CN113195885A - 离子电流检测电路、点火控制装置及点火系统 - Google Patents

离子电流检测电路、点火控制装置及点火系统 Download PDF

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Abstract

离子电流检测电路(101～104)用于对在内燃机用的火花塞(92)流动的离子电流(Iion)进行检测。检测端子(T2)与火花塞(92)电连接。基准端子(T1)被供给基准电位。至少1个保护二极管(161、162；160)设置于检测端子(T2)和基准端子(T1)之间。电流检测部(120)使检测电流(Idtc)向检测端子(T2)与至少1个保护二极管(161、162；160)之间流动。电流补偿部(110)使补偿电流(Icmp)向检测端子(T2)与至少1个保护二极管之间流动。

Description

离子电流检测电路、点火控制装置及点火系统
技术领域
本发明涉及离子电流检测电路、点火控制装置及点火系统。
背景技术
内燃机对燃料和空气的混合气体进行压缩，使用电火花对该混合气体进行点火。电火花是通过将高电压施加于在燃烧室内设置的火花塞而产生的。由于点火失败，意外地没有进行混合气体的燃烧的状态被称为不点火。在不点火的情况下，不仅不会充分得到作为内燃机的输出，而且由于大量包含燃料的混合气体流入排气系统而产生使消音器等受到腐蚀等问题。另一方面，在燃料喷射后由于燃烧室的碳等热源而在由火花塞进行的点火动作之前发生自然点火的现象被称为过早点火(提前点火)。在过早点火的情况下，不仅气缸内温度过度上升，而且由于不是正规点火因此旋转也会变得不正常。其结果，对内燃机造成负担，寿命可能降低。作为针对它们的对策，想到对不点火及提前点火进行检测，将该结果进行反馈。通过该反馈，对气缸内的压力及温度进行调整，将燃料的喷射及点火的定时(timing)优化。
作为对不点火及提前点火进行检测的方法，存在对离子电流进行检测的方法。如果在燃烧室内进行燃烧，则与此相伴地燃烧室内的分子被电离(离子化)。如果在处于电离状态的燃烧室内通过火花塞而施加高电压，则流动微量的电流。该电流被称为离子电流。在不点火时离子电流变得极其小，另外，在提前点火时，在正规点火时期前流动离子电流。因此，通过对离子电流进行检测，能够对不点火及提前点火进行检测。
例如，根据日本特开平11-159430号公报(专利文献1)，公开了内燃机用的离子电流检测电路。该电路将检测出的离子电流转换为电压而输出。该离子电流检测电路设置有正向为从输入部朝向接地电位的二极管、正向为从接地电位朝向输入部的二极管。
专利文献1：日本特开平11-159430号公报
发明内容
上述二极管是为了确保点火电流路径及电涌保护而设置的。另一方面，在离子电流检测时，在这些二极管流动电流会导致检测误差。因此，希望泄漏电流(在离子电流检测时在上述二极管流动的微弱的电流)小。但是，这些二极管是为了确保点火电流路径及电涌保护，为了确保这样的功能，需要大的尺寸。这样，在尺寸大的情况下，减小泄漏电流存在极限。因此，由于泄漏电流的影响，离子电流的检测值包含无法忽视的误差。无论是哪种二极管，其泄漏电流均通常是温度越高则越大。因此，由泄漏电流引起的离子电流的检测误差依赖于温度，温度越高则越大。因此，特别是在高温下，难以进行高精度的检测。
本发明就是为了解决以上那样的课题而提出的，其目的之一在于提供能够使离子电流的检测精度提高的离子电流检测电路。
本发明的离子电流检测电路用于对在内燃机用的火花塞流动的离子电流进行检测。离子电流检测电路具有检测端子、基准端子、电流检测部、电流补偿部和至少1个保护二极管。检测端子与火花塞电连接。基准端子被供给基准电位。至少1个保护二极管设置于检测端子和基准端子之间。电流检测部使检测电流向检测端子与至少1个保护二极管之间流动。电流补偿部使补偿电流向检测端子与至少1个保护二极管之间流动。
发明的效果
根据本发明，电流补偿部使补偿电流向检测端子与至少1个保护二极管之间流动。由此，对在至少1个保护二极管流动的泄漏电流进行补偿。因此，对由泄漏电流引起的离子电流的检测误差进行抑制。因此，能够使离子电流的检测精度提高。
通过下面的详细的说明和附图，本发明的目的、特征、方案、以及优点会更加清楚。
附图说明
图1是概略地表示本发明的实施方式1中的点火系统的结构的电路图。
图2是表示图1的点火系统的动作的例子的时序图。
图3是表示图1中的离子电流检测电路的结构的例子的电路图。
图4是概略地表示本发明的实施方式2中的点火系统的结构的电路图。
图5是表示图4中的离子电流检测电路的结构的例子的电路图。
图6是表示本发明的实施方式3中的离子电流检测电路的结构的例子的电路图。
图7是表示本发明的实施方式4中的离子电流检测电路的结构的例子的电路图。
图8是表示电流镜电路的第1例的电路图。
图9是表示电流镜电路的第2例的电路图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在下面的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照标号，不重复其说明。
<实施方式1>
(点火系统的结构)
图1是概略地表示本实施方式1中的点火系统300的结构的电路图。点火系统300用于内燃机。点火系统300具有内燃机用的火花塞92、点火线圈90、电池91(电源)、点火控制装置200。点火控制装置200用于对火花塞92的点火进行控制。
点火线圈90是具有初级线圈和匝数比初级线圈的匝数多的次级线圈的变压器。火花塞92的一端连接于点火线圈90的次级线圈。火花塞92的另一端连接于基准电位。基准电位通常为接地电位。电池91连接于点火线圈90的初级线圈的一端，以基准电位为基准向点火线圈90施加电压。尽管详细内容会在后面叙述，但由于施加于点火线圈90的电压Vplg瞬间提高，因此进行用于点火的放电。在该瞬间，产生点火电流Ispk。如果由放电进行的点火成功，则开始燃烧。在燃烧中，与电压Vplg对应地，流动从火花塞92的间隙通过的离子电流Iion。
(点火控制装置的结构)
点火控制装置200具有开关电路210、偏置电路220和离子电流检测电路101。
开关电路210与点火线圈90的初级线圈的另一端、和基准电位连接。开关电路210具有使在点火线圈90的初级线圈流动的电流通断的功能。开关电路210具有驱动部213、IGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)211(半导体开关元件)、齐纳二极管212、监视电阻215。
驱动部213是具有控制端子T6、驱动端子T7和监视端子T8的电路。驱动部213用于与向控制端子T6的控制信号对应地对IGBT211进行驱动。
IGBT 211具有集电极、发射极和栅极。集电极连接于点火线圈90的初级线圈。发射极经由监视电阻215连接于基准电位。栅极连接于驱动部213的驱动端子T7。与来自驱动部213的驱动端子T7的驱动信号对应地，IGBT 211使集电极电流Ic(负载电流)通断。由此，IGBT 211使由电池91生成而在点火线圈90的初级线圈流动的电流通断。此外，也可以取代IGBT，使用MOSFET(金属-氧化物-半导体-场效应晶体管：Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)等其它半导体开关元件。
齐纳二极管212以正向为从驱动部213的驱动端子T7朝向点火线圈90的初级线圈的方式连接于它们之间。驱动部213的监视端子T8经由监视电阻215连接于基准电位。
偏置电路220用于供给用于产生离子电流Iion的电压。偏置电路220具有恒压二极管221、电容器222。恒压二极管221具有经由点火线圈90与火花塞92连接的一端、和经由离子电流检测电路101与基准电位连接的另一端。由此，恒压二极管221插入至流过火花塞92的离子电流Iion的路径中。恒压二极管221在离子电流Iion的方向上具有正向，具体而言，正向为从离子电流检测电路101朝向点火线圈90。恒压二极管221例如为齐纳二极管。电容器222与恒压二极管221并联连接。
(离子电流检测电路的结构的概要)
离子电流检测电路101用于对在火花塞92流动的离子电流Iion进行检测。离子电流检测电路101具有电流检测部120、电流放大部130(放大部)、电流补偿部110、保护二极管161、162、反向阻断二极管163、基准端子T1、检测端子T2和输出端子T3。基准端子T1被供给基准电位。基准端子T1通常为被供给接地电位的接地端子。检测端子T2经由点火线圈90与火花塞92电连接。从输出端子T3输出与离子电流Iion对应的信号(在本实施方式中为电流信号)。该信号所表示的信息例如由ECU(发动机控制单元：Engine Control Unit)(未图示)使用，反映于向驱动部213的控制端子T6发送的控制信号的内容。由此，得到更适当的燃烧状态。
保护二极管161、162设置于检测端子T2和基准端子T1之间。保护二极管161及162彼此逆并联连接。保护二极管161的正向为从检测端子T2朝向基准端子T1。保护二极管162的正向为从基准端子T1朝向检测端子T2。保护二极管161在火花塞92放电时允许点火电流Ispk从检测端子T2和基准端子T1之间通过，并且在微弱的电流即离子电流Iion的检测时将检测端子T2和基准端子T1之间大致绝缘。保护二极管162是为了电涌保护而设置的。例如，从基准端子T1向离子电流检测电路101中流入的电涌电流通过保护二极管162而向检测端子T2释放。由此，保护保护二极管161、反向阻断二极管163及电流检测部120等不受到电涌电流的影响。反向阻断二极管163配置于检测端子T2和电流检测部120之间，阻止与检测电流Idtc的方向相反方向的电流。
电流检测部120使检测电流Idtc经由反向阻断二极管163向检测端子T2与保护二极管161、162之间流动。具体而言，电流检测部120使检测电流Idtc经由反向阻断二极管163向由保护二极管161及162构成的并联电路的一端与检测端子T2之间流动。电流检测部120使用内部电源电位VDD而进行动作。
电流补偿部110使补偿电流Icmp经由反向阻断二极管163向检测端子T2与保护二极管161、162之间流动。具体而言，电流补偿部110使补偿电流Icmp经由反向阻断二极管163向由保护二极管161及162构成的并联电路的一端与检测端子T2之间流动。电流补偿部110使用内部电源电位VDD而进行动作。
电流放大部130将电流检测部120的检测电流Idtc放大。具体而言，电流放大部130生成与电流检测部120的检测电流Idtc对应的电流，将生成的电流放大。例如，电流放大部130生成与电流检测部120的检测电流Idtc相同的电流，将生成的电流放大。通过该放大，生成将检测电流Idtc放大后的输出电流Iout。电流放大部130使通过输出端子T3的输出电流Iout流动。在本实施方式中，从输出端子T3输出负的输出电流Iout。
(动作的概要)
图2是表示点火系统300(图1)的动作的例子的时序图。下面，一边参照图1及图2，一边对点火系统300的动作波形进行说明。
驱动部213如果通过控制端子T6接收到来自ECU的接通信号，则从驱动端子T7向IGBT 211的栅极发送驱动信号。由此，IGBT 211成为接通状态。其结果，按照由点火线圈90的电感、配线电阻决定的时间常数，流动作为负载电流的集电极电流Ic。
在混合气体的点火预定定时Tign，ECU停止接通信号的输出。由此，驱动部213将向IGBT 211的大于或等于阈值的栅极发射极电压Vge的施加停止。由此，IGBT 211急剧地变为断开状态，将集电极电流Ic截止。由此，在点火线圈90(变压器)的初级侧产生由反电动势引起的电压。此时，IGBT 211的集电极发射极电压Vce瞬间上升至例如+500V左右。于是，在点火线圈90的次级侧，激励形成在初级侧产生的电压的匝数比倍的高电压。该高电压通常为大于或等于-30kV左右的高电压，被作为火花塞92的电压Vplg施加。通过该高电压在火花塞92处产生放电。如果通过该放电使混合气体点火，则开始燃烧。
这样，在火花塞92放电的瞬间，点火电流Ispk(图1)流动。点火电流Ispk在通过恒压二极管221及保护二极管161后，从基准端子T1释放。此时，反向阻断二极管163阻止点火电流Ispk向电流检测部120及电流补偿部110流入。通过使点火电流Ispk在恒压二极管221流动，从而产生规定的电压(例如150V左右)。通过该电压对电容器222进行充电。
如果点火电流Ispk减少而变为零，则如上所述被充电的电容器222的电压施加于火花塞92。此时，如果正常地进行燃烧，则几μA～几百μA左右的离子电流Iion流动。离子电流检测电路101对该离子电流Iion进行检测，例如放大为5倍左右而进行输出。检测离子电流Iion时的检测端子T2的电压与点火电流Ispk流动时的检测端子T2的电压的电压相比极其低。因此，保护二极管161对于该电压而言呈正向，但大致阻止离子电流Iion。但是，该阻止并不完全，允许某种程度的泄漏电流的流动。另外，同样地，用于电涌保护的保护二极管162对于该电压而言呈逆向，但允许某种程度的泄漏电流的流动。在本实施方式中，这些电流的总计为泄漏电流Idlk。对于电流检测部120而言，由于不对离子电流Iion和泄漏电流Idlk进行区分，因此如果没有任何处理，则依赖于泄漏电流Idlk的大小，离子电流Iion的检测结果被扰乱。在本实施方式中，如详细后述那样，供给用于对泄漏电流Idlk进行补偿的补偿电流Icmp。由此，对检测结果的扰乱进行抑制。
(离子电流检测电路的结构及其动作的详情)
图3是表示离子电流检测电路101(图1)的结构的例子的电路图。
电流补偿部110具有补偿二极管171、172。补偿二极管171、172为彼此逆并联连接的多个二极管。补偿二极管171、172各自的一端(图3中的下方端)连接于基准端子T1。补偿二极管171朝向基准端子T1而具有正向。补偿二极管172从基准端子T1起具有正向(换言之，朝向基准端子T1而具有逆向)。电流补偿部110与在补偿二极管171、172流动的电流即伪泄漏电流Isim对应地，产生补偿电流Icmp。此外，伪泄漏电流Isim在本实施方式中为在补偿二极管171流动的电流和在补偿二极管172流动的电流的总计。
电流补偿部110包含产生伪泄漏电流Isim的k倍的电流作为补偿电流Icmp的电流镜电路CM1。换言之，电流镜电路CM1具有电流镜比k。电流镜电路CM1可以满足k＝1，或者，可以满足k>1。电流镜电路CM1具有使伪泄漏电流Isim经由二极管173向补偿二极管171、172流动的PMOS(p型MOSFET)113、与伪泄漏电流Isim对应地使补偿电流Icmp流动的PMOS 114。为了将补偿电流Icmp设为伪泄漏电流Isim的k倍，相对于PMOS 113的实质尺寸的PMOS 114的实质尺寸为k倍即可。这里，PMOS可以由彼此并联连接的多个晶体管元件构成，后面对其进行叙述。
保护二极管162(第1元件)具有补偿二极管172(第2元件)的有效面积的大致k倍的有效面积。另外，保护二极管161(第3元件)具有补偿二极管171(第4元件)的有效面积的大致k倍的有效面积。由此，大致满足Isim＝Idlk/k…(1)。这里，由于电流镜电路CM1满足Icmp＝Isim×k…(2)，因此大致满足Icmp＝Idlk…(3)。
在离子电流Iion的检测动作时，参照图1，满足Iion+Idlk＝Idtc+Icmp…(4)。根据式(3)及(4)，大致满足Iion＝Idtc…(5)。即，离子电流Iion和检测电流Idtc大致相等。因此，作为离子电流Iion的检测结果的检测电流Idtc具有高精度。
温度越高则保护二极管161、162的泄漏电流Idlk越大，但同时，补偿二极管171、172的伪泄漏电流Isim也越大。因此，在温度高的情况下，也对作为离子电流Iion的检测结果的检测电流Idtc的误差进行抑制。
越将k增大则越能够将补偿二极管171、172的尺寸减小，因此能够减小电流补偿部110。但是，如果k过大，则上述式(1)及(2)的比例关系的精度降低，因此式(3)所示的等式的误差变大。因此，考虑该误差的程度而对k的值进行选择。
二极管173是出于下述目的而设置的，即，通过得到与由反向阻断二极管163造成的电压降大致相同的电压降，从而使施加于保护二极管161、162的电压与施加于补偿二极管171、172的电压大致相同。这些电压越接近，则越以更高的精度满足伪泄漏电流Isim相对于泄漏电流Idlk的比例间关系。但是，在以电路简化为优先的情况下，也可以省略二极管173。
二极管的有效面积依赖于结长度及面积等。另外，也可以将以相同的正向而并联连接的多个二极管视为1个二极管。例如，通过将m个相同的二极管并联连接，从而得到具有m倍有效面积的二极管。
优选保护二极管161和补偿二极管171为相同种类的二极管。另外，优选保护二极管162和补偿二极管172为相同种类的二极管。另外，优选反向阻断二极管163和二极管173为相同种类的二极管。特别地，在k＝1的情况下，优选保护二极管161和补偿二极管171不仅种类相同而且尺寸也实质上相同。另外，优选保护二极管162和补偿二极管172不仅种类相同而且尺寸也实质上相同。另外，优选反向阻断二极管163和二极管173不仅种类相同而且尺寸也实质上相同。
电流检测部120具有电流镜电路CM2。电流镜电路CM2具有使检测电流Idtc经由反向阻断二极管163向保护二极管161、162流动的PMOS 111、和向电流放大部130供给与检测电流Idtc成比例的电流的PMOS 112。图3示出PMOS 112使与检测电流Idtc实质上相同的电流流动的例子。
电流放大部130具有电流镜电路CM3。电流镜电路CM3具有流过来自电流检测部120的电流的NMOS 131、在输出端子T3和基准端子T1之间流动与该电流成比例的输出电流Iout的NMOS 132。相对于检测电流Idtc的输出电流Iout的放大率能够根据电流镜电路CM3的电流比(电流镜比)而设定。此外，在电流镜电路CM2的电流比不是1：1的情况下，放大率是根据电流镜电路CM2的电流比、电流镜电路CM3的电流比的组合而设定的。
(效果的总结)
电流补偿部110(图3)使补偿电流Icmp向检测端子T2与保护二极管161、162的并联接合之间流动。由此，对在保护二极管161、162流动的泄漏电流Idlk进行补偿。因此，对由泄漏电流Idlk引起的检测电流Idtc的误差进行抑制，换言之，对由泄漏电流Idlk引起的离子电流Iion的检测误差进行抑制。因此，能够使离子电流Iion的检测精度提高。通过参照该检测结果，点火系统300(图1)能够在更适当的定时，更可靠地进行使用了火花塞92的点火动作。
电流补偿部110具有补偿二极管171、172，从而能够在电流补偿部110中生成与在保护二极管161、162流动的泄漏电流Idlk对应的伪泄漏电流Isim。通过与伪泄漏电流Isim对应地产生补偿电流Icmp，从而能够使补偿电流Icmp的大小与泄漏电流Idlk大致相同。由此，高精度地对泄漏电流Idlk进行补偿。因此，更可靠地对由泄漏电流Idlk引起的离子电流的检测误差进行抑制。因此，能够使离子电流的检测精度进一步提高。
电流补偿部110包含电流镜电路，该电流镜电路产生伪泄漏电流Isim的k倍的电流作为补偿电流Icmp。由此，能够与伪泄漏电流Isim对应地产生补偿电流Icmp。
在k＝1的情况下，生成与伪泄漏电流Isim大致相同的补偿电流Icmp。因此，为了使补偿电流Icmp和泄漏电流Idlk大致相同，而将伪泄漏电流Isim设为与泄漏电流Idlk大致相同。为了实现这一点，作为补偿二极管171、172，能够使用与保护二极管161、162的结构大致相同的结构。因此，能够容易地准备补偿二极管171、172。
在k>1的情况下，伪泄漏电流Isim比补偿电流Icmp小。因此，为了使补偿电流Icmp和泄漏电流Idlk大致相同，而将伪泄漏电流Isim设为比泄漏电流Idlk小。为了实现这一点，作为补偿二极管171、172，能够使用比保护二极管161、162的结构小的结构。即，能够减小补偿二极管171、172的尺寸。
保护二极管161、162为彼此逆并联连接的多个二极管。由此，能够大致独立地对相对于点火电流的二极管特性、用于电涌保护的二极管特性进行调整。
通过反向阻断二极管163，阻止点火电流Ispk(图1)向电流检测部120及电流补偿部110流入。由此，能够保护电流检测部120及电流补偿部110不受到大电流即点火电流Ispk的影响。
在产生了火花塞92的点火电流Ispk时，通过在恒压二极管221产生的恒压，能够对电容器222进行充电。通过被充电后的电容器222所具有的电压，能够生成离子电流Iion。
电流放大部130通过将检测电流Idtc放大，从而生成表示检测电流Idtc的信息的输出电流Iout。此时，在电流放大部130中检测电流Idtc的误差量也直接被放大。因此，输出的误差容易变大。根据本实施方式，如上所述对检测电流Idtc的误差进行抑制。因此，能够有效地对输出的误差进行抑制。
此外，在本实施方式中，作为表示检测电流Idtc的信息的输出而使用模拟电流输出，但输出的形式并不限于此，例如，也可以使用模拟电压输出、或数字输出。
<实施方式2>
图4是概略地表示本实施方式2中的点火系统300的结构的电路图。在本实施方式中，取代离子电流检测电路101(图1：实施方式1)，设置有离子电流检测电路102。图5是表示离子电流检测电路102(图4)的结构的例子的电路图。
离子电流检测电路102(图5)具有保护二极管160以取代保护二极管161、162(图3)。保护二极管160例如为正向与点火电流Ispk的方向相反的齐纳二极管或雪崩二极管。通过使保护二极管160的正向与点火电流Ispk的方向相反，在微弱的电流即离子电流Iion的检测时检测端子T2和基准端子T1之间被大致绝缘。此外，在流动有点火电流Ispk时，保护二极管160被逆电压钳位。
另外，离子电流检测电路102(图5)具有补偿二极管170以取代补偿二极管171、172(图3)。补偿二极管170的一端(图5中的下方端)连接于基准端子T1。补偿二极管170从基准端子T1起具有正向(换言之，朝向基准端子T1而具有逆向)。
保护二极管160(第1元件)具有补偿二极管170(第2元件)的有效面积的大致k倍的有效面积。优选保护二极管160和补偿二极管170为相同种类的二极管。特别地，在k＝1的情况下，优选保护二极管160和补偿二极管170不仅种类相同而且尺寸也实质上相同。
此外，关于上述之外的结构，由于与上述实施方式1的结构大致相同，因此对相同或对应的要素标注相同的标号，不重复其说明。
根据本实施方式，能够使用比实施方式1简单的结构，并且通过保护二极管160的逆向电流而允许点火电流Ispk(图4)的流动，并且通过保护二极管160的正向电流而释放电涌电流。
<实施方式3>
图6是表示本实施方式3中的离子电流检测电路103的结构的例子的电路图。在本实施方式中，电流检测部120具有被二极管连接的NMOS 181。NMOS 181使检测电流Idtc经由反向阻断二极管163向检测端子T2与保护二极管161、162之间流动。电流补偿部110具有与PMOS 113串联连接的NMOS 183、与PMOS 114串联连接的NMOS 182。NMOS 182的栅极与NMOS183的栅极短路。另外，NMOS182被二极管连接。此外，关于这些之外的结构，由于与上述实施方式1的结构大致相同，因此对相同或对应的要素标注相同的标号，不重复其说明。
根据本实施方式，通过被二极管连接的NMOS 181的电压降，对泄漏电流Idlk进行抑制。另外，通过由NMOS 183及NMOS 182造成的电压降，能够与如上所述受到抑制的泄漏电流Idlk对应地生成受到抑制的补偿电流Icmp。由此，需要补偿的泄漏电流Idlk本身变小，然后对其进行适当的补偿。因此，进一步对离子电流Iion的检测误差进行抑制。
<实施方式4>
图7是表示本实施方式4中的离子电流检测电路104的结构的例子的电路图。离子电流检测电路104具有保护二极管160以取代保护二极管161、162(图6：实施方式3)，另外，具有补偿二极管170以取代补偿二极管171、172(图6：实施方式3)。保护二极管160及补偿二极管170与实施方式2(图5)中的相同。此外，关于这些之外的结构，由于与上述实施方式3的结构大致相同，因此对相同或对应的要素标注相同的标号，不重复其说明。
根据本实施方式，在使用实施方式2(图5)中说明过的保护二极管160的情况下，能够得到与由实施方式3产生的效果相同的效果。
此外，在上述各实施方式中说明的具体的电路只是例示，也可以将其一部分或全部替换为具有相同功能的其它电路。
为了得到电流镜比k，可以在电流镜电路的一侧或两侧使用并联连接的多个晶体管元件。这些晶体管元件各自可以具有实质上相同的结构。例如，图8示出电流镜比为2的电流镜电路CM1。在图8中，PMOS 113由PMOS元件5a构成，PMOS 114由PMOS元件5b及5c构成。PMOS元件5b及5c彼此并联连接。PMOS元件5a～5c具有实质上相同的结构。另外，图9示出电流镜比为3的电流镜电路CM1。在图9中，PMOS 113由PMOS元件5a构成，PMOS 114由PMOS元件5b～5d构成。PMOS元件5b～5d彼此并联连接。PMOS元件5a～5d具有实质上相同的结构。
离子电流检测电路101～104具备具有PMOS及NMOS的CMOS(互补金属氧化物半导体：Complementary Metal Oxide Semiconductor)电路，但作为变形例，也可以使用双极电路或BiCMOS(双极CMOS)电路。另外，在各图中仅图示出1个基准端子T1，但基于噪声对策等理由，可以设置彼此分离的多个基准端子。另外，离子电流检测电路101～104和驱动部213可以形成于共通的半导体基板，或者也可以形成于不同的半导体基板。
本发明可以在其发明的范围内将各实施方式自由地组合，对各实施方式适当进行变形、省略。虽然对本发明进行了详细的说明，但上述说明在所有方面均为例示，本发明并不限定于此。可以理解为在不脱离本发明的范围的情况下能够想到未例示出的无数的变形例。
标号的说明
CM1～CM3电流镜电路，Idtc检测电流，Idlk泄漏电流，Ispk点火电流，Icmp补偿电流，Iion离子电流，Isim伪泄漏电流，Iout输出电流，T1基准端子，T2检测端子，T3输出端子，T6控制端子，T7驱动端子，T8监视端子，90点火线圈，91电池(电源)，92火花塞，101～104离子电流检测电路，110电流补偿部，120电流检测部，130电流放大部(放大部)，160～162保护二极管，163反向阻断二极管，170～172补偿二极管，173二极管，200点火控制装置，210开关电路，211IGBT(半导体开关元件)，212齐纳二极管，213驱动部，215监视电阻，220偏置电路，221恒压二极管，222电容器，300点火系统。

Claims (14)

1.一种离子电流检测电路(101～104)，其对在内燃机用的火花塞(92)流动的离子电流(Iion)进行检测，
该离子电流检测电路(101～104)具有：
检测端子(T2)，其与所述火花塞(92)电连接；
基准端子(T1)，其被供给基准电位；
至少1个保护二极管(161、162；160)，其设置于所述检测端子(T2)和所述基准端子(GND)之间；
电流检测部(120)，其使检测电流(Idtc)向所述检测端子(T2)与所述至少1个保护二极管(161、162；160)之间流动；以及
电流补偿部(110)，其使补偿电流(Icmp)向所述检测端子(T2)与所述至少1个保护二极管之间流动。
2.根据权利要求1所述的离子电流检测电路(101～104)，其中，
还具有放大部(130)，该放大部(130)将所述电流检测部(120)的所述检测电流(Idtc)放大。
3.根据权利要求1或2所述的离子电流检测电路(101～104)，其中，
所述电流补偿部(110)具有至少1个补偿二极管(171、172；170)，
所述电流补偿部与在所述至少1个补偿二极管(171、172；170)流动的电流即伪泄漏电流(Isim)对应地产生所述补偿电流(Icmp)。
4.根据权利要求3所述的离子电流检测电路(101、103)，其中，
所述至少1个保护二极管(161、162)为彼此逆并联连接的多个二极管，所述至少1个补偿二极管(171、172)为彼此逆并联连接的多个二极管。
5.根据权利要求3所述的离子电流检测电路(102、104)，其中，
所述至少1个补偿二极管(170)和所述至少1个保护二极管(160)各自为齐纳二极管或雪崩二极管。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的离子电流检测电路(101～104)，其中，
所述电流补偿部(110)包含电流镜电路，该电流镜电路产生所述伪泄漏电流(Isim)的k倍的电流作为所述补偿电流(Icmp)。
7.根据权利要求6所述的离子电流检测电路(101～104)，其中，
所述电流补偿部(110)的所述电流镜电路满足k＝1。
8.根据权利要求6所述的离子电流检测电路(101～104)，其中，
所述电流补偿部(110)的所述电流镜电路满足k>1。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的离子电流检测电路(103、104)，其中，
所述电流检测部(120)具有流过所述检测电流(Idtc)的被二极管连接的晶体管(181)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的离子电流检测电路(101～104)，其中，
所述至少1个保护二极管(161、162；160)具有至少1个第1元件(162；160)，该至少1个第1元件(162；160)的正向为从所述基准端子(T1)朝向所述检测端子(T2)，所述至少1个补偿二极管(171、172；170)具有至少1个第2元件(172、170)，该至少1个第2元件(172、170)从所述基准端子(T1)起具有正向，所述至少1个第1元件(162；160)具有所述至少1个第2元件(172；170)的有效面积的k倍的有效面积。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的离子电流检测电路(101、103)，其中，
所述至少1个保护二极管(161、162)具有至少1个第3元件(161)，该至少1个第3元件(161)的正向为从所述检测端子(T2)朝向所述基准端子(T1)，所述至少1个补偿二极管(171、172)具有至少1个第4元件(171)，该至少1个第4元件(171)朝向所述基准端子(T1)具有正向，所述至少1个第3元件(161)具有所述至少1个第4元件(171)的有效面积的k倍的有效面积。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的离子电流检测电路(101～104)，其中，
在所述检测端子(T2)和所述电流检测部(120)之间还具有反向阻断二极管(163)，该反向阻断二极管(163)阻止与所述检测电流(Idtc)的方向相反方向的电流，
所述电流补偿部(110)使补偿电流(Icmp)经由所述反向阻断二极管(163)向检测端子(T2)与所述至少1个保护二极管(161、162；160)之间流动。
13.一种点火控制装置(200)，其对内燃机用的火花塞(92)的点火进行控制，
该点火控制装置(200)具有：
偏置电路(220)，其具有插入至流过所述火花塞(92)的离子电流(Iion)的路径中的恒压二极管(221)、和与所述恒压二极管(221)并联连接的电容器(222)；以及
离子电流检测电路(101～104)，其对所述离子电流进行检测，
所述离子电流检测电路(101～104)具有：
检测端子(T2)，其与所述火花塞(92)电连接；
基准端子(T1)，其被供给基准电位；
至少1个保护二极管(161、162；160)，其设置于所述检测端子(T2)和所述基准端子(T1)之间；
电流检测部(120)，其使检测电流(Idtc)向所述检测端子(T2)与所述至少1个保护二极管(161、162；160)之间流动；以及
电流补偿部(110)，其使补偿电流(Icmp)向所述检测端子(T2)与所述至少1个保护二极管(161、162；160)之间流动。
14.一种点火系统(300)，其是内燃机用的点火系统(300)，具有：
所述内燃机用的火花塞(92)；
点火线圈(90)，其具有初级线圈、和连接于所述火花塞(92)的次级线圈；
电源(91)，其连接于所述点火线圈(90)的所述初级线圈；以及
点火控制装置(200)，其连接于所述点火线圈(90)，
所述点火控制装置(200)具有：
半导体开关元件(211)，其使由所述电源(91)生成而在所述点火线圈(90)的所述初级线圈流动的电流通断；
偏置电路(220)，其具有插入至流过所述火花塞(92)的离子电流(Iion)的路径中的恒压二极管(221)、和与所述恒压二极管(221)并联连接的电容器(222)；以及
离子电流检测电路(101～104)，其对所述离子电流(Iion)进行检测，
所述离子电流检测电路(101～104)具有：
检测端子(T2)，其与所述火花塞(92)电连接；
基准端子(T1)，其被供给基准电位；
至少1个保护二极管(161、162；160)，其设置于所述检测端子(T2)和所述基准端子(T1)之间；
电流检测部(120)，其使检测电流(Idtc)向所述检测端子(T2)与所述至少1个保护二极管(161、162；160)之间流动；以及
电流补偿部(110)，其使补偿电流(Icmp)向所述检测端子(T2)与所述至少1个保护二极管之间流动。
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