JPH04203270A - イオン電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分￥ｆ］ この発明は、燻発行程時に燃焼室内に発生ずるイオン電
流を検出する装置に関し、特に小形化及びコス）・タウ
ンを実現したイオン電流検出装置に関するものである。

「従来の技術］ 一般に、自動車エンジン等に用いられる内燃機関におい
ては、クランク軸と同期駆動される複数の気筒（例えば
、４気筒）により、ＥＣＵ（マイクロコンピュータ）の
制御下で、燃料（混合気）の吸入、圧縮、爆発（点火）
及び排気の４サイクルか繰り返し行われている。このと
き、ビス１〜ンで圧縮された燃料が点火→ノーイクルに
おいて最適且つ確実に燃焼されないと、他の気筒に対し
て異常な負荷がかかり、エンジンが損傷したり、未然ガ
ス流出により種々の障害をもならずおそれがある。従っ
て、内燃機関の安全を確保するためには、各気筒につい
て確実に燃焼が行われたか否かを常に検出する必要があ
る。

このため、従来より、爆発サイクルにおいて点火プラグ
のギャップ間に発生ずるイオン電流を検出し、イオン電
流レベルに基づいて燃焼状態を判定する装置が提案され
ている。

第４図は一般的なイオン電流検出装置を示す回路図であ
る。

図において、（１）は負の高電圧を発生する高圧電源、
（２）は各一端が高圧電源（１）に接続された一次巻線
（２ａ〉及び二次巻線（２ｂ）を有する点火コイル、（
３）は−次巻線（２ａ）とグランド間に挿入されたパワ
ー１〜ランジスタ、（４）は二次巻線（２ｂ）にカソー
ドが接続された逆流防止用のタイオードである。

（５）はダイオード（４）を介して二次巻線（２ｂ）に
接続された点火プラグであり、ダイオード（４）のアノ
ードに接続された放電用電極と、放電用電極に対向配置
され且つ接地されたグラン１〜電極とを備えている。グ
ランド電極は、点火プラグ（５）のハウジング即ち燃焼
室壁（図示せず）に接続されており、点火プラグ（５）
の放電用電極及びグランド電極は、各気筒の燃焼室内に
露出されている。

（６）はダイオード（４）のアノードに接続されてイオ
ン電流■を検出するための数１００Ｖ程度の電源、（７
）はタイオード（４）及び点火プラグ（５）の接続点と
電源（６）との間に挿入された逆流防止用のイオン電流
用ダイオード、（８）は電源（６）とグランドとの間に
挿入された抵抗器、ぐっ）は電源（６）及び抵抗器（８
）の接続点に設けられたイオン電流検出用の出力端子で
ある。

次に、第５図の波形図を参照しながら、第４図に示し／
ごイオン・電流検出装置の動作について説明する。

点火サイクルにおいて、ＥＣＵ（図示せず）からの制御
信号Ｃによりパワートランジスタ（３〉がオンオフ制御
され、−次巻線（２ａ）に流れる一次電流Ｔ、め通電遮
断が行われると、−次電流■１の遮断時に、二次巻線（
２１１）に負の高電圧からなる二次電圧■、が誘起され
る。これにより、点火プラグ（５）のグランド電極から
放電用電極に向けて放電火花が生し、燃焼室内の燃料は
爆発する。

このとき、正常に爆発が行われると、燃焼室内に大量の
陽イオンが発生し、この陽イオンはイオン電流■となっ
て放電用電極からイオン電流用ダイオ−Ｆ（７）を介し
て電源（６）に流れ込み、更に抵抗器（８）を介してグ
ランｌ〜に流れ込む。従って、抵抗器（８）て生じる電
圧降下量を検出すれば、イオン電流Ｉｎレベルを知るこ
とができ、正常に燃焼が行われたか否かを判定すること
ができる。

イオン電流１　ｃｊ〕レベルは出力端子（９）からＥＣ
Ｕに出力され、Ｅ　ＣＵは、点火制御された気筒におい
て正常に燃焼が行われた否がを判定する。そして、失火
等の異常が判定された場合には、点火タイミングをフィ
ーＩ・バック調整したり、危険防止σ〕ために体筒させ
るなどの処理を行う。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のイオン電流検出装置は以上のように、イオン電流
■を検出するために電源（６）を用いているので、特に
複数気筒毎に燃焼検出する場合には複数の電源（６）が
必要となり、小形化及びコストダウンを実現することが
てきないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、イオン電流検出用電源を不要とすると共に、
１つの燃焼検出回路で複数気筒の燃焼検出を行うことに
より、小形化及びニス１ヘダウンを実現したイオン電流
検出装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るイオン電流検出装置は、点火コイルの二
次巻線から発生ずる点火用の高電圧により充電されるコ
ンデンサと、コンデンサの充電電圧を制限する電圧制限
手段と、コンデンサに直列接続されたイオン電流検出用
の抵抗器と、コンデンサと二次巻線との間に挿入された
充電用ダイオードと、複数気筒の各点火プラグとコンデ
ンサとの間にそれぞれ挿入されたイオン電流用ダイオー
ドとを備えたちび）である。

［作用］ この発明においては、点火コイルの二次巻線から発生ず
る点火用の高電圧をコンデンサに蓄え、コンデンサの放
電により、抵抗器、コンデンサ、イオン電流用ダイオー
ド及び点火プラグを介した経路でイオン電流を流す。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の−・実施例を示す回路図であり、（１）
〜（５）及び（７）〜（９）は前述と同様のものである
。

（１０）は各イオン電流用ダイオード（７）を介して複
数気筒の各点火プラグ（５）に接続され゛たコンデンサ
てあり、充電用ダイオ−Ｆ（ｆ＆通ずる〉を介して各点
火コイル（２）の二次巻線（２１１）にも接続されてお
り、二次巻線（２ｂ）から発生する高電圧によって充電
されるようになっている。（１１）はコンデンサ（１０
）と各二次巻線（２ｂ）との間に挿入された充電用タイ
オードである。

（１２）はコンデンサ（１０）に並列接続されてコンデ
ンサ〈１０）に充電される電圧をクリップするツェナダ
イオ−１〜、（１３）はイオン電流■に対して逆極性と
なるように抵抗器（８）に並列接続されたダイオードで
ある。

ツェナダイオード（１２）及びダイオード（１３）は、
コンデン→ノー（１０）の充電電圧を制限するための電
圧制限手段を構成している。又、抵抗器ぐ８）〜充電用
ダイオード（１１）は、各気筒に対する燃焼検出回路を
構成している。

（１５）は充電用ダイオ−１−’（１１）と二次巻線（
２１１）との間に挿入された負荷抵抗器である。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。

前述のように、点火コイル〈２）の−次巻線（２ａ）に
おいて高圧電源（１）の通電３１！断が行われると、二
次巻線（２ｂ）側に図示した極性て高電圧ｖ２が発生し
、点火プラグ（５）、ダイオード（４）及び二次巻線（
２ｂ）を介した経路て点火電流Ｉ２（実線参照）が流れ
る。

このときの高電圧■、により、コンデン→ｊ−（１，０
）には、充電用タイオード（１１）を介して図示した極
性の電圧が充電される。尚、高電圧■２の極性は二次巻
線（２ｂ）の巻線方向等により任意に設定され得る。

コンデンサ＜１０〉の充電は、各点火プラグ（５）の点
火行程時に放電が起こり毎に行われる。そして、点火プ
ラグ（５）において正常に爆発が行われると、燃焼室内
に発生した陽・イオンは、イオン電流■となり、点火プ
ラグ（５）、イオン電流用ダイオードく７）、コンデン
サ（１０）及び抵抗器（８）を介した経路（破線参照）
て流れ、コンデンサ（１０）に充電された電圧を放電さ
せる。

このイオン電流■は、例えば４気筒工ンジン場合、＃１
〜＃４の各気筒に対して連続的に検出され、各イオン電
流■に対応して抵抗器（８）の両端間に発生ずる電圧は
、出力端子（９）からＥＣＵに取り込まれる。

このように、高電圧Ｖ２によりコンデンサ（１０）を充
電し、この充電電圧をイオン電流■によって放電させる
ことにより、コンデンサ（１０〉か電源として作用する
のて、従来回路の電源く６）を省略することがてきる。

又、各気筒毎グ）イオン電流■を各イオン電流用ダイオ
ード（７）を介してコンデンサ（１０）に流すことによ
り、各イオン電流■を１つの燃焼検出回路て検出するこ
とができ、大幅な小形化及びコストタウンが実現する。

尚、上記実施例では、各点火プラグ（５）を個別の点火
コイル（２）によって駆動する場合を示したか、同時着
火式の内燃機関に適用してもよい。

通常、４気筒エンジンの場合、点火直前の圧縮行程と爆
発後の排気行程とは同一の動作サイクルである。そして
、点火制御は圧縮行程の最終段階付近で行われるが、排
気行程にある気筒を点火制御しても爆発は起こらず何ら
支障はない。従って、従来より、圧縮行程及び排気行程
にある２つの気筒（例えば、＃１及び＃４、又は、＃３
及び＃２）を同時着火することにより、点火コイル（２
）等を削減さぜな内燃機関制御装置が用いられている。

第２図は、２つの気筒の点火プラグ（５）に対して同時
着火を行うようにした、この発明の他の実施例を示す回
路図である。

この場合、コンデンサ（１０）及び抵抗器（８）を含む
燃焼検出回路は、１つの点火コイル（２）で同時着火さ
れる２つの点火プラグ（５）のそれぞれに個別に接続さ
れている。

但し、各点火プラグ（５）を流れる点火電流Ｉ２がルー
プを形成して各燃焼検出回路において逆極性となるため
、各充電用ダイオード（１１）は、コンデンサ（１０）
と点火コイル（２）の二次巻線（２ｂ）との間に互いに
逆極性に挿入されている。同様に、各イオン電流用ダイ
オード（７）は、コンデンサ（１０〉と各点火プラグ（
５）との間に互いに逆極性に挿入されている。又、ツェ
ナダイオード（１２）及びダイオ−１”　（１：ｌ）も
互いに逆極性となっている。

第２図の暢成によれば、各抵抗器（８）の一端に設けら
れた出力端子（９）から、各点火プラグ（５）における
イオン電流■をそれぞれ検出することがてきる。

尚、図示しない他の２気筒についても、第２図と同様の
回路によりイオン電流を検出することができる。

又、第３図のように、イオン電流■の方向が同一の２気
筒に対して、同一の燃焼検出回路を共用してもよい。こ
の場合、＃］気筒及び＃３共用の各点火プラグ（５）が
一方の燃焼検出回路を共用し、＃４気筒及び＃２気筒の
各点火プラグ（５）が他方の燃焼検出回路を共用してお
り、＃３気筒及び＃２気筒の各点火プラグ（５）に対し
、図示したように、それぞれイオン電流用ダイオード（
７）を接続ずればよい。

［発明の効果］ 以］二のようにこの発明によれば、点火コイルめ二次巻
線から発生ずる点火用の高電圧により充電されるコンデ
ンサと、コンデンサの充電電圧を制限する電圧制限手段
と、コンデン→ノ°に直列接続されたイオン電流検出用
の抵抗器と、コンデンサと二次巻線との間に挿入された
充電用ダイオードと、複数気筒の各点火プラグとコンデ
ンサとの間にそれぞれ挿入されたイオン電流用ダイオー
ドとを備え、点火コイルの二次巻線から発生ずる点火用
の高電圧をコンデンサに蓄え、コンデンサの放電により
、抵抗器、コンデンサ、イオン電流用ダイオード及び点
火プラグを介し、た経路でイオン電流を流すようにした
のて、イオン電流検出用電源が不要となると共に、複数
気筒毎の燃焼検出を１つの燃焼検出回路で行うことがて
き、小形化及びコスＩ・ダウンを実現したイオン電流検
出装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図はこ
の発明の他の実施例を示す回路図、第３図は第２図の実
施例を４気筒に対して共用した状態を示す回路図、第４
図は従来のイオン電流検出装置を示す回路図、第５図は
第４図の動作を説明するための波形図である。 （２）点火コイル　　　（２１＋）・・二次巻線（５）
・・点火プラグ （７）　イオン電流用タイオード （８）・抵抗器　　　　　く９）・出力端子（１０）　
　コンデンサ （１１）・・充電用ダイオード （１２）・ツェナダイオード ■・・・イオン電流　　　　■、・・高電圧尚、図中、
同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の爆発行程時に点火プラグの電極間に発
   生するイオン電流を検出するイオン電流検出装置におい
   て、点火コイルの二次巻線から発生する点火用の高電圧
   により充電されるコンデンサと、このコンデンサの充電
   電圧を制限する電圧制限手段と、前記コンデンサに直列
   接続されたイオン電流検出用の抵抗器と、 前記コンデンサと前記二次巻線との間に挿入された充電
   用ダイオードと、複数気筒の各点火プラグと前記コンデ
   ンサとの間にそれぞれ挿入されたイオン電流用ダイオー
   ドと、を備えたことを特徴とするイオン電流検出装置。
2. （２）コンデンサ及び抵抗器を含む燃焼検出回路を、１
   つの点火コイルで同時着火される２つの点火プラグのそ
   れぞれに個別に接続し、前記コンデンサと前記点火コイ
   ルの二次巻線との間に互いに逆極性の充電用ダイオード
   をそれぞれ挿入し、 前記コンデンサと前記各点火プラグとの間に互いに逆極
   性のイオン電流用ダイオードをそれぞれ挿入し、前記個
   別の燃焼検出回路の各抵抗器の一端から前記各点火プラ
   グにおけるイオン電流をそれぞれ検出することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のイオン電流検出装置。