JPH0893619A - イオン電流による燃焼状態検出方法 - Google Patents

イオン電流による燃焼状態検出方法

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JPH0893619A
JPH0893619A JP25308994A JP25308994A JPH0893619A JP H0893619 A JPH0893619 A JP H0893619A JP 25308994 A JP25308994 A JP 25308994A JP 25308994 A JP25308994 A JP 25308994A JP H0893619 A JPH0893619 A JP H0893619A
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Yoshiyuki Fukumura
義之 福村
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    • 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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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、上記課題を鑑みてなされたもの
で、複数気筒、また、高回転域においても精度の高いイ
オン電流の検出が行えるイオン電流検出装置を提供す
る。 【構成】 イオン電流演算処理装置を備える点火装置
が、イオン電流検出装置と、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のこぎり波発振回路、ピ
−クホ−ルド回路から構成され、前記イオン電流検出装
置の出力部に設定値比較回路が接続され、前記パワート
ランジスタの点火信号入力部にのこぎり波発振回路が接
続され、前記設定値比較回路とのこぎり波発振回路の出
力がピ−クホ−ルド回路に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【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方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の内燃機関用点火装置のブ
ロック図を示している。図3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のカソ―ドは、
イオン電流検出装置6の入力端子7へ接続され、このイ
オン電流検出装置6の出力端子8はイオン電流演算処理
装置9の入力端子10へ接続されている。前記イオン電
流演算処理装置9はインターフェース11を備えてお
り、このインターフェイス11を介して、電子制御装置
12のインターフェイス13へ接続されている。
【0003】図4には、前記図3中の各点から得られる
信号波形が図示してある。以下図3の点火装置及びイオ
ン電流検出装置の動作について説明する。周知の如くパ
ワ―トランジスタ2のベースに、図4(a)に示すパル
ス波形(点火信号)S1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。この燃焼により、各気筒内にはイオンが発生し、
このときに所定の電圧を印加することでイオン電流が、
イオン電流検出装置6で検出される。前記イオン電流検
出装置6の出力端子8には、図4(b)に示すようなイ
オン電流出力S2が現れる。このイオン電流出力S2
は、イオン電流演算処理装置9の入力端子10に供給さ
れ、演算処理が行われる。この演算処理は、例えばイオ
ン電流検出増幅出力S2と、図4(c)が示す予めイオ
ン電流演算処理装置が保持している設定値(しきい値)
S3とを比較し、S2が最終的に前記設定値を下回る時
点までの間隔(d)をデジタル信号に変換した状態、例
えば図5の(e)と(f)、(g)、(h)の組み合わ
せによってイオン電流を検出し、この結果がインターフ
ェース11からデジタル信号S4とS5、S6、S7と
して電子制御装置12に出力している。前記S4とS
5、S6、S7は電子制御装置12に送信後、この内部
で信号処理が行われ、気筒内の燃焼状態を判定してい
る。従って、例えばある運転条件において、図4(d)
は、燃焼が安定状態にある場合には一定の信号が得られ
るが、燃焼が不安定状態になればバラツキの大きい信号
に変化する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のイオン電流
による燃焼状態検知方法は、一般に図4(b)に示すイ
オン電流が(c)に示す設定値を最終的に下回るまでの
間隔(d)をイオン電流演算処理装置9内のマイクロコ
ンピュータによってアナログーディジタル(A/D)変
換処理して、電子制御装置12内のマイクロコンピュ―
タと通信し、燃焼状態を判定している。上記イオン電流
の検出においては、例えばクランク角1度CA毎のよう
に所定のクランク角移動毎に図4(b)のイオン電流を
検出し、イオン電流が設定値(c)を超えているか否か
を監視することにより行われる。
【0005】従来の技術では、イオン電流が設定値を最
終的に下回る位置の検出を精度良く行うために、イオン
電流を検出するクランク角度の間隔を出来るだけ短くす
る必要があるが、この間隔は、イオン電流演算処理装置
9からの信号をA/D変換処理するのに伴う時間の制約
や、他の演算処理に必要となる時間の制約によって限度
があり、その結果、十分な検出精度が得られない問題が
ある。特に、複数気筒において処理する場合やエンジン
高回転域における処理では、相対的にイオン電流を測定
する間隔を短くすることができず、精度が悪化する問題
があった。
【0006】本発明は、上記課題を鑑みてなされたもの
で、複数気筒、また、高回転域においても精度の高いイ
オン電流の検出が行えるイオン電流検出装置を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】パワートランジスタと点
火コイル及びイオン電流を検出、処理するイオン電流演
算処理装置を備える内燃機関用点火装置において、前記
点火コイルの1次側にパワートランジスタと、この2次
側にイオン電流演算処理装置が接続され、前記イオン電
流演算処理装置が、イオン電流の検出を行うイオン電流
検出装置と、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、点火信号をのこぎり波に成形するのこ
ぎり波発振回路と、点火時からイオン電流が最終的に設
定値を下回る時点までの間隔を電圧値に変換するピ−ク
ホ−ルド回路から構成され、前記点火コイルの2次側に
イオン電流検出装置が接続され、この出力部に設定値比
較回路が接続され、前記パワートランジスタの点火信号
入力部にのこぎり波発振回路が接続され、前記設定値比
較回路とのこぎり波発振回路の出力がピ−クホ−ルド回
路に接続されているイオン電流による燃焼状態検出方法
とする。
【0008】
【作用】上記構成のイオン電流検出装置であれば、所定
の期間に区分することなく直接、イオン電流が設定値よ
り大である最終時点までの期間を、電子制御装置に供給
することができる。
【0009】
【実施例】本発明の1実施例を示す図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のカ
ソ―ドは、イオン電流演算処理装置6Aに接続されてい
る。前記イオン電流演算処理装置6Aは、のこぎり波発
振回路16とイオン電流検出装置6、ピークホールド回
路17、設定値比較回路19で構成されており、前記イ
オン電流検出用ダイオード5のカソードがイオン電流演
算処理装置6Aのイオン電流入力端子7を介してイオン
電流検出装置6に接続され、パワートランジスタ2のベ
ースはイオン電流演算処理装置6Aの点火信号入力端子
14を介してのこぎり波発振回路16に接続され、前記
イオン電流検出装置6の出力が設定値比較回路19に、
この設定値比較回路19の出力と、のこぎり波発振回路
16の出力とがピークホールド回路17に接続され、こ
のピークホールド回路17の出力、即ち、イオン電流演
算処理装置6Aの出力端子15が、イオン電流入力端子
20を備えた電子制御装置12Aに接続されている。
【0010】前記においてイオン電流検出装置6と設定
値比較回路19は、抵抗とオペアンプで、のこぎり波発
振回路16はダイオードと可変抵抗、可変コンデンサコ
ンデンサ及びオペアンプで、ピークホールド回路17は
トランジスタとコンデンサ、抵抗で構成されている。
【0011】次に、前記構成の動作について図2を参照
しながら説明する。図2には、前記図1中の各点から得
られる信号波形が図示してある。従来の技術で述べたも
のと同様、パワ―トランジスタ2のベースに、図2
(a)に示すパルス波形(点火信号)S1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。この燃焼により、各気筒内にはイ
オンが発生する。
【0012】このイオンを含むガスに電圧を印加するこ
とにより流れるイオン電流は、イオン電流検出装置6の
オペアンプ出力部分での波形は図2(b)の様になり、
この波形が設定値比較回路19に供給されている。この
設定値比較回路19では、図2(c)に示す設定値S3
が作られており、これと前記イオン電流検出装置6から
の波形とが比較され、この設定値比較回路19の出力に
は、図2(e)S4に示す波形が出力される。この波形
は、図2(d)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。
【0013】また、イオン電流演算処理装置6Aの点火
信号入力端子14に供給される点火信号S1は、のこぎ
り波発振回路16によって各気筒(図示なし)の回転数
に同期した図2(f)に示すのこぎり波形S5に成形さ
れている。この成形は、点火信号S1のパルス終了部か
ら、次のパルス発生部までをリニアに結ぶように成形さ
れている。
【0014】前記のこぎり波発振回路16と設定値比較
回路19からの波形を、ピークホールド回路17により
成形すると、図2(g)S6に示す波形がピ−クホ−ル
ド回路17から出力される。S6の波形は、ピ−クホ−
ルド回路17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S5の傾きに比
例した電圧値に変換している。即ち、図2により説明す
れば、点火信号S1のパルス立ち下がり後にイオン電流
が発生し、S4の波形が現れ、この波形におけるHのと
きに前記コンデンサに充電が行われ、Lのときには充電
されたものが保持され、これが次の点火信号S1パルス
の入力時まで保持されている。以上により、この出力波
形S6は、点火時からイオン電流が設定値S3を最終的
に下回るまでの間隔を、のこぎり波形S5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S6は電子
制御装置13に供給され、気筒内(図示なし)の燃焼状
態を判定している。従って、例えばある運転条件におい
て図2(g)は、燃焼が安定状態にある場合は、一定波
高値の電圧値が得られるが、燃焼が不安定状態になれば
波高値のバラツキが大きい電圧値が得られる。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、点火直後
の気筒内に流れるイオン電流の値を設定値と比較し、点
火からイオン電流が設定値より大である最終時点までの
期間を、電圧値に変換することにより、所定のクランク
角期間に区分することなく直接電子制御装置へ供給する
ことにより、従来より精度の良いイオン電流による燃焼
状態検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す点火装置の構成図を示
す。
【図2】 図1の動作説明に供するための信号波形であ
る。
【図3】 従来の点火装置を示す構成図である。
【図4】 図3の動作説明に供するための信号波形であ
る。
【図5】 図3のインターフェースから出力される信号
の組み合わせの1例を示す
【符号の説明】
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 イオン電流検出用ダイオード 6 イオン電流検出装置 6A、10 イオン電流演算処理装置 12、12A 電子制御装置 16 のこぎり波発振回路 17 ピークホールド回路 19 設定値比較回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パワートランジスタと点火コイル及びイ
    オン電流を検出、処理するイオン電流演算処理装置を備
    える内燃機関用点火装置において、前記点火コイルの1
    次側にパワートランジスタと、この2次側にイオン電流
    演算処理装置が接続され、前記イオン電流演算処理装置
    が、イオン電流の検出を行うイオン電流検出装置と、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、点火信号をのこぎり波に成形するのこぎり波発振回
    路と、点火時からイオン電流が最終的に設定値を下回る
    時点までの間隔を電圧値に変換するピ−クホ−ルド回路
    から構成され、前記点火コイルの2次側にイオン電流検
    出装置が接続され、この出力部に設定値比較回路が接続
    され、前記パワートランジスタの点火信号入力部にのこ
    ぎり波発振回路が接続され、前記設定値比較回路とのこ
    ぎり波発振回路の出力がピ−クホ−ルド回路に接続され
    ているイオン電流による燃焼状態検出方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1503490A1 (en) * 2003-08-01 2005-02-02 Infineon Technologies AG Current sensing circuit
CN112305055A (zh) * 2020-09-29 2021-02-02 华帝股份有限公司 一种燃气具的燃烧工况控制装置及控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1503490A1 (en) * 2003-08-01 2005-02-02 Infineon Technologies AG Current sensing circuit
CN112305055A (zh) * 2020-09-29 2021-02-02 华帝股份有限公司 一种燃气具的燃烧工况控制装置及控制方法

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