JP5991295B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

この発明は内燃機関の点火を行う点火装置に係り、特に、放電開始後のスイッチングにより、重畳的に電流を流して放電維持を図るエネルギ投入用電源を設けた点火装置に関するものである。

火花点火式の内燃機関にあっては、点火コイル等からなる点火装置によって点火プラグに放電が発せられ、その放電により燃焼室に導入された燃料が燃焼に供される。この内燃機関の燃焼状態を良好なものにするために、１回の燃焼行程内で点火プラグに放電を複数回生じさせる多重放電型の点火装置について種々提案されている。

特許文献１には、点火コイルの二次側コイルを流れる二次電流を検出する電流検出手段と、多重放電に際し、前記電流検出手段により検出した電流値が所定の電流判定値に達する度に、第１及び第２のスイッチ手段のオン／オフ切り替えを実施する点火制御手段と、内燃機関の筒内流速又はそれに相関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得した流速情報に基づいて前記電流判定値を可変設定する設定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置が開示されている。

ところが、従来の点火装置では、第１、第２のスイッチ手段を切り換えて交流放電を行う際に必ず放電がカットされることになる。
このため、例えば、燃焼室内に流速の高い筒内気流が発生している場合には、火花放電が筒内気流によって引き延ばされたときに、エネルギ投入が途切れると、放電経路が一時的に遮断される吹き消え現象が発生し、追加的に投入したエネルギが再放電のために消費されることになり、失火に至るおそれがあるという問題があった。

このような問題に対して、図３に比較例として示すような、点火コイル２を開閉制御する制御回路３ｚとして、直流電源１と点火コイル２と点火スイッチ３０とからなる通常の点火装置に、チョークコイル１３２と充電スイッチ１３３と整流素子１３４とエネルギ蓄積手段であるコンデンサ１３５とからなる補助電源１３１と、補助電源１３１の充電駆動を行う充電用ドライバ３２ｚと、補助電源１３１から放電エネルギを放出させる放電スイッチ３３と放電スイッチ３３を駆動する放電用ドライバ３４と放電電流を整流する整流素子３５とを設けて、一次コイル２０のマイナス側から放電エネルギを投入する点火装置４ｚを検討した。
補助電源１３１と充電用ドライバ３２ｚとでいわゆるＤＣ−ＤＣコンバータを構成し、放電スイッチ３３を開閉駆動することで、コンデンサ１３５の蓄えられたエネルギを放出させることができる。
点火装置４ｚでは、特許文献１にあるようにＤＣ−ＤＣコンバータを一次コイルのプラス側ではなく、一次コイル２０のマイナス側に接続することにより、二次電圧Ｖ２が比較的高い状態から補助電源１３１からの放電を開始させることができ、二次放電Ｉ２の途切れを生じさせることなく、長時間にわたり連続的に補助エネルギの投入を図ることができると考えられた。

特開２００７−２１１６３１号公報

ところが、比較例として示した点火装置４ｚの構成では、ある程度の期間は二次電流Ｉ２を連続的に維持できるが、放電期間の中盤以降においては、放電の維持が困難となることが判明した。
放電期間中において、内燃機関５の条件によっては、燃焼室内に流れる強い筒内気流を受けて、放電アークが引き延ばされ、相対的に放電距離が拡大されると、その分、二次電圧Ｖ２が上昇することになる。

一方、通常の誘導放電型の点火コイルにおいては、二次電圧Ｖ２は二次コイル２１の巻回数Ｎ２と一次コイル２０の巻回数Ｎ１との巻回比（Ｎ＝Ｎ２／Ｎ１）によって定まり、一次電圧Ｖ１の巻回比倍の電圧を生じることを利用して、高い二次電圧Ｖ２を得ることで、点火プラグに火花放電を発生させているが、放電期間中にも、二次電圧Ｖ２は、一次電圧Ｖ１の巻回比倍に等しい関係が維持される。
このため、筒内気流によって放電アークが引き延ばされて二次電圧Ｖ２が上昇すると、これに比例して一次電圧Ｖ１も高くなる。

さらに、補助電源１３１からの放電電圧Ｖ_ｄｃは、放電が繰り返される度に徐々に低下する。
放電スイッチ３３が開いて、補助電源１３１から点火コイル２の一次コイル２０へのエネルギ投入が停止しているタイミングで、筒内気流によって放電アークが引き延ばされて、一次電圧Ｖ１が急に高くなると、一次電圧Ｖ１が補助電源１３１の放電電圧Ｖ_ｄｃよりも高くなってしまうことがある。

このとき、一次電圧Ｖ１が補助電源１３１の放電電圧Ｖ_ｄｃよりも高くなった状態で、放電スイッチ３３が閉じられても、一次電圧Ｖ１が放電電圧Ｖ_ｄｃよりも低くなるまでは補助電源１３１から点火コイル２への放電エネルギの投入が停止することになる。
放電経路が途切れて一次電圧Ｖ１が放電電圧Ｖ_ｄｃより低くなると、補助電源１３１から点火コイル２への放電が可能となるが、放電経路がなくなっているので補助電源１３１から放出される放電エネルギは、再放電を起こすために消費されることになる。
このため、補助電源１３１からの投入エネルギが火炎核の成長に利用されなり、安定した着火を実現できなくなるおそれがあることが判明した。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、燃焼室内に強い筒内気流が発生しているような難着火性の燃焼条件でも確実に放電を長期間にわったって維持し、安定した着火性を示す内燃機関の点火装置を提供することを目的とするものである。

本発明の点火装置（４）は、少なくとも、直流電源（１）と、所定の巻回比（Ｎ＝Ｎ２／Ｎ１）によって巻回した一次コイル（２０）と二次コイル（２１）とによって昇圧トランスを構成する点火コイル（２）と、前記直流電源（１）から前記点火コイル（２）への通電と、前記点火コイル（２）から内燃機関（５）に設けた点火プラグ（６）への放電とを制御する制御回路（３）とからなり、前記点火プラグ（６）に高い二次電圧（Ｖ２）を印加して放電アークを発生させ、放電期間中に重畳的に放電維持エネルギを投入する点火装置であって、前記制御回路（３）が、少なくとも、点火スイッチ（３０）と、２以上の補助電源（１３１、２３１）と、これらの補助電源（１３１、２３１）からの放電を制御する放電スイッチ（３３）と、前記点火コイル（２）の二次電圧（Ｖ２）を検出する二次電圧検出手段（３６）と、検出した二次電圧（Ｖ２）と所定の閾値（Ｖｔｈ）との比較によって、前記複数の補助電源（１３１、１３２）の切り換えの要否を判定する切換要否判定手段（３７）と、その判定結果によって、前記複数の補助電源（１３１、１３２）の内のいずれかと前記放電スイッチ（３３）との接続を切り換える電源切換スイッチ（ＳＳＷ３８）とを具備する。

本発明によれば、前記二次コイル（２１）に発生させた高い二次電圧Ｖ２の印加によって点火プラグ（６）の放電を行った後、前記二次コイル（２１）からの誘導放電期間中に、前記点火コイル（２）に前記複数の補助電源（１３１，２３１）の内から選択された第１の補助電源（１３１）から放電維持エネルギの導入を重畳的に行い、放電の維持を図り、前記二次電圧検出手段（３６）によって検出した二次電圧（Ｖ２）が所定の閾値（Ｖｔｈ）を超えたときに前記電源切換スイッチ（ＳＳＷ３８）によって、前記第１の補助電源（１３１）からの放電エネルギの投入を、他の補助電源（２３１）からの放電エネルギの投入に切り換えることにより、放電電圧（Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２）を常に前記点火コイル（２）の一次電圧（Ｖ１）よりも高く維持することができ、燃焼室内に強い筒内気流が発生しても、吹き消えを生じることなく、前記補助電源（１３１、２３１）から前記点火コイル（２）へのエネルギ投入続け、安定した着火を実現することができる。
また、前記電源切換要否判定手段（３７）によって、必要と判断された場合のみ、前記第１の補助電源（１３１）から前記第２の補助電源２３１への切り替えが行われるので、過剰なエネルギ投入による電極の消耗を防ぐこともできる。

本発明の実施形態における点火装置４の概要を示す構成図 図１の点火装置４の動作を示すタイムチャート 比較例として示す点火装置４ｚの概要を示す構成図 比較例の問題点を示すタイムチャート

図１を参照して、本発明の実施形態における点火装置４の概要について説明する。
本発明の点火装置４は、直流電源１と、所定の巻回比（Ｎ＝Ｎ２／Ｎ１）によって巻回した一次コイル２０と二次コイル２１とによって昇圧トランスを構成する点火コイル２と、直流電源１から点火コイル２への通電と点火コイル２から図略の内燃機関５に設けられた点火プラグ６への放電とを制御する制御回路３とからなり、点火プラグ６に高い電圧Ｖ２を印加して放電アークを発生させ、放電期間中に重畳的に放電維持エネルギを投入することで、放電の維持を図る点火装置であって、以下の構成を有することで、安定した着火を実現するものである。
点火装置４は、制御回路３が、少なくとも、点火スイッチ３０と、複数の補助電源１３１、２３１と、これらの補助電源からの放電を制御する放電スイッチ３３と、点火コイル２の二次電圧Ｖ２を検出する二次電圧検出手段３６と、検出した二次電圧Ｖ２と所定の閾値Ｖｔｈとの比較によって、補助電源の切り換えの要否を判定する切換要否判定手段３７と、その判定結果によって、複数の補助電源１３１、１３２のいずれの補助電源と放電スイッチ３３とを接続するかを切り換える電源切換スイッチＳＳＷ３８とを具備することを特徴とする。

また、複数の補助電源１３１、２３１の内、電源切換スイッチＳＳＷ３８によって選択的に接続された電源から点火コイル２への放電は、一次コイル２０のマイナス側から行われる。
なお、本実施形態においては、第１の補助電源１３１と第２の補助電源２３１との２つの補助電源を設けた例を示しているが、補助電源の数は２つに限定するものではなく、２以上であれば良い。

直流電源１は、車載バッテリや、交流電源をレギュレータ等によって直流変換した公知の直流安定化電源等が用いられ、例えば１２Ｖ、２４Ｖといった一定の直流電圧＋Ｂを供給する。
また、直流電源１として、公知のＤＣ−ＤＣコンバータ等によって高い電圧に昇圧した電源を用いても良い。

点火コイル２は、少なくとも、コイル巻線をＮ１回巻回した一次コイル２０とＮ２回巻回した二次コイル２１と整流素子２２とを含み、いわゆる誘導放電型の昇圧トランスを構成する公知の点火コイルを適宜用いることができる。
点火コイル２の一次電圧Ｖ１と二次電圧Ｖ２との変圧比Ｖ２／Ｖ１は、一次コイル２０の巻回数Ｎ１と二次コイル２１の巻回数Ｎ２との巻回比Ｎ（＝Ｎ２／Ｎ１）にほぼ等しい。 本発明は、プラグホール内に収容可能とするいわゆるスティック型の点火コイルと、プラグホールの上部に固定されたハウジング内に収容可能とするいわゆるプラグトップ型の点火コイルとのいずれにも採用可能である。

本実施形態における制御回路３は、点火スイッチ３０と、第１の補助電源１３１と、第２の補助電源２３１と、充電用ドライバ３２と、放電スイッチ３３と、放電用ドライバ３４と、整流素子３５と、二次電圧検出手段３６と、切換要否判定手段３７と、電源切換スイッチ３８とによって構成されている。
点火スイッチ３０は、ＩＧＢＴ、サイリスタ等のパワートランジスタが用いられ、外部に設けたエンジン制御装置（ＥＣＵ）７から内燃機関５の運転状況に応じて発信された点火信号ＩＧｔにしたがって開閉制御される。

第１、第２の補助電源１３１、２３１は、それぞれ、第１、第２のチョークコイル１３２、２３１と、第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３と、第１、第２の整流素子１３４、２３４と、第１、第２のコンデンサ１３５、２３５とによって構成されている。
第１、第２のチョークコイル１３１、２３１には、所定のインダクタンスＬ_１３１、Ｌ_２３２（例えば、５〜５０μＨ）を有するコア付きコイルが用いられている。
第１、第２のチョークコイル１３２、２３２の上流側は、それぞれ直流電源１に接続され、下流側は、それぞれ、第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３を介して接地されている。

第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３には、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等のパワートランジスタが用いられている。
第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３のそれぞれのゲートＧには、充電用ドライバ３２が接続されている。

充電用ドライバ３２は、ＥＣＵ７から発信された点火信号ＩＧｔにしたがって、所定の開閉パルスで発振するゲート電圧ＶＧ_１３３、ＶＧ_２３３を生成し、第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３を開閉駆動する。
充電用ドライバ３２は、放電期間信号ＩＧｗがオフとなっている間に第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３を所定の周期で開閉制御できれば、如何なる方法で駆動パルスを発生するものでも良く、チャージポンプ等を含む公知のゲートドライバを適宜用いることができる。
なお、本実施形態においては、１つの充電用ドライバ１３２によって、第１の充電スイッチ１３３と第２の充電スイッチ２３３とを開閉制御するように構成した例を示したが、それぞれの充電スイッチ１３３、２３３に個別の充電用ドライバを設けるようにしても良い。

第１、第２のチョークコイル１３２、２３２と、第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３との間には、それぞれ、第１、第２の整流素子１３４、２３４を介して、第１、第２のコンデンサ１３５、２３５が並列に接続されている。
第１、第２のコンデンサ１３５、２３５には、それぞれ所定のキャパシタンスＣ１、Ｃ２（例えば、１００〜１０００μＦ）を有するコンデンサが用いられている。
第１、第２の整流素子１３４、２３４は、ダイオード等が用いられ、第１、第のコンデンサ１３５、２３５から第１、第２のチョークコイル１３２、２３２、又は第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３側への逆流を阻止している。
第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３の開閉により、直流電源１から第１、第２のチョークコイルに蓄えられたエネルギが、第１、第２のコンデンサ１３５、２３５のそれぞれに充電される。

第１、第２の補助電源１３１、２３１は、並列に接続され、それぞれの出力Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２は、それぞれ、電源切換スイッチＳＳＷ３８の第１、第２の入力Ｓ１、Ｓ２に接続されている。
電源切換スイッチＳＳ３８は、切換要否判定手段３７の切換信号ＳＳにしたがって、第１、第２の入力Ｓ１、Ｓ２のいずれの端子を接続するかを切り換えて、第１、第２の補助電源１３１、１３２のいずれの補助電源からの放電を行うかを選択する。

切換スイッチＳＳＷ３８の下流側には、放電スイッチ３３が接続されている。
放電スイッチ３３には、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ、ＦＥＴ等のパワートランジスタが用いられている。
放電スイッチ３３のゲートＧには、放電用ドライバ３４が接続されている。
放電スイッチ３３のドレインＤは、切換スイッチ３８の出力側に接続され、ソースＳは点火コイル２の一次コイル２０のマイナス側に接続されている。

放電用ドライバ３４には、チャージポンプ等を含む公知のゲートドライバを用いることができる。
放電用ドライバ３４は、ＥＣＵ７から発信された放電期間信号ＩＧｗにしたがって、所定の開閉パルスで発振するゲート電圧ＶＧ_３３を生成し、放電スイッチ３３を開閉駆動する。

点火コイル２の二次側には、二次電圧Ｖ２を検出する二次電圧検出手段３６が設けられている。
本実施例においては、二次電圧検出手段３６として、分圧抵抗３６１（Ｒ１）、３６２（Ｒ２）を設けた例を示してあるが、本発明において、二次電圧検出手段３６を、特に限定するものではない。
点火コイル２の放電中における二次電圧Ｖ２を検出できれば、如何なるものでもよく、ダイオードやコンデンサを用いたものや電流センスＭＯＳＦＥＴを用いたもの、カレントミラー回路を設け点火プラグ６に流れる二次電流Ｉ２を検出して二次電圧Ｖ２を算出するもの等公知の二次電圧検出手段を適宜採用し得る。

二次電圧検出手段３６は、二次電圧判定手段３７に接続されている。
二次電圧判定手段３７は、検出した二次電圧Ｖ２と所定の閾値Ｖｔｈとの比較を行い、二次電圧Ｖ２が閾値Ｖｔｈを超える場合には、放電の引き延ばしによって一次電圧Ｖ１が上昇すると判断されるので、切換信号ＳＳを出力する。
なお、閾値Ｖｔｈは、第１の補助電源１３１のみからエネルギ投入を行った場合に、筒内気流によって、放電アークが引き延ばされて放電が吹き消される吹き消え限界となる電圧とする。

具体的な閾値Ｖｔｈは、例えば、予め、実際のエンジンや燃焼室を模した圧力容器に点火プラグ６を設けて、点火コイル２を用いて高い二次電圧Ｖ２を印加して、放電アークを発生させたのち、第１の補助電源１３１から放電エネルギの投入を行って、放電維持を図った状態で、圧力容器内に放電アーク作用する強い気流を発生させ、吹き消えが生じる時の二次電圧Ｖ２を計測する等によって決定することができる。
二次電圧判定手段３７から切換信号ＳＳが出力されると切換スイッチしＳＳＷ３８がＳ１からＳ２に切り換えられる。

切換スイッチＳＳＷ３８によって、第２の補助電源２３１と放電スイッチ３３とが接続された後は、第２の補助電源２３１からエネルギ投入が行われる。
このとき、第２の放電電源２３１の放電電圧Ｖｄｃ２は、一次電圧Ｖ１より遙かに高い電圧となっているので、放電が途切れることなく二次電流の維持を図るのに十分なエネルギを放出することができる。
なお、本実施形態において、具体的な、一次電圧Ｖ１のピークは、数百ボルト程度となっている例を示してあるが、第１、第２の放電電圧Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２、一次電圧Ｖ１、二次電圧Ｖ２をどの程度とするかは、点火コイル２の巻回比Ｎや、点火プラグ６の放電ギャップ、適用する内燃機関の燃焼特性等によって適宜設定される設計事項であり、特に限定するものではない。

本発明の点火装置４では、内燃機関５の気筒毎に設けられた点火プラグ６への点火コイル２の二次コイル２１に発生させた高い二次電圧Ｖ２の印加によって点火プラグ６の放電電極間にアーク放電を発生させ、点火コイル２の二次コイル２１からの誘導放電中に、点火コイル２の一次コイル２０のマイナス側に第１の補助電源１３１から放電維持エネルギの導入を重畳的に行い、放電の維持を図ることを基本とし、二次電圧検出手段３６によって検出した二次電圧Ｖ２が所定の引き消え限界電圧Ｖｔｈを超えたときに電源切換スイッチＳＳＷ３８によって、第１の補助電源１３１からの放電を第２の補助電源２３１からの放電に切り換えることにより、吹き消えを生じることなく、点火コイル２の一次コイル２１のマイナス側へのエネルギ投入を維持することが可能となのである。

また、二次電圧Ｖ２を検出して必要と判断された場合のみ、第１の補助電源１３１から第２の補助電源２３１への切り替えが行われるので、過剰なエネルギ投入による電極の消耗を防ぐこともできる。
なお、制御回路３は、半導体集積回路によって構成することができ、必要に応じて、コンデンサ、コイル等を実装し、点火コイル２と共に図略のハウジング内に収容して用いられる。

図２を参照して、実施例１として示す、本発明の第１の実施形態における点火装置1の基本的な作動とその効果について説明する。
図２中（ａ）は、ＥＣＵ７から発信された点火信号ＩＧｔを、（ｂ）は、放電期間信号ＩＧｗを、（ｃ）は、第１の充電スイッチ１３３を開閉駆動する第１の充電信号ＶＧ_１３３を、（ｄ）は、第２の充電スイッチ２３３を開閉駆動する第２の充電信号ＶＧ_２３３を、（ｅ）は、点火スイッチ３０の開閉状態を、（ｆ）は、放電スイッチ３３の開閉状態を、（ｇ）は、電源切換スイッチ３８の切換状態を、（ｈ）は、第１の放電電圧Ｖｄｃ１の変化を、（ｉ）は、第２の放電電圧Ｖｄｃ２の変化を、（ｊ）は、放電スイッチ３３のドレイン電圧Ｖ_ＤＤの変化と一次側発生電圧Ｖ２／Ｎの変化を重ねたものを、（ｋ）は、一次側発生電圧Ｖ２／Ｎ（Ｎは巻数比）の変化を、（ｌ）は二次電圧Ｖ２の変化を、（ｍ）は、二次電流Ｉ２の変化を示す。

なお、図１に示した一次コイル２０のマイナス側の位置でＶ１を検出しようとしても、放電スイッチ３３がオンで、ドレイン電圧Ｖ_ＤＤが、一次コイル２０に発生する電圧よりも高い場合には、第１、第２のコンデンサ１３５、２３５の放電電圧Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２のいずれかに等しくなり、一次コイル２０に発生する電圧の方が、ドレイン電圧Ｖ_ＤＤよりも高い場合には、一次コイル２０に発生する電圧Ｖ２／Ｎ（Ｎは巻回比）に等しい値が検出されることになり、ドレイン電圧Ｖ_ＤＤと一次コイル２０に発生する一次電圧Ｖ１との大小関係を検出することができない。
そこで、（ｊ）、（ｋ）の一次側発生電圧は、Ｖ２／Ｎの変化のみを示してある。

本図（ａ）に示すように、ＥＣＵ７から、内燃機関５の点火時期に応じた点火信号ＩＧｔが発信される。
本図（ｂ）に示すように、ＥＣＵ７から、内燃機関５の運転状況に応じて予め設定した放電期間信号ＩＧｗが発信される。

本図（ｃ）、(ｄ)に示すように、点火信号ＩＧｔの立ち上がりに同期して第１、第２のコンデンサ１３５、２３５の充電を行うべく、充電用ドライバ３２から、第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３を開閉駆動する第１、第２の充電信号ＶＧ_１３３、ＶＧ_２３３が所定のパルス周期で発振され、点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期して第１、第２の充電スイッチ１３１、２３２の駆動が停止される。
なお、必ずしも、第１、第２のコンデンサ１３５、２３５の充電は、本実施形態のように点火信号ＩＧｗに同期させるものに限られるものではなく、放電期間ＩＧｗに十分なエネルギを放出できるよう充電を行うことでき、放電期間信号ＩＧｗがオフとなっている期間に行うものであれば、いつ充電を行うようにしても良い。

本図（ｈ）、（ｉ）に示すように、第１、第２の充電スイッチ１３５、２３５の開閉駆動によって、第１、第２のコンデンサ１３５、２３５が充電され、第１、第２の放電電圧Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２が上昇する。

一方、本図（ｅ）に示すように、点火信号ＩＧｔの立ち上がりに同期して点火スイッチ３０がオンとなり、点火信号ＩＧｔの立ち下がりに同期して点火スイッチ３０がオフとなる。
点火スイッチ３０の開閉によって、一次コイル２０に流れていた一次電流が遮断されると、本図（ｋ）に示すように、自己誘導によって一次コイル２０に起電力Ｖ１が発生し、本図（ｌ）に示すように、コアを共有する二次コイル２１に相互誘導作用によって例えば、−２０ｋＶ〜−５０ｋＶの極めて高い二次電圧Ｖ２が発生する。
このとき、二次電圧Ｖ２は、一次電圧Ｖ１の巻数比（Ｎ＝Ｎ２／Ｎ１）倍となる。
二次電圧Ｖ２が点火プラグ６に印加され、放電空間の絶縁耐圧を超えると、点火プラグ６の電極間に放電アークが発生し、本図（ｍ）に示すように、瞬間的に大きな二次電流Ｉ２が流れる。

点火プラグ６の放電が開始されると、本図（ｂ）に示すように、放電電流Ｉ２が小さくなる所定のタイミングで、放電期間信号ＩＧｗが立ち上がる。
すると、本図（ｆ）に示すように、放電期間信号ＩＧｗの立ち上がりに同期して、放電スイッチ３３が開閉駆動される。

このとき、本図（ｇ）に示すように、電源切換スイッチＳＳＷ３８は、第１の補助電源１３１側に接続されている。
このため、第１、第２の充電スイッチ１３３、２３３と点火スイッチ３０とがオフとなった状態で、本図（ｆ）に示すように放電スイッチ３３が開閉駆動されると、第１の補助電源１３１から第１の放電電圧Ｖｄｃ１が点火コイル２の一次コイル２１のマイナス側に印加される。

放電スイッチ３３のオンオフの切り換えによって、本図（ｈ）に示すように、第１のコンデンサ１３５からの放電と停止とが繰り返される。
このとき、第１のコンデンサ１３５の放電電圧Ｖｄｃ１は徐々に低下する。
第１のコンデンサ１３５からの放電によって、本図（ｋ）に示すように、一次電圧Ｖ１が変化する。

相互誘導作用によって、一次電圧Ｖ１の変化に応じて、本図（ｌ）に示すように、一次電圧Ｖ１の巻数比倍の二次電圧Ｖ２も変化する。
このとき、本図（ｍ）に示すように流れる二次電流Ｉ２が、点火プラグ６に放電エネルギとして導入され、放電の維持が図られる。

一方、二次電圧検出手段３６は、点火プラグ６に印加される二次電圧Ｖ２をモニタし、所定の閾値Ｖｔｈを超えるか否かを監視する。
燃焼室内を流れる筒内気流によって放電アークが引き延ばされ、本図（ｉ）に示すように、二次電圧Ｖ２が吹消限界を示す所定の閾値Ｖｔｈを超えると（なお、本実施形態においては、二次電圧Ｖ２はマイナスの値であるため、Ｖ２＜Ｖｔｈとなったとき）、電源切換判定手段３７から切換信号ＳＳが出力され、本図（ｇ）に示すように電源切換スイッチ３８が、Ｓ１からＳ２へ切り換えられる。
電源切換スイッチ３８の切り換えによって、本図（ｊ）に示すように、放電スイッチ３３のドレイン電圧Ｖ_ＤＤは、第１の放電電圧Ｖｄｃ１から第２の放電電圧Ｖｄｃ２に切り換えられることになる。

本図（ｋ）、（ｌ）に示すように、放電アークの引き延ばしによって二次電圧Ｖ２が上昇し、これに比例して一次電圧Ｖ１も上昇して、本図（ｊ）に示すように、一次電圧Ｖ１が第１の放電電圧Ｖｄｃ１よりも高くなったときには、第２の補助電源２３１からの放電に切り換えられる。
このとき、本図（ｊ）に示すように、第２の放電電圧Ｖｄｃ２は、一次電圧Ｖ１より高いため、放電スイッチ３３が開閉されたとき、放電経路が途切れることなく、第２のコンデンサ２３３からの放電が行われる。
これによって、本図（ｍ）に示すように、長期に亘って、二次電流Ｉ２が点火プラグ６に流れ放電維持が図られるので、安定した着火を実現できる。

次いで、図３、図４を参照して、比較例の問題点について改めて詳述する。
なお、以下の説明において、上述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付したので説明を省略し、相違する部分には、枝番としてｚの符号を付したので、相違点を中心に説明する。
図３中（ａ）は、ＥＣＵ７から発信された点火信号ＩＧｔを、（ｂ）は、放電期間信号ＩＧｗを、（ｃ）は、充電ドライバ３２から発振される充電信号ＶＧ_１３３を、（ｄ）は、点火スイッチ３０の開閉状態を、（ｅ）は、放電スイッチ３３の開閉状態を、（ｆ）は、放電電圧Ｖｄｃの変化を、（ｇ）は、一次側発生電圧Ｖ２／Ｎの変化を、（ｈ）は二次電圧Ｖ２の変化を、（ｉ）は、二次電流Ｉ２の変化を示す。

比較例では、第１の補助電源１３１のみを使用し、第２の補助電源２３１を設けておらず、充電用ドライバ３２ｚは、第１の補助電源１３１に設けた第１の充電スイッチ１３３のみを開閉駆動する
その結果、比較例では、点火信号ＩＧｔにしたがって、点火信号ＩＧｔがオンとなっている期間中に、充電スイッチ１３３が開閉駆動され、第１のコンデンサ１３５が高い放電電圧Ｖｄｃに充電され、点火信号ＩＧｔに同期して点火スイッチ３０によって点火コイル２が開閉駆動されると、高い二次電圧Ｖ２が発生して点火プラグ６に印加され、放電期間信号ＩＧｗに同期して、放電スイッチ３３が開閉駆動されると、点火プラグ６に放電維持のためのエネルギ投入が行われる点は本発明の実施形態と同様である。

しかし、比較例では、第２の補助電源２３１が存在しないため、燃焼室内に強い気流が発生し、図４（ｈ）に示すように、放電アークが引き延ばされると二次電圧Ｖ２が上昇し、これに比例して、図４（ｇ）に示すように、一次側発生電圧Ｖ２／Ｎ（Ｎは巻回比）も上昇する。
すると、図４（ｆ）に示すように、放電スイッチ３３が開いている間に、第１の補助電源１３１の放電電圧Ｖｄｃ１よりも、一次側発生電圧Ｖ２／Ｎの方が高くなる。

このような状態で、放電スイッチ３３が閉じられても、第１のコンデンサ１３３の放電電圧Ｖｄｃ１が一次側発生電圧Ｖ２／Ｎよりも低いため、第１の補助電源１３１から一次コイル２０へ電流を流すことはできない。
このため、二次コイル２１からのエネルギ放出によって、二次電圧Ｖ２が低下し、これによって一次電圧Ｖ１も低下して、第１の補助電源１３１の放電電圧Ｖｄｃ１よりも低くなるまで、放電エネルギの投入が停止されることになる。

したがって、再度放電可能となったときには、放電経路が遮断され放電アークが吹き消されており、第１の補助電源１３１から放電により投入されたエネルギは、再放電のために浪費され、火炎の成長には用いられないため、失火に至るおそれがある。
また、図４（ｅ）に示すＡ部の期間では、放電スイッチ３３の開閉が行われても、放電経路が消失しており、放電が行われない。

本発明は以上のような知見に基づいてされたもので、二次電圧Ｖ２を検出して閾値判定することで、二次電圧Ｖ１の巻回比Ｎ分の一に略等しい、一次側に発生電圧の変化を予測して、第１、第２の補助電源１３１、２３１を切り換て、放電の維持を測ろうとする本発明の趣旨に反しない限りにおいて適宜変更可能である。

４ 点火装置
１ 直流電源
２ 点火コイル
２０ 一次コイル
２１ 二次コイル
２２ 整流素子
３ 制御回路
３０ 点火スイッチ
１３１ 第１の補助電源
１３２ 第１のチョークコイル
１３３ 第１の充電スイッチ
１３４ 第１の整流素子
１３５ 第１のコンデンサ
２３１ 第２の補助電源
２３２ 第２のチョークコイル
２３３ 第２の充電スイッチ
２３４ 第２の整流素子
２３５ 第２のコンデンサ
３２ 充電用ドライバ（ＤＲＶ１）
３３ 放電用スイッチ
３４ 放電用ドライバ（ＤＲＶ２）
３５ 整流素子３６ 二次電圧検出手段
３７ 電源切換要否判定手段
３８ 電源切換スイッチ（ＳＳＷ）
５ 内燃機関
６ 点火プラグ
７ エンジン制御装置（ＥＣＵ）
ＩＧｔ 点火信号
ＩＧｗ 放電期間信号
Ｖ１ 一次電圧
Ｖ２ 二次電圧
ＳＳ 電源切換信号

Claims (3)

1. 少なくとも、直流電源（１）と、所定の巻回比（Ｎ＝Ｎ２／Ｎ１）によって巻回した一次コイル（２０）と二次コイル（２１）とによって昇圧トランスを構成する点火コイル（２）と、前記直流電源（１）から前記点火コイル（２）への通電と、前記点火コイル（２）から内燃機関（５）に設けた点火プラグ（６）への放電とを制御する制御回路（３）とからなり、前記点火プラグ（６）に高い二次電圧（Ｖ２）を印加して放電アークを発生させた後、放電期間中に重畳的に放電維持エネルギを投入する点火装置であって、
   前記制御回路（３）が、
   少なくとも、
   点火スイッチ（３０）と、
   ２以上の補助電源（１３１、２３１）と、
   これらの補助電源（１３１、２３１）からの放電を制御する放電スイッチ（３３）と、
   前記点火コイル（２）の二次電圧（Ｖ２）を検出する二次電圧検出手段（３６）と、
   検出した二次電圧（Ｖ２）と所定の閾値（Ｖｔｈ）との比較によって、前記複数の補助電源（１３１、２３１）の切り換えの要否を判定する切換要否判定手段（３７）と、
   その判定結果によって、前記複数の補助電源（１３１、１３２）の内のいずれかと前記放電スイッチ（３３）との接続を切り換える電源切換スイッチ（ＳＳＷ３８）とを具備することを特徴とする点火装置
2. 前記複数の補助電源（１３１、２３１）の内、前記電源切換スイッチ（ＳＳＷ３８）によって選択的に接続された電源から前記点火コイル２への放電を前記一次コイル（２０）のマイナス側から行う請求項１に記載の点火装置
3. 前記補助電源（１３１、２３１）が、チョークコイル（１３２、２３２）と、充電スイッチ（１３３、２３３）と、整流素子（１３４、２３４）と、コンデンサ（１３５、２３５）と、を含むＤＣ−ＤＣコンバータである請求項１又は２に記載の点火装置

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