JP5410214B2 - Ion current detector - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の燃焼により発生するイオン電流を、素早いタイミングで正確に検出できるイオン電流検出装置に関する。   The present invention relates to an ion current detector that can accurately detect an ion current generated by combustion of an internal combustion engine at a fast timing.

自動車エンジンなどの内燃機関では、燃焼室に導入した空気及び燃料の混合気を、点火プラグの点火放電により燃焼させることでエネルギーを発生させている。このような内燃機関では、燃焼時、燃焼室内の分子がイオン化するので、適当なタイミングで点火プラグにバイアス電圧を加えると、イオン電流を取得することが可能となる。   In an internal combustion engine such as an automobile engine, energy is generated by burning an air-fuel mixture introduced into a combustion chamber by ignition discharge of a spark plug. In such an internal combustion engine, molecules in the combustion chamber are ionized at the time of combustion. Therefore, if a bias voltage is applied to the spark plug at an appropriate timing, an ionic current can be acquired.

そして、取得したイオン電流にノック信号が重畳しているか否かによってノッキング発生の有無などを把握することが可能となる。そこで、出願人は、イオン電流検出装置としては、特許文献１に記載の回路構成を提案している。   Whether or not knocking has occurred can be determined based on whether or not a knock signal is superimposed on the acquired ion current. Therefore, the applicant has proposed a circuit configuration described in Patent Document 1 as an ion current detection device.

この回路構成では、図８に示すように、コンデンサＣ１に充電された電圧をバイアス電圧として、コンデンサＣ１→ダイオードＤ４→点火プラグＰＧの経路で、イオン電流が流れる。つまり、この回路では、イオン電流が、点火トランスの二次コイルＬ２を経由しないので、そのインダクタンスによるノック検出精度の悪化がない。また、コロナ放電ノイズが生じても、イオン検出回路に影響を与えないので、失火時のコロナ放電によって燃焼状態であると誤判定することもない。   In this circuit configuration, as shown in FIG. 8, an ion current flows through the path of the capacitor C1, the diode D4, and the spark plug PG using the voltage charged in the capacitor C1 as a bias voltage. That is, in this circuit, since the ionic current does not pass through the secondary coil L2 of the ignition transformer, there is no deterioration in knock detection accuracy due to the inductance. Further, even if corona discharge noise occurs, the ion detection circuit is not affected, so that it is not erroneously determined that the combustion state is caused by the corona discharge at the time of misfire.

特願２００８−２９０００８号出願Application for Japanese Patent Application No. 2008-290008

しかし、点火プラグＰＧの両端電圧が、コンデンサＣ１のバイアス電圧を下回るまでは、イオン電流を検出できないところ、図８の回路構成では、点火放電終了後に点火プラグに帯電した電荷（残留エネルギー）の放電経路がないので、イオン電流の検出の開始タイミングが遅れるという問題がある。   However, the ion current cannot be detected until the voltage at both ends of the spark plug PG falls below the bias voltage of the capacitor C1, but in the circuit configuration of FIG. 8, the discharge of the charge (residual energy) charged in the spark plug after the ignition discharge is completed. Since there is no path, there is a problem that the start timing of detection of ion current is delayed.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、点火トランスを経由することなく、素早いタイミングから検出できるイオン電流検出装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ion current detection device capable of detecting from a quick timing without going through an ignition transformer.

上記の課題を解決するため、請求項１に係るイオン電流検出装置は、一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）が電磁結合されてなる点火トランス（１）と、一次コイル（Ｌ１）の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子（２）と、スイッチング素子（２）のＯＦＦ動作時に二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグ（ＰＧ）と、第１コンデンサ（Ｃ１）及び第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）を有し、点火プラグ（ＰＧ）の放電時に、二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいて第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）の降伏電圧に対応するレベルまで第１コンデンサ（Ｃ１）が充電されるよう構成されたバイアス回路（３）と、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流を検出する電流検出回路（４）と、を有して構成され、第１コンデンサ（Ｃ１）に、第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）とを直列接続すると共に、これらの直列回路を、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）に並列接続し、第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、点火プラグ（ＰＧ）との間に第４ダイオード（Ｄ４）を配置し、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）と二次コイル（Ｌ２）の間に、第３ダイオード（Ｄ３）を配置すると共に、二次コイル（Ｌ２）とグランドの間に、第２ツェナーダイオード（ＺＤ２）と抵抗素子（Ｒ１）の直列回路を配置し、点火放電を終えた点火プラグから、降伏状態の第２ツェナーダイオード（ＺＤ２）及び抵抗素子（Ｒ１）に電流が流れ込むよう構成されたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an ion current detection device according to claim 1 includes an ignition transformer (1) in which a primary coil (L1) and a secondary coil (L2) are electromagnetically coupled, and a primary coil (L1). A switching element (2) for ON / OFF control of the current, and a spark plug (PG) for discharging toward the ground based on a high voltage induced in the secondary coil (L2) when the switching element (2) is turned off. The first Zener diode (ZD1) has a first capacitor (C1) and a first Zener diode (ZD1), and is based on a high voltage induced in the secondary coil (L2) when the spark plug (PG) is discharged. A bias circuit (3) configured to charge the first capacitor (C1) to a level corresponding to the breakdown voltage of the first capacitor (C1), and a current detection for detecting a discharge current of the first capacitor (C1). The first diode (D1) and the second diode (D2) are connected in series to the first capacitor (C1), and these series circuits are connected to the first Zener (C4). A fourth diode (D4) is connected in parallel to the diode (ZD1), and a fourth diode (D4) is disposed between the connection point of the first capacitor (C1) and the first diode (D1) and the spark plug (PG). A third diode (D3) is disposed between (ZD1) and the secondary coil (L2), and a second Zener diode (ZD2) and a resistance element (R1) are disposed between the secondary coil (L2) and the ground. The series circuit is arranged so that current flows from the spark plug after the ignition discharge into the second Zener diode (ZD2) and the resistance element (R1) in the breakdown state.

また、請求項２に係るイオン電流検出装置は、一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）が電磁結合されてなる点火トランス（１）と、一次コイル（Ｌ１）の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子（２）と、スイッチング素子（２）のＯＦＦ動作時に二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグ（ＰＧ）と、第１コンデンサ（Ｃ１）及び第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）を有し、点火プラグ（ＰＧ）の放電時に、二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいて第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）の降伏電圧に対応するレベルまで第１コンデンサ（Ｃ１）が充電されるよう構成されたバイアス回路（３）と、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流を検出する電流検出回路（４）と、を有して構成され、第１コンデンサ（Ｃ１）に、第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）とを直列接続すると共に、これらの直列回路を、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）に並列接続し、第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、点火プラグ（ＰＧ）との間に第４ダイオード（Ｄ４）を配置し、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）と二次コイル（Ｌ２）の間に、第３ダイオード（Ｄ３）を配置すると共に、第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、二次コイル（Ｌ２）との間に、第５ダイオード（ＺＤ２）と抵抗素子（Ｒ４）の直列回路を配置し、点火放電を終えた点火プラグから、第５ダイオード（Ｄ５）と抵抗素子（Ｒ４）とを経由して、第１コンデンサ（Ｃ１）に電流が流れ込むよう構成されたことを特徴とする。   The ion current detection device according to claim 2 is an ON / OFF control of the current of the ignition transformer (1) in which the primary coil (L1) and the secondary coil (L2) are electromagnetically coupled, and the primary coil (L1). A switching element (2) that operates, a spark plug (PG) that discharges toward ground based on a high voltage induced in the secondary coil (L2) when the switching element (2) is turned off, and a first capacitor (C1) ) And the first Zener diode (ZD1), and corresponds to the breakdown voltage of the first Zener diode (ZD1) based on the high voltage induced in the secondary coil (L2) when the spark plug (PG) is discharged. A bias circuit (3) configured to charge the first capacitor (C1) to a level, and a current detection circuit (4) for detecting a discharge current of the first capacitor (C1). The first diode (D1) and the second diode (D2) are connected in series to the first capacitor (C1), and these series circuits are connected in parallel to the first Zener diode (ZD1). A fourth diode (D4) is disposed between the connection point of the first capacitor (C1) and the first diode (D1) and the spark plug (PG), and the first Zener diode (ZD1) and the secondary coil (L2) are arranged. ) Between the connection point of the first capacitor (C1) and the first diode (D1) and the secondary coil (L2) between the third diode (D3) and the secondary coil (L2). ) And the resistor element (R4) are arranged in series, and a current flows from the spark plug after the ignition discharge to the first capacitor (C1) via the fifth diode (D5) and the resistor element (R4). I will flow And characterized in that it is configured.

請求項２の発明において、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）には、第２コンデンサ（Ｃ２）が並列接続されているのが好ましい。また、第２コンデンサは、前記点火プラグ（ＰＧ）のキャパシタンス値より大きく設定されているのが更に好ましい。   In the invention of claim 2, the second capacitor (C2) is preferably connected in parallel to the first Zener diode (ZD1). The second capacitor is more preferably set to be larger than the capacitance value of the spark plug (PG).

上記各発明において、ツェナーダイオード、コンデンサ、ダイオードなどの名称は、同等の機能を発揮する電子素子の総称として使用しており、現実に流通している具体的な電子素子そのものを意味しない。したがって、カソード(cathode)端子は、一般的に、電流の流出端子を意味し、アノード(Anode)端子についても、一般的に電流の流入端子を意味するに過ぎない。   In each of the above inventions, names such as a Zener diode, a capacitor, and a diode are used as a general term for electronic elements that exhibit equivalent functions, and do not mean actual electronic elements that are actually distributed. Therefore, the cathode terminal generally means a current outflow terminal, and the anode terminal generally only means a current inflow terminal.

前記電流検出回路は、好ましくは、反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗（Ｒ３）を配置したＯＰアンプで構成され、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流が、前記帰還抵抗に流れるよう構成されている。また、好ましくは、一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）は、コイル巻線が互いに逆相に巻かれている。   The current detection circuit is preferably composed of an OP amplifier in which a feedback resistor (R3) is arranged between an inverting input terminal and an output terminal, and a discharge current of the first capacitor (C1) flows through the feedback resistor. ing. Preferably, the primary coil (L1) and the secondary coil (L2) have coil windings wound in opposite phases.

上記した本発明のイオン電流検出装置によれば、ノイズの重畳していない正確なイオン電流を、素早いタイミングから検出することができる。   According to the above-described ion current detection device of the present invention, an accurate ion current on which no noise is superimposed can be detected from a quick timing.

第１実施例に係るイオン電流検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the ion current detection apparatus which concerns on 1st Example. 図１のイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。It is drawing explaining the operation | movement content of the ion current detection apparatus of FIG. 第２実施例に係るイオン電流検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the ion current detection apparatus which concerns on 2nd Example. 図３のイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。It is drawing explaining the operation | movement content of the ion current detection apparatus of FIG. 第３実施例に係るイオン電流検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the ion current detection apparatus which concerns on 3rd Example. 第２実施例と第３実施例の動作を対比して示す説明図である。It is explanatory drawing which compares and shows operation | movement of 2nd Example and 3rd Example. 図５のイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。It is drawing explaining the operation | movement content of the ion current detection apparatus of FIG. 先行発明を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining a prior invention.

＜実施例１＞
以下、第１実施例のイオン電流検出装置を、図１及び図２に基づいて説明する。図１に示す通り、第１実施例のイオン電流検出装置は、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２が電磁結合された点火トランス１と、一次コイルＬ１の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子２と、コンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤ１を中心とするバイアス回路３と、バイアス回路３及び二次コイルＬ２に直列接続された点火プラグＰＧと、ＯＰアンプＡＭＰによる電流検出回路４とを中心に構成されている。 <Example 1>
Hereinafter, the ion current detection apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the ion current detector of the first embodiment includes an ignition transformer 1 in which a primary coil L1 and a secondary coil L2 are electromagnetically coupled, a switching element 2 that controls ON / OFF of the current in the primary coil L1, and , A bias circuit 3 centered on the capacitor C1 and the Zener diode ZD1, a spark plug PG connected in series to the bias circuit 3 and the secondary coil L2, and a current detection circuit 4 using an OP amplifier AMP. .

スイッチング素子２は、具体的にはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタInsulated Gate Bipolar Transistor）で構成されている。そして、ＩＧＢＴのゲート端子Ｇには、点火パルスＳＧが供給され、コレクタ端子Ｃは一次コイルＬ１を経由してバッテリ電源ＶＢに接続され、エミッタ端子Ｅはグランドに接続されている。なお、ＩＧＢＴのコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅには、ツェナーダイオードＺＤのカソード端子とアノード端子が各々接続されているが、便宜上、図示を省略している。   Specifically, the switching element 2 is configured by an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). An ignition pulse SG is supplied to the gate terminal G of the IGBT, the collector terminal C is connected to the battery power supply VB via the primary coil L1, and the emitter terminal E is connected to the ground. The collector terminal C and the emitter terminal E of the IGBT are connected to the cathode terminal and the anode terminal of the Zener diode ZD, respectively, but are not shown for convenience.

図示の通り、点火トランス１と、バイアス回路３と、点火プラグＰＧとで閉回路を構成している。そして、点火トランス１を構成する一次コイルＬ１と二次コイルＬ２は、コイル巻線が互いに逆相に巻かれている。そのため、スイッチング素子２がＯＦＦ遷移して一次コイルＬ１の電流が遮断されると、その時に二次コイルＬ２に発生する高電圧に基づいて、点火プラグＰＧの中心電極から接地電極に向けて点火放電するプラス放電が実現される。   As illustrated, the ignition transformer 1, the bias circuit 3, and the ignition plug PG form a closed circuit. The primary coil L1 and the secondary coil L2 constituting the ignition transformer 1 have coil windings wound in opposite phases. Therefore, when the switching element 2 is turned OFF and the current of the primary coil L1 is cut off, the ignition discharge is performed from the center electrode of the spark plug PG toward the ground electrode based on the high voltage generated in the secondary coil L2 at that time. Positive discharge is realized.

バイアス回路３は、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、及びダイオードＤ２による直列回路と、この直列回路の並列接続されるツェナーダイオードＺＤ１と、ツェナーダイオードＺＤ１に直列接続されるダイオードＤ３と、ツェナーダイオードＺＤ２及び電流制限抵抗Ｒ１による直列回路とを中心に構成されている。そして、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１の接続点は、ダイオードＤ４を経由して点火プラグＰＧに接続されている。ここで、ダイオードＤ４のアノード端子は、ダイオードＤ１のカソード端子に接続され、ダイオードＤ４のカソード端子は、点火プラグＰＧの中心電極に接続されている。   The bias circuit 3 includes a series circuit including a diode D1, a capacitor C1, and a diode D2, a Zener diode ZD1 connected in parallel to the series circuit, a diode D3 connected in series to the Zener diode ZD1, a Zener diode ZD2, and a current limiter. It is mainly composed of a series circuit by a resistor R1. A connection point between the diode D1 and the capacitor C1 is connected to the spark plug PG via the diode D4. Here, the anode terminal of the diode D4 is connected to the cathode terminal of the diode D1, and the cathode terminal of the diode D4 is connected to the center electrode of the spark plug PG.

一方、ダイオードＤ１は、そのアノード端子はグランドに接続され、カソード端子は、コンデンサＣ１を経由して、ダイオードＤ２のアノード端子に接続されている。そして、ダイオードＤ２のカソード端子に、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード端子が接続され、ダイオードＤ１のアノード端子に、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード端子が接続されている。   On the other hand, the anode terminal of the diode D1 is connected to the ground, and the cathode terminal is connected to the anode terminal of the diode D2 via the capacitor C1. The anode terminal of the Zener diode ZD1 is connected to the cathode terminal of the diode D2, and the cathode terminal of the Zener diode ZD1 is connected to the anode terminal of the diode D1.

また、ダイオードＤ２とツェナーダイオードＺＤ１の接続点に、ダイオードＤ３のアノード端子が接続されている。ダイオードＤ３のカソード端子は、二次コイルＬ２に接続されている。そして、ダイオードＤ３のカソード端子に、ツェナーダイオードＺＤ２のカソード端子が接続され、ツェナーダイオードＺＤ２のアノード端子は、電流制限抵抗Ｒ１を経由してグランドに接続されている。   The anode terminal of the diode D3 is connected to the connection point between the diode D2 and the Zener diode ZD1. The cathode terminal of the diode D3 is connected to the secondary coil L2. The cathode terminal of the Zener diode ZD2 is connected to the cathode terminal of the diode D3, and the anode terminal of the Zener diode ZD2 is connected to the ground via the current limiting resistor R1.

このバイアス回路３において、ツェナーダイオードＺＤ１は、コンデンサＣ１に充電されるバイアス電圧値を決定する素子であり、その降伏電圧Ｖｚ１としては、例えば、２５０〜３５０Ｖ程度が選択される。一方、ツェナーダイオードＺＤ２は、電流制限抵抗Ｒ１と共に、点火放電時に点火プラグＰＧに帯電した電荷を素早く放電させるための放電回路を構成している。ここで、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏電圧Ｖｚ２は、例えば、２５０〜３５０Ｖ程度が選択される。但し、イオン電流の検出時に、Ｃ１→Ｄ４→Ｌ２→ＺＤ２の経路で電流が流れることを防止するべく、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏電圧Ｖｚ２は、適宜な値が選択され、通常はＶｚ２＞Ｖｚ１となる。   In the bias circuit 3, the Zener diode ZD1 is an element that determines a bias voltage value charged in the capacitor C1, and, for example, about 250 to 350 V is selected as the breakdown voltage Vz1. On the other hand, the Zener diode ZD2 and the current limiting resistor R1 constitute a discharge circuit for quickly discharging the charge charged to the spark plug PG during ignition discharge. Here, as the breakdown voltage Vz2 of the Zener diode ZD2, for example, about 250 to 350V is selected. However, when detecting the ion current, an appropriate value is selected as the breakdown voltage Vz2 of the Zener diode ZD2 in order to prevent the current from flowing through the path of C1, D4, L2, and ZD2, and usually Vz2> Vz1. .

また、電流制限抵抗Ｒ１は、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏時の逆方向電流だけでなく（図２（ｂ）、図２（ｄ）参照）、ツェナーダイオードＺＤ２の順方向電流を制限する役目もある（図２（ａ）参照）。そのため、電力損を抑制するためには、電流制限抵抗Ｒ１の抵抗値が大きいほど有利であるが、余り大きいと点火プラグＰＧの帯電電荷を放電させる時間が長くなる。そこで、両者のバランスを考慮して、２００ＫΩ〜１ＭΩ程度の値が選択される。   Further, the current limiting resistor R1 has a function of limiting not only the reverse current when the Zener diode ZD2 breaks down (see FIGS. 2B and 2D) but also the forward current of the Zener diode ZD2 ( (See FIG. 2 (a)). Therefore, in order to suppress the power loss, it is advantageous that the resistance value of the current limiting resistor R1 is large. However, if it is too large, the time for discharging the charged charge of the spark plug PG becomes long. Therefore, in consideration of the balance between them, a value of about 200 KΩ to 1 MΩ is selected.

次に、電流検出回路４は、ＯＰアンプＡＭＰと、入力抵抗Ｒ２と、検出抵抗Ｒ３とを有して構成されている。ＯＰアンプＡＭＰは、単一電源で動作しており、非反転入力端子がグランドに接続されている。入力抵抗Ｒ２は、コンデンサＣ１とダイオードＤ２の接続点と、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子との間に接続されている。この入力抵抗Ｒ２は、検出抵抗Ｒ３→入力抵抗Ｒ２の経路で流れる電流値ｉを適宜なレベルに制限している。また、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子と出力端子の間に検出抵抗Ｒ３が接続されているので、ＯＰアンプＡＭＰからは、Ｒ３＊ｉのイオン検出信号Ｖｏｕｔが出力される。   Next, the current detection circuit 4 includes an OP amplifier AMP, an input resistor R2, and a detection resistor R3. The OP amplifier AMP operates with a single power source, and a non-inverting input terminal is connected to the ground. The input resistor R2 is connected between the connection point between the capacitor C1 and the diode D2 and the inverting input terminal of the OP amplifier AMP. The input resistor R2 limits the current value i flowing through the path of the detection resistor R3 → the input resistor R2 to an appropriate level. Further, since the detection resistor R3 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the OP amplifier AMP, the ion detection signal Vout of R3 * i is output from the OP amplifier AMP.

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図１に示すイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。先ず、点火パルスＳＧがＬレベルに変化してスイッチング素子２がＯＦＦ状態となると、図２（ａ）に示すように、二次コイルＬ２には、図１に示す向きの高電圧が誘起する。   FIG. 2A to FIG. 2D are diagrams for explaining the operation contents of the ion current detection device shown in FIG. First, when the ignition pulse SG changes to L level and the switching element 2 is turned off, a high voltage in the direction shown in FIG. 1 is induced in the secondary coil L2, as shown in FIG.

そのため、ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデンサＣ１で構成された直列回路からダイオードＤ３を経由する第１経路と、降伏状態のツェナーダイオードＺＤ１からダイオードＤ３を経由する第２経路と、電流制限抵抗Ｒ１及びツェナーダイオードＺＤ２を通過する第３経路とを通過した後、二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で点火放電電流が流れる。   Therefore, a first path from the series circuit composed of the diodes D1 and D2 and the capacitor C1 via the diode D3, a second path from the breakdown Zener diode ZD1 to the diode D3, the current limiting resistor R1 and the Zener diode After passing through the third path passing through ZD2, an ignition discharge current flows through the path of secondary coil L2 → ignition plug PG.

但し、電流制限抵抗Ｒ１が、適度に大きい抵抗値に設定されているので、第１経路の電流値に比較して第３経路の電流値は無視でき、コンデンサＣ１に十分な充電電流が流れ、素早くツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧のレベルまで充電される。   However, since the current limiting resistor R1 is set to a reasonably large resistance value, the current value of the third path can be ignored as compared with the current value of the first path, and a sufficient charging current flows through the capacitor C1. The Zener diode ZD1 is quickly charged to the breakdown voltage level.

その後、点火放電動作が終了すると、図２（ｂ）に示すように、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ツェナーダイオードＺＤ２→電流制限抵抗Ｒ１→グランドの経路で電流が流れて、点火プラグＰＧの両端電圧が急激に低下する。   Thereafter, when the ignition discharge operation is completed, as shown in FIG. 2B, a current flows through a path of the spark plug PG → secondary coil L2 → zener diode ZD2 → current limiting resistor R1 → ground, and the spark plug PG The voltage at both ends drops rapidly.

このように、本実施例では、点火プラグＰＧの両端電圧は素早く降下して残留エネルギーが放電されるが、点火プラグＰＧの両端電圧が、コンデンサＣ１の両端電圧に対応する電圧値まで降下すると、その後は、図２（ｃ）に示すように、入力抵抗Ｒ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ４→点火プラグＰＧの経路でイオン電流ｉが流れ、ＯＰアンプＡＭＰからは、イオン電流ｉに対応して検出電圧Ｖｏｕｔ≒ｉ＊Ｒ３とが得られる。   Thus, in this embodiment, the voltage across the spark plug PG quickly drops and the residual energy is discharged. However, when the voltage across the spark plug PG drops to a voltage value corresponding to the voltage across the capacitor C1, Thereafter, as shown in FIG. 2 (c), the ion current i flows through the path of the input resistance R2, the capacitor C1, the diode D4, and the spark plug PG, and the OP amplifier AMP detects the detected voltage corresponding to the ion current i. Vout≈i * R3 is obtained.

なお、本実施例では、二次コイルＬ２が、ツェナーダイオードＺＤ２及び電流制限抵抗Ｒ１を経由してグランドに接続されているので、スイッチング素子２のＯＮ遷移時の動作が問題になる。すなわち、図２（ｄ）に示すように、スイッチング素子２のＯＮ遷移時には、二次コイルＬ２の図示の電圧が発生し、二次コイルＬ２→降伏状態のツェナーダイオードＺＤ２→電流制限抵抗Ｒ１→ダイオードＤ１→ダイオードＤ４→二次コイルＬ２の電流閉回路が形成される。しかし、この閉回路に流れる電流は、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏電圧と、適宜な高抵抗値に設定された電流制限抵抗Ｒ１とで制限されるので、何ら問題が生じない。   In this embodiment, since the secondary coil L2 is connected to the ground via the Zener diode ZD2 and the current limiting resistor R1, the operation of the switching element 2 during the ON transition becomes a problem. That is, as shown in FIG. 2D, when the switching element 2 is turned on, the illustrated voltage of the secondary coil L2 is generated, and the secondary coil L2 → the zener diode ZD2 in the breakdown state → the current limiting resistor R1 → the diode. A current closed circuit of D1 → diode D4 → secondary coil L2 is formed. However, since the current flowing in the closed circuit is limited by the breakdown voltage of the Zener diode ZD2 and the current limiting resistor R1 set to an appropriate high resistance value, no problem occurs.

以上の通り、この実施例では、図２（ｂ）に示す経路で、残留エネルギーが素早く放電されるので、イオン電流を迅速に検出することができ、波形ダレが生じることもない。   As described above, in this embodiment, since the residual energy is quickly discharged through the path shown in FIG. 2B, the ionic current can be detected quickly, and the waveform does not sag.

＜実施例２＞
続いて、第２実施例のイオン電流検出装置を、図３及び図４に基づいて説明する。図３に示す通り、第２実施例のイオン電流検出装置は、バイアス回路３の構成が第１実施例と相違する。すなわち、第１実施例では、ツェナーダイオードＺＤ１とダイオードＤ３の直列回路に、ツェナーダイオードＺＤ２及び電流制限抵抗Ｒ１の直列回路が並列接続されているが、第２実施例はこの点が相違する。 <Example 2>
Next, the ion current detection device of the second embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the ion current detector of the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the bias circuit 3. That is, in the first embodiment, the series circuit of the Zener diode ZD2 and the current limiting resistor R1 is connected in parallel to the series circuit of the Zener diode ZD1 and the diode D3, but this is different in the second embodiment.

図３に示す通り、第１実施例のツェナーダイオードＺＤ２及び電流制限抵抗Ｒ１に代えて、第２実施例では、ダイオードＤ５及び電流制限抵抗Ｒ４の直列回路が設けられている。更に具体的に説明すると、ダイオードＤ３のカソード端子と、ダイオードＤ４のアノード端子の間に、ダイオードＤ５及び電流制限抵抗Ｒ４が直列接続されている。また、ダイオードＤ５のアノード端子は、ダイオードＤ３のカソード端子と二次コイルＬ２に接続され、ダイオードＤ５のカソード端子は抵抗Ｒ４に接続されている。   As shown in FIG. 3, instead of the Zener diode ZD2 and the current limiting resistor R1 of the first embodiment, a series circuit of a diode D5 and a current limiting resistor R4 is provided in the second embodiment. More specifically, a diode D5 and a current limiting resistor R4 are connected in series between the cathode terminal of the diode D3 and the anode terminal of the diode D4. The anode terminal of the diode D5 is connected to the cathode terminal of the diode D3 and the secondary coil L2, and the cathode terminal of the diode D5 is connected to the resistor R4.

但し、上記した部分を除き、（ａ）ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、及びダイオードＤ２による直列回路に、ツェナーダイオードＺＤ１が並列接続される点、（ｂ）ダイオードＤ２とツェナーダイオードＺＤ１の接続点に、ダイオードＤ３が接続される点、及び、（ｃ）ダイオードＤ１とコンデンサＣ１の接続点にダイオードＤ４が接続される点については、第１実施例と同様である。   However, except for the above-described portions, (a) a Zener diode ZD1 is connected in parallel to a series circuit including a diode D1, a capacitor C1, and a diode D2, and (b) a diode is connected to a connection point between the diode D2 and the Zener diode ZD1. The point that D3 is connected and (c) the point that the diode D4 is connected to the connection point between the diode D1 and the capacitor C1 are the same as in the first embodiment.

また、電流制限抵抗Ｒ４も、その抵抗値が大きいほど電力損を抑制する上で有利であるが、余り大きいと点火プラグＰＧの帯電電荷を放電させる時間が長くなるので、両者のバランスを考慮して、２００ＫΩ〜１ＭΩ程度の値が選択される。   Also, the current limiting resistor R4 is more advantageous in suppressing power loss as its resistance value is larger. However, if it is too large, the time for discharging the charged charge of the spark plug PG becomes longer. Thus, a value of about 200 KΩ to 1 MΩ is selected.

以下、図４に基づいて動作内容を説明する。先ず、点火パルスＳＧがＬレベルに変化してスイッチング素子２がＯＦＦ状態となると、図４（ａ）に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデンサＣ１で構成された回路からダイオードＤ３を経由する第１経路と、降伏状態のツェナーダイオードＺＤ１からダイオードＤ３を経由する第２経路とを通過して、二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で点火放電電流が流れる。そして、コンデンサＣ１は、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧のレベルまで充電される。   The operation contents will be described below with reference to FIG. First, when the ignition pulse SG is changed to the L level and the switching element 2 is turned off, as shown in FIG. 4A, a first circuit passing through the diode D3 from the circuit constituted by the diodes D1 and D2 and the capacitor C1. The ignition discharge current flows through the first path and the second path passing through the diode D3 from the breakdown Zener diode ZD1 through the path from the secondary coil L2 to the spark plug PG. The capacitor C1 is charged to the level of the breakdown voltage of the Zener diode ZD1.

その後、点火放電動作が終了すると、図４（ｂ）に示すように、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４→コンデンサＣ１の経路で電流が流れて、点火プラグＰＧの両端電圧が急激に低下して、コンデンサＣ１の両端電圧は増加する。そして、点火プラグＰＧの両端電圧が、コンデンサＣ１の両端電圧に対応する電圧値まで低下すると、その後は、図４（ｃ）に示すように、入力抵抗Ｒ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ４→点火プラグＰＧの経路でイオン電流ｉが流れ、ＯＰアンプＡＭＰからはイオン電流ｉに対応する検出電圧Ｖｏｕｔ≒ｉ＊Ｒ３が得られる。   Thereafter, when the ignition discharge operation is finished, as shown in FIG. 4B, a current flows through a path of the spark plug PG → secondary coil L2 → diode D5 → current limiting resistor R4 → capacitor C1, and the spark plug PG The voltage between both ends of the capacitor abruptly decreases and the voltage across the capacitor C1 increases. When the voltage across the spark plug PG decreases to a voltage value corresponding to the voltage across the capacitor C1, thereafter, as shown in FIG. 4C, the input resistance R2, the capacitor C1, the diode D4, and the spark plug PG. The ion current i flows through the path, and the detection voltage Vout≈i * R3 corresponding to the ion current i is obtained from the OP amplifier AMP.

なお、本実施例では、二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４→ダイオードＤ４の閉回路ができ、スイッチング素子２のＯＮ遷移時の動作が問題になる（図２（ｄ）参照）。しかし、この閉回路に流れる電流は、適宜な高抵抗値に設定された電流制限抵抗Ｒ４で制限されるので、何ら問題が生じない。   In this embodiment, a closed circuit of secondary coil L2 → diode D5 → current limiting resistor R4 → diode D4 can be formed, and the operation at the time of ON transition of the switching element 2 becomes a problem (see FIG. 2 (d)). However, since the current flowing in the closed circuit is limited by the current limiting resistor R4 set to an appropriate high resistance value, no problem occurs.

ところで、点火プラグＰＧの帯電電荷が放電して、点火プラグＰＧの中心電極の電位Ｖｂが、ダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａに一致するまで低下した後は、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４の放電経路を経由して帯電電荷が放電することがない。   By the way, after the charged charge of the spark plug PG is discharged and the potential Vb of the center electrode of the spark plug PG decreases until it matches the potential Va of the cathode terminal of the diode D1, the spark plug PG → secondary coil L2 → The charged charge is not discharged via the discharge path of the diode D5 → current limiting resistor R4.

そのため、Ｖａ＝Ｖｂとなった後は、点火プラグＰＧの帯電電荷の自然放電によって、Ｖａ＝Ｖｂ−ＶＦの条件が成立するまでは、ダイオードＤ４がＯＦＦ状態を維持して、イオン電流を検出できないという問題がある。なお、ＶＦは、ダイオードＤ４の順方向電圧降下であり、ダイオードＤ４として、逆方向の耐圧が数１０ＫＶ程度の高圧ダイオードを使用するため、ＶＦ≒３０Ｖであり、Ｖａ＝ＶｂからＶａ＝Ｖｂ−ＶＦとなるまでの遅れ時間が無視できない。   Therefore, after Va = Vb, the diode D4 remains in the OFF state and the ionic current cannot be detected until the condition Va = Vb-VF is satisfied by the spontaneous discharge of the charged charge of the spark plug PG. There is a problem. Note that VF is a forward voltage drop of the diode D4, and a high-voltage diode having a reverse breakdown voltage of about several tens KV is used as the diode D4. Therefore, VF≈30V, and Va = Vb to Va = Vb−VF. The delay time to become cannot be ignored.

＜実施例３＞
そこで、この点を改善するには、第３実施例のイオン電流検出装置が採用される。図５に示す通り、第３実施例のイオン電流検出装置は、ツェナーダイオードＺＤ１にコンデンサＣ２が並列接続される点で第２実施例と相違し、それ以外は、第２実施例と同一構成である。コンデンサＣ２は、点火プラグＰＧのキャパシタンス値より適宜に大きい５０ｐＦ〜１０００ｐＦ程度のキャパシタンス値のものが使用される。なお、図５に示す通り、以下の説明では、点火プラグＰＧの中心電極の電位をＶｂ’とし、ダイオードＤ１のカソード端子の電位をＶａ’とする。また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード端子の電位をＶｃとする。 <Example 3>
Therefore, to improve this point, the ion current detector of the third embodiment is employed. As shown in FIG. 5, the ion current detection device of the third embodiment is different from the second embodiment in that a capacitor C2 is connected in parallel to a Zener diode ZD1, and the other configurations are the same as those of the second embodiment. is there. The capacitor C2 has a capacitance value of about 50 pF to 1000 pF, which is appropriately larger than the capacitance value of the spark plug PG. As shown in FIG. 5, in the following description, the potential of the center electrode of the spark plug PG is Vb ′, and the potential of the cathode terminal of the diode D1 is Va ′. Further, as shown in FIGS. 6A to 6C, the potential of the anode terminal of the Zener diode ZD1 is set to Vc.

以下、先ず、図７に基づいて動作内容を概略的に確認する。点火パルスＳＧがＬレベルに変化してスイッチング素子２がＯＦＦ状態となると、図７（ａ）に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデンサＣ１で構成された回路からダイオードＤ３を経由する第１経路と、ツェナーダイオードＺＤ１及びコンデンサＣ２の並列回路からダイオードＤ３を経由する第２経路とを通過して、二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で点火放電電流が流れる。   Hereinafter, first, the operation content will be roughly confirmed based on FIG. When the ignition pulse SG changes to L level and the switching element 2 is turned off, as shown in FIG. 7A, the first path via the diode D3 from the circuit constituted by the diodes D1 and D2 and the capacitor C1. Then, the ignition discharge current flows through the path of the secondary coil L2 → the spark plug PG through the second path via the diode D3 from the parallel circuit of the zener diode ZD1 and the capacitor C2.

そして、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２は、素早くツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖｚ１に対応するレベルまで充電される。ここで、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧降下をＶｆとすると、コンデンサＣ２の両端電圧Ｖ２は、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖｚ１に一致するのに対して（Ｖ２＝Ｖｚ１）、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖ１は、点火放電時には、Ｖ１＝Ｖｚ１−２＊Ｖｆとなる。つまり、図７（ａ）に示す点火放電動作時には、Ｖ２＝Ｖ１＋２＊Ｖｆの関係が成立し、Ｖ２＞Ｖ１となる。   The capacitors C1 and C2 are quickly charged to a level corresponding to the breakdown voltage Vz1 of the Zener diode ZD1. Here, when the forward voltage drop of the diodes D1 and D2 is Vf, the voltage V2 across the capacitor C2 matches the breakdown voltage Vz1 of the Zener diode ZD1 (V2 = Vz1), whereas the voltage across the capacitor C1. V1 becomes V1 = Vz1-2 * Vf at the time of ignition discharge. That is, during the ignition discharge operation shown in FIG. 7A, the relationship V2 = V1 + 2 * Vf is established, and V2> V1.

その後、点火放電動作が終了すると、図７（ｂ）に示すように、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４→コンデンサＣ１の経路で電流が流れるので、点火プラグＰＧの中心電極の電位Ｖｂ’が急激に低下する一方で、ダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａ’は増加する。   After that, when the ignition discharge operation is completed, as shown in FIG. 7B, a current flows through the path of the spark plug PG → secondary coil L2 → diode D5 → current limiting resistor R4 → capacitor C1, so While the potential Vb ′ of the center electrode rapidly decreases, the potential Va ′ of the cathode terminal of the diode D1 increases.

ここで、点火プラグＰＧの帯電電荷の放電動作について、その開始タイミングを検討する。ダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａ’は、点火プラグＰＧの帯電電荷の放電開始タイミングでは、Ｖａ’＝−Ｖ２＋Ｖｆ＋Ｖ１であり、前記したＶ２＝Ｖ１＋２＊Ｖｆの関係を代入すると、Ｖａ’は、マイナス電位の−Ｖｆとなる（図６（ａ）参照）。これに対して、図６（ｄ）に示す実施例２の場合には、点火プラグＰＧの帯電電荷の放電開始タイミングにおける、同一点の電位Ｖａは、Ｖ１＋２Ｖｆ＝Ｖｚ１であり、２５０〜３５０Ｖ程度のプラス電位である。なお、ここでは、便宜上、ツェナーダイオードＺＤ１の順方向電圧降下を、ダイオードＤ２の順方向電圧降下と同一値のＶｆとした。   Here, the start timing of the discharge operation of the charged charge of the spark plug PG will be considered. The potential Va ′ of the cathode terminal of the diode D1 is Va ′ = − V2 + Vf + V1 at the discharge start timing of the charged charge of the spark plug PG, and Va ′ is a negative potential when the relationship of V2 = V1 + 2 * Vf is substituted. -Vf (see FIG. 6A). On the other hand, in the case of Example 2 shown in FIG. 6D, the potential Va at the same point at the discharge start timing of the charged charge of the spark plug PG is V1 + 2Vf = Vz1, which is about 250 to 350V. Positive potential. Here, for convenience, the forward voltage drop of the Zener diode ZD1 is set to Vf having the same value as the forward voltage drop of the diode D2.

以上の関係から明らかなように、実施例２と実施例３では、点火プラグＰＧの帯電電荷の放電開始時におけるダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａ，Ｖａ’が、Ｖａ＞＞Ｖａ’である点で大きく相違する。そのため、実施例３では、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４→コンデンサＣ１の経路で急激に電位Ｖｂ’が低下して、Ｖａ’＝Ｖｂ’の条件が成立する。そして、実施例３においてＶａ’＝Ｖｂ’が成立したタイミングと、実施例２においてＶａ＝Ｖｂが成立したタイミングとで、点火プラグＰＧの中心電極の電位Ｖｂ’Ｖｂを比較すると、Ｖｂ’＜Ｖｂとなり、実施例３の方が、より低いレベルまで点火プラグＰＧの両端電圧を降下させることができる。なお、Ｖｂ’＝Ｖａ’となった後は、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４の放電経路が機能しない点は、実施例３も実施例２と同じである。   As is clear from the above relationship, in Examples 2 and 3, the potentials Va and Va ′ of the cathode terminal of the diode D1 at the start of discharging of the charged charge of the spark plug PG are Va >> Va ′. Is very different. For this reason, in the third embodiment, the potential Vb ′ rapidly decreases along the path of the spark plug PG → secondary coil L2 → diode D5 → current limiting resistor R4 → capacitor C1, and the condition Va ′ = Vb ′ is satisfied. Then, when the potential Vb′Vb of the center electrode of the spark plug PG is compared between the timing at which Va ′ = Vb ′ is established in the third embodiment and the timing at which Va = Vb is established in the second embodiment, Vb ′ <Vb Thus, in the third embodiment, the voltage across the spark plug PG can be lowered to a lower level. The third embodiment is the same as the second embodiment in that after Vb ′ = Va ′, the discharge path of the spark plug PG → secondary coil L2 → diode D5 → current limiting resistor R4 does not function.

但し、コンデンサＣ２のキャパシタンス値は、点火プラグＰＧのキャパシタンス値（例えば１５ｐＦ程度）より適宜に大きい値に設定されているので、実施例３において、Ｖａ’＝Ｖｂ’の条件が成立したタイミングでは、未だ、コンデンサＣ２の電荷は、図６（ｂ）に示す極性を維持している。そのため、その後は、図６（ｂ）に示すように、抵抗Ｒ２→ダイオードＤ２→コンデンサＣ２の経路で、コンデンサＣ２が引き続き正方向に充電される。つまり、ダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａ’は、コンデンサＣ２の正方向の充電によって引き続き増加する。このように、実施例３では、点火プラグＰＧの帯電電荷の自然放電を待つことなく、速やかに、Ｖａ’＝Ｖｂ’＋ＶＦの条件が成立することになり、実施例２の場合より早期にイオン電流を検出することができる。   However, since the capacitance value of the capacitor C2 is set to a value appropriately larger than the capacitance value of the spark plug PG (for example, about 15 pF), in Example 3, at the timing when the condition Va ′ = Vb ′ is satisfied, Still, the charge of the capacitor C2 maintains the polarity shown in FIG. Therefore, thereafter, as shown in FIG. 6B, the capacitor C2 is continuously charged in the positive direction along the path of the resistor R2, the diode D2, and the capacitor C2. That is, the potential Va ′ at the cathode terminal of the diode D1 continues to increase due to the positive charging of the capacitor C2. As described above, in the third embodiment, the condition Va ′ = Vb ′ + VF is quickly established without waiting for the spontaneous discharge of the charged charge of the spark plug PG. Current can be detected.

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な回路構成は、何ら本発明を限定するものではない。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, specific circuit structure does not limit this invention at all.

Ｌ１ 一次コイル
Ｌ２ 二次コイル
１ 点火トランス
２ スイッチング素子
３ バイアス回路
４ 電流検出回路
ＰＧ 点火プラグ
Ｃ１ 第１コンデンサ
ＺＤ１ 第１ツェナーダイオード
Ｒ１ 抵抗素子 L1 Primary coil L2 Secondary coil 1 Ignition transformer 2 Switching element 3 Bias circuit 4 Current detection circuit PG Spark plug C1 First capacitor ZD1 First Zener diode R1 Resistance element

Claims (6)

一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）が電磁結合されてなる点火トランス（１）と、一次コイル（Ｌ１）の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子（２）と、スイッチング素子（２）のＯＦＦ動作時に二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグ（ＰＧ）と、第１コンデンサ（Ｃ１）及び第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）を有し、点火プラグ（ＰＧ）の放電時に、二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいて第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）の降伏電圧に対応するレベルまで第１コンデンサ（Ｃ１）が充電されるよう構成されたバイアス回路（３）と、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流を検出する電流検出回路（４）と、を有して構成され、
第１コンデンサ（Ｃ１）に、第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）とを直列接続すると共に、これらの直列回路を、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）に並列接続し、
第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、点火プラグ（ＰＧ）との間に第４ダイオード（Ｄ４）を配置し、
第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）と二次コイル（Ｌ２）の間に、第３ダイオード（Ｄ３）を配置すると共に、二次コイル（Ｌ２）とグランドの間に、第２ツェナーダイオード（ＺＤ２）と抵抗素子（Ｒ１）の直列回路を配置し、
点火放電を終えた点火プラグから、降伏状態の第２ツェナーダイオード（ＺＤ２）及び抵抗素子（Ｒ１）に電流が流れ込むよう構成されたことを特徴とするイオン電流検出装置。 An ignition transformer (1) in which a primary coil (L1) and a secondary coil (L2) are electromagnetically coupled, a switching element (2) for controlling ON / OFF of a current of the primary coil (L1), and a switching element (2) A spark plug (PG) that discharges toward the ground based on a high voltage induced in the secondary coil (L2) during the OFF operation, a first capacitor (C1), and a first Zener diode (ZD1), When discharging the spark plug (PG), the first capacitor (C1) is charged to a level corresponding to the breakdown voltage of the first Zener diode (ZD1) based on the high voltage induced in the secondary coil (L2). A bias circuit (3) configured, and a current detection circuit (4) for detecting a discharge current of the first capacitor (C1),
The first diode (D1) and the second diode (D2) are connected in series to the first capacitor (C1), and these series circuits are connected in parallel to the first Zener diode (ZD1).
A fourth diode (D4) is disposed between the connection point of the first capacitor (C1) and the first diode (D1) and the spark plug (PG);
The third diode (D3) is disposed between the first Zener diode (ZD1) and the secondary coil (L2), and the second Zener diode (ZD2) and the resistor are disposed between the secondary coil (L2) and the ground. Arranging a series circuit of elements (R1),
An ion current detection device configured to allow current to flow from a spark plug after ignition discharge to a second Zener diode (ZD2) and a resistance element (R1) in a breakdown state. 一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）が電磁結合されてなる点火トランス（１）と、一次コイル（Ｌ１）の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子（２）と、スイッチング素子（２）のＯＦＦ動作時に二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグ（ＰＧ）と、第１コンデンサ（Ｃ１）及び第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）を有し、点火プラグ（ＰＧ）の放電時に、二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいて第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）の降伏電圧に対応するレベルまで第１コンデンサ（Ｃ１）が充電されるよう構成されたバイアス回路（３）と、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流を検出する電流検出回路（４）と、を有して構成され、
第１コンデンサ（Ｃ１）に、第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）とを直列接続すると共に、これらの直列回路を、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）に並列接続し、
第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、点火プラグ（ＰＧ）との間に第４ダイオード（Ｄ４）を配置し、
第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）と二次コイル（Ｌ２）の間に、第３ダイオード（Ｄ３）を配置すると共に、第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、二次コイル（Ｌ２）との間に、第５ダイオード（ＺＤ２）と抵抗素子（Ｒ４）の直列回路を配置し、
点火放電を終えた点火プラグから、第５ダイオード（Ｄ５）と抵抗素子（Ｒ４）とを経由して、第１コンデンサ（Ｃ１）に電流が流れ込むよう構成されたことを特徴とするイオン電流検出装置。 An ignition transformer (1) in which a primary coil (L1) and a secondary coil (L2) are electromagnetically coupled, a switching element (2) for controlling ON / OFF of a current of the primary coil (L1), and a switching element (2) A spark plug (PG) that discharges toward the ground based on a high voltage induced in the secondary coil (L2) during the OFF operation, a first capacitor (C1), and a first Zener diode (ZD1), When discharging the spark plug (PG), the first capacitor (C1) is charged to a level corresponding to the breakdown voltage of the first Zener diode (ZD1) based on the high voltage induced in the secondary coil (L2). A bias circuit (3) configured, and a current detection circuit (4) for detecting a discharge current of the first capacitor (C1),
The first diode (D1) and the second diode (D2) are connected in series to the first capacitor (C1), and these series circuits are connected in parallel to the first Zener diode (ZD1).
A fourth diode (D4) is disposed between the connection point of the first capacitor (C1) and the first diode (D1) and the spark plug (PG);
A third diode (D3) is disposed between the first Zener diode (ZD1) and the secondary coil (L2), the connection point between the first capacitor (C1) and the first diode (D1), and the secondary coil. A series circuit of a fifth diode (ZD2) and a resistance element (R4) is arranged between (L2) and
An ion current detecting device characterized in that a current flows into the first capacitor (C1) through the fifth diode (D5) and the resistance element (R4) from the spark plug that has finished the ignition discharge. . 第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）には、第２コンデンサ（Ｃ２）が並列接続されている請求項２に記載のイオン電流検出装置。   The ion current detection device according to claim 2, wherein a second capacitor (C2) is connected in parallel to the first Zener diode (ZD1). 第２コンデンサ（Ｃ２）は、前記点火プラグ（ＰＧ）のキャパシタンス値より大きく設定されている請求項３に記載のイオン電流検出装置。   The ion capacitor according to claim 3, wherein the second capacitor (C2) is set larger than a capacitance value of the spark plug (PG). 前記電流検出回路は、反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗（Ｒ３）を配置したＯＰアンプで構成され、
第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流が、前記帰還抵抗に流れるよう構成されている請求項１〜４の何れかに記載のイオン電流検出装置。 The current detection circuit includes an OP amplifier in which a feedback resistor (R3) is disposed between an inverting input terminal and an output terminal.
The ion current detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein a discharge current of the first capacitor (C1) flows through the feedback resistor. 一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）は、コイル巻線が互いに逆相に巻かれている請求項１〜５の何れかに記載のイオン電流検出装置。   The ion current detecting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the primary coil (L1) and the secondary coil (L2) are wound in opposite phases.
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