JP3092763B2 - イオン電流の検出方法 - Google Patents

イオン電流の検出方法

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JP3092763B2 JP05090184A JP9018493A JP3092763B2 JP 3092763 B2 JP3092763 B2 JP 3092763B2 JP 05090184 A JP05090184 A JP 05090184A JP 9018493 A JP9018493 A JP 9018493A JP 3092763 B2 JP3092763 B2 JP 3092763B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用エン
ジンに適用されるイオン電流の検出方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、イオン電流の検出方法としては、
例えば、特公昭54−27277号公報に記載された内
燃機関イオン電流検出装置のように、エンジンのスパー
クプラグを利用して、点火後燃焼により生成されたイオ
ンにイオン電流が流れることを検出して、燃焼状態を観
測する方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、1個
のイグニッションコイルで発生した二次電圧及び二次エ
ネルギを、各気筒のスパークプラグに適切なタイミング
で分配するディストリビュータを使用しない点火システ
ムが普及しつつある。このようなディストリビュータの
ない点火システムでは、図3に示すように、イグニッシ
ョンコイル100の二次側101にダイオード102を
接続し、2本のスパークプラグ103a,103bに同
時に二次電圧を供給するものが知られている。すなわ
ち、一方のスパークプラグ103aに正の二次電圧が印
加された場合には、他方のスパークプラグ103bには
負の二次電圧が印加されて、同時に点火が行われる。こ
のようなダイオードを用いた同時点火方式のディストリ
ビュータのない点火システムにおいて、それぞれのスパ
ークプラグ103a,103bを用いてイオン電流を検
出しようとすると、他方のスパークプラグ103bには
チャージアンプ104より負のバイアス電圧を印加する
必要がある。
【0004】しかしながら、近年の研究において、気筒
内のイオン電流は、スパークプラグの中心電極に正の電
圧が印加された場合には、点火直後のスパークプラグの
中心電極とアース電極との間に存在する火炎核によって
流れ始め、その後の火炎伝播により、イオンの捕集電極
となるアース電極と導電位の燃焼室壁面に流れ、燃焼室
全体のイオンを検出できるものの、中心電極に負の電圧
が印加された場合には、中心電極がイオンの捕集電極と
なり、火炎核が中心電極及びアース電極近傍に存在する
時しか、イオン電流は検出できないことが報告されてい
る。したがって、同時点火の場合には、負の二次電圧が
印加されたスパークプラグではイオン電流は検出できな
いものとなる。このような状況において、負の二次電圧
が印加されたスパークプラグに、チャージアンプから正
のバイアス電圧を印加してイオン電流を検出しようとす
ると、二次電圧の極性とバイアス電圧の極性とが逆にな
り、チャージアンプ部分で短絡状態が発生するとともに
点火にも影響を与えるものとなった。本発明は、このよ
うな不具合を解消することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願は、このような目的
を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本願の請求項1の発明に係るイオン電流
の検出方法は、イグニッションコイルの二次側の一端側
には二次側に生じる電流と同一方向のみへの通電を可能
にする整流手段を介して、かつ他端側には二次側に生じ
る電圧がしきい値を超えた際に前記電流と同一方向への
通電を可能とする選択通電手段を介してそれぞれスパー
クプラグを接続してなる点火システムにおいて、逆流阻
止手段を介してイオン電流検出手段をそれぞれのスパー
クプラグに並列に接続し、それぞれのスパークプラグが
同時点火された場合に、それぞれのイオン電流検出手段
からスパークプラグに正の電圧を印加し、スパークプラ
グの配設された燃焼室内のイオン電流を検出することを
特徴とする。
【0006】
【作用】請求項1の発明のような構成のものであれば、
それぞれのスパークプラグを同時に点火した場合、1つ
のスパークプラグには整流手段を介してイグニッション
コイルの二次側から高電圧が印加され、かつチャージア
ンプから正の電圧が印加される。この時、チャージアン
プには逆流阻止手段が接続されているので、高電圧は印
加されず、チャージアンプから出力される正の電圧は整
流手段によりイグニッションコイルには印加されない。
また、他の1つのスパークプラグには選択通電手段を介
して点火時に負の高電圧が印加されるが、チャージアン
プから出力される正の電圧は、選択通電手段のためにイ
グニッションコイルには印加されない。したがって、
方のスパークプラグにおいて燃焼室内の内壁面がイオン
の捕集電極となり、効率よくイオン電流を検出すること
ができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図1に概略的に示したディストリビュータの
ない点火システムDILは、ダイオード分配点火方式と
呼ばれるもので、同時に2気筒分の点火を1個のイグニ
ッションコイル1で行なうようにしている。イグニッシ
ョンコイル1の二次側の一方端1aには、高圧ダイオー
ド2が順方向に接続され、他方端1bには選択通電手段
であるツェナーダイオード3が接続され、高圧ダイオー
ド2及びツェナーダイオード3に直列にスパークプラグ
4,5が接続されている。そして、それぞれのスパーク
プラグ4,5には、逆流阻止手段であるダイオード6を
介してイオン電流検出手段であるチャージアンプ7が
列に接続されている。それぞれのダイオード6は、イグ
ニッションコイル1の二次側からチャージアンプ7側に
電流が流れるのを阻止している。チャージアンプ7それ
自体は、当該分野でよく知られた構成のものを使用する
ものであってよい。なお、この実施例では、説明の都合
上2個のスパークプラグ4,5しか図示しないが、通常
は、1個のイグニッションコイル1の二次側巻線の両端
をそれぞれ2回路とし、高圧ダイオード2とツェナーダ
イオード3をそれぞれ組み合わせてスパークプラグに接
続して、4気筒の点火が行なえるようになっている。
【0008】ツェナーダイオード3は、イグニッション
コイル1の二次側電圧がしきい値を超えた際に導通状態
となり、スパークプラグ5に二次側電圧を印加するもの
で、チャージアンプ7の出力電圧は、しきい値より低い
値であるので、イグニッションコイル1に印加されるこ
とはない。このツェナーダイオード3は、イグニッショ
ンコイル1の内部に設置するか、もしくはスパークプラ
グ4,5の送電経路に設置する。送電経路にあっては、
具体的には、ハイテンションコードの途中、あるいはプ
ラグキャップの内部に設ければよい。
【0009】このような構成において、点火と略同時に
チャージアンプ7からスパークプラグ4,5にバイアス
電圧を印加すると、正常燃焼の場合、イオン電流は急激
に流れた後、上死点TDC手前で減少した後再び増加
し、燃焼圧が最大となるクランク角近傍で最大となるピ
ーク値になるイオン電流が検出できる。この場合、一方
のスパークプラグ4には、正の二次側電圧が印加され、
バイアス電圧と同極性になり、燃焼にあわせてイオン電
流を検出する。また、他方のスパークプラグ5では、負
の二次側電圧は、ツェナーダイオード3があるためにそ
のしきい値を超えないとスパークプラグ5には印加され
ず、さらに、このツェナーダイオードは、スパークプ
ラグ5に負の二次側電圧が印加されその後導通状態が終
了した際には、チャージアンプ7とイグニッションコイ
ル1との接続を遮断している。したがって、チャージア
ンプ7からの正のバイアス電圧が、イグニッションコイ
ル1には印加されないとともに、スパークプラグ5には
正のバイアス電圧だけが印加される状態となる。これに
よって、他方のスパークプラグ5にチャージアンプ7か
ら正のバイアス電圧を印加しても、短絡状態にならない
ため、イグニッションコイル1の両端において、同時点
火でありながらチャージアンプ7から正のバイアス電圧
を出力してイオン電流を検出することができる。
【0010】この発明の別の態様としては、上記の点火
システムDLIにおいて、チャージアンプ7の正のバイ
アス電圧を印加するタイミングを、点火のための二次側
電圧を印加するタイミングより遅くする方法がある。す
なわち、それぞれのスパークプラグ4,5に二次側電圧
が印加されるタイミングを検出し、その印加タイミング
から所定の時間遅延してチャージアンプ7から正のバイ
アス電圧をそれぞれのスパークプラグ4,5に印加し、
スパークプラグ4,5によりスパークプラグ4,5の配
設された燃焼室(図示しない)内のイオン電流を検出す
る。例えば4気筒のエンジンでは、同時点火の一対のス
パークプラグは、一方が圧縮行程の気筒に取り付けら
れ、他方が排気行程の気筒に取り付けられるため、一方
のスパークプラグでイオン電流を検出し、他方のスパー
クプラグでは燃焼が行われていないのでイオン電流は検
出しない。このように、点火のための二次側電圧と、イ
オン電流を検出するためのバイアス電圧とを時間をずら
してスパークプラグ4,5に印加するので、同時点火の
点火システムの負の二次側電圧の印加されるスパークプ
ラグ5側においても正のバイアス電圧を印加して、燃焼
室内全体においてイオン電流を効率よく検出することが
できる。
【0011】また、この態様にあっては、ツェナーダイ
オード3に代えて高圧ダイオード2を接続した、ダイオ
ード分配方式の点火システムに適用するものであっても
よい。その高圧ダイオード2は、従来とは異なり、その
アノードをイグニッションコイル1に、そのカソードを
スパークプラグ5にそれぞれ接続するようにして、チャ
ージアンプ7から出力されるバイアス電圧はスパークプ
ラグ5に印加されるが、イグニッションコイル1からの
負の二次側電圧はチャージアンプ7に印加されないよう
にする。
【0012】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。例えば、ツェナーダイオード3に
代えて、イグニッションコイル1の二次側電圧により放
電し得る間隙を備えてなるシリーズギャップを用いるも
のであってもよい。この場合、間隙は、空気中に設けら
れるものであってもよいし、不活性ガス中に設けられる
ものであってもよく、設置場所は上記したツェナーダイ
オード3の設置場所と同一でよい。また、ツェナーダイ
オード3と高圧ダイオードとを直列に接続し、イグニッ
ションコイル1の二次側の一方端にのみ接続するもので
あってもよい。その他、各部の構成は図示例に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
変形が可能である。
【0013】
【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、同時
点火方式の点火システムにおいて、点火のための正及び
負の高電圧が同時に、かつ個別に印加されるそれぞれの
スパークプラグに、イオン電流を検出するためのイオン
電流検出手段から正の電圧を印加できるので、燃焼室の
壁面をイオンの捕集電極として機能させることができ、
したがって、燃焼室内全体において効率よくイオン電流
を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。
【図2】本発明の他の実施例の二次側電圧とバイアス電
圧とのタイミングを示す波形図。
【図3】従来例の点火システムの概略構成説明図。
【符号の説明】
1…イグニッションコイル 2…高圧ダイオード 3…ツェナーダイオード 4…スパークプラグ 5…スパークプラグ 6…ダイオード 7…チャージアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 海司 大阪市淀川区塚本1丁目15番27号 ダイ ヤモンド電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−249031(JP,A) 特開 平4−191465(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02P 17/12 G01M 15/00 G01N 27/16 G01R 19/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イグニッションコイルの二次側の一端側に
    は二次側に生じる電流と同一方向のみへの通電を可能に
    する整流手段を介して、かつ他端側には二次側に生じる
    電圧がしきい値を超えた際に前記電流と同一方向への通
    電を可能とする選択通電手段を介してそれぞれスパーク
    プラグを接続してなる点火システムにおいて、逆流阻止
    手段を介してイオン電流検出手段をそれぞれのスパーク
    プラグに並列に接続し、 それぞれのスパークプラグが同時点火された場合に、そ
    れぞれのイオン電流検出手段からスパークプラグに正の
    電圧を印加し、 スパークプラグの配設された燃焼室内のイオン電流を検
    出することを特徴とするイオン電流の検出方法。
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