JPH08240172A - Combusting condition detecting device with ion current - Google Patents
Combusting condition detecting device with ion currentInfo
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- JPH08240172A JPH08240172A JP6873395A JP6873395A JPH08240172A JP H08240172 A JPH08240172 A JP H08240172A JP 6873395 A JP6873395 A JP 6873395A JP 6873395 A JP6873395 A JP 6873395A JP H08240172 A JPH08240172 A JP H08240172A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用の内
燃機関において、イオン電流による燃焼状態検出装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion state detecting device based on ion current in an internal combustion engine for automobiles.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は、従来のイオン電流による燃焼状
態検出装置の構成図を示している。図４において昇圧ト
ランスから構成される点火コイル１の１次側にパワ―ト
ランジスタ２が接続され、前記点火コイル１の２次側に
は逆流防止用ダイオ―ド４を介して点火プラグ３が接続
され、また、前記点火プラグ３にはイオン電流検出用ダ
イオ―ド５が接続されている。このダイオ―ド５のアノ
ードは、燃焼状態検出装置６に接続されている。前記燃
焼状態検出装置６は、イオン電流検出装置１０と設定値
比較回路１１、放電時間検出回路１２、点火開始時期検
出回路１３、のこぎり波発振回路１４、ピークホールド
回路１５、インピ−ダンス変換回路１６で構成されてお
り、前記イオン電流検出用ダイオード５のアノードがイ
オン電流演算処理装置６のイオン電流入力端子７を介し
てイオン電流検出装置１０に接続されている。このイオ
ン電流検出装置１０の出力部が設定値比較回路１１に接
続され、この設定値比較回路１１の出力部がピ−クホ−
ルド回路１５に接続され、このピ−クホ−ルド回路１５
の出力部がインピ−ダンス変換回路１６を介して、燃焼
状態検出装置６の出力端子８に接続され、この出力端子
８が、燃焼状態入力端子１９を備えた電子制御装置１８
に接続されている。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram of a conventional combustion state detecting device using an ion current. In FIG. 4, a power transistor 2 is connected to the primary side of an ignition coil 1 composed of a step-up transformer, and an ignition plug 3 is connected to the secondary side of the ignition coil 1 via a backflow prevention diode 4. Further, an ion current detecting diode 5 is connected to the spark plug 3. The anode of the diode 5 is connected to the combustion state detecting device 6. The combustion state detection device 6 includes an ion current detection device 10, a set value comparison circuit 11, a discharge time detection circuit 12, an ignition start timing detection circuit 13, a sawtooth wave oscillation circuit 14, a peak hold circuit 15, and an impedance conversion circuit 16. The anode of the ion current detecting diode 5 is connected to the ion current detecting device 10 via the ion current input terminal 7 of the ion current arithmetic processing device 6. The output part of the ion current detecting device 10 is connected to the set value comparison circuit 11, and the output part of the set value comparison circuit 11 is a peak horn.
The peak-hold circuit 15 connected to the field circuit 15.
Is connected to the output terminal 8 of the combustion state detection device 6 via the impedance conversion circuit 16, and this output terminal 8 is provided with an electronic control device 18 having a combustion state input terminal 19.
It is connected to the.
【０００３】また、前記パワートランジスタ２のコレク
タは、燃焼状態検出装置６の放電波形入力端子９を介し
て放電時間検出回路１２に接続され、この放電時間検出
回路１２の出力部が点火開始時期検出回路１３を介して
前記のこぎり波発振回路１４と、また、ピ−クホ−ルド
回路１５にも接続されている。The collector of the power transistor 2 is connected to a discharge time detecting circuit 12 via a discharge waveform input terminal 9 of a combustion state detecting device 6, and an output portion of the discharge time detecting circuit 12 detects ignition start timing. It is also connected to the sawtooth wave oscillating circuit 14 via the circuit 13 and also to the peak-hold circuit 15.
【０００４】前記において、イオン電流検出装置１０は
充放電コンデンサ１７と抵抗、定電圧ダイオ−ド、オペ
アンプで構成され、前記設定値比較回路１１と放電時間
検出回路１２は抵抗とオペアンプで、点火開始時期検出
回路１３は抵抗とコンテンサ、オペアンプで構成され、
ピークホールド回路１５はトランジスタとコンデンサ、
抵抗で構成されている。In the above, the ion current detecting device 10 is composed of a charging / discharging capacitor 17, a resistor, a constant voltage diode and an operational amplifier, and the set value comparing circuit 11 and the discharge time detecting circuit 12 are a resistor and an operational amplifier to start ignition. The timing detection circuit 13 is composed of a resistor, a condenser, and an operational amplifier,
The peak hold circuit 15 is a transistor and a capacitor,
It consists of resistors.
【０００５】次に、図４に示した従来のイオン電流によ
る燃焼検出装置の動作について説明する。まず、通常燃
焼時の動作を図４中の各点から得られる信号波形が図示
してある図５を参照しながら説明する。周知の如くパワ
―トランジスタ２のベ−スＳ１部に（ａ）に示すパルス
波形（点火波形）が供給され、前記パルス波形が立ち下
がったときに、前記点火コイル１の２次側に高電圧が発
生し、この高電圧によって点火プラグ３が点火し、内燃
機関の各気筒（図示せず）内の混合ガスが燃焼する。こ
の燃焼後により各気筒内にはイオンが発生する。Next, the operation of the conventional combustion detection apparatus using an ion current shown in FIG. 4 will be described. First, the operation during normal combustion will be described with reference to FIG. 5, in which signal waveforms obtained from respective points in FIG. 4 are shown. As is well known, the pulse waveform (ignition waveform) shown in (a) is supplied to the base S1 of the power transistor 2, and when the pulse waveform falls, a high voltage is applied to the secondary side of the ignition coil 1. Occurs, the ignition plug 3 is ignited by this high voltage, and the mixed gas in each cylinder (not shown) of the internal combustion engine burns. After this combustion, ions are generated in each cylinder.
【０００６】このイオンを含むガスに燃焼状態検出装置
６のイオン電流入力端子７から、あらかじめ充放電コン
デンサ１７に充電された電圧を印加することで流れるイ
オン電流、即ち、イオン電流検出装置１０の出力Ｓ２部
の波形は（ｂ）のようになり、この波形が設定値比較回
路１１に供給されている。この設定値比較回路１１で
は、Ｓ３部分の分圧抵抗で形成された（ｃ）に示す設定
値（「しきい値」）が作られ、これと前記イオン電流検
出装置１０の出力Ｓ２部の出力の波形（ｂ）とが比較さ
れ、この結果が設定値比較回路１１の出力Ｓ４部からピ
ークホールド回路１５に（ｄ）のパルス波形として出力
されている。このパルス波形（ｄ）は、前記（ｃ）に示
すしきい値以上の部分をＨとし、それ以外の部分をＬと
し、ＨとＬで成形したものである。An ion current flowing by applying a voltage charged in advance to the charge / discharge capacitor 17 from the ion current input terminal 7 of the combustion state detecting device 6 to the gas containing the ions, that is, the output of the ion current detecting device 10. The waveform of the S2 portion is as shown in (b), and this waveform is supplied to the set value comparison circuit 11. In the set value comparison circuit 11, the set value (“threshold”) shown in (c) formed by the voltage dividing resistor in the S3 portion is created, and this and the output of the ion current detection device 10 and the output of the S2 portion are output. Waveform (b) is compared, and the result is output from the output S4 section of the set value comparison circuit 11 to the peak hold circuit 15 as a pulse waveform (d). This pulse waveform (d) is formed by H and L, where H is the portion above the threshold value shown in (c) above and L is the other portion.
【０００７】また、前記パワ−トランジスタ２のコレク
タ、即ち、Ｓ５部には（ｅ）に示す逆起電力波形（放電
波形）が発生する。またＳ６部分は分圧抵抗により、し
きい値となる一定の波形（ｆ）を形成している。この
（ｅ）と（ｆ）とをコンパレータで比較し、波形（ｅ）
のしきい値（ｆ）より高い部分をＨ、低い部分をＬとし
た波形がＳ７部分に（ｇ）として現れる。ここで（ｅ）
のｎ部分、即ち（ｇ）波形のＨ部分は、点火プラグが放
電を行っている部分であり、ｎのピーク値またはＨの継
続期間は燃焼状態等の変化により点火毎に変動する。ま
た、前記波形（ｇ）においてＨは点火プラグ３が放電し
ている放電期間でもあり、Ｌは放電していない期間でも
あり、この（ｇ）の波形の立ち上がり部が点火開始部と
なっている。Further, a counter electromotive force waveform (discharge waveform) shown in (e) is generated in the collector of the power transistor 2, that is, the S5 portion. Further, the portion S6 forms a constant waveform (f) serving as a threshold value by the voltage dividing resistance. Comparing (e) and (f) with a comparator, the waveform (e)
A waveform in which H is higher than the threshold value (f) and L is lower than the threshold value (f) appears in S7 as (g). Where (e)
The portion n, that is, the portion H of the (g) waveform, is the portion where the spark plug is discharging, and the peak value of n or the duration of H varies with each ignition due to changes in the combustion state and the like. Further, in the waveform (g), H is a discharge period during which the spark plug 3 is discharging, and L is a period during which the spark plug 3 is not discharging, and the rising portion of the waveform of (g) is the ignition start portion. .
【０００８】次に、前記（ｇ）の波形を抵抗とコンデン
サにより微分した結果Ｓ８部には（ｈ）に示す波形がで
きる。またＳ９部分は分圧抵抗により、しきい値となる
一定の波形（ｉ）を形成している。このしきい値は前記
放電時間検出回路１２で形成されるしきい値とは違うも
のである。ここで前記波形（ｈ）と（ｉ）がコンパレー
タで比較され、点火開始時期検出回路１３の出力部Ｓ１
０からこの比較結果が出力される。この波形は（ｊ）に
示す波形となり、この（ｊ）は、波形（ｈ）がしきい値
（ｉ）を超えた部分をＨとし、これ以外の部分をＬとし
た波形になっている。即ち、この波形（ｊ）は点火開始
部を示す幅の狭い点火時期波形を示している。Next, as a result of differentiating the waveform of (g) by a resistor and a capacitor, the waveform shown in (h) is formed in the portion S8. Further, the portion S9 forms a constant waveform (i) serving as a threshold value by the voltage dividing resistance. This threshold is different from the threshold formed by the discharge time detection circuit 12. Here, the waveforms (h) and (i) are compared by the comparator, and the output section S1 of the ignition start timing detection circuit 13 is
This comparison result is output from 0. This waveform is the waveform shown in (j). In this (j), the portion where the waveform (h) exceeds the threshold value (i) is H, and the other portions are L. That is, this waveform (j) shows a narrow ignition timing waveform indicating the ignition start portion.
【０００９】前記波形（ｊ）をのこぎり波発振回路１４
に供給し、ここで各気筒（図示なし）の回転数に同期し
たのこぎり波を形成する。このこぎり波は、Ｓ１１部で
（ｋ）の如く成形されている。この波形（ｋ）は前記各
気筒の回転数において、点火開始時期波形（ｊ）のパル
ス終了部から、次のパルス発生部まで、またパルス発生
部からパルス終了部までをリニアに結んでいる。図５に
おいて、この波形（ｋ）のピーク値から次のピーク値ま
でが各気筒の燃焼間隔となっている。A sawtooth wave oscillating circuit 14 is used for the waveform (j).
To form a sawtooth wave synchronized with the rotation speed of each cylinder (not shown). This sawtooth wave is shaped as shown in (k) at S11. This waveform (k) linearly connects the pulse end portion of the ignition start timing waveform (j) to the next pulse generation portion and the pulse generation portion to the pulse end portion at the rotation speed of each cylinder. In FIG. 5, the combustion interval of each cylinder is from the peak value of this waveform (k) to the next peak value.
【００１０】前記設定値比較回路１１からの波形（ｄ）
と、のこぎり波発振回路１４からの波形（ｋ）とが、ピ
−クホ−ルド回路１５により処理され、この出力がイン
ピ−ダンス変換回路１６を介して出力端子８から出力さ
れる。この出力がＳ１２部分の波形（ｌ）に示す波形と
なっている。この波形（ｌ）は、ピ−クホ−ルド回路１
５中のコンデンサの充電状況に応じて変化し、トランジ
スタによってのこぎり波形（ｋ）の傾きに比例した電圧
値に変換し、前記電圧値をインピ−ダンス変換してい
る。Waveform (d) from the set value comparison circuit 11
And the waveform (k) from the sawtooth wave oscillating circuit 14 are processed by the peak-hold circuit 15, and this output is output from the output terminal 8 via the impedance conversion circuit 16. This output has the waveform shown in the waveform (1) of the S12 portion. This waveform (l) is the peak-hold circuit 1
5 changes according to the charging state of the capacitor, and is converted into a voltage value proportional to the slope of the sawtooth waveform (k) by the transistor, and the voltage value is impedance-converted.
【００１１】即ち、ピークホールド回路１５の作用は以
下のようになっている。Ｓ４部分の（ｄ）波形がＨのと
きには、前記波形（ｋ）の傾きにしたがって、ｌ１に示
すように前記ピークホールド回路１５のコンデンサに充
電が行われ、Ｌのときには、ｌ２に示すようにコンデン
サに充電されたものが保持され、これが次の（ｊ）のパ
ルスの入力時（立上り部）まで繰り返される。なおパル
ス立ち下がり部の（ｌ）の波形は前記（ｋ）波形と同様
になっている。以上により、この出力波形（ｌ）は、点
火時からイオン電流が設定値（ｃ）を最終的に下回るま
での期間を、のこぎり波形Ｓ１１（ｋ）の傾きに比例し
た電圧値に変換し出力している。この出力波形（ｌ）が
電子制御装置１８に供給され、ここで気筒内の燃焼状態
を判定している。That is, the operation of the peak hold circuit 15 is as follows. When the (d) waveform of the S4 portion is H, the capacitor of the peak hold circuit 15 is charged as indicated by l1 according to the slope of the waveform (k), and when L is L, the capacitor as indicated by l2 is used. The charged battery is held, and this is repeated until the next pulse (j) is input (rising portion). The waveform (l) at the pulse falling portion is similar to the waveform (k). As described above, this output waveform (l) is converted into a voltage value proportional to the slope of the sawtooth waveform S11 (k) during the period from the ignition to the time when the ion current finally falls below the set value (c), and is output. ing. This output waveform (1) is supplied to the electronic control unit 18, where the combustion state in the cylinder is determined.
【００１２】したがって、燃焼が安定のときは、波形
（ｌ）は一定波高値の電圧が得られるが、逆に燃焼が不
安定のときには、波形（ｌ）波高値のバラツキが大きい
電圧値になる。Therefore, when the combustion is stable, the waveform (l) has a constant peak value voltage. On the contrary, when the combustion is unstable, the waveform (l) peak value has a large variation. .
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上記構成の回路におい
て、燃焼状態が不安定になった場合には、例えば図６に
示すような波形構成になることがある。図６においては
図５で説明したものと同一のものがありこの部分は省略
し、ここでは図５と図６との比較においての相違点のみ
について述べる。In the circuit having the above structure, when the combustion state becomes unstable, the waveform may be as shown in FIG. 6, for example. 6 is the same as that described with reference to FIG. 5, and this part is omitted. Here, only the differences in comparison between FIG. 5 and FIG. 6 will be described.
【００１４】図４のＳ６部分の放電波形（ｅ）において
従来のｎ以外に、点火コイル１から点火プラグ３の放電
経路のインピ−ダンス等によって発生する波形がある。
これがｏに示す波形である。このｎとｏにより、ピスト
ンの１サイクルの間に複数回しきい値を上回る場合に
は、（ｇ）波形のｒ、ｓが示すように、前記１サイクル
中に複数のＨ部分が発生する。これによって波形（ｊ）
にもｐ、ｑが示すように複数個のＨ部分が生じる。ま
た、前記の如く燃焼状態を検出する波形（ｋ）、（ｌ）
においても１サイクルの間に複数個のピーク値部分が生
じているために、ピーク値と本来望んでいる次のピーク
値との間隔がずれ、正確な燃焼状態の検出が行えず、燃
焼状態の判定に誤りが生じる。In the discharge waveform (e) of the S6 portion of FIG. 4, there is a waveform other than the conventional n, which is generated by the impedance of the discharge path from the ignition coil 1 to the spark plug 3 or the like.
This is the waveform indicated by o. When n and o exceed the threshold value a plurality of times during one cycle of the piston, a plurality of H portions are generated during the one cycle as indicated by r and s of the waveform (g). This gives waveform (j)
Also, a plurality of H portions are generated as indicated by p and q. Further, as described above, the waveforms (k) and (l) for detecting the combustion state
In the case of the above, since multiple peak value portions are generated during one cycle, the gap between the peak value and the next desired peak value is deviated, and the accurate combustion state cannot be detected, and the combustion state There is an error in the judgment.
【００１５】本発明は、上記課題を鑑みてなされたもの
で、あらゆる運転条件、及び、放電経路においても点火
コイル１から点火プラグ３の放電経路のインピ−ダンス
等によって発生する発振による誤動作を防止できる、イ
オン電流による燃焼状態検出装置を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above problems, and prevents malfunctions due to oscillations caused by impedance in the discharge path of the ignition coil 1 to the spark plug 3 in all operating conditions and discharge paths. It is an object of the present invention to provide a combustion state detection device that can perform ion current.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】点火コイルの１次側にパ
ワ―トランジスタと、この２次側に点火プラグと燃焼状
態検出装置を接続している内燃機関用点火装置におい
て、前記燃焼状態検出装置が前記点火コイルの２次側に
接続されイオン電流の検出を行うイオン電流検出装置
と、このイオン電流検出装置の出力部に接続され前記イ
オン電流と設定値との比較を行う設定値比較回路とを備
え、前記パワ―トランジスタのコレクタには放電波形か
ら放電時間を検出する放電時間検出回路と、この放電時
間検出回路に接続され放電時間検出回路から得られる波
形の立ち下がり部を過渡減衰させる過渡減衰回路と、こ
の過渡減衰回路に接続され過渡減衰回路からの波形を点
火開始時期波形として出力する点火開始時期検出回路
と、この点火開始時期検出回路に接続されるのこぎり波
発振回路と、前記ののこぎり波発振回路と点火開始時期
検出回路および設定値比較回路の出力部が接続されるピ
ークホールド回路と、このピークホールド回路に接続さ
れピークホールド回路の出力をインピ−ダンス変換する
インピ−ダンス変換回路と、から構成されているイオン
電流による燃焼状態検出装置とする。An ignition device for an internal combustion engine in which a power transistor is connected to the primary side of an ignition coil and an ignition plug and a combustion condition detecting device are connected to the secondary side of the ignition coil. Is connected to the secondary side of the ignition coil to detect an ionic current, and a set value comparison circuit connected to the output part of the ionic current detection device to compare the ionic current with a set value. A discharge time detection circuit for detecting a discharge time from a discharge waveform in the collector of the power transistor, and a transient for transiently attenuating the falling portion of the waveform obtained from the discharge time detection circuit connected to the discharge time detection circuit. A damping circuit, an ignition start timing detection circuit that is connected to the transient damping circuit and outputs the waveform from the transient damping circuit as an ignition start timing waveform, and the ignition start timing detection circuit. A sawtooth wave oscillator circuit connected to the circuit, a sawtooth wave oscillator circuit, a peak hold circuit to which the output parts of the ignition start timing detection circuit and the set value comparison circuit are connected, and a peak hold circuit connected to the peak hold circuit And an impedance conversion circuit that performs impedance conversion of the output of 1.
【００１７】[0017]
【作用】この発明に於いては、パワ−トランジスタのコ
レクタから得られる逆起電力波形波高値の最少値に、し
きい値を合わして設定しておくことで、点火コイルから
点火プラグの放電経路のインピ−ダンス等によって発生
する放電直後の発振の振幅に影響されることなく適切な
点火開始時期が得られる。In the present invention, the threshold value is set to the minimum value of the peak value of the back electromotive force waveform obtained from the collector of the power transistor to set the discharge path from the ignition coil to the spark plug. An appropriate ignition start timing can be obtained without being affected by the amplitude of the oscillation immediately after the discharge that is generated by the impedance and the like.
【００１８】[0018]
【実施例】本発明の実施例とするイオン電流による燃焼
状態検出装置の構成図を図１に示す。図１において、昇
圧トランスから構成される点火コイル１の１次側にパワ
―トランジスタ２が接続され、前記点火コイル１の２次
側には逆流防止用ダイオ―ド４を介して点火プラグ３が
接続され、また、前記点火プラグ３にはイオン電流検出
用ダイオ―ド５が接続されている。このダイオ―ド５の
アノードは、燃焼状態検出装置６に接続されている。前
記燃焼状態検出装置６は、イオン電流検出装置１０と設
定値比較回路１１、放電時間検出回路１２、過渡減衰回
路２０、点火開始時期検出回路１３、のこぎり波発振回
路１４、ピークホールド回路１５、インピ−ダンス変換
回路１６で構成されており、前記イオン電流検出用ダイ
オード５のアノードがイオン電流演算処理装置６のイオ
ン電流入力端子７を介してイオン電流検出装置１０に接
続されている。このイオン電流検出装置１０の出力部が
設定値比較回路１１に接続され、この設定値比較回路１
１の出力部がピ−クホ−ルド回路１５に接続され、この
ピ−クホ−ルド回路１５の出力部がインピ−ダンス変換
回路１６を介して、燃焼状態検出装置６の出力端子８に
接続され、この出力端子８が、燃焼状態入力端子１９を
備えた電子制御装置１８に接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a block diagram of a combustion state detecting apparatus using an ion current according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a power transistor 2 is connected to a primary side of an ignition coil 1 composed of a step-up transformer, and an ignition plug 3 is connected to a secondary side of the ignition coil 1 via a backflow prevention diode 4. Further, an ion current detecting diode 5 is connected to the spark plug 3. The anode of the diode 5 is connected to the combustion state detecting device 6. The combustion state detection device 6 includes an ion current detection device 10, a set value comparison circuit 11, a discharge time detection circuit 12, a transient damping circuit 20, an ignition start timing detection circuit 13, a sawtooth wave oscillation circuit 14, a peak hold circuit 15, and an impinging circuit. The anode of the ion current detection diode 5 is connected to the ion current detection device 10 via the ion current input terminal 7 of the ion current calculation processing device 6. The output part of the ion current detection device 10 is connected to the set value comparison circuit 11, and the set value comparison circuit 1
1 is connected to the peak-hold circuit 15, and the output part of the peak-hold circuit 15 is connected to the output terminal 8 of the combustion state detecting device 6 via the impedance conversion circuit 16. The output terminal 8 is connected to an electronic control unit 18 having a combustion state input terminal 19.
【００１９】また、前記パワートランジスタ２のコレク
タは、燃焼状態検出装置６の放電波形入力端子９を介し
て放電時間検出回路１２に接続され、この放電時間検出
回路１２の出力部が過渡減衰回路２０と点火開始時期検
出回路１３を介して前記のこぎり波発振回路１４に接続
され、この出力部が前記ピ−クホ−ルド回路１５にも接
続されている。The collector of the power transistor 2 is connected to the discharge time detection circuit 12 via the discharge waveform input terminal 9 of the combustion state detection device 6, and the output portion of this discharge time detection circuit 12 is the transient damping circuit 20. Is connected to the sawtooth wave oscillating circuit 14 via the ignition start timing detecting circuit 13 and its output is also connected to the peak-hold circuit 15.
【００２０】前記において、イオン電流検出装置１０は
充放電コンデンサ１７と抵抗、定電圧ダイオ−ド、オペ
アンプで構成され、前記設定値比較回路１１と放電時間
検出回路１２は抵抗とオペアンプで、過渡減衰回路２０
は抵抗とダイオードとコンデンサで、点火開始時期検出
回路１３は抵抗とコンテンサ、オペアンプで構成され、
ピークホールド回路１５はトランジスタとコンデンサ、
抵抗で、インピ−ダンス変換回路１６はオペアンプで構
成されている。In the above, the ion current detecting device 10 is composed of a charging / discharging capacitor 17, a resistor, a constant voltage diode and an operational amplifier, and the set value comparison circuit 11 and the discharge time detecting circuit 12 are a resistor and an operational amplifier for transient attenuation. Circuit 20
Is a resistor, a diode, and a capacitor, and the ignition start timing detection circuit 13 is composed of a resistor, a condenser, and an operational amplifier.
The peak hold circuit 15 is a transistor and a capacitor,
With impedance, the impedance conversion circuit 16 is composed of an operational amplifier.
【００２１】次に、図１に示した回路の動作について説
明する。まず、通常燃焼時の動作を図１中の各点から得
られる信号波形が図示してある図２を参照しながら説明
する。周知の如くパワ―トランジスタ２のベ−スＳ１部
に（ａ）に示すパルス波形（点火波形）が供給され、前
記パルス波形が立ち下がったときに、前記点火コイル１
の２次側に高電圧が発生し、この高電圧によって点火プ
ラグ３が点火し、内燃機関の各気筒（図示せず）内の混
合ガスが燃焼する。この燃焼後に各気筒内にはイオン電
流が発生する。Next, the operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described. First, the operation during normal combustion will be described with reference to FIG. 2 in which signal waveforms obtained from respective points in FIG. 1 are shown. As is well known, when the pulse waveform (ignition waveform) shown in (a) is supplied to the base S1 of the power transistor 2 and the pulse waveform falls, the ignition coil 1
A high voltage is generated on the secondary side of the engine, the high voltage ignites the spark plug 3, and the mixed gas in each cylinder (not shown) of the internal combustion engine burns. After this combustion, an ionic current is generated in each cylinder.
【００２２】このイオンを含むガスに燃焼状態検出装置
６のイオン電流入力端子７から、あらかじめ充放電コン
デンサ１７に充電された電圧を印加することで流れるイ
オン電流、即ち、イオン電流検出装置１０の出力Ｓ２部
の波形は（ｂ）のようになり、この波形が設定値比較回
路１１に供給されている。この設定値比較回路１１で
は、Ｓ３部分の分圧抵抗で形成された（ｃ）に示す設定
値（「しきい値」）が作られ、これと前記イオン電流検
出装置１０の出力Ｓ２部の出力の波形（ｂ）とが比較さ
れ、この結果が設定値比較回路１１の出力Ｓ４部からピ
ークホールド回路１５に（ｄ）のパルス波形として出力
されている。このパルス波形（ｄ）は、前記（ｃ）に示
すしきい値以上の部分をＨとし、それ以外の部分をＬと
し、ＨとＬで成形したものである。The ion current flowing by applying a voltage charged in advance to the charge / discharge capacitor 17 from the ion current input terminal 7 of the combustion state detecting device 6 to the gas containing the ions, that is, the output of the ion current detecting device 10. The waveform of the S2 portion is as shown in (b), and this waveform is supplied to the set value comparison circuit 11. In the set value comparison circuit 11, the set value (“threshold”) shown in (c) formed by the voltage dividing resistor in the S3 portion is created, and this and the output of the ion current detection device 10 and the output of the S2 portion are output. Waveform (b) is compared, and the result is output from the output S4 section of the set value comparison circuit 11 to the peak hold circuit 15 as a pulse waveform (d). This pulse waveform (d) is formed by H and L, where H is the portion above the threshold value shown in (c) above and L is the other portion.
【００２３】また、前記パワ−トランジスタ２のコレク
タ、即ち、Ｓ５部には（ｅ）に示す逆起電力波形が発生
する。またＳ６部分は分圧抵抗により、しきい値となる
一定の波形（ｆ）を形成している。この（ｅ）と（ｆ）
とをコンパレータで比較し、波形（ｅ）のしきい値
（ｆ）より高い部分をＨ、低い部分をＬとした波形がＳ
７部分に（ｇ）として現れる。ここで（ｅ）のｎ部分、
即ち（ｇ）波形のＨ部分は、点火プラグが放電を行って
いる部分であり、ｎのピーク値またはＨの継続期間は燃
焼状態等の変化により点火毎に変動する。また、前記波
形（ｇ）においてＨは点火プラグ３が放電している放電
期間でもあり、Ｌは放電していない期間でもあり、この
（ｇ）の波形の立ち上がり部が点火開始部となってい
る。Further, the counter electromotive force waveform shown in (e) is generated in the collector of the power transistor 2, that is, the S5 portion. Further, the portion S6 forms a constant waveform (f) serving as a threshold value by the voltage dividing resistance. This (e) and (f)
Are compared by a comparator, and the waveform where S is higher than the threshold (f) of the waveform (e) is H and L is lower
Appears as (g) in part 7. Where n part of (e),
That is, the H portion of the waveform (g) is the portion where the spark plug is discharging, and the peak value of n or the duration of H varies from ignition to ignition due to changes in the combustion state and the like. Further, in the waveform (g), H is a discharge period during which the spark plug 3 is discharging, and L is a period during which the spark plug 3 is not discharging, and the rising portion of the waveform of (g) is the ignition start portion. .
【００２４】このパルス波形（ｇ）を過渡減衰回路２０
に入力し、波形成形すると、Ｓ１３部分には、パルスの
立ち下がり部を過渡減衰させた（ｍ）に示す波形が生じ
る。この波形（ｍ）を抵抗とコンデンサにより微分した
結果Ｓ８部には、（ｈ）に示す波形ができる。また、Ｓ
９部分は分圧抵抗により、しきい値となる一定の波形
（ｉ）を形成している。このしきい値は前記放電時間検
出回路１２で形成されるしきい値とは違うものである。
ここで前記波形（ｈ）と（ｉ）がコンパレータで比較さ
れ、点火開始時期検出回路１３の出力部Ｓ１０からこの
比較結果が出力される。この波形は（ｊ）に示す波形と
なり、この（ｊ）は、波形（ｈ）がしきい値（ｉ）を超
えた部分をＨとし、これ以外の部分をＬとした波形にな
っている。即ち、この波形（ｊ）は点火開始部を示す幅
の狭い点火時期波形を示している。This pulse waveform (g) is applied to the transient damping circuit 20.
And the waveform is shaped, a waveform shown in (m) in which the trailing edge of the pulse is transiently attenuated is generated in the portion S13. As a result of differentiating this waveform (m) with a resistor and a capacitor, the waveform shown in (h) is formed in the S8 portion. Also, S
The 9th part forms a constant waveform (i) which becomes a threshold value by the voltage dividing resistance. This threshold is different from the threshold formed by the discharge time detection circuit 12.
Here, the waveforms (h) and (i) are compared by a comparator, and the comparison result is output from the output section S10 of the ignition start timing detection circuit 13. This waveform is the waveform shown in (j). In this (j), the portion where the waveform (h) exceeds the threshold value (i) is H, and the other portions are L. That is, this waveform (j) shows a narrow ignition timing waveform indicating the ignition start portion.
【００２５】前記波形（ｊ）をのこぎり波発振回路１４
に供給し、ここで各気筒（図示なし）の回転数に同期し
たのこぎり波を形成する。このこぎり波は、Ｓ１１部で
（ｋ）の如く成形されている。この波形（ｋ）は前記各
気筒の回転数において、点火開始時期波形（ｊ）のパル
ス終了部から、次のパルス発生部まで、またパルス発生
部からパルス終了部までをリニアに結んでいる。図５に
おいて、この波形（ｋ）のピーク値から次のピーク値ま
でが各気筒の点火間隔となっている。The sawtooth wave oscillation circuit 14 is used for the waveform (j).
To form a sawtooth wave synchronized with the rotation speed of each cylinder (not shown). This sawtooth wave is shaped as shown in (k) at S11. This waveform (k) linearly connects the pulse end portion of the ignition start timing waveform (j) to the next pulse generation portion and the pulse generation portion to the pulse end portion at the rotation speed of each cylinder. In FIG. 5, the ignition interval of each cylinder is from the peak value of this waveform (k) to the next peak value.
【００２６】前記設定値比較回路１１からの波形（ｄ）
と、のこぎり波発振回路１４からの波形（ｋ）とが、ピ
−クホ−ルド回路１５により処理され、この出力がイン
ピ−ダンス変換回路１６を介して出力端子８から出力さ
れる。この出力がＳ１２部分の波形（ｌ）に示す波形と
なっている。この波形（ｌ）は、ピ−クホ−ルド回路１
５中のコンデンサの充電状況に応じて変化し、トランジ
スタによってのこぎり波形（ｋ）の傾きに比例した電圧
値に変換し、前記電圧値をインピ−ダンス変換してい
る。Waveform (d) from the set value comparison circuit 11
And the waveform (k) from the sawtooth wave oscillating circuit 14 are processed by the peak-hold circuit 15, and this output is output from the output terminal 8 via the impedance conversion circuit 16. This output has the waveform shown in the waveform (1) of the S12 portion. This waveform (l) is the peak-hold circuit 1
5 changes according to the charging state of the capacitor, and is converted into a voltage value proportional to the slope of the sawtooth waveform (k) by the transistor, and the voltage value is impedance-converted.
【００２７】即ち、ピークホールド回路１５の作用は以
下のようになっている。Ｓ４部分の（ｄ）波形がＨのと
きには、前記波形（ｋ）の傾きにしたがって、ｌ１に示
すように前記ピークホールド回路１５のコンデンサに充
電が行われ、Ｌのときには、ｌ２に示すようにコンデン
サに充電されたものが保持され、これが次の（ｊ）のパ
ルスの入力時（立上り部）まで繰り返される。なおパル
ス立ち下がり部の（ｌ）の波形は前記（ｋ）波形と同様
になっている。以上により、この出力波形（ｌ）は、点
火時からイオン電流が設定値（ｃ）を最終的に下回るま
での期間を、のこぎり波形Ｓ１１（ｋ）の傾きに比例し
た電圧値に変換し出力している。この出力波形（ｌ）が
電子制御装置１８に供給され、ここで気筒内の燃焼状態
を判定している。That is, the operation of the peak hold circuit 15 is as follows. When the (d) waveform of the S4 portion is H, the capacitor of the peak hold circuit 15 is charged as indicated by l1 according to the slope of the waveform (k), and when L is L, the capacitor as indicated by l2 is used. The charged battery is held, and this is repeated until the next pulse (j) is input (rising portion). The waveform (l) at the pulse falling portion is similar to the waveform (k). As described above, this output waveform (l) is converted into a voltage value proportional to the slope of the sawtooth waveform S11 (k) during the period from the ignition to the time when the ion current finally falls below the set value (c), and is output. ing. This output waveform (1) is supplied to the electronic control unit 18, where the combustion state in the cylinder is determined.
【００２８】したがって、燃焼が安定のときは、波形
（ｌ）は一定波高値の電圧が得られるが、逆に燃焼が不
安定のときには、波形（ｌ）波高値のバラツキが大きい
電圧値になる。Therefore, when the combustion is stable, the waveform (l) has a constant crest value voltage. On the contrary, when the combustion is unstable, the waveform (l) crest value has a large variation. .
【００２９】上記構成の回路において、燃焼状態が不安
定になった場合には、例えば図３に示すような波形構成
になることがある。図３においては図２で説明したもの
と同一のものがありこの部分は省略し、ここでは図２と
図３との比較においての相違点のみについて述べる。In the circuit having the above configuration, when the combustion state becomes unstable, the waveform configuration may be as shown in FIG. 3, for example. 3 are the same as those described with reference to FIG. 2 and are omitted here. Only the differences in comparison between FIG. 2 and FIG. 3 will be described here.
【００３０】図２のＳ６部分の逆起電力波形（ｅ）にお
いて従来のｎ以外に、点火コイル１から点火プラグ３の
放電経路のインピ−ダンス等によって発生する波形があ
る。これがｏに示す波形である。このｎとｏにより、ピ
ストンの１サイクルの間に複数回しきい値を上回る場合
には、（ｇ）波形のｒ、ｓが示すように、前記１サイク
ル中に複数のＨ部分が発生する。このパルス波形（ｇ）
を過渡減衰回路２０に入力すれば、Ｓ１３部分には、パ
ルスの立ち下がり部を過渡減衰させた（ｍ）に示す波形
が現れる。点火開始時期検出回路１３以下は前記本実施
例において説明したものと同様の作用があり説明は省略
するが、波形（ｇ）のｒ部分の立ち下がりを過渡減衰さ
せ、前記ｓ部分の立ち上がり電圧差ｖが小さくなるため
に、波形（ｇ）のｓ部分における波形（ｈ）の微分部分
ｔの波高値ｕは、前記しきい値（ｉ）より低くなり、電
子制御装置１８に送られる波形は通常燃焼時の波形と同
様の（ｌ）波形となっている。In the counter electromotive force waveform (e) of the portion S6 of FIG. 2, there is a waveform other than the conventional n, which is generated by the impedance of the discharge path from the ignition coil 1 to the spark plug 3 or the like. This is the waveform indicated by o. When n and o exceed the threshold value a plurality of times during one cycle of the piston, a plurality of H portions are generated during the one cycle as indicated by r and s in the waveform (g). This pulse waveform (g)
Is input to the transient attenuator circuit 20, the waveform shown in (m) in which the trailing edge of the pulse is transiently attenuated appears in the portion S13. Although the ignition start timing detection circuit 13 and the following functions similar to those described in the present embodiment and the description thereof is omitted, the fall of the r portion of the waveform (g) is transiently attenuated, and the rise voltage difference of the s portion is increased. Since v becomes smaller, the peak value u of the differential portion t of the waveform (h) in the s portion of the waveform (g) becomes lower than the threshold value (i), and the waveform sent to the electronic control unit 18 is usually The waveform is (1) similar to the waveform at the time of combustion.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上のように本発明の如く、パワ−トラ
ンジスタのコレクタから得られる放電波形から放電時間
を検出する放電時間検出回路の出力のパルス立ち下がり
部を過渡減衰させる過渡減衰回路２０を備えることによ
り、あらゆる運転条件、及び、放電経路においても点火
コイル１から点火プラグ３の放電経路のインピ−ダンス
等によって発生する発振による誤動作が防止され、確実
に燃焼状態が検出できるイオン電流による燃焼状態検出
装置が得られる。As described above, according to the present invention, the transient attenuator circuit 20 for transiently attenuating the pulse falling part of the output of the discharge time detecting circuit for detecting the discharge time from the discharge waveform obtained from the collector of the power transistor is provided. As a result, the malfunction caused by the oscillation caused by the impedance of the discharge path from the ignition coil 1 to the spark plug 3 or the like is prevented under all operating conditions and the discharge path, and the combustion by the ion current that can reliably detect the combustion state is performed. A state detection device is obtained.
【図１】 本発明の実施例を示す点火装置の構成図を示
す。FIG. 1 is a configuration diagram of an ignition device showing an embodiment of the present invention.
【図２】 図１の動作説明に供するための通常燃焼状態
時の波形である。FIG. 2 is a waveform in a normal combustion state for use in explaining the operation of FIG.
【図３】 図１の動作説明に供するための異常燃焼状態
時の波形である。FIG. 3 is a waveform in an abnormal combustion state for use in explaining the operation of FIG.
【図４】 従来の点火装置を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional ignition device.
【図５】 図４の動作説明に供するための通常燃焼状態
時の波形である。5 is a waveform in a normal combustion state for use in explaining the operation of FIG.
【図６】 図４の動作説明に供するための異常燃焼状態
時の波形である。6 is a waveform in an abnormal combustion state for use in explaining the operation of FIG.
図において同一符号は同一、または相当部分を示す。 １ 点火コイル ２ パワートランジスタ ３ 点火プラグ ５ ダイオード ６ 燃焼状態検出装置 １０ イオン電流検出装置 １１ 設定値比較回路 １２ 放電時間検出回路 １３ 点火開始時期検出回路 １４ のこぎり波発振回路 １５ ピ−クホ−ルド回路 １６ インピ−ダンス変換回路 １８ 電子制御装置 ２０ 過渡減衰回路 In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. 1 Ignition coil 2 Power transistor 3 Spark plug 5 Diode 6 Combustion state detection device 10 Ion current detection device 11 Set value comparison circuit 12 Discharge time detection circuit 13 Ignition start timing detection circuit 14 Sawtooth wave oscillation circuit 15 Peak-hold circuit 16 Impedance conversion circuit 18 Electronic control unit 20 Transient damping circuit
Claims (1)
タと、この２次側に点火プラグと燃焼状態検出装置を接
続している内燃機関用点火装置において、前記燃焼状態
検出装置が前記点火コイル１の２次側に接続されイオン
電流の検出を行うイオン電流検出装置と、このイオン電
流検出装置の出力部に接続され前記イオン電流と設定値
との比較を行う設定値比較回路とを備え、前記パワ―ト
ランジスタのコレクタには放電波形から放電時間を検出
する放電時間検出回路と、この放電時間検出回路に接続
され放電時間検出回路から得られる波形の立ち下がり部
を過渡減衰させる過渡減衰回路と、この過渡減衰回路に
接続され過渡減衰回路からの波形を点火開始時期波形と
して出力する点火開始時期検出回路と、この点火開始時
期検出回路に接続されるのこぎり波発振回路と、前記の
のこぎり波発振回路と点火開始時期検出回路および設定
値比較回路の出力部が接続されるピークホールド回路
と、このピークホールド回路に接続されピークホールド
回路の出力をインピ−ダンス変換するインピ−ダンス変
換回路と、から構成されているイオン電流による燃焼状
態検出装置。1. An ignition device for an internal combustion engine, wherein a power transistor is connected to a primary side of an ignition coil and an ignition plug and a combustion state detecting device are connected to the secondary side of the ignition coil, wherein the combustion state detecting device is the ignition coil. An ion current detector connected to the secondary side of 1 for detecting an ion current, and a set value comparison circuit connected to the output part of the ion current detector for comparing the ion current with a set value, A discharge time detection circuit for detecting the discharge time from the discharge waveform at the collector of the power transistor, and a transient attenuation circuit connected to the discharge time detection circuit for transiently attenuating the falling portion of the waveform obtained from the discharge time detection circuit. , An ignition start timing detection circuit that is connected to this transient damping circuit and outputs the waveform from the transient damping circuit as an ignition start timing waveform, and that is connected to this ignition start timing detection circuit. A sawtooth wave oscillator circuit, a peak hold circuit to which the output parts of the sawtooth wave oscillator circuit, the ignition start timing detection circuit and the set value comparison circuit are connected, and the output of the peak hold circuit connected to the peak hold circuit A combustion state detection device based on an ion current, which is configured by an impedance conversion circuit that performs a dance conversion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06873395A JP3325149B2 (en) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | Combustion state detector using ion current |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240172A true JPH08240172A (en) | 1996-09-17 |
| JP3325149B2 JP3325149B2 (en) | 2002-09-17 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3325149B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250267A (en) * | 2000-12-21 | 2002-09-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ignition device for internal combustion engine |
| JP2010529362A (en) * | 2007-06-12 | 2010-08-26 | ルノー・エス・アー・エス | Measuring device for high frequency ignition system for internal combustion engine |
-
1995
- 1995-03-01 JP JP06873395A patent/JP3325149B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2010529362A (en) * | 2007-06-12 | 2010-08-26 | ルノー・エス・アー・エス | Measuring device for high frequency ignition system for internal combustion engine |
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| JP3325149B2 (en) | 2002-09-17 |
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