JP3676662B2 - Internal combustion engine ignition device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃焼状態を燃焼室内のイオン電流に基づいて検出するイオン電流検出装置を有する内燃機関点火装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
イオン電流による内燃機関の燃焼状態を検出する方法は広く知られている。
【0003】
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。
【0004】
この装置は、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、火花放電後、このコンデンサと点火コイル二次巻線、および点火プラグとイオン電流検出抵抗器からなる閉回路に流れる電流をイオン電流検出抵抗器を介して測定することができるように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来広く知られる技術では、イオン電流の検知方法や処理の回路については広く検討されている。
【0006】
しかし、点火コイルの低圧側にイオン電流検出装置を設け、点火コイルの二次電流を利用してイオン電流を検出する場合、点火コイルの一次電流の通電により発生するプラスの二次電圧(以下、ON電圧と云う)を阻止するダイオードを設置できない。
【0007】
このON電圧によりプラグが放電すると、過早着火となる可能性がある。
【0008】
ON電圧は電源電圧と点火コイルの一次と二次の巻数比、および変換効率等により決まるが、ON電圧を低くするには、通常の点火性能も落とさなければならないため、通常1KV前後のON電圧が発生する。さらに、イオン電流検出のための電源となるコンデンサは、二次の放電時に発生する二次電流で充電され、イオン電流が流れても放電されきらず、ON電圧を嵩上げする。これによって、ON電圧による過早着火が増す問題がある。
【0009】
本発明の課題は、ON電圧による過早着火を防止するため、イオン電流検出のための電源となるコンデンサの充電電圧をイオン電流を検出しない期間に、スイッチング素子を用いて強制的に放電させることで実際のON電圧を低減することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成すべく、図1に示すように、イオン電流検出のための電源となるコンデンサ5bにスイッチング素子6を接続し、図3の動作タイミングに示すリセット信号によりスイッチング素子6をスイッチングすることで、イオン電流検出のための電源としての電圧Cを確保しながら、コンデンサ5bの充電電圧(C)がON電圧を嵩上げすることを無くすことができる。
【0011】
また、図4に示すように、スイッチング素子6のリーク電流を抵抗11により阻止することにより、スイッチング素子6の選択を容易に行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【0013】
図1に本発明の一実施例を示す。
【0014】
1はバッテリ、2は点火コイルであり、点火信号によりスイッチング素子3は点火コイル2の一次コイル2aに電流を通電遮断し、二次コイル2bに高電圧を発生させ、点火プラグ4により放電する。一方、二次コイルの低圧側には、ツェナーダイオード5a、コンデンサ5b、ダイオード5c、抵抗5dによりイオン電流検出回路5が構成されている。スイッチング素子6は、コンデンサ5bの充電電圧を引き抜くための本発明の一手段である。
【0015】
図1の回路動作について図3を用いて説明する。
【0016】
点火信号のHIGHに同期してスイッチング素子3はONし、点火コイル2の一次コイル2aに一次電流Icを通電する。通電開始時A部にはプラスのON電圧が発生する。
【0017】
本発明を実施しない場合、ON電圧は、スイッチング素子3のコレクタ3Cとエミッタ3B間電圧(Vce)と点火コイルの巻数比、変換効率等により決まる電圧Bが発生する。さらに、一次電流Icの遮断により、二次コイル2bに二次電圧とともに発生する二次電流により、コンデンサ5bがツェナーダイオード5aのツェナー電圧分充電され、その充電電圧CがON電圧に嵩上げされる。
【0018】
よって、実際に発生するON電圧はB+Cの電圧となる。過早着火の危険を回避するためには、このON電圧が低いことが望ましい。
【0019】
しかし、Bの電圧を下げるには前述したように点火コイル2の一次コイル2aと二次コイル2bの巻数比を下げる必要がある。
【0020】
点火コイルの巻数比を下げてBの電圧を下げるということは、点火コイル本来のマイナス側の出力をも下げることになり、その影響は非常に大きい。一方、Cのコンデンサ5bの充電電圧を下げるとイオン電流の検出性に影響が出る。すなわち、点火性能を良くしてイオン電流の検出性も良くしながらON電圧を下げるには相反する関係にある。
【0021】
本実施例では、それらを両立させる手段として、コンデンサ5bを放電させるスイッチング素子6を設け、図3のDの期間で発生させるリセット信号によりコンデンサ5bを放電させる構成としている。これにより、イオン電流検出時にコンデンサ5bのチャージ電圧を確保しながらON電圧発生時にはコンデンサ5bのチャージ電圧を放電させ、実質的なON電圧の低減を図れる。
【0022】
図2は従来の点火装置の回路構成を示している。従来は、ダイオード10を設けることでON電圧の発生を防いでいた。
【0023】
しかし、イオン電流検出を図1のような構成で行う場合は、イオン電流を流す経路を妨げるためダイオード10を設けることができない。
【0024】
図4は、本発明の他の実施例であり、コンデンサ5bの放電用のスイッチング素子6のコレクタとの間に抵抗11を設けている。スイッチング素子6は、その目的より機械式のスイッチのように、スイッチがOFFの時は完全にオープンであることが望ましいが、実際にはリーク電流が発生する。コンデンサ5bのチャージ電圧を考慮した耐圧を有し、かつ、リーク電流が少ない素子を選定することは困難であり、素子の制約も発生する場合がある。
【0025】
そこで本実施例のように抵抗11を設け、スイッチング素子6のリーク電流を制限することで、スイッチング素子6の選定を簡単に行うことができる。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、イオン電流検出装置を有する点火装置において、点火性能を低下させること無く、かつ、イオン電流の検知性にも影響を及ぼさずに実質的なON電圧を低下させ、過早着火の危険性を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す点火装置の構成図である。
【図2】従来の点火装置の構成例を示す図である。
【図3】図1の動作タイミング図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す点火装置の構成図である。
【符号の説明】
1…バッテリ、2…点火コイル、2a…一次コイル、2b…二次コイル、3…点火コイル制御用スイッチング素子、4…点火プラグ、5…イオン電流検出装置、5a…ツェナーダイオード、5b…コンデンサ、5c…ダイオード、5d…抵抗、6…スイッチング素子、10…ON電圧防止ダイオード、11…抵抗、A…点火コイル高圧側(二次電圧)、B…ON電圧、C…コンデンサチャージ電圧、D…リセット信号印加期間。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine ignition device having an ion current detection device that detects a combustion state of an internal combustion engine based on an ion current in a combustion chamber.
[0002]
[Prior art]
A method for detecting the combustion state of an internal combustion engine by an ionic current is widely known.
[0003]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-194367 discloses an example of an ion current detection device.
[0004]
This device charges a capacitor to a constant voltage by a secondary current generated when the primary current of the ignition coil is cut off, and after spark discharge, this capacitor, the secondary winding of the ignition coil, and an ignition plug and an ion current detection resistor. The current flowing through the closed circuit can be measured through an ion current detection resistor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally well-known techniques have been extensively studied on ion current detection methods and processing circuits.
[0006]
However, when an ion current detection device is provided on the low voltage side of the ignition coil and the ion current is detected using the secondary current of the ignition coil, a positive secondary voltage (hereinafter, It is not possible to install a diode that blocks the ON voltage).
[0007]
If the plug is discharged by this ON voltage, pre-ignition may occur.
[0008]
The ON voltage is determined by the power supply voltage, the primary and secondary turns ratio of the ignition coil, the conversion efficiency, etc., but to lower the ON voltage, the normal ignition performance must also be reduced, so the ON voltage is usually around 1 KV. Will occur. Furthermore, a capacitor serving as a power source for detecting the ionic current is charged with a secondary current generated at the time of secondary discharge, and is not discharged even when the ionic current flows, and raises the ON voltage. As a result, there is a problem that premature ignition due to the ON voltage increases.
[0009]
An object of the present invention is to forcibly discharge a charging voltage of a capacitor serving as a power source for detecting an ionic current using a switching element in a period in which the ionic current is not detected in order to prevent premature ignition due to an ON voltage. Thus, the actual ON voltage is reduced.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, as shown in FIG. 1, a
[0011]
Further, as shown in FIG. 4, the
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
[0014]
Reference numeral 1 denotes a battery, 2 denotes an ignition coil, and the switching element 3 cuts off the current through the
[0015]
The circuit operation of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0016]
The switching element 3 is turned on in synchronization with HIGH of the ignition signal, and the primary current Ic is supplied to the
[0017]
When the present invention is not carried out, the voltage B determined by the voltage (Vce) between the collector 3C and the emitter 3B of the switching element 3, the turn ratio of the ignition coil, the conversion efficiency, etc. is generated. Further, by interrupting the primary current Ic, the secondary current generated together with the secondary voltage in the
[0018]
Therefore, the actually generated ON voltage is a B + C voltage. In order to avoid the danger of premature ignition, it is desirable that this ON voltage is low.
[0019]
However, in order to reduce the voltage of B, it is necessary to reduce the turn ratio of the
[0020]
Decreasing the turn ratio of the ignition coil to lower the voltage of B also lowers the output on the negative side of the ignition coil, which has a great influence. On the other hand, lowering the charging voltage of the C capacitor 5b affects the detectability of the ionic current. That is, there is a contradictory relationship between lowering the ON voltage while improving the ignition performance and improving the detection of ion current.
[0021]
In the present embodiment, as means for achieving both of them, a
[0022]
FIG. 2 shows a circuit configuration of a conventional ignition device. Conventionally, the generation of the ON voltage is prevented by providing the
[0023]
However, when ion current detection is performed with the configuration shown in FIG. 1, the
[0024]
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which a resistor 11 is provided between the collector of the
[0025]
Thus, the switching
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, in an ignition device having an ion current detection device, a substantial ON voltage is reduced without deteriorating ignition performance and without affecting the detectability of ion current. Can reduce the risk.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an ignition device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a conventional ignition device.
FIG. 3 is an operation timing chart of FIG. 1;
FIG. 4 is a configuration diagram of an ignition device showing another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery, 2 ... Ignition coil, 2a ... Primary coil, 2b ... Secondary coil, 3 ... Ignition coil control switching element, 4 ... Ignition plug, 5 ... Ion current detector, 5a ... Zener diode, 5b ... Capacitor, 5c ... Diode, 5d ... Resistance, 6 ... Switching element, 10 ... ON voltage prevention diode, 11 ... Resistance, A ... Ignition coil high voltage side (secondary voltage), B ... ON voltage, C ... Capacitor charge voltage, D ... Reset Signal application period.
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