JPH06338377A - 内燃機関のイオン電流検出装置 - Google Patents

内燃機関のイオン電流検出装置

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JPH06338377A
JPH06338377A JP12953493A JP12953493A JPH06338377A JP H06338377 A JPH06338377 A JP H06338377A JP 12953493 A JP12953493 A JP 12953493A JP 12953493 A JP12953493 A JP 12953493A JP H06338377 A JPH06338377 A JP H06338377A
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JP
Japan
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ion current
spark plug
voltage
circuit
electrode
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Application number
JP12953493A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Matsubara
佳弘 松原
Mamoru Kodera
守 小寺
Masahiro Ishikawa
雅啓 石川
Akimasa Tomita
晃正 富田
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.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン電流電源が不要であり回路が単純とな
るとともに、イオン電流検出回路の構造が簡単となり、
信頼性に優れるとともに低コストのイオン電流検出装置
の提供。 【構成】 この発明のイオン電流検出装置1は、点火回
路10のスパークプラグ電圧回路3に接続されるととも
に気筒に装着されたスパークプラグ2に組み込まれ、ス
パークプラグ2の中心電極24の先端部2Aに近接して
イオン電流ギャップG2 を形成するイオン電流検出電極
5と、該イオン電流検出電極5とアースSとの間に設け
たイオン電流検出回路6とからなり、火花放電時に前記
中心電極24と前記アースS間との電位差により前記イ
オン電流ギャップG2 および前記イオン電流検出回路6
を通じて流れるイオン電流を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、気筒内で点火時にイ
オン電流を流し、燃焼状態を検出するための内燃機関の
イオン電流検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スパークプラグの主体金具または絶縁碍
子にイオン電流検出電極を組み込み、スパークプラグの
中心電極に火花放電電圧を印加するための電源と別に、
イオン電流電源を設け、該イオン電流電源から前記イオ
ン電流検出電極に電圧を印加するイオン電流検出装置が
使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来のイオン電流
検出装置は、火花放電用電源とは別にイオン電流電源が
必要であり、構造が複雑で自動車に装着する場合、長期
間の信頼性に欠けるとともに、製造コストが高くなる欠
点があった。この発明の目的は、イオン電流電源が不要
であり回路が単純となるとともに、イオン電流検出回路
の構造が簡単となり、且つ信頼性が高くかつ低コストに
製造できるイオン電流検出装置の提供にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン電流検
出装置は、点火回路のスパークプラグ電圧回路に接続さ
れるとともに気筒に装着されたスパークプラグと、該ス
パークプラグに組み込まれ、スパークプラグの中心電極
の先端部に近接してイオン電流ギャップを形成するイオ
ン電流検出電極と、該イオン電流検出電極とアースとの
間に設けたイオン電流検出回路とからなり、スパークプ
ラグでの火花放電時に前記中心電極と前記アース間との
電位差により、該中心電極とアースとの間で、前記イオ
ン電流ギャップおよび前記イオン電流検出回路を通じて
流れるイオン電流を検出する。
【0005】
【発明の作用および効果】この発明では、スパークプラ
グでの火花放電が適性に行われ、気筒内で着火が正常に
なされ、中心電極とイオン電流検出電極との間(イオン
電流ギャップ)にイオン化した燃料分子が存在すると該
イオン電流ギャップの電気抵抗が低下する。この結果、
火花放電電圧がマイナス極性の場合、アースからイオン
電流検出回路、イオン電流検出電極を経て、イオン電流
ギャップを飛び越え中心電極にイオン電流が流れる。こ
のイオン電流をイオン電流検出回路で検出することによ
り、特別にイオン電流電源を設けることなくイオン電流
が検出できる。これにより、簡単なイオン電流検出回路
で失火など燃焼状態が検出できる。
【0006】請求項2の構成では、抵抗と電圧検出回路
のみでイオン電流検出回路が構成でき、構造が簡単であ
るために安価に製造できる。火花放電の終了前後からス
パークプラグ電圧が振動し、イオン電流が振動し極性が
変動し易い。このため、点火時期近辺の短い期間でしか
正確なイオン電流が検出できない。請求項3の構成で
は、スパークプラグ電圧回路に逆流防止用の高電圧ダイ
オードが入っているため、逆極性のイオン電流を阻止で
き、検出精度が向上する。
【0007】
【実施例】図1は、この発明のイオン電流検出装置1を
装着したガソリン機関の点火回路10の概略を示す。2
は機関の気筒に装着されたスパークプラグ、Vはバッテ
リー、CはバッテリーVから供給された一次電圧を昇圧
させスパークプラグ電圧を発生させる点火コイル、Bは
点火コイルCの一次電流断続装置、Dは前記スパークプ
ラグ電圧をスパークプラグ2に供給するための配電器、
3は配電器Dとスパークプラグ2とを接続するスパーク
プラグ電圧回路、4はスパークプラグ電圧回路3に介装
された逆流防止用の高圧ダイオードである。
【0008】スパークプラグ2は、図2に示す如く、筒
状の取付金具21内に軸孔22付き絶縁碍子23をはめ
込み、該軸孔22に中心電極24を配設し、該中心電極
24の先端部2Aと取付金具21の先端部2Bに溶接し
た略逆L字形の接地電極25の先端部2Cとの間で火花
放電ギャップG1 を形成する。このスパークプラグ2に
は、取付金具21を軸方向に貫通する穴26が設けら
れ、該穴26には絶縁体51で被覆されたイオン電流検
出電極5が嵌着されている。イオン電流検出電極5の先
端部5Aと中心電極24の先端部2Aとの間は火花放電
ギャップG1 より大きいイオン電流ギャップG2 が形成
されている。
【0009】この発明のイオン電流検出装置1は、前記
イオン電流検出電極5と、該イオン電流検出電極5の後
端5BとアースSとの間に介装されたイオン電流検出回
路6とからなる。イオン電流検出回路6は、イオン電流
検出用抵抗61と、イオン電流検出電極5の後端5Bと
抵抗61との間の電圧変化を測定する電圧検出回路62
とからなる。
【0010】このイオン電流検出装置1は、つぎのよう
に作用する。機関が運転され、点火回路10が作動して
いるときは、運転条件に応じて決定される点火タイミン
グに一次電流断続装置Bが点火コイルCの一次電流を断
続する。これにより、点火コイルCの二次回路であるス
パークプラグ電圧回路3に1万ボルト以上のスパークプ
ラグ電圧が発生する。このスパークプラグ電圧は、配電
器D、高圧ダイオード4を介してスパークプラグ2の中
心電極24のV2 点に図3の(イ)に示すように印加さ
れる。これにより、スパークプラグの火花放電ギャップ
G1 に火花放電(スパーク)が生じ、気筒内に供給され
た燃料と空気との混合気に点火がなされる。混合気への
点火および着火が正常になされると、燃料分子がイオン
化し火花放電ギャップG1 付近の電気抵抗値Rは絶縁抵
抗レベルからイオン電流の発生レベルに低下する。
【0011】この状態では、アースSから、抵抗61、
イオン電流検出電極5、およびイオン電流ギャップG2
を経て、中心電極24に到る電気回路が形成され、図1
に示すアースSから中心電極24への矢印7に示す高い
レベルのイオン電流が流れる。前記イオン電流検出用抵
抗61と前記イオン電流ギャップG2 の抵抗値Rとによ
り分圧回路が形成され、図3の(ロ)に示すごとく、こ
のイオン電流の変化は電圧検出回路62の入口のV1 点
により電圧変化として検出される。
【0012】スパークプラグ電圧は、容量放電につづく
誘導放電の初期は比較的安定したマイナス極性(中心電
極で印加する電圧の設定がマイナスの場合)でなされる
が、火花放電終了前後から振動し易く、このためイオン
電流も振動し極性が変動し易い。この結果、点火時期近
辺の短い期間でしか正確なイオン電流が検出でき難い。
高圧ダイオード4は、振動するスパークプラグ電圧の逆
流分を阻止して、点火タイミングの後期においてもイオ
ン電流が正確に検出できるようにする作用を有する。
【0013】これに対し、点火回路10のトラブルで火
花放電が発生しなかったり、火花放電は生じても混合気
に正常に着火がなされなかった場合は、ギャップG2 に
イオンが存在しないかまたは適性に存在しない。従っ
て、イオン電流はほとんど流れないため、図3の(イ)
に示す如く、低いレベルに留まる。すなわち、イオン電
流が所定レベル以上では正常着火、設定レベル以下では
失火と判別することにより気筒内の失火判別が可能にな
る。なお、イオン電流は、ピーク値のレベルの他、立ち
上がり特性や立ち下がり特性、持続時間、電流波形の積
分値、所定レベルに達するまでの時間などを検出するこ
とにより、失火以外の燃焼状態の検出が可能になる。
【0014】図4の(イ)は他の実施例にかかるスパー
クプラグ2の正面断面図、(ロ)は先端端面図を示す。
この実施例では、接地電極25は取付金具21の先端部
内周27に設けられて、中心電極24の先端部2Aの側
面との間にセミ沿面火花放電ギャップG3 が形成され、
イオン電流検出電極5は取付金具21に貫通して設けた
4つの穴28のそれぞれに嵌着して取り付けられてい
る。このようにイオン電流検出電極5を多極化すること
により、中心電極24の先端部2Aとの間のイオン電流
ギャップG2 が多数となるため、燃焼条件のばらつきに
よりイオンが偏在する場合においてもイオン電流が検出
できる確率が増大し、イオン電流の検出精度が向上す
る。なお、イオン電流検出電極5は絶縁碍子23に貫設
されてもよく、イオン電流検出回路6は上記実施例以外
の構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のイオン電流検出装置を装着した点火
回路の概略図である。
【図2】スパークプラグの断面図である。
【図3】イオン電流の特性を示すグラフである。
【図4】他の実施例にかかるスパークプラグの正面断面
図および先端端面図である。
【符号の説明】
1 イオン電流検出装置 10 点火回路 2 スパークプラグ 24 中心電極 2A 先端部 3 スパークプラグ電圧回路 4 高圧ダイオード 5 イオン電流検出電極 G2 イオン電流ギャップ S アース 6 イオン電流検出回路 61 抵抗(分圧抵抗) R 抵抗値(分圧抵抗)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年7月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、気筒内でイオン電流
により、燃焼状態を検出するための内燃機関のイオン電
流検出装置に関する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン電流検
出装置は、点火回路のスパークプラグ電圧回路に接続さ
れるとともに気筒に装着されたスパークプラグと、該ス
パークプラグに組み込まれ、スパークプラグの中心電極
の先端部に近接してイオン電流ギャップを形成するイオ
ン電流検出電極と、該イオン電流検出電極とアースとの
間に設けたイオン電流検出回路とからなり、スパークプ
ラグの前記中心電極と前記アース間との電位差により、
該中心電極とアースとの間で、前記イオン電流ギャップ
および前記イオン電流検出回路を通じて流れるイオン電
流を検出する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】請求項2の構成では、抵抗と電圧検出回路
のみでイオン電流検出回路が構成でき、構造が簡単であ
るために安価に製造できる。請求項3の構成では、スパ
ークプラグ電圧回路に逆流防止用の高電圧ダイオードが
入っているため、印加電圧の保持及び逆極性のイオン電
流を阻止でき、検出精度が向上する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】このイオン電流検出装置1は、つぎのよう
に作用する。機関が運転され、点火回路10が作動して
いるときは、運転条件に応じて決定される点火タイミン
グに一次電流断続装置Bが点火コイルCの一次電流を断
続する。これにより、点火コイルCの二次回路であるス
パークプラグ電圧回路3に1万ボルト以上のスパークプ
ラグ電圧が発生する。このスパークプラグ電圧は、配電
器D、高圧ダイオード4を介してスパークプラグ2に印
加される。これにより、スパークプラグの火花放電ギャ
ップG1 に火花放電(スパーク)が生じ、気筒内に供給
された燃料と空気との混合気に点火がなされる。混合気
への点火および着火が正常になされると、燃料分子がイ
オン化し火花放電ギャップG1 付近の電気抵抗値Rは絶
縁抵抗レベルからイオン電流の発生レベルに低下する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 晃正 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 点火回路のスパークプラグ電圧回路に接
    続されるとともに気筒に装着されたスパークプラグと、
    該スパークプラグに組み込まれ、スパークプラグの中心
    電極の先端部に近接してイオン電流ギャップを形成する
    イオン電流検出電極と、該イオン電流検出電極とアース
    との間に設けたイオン電流検出回路とからなり、 スパークプラグでの火花放電時に前記中心電極と前記ア
    ース間との電位差により、該中心電極とアースとの間
    で、前記イオン電流ギャップおよび前記イオン電流検出
    回路を通じて流れるイオン電流を検出する内燃機関のイ
    オン電流検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記イオン電流検出
    回路は、前記アースと前記イオン電流検出電極との間に
    設けた分圧抵抗と、該分圧抵抗と前記イオン電流検出電
    極との間の電流を測定する電圧検出回路とからなること
    を特徴とする内燃機関のイオン電流検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記スパークプラグ
    電圧回路に逆流防止用ダイオードを介在させことを特徴
    とする内燃機関のイオン電流検出装置。
JP12953493A 1993-05-31 1993-05-31 内燃機関のイオン電流検出装置 Pending JPH06338377A (ja)

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JP12953493A JPH06338377A (ja) 1993-05-31 1993-05-31 内燃機関のイオン電流検出装置
DE1994628626 DE69428626T2 (de) 1993-05-31 1994-05-26 Ionisierungsfühler für Verbrennungsmotoren
EP19940303823 EP0627622B1 (en) 1993-05-31 1994-05-26 An ion current detector device for use in an internal combustion engine
US08/797,938 US5734094A (en) 1993-05-31 1997-02-12 Ion current detector device for use in an internal combustion engine

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190040282A (ko) 2016-09-22 2019-04-17 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 스파크 플러그
JP2020506497A (ja) * 2016-11-22 2020-02-27 アイシー リミテッド ライアビリティ カンパニー 点火プラグ燃焼イオン化センサ

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DE112017004067T5 (de) 2016-09-22 2019-04-25 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Zündkerze
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