点火控制装置的制作方法

本申请是2014年4月11日提交的，中国专利申请号为201480020334.3(国际申请号pct/jp2014/060503)，发明名称为“点火控制装置”的专利申请的分案申请。

本发明涉及一种点火控制装置，对在内燃机的汽缸内设置成点燃燃料混合气的火花塞的动作进行控制。

背景技术：

在这种装置中，众所周知有为了使燃料混合气的燃烧状态良好，而进行多重放电的结构。例如，在日本特开2007-231927号公报中公开了在1次燃烧行程内断续地产生多次放电的结构。另一方面，在日本特开2000-199470号公报中公开了为了获得放电时间长的多重放电特性而将2个点火线圈并联连接的结构。

技术实现要素：

发明要解决的课题

如日本特开2007-231927号公报中所记载的结构，在1次燃烧行程内断续地产生多次放电的情况下，该行程内的从点火放电开始到结束为止期间，点火放电电流反复成为零。则尤其在缸内的气体流速大的情况下，产生所谓的“吹灭”，存在点火能量损失的问题。另一方面，如日本特开2000-199470号公报中所记载的那样，在将2个点火线圈并联连接的结构中，不存在1次燃烧行程内的从点火放电开始到结束为止期间内点火放电电流反复成为零的情况。但是，装置结构复杂化，装置尺寸也大型化。此外，在该现有技术的结构中，所消耗的能量大幅超过点火所需的能量，因此发生多余的耗电。

用于解决课题的方案

本实施方式的点火控制装置，对设置成点燃燃料混合气的火花塞的动作进行控制。本点火控制装置的特征在于，具备：点火线圈，具备一次绕组和二次绕组，通过在所述一次绕组中流动的电流即一次电流的增减，在与所述火花塞连接的所述二次绕组上产生二次电流；直流电源，非接地侧输出端子与所述一次绕组的一端侧连接，以使得在所述一次绕组上流动所述一次电流；第一开关元件，具有第一控制端子、第一电源侧端子及第一接地侧端子，该第一开关元件是根据输入到所述第一控制端子的第一控制信号来对所述第一电源侧端子与所述第一接地侧端子之间的通电的导通截止进行控制的半导体开关元件，所述第一电源侧端子与所述一次绕组的另一端侧连接，且所述第一接地侧端子与接地侧连接；第二开关元件，具有第二控制端子、第二电源侧端子及第二接地侧端子，该第二开关元件是根据输入到所述第二控制端子的第二控制信号来对所述第二电源侧端子与所，与所述直流电源以及所述第二开关元件连接；以及控制部，在通过所述第一开关元件的截止而开始的所述火花塞的点火放电中，该控制部控制成，以通过所述第二开关元件的导通来从所述转换器单元放出能量，从而从所述另一端侧向所述一次绕组供给所述一次电流。

附图说明

图1是具备本发明的一个实施方式的结构的发动机系统的概略结构图。

图2是图1所示的点火控制装置的第一实施方式的概略电路图。

图3是用于图2所示的点火控制装置的动作说明的时序图。

图4是用于图2所示的点火控制装置的动作说明的时序图。

图5是图1所示的点火控制装置的第二实施方式的概略电路图。

图6是用于图5所示的点火控制装置的动作说明的时序图。

图7是表示图2等中所示的第一开关元件的周边的电路结构的一例的图。

图8是表示图2等中所示的第一开关元件的周边的电路结构的另一例的图。

图9是图1所示的点火控制装置的第三实施方式的概略电路图。

图10是图1所示的点火控制装置的第四实施方式的概略电路图。

图11是表示图10所示的电路结构的一个变形例的概略电路图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

<发动机系统的结构>

参照图1，发动机系统10具备作为火花点火式的内燃机的发动机11。在构成发动机11的主体部的发动机主体(engineblock)11a的内部，形成有汽缸11b及水套(waterjacket)11c。汽缸11b被设置成能够往返移动地收容活塞12。水套11c是冷却液(还称为冷却水)能够流动的空间，被设置成包围汽缸11b的周围。

在作为发动机主体11a的上部的汽缸盖(cylinderhead)上，能够与汽缸11b连通地形成有进气口13及排气口14。此外，在汽缸盖上设置有进气阀15、排气阀16及阀驱动机构17。进气阀15控制进气口13与汽缸11b的连通状态。排气阀16控制排气口14与汽缸11b的连通状态。阀驱动机构17使进气阀15及排气阀16按预定的定时进行开闭动作。

此外，在发动机主体11a上安装有喷油器18及火花塞19。在本实施方式中，喷油器18被设置成向汽缸11b内直接喷射燃料。火花塞19被设置成在汽缸11b内点燃燃料混合气。

在发动机11上连接有供排气机构20。在供排气机构20上，设置有进气管21(包括进气歧管21a及稳压箱(surgetank)21b)、排气管22、egr通路23这3种气体通路。

进气歧管21a与进气口13连接。稳压箱21b与进气歧管21a相比配置在进气流动方向上的上游侧。排气管22与排气口14连接。

egr(exhaustgasrecirculation)通路23通过将排气管22与稳压箱21b连接起来，被设置成能够将排出到排气管22的废气的一部分导入到进气中。在egr通路23上，设置有egr控制阀24。egr控制阀24被设置成能够通过其开度来控制egr率(向汽缸11b内吸入的燃烧前的气体中的废气的混合比例)。

在进气管21上的比稳压箱21b靠进气流动方向上的上游侧，设置有节流阀25。节流阀25的开度由dc电动机等节流阀致动器(throttleactuator)26的动作来控制。此外，在进气口13的附近，设置有用于产生涡流、滚流的气流控制阀27。

在发动机系统10中，设置有点火控制装置30。点火控制装置30控制火花塞19的动作(即进行发动机11中的点火控制)。该点火控制装置30具备点火电路单元31和电子控制单元32。

点火电路单元31在火花塞19上产生用于点燃汽缸11b内的燃料混合气的火花放电。电子控制单元32是所谓的发动机ecu(electroniccontrolunit)。电子控制单元32根据基于转速传感器33等各种传感器的输出而取得的发动机11的运转状态(以下简称为“发动机参数”)，控制包括喷油器18及点火电路单元31的各部的动作。

关于点火控制，电子控制单元32根据所取得的发动机参数，生成并输出点火信号igt及能量投入期间信号igw。上述的点火信号igt及能量投入期间信号igw规定与汽缸11b内的气体的状态及所需的发动机11的输出(他们根据发动机参数而变化)相应的最佳的点火时期及放电电流(点火放电电流)。另外，这些信号是已公知或周知的，因此在本说明书中省略关于这些信号的更多的详细说明(可根据需要参考日本特开2002-168170号公报、日本特开2007-211631号公报等)。

转速传感器33是用于检测(取得)发动机转速(还称为发动机旋转速度)ne的传感器。该转速传感器33在发动机主体11a上安装成，生成与伴随着活塞12的往返运动而旋转的未图示的曲轴的旋转角度相应的脉冲状的输出。冷却水温传感器34是用于检测(取得)在水套11c内流动的冷却液的温度即冷却水温tw的传感器，安装在发动机主体11a上。

空气流量计35是用于检测(取得)吸入空气量ga(在进气管21中流动而向汽缸11b内导入的吸入空气的质量流量)的传感器。该空气流量计35在比节流阀25靠进气流动方向上的上游侧安装在进气管21上。进气压传感器36是用于检测(取得)进气管21内的压力即进气压pa的传感器，安装在稳压箱21b上。

节流阀开度传感器37是生成与节流阀25的开度(节流阀开度tha)对应的输出的传感器，内置于节流阀致动器26。油门位置传感器38被设置成生成与未图示的油门的操作量(油门操作量accp)对应的输出。

<第一实施方式的点火控制装置的结构>

参照图2，第一实施方式中的点火电路单元31具备点火线圈311(包括一次绕组311a及二次绕组311b)、直流电源312、第一开关元件313、第二开关元件314、第三开关元件315、储能线圈316、电容器317、二极管318a、318b及318c、以及驱动电路319。

如上所述，点火线圈311具备一次绕组311a和二次绕组311b。众所周知，该点火线圈311通过在一次绕组311a中流动的一次电流的增减，在二次绕组311b上产生二次电流。

在一次绕组311a的一端即高电压侧端子(还可以称为非接地侧端子)侧，连接有直流电源312的非接地侧输出端子(具体地说是+端子)。另一方面，一次绕组311a的另一端即低电压侧端子(还可以称为接地侧端子)侧经由第一开关元件313连接到接地侧。即，直流电源312在第一开关元件313导通时，使得在一次绕组311a上流动从高电压侧端子侧朝向低电压侧端子侧的方向的一次电流。

二次绕组311b的高电压侧端子(还可以称为非接地侧端子)侧经由二极管318a连接到一次绕组311a的高电压侧端子侧。该二极管318a为了禁止从一次绕组311a的高电压侧端子侧朝向二次绕组311b的高电压侧端子侧的方向的电流的流动，并且将二次电流(放电电流)规定为从火花塞19朝向二次绕组311b的(即图中的电流i2成为负的值的)方向，其阳极连接到二次绕组311b的高电压侧端子侧。另一方面，二次绕组311b的低电压侧端子(还可以称为接地侧端子)侧与火花塞19连接。

第一开关元件313是mos栅构造晶体管即igbt(insulatedgatebipolartransistor)，具有第一控制端子313g、第一电源侧端子313c及第一接地侧端子313e。该第一开关元件313根据输入到第一控制端子313g的第一控制信号iga，控制第一电源侧端子313c与第一接地侧端子313e之间的通电的导通截止。在本实施方式中，第一电源侧端子313c与一次绕组311a的低电压侧端子侧连接。此外，第一接地侧端子313e与接地侧连接。

第二开关元件314是mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor)，具有第二控制端子314g、第二电源侧端子314d及第二接地侧端子314s。该第二开关元件314根据输入到第二控制端子314g的第二控制信号igb，控制第二电源侧端子314d与第二接地侧端子314s之间的通电的导通截止。

在本实施方式中，第二接地侧端子314s经由二极管318b连接到一次绕组311a的低电压侧端子侧。该二极管318b的阳极与第二接地侧端子314s连接，以允许从第二开关元件314的第二接地侧端子314s朝向一次绕组311a的低电压侧端子侧的方向的电流的流动。

第三开关元件315是mos栅构造晶体管即igbt，具有第三控制端子315g、第三电源侧端子315c及第三接地侧端子315e。该第三开关元件315根据输入到第三控制端子315g的第三控制信号igc，控制第三电源侧端子315c与第三接地侧端子315e之间的通电的导通截止。

在本实施方式中，第三电源侧端子315c经由二极管318c连接到第二开关元件314的第二电源侧端子314d。二极管318c的阳极与第三电源侧端子315c连接，以允许从第三开关元件315的第三电源侧端子315c朝向第二开关元件314的第二电源侧端子314d的方向的电流的流动。此外，第三开关元件315的第三接地侧端子315e与接地侧连接。

储能线圈316是被设置成通过第三开关元件315的导通来蓄积能量的电感器。该储能线圈316被设置在将直流电源312的上述的非接地侧输出端子与第三开关元件315的第三电源侧端子315c连接起来的电力线上。

电容器317在接地侧与直流电源312的上述的非接地侧输出端子之间和储能线圈316串联连接。即，电容器317相对于储能线圈316而言，与第三开关元件315并联连接。该电容器317通过第三开关元件315的截止来蓄积能量。

构成控制部的驱动电路319与电子控制单元32连接，以接收从电子控制单元32输出的发动机参数、点火信号igt及能量投入期间信号igw。此外，驱动电路319与第一控制端子313g、第二控制端子314g及第三控制端子315g连接，以控制第一开关元件313、第二开关元件314及第三开关元件315。该驱动电路319被设置成，根据所接收的点火信号igt及能量投入期间信号igw，将第一控制信号iga、第二控制信号igb及第三控制信号igc分别输出到第一控制端子313g、第二控制端子314g及第三控制端子315g。

具体地说，驱动电路319将各开关元件控制成，在火花塞19的点火放电(这是通过第一开关元件313的截止而开始的)中，通过从电容器317放出蓄积能量(这是通过第二开关元件314的导通而进行的)，来从一次绕组311a的低电压侧端子侧向该一次绕组311a供给一次电流。尤其是，在本实施方式中，驱动电路319将第二开关元件314及第三开关元件315控制成，能够根据发动机参数来改变电容器317的蓄积能量的蓄积量或放出量。

<第一实施方式的动作说明>

以下，说明本实施方式的结构的动作(作用/效果)。在图3及图4的时序图中，“vdc”表示电容器317的电压。“i1”表示一次电流。“i2”表示二次电流。“p”表示从电容器317放出并从一次绕组311a的低电压侧端子侧对该一次绕组311a供给的能量(以下称为“投入能量”)。

另外，在图3、图4中，在一次电流“i1”及二次电流“i2”的时序图中，图2中箭头所示的方向为正的值。此外，在投入能量p的时序图中，表示1次点火定时中的、供给开始(最初的第二控制信号igb的上升)起的投入能量的累计值。此外，关于点火信号igt、能量投入期间信号igw、第一控制信号iga、第二控制信号igb及第三控制信号igc，向图中上方上升的状态为“h”，向下方下降的状态为“l”。

电子控制单元32根据基于转速传感器33等各种传感器的输出而取得的发动机参数，控制包括喷油器18及点火电路单元31在内的发动机系统10中的各部的动作。在此，详细说明点火控制。电子控制单元32根据所取得的发动机参数，生成点火信号igt及能量投入期间信号igw。并且，电子控制单元32将所生成的点火信号igt及能量投入期间信号igw、以及发动机参数输出到驱动电路319。

驱动电路319若接收到从电子控制单元32输出的点火信号igt、能量投入期间信号igw及发动机参数，则根据他们来输出用于控制第一开关元件313的导通截止的第一控制信号iga、用于控制第二开关元件314的导通截止的第二控制信号igb、及用于控制第三开关元件315的导通截止的第三控制信号igc。

另外，在本实施方式中，第一控制信号iga与点火信号igt相同。因此，驱动电路319将所接收的点火信号igt直接输出到第一开关元件313的第一控制端子313g。

另一方面，第二控制信号igb是根据所接收的能量投入期间信号igw来生成的。因此，驱动电路319根据所接收的能量投入期间信号igw生成第二控制信号igb，并且将该第二控制信号igb输出到第二开关元件314的第二控制端子314g。另外，在本实施方式中，第二控制信号igb是在能量投入期间信号igw为h电平的期间反复输出的、周期及导通占空比(on-dutyratio)一定(1:1)的矩形波脉冲状的信号。

此外，第三控制信号igc是根据所接收的点火信号igt及发动机参数来生成的。因此，驱动电路319根据所接收的点火信号igt及发动机参数生成第三控制信号igc，并且将该第三控制信号igc输出到第三开关元件315的第三控制端子315g。另外，在本实施方式中，第三控制信号igc是在点火信号igt为h电平的期间反复输出、周期一定、导通占空比能够根据发动机参数而改变的矩形波脉冲状的信号。

以下，参照图3，若在时刻t1，点火信号igt上升为h电平，则第一控制信号iga上升为h电平，从而第一开关元件313导通(此时能量投入期间信号igw为l电平，因此第二开关元件314截止)。由此，一次绕组311a中的一次电流的流动开始。

此外，在点火信号igt上升为h电平的期间，矩形波脉冲状的第三控制信号igc输入到第三开关元件315的第三控制端子315g。则在第三开关元件315的导通截止中的导通之后的截止期间(即第三控制信号igc中的l电平期间中)，电压vdc以阶梯(step)状上升。

这样，在点火信号igt上升为h电平的时刻t1-t2期间，点火线圈311被充电，并且经由储能线圈316向电容器317蓄积能量。该能量的蓄积在时刻t2之前结束。

之后，在时刻t2，第一控制信号iga从h电平下降为l电平，从而第一开关元件313截止，则之前为止向一次绕组311a流动的一次电流急剧断流。则在点火线圈311的二次绕组311b上产生大的二次电压。由此，在火花塞19上开始进行点火放电，流过二次电流。

在时刻t2开始进行点火放电之后，在现有的放电控制中(或能量投入期间信号igw不上升为h电平而仍然维持l电平的运转条件下)，如虚线所示，放电电流就这样随着时间的经过而接近零，衰减到无法维持放电的程度，放电结束。

关于这一点，在本动作例中，在时刻t2刚刚之后的时刻t3，能量投入期间信号igw上升为h电平，从而第三开关元件315的截止(第三控制信号igc＝l电平)下，第二开关元件314导通(第二控制信号igb＝h电平)。则电容器317的蓄积能量被从该电容器317放出，上述的投入能量从一次绕组311a的低电压侧端子侧供给到该一次绕组311a。由此，在点火放电中，流动有因投入能量而引起的一次电流。

此时，在时刻t2-t3期间流动的放电电流上，重叠伴随着因投入能量引起的一次电流的流动而产生的追加量。该一次电流的重叠(追加)在时刻t3以后(t4为止)在第二开关元件314每次导通时进行。即，如图3所示，在第二控制信号igb每次上升时，通过电容器317的蓄积能量，一次电流(i1)被依次追加，与此对应地，放电电流(i2)被依次追加。由此，放电电流良好地确保在能够维持点火放电的程度。另外，在本具体例中，时刻t2与t3之间的时间间隔通过电子控制单元32根据发动机转速ne及吸入空气量ga被适当(使用映射等)设定为不会产生所谓的“吹灭”。

其中，点火信号igt上升为h电平的时刻t1-t2期间的、电容器317的能量蓄积状态能够通过第三控制信号igc的导通占空比来控制。此外，电容器317的蓄积能量越大，第二开关元件314每次导通时的投入能量也变得越大。

因此，在本实施方式中，越是容易产生所谓“吹灭”的高负载或高旋转运转条件(进气压pa：高，发动机转速ne：高，节流阀开度tha：大，egr率：高，空燃比：稀(lean))，第三控制信号igc的导通占空比被设定得越高。由此，根据发动机的运转状态，如图4所示(尤其是参照图4中的箭头)，能够提高电容器317中的能量蓄积量、投入能量，能够抑制耗电的同时良好地抑制“吹灭”。

这样，在本实施方式的结构中，能够与汽缸11b内的气体的流动状态对应地良好地控制放电电流的流动状态，以防止产生所谓的“吹灭”。因此，根据本实施方式，能够通过简单的装置结构良好地抑制所谓“吹灭”的发生及随之产生的点火能量的损失。

即，通过像本实施方式的结构那样，从一次绕组311a的低电压侧端子侧(第一开关元件313侧)投入能量，与从二次绕组311b侧投入能量的情况相比，能够以低压投入能量。关于这一点，若从一次绕组311a的高电压侧端子以比直流电源312的电压高的电压投入能量，则因向该直流电源312的流入电流等而导致效率变差。而根据本实施方式的结构，如上所述，由于从一次绕组311a的低电压侧端子侧投入能量，因此具有能够最容易地高效地投入能量的有益的效果。

<第二实施方式的点火控制装置的结构>

以下，说明第二实施方式中的点火电路单元31的结构。另外，在以下第二实施方式的说明中，对具有与上述第一实施方式同样的结构及功能的部分，使用与该第一实施方式同样的符号。并且，在该部分的说明中，在技术上不矛盾的范围内，适当援引该第一实施方式中的说明。

在图5所示的本实施方式的点火电路单元31中，二次绕组311b的非接地侧端子(与连接有火花塞19的一侧相反侧的端子)经由二极管318a及放电电流检测电阻318r连接到接地侧。该二极管318a为了将二次电流(放电电流)规定为从火花塞19朝向二次绕组311b的(即图中的电流i2成为负的值的)方向，其阳极与二次绕组311b的非接地侧端子侧连接。放电电流检测电阻318r被设置成，在与二极管318a的阴极的连接位置，产生与二次电流(放电电流)对应的电压。该连接位置与点火控制装置30连接，以能够将该位置的电压输入到点火控制装置30。

在本实施方式中，第三电源侧端子315c经由二极管318c与第二开关元件314的第二电源侧端子314d连接。二极管318c的阳极与第三电源侧端子315c连接，以允许从第三开关元件315的第三电源侧端子315c朝向第二开关元件314的第二电源侧端子314d的方向的电流的流动。

<第二实施方式的动作说明>

以下，说明本实施方式的结构的动作(作用/效果)。在图6的时序图中，“vdc”表示第二开关元件314的第二电源侧端子314d的电压。

在此，在本实施方式中，第三控制信号igc是与能量投入期间信号igw上升为h电平同时上升为h电平、并且在能量投入期间信号igw为h电平的期间以预定的周期反复上升的、导通占空比为一定(1:1)的矩形波脉冲状的信号。此外，第二控制信号igb是在能量投入期间信号igw为h电平的期间与第三控制信号igc交替地反复上升的、导通占空比为一定(1:1)的矩形波脉冲状的信号。

即，如图6所示，与第三控制信号igc从h电平向l电平下降同时，第二控制信号igb从l电平向h电平上升。此外，与第二控制信号igb从h电平向l电平下降同时，第三控制信号igc从l电平向h电平上升。

以下，参照图6，若在时刻t1，点火信号igt上升为h电平，则与此对应地，第一控制信号iga上升为h电平，从而第一开关元件313导通(此时能量投入期间信号igw为l电平，因此第二开关元件314及第三开关元件315截止)。由此，一次绕组311a中的一次电流的流动开始。

这样，在点火信号igt上升为h电平的时刻t1-t2期间，点火线圈311被充电。之后，若在时刻t2，第一控制信号iga从h电平向l电平下降从而第一开关元件313截止，则之前为止向一次绕组311a流动的一次电流急激断流。则在点火线圈311的一次绕组311a上产生高电压，该高电压进一步通过二次绕组311b升压，从而在火花塞19上产生高电压，产生放电。此时，在二次绕组311b上产生作为大的二次电流的放电电流。由此，在火花塞19上开始进行点火放电。

在此，在时刻t2开始进行点火放电之后，在现有的放电控制中(或能量投入期间信号igw不上升为h电平而仍然维持l电平的运转条件下)，如虚线所示，放电电流就这样随着时间的经过而接近零，衰减到无法维持放电的程度，放电结束。

关于这一点，在本实施方式中，在时刻t2，与点火信号igt从h电平下降为l电平同时，能量投入期间信号igw从l电平上升为h电平。则首先，第二控制信号igb维持l电平，并且第三控制信号igc上升为h电平。即，在第二开关元件314为截止的状态下，第三开关元件315导通。由此，在储能线圈316中蓄积能量。

之后，与第三控制信号igc从h电平下降为l电平同时，第二控制信号igb上升为h电平。此时，与因第三开关元件315的截止所引起的、包括储能线圈316的dc/dc变换器中的升压同时，第二开关元件314导通。则从储能线圈316放出的能量从一次绕组311a的低电压侧端子侧供给到该一次绕组311a。由此，在点火放电中，流动有因投入能量而引起的一次电流。

若这样从储能线圈316向一次绕组311a供给一次电流，则在之前为止流动的放电电流上重叠伴随着该一次电流的供给而产生的追加量。由此，放电电流良好地确保在能够维持点火放电的程度。这种储能线圈316中的能量的蓄积和伴随着来自储能线圈316的一次电流的供给而产生的放电电流的重叠，通过交替地输出第三控制信号igc的导通脉冲与第二控制信号igb的导通脉冲，反复进行到能量投入期间信号igw从h电平下降为l电平的时刻t4为止。

即，如图6所示，在第三控制信号igc的脉冲每次上升时，向储能线圈316蓄积能量。并且，在第二控制信号igb的脉冲每次上升时，通过从储能线圈316供给的投入能量，一次电流(i1)被依次追加，与此对应地，放电电流(i2)被依次追加。

这样，在本实施方式的结构中，能够良好地维持放电电流，以防止产生所谓的“吹灭”。此外，在本实施方式的结构中，通过从一次绕组311a的低电压侧端子侧(第一开关元件313侧)投入能量，也能够与上述的第一实施方式同样，能够以低电压有效地实现能量投入。进一步，在本实施方式的结构中，省略了日本特开2007-231927号公报中所记载的现有结构中的电容器。因此，根据本实施方式，能够以比以往简单的装置结构良好地抑制所谓“吹灭”的发生及随之产生的点火能量的损失。

<变形例>

以下，例示具有代表性的变形例。在以下变形例的说明中，对具有与上述实施方式中的说明同样的结构及功能的部分，使用与上述实施方式同样的符号。并且，在该部分的说明中，在技术上不矛盾的范围内，适当援引上述实施方式中的说明。当然，变形例不限定于以下列举的情况。此外，上述实施方式的一部分及多个变形例的全部或一部分在技术上不矛盾的范围内能够适当组合起来使用。

本发明不限定于上述各实施方式中所例示的具体结构。即，例如，电子控制单元32中的一部分功能块可以与驱动电路319一体化。或者，驱动电路319可以按每个开关元件而分割。在这种情况下，在第一控制信号iga为点火信号igt时，还可以不经由驱动电路319而从电子控制单元32直接向第一开关元件313的第一控制端子313g输出点火信号igt。

本发明不限定于上述各实施方式中所例示的具体动作。即，例如，在上述的第一实施方式中，从上述的进气压pa、发动机转速ne、节流阀开度tha、egr率及空燃比、以及吸入空气量ga、油门操作量accp等其他发动机参数中任意选择的参数可以用作控制用的参数。此外，还可以代替发动机参数而将能够用于生成第二控制信号igb、第三控制信号igc的其他信息从电子控制单元32输出到驱动电路319。

也可以代替上述的第一实施方式中所例示的第三控制信号igc的占空控制，或者和该占空控制一起，通过能量投入期间信号igw的波形(图3等中的t3的上升定时及/或t3-t4之间的期间)的控制，来改变投入能量。在这种情况下，代替驱动电路319，电子控制单元32相当于控制部，或者驱动电路319和电子控制单元32相当于控制部。

在上述的第一实施方式中，第三控制信号igc还可以是在第一控制信号iga为h电平的期间上升及下降各为1次的波形。

在上述的第二实施方式中，来自储能线圈316的一次电流的供给(第三开关元件315的截止及第二开关元件314的导通)还可以在通过放电电流检测电阻318r检测的放电电流成为预定值以下的时刻进行。

在上述的各实施方式中，第一开关元件313不限定于igbt(在以下其他实施方式中也同样)。即，第一开关元件313还可以是所谓的“功率mosfet”。在第一开关元件313是igbt的情况下，可以适当使用近年来广泛使用的二极管内置型的晶体管(参照图7)。即，图7中的回流二极管313d1内置于第一开关元件313中，且阴极与第一电源侧端子313c连接，阳极与第一接地侧端子313e连接。

另外，还可以代替图7中的回流二极管313d1，如图8所示，设置有外置的回流二极管313d2。在这种情况下，回流二极管313d2的阴极与第一电源侧端子313c连接，且阳极与第一接地侧端子313e连接。

根据这些回流二极管313d1、313d2，尤其是在缸内的气体流速非常大从而发生吹灭的可能性非常高的运转状态下，良好地形成因投入能量的接通/断开(on/off)而引起的一次电流的回流路径，尤其是良好地形成断开投入能量时的回流路径，能够将二次电流控制为预定的值。进一步，在图7的结构中，由于高耐压的回流二极管313d1内置于第一开关元件313，因此能够简化电路结构。

作为第一开关元件313而使用n沟道型的“功率mosfet”的情况下，能够将寄生二极管用作上述的回流二极管(参照图7中的回流二极管313d1)。在这种情况下，由该寄生二极管构成的回流二极管的耐压与第一开关元件313的耐压相同。从而，根据该结构，能够将高耐压的回流二极管和开关元件一体化(单芯片化(onechip))。

另外，作为第一开关元件313而使用igbt的情况下，将设置在igbt芯片的外周部分的耐压构造部中的等电位环(该等电位环是在n+区域即作为高浓度n型扩散区域的沟道截断环(channelstopper)区域上所形成的导电膜图案(pattern)：该结构是周知的，例如参照日本特开平7-249765号等)和与第一电源侧端子313c(集电极)连接的引线框通过引线接合(wirebonding)等进行连接，由此也能够实现图7所示的电路结构。在这种情况下，成为将从发射极朝向集电极的pn接合用作内置二极管(虚拟的寄生二极管)。通过该结构，也能够将高耐压的回流二极管和开关元件一体化(单芯片化)。

<第三实施方式的点火控制装置>

以下，说明其他实施方式中的点火电路单元31的结构及作用/效果。另外，在以下说明的各实施方式中，作为第一开关元件313，使用具有内置型的回流二极管313d1的igbt。此外，作为第二开关元件314，与上述的各实施方式同样，使用n沟道mosfet。进一步，作为第三开关元件315，使用具有第三控制端子315g、第三电源侧端子315d及第三接地侧端子315s的功率mosfet(更详细地说是n沟道mosfet)。

在图9所示的第三实施方式中，点火电路单元31具备线圈单元400和驱动单元500。

线圈单元400将点火线圈311和二极管318a单元化，经由预定的可拆卸式连接器连接到驱动单元500及火花塞19。即，线圈单元400在点火线圈311或二极管318a发生了故障时能够更换。

驱动单元500将点火电路单元31中的主要部分(各开关元件、储能线圈316、电容器317等)单元化，经由预定的可拆卸式连接器连接到直流电源312及线圈单元400。即，驱动单元500在储能线圈316、电容器317、各开关元件等中的至少1个发生了故障时能够更换。

此外，在本实施方式中，在驱动单元500中设置有一次电流检测电阻501和截断开关502。一次电流检测电阻501设置在第一开关元件313的第一接地侧端子313e与接地侧之间。截断开关502以能够根据用一次电流检测电阻501检测到的一次电流来截断一次绕组311a与第一开关元件313之间的电流路径的方式，设置在该电流路径上。截断开关502的控制输入端子(用于切换上述的电流路径的连通和截断的信号所输入的端子)与驱动电路319连接。

具体地说，截断开关502设置在二极管318b的阴极和第一开关元件313的第一电源侧端子313c的连接点与一次绕组311a之间。该截断开关502在本实施方式中是晶体管，发射极与一次绕组311a连接，并且集电极连接到二极管318b的阴极与第一开关元件313的第一电源侧端子313c的连接点。

在该结构中，驱动电路319根据用一次电流检测电阻501检测到的一次电流，检测第一开关元件313中是否发生了故障。若检测到该故障，则驱动电路319将截断开关502截止，截断从一次绕组311a到第一开关元件313的电流路径。由此，在发生了上述的故障(尤其是在第一开关元件313的短路故障)的情况下，能够切实地防止不小心损坏线圈单元400。

此外，在该结构中，在发生了上述的故障的情况下，仍然使用线圈单元400，只要更换发生故障的驱动单元500，就能够修复点火电路单元31的故障。因此，根据该结构，能够良好地降低部件更换成本。

另外，在上述的第三实施方式中，截断开关502不限定于晶体管(包括所谓的“功率mosfet”)。具体地说，例如，截断开关502还可以是继电器。

<第四实施方式的点火控制装置的结构>

以下，参照图10说明第四实施方式中的点火电路单元31的结构。在本实施方式中，点火电路单元31也具备线圈单元400和驱动单元500。尤其是，本实施方式如图10所示具有火花塞19和线圈单元400的多个组相对于直流电源312而言并联连接的结构。

在本实施方式中，在驱动单元500中设置有二次电流检测电阻503。二次电流检测电阻503的一端侧经由各组中的二极管318a连接到该组中的二次绕组311b的高电压侧端子(还可以称为非接地侧端子)侧。即，多个二极管318a相对于1个(共同的)二次电流检测电阻503而言并联连接。另一方面，二次电流检测电阻503的另一端侧被接地(与接地侧连接)。此外，在各组中，二次绕组311b的低电压侧端子(还可以称为接地侧端子)侧与该组中的火花塞19连接。

在本实施方式中，驱动单元500具备转换器单元510和分配单元520。转换器单元510将第三开关元件315、储能线圈316、电容器317及二极管318c单元化。该转换器单元510经由预定的可拆卸式连接器安装在驱动单元500的主基板，从而与直流电源312、第二开关元件314及驱动电路319连接。

在分配单元520中，二极管318b、第一开关元件313及第四开关元件521的组被设置有多个组(与上述的火花塞19和线圈单元400的组的数量相同)。各组中的二极管318b的阳极与第二开关元件314的第二接地侧端子314s连接。即，多个二极管318b相对于第二开关元件314的第二接地侧端子314s而言并联连接。

第四开关元件521设置在一次绕组311a与第二开关元件314的第二接地侧端子314s之间的通电路径上。具体地说，在图10的例子中，第四开关元件521设置在二极管318b的阴极和第一开关元件313的第一电源侧端子313c的连接点与一次绕组311a之间。

在图10的例子中，第四开关元件521是mosfet(更详细地说是n沟道mosfet)，具有第四控制端子521g、第四电源侧端子521d及第四接地侧端子521s。在各组中，第四电源侧端子521d连接到二极管318b的阴极和第一开关元件313的第一电源侧端子313c的连接点。此外，第四接地侧端子521s连接到一次绕组311a的低电压侧端子(接地侧端子)。此外，第四控制端子521g与驱动电路319连接。

这样，在本实施方式中，二极管318b、第一开关元件313、第四开关元件521及点火线圈311(一次绕组311a)的多个组相对于1个(共同的)第二开关元件314而言并联连接。此外，分配单元520能够经由预定的可拆卸式连接器安装在驱动单元500的主基板上。

进一步，在分配单元520上设置有追加电阻531及追加开关532。追加电阻531及追加开关532设置在第二开关元件314的第二接地侧端子314s和各组中的二极管318b的阳极的连接点与接地侧之间。作为故障检测电阻的追加电阻531是电流检测用的电阻，设置在该连接点与追加开关532之间。追加开关532被设置成能够截断该连接点与接地侧之间的电流路径。即，多个二极管318b相对于共同的(1组)追加电阻531及追加开关532而言并联连接。

在图10的例子中，追加开关532是mosfet(更详细地说是n沟道mosfet)，具有控制端子532g、电源侧端子532d及接地侧端子532s。控制端子532g与驱动电路319连接。电源侧端子532d与追加电阻531连接。接地侧端子532s被接地(与接地侧连接)。

<第四实施方式的点火控制装置的动作>

在上述的本实施方式的结构中，电子控制单元32根据所取得的发动机参数，分别生成与各汽缸对应的点火信号igt。此外，电子控制单元32根据所取得的发动机参数，分别生成与各汽缸对应的能量投入期间信号igw。并且，电子控制单元32将包括所生成的点火信号igt及能量投入期间信号igw和发动机参数在内的各种信号输出到驱动电路319。

驱动电路319根据从电子控制单元32接收的各种信号、以及用二次电流检测电阻503检测到的二次电流，控制第一开关元件313、第二开关元件314、第三开关元件315、第四开关元件521及追加开关532的导通截止。由此，与各汽缸分别对应的火花塞19中的点火放电控制在二次电流被反馈控制的同时进行。另外，在以下的更详细的动作说明中，为了简化说明，仅对图10所示的多个火花塞19中的图中最左侧的火花塞说明发生点火放电的情况。

驱动电路319根据从电子控制单元32接收的与各汽缸对应的点火信号igt，对图10中最上侧所示的第一开关元件313输入图3中的“iga”所示的导通脉冲。由此，与第一控制信号iga(点火信号igt)的截止定时同步地，在所对应的火花塞19上开始进行点火放电。此外，驱动电路319与该导通脉冲同步地，在第二开关元件314的截止下，对第三开关元件315输入图3中的“igc”所示的导通脉冲。由此，在转换器单元510上蓄积投入能量(参照上述的第1实施方式)。

在此，在图10所示的电路结构中，在点火线圈311中的一次绕组311a与第一开关元件313之间设置有第四开关元件521。因此，在图10中的最左侧的点火线圈311中的一次绕组311a上流动有一次电流的期间，需要使图10中的最上侧的第四开关元件521导通。因此，该第四开关元件521与第一控制信号iga的导通定时同步地(与第一控制信号iga的导通定时同时或比其稍早的定时)导通，与能量投入期间信号igw的截止定时同步地(与能量投入期间信号igw的截止定时同时或比其稍晚的定时)截止。

在点火放电开始之后，如上所述，在第一开关元件313及第三开关元件315的截止下，第二开关元件314被pwm控制。具体地说，根据用二次电流检测电阻503检测到的二次电流，第二开关元件314的导通占空(on-duty)被反馈控制。由此，用于防止吹灭的投入能量从转换器单元510侧投入到图10中的最左侧的点火线圈311中的一次绕组311a。

其中，作为n沟道mosfet的第二开关元件314的开关动作例如通过设置在驱动电路319侧的自举电路来进行。关于这一点，在图10所示的电路结构中，假设将二极管318b的阳极与第二开关元件314的第二接地侧端子314s的连接点设为“悬浮(float)”状态的情况(即，将该连接点与接地侧之间经由追加电阻531及追加开关532连接起来的、没有通电路径的情况)。在这种情况下，第二开关元件314及第四开关元件521均截止的状态下，第二开关元件314的第二接地侧端子314s的电位不确定。则产生无法进行第二开关元件314的开关动作的担忧(这是因为，无法进行对上述的自举电路中的自举电容器的充电)。

因此，在本实施方式中，如图10所示，设置有用于在第二开关元件314的开关动作之前使第二接地侧端子314s的电位降低到地电位的带开关(具体地说是追加开关532)的通电路径。因此，在本实施方式中，在第一控制信号iga的导通期间，追加开关532连续地导通，从而成为在第二开关元件314的开关动作之前，第二接地侧端子314s的电位良好地设定为地电位的状态。在形成该状态之后追加开关532被截止之后，伴随着能量投入期间信号igw的上升，第二开关元件314的pwm控制开始。由此，能够良好地进行第二开关元件314的开关动作。

此外，在发生了第二开关元件314的短路故障的情况下，追加电阻531的两端的电压(即追加电阻531的上述的连接点侧的端的电位)的检测值变得高于0v(gnd)。因此，在本实施方式的结构中，驱动电路319在追加开关532的导通期间中(在该期间中，如上所述，第二开关元件314为截止中)且能量投入期间信号igw的截止期间中，监控追加电阻531的两端的电压。由此，无需在投入能量的投入路径上设置电流检测电阻等，就能够检测第二开关元件314的短路故障的发生。

进一步，在本实施方式的结构中，对多个点火线圈311分别设置有以比较低的速度(低频)开关的、汽缸分配用的第四开关元件521。而以比较高的速度(高频)开关的第二开关元件314共用于多个点火线圈311。尤其是在该结构中，与对多个点火线圈311分别设置第二开关元件314的结构不同，用于对第二开关元件314的驱动进行控制的电路被集成(在上述的例子中，该电路设置于驱动电路319)。因此，根据该结构，能够尽可能简化(小型化)点火电路单元31的电路结构。

另外，追加开关532的导通定时只要是在第二开关元件314的截止中，且能够在第二开关元件314的导通定时将第二接地侧端子314s的电位良好地设定为地电位，则没有特别限定。

如图11所示，第四开关元件521还可以设置在第二开关元件314与二极管318b之间。即，还可以是，第二开关元件314的第二接地侧端子314s与第四开关元件521的第四电源侧端子521d的连接点经由追加电阻531及追加开关532连接到接地侧。

在图11所示的电路机构中，与图10所示的电路结构不同，在点火线圈311中的一次绕组311a与第一开关元件313之间，没有设置第四开关元件521。因此，与图10的例子不同，第四开关元件521只要与能量投入期间信号igw的导通定时同步地(与能量投入期间信号igw的导通定时同时或比其稍早的定时)导通即可。

另外，如图10及图11中用假想线(双点划线)所示，在分配单元520中还可以设置有用于对第四开关元件521输出驱动控制信号的驱动电路即汽缸分配驱动器dd。

此外，第二开关元件314是否发生了短路故障与二极管318b的元件温度相关联。因此，通过用正向电压的温度特性检测二极管318b的元件温度，即使不使用电流检测电阻，也能够进行第二开关元件314的短路故障的发生检测。

具体地说，例如，驱动电路319在能量投入期间信号igw的截止定时刚刚之后，使得向二极管318b短时间流动恒定电流，取得二极管318b的正向电压。并且，驱动电路319在该正向电压的取得值超过了预定的阈值的情况下，检测出第二开关元件314发生了短路故障。

第二开关元件314和相对于第二开关元件314而言并联连接的多个“第一开关元件313及第四开关元件521等的组”还可以设置有多个。

此外，没有特别说明的变形例在不变更本发明的本质部分的范围内，当然也属于本发明的技术范围。此外，用于构成本发明的技术方案的各要素中的表现为作用/功能的要素除了包括上述的实施方式及变形例中公开的具体结构及其等同物以外，还包括能够实现该作用/功能的任何结构。

本实施方式的点火控制装置(30)控制火花塞(19)的动作。在此，所述火花塞在内燃机(11)的汽缸(11b)内点燃燃料混合气。本实施方式的点火控制装置具备点火线圈(311)、直流电源(312)、第一开关元件(313)、第二开关元件(314)、第三开关元件(315)及储能线圈(316)。

所述点火线圈具备一次绕组(311a)和二次绕组(311b)。所述二次绕组与所述火花塞连接。该点火线圈通过一次电流(在所述一次绕组中流动的电流)的增减，在所述二次绕组上产生二次电流。此外，在所述一次绕组的一端侧连接有所述直流电源的非接地侧输出端子，以在所述一次绕组上流动所述一次电流。

所述第一开关元件具有第一控制端子(313g)、第一电源侧端子(313c)及第一接地侧端子(313e)。该第一开关元件是半导体开关元件，根据输入到所述第一控制端子的第一控制信号，对所述第一电源侧端子与所述第一接地侧端子之间的通电的导通截止进行控制。在该第一开关元件中，所述第一电源侧端子与所述一次绕组的另一端侧连接。此外，所述第一接地侧端子与接地侧连接。

所述第二开关元件具有第二控制端子(314g)、第二电源侧端子(314d)及第二接地侧端子(314s)。该第二开关元件是半导体开关元件，根据输入到所述第二控制端子的第二控制信号，对所述第二电源侧端子与所述第二接地侧端子之间的通电的导通截止进行控制。在该第二开关元件中，所述第二接地侧端子与所述一次绕组的所述另一端侧连接。

所述第三开关元件具有第三控制端子(315g)、第三电源侧端子(315c)及第三接地侧端子(315e)。该第三开关元件是半导体开关元件，根据输入到所述第三控制端子的第三控制信号，对所述第三电源侧端子与所述第三接地侧端子之间的通电的导通截止进行控制。在该第三开关元件中，所述第三电源侧端子与所述第二开关元件的所述第二电源侧端子连接。此外，所述第三接地侧端子与所述接地侧连接。

所述储能线圈是设置成通过所述第三开关元件的导通来蓄积能量的电感器。该储能线圈设置在将所述直流电源的所述非接地侧输出端子与所述第三开关元件的所述第三电源侧端子连接起来的电力线上。

在具有该结构的本实施方式的所述点火控制装置中，通过所述第一开关元件的导通，所述一次电流向所述一次绕组流动。由此，所述点火线圈被充电。之后，若所述第一开关元件被截止，则之前为止向所述一次绕组流动的所述一次电流急剧断流。则在所述点火线圈的所述一次绕组上产生高电压，该高电压进一步通过所述二次绕组升压，从而在所述火花塞中产生高电压，产生放电，此时在所述二次绕组上产生大的所述二次电流。由此，在所述火花塞上开始进行所述点火放电。

在此，在所述火花塞上开始进行所述点火放电之后，所述二次电流(称为“放电电流”)就这样随着时间的经过而接近零。关于这一点，在本实施方式的结构中，在所述点火放电中，所述第二开关元件导通，从而能量从所述另一端侧经由该第二开关元件供给到所述一次绕组。则流动有所述一次电流。此时，在目前为止流动的所述放电电流上重叠伴随着该一次电流的流动而产生的追加量。则向所述一次绕组流动的电流被增强，能够在所述二次绕组上产生放电维持电压以上的感应电动势。因此，所述二次电流即所述放电电流增强，从而能够有效地抑制吹灭。由此，所述放电电流良好地确保在能够维持所述点火放电的程度。

因此，根据本实施方式，能够通过简单的装置结构良好地抑制所谓“吹灭”的发生及随之产生的点火能量的损失。此外，通过这样从所述一次绕组的低压侧(接地侧或所述第一开关侧)投入能量，与从所述二次绕组侧投入能量的情况相比，能够以低压投入能量。关于这一点，若从所述一次绕组的高压侧(所述直流电源侧)以比所述直流电源的电压高的电压投入能量，则因向该直流电源的流入电流等而导致效率变差。而根据本实施方式，如上所述，由于从所述一次绕组的低压侧投入能量，因此具有能够最容易地高效地投入能量的有益的效果。

符号说明

11…发动机，11b…汽缸，19…火花塞，30…点火控制装置，31…点火电路单元，32…电子控制单元，311…点火线圈，311a…一次绕组，311b…二次绕组，312…直流电源，313…第一开关元件，313c…第一电源侧端子，313e…第一接地侧端子，313g…第一控制端子，314…第二开关元件，314d…第二电源侧端子，314g…第二控制端子，314s…第二接地侧端子，315…第三开关元件，315c…第三电源侧端子，315e…第三接地侧端子，315g…第三控制端子，316…储能线圈，317…电容器，319…驱动电路，iga…第一控制信号，igb…第二控制信号，igc…第三控制信号，igt…点火信号，igw…能量投入期间信号。