JPH0544569A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼状態検出装置

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JPH0544569A
JPH0544569A JP23075991A JP23075991A JPH0544569A JP H0544569 A JPH0544569 A JP H0544569A JP 23075991 A JP23075991 A JP 23075991A JP 23075991 A JP23075991 A JP 23075991A JP H0544569 A JPH0544569 A JP H0544569A
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JP
Japan
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voltage
ion current
zener
engine
zener diode
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Pending
Application number
JP23075991A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruyuki Nishio
治之 西尾
Toshio Ishii
俊夫 石井
Takashi Kouhira
高志 向平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Priority to JP23075991A priority Critical patent/JPH0544569A/ja
Publication of JPH0544569A publication Critical patent/JPH0544569A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F02P2017/125Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン電流測定用電源であるコンデンサの充
電電圧制限用のツェナ−ダイオ−ドなどの素子に異常が
発生したときにも、イオン電流測定用電源であるコンデ
ンサに過大電圧が掛ってしまうことがなく、そのままエ
ンジンの運転継続が可能な内燃機関の燃焼状態検出装置
を提供すること。 【構成】 イオン電流測定用電源であるコンデンサ3の
充電電圧制限用として2個のツェナ−ダイオ−ド1、2
を並列に設置し、ツェナー電圧を監視する故障検出回路
10を設けたものである。 【効果】 充電電圧制限用ツェナ−ダイオ−ドが、故障
を起こした場合、イオン電流検出装置の保護装置として
の機能を有するだけでなく、充電電圧をモニタすること
により、ツェナ−ダイオ−ドが起こした故障の検出をも
確実に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃焼状態
を、気筒内でのイオン電流の状態から検出する装置に係
り、特に自動車用ガソリンエンジンなど、排ガス規制が
厳しいエンジンに好適な内燃機関の燃焼状態検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】自動車エンジンの点火プラグで放電が行
われると、その直後に点火プラグの周辺の混合気がイオ
ン化される。そこで、点火用とは別の電圧を、点火直後
の僅かな期間、点火プラグに印加しておくと、点火プラ
グの電極間にイオン電流が流れる。そして、このイオン
電流の状態と、その発生タイミングは、エンジンの燃焼
状態や着火のタイミングで変化する。このため、イオン
電流を検出して測定することにより、エンジンの燃焼状
態や着火タイミングを知ることができる。
【0003】このような方法で内燃機関の燃焼状態検出
を行う従来技術として、例えば、特開昭56−1336
41号公報や、特開平2−104978号公報があり、
これらの従来技術では、イオン電流測定用の電源とし
て、点火放電電圧により充電されるコンデンサを設置
し、このコンデンサの充電電圧制限のための素子として
ツェナ−ダイオ−ドを使用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、イ
オン電流測定用電源となるコンデンサの充電電圧制限用
素子であるツェナ−ダイオ−ドの異常発生について配慮
がされておらず、このツェナ−ダイオ−ドが何らかの原
因で故障を起した際、イオン電流の測定が不可能になる
だけでなく、上記コンデンサの耐圧値を越える電圧が、
このコンデンサに掛り、さらに故障が拡大したり、エン
ジンの点火動作が停止してエンジン停止の虞れがあると
いう問題があった。
【0005】本発明の目的は、内燃機関のイオン電流を
検出する装置において、イオン電流測定用電源であるコ
ンデンサの充電電圧制限用のツェナ−ダイオ−ドなどの
素子に異常が発生したときにも、イオン電流測定用電源
であるコンデンサに過大電圧が掛ってしまうことがな
く、そのままエンジンの運転継続が可能な内燃機関の燃
焼状態検出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のために、
第1の本発明では、イオン電流測定用電源であるコンデ
ンサの充電電圧制限用ツェナ−ダイオ−ドを並列に複数
個設置したものである。ここで、一方のツェナ−ダイオ
−ドは劣化ダメ−ジを受けなくするために、それぞれの
ツェナ−ダイオ−ドのツェナ−電圧値を変えたものであ
る。
【0007】また、第2の本発明では、イオン電流測定
用電源であるコンデンサの充電電圧制限用素子と並列に
少なくとも1個のスイッチング素子を設けたものであ
る。
【0008】さらに、第3の本発明では、上記コンデン
サの充電電圧をモニタする手段を設けたものである。
【0009】
【作用】イオン電流測定用電源であるコンデンサの充電
電圧制限用ツェナ−ダイオ−ドが並列に複数個、設置し
てあるので、一方のツェナ−ダイオ−ドが故障をきたし
断線状態となったとき、他方のツェナ−ダイオ−ドが上
記ツェナ−ダイオ−ドの代替として動作するため、過大
電圧が上記コンデンサに掛ってしまうのが抑えられる。
【0010】また、それぞれのツェナ−ダイオ−ドのツ
ェナ−電圧値が変えてあるので、通常時は、ツェナ−電
圧値の高いツェナ−ダイオ−ドは劣化ダメ−ジを受けな
いため、ツェナ−電圧値の低いツェナ−ダイオ−ドが故
障したときも、新品と同等のツェナ−ダイオ−ドを代替
品として動作させることができる。この場合、故障時前
後のコンデンサ充電電圧の制限値が異なるため、この電
圧値を測定することにより、ツェナ−ダイオ−ドの故障
を検知することができる。
【0011】さらに、上記コンデンサの充電電圧制限用
ツェナ−ダイオ−ドと並列にスイッチング素子を設置し
たので、ツェナ−ダイオ−ドのツェナ−電圧値以上の電
圧がコンデンサの端子間にかかったことによりツェナ−
ダイオ−ドが故障であると検知し、スイッチング素子に
信号を送ることによって、コンデンサに過大電圧がかか
らないようにすることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明による内燃機関の燃焼状態検出
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。図
1は、各気筒の点火プラグごとに、それぞれ1個の点火
コイルを有する1プラグ1コイルタイプの電子配電シス
テム(DIS)のエンジンに本発明を適用した場合の一実
施例で、図において、1、2は並列接続した2個の充電
電圧制限用のツェナーダイオード、3はイオン電流測定
用電源となるコンデンサ、4は抵抗、5はイオン電流処
理回路、6は点火コイル、7は点火プラグ、8は点火電
流制御用のパワートランジスタ、9はエンジン制御回
路、10は故障検出回路、そして11は警告表示装置で
ある。そして、ツェナーダイオード1と2につていは、
ツェナーダイオード1のツェナー電圧をVZ1、ツェナー
ダイオード2のツェナー電圧をVZ2 としたとき、ツェ
ナーダイオード1のツェナー電圧VZ1の方が数パーセン
ト程度高く、VZ1>VZ2 の関係が成り立つようにして
ある。
【0013】エンジン制御回路9は、図示してない各種
のセンサから、エンジンの吸気流量や回転速度、水温な
どの各種のデータを取り込み、それらを基に計算処理を
実行し、エンジンの運転条件に見合った点火時期信号を
パワ−トランジスタ8に供給し、常に最適な点火が得ら
れるように制御する。この結果、パワ−トランジスタ8
は、点火時期前の所定の長さの通電期間の後で点火タイ
ミングになったとき遮断状態に制御され、点火コイル6
の二次コイルに高電圧を発生させ、点火プラグ7にスパ
ークが発生して、エンジンの点火が行なわれることにな
る。
【0014】一方、こうして点火プラグ7にスパークが
発生すると、点火コイル6の二次コイルの+端子とアー
ス(共通電位点)間に接続されたツェナーダイオード1、
2を通って点火放電電流が流れるが、このとき、これら
ツェナーダイオード1、2のツェナー電圧には、上記し
たように、VZ1>VZ2 の関係があるので、点火コイル
6の二次コイルの+端子の電位はツェナーダイオード2
により制限され、点火放電中、そのツェナー電圧VZ2
に保たれる。そして、この結果、コンデンサ3は、この
ツェナー電圧VZ2 にほぼ等しい電圧に充電される。な
お、このときのコンデンサ3の充電回路は、順方向バイ
アスされて導通状態にあるダイオード13により確保さ
れる。
【0015】このようにして、点火プラグ7がスパ−ク
して点火電流が流れた際に、ツェナ−ダイオ−ド2によ
り制限た電圧がコンデンサ3に蓄えられると、燃焼によ
る熱により、シリンダ内の点火プラグ7の近傍にあるガ
スがイオン化されたことにより、点火放電電流に続い
て、その後、このコンデンサ3に充電された電圧を電源
として点火プラグ7にイオン電流が流れ、これが抵抗4
の両端の電位差として現われ、イオン電流処理回路5に
取り込まれる。なお、このとき、ダイオード13は逆バ
イアスされ、遮断状態を保つ。
【0016】イオン電流処理回路5は、取り込んだ電圧
に対して所定のウインドを掛け、イオン電流成分による
信号だけを抽出し、エンジン制御回路9に供給する。そ
こで、エンジン制御回路9は、イオン電流処理回路9か
ら供給された信号のレベルを判定し、それが所定の判定
基準レベルに達しなかったときには、その気筒は失火し
たものと判断し、この気筒に対する燃料供給をカットし
て未燃焼ガスの排出を未然に防止すると共に、警告表示
装置11に信号を送り、表示灯の点灯や警告音の発生な
どによる警報メッセージの表示を行ない、失火に対する
所定の対応を促すのである。
【0017】以上は、イオン電流検知による燃焼状態検
出動作の通常の処理についての説明であるが、この図1
の実施例では、コンデンサ3の充電電圧制限用のツェナ
ーダイオードが、図示のように2個、並列に設けられて
いる。そして、これらのツェナーダイオード1、2につ
いては、それらのツェナー電圧に、上記したように、V
Z1>VZ2 の関係があるので、通常はツェナーダイオー
ド2だけが導通動作しており、この結果、ツェナーダイ
オード1は常時、不導通状態を保っている。
【0018】また、このとき、故障検出回路10は、こ
れらツェナーダイオード1、2の電圧を取り込み、常時
監視している。そして、この取り込んだ電圧が、ツェナ
ーダイオード2のツェナー電圧VZ2 に等しいときには
正常であると判断し、それがツェナーダイオード1のツ
ェナー電圧VZ1 に等しい電圧になったときには、異常
発生と判定し、異常信号をエンジン制御回路9に供給す
るようになっている。
【0019】そこで、いま、何らかの理由によりツェナ
ーダイオード2が断線状態になったとすると、この場
合、ツェナ−ダイオ−ド1は殆ど劣化せずに残っている
ため、ツェナ−ダイオ−ド1が、故障したツェナ−ダイ
オ−ド2の代替としての機能を受け継ぐようになるた
め、コンデンサ3の充電電圧は、図4に示すように、ツ
ェナーダイオード2のツェナー電圧VZ2 から、ツェナ
ーダイオード1のツェナー電圧VZ1 に数パーセント上
昇するだけで、エンジンの点火動作には、システム的に
なんら異常をきたすことなく、正常な状態での運転継続
が可能になる。
【0020】また、これに応じて、故障検出回路10か
らは、これも図4から明らかなように、異常信号がエン
ジン制御回路9に供給されるので、これに応じて警告表
示装置11に信号が送られ、表示灯の点灯や警告音の発
生などにより、上記した失火の場合とは異なる警報メッ
セージの表示を行ない、断線故障の発生を知らせ、それ
に対する所定の対応を促すのである。
【0021】従って、この実施例によれば、ツェナーダ
イオード2が断線故障しても、そのままエンジンの正常
な運転継続が可能になり、自動車などの信頼性を充分に
改善することができる。なお、上記した故障検知は、イ
オン電流処理回路5によって行なわれるように構成して
もよい。
【0022】次に、これも何らかの理由により、今度は
ツェナ−ダイオ−ド2が短絡状態になったとする。そう
すると、この場合、コンデンサ3に対する充電が行なわ
れなくなってしまうため、イオン電流の検出は不可能に
なるが、点火コイル6の二次コイルの+端子が直接アー
スされたことになるので、点火動作には全く何の影響も
なく、エンジンは通常通りに運転可能である。
【0023】しかして、この実施例では、故障検出回路
10で電圧がモニターされており、従って、ツェナ−ダ
イオ−ド2での短絡故障発生により、図5に示すよう
に、コンデンサ3の充電電圧が0になると、これが故障
検出回路10で検出され、ツェナ−ダイオ−ド2が短絡
状態にあることの判別が得られるので、このときも、警
報表示装置11により所定の警報処理が与えられること
になり、信頼性の向上を充分に得ることができる。な
お、このときの故障検知も、イオン電流処理回路5によ
って行なわれるように構成してもよい。
【0024】図2は、本発明の他の一実施例で、この実
施例は、図1の実施例におけるツェナ−ダイオ−ド1の
代替品として、スイッチング素子12を使用したもの
で、故障検出回路10によりツェナ−ダイオ−ド2が故
障(断線)していると判断されたとき、このスイッチング
素子12に信号を送ることにより、点火コイル6の二次
コイルの+端子を、ほぼアース電位に保つことができ、
コンデンサ3には充電されないが、過大電圧もかかる虞
れがなく、点火プラグ7にも通常の点火火花を発生させ
ることが可能であり、エンジンを通常通りに運転するこ
とができるようにしたものである。
【0025】なお、この図2の実施例におけるスイッチ
ング素子12としては、トランジスタ、サイリスタなど
の半導体スイッチング素子を用いればよく、或るいはリ
レーなどを用いてもよい。
【0026】図3は、本発明のさらに別の一実施例で、
この実施例は、本発明を、配電器を用いた点火装置を備
えたエンジンに適用した場合のものであり、図におい
て、7a、7b、7c、7dは点火プラグで、この実施
例が4気筒エンジンを対象としているものなので、4個
用いられている。14は配電器(ディストリビュータ)、
そして15a、15b、15c、15dはイオン電流供
給用の高耐圧ダイオードであり、その他の構成は、図1
の実施例と同じであり、イオン電流検出動作も同じなの
で、説明は省略する。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、電流遮断式点火装置の
内燃機関の燃焼状態を反映するイオン電流の検出を行う
装置において、その充電電圧制限用ツェナ−ダイオ−ド
が、万一故障を起こした場合、イオン電流の検出を行う
装置の保護装置としての機能を有するだけでなく、前記
ツェナ−ダイオ−ドが起こした故障の判定をも確実に行
える効果を有し、自動車などの安全運行確保と信頼性の
向上を充分に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による内燃機関の燃焼状態検出装置の第
1の実施例を示すブロック構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示すブロック構成図で
ある。
【図3】本発明の第3の実施例を示すブロック構成図で
ある。
【図4】本発明の動作を説明する波形図である。
【図5】本発明の動作を説明する波形図である。
【符号の説明】
1、2 ツェナーダイオード 3 コンデンサ 4 抵抗 5 イオン電流処理回路 6 点火コイル 7 点火プラグ 8 パワートランジスタ 9 エンジン制御回路 10 故障検出回路 11 警報表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 俊夫 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 向平 高志 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 点火放電電流通路中に直列に接続した電
    圧制限素子の端子間電圧により点火放電電流内のイオン
    電流成分を検出し、この検出結果からエンジンの燃焼状
    態を判定する方式の内燃機関の燃焼状態検出装置におい
    て、上記電圧制限素子を、ツェナー電圧を異にする少な
    くとも2個のツェナーダイオードの並列接続素子で構成
    したことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
  2. 【請求項2】 点火放電電流通路中に直列に接続した電
    圧制限素子の端子間電圧により点火放電電流内のイオン
    電流成分を検出し、この検出結果からエンジンの燃焼状
    態を判定する方式の内燃機関の燃焼状態検出装置におい
    て、上記電圧制限素子と並列に接続したスイッチング素
    子と、このスイッチング素子の端子間に現われる電圧が
    予め設定してある判定基準電圧を越えたときに該スイッ
    チ回路を閉成する制御回路とが設けられていることを特
    徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2の発明において、
    上記電圧制限素子の端子間に現われる電圧により動作状
    態を監視するモニタ手段が設けられていることを特徴と
    する内燃機関の燃焼状態検出装置。
JP23075991A 1991-08-19 1991-08-19 内燃機関の燃焼状態検出装置 Pending JPH0544569A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997022803A3 (fr) * 1995-12-15 1997-09-04 Renault Dispositif de surveillance du systeme d'allumage d'un moteur a combustion interne
JP2009295416A (ja) * 2008-06-05 2009-12-17 Panasonic Corp マグネトロン駆動用電源
JP2015031209A (ja) * 2013-08-02 2015-02-16 株式会社デンソー 点火装置
JP2015200293A (ja) * 2014-04-10 2015-11-12 株式会社デンソー 内燃機関用点火装置

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