JP6685444B2 - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents

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 a motor vehicle, and obtains good discharge characteristics by superimposing an increase in 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）。   As internal combustion engines installed in vehicles, direct injection engines and high EGR engines are used to improve fuel efficiency. However, since these engines do not have very good ignitability, a high energy type ignition device is required. Become. Therefore, a phase discharge type ignition device has been proposed in which the output of another ignition coil is additionally superimposed on the secondary output of the ignition coil generated by the classical current cutoff principle (for example, Patent Document 1). 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 Document 1, a high voltage of several kV generated on the secondary side of the main primary ignition coil by cutting off the primary current causes a dielectric breakdown in the discharge gap of the spark plug. After the discharge current starts to flow from the secondary side of the ignition coil, the primary current of the auxiliary 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 them, a large amount of discharge energy can be given to the spark plug over a relatively long period of time, so that the ignitability of the fuel is improved and the fuel consumption is also improved.

特開２０１２−１４０９２４号公報JP2012-140924A

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, since the discharge current of the spark plug is determined by the combination of the triangular currents output from the coils, in order to extend the high current period, two It is necessary to increase the ignition phase of the ignition coils and to lengthen the time for accumulating sufficient energy in the two ignition coils. As described above, if the energization time to the primary coil is increased in addition to the use of the two ignition coils, there arises a problem that the coil main body becomes large and the heat generated by the switching element for controlling the energization to the primary coil becomes high.

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 energization time to the primary coil, a method of increasing the stored energy by enlarging the size of the coil and a method of using a plurality of ignition coils can be considered. 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 applying a high voltage directly to the secondary side of the coil, the discharge energy of the secondary side can be increased without increasing the energization time to the primary coil. It is also possible to increase the However, in such a method, since the power supply voltage must be boosted to about several kV, it is necessary to increase the withstand voltage of the booster circuit to be mounted and to withstand the connection at a high voltage, 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 and maintain combustion without prolonging the energization time to the main primary coil, and can suppress an increase in size of the ignition coil and a significant increase in cost. An object 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、前記主一次コイルとは別に設けられ、通電により前記主一次コイルと同じ順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、前記バッテリから前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替える副スイッチ手段と、前記主スイッチ手段および前記副スイッチ手段を制御して、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通常放電制御が可能であると共に、前記主一次コイルおよび前記副一火コイルへの通電・遮断を同時に制御する点火タイミング前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 problems, the invention according to claim 1 provides a main primary coil in which a forward magnetic flux is increased by energization and a forward magnetic flux is reduced by interrupting an electric current, and the main primary coil. Separately provided, a secondary primary coil that generates a magnetic flux in the same forward direction as the primary primary coil when energized, and one end side is connected to an ignition plug, and the magnetic flux generated in the primary primary coil and the secondary primary coil acts to discharge energy. An ignition coil having a secondary coil for generating electricity; a main switch means for switching energization / interruption from a battery to the main primary coil; and a sub switch means for switching energization / interruption from the battery to the sub primary coil. An ignition control means for controlling the main switch means and the auxiliary switch means to generate a discharge spark at an ignition plug at a predetermined timing of a combustion cycle. The ignition control means is capable of performing normal discharge control for generating discharge energy in a secondary coil by controlling energization / interruption of the main primary coil, and the main primary coil and the sub-igniter coil. It is characterized by enabling superimposition discharge control before ignition timing, which controls simultaneous energization and interruption of electricity.

本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、点火タイミング前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。   According to the internal combustion engine ignition device of the present invention, since it is possible to perform pre-ignition timing superimposition discharge control, it is possible to superimpose necessary and sufficient discharge energy according to the operating conditions from the sub primary coil to the secondary coil. A stable high current period is secured without prolonging the energization time to the primary coil, and suitable combustion is realized.

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 showing a first embodiment of an internal combustion engine ignition device 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 various 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. 5 is a waveform diagram schematically showing waveforms of various parts in a combustion cycle when performing pre-ignition timing superimposed discharge control 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. 3 is a waveform diagram schematically showing waveforms of various parts in a combustion cycle when performing post-ignition superimposed discharge control 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. 4 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective parts in a combustion cycle when performing pre-ignition timing superposed discharge control and post-ignition timing superposed discharge control by the internal combustion engine ignition device 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 block diagram which shows 2nd Embodiment of the internal combustion engine ignition device which concerns on this 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 block diagram which shows 3rd Embodiment of the ignition device for internal combustion engines which concerns on this 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。It is a wave form diagram which showed typically each part waveform in a combustion cycle when performing subordinary electric discharge control by an internal combustion engine ignition device concerning a 3rd 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 internal combustion engine ignition device 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, and an ignition coil unit 10 for generating a discharge spark in one spark plug 2 provided for each cylinder of the internal combustion engine, Internal combustion engine drive control device 3 provided with 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, a DC power source 4 such as a vehicle battery, a secondary primary coil magnetic flux generation state It is composed of the 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 internal combustion engine ignition device 1 according to the present embodiment, the ignition control means 31 is included in the internal combustion engine drive control device 3 that comprehensively controls the internal combustion engine of the automobile, but is not limited thereto. Not something. For example, it receives an ignition signal generated by an ignition signal generation function of a normal internal combustion engine drive control device 3, and outputs an appropriate control signal to the ignition coil unit 10 and the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5. The ignition control means may be provided separately.

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。   In the ignition coil unit 10, for example, the ignition coil 11, the main switch element 12, the bypass line 13 provided in parallel with the main switch element 12, the rectifying means 14 provided in the bypass line 13 and the like are housed in a case 15 having a predetermined shape. It is an integrated structure unit. A high-voltage terminal 151 and a connector 152 are provided at appropriate places of the case 15, and the spark plug 2 is connected via the high-voltage terminal 151, and the connector 152 (for example, the first connection terminal 152a to the sixth connection terminal 152f are connected to each other). The internal combustion engine drive control device 3, the DC power source 4 such as a vehicle battery, the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5, and the ground point GND are connected via a connector provided therein.

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 the 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 primary coil 111a and the sub primary coil 111b are arranged so as to surround the center core 1113. Then, the secondary coil 112 is arranged on the outer side thereof.

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 the second connection terminal 152b, for example, and a power supply voltage VB + (for example, 12V) is applied. The other end of the main primary coil 111a is connected to the ground point GND via the main switch element 12 and the 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 a main switch means for turning on / off the main primary coil 111a, and is configured by 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 via, for example, the fourth connection terminal 152d, and is ON / OFF controlled by the ignition signal Si generated by the ignition control means 31. It

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 switching element 12 is turned on by the ignition signal Si and the main primary coil 111a is energized, the main primary current I1a flows, the forward magnetic flux increases, and the main switching element 12 turns off. Then, when the main primary current I1a is cut off, the forward magnetic flux 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 obstructs this magnetic flux change. A discharge spark is generated in the discharge gap of the spark plug 2 and a secondary current I2 flows. The control for discharging the spark plug 2 by the energization / interruption control for the main primary coil 111a 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 spark plug 2 via the high-voltage terminal 151 and the other end connected to the ground point GND via the sixth connection terminal 152f. 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。   The internal combustion engine drive control device 3 can know the operating condition of the engine by monitoring the secondary current I2, and together with other information such as the number of revolutions of the engine, check whether the discharge energy in the cylinder is excessive or insufficient. If the discharge energy applied to the secondary coil 112 is insufficient, the discharge energy is increased, and conversely, if the discharge energy applied to the secondary coil 112 is excessive, the discharge energy is appropriately reduced. , High fuel efficiency improvement effect 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 whose energization direction and 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。   A magnetic flux in the forward direction is generated in the sub primary coil 111b by energization 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). Magnetic flux generated in the opposite second direction (for example, the direction from the second end 111b2 to the first end 111b1) in the opposite direction to the forward direction (magnetic field generated on the secondary side by the main normal discharge control) Magnetic flux in the same direction as) occurs.

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。   Then, 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 to, for example, the first connection. The secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is connected via the terminal 152a. Therefore, 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 feeding side and 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 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。   The first direction and the second direction of 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 energization direction to the main primary coil 111b is set 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 so as to be opposite to each other, the main primary coil 111b is energized with the opposite direction as the first direction. 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 the sub primary coil 111b configured as described above is energized in the first direction at the same timing as the main normal discharge control by the main primary coil 111a described above, a magnetic flux in the same forward direction as the main primary coil 11a is generated. After that, if the energization to the secondary primary coil 111b is interrupted at the same timing as the main normal discharge control, the forward magnetic fluxes of the primary primary coil 111a and the secondary primary coil 111b decrease rapidly at the same time, so the discharge energy applied to the secondary side is reduced. Can be increased. That is, a forward magnetic flux is generated by the sub-primary coil 111b before the ignition timing (before the energization cutoff to the main primary coil 111a), and the energization cutoff to the sub-primary coil 111b is performed simultaneously with the main primary coil 111a. For example, the secondary primary coil 111b can superimpose the discharge energy on 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 timing of interrupting energization of the primary primary coil 111a), the magnetic flux in the opposite direction (higher to the secondary side) is generated. Since it is possible to prevent the secondary side magnetic field from being attenuated and the secondary side electromotive force from being lowered, it is possible to prevent the secondary side coil 111b from being energized because a magnetic flux in the same direction as the magnetic field that generated the voltage) is generated. The secondary current I2 can be kept high. That is, if the secondary primary coil 111b generates a magnetic flux in the opposite direction to act on the secondary coil 112 after the ignition timing, the secondary primary coil 111b can superimpose the 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 power supply to the secondary primary coil 111b in the second direction is cut off is when a necessary and sufficient time for maintaining the secondary current I2 at a high current necessary for suitable combustion in the cylinder has elapsed. However, if the secondary primary coil 111b is continuously energized in the second direction for a longer time than that, the fuel efficiency is rather deteriorated. The desirable timing of energization / interruption of the sub-primary coil 111b is not fixed to a constant value, but changes variously depending on the structure of the internal combustion engine, the characteristics of the ignition coil, the operating condition, and the like. The setting value or setting information (calculation formula for obtaining the setting value, reference table, etc.) suitable for 1 may be stored in advance in the ignition control means 31 of the internal combustion engine drive control device 3.

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 energization to the sub-primary coil 111b is cut off, the counter electromotive force acts on the main primary coil 111a, so that in the reverse direction in which a current reverse 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 risk that the main switching element 12 may break down or the main switching element 12 may be deteriorated earlier. Therefore, the bypass line 13 is provided in parallel with the main switch element 12, and the rectifying means 14 becomes forward from the ground point GND side of the bypass line 13 toward the ignition coil 11 side (for example, the collector side of the main switch element 12). Is connected to the cathode of the main switching element 12 and the anode of the main switching element 12 is connected to the anode thereof.

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 switching between a forward magnetic flux generation state in which the first primary coil 111b can be energized in the first direction and a reverse magnetic flux generation state in which the second 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 the magnetic flux generation state switching means will be described. The sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 includes a first sub switching element 51, a second sub switching element 52, a third sub switching element 53, and a fourth sub switching element 54.

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 a first sub-switch means that switches the first end 111b1 side of the sub-primary coil 111b to the ground point GND so that the sub-primary coil 111b can be energized in the first direction. For example, the first sub-switch element 51 is composed of an insulated gate bipolar transistor for power control, and the collector C of the first sub-switch element 51 is on the second end 111b2 side of the sub-primary coil 111b. Is connected to the ground point GND side, and the 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 switching 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 switching element 52 is capable of supplying power from the first power supply means (for example, the DC power supply 4) to the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b so that the sub primary coil 111b can be energized in the first direction. Functioning as a second auxiliary switch means. For example, the second sub switching element 52 is configured by using a power MOS-FET having a high-speed switching characteristic, the drain D of the second sub switching element 52 is on the DC power source 4 side, and the source S of the second sub switching element 52 is. Is connected to the first end 111b1 side of the sub primary coil 111b, and the first direction energization instruction signal S1d from the ignition control means 31 is input to the gate G of the second sub switching 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 power source 4 supplies the power supply voltage VB + to the first end 111b1 of the sub primary coil 111b. Will be 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 a third sub switch unit that switches the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b to the ground point 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 by using a power MOS-FET having a high-speed switching characteristic, and the drain D of the third sub-switch element 53 is located on the first end 111b1 side of the sub-primary coil 111b and the third sub-switch element 53. The source S of the switch element 53 is connected to the ground point GND side, 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 the 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 from the second power supply means (for example, the DC power supply 4) to the first end 111b1 side of the sub primary coil 111b so that the sub primary coil 111b can be energized in the second direction. Functioning as a fourth sub-switching means. For example, the fourth sub switching element 54 is configured by using a power MOS-FET having a high-speed switching characteristic, the drain D of the fourth sub switching element 54 is on the DC power source 4 side, and the source S of the fourth sub switching element 54 is S. Is connected to the second end 111b2 side 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 switching element 54. Therefore, when the second direction energization instruction signal S2d is turned ON (for example, the signal level is H), the fourth sub switch element 54 is turned ON, and the DC power source 4 supplies the power supply voltage VB + to the second end 111b1 of the sub primary coil 111b. Will be applied. In order to increase the voltage applied to the sub-primary coil 111b, a higher-voltage DC power supply may be used instead of the VB + DC power supply 4 for the first power supply and the second power supply. Alternatively, a booster circuit 7 (shown by a chain double-dashed 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 with respect to the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 having the above-described structure will be described based on FIGS. 2 to 5.

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 in which the discharge energy is given to the secondary coil 112 by 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 during 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 switching 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 point GND. However, since the first-direction energization instruction signal S1d remains off, the sub-primary coil 111b is not energized in the first direction.

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。   The main primary current I1a increases until the saturation current is reached as time passes since the main primary coil 111a is energized, and energy is stored in the main primary coil 111a. Then, when the ignition signal Si is turned off at the ignition timing (when the signal level is changed from H to L), an electromotive force corresponding to the energy accumulated in the main primary coil 111a is generated on the secondary side, and the secondary current I2 is generated. As it flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2 and discharge sparks are generated in the cylinder (capacity 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 Since it also decays, it may not always be possible to obtain sufficient discharge spark to maintain 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 main normal discharge control described above, what is applied to the main primary coil 111a is constant at the power supply voltage VB + of the DC power supply 4, so the discharge energy applied from the main primary coil 111a to the secondary coil 112 is almost constant. is there. Therefore, when it is necessary to flow a high discharge current to the spark plug 2 for a longer time in order to maintain a stable combustion state, such as when the engine speed is low, the main primary coil 111a to the secondary coil 112 are connected. It is necessary to increase the discharge energy applied to the main primary coil 111a by prolonging the ON time of the ignition signal Si. 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, and the main switch element 12 malfunctions or the life of the switch element 12 is reduced. There is a risk of shrinking. Therefore, in the internal combustion engine ignition device 1 according to the present embodiment, by using the sub-primary coil 111b, the discharge energy applied to the secondary coil 112 at the ignition timing can be obtained 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 pre-ignition timing superimposition discharge control in which the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is switched to the forward magnetic flux generation state to energize the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b simultaneously. During the combustion cycle of 1, the energy stored in both the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b is applied 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 in 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 kept OFF. Then, the main switching element 12 and the first sub switching element 51 and the second sub switching element 52 of 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 is added. The current I1b1 flows. At this time, the current I1b1 in the first direction flows in the sub primary coil 111b, so that 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。   The main primary current I1a and the sub primary current I1b increase until the saturation current is reached with the passage of time from the energization of the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b, and the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b receive energy. 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, When the next current I2 flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2, causing a discharge spark 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, the discharge energy given to the secondary coil 112 by simultaneously cutting off the main primary current I1a and the sub primary current I1b is given to the secondary coil 112 only from the main primary coil 111a by the above-mentioned main normal discharge control. Since the discharge energy is larger than the discharge energy (the shaded portion in the secondary current waveform in FIG. 3), the applied voltage that causes capacitive discharge is correspondingly increased, and a large secondary current I2 flows. Therefore, if the ignition control means 31 performs the superimposition discharge control before the ignition timing, the discharge energy applied to the secondary side is increased without increasing the ON time of the ignition signal Si, and a high discharge current is supplied for a longer time. It can be flowed 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 pre-ignition timing superimposition discharge control is to superimpose the energy accumulated on the primary side by using the sub-primary coil 111b before the ignition timing at which discharge energy is generated on the secondary side by cutting off the current on the primary side. Every other time, it means a control for generating a discharge spark on the spark plug 2 by the discharge energy generated on the secondary side due to the current cutoff 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 pre-ignition timing superposed discharge control is not necessarily applicable only to increasing the discharge energy applied to the secondary side. For example, when the main primary coil 111a and the main switching element 12 are likely to be damaged by heat, by performing pre-ignition timing superimposed discharge control using the sub primary coil 111b, the main primary coil 111a and the main switching element 12 are controlled. 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 and the time reduction first direction energization instruction signal are controlled by the ignition control means 3 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 primary primary current I1a and the secondary primary current I1b1 in the first direction flow through the primary primary coil 111a and the secondary primary coil 111b is shortened, and the primary primary coil 111a and the secondary primary coil 111b are respectively loaded. Reduce the energy stored. This makes it possible to cut off the main primary current I1a and the sub-primary current I1b1 in the first direction so that the discharge energy applied to the secondary side is about the same as the discharge energy applied to the secondary side by the main normal discharge control. Therefore, the spark plug 2 is not hindered from being discharged. Moreover, the heat generation amount of the main switch element 12 and the main primary coil 111a can be reduced by driving with the time shortened ignition signal Si '. Of course, even when it becomes necessary to apply more discharge energy to the secondary side, by appropriately adjusting the load ratio of the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b, the main switch element 12 and the main primary coil 111a can be adjusted. There is an advantage that a necessary and sufficient high current period can be secured while suppressing generation of excessive heat.

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-mentioned pre-ignition timing superimposition discharge control, by increasing the electromotive force generated on the secondary side due to the current cutoff on the primary side, a high current flows to the secondary side at once and capacitive discharge occurs, but after that, inductive discharge occurs. Since the period during which the high secondary current can be maintained does not dramatically increase, it cannot be said that the fuel consumption efficiency is necessarily good as the control for causing the high discharge current to flow through the ignition plug 2 for a longer time. Therefore, in the internal combustion engine ignition device 1 according to the present embodiment, by using the sub primary coil 111b, the high current period on the secondary side can be lengthened without lengthening 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 by energization / interruption of the main primary coil 111a, the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is switched to the reverse direction magnetic flux generation state to start energization of the sub primary coil 111b. This shows the discharge control, which is necessary to maintain the induced discharge from the sub-primary coil 111b after the ignition timing at which the secondary side is supplied with the discharge energy by the energization / interruption control to the primary side during one combustion cycle. This is a control that gives 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 during 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 switching 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 point GND. However, since the first-direction energization instruction signal S1d remains off, the sub-primary coil 111b is not energized in the first direction.

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）。   The main primary current I1a increases until the saturation current is reached as time passes since the main primary coil 111a is energized, and energy is stored in the main primary coil 111a. Then, when the ignition signal Si is turned off at the ignition timing (when the signal level is changed from H to L), an electromotive force corresponding to the energy accumulated in the main primary coil 111a is generated on the secondary side, and the secondary current I2 is generated. As it flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2, and a discharge spark occurs in the cylinder (capacity 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 ignition plug 2 as described above and the discharge current starts to flow, the ignition control means 31 turns on the second-direction energization permission signal S2p (at the timing of transition from capacity discharge to induction discharge, for example). 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 PWM control for changing the duty ratio of the second-direction energization instruction signal S2d is performed to adjust the power supplied to the sub primary coil 111b.

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。   Then, the secondary primary current I1b2 flowing in the secondary primary coil 111b gradually increases until it reaches the saturation current, and the magnetic flux in the opposite direction (in the same direction as the magnetic field generated in the secondary coil 112 after ignition timing). (Magnetic flux) also increases (indicated by shading in the sub-primary coil current waveform of FIG. 4). Therefore, the magnetic flux in the opposite direction 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 is high. The current is maintained as it is (indicated by shading in the secondary current waveform of FIG. 4), and the high current period suitable for in-cylinder combustion can be effectively lengthened.

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。   After that, when a high current maintaining period (high current period) 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 reverse magnetic flux from the sub-primary coil 111b does not act on the secondary coil 112, so that a low secondary current I2 due to only electromagnetic energy emission from the secondary coil 112 flows thereafter, and the secondary current I2 eventually comes. 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 means 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 inter-electrode of the spark plug 2 is increased. The period during which the discharge current flowing through the battery can be maintained at a high current can be extended. In addition, since the reverse magnetic flux acting on the secondary coil 112 from the sub primary coil 111b is sufficient to generate and maintain a high current necessary and sufficient for maintaining the combustion in the cylinder appropriately, the sub primary coil 111b is required. The energy required to energize the vehicle can be kept low, which is effective in improving fuel efficiency. In addition, in the internal combustion engine ignition device 1 of the present embodiment, the ignition control means 31 can perform PWM control of the fourth switch element 54 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5, so that after-ignition timing superimposed discharge control is performed. By appropriately increasing / decreasing the secondary primary current I1b2 flowing in the secondary primary coil 111b in the second direction, 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。   Note that the post-ignition timing superimposed discharge control is to superimpose energy to be given to the secondary side by using the sub-primary coil 111b after the ignition timing at which discharge energy is generated on the secondary side by interrupting the current on the primary side. This means a control for maintaining the discharge generated in the spark 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。   Further, the timing at which the secondary primary current I1b2 in the second direction starts to flow to the secondary primary coil 111b may be after the ignition timing and is not particularly limited. For example, it may be performed at the same time as the current cutoff to the main primary coil 111a, or the secondary primary current I1b2 may be made to flow after a predetermined time has elapsed from the current cutoff at the primary side, or the secondary current may be made to flow to the secondary side. When the next current I2 reaches a predetermined judgment value (for example, the value of the secondary current considered to be high below which the discharge current flowing through the spark plug 2 is below a high current value capable of maintaining discharge spark formation suitable for in-cylinder combustion). Alternatively, the sub primary current I1b2 may be passed.

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-mentioned pre-ignition timing superposition discharge control and post-ignition timing superposition discharge control superimpose discharge energy on the secondary side by using the same secondary primary coil 111b, but the control is performed before and after ignition timing. Since they are separated, 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 post-ignition superimposition discharge control is performed and then the post-ignition superimposition discharge control is performed, and the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b both store the same during one combustion cycle. This is a control in which after the energy is applied to the secondary coil 112 all at once, the energy necessary and sufficient for maintaining the induced discharge is further applied to the secondary side from the sub primary coil 111b.

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 simultaneously cutting off the main primary current I1a and the sub primary current I1b, the discharge energy given to the secondary side is the amount of the addition of the sub primary coil 111b (in the sub primary coil waveform of FIG. (Shown), the applied voltage that causes capacitive discharge on the secondary side is correspondingly increased (indicated by thin shading in the secondary current waveform of FIG. 5), and further, the secondary primary coil 111b is moved in the second direction. The secondary current I1b2 flows (the shaded portion in the sub-primary coil waveform in FIG. 5) acts on the secondary coil 112, and the secondary current I2 is maintained as a high current (see FIG. 5). In the secondary current waveform, it is indicated by dark shading).

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 pre-ignition timing superposed discharge control and the post-ignition timing superposed discharge control are performed during one combustion cycle, it is possible to give a larger discharge energy to the secondary side than when the respective controls are performed alone. Therefore, 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 internal combustion engine ignition device 1 according to the first embodiment described above, the main normal discharge control, the pre-ignition timing superposed discharge control, and the post-ignition timing superposed discharge are optimized so as to be optimal according to the operating condition of the internal combustion engine. Since control and pre-ignition timing superposition discharge control + post-ignition timing superposition discharge control can be used properly, power consumption for ignition can be optimized and a high fuel efficiency 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 the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b, but can be configured to have the same size as an existing ignition coil. Therefore, it is not necessary to use a plurality of coils or a booster circuit to increase the discharge energy applied to the secondary side, and the ignition coil 11 having the same size as that of the existing ignition coil is sufficient. 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 internal combustion engine ignition device 1 according to the first embodiment has a function for 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. Although the magnetic flux generation state switching unit 5 is unitized, the unit is not limited to this. For example, 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, so that the signal path of the ignition signal Si is simple. Therefore, it is conceivable to dispose 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 internal combustion engine ignition device 1'according to the second embodiment shown in FIG. 6, the first auxiliary switch element 51 is housed in the case 15 of the ignition coil unit 10 '. The gate G which is the control terminal of the main switching element 12 and the gate G which is the control terminal of the first sub switching element 51 are connected to the fourth connection terminal 152d, and the internal combustion engine drive control device 3 is connected via the fourth connection terminal 152d. Ignition signal from is input. In this way, the signal path of the ignition signal Si can be simplified. 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 achieved even if they are integrally sealed with the ignition coil 11. The sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5'is unitized by housing the second sub switching element 52, the third sub switching element 53 and the fourth sub switching element 54 in one 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 controls 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 similar to that of the internal combustion engine ignition device 1 according to the first embodiment and the pre-ignition timing superimposition discharge are performed. Control, superposed discharge control after ignition timing, superposed discharge control before ignition timing + superposed 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, both the main switch element 12 and the first sub switch element 51 are controlled by the ignition signal Si. The 12 and the first sub-switch element 51 may be ON / OFF controlled 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 internal combustion engine ignition device 1 ″ of the third embodiment shown in FIG. 7 generates the main ignition signal Sia and the auxiliary ignition signal Sib by the ignition control means 31 ″ of the internal combustion engine drive control device 3 ″, and uses the main ignition signal Sia. The main switch element 12 is ON / OFF controlled, and the first sub switch element 51 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is ON / OFF controlled by the sub ignition signal Sib. It becomes possible to flow the sub-primary current I1b1 in the first direction through the sub-primary coil 111b without flowing 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。   8 shows the 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. Control for giving discharge energy to the secondary side by means of, for example, it is effective 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 switching element 51 and the second sub switching element 52 are turned on at the same time, and the first direction The secondary primary current I1b1 flows. Note that the sub ignition signal Sib cannot control the flow of the sub primary current I1b by this signal alone, but connects the second end 111b2 of the sub primary coil 111b to the ground point GND side and supplies power from the first end 111b1. Since it is possible to perform the above, it 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。   With the passage of time from the energization of the sub primary coil 111b, the sub primary current I1b1 in the first direction increases until it reaches the saturation current, and energy is accumulated in the sub primary coil 111b. Then, when the ignition signal Si is turned off at the ignition timing (when the signal level is changed from H to L), an electromotive force corresponding to the energy accumulated in the sub primary coil 111b is generated on the secondary side, and the secondary current I2 flows. At the same time, a dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark 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 primary energy is applied to the secondary side only by the sub-primary coil 111a without using the main primary coil 111a, and the normal discharge is generated in the ignition plug 2. Is possible. Further, in the internal combustion engine ignition device 1 ″ according to the third embodiment, the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b can be selectively used as coils for accumulating energy to be given to the secondary side. It is possible to avoid excessive load on only the primary coil 111a, and to effectively avoid accidental failure of the ignition coil 11. Also, due to some factors, the main primary coil 111a in the ignition coil unit 10, the main switching element 12 or Even if the main primary discharge control or the secondary normal discharge control is disabled due to a failure of any of the secondary primary coils 111b, the primary normal discharge control or the secondary normal discharge control can be performed by the primary coil that functions normally. Therefore, the discharge of the ignition coil 2 can be ensured, and the worst situation in which the cylinder concerned 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。   Further, 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 timing of starting energization of the sub primary coil 111b by the sub ignition signal Sib is mainly set. 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 timing at which the main primary coil 111a is energized by the ignition signal Sia, for example, the ON time of the main ignition signal Sia. Then, when the energy stored in the main primary coil 111a is slightly insufficient, the ON time of the main ignition signal Sia is not lengthened, and the ON time is set to such an extent that the shortage of energy is supplemented by the sub primary coil 111b. By outputting the ignition signal Sib (and the first direction energization instruction signal S1d), necessary and sufficient energy can be obtained. Stable ignition control can be realized by being accumulated in the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b. Moreover, 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 prevented. 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 source 4 is used as the DC power source for supplying power to the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b, as in the internal combustion engine ignition device 1 ", the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b are connected to each other. 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 source having a voltage higher than that of the DC power source 4 or a booster circuit is used as the first power feeding means for supplying power to the sub-primary coil 111b. Even when the voltage applied to the sub primary coil 111b is increased, the discharge energy equivalent to that of the main normal discharge control can be obtained by the sub 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 ′ and 1 ″ according to the first to third embodiments described above shows only one cylinder, but in the case of an internal combustion engine including a plurality of cylinders, The sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 may be provided, or all the first to fourth sub-switch elements 51 to 54 corresponding to each cylinder may be integrated into a single case. The ignition coil unit 10 may be connected.

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。   Although some embodiments of the internal combustion engine ignition device according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to these embodiments and is described in the claims. As long as the configuration is not changed, known equivalent technical means may be diverted.

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 Main primary coil 111b Sub primary coil 112 Secondary coil 113 Center core 12 Main switch element 15 Case 2 Spark plug 3 Internal combustion engine drive control device 31 Ignition control means 4 DC power supply 5 Sub-Primary Coil 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 (1)

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、
前記主一次コイルとは別に設けられ、通電により前記主一次コイルと同じ順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、
前記バッテリから前記副一次コイルへの通電・遮断を切り替える副スイッチ手段と、
前記主スイッチ手段および前記副スイッチ手段を制御して、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通常放電制御が可能であると共に、
前記主一次コイルおよび前記副一火コイルへの通電・遮断を同時に制御する点火タイミング前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 cutting off the current,
A sub- primary coil which is provided separately from the main primary coil and generates a magnetic flux in the same forward direction as the main primary coil when energized,
A secondary coil, one end side of which is connected to an ignition plug, and a magnetic flux generated in the main primary coil and the sub primary coil acts to generate discharge energy,
An ignition coil having
A main switch means for switching between energization and interruption from a battery to the main primary coil,
Auxiliary switch means for switching between energization / interruption from the battery to the sub primary coil,
Ignition control means for controlling the main switch means and the sub switch means to generate a discharge spark at an ignition plug at a predetermined timing of a combustion cycle,
Equipped with
The ignition control means,
It is possible to perform normal discharge control for generating discharge energy in the secondary coil by controlling the energization / interruption of the main primary coil,
An ignition device for an internal combustion engine capable of performing pre-ignition timing superimposition discharge control for simultaneously controlling energization / interruption of the main primary coil and the sub-first ignition coil.

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