JP7331772B2

JP7331772B2 - 点火制御装置

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Publication number: JP7331772B2
Application number: JP2020081281A
Authority: JP
Inventors: 景子三宅; 貴士大野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-05-01
Filing date: 2020-05-01
Publication date: 2023-08-23
Anticipated expiration: 2040-05-01
Also published as: JP2021175880A; WO2021220844A1; DE112021002514T5

Description

内燃機関等の点火を制御する点火制御装置に関する。

火花点火式の車両エンジンにおける点火制御装置は、気筒ごとに設けられる点火プラグに、一次コイルと二次コイルを有する点火コイルを接続した点火装置を備え、一次コイルへの通電遮断時に二次コイルに発生する高電圧を印加して、火花放電を発生させている。また、火花放電による混合気への着火性を高めるために、火花放電の開始後に、放電エネルギを投入する手段を設けている。

その際に、１つの点火コイルによる点火動作を繰り返す複数回点火を行うことも可能であるが、より安定した点火制御を行うために、主点火動作によって発生した火花放電中に、放電エネルギを追加して、二次電流を重畳的に増加させるようにしたものがある。例えば、特許文献１には、１気筒毎に２系統のエネルギ供給手段が設けられており、一方の系統のエネルギ供給手段にて主点火を開始した後に、他方の系統のエネルギ供給手段を動作させて、二次コイルに同一方向の二次電流を継続して流すことで、火花放電を継続させるように構成された点火装置が提案されている。

特許文献１に開示される点火装置は、主点火回路とエネルギ投入回路の２系統のエネルギ供給手段を有すると共に、その一方の系統に共通の信号線を設けることで、制御側の出力端子の不足等を抑制している。共通の信号線は、一方の端部が、制御側の出力端子に接続されると共に、他方の端部が途中で分岐して、分岐した各信号線が、気筒毎に設けられるエネルギ投入回路とそれぞれ接続される。このようにすると、一本の信号線の追加で、複数気筒のエネルギ投入を制御することができる。

特開２０１７－２１０９６５号公報

特許文献１の構成では、共通の信号線から、電気的に並列な複数の分岐線を介して、各気筒に同じエネルギ投入信号が入力されるようになっている。これにより、エンジン側と点火装置側とを接続する信号線や端子の数を低減できる一方で、点火装置側のインターフェイスの仕様変更が必要となることが、新たな課題となっている。すなわち、複数気筒の信号入力回路部に設けられる複数の入力抵抗が並列接続になることから、気筒数による入力インピーダンスの変化に起因してインピーダンス不整合が起こり、信号レベルの低下により各気筒にてエネルギ投入信号を正しく認識できなくなるおそれがある。そのため、従来は、気筒数に応じた回路構成の変更が必要となっていた。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、複数の点火装置に共通の信号線を用いてエネルギ投入する構成において、気筒数によらず、共通の信号入力回路部を用いてエネルギ投入信号を正しく認識可能な点火制御装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
内燃機関の複数の気筒に対応する複数の点火装置（１０）を備える内燃機関の点火制御装置（１）であって、
複数の上記点火装置のそれぞれに、主点火信号（ＩＧｔ）を受信するためのＩＧｔ信号線（Ｌ１）が設けられると共に、複数の上記点火装置に対して共通に、エネルギ投入信号（ＩＧｗ）を受信するためのＩＧｗ信号線（Ｌ２）が設けられており、
上記点火装置は、
上記主点火信号に基づく主点火動作を制御する主点火制御回路部（３）と、
上記エネルギ投入信号に基づくエネルギ投入動作を制御するエネルギ投入制御回路部（４）と、
上記主点火信号及び上記エネルギ投入信号が入力される信号入力回路部（５）と、を備え、
上記信号入力回路部は、上記ＩＧｗ信号線に接続されるＩＧｗ入力線（Ｌ２１）と接地電位（ＧＮＤ）との間に挿入される入力抵抗（Ｒｗ）と、上記主点火信号の入力に対応して開始される気筒選択期間（Ｔａ）の間のみ上記入力抵抗を有効化する気筒選択回路（５０）と、を含んでおり、
上記気筒選択回路は、
上記主点火信号の入力開始を検出してＩＧｔトリガ信号を生成するＩＧｔ入力開始検出回路（５１）と、
上記ＩＧｔトリガ信号の入力により、上記気筒選択期間に対応する選択期間信号を生成する期間生成回路（５２）と、
上記ＩＧｗ入力線に挿入され、上記選択期間信号に対応して切り替えられて、上記気筒選択期間に入力される上記エネルギ投入信号を選択的に通過させる第１切替スイッチ（ＳＷ１）と、を含む、内燃機関の点火制御装置にある。

上記点火制御装置において、複数の点火装置は、ＩＧｔ信号線からの信号に基づいて主点火動作を行い、さらに、ＩＧｗ信号線からの信号に基づいてエネルギ投入動作を行う。このとき、共通のＩＧｗ信号線から受信されるエネルギ投入信号は、各点火装置の信号入力回路部に入力される一方、信号入力回路部に設けられる入力抵抗は、気筒選択回路による気筒選択期間中にのみ有効化される。気筒選択期間は、主点火信号が入力された気筒にて開始され、常に１つの気筒でのみ入力抵抗が有効となるので、気筒数の変化によるインピーダンス不整合が抑制される。これにより、選択された気筒において、気筒別のエネルギ投入信号の信号レベルを正しく認識できるので、主点火動作に続くエネルギ投入動作を制御性よく実施することができる。また、気筒数に応じて回路構成を変更する必要がないので、信号入力回路部の共通化が可能になる。

以上のごとく、上記態様によれば、複数の点火装置に共通の信号線を用いてエネルギ投入する構成において、気筒数によらず、共通の信号入力回路部を用いてエネルギ投入信号を正しく認識可能な点火制御装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、内燃機関の点火制御装置の全体概略構成図。実施形態１における、内燃機関の点火制御装置に設けられる点火装置の詳細構成を示す全体構成図。実施形態１における、点火制御装置の点火制御回路に入力される各種信号に基づく主点火動作及びエネルギ投入動作を示すタイムチャート図。実施形態１における、点火制御装置の点火制御回路の構成を、従来の点火制御回路の構成と比較して示す図。従来の点火制御回路における、入力信号に基づく主点火動作及びエネルギ投入動作を示すタイムチャート図。実施形態２における、内燃機関の点火制御装置に設けられる点火装置の詳細構成を示す全体構成図。実施形態２における、点火制御装置の点火制御回路に入力される各種信号に基づく主点火動作及びエネルギ投入動作を示すタイムチャート図。実施形態３における、内燃機関の点火制御装置に設けられる点火装置の詳細構成を示す全体構成図。実施形態４における、内燃機関の点火制御装置の全体概略構成図。実施形態４の変形例における、内燃機関の点火制御装置の全体概略構成図。

（実施形態１）
内燃機関の点火制御装置に係る実施形態１について、図１～図３を参照して説明する。
図１において、点火制御装置１は、例えば、内燃機関としての車載用の火花点火式エンジンに適用されて、気筒毎に設けられる点火プラグＰの点火を制御する。点火制御装置１は、図示しないエンジンの複数の気筒に対応する複数の点火装置１０を備えており、エンジンからの点火指令に基づいて、各点火装置１０に接続される点火コイル２の通電が制御される。ここで「接続」とは、電気的な接続を意味するものとし、以降も同様とする。

複数の点火装置１０は、それぞれ、点火制御回路１１を備えており、点火指令に基づく点火制御を行う。そのために、複数の点火装置１０のそれぞれに対して、主点火信号ＩＧｔを受信するためのＩＧｔ信号線Ｌ１が設けられると共に、複数の点火装置１０に対して共通に、エネルギ投入信号ＩＧｗを受信するためのＩＧｗ信号線Ｌ２が設けられる。ＩＧｔ信号線Ｌ１及びＩＧｗ信号線Ｌ２は、外部のエンジン用電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵ；Electronic Control Unitと略称する）１００に接続される。

具体的には、各点火装置１０の点火制御回路１１は、主点火信号ＩＧｔに基づく主点火動作を制御する主点火制御回路部３と、エネルギ投入信号ＩＧｗに基づくエネルギ投入動作を制御するエネルギ投入制御回路部４と、主点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入信号ＩＧｗが入力される信号入力回路部５と、を備える。

図２に構成例を示すように、点火コイル２は、一次コイル２１及び二次コイル２２を備え、一次コイル２１を流れる一次電流Ｉ１の増減に伴い、点火プラグＰに接続される二次コイル２２に放電エネルギを発生させる。主点火制御回路部３は、点火コイル２の一次コイル２１への通電を制御して、点火プラグＰに火花放電を生起する主点火動作を行う。また、エネルギ投入制御回路部４は、主点火動作により点火コイル２の二次コイル２２を流れる二次電流Ｉ２に電流を重畳させるエネルギ投入動作を行う。

信号入力回路部５は、具体的には、入力抵抗Ｒｗと、気筒選択回路５０とを含む。入力抵抗Ｒｗは、ＩＧｗ信号線Ｌ２に接続されるＩＧｗ入力線Ｌ２１と接地電位ＧＮＤとの間に挿入される。気筒選択回路５０は、主点火信号ＩＧｔの入力に対応して開始される気筒選択期間Ｔａの間のみ、入力抵抗Ｒｗを有効化するよう構成される。これにより、気筒数によらず、選択された気筒においてのみ入力抵抗Ｒｗが有効となり、入力インピーダンスの不整合が抑制されるので、エネルギ投入信号ＩＧｗを正しく認識することができる。

好適には、気筒選択期間Ｔａは、自気筒への主点火信号ＩＧｔの入力を起点とし、他気筒への主点火信号ＩＧｔの入力が開始される時点よりも前に終了する。また、信号入力回路部５は、入力抵抗Ｒｗを含むＩＧｗ検出回路６を備える。ＩＧｗ検出回路６は、ＩＧｗ入力線Ｌ２１からの入力信号ＩＧｗ_inの信号レベルを基準値Ｖ(-)と比較した結果に基づいて、エネルギ投入信号ＩＧｗを識別すると共に、気筒選択期間Ｔａの間のみエネルギ投入制御回路部４へ出力する。

好適には、気筒選択回路５０は、ＩＧｔ入力開始検出回路としてのＩＧｔ立ち上がり検出回路５１と、期間生成回路としてのタイマ回路５２と、第１切替スイッチＳＷ１とを含む。ＩＧｔ立ち上がり検出回路５１は、主点火信号ＩＧｔの入力開始を検出して、ＩＧｔトリガ信号としての立ち上がりトリガ信号を生成する。タイマ回路５２は、立ち上がりトリガ信号の入力により、気筒選択期間Ｔａに対応する選択期間信号としてのタイマ信号を生成する。第１切替スイッチＳＷ１は、ＩＧｗ入力線Ｌ２１に挿入されて、タイマ信号に対応して切り替えられ、気筒選択期間Ｔａに入力されるエネルギ投入信号ＩＧｗを選択的通過させる。

これにより、選択された気筒においてのみ、エネルギ投入制御回路部４へエネルギ投入信号ＩＧｗを入力させて、主点火動作に続くエネルギ投入動作を行うことができる。期間生成回路は、主点火信号ＩＧｔの入力開始をオントリガとして選択期間信号を生成する回路であればよく、後述するように、エネルギ投入信号ＩＧｗの入力停止をオフトリガとして選択期間信号となるパルス信号を生成するパルス生成回路であってもよい。

以下、点火制御装置１の各部構成について、詳細に説明する。
図２に示すように、本形態の点火制御装置１は、任意の気筒数の火花点火式エンジンに適用され、気筒毎に設けられる点火装置１０を用いて、点火プラグＰに火花放電を生起する。以下、気筒番号を＃１～＃ｎとして示す。ここでは、＃１気筒について、点火装置１０の具体的構成を示しているが、他の気筒においても同様の構成を有するものとする。例えば、図１には、４気筒エンジンの場合を示している（すなわち、＃１～＃４）。

点火装置１０は、点火プラグＰに接続される点火コイル２と、点火コイル２に接続される主点火用スイッチ２Ａ及びエネルギ投入用スイッチ２Ｂと、主点火動作及びエネルギ投入動作を制御する点火制御回路１１とを備える。点火プラグＰは、火花ギャップＧを挟んで対向する中心電極と接地電極とを備える公知の構成とすることができる。

点火コイル２は、一次コイル２１を流れる一次電流Ｉ１の増減により、点火プラグＰに接続される二次コイル２２に放電エネルギを発生させる。ここでは、一次コイル２１を、中間タップ２０を介して、主一次コイル２１ａ及び副一次コイル２１ｂが直列接続された構成としており、主一次コイル２１ａと副一次コイル２１ｂの接続点となる中間タップ２０には、車両バッテリ等の直流電源Ｂから、第１ダイオード２３を介して、バッテリ電圧が供給される。第１ダイオード２３は、アノード端子が直流電源Ｂに接続されカソード端子が中間タップ２０に接続される。中間タップ２０と反対側において、主一次コイル２１ａと接地電位ＧＮＤとの間には、主点火用スイッチ２Ａが接続されており、副一次コイル２１ｂと接地電位ＧＮＤとの間には、エネルギ投入用スイッチ２Ｂが接続される。

点火コイル２は、一次コイル２１となる主一次コイル２１ａ又は副一次コイル２１ｂと、二次コイル２２とが、互いに磁気結合されて、公知の昇圧トランスを構成する。二次コイル２２の一端側は、点火プラグＰに接続されており、他端は、第２ダイオード２４及び二次電流検出抵抗２５を介して接地されている。第２ダイオード２４は、アノード端子が二次コイル２２に接続しカソード端子が二次電流検出抵抗２５に接続するように配置されて、二次コイル２２を流れる二次電流Ｉ２の方向を規制している。

点火装置１０には、外部のエンジンＥＣＵ１００に接続されるＩＧｔ信号線Ｌ１から、主点火動作を行うための主点火信号ＩＧｔが入力されると共に、ＩＧｗ信号線Ｌ２から、エネルギ投入動作を行うためのエネルギ投入信号ＩＧｗが入力される。点火制御回路１１には、主点火動作を制御する主点火制御回路部３と、エネルギ投入動作を制御するエネルギ投入制御回路部４とが設けられると共に、主点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入信号ＩＧｗが入力される信号入力回路部５が設けられる。

エンジンＥＣＵ１００には、気筒数に応じた複数のＩＧｔ生成部１０１と、全気筒に共通のＩＧｗ生成部１０２が設けられる。ＩＧｔ生成部１０１は、対応する気筒の主点火信号ＩＧｔを生成し、気筒別のＩＧｔ信号線Ｌ１を介して、対応する気筒の点火装置１０に送信する。また、ＩＧｗ生成部１０２において、各気筒に対応するエネルギ投入信号ＩＧｗを生成し、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２を介して、各気筒に送信する。

このとき、各ＩＧｔ信号線Ｌ１の一端側は、気筒毎のＩＧｔ生成部１０１に連なるエンジンＥＣＵ１００の出力端子に接続し、他端側は、対応する点火装置１０の入力端子を介して、点火制御回路１１のＩＧｔ入力線Ｌ１１に接続される。気筒別の主点火信号ＩＧｔ、ＩＧｔ信号線Ｌ１は、図２中にＩＧｔ＃１～ＩＧｔ＃ｎ、Ｌ１＃１～Ｌ１＃ｎとして示されている。

また、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２の一端側は、共通のＩＧｗ生成部１０２に連なるエンジンＥＣＵ１００の出力端子に接続し、他端側は、各気筒の点火装置１０に対応して順次二股状に分岐している。ＩＧｗ信号線Ｌ２の各分岐線は、対応する点火制御回路１１の入力端子を介して、ＩＧｗ入力線Ｌ２１に接続される。これにより、複数の点火装置１０に対応する複数のＩＧｗ入力線Ｌ２１は、互いに並列接続される。

各点火装置１０の点火制御回路１１において、ＩＧｔ入力線Ｌ１１及びＩＧｗ入力線Ｌ２１は、信号入力回路部５を経由して、主点火制御回路部３及びエネルギ投入制御回路部４に接続される。信号入力回路部５は、ＩＧｔ入力線Ｌ１１に入力される主点火信号ＩＧｔを検出して、主点火制御回路部３へ出力するＩＧｔ検出回路３１を有すると共に、ＩＧｗ入力線Ｌ２１に入力されるエネルギ投入信号ＩＧｗを検出して、エネルギ投入制御回路部４へ出力するＩＧｗ検出回路６を有する。信号入力回路部５は、気筒選択回路５０を通過した信号を、ＩＧｗ検出回路６への入力信号ＩＧｗ_inとして、気筒別のエネルギ投入信号ＩＧｗを抽出し、エネルギ投入制御回路部４への出力信号ＩＧｗ_outとする。信号入力回路部５の詳細は、後述する。

主点火制御回路部３は、主点火信号ＩＧｔに基づいて、主点火用スイッチ２Ａの駆動信号を生成し、所定のタイミングで主点火用スイッチ２Ａをオンオフ駆動することにより、主一次コイル２１ａへの通電を制御する。主点火用スイッチ２Ａは、電圧駆動型のスイッチング素子、例えば、ＩＧＢＴ（すなわち、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）であり、ゲート端子に入力するゲート信号に応じて、ゲート電位が制御されることにより、コレクタ端子とエミッタ端子の間が導通又は遮断される。主点火用スイッチ２Ａのコレクタ端子は、主一次コイル２１ａに接続され、エミッタ端子は接地されている。

エネルギ投入制御回路部４は、エネルギ投入信号ＩＧｗに基づいて、エネルギ投入用スイッチ２Ｂの駆動信号を生成し、所定のタイミングでエネルギ投入用スイッチ２Ｂをオンオフ駆動することにより、副一次コイル２１ｂへの通電を制御する。エネルギ投入用スイッチ２Ｂは、電圧駆動型のスイッチング素子、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（すなわち、電界効果型トランジスタ）であり、ゲート端子に入力するゲート信号に応じてゲート電位が制御されることにより、ドレイン端子とソース端子の間が導通又は遮断される。エネルギ投入用スイッチ２Ｂのドレイン端子は、副一次コイル２１ｂに接続され、ソース端子は接地されている。

主点火動作は、主点火用スイッチ２Ａがオン（すなわち、閉状態）となることで開始され、主一次コイル２１ａへの通電により、一次電流Ｉ１が流れる。次いで、主点火用スイッチ２Ａがオフ（すなわち、開状態）となり、主一次コイル２１ａへの通電が遮断されると、相互誘導作用により二次コイル２２に高電圧が発生する。この高電圧が、点火プラグＰの火花ギャップＧに印加されて、火花放電が発生し、二次電流Ｉ２が流れる。

エネルギ投入動作は、主点火動作による火花放電の発生後に、エネルギ投入用スイッチ２Ｂがオン（すなわち、閉状態）となることで開始され、二次コイル２２を流れる二次電流Ｉ２に対して電流が重畳されて、火花放電が継続される。このとき、主一次コイル２１ａと副一次コイル２１ｂとは、直流電源Ｂからの通電時に生じる磁束の向きが逆方向になるように巻回されており、副一次コイル２１ｂへの通電により、同じ向きの重畳磁束を生じさせて、エネルギ投入用スイッチ２Ｂがオフ（すなわち、開状態）となるまで、重畳的に放電エネルギを増加させることができる。

エネルギ投入動作において、エネルギ投入用スイッチ２Ｂは、二次電流Ｉ２の検出値が所定の目標値となるように、オンオフ駆動される。エネルギ投入制御回路部４には、二次電流検出抵抗２５に基づく二次電流Ｉ２の検出値が入力されており、エネルギ投入制御回路部４は、目標値と検出値との比較結果に基づいて、エネルギ投入用スイッチ２Ｂをオンオフし、二次電流Ｉ２のフィードバック制御を行う（すなわち、Ｉ２Ｆ／Ｂ）。

エンジンＥＣＵ１００において、複数のＩＧｔ生成部１０１は、それぞれ、ｐｎｐ型の出力トランジスタＴｒ_{ECU_T}と出力抵抗Ｒ_{ECU_T}とを含んで構成される。出力トランジスタＴｒ_{ECU_T}のエミッタ端子には、電源電圧Ｖccが供給されており、出力抵抗Ｒ_{ECU_T}は、出力トランジスタＴｒ_{ECU_T}のコレクタ端子とＩＧｔ信号線Ｌ１への出力端子との間に挿入されている。このとき、ＩＧｔ生成部１０１は、出力トランジスタＴｒ_{ECU_T}のベース端子に印加される電圧によって、エミッタ－コレクタ間の導通・遮断を制御することによって、Ｈｉレベル又はＬｏレベルの二値電圧信号である、主点火信号ＩＧｔを生成する。

主点火信号ＩＧｔは、ＩＧｔ生成部１０１からＩＧｔ信号線Ｌ１へ出力され、対応する気筒の信号入力回路部５に入力される。信号入力回路部５において、ＩＧｔ入力線Ｌ１１に挿入されるＩＧｔ検出回路３１は、後述するＩＧｗ検出回路６と同様の回路構成を有し、入力抵抗Ｒｔと図示しない比較回路を含んで構成され、入力信号の電圧レベルに基づいて、主点火信号ＩＧｔを検出する。入力抵抗Ｒｔは、例えば、＃２気筒に対応する点火制御回路１１中に示すように、ＩＧｔ入力線Ｌ１１と接地電位ＧＮＤとの間に挿入される。比較回路は、入力抵抗Ｒｔに応じた基準電圧と、入力信号の電圧レベルとを比較して、基準電圧を超えたときにＨｉレベル信号が出力されるように設定される。

また、共通のＩＧｗ生成部１０２は、ｐｎｐ型の出力トランジスタＴｒ_{ECU_W}と出力抵抗Ｒ_{ECU_W}とを含んで構成される。出力トランジスタＴｒ_{ECU_W}のエミッタ端子には、電源電圧Ｖccが供給されており、出力抵抗Ｒ_{ECU_W}は、出力トランジスタＴｒ_{ECU_W}のコレクタ端子とＩＧｗ信号線Ｌ２への出力端子との間に挿入されている。このとき、ＩＧｗ生成部１０２は、出力トランジスタＴｒ_{ECU_W}のベース端子に印加される電圧によって、エミッタ－コレクタ間の導通・遮断を制御することにより、Ｈｉレベル又はＬｏレベルの二値電圧信号である、エネルギ投入信号ＩＧｗを生成する。

エネルギ投入信号ＩＧｗは、ＩＧｗ生成部１０２からＩＧｗ信号線Ｌ２へ出力され、分岐線から各気筒の信号入力回路部５に入力される。信号入力回路部５において、ＩＧｗ入力線Ｌ２１には、気筒選択回路５０と、ＩＧｗ検出回路６とが設けられる。ＩＧｗ検出回路６は、入力抵抗Ｒｗと比較回路６１を含んで構成され、入力信号の電圧レベルに基づいて、エネルギ投入信号ＩＧｗを検出する。入力抵抗Ｒｗは、ＩＧｗ入力線Ｌ２１と接地電位ＧＮＤとの間を接続する接地線Ｌ３に挿入される。

気筒選択回路５０は、主点火信号ＩＧｔが出力されている気筒を判別して、エネルギ投入信号ＩＧｗを選択的に通過させるように構成されている。これにより、選択されている気筒においてのみ、後段のＩＧｗ検出回路６にエネルギ投入信号ＩＧｗが入力され、気筒別のエネルギ投入信号ＩＧｗが検出されて、エネルギ投入制御回路部４へ出力される。

具体的には、気筒選択回路５０は、ＩＧｔ入力線Ｌ１１に接続されるＩＧｔ立ち上がり検出回路５１と、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりをトリガとしてタイマ信号を生成するタイマ回路５２と、タイマ回路５２からのタイマ信号を反転させる反転回路５３と、反転回路５３からの反転信号に基づいて、ＩＧｗ入力線Ｌ２１の開閉状態を切り替えるための第１切替スイッチＳＷ１とを含む。

ＩＧｔ立ち上がり検出回路５１は、ＩＧｔ検出回路３１と主点火制御回路部３との間のＩＧｔ入力線Ｌ１１に接続される。ＩＧｔ立ち上がり検出回路５１は、ＩＧｔ検出回路３１を通過して後段に出力される信号レベルの変化から、主点火信号ＩＧｔの入力開始を検出する。具体的には、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりを検出したときに、立ち上がりトリガ信号を生成して出力する。

タイマ回路５２は、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりを起点として、所定の気筒選択期間Ｔａに対応する矩形波パルス信号を生成し、タイマ信号として出力する。タイマ信号は、選択された気筒に対する主点火信号ＩＧｔの出力以後で、次の気筒に対する主点火信号ＩＧｔの出力以前の期間に出力されるものである。気筒選択期間Ｔａは、少なくとも、エネルギ投入信号ＩＧｗが出力される期間を含んで、その出力期間よりも長い期間となるように設定される。反転回路５３は、タイマ回路５２からのタイマ信号が反転された信号を出力する。

第１切替スイッチＳＷ１は、ここでは、ｐｎｐ型トランジスタにて構成されており、そのベース端子には、反転回路５３からタイマ信号の反転信号が入力される。これにより、第１切替スイッチＳＷ１は、タイマ信号の反転信号がＬｏレベルとなっている間、オンとなる。言い換えれば、Ｈｉレベルのタイマ信号が出力されている気筒選択期間Ｔａの間、ＩＧｗ入力線Ｌ２１に挿入された第１切替スイッチＳＷ１がオンとなり、エミッタ端子とコレクタ端子の間が導通する。

第１切替スイッチＳＷ１のエミッタ端子は、ＩＧｗ入力線Ｌ２１を介して、ＩＧｗ信号線Ｌ２に連なる入力端子に接続されている。第１切替スイッチＳＷ１のコレクタ端子は、ＩＧｗ入力線Ｌ２１と入力抵抗Ｒｗとの接続点を介して、ＩＧｗ検出回路６を構成する比較回路６１の非反転入力端子(+)に接続されている。これにより、第１切替スイッチＳＷ１がオンとなっている間、ＩＧｗ入力線Ｌ２１を介して、ＩＧｗ検出回路６がＩＧｗ信号線Ｌ２に接続され、入力抵抗Ｒｗが有効化される。

このとき、比較回路６１の非反転入力端子(+)には、ＩＧｗ入力線Ｌ２１からの入力信号ＩＧｗ_inが入力される。一方、比較回路６１の反転入力端子(-)には、入力信号ＩＧｗ_inの信号レベルに対応させた基準電圧Ｖ(-)が、基準値として供給されており、これらの比較結果に基づいて、気筒別のエネルギ投入信号ＩＧｗが検出される。入力信号ＩＧｗ_inの信号レベルは、後述するように、入力抵抗Ｒｗに応じて定まり、選択された気筒においてのみ入力抵抗Ｒｗが有効となることで、気筒数によらず、共通の基準電圧Ｖ(-)を用いることができる。

次に、図３に示すタイムチャートを参照しながら、上記構成の点火制御装置１による点火制御と、各気筒の点火制御回路１１における信号入力回路部５の作動について説明する。ここでは、図３中にＩＧｔ＃１、ＩＧｔ＃２、と示すように、上述したエンジンＥＣＵ１００のＩＧｔ生成部１０１において、＃１気筒、＃２気筒に対応する主点火信号ＩＧｔが順に生成されて、対応するＩＧｔ信号線Ｌ１に出力されるものとする。また、図３中にＩＧｗ＃１、ＩＧｗ＃２、と示すように、共通のＩＧｗ生成部１０２において、＃１気筒、＃２気筒に対応するエネルギ投入信号ＩＧｗが順に生成されて、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２に出力されるものとする。

これに伴い、各気筒の点火装置１０において、ＩＧｔ信号線Ｌ１及びＩＧｗ信号線Ｌ２に接続されるＩＧｔ入力線Ｌ１１及びＩＧｗ入力線Ｌ２１から、気筒別の主点火信号ＩＧｔ及び全気筒のエネルギ投入信号ＩＧｗが、信号入力回路部５に入力される。信号入力回路部５は、ＩＧｔ検出回路３１に入力される信号レベルに基づいて主点火信号ＩＧｔを検出し、主点火制御回路部３へ出力する。＃１気筒の主点火信号ＩＧｔは、例えば、時刻ｔ１にてＨｉレベルへ立ち上がり、時刻ｔ３にてＬｏレベルへ立ち下がる、矩形波パルス信号である。

主点火制御回路部３は、時刻ｔ１にて点火コイル２の主点火動作を開始させる。すなわち、主点火用スイッチ２Ａをオン状態として、主一次コイル２１ａへ通電することで、主一次電流Ｉ１_mainを上昇させる。次いで、時刻ｔ３にて主点火用スイッチ２Ａをオフ状態として、通電を遮断することで、二次コイル２２に高い二次電圧が発生する。これにより、点火プラグＰに火花放電が発生し、二次電流Ｉ２が流れる。

一方、主点火動作後に、エネルギ投入動作が要求される場合には、＃１気筒の主点火信号ＩＧｔの出力後、＃２気筒の主点火信号ＩＧｔの出力までの期間Ｔ（すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ６までの間）において、エネルギ投入信号ＩＧｗが出力される。ここでは、＃１気筒のエネルギ投入信号ＩＧｗは、例えば、時刻ｔ２にてＨｉレベルへ立ち上がり、時刻ｔ４にてＬｏレベルへ立ち下がる、矩形波パルス信号である。＃１気筒のエネルギ投入信号ＩＧｗは、時刻ｔ６以降において、次の主点火信号ＩＧｔが出力されるまでの間に出力される。エネルギ投入動作が要求されない場合には、対応するエネルギ投入信号ＩＧｗは出力されない。

信号入力回路部５は、ＩＧｔ検出回路３１にて検出される主点火信号ＩＧｔに基づいて、気筒選択回路５０を作動させることにより、ＩＧｗ検出回路６へのエネルギ投入信号ＩＧｗの入力を制御する。すなわち、時刻ｔ１にて＃１気筒の主点火信号ＩＧｔが出力されると、ＩＧｔ検出回路３１と主点火制御回路部３との間のＩＧｔ入力線Ｌ１１に接続されるＩＧｔ立ち上がり検出回路５１が、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりエッジを検出して、立ち上がりエッジに対応する立ち上がりトリガ信号を出力する。次いで、タイマ回路５２が、この立ち上がりトリガ信号の出力を起点として、タイマ信号の出力を開始する。

タイマ信号は、予め設定された気筒選択期間Ｔａに対応する矩形波パルス信号であり、例えば、時刻ｔ１にてＨｉレベルへ立ち上がり、時刻ｔ５にてＬｏレベルへ立ち下がる。気筒選択期間Ｔａは、立ち上がりトリガ信号の出力を起点とし、エネルギ投入信号ＩＧｗの出力が終了するまでの期間（すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間）よりも長く、次気筒の主点火信号ＩＧｔの出力までの期間Ｔ（すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ６までの間）よりも短い期間となるように設定される。

この気筒選択期間Ｔａに出力されるエネルギ投入信号ＩＧｗのみを、主点火信号ＩＧｔの入力に対応させて選択的に検出することで、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２に出力される信号から、気筒別のエネルギ投入信号ＩＧｗを抽出することができる。ここでは、エネルギ投入信号ＩＧｗは、主点火信号ＩＧｔの出力期間Ｔ１（すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間）の途中で出力が開始され、出力期間Ｔ１後に出力が終了する。

反転回路５３は、ｐｎｐ型トランジスタである第１切替スイッチＳＷ１（すなわち、図３中の第１切替スイッチＳＷ）のオンオフを行うために、気筒選択期間Ｔａに対応するタイマ信号の反転信号を出力する。すなわち、反転信号は、時刻ｔ１にてＬｏレベルへ立ち下がり、時刻ｔ５にてＨｉレベルへ立ち上がる矩形波パルス信号である。これにより、第１切替スイッチＳＷ１は、時刻ｔ１にてオンとなって、エミッタ－コレクタ間が導通し、ＩＧｗ入力線Ｌ２１に入力されるエネルギ投入信号ＩＧｗ（すなわち、図３中のＩＧｗ＃１）を通過させることが可能になる。

第１切替スイッチＳＷ１が、時刻ｔ５にてオフとなると、エミッタ－コレクタ間が遮断されて、エネルギ投入信号ＩＧｗの通過も停止される。このように、気筒選択回路５０は、対応する気筒のエネルギ投入信号ＩＧｗのみを通過させることができる。他気筒についても同様であり、例えば、時刻ｔ６に＃２気筒の主点火信号ＩＧｔが出力されると、所定の気筒選択期間Ｔａ内の時刻ｔ７に出力されるエネルギ投入信号ＩＧｗ（すなわち、図３中のＩＧｗ＃２）は、＃２気筒の気筒選択回路５０のみを通過する。

気筒選択期間Ｔａに第１切替スイッチＳＷ１がオンとなることにより、気筒選択回路５０を通過してＩＧｗ検出回路６へ入力される信号は、入力信号ＩＧｗ_inとして、比較回路６１の非反転入力端子(+)に入力される。比較回路６１では、入力信号ＩＧｗ_inと、反転入力端子(-)に入力される基準電圧Ｖ(-)とが比較されて、その結果に基づく出力信号ＩＧｗ_outが、エネルギ投入制御回路部４へ出力される。基準電圧Ｖ(-)は、気筒別のエネルギ投入信号ＩＧｗを判別できるように、エネルギ投入信号ＩＧｗのＨｉレベルよりも十分低い電圧レベルに設定される。

これにより、時刻ｔ２にて入力信号ＩＧｗ_inがＨｉレベルへ立ち上がると、比較回路６１からの出力信号ＩＧｗ_outが、Ｈｉレベルへ立ち上がる。次いで、時刻ｔ４にて入力信号ＩＧｗ_inがＬｏレベルへ立ち下がると、出力信号ＩＧｗ_outがＬｏレベルへ立ち下がる。これに伴い、エネルギ投入制御回路部４は、時刻ｔ３の主点火動作に引き続いて、エネルギ投入用スイッチ２Ｂ（すなわち、図３中のエネルギ投入用ＳＷ）を駆動して、エネルギ投入動作を開始させることができる。

エネルギ投入動作は、時刻ｔ３において、主点火動作により点火プラグＰに火花放電が発生した後、所定の遅延時間後に、エネルギ投入用スイッチ２Ｂをオンとすることにより開始され、副一次コイル２１ｂを副一次電流Ｉ１_subが流れると共に、二次電流Ｉ２が重畳される。二次電流Ｉ２の目標値は、例えば、主点火信号ＩＧｔの出力後、出力信号ＩＧｗ_outの立ち上がりまでの期間Ｔｂ（すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間）の長さによって、指示することができる。これにより、二次電流Ｉ２の検出値が目標値に維持されるように、すなわち、目標値に基づく二次電流Ｉ２の上限値Ｉ２_Hiと下限値Ｉ２_Loとの間となるように、エネルギ投入用スイッチ２Ｂがオンオフ駆動されて、火花放電が継続される。時刻ｔ４において、出力信号ＩＧｗ_outが立ち下がると、エネルギ投入動作が終了される。

ここで、図４の上図に示すように、点火制御装置１の複数の点火装置１０が共通のＩＧｗ信号線Ｌ２で接続される構成において、各点火装置１０の信号入力回路部５に設けられる気筒選択回路５０の作用効果を説明する。上記図２に示したように、エンジンＥＣＵ１００からＩＧｔ信号線Ｌ１、ＩＧｗ信号線Ｌ２への信号出力は、オープンコレクタ方式であり、出力抵抗Ｒ_{ECU_T}、出力抵抗Ｒ_{ECU_W}によって電源電圧Ｖccにプルアップされる。信号入力回路部５のＩＧｔ検出回路３１、ＩＧｗ検出回路６には、それぞれ、入力抵抗Ｒｔ、入力抵抗Ｒｗが設定されると共に、ＩＧｔ入力線Ｌ１１、ＩＧｗ入力線Ｌ２１へ入力する信号レベルを検出するための基準電圧Ｖ(-)が設定される。

このとき、主点火信号ＩＧｔが、気筒別のＩＧｔ信号線Ｌ１に出力されるのに対して、エネルギ投入信号ＩＧｗは、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２へ出力される。その場合においても、気筒選択回路５０が設けられることにより、第１切替スイッチＳＷ１によってＩＧｗ入力線Ｌ２１の開閉状態が選択的に切り替えられて、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２との接続状態が切り替えられる。すなわち、主点火信号ＩＧｔが出力されている気筒においてのみ、気筒選択回路５０がエネルギ投入信号ＩＧｗを通過させて、ＩＧｗ検出回路６に入力させることになる。また、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２と接続状態にあるＩＧｗ検出回路６においてのみ、入力抵抗Ｒｗが有効化されるので、複数の気筒の入力抵抗Ｒｗは並列接続とならない。

したがって、気筒数によらず、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２と接続されるＩＧｗ検出回路６は１つとなり、他の気筒の入力抵抗Ｒｗは非有効化される。そのため、ＩＧｗ生成部１０２の出力トランジスタＴｒ_{ECU_W}の開閉に伴い、ＩＧｗ入力線Ｌ２１を介して比較回路６１の非反転端子(+)へ入力する信号レベルが、所定のＨｉレベルとＬｏレベルの間で切り替えられ、反転端子(-)へ入力する基準電圧Ｖ(-)との比較によって検出可能となる。所定のＨｉレベルは、入力抵抗Ｒｗに応じて定まる電源電圧Ｖccに近い電圧レベルであり、一般に、入力抵抗Ｒｗの抵抗値は、出力側の出力抵抗Ｒ_{ECU_W}の抵抗値よりも大きくなるように設定される（Ｒ_{ECU_W}＜Ｒｗ）。

一方、図４の下図に示すように、信号入力回路部５が気筒選択回路５０を備えない場合には、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２に、複数のＩＧｗ入力線Ｌ２１を介して複数の入力抵抗Ｒｗが並列に接続された状態となる。その場合には、気筒数によって並列接続される入力抵抗Ｒｗの数が変わるために、ＩＧｗ入力線Ｌ２１へ入力する信号レベルが変化する。例えば、気筒数をｎとし、比較回路６１の非反転入力端子(+)にＨｉレベルの信号が入力されたとき、その入力電位をＶ(+)とすると、入力電位Ｖ(+)と電源電圧Ｖccとは、下記式で表される関係となる。
Ｖ(+)＝［（Ｒｗ／ｎ）／｛Ｒ_{ECU_W}＋（Ｒｗ／ｎ）｝］×Ｖcc

上記式から、気筒数ｎが増えるほど、入力電位Ｖ(+)は小さくなる。例えば、Ｒ_{ECU_W}／Ｒｗ＝０．２、Ｖcc＝５Ｖとしたとき、ｎ＝１，３，４の場合のＶ(+)を比較すると、以下のようになる。
Ｖ(+)＝４．１７Ｖ（ｎ＝１）
Ｖ(+)＝３．１２５Ｖ（ｎ＝３）
Ｖ(+)＝２．７８Ｖ（ｎ＝４）
そのため、比較回路６１の基準電圧Ｖ(-)を一定とした場合には（例えば、電源電圧Ｖccと０Ｖの中間値程度）、気筒数ｎが増えるほど、入力電位Ｖ(+)と基準電圧Ｖ(-)との差分値が小さくなり、信号レベルがＨｉレベルかＬｏレベルかを、正常に認識できなくなるおそれがある。

その場合には、図５に示すように、時刻ｔ２にて入力信号ＩＧｗ_inがＨｉレベルへ立ち上がっても、比較回路６１からの出力信号ＩＧｗ_outが、Ｈｉレベルへ立ち上がらない。そのため、時刻ｔ３にて主点火動作が開始された後に、エネルギ投入用スイッチ２Ｂが駆動されず、エネルギ投入動作を行うことができなくなる。

その対策の一つとしては、入力抵抗Ｒｗをより大きくすることが挙げられる。例えば、Ｒ_{ECU_W}／Ｒｗ＝０．１とすると、気筒数ｎ＝４のとき、上記式からＶ(+)＝３．５７Ｖとなり、基準電圧Ｖ(-)との差分値が大きくなる。ただし、その場合には、ＩＧｗ信号線Ｌ２が接続されるコネクタにおける接触面（すなわち、メッキ部分）の接触不良を考慮する必要があり、例えば、スズメッキの接触面で、摺動により摩耗し、酸化することで接触不良が起きやすいことが知られている（すなわち、フレッティングコロージョン）。その場合には、接触不良の原因である酸化膜を破壊するために、一定以上の電流（例えば、１ｍＡ以上）を流せるようにすることが望ましいことから、入力抵抗Ｒｗをむやみに大きくすることができない。

これに対して、図４の上図のように、信号入力回路部５が気筒選択回路５０を備える構成とすることによって、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２に用いた場合においても、回路構成を変更することなく、インターフェイス不整合を抑止できる。したがって、点火制御装置１の複数の点火装置１０において、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２に接続される信号入力回路部５を共通化し、かつ、エネルギ投入信号ＩＧｗを正確に検出して、エネルギ投入動作を行うことができる。

その場合には、各気筒の信号入力回路部５が共通化されることにより、気筒数に応じて入力抵抗Ｒｗを大きくする必要がなくなるので、一定以上の入力電流を確保してコネクタの接触不良を抑制することができる。また、信号入力回路部５を含む点火制御回路１１の回路構成全体が共通となるので、ＭＩＣ（すなわち、monolithic ＩＣ）等に集積化された制御回路の統一化が可能になり、製造コストが低減できる。

（実施形態２）
点火制御装置に係る実施形態２について、図６、図７を参照して説明する。
上記実施形態１では、点火制御装置１の点火制御回路１１において、信号入力回路部５の気筒選択回路５０に第１切替スイッチＳＷ１を設けて、ＩＧｗ入力線Ｌ２１を開閉する構成としたが、本形態では、信号入力回路部５の回路構成を変更している。気筒選択回路５０には、第１切替スイッチＳＷ１に代えて、入力抵抗Ｒｗが挿入される接地線Ｌ３に第２切替スイッチＳＷ２が設けられ、また、ＩＧｗ検出回路６には、ＩＧｗ出力回路６０が設けられる。以下、相違点を中心に説明する。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本形態においても、信号入力回路部５は、気筒選択回路５０と、ＩＧｗ検出回路６とを含む。ＩＧｗ検出回路６は、上記実施形態１と同様の入力抵抗Ｒｗと比較回路６１とを含んで構成され、さらに、ＩＧｗ出力回路６０を備える。上記実施形態１では、選択された気筒においてのみ、エネルギ投入信号ＩＧｗが気筒選択回路５０を通過する回路構成としたが、本形態では、ＩＧｗ出力回路６０が、比較回路６１とエネルギ投入制御回路部４との間に配置されて、気筒選択期間Ｔａが継続している間、エネルギ投入信号ＩＧｗを選択的に通過させる。また、気筒選択回路５０によって、選択された気筒においてのみ、入力抵抗Ｒｗが有効化される。

気筒選択回路５０は、上記実施形態１と同様のＩＧｔ立ち上がり検出回路５１とタイマ回路５２とを含んで構成され、さらに、第２切替スイッチＳＷ２を備える。ＩＧｔ立ち上がり検出回路５１は、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりに対応する立ち上がりトリガ信号を生成し、タイマ回路５２は、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりを起点として、気筒選択期間Ｔａに対応するタイマ信号を生成する。第２切替スイッチＳＷ２は、接地線Ｌ３において、入力抵抗Ｒｗと接地電位ＧＮＤとの間に挿入され、タイマ信号に対応して入力抵抗Ｒｗと接地電位ＧＮＤとの接続状態を切り替える。

第２切替スイッチＳＷ２は、ここでは、ｎｐｎ型トランジスタにて構成されており、そのベース端子には、タイマ回路５２からタイマ信号が入力される。第２切替スイッチＳＷ２のコレクタ端子は、入力抵抗Ｒｗを介して、ＩＧｗ入力線Ｌ２１に接続されており、エミッタ端子は、接地電位ＧＮＤに接続されている。第２切替スイッチＳＷ２は、Ｈｉレベルのタイマ信号が出力されている気筒選択期間Ｔａの間オンとなり、コレクタ端子とエミッタ端子との間が導通する。これにより、第２切替スイッチＳＷ２がオンとなっている間、入力抵抗Ｒｗが接地電位ＧＮＤに接続されて、有効化される。

このとき、比較回路６１の非反転入力端子(+)には、ＩＧｗ入力線Ｌ２１からの入力信号ＩＧｗ_inが入力される。一方、比較回路６１の反転入力端子(-)には、入力信号ＩＧｗ_inの信号レベルに対応させた基準電圧Ｖ(-)が供給されており、これらの比較結果に基づいて、Ｈｉレベル又はＬｏレベルの信号が出力される。その場合には、複数の気筒に対応するエネルギ投入信号ＩＧｗが、比較回路６１を通過することになる。

ＩＧｗ出力回路６０は、比較回路６１とエネルギ投入制御回路部４との間に配置される。ＩＧｗ出力回路６０は、アンド回路にて構成されており、２つの入力端子の一方には、比較回路６１からの出力信号が入力され、他方には、タイマ回路５２からの出力信号が入力される。これにより、比較回路６１の出力とタイマ回路５２の出力の両方が、Ｈｉレベル信号となったときに、ＩＧｗ出力回路６０からエネルギ投入制御回路部４への出力信号ＩＧｗ_outがｉレベルとなる。すなわち、主点火信号ＩＧｔが出力されている気筒のみ、気筒選択期間Ｔａの間にタイマ信号が出力されることにより、気筒毎に出力されるエネルギ投入信号ＩＧｗがＩＧｗ出力回路６０を通過して、気筒別のエネルギ投入信号ＩＧｗとして検出される。

次に、図７に示すタイムチャートを参照しながら、上記構成の点火制御装置１について、各気筒の点火制御回路１１における信号入力回路部５の作動について説明する。図７中には、＃１気筒、＃２気筒の主点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入信号ＩＧｗに対応する、タイマ信号の出力（すなわち、タイマ信号＃１、タイマ信号＃２）と、第２切替スイッチ（すなわち、第２切替スイッチＳＷ＃１、第２切替スイッチＳＷ＃２）の作動を示している。点火制御装置１による点火制御のための基本動作については、上記実施形態１と同様であり、説明を省略する。

＃１気筒の信号入力回路部５は、時刻ｔ１にて主点火信号ＩＧｔが立ち上がると、気筒選択回路５０のＩＧｔ立ち上がり検出回路５１が、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりエッジを検出して、立ち上がりトリガ信号を出力する。次いで、タイマ回路５２が、この立ち上がりトリガ信号の出力を起点として、気筒選択期間Ｔａに対応するタイマ信号を出力する。タイマ信号は、ｎｐｎ型トランジスタである第２切替スイッチＳＷ２のベース端子に入力されると共に、ＩＧｗ出力回路６０の入力端子に入力される。

これにより、タイマ信号が出力されている気筒選択期間Ｔａ（すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ５まで）の間、第２切替スイッチＳＷ２がオンとなり、ＩＧｗ検出回路６の入力抵抗Ｒｗが接地電位ＧＮＤに接続されて、有効化される。一方、共通のＩＧｗ出力線Ｌ２に出力されるエネルギ投入信号ＩＧｗは、ＩＧｗ入力線Ｌ２１を介して、入力信号ＩＧｗ_inとして比較回路６１の非反転入力端子(+)に入力される。このとき、有効化される入力抵抗Ｒｗは、気筒数によらず、常に主点火信号ＩＧｔが出力されている１気筒分となるため、上記実施形態１と同様に、比較回路６１への入力信号ＩＧｗ_inを基準電圧Ｖ(-)と比較することにより、正常に認識することができる。

本形態の回路構成では、ＩＧｗ入力線Ｌ２１へ入力される信号は、気筒別に選択されることなく、比較回路６１へ入力される。その場合には、比較回路６１への入力信号ＩＧｗ_inに、他気筒に対応するエネルギ投入信号ＩＧｗが含まれることから、対応する気筒のエネルギ投入信号ＩＧｗを抽出するために、比較回路６１の後段にＩＧｗ出力回路６０が設けられる。ＩＧｗ出力回路６０では、＃１気筒のタイマ信号が出力されている間（すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ５まで）に、比較回路６１から入力する信号のみを通過させる。これに伴い、時刻ｔ２から時刻ｔ４の間、ＩＧｗ出力回路６０から出力信号ＩＧｗ_outが出力され、エネルギ投入制御回路部４において、エネルギ投入動作が実施される。

このようにしても、信号入力回路部５が備える気筒選択回路５０によって、対応する気筒のエネルギ投入信号ＩＧｗのみを通過させることができる。そして、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２に用いた場合においても、回路構成を変更することなく、インターフェイス不整合を抑止できる。したがって、点火制御装置１の複数の点火装置１０において、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２に接続される信号入力回路部５を共通化し、かつ、エネルギ投入信号ＩＧｗを正確に検出して、エネルギ投入動作を行うことができる。

（実施形態３）
点火制御装置に係る実施形態３について、図８を参照して説明する。
本形態では、上記実施形態２と同様の点火制御装置１において、さらに、点火制御回路１１の気筒選択回路５０に、第２切替スイッチＳＷ２のリセット回路７が設けられる。それ以外の点火制御装置１の基本構成及び基本作動は、上記実施形態２と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。

本形態において、気筒選択回路５０は、ＩＧｔ立ち上がり検出回路５１と、タイマ回路５２と、第２切替スイッチＳＷ２とを含むと共に、リセット回路７を有している。また、ＩＧｗ検出回路６は、入力抵抗Ｒｗと、比較回路６１と、ＩＧｗ出力回路６０とを有する。実施形態２と同様に、ＩＧｔ立ち上がり検出回路５１は、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりを検出して、立ち上がりトリガ信号を出力し、タイマ回路５２は、主点火信号ＩＧｔの立ち上がりを起点として、所定の気筒選択期間Ｔａに対応するタイマ信号を出力する。これにより、第２切替スイッチＳＷ２がオンとなって、入力抵抗Ｒｗが有効化されると共に、比較回路６１への入力信号ＩＧｗ_inとタイマ信号とに基づいて、ＩＧｗ出力回路６０からエネルギ投入制御回路部４へ、出力信号ＩＧｗ_outが出力される。

リセット回路７は、ＩＧｗ入力停止検出回路としてのＩＧｗ立ち下がり検出回路７１と、リセット用スイッチＳＷ３とを含む。ＩＧｗ立ち下がり検出回路７１は、ＩＧｗ入力線Ｌ２１に接続されており、共通のＩＧｗ出力線Ｌ２から入力される入力信号ＩＧｗ_inの立ち下がりエッジを検出して、ＩＧｗトリガ信号としての立ち下がりトリガ信号を出力する。リセット用スイッチＳＷ３は、ここでは、ｎｐｎ型トランジスタにて構成されており、そのベース端子に、ＩＧｗ立ち下がり検出回路７１からの立ち下がりトリガ信号が入力される。

リセット用スイッチＳＷ３は、第２切替スイッチＳＷ２へのタイマ信号の入力経路と接地電位ＧＮＤとの間に挿入され、その接続状態を切り替える。すなわち、リセット用スイッチＳＷ３のコレクタ端子は、タイマ回路５２と第２切替スイッチＳＷ２のベース端子との接続点に接続されており、リセット用スイッチＳＷ３のエミッタ端子は、接地電位ＧＮＤに接続されている。リセット用スイッチＳＷ３のベース端子に、立ち下がりトリガ信号が入力されると、リセット用スイッチＳＷ３がオンとなって、タイマ信号の入力経路が接地されることにより、第２切替スイッチＳＷ２を速やかにリセットすることができる。

具体的には、上記図７に示したタイムチャートと同様に、主点火信号ＩＧｔが出力されると、ＩＧｔ立ち上がり検出回路５１から立ち上がりトリガ信号が出力される（例えば、図７の時刻ｔ１）。この立ち上がりトリガ信号を起点として、タイマ回路５２からタイマ信号が出力され（例えば、図７の時刻ｔ１から時刻ｔ５）、第２切替スイッチＳＷ２がオンとなる。このとき、リセット用スイッチＳＷ３のコレクタ端子は、第２切替スイッチＳＷ２のベース端子と同電位となる。

その後、気筒選択期間Ｔａにエネルギ投入信号ＩＧｗが出力されると（例えば、図７の時刻ｔ２）、ＩＧｗ検出回路６において、入力信号ＩＧｗ_inと基準電圧Ｖ(-)とが比較されて、エネルギ投入制御回路部４へ出力信号ＩＧｗ_outが出力され、エネルギ投入動作が実施される（例えば、図７の時刻ｔ３）。次いで、エネルギ投入信号ＩＧｗが立ち下がると（例えば、図７の時刻ｔ４）、ＩＧｗ立ち下がり検出回路７１から立ち下がりトリガ信号が出力されて、リセット用スイッチＳＷ３がオンとなる。これに伴い、リセット用スイッチＳＷ３のコレクタ-エミッタ間が導通し、リセット用スイッチＳＷ３を介して第２切替スイッチＳＷ２のベース端子が接地電位ＧＮＤに接続される。これにより、第２切替スイッチＳＷ２のベース電荷が強制的に引き抜かれて、気筒選択期間Ｔａが終了するより前に、第２切替スイッチＳＷ２がオフとなる。

このような回路構成においても、上記実施形態２と同様の作用効果が得られる。また、リセット回路７により、エネルギ投入信号ＩＧｗの立ち下がりに基づいて、エネルギ投入動作を終了させるリセット機能を持たせることができるので、より応答性よい点火制御が可能になる。

ここで、タイマ回路５２に代えて、ＩＧｔ立ち上がり検出回路５１からの立ち上がりトリガ信号と、ＩＧｗ立ち下がり検出回路７１からの立ち下がりトリガ信号とが入力されるパルス生成回路を設けることもできる。具体的には、パルス生成回路は、立ち上がりトリガ信号をオントリガとし、立ち下がりトリガ信号をオフトリガとすることで、ＩＧｔ立ち上がりからＩＧｗ立ち下がりまでＨｉレベル状態を維持する矩形波パルス信号を出力する。また、このパルス生成回路を、実施形態１、２の構成に適用してもよく、生成した選択期間信号を反転させて、第１切替スイッチＳＷ１に入力することもできる。このように、気筒選択期間Ｔａに対応する選択期間信号を生成する期間生成回路であれば、同様の機能を持たせることができる。

（実施形態４）
点火制御装置に係る実施形態４について、図９、図１０を参照して説明する。
上記実施形態１では、各気筒の点火装置１０において、点火コイル２の一次コイル２１を、主一次コイル２１ａと副一次コイル２１ｂとで構成して、直流電源Ｂに対して並列に接続されるようにしたが、エネルギ投入動作のための構成を変更することもできる。例えば、図９に示すように、点火コイル２を、一次コイル２１と二次コイル２２とで構成し、点火制御回路１１のエネルギ投入制御回路部４に昇圧回路４１を設けて、昇圧回路４１にて発生させたエネルギを、一次コイル２１の接地側へ重畳的に投入するようにしてもよい。

図９において、点火制御回路１１のエネルギ投入制御回路部４は、エネルギ投入用スイッチ２Ｂの駆動信号を生成するエネルギ投入用駆動回路４０と、エネルギ投入用スイッチ２Ｂを介して一次コイル２１の接地側へ接続される昇圧回路４１を備える。昇圧回路４１は、昇圧用スイッチＳＷ４と、チョークコイル４２と、コンデンサ４３と、昇圧用スイッチＳＷ４を駆動するための昇圧用駆動回路４４と、ダイオード４５とを備える。

昇圧用駆動回路４４は、昇圧用スイッチＳＷ４をオンオフ駆動することにより、チョークコイル４２に発生させたエネルギを、コンデンサ４３へ蓄積させる。エネルギ投入用スイッチ２Ｂは、一次コイル２１と主点火用スイッチ２Ａとの間に、ダイオード４６を介して接続され、エネルギ投入用駆動回路４０によって駆動される。ダイオード４５はコンデンサ４３へ向かう方向を、ダイオード４６は、一次コイル２１へ向かう方向を、それぞれ順方向としている。

昇圧用駆動回路４４は、主点火信号ＩＧｔに基づいて駆動されて、主点火動作中にコンデンサ４３に充電する。エネルギ投入用駆動回路４０は、エネルギ投入信号ＩＧｗに基づいて、主点火動作後にエネルギ投入動作を行い、二次電流Ｉ２が目標値となるようにエネルギ投入用スイッチ２Ｂを駆動することで、火花放電を継続させることができる。

このような構成の点火装置１０においても、エンジンＥＣＵ１００と各気筒の点火制御回路１１とが、上記実施形態１～３に示したように、共通のＩＧｗ信号線Ｌ２にて接続される場合に、気筒選択回路５０を含む信号入力回路部５を備えることによって、同様の作用効果が得られる。

あるいは、図１０に示すように、点火コイル２の一次コイル２１が、主一次コイル２１ａと副一次コイル２１ｂとで構成される点火装置１０において、通電経路に還流用スイッチ２Ｃを挿入してもよい。その場合には、点火制御回路１１によって、主点火用スイッチ２Ａ及びエネルギ投入用スイッチ２Ｂを含むスイッチング制御を行って、一次コイル２１への通電と一次電流Ｉ１の還流を制御することができる。

具体的には、直流電源Ｂと一次コイル２１の中間タップ２０とを接続する電源線Ｌ４に、還流時にオフとなる還流用スイッチ２Ｃが挿入されると共に、還流用スイッチ２Ｃと中間タップ２０との間に、還流用のダイオード２６が挿入された接地線Ｌ５が接続されている。電源線Ｌ４には、第１ダイオード２３と中間タップ２０との間に、ダイオード２６のカソード端子が接続され、ダイオード２６のアノード端子は接地電位ＧＮＤに接続されている。

この構成において、スイッチング制御を行う場合には、まず、エネルギ投入信号ＩＧｗがオフされた状態で、還流用スイッチ２Ｃと主点火用スイッチ２Ａをオン状態とし、次いで、主点火用スイッチ２Ａをオフ状態とすることで、主点火信号ＩＧｔに基づく主点火動作を行う。その後、主点火用スイッチ２Ａがオフされた状態で、還流用スイッチ２Ｃとエネルギ投入用スイッチ２Ｂをオン状態とし、次いで、還流用スイッチ２Ｃをオフ状態とすることで、エネルギ投入信号ＩＧｗに基づいてエネルギ投入動作を行うと共に、一次電流Ｉ１を還流させることができる。

このエネルギ投入動作において、ダイオード２６が挿入される接地線Ｌ５は、一次電流Ｉ１の還流線として機能する。エネルギ投入動作時には、主点火用スイッチ２Ａは常にオフ状態となっており、主一次コイル２１ａへの通電は遮断されている。この状態で、還流用スイッチ２Ｃとエネルギ投入用スイッチ２Ｂをオン状態とすると、副一次コイル２１ｂに副一次電流Ｉ１_subが流れる。次いで、エネルギ投入用スイッチ２Ｂをオン状態としたまま、還流用スイッチ２Ｃをオフ状態とすることで、電源線Ｌ４から副一次コイル２１ｂへのバッテリ電圧の供給が遮断される一方、接地線Ｌ５を介して還流する電流が副一次コイル２１ｂへ流れる。

この還流電流により、副一次電流Ｉ１_subの減衰が緩やかとなり、二次電流Ｉ２の急激な変化が抑制される。また、接地線Ｌ５から還流する電流が、中間タップ２０から直接、副一次コイル２１ｂへ流れるので、主一次コイル２１ａの影響を受けることなく、一次電流Ｉ１を制御可能となる。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の実施形態に適用することが可能である。なお、主点火信号ＩＧｔは、信号電圧がＨｉレベルであるときに論理「１」とする正論理信号の場合で説明したが、電位が逆になる負論理信号であってもよい。エネルギ投入信号ＩＧｗの他、点火制御用の各種信号も同様である。

点火制御装置１が適用される内燃機関は、自動車用のガソリンエンジンの他、火花点火式の各種内燃機関とすることができる。また、点火コイル２や点火装置１０の構成は、取り付けられる内燃機関に応じて適宜変更することができ、主点火動作後にエネルギ投入動作が可能な構成となっていればよい。例えば、点火コイル２を２組設けて、一方の点火コイル２にて、主点火動作を行うと共に、他方の点火コイル２を用いて、エネルギ投入動作を行ってもよい。

１点火制御装置
１０点火装置
２点火コイル
３主点火制御回路部
４エネルギ投入制御回路部
５信号入力回路部
５０気筒選択回路
Ｌ１ＩＧｔ信号線
Ｌ２ＩＧｗ信号線
Ｌ２１ＩＧｗ入力線
Ｒｗ入力抵抗

Claims

内燃機関の複数の気筒に対応する複数の点火装置（１０）を備える内燃機関の点火制御装置（１）であって、
複数の上記点火装置のそれぞれに、主点火信号（ＩＧｔ）を受信するためのＩＧｔ信号線（Ｌ１）が設けられると共に、複数の上記点火装置に対して共通に、エネルギ投入信号（ＩＧｗ）を受信するためのＩＧｗ信号線（Ｌ２）が設けられており、
上記点火装置は、
上記主点火信号に基づく主点火動作を制御する主点火制御回路部（３）と、
上記エネルギ投入信号に基づくエネルギ投入動作を制御するエネルギ投入制御回路部（４）と、
上記主点火信号及び上記エネルギ投入信号が入力される信号入力回路部（５）と、を備え、
上記信号入力回路部は、上記ＩＧｗ信号線に接続されるＩＧｗ入力線（Ｌ２１）と接地電位（ＧＮＤ）との間に挿入される入力抵抗（Ｒｗ）と、上記主点火信号の入力に対応して開始される気筒選択期間（Ｔａ）の間のみ上記入力抵抗を有効化する気筒選択回路（５０）と、を含んでおり、
上記気筒選択回路は、
上記主点火信号の入力開始を検出してＩＧｔトリガ信号を生成するＩＧｔ入力開始検出回路（５１）と、
上記ＩＧｔトリガ信号の入力により、上記気筒選択期間に対応する選択期間信号を生成する期間生成回路（５２）と、
上記ＩＧｗ入力線に挿入され、上記選択期間信号に対応して切り替えられて、上記気筒選択期間に入力される上記エネルギ投入信号を選択的に通過させる第１切替スイッチ（ＳＷ１）と、を含む、内燃機関の点火制御装置。
上記気筒選択期間は、自気筒への上記主点火信号の入力を起点とし、他気筒への上記主点火信号の入力が開始される時点よりも前に終了する、請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。
上記主点火制御回路部は、上記主点火信号に基づいて、点火コイル（２）の一次コイル（２１）への通電を制御し点火プラグ(Ｐ)に火花放電を生起する上記主点火動作を行い、
上記エネルギ投入制御回路部は、上記点火コイルの二次コイル（２２）を流れる二次電流（Ｉ２）に電流を重畳させる上記エネルギ投入動作を行い、
上記信号入力回路部は、上記入力抵抗を含むＩＧｗ検出回路（６）を備え、
上記ＩＧｗ検出回路は、上記ＩＧｗ入力線からの入力信号（ＩＧｗ_in）の信号レベルを基準値（Ｖ(-)）と比較した結果に基づいて、上記エネルギ投入信号を識別すると共に、上記気筒選択期間にのみ上記エネルギ投入制御回路部へ出力する、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火制御装置。
上記気筒選択回路は、
上記入力抵抗が挿入される接地線（Ｌ３）において、上記入力抵抗と上記接地電位との間に配置され、上記選択期間信号に対応して上記入力抵抗と上記接地電位との接続状態を切り替える第２切替スイッチ（ＳＷ２）を、さらに含み、
上記ＩＧｗ検出回路は、上記気筒選択期間が継続している間、上記エネルギ投入信号を選択的に通過させるＩＧｗ出力回路（６０）を含む、請求項３に記載の内燃機関の点火制御装置。
上記信号入力回路部は、上記エネルギ投入信号の入力停止を検出したときに、上記入力抵抗と上記接地電位との接続を遮断するリセット回路（７）を含む、請求項４に記載の内燃機関の点火制御装置。
上記リセット回路は、上記エネルギ投入信号の入力停止を検出してＩＧｗトリガ信号を生成するＩＧｗ入力停止検出回路（７１）と、
上記第２切替スイッチへの上記選択期間信号の入力経路と上記接地電位との間に挿入され、上記ＩＧｗトリガ信号の入力により、上記選択期間信号の入力経路を上記接地電位に接続するリセット用スイッチ（ＳＷ３）と、を含む、請求項５に記載の内燃機関の点火制御装置。