JP4169266B2

JP4169266B2 - Ignition device for internal combustion engine

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Publication number: JP4169266B2
Application number: JP2003150273A
Authority: JP
Inventors: 靖坂倉; 達範山田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP2004353503A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、点火コイルに発生した点火用高電圧を印加することで点火プラグの電極間に火花放電を発生させると共に、火花放電の終了後にイオン電流を発生させる機能を備えた内燃機関用点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジン等に使用される内燃機関においては、点火プラグによる火花放電により混合気が燃焼すると、その燃焼に伴ってイオンが発生することから、点火プラグの火花放電により混合気が燃焼した後に、その点火プラグの電極間に電圧を印加することでイオン電流が流れる。そして、イオンの発生量は混合気の燃焼状態によって変化することから、このイオン電流を検出し、解析処理を行うことによって、失火検知やノッキング検出等を行うことができる。
【０００３】
従来より、このイオン電流を発生させる機能を備えた内燃機関用点火装置として、例えば、図４に示すような内燃機関用点火装置１０１が知られている。この内燃機関用点火装置１０１では、二次巻線３４の一端（点火用高電圧発生端）に点火プラグ１３の中心電極６１が電気的に接続されている。また、二次巻線３４の一端と点火プラグ１３とにより形成される通電経路に、イオン電流検出回路１１３が接続されている。このイオン電流検出回路１１３は、内部電源１１５により点火プラグ１３に対してイオン電流検出用電圧を印加し、検出抵抗４７の両端電圧に基づきイオン電流４２を検出して、判別回路５５がイオン電流検出結果信号２４を図示しない電子制御装置に対して出力するように構成されている。尚、印加電圧制限用ツェナーダイオード５３は、判別回路５５に最大許容入力電圧値を越える過大な電圧の信号が入力されるのを防止することで、判別回路５５の破損を防止している。
【０００４】
そして、このように構成される内燃機関用点火装置１０１においては、点火用高電圧の印加によりイオン電流検出回路１１３が破損するのを防止するために、点火用高電圧発生時における放電電流２２がイオン電流検出回路１１３に流入することを防止するための流入防止用ダイオード１１７を備えている。この流入防止用ダイオード１１７は、放電電流２２がイオン電流検出回路１１３に漏洩することを防ぐことから、点火用高電圧発生時における点火プラグ１３への供給エネルギが低下することを防ぐ効果を有している（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０９−２２８９４１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す従来の内燃機関用点火装置１０１においては、点火プラグ１３の中心電極６１に、イオン電流検出用電圧（内部電源１１５の電圧、約１００〜３００［Ｖ］程度）が常に印加されるようになっていた。このため、火花放電時以外でも点火プラグ１３の中心電極６１に電圧が印加されることになり、火花放電時以外に点火プラグに電圧が印加されないものに比べ、帯電した導電性物質（粒子）等が中心電極６１に付着し易く、点火プラグ１３がくすぶり易い傾向にあった。
【０００７】
本発明は、上記した問題に鑑みなされたものであり、点火プラグの中心電極に常に電圧が印加されることを抑制しつつ、点火プラグの電極間におけるイオン電流の発生、検出が可能な内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記課題を解決するためになされた本発明の内燃機関用点火装置は、一次巻線及び二次巻線を有し、上記一次巻線に流れる一次電流を遮断することで上記二次巻線に点火用高電圧を発生する点火コイルと、上記点火コイルの上記一次巻線に流れる上記一次電流の通電・遮断を行う点火用スイッチング手段と、上記二次巻線の点火用高電圧発生端に接続されて、上記点火用高電圧により発生する放電電流が流れることで自身の電極間に火花放電を発生する点火プラグと、を備えた内燃機関用点火装置であって、上記二次巻線と上記点火プラグとを接続する上記放電電流の通電経路上に直列接続され、上記点火プラグの上記放電電流の通電を許容し、上記一次巻線への通電時に上記二次巻線に発生する電流の通電を阻止する逆火防止手段と、上記逆火防止手段と上記点火プラグとを接続する通電経路に接続され、上記点火プラグに印加される上記点火用高電圧と同一極性のイオン電流検出用電圧を上記点火プラグに印加するための電圧印加手段と、上記イオン電流検出用電圧の印加により上記点火プラグの上記電極間に流れるイオン電流を検出するためのイオン電流検出手段と、上記電圧印加手段と、上記逆火防止手段と上記点火プラグとを接続する通電経路と、を接続する上記イオン電流の通電経路上に直列接続され、外部指令に基づき、上記点火用高電圧の発生時に上記イオン電流検出用電圧を印加するための通電経路を開放状態とし、イオン電流検出時に上記イオン電流検出用電圧を印加するための通電経路を導通状態とするためのイオン電流検出用スイッチング手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の内燃機関用点火装置では、イオン電流検出回路と、逆火防止手段と点火プラグを接続する通電経路と、を接続するイオン電流の通電経路にイオン電流検出用スイッチング手段を備えている。このため、イオン電流検出用電圧が点火プラグの中心電極に常に印加されることを防止できる。この結果、火花放電時以外に点火プラグの中心電極に電圧が印加されることが防止され、点火プラグのくすぶりを防止することができる。
【００１０】
イオン電流波形から内燃機関の燃焼状態（失火やノッキング等）の検出を行う場合、正確なイオン電流波形を検出する必要がある。イオン電流検出回路の接続位置としては、点火コイルの二次巻線の点火用高電圧発生端とは反対側の他端（低電圧端）に接続することが考えられるが、この場合、イオン電流通電経路上に点火コイルが存在することになる。点火コイルはインダクタンス成分と静電容量成分とを有しており、これらの成分により電気的フィルタの効果を持ち、この結果、正確なイオン電流波形が得られにくい可能性がある。これに対し、本発明の内燃機関用点火装置では、イオン電流検出回路を逆火防止手段と点火プラグとを接続する通電経路上（二次巻線の点火用高電圧発生端側）に接続している。このため、イオン電流通電経路上に点火コイルが存在しないので、イオン電流波形が点火コイルによる電気的フィルタ効果の影響を受けず、正確なイオン電流波形の検出が可能となる。
【００１１】
また、本発明の内燃機関用点火装置では、点火コイルの二次巻線の一端（点火用高電圧発生端）と点火プラグとを接続する放電電流の通電経路上に逆火防止手段を備えており、放電電流（二次電流）の通電経路において通電可能な電流方向を一方向に制限している。このため、この逆火防止手段が、一次巻線への通電時に二次巻線の両端に発生する電圧による通電を阻止することによって、一次巻線への通電時において点火プラグの電極間（中心電極と接地電極との間）に火花放電が発生することを防止している。
【００１２】
また、上記課題を解決するためになされた他の本発明の内燃機関用点火装置は、一次巻線及び二次巻線を有し、上記一次巻線に流れる一次電流を遮断することで上記二次巻線に点火用高電圧を発生する点火コイルと、上記点火コイルの上記一次巻線に流れる上記一次電流の通電・遮断を行う点火用スイッチング手段と、上記二次巻線の点火用高電圧発生端に接続されて、上記点火用高電圧により発生する放電電流が流れることで自身の電極間に火花放電を発生する点火プラグと、を備えた内燃機関用点火装置であって、上記二次巻線の上記点火用高電圧発生端と該二次巻線の該点火用高電圧発生端とは反対側の他端との間の二次巻線中間部位に接続され、上記点火プラグに印加される上記点火用高電圧と同一極性のイオン電流検出用電圧を上記点火プラグに印加するための電圧印加手段と、上記イオン電流検出用電圧の印加により上記点火プラグの上記電極間に流れるイオン電流を検出するためのイオン電流検出手段と、上記一次巻線の一端と上記二次巻線の上記他端とを接続する上記放電電流の通電経路上に直列接続され、上記点火プラグの上記放電電流の通電を許容し、上記二次巻線側から上記一次巻線側への上記イオン電流の通電を阻止する逆流防止手段と、上記電圧印加手段と上記二次巻線の上記二次巻線中間部位とを接続する上記イオン電流の通電経路上に直列接続され、外部指令に基づき、上記点火用高電圧の発生時に上記イオン電流検出用電圧を印加するための通電経路を開放状態とし、イオン電流検出時に上記イオン電流検出用電圧を印加するための通電経路を導通状態とするためのイオン電流検出用スイッチング手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の内燃機関用点火装置では、イオン電流検出回路と、二次巻線の点火用高電圧端とこれとは反対側の他端（低電圧端）との間の二次巻線中間部位とを接続する通電経路にイオン電流検出用スイッチング手段を備えている。このため、イオン電流検出用電圧が点火プラグの中心電極に常に印加されることを防止できる。この結果、火花放電時以外に点火プラグの中心電極に電圧が印加されることが防止され、点火プラグのくすぶりを防止することができる。
【００１４】
また、本発明の内燃機関用点火装置では、イオン電流検出回路を、二次巻線の点火用高電圧端とこれとは反対側の他端（低電圧端）との間の二次巻線中間部位に接続している。このため、点火コイルの二次巻線の他端（低電圧端）にイオン電流検出回路を接続する場合では、イオン電流通電経路上に点火コイル全体が存在するのに比べ、本発明の内燃機関用点火装置では、イオン電流通電経路上に点火コイルの一部のみが存在することになる。従って、イオン電流通電経路上に存在する点火コイルの電気的フィルタ効果を低減することができ、その結果、精度の高いイオン電流波形の検出が可能となる。尚、イオン電流検出回路は、二次巻線であって点火用高電圧発生端及びこれとは反対側の他端（低電圧端）の間の二次巻線中間部位に接続されていれば良く、所望の特性が得られるように接続点を適宜選択できる。
【００１５】
尚、本発明の内燃機関用点火装置及び他の本発明の内燃機関用点火装置において、イオン電流検出用スイッチング手段は、自身の内部線路を短絡状態又は開放状態とするよう構成されたスイッチを用いて構成することができる。つまり、イオン電流検出用スイッチング手段は、自身が短絡状態となることで通電経路を導通状態とし、自身が開放状態となることで通電経路を開放状態とするのである。
【００１６】
ところで、イオン電流を発生させるために点火プラグの電極間に電圧を印加する際には、中心電極が負極性、接地電極が正極性となるように電圧を印加する場合に比べて、中心電極が正極性、接地電極が負極性となるように電圧を印加する場合の方が、より多くのイオンが捕捉でき、大きなイオン電流が発生可能となることが知られている。これは、体積の大きい陽イオンが電子の供給を受けるにあたり、中心電極よりも表面積の大きい接地電極から電子の供給を受けることで、より多くの電子の交換、移動が可能となるからである。
【００１７】
つまり、上述した本発明の内燃機関用点火装置及び他の本発明の内燃機関用点火装置において、イオン電流検出用電圧により点火プラグの中心電極に印加される電圧極性は、正極性の方が好まれる。尚、点火用高電圧発生時の二次巻線の端部の正負極性は、点火コイルにおける一次巻線および二次巻線のそれぞれの巻線方向を調整することで設定することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下に、本発明の第１の実施形態を図面と共に説明する。
まず、図１は、本実施形態１のイオン電流検出機能を備えた内燃機関用点火装置の構成を表す電気回路図である。尚、本実施形態１では、１気筒分について説明を行うが、本発明は複数の気筒を備える内燃機関についても適用でき、各気筒毎の内燃機関用点火装置の基本構成は同様である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態１の内燃機関用点火装置１は、定電圧（例えば、電圧１２［Ｖ］）を出力する電源装置１１（バッテリ１１）と、中心電極６１と接地電極６３（外側電極６３ともいう）とを備えて内燃機関の気筒に装着される点火プラグ１３と、一次巻線３３と二次巻線３４とを備えて点火用高電圧を発生する点火コイル１５と、一次巻線３３と直列接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）を有するイグナイタ１７と、イグナイタ１７を駆動制御するための第１指令信号２０を出力する電子制御装置１９（以下、ＥＣＵ１９と呼ぶ）と、を備えている。
【００２０】
更に、内燃機関用点火装置１は、逆火防止用ダイオード３１のカソードに接続され、内部電源５２により点火プラグ１３にイオン電流検出用電圧を印加し、イオン電流検出用電圧の印加により点火プラグ１３の電極間に発生するイオン電流４２を検出するイオン電流検出回路４１を備えている。
【００２１】
これらのうち、イグナイタ１７は、点火コイル１５の一次巻線３３への通電・遮断を行うために、ＥＣＵ１９からの第１指令信号２０に基づいてスイッチング動作する半導体素子からなるスイッチング素子であり、本実施形態１の内燃機関に備えられる点火装置はフルトランジスタ型点火装置である。また、イグナイタ１７は、ゲートがＥＣＵ１９の第１指令信号２０の出力端子に接続され、コレクタが一次巻線３３に接続され、エミッタが電源装置１１の負極と同電位のグランドに接地されている。尚、点火装置としては、上記フルトランジスタ型点火装置に限られず、例えば、コンデンサ型点火装置を適用しても良い。
【００２２】
そして、点火コイル１５の一次巻線３３は、一端が電源装置１１の正極に接続され、他端がイグナイタ１７のコレクタに接続されている。また、二次巻線３４は、点火用高電圧発生時における低圧側端部（低電圧端）３５が一次巻線３３の端部のうち電源装置１１の正極と接続される端部と接続され、高圧側端部（点火用高電圧発生端）３６が逆火防止用ダイオード３１のアノードに接続されている。尚、点火用高電圧発生時の二次巻線３４の端部の正負極性は、点火コイル１５における一次巻線３３及び二次巻線３４のそれぞれの巻線方向を調整することで設定することができる。
【００２３】
また、逆火防止用ダイオード３１は、アノードが二次巻線３４に接続され、カソードが点火プラグ１３の中心電極６１に接続されており、二次巻線３４から点火プラグの中心電極６１に向かう電流の通電を許容し、点火プラグ１３の中心電極６１から二次巻線３４に向かう電流の通電を阻止している。
【００２４】
更に、点火プラグ１３は、中心電極６１と接地電極６３とが互いに対向して配置されて、中心電極６１と接地電極６３との間に火花放電を発生させる火花放電ギャップを形成するよう構成されており、接地電極６３は、電源装置１１の負極と同電位のグランドに接地されている。
【００２５】
また、逆火防止用ダイオード３１と点火プラグ１３との接続点は、イオン電流検出回路４１に接続されている。
次に、イオン電流検出回路４１は、逆流防止用ダイオード５１、イオン電流検出用スイッチ４３、内部電源５２、検出抵抗４７、判別回路５５を備えている。
【００２６】
まず、イオン電流検出用スイッチ４３は、一端が逆流防止用ダイオード５１を介して逆火防止用ダイオード３１のカソード（逆火防止用ダイオード３１と点火プラグ１３との接続点）に接続され、他端が内部電源５２の正極に接続されている。また、検出抵抗４７は、一端が電源装置１１の負極と同電位のグランドに接続され、他端が内部電源５２の負極に接続されている。更に、逆流防止用ダイオード５１は、アノードがイオン電流検出用スイッチ４３に接続され、カソードが逆火防止用ダイオード３１と点火プラグ１３との接続点に接続されており、内部電源５２から点火プラグの中心電極６１に向かう電流の通電を許容し、二次巻線３４からイオン電流検出用スイッチ４３に向かう電流の通電を阻止している。つまり、逆流防止用ダイオード５１、イオン電流検出用スイッチ４３、内部電源５２、検出抵抗４７は、この順番で直列に接続されて、逆火防止用ダイオード３１のカソード（逆火防止用ダイオード３１と点火プラグ１３との接続点）とグランドとの間に配置されている。
【００２７】
また、イオン電流検出用スイッチ４３は、ＥＣＵ１９からの検出指令信号２３に基づいて自身の内部経路が短絡状態又は開放状態となるように構成されている。尚、イオン電流検出用スイッチ４３は、検出指令信号２３がハイレベルになると短絡状態となり、検出指令信号２３がローレベルになると開放状態となる。
【００２８】
尚、検出抵抗４７は、イオン電流発生時の両端電圧が過度に小さくならないよう、判別回路５５への入力信号として適した電圧範囲内となるように抵抗値が設定されている。
また、判別回路５５は、検出端子５６が内部電源５２の負極と検出抵抗４７との接続点に接続され、基準端子５７が電源端子１１の負極と同電位のグランドに接続され、出力端子５８がＥＣＵ１９におけるイオン電流検出結果信号２４の入力端子に接続されている。そして、判別回路５５は、検出抵抗４７の両端電圧（実際には、内部電源５２の負極と検出抵抗４７との接続点の電位）に基づき、点火プラグ１３の電極間（中心電極６１と接地電極６３との間）に発生するイオン電流４２を検出し、検出したイオン電流４２に応じて変動するイオン電流検出結果信号２４を出力するように構成されている。
【００２９】
尚、イオン電流発生時は、検出抵抗４７と点火プラグ１３とがイオン電流４２の通電経路において直列接続されることから、検出抵抗４７の両端電圧は、イオン電流４２の電流値に比例した値を示す。また、判別回路５５は、出力するイオン電流検出結果信号２４の変動範囲が、ＥＣＵ１９に入力可能な範囲を逸脱しないように構成されている。
【００３０】
次に、このように構成された内燃機関用点火装置１において、点火プラグ１３に火花放電を発生されるための動作について説明する。
まず、ＥＣＵ１９から出力させる第１指令信号２０がローレベル（一般にグランド電位）である場合には、ゲート−エミッタ間への電圧印加が行われずイグナイタ１７はオフ状態（遮断状態）となり、イグナイタ１７によって一次巻線３３に電流（一次電流２１）が流れることはない。また、ＥＣＵ１９から出力される第１指令信号２０がハイレベル（一般に定電圧電源からの供給電圧５［Ｖ］）である場合には、ゲート−エミッタ間への電圧印加が行われてイグナイタ１７はオン状態（通電状態）となり、イグナイタ１７によって一次巻線３３に電流（一次電流２１）が流れる。この一次電流２１の通電継続に伴い、点火コイル１５に磁束エネルギが蓄積される。
【００３１】
そして、第１指令信号２０がハイレベルであり一次巻線３３に一次電流２１が流れている状態で、第１指令信号２０がローレベルになると、イグナイタ１７がオフ状態となり、一次巻線３３への一次電流２１の通電が急峻に遮断（停止）される。すると、点火コイル１５における磁束密度が急激に変化して、電磁誘導により二次巻線３４に点火用高電圧（約４０［ｋＶ］）が発生し、この点火用高電圧が点火プラグ１３に印加されることで、点火プラグ１３の電極６１−６３間に火花放電が発生する。
【００３２】
尚、点火コイル１５は、一次巻線３３への通電を遮断（停止）することで、二次巻線３４のうち高圧側端部３６が高電位となり、低圧側端部３５が低電位となる点火用高電圧を発生するように構成されている。これにより、点火プラグ１３の中心電極６１が高圧電位（正極電位）となり、接地電極６３が低圧電位（負極電位）となるように、点火プラグ１３に点火用高電圧が印加されて、点火プラグ１３の電極６１−６３間に火花放電が発生する。
【００３３】
このとき、火花放電に伴い二次巻線３４に流れる二次電流２２（放電電流２２）は、二次巻線３４から逆火防止用ダイオード３１、点火プラグ１３の中心電極６１、接地電極６３の順に通過し、更にグランド、電源装置１１を介して二次巻線３４に戻る方向に流れる。そして、点火プラグ１３における火花放電の継続に伴い、点火コイル１５に蓄積されたエネルギが消費されていき、このエネルギが火花放電の継続に必要な量を下回ると、点火プラグ１３における火花放電が自然終了する。
【００３４】
次に、内燃機関用点火装置１において、点火プラグ１３の電極間にイオン電流検出用電圧を印加するための動作と、イオン電流検出用電圧の印加により発生するイオン電流４２を検出するための動作について説明する。
点火プラグ１３において火花放電が継続している間は、イオン電流検出用スイッチ４３が開放状態となっている。そして、火花放電が自然終了した後に、イオン電流検出用スイッチ４３が短絡状態になることで、イオン電流検出回路４１の内部電源５２の電圧（１００〜３００［Ｖ］程度）が点火プラグ１３の電極６１−６３間に印加される。
内部電源５２の電圧印加時に、燃焼室内にイオンが存在する場合には、点火プラグ１３の電極間にイオンの発生量に応じたイオン電流が流れることになる。これにより、内部電源５２、イオン電流検出用スイッチ４３、逆流防止用ダイオード５１、点火プラグ１３、グランド、検出抵抗４７の順に、イオンの発生量に応じた電流値の電流が流れ、検出抵抗４７の両端電圧は、イオン電流に応じた電圧値を示すことになる。尚、イオンは混合気（燃料）の燃焼に伴う電離作用により発生するため、混合気が正常燃焼したときは燃焼室内にイオンが存在する。
【００３５】
また、内部電源５２の電圧印加時に、燃焼室内にイオンが存在しない場合には、イオン電流検出用スイッチ４３が短絡状態となっても、点火プラグ１３の電極間にはイオン電流は流れず、検出抵抗４７の両端に電圧は発生しない。尚、イオンは混合気（燃料）の燃焼に伴う電離作用により発生するため、失火して混合気が正常燃焼しないときには燃料室内にイオンは発生しない。
【００３６】
そして、点火プラグ１３の電極６１−６３間にイオン電流が発生すると、検出電流の大きさに比例した電圧が検出抵抗４７の両端に発生して、検出抵抗４７の両端電圧が検出電流（イオン電流）の大きさに比例して変化することになる。
【００３７】
このように検出電流が流れることで検出抵抗４７の両端電圧が変化すると、判別回路５５は、検出した検出抵抗４７の両端電圧に基づきイオン電流検出結果信号２４をＥＣＵ１９に出力する。尚、判別回路５５は、ＥＣＵ１９の入力端子の入力レンジに応じた範囲内で検出抵抗４７の両端電圧と同様の変化を示すイオン電流検出結果信号２４を出力端子５８から出力する。つまり、判別回路５５は、ＥＣＵ１９に対してイオン電流に応じて変動するイオン電流検出結果信号２４を出力している。
【００３８】
次に、内燃機関用点火装置１のＥＣＵ１９において実行されるイオン電流検出処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
尚、ＥＣＵ１９は、内燃機関の火花放電発生時期（点火時期）、燃料噴射量、アイドル回転数（アイドル回転速度）等を総合的に制御するためのものであり、以下に説明するイオン電流検出処理の他に、別途、内燃機関の吸入空気量（吸気管圧力），回転速度（エンジン回転数）、スロットル開度、冷却水温、吸気温等、機関各部の運転状態を検出する運転状態検出処理等を実行している。
【００３９】
また、図２に示すイオン電流検出処理は、例えば、内燃機関の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサからの信号に基づき、内燃機関が、吸気，圧縮，燃焼，排気を行う１燃焼サイクルに１回の割合で実行されており、更に、点火制御のための処理も併せて実行している。
【００４０】
そして、内燃機関が始動され、内燃機関の運転状態に基づいて定められる一次巻線通電開始時期となってイオン電流検出処理が開始されると、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）では、第１指令信号２０をローレベルからハイレベルに変化させる処理を実行して、一次巻線３３への通電を開始する。つまり、Ｓ１１０の処理により、第１指令信号２０がローレベルからハイレベルに切り換わると、イグナイタ１７がオン状態となり、点火コイル１５の一次巻線３３への一次電流２１の通電が開始される。
【００４１】
そして、続くＳ１２０では、クランク角センサからのクランク角度検出信号に基づき、Ｓ１１０における一次巻線３３への通電開始時点から一次電流通電時間が経過した火花放電発生時期ｔｓに達したか否かを判断しており、否定判定される場合には、同ステップを繰り返し実行することで、火花放電発生時期ｔｓになるまで待機する。そして、Ｓ１２０にて、火花放電発生時期ｔｓに達したと判断されると、Ｓ１３０に移行する。
【００４２】
Ｓ１３０では、第１指令信号２０をハイレベルからローレベルに反転させ、この結果、イグナイタ１７がターンオフして一次電流２１が遮断され、点火コイル１５の磁束密度が急激に変化して二次巻線３４に点火用高電圧が発生し、点火プラグ１３の電極６１−６３間に火花放電が発生する。
【００４３】
次のＳ１４０では、火花放電が自然終了する時期以降となるように予め設定されたイオン電流検出開始時期ｔｉに達したか否かを判断し、否定判定された場合には、同ステップを繰り返し実行することで、イオン電流検出開始時期ｔｉになるまで待機する。
【００４４】
そして、Ｓ１４０にて、イオン電流検出開始時期ｔｉに達したと判断されると、Ｓ１５０に移行し、Ｓ１５０では、検出指令信号２３をローレベルからハイレベルに変化させると共に、判別回路５５から出力されるイオン電流検出結果信号２４の読み込みを開始する。
【００４５】
ここで、イオン電流検出開始時期ｔｉは、火花放電が自然終了する時期以降に予め設定されており、Ｓ１５０に移行した時には、点火プラグ１３での火花放電が自然終了している。そして、検出指令信号２３がハイレベルに変化して、イオン電流検出用スイッチ４３が短絡状態となることで、イオン電流検出用電圧（内部電源５２の電圧）が点火プラグ１３の電極６１−６３間に印加されることとなる。
【００４６】
そして、イオン電流検出用電圧が点火プラグ１３の電極６１−６３間に印加される時点で、電極６１−６３間にイオンが存在する場合には、電極６１−６３間にイオン電流が流れることになり、検出抵抗４７の両端にイオン電流の大きさに比例する電圧が発生する。これにより、内部電源５２と検出抵抗４７との接続点の電位が、検出抵抗４７の両端電圧に応じて変化することになる。また、Ｓ１５０の処理が開始された後は、ＥＣＵ１９の内部では、検出抵抗４７の両端電圧の変化に応じて判別回路５５から出力されるイオン電流検出結果信号２４を読み込む処理が継続して行われる。
【００４７】
続いて、Ｓ１６０では、Ｓ１４０にて肯定判定された後、イオン電流検出結果信号２４を読み込むための時間として予めＥＣＵ１９に設定してある検出信号読込時間を経過したか否かを判断し、否定判定された場合には、同ステップを繰り返し実行することで待機する。そして、Ｓ１６０にて、検出信号読込時間が経過したと判断されると、Ｓ１７０に移行する。本実施形態１では、検出信号読込時間は、内燃機関の運転状態に関わらず、予め設定された固定値としているが、運転状態に合わせて適切な値を設定しても良い。
【００４８】
そして、Ｓ１７０では、検出指令信号２３をハイレベルからローレベルに変化させると共に、Ｓ１５０で開始したイオン電流検出結果信号２４の読み込み処理を停止する。Ｓ１７０における処理が終了すると、本イオン電流検出処理が終了する。
【００４９】
尚、ＥＣＵ１９では、点火プラグ１３の電極６１−６３間に発生するイオン電流に比例する検出電流に基づいて、内燃機関の失火の有無を判定する失火判定処理を別途実行している。
【００５０】
そして、失火判定処理では、イオン電流検出開始時期ｔｉ直後のピーク値を除くイオン電流検出結果信号２４のピーク値と、失火判定のために予め定められた判定基準値とを比較し、ピーク値が判定基準値を下回る場合に失火と判定している。また、この他の失火判定方法としては、イオン電流検出開始時期ｔｉ直後のピーク値を除くイオン電流検出結果信号２４の積分値を算出し、この積分値と失火判定のために予め定められた判定基準値とを比較し、積分値が判定基準値を下回る場合に失火と判定しても良い。尚、失火の判定を行うために用いられる上記それぞれの判定基準値は、予め設定された固定値に限定されることはなく、内燃機関の運転状態（例えば、エンジン回転数とエンジン負荷とを含む情報）に基づき、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとするマップ若しくは計算式を用いて設定するようにしても良い。
【００５１】
尚、本実施形態１の内燃機関用点火装置１においては、イグナイタ１７が特許請求の範囲に記載の点火用スイッチング手段に相当し、逆火防止用ダイオード３１が逆火防止手段に相当し、内部電源５２が電圧印加手段に相当し、検出抵抗４７および判別回路５５がイオン電流検出手段に相当し、イオン電流検出用スイッチ４３がイオン電流検出用スイッチング手段に相当する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態１の内燃機関用点火装置１においては、点火用高電圧発生時に、イオン電流検出用スイッチ４３がイオン電流の通電経路を遮断状態とすることで、イオン電流検出回路２４の内部電源５２と点火プラグ１３とを電気的に切り離した状態（絶縁状態）としている。このため、イオン電流検出用電圧（内部電源５２の電圧）が、点火プラグ１３の中心電極６１に常に印加されることを防止できる。この結果、火花放電時以外に、点火プラグ１３の中心電極６１に電圧が印加されることが防止され、点火プラグ１３のくすぶりを防止することができる。
【００５３】
また、本実施形態１の内燃機関用点火装置１では、イオン電流検出回路４１を逆火防止用ダイオード３１と点火プラグ１３との接続点（二次巻線３４の高圧側端部（点火用高電圧発生端）３６）に接続している。このため、イオン電流通電経路上に点火コイル１５が存在しないので、点火コイル１５の電気的フィルタ効果の影響を受けず、正確なイオン電流波形の検出が可能となる。
【００５４】
更に、本実施形態１の内燃機関用点火装置１においては、点火コイル１５の二次巻線３４の高圧側端部（点火用高電圧発生端）３６と点火プラグ１３とを接続する通電経路上に逆火防止用ダイオード３１を備えることにより、二次電流２２の通電経路において通電可能な電流方向を一方向に制限している。つまり、この逆流防止用ダイオード３１が、一次巻線３３への通電時に二次巻線３４の両端に発生する通電時二次誘導電圧による点火プラグ１３への通電を阻止することで、通電時二次誘導電圧によって点火プラグ１３の中心電極６１と接地電極６３との間に火花放電が発生するのを防ぐことができる。
【００５５】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について図面と共に説明する。図３は、本実施形態２の内燃機関用点火装置２の構成を表す電気回路図である。尚、本実施形態２では、１気筒分について説明を行うが、本発明は複数の気筒を備える内燃機関についても適用でき、各気筒毎の内燃機関用点火装置の基本構成は同様である。
【００５６】
本実施形態２の内燃機関用点火装置２は、上記実施形態１の内燃機関用点火装置１に対して、イオン電流検出回路４１の接続位置が変更されていることが大きく異なる。従って、異なる部分のみを説明し、同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
【００５７】
図３に示すように、本実施形態２の内燃機関用点火装置２では、点火コイル１５の二次巻線３４の高圧側端部（点火用高電圧発生端）３６とこれとは反対側の低圧側端部（低電圧端）３５との間の中間点Ｐに、イオン電流検出回路４１が接続されている。即ち、逆流防止用ダイオード５１、イオン電流検出用スイッチ４３、内部電源５２、検出抵抗４７は、この順番で直列に接続されて、二次巻線３６の中間点Ｐとグランドとの間に配置されている。また、点火コイル１５の二次巻線３４は、点火用高電圧発生時における低圧側端部３５が補助ダイオード３２を介して一次巻線３３の端部のうち電源装置１１の正極と接続される端部と接続されている。この補助ダイオード３２は、火花放電後に、イオン電流検出用スイッチ４３が短絡状態になり、イオン電流検出回路４１の内部電源５２の電圧（イオン電流検出用電圧）を点火プラグ１３の電極６１−６３間に印加するときに、二次巻線３４から電源装置１１に向かう電流の通電を阻止している。
【００５８】
このような内燃機関用点火装置２においては、点火プラグ１３において火花放電が継続している間は、イオン電流検出用スイッチ４３が開放状態となっている。そして、火花放電が自然終了した後に、イオン電流検出用スイッチ４３が短絡状態になることで、イオン電流検出回路４１の内部電源５２の電圧（１００〜３００［Ｖ］程度）が点火プラグ１３の電極６１−６３間に印加される。内部電源５２の電圧印加時に、燃焼室内にイオンが存在する場合には、点火プラグ１３の電極間にイオンの発生量に応じたイオン電流が流れることになる。これにより、内部電源５２、イオン電流検出用スイッチ４３、逆流防止用ダイオード５１、中間点Ｐと高圧側端部３６との間の二次巻線３４の一部、点火プラグ１３、グランド、検出抵抗４７の順に、イオンの発生量に応じた電流値の電流が流れ、検出抵抗４７の両端電圧は、イオン電流に応じた電圧値を示すことになる。尚、内燃機関用点火装置２のＥＣＵ１９において実行されるイオン電流検知処理は、上記実施形態１と同様の処理が適用される。
【００５９】
尚、本実施形態２の内燃機関用点火装置２においては、中間点Ｐが特許請求の範囲に記載の二次巻線中間部位に相当し、逆流防止用ダイオード５１が逆流防止手段に相当する。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態２の内燃機関用点火装置２においても、上述した実施形態１の内燃機関用点火装置１と同様、点火用高電圧発生時に、イオン電流検出用スイッチ４３がイオン電流の通電経路を遮断状態とすることで、イオン電流検出回路２４の内部電源５２と点火プラグ１３とを電気的に切り離した状態（絶縁状態）としている。このため、イオン電流検出用電圧（内部電源５２の電圧）が、点火プラグ１３の中心電極６１に常に印加されることを防止できる。この結果、火花放電時以外に、点火プラグ１３の中心電極６１に電圧が印加されることが防止され、点火プラグ１３のくすぶりを防止することができる。
【００６１】
また、本実施形態２の内燃機関用点火装置２では、イオン電流検出回路４１は二次巻線３４の高圧側端部（点火用高電圧発生端）３６とこれとは反対側の低圧側端部（低電圧端）３５との間の中間点Ｐに接続されており、イオン電流通電経路上には点火コイル１５の一部のみが存在する。このため、点火コイル１５の二次巻線３４の低圧側端部（低電圧端）３５にイオン電流検出回路４１を接続する場合に比べ、点火コイルの電気的フィルタ効果を低減することができ、その結果、精度の高いイオン電流波形の検出が可能となる。
【００６２】
更に、火花放電の際に点火コイル１５の二次巻線３４の中間点Ｐに発生する電圧は、高圧側端部（点火用高電圧発生端）３６に比べ低電圧である。従って、この中間点Ｐに接続される逆流防止用ダイオード５１は、高圧側端部（点火用高電圧発生端）３６に接続される場合に比べて、許容耐電圧の低いものから選択できるようになり、低コスト化が実現できる。
【００６３】
以上、本発明を実施形態１，２に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採用することができる。
例えば、イオン電流検出開始時期については、運転状態に応じて設定される変動期間ではなく、予め定められた固定期間としても良い。
また、実施形態２の内燃機関用点火装置２では、点火コイル１５の二次巻線３４と点火プラグ１３とを接続する通電経路上に逆火防止用ダイオード３１を設けても良い。
更に、実施形態１，２の内燃機関用点火装置において、判別回路５５に最大許容電圧値を越える過大な電圧の信号が入力されるのを防止するために、一端が判別回路５５の検出端子５６に接続され、他端がグランド（電源装置１１の負極と同電位）に接続されるように、印加電圧制限用ツェナーダイオードを設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン電流検出機能を備えた本発明の第１の実施形態である内燃機関用点火装置の構成を表す電気回路図である。
【図２】内燃機関用点火装置の電子制御装置（ＥＣＵ）において実行されるイオン電流検出処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態の内燃機関用点火装置の構成を表す電気回路図である。
【図４】イオン電流を発生させる機能を備えた従来の内燃機関用点火装置の構成を表す電気回路図である。
【符号の説明】
１…内燃機関用点火装置、２…第２内燃機関用点火装置、１１…電源装置（バッテリ）、１３…点火プラグ、１５…点火コイル、１７…イグナイタ、１９…電子制御装置（ＥＣＵ）、３１…逆火防止用ダイオード、３２…補助ダイオード、３３…一次巻線、３４…二次巻線、３５…低圧側端部、３６…高圧側端部、４１…イオン電流検出回路、４３…イオン電流検出用スイッチ、４５…電圧印加用コンデンサ、４７…検出抵抗、５１…逆流防止用ダイオード、５２…内部電源、５５…判別回路、６１…中心電極、６３…外側電極（接地電極）。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an internal combustion engine ignition device having a function of generating a spark discharge between electrodes of a spark plug by applying a high voltage for ignition generated in an ignition coil and generating an ionic current after completion of the spark discharge. About.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine used for an automobile engine or the like, when the air-fuel mixture burns by spark discharge by the spark plug, ions are generated along with the combustion, so after the air-fuel mixture burns by spark discharge of the spark plug, An ionic current flows by applying a voltage between the electrodes of the spark plug. Since the amount of ions generated varies depending on the combustion state of the air-fuel mixture, misfire detection, knocking detection, and the like can be performed by detecting this ion current and performing analysis processing.
[0003]
Conventionally, for example, an internal combustion engine ignition device 101 as shown in FIG. 4 is known as an internal combustion engine ignition device having a function of generating an ion current. In the internal combustion engine ignition device 101, the center electrode 61 of the ignition plug 13 is electrically connected to one end (ignition high voltage generation end) of the secondary winding 34. An ion current detection circuit 113 is connected to an energization path formed by one end of the secondary winding 34 and the spark plug 13. The ion current detection circuit 113 applies an ion current detection voltage to the spark plug 13 from the internal power supply 115, detects the ion current 42 based on the voltage across the detection resistor 47, and the discrimination circuit 55 detects the ion current. The result signal 24 is configured to be output to an electronic control device (not shown). The applied voltage limiting Zener diode 53 prevents the determination circuit 55 from being damaged by preventing an excessive voltage signal exceeding the maximum allowable input voltage value from being input to the determination circuit 55.
[0004]
In the internal combustion engine ignition device 101 configured as described above, in order to prevent the ion current detection circuit 113 from being damaged by the application of the ignition high voltage, the discharge current 22 when the ignition high voltage is generated is An inflow prevention diode 117 for preventing the ion current detection circuit 113 from flowing in is provided. The inflow prevention diode 117 prevents the discharge current 22 from leaking to the ionic current detection circuit 113, and thus has an effect of preventing the supply energy to the spark plug 13 from being lowered when the ignition high voltage is generated. (See Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 09-228941 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional internal combustion engine ignition device 101 shown in FIG. 4, an ion current detection voltage (the voltage of the internal power supply 115, about 100 to 300 [V]) is always applied to the center electrode 61 of the spark plug 13. It was supposed to be. For this reason, a voltage is applied to the center electrode 61 of the spark plug 13 even at times other than the spark discharge. Compared to a case where no voltage is applied to the spark plug other than at the time of spark discharge, charged conductive substances (particles) and the like. Tends to adhere to the center electrode 61 and the spark plug 13 tends to smolder.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an internal combustion engine capable of generating and detecting an ionic current between the electrodes of the spark plug while suppressing a voltage from being constantly applied to the center electrode of the spark plug. It is an object to provide an ignition device for a vehicle.
[0008]
[Means, actions and effects for solving the problems]
An ignition device for an internal combustion engine according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, has a primary winding and a secondary winding, and interrupts the primary current flowing through the primary winding to thereby provide the secondary winding with the secondary winding. Connected to an ignition coil for generating ignition high voltage, ignition switching means for energizing and interrupting the primary current flowing in the primary winding of the ignition coil, and an ignition high voltage generating end of the secondary winding An ignition plug for an internal combustion engine comprising a spark plug that generates a spark discharge between its electrodes when a discharge current generated by the ignition high voltage flows, the secondary winding and the Connected in series on the discharge current supply path connecting the spark plug, allows the discharge current of the spark plug to pass, and supplies the current generated in the secondary winding when the primary winding is energized. Backfire prevention means for preventing A voltage applying means for applying an ion current detection voltage having the same polarity as the high voltage for ignition applied to the ignition plug to the ignition plug, connected to an energization path connecting the fire prevention means and the ignition plug. An ion current detecting means for detecting an ion current flowing between the electrodes of the spark plug by application of the ion current detection voltage, the voltage applying means, the backfire prevention means, and the spark plug. And an energization path for applying the ion current detection voltage when the ignition high voltage is generated based on an external command in an open state. And an ion current detection switching means for bringing the energization path for applying the ion current detection voltage at the time of ion current detection into a conductive state. It is characterized in.
[0009]
In the ignition device for an internal combustion engine of the present invention, an ion current detection switching unit is provided in an ion current energization path connecting the ion current detection circuit, an energization path connecting the backfire prevention means and the spark plug. For this reason, it can prevent that the voltage for ion current detection is always applied to the center electrode of a spark plug. As a result, it is possible to prevent a voltage from being applied to the center electrode of the spark plug other than during spark discharge, and to prevent smoldering of the spark plug.
[0010]
When detecting the combustion state (misfire, knocking, etc.) of the internal combustion engine from the ion current waveform, it is necessary to detect an accurate ion current waveform. The connection position of the ion current detection circuit may be connected to the other end (low voltage end) opposite to the ignition high voltage generation end of the secondary winding of the ignition coil. An ignition coil exists on the energization path. The ignition coil has an inductance component and a capacitance component, and these components have the effect of an electrical filter. As a result, there is a possibility that an accurate ion current waveform cannot be obtained. In contrast, in the ignition device for an internal combustion engine of the present invention, the ion current detection circuit is connected on the energization path (the secondary winding ignition high voltage generation end side) connecting the backfire prevention means and the ignition plug. ing. For this reason, since there is no ignition coil on the ion current energization path, the ion current waveform is not affected by the electrical filter effect of the ignition coil, and an accurate ion current waveform can be detected.
[0011]
The ignition device for an internal combustion engine according to the present invention further includes a backfire prevention means on the current path of the discharge current that connects one end (ignition high voltage generation end) of the secondary winding of the ignition coil and the spark plug. Thus, the direction of current that can be energized in the energization path of the discharge current (secondary current) is limited to one direction. For this reason, this backfire prevention means prevents the energization due to the voltage generated at both ends of the secondary winding when the primary winding is energized, so that the electrode between the spark plug electrodes (center Spark discharge is prevented from occurring between the electrode and the ground electrode.
[0012]
Further, another ignition device for an internal combustion engine according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, has a primary winding and a secondary winding, and interrupts the primary current flowing through the primary winding to cut the secondary current. An ignition coil for generating a high voltage for ignition in the secondary winding; an ignition switching means for energizing / cutting off the primary current flowing through the primary winding of the ignition coil; and an ignition high voltage for the secondary winding An ignition device for an internal combustion engine, comprising: a spark plug connected to a generation end and generating a spark discharge between its electrodes when a discharge current generated by the ignition high voltage flows; Connected to the intermediate portion of the secondary winding between the ignition high voltage generation end of the winding and the other end of the secondary winding opposite to the ignition high voltage generation end, and applied to the ignition plug The ionic current detection voltage having the same polarity as the ignition high voltage Voltage application means for applying to the spark plug; ion current detection means for detecting an ion current flowing between the electrodes of the spark plug by application of the ion current detection voltage; and one end of the primary winding; Connected in series on the current path of the discharge current that connects the other end of the secondary winding, and allows the discharge current of the spark plug to pass from the secondary winding side to the primary winding side A backflow prevention means for preventing the ion current from being supplied to the power supply, and the voltage application means and the secondary winding intermediate portion of the secondary winding connected in series on the current path of the ion current, Based on the command, the energization path for applying the ion current detection voltage is opened when the ignition high voltage is generated, and the energization path for applying the ion current detection voltage is detected when the ion current is detected. Characterized in that it comprises an ion current detection switching means for the state, the.
[0013]
In the internal combustion engine ignition device of the present invention, the secondary winding intermediate portion between the ion current detection circuit, the ignition high voltage end of the secondary winding, and the other end (low voltage end) opposite to this Are provided with switching means for detecting ion current. For this reason, it can prevent that the voltage for ion current detection is always applied to the center electrode of a spark plug. As a result, it is possible to prevent a voltage from being applied to the center electrode of the spark plug other than during spark discharge, and to prevent smoldering of the spark plug.
[0014]
In the ignition device for an internal combustion engine of the present invention, the ion current detection circuit is provided with a secondary winding between the ignition high voltage end of the secondary winding and the other end (low voltage end) opposite to this. Connected to the middle part. For this reason, in the case where the ion current detection circuit is connected to the other end (low voltage end) of the secondary winding of the ignition coil, the internal combustion engine of the present invention is compared with the case where the entire ignition coil exists on the ion current energization path. In the ignition device, only a part of the ignition coil exists on the ion current conduction path. Therefore, the electrical filter effect of the ignition coil existing on the ion current energization path can be reduced, and as a result, the ion current waveform can be detected with high accuracy. If the ion current detection circuit is a secondary winding and connected to the intermediate portion of the secondary winding between the ignition high voltage generation end and the other end (low voltage end) opposite to the ignition high voltage generation end. The connection point can be appropriately selected so that desired characteristics can be obtained.
[0015]
In the ignition device for an internal combustion engine of the present invention and the ignition device for another internal combustion engine of the present invention, the switching means for detecting the ionic current uses a switch configured to put its own internal line into a short circuit state or an open state. Can be configured. That is, the switching means for detecting the ionic current makes the energization path conductive when it is short-circuited, and opens the energization path when it is open.
[0016]
By the way, when a voltage is applied between the electrodes of the spark plug in order to generate an ionic current, the center electrode is less than in the case where the voltage is applied so that the center electrode is negative and the ground electrode is positive. It is known that when a voltage is applied so that the positive polarity and the ground electrode are negative, more ions can be captured and a large ion current can be generated. This is because, when a cation with a large volume is supplied with electrons, it can exchange and move more electrons by receiving electrons from a ground electrode having a larger surface area than the center electrode.
[0017]
In other words, in the above-described internal combustion engine ignition device of the present invention and other internal combustion engine ignition devices of the present invention, the voltage polarity applied to the center electrode of the spark plug by the ion current detection voltage is preferably positive. It is. The positive / negative polarity of the end of the secondary winding when the ignition high voltage is generated can be set by adjusting the respective winding directions of the primary winding and the secondary winding in the ignition coil.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration of an ignition device for an internal combustion engine having an ion current detection function according to the first embodiment. In the first embodiment, one cylinder is described. However, the present invention can also be applied to an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and the basic configuration of the internal combustion engine ignition device for each cylinder is the same.
[0019]
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine ignition device 1 according to the first embodiment includes a power supply device 11 (battery 11) that outputs a constant voltage (for example, voltage 12 [V]), a center electrode 61, and a ground electrode 63. (Also referred to as the outer electrode 63) and a spark plug 13 mounted on a cylinder of the internal combustion engine, a primary winding 33 and a secondary winding 34, and an ignition coil 15 that generates a high voltage for ignition, An igniter 17 having an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) connected in series with the primary winding 33, and an electronic control unit 19 (hereinafter referred to as an ECU 19) that outputs a first command signal 20 for driving and controlling the igniter 17. It is equipped with.
[0020]
Further, the internal combustion engine ignition device 1 is connected to the cathode of the backfire prevention diode 31 and applies an ion current detection voltage to the ignition plug 13 by the internal power source 52, and the application of the ion current detection voltage causes the ignition plug 13 to be applied. An ion current detection circuit 41 for detecting an ion current 42 generated between the electrodes.
[0021]
Among these, the igniter 17 is a switching element made of a semiconductor element that performs a switching operation based on the first command signal 20 from the ECU 19 in order to energize / cut off the primary winding 33 of the ignition coil 15. The ignition device provided in the internal combustion engine of Embodiment 1 is a full transistor ignition device. The igniter 17 has a gate connected to the output terminal of the first command signal 20 of the ECU 19, a collector connected to the primary winding 33, and an emitter grounded to the ground having the same potential as the negative electrode of the power supply device 11. The ignition device is not limited to the full transistor ignition device, and for example, a capacitor ignition device may be applied.
[0022]
The primary winding 33 of the ignition coil 15 has one end connected to the positive electrode of the power supply device 11 and the other end connected to the collector of the igniter 17. Further, the secondary winding 34 is connected to the end where the low voltage side end (low voltage end) 35 when the ignition high voltage is generated is connected to the positive electrode of the power supply device 11 among the ends of the primary winding 33. The high voltage side end (ignition high voltage generating end) 36 is connected to the anode of the backfire prevention diode 31. The positive / negative polarity of the end of the secondary winding 34 when the ignition high voltage is generated is set by adjusting the winding directions of the primary winding 33 and the secondary winding 34 in the ignition coil 15. Can do.
[0023]
The backfire prevention diode 31 has an anode connected to the secondary winding 34 and a cathode connected to the center electrode 61 of the spark plug 13, and is directed from the secondary winding 34 to the center electrode 61 of the spark plug. Energization of current is allowed, and energization of current from the center electrode 61 of the spark plug 13 toward the secondary winding 34 is blocked.
[0024]
Further, the spark plug 13 is configured such that the center electrode 61 and the ground electrode 63 are disposed to face each other, and a spark discharge gap for generating a spark discharge is formed between the center electrode 61 and the ground electrode 63. The ground electrode 63 is grounded to the ground having the same potential as the negative electrode of the power supply device 11.
[0025]
The connection point between the backfire prevention diode 31 and the spark plug 13 is connected to the ion current detection circuit 41.
Next, the ion current detection circuit 41 includes a backflow prevention diode 51, an ion current detection switch 43, an internal power supply 52, a detection resistor 47, and a determination circuit 55.
[0026]
First, one end of the ion current detection switch 43 is connected to the cathode of the backfire prevention diode 31 (the connection point between the backfire prevention diode 31 and the spark plug 13) via the backflow prevention diode 51, and the other end. Is connected to the positive electrode of the internal power supply 52. The detection resistor 47 has one end connected to the ground having the same potential as the negative electrode of the power supply device 11 and the other end connected to the negative electrode of the internal power supply 52. Further, the backflow prevention diode 51 has an anode connected to the ion current detection switch 43 and a cathode connected to a connection point between the backfire prevention diode 31 and the spark plug 13. Energization of current toward the center electrode 61 is allowed, and energization of current from the secondary winding 34 to the ion current detection switch 43 is blocked. That is, the backflow prevention diode 51, the ion current detection switch 43, the internal power supply 52, and the detection resistor 47 are connected in series in this order, and the cathode of the backfire prevention diode 31 (the backfire prevention diode 31 and the ignition). The connection point between the plug 13 and the ground.
[0027]
In addition, the ion current detection switch 43 is configured such that its own internal path is in a short circuit state or an open state based on a detection command signal 23 from the ECU 19. The ion current detection switch 43 is in a short circuit state when the detection command signal 23 is at a high level, and is in an open state when the detection command signal 23 is at a low level.
[0028]
Note that the resistance value of the detection resistor 47 is set so as to be within a voltage range suitable as an input signal to the determination circuit 55 so that the voltage at both ends when the ion current is generated does not become excessively small.
The determination circuit 55 has a detection terminal 56 connected to a connection point between the negative electrode of the internal power supply 52 and the detection resistor 47, a reference terminal 57 connected to the ground having the same potential as the negative electrode of the power supply terminal 11, and an output terminal 58. The ECU 19 is connected to an input terminal of an ion current detection result signal 24 in the ECU 19. Then, the determination circuit 55 determines between the electrodes of the spark plug 13 (the center electrode 61 and the ground electrode) based on the voltage across the detection resistor 47 (actually, the potential at the connection point between the negative electrode of the internal power supply 52 and the detection resistor 47). 63), and an ion current detection result signal 24 that varies in accordance with the detected ion current 42 is output.
[0029]
When the ionic current is generated, the detection resistor 47 and the spark plug 13 are connected in series in the energization path of the ionic current 42, so that the voltage across the detection resistor 47 has a value proportional to the current value of the ionic current 42. Show. Further, the determination circuit 55 is configured such that the fluctuation range of the output ionic current detection result signal 24 does not deviate from the range that can be input to the ECU 19.
[0030]
Next, in the internal combustion engine ignition apparatus 1 configured as described above, an operation for generating a spark discharge in the spark plug 13 will be described.
First, when the first command signal 20 output from the ECU 19 is at a low level (generally a ground potential), no voltage is applied between the gate and the emitter, and the igniter 17 is turned off (cut off). No current (primary current 21) flows through the primary winding 33. When the first command signal 20 output from the ECU 19 is at a high level (generally, the supply voltage 5 [V] from the constant voltage power supply), voltage is applied between the gate and the emitter, and the igniter 17 is The igniter 17 is turned on (energized state), and a current (primary current 21) flows through the primary winding 33. As the primary current 21 is energized, magnetic flux energy is accumulated in the ignition coil 15.
[0031]
When the first command signal 20 becomes low level in the state where the first command signal 20 is high level and the primary current 21 is flowing through the primary winding 33, the igniter 17 is turned off and the primary winding 33 is turned on. The primary current 21 is suddenly interrupted (stopped). Then, the magnetic flux density in the ignition coil 15 changes abruptly, and a high voltage for ignition (about 40 [kV]) is generated in the secondary winding 34 by electromagnetic induction, and this high voltage for ignition is applied to the spark plug 13. As a result, a spark discharge is generated between the electrodes 61-63 of the spark plug 13.
[0032]
The ignition coil 15 cuts off (stops) energization of the primary winding 33, so that the high voltage side end 36 of the secondary winding 34 becomes high potential and the low voltage side end 35 becomes low potential. It is configured to generate a high voltage for ignition. As a result, an ignition high voltage is applied to the spark plug 13 so that the center electrode 61 of the spark plug 13 has a high voltage potential (positive electrode potential) and the ground electrode 63 has a low voltage potential (negative electrode potential). Spark discharge occurs between the electrodes 61-63.
[0033]
At this time, the secondary current 22 (discharge current 22) flowing in the secondary winding 34 due to the spark discharge is transmitted from the secondary winding 34 to the backfire prevention diode 31, the center electrode 61 of the spark plug 13, and the ground electrode 63. It passes in order, and further flows in the direction of returning to the secondary winding 34 via the ground and the power supply device 11. As the spark discharge in the spark plug 13 continues, the energy accumulated in the ignition coil 15 is consumed. When this energy falls below the amount necessary for the spark discharge to continue, the spark discharge in the spark plug 13 is naturally finish.
[0034]
Next, in the internal combustion engine ignition device 1, an operation for applying the ion current detection voltage between the electrodes of the ignition plug 13 and an operation for detecting the ion current 42 generated by the application of the ion current detection voltage. Will be described.
While spark discharge continues in the spark plug 13, the ion current detection switch 43 is in an open state. Then, after the spark discharge has ended naturally, the ion current detection switch 43 is short-circuited, so that the voltage (about 100 to 300 [V]) of the internal power supply 52 of the ion current detection circuit 41 becomes the electrode of the spark plug 13. Applied between 61-63.
If ions are present in the combustion chamber when the voltage of the internal power supply 52 is applied, an ion current corresponding to the amount of ions generated flows between the electrodes of the spark plug 13. As a result, a current having a current value corresponding to the amount of ions generated flows in the order of the internal power supply 52, the ion current detection switch 43, the backflow prevention diode 51, the spark plug 13, the ground, and the detection resistor 47. The both-end voltage indicates a voltage value corresponding to the ion current. Since ions are generated by the ionization effect accompanying combustion of the air-fuel mixture (fuel), ions are present in the combustion chamber when the air-fuel mixture burns normally.
[0035]
Further, if no ions are present in the combustion chamber when the voltage of the internal power supply 52 is applied, no ion current flows between the electrodes of the spark plug 13 even if the ion current detection switch 43 is short-circuited. No voltage is generated across the resistor 47. Since ions are generated by the ionizing action accompanying combustion of the air-fuel mixture (fuel), no ions are generated in the fuel chamber when the air-fuel mixture does not burn normally due to misfire.
[0036]
When an ion current is generated between the electrodes 61-63 of the spark plug 13, a voltage proportional to the magnitude of the detection current is generated at both ends of the detection resistor 47, and the voltage at both ends of the detection resistor 47 is detected current (ion current). ) Will change in proportion to the magnitude of.
[0037]
When the voltage across the detection resistor 47 changes due to the detection current flowing in this way, the determination circuit 55 outputs the ion current detection result signal 24 to the ECU 19 based on the detected voltage across the detection resistor 47. The discriminating circuit 55 outputs from the output terminal 58 an ion current detection result signal 24 showing the same change as the voltage across the detection resistor 47 within a range corresponding to the input range of the input terminal of the ECU 19. That is, the determination circuit 55 outputs the ion current detection result signal 24 that varies according to the ion current to the ECU 19.
[0038]
Next, ion current detection processing executed in the ECU 19 of the internal combustion engine ignition device 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
The ECU 19 is for comprehensively controlling the spark discharge generation timing (ignition timing), fuel injection amount, idle rotation speed (idle rotation speed), etc. of the internal combustion engine, and the ion current detection process described below. In addition to this, an operating state detection process for detecting the operating state of each part of the engine, such as an intake air amount (intake pipe pressure), a rotational speed (engine speed), a throttle opening, a cooling water temperature, an intake air temperature, etc. Is running.
[0039]
In addition, the ion current detection process shown in FIG. 2 is performed by one combustion in which the internal combustion engine performs intake, compression, combustion, and exhaust based on a signal from a crank angle sensor that detects the rotation angle (crank angle) of the internal combustion engine, for example. It is executed at a rate of once per cycle, and further, processing for ignition control is also executed.
[0040]
When the internal combustion engine is started and the ionic current detection process is started at the primary winding energization start time determined based on the operating state of the internal combustion engine, first, in S110 (S represents a step), the first Processing for changing the command signal 20 from the low level to the high level is executed, and energization of the primary winding 33 is started. That is, when the first command signal 20 is switched from the low level to the high level by the process of S110, the igniter 17 is turned on, and the primary current 21 is supplied to the primary winding 33 of the ignition coil 15.
[0041]
In subsequent S120, based on the crank angle detection signal from the crank angle sensor, it is determined whether or not the spark discharge occurrence timing ts has elapsed since the primary current energization time has elapsed since the start of energization of the primary winding 33 in S110. If the determination is negative, the same step is repeatedly executed to wait until the spark discharge occurrence time ts is reached. When it is determined in S120 that the spark discharge occurrence time ts has been reached, the process proceeds to S130.
[0042]
In S130, the first command signal 20 is inverted from the high level to the low level. As a result, the igniter 17 is turned off, the primary current 21 is cut off, and the magnetic flux density of the ignition coil 15 changes abruptly so that the secondary winding is turned on. A high voltage for ignition is generated at 34, and a spark discharge is generated between the electrodes 61-63 of the spark plug 13.
[0043]
In next S140, it is determined whether or not the ion current detection start timing ti set in advance so as to be after the timing when the spark discharge ends spontaneously. If the determination is negative, the same step is repeatedly executed. By doing so, it waits until the ion current detection start timing ti is reached.
[0044]
If it is determined in S140 that the ion current detection start timing ti has been reached, the process proceeds to S150. In S150, the detection command signal 23 is changed from the low level to the high level and is output from the determination circuit 55. The reading of the ion current detection result signal 24 is started.
[0045]
Here, the ion current detection start timing ti is set in advance after the timing when the spark discharge ends spontaneously, and when the process proceeds to S150, the spark discharge at the spark plug 13 ends naturally. Then, the detection command signal 23 is changed to a high level and the ion current detection switch 43 is short-circuited, so that the ion current detection voltage (the voltage of the internal power supply 52) is between the electrodes 61-63 of the spark plug 13. Will be applied.
[0046]
When ions are present between the electrodes 61-63 when the ion current detection voltage is applied between the electrodes 61-63 of the spark plug 13, the ion current flows between the electrodes 61-63. Thus, a voltage proportional to the magnitude of the ion current is generated at both ends of the detection resistor 47. As a result, the potential at the connection point between the internal power supply 52 and the detection resistor 47 changes according to the voltage across the detection resistor 47. Further, after the process of S150 is started, the process of reading the ion current detection result signal 24 output from the determination circuit 55 according to the change in the voltage across the detection resistor 47 is continuously performed in the ECU 19. .
[0047]
Subsequently, in S160, after an affirmative determination is made in S140, it is determined whether or not a detection signal read time set in the ECU 19 in advance as a time for reading the ion current detection result signal 24 has elapsed, and a negative determination is made. If it is, the process waits by repeatedly executing the same step. If it is determined in S160 that the detection signal reading time has elapsed, the process proceeds to S170. In the first embodiment, the detection signal reading time is a fixed value set in advance regardless of the operating state of the internal combustion engine. However, an appropriate value may be set according to the operating state.
[0048]
In S170, the detection command signal 23 is changed from the high level to the low level, and the reading process of the ion current detection result signal 24 started in S150 is stopped. When the process in S170 ends, the present ion current detection process ends.
[0049]
Note that the ECU 19 separately executes misfire determination processing for determining whether or not the internal combustion engine has misfired based on a detection current proportional to an ion current generated between the electrodes 61-63 of the spark plug 13.
[0050]
In the misfire determination process, the peak value of the ion current detection result signal 24 excluding the peak value immediately after the ion current detection start timing ti is compared with a determination reference value determined in advance for misfire determination. If it falls below the criterion value, it is judged as misfire. As another misfire determination method, an integral value of the ion current detection result signal 24 excluding the peak value immediately after the ion current detection start timing ti is calculated, and a predetermined determination is made for this integral value and misfire determination. A reference value may be compared and a misfire may be determined when the integral value is below the determination reference value. Each of the determination reference values used for determining misfire is not limited to a fixed value set in advance, and includes the operating state of the internal combustion engine (for example, the engine speed and the engine load). The information may be set using a map or calculation formula using the engine speed and the engine load as parameters.
[0051]
In the internal combustion engine ignition device 1 according to the first embodiment, the igniter 17 corresponds to the ignition switching means described in the claims, and the backfire prevention diode 31 corresponds to the backfire prevention means. The power source 52 corresponds to voltage application means, the detection resistor 47 and the discrimination circuit 55 correspond to ion current detection means, and the ion current detection switch 43 corresponds to ion current detection switching means.
[0052]
As described above, in the internal combustion engine ignition device 1 according to the first embodiment, when the ignition high voltage is generated, the ion current detection switch 43 cuts off the ion current energization path, thereby detecting the ion current. The internal power supply 52 and the spark plug 13 of the circuit 24 are electrically disconnected (insulated state). For this reason, it is possible to prevent the ion current detection voltage (the voltage of the internal power supply 52) from being constantly applied to the center electrode 61 of the spark plug 13. As a result, it is possible to prevent a voltage from being applied to the center electrode 61 of the spark plug 13 other than during the spark discharge, thereby preventing the smoldering of the spark plug 13.
[0053]
In the internal combustion engine ignition device 1 according to the first embodiment, the ion current detection circuit 41 is connected to the connection point between the backfire prevention diode 31 and the ignition plug 13 (the high-voltage side end of the secondary winding 34 (the ignition high Voltage generation end) 36). For this reason, since the ignition coil 15 does not exist on the ion current energization path, it is possible to accurately detect the ion current waveform without being affected by the electrical filter effect of the ignition coil 15.
[0054]
Furthermore, in the internal combustion engine ignition device 1 of the first embodiment, on the energization path connecting the high voltage side end (ignition high voltage generation end) 36 of the secondary winding 34 of the ignition coil 15 and the ignition plug 13. By providing the backfire prevention diode 31 to the current path, the current direction that can be energized in the energization path of the secondary current 22 is limited to one direction. That is, the backflow prevention diode 31 prevents the ignition plug 13 from being energized by the energized secondary induced voltage generated at both ends of the secondary winding 34 when the primary winding 33 is energized. It is possible to prevent a spark discharge from occurring between the center electrode 61 of the spark plug 13 and the ground electrode 63 due to the secondary induction voltage.
[0055]
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an electric circuit diagram showing the configuration of the internal combustion engine ignition device 2 according to the second embodiment. In the second embodiment, one cylinder is described, but the present invention can also be applied to an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and the basic configuration of the internal combustion engine ignition device for each cylinder is the same.
[0056]
The internal combustion engine ignition device 2 of the second embodiment is largely different from the internal combustion engine ignition device 1 of the first embodiment in that the connection position of the ion current detection circuit 41 is changed. Accordingly, only different parts will be described, and description of similar parts will be omitted or simplified.
[0057]
As shown in FIG. 3, in the internal combustion engine ignition device 2 of the second embodiment, the high voltage side end (ignition high voltage generation end) 36 of the secondary winding 34 of the ignition coil 15 and the opposite side thereof. An ionic current detection circuit 41 is connected to an intermediate point P between the low voltage side end (low voltage end) 35. That is, the backflow prevention diode 51, the ion current detection switch 43, the internal power source 52, and the detection resistor 47 are connected in series in this order, and are arranged between the intermediate point P of the secondary winding 36 and the ground. ing. Further, the secondary winding 34 of the ignition coil 15 has a low voltage side end 35 when the ignition high voltage is generated connected to the positive electrode of the power supply device 11 among the ends of the primary winding 33 via the auxiliary diode 32. Connected to the end. In the auxiliary diode 32, after the spark discharge, the ion current detection switch 43 is short-circuited, and the voltage of the internal power supply 52 (ion current detection voltage) of the ion current detection circuit 41 is connected between the electrodes 61-63 of the spark plug 13. Is applied to the power supply device 11 from the secondary winding 34.
[0058]
In such an internal combustion engine ignition device 2, the ion current detection switch 43 is open while spark discharge continues in the spark plug 13. Then, after the spark discharge has ended naturally, the ion current detection switch 43 is short-circuited, so that the voltage (about 100 to 300 [V]) of the internal power supply 52 of the ion current detection circuit 41 becomes the electrode of the spark plug 13. Applied between 61-63. If ions are present in the combustion chamber when the voltage of the internal power supply 52 is applied, an ion current corresponding to the amount of ions generated flows between the electrodes of the spark plug 13. Thereby, the internal power supply 52, the ion current detection switch 43, the backflow prevention diode 51, a part of the secondary winding 34 between the intermediate point P and the high voltage side end 36, the spark plug 13, the ground, the detection resistance A current having a current value corresponding to the amount of ions generated flows in the order of 47, and the voltage across the detection resistor 47 indicates a voltage value corresponding to the ion current. In addition, the process similar to the said Embodiment 1 is applied to the ion current detection process performed in ECU19 of the ignition device 2 for internal combustion engines.
[0059]
In the internal combustion engine ignition device 2 according to the second embodiment, the intermediate point P corresponds to the secondary winding intermediate portion described in the claims, and the backflow prevention diode 51 corresponds to the backflow prevention means.
[0060]
As described above, also in the internal combustion engine ignition device 2 of the second embodiment, the ion current detection switch 43 is ionized when the ignition high voltage is generated, as in the internal combustion engine ignition device 1 of the first embodiment. By setting the current energization path to the cut-off state, the internal power source 52 and the spark plug 13 of the ion current detection circuit 24 are electrically disconnected (insulated state). For this reason, it is possible to prevent the ion current detection voltage (the voltage of the internal power supply 52) from being constantly applied to the center electrode 61 of the spark plug 13. As a result, it is possible to prevent a voltage from being applied to the center electrode 61 of the spark plug 13 other than during the spark discharge, thereby preventing the smoldering of the spark plug 13.
[0061]
In the internal combustion engine ignition device 2 according to the second embodiment, the ion current detection circuit 41 includes the high voltage side end (ignition high voltage generation end) 36 of the secondary winding 34 and the low voltage side end opposite to this. Is connected to an intermediate point P between the portion (low voltage end) 35 and only a part of the ignition coil 15 exists on the ion current conduction path. For this reason, compared with the case where the ion current detection circuit 41 is connected to the low voltage side end (low voltage end) 35 of the secondary winding 34 of the ignition coil 15, the electrical filter effect of the ignition coil can be reduced. As a result, an ion current waveform with high accuracy can be detected.
[0062]
Further, the voltage generated at the intermediate point P of the secondary winding 34 of the ignition coil 15 during the spark discharge is lower than the high voltage side end (ignition high voltage generation end) 36. Accordingly, the backflow prevention diode 51 connected to the intermediate point P can be selected from those having a lower allowable withstand voltage than when connected to the high voltage side end (ignition high voltage generating end) 36. Therefore, cost reduction can be realized.
[0063]
As mentioned above, although this invention was demonstrated according to Embodiment 1, 2, this invention is not limited to the said embodiment, A various aspect can be employ | adopted.
For example, the ion current detection start timing may be a predetermined fixed period instead of a variable period set according to the operating state.
In the internal combustion engine ignition device 2 of the second embodiment, the backfire prevention diode 31 may be provided on the energization path connecting the secondary winding 34 of the ignition coil 15 and the ignition plug 13.
Further, in the internal combustion engine ignition device according to the first and second embodiments, in order to prevent an excessive voltage signal exceeding the maximum allowable voltage value from being input to the determination circuit 55, one end is a detection terminal 56 of the determination circuit 55. An applied voltage limiting Zener diode may be provided so that the other end is connected to ground (the same potential as the negative electrode of the power supply device 11).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration of an ignition device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention having an ion current detection function.
FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of ion current detection processing executed in an electronic control unit (ECU) of the ignition device for an internal combustion engine.
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a configuration of an internal combustion engine ignition device according to a second embodiment.
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a configuration of a conventional internal combustion engine ignition device having a function of generating an ionic current.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine ignition device, 2 ... 2nd internal combustion engine ignition device, 11 ... Power supply device (battery), 13 ... Spark plug, 15 ... Ignition coil, 17 ... Igniter, 19 ... Electronic control unit (ECU), 31 ... Backfire prevention diode, 32 ... Auxiliary diode, 33 ... Primary winding, 34 ... Secondary winding, 35 ... Low voltage side end, 36 ... High voltage side end, 41 ... Ion current detection circuit, 43 ... Ion current Detection switch, 45... Voltage application capacitor, 47... Detection resistor, 51... Backflow prevention diode, 52.

Claims

An ignition coil that has a primary winding and a secondary winding, and generates a high voltage for ignition in the secondary winding by interrupting a primary current flowing in the primary winding;
Ignition switching means for energizing / interrupting the primary current flowing through the primary winding of the ignition coil;
An internal combustion engine comprising: an ignition plug connected to an ignition high voltage generating end of the secondary winding and generating a spark discharge between its electrodes when a discharge current generated by the ignition high voltage flows; Ignition device for
The secondary winding and the spark plug are connected in series on the discharge current energization path, permitting the spark plug to energize the discharge current, and the secondary winding is energized when the primary winding is energized. Backfire prevention means for preventing current from flowing in the wire,
A voltage for applying an ionic current detection voltage having the same polarity as the ignition high voltage applied to the ignition plug to the ignition plug, connected to an energization path connecting the backfire prevention means and the ignition plug. Applying means;
Ion current detection means for detecting an ion current flowing between the electrodes of the spark plug by application of the ion current detection voltage;
The voltage application means, the energization path connecting the backfire prevention means and the spark plug are connected in series on the energization path of the ionic current, and the high voltage for ignition is generated based on an external command. An ion current detection switching means for opening an energization path for applying the ion current detection voltage from time to time, and for energizing the energization path for applying the ion current detection voltage at the time of ion current detection; ,
An ignition device for an internal combustion engine comprising:

An ignition coil that has a primary winding and a secondary winding, and generates a high voltage for ignition in the secondary winding by interrupting a primary current flowing in the primary winding;
Ignition switching means for energizing / interrupting the primary current flowing through the primary winding of the ignition coil;
An internal combustion engine comprising: an ignition plug connected to an ignition high voltage generating end of the secondary winding and generating a spark discharge between its electrodes when a discharge current generated by the ignition high voltage flows; Ignition device for
The secondary winding is connected to an intermediate portion of the secondary winding between the ignition high voltage generation end of the secondary winding and the other end of the secondary winding opposite to the ignition high voltage generation end. Voltage application means for applying to the ignition plug an ion current detection voltage having the same polarity as the ignition high voltage applied to the plug;
Ion current detection means for detecting an ion current flowing between the electrodes of the spark plug by application of the ion current detection voltage;
The secondary winding is connected in series on the discharge current path connecting the one end of the primary winding and the other end of the secondary winding, and allows the discharge current of the spark plug to pass. Backflow prevention means for preventing energization of the ion current from the side to the primary winding side;
The ionic current is connected in series on the energization path of the ionic current connecting the voltage applying means and the intermediate portion of the secondary winding, and the ionic current is generated when the ignition high voltage is generated based on an external command. An ion current detection switching means for opening an energization path for applying a detection voltage, and for energizing an energization path for applying the ion current detection voltage when detecting an ion current;
An ignition device for an internal combustion engine comprising: