JP2003074451A - 内燃機関点火装置 - Google Patents
内燃機関点火装置Info
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Abstract
内燃機関点火装置を提供する。 【解決手段】 イオン電流検出回路(イオン電流検出装
置)5と波形処理回路6とイグナイタ4とを備えた内燃
機関点火装置であって、配線等の影響を無くすために、
イオン電流検出回路5と波形処理回路6とをイグナイタ
4と共に点火コイル3に一体化する。また、イオン電流
検出回路5と波形処理回路6とを一体のパッケージで構
成したり、イオン電流検出回路5と波形処理回路6とイ
グナイタ4とを一体のパッケージで構成したりして、点
火コイル3に一体化する。
Description
ダ内の燃焼状態をイオン電流に基づいて検出するイオン
電流装置と、イオン電流が流れた時にHIGH信号の矩
形波を出力する波形処理回路とを備えた内燃機関点火装
置に関する。
ダ内の燃焼状態を検出する方法は広く知られている。例
えば、特開平4−194367号公報はイオン電流検出
装置の一例を開示するものである。その開示された装置
は、点火コイルの一次電流の遮断時に生ずる二次電流に
よりコンデンサを一定電圧に充電し、点火プラグの火花
放電後に、そのコンデンサと点火コイルの二次巻線と点
火プラグとイオン電流検出抵抗器とからなる閉回路に流
れる電流、すなわちイオン電流を上記イオン電流検出抵
抗器を介して検出するように構成されている。
にあっては、イオン電流の検知方法や処理の回路につい
て検討がなされているが、点火コイルを含めた具体的な
パッケージ形態については述べられていない。そこで、
本発明者は以下の課題があることを見出した。
するため、検出部からその検出した情報を処理する回路
までの配線が長いとそのインピーダンスやインダクタン
ス及び浮遊容量などにより信号が減衰し、検出精度が著
しく低下してしまうという課題を見出した。
に、点火コイルの二次コイルの巻き始めを配線により直
接引き出し、点火コイルASSYとは別体に、イオン電
流検出装置とイオン電流の波形処理をする波形処理回路
とを設けた場合や、図10のパッケージ形態のように、
イオン電流検出装置を有する点火コイルASSYとは別
体に、イオン電流検出装置から引き出した配線に波形処
理回路を設けた場合などがそうである。
1はバッテリ、52は点火プラグ、53及び54は点火
コイルASSY、55は点火コイル、55aは一次コイ
ル、55bは二次コイル、56はイグナイタ、57はイ
オン電流検出装置、58は波形処理回路を示している。
火コイルASSY53、54と、これとは別体の構成と
を有することから、取付、装着性に影響を来すという課
題もある。
るもので、検出精度が向上し、取付、装着性にも優れた
内燃機関点火装置を提供することを課題とする。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
理回路とをイグナイタと共に点火コイルに一体化したこ
とを特徴としたものである。また、イオン電流検出装置
と波形処理回路とを一体のパッケージで構成したり、イ
オン電流検出装置と波形処理回路とイグナイタとを一体
のパッケージで構成したりして、点火コイルに一体化し
たことを特徴としたものである。これにより、イオン電
流検出装置や波形処理回路が配線による影響を受けるこ
とがなくなるので、検出精度を向上させることができ
る。また、優れた取付、装着性を得ることができる。
尚、作用に関しては、次の実施の形態の項で説明する。
施の形態を説明する。図1は本発明の内燃機関点火装置
の一実施の形態を示す回路図である。また、図2は図1
の動作説明図、図3は波形処理回路に対するブロック
図、図4は波形処理回路の動作説明図、図5は波形処理
回路の要部を示す回路図である。
明の内燃機関点火装置は、図示しない内燃機関の各点火
プラグ1に直結されて使用される独立点火形のものであ
り、点火コイルASSY2を備えている。その点火コイ
ルASSY2は、点火コイル3と、点火装置としてのイ
グナイタ4と、イオン電流検出装置としてのイオン電流
検出回路5と、波形処理回路6とを有して構成されてい
る。
は、バッテリ7に接続されており、一次コイル3aの他
端は、イグナイタ4に内蔵されたパワートランジスタの
コレクタに接続されている。イグナイタ4は、図示しな
いエンジンコントロールユニット(以下ECU)に接続
されており、ECUより出力される点火信号によって点
火コイル3の一次コイル3aの一次電流を通電・遮断制
御するようになっている。
は、点火プラグ1に接続されている。また、二次コイル
3bの他端は、コンデンサ5aと順方向ダイオード5b
とツェナーダイオード5cと電流検出用抵抗器5dとを
有して構成されたイオン電流検出回路5のコンデンサ5
aに接続されている。
bは、点火プラグ1と点火コイル3の二次コイル3b側
を含む二次電流経路に直列に挿入されており、ツェナー
ダイオード5cがコンデンサ5aに、また、電流検出用
抵抗器5dが順方向ダイオード5bにそれぞれ並列に接
続されている。順方向ダイオード5b及び電流検出用抵
抗器5dは、グランドに接続されている。
より充電されるコンデンサ5aの充電電圧を一定値に制
限するようになっている。また、電流検出用抵抗器5d
は、図示しない内燃機関における混合気の燃焼時にシリ
ンダ内にイオンが生成されること、及びコンデンサ5a
の充電電圧が点火プラグ1に印加されること、により生
ずるイオン電流を検出すべく接続されている。
5に接続されており、イオン電流が流れた時にHIGH
信号の矩形波を上記ECUに対して出力するように構成
されている。すなわち、波形処理回路6は、図3に示さ
れる如く、イオン電流検出回路5に接続された波形整形
回路6aと、波形整形回路6aに接続された積分回路6
bと、波形整形回路6a及び積分回路6bに接続された
マスク回路6cと、積分回路6b及び上記ECUに接続
されたリセット回路6dとを有して構成されている。ま
た、このような構成を有する波形処理回路6は、イオン
電流検出回路5の他に、一次コイル3aの上記一端とグ
ランドに接続されている。
5と波形処理回路6は、図1に示される如く、イグナイ
タ4と共に点火コイル3に一体化されて点火コイルAS
SY2を構成するようになっている。尚、イオン電流検
出回路5及び波形処理回路6は、図中の一点鎖線8で囲
んだように一体のパッケージで構成することが可能であ
り、また、これとは別に、イオン電流検出回路5、波形
処理回路6、及びイグナイタ4のように一体のパッケー
ジで構成することも可能である。
することにより、点火コイルASSYから配線を引き出
してイオン電流検出回路や波形処理回路を設ける必要が
ない。従って、上記配線の影響等、すなわちそのインピ
ーダンスやインダクタンス及び浮遊容量などにより信号
が減衰してしまうことを防止することができる。本発明
の内燃機関点火装置は、以上のように信号の減衰を抑え
ることができることから、高い検出精度を有するのは勿
論のこと、その構成から取付、装着性も良いのは言うま
でもない。
路動作)を説明する。図1及び図2において、エンジン
の運転中、ECUからの図2の(A)で示される点火信
号のHIGHに同期してイグナイタ4のパワートランジ
スタがONする。パワートランジスタがONすると、バ
ッテリ7から一次コイル3aに(B)で示される一次電
流Icが流れ、二次コイル3bの一端(この場合、図1
中のA部)に(C)で示されるプラスのON電圧が発生
する。
スタがOFFし、(B)で示される一次コイル3aの一
次電流Icが遮断されると、二次コイル3b側に(C)
で示されるマイナスの高電圧が電磁誘導され、その高電
圧によって点火プラグ1の放電が行われる。そして、そ
の点火プラグ1の放電により、点火プラグ1から二次コ
イル3bを経て二次電流が流れ、イオン電流検出回路5
のツェナーダイオード5cでクランプされる電圧がコン
デンサ5aに充電される。
1の点火により混合気の着火、燃焼が行われ、点火プラ
グ1の電極間の雰囲気がイオン化される。そして、点火
プラグ1の電極間の雰囲気がイオン化されると、コンデ
ンサ5aに充電された電圧により、二次コイル3b側に
上記二次電流とは反対方向のイオン電流が流れる。その
イオン電流は、電流検出用抵抗器5dにより(D)で示
されるマイナス電圧として検出される。尚、上記シリン
ダ内で着火、燃焼が行われない等の失火時((D)で示
されるイオン電流波形W2の波線部分参照)の場合に
は、イオン電流が流れないため、電流検出用抵抗器5d
によりマイナス電圧としての検出はなされない。
イオン電流検出回路5からの出力は、波形処理回路6の
波形整形回路6aにより反転及び波形整形される。波形
整形回路6aの出力は、積分回路6bにより、着火時の
み出力されるイオン電流波形W2((D)の実線部分参
照)が積分され、これにより、(E)で示される矩形波
形が処理信号として出力される。
流波形W2が出力される前に、配線等の浮遊容量からの
容量放電波形W1が発生し、その容量放電波形W1によ
って積分回路6bが全て着火であると出力してしまうの
で、容量放電波形W1部分をマスク回路6cを用いてマ
スクする処理が行われる(正確な燃焼状態が確認できる
ようにする)。そのマスク回路6cからは、(E)で示
されるマスク時間T分だけ積分回路6bの積分をリセッ
トする出力がなされる。また、積分回路6bでの積分出
力は、ECUからの点火信号により点火毎にリセットさ
れる。そのリセットは、リセット回路6dが用いられ、
点火毎の燃焼状態がECUにモニタされる。
に関しもう少し詳しく説明すると、イオン電流検出回路
5の出力は、図4の(F)で示される配線等の浮遊容量
から発生する容量放電波形W1と、イオン電流が流れる
ことにより発生するイオン電流波形W2とが重畳した状
態で出力される。尚、イオン電流波形W2は、燃焼の状
態や運転条件により発生電圧やタイミングが異なり、失
火時には発生しない。
回路5の上記の出力は、波形整形回路6aの信号反転回
路(一例としてオペアンプ)6a−1に入力され、
(G)で示されるように反転及び増幅出力される。そし
て、信号反転回路6a−1の出力は、第一比較器6a−
2に入力され、抵抗6a−3、6a−4でつくられた第
一の基準電圧と比較され、(H)で示されるように出力
される。この時、容量放電波形W1は、容量放電時の振
動周波数分のON・OFF波形になり、イオン電流波形
W2は、着火時にHIGH、失火時にLOW出力にな
る。
マスク回路6cでは、スイッチSWがON・OFFし、
スイッチSWがONの時にコンデンサ6c−1が高速充
電される。また、スイッチSWがOFFの時にコンデン
サ6c−1に充電された電荷が抵抗6c−2を介して放
電される。そして、その放電による(I)で示される放
電波形W3と、抵抗6c−3、6c−4でつくる第二の
基準電圧W4とを第二比較器6c−5で比較し上記マス
クに必要な一定時間、すなわち(J)で示されるマスク
時間Tが決定される。
記ON・OFF波形では、コンデンサ6c−1と抵抗6
c−2とで構成された時定数回路6c−6の放電がされ
きらないため、容量放電中は時定数回路6c−6の放電
電圧が上記第二の基準電圧W4に達することはない。
実且つ精度の良い回路が構成される。尚、容量放電開始
時から常に一定時間マスクする方法ではないことから、
詳細な説明は省略するが部品の小型化、安価化をなし得
ることが可能になる。
な実装状態を説明する。図6は内燃機関点火装置の具体
的な実装状態を説明するための縦断面図、図7は図6の
イオン電流処理ユニット付近の横断面図、図8は図6の
イグナイタ付近の横断面図である。
は内燃機関点火装置における点火コイルASSY2を構
成する合成樹脂製のケースを示している。また、22は
イオン電流検出回路5と波形処理回路6とを一体のパッ
ケージで構成したイオン電流処理ユニットを示している
(上記引用符号8と同じものとする)。そのイオン電流
処理ユニット22は、イグナイタ4と共にケース21の
上部に形成された回路ケース内に上下に配置されてお
り、点火コイル3の巻線部分を絶縁するためのエポキシ
樹脂23によって一体に封止されている。
に形成されている。そのコネクタ部には、インサート成
形等により四つのコネクタ端子24〜27が設けられて
いる。そして、これらコネクタ端子24〜27には、イ
オン電流処理ユニット22とイグナイタ4とがそれぞれ
接続されている。ケース21の上部は、コネクタとして
の機能を有している。
し具体的に説明すると、コネクタ端子24は、点火信号
入力用の端子(点火信号入力端子)であって、イオン電
流処理ユニット22及びイグナイタ4の各リード端子が
接続されている。すなわち、コネクタ端子24には、接
続点A(図1及び図7参照)においてイオン電流処理ユ
ニット22の信号端子221が接続され、接続点F(図
1及び図8参照)においてイグナイタ4の信号端子40
1が接続されている。コネクタ端子24は、共用端子に
なっている。
の端子(GND端子)であって、イオン電流処理ユニッ
ト22及びイグナイタ4の各リード端子が接続されてい
る。すなわち、コネクタ端子25には、接続点B(図1
及び図7参照)においてイオン電流処理ユニット22の
GND端子222が接続され、接続点H(図1及び図8
参照)においてイグナイタ4のGND端子403が接続
されている。コネクタ端子25は、共用端子になってい
る。
回路6の出力に対する処理信号出力用の端子(イオン電
流処理信号出力端子)であって、接続点C(図1及び図
7参照)においてイオン電流処理ユニット22の信号出
力端子223が接続されている。
用の端子(電源端子)であって、イオン電流処理ユニッ
ト22のリード端子及び一次コイル3aが接続されてい
る。すなわち、コネクタ端子27には、接続点D(図1
及び図7参照)においてイオン電流処理ユニット22の
電源端子224が接続され、接続点I(図1参照)にお
いて点火コイル3の一次コイル3aが接続されている。
コネクタ端子27は、共用端子になっている。
ル3bの巻き始めを示しており、接続点E(図1及び図
7参照)においてイオン電流処理ユニット22のリード
端子225が接続されている。また、引用符号29は点
火コイル3の一次コイル3aの巻き始めを示しており、
接続点G(図1及び図8参照)においてイグナイタ4の
リード端子402が接続されている。
挙げることにする。一つ目の特徴としては、回路ケース
にコネクタ部が一体に形成されていることと、そのコネ
クタ部に四本のコネクタ端子(点火信号入力端子、GN
D端子、イオン電流処理信号出力端子、電源端子)が形
成されていることが挙げられる。
コイルと波形処理回路の電源に共通の一つの端子で構成
され、且つ、点火信号入力端子がイグナイタと波形処理
回路の点火信号に共通の一つの端子で構成され、且つ、
GND端子がイグナイタと波形処理回路に共通の一つの
端子で構成され、且つ、イオン電流処理信号出力端子が
独立した一つの端子で構成されていることが挙げられる
(イグナイタに形成された三本のリード端子と、イオン
電流処理ユニットに形成された五本のリード端子とが、
コネクタ部の四本のコネクタ端子に集約され、そのコネ
クタ部がコンパクトになるという利点がある)。
端子が外側から点火信号入力端子、GND端子、イオン
電流処理信号出力端子、電源端子の順に整列配置されて
いることが挙げられる(GND端子を挟んで点火信号入
力端子とイオン電流処理信号出力端子を配置したので、
点火信号に矩形波形の処理信号の電磁ノイズが作用し難
くなるという利点がある。また、点火信号入力端子を電
源端子から遠ざけたので、電源端子の電流変化に伴う誘
導電磁ノイズの影響を少なくすることができるという利
点がある。さらに、イオン電流処理信号出力端子の矩形
波形の処理信号は、アナログ信号と比べ基本的にノイズ
に強く、またソフト的にノイズを除去することができる
ので、電源の電流変化に伴う電磁ノイズの影響が点火信
号よりも受け難いという利点がある)。
上下方向)に重ねられたイオン電流処理ユニット及びイ
グナイタの各リード端子がコネクタ部の方向に向いて同
一方向に位置するように配列されていることと、四本の
コネクタ端子の幾つかが高さ方向に屈曲していて高さ方
向に異なる二位置においてイオン電流処理ユニット及び
イグナイタのリード端子が接続されていることが挙げら
れる(高さ方向にイオン電流処理ユニット及びイグナイ
タを重ねて配置したので、同一平面内にイオン電流処理
ユニット及びイグナイタを並べて配置するよりもトータ
ル占有スペースが小さくなり、小型高機能になるという
利点がある)。
オン電流処理ユニットの下に位置するように配置されて
いることが挙げられる(イオン電流処理ユニットにイグ
ナイタの放熱(放熱板からの放熱)の影響を与えること
なくイグナイタの放熱構造を形成することができるとい
う利点がある)。
火コイルを収納する筒型のコイルケースの上部に一体に
装着されていることと、点火コイルの一次コイルの巻き
始めがコネクタ部の電源端子に接続されていることと、
点火コイルの二次コイルの巻き始めがイオン電流処理ユ
ニットのリード端子に接続されていることが挙げられる
(コンパクトに一体化でき、且つ端子接続が簡単にでき
るという利点がある)。
ス)には、点火コイル3からなるコイル部が収容されて
いる。引用符号30はセンターコア、31は一次コイル
3aに対する一次ボビン、32は二次コイル3bに対す
る二次ボビンを示している。尚、ケース21の下部に
は、点火プラグ1を電気的に接続するための図示しない
バネ端子等が設けられている。
い範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
し、取付、装着性にも優れた内燃機関点火装置を提供す
ることができるという効果を奏する。
を示す回路図である。
るための縦断面図である。
である。
説明する回路図である。
形態を説明する回路図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 点火プラグと点火コイルの二次側を含む
二次電流経路に直列に挿入されたコンデンサ及び順方向
ダイオードと、前記コンデンサに並列に接続され、二次
電流により充電される前記コンデンサの充電電圧を一定
値に制限するツェナーダイオードと、内燃機関における
混合気の燃焼時にシリンダ内にイオンが生成されること
及び前記コンデンサの充電電圧が前記点火プラグに印加
されることにより生ずるイオン電流を検出すべく、前記
順方向ダイオードに並列に接続された電流検出用抵抗器
とを有するイオン電流検出装置、及び前記イオン電流が
流れた時にHIGH信号の矩形波を出力する波形処理回
路、を備えた内燃機関点火装置において、 前記イオン電流検出装置と前記波形処理回路とを、エン
ジンコントロールユニットより出力される点火信号によ
り前記点火コイルの一次電流を通電・遮断制御する点火
装置(以下イグナイタ)と共に、前記点火コイルに一体
化したことを特徴とする内燃機関点火装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の内燃機関点火装置にお
いて、 前記イオン電流検出装置と前記波形処理回路とを一体の
パッケージで構成し、前記イグナイタと共に前記点火コ
イルに一体化したことを特徴とする内燃機関点火装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の内燃機関点火装置にお
いて、 前記イオン電流検出装置と前記波形処理回路と前記イグ
ナイタとを一体のパッケージで構成し、前記点火コイル
に一体化したことを特徴とする内燃機関点火装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし請求項3いずれか記載の
内燃機関点火装置において、 前記波形処理回路より出力される前記矩形波を、電源端
子と前記点火信号に対する点火信号入力端子とGND端
子とイオン電流処理信号出力端子とを有するコネクタ部
の前記イオン電流処理信号出力端子を介して出力するよ
うにしたことを特徴とする内燃機関点火装置。 - 【請求項5】 一次、二次コイルからなる点火コイルを
収納したコイルケースと、前記点火コイルに流れる電流
を制御するイグナイタ及びイオン電流を検出して矩形波
信号に変換するイオン電流処理ユニットを収納する回路
ケースとを備え、該回路ケースにコネクタ部を一体に形
成するとともに、該コネクタ部には電源を供給する電源
端子、点火信号入力端子、アースに接続されるGND端
子、及び前記イオン電流処理ユニットからの信号を出力
するイオン電流処理信号出力端子を形成したことを特徴
とする内燃機関点火装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の内燃機関点火装置にお
いて、 前記電源端子を前記点火コイルと前記イオン電流処理ユ
ニットの波形処理回路の電源に共通の一つの端子で構成
し、且つ、前記点火信号入力端子を前記イグナイタと前
記波形処理回路の点火信号に共通の一つの端子で構成
し、且つ、前記GND端子を前記イグナイタと前記波形
処理回路に共通の一つの端子で構成し、且つ、イオン電
流処理信号出力端子を独立した一つの端子で構成したこ
とを特徴とする内燃機関点火装置。 - 【請求項7】 請求項5に記載の内燃機関点火装置にお
いて、 前記点火信号入力端子、前記GND端子、前記イオン電
流処理信号出力端子、及び前記電源端子の順に整列配置
したことを特徴とする内燃機関点火装置。 - 【請求項8】 複数のコネクタ端子を備えたコネクタ部
を一体に形成した回路ケース内に、一次、二次コイルか
らなる点火コイルに流れる電流を制御するイグナイタ
と、イオン電流を検出して矩形波信号に変換するイオン
電流処理ユニットとを高さ方向に重ねて配置した内燃機
関点火装置であって、 前記イグナイタ及び前記イオン電流処理ユニットの各リ
ード端子を、前記回路ケースの前記コネクタ部の方向に
向いて同一方向に位置するように配列するとともに、前
記コネクタ端子の幾つかを前記高さ方向に屈曲させて該
高さ方向に異なる二位置において前記イグナイタ及び前
記イオン電流処理ユニットのリード端子と接続させるよ
うにしたことを特徴とする内燃機関点火装置。 - 【請求項9】 請求項8に記載の内燃機関点火装置にお
いて、 前記イグナイタを、前記イオン電流処理ユニットの下に
位置するように配置したことを特徴とする内燃機関点火
装置。 - 【請求項10】 請求項8に記載の内燃機関点火装置に
おいて、 前記回路ケースを前記点火コイルが収納されたコイルケ
ースの上部に一体に装着するとともに、前記一次コイル
の巻き始め端部を前記コネクタ端子の一つである電源端
子に接続し、且つ、前記二次コイルの巻き始め端部を前
記イオン電流処理ユニットの前記リード端子の一つに接
続したことを特徴とする内燃機関点火装置。
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
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JP2015001189A (ja) * | 2013-06-14 | 2015-01-05 | ダイヤモンド電機株式会社 | イオン電流検出機能を備えた点火システム |
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- 2001-09-03 JP JP2001266149A patent/JP3831641B2/ja not_active Expired - Fee Related
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