JP6610073B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用の点火装置に関する。

従来から、点火装置では、１次コイルおよび２次コイルを有する点火コイルと、２次コイルに接続する点火プラグとを備え、１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により点火プラグにエネルギーを投入して火花放電を発生させるものが周知である。
さらに、点火装置では、一旦、発生した火花放電を継続させる技術として、次のような、第１、第２回路を備えるものが公知となっている。

すなわち、第１回路は、１次コイルへの通電をオンオフすることで、点火プラグに火花放電を開始させるものであり、従来周知の点火回路である。そして、第１回路は、例えば、バッテリの＋極と１次コイルの＋端子とを接続するとともに、１次コイルの−端子をアースに接続し、１次コイルの−側に、放電開始用のスイッチを配置することで構成されている。

また、第２回路は、第１回路の動作によって開始した火花放電を継続させるものであり、第１回路の動作によって開始した火花放電中に、第１回路による通電方向とは逆の方向に１次コイルに通電する。そして、第２回路は、２次コイルの通電を第１回路の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグにエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる。また、第２回路は、例えば、第１回路に対し１次コイルと点火用のスイッチとの間に接続するとともに、昇圧回路から１次コイルへの電力供給をオンオフするスイッチを配置することで構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような構成により、昇圧回路の電気エネルギーを第２スイッチのオンオフにより１次コイルの−側から投入して火花放電を継続させることで、点火プラグの負担を軽減しながら、かつ、無駄な電力消費を抑えながら、火花放電を継続させることができるとしている。

ところで、第２回路の動作により１次コイルに流した電流の還流先として、バッテリを採用した場合、次のように、他の機器に過電圧を与える問題が懸念される。
すなわち、還流先としてバッテリを採用した場合、点火装置には、第１、第２回路と併せて、１次コイルに流れた電流をバッテリに還流させる還流回路が設けられる。そして、このような点火装置において、還流回路とバッテリとの接続が接続不良またはバッテリ端子はずれなどにより切り離される、いわゆるロードダンプの状態が発生した場合を想定する。この場合、第２回路によるエネルギーの投入を継続すると、還流回路の電圧が上昇し、還流回路に接続する他の機器に過電圧を与える可能性がある。

なお、特許文献２には、第１回路および昇圧回路を備える内燃機関用の点火装置に関し、次のような構成が開示されている。すなわち、特許文献２の点火装置によれば、バッテリから点火装置に供給される電圧の波形を監視し、この波形に基づき、オルタネータのレギュレータやバッテリに異常があるか否かを判定する。そして、異常があると判定したときに、点火装置への電力供給を停止するとともに、異常がないと判定したときに、点火装置への電力供給を再開する。

これにより、特許文献２の点火装置によれば、異常発生後に正常電圧に戻るまでの期間、点火装置を過電圧から保護するとともに、正常電圧に戻ったときに、制御に関して人手による復旧作業などを必要とせず、直ちに点火装置を正常運転させることができる、としている。また、このような構成によれば、ロードダンプの状態が発生しても、点火装置を過電圧から保護することが可能であると考えられる。

しかし、点火装置が第２回路を備え、かつ、還流先をバッテリとしている場合、ロードダンプの状態が発生したときの対策として、点火装置自身の保護以外にも他機器の保護に配慮する必要がある。この点、特許文献２の点火装置では、他機器に対する配慮がなされていない。

特開２０１４−２０６０６８号公報 特許第５４１２３５３号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第２回路の動作により１次コイルに流した電流の還流先としてバッテリを採用した内燃機関用の点火装置において、ロードダンプの状態が発生したときに、他機器を過電圧から保護することにある。

本発明の点火装置は、内燃機関用であり、１次コイルおよび２次コイルを有する点火コイルと、２次コイルに接続する点火プラグとを備え、１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により点火プラグにエネルギーを投入して火花放電を発生させる。
そして、点火装置は、以下の第１回路、第２回路、還流回路、電圧検出部、および、動作停止部を備える。

まず、第１回路は、１次コイルへの通電をオンオフすることで、点火プラグに火花放電を開始させる。次に、第２回路は、第１回路の動作によって開始した火花放電中に、第１回路による通電方向とは逆の方向に１次コイルに通電することで、２次コイルの通電を第１回路の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグにエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる。

また、還流回路は、第２回路の動作により１次コイルに流れた電流をバッテリに還流させ、電圧検出部は、１次コイルのバッテリ側に接続し、１次コイルのバッテリ側の電圧を検出する。そして、動作停止部は、バッテリ側の電圧を監視するとともに、バッテリ側の電圧が過大であると判断したときに第２回路によるエネルギーの投入を停止する。
そして、点火装置は、バッテリの電圧を昇圧して、コンデンサに蓄えさせる昇圧回路を備え、第２回路は、コンデンサに蓄えたエネルギーにより前記２次コイルの通電を維持して前記点火プラグにエネルギーを投入し続ける。
ここで、動作停止部は、コンデンサに蓄えられたエネルギーを電源として利用し、コンデンサの充電電圧を検出する充電電圧検出部を備え、充電電圧を監視するとともに、充電電圧が所定値より大きい間は、第２回路によるエネルギーの投入の停止を継続する。

これにより、ロードダンプの状態が発生したときに、第２回路によるエネルギーの投入を停止することができる。このため、第２回路の動作により１次コイルに流した電流の還流先としてバッテリを採用した点火装置において、ロードダンプの状態が発生したときに、他機器を過電圧から保護することができる。
また、点火装置は、バッテリの電圧を昇圧してコンデンサに蓄えさせる昇圧回路を備える。そして、第２回路は、コンデンサに蓄えたエネルギーにより２次コイルの通電を維持して点火プラグにエネルギーを投入し続け、動作停止部は、コンデンサに蓄えられたエネルギーを電源として利用する。
これにより、ロードダンプの状態が発生しても、動作停止部は、コンデンサに蓄えられたエネルギーにより動作することができる。
このため、動作停止部により、第２回路によるエネルギーの投入を停止することができる。また、コンデンサを電源として構成しているので、動作停止部によるエネルギーの投入を停止させることができない場合にも、コンデンサの電圧が十分に低い状態になっているため、他の機器に影響を与えることがない構成とすることができる。
さらに、動作停止部は、コンデンサの充電電圧ＶＣを検出する充電電圧検出部を備え、充電電圧ＶＣを監視するとともに、充電電圧ＶＣが所定値より大きい間は、第２回路によるエネルギーの投入の停止を継続する。
このため、充電電圧ＶＣが過大である期間は、動作停止部により、第２回路によるエネルギーの投入を停止することができる。これにより、他機器を過電圧から保護することができる。

点火装置の構成図である（実施例）。 点火装置および内燃機関を含む全体構成図である（実施例）。 点火装置の正常時の動作を示すタイムチャートである（実施例）。 電圧判定部、充電電圧判定部の説明図である（実施例）。 点火装置のロードダンプ発生時の制御方法を示すフローチャートである（実施例）。 点火装置のロードダンプ発生時の動作を示すタイムチャートである（実施例）。

以下において、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。

〔実施例の構成〕
図１〜図２を参照して実施例の点火装置１を説明する。
点火装置１は、１次コイル２および２次コイル３を有する点火コイル４と、２次コイル３に接続する点火プラグ５とを備え、１次コイル２への通電のオンオフに伴う電磁誘導により点火プラグ５にエネルギーを投入して火花放電を発生させる。
ここで、点火装置１は、車両走行用の内燃機関６に搭載されるものであり、所定の点火時期に気筒７内の混合気に点火する。

なお、点火プラグ５は、周知構造を有するものであり、２次コイル３の一端に接続される中心電極８と、内燃機関６のシリンダヘッド等を介してアース接地される接地電極９とを備え、２次コイル３に生じるエネルギーにより中心電極８と接地電極９との間で火花放電を生じさせる。
また、内燃機関６は、例えば、ガソリンを燃料とする希薄燃焼（リーンバーン）が可能な直噴式であり、気筒７内にタンブル流やスワール流等の混合気の旋回流が生じるように設けられている。
以下、点火装置１について詳述する。

点火装置１は、次の第１、第２回路１１、１２、および、制御部１３を備える。先ず、第１回路１１は、１次コイル２への通電をオンオフすることで、点火プラグ５に火花放電を開始させる。また、第２回路１２は、第１回路１１の動作によって開始した火花放電中に第１回路１１による通電方向とは逆の方向に１次コイル２に通電することで、２次コイル３の通電を第１回路１１の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグ５にエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる。
制御部１３は、第１、第２回路１１、１２の動作を制御する部分であり、次の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ１４と呼ぶ。）および投入ドライバ１５等により構成される。

ここで、ＥＣＵ１４は、内燃機関６に対する制御の中枢を成すものであり、後述する点火信号ＩＧｔおよび放電継続信号ＩＧｗ等の各種信号を出力して１次コイル２への通電を制御し、１次コイル２への通電を制御することで２次コイル３に誘導される電気エネルギーを操作して、点火プラグ５の火花放電を制御する。

なお、ＥＣＵ１４は、車両に搭載されて内燃機関６の運転状態や制御状態を示すパラメータを検出する各種センサから信号が入力される。また、ＥＣＵ１４は、入力された信号を処理する入力回路、入力された信号に基づき、内燃機関６の制御に関する制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、内燃機関６の制御に必要なデータやプログラム等を記憶して保持する各種のメモリ、ＣＰＵの処理結果に基づき、内燃機関６の制御に必要な信号を出力する出力回路等を備えて構成される。

なお、ＥＣＵ１４に信号を出力する各種センサとは、例えば、内燃機関６の回転数を検出する回転数センサ１７、内燃機関６に吸入される吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ１８、および、混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１９等である。
そしてＥＣＵ１４は、これらセンサから得られるパラメータの検出値に基づき、内燃機関６における点火制御や燃料噴射制御を実行する。

第１回路１１は、バッテリ２０の＋極と１次コイル２の一方の端子とを接続するとともに、１次コイル２の他方の端子をアースに接続し、１次コイル２の他方の端子のアース側（低電位側）に、放電開始用のスイッチ（以下、第１スイッチ２１と呼ぶ。）を配置することで構成されている。

ここで、バッテリ２０は、オルタネータ２２と接続しており、オルタネータ２２が駆動されることで充電される。
なお、オルタネータ２２は、内燃機関６によって駆動され、電力を発生するものである。そして、オルタネータ２２は、第１回路１１のバッテリ２０と１次コイル２の間に接続されている。
また、オルタネータ２２と１次コイル２の間には、バッテリ２０の電力の供給を受けて動作するＥＣＵ１４等の各種の他機器が接続されている。
なお、バッテリ２０の容量は十分に大きく、充放電による電圧の変動は少なくなっている。

第１回路１１は、第１スイッチ２１のオンオフにより、１次コイル２にエネルギーを蓄えさせるとともに、１次コイル２に蓄えたエネルギーを利用して２次コイル３に高電圧を発生させ、点火プラグ５に火花放電を開始させる。
以下、第１回路１１の動作により発生した火花放電を主点火と呼ぶことがある。また、１次コイル２の通電方向（つまり１次電流の方向）は、バッテリ２０から第１スイッチ２１に向かう方向をプラスとする。

より具体的には、第１回路１１はＥＣＵ１４から点火信号ＩＧｔがハイ信号として与えられる期間に第１スイッチ２１をオンすることで、１次コイル２にバッテリ２０の電圧を印加してプラスの１次電流を通電し、１次コイル２に磁気的なエネルギーを蓄えさせる。その後、第１回路１１は、第１スイッチ２１のオフにより、電磁誘導によって２次コイル３に高電圧を発生させ、主点火を生じさせる。
なお、第１スイッチ２１は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳ型トランジスタ、サイリスタ等である。また、点火信号ＩＧｔは、第１回路１１において１次コイル２にエネルギーを蓄えさせる期間および点火開始時期を指令する信号である。

第２回路１２は、第１回路１１に対し１次コイル２と第１スイッチ２１との間に接続するとともに、昇圧回路２３から１次コイル２への電力供給をオンオフするスイッチ（以下、第２スイッチ２４と呼ぶ。）を配置することで構成されている。
ここで、昇圧回路２３は、ＥＣＵ１４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間においてバッテリ２０の電圧を昇圧してコンデンサ２６に蓄えるものである。

より具体的に、昇圧回路２３は、コンデンサ２６、チョークコイル２７、昇圧スイッチ２８、昇圧ドライバ２９、および、ダイオード３０を備えている。
チョークコイル２７は一端がバッテリ２０の＋極に接続され、昇圧スイッチ２８によりチョークコイル２７の通電状態が断続される。また、昇圧ドライバ２９は、昇圧スイッチ２８に制御信号を与えて昇圧スイッチ２８をオンオフさせるものである。ここで、昇圧スイッチ２８は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタである。そして、コンデンサ２６は、昇圧スイッチ２８のオンオフ動作により、チョークコイル２７に発生した磁気的なエネルギーを、電気的なエネルギーとして蓄える。

なお、昇圧ドライバ２９は、ＥＣＵ１４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間において昇圧スイッチ２８を所定周期で繰り返しオンオフするように設けられている。また、ダイオード３０は、コンデンサ２６に蓄えたエネルギーがチョークコイル２７の側へ逆流するのを防ぐものである。

第２回路１２は、第２スイッチ２４およびダイオード３４を備える。
第２スイッチ２４は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタであり、コンデンサ２６に蓄えるエネルギーを１次コイル２のマイナス側から投入するのをオンオフするものである。
ダイオード３４は、１次コイル２から第２スイッチ２４側への電流の逆流を阻止するものである。
そして、第２スイッチ２４は、投入ドライバ１５から与えられる制御信号によりオン動作することで、昇圧回路２３から１次コイル２のマイナス側にエネルギーを投入する。

投入ドライバ１５は、放電継続信号ＩＧｗが与えられる期間において、第２スイッチ２４をオンオフさせてコンデンサ２６から１次コイル２に投入するエネルギーを制御することで、２次コイル３の通電量である２次電流を制御する。従ってコンデンサ２６には１次コイル２の電圧よりも高い数百Ｖの電圧で充電されている。
ここで、放電継続信号ＩＧｗは、主点火として発生した火花放電を継続させる期間を指令する信号である。

以上により、第２回路１２は、第１回路１１の動作によって開始した火花放電中に、第１回路１１による通電方向とは逆の方向に１次コイル２に通電することで、２次電流を第１回路１１の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグ５にエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる。
ここで、１次コイル２とバッテリ２０の間の回路は、第２回路１２の動作により１次コイル２に流れた電流をバッテリ２０に還流させる還流回路３５となっている。
以下、第２回路１２の動作により主点火に継続する火花放電を継続火花放電と呼ぶことがある。

また、投入ドライバ１５は、ＥＣＵ１４から２次電流の指令値を示す信号である電流指令信号ＩＧａが与えられ、電流指令信号ＩＧａに基づき２次電流を制御する。
ここで、２次コイル３の一端は先述したように点火プラグ５の中心電極８に接続し、２次コイル３の他端は、２次コイル３に発生する、２次電流を検出して制御部１３にフィードバックするＦ／Ｂ回路３６に接続している。
なお、２次コイル３の他端は、２次電流の方向を一方向に限定するダイオード３７を介してＦ／Ｂ回路３６に接続している。また、Ｆ／Ｂ回路３６には、２次電流を検出するためのシャント抵抗３８が接続している。

そして、投入ドライバ１５は、フィードバックされた２次電流の検出値と、電流指令信号ＩＧａに基づき把握される２次電流の指令値とに基づき、第２スイッチ２４のオンオフを制御する。すなわち、投入ドライバ１５は、例えば、２次電流の検出値に対する上限下限の閾値を指令値に基づき設定し、検出値と上限、下限の閾値との比較結果に応じて制御信号の出力を開始したり、停止したりする。
より具体的には、投入ドライバ１５は、２次電流の検出値が上限より大きくなったら制御信号の出力を停止し、２次電流の検出値が下限よりも小さくなったら制御信号の出力を開始する。

次に、図３を参照して点火装置１の通常の動作を説明する。
また、図３において、「ＩＧｔ」は点火信号ＩＧｔの入力状態をハイ／ローで表すものであり、「ＩＧｗ」は放電継続信号ＩＧｗの入力状態をハイ／ローで表すものである。また、「１ｓｔＳＷ」は第１スイッチ２１のオンオフ状態を表し、「２ｎｄＳＷ」は第２スイッチ２４のオンオフ状態を表し、「ＢｓｔＳＷ」は昇圧スイッチ２８のオンオフ状態を表すものである。また、「ＶＣ」はコンデンサ２６の充電電圧を表している。また、「Ｉ１」は１次電流（１次コイル２に流れる電流値）を表し、「Ｉ２」は２次電流（２次コイル３に流れる電流値）を表している。

点火信号ＩＧｔがローからハイへ切り替わると（時間ｔ０１参照。）、点火信号ＩＧｔがハイの期間において、第１スイッチ２１がオン状態を維持してプラスの１次電流が流れ、１次コイル２にエネルギーが蓄えられる。また、コンデンサ２６の充電電圧が所定値を下回る場合、昇圧スイッチ２８がオンオフを繰り返し、昇圧されたエネルギーがコンデンサ２６に蓄えられる。

やがて、点火信号ＩＧｔがハイからローへ切り替わると（時間ｔ０２参照。）、第１スイッチ２１がオフされ、１次コイル２の通電が遮断される。これにより、電磁誘導によって２次コイル３に高電圧が発生し、点火プラグ５において主点火が発生する。
点火プラグ５において主点火が発生した後、２次電流は略三角波形状で減衰する（Ｉ２点線参照。）。そして、２次電流が下限の閾値に到達する前に、放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わる（時間ｔ０３参照。）。

放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わると、第２スイッチ２４がオンオフ制御されて、コンデンサ２６に蓄えられていたエネルギーが、１次コイル２のマイナス側に順次投入され、１次電流は、１次コイル２からバッテリ２０の＋極に向かって流れる。
より、具体的には、第２スイッチ２４がオンされる毎に１次コイル２からバッテリ２０の＋極に向かう１次電流が追加され、１次電流がマイナス側に増加していく（時間ｔ０３〜ｔ０４参照。）。

そして、１次電流が追加される毎に、主点火による２次電流と同方向の２次電流が２次コイル３に順次追加され、２次電流は上限下限の間に維持される。
以上により、第２スイッチ２４をオンオフ制御することで、２次電流が火花放電を維持可能な程度に継続して流れる。その結果、放電継続信号ＩＧｗのオン状態が続くと、継続火花放電が点火プラグ５において維持される。

〔実施例の特徴〕
次に、実施例の特徴的な構成について説明する。
点火装置１は、さらに、電圧検出部４０、充電電圧検出部４１、動作停止部４２、および、接地回路４３を備える。
電圧検出部４０は、１次コイル２のバッテリ２０側に、すなわち、１次コイル２の＋側に接続し、１次コイル２の＋側の電圧を検出する。
以下、１次コイル２の＋側を１次コイル＋側と、１次コイル２の＋側の電圧を電圧ＶＢと呼ぶことがある。

電圧検出部４０は、抵抗４４、４５を有する。
抵抗４４と抵抗４５は直列に接続されており、抵抗４５の一端はアースに接続されている。また、抵抗４４の一端は１次コイル＋側に接続している。
そして、抵抗４４と抵抗４５との間の電位が後述する動作停止部４２に入力される。すなわち、電圧検出部４０は、電圧ＶＢを分圧した分圧電圧を、電圧ＶＢの信号として出力するものである。

充電電圧検出部４１は、コンデンサ２６と第２スイッチ２４との間に設けられ、コンデンサ２６の充電電圧（以下、コンデンサ２６の充電電圧を充電電圧ＶＣと呼ぶことがある。）を検出する。
充電電圧検出部４１は、抵抗４７、４８を有する。
抵抗４７および抵抗４８は直列に接続されており、抵抗４７の一端はコンデンサ２６の＋極に接続され、抵抗４８の一端はアースに接続されている。すなわち、充電電圧検出部４１は、充電電圧ＶＣを分圧した分圧電圧を、充電電圧ＶＣの信号として動作停止部４２に出力するものである。
なお、昇圧ドライバ２９は、充電電圧検出部４１の出力する分圧電圧に基づき充電電圧ＶＣを検出し、昇圧スイッチ２８を所定周期でオンオフしている。

動作停止部４２は、電圧ＶＢを監視するとともに、電圧ＶＢが過大であると判断したときにバッテリ２０への還流回路３５に異常があると判断し、第２回路１２によるエネルギーの投入を停止する。
動作停止部４２は、例えば、以下に説明する電圧判定部５０、充電電圧判定部５1、停止指示部５２を有する。

電圧判定部５０は、電圧検出部４０の出力信号に基づき、電圧ＶＢを監視する。そして、電圧ＶＢが過大であるか否かを判定し、判定結果に応じてハイまたはローの信号を出力する。
電圧判定部５０は、例えば、閾値電圧生成部５５、コンパレータ５６、定電圧源５７等から構成されている（図４（ａ）参照。）。

閾値電圧生成部５５は、電圧ＶＢに対して過大か否かを判定する基準の閾値電圧ＶＢｃの信号を生成して出力するものであり、抵抗５８、５９により構成される。
抵抗５８および抵抗５９は直列に接続されており、抵抗５８の一端は定電圧源５７に接続され、抵抗５９の一端はアースに接続されている。すなわち、閾値電圧生成部５５は、定電圧源５７の電圧を分圧することで分圧電圧を、閾値電圧ＶＢｃの出力信号としてコンパレータ５６に出力するものである。

コンパレータ５６は、非反転、反転入力端子に入力される電圧を比較し、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧を上回る場合にハイ信号、下回る場合にロー信号を出力する周知の構成である。ここで、コンパレータ５６の非反転入力端子には、電圧検出部４０からの電圧ＶＢの出力信号が入力され、反転入力端子には、閾値電圧生成部５５からの閾値電圧ＶＢｃの出力信号が入力される。
定電圧源５７は、コンデンサ２６の＋極に接続される抵抗６０により低電圧化され、ツェナーダイオード６１により定電圧化された電圧を供給するものであり、コンパレータ５６の駆動源でもある。

この構成により、電圧判定部５０は、電圧ＶＢが、閾値電圧ＶＢｃを上回る場合には過大であると判定しハイ信号を出力し、閾値電圧ＶＢｃを下回る場合には過大でないと判定しロー信号を出力する。
なお、閾値電圧ＶＢｃは、ロードダンプ発生時のサージ電圧の大きさから設定される値である。また、通常時には、電圧判定部５０は電圧ＶＢが過大でないと判定しロー信号を出力している。

充電電圧判定部５１は、充電電圧検出部４１の出力信号に基づき、充電電圧ＶＣを監視する。そして、充電電圧ＶＣが閾値充電電圧ＶＣｃを下回るか否かを判定し、ハイまたはローの信号を出力する。
充電電圧判定部５１は、例えば、閾値充電電圧生成部６２、コンパレータ６３、定電圧源６４等から構成されている（図４（ｂ）参照。）。

閾値充電電圧生成部６２は、閾値充電電圧ＶＣｃの信号を生成して出力するものであり、抵抗６８、６９により構成される。
抵抗６８および抵抗６９は直列に接続されており、抵抗６８の一端は定電圧源６４に接続され、抵抗６９の一端はアースに接続されている。すなわち、閾値充電電圧生成部６２は、定電圧源６４の電圧を分圧することで分圧電圧を、閾値充電電圧ＶＣｃの出力信号としてコンパレータ６３に出力するものである。

コンパレータ６３は、非反転、反転入力端子に入力される電圧を比較し、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧を上回る場合にハイ信号、下回る場合にロー信号を出力する周知の構成である。ここで、コンパレータ６３の非反転入力端子には、閾値充電電圧生成部６２からの閾値充電電圧ＶＣｃの出力信号が入力され、反転入力端子には、充電電圧検出部４１からの充電電圧ＶＣの出力信号が入力される。
定電圧源６４は、定電圧源５７と同一の構成となっており、コンパレータ６４の駆動源でもある。

この構成により、充電電圧判定部５１は、充電電圧ＶＣが、閾値充電電圧ＶＣｃを下回る場合にはハイ信号を出力し、閾値充電電圧ＶＣｃを上回る場合にはロー信号を出力する。
また、閾値充電電圧ＶＣｃは、通常時の充電電圧ＶＣよりも充分に低い数値に設定されている。より具体的に、閾値充電電圧ＶＣｃは、継続火花放電の終了後、次の主点火に備えてコンデンサの充電を始めるまでの間でも、充電電圧ＶＣよりも充分に小さくなるように設定されている（図３のＶＣの推移において、時間ｔ０１以前または時間ｔ０４以後を参照。）。

停止指示部５２は、電圧判定部５０および充電電圧判定部５１から入力される信号に基づき、第２回路１２によるエネルギーの投入を停止させるものである。
より具体的に、停止指示部５２は、例えば、ＲＳフリップフロップ回路（以下、ＦＦ回路７２と呼ぶ。）、およびスイッチ７３、７４等から構成される。

まず、ＦＦ回路７２は、電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃよりも高く、かつ、充電電圧ＶＣが閾値充電電圧ＶＣｃよりも高いときに、第２回路１２によるエネルギーの投入、および、昇圧回路２３による充電を停止し、その後に電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃよりも低くなっても、第２回路１２によるエネルギーの投入停止、および、昇圧回路２３の充電停止を続ける。

より具体的に、ＦＦ回路７２は、電圧判定部５０から信号の入力を受けるＳ端子、充電電圧判定部５１から信号の入力を受けるＲ端子、および、スイッチ７３、７４に信号を出力するＱ端子を有する。そして、ＦＦ回路７２は、電圧判定部５０から入力される信号がロー（ＶＢ＜ＶＢｃ）、かつ、充電電圧判定部５１から入力される信号がハイ（ＶＣ＜ＶＣｃ）のとき、スイッチ７３、７４にローの信号を出力する。また、ＦＦ回路７２は、電圧判定部５０から入力される信号がハイ（ＶＢ＞ＶＢｃ）、かつ、充電電圧判定部５１から入力される信号がロー（ＶＣ＞ＶＣｃ）のとき、スイッチ７３、７４にハイの信号を出力する。

さらに、電圧判定部５０および充電電圧判定部５１から入力される信号が両方ともロー（ＶＢ＜ＶＢｃ、ＶＣ＞ＶＣｃ）に切り替わったとき、スイッチ７３、７４に出力される信号は、切り替わる直前の状態を維持する。例えば、電圧判定部５０から入力される信号がハイ、かつ、充電電圧判定部５１から入力される信号がローの状態から、電圧判定部５０および充電電圧判定部５１から入力される信号が両方ともローの状態に切り替わったとき、スイッチ７３、７４に出力される信号はハイを維持する。

これにより、ＦＦ回路７２は、電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃよりも高く、かつ、充電電圧ＶＣが閾値充電電圧ＶＣｃよりも高いときに、スイッチ７３、７４にハイの信号を出力して、第２回路１２によるエネルギーの投入、および、昇圧回路２３による充電を停止させる。さらに、その後に電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃより低くなっても、ＦＦ回路７２は、スイッチ７３、７４にハイの信号を出力し続け、第２回路１２によるエネルギーの投入停止、および、昇圧回路２３による充電停止を続ける。

スイッチ７３は、自身のオン動作により、第２スイッチ２４の動作状態を、投入ドライバ１５からの指令に関わらず強制的にオフにするものである。具体的には、スイッチ７３は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタであり、ドレインが第２スイッチ２４のゲートに接続し、ソースがアースに接続し、ゲートにＦＦ回路７２の出力信号が入力される。これにより、スイッチ７３は、ＦＦ回路７２からハイの信号が入力されてオンすると、第２スイッチ２４の動作状態を強制的にオフにして第２回路１２によるエネルギーの投入を停止する。

スイッチ７４は、自身のオン動作により、昇圧スイッチ２８の動作状態を、昇圧ドライバ２９からの指令に関わらず強制的にオフにするものである。具体的には、スイッチ７４は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタであり、ドレインが昇圧スイッチ２８のゲートに接続し、ソースがアースに接続し、ゲートにＦＦ回路７２の出力信号が入力される。これにより、スイッチ７４は、ＦＦ回路７２からハイの信号が入力されてオンすると、昇圧スイッチ２８の動作状態を強制的にオフにして昇圧回路２３による充電を停止する。

以上により、停止指示部５２は、ロードダンプ発生により電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃよりも高くなったときに、第２回路１２によるエネルギーの投入を停止させ、さらに、その後に電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃより低くなっても、第２回路１２によるエネルギーの投入停止を続ける。
また、ＦＦ回路７２およびスイッチ７３、７４は、コンパレータ５６、６３と同様に、ロードダンプ発生時にも、確実に動作するように、コンデンサ２６のエネルギーを電源として利用する。

ここで、動作停止部４２全体の駆動電圧Ｖｔｈは、ＦＦ回路７２、スイッチ７３、７４、および、コンパレータ５６、６３等の駆動電圧から定められ、駆動電圧Ｖｔｈの大きさは、閾値電圧ＶＣｃよりも小さな数値として設定されている。
これにより、内燃機関始動後、充電電圧ＶＣが駆動電圧Ｖｔｈに到達した時点で動作停止部４２の動作が始まり、以後、ロードダンプが発生せずに通常運転が続く限り、第２スイッチ２４、昇圧スイッチ２８は、それぞれ、投入ドライバ１５、昇圧ドライバ２９からの指令に従って通常の動作を続ける。

すなわち、内燃機関始動後、まず、充電電圧ＶＣは駆動電圧Ｖｔｈに達し、動作停止部４２の動作が始まる。この際、ＶＣ＜ＶＣｃであるため、充電電圧判定部５１からＦＦ回路７２に入力される信号はハイとなる。また、ロードダンプも発生していないので、電圧判定部５０からＦＦ回路７２に入力される信号はローである。このため、ＦＦ回路７２は、スイッチ７３、７４にローの信号を出力するので、スイッチ７３、７４はオン動作せず、第２スイッチ２４、昇圧スイッチ２８は、それぞれ、投入ドライバ１５、昇圧ドライバ２９からの指令に従って通常の動作をする。

その後、コンデンサ２６の充電が進んでＶＣ＞ＶＣｃとなり、充電電圧判定部５１からＦＦ回路７２に入力される信号がローに切り替わると、電圧判定部５０および充電電圧判定部５１から入力される信号が両方ともローになる。このため、ＦＦ回路７２からスイッチ７３、７４に出力される信号は、切り替わる直前の状態であるローを維持する。このため、スイッチ７３、７４は引き続きオン動作せず、第２スイッチ２４、昇圧スイッチ２８は、それぞれ、投入ドライバ１５、昇圧ドライバ２９からの指令に従って通常の動作を続ける。

以上により、内燃機関始動後、ロードダンプが発生せずに通常運転が続く限り、第２スイッチ２４、昇圧スイッチ２８は、それぞれ、投入ドライバ１５、昇圧ドライバ２９からの指令に従って通常の動作を続け、第２回路１２によるエネルギーの投入、および、昇圧回路２３による充電が繰り返される。

接地回路４３は、１次コイル＋側をアースに接続する。
この接地回路４３には、ツェナーダイオード７５が設けられている。
より具体的には、ツェナーダイオード７５は、アノード側が１次コイル＋側に接続され、カソード側がアースに接続されている。

[実施例の制御方法]
実施例のロードダンプ発生時の制御方法を図５および図６に基づいて説明する。
以下では、図６に示す時間ｔ０５でロードダンプが発生したものとして説明する。
なお、図６において、「ＶＢ」は電圧ＶＢを表すものである。また、「ＧＳＷ１」はスイッチ７３のオンオフ状態を表すものであり、「ＧＳＷ２」はスイッチ７４のオンオフ状態を表すものである。

まず、ステップＳ１００において、電圧判定部５０によって、電圧ＶＢが、閾値電圧ＶＢｃを超えているか否かが判定される。
電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃを超えていると判定した場合（ＹＥＳ；図６の時間ｔ０５参照。）、ステップＳ１１０に移行する。また、電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃを超えていないと判定した場合（ＮＯ）、ステップＳ１００の判定が繰り返される。

なお、ロードダンプ発生時（図６の時間ｔ０５参照。）に電圧ＶＢは、瞬時に増加しすぐに減少に転ずる。このため、電圧判定部５０からＦＦ回路７２に入力される信号はローから、一旦ハイになり、すぐさまローへと切り替わる。
また、ＥＣＵ１４は、ロードダンプが発生しバッテリ２０が外れたとしても、オルタネータ２２等による電力供給を受け、すぐに停止できずしばらく機器の制御を続行する（図６の時間ｔ０５〜時間ｔ０６におけるＩＧｔ等参照。）。

次に、ステップＳ１１０で、動作停止部４２は、スイッチ７３、７４をオンする。
そして、スイッチ７３、７４をオンすることで（図６の時間ｔ０５〜時間ｔ０６におけるＧＳＷ１、ＧＳＷ２参照。）、第２スイッチ２４および昇圧スイッチ２８を強制的にオフする（図６の時間ｔ０５〜時間ｔ０６における２ｎｄＳＷ点線、ＢｓｔＳＷ点線参照。）。このため、１次コイル２に電流は流れない（図６の時間ｔ０５〜時間ｔ０６におけるＩ１点線参照。）。

次に、ステップＳ１２０で、充電電圧判定部５１により、充電電圧ＶＣが閾値充電電圧ＶＣｃを下回るか否かが判定される。
充電電圧ＶＣが閾値充電電圧ＶＣｃを下回ると判定した場合（ＹＥＳ；図６の時間ｔ０６参照。）、ステップＳ１３０に移行する。
また、充電電圧ＶＣが閾値充電電圧ＶＣｃを下回らないと判定した場合（ＮＯ）、ステップＳ１１０に移行して、スイッチ７３、７４のオン状態が維持される。

次に、ステップＳ１３０で、スイッチ７３、７４をオフして（図６の時間ｔ０６参照。）、フローを終了する。
なお、スイッチ７３、７４がオフされると、第２スイッチ２４、昇圧スイッチ２８がオンする可能性が生じるが、閾値充電電圧ＶＣｃは十分に低く設定されているため、第２スイッチ２４がオンしたとしても他機器等にほとんど影響を与えることはない。

〔実施例の効果〕
実施例の点火装置１によれば、還流回路３５は、第２回路１２の動作により１次コイル２に流れた電流をバッテリ２０に還流させ、電圧検出部４０は、電圧ＶＢを検出する。そして、動作停止部４２は、電圧ＶＢを監視するとともに、電圧ＶＢが過大であると判断したとき、すなわち、電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢｃを上回ったときに第２回路１２によるエネルギーの投入を停止する。

これにより、バッテリ２０への接続が切断された場合のいわゆるロードダンプの状態が発生したときに、第２回路１２によるエネルギーの投入を停止することができる。このため、第２回路１２の動作により１次コイル２に流した電流の還流先としてバッテリ２０を採用した点火装置において、ロードダンプの状態が発生したときに、他機器を過電圧から保護することができる。

実施例の点火装置１によれば、バッテリ２０の電圧を昇圧してコンデンサ２６に蓄えさせる昇圧回路２３を備える。そして、第２回路１２は、コンデンサ２６に蓄えたエネルギーにより２次コイル３の通電を維持して点火プラグ５にエネルギーを投入し続け、動作停止部４２は、コンデンサ２６に蓄えられたエネルギーを電源として利用する。
これにより、ロードダンプの状態が発生しても、動作停止部４２は、コンデンサ２６に蓄えられたエネルギーにより動作することができる。
このため、動作停止部４２により、第２回路１２によるエネルギーの投入を停止することができる。また、コンデンサ２６を電源として構成しているので、動作停止部４２によるエネルギーの投入を停止させることができない場合にも、コンデンサ２６の電圧が十分に低い状態になっているため、他の機器に影響を与えることがない構成とすることができる。

実施例の点火装置１によれば、動作停止部４２は、電圧ＶＢが過大であると判断したとき、昇圧回路２８による昇圧を停止する。
これにより、ロードダンプの状態が発生したときに、コンデンサ２６の無駄な充放電動作を防ぐことができる。

実施例の点火装置１によれば、動作停止部４２は、コンデンサ２６の充電電圧ＶＣを検出する充電電圧検出部４１を備え、充電電圧ＶＣを監視するとともに、充電電圧ＶＣが所定値より大きい間は、第２回路１２によるエネルギーの投入の停止を継続する。
このため、充電電圧ＶＣが過大である期間は、動作停止部４２により、第２回路１２によるエネルギーの投入を停止することができる。これにより、他機器を過電圧から保護することができる。

実施例の点火装置１によれば、１次コイル＋側をアースに接続する接地回路４３を備え、接地回路４３に、ツェナーダイオード７５が設けられている。
これによりロードダンプの状態が発生したときに、自身の制御回路を保護するとともにスイッチ７３、７４の故障等の事態により第２回路１２によってエネルギー投入がなされても、他機器に与える過電圧の電圧値を低減することができる。

１ 点火装置 ２ １次コイル ３ ２次コイル ４ 点火コイル ５点火プラグ
１１ 第１回路 １２ 第２回路 １３ 制御部 １４ ＥＣＵ １５ 投入ドライバ
２０ バッテリ ２３ 昇圧回路 ３５ 還流回路 ４０ 電圧検出部
４２ 動作停止部

Claims (3)

1. １次コイル（２）および２次コイル（３）を有する点火コイル（４）と、前記２次コイルに接続する点火プラグ（５）とを備え、前記１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により前記点火プラグにエネルギーを投入して火花放電を発生させる内燃機関用の点火装置（１）において、
   前記１次コイルへの通電をオンオフすることで、前記点火プラグに火花放電を開始させる第１回路（１１）と、
   この第１回路の動作によって開始した火花放電中に、前記第１回路による通電方向とは逆の方向に前記１次コイルに通電することで、前記２次コイルの通電を前記第１回路の動作で開始したのと同一方向に維持して前記点火プラグにエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる第２回路（１２）と、
   前記第１回路および前記第２回路の動作を制御する制御部（１３、１４、１５）と、
   前記第２回路の動作により前記１次コイルに流れた電流をバッテリ（２０）に還流させる還流回路（３５）と、
   前記１次コイルの前記バッテリ側に接続し、前記１次コイルの前記バッテリ側の電圧を検出する電圧検出部（４０）と、
   前記バッテリ側の電圧を監視するとともに、前記バッテリ側の電圧が過大であると判断したときに前記第２回路によるエネルギーの投入を停止する動作停止部（４２）とを備え、
   前記バッテリの電圧を昇圧して、コンデンサ（２６）に蓄えさせる昇圧回路（２３）を備え、
   前記第２回路は、前記コンデンサに蓄えたエネルギーにより前記２次コイルの通電を維持して前記点火プラグにエネルギーを投入し続け、
   前記動作停止部は、前記コンデンサに蓄えられたエネルギーを電源として利用し、
   前記動作停止部は、前記コンデンサの充電電圧を検出する充電電圧検出部（４１）を備え、前記充電電圧を監視するとともに、前記充電電圧が所定値より大きい間は、前記第２回路によるエネルギーの投入の停止を継続することを特徴とする点火装置。
2. 請求項１に記載の点火装置において、
   前記動作停止部は、前記１次コイルの前記バッテリ側の電圧が過大であると判断したとき、前記昇圧回路による昇圧を停止することを特徴とする点火装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の点火装置において、
   前記１次コイルの前記バッテリ側をアースに接続する接地回路（４３）を備え、
   この接地回路に、ツェナーダイオード（７５）が設けられていることを特徴とする点火装置。
   
   
   
   

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