V)が印加される。主一次コイル111aの他方端は、主スイッチ素子12および第5接続端子152eを介して接地点GNDに接続される。   One end of the main primary coil 111a is connected to the DC power supply 4 via, for example, the second connection terminal 152b, and a power supply voltage VB + (for example, 12 V) is applied. The other end of main primary coil 111a is connected to ground GND via main switch element 12 and fifth connection terminal 152e.

上記主スイッチ素子12は、主一次コイル111aへの通電・遮断を行うための主スイッチ手段であり、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いて構成する。すなわち、点火コイルユニット10は、イグニッションコイルとイグナイタをケース15内に封止したユニット構造である。なお、主スイッチ素子12の制御端子であるゲートGは、例えば第4接続端子152dを介して内燃機関駆動制御装置3に接続され、点火制御手段31が生成する点火信号SiによってON・OFF制御される。   The main switch element 12 is main switch means for energizing / cutting off the main primary coil 111a, and is configured using, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). That is, the ignition coil unit 10 has a unit structure in which the ignition coil and the igniter are sealed in the case 15. The gate G, which is a control terminal of the main switch element 12, is connected to the internal combustion engine drive control device 3 through, for example, a fourth connection terminal 152d, and is ON / OFF controlled by an ignition signal Si generated by the ignition control means 31. You.

上記のように、点火信号Siによって主スイッチ素子12がONになり、主一次コイル111aに通電されると、主一次電流I1aが流れることで順方向の磁束が増加し、主スイッチ素子12がOFFになって主一次電流I1aが遮断されると、順方向の磁束が急激に減ぜられ、この磁束変化を妨げる向きの磁界を生じさせるように、二次コイル112側に高電圧が発生し、点火プラグ2の放電ギャップ間に放電火花が生じ、二次電流I2が流れる。このように、主一次コイル111aに対する通電・遮断制御によって点火プラグ2を放電させる制御を、以下では、主通常放電制御という。   As described above, when the main switch element 12 is turned on by the ignition signal Si and the main primary coil 111a is energized, the main primary current I1a flows to increase the forward magnetic flux, and the main switch element 12 is turned off. When the main primary current I1a is cut off, the magnetic flux in the forward direction is rapidly reduced, and a high voltage is generated on the secondary coil 112 side so as to generate a magnetic field in a direction that hinders the change of the magnetic flux. A discharge spark occurs between the discharge gaps of the spark plug 2, and a secondary current I2 flows. The control for discharging the ignition plug 2 by the energization / cutoff control for the main primary coil 111a in this manner is hereinafter referred to as main normal discharge control.

上記二次コイル112は、一方端が高圧端子151を介して点火プラグ2に接続され、他方端は第6接続端子152fを介して接地点GNDに接続される。なお、第6接続端子152fと接地点GNDとの間には電流検出抵抗61を設けて、二次電流検出信号Di2が内燃機関駆動制御装置3へ供給されるようにする。   The secondary coil 112 has one end connected to the ignition plug 2 via the high voltage terminal 151, and the other end connected to the ground GND via the sixth connection terminal 152f. Note that a current detection resistor 61 is provided between the sixth connection terminal 152f and the ground point GND so that the secondary current detection signal Di2 is supplied to the internal combustion engine drive control device 3.

内燃機関駆動制御装置3では、この二次電流I2を監視することで、エンジンの運転状況を知ることができ、エンジンの回転数等の他情報と併せて、当該気筒における放電エネルギの過不足を判断し、二次コイル112へ与える放電エネルギが足りない場合には放電エネルギを増やし、逆に二次コイル112へ与える放電エネルギが過剰である場合には放電エネルギを適宜減らすような制御を行えば、高い燃費改善効果を期待できる。かくするために、内燃機関駆動制御装置3の点火制御手段31は、適切なタイミングで副一次コイル111bから適切な磁束が生じるように、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の動作制御を行うのである。   By monitoring the secondary current I2, the internal combustion engine drive control device 3 can know the operating condition of the engine, and can determine whether the discharge energy of the cylinder is excessive or deficient in addition to other information such as the engine speed. It is determined that if the discharge energy to be applied to the secondary coil 112 is insufficient, the discharge energy is increased, and if the discharge energy to be applied to the secondary coil 112 is excessive, the discharge energy is appropriately reduced. High fuel efficiency improvement can be expected. For this reason, the ignition control means 31 of the internal combustion engine drive control device 3 controls the operation of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 so that an appropriate magnetic flux is generated from the sub-primary coil 111b at an appropriate timing. is there.

ここで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5によって、通電の向きや通電・遮断タイミングが制御される副一次コイル111bについて説明する。   Here, the sub-primary coil 111b in which the direction of energization and the energization / interruption timing are controlled by the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 will be described.

副一次コイル111bは、予め定めた第1方向(例えば、副一次コイル111bの一方端である第1端111b1から他方端である第2端111b2へ至る向き)への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第2方向(例えば、第2端111b2から第1端111b1へ至る向き)への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束(主通常放電制御により二次側に発生する磁界と同じ向きの磁束)が生じる。   The sub-primary coil 111b generates a forward magnetic flux by energizing in a predetermined first direction (for example, a direction from the first end 111b1 which is one end of the sub-primary coil 111b to the second end 111b2 which is the other end). The magnetic flux generated in the reverse second direction (for example, the direction from the second end 111b2 to the first end 111b1) is opposite to the forward magnetic flux (the magnetic field generated on the secondary side by the main normal discharge control). Magnetic flux in the same direction as above).

そして、副一次コイル111bの第1端111b1は、例えば第3接続端子152cを介して副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5に接続され、副一次コイル111bの第2端111b2は、例えば第1接続端子152aを介して副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5に接続される。したがって、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5が、副一次コイル111bの第1端111b1を給電側に、第2端111b2を接地側にすると、副一次コイル11bは第1方向に通電されることとなる。逆に、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5が、副一次コイル111bの第2端111b2を給電側に、第1端111b1を接地側にすると、副一次コイル11bは第2方向に通電されることとなる。   The first end 111b1 of the sub-primary coil 111b is connected to the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 via, for example, the third connection terminal 152c, and the second end 111b2 of the sub-primary coil 111b is connected, for example, to the first connection. It is connected to the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 via the terminal 152a. Accordingly, when the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 sets the first end 111b1 of the sub-primary coil 111b to the power supply side and sets the second end 111b2 to the ground side, the sub-primary coil 11b is energized in the first direction. Becomes Conversely, when the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 sets the second end 111b2 of the sub-primary coil 111b to the power supply side and sets the first end 111b1 to the ground side, the sub-primary coil 11b is energized in the second direction. It will be.

なお、副一次コイル111bにおける第1方向および第2方向は、主一次コイル111aとの配置状態によって定まる。例えば、副一次コイル111bの巻回方向と主一次コイル111bの巻回方向が同じになるよう配置されているときは、主一次コイル111bへの通電方向と同じ方向を第1方向として通電すれば、副一次コイル111bに順方向の磁束が生じる。逆に、副一次コイル111bの巻回方向と主一次コイル111bの巻回方向が逆向きになるよう配置されているときは、主一次コイル111bへの通電と逆方向を第1方向として通電すれば、順方向の磁束が生じる。   Note that the first direction and the second direction in the sub primary coil 111b are determined by the arrangement state with the main primary coil 111a. For example, when the winding direction of the sub-primary coil 111b and the winding direction of the main primary coil 111b are arranged to be the same, if the same direction as the energizing direction to the main primary coil 111b is used as the first direction, , A forward magnetic flux is generated in the sub-primary coil 111b. Conversely, when the winding direction of the sub-primary coil 111b and the winding direction of the main primary coil 111b are arranged to be opposite to each other, the current is applied to the main primary coil 111b in a direction opposite to that of the main primary coil 111b. For example, a forward magnetic flux is generated.

上記のように構成した副一次コイル111bに対し、前述した主一次コイル111aによる主通常放電制御と同じタイミングで、第1方向へ通電を行うと、主一次コイル11aと同じ順方向の磁束が生じ、その後、主通常放電制御と同じタイミングで副一次コイル111bへの通電遮断を行うと、主一次コイル111aと副一次コイル111bの順方向磁束が同時に急減するので、二次側に与える放電エネルギを高めることができる。すなわち、点火タイミングの前(主一次コイル111aへの通電遮断タイミングの前)に副一次コイル111bによって順方向磁束を発生させておき、主一次コイル111aと同時に副一次コイル111bへの通電遮断を行えば、副一次コイル111bによって放電エネルギを重畳して二次コイル112に与えることができる。   When power is supplied to the sub-primary coil 111b configured as described above in the first direction at the same timing as the main normal discharge control by the main primary coil 111a, the same forward magnetic flux as the main primary coil 11a is generated. Then, when the power supply to the sub-primary coil 111b is cut off at the same timing as the main normal discharge control, the forward magnetic flux of the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b rapidly decreases at the same time. Can be enhanced. That is, a forward magnetic flux is generated by the sub-primary coil 111b before the ignition timing (before the power-off timing to the main primary coil 111a), and the power supply to the sub-primary coil 111b is cut off simultaneously with the main primary coil 111a. For example, the discharge energy can be superimposed by the sub-primary coil 111b and applied to the secondary coil 112.

また、点火タイミング以降(主一次コイル111aへの通電遮断タイミング以降)の適宜なタイミングで、副一次コイル111bに対し、第2方向への通電を行うと、逆方向の磁束(二次側に高電圧を発生させた磁界と同じ向きの磁束)が生じ、二次側の磁界が減衰して二次側起電力が低下してゆくことを抑制できるので、副一次コイル111bへの通電遮断を行うまで二次電流I2を高く維持できる。すなわち、点火タイミングの後に副一次コイル111bによって逆方向の磁束を発生させて二次コイル112に作用させれば、副一次コイル111bによって放電エネルギを重畳して二次コイル112に与えることができる。   Further, when the secondary primary coil 111b is energized in the second direction at an appropriate timing after the ignition timing (after the energization cutoff timing to the main primary coil 111a), the magnetic flux in the opposite direction (high to the secondary side). A magnetic flux in the same direction as the magnetic field that generated the voltage) is generated, and it is possible to suppress the magnetic field on the secondary side from attenuating and the secondary electromotive force from decreasing, so that the power supply to the sub-primary coil 111b is cut off. The secondary current I2 can be maintained high up to this point. That is, if the secondary primary coil 111b generates a magnetic flux in the opposite direction after the ignition timing and causes the secondary primary coil 112b to act on the secondary coil 112, the secondary primary coil 111b can superimpose discharge energy on the secondary coil 112.

なお、副一次コイル111bに対する第2方向への通電を遮断するタイミングは、二次電流I2を気筒内での好適な燃焼に必要な高電流に維持するために必要十分な時間が経過したときであり、それ以上の長時間に亘って副一次コイル111bへの第2方向通電を続けると、却って燃費を悪くしてしまう。このような副一次コイル111bに対する望ましい通電・遮断のタイミングは、一定の値に定まるものではなく、内燃機関の構造や点火コイルの特性、運転状況等によって様々に変化するので、内燃機関用点火装置1に適した設定値あるいは設定情報(設定値を求める演算式や対照表など)を内燃機関駆動制御装置3の点火制御手段31に予め記憶させておけば良い。   The timing at which the secondary primary coil 111b is shut off in the second direction is when a sufficient and necessary time has elapsed to maintain the secondary current I2 at a high current required for a suitable combustion in the cylinder. Yes, if the second primary energization to the sub-primary coil 111b is continued for a longer time, the fuel consumption will be worsened. Desirable energization / interruption timings for the sub-primary coil 111b are not determined to be fixed values, but vary variously depending on the structure of the internal combustion engine, characteristics of the ignition coil, operating conditions, and the like. The setting value or setting information (calculation formula for calculating the setting value, comparison table, etc.) suitable for 1 may be stored in the ignition control means 31 of the internal combustion engine drive control device 3 in advance.

また、副一次コイル111bへの第2方向通電を遮断したとき、その逆起電力が主一次コイル111aに作用するため、通常の一次電流I1とは逆向きの電流を流そうとする逆方向の電圧が主スイッチ素子12のコレクタ−エミッタ間に印加されることとなり、主スイッチ素子12が故障したり、主スイッチ素子12の劣化を早めたりする危険性がある。そこで、主スイッチ素子12と並列にバイパス線路13を設けると共に、このバイパス線路13の接地点GND側から点火コイル11側に向かって順方向となる整流手段14(例えば、主スイッチ素子12のコレクタ側にカソードを、主スイッチ素子12のエミッタ側にアノードをそれぞれ接続したダイオード)を設けてある。   Further, when the second direction current supply to the sub-primary coil 111b is cut off, the back electromotive force acts on the main primary coil 111a, so that the reverse direction in which a current in the opposite direction to the normal primary current I1 is caused to flow. Since the voltage is applied between the collector and the emitter of the main switching element 12, there is a danger that the main switching element 12 will break down or the deterioration of the main switching element 12 will be accelerated. Therefore, a bypass line 13 is provided in parallel with the main switch element 12, and a rectifier 14 (for example, a collector side of the main switch element 12) having a forward direction from the ground point GND side of the bypass line 13 toward the ignition coil 11 side. And a diode having an anode connected to the emitter side of the main switch element 12, respectively.

次に、副一次コイル111bへ第1方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、副一次コイル111bへ第2方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能な副一次コイル磁束発生状態切替手段である副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の一構成例について説明する。副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5は、第1副スイッチ素子51、第2副スイッチ素子52、第3副スイッチ素子53、第4副スイッチ素子54を備える。   Next, a sub-primary coil capable of mutually switching between a forward magnetic flux generation state in which the primary coil 111b can be energized in the first direction and a reverse magnetic flux generation state in which the sub-primary coil 111b can be energized in the second direction. A configuration example of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 which is a magnetic flux generation state switching unit will be described. The sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 includes a first sub switch element 51, a second sub switch element 52, a third sub switch element 53, and a fourth sub switch element.

第1副スイッチ素子51は、副一次コイル111bへ第1方向の通電を行えるように、副一次コイル111bの第1端111b1側を接地点GNDへ切り替える第1副スイッチ手段として機能する。例えば、第1副スイッチ素子51は、電力制御用の絶縁ゲートバイポーラトランジスタで構成し、第1副スイッチ素子51のコレクタCが副一次コイル111bの第2端111b2側に、第1副スイッチ素子51のエミッタEが接地点GND側に接続され、第1副スイッチ素子51のゲートGには点火信号Siが入力される。したがって、点火信号SiがON(例えば、信号レベルがH)になると、第1副スイッチ素子51がONになり、副一次コイル111bの第2端111b2が接地点GNDに接続されることとなる。   The first sub-switch element 51 functions as first sub-switching means for switching the first end 111b1 side of the sub-primary coil 111b to the ground GND so that the sub-primary coil 111b can be energized in the first direction. For example, the first sub-switch element 51 is configured by an insulated gate bipolar transistor for power control, and the collector C of the first sub-switch element 51 is connected to the second end 111b2 of the sub-primary coil 111b, Is connected to the ground GND side, and an ignition signal Si is input to the gate G of the first sub-switch element 51. Therefore, when the ignition signal Si is turned ON (for example, the signal level is H), the first sub-switch element 51 is turned ON, and the second end 111b2 of the sub-primary coil 111b is connected to the ground point GND.

第2副スイッチ素子52は、副一次コイル111bへ第1方向の通電を行えるように、副一次コイル111bの第2端111b2側へ第1給電手段(例えば、直流電源4)から電源供給可能にする第2副スイッチ手段として機能する。例えば、第2副スイッチ素子52は、高速スイッチング特性を備えるパワーMOS−FETを用いて構成し、第2副スイッチ素子52のドレインDが直流電源4側に、第2副スイッチ素子52のソースSが副一次コイル111bの第1端111b1側に接続され、第2副スイッチ素子52のゲートGには点火制御手段31からの第1方向通電指示信号S1dが入力される。したがって、第1方向通電指示信号S1dがON(例えば、信号レベルがH)になると、第2副スイッチ素子52がONになり、副一次コイル111bの第1端111b1に直流電源4から電源電圧VB+が印加されることとなる。   The second sub-switch element 52 is capable of supplying power to the second end 111b2 of the sub-primary coil 111b from the first power supply means (for example, the DC power supply 4) so that the sub-primary coil 111b can be energized in the first direction. Function as second sub-switch means. For example, the second sub-switch element 52 is configured using a power MOS-FET having high-speed switching characteristics, and the drain D of the second sub-switch element 52 is connected to the DC power supply 4 and the source S of the second sub-switch element 52 is Is connected to the first end 111b1 side of the sub primary coil 111b, and a first direction energization instruction signal S1d from the ignition control means 31 is input to the gate G of the second sub switch element 52. Therefore, when the first-direction energization instruction signal S1d is turned ON (for example, the signal level is H), the second sub-switch element 52 is turned ON, and the DC voltage 4 supplies the power supply voltage VB + to the first end 111b1 of the sub-primary coil 111b. Is applied.

第3副スイッチ素子53は、副一次コイル111bへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイル111bの第2端111b2側を接地点GNDへ切り替える第3副スイッチ手段として機能する。例えば、第3副スイッチ素子53は、高速スイッチング特性を備えるパワーMOS−FETを用いて構成し、第3副スイッチ素子53のドレインDが副一次コイル111bの第1端111b1側に、第3副スイッチ素子53のソースSが接地点GND側に接続され、第3副スイッチ素子53のゲートGには点火制御手段31からの第2方向通電許可信号S2pが入力される。したがって、第2方向通電許可信号S2pがON(例えば、信号レベルがH)になると、第3副スイッチ素子53がONになり、副一次コイル111bの第1端111b1が接地点GNDに接続されることとなる。なお、第3副スイッチ素子53と接地点GNDとの間には、電流検出抵抗62を設け、第2方向の副一次電流検出信号Di1sが内燃機関駆動制御装置3へ入力される。   The third sub-switch element 53 functions as third sub-switching means for switching the second end 111b2 side of the sub-primary coil 111b to the ground GND so that the sub-primary coil 111b can be energized in the second direction. For example, the third sub-switch element 53 is configured using a power MOS-FET having high-speed switching characteristics, and the drain D of the third sub-switch element 53 is connected to the first end 111b1 of the sub-primary coil 111b, The source S of the switch element 53 is connected to the ground point GND, and the second direction energization permission signal S2p from the ignition control means 31 is input to the gate G of the third sub switch element 53. Therefore, when the second-direction energization permission signal S2p is turned on (for example, the signal level is H), the third sub-switch element 53 is turned on, and the first end 111b1 of the sub-primary coil 111b is connected to the ground point GND. It will be. A current detection resistor 62 is provided between the third sub-switch element 53 and the ground point GND, and a sub-primary current detection signal Di1s in the second direction is input to the internal combustion engine drive control device 3.

第4副スイッチ素子54は、副一次コイル111bへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイル111bの第1端111b1側へ第2給電手段(例えば、直流電源4)から電源供給可能にする第4副スイッチ手段として機能する。例えば、第4副スイッチ素子54は、高速スイッチング特性を備えるパワーMOS−FETを用いて構成し、第4副スイッチ素子54のドレインDが直流電源4側に、第4副スイッチ素子54のソースSが副一次コイル111bの第2端111b2側に接続され、第4副スイッチ素子54のゲートGには点火制御手段31からの第2方向通電指示信号S2dが入力される。したがって、第2方向通電指示信号S2dがON(例えば、信号レベルがH)になると、第4副スイッチ素子54がONになり、副一次コイル111bの第2端111b1に直流電源4から電源電圧VB+が印加されることとなる。なお、副一次コイル111bへ印加する電圧を高くするために、第1電源や第2電源にはVB+の直流電源4を用いずに、より高圧の直流電源を用いるようにしても良い。或いは、昇圧回路7(図1中、二点鎖線で示す)を設けて、副一次コイル111bへの印加電圧を高めるようにしても良い。   The fourth sub-switch element 54 is capable of supplying power to the first end 111b1 side of the sub-primary coil 111b from the second power supply means (for example, the DC power supply 4) so that current can be supplied to the sub-primary coil 111b in the second direction. Function as fourth sub-switch means. For example, the fourth sub-switch element 54 is configured using a power MOS-FET having high-speed switching characteristics, and the drain D of the fourth sub-switch element 54 is connected to the DC power supply 4 side, and the source S of the fourth sub-switch element 54 is Is connected to the second end 111b2 of the sub primary coil 111b, and the second direction energization instruction signal S2d from the ignition control means 31 is input to the gate G of the fourth sub switch element 54. Therefore, when the second direction energization instruction signal S2d is turned ON (for example, the signal level is H), the fourth sub-switching element 54 is turned ON, and the power supply voltage VB + is applied to the second end 111b1 of the sub-primary coil 111b from the DC power supply 4. Is applied. Note that, in order to increase the voltage applied to the sub-primary coil 111b, a higher-voltage DC power supply may be used as the first power supply and the second power supply instead of using the VB + DC power supply 4. Alternatively, a booster circuit 7 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1) may be provided to increase the voltage applied to the sub-primary coil 111b.

ここで、上述した構造の副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5に対する点火制御手段31の制御例を、図2〜図5に基づいて説明する。   Here, a control example of the ignition control means 31 for the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 having the above-described structure will be described with reference to FIGS.

図2は、主通常放電制御を示すもので、1回の燃焼サイクル中に主一次コイル111aのみを使って放電エネルギを二次コイル112に与える基本的な制御である。   FIG. 2 shows the main normal discharge control, which is a basic control for applying discharge energy to the secondary coil 112 using only the main primary coil 111a during one combustion cycle.

まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで点火信号SiがONになると、主スイッチ素子12がONとなって、主一次電流I1aが流れる。なお、点火信号SiがONになることで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51もONになり、副一次コイル111bの第2端111b2側が接地点GNDに接続されるが、第1方向通電指示信号S1dはOFFのままであるため、副一次コイル111bに第1方向の通電が行われることはない。   First, when the ignition signal Si is turned on at a predetermined timing in the combustion cycle, the main switch element 12 is turned on, and the main primary current I1a flows. When the ignition signal Si is turned on, the first sub-switch element 51 of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is also turned on, and the second end 111b2 side of the sub-primary coil 111b is connected to the ground GND. However, since the first-direction energization instruction signal S1d remains OFF, energization in the first direction to the sub primary coil 111b is not performed.

主一次コイル111aへの通電から時間経過に伴って、主一次電流I1aは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル111aにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号SiがOFFになると(信号レベルがHからLになると)、主一次コイル111aに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流I2が流れると共に点火プラグ2の電極間に絶縁破壊を起こして、気筒内に放電火花を生じさせる(容量放電)。その後も、二次コイル112に与えられた磁気エネルギの放出による放電(誘導放電)が0.5〜2.5ms程度続くが、二次コイル112に生じた起電力は次第に弱まり、二次電流I2も減衰してゆくため、必ずしも気筒内の好適な燃焼維持に十分な放電火花を得られない場合がある。   With the passage of time from the energization of the main primary coil 111a, the main primary current I1a increases until the saturation current is reached, and energy is accumulated in the main primary coil 111a. When the ignition signal Si is turned off at the ignition timing (when the signal level changes from H to L), an electromotive force corresponding to the energy stored in the main primary coil 111a is generated on the secondary side, and the secondary current I2 is generated. As the gas flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2 to generate a discharge spark in the cylinder (capacitive discharge). After that, the discharge (induction discharge) due to the release of the magnetic energy applied to the secondary coil 112 continues for about 0.5 to 2.5 ms, but the electromotive force generated in the secondary coil 112 gradually weakens, and the secondary current I2 Is also attenuated, so that it may not always be possible to obtain a discharge spark sufficient to maintain a suitable combustion in the cylinder.

上述した主通常放電制御においては、主一次コイル111aに印加されるのは、直流電源4の電源電圧VB+で一定のため、主一次コイル111aから二次コイル112に与えられる放電エネルギはほぼ一定である。よって、エンジンの回転数が低い場合など、安定した燃焼状態を維持するために、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ2に流す必要がある場合、主一次コイル111aから二次コイル112に与える放電エネルギを高める必要があり、それには、点火信号SiのON時間を長くして、より高い放電エネルギを主一次コイル111aに蓄積する必要がある。しかしながら、点火信号SiのON時間を長くすると、主一次コイル111aへの通電制御を行う主スイッチ素子12の発熱が問題となって、主スイッチ素子12に誤動作が生じたり、スイッチ素子12の寿命を縮めてしまったりする危険性がある。しかして、本実施形態に係る内燃機関用点火装置1においては、副一次コイル111bを用いることで、点火信号SiのON時間を長くすることなく、点火タイミングで二次コイル112に与える放電エネルギを増大させ、高電流期間を長くすることが可能である。   In the above-described main normal discharge control, since the voltage applied to the main primary coil 111a is constant at the power supply voltage VB + of the DC power supply 4, the discharge energy applied from the main primary coil 111a to the secondary coil 112 is substantially constant. is there. Therefore, when it is necessary to supply a high discharge current to the spark plug 2 for a longer time to maintain a stable combustion state, such as when the engine speed is low, the main primary coil 111a to the secondary coil 112 It is necessary to increase the ON time of the ignition signal Si to accumulate higher discharge energy in the main primary coil 111a. However, if the ON time of the ignition signal Si is lengthened, the heat generation of the main switch element 12 that controls the energization of the main primary coil 111a becomes a problem, causing a malfunction in the main switch element 12 or shortening the life of the switch element 12. There is a risk of shrinking. Thus, in the ignition device 1 for an internal combustion engine according to the present embodiment, by using the sub-primary coil 111b, the discharge energy given to the secondary coil 112 at the ignition timing can be reduced without increasing the ON time of the ignition signal Si. It is possible to increase the length of the high current period.

図3は、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5を順方向磁束発生状態に切り替えて、主一次コイル111aおよび副一次コイル111bへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を示すものであり、1回の燃焼サイクル中に、主一次コイル111aと副一次コイル111bの両方で蓄えたエネルギを一気に二次コイル112に与える制御である。   FIG. 3 shows the superimposed discharge control before the ignition timing in which the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is switched to the forward magnetic flux generation state to simultaneously energize the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b. During the combustion cycle, the energy stored in both the primary primary coil 111a and the secondary primary coil 111b is supplied to the secondary coil 112 at once.

まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで、点火信号Siと第1方向通電指示信号S1dが同時にONになると共に、第2方向通電許可信号S2pおよび第2方向通電指示信号S2dがOFFを維持していると、主スイッチ素子12と副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51および第2副スイッチ素子52が同時にONとなって、主一次電流I1aに加えて第1方向の副一次電流I1b1が流れる。このとき、副一次コイル111bに第1方向の電流I1b1が流れることで、副一次コイル111bには、主一次コイル111aに生じた磁束と同じ向きの順方向磁束が生じる。   First, at a predetermined timing during the combustion cycle, the ignition signal Si and the first direction energization instruction signal S1d are simultaneously turned ON, and the second direction energization permission signal S2p and the second direction energization instruction signal S2d are maintained OFF. And the first sub-switch element 51 and the second sub-switch element 52 of the main switch element 12 and the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 are simultaneously turned on, and in addition to the main primary current I1a, the sub-primary in the first direction. The current I1b1 flows. At this time, when the current I1b1 in the first direction flows through the sub primary coil 111b, a forward magnetic flux in the same direction as the magnetic flux generated in the main primary coil 111a is generated in the sub primary coil 111b.

主一次コイル111aおよび副一次コイル111bへの通電から時間経過に伴って、主一次電流I1aおよび副一次電流I1bは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル111aおよび副一次コイル111bにエネルギが蓄積されてゆく。そして、点火タイミングで点火信号Siおよび第1方向通電指示信号S1dが同時にOFFになると、主一次コイル111aと副一次コイル111bに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流I2が流れると共に点火プラグ2の電極間に絶縁破壊を起こし、気筒内に放電火花を生じさせる。   With the passage of time from the energization of the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b, the main primary current I1a and the sub-primary current I1b increase until they reach a saturation current, and energy is applied to the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b. Is accumulated. When the ignition signal Si and the first direction energization instruction signal S1d are simultaneously turned off at the ignition timing, an electromotive force corresponding to the energy accumulated in the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b is generated on the secondary side, and As the next current I2 flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the ignition plug 2, and a discharge spark occurs in the cylinder.

ここで、主一次電流I1aおよび副一次電流I1bを同時に遮断することにより、二次コイル112に与えられる放電エネルギは、上述した主通常放電制御で主一次コイル111aのみから二次コイル112に与えられる放電エネルギよりも大きなもの(図3の二次電流波形に、網掛けで示す部分)となるため、その分だけ容量放電を引き起こす印加電圧が高くなり、大きな二次電流I2が流れる。したがって、点火制御手段31が点火タイミング前重畳放電制御を行えば、点火信号SiのON時間を長くすることなく、二次側に与える放電エネルギを増大させ、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ2に流すことができる。   Here, by interrupting the primary primary current I1a and the secondary primary current I1b at the same time, the discharge energy given to the secondary coil 112 is given to the secondary coil 112 only from the primary primary coil 111a by the above-mentioned primary normal discharge control. Since the discharge energy is larger than the discharge energy (the shaded portion in the secondary current waveform of FIG. 3), the applied voltage causing the capacitive discharge is increased by that amount, and the large secondary current I2 flows. Therefore, if the ignition control means 31 performs the superimposed discharge control before the ignition timing, the discharge energy given to the secondary side is increased without increasing the ON time of the ignition signal Si, and the high discharge current is extended for a longer time. It can flow to the spark plug 2.

なお、点火タイミング前重畳放電制御とは、一次側の電流遮断により二次側に放電エネルギを発生させる点火タイミングよりも前に、副一次コイル111bを用いて一次側に蓄積するエネルギを重畳しておき、一次側の電流遮断により二次側に生じた放電エネルギで点火プラグ2に放電火花を発生させる制御を意味する。   The superimposed discharge control before the ignition timing is to superimpose the energy accumulated on the primary side using the sub-primary coil 111b before the ignition timing for generating the discharge energy on the secondary side by interrupting the current on the primary side. In other words, this means a control for generating a discharge spark in the spark plug 2 with discharge energy generated on the secondary side due to current interruption on the primary side.

この点火タイミング前重畳放電制御は、必ずしも二次側に与える放電エネルギを高めるためだけに適用できるものではない。たとえは、主一次コイル111aおよび主スイッチ素子12が熱によるダメージを受けそうな場合、副一次コイル111bを用いた点火タイミング前重畳放電制御を行う事で、主一次コイル111aおよび主スイッチ素子12の負担を減らす事ができる。   This superimposed discharge control before the ignition timing is not necessarily applicable only for increasing the discharge energy applied to the secondary side. For example, when the main primary coil 111a and the main switch element 12 are likely to be damaged by heat, the superimposed discharge control before the ignition timing using the sub-primary coil 111b is performed so that the main primary coil 111a and the main switch element 12 are not damaged. The burden can be reduced.

具体的には、主通常放電制御にて必要とされる点火信号SiのON時間よりも適宜短いON時間となるように、点火制御手段3が時短点火信号Si′と時短第1方向通電指示信号S1d′を出力することで、主一次コイル111aと副一次コイル111bにそれぞれ主一次電流I1aと第1方向の副一次電流I1b1が流れる時間を短くし、主一次コイル111aと副一次コイル111bにそれぞれ蓄積されるエネルギを少なくする。かくすれば、主一次電流I1aと第1方向の副一次電流I1b1を遮断して二次側に与える放電エネルギを、ちょうど主通常放電制御により二次側に与える放電エネルギと同程度にすることができ、点火プラグ2の放電に支障が生じることはない。しかも、時短点火信号Si′で駆動させることにより、主スイッチ素子12と主一次コイル111aの発熱量を減らすことができる。無論、二次側へより多くの放電エネルギを与える必要が生じた場合でも、主一次コイル111aと副一次コイル111bの負担割合を適宜に調整することで、主スイッチ素子12と主一次コイル111aに過度な発熱が生ずることを抑制しつつ、必要十分な高電流期間を確保できるという利点がある。   Specifically, the ignition control means 3 controls the time-saving ignition signal Si 'and the time-saving first direction energization instruction signal so that the ON time is appropriately shorter than the ON time of the ignition signal Si required in the main normal discharge control. By outputting S1d ', the time during which the main primary current I1a and the first-direction sub-primary current I1b1 flow through the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b, respectively, is shortened. Reduce stored energy. In this way, the main primary current I1a and the sub-primary current I1b1 in the first direction are cut off, and the discharge energy given to the secondary side can be made almost the same as the discharge energy given to the secondary side by the main normal discharge control. It does not hinder the discharge of the spark plug 2. In addition, by driving with the time-saving ignition signal Si ', the amount of heat generated by the main switch element 12 and the main primary coil 111a can be reduced. Of course, even when it becomes necessary to apply more discharge energy to the secondary side, the main switch element 12 and the main primary coil 111a can be adjusted by appropriately adjusting the burden ratio between the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b. There is an advantage that a necessary and sufficient high current period can be secured while suppressing excessive heat generation.

上述した点火タイミング前重畳放電制御においては、一次側の電流遮断によって二次側に生ずる起電力を高めることで、二次側に高電流が一気に流れて容量放電が生じるものの、その後の誘導放電で高い二次電流を維持できる期間は飛躍的に長くならないので、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ2に流すための制御としては、必ずしも燃費効率が良いとは言えない。しかして、本実施形態に係る内燃機関用点火装置1においては、副一次コイル111bを用いることで、点火信号SiのON時間を長くすることなく、二次側の高電流期間を長くすることが可能である。   In the above-described superimposed discharge control before the ignition timing, by increasing the electromotive force generated on the secondary side by interrupting the current on the primary side, a high current flows to the secondary side at once, and a capacity discharge occurs. Since the period during which the high secondary current can be maintained does not increase dramatically, the control for flowing the high discharge current to the ignition plug 2 over a longer period of time does not necessarily mean that the fuel efficiency is high. Thus, in the ignition device 1 for an internal combustion engine according to the present embodiment, by using the sub-primary coil 111b, it is possible to extend the high-current period on the secondary side without increasing the ON time of the ignition signal Si. It is possible.

図4は、主一次コイル111aへの通電・遮断による点火タイミング以降に、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5を逆方向磁束発生状態に切り替えて、副一次コイル111bへ通電開始する点火タイミング後重畳放電制御を示すもので、1回の燃焼サイクル中に、一次側への通電・遮断制御により二次側に放電エネルギを与える点火タイミング以降に、副一次コイル111bから誘導放電を維持するために必要十分なエネルギを二次側に与える制御である。   FIG. 4 shows that after the ignition timing due to energization / interruption of the main primary coil 111a, the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is switched to the reverse magnetic flux generation state, and is superimposed after the ignition timing to start energization to the sub-primary coil 111b. Indicates discharge control, and is necessary to maintain induction discharge from the sub-primary coil 111b after ignition timing at which discharge energy is supplied to the secondary side by energization / cutoff control to the primary side during one combustion cycle. This is control for giving sufficient energy to the secondary side.

まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで点火信号SiがONになると、主スイッチ素子12がONとなって、主一次電流I1aが流れる。なお、点火信号SiがONになることで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51もONになり、副一次コイル111bの第2端111b2側が接地点GNDに接続されるが、第1方向通電指示信号S1dはOFFのままであるため、副一次コイル111bに第1方向の通電が行われることはない。   First, when the ignition signal Si is turned on at a predetermined timing in the combustion cycle, the main switch element 12 is turned on, and the main primary current I1a flows. When the ignition signal Si is turned on, the first sub-switch element 51 of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is also turned on, and the second end 111b2 side of the sub-primary coil 111b is connected to the ground GND. However, since the first-direction energization instruction signal S1d remains OFF, energization in the first direction to the sub primary coil 111b is not performed.

主一次コイル111aへの通電から時間経過に伴って、主一次電流I1aは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル111aにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号SiがOFFになると(信号レベルがHからLになると)、主一次コイル111aに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流I2が流れると共に点火プラグ2の電極間に絶縁破壊が起き、気筒内に放電火花が生じる(容量放電)。   With the passage of time from the energization of the main primary coil 111a, the main primary current I1a increases until the saturation current is reached, and energy is accumulated in the main primary coil 111a. When the ignition signal Si is turned off at the ignition timing (when the signal level changes from H to L), an electromotive force corresponding to the energy stored in the main primary coil 111a is generated on the secondary side, and the secondary current I2 is generated. As the gas flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the ignition plug 2, and a discharge spark occurs in the cylinder (capacitive discharge).

上記のようにして点火プラグ2に容量放電が生じ、放電電流が流れ始めた後、例えば、容量放電から誘導放電へ移行するタイミングで、点火制御手段31が第2方向通電許可信号S2pをON(例えば、信号レベルをLからH)にすると共に、第2方向通電指示信号S2dをONにする。なお、図4に示す例では、第2方向通電指示信号S2dのデューティー比を変えるPWM制御を行うことで、副一次コイル111bへの供給電力を調整するものとした。   After the capacity discharge occurs in the spark plug 2 as described above and the discharge current starts flowing, the ignition control means 31 turns on the second-direction energization permission signal S2p (for example, at the timing of transition from the capacity discharge to the induction discharge). For example, the signal level is changed from L to H), and the second direction energization instruction signal S2d is turned on. In the example shown in FIG. 4, the power supply to the sub-primary coil 111b is adjusted by performing PWM control for changing the duty ratio of the second direction energization instruction signal S2d.

そして、副一次コイル111bを流れる第2方向の副一次電流I1b2は、飽和電流に達するまで徐々に増加してゆき、逆方向の磁束(点火タイミング後に二次コイル112に生じた磁界と同じ向きの磁束)も増加してゆく(図4の副一次コイル電流波形中、網掛けで示す)。したがって、二次コイル112の電磁エネルギ放出による二次電流I2の低下を補うように、副一次コイル111bに生じた逆方向の磁束が二次コイル112に作用することとなり、二次電流I2が高電流のまま保持され(図4の二次電流波形中、網掛けで示す)、気筒内燃焼に好適な高電流期間を効率良く長期化できる。   The secondary primary current I1b2 in the second direction flowing through the secondary primary coil 111b gradually increases until the saturation current is reached, and the magnetic flux in the opposite direction (the same direction as the magnetic field generated in the secondary coil 112 after the ignition timing). The magnetic flux) also increases (shown by hatching in the sub-primary coil current waveform of FIG. 4). Therefore, the reverse magnetic flux generated in the sub-primary coil 111b acts on the secondary coil 112 so as to compensate for the decrease in the secondary current I2 due to the emission of electromagnetic energy from the secondary coil 112, and the secondary current I2 becomes high. The current is maintained as it is (shown by hatching in the secondary current waveform of FIG. 4), and the high current period suitable for in-cylinder combustion can be efficiently extended.

その後、好適な気筒内燃焼に必要十分な高電流の維持期間(高電流期間)が経過すると、そのタイミングで点火制御手段31が第2方向通電許可信号S2pおよび第2方向通電指示信号S2dをOFFにする。これにより、副一次コイル111bによる逆方向の磁束が二次コイル112に作用しなくなるので、以降は二次コイル112の電磁エネルギ放出のみによる低い二次電流I2が流れることとなり、やがて二次電流I2が帰零する。   Thereafter, when a maintenance period (high current period) of a high current necessary and sufficient for suitable in-cylinder combustion elapses, the ignition control means 31 turns off the second direction energization permission signal S2p and the second direction energization instruction signal S2d at that timing. To As a result, the magnetic flux in the reverse direction by the sub-primary coil 111b does not act on the secondary coil 112, and thereafter, a low secondary current I2 only by the electromagnetic energy emission of the secondary coil 112 flows, and eventually the secondary current I2 Returns to zero.

上述したように、点火制御手段31が点火タイミング後重畳放電制御を行えば、点火信号SiのON時間を長くすることなく、二次コイル112に与える放電エネルギを増大させ、点火プラグ2の電極間を流れる放電電流を高電流に維持できる期間を長期化できる。しかも、副一次コイル111bから二次コイル112に作用させる逆方向の磁束は、気筒内燃焼を好適に維持するために必要十分な高電流を発生・維持できる程度で良いことから、副一次コイル111bへの通電に要するエネルギは低く抑えることができ、燃費効率の向上に有効である。加えて、本実施形態の内燃機関用点火装置1においては、点火制御手段31が副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第4スイッチ素子54をPWM制御可能であるから、点火タイミング後重畳放電制御において副一次コイル111bに流す第2方向の副一次電流I1b2を適宜に増減させることで、過不足の無い適切な放電エネルギを二次側に与えることができ、更なる燃費効率向上を期待できる。   As described above, if the ignition control unit 31 performs the superimposed discharge control after the ignition timing, the discharge energy applied to the secondary coil 112 is increased without increasing the ON time of the ignition signal Si, and the discharge voltage between the electrodes of the ignition plug 2 is increased. The period during which the discharge current flowing through the electrode can be maintained at a high current can be extended. In addition, the reverse magnetic flux applied from the sub-primary coil 111b to the secondary coil 112 is only required to generate and maintain a high current necessary and sufficient to appropriately maintain in-cylinder combustion. The energy required to energize the fuel cell can be kept low, which is effective in improving fuel efficiency. In addition, in the ignition device 1 for an internal combustion engine of the present embodiment, since the ignition control means 31 can perform PWM control on the fourth switch element 54 of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5, the superimposed discharge control after the ignition timing is performed. By appropriately increasing or decreasing the secondary primary current I1b2 in the second direction flowing through the secondary primary coil 111b, appropriate discharge energy without excess or deficiency can be given to the secondary side, and further improvement in fuel efficiency can be expected.

なお、点火タイミング後重畳放電制御とは、一次側の電流遮断により二次側に放電エネルギを発生させる点火タイミング以降に、副一次コイル111bを用いて二次側に与えるエネルギを重畳してゆき、点火プラグ2に生じた放電を必要十分な期間に亘って維持させる制御を意味する。   The superimposed discharge control after the ignition timing means that the energy given to the secondary side is superimposed using the sub-primary coil 111b after the ignition timing at which the secondary side generates the discharge energy by interrupting the current on the primary side. This means control for maintaining the discharge generated in the ignition plug 2 for a necessary and sufficient period.

また、副一次コイル111bへ第2方向の副一次電流I1b2を流し始めるタイミングは、点火タイミング以降であれば良く、特に限定されない。例えば、主一次コイル111aへの電流遮断と同時に行っても良いし、一次側の電流遮断から予め定めた所定時間経過後に副一次電流I1b2を流すようにしても良いし、二次側に流れる二次電流I2が所定の判定値(例えば、点火プラグ2を流れる放電電流が気筒内燃焼に好適な放電火花形成を維持できる高電流値を下回る高いと考えられる二次電流の値)に達した時点で副一次電流I1b2を流すようにしても良い。   The timing at which the secondary primary current I1b2 in the second direction starts flowing to the secondary primary coil 111b may be any timing after the ignition timing, and is not particularly limited. For example, it may be performed at the same time as the current interruption to the main primary coil 111a, the secondary primary current I1b2 may flow after a predetermined time elapses from the primary current interruption, or the secondary current may flow to the secondary side. When the secondary current I2 reaches a predetermined determination value (for example, a secondary current that is considered to be high below a high current value at which the discharge current flowing through the spark plug 2 can maintain discharge spark suitable for in-cylinder combustion). Then, the sub-primary current I1b2 may flow.

上述した点火タイミング前重畳放電制御と点火タイミング後重畳放電制御は、同じ副一次コイル111bを使って放電エネルギを二次側に重畳するものであるが、その制御は、点火タイミング前と点火タイミング後に分かれているので、1回の燃焼サイクル中に両方の制御を行う事が可能である。   The above-described superimposed discharge control before ignition timing and superimposed discharge control after ignition timing superimpose discharge energy on the secondary side using the same sub-primary coil 111b, but the control is performed before and after ignition timing. Because they are separate, it is possible to perform both controls during one combustion cycle.

図5は、点火タイミング前重畳放電制御を行った後に点火タイミング後重畳放電制御を行う場合を示すもので、1回の燃焼サイクル中に、主一次コイル111aと副一次コイル111bの両方で蓄えたエネルギを一気に二次コイル112に与えた後、更に、副一次コイル111bから誘導放電を維持するために必要十分なエネルギを二次側に与える制御である。   FIG. 5 shows a case where the superimposed discharge control after the ignition timing is performed after the superimposed discharge control before the ignition timing is performed. In one combustion cycle, the superimposed discharge control is performed by both the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b. After the energy is applied to the secondary coil 112 at a stretch, the secondary primary coil 111b further supplies the secondary side with energy necessary and sufficient to maintain the inductive discharge.

すなわち、主一次電流I1aおよび副一次電流I1bを同時に遮断することで、二次側に与えられる放電エネルギは、副一次コイル111bが加わった分(図5の副一次コイル波形中、薄い網掛けで示す)だけ大きくなり、その分だけ二次側で容量放電を引き起こす印加電圧が高くなり(図5の二次電流波形中、薄い網掛けで示す)、更に、副一次コイル111bに第2方向の副一次電流I1b2流した分(図5の副一次コイル波形中、濃い網掛けで示す)だけ二次コイル112に作用することとなり、二次電流I2が高電流のまま保持される(図5の二次電流波形中、濃い網掛けで示す)。   That is, by cutting off the primary primary current I1a and the secondary primary current I1b at the same time, the discharge energy given to the secondary side is increased by the addition of the secondary primary coil 111b (in the waveform of the secondary primary coil in FIG. (Shown in FIG. 5), the applied voltage causing a capacitive discharge on the secondary side is increased by that amount (indicated by a thin hatching in the secondary current waveform of FIG. 5), and furthermore, the secondary primary coil 111b is moved in the second direction. The secondary coil 112 acts on the secondary coil 112 by an amount corresponding to the flow of the secondary primary current I1b2 (indicated by the dark hatching in the waveform of the secondary primary coil in FIG. 5), and the secondary current I2 is maintained as a high current (see FIG. 5). In the secondary current waveform, it is indicated by dark hatching).

このように、点火タイミング前重畳放電制御と点火タイミング後重畳放電制御を1回の燃焼サイクル中に行えば、それぞれの制御を単独で行った場合よりも大きな放電エネルギを二次側に与えることができ、過酷な運転状況でも良好で安定した気筒内燃焼を実現することができる。   As described above, if the superimposed discharge control before the ignition timing and the superimposed discharge control after the ignition timing are performed during one combustion cycle, larger discharge energy can be given to the secondary side than when each control is performed alone. As a result, good and stable in-cylinder combustion can be realized even under severe operating conditions.

上述した第1実施形態に係る内燃機関用点火装置1によれば、内燃機関の運転状況に応じて、最適となるように、主通常放電制御、点火タイミング前重畳放電制御、点火タイミング後重畳放電制御、点火タイミング前重畳放電制御+点火タイミング後重畳放電制御を適宜に使い分けることが可能なので、点火のための消費電力を適切化して、高い燃費改善効果を期待できる。   According to the ignition device 1 for an internal combustion engine according to the first embodiment, the main normal discharge control, the superimposed discharge control before the ignition timing, and the superimposed discharge after the ignition timing are optimized so as to be optimal according to the operating condition of the internal combustion engine. Since control and superimposed discharge control before ignition timing + superimposed discharge control after ignition timing can be appropriately used, power consumption for ignition can be optimized and a high fuel consumption improvement effect can be expected.

加えて、内燃機関用点火装置1で用いる点火コイル11は、主一次コイル111aと副一次コイル111bを備えるが、既存の点火コイルと同程度の体格に構成できる。したがって、二次側へ与える放電エネルギを高めるために複数のコイルや昇圧回路を必要とせず、既存の点火コイルと同程度の体格の点火コイル11で良いことから、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる。   In addition, the ignition coil 11 used in the ignition device 1 for an internal combustion engine includes a main primary coil 111a and a sub-primary coil 111b, but can be configured to have the same size as an existing ignition coil. Therefore, a plurality of coils and a booster circuit are not required to increase the discharge energy applied to the secondary side, and the ignition coil 11 having the same size as the existing ignition coil can be used. Cost increase can be suppressed.

なお、第1実施形態に係る内燃機関用点火装置1は、副一次コイル111bの通電方向および通電・遮断を制御するための機能、すなわち第1〜第4副スイッチ素子51〜54を副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5としてユニット化したが、これに限定されるものではない。例えば、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51は、点火信号Siによって、主スイッチ素子12と同期してON・OFFするものであるから、点火信号Siの信号経路を簡単にするため、主スイッチ素子12と第1副スイッチ素子51を近接配置することが考えられる。   The ignition device 1 for an internal combustion engine according to the first embodiment has a function of controlling the energization direction and energization / interruption of the sub primary coil 111b, that is, the first to fourth sub switch elements 51 to 54 are connected to the sub primary coil 111b. Although the unit is formed as the magnetic flux generation state switching unit 5, the present invention is not limited to this. For example, since the first sub-switch element 51 of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is turned on / off in synchronization with the main switch element 12 by the ignition signal Si, the signal path of the ignition signal Si is simplified. It is conceivable to arrange the main switch element 12 and the first sub switch element 51 close to each other.

そこで、図6に示す第2実施形態に係る内燃機関用点火装置1′では、点火コイルユニット10′のケース15内に、第1副スイッチ素子51を収納した。主スイッチ素子12の制御端子であるゲートGと第1副スイッチ素子51の制御端子であるゲートGを第4接続端子152dに接続し、この第4接続端子152dを介して内燃機関駆動制御装置3からの点火信号が入力されるようにする。かくすれば、点火信号Siの信号経路を簡略化できる。なお、主スイッチ素子12と第1副スイッチ素子51は、耐熱性および耐ノイズ性の高いディスクリート部品を用いることで、点火コイル11と一体に封止しても、安定動作を期せる。また、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5′は、第2副スイッチ素子52、第3副スイッチ素子53および第4副スイッチ素子54を1つのケースに収納してユニット化する。   Therefore, in the ignition device 1 'for an internal combustion engine according to the second embodiment shown in FIG. 6, the first sub switch element 51 is housed in the case 15 of the ignition coil unit 10'. A gate G, which is a control terminal of the main switch element 12, and a gate G, which is a control terminal of the first sub switch element 51, are connected to a fourth connection terminal 152d, and the internal combustion engine drive control device 3 is connected via the fourth connection terminal 152d. The ignition signal from is input. Thus, the signal path of the ignition signal Si can be simplified. Note that the main switch element 12 and the first sub switch element 51 use discrete components having high heat resistance and noise resistance, so that stable operation can be expected even if the main switch element 12 and the first sub switch element 51 are integrally sealed with the ignition coil 11. In addition, the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 'unitizes the second sub-switch element 52, the third sub-switch element 53, and the fourth sub-switch element 54 in a single case.

この第2実施形態に係る内燃機関用点火装置1′においても、点火制御装置31が、点火信号Si、第1方向通電指示信号S1d、第2方向通電許可信号S2p、第2方向通電指示信号S2dを適宜なタイミングで点火コイルユニット10あるいは副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5′へ出力することで、第1実施形態の内燃機関用点火装置1と同様の主通常放電制御、点火タイミング前重畳放電制御、点火タイミング後重畳放電制御、点火タイミング前重畳放電制御+点火タイミング後重畳放電制御を行う事ができる。   Also in the internal combustion engine ignition device 1 'according to the second embodiment, the ignition control device 31 performs the ignition signal Si, the first direction energization instruction signal S1d, the second direction energization permission signal S2p, and the second direction energization instruction signal S2d. Is output to the ignition coil unit 10 or the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 'at an appropriate timing, so that the main normal discharge control and the superimposed discharge before the ignition timing are performed in the same manner as the internal combustion engine ignition device 1 of the first embodiment. Control, superimposed discharge control after ignition timing, superimposed discharge control before ignition timing + superimposed discharge control after ignition timing can be performed.

上述した第1,第2実施形態に係る内燃機関用点火装置1,1′では、主スイッチ素子12と第1副スイッチ素子51を共に点火信号Siによって制御するものであったが、主スイッチ素子12と第1副スイッチ素子51をそれぞれ別の信号にてON・OFF制御するようにしても良い。   In the internal combustion engine ignition devices 1 and 1 'according to the first and second embodiments described above, the main switch element 12 and the first sub switch element 51 are both controlled by the ignition signal Si. 12 and the first sub-switch element 51 may be controlled to be ON / OFF by different signals.

図7に示す第3実施形態の内燃機関用点火装置1″は、内燃機関駆動制御装置3″の点火制御手段31″によって主点火信号Siaと副点火信号Sibを生成し、主点火信号Siaによって主スイッチ素子12をON・OFF制御し、副点火信号Sibによって副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51をON・OFF制御する。かくすれば、主一次コイル111aに主一次電流I1aを流すことなく、副一次コイル111bに第1方向の副一次電流I1b1を流すことが可能となる。   The ignition device 1 "for an internal combustion engine 1" of the third embodiment shown in FIG. 7 generates a main ignition signal Sia and a sub-ignition signal Sib by an ignition control means 31 "of an internal combustion engine drive control device 3", and uses the main ignition signal Sia. ON / OFF control of the main switch element 12 and ON / OFF control of the first sub-switch element 51 of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 by the sub-ignition signal Sib. The sub-primary current I1b1 in the first direction can flow through the sub-primary coil 111b without passing the current I1a.

上記のように構成した第3実施形態の内燃機関用点火装置1″によって行う副通常放電制御を図8に示す。副通常放電制御は、1回の燃焼サイクル中に副一次コイル111bのみを使って放電エネルギを二次側に与える制御であり、例えば、主通常放電制御を行うための主一次コイル111aや主スイッチ素子12が発熱によるダメージを受けているときに有効である。   Fig. 8 shows sub-normal discharge control performed by the internal combustion engine ignition device 1 "of the third embodiment configured as described above. The sub-normal discharge control uses only the sub-primary coil 111b during one combustion cycle. This is a control in which discharge energy is applied to the secondary side, and is effective, for example, when the main primary coil 111a and the main switch element 12 for performing main normal discharge control are damaged by heat generation.

まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで副点火信号Sibおよび第1方向通電指示信号S1pがONになると、第1副スイッチ素子51を第2副スイッチ素子52が同時にONとなって、第1方向の副一次電流I1b1が流れる。なお、副点火信号Sibは、この信号単独で副一次電流I1bを流す制御を行えるのではなく、副一次コイル111bの第2端111b2を接地点GND側に接続して第1端111b1からの給電を可能にするものであるから、第1方向通電許可信号S1pに相当する。   First, when the sub-ignition signal Sib and the first direction energization instruction signal S1p are turned on at a predetermined timing in the combustion cycle, the first sub-switch element 51 is simultaneously turned on by the second sub-switch element 52, and the first The sub primary current I1b1 flows. The secondary ignition signal Sib cannot be used to control the flow of the secondary primary current I1b by itself, but the secondary end 111b2 of the secondary primary coil 111b is connected to the ground GND side to supply power from the first end 111b1. , And corresponds to the first direction energization permission signal S1p.

副一次コイル111bへの通電から時間経過に伴って、第1方向の副一次電流I1b1は飽和電流に達するまで増加してゆき、副一次コイル111bにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号SiがOFFになると(信号レベルがHからLになると)、副一次コイル111bに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じ、二次電流I2が流れると共に点火プラグ2の電極間に絶縁破壊を起こして、気筒内に放電火花を生じさせる。   As time passes from energization of the sub-primary coil 111b, the sub-primary current I1b1 in the first direction increases until the saturation current is reached, and energy is accumulated in the sub-primary coil 111b. When the ignition signal Si turns OFF at the ignition timing (when the signal level changes from H to L), an electromotive force corresponding to the energy stored in the sub-primary coil 111b is generated on the secondary side, and the secondary current I2 flows. At the same time, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the ignition plug 2 to generate a discharge spark in the cylinder.

以上のように、副通常放電制御を行えば、主一次コイル111aを使わず、副一次コイル111bのみで二次側に通常の普電エネルギを与え、点火プラグ2に通常の放電を生じさせる事が可能となる。そして、第3実施形態に係る内燃機関用点火装置1″においては、二次側に与えるエネルギを蓄積するためのコイルとして、主一次コイル111aと副一次コイル111bを選択的に使用できるので、主一次コイル111aのみに過度な負担をかけずにすみ、点火コイル11の不慮の故障を効果的に回避できる。また、何らかの要因により、点火コイルユニット10内の主一次コイル111a、主スイッチ素子12または副一次コイル111bの何れかが故障して、主通常放電制御もしくは副通常放電制御が不能になった場合でも、正常に機能する方の一次コイルによって、主通常放電制御もしくは副通常放電制御を行えるので、点火コイル2の放電を確保することができ、当該気筒が点火不能となる最悪の事態を回避できるというメリットもある。   As described above, if the sub-normal discharge control is performed, the normal ordinary energy is applied to the secondary side only by the sub-primary coil 111b without using the main primary coil 111a, and the normal discharge is generated in the ignition plug 2. Becomes possible. In the ignition device 1 ″ for an internal combustion engine according to the third embodiment, the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b can be selectively used as coils for storing energy applied to the secondary side. It is not necessary to apply an excessive load to only the primary coil 111a, and it is possible to effectively avoid an accidental failure of the ignition coil 11. Further, for some reason, the main primary coil 111a, the main switch element 12 or the main switch element 12 in the ignition coil unit 10. Even if one of the sub-primary coils 111b fails and the main normal discharge control or the sub-normal discharge control becomes impossible, the main normal discharge control or the sub-normal discharge control can be performed by the normally functioning primary coil. Therefore, the discharge of the ignition coil 2 can be ensured, and the worst case in which the cylinder cannot be ignited can be avoided. A.

さらに、第3実施形態に係る内燃機関用点火装置1″においては、主点火信号Siaと副点火信号Sibを独自に制御できるので、副点火信号Sibによる副一次コイル111bへの通電開始タイミングを主点火信号Siaによる主一次コイル111aへの通電開始タイミングよりも遅らせるように点火制御手段31が制御することによって、副一次コイル111bに蓄積されるエネルギを調整できる。たとえば、主点火信号SiaのON時間では主一次コイル111aに蓄積されるエネルギが若干足りないような場合、主点火信号SiaのON時間を長くせずに、エネルギの不足分を副一次コイル111bで補える程度にON時間を設定した副点火信号Sib(および第1方向通電指示信号S1d)を出力することで、必要十分なエネルギが主一次コイル111aと副一次コイル111bに蓄積され、安定した点火制御を実現できる。しかも、主点火信号SiaのON時間を長くする必要が無いので、主一次コイル111aおよび主スイッチ素子12の発熱を低減できる点でも有用である。   Furthermore, in the internal combustion engine ignition device 1 ″ according to the third embodiment, since the main ignition signal Sia and the sub-ignition signal Sib can be independently controlled, the power supply start timing to the sub-primary coil 111b by the sub-ignition signal Sib is mainly determined. The energy stored in the sub-primary coil 111b can be adjusted by controlling the ignition control means 31 so as to be delayed from the start timing of energizing the main primary coil 111a by the ignition signal Sia. In the case where the energy stored in the main primary coil 111a is slightly insufficient, the ON time of the sub-primary coil 111b is set so that the shortage of energy can be compensated by the sub-primary coil 111b without extending the ON time of the main ignition signal Sia. By outputting the ignition signal Sib (and the first direction energization instruction signal S1d), the necessary and sufficient energy Accumulated in the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b, stable ignition control can be realized, and since it is not necessary to lengthen the ON time of the main ignition signal Sia, heat generation of the main primary coil 111a and the main switch element 12 is suppressed. It is also useful in that it can be reduced.

なお、内燃機関用点火装置1″のように、主一次コイル111aと副一次コイル111bに電源供給するための直流電源として直流電源4を用いる場合には、主一次コイル111aと副一次コイル111bの巻回数を同じにしておくことで、主通常放電制御により二次側に与える放電エネルギと副通常放電制御により二次側に与える放電エネルギをほぼ等しくすることができる。しかしながら、主一次コイル111aの巻回数よりも副一次コイル111bの巻回数を少なくした場合には、副一次コイル111bへ電源供給する第1給電手段として、直流電源4よりも高電圧の電源を用いたり、昇圧回路を使って副一次コイル111bへの印加電圧を上げるようにしたりして、副通常放電制御によっても、主通常放電制御と同等の放電エネルギを二次側に与えられるように調整しておくことが望ましい。   When the DC power supply 4 is used as a DC power supply for supplying power to the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b as in the ignition device 1 ″ for an internal combustion engine, the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b are By making the number of turns the same, the discharge energy given to the secondary side by the main normal discharge control and the discharge energy given to the secondary side by the sub-normal discharge control can be made substantially equal. When the number of turns of the sub-primary coil 111b is smaller than the number of turns, a power supply having a higher voltage than the DC power supply 4 or a booster circuit is used as the first power supply means for supplying power to the sub-primary coil 111b. By increasing the voltage applied to the sub-primary coil 111b, the sub-normal discharge control also provides the same discharge energy as the main normal discharge control. It is desirable to adjust as given to the secondary side.

上述した第1〜第3実施形態に係る内燃機関用点火装置1,1′,1″は、何れも一つの気筒のみ示したが、複数の気筒で構成される内燃機関の場合、気筒毎に副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5を設けても良いし、各気筒に対応した第1〜第4副スイッチ素子51〜54全てを単一ケースに収納した統括ユニットとし、この統括ユニットと各気筒の点火コイルユニット10とを接続するようにしても良い。   Each of the internal combustion engine ignition devices 1, 1 ', 1 "according to the first to third embodiments described above shows only one cylinder. However, in the case of an internal combustion engine including a plurality of cylinders, The sub-primary magnetic flux generation state switching unit 5 may be provided, or an integrated unit in which all of the first to fourth auxiliary switch elements 51 to 54 corresponding to each cylinder are housed in a single case, and this integrated unit and each cylinder May be connected to the ignition coil unit 10.

以上、本発明に係る内燃機関用点火装置のいくつかの実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。   As described above, some embodiments of the ignition device for an internal combustion engine according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and is described in the claims. As long as the configuration is not changed, it may be implemented by diverting a known existing equivalent technical means.

1 内燃機関用点火装置
10 点火コイルユニット
11 点火コイル
111a 主一次コイル
111b 副一次コイル
112 二次コイル
113 センターコア
12 主スイッチ素子
15 ケース
2 点火プラグ
3 内燃機関駆動制御装置
31 点火制御手段
4 直流電源
5 副一次コイル磁束発生状態切替ユニット
51 第1副スイッチ素子
52 第2副スイッチ素子
53 第3副スイッチ素子
54 第4副スイッチ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ignition device for internal combustion engine 10 Ignition coil unit 11 Ignition coil 111a Primary coil 111b Secondary coil 112 Secondary coil 113 Center core 12 Main switch element 15 Case 2 Ignition plug 3 Internal combustion engine drive control device 31 Ignition control means 4 DC power supply 5 Sub-primary magnetic flux generation state switching unit 51 First sub-switch element 52 Second sub-switch element 53 Third sub-switch element 54 Fourth sub-switch element

Claims (18)

通電により順方向の磁束が増加し、電流を遮断することにより順方向の磁束が減ぜられる主一次コイルと、
予め定めた第1方向への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第2方向への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束が生じる副一次コイルと、
一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルおよび副一次コイルに生じた磁束が作用して放電エネルギが発生する二次コイルと、
を有する点火コイルと、
バッテリから前記主一次コイルへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段と、
前記副一次コイルへ第1方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、前記副一次コイルへ第2方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能で、前記順方向磁束発生状態への切替制御に用いる第1副スイッチ手段を備える副一次コイル磁束発生状態切替手段と、
前記主スイッチ手段および前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を制御して、燃焼サイクルの所定のタイミングで点火プラグに放電火花を発生させる点火制御手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、
前記主一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる主通常放電制御が可能であると共に、
前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替えて主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御、および/または、点火タイミング以降に副一次コイル磁束発生状態切替手段を逆方向磁束発生状態に切り替えて副一次点火コイルへの通電・遮断を行う点火タイミング後重畳放電制御、を可能としたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
A main primary coil in which the forward magnetic flux is increased by energization and the forward magnetic flux is reduced by interrupting the current;
A secondary primary coil in which a magnetic flux in a forward direction is generated by energization in a predetermined first direction, and a magnetic flux in a reverse direction opposite to the forward direction is generated by energization in a reverse second direction;
One end side is connected to the ignition plug, and a secondary coil in which a magnetic flux generated in the main primary coil and the sub primary coil acts to generate discharge energy;
An ignition coil having
Main switch means for switching between energization and cutoff from a battery to the main primary coil;
A forward magnetic flux generation state where current can be supplied to the sub-primary coil in the first direction and a reverse magnetic flux generation state where current can be supplied to the sub-primary coil in the second direction. Sub-primary coil magnetic flux generation state switching means including first sub-switch means used for switching control to a state;
An ignition control unit that controls the main switch unit and the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit to generate a discharge spark in an ignition plug at a predetermined timing of a combustion cycle;
With
The ignition control means,
Main normal discharge control for generating discharge energy in the secondary coil by energization / cutoff control to the main primary coil is possible,
The secondary primary coil magnetic flux generation state switching means is switched to a forward magnetic flux generation state to simultaneously energize the main primary ignition coil and the secondary primary ignition coil, and the superimposed discharge control before the ignition timing and / or the secondary primary coil magnetic flux after the ignition timing An ignition device for an internal combustion engine, wherein superimposed discharge control is performed after an ignition timing in which a generation state switching unit is switched to a reverse magnetic flux generation state to energize / cut off a sub-primary ignition coil.
前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、
前記第1副スイッチ手段を、前記副一次コイルへ第1方向の通電を行えるように副一次コイルの第1端側を接地へ切り替えるスイッチとして用いると共に、
前記副一次コイルへ第1方向の通電を行えるように、副一次コイルの第2端側へ第1給電手段から電源供給可能にする第2副スイッチ手段と、
前記副一次コイルへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイルの第2端側を接地へ切り替える第3副スイッチ手段と、
前記副一次コイルへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイルの第1端側へ第2給電手段から電源供給可能にする第4副スイッチ手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用点火装置。
The sub-primary coil magnetic flux generation state switching means,
The first sub-switch means is used as a switch for switching a first end side of the sub-primary coil to ground so that current can be supplied to the sub-primary coil in a first direction,
Second sub-switch means for enabling power to be supplied from the first power supply means to the second end side of the sub-primary coil so that current can be supplied to the sub-primary coil in the first direction;
Third sub-switching means for switching a second end of the sub-primary coil to ground so that current can be supplied to the sub-primary coil in a second direction;
Fourth sub-switching means for enabling power to be supplied from the second power supply means to the first end of the sub-primary coil so that current can be supplied to the sub-primary coil in the second direction;
The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means performs ON / OFF control of the main switch means, the first sub-switch means and the second sub-switch means in synchronization with each other so that the ignition timing before the main primary ignition coil and the sub-primary ignition coil are energized at the same time. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein superimposed discharge control is performed. 前記点火制御手段は、主一次コイルへの通電・遮断制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means performs on / off control of the third sub-switch means and the fourth sub-switch means after the ignition timing at which energization / cutoff control of the main primary coil is performed, thereby generating the secondary coil. 3. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the superimposed discharge control is performed after the ignition timing for increasing the discharge energy in a superimposed manner. 前記点火制御手段は、
主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、
前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、
を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用点火装置。
The ignition control means,
By performing ON / OFF control of the main switch means, the first sub switch means and the second sub switch means in synchronization, superimposed discharge control before ignition timing for energizing the main primary ignition coil and the sub primary ignition coil simultaneously;
By performing ON / OFF control of the third sub-switch means and the fourth sub-switch means after the ignition timing at which the superimposed discharge control before the ignition timing is performed, the discharge energy generated in the secondary coil is superimposedly increased. Superimposed discharge control after ignition timing,
3. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the control is performed in the same combustion cycle.
前記点火制御手段より出力される点火信号が、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段へ同時に入力されることで、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段のON・OFF動作が同期するようにしたことを特徴とする請求項3〜請求項5の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The on / off operation of the main switch and the first sub-switch is synchronized by simultaneously inputting the ignition signal output from the ignition controller to the main switch and the first sub-switch. The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5, characterized in that: 前記副一次コイル磁束発生状態切替手段のうち、少なくとも、第2副スイッチ手段、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段を1つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする請求項2〜請求項6の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   At least the second sub-switch, the third sub-switch, and the fourth sub-switch of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit are housed in a single case to form a unit. The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 6. 前記主スイッチ手段および第1副スイッチ手段は、点火コイルのケース内に収納したことを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the main switch means and the first sub switch means are housed in a case of an ignition coil. 前記主スイッチ手段および第1副スイッチ手段のON・OFFを制御する制御端子を点火コイルのケース内で接続し、前記点火制御手段と接続される外部接続端子を共有するようにしたことを特徴とする請求項8に記載の内燃機関用点火装置。   A control terminal for controlling ON / OFF of the main switch means and the first sub switch means is connected in an ignition coil case, and an external connection terminal connected to the ignition control means is shared. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 8, wherein 前記点火制御手段は、副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御が可能であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control unit switches the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit to a forward magnetic flux generation state, and generates discharge energy in the secondary coil by energizing / cutting off the sub-primary coil instead of the main discharge control. 2. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein sub normal discharge control is possible. 前記点火制御手段は、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control unit switches to a forward magnetic flux generation state by synchronizing the ON / OFF control of the first sub switch unit and the second sub switch unit, and replaces the main discharge control with the sub primary coil. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein a sub-normal discharge control for generating discharge energy in the secondary coil by energization / interruption control is performed. 前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項11に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means performs ON / OFF control of the main switch means, the first sub-switch means and the second sub-switch means in synchronization with each other so that the ignition timing before the main primary ignition coil and the sub-primary ignition coil are energized at the same time. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein superimposed discharge control is performed. 前記点火制御手段は、主通常放電制御または副通常放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項11に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means performs on / off control of the third sub-switch means and the fourth sub-switch means after the ignition timing at which the main normal discharge control or the sub-normal discharge control is performed, thereby generating the secondary coil. 12. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein superimposed discharge control is performed after ignition timing for increasing the discharge energy in a superimposed manner. 前記点火制御手段は、
主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、
前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、
を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする請求項11に記載の内燃機関用点火装置。
The ignition control means,
By performing ON / OFF control of the main switch means, the first sub switch means and the second sub switch means in synchronization, superimposed discharge control before ignition timing for energizing the main primary ignition coil and the sub primary ignition coil simultaneously;
By performing ON / OFF control of the third sub-switch means and the fourth sub-switch means after the ignition timing at which the superimposed discharge control before the ignition timing is performed, the discharge energy generated in the secondary coil is superimposedly increased. Superimposed discharge control after ignition timing,
12. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the control is performed in the same combustion cycle.
前記点火制御手段は、主点火信号を主スイッチ手段へ、副点火信号を第1副スイッチ手段へそれぞれ出力することで、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段のON・OFF動作を同期させるようにしたことを特徴とする請求項11〜請求項14の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means outputs the main ignition signal to the main switch means and outputs the sub-ignition signal to the first sub-switch means, so that the ON / OFF operation of the main switch means and the first sub-switch means is synchronized. The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 11 to 14, wherein: 前記第1給電手段には、前記主一次コイルへの給電に用いるバッテリを共用するようにしたことを特徴とする請求項2〜請求項7、請求項11〜請求項15の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The battery according to any one of claims 2 to 7, and 11 to 15, wherein the first power supply means shares a battery used for power supply to the main primary coil. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記点火制御手段は、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段の第4スイッチ手段をPWM制御することで、第2給電手段から副一次コイルへの供給電力を調整できるようにしたことを特徴とする請求項2〜請求項7、請求項11〜請求項16の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means can control the power supplied from the second power supply means to the sub-primary coil by performing PWM control on the fourth switch means of the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means. The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 7, and claims 11 to 16. 少なくとも、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、1つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項6、請求項10〜請求項17の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   18. The apparatus according to claim 1, wherein at least the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means is housed in one case and unitized. 2. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1.
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