JPH06249121A - Combustion condition detecting device for gasoline engine - Google Patents

Combustion condition detecting device for gasoline engine

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Publication number
JPH06249121A
JPH06249121A JP3370393A JP3370393A JPH06249121A JP H06249121 A JPH06249121 A JP H06249121A JP 3370393 A JP3370393 A JP 3370393A JP 3370393 A JP3370393 A JP 3370393A JP H06249121 A JPH06249121 A JP H06249121A
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JP
Japan
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voltage
value
maximum value
combustion state
ignition
Prior art date
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Pending
Application number
JP3370393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Miyata
繁 宮田
Teruyuki Hibino
晃之 日比野
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP3370393A priority Critical patent/JPH06249121A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable adaption to a device to whose center electrode negative pressure is applied, while not limiting polarity of high voltage to an ignition plug of an ignition device. CONSTITUTION:A maximum value passage detector 21 detects the passage of the maximum value of a sensor 50 which senses voltage between both electrodes of an ignition plug, after spark discharge of the ignition plug. After a specified time, the voltage is memorized by a peak hold circuit 35. The voltage value smaller than the memorized voltage value and larger than its two thirds serves as a reference value, and thereby time is measured until the voltage between the electrodes gets smaller than the reference value. Initial change in relation to voltage attenuation is detected by the time to the time that the voltage is decreased to lower than the reference value which is set based on the voltage memorized the specified time after the passage of the maximum value. Even when negative voltage is applied to a center electrode, a combustion condition can be accurately detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガソリン機関の燃焼状
態を、火花放電終了後に点火プラグの浮遊静電容量に充
電される電荷の電圧の変化に基づいて検出するガソリン
機関の燃焼状態検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion state detecting device for a gasoline engine, which detects the combustion state of the gasoline engine based on a change in the voltage of the electric charge charged in the floating capacitance of the spark plug after the spark discharge is completed. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】ガソリン機関では、点火コイルの二次回
路には、火花放電終了後にも起電力が生じ、点火プラグ
の浮遊静電容量には、その起電力に応じた電圧が充電さ
れる。ここで、点火プラグの電極間のイオン密度は、ガ
ソリン機関における着火あるいは失火等の燃焼状態に応
じて異なり、また、着火した場合には、その燃焼状態に
応じて異なる。この結果、火花放電終了後に点火プラグ
に生じる電圧の減衰特性は、点火プラグの電極間のイオ
ン密度に依存し、着火の有無あるいは燃焼状態に応じて
異なる変化を示す。このため、火花放電終了後の点火プ
ラグの電圧の変化を検出して、その電圧の減衰特性に基
づいて燃焼状態を検出するものがある。この点火プラグ
の電圧の減衰特性に基づく従来の燃焼状態検出装置で
は、電圧の減衰特性を検出する方法として、火花放電終
了後の点火プラグのピーク電圧情報を記憶保持(ホール
ド)し、その後の電圧が、記憶保持された電圧に基づい
て所定の割合(1/3)で決められた基準値に低下する
までの時間に基づいて行われる。ここで、ピーク電圧情
報は、火花放電終了後に記憶保持する必要があるが、火
花放電が終了する時点は、点火装置の点火タイミングに
対してガソリン機関の回転速度にほぼ対応した遅れがあ
るため、点火タイミングから回転速度に対応した遅れ時
間を与えられて作動するピークホールド回路等により、
ピーク電圧情報を記憶保持している。
2. Description of the Related Art In a gasoline engine, an electromotive force is generated in a secondary circuit of an ignition coil even after completion of spark discharge, and a floating capacitance of a spark plug is charged with a voltage corresponding to the electromotive force. Here, the ion density between the electrodes of the spark plug varies depending on the combustion state such as ignition or misfire in the gasoline engine, and when ignited, varies depending on the combustion state. As a result, the attenuation characteristic of the voltage generated in the spark plug after the end of the spark discharge depends on the ion density between the electrodes of the spark plug, and changes differently depending on the presence or absence of ignition or the combustion state. For this reason, there is a method in which a change in the voltage of the spark plug after the completion of the spark discharge is detected, and the combustion state is detected based on the attenuation characteristic of the voltage. In the conventional combustion state detecting device based on the voltage decay characteristic of the spark plug, as a method of detecting the voltage decay characteristic, the peak voltage information of the spark plug after the spark discharge is memorized and held (hold), Is performed on the basis of the time until the voltage decreases to a reference value determined at a predetermined ratio (1/3) based on the stored and held voltage. Here, the peak voltage information needs to be stored and retained after the spark discharge is completed, but at the time when the spark discharge is completed, there is a delay corresponding to the rotation speed of the gasoline engine with respect to the ignition timing of the ignition device. With a peak hold circuit that operates by giving a delay time corresponding to the rotation speed from the ignition timing,
It stores and holds the peak voltage information.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、点火プラグの
中心電極に負電圧が印加される点火装置の機関(エンジ
ン)においては、着火した場合に点火プラグの電極間に
発生するイオンが少ないため、点火プラグの電極間の等
価抵抗値は高くなり、上記のとおり電圧の減衰時間を検
出する従来の燃焼状態検出装置を用いた場合に、点火プ
ラグの電極間のイオン密度によって決まると見られる電
圧の減衰時間が、機関によっては燃焼状態に応じて正し
く現れにくいものがあり、適用可能な機関が、点火プラ
グの中心電極に正電圧が印加される点火装置の機関に制
限されるという問題がある。
However, in the engine (engine) of the ignition device in which a negative voltage is applied to the center electrode of the spark plug, there are few ions generated between the electrodes of the spark plug when ignited. The equivalent resistance value between the electrodes of the spark plug becomes high, and when the conventional combustion state detection device that detects the decay time of the voltage is used as described above, the voltage of the voltage that seems to be determined by the ion density between the electrodes of the spark plug There is a problem that the decay time is difficult to appear properly depending on the combustion state depending on the engine, and the applicable engine is limited to the engine of the ignition device in which a positive voltage is applied to the center electrode of the spark plug.

【0004】本発明は、ガソリン機関の燃焼状態検出装
置において、点火プラグに印加される電圧の極性が制限
されることなく、ガソリン機関の燃焼状態に応じて異な
る点火プラグの電圧の減衰特性を正確に検出することを
目的とする。
According to the present invention, in a combustion state detecting device for a gasoline engine, the attenuation characteristic of the voltage of the spark plug which differs depending on the combustion state of the gasoline engine is accurately determined without limiting the polarity of the voltage applied to the spark plug. The purpose is to detect.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、一次電流の断
続によって火花放電用の高電圧を生じる点火コイルの二
次回路に点火プラグを接続した点火装置に、前記点火プ
ラグにおける火花放電終了後の前記点火プラグの放電電
極間の電圧変化を検出する電圧変化検出手段を設け、前
記電圧変化に基づいてガソリン機関の燃焼状態を検出す
るガソリン機関の燃焼状態検出装置において、前記電圧
変化検出手段は、前記点火コイルの二次回路の電圧の極
大値の通過を検出する極大値通過検出手段と、この極大
値通過検出手段により前記極大値の通過を検出した所定
時間後の前記点火プラグの放電電極間の電圧情報を記憶
保持する電圧値記憶手段と、この電圧値記憶手段に記憶
保持された記憶電圧値より小さく且つ前記記憶電圧値の
3分の2より大きい電圧値を前記電圧変化を検出するた
めの基準値とする基準値設定手段と、この基準値とその
後の前記放電電極間の電圧情報とを比較する比較手段と
を備え、前記極大値通過検出手段により前記極大値の通
過を検出した後、前記点火プラグの放電電極間の電圧が
前記基準値より小さくなるまでの経過時間に基づいて燃
焼状態を検出することを技術的手段とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an ignition device in which a spark plug is connected to a secondary circuit of an ignition coil that produces a high voltage for spark discharge by interrupting a primary current. In the combustion state detection device for a gasoline engine, wherein the voltage change detection means for detecting a voltage change between the discharge electrodes of the spark plug is provided, and the combustion state of the gasoline engine is detected based on the voltage change. A maximum value passage detecting means for detecting passage of a maximum value of the voltage of the secondary circuit of the ignition coil, and a discharge electrode of the ignition plug after a predetermined time after the passage of the maximum value is detected by the maximum value passage detecting means Voltage value storage means for storing and holding voltage information between the two, and less than the storage voltage value stored and held in the voltage value storage means and greater than two-thirds of the storage voltage value. Reference value setting means for setting a voltage value as a reference value for detecting the voltage change, and comparison means for comparing the reference value with voltage information between the discharge electrodes thereafter, the maximum value passage detection means After the passage of the maximum value is detected by, the combustion state is detected based on the elapsed time until the voltage between the discharge electrodes of the spark plug becomes smaller than the reference value.

【0006】[0006]

【作用】ガソリン機関において、火花放電後の放電電極
間の電圧は、一旦上昇して極大値を示し、その後低下す
る。特に、点火プラグの中心電極に負電圧が印加される
点火装置では、正常着火した場合においても、電極の温
度は燃焼ガスの温度に比べて低く、イオンや電子の密度
が低いため、点火プラグの電極間の等価抵抗値は高く、
燃焼状態に応じた電極間の電圧変化が現れにくいと見ら
れていた。しかしながら、本願発明者は、試験、考察の
結果、点火プラグの中心電極に負電圧が印加される点火
装置についても、火花放電終了直後の電圧の減衰の初期
においては、燃焼状態に応じた減衰特性が現れることを
見出した。これは、火花放電直後においては、火花放電
によって点火プラグの電極温度が局部的に高い部分があ
り、それによってその近傍のイオン、電子の密度が局部
的に低くなりにくくなっていると考えられ、それによっ
て、電極間に充電された電荷の放電が起こるためである
と考えられる。但し、密度が低くなっていないイオン、
電子は、電極温度が下がるのに伴って急激に消滅するた
め、燃焼状態が検出可能な時間は、火花放電終了直後に
微小時間に限られる。本発明では、点火プラグの放電電
極間の電圧の変化を検出する電圧変化検出手段は、火花
放電終了後に、点火コイルの二次回路の電圧の極大値が
通過したか否かを判別して、電圧の極大値の通過が検出
された所定時間後に、点火プラグの放電電極間の電圧情
報を記憶保持する。この記憶保持された電圧値より小さ
く、且つ、3分の2より大きい電圧値を基準値とするこ
とによって、電極間の電圧が基準値まで低下するまでの
経過時間の計時により、電極間の電圧が減衰し始めた初
期の電圧の減衰特性を検出することができる。また、電
極間電圧に、点火回路からの誘導電圧によるピーク状の
ノイズが重畳しても、このノイズのピーク形状は、一般
に点火回路の点火コイル等の特性によって一義的に現れ
るものであるため、極大値の通過後に記憶保持するまで
の上記の所定時間を点火コイル等の特性に基づいて適宜
設定おくことによって、重畳したノイズが通過した直後
に、電極間の正しい電圧情報を記憶保持することができ
る。
In the gasoline engine, the voltage between the discharge electrodes after the spark discharge once rises to a maximum value and then drops. Particularly, in the ignition device in which a negative voltage is applied to the center electrode of the spark plug, the electrode temperature is lower than the temperature of the combustion gas and the density of ions and electrons is low even when the ignition is normally ignited. The equivalent resistance between the electrodes is high,
It was considered that the voltage change between the electrodes depending on the combustion state was unlikely to appear. However, the inventors of the present application have found that, as a result of the test and consideration, even in the ignition device in which a negative voltage is applied to the center electrode of the spark plug, the damping characteristic according to the combustion state is obtained at the initial stage of the voltage decay immediately after the end of the spark discharge. Was found to appear. This is because immediately after the spark discharge, there is a portion where the electrode temperature of the spark plug is locally high due to the spark discharge, which is considered to make it difficult for the density of ions and electrons in the vicinity thereof to become locally low. It is considered that this is because the electric charge charged between the electrodes is discharged. However, ions whose density is not low,
Since the electrons rapidly disappear as the electrode temperature drops, the time during which the combustion state can be detected is limited to a minute time immediately after the end of the spark discharge. In the present invention, the voltage change detection means for detecting the change in the voltage between the discharge electrodes of the spark plug, after the spark discharge, determines whether or not the maximum value of the voltage of the secondary circuit of the ignition coil has passed, The voltage information between the discharge electrodes of the spark plug is stored and held after a predetermined time after the passage of the maximum voltage value is detected. By setting a voltage value smaller than the stored and held voltage value and larger than two-thirds as a reference value, the voltage between the electrodes can be measured by measuring the elapsed time until the voltage between the electrodes decreases to the reference value. It is possible to detect the initial voltage attenuation characteristic when the voltage begins to attenuate. Further, even if the peak voltage noise due to the induced voltage from the ignition circuit is superposed on the inter-electrode voltage, the peak shape of this noise generally appears uniquely due to the characteristics of the ignition coil of the ignition circuit. By properly setting the above-mentioned predetermined time until the memory is held after passing the maximum value based on the characteristics of the ignition coil or the like, it is possible to store and hold the correct voltage information between the electrodes immediately after passing the superimposed noise. it can.

【0007】[0007]

【発明の効果】本発明では、火花放電終了後に点火プラ
グの放電電極間に現れる電圧情報のうち、電圧波形の極
大値の通過を検出して、その所定時間後に電圧情報の記
憶保持を行うため、ガソリン機関のイオン密度の影響を
受ける前の電圧情報を、燃焼状態を検出するための基準
値を設定するのに適した電圧情報として、正しく記憶保
持することができる。電圧の減衰の初期の変化を検出す
ることができる。また、この記憶電圧に基づいて、記憶
電圧より小さく、且つ、記憶電圧の3分の2より大きい
電圧値を基準値として設定するため、電圧の減衰の初期
の変化を検出することができる。従って、点火プラグの
中心電極に負電圧が印加される点火装置によるガソリン
機関においても、燃焼状態に応じた電圧の減衰特性を確
実に検出することができ、適用可能なガソリン機関が限
定されることがなく、様々な機関の失火の有無および燃
焼状態を検出することができる。なお、ノイズの継続時
間は、電極間の電圧の変化に対して微小時間であるた
め、ノイズ波形全体の通過に相当する時間の経過直後に
電圧情報を記憶保持するように上記の所定時間を設定し
ておけば、ノイズが重畳している可能性がある時間分だ
け遅れた時期に、速やかに電圧情報を記憶保持するた
め、ノイズ成分が加わった電圧情報が記憶保持されるこ
とがない。この場合、燃焼状態を検出するための基準値
を設定するのに適した電圧情報の記憶保持が遅れること
がなく、その後の燃焼状態に応じた電圧情報の変化が現
れる前に速やかに記憶保持することができる。
According to the present invention, the passage of the maximum value of the voltage waveform among the voltage information appearing between the discharge electrodes of the spark plug after the completion of the spark discharge is detected, and the voltage information is stored and retained after a predetermined time. The voltage information before being affected by the ion density of the gasoline engine can be correctly stored and held as the voltage information suitable for setting the reference value for detecting the combustion state. The initial change in the voltage decay can be detected. Further, based on this storage voltage, a voltage value smaller than the storage voltage and larger than two-thirds of the storage voltage is set as a reference value, so that an initial change in voltage attenuation can be detected. Therefore, even in a gasoline engine using an ignition device in which a negative voltage is applied to the center electrode of the spark plug, the attenuation characteristic of the voltage according to the combustion state can be reliably detected, and the applicable gasoline engine is limited. Therefore, it is possible to detect the presence or absence of misfire and the combustion state of various engines. Since the duration of noise is a minute time with respect to the change in the voltage between the electrodes, the above predetermined time is set so that the voltage information is stored and held immediately after the passage of time corresponding to the passage of the entire noise waveform. By so doing, the voltage information is promptly stored and held at the time when it is delayed by the time when the noise may be superimposed, so that the voltage information to which the noise component is added is not stored and held. In this case, there is no delay in the memory retention of the voltage information suitable for setting the reference value for detecting the combustion state, and the subsequent memory information is promptly stored and retained before the change of the voltage information according to the combustion state appears. be able to.

【0008】[0008]

【実施例】次に本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。図1は、本発明のガソリン機関の燃焼状態検出装
置の一実施例を示すもので、点火装置10、燃焼状態検
出回路20およびセンサ50からなる。点火装置10に
おいて、1は点火コイル、2は配電器、3は気筒数の点
火プラグ、41はスイッチング素子のトランジスタ、4
2はシグナルジェネレータ、Vは車載電源であり、各点
火プラグ3には、点火コイル1の二次回路から負電圧の
高電圧が印加される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a combustion state detecting device for a gasoline engine of the present invention, which comprises an ignition device 10, a combustion state detecting circuit 20 and a sensor 50. In the ignition device 10, 1 is an ignition coil, 2 is a distributor, 3 is a spark plug having the number of cylinders, 41 is a transistor of a switching element, 4 is a switching element.
Reference numeral 2 is a signal generator, V is a vehicle-mounted power source, and a high negative voltage is applied to each spark plug 3 from the secondary circuit of the ignition coil 1.

【0009】各点火プラグ3の電極間の電圧を検出する
ためのセンサ50は、配電器2と各点火プラグ3とを接
続する各プラグコードの絶縁被覆を誘電体として、各プ
ラグコードの中心の導体に対応して設けられた導体との
間の静電容量によりそれぞれ形成されたセンサ用コンデ
ンサ51と、各センサ用コンデンサ51と直列接続され
て点火プラグ3の電極間の電圧を分圧するための分圧回
路を形成するためのコンデンサ52と、コンデンサ52
の放電用にコンデンサ52に並列に接続されて設けられ
た抵抗器53とからなる。
The sensor 50 for detecting the voltage between the electrodes of each spark plug 3 uses the insulating coating of each plug cord connecting the distributor 2 and each spark plug 3 as a dielectric, and the center of each plug cord. A sensor capacitor 51 formed by an electrostatic capacity between the conductor and a conductor provided corresponding to the conductor, and for connecting the sensor capacitor 51 in series and dividing the voltage between the electrodes of the ignition plug 3. A capacitor 52 for forming a voltage dividing circuit, and a capacitor 52
And a resistor 53 connected in parallel with the capacitor 52 for discharging the.

【0010】ここで、各コンデンサ51は、その静電容
量が例えば1pFのものであり、コンデンサ52は、そ
の静電容量が3000pFとなっており、これらのコン
デンサ51、52からなる分圧回路により、点火プラグ
3の電極間電圧が1/3000に分圧され、最高3万ボ
ルトの高電圧が、10ボルトオーダーに変換される。ま
た、抵抗器53は、3Mオームの抵抗値を有し、これに
よってコンデンサ52の放電回路の時定数が9ms(ミ
リ秒)に設定されている。
Here, each of the capacitors 51 has an electrostatic capacity of, for example, 1 pF, and the capacitor 52 has an electrostatic capacity of 3000 pF. The voltage dividing circuit composed of these capacitors 51 and 52 is used. The voltage between the electrodes of the spark plug 3 is divided into 1/3000, and a high voltage of up to 30,000 volts is converted to the order of 10 volts. Further, the resistor 53 has a resistance value of 3 M ohms, whereby the time constant of the discharging circuit of the capacitor 52 is set to 9 ms (millisecond).

【0011】燃焼状態検出回路20は、図2に示すとお
り、極大値通過検出部21と、電圧変化検出部22と、
燃焼状態検出部23とからなり、センサ50の後段に
は、燃焼状態検出回路20との間にセンサ50の出力の
極性を反転する反転回路50aが備えられている。極大
値通過検出部21は、点火タイミング信号に応じて決め
られた時期に、反転回路50aを介して伝送されるセン
サ50の出力をピークホールドし、センサ50の出力が
ピークホールドされた値に対して所定値だけ小さくなっ
たときをセンサ50の出力の極大値が通過した時点を判
別する。具体的には、図2に示すとおり、ピークホール
ド回路31と、シグナルジェネレータ42からの点火タ
イミング信号に応じてリセット信号を発し、その50μ
s(マイクロ秒)経過後にピークホールド回路31のリ
セットを解除するリセット回路32と、リセット回路3
2のリセット解除後にピークホールド回路31にホール
ドされた電圧を分圧(例えば、9/10)する分圧回路
33と、反転回路50aを介して伝送されるセンサ50
の出力を分圧回路33の出力と比較して、センサ50の
出力が分圧回路33の出力より小さくなったときを、セ
ンサ50の出力の極大値が通過したと判別するための比
較回路34とからなる。
As shown in FIG. 2, the combustion state detecting circuit 20 includes a maximum value passage detecting section 21, a voltage change detecting section 22, and
The combustion state detecting unit 23 is provided, and an inversion circuit 50a that inverts the polarity of the output of the sensor 50 is provided between the combustion state detection circuit 20 and the combustion state detection circuit 20. The maximum value passage detection unit 21 peak-holds the output of the sensor 50 transmitted via the inversion circuit 50a at a timing determined according to the ignition timing signal, and compares the output of the sensor 50 with the peak-held value. When the maximum value of the output of the sensor 50 has passed, the time when the maximum value of the output of the sensor 50 has passed is determined. Specifically, as shown in FIG. 2, a reset signal is issued according to the ignition timing signal from the peak hold circuit 31 and the signal generator 42, and the
A reset circuit 32 that releases the reset of the peak hold circuit 31 after s (microseconds) has elapsed, and a reset circuit 3
2 after the reset is released, the voltage held by the peak hold circuit 31 is divided (for example, 9/10) by the voltage dividing circuit 33, and the sensor 50 transmitted through the inverting circuit 50a.
Is compared with the output of the voltage dividing circuit 33, and when the output of the sensor 50 becomes smaller than the output of the voltage dividing circuit 33, the comparison circuit 34 for determining that the maximum value of the output of the sensor 50 has passed. Consists of.

【0012】電圧変化検出部22は、極大値通過検出部
21においてセンサ50の出力の極大値が通過したこと
が検出された所定時間後に、反転回路50aを介して伝
送されるセンサ50の出力を基準電圧(基準値)を設定
するための電圧情報としてピークホールドし、センサ5
0の出力がピークホールドされた電圧情報に対して所定
の割合まで小さくなるときを検出し、センサ50の出力
の減衰速度の情報とする。具体的には、図2に示すとお
り、ピークホールド回路35と、シグナルジェネレータ
42からの点火タイミング信号に応じてピークホールド
回路35のリセット信号を発し、その後上記の極大値通
過検出部21においてセンサ50の出力の極大値が通過
したことが検出された時にピークホールド回路35のリ
セットを解除するリセット回路36と、リセット回路3
6のリセットが解除されてから所定時間T0後にピーク
ホールド回路35にホールドされた電圧を分圧(例え
ば、2/3〜4/5)して燃焼状態の検出のための基準
電圧とする分圧回路37と、センサ50の出力を分圧回
路37の出力である基準電圧と比較して、センサ50の
出力が分圧回路37の出力より小さくなったときを、セ
ンサ50の出力が、所定の低下をしたときと判別するた
めの比較回路38とからなる。
The voltage change detection unit 22 outputs the output of the sensor 50 transmitted through the inverting circuit 50a after a predetermined time after the maximum value passage detection unit 21 detects that the maximum value of the output of the sensor 50 has passed. Peak hold is performed as the voltage information for setting the reference voltage (reference value), and the sensor 5
When the output of 0 is reduced to a predetermined ratio with respect to the peak-held voltage information, it is detected and used as the information of the attenuation speed of the output of the sensor 50. Specifically, as shown in FIG. 2, the peak hold circuit 35 and a reset signal for the peak hold circuit 35 are issued in response to the ignition timing signal from the signal generator 42, and then the sensor 50 in the maximum value passage detection unit 21 is operated. A reset circuit 36 for canceling the reset of the peak hold circuit 35 when it is detected that the maximum value of the output of
The voltage held in the peak hold circuit 35 after a predetermined time T0 after the reset of 6 is released is divided (for example, 2/3 to 4/5) to be a reference voltage for detecting the combustion state. When the output of the sensor 50 becomes smaller than the output of the voltage dividing circuit 37 by comparing the output of the circuit 37 and the output of the sensor 50 with the reference voltage which is the output of the voltage dividing circuit 37, the output of the sensor 50 becomes a predetermined value. It is composed of a comparison circuit 38 for discriminating when it has decreased.

【0013】この電圧変化検出部22において、ピーク
ホールド回路35によってセンサ50の電圧がホールド
されるタイミングとなる極大値の通過後の所定時間T0
の設定は、本実施例では、リセット回路36によりリセ
ット解除信号がピークホールド回路35に与えられてか
らピークホールド回路35がピークホールド動作を行う
までに要する時定数によって、例えば10μs(マイク
ロ秒)が設定されている。この結果、所定時間T0を計
時するための計時回路を別途設ける必要がないため、回
路構成が簡単になり、安価な装置とすることができる。
なお、この所定時間T0は、センサ50に検出される点
火コイル1の二次回路の電圧に、点火コイル1による誘
導ノイズが重畳された場合に、そのノイズが消滅するの
に要する時間であって、点火コイル1のノイズの持続特
性に基づいて設定されたものである。
In the voltage change detection section 22, a predetermined time T0 after the passage of the maximum value which is the timing at which the voltage of the sensor 50 is held by the peak hold circuit 35.
In the present embodiment, for example, 10 μs (microsecond) is set according to the time constant required for the peak hold circuit 35 to perform the peak hold operation after the reset release signal is applied to the peak hold circuit 35 by the reset circuit 36. It is set. As a result, there is no need to separately provide a timing circuit for timing the predetermined time T0, so that the circuit configuration is simplified and an inexpensive device can be obtained.
It should be noted that this predetermined time T0 is the time required for the noise to disappear when the noise induced by the ignition coil 1 is superimposed on the voltage of the secondary circuit of the ignition coil 1 detected by the sensor 50. , Is set based on the noise persistence characteristic of the ignition coil 1.

【0014】燃焼状態検出部23は、極大値が通過した
ことが検出された後に、センサ50の出力が所定の割合
まで低下するまでの時間、すなわち比較回路38の出力
として現れる信号の継続時間をマイクロコンピュータに
より検出し、その所要時間に応じて、ガソリン機関の各
気筒における着火、失火の判別と、着火時における燃焼
状態の検出を行い、その結果を、例えば、空燃比制御、
燃料噴射制御等のガソリン機関の制御において利用す
る。
The combustion state detection unit 23 determines the time until the output of the sensor 50 decreases to a predetermined rate after it is detected that the maximum value has passed, that is, the duration of the signal appearing as the output of the comparison circuit 38. Detected by the microcomputer, according to the required time, ignition in each cylinder of the gasoline engine, discrimination of misfire, and detection of the combustion state at the time of ignition, the result, for example, air-fuel ratio control,
It is used in gasoline engine control such as fuel injection control.

【0015】次に、以上の構成からなる本実施例の燃焼
状態検出装置の作用を、ガソリン機関の作動と合わせ
て、図3を参考に説明する。シグナルジェネレータ42
の点火タイミング信号によりトランジスタ41がオン、
オフすると、点火コイル1の一次回路には、パルス電流
が流れる。このパルス電流の断続により、点火コイル1
の二次コイルには、二次電圧が生じ、点火プラグ3で
は、パルス電流の終了時点で発生した高電圧により火花
放電が開始し、続いて誘導放電が起こり、この火花放電
は、ガソリン機関の回転速度に応じた時間だけ持続し、
点火コイル1の電気エネルギーの低減とともに終了す
る。
Next, the operation of the combustion state detecting device of the present embodiment having the above construction will be explained together with the operation of the gasoline engine with reference to FIG. Signal generator 42
Transistor 41 is turned on by the ignition timing signal of
When turned off, a pulse current flows through the primary circuit of the ignition coil 1. Due to this intermittent pulse current, the ignition coil 1
The secondary voltage is generated in the secondary coil of the spark plug 3, and the spark plug 3 starts the spark discharge due to the high voltage generated at the end of the pulse current, and then the inductive discharge occurs. It lasts for a period of time depending on the rotation speed,
It ends with the reduction of the electrical energy of the ignition coil 1.

【0016】火花放電終了後、点火コイル1に残存する
電気エネルギーにより、二次電圧は昇圧し始め、ガソリ
ン機関の回転速度に応じた高電圧(低速運転では2〜3
キロボルト、高速運転では5〜8キロボルト)の極大値
aまで昇圧したのちに降圧する。この火花放電終了後の
二次電圧は、点火プラグ3の放電電極間の静電容量(通
常10〜20pF)に充電された電荷を示し、極大値a
を含む尖形波形が通過した後の二次電圧波形は、正常に
着火した場合には、実線bに示すとおり速やかに低下
し、失火の場合には、実線cに示すとおり、着火の場合
に比べて緩やかに低下する。また、着火した場合におい
ては、燃焼によって点火プラグ3の放電電極間に生じた
イオン密度に応じて、点火プラグ3の充電電荷の放電状
態に差が生じ、空燃比がリーンの状態で着火した場合等
には、例えば、破線dに示すように、実線bの正常着火
の場合と比べて遅く低下する。
After completion of the spark discharge, the secondary voltage starts to increase due to the electric energy remaining in the ignition coil 1, and a high voltage (2 to 3 in low speed operation) according to the rotational speed of the gasoline engine is started.
The voltage is boosted to a maximum value a of kilovolts, 5 to 8 kilovolts in high-speed operation, and then stepped down. The secondary voltage after completion of the spark discharge indicates the electric charge charged in the electrostatic capacitance (usually 10 to 20 pF) between the discharge electrodes of the spark plug 3, and has the maximum value a.
The secondary voltage waveform after the passage of the pointed waveform including is rapidly decreased as shown by the solid line b in the case of normal ignition, and is shown in the case of ignition as shown by the solid line c in the case of misfire. Compared with the above, it decreases gradually. In the case of ignition, a difference occurs in the discharge state of the charged charge of the ignition plug 3 depending on the ion density generated between the discharge electrodes of the ignition plug 3 due to combustion, and the ignition is performed in a lean air-fuel ratio state. For example, as shown by the broken line d, the value decreases later than in the case of normal ignition indicated by the solid line b.

【0017】一方、以上のとおり変化する二次電圧に基
づいて燃焼状態を検出する燃焼状態検出装置20では、
シグナルジェネレータ42からの点火タイミング信号に
応じて、リセット回路32がピークホールド回路31の
リセットを開始し、また、リセット回路36がピークホ
ールド回路35のリセットを開始し、その50μs(マ
イクロ秒)後にピークホールド回路31のリセットを解
除する。この結果、ピークホールド回路31は、火花放
電終了後の尖形波形の極大値aの電圧をピークホールド
し、センサ50の検出電圧が極大値aの9/10の電圧
まで下がると、比較回路34からリセット回路36へピ
ークホールド回路35のリセットを解除するための信号
が送出される。
On the other hand, in the combustion state detecting device 20 for detecting the combustion state based on the secondary voltage changing as described above,
In response to the ignition timing signal from the signal generator 42, the reset circuit 32 starts resetting the peak hold circuit 31, the reset circuit 36 starts resetting the peak hold circuit 35, and 50 μs (microsecond) after that, the peak is reached. The reset of the hold circuit 31 is released. As a result, the peak hold circuit 31 peak-holds the voltage of the maximum value a of the pointed waveform after the spark discharge ends, and when the detection voltage of the sensor 50 drops to the voltage of 9/10 of the maximum value a, the comparison circuit 34 A signal for canceling the reset of the peak hold circuit 35 is sent from the reset circuit 36 to the reset circuit 36.

【0018】リセット回路36は、比較回路34のリセ
ット解除信号に応じてピークホールド回路35のリセッ
トを解除し、ピークホールド回路35は、リセット解除
の信号を受けて、ピークホールドの動作の時定数によっ
て所定時間T0(例えば10マイクロ秒)だけ遅れてセ
ンサ50の検出電圧をホールドする。この結果、ピーク
ホールド回路35は、火花放電終了後の極大値aを含む
尖形波形が通過した直後のセンサ50の検出電圧を、燃
焼状態を検出するための基準電圧を設定するための電圧
情報としてホールドする。
The reset circuit 36 releases the reset of the peak hold circuit 35 in response to the reset release signal of the comparison circuit 34, and the peak hold circuit 35 receives the reset release signal and changes according to the time constant of the peak hold operation. The detection voltage of the sensor 50 is held after a delay of a predetermined time T0 (for example, 10 microseconds). As a result, the peak hold circuit 35 sets the detected voltage of the sensor 50 immediately after the pointed waveform including the maximum value a after the spark discharge has passed to the voltage information for setting the reference voltage for detecting the combustion state. Hold as.

【0019】比較回路38は、センサ50の検出電圧
が、記憶された電圧情報に応じて分圧回路37で分圧さ
れた基準電圧(破線e)より低くなるか否かを判別し、
センサ50の検出電圧が基準電圧より高い間だけ、その
旨を示す信号(例えば、ハイレベル信号)を送出する。
燃焼状態検出回路23では、電圧変化検出部22の比較
回路38から送出される信号の継続時間T1を検出し、
その継続時間T1から、着火あるいは失火の判別と、着
火における燃焼状態の判別を行う。以上のとおり、本実
施例では、火花放電終了後に点火プラグ3の静電容量に
よる電極間の電圧に基づいて燃焼状態の検出を行うもの
において、電極間の電圧を検出するセンサ50に検出さ
れる電圧のうち、電圧の減衰の初期の電圧変化のみにつ
いて、その変化(減衰状態)を検出するため、点火プラ
グ3の中心電極に負電圧が印加される点火装置10を用
いたものにおいても、点火プラグ3の電極間の電圧変化
から、燃焼状態を検出することができる。また、点火コ
イル1の誘導電圧によるノイズが含まれる可能性がある
時間が通過した直後に、燃焼状態を検出するための基準
電圧を設定するための電圧をホールド(記憶保持)する
ため、正確な燃焼状態の検出を行うことができる。従っ
て、燃焼状態の検出可能なガソリン機関が限定されず、
様々な機関に適用することができる。
The comparison circuit 38 determines whether or not the detection voltage of the sensor 50 becomes lower than the reference voltage (broken line e) divided by the voltage division circuit 37 according to the stored voltage information,
Only while the detection voltage of the sensor 50 is higher than the reference voltage, a signal indicating that (for example, a high level signal) is transmitted.
The combustion state detection circuit 23 detects the duration T1 of the signal sent from the comparison circuit 38 of the voltage change detection unit 22,
From the duration T1, determination of ignition or misfire and determination of combustion state during ignition are performed. As described above, in this embodiment, in the case where the combustion state is detected based on the voltage between the electrodes due to the electrostatic capacity of the spark plug 3 after the spark discharge is completed, the combustion state is detected by the sensor 50 that detects the voltage between the electrodes. Even in the case where the ignition device 10 in which a negative voltage is applied to the center electrode of the ignition plug 3 is used to detect the change (attenuation state) of only the initial voltage change of the voltage decay of the voltage, the ignition is performed. The combustion state can be detected from the voltage change between the electrodes of the plug 3. In addition, since the voltage for setting the reference voltage for detecting the combustion state is held (memory retention) immediately after the time when noise due to the induced voltage of the ignition coil 1 may be included passes, accurate The combustion state can be detected. Therefore, the gasoline engine that can detect the combustion state is not limited,
It can be applied to various institutions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の燃焼状態検出装置が適用された点火装
置を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an ignition device to which a combustion state detection device of the present invention is applied.

【図2】本発明の燃焼状態検出装置の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a combustion state detection device of the present invention.

【図3】本発明の燃焼状態検出装置の作用を説明するた
めのタイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of the combustion state detecting device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 点火コイル 3 点火プラグ 10 点火装置 20 燃焼状態検出回路(ガソリン機関の燃焼状態検出
装置) 21 極大値通過検出部(極大値通過検出手段) 22 電圧変化検出部(電圧変化検出手段) 35 ピークホールド回路(電圧値記憶保持手段) 37 分圧回路(基準値設定手段) 38 比較回路(比較手段)
1 Ignition coil 3 Spark plug 10 Ignition device 20 Combustion state detection circuit (combustion state detection device of gasoline engine) 21 Maximum value passage detection unit (maximum value passage detection means) 22 Voltage change detection unit (voltage change detection means) 35 Peak hold Circuit (voltage value storage / holding means) 37 Voltage dividing circuit (reference value setting means) 38 Comparison circuit (comparison means)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一次電流の断続によって火花放電用の高
電圧を生じる点火コイルの二次回路に点火プラグを接続
した点火装置に、前記点火プラグにおける火花放電終了
後の前記点火プラグの放電電極間の電圧変化を検出する
電圧変化検出手段を設け、前記電圧変化に基づいてガソ
リン機関の燃焼状態を検出するガソリン機関の燃焼状態
検出装置において、 前記電圧変化検出手段は、 前記点火コイルの二次回路の電圧の極大値の通過を検出
する極大値通過検出手段と、 この極大値通過検出手段により前記極大値の通過を検出
した所定時間後の前記点火プラグの放電電極間の電圧情
報を記憶保持する電圧値記憶手段と、 この電圧値記憶手段に記憶保持された記憶電圧値より小
さく且つ前記記憶電圧値の3分の2より大きい電圧値を
前記電圧変化を検出するための基準値とする基準値設定
手段と、 この基準値とその後の前記放電電極間の電圧情報とを比
較する比較手段とを備え、 前記極大値通過検出手段により前記極大値の通過を検出
した後、前記点火プラグの放電電極間の電圧が前記基準
値より小さくなるまでの経過時間に基づいて燃焼状態を
検出することを特徴とするガソリン機関の燃焼状態検出
装置。
1. An ignition device in which a spark plug is connected to a secondary circuit of an ignition coil that generates a high voltage for spark discharge by intermittently supplying a primary current to an ignition device between discharge electrodes of the spark plug after completion of spark discharge in the spark plug. In the combustion state detection device for a gasoline engine, which is provided with a voltage change detection means for detecting a voltage change, and detects the combustion state of the gasoline engine based on the voltage change, the voltage change detection means is a secondary circuit of the ignition coil. Maximum value passage detecting means for detecting passage of the maximum value of the voltage, and voltage information between the discharge electrodes of the spark plug after a predetermined time after the passage of the maximum value is detected by the maximum value passage detecting means. And a voltage value storage means, and a voltage value smaller than the storage voltage value stored and held in the voltage value storage means and larger than two-thirds of the storage voltage value. Reference value setting means as a reference value for detecting, and a comparison means for comparing the reference value and the voltage information between the discharge electrodes after that, the maximum value passage detection means to pass the maximum value. A combustion state detection device for a gasoline engine, which detects a combustion state based on an elapsed time until the voltage between the discharge electrodes of the spark plug becomes smaller than the reference value after the detection.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007080800A1 (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Daihatsu Motor Co., Ltd. Air-fuel ratio judging method of internal combustion engine based on ion current

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