JPH1018953A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパークプラグ近傍のイオンによって失火の
有無と共にノッキングを高精度で検出し得る内燃機関の
燃焼状態検出装置を提供する。 【解決手段】 スパークプラグＰの火花放電発生後に、
コイルＴ２が、スパークプラグＰの中心電極へ電圧を印
加する。この電圧は、該スパークプラグの装填されたシ
リンダ内で正常に燃焼が行われた場合に、燃焼時に発生
されたイオンにより減衰していく。この減衰特性に基づ
き失火検出回路２０が失火の有無を検出する。ここで、
燃焼の際にノッキングが発生した場合には、これによっ
てスパークプラグＰ近傍のイオンの濃度に揺らぎが起
き、イオン電流が振動しながら減衰していく。このイオ
ン電流の振動は、第３抵抗Ｒ３に印加される電圧の振動
となる。この電圧の振動に基づいて、ノッキング検出回
路３０がノッキングを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼状
態を検出する燃焼状態検出装置に関し、更に詳細には、
失火と共にノッキングを検出する内燃機関の燃焼状態検
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スパークプラグを用いた内燃機関では、
スパークプラグを発火点としてシリンダー内に燃料混合
気の燃焼が下方に徐々に火炎伝播し、それがピストンを
下方に押して運動エネルギーを発生する。一方、シリン
ダー内に高温の熱溜りが有ると、そこを発火点として燃
料混合気の火炎伝播が発生してしまうノッキング（ノッ
ク）が起きることが有る。ここで、ノッキングが発生す
ると、正常なエンジン出力を得られないばかりか、ノッ
キングによる火炎伝播とスパークフラグによる火炎伝播
が衝突する事で衝撃波が発生し、シリンダーの内面を傷
っけ、また、不快な騒音を発生する。そこで、従来から
ノッキングを検出するセンサをエンジンに装着し、僅か
でもノッキングが発生すると、スパークプラグの点火時
期を遅らせて、ノッキングが発生しないようにエンジン
を制御している。

【０００３】上記のノッキングを検出するセンサには、
ノッキングによる機械的な振動を検出するセンサ、シリ
ンダー内の火炎中のイオンを検出するセンサなどが有
る。この機械的な振動を検出するセンサは、エンジンの
高速回転時には、エンジンの正常な燃焼において発生す
る機械的な振動ノイズが、ノッキングによる機械振動と
同程度に大きく検出されるのでＳ／Ｎ比が悪くなり、そ
の結果、ノッキングを高精度で検出できにくいという問
題が有る。

【０００４】イオン電流を検出してノッキングを検出す
るセンサとしては、特開昭５７−４６１５６や特開昭５
８−７５３６、特開昭５８−２４８３２などに幾つかの
方法が提案されている。これらは、基本的に、所定の電
圧をスパークプラグの中心電極に印加し、その時にスパ
ークプラグ近傍に有るイオンによって得られるイオン電
流を検出するという方法を用いている。

【０００５】他方、自動車エンジンの排気ガスの浄化及
び燃費向上の要求から、エンジンの各気筒毎に着火状態
を検知し全気筒の失火防止できるようにするため、失火
検出装置が、上述したノッキングセンサとは別に設けら
れている。ここで、失火の検出は、ノッキングの検出と
同様に、スパークプラグ近傍に有るイオンによって得ら
れるイオン電流を検出することで行い得るため、イオン
電流を検出することで失火と共にノッキングをも検出す
る内燃機関の燃焼状態検出装置が研究されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
オン電流法はイオン電流を直接検出するので、電磁的な
ノイズに弱く、放電現象が起きているスパークプラグの
電圧から失火を検出するには、これらのノイズを除去す
る対策が必要となる。即ち、上述したイオン電流法を用
いる内燃機関の燃焼状態検出装置では、失火を高い精度
で検出することが困難であった。

【０００７】本出願人は、内燃機関の燃焼状態を検出す
る装置として特願平６−２４３５８５にて燃焼状態検出
装置を提案している。この燃焼状態検出装置は、スパー
クプラグを含む点火装置の二次電圧系の配線に逆流防止
ダイオードを介してパルス状の高電圧を印加し、二次電
圧系の配線とアースとの間に形成された浮遊容量に電荷
を蓄積し、その電荷のイオン電流による放電を検出す
る。即ち二次電圧系の配線の電圧を２つのコンデンサの
直列回路で構成される分圧回路で検出し、その電圧の減
衰の程度からスパークプラグのイオンの存在を検出す
る。この燃焼状態検出装置は、イオン電流を検出する高
電圧をパルス的にしか与えていないため、常時高電圧を
印加するタイプのイオン電流法に比べて、高電圧発生装
置が簡単に構成出来るという利点が有る。

【０００８】しかし、この燃焼状態検出装置で失火と共
にノッキングを検出しようとした際に、ノッキングが精
度良く検出し得ないことが判明した。即ち、容量分圧回
路の接続点においてノッキングによって生じる電圧変動
は、小さすぎて検出が困難なことが明らかになった。

【０００９】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、スパー
クプラグ近傍のイオンによって失火の有無と共にノッキ
ングを高精度で検出し得る内燃機関の燃焼状態検出装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の内燃機関の燃焼状態検出装置では、一次
巻線と二次巻線とを有するイグニッションコイルと、該
一次巻線にバッテリ電流を断続して流す一次電流断続手
段と、該二次巻線に中心電極が接続されたスパークプラ
グと、を備えた内燃機関の燃焼状態検出装置であって、
放電完了後のスパークプラグに電圧を印加する電圧印加
手段と、該電圧印加手段に接続された第１コンデンサ
と、該第１コンデンサと直列に接続され、該第１コンデ
ンサよりも大きな容量を有し、当該第１コンデンサの電
圧を分圧する第２コンデンサと、前記第１コンデンサと
前記第２コンデンサとの接続点に接続され、該接続点の
電圧に基づいて失火の有無を検出する失火検出手段と前
記第２コンデンサに接続された抵抗と、該抵抗の両端子
間の電圧に基づいて、ノッキングの有無を検出するノッ
キング検出手段と、を有することを技術的特徴とする。

【００１１】また、上記目的を達成するため、請求項２
の内燃機関の燃焼状態検出装置では、一次巻線と二次巻
線とを有するイグニッションコイルと、該一次巻線にバ
ッテリ電流を断続して流す一次電流断続手段と、該二次
巻線に中心電極が接続されたスパークプラグと、を備え
た内燃機関の燃焼状態検出装置であって、前記イグニッ
ションコイルの二次巻線に接続された第１コンデンサ
と、該第１コンデンサと直列に接続され、該第１コンデ
ンサよりも大きな容量を有し、当該第１コンデンサの電
圧を分圧する第２コンデンサと、前記第１コンデンサと
前記第２コンデンサとの接続点に接続され、該接続点の
電圧に基づいて失火の有無を検出する失火検出手段と前
記第２コンデンサに接続された抵抗と、該抵抗の両端子
間の電圧に基づいて、ノッキングの有無を検出するノッ
キング検出手段と、を有することを技術的特徴とする。

【００１２】更に、請求項３の内燃機関の燃焼状態検出
装置では、請求項１又は２において、前記抵抗の一方の
端子が接地され、他方の端子が第２コンデンサと接続さ
れ、前記ノッキング検出手段が、該抵抗と該第２コンデ
ンサとの間に接続されたことを技術的特徴とする。

【００１３】請求項４の内燃機関の燃焼状態検出装置で
は、請求項１又２において、前記前記抵抗が、前記第１
コンデンサと前記第２コンデンサとの間に介挿され、前
記ノッキング検出手段が、該抵抗と該第１コンデンサと
の間に接続されたことを技術的特徴とする。

【００１４】

【作用】

〔請求項１について〕上記のように構成された内燃機関
の燃焼状態検出装置では、一次電流断続手段が、イグニ
ッションコイルの一次巻線に所定時間電流を流した後、
遮断すると二次巻線側に高電圧が発生する。この高電圧
は、スパークプラグの中心電極に印加され火花放電を発
生せしめる。そして、該二次巻線側の電圧が低下した際
に、電圧印加手段が、火花放電の終了したスパークプラ
グの中心電極へ電圧を印加する。

【００１５】〔着火の有無の検出〕スパークプラグの中
心電極に印加された電圧は、該スパークプラグの装填さ
れたシリンダ内で正常に燃焼が行われた場合に、燃焼時
に発生したイオンによりスパークプラグの中心電極と外
側電極との間に電流が流れるため減衰していく。このス
パークプラグの中心電極の電圧を、第１コンデンサと、
該第１コンデンサと直列に接続されている第２コンデン
サとが分圧する。この第１コンデンサと第２コンデンサ
との接続点の電圧の減衰特性に基づいて、失火検出手段
がシリンダ内で正常に燃焼が行われたことを検出する。

【００１６】他方、上記スパークプラグの中心電極に印
加された電圧は、シリンダ内で正常に燃焼が行われない
場合にはイオンが発生せず、スパークプラグの中心電極
と外側電極との間に電流が流れないためほぼ一定の電位
値を保つ。このスパークプラグの中心電極の電圧を第１
コンデンサと第２コンデンサとが分圧する。この第２コ
ンデンサに発生する電圧の減衰特性、即ち、減衰が緩や
かであることに基づいて、失火検出手段がシリンダ内で
正常に燃焼が行われなかったことを検出する。

【００１７】〔ノッキングの検出〕放電後にスパークプ
ラグに印加された電圧は、該スパークプラグの装填され
たシリンダ内で正常に燃焼が行われた場合に、上述した
ように燃焼時に発生されたイオンによりスパークプラグ
の中心電極と外側電極との間に電流が流れるため減衰し
ていく。ここで、燃焼の際にノッキングが発生した場合
には、これによってスパークプラグ近傍のイオンの濃度
に揺らぎが起き、イオン電流が振動しながら減衰してい
く。このイオン電流の振動は、第２コンデンサに接続さ
れた抵抗の両端子間の電圧の振動となる。この電圧の振
動に基づいて、ノッキング検出手段がノッキングを検出
する

【００１８】〔請求項２について〕上記のように構成さ
れた内燃機関の燃焼状態検出装置では、一次電流断続手
段が、イグニッションコイルの一次巻線に所定時間電流
を流した後、遮断すると二次巻線側に高電圧が発生す
る。この高電圧は、スパークプラグの中心電極に印加さ
れ火花放電を発生せしめると共に、第１コンデンサに充
電される。そして、該イグニッションコイルの二次巻線
側の電圧が低下した際に、該第１コンデンサに充電され
た電荷が火花放電の終了したスパークプラグの中心電極
を介して放電する。

【００１９】〔着火の有無の検出〕該第１コンデンサに
充電された電荷は、該スパークプラグの装填されたシリ
ンダ内で正常に燃焼が行われた場合に、燃焼時に発生し
たイオンによりスパークプラグの中心電極と外側電極と
の間に電流が流れ、放電していく。このスパークプラグ
の中心電極から放電する電荷を充電している第１コンデ
ンサの電圧を、該第１コンデンサと直列に接続されてい
る第２コンデンサが分圧する。この第１コンデンサと第
２コンデンサの接続底の電圧の減衰特性に基づいて、失
火検出手段がシリンダ内で正常に燃焼が行われたことを
検出する。

【００２０】他方、上記第１コンデンサの電圧は、シリ
ンダ内で正常に燃焼が行われない場合にはイオンが発生
せず、スパークプラグの中心電極と外側電極との間に電
流が流れないためほぼ一定の値を保つ。この第１コンデ
ンサの電圧を、第２コンデンサが分圧する。この第２コ
ンデンサに発生する電圧の減衰特性、即ち、減衰が緩や
かであることに基づいて、着火検出手段がシリンダ内で
正常に燃焼が行われなかったことを検出する。

【００２１】〔ノッキングの検出〕放電後に第１コンデ
ンサに充電された電荷は、該スパークプラグの装填され
たシリンダ内で正常に燃焼が行われた場合に、上述した
ように燃焼時に発生されたイオンによりスパークプラグ
の中心電極と外側電極との間に電流が流れるため放電し
ていく。ここで、燃焼の際にノッキングが発生した場合
には、これによってスパークプラグ近傍のイオンの濃度
に揺らぎが起き、イオン電流が振動する。このイオン電
流の振動は、第２コンデンサに接続された抵抗に発生す
る電圧の振動となる。この電圧の振動に基づいて、ノッ
キング検出手段がノッキングを検出する

【００２２】〔請求項３について〕アースと第２コンデ
ンサとの間に抵抗を挿入する。ノッキングは、該抵抗と
第２コンデンサの接続点から検出し、着火の有無は、第
１コンデンサと第２コンデンサの接続点から検出する。

【００２３】〔請求項４について〕小容量の第１コンデ
ンサと大容量の第２コンデンサとの間に抵抗を挿入す
る。ノッキングは、抵抗と第１コンデンサの接続点から
検出し、着火の有無は、抵抗と第２コンデンサの接続点
から検出する。この構成では、抵抗にイオン電流が流れ
た事による電圧降下が、着火の有無を検出するための電
圧に影響しないので、着火の有無を高い精度で検出でき
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施態
様を図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施
態様に係る内燃機関の燃焼状態検出装置１００の構成を
示している。この燃焼状態検出装置１００は、自動車の
イグニッションコイルＴ１と、ＥＣＵ１０とに図示しな
い接続端子を介して接続されている。

【００２５】イグニッションコイルＴ１は、薄い珪素鋼
板を積層した鉄心に一次巻線（巻き数数百回）と二次巻
線（巻き数数万回）とを巻回して、樹脂（エポキシ等）
封止したケースに収容したものであり、該一次巻線の一
方はバッテリＢと接続され、該一次巻線の他方はトラン
ジスタＴＲ１のコレクタ側と接続されている。このトラ
ンジスタＴＲ１は一般にイグナイタと呼ばれるもので、
このエミッタは接地され、ベースにはＥＣＵ（エンジン
制御ユニット）１０からの信号が加えられるようになっ
ている。このＥＣＵ１０は、エンジンの回転速度、水
温、カムポジションセンサ等からの各信号に基づいて最
適点火時期を決定し、その最適点火時期に火花点火が行
われるようにトランジスタＴＲ１に対してパルス信号を
送出する。

【００２６】また、イグニッションコイルＴ１の二次巻
線の正極側は、ハイテンションコード１２を介してスパ
ークプラグＰの中心電極に接続されている。このスパー
クプラグＰの外側電極は図示しないシリンダを介してア
ース側に接続されている。また、このイグニッションコ
イルＴ１の二次巻線の負極側は、該イグニッションコイ
ルＴ１よりも小容量のコイルＴ２に接続されている。こ
のコイルＴ２は、ＥＣＵ１０により制御されたトランジ
スタＴＲ２のオン・オフにより、イグニッションコイル
Ｔ１を介して、放電完了後のスパークプラグＰの中心電
極にスパーク放電の生じない電位（所謂セカンドチャー
ジ）を加えるようになっている。

【００２７】このイグニッションコイルＴ１の二次巻線
の負極側には、また、１００ｐＦ程度の小容量の第１コ
ンデンサＣ１と、１００００ｐＦ程度の大容量の第２コ
ンデンサＣ２とが直列に接続されている。この第１コン
デンサＣ１と第２コンデンサＣ２との接続点は、失火検
出回路２０の入力端子２０ａへ接続されている。この失
火検出回路２０の入力２０ａは、第２抵抗器Ｒ２及びダ
イオードＤ６を介して接地されている。この失火検出回
路２０は、入力２０ａに加えられた信号に基づき、シリ
ンダ内で失火が発生したか判断する。

【００２８】更に、イグニッションコイルＴ１の二次巻
線の負極側は、第１抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴＲ
３にて接地され得る。該トランジスタＴＲ３は、上述し
た第１コンデンサＣ１に充電された電荷を、次のセカン
ドチャージの前に接地して消滅させ、セカンドチャージ
毎に第１コンデンサＣ１に所定の電荷を蓄え得るように
する。

【００２９】他方、上記第２コンデンサＣ２は、ダイオ
ードＤ４を介して第３抵抗Ｒ３と接続されると共に、ダ
イオードＤ５を介して接地されている。この第３抵抗Ｒ
３は、該ダイオードＤ４側の端子がノッキング検出回路
３０の入力３０ａに接続され、反対側の端子が接地され
ている。該ノッキング検出回路３０は、該第３抵抗Ｒ３
に発生する電圧の振動に基づきノッキングの検出を行
う。

【００３０】この第３抵抗Ｒ３には、また、ＣＭＯＳ等
のスイッチング素子から成る接地用スイッチＳＷが並列
に接続するとよい。該接地用スイッチＳＷは、上述した
トランジスタＴＲ３のオンにより第１コンデンサＣ１に
印加された電位が開放される際に、オンして該第１コン
デンサＣ１へアース側からの電流を流す。即ち、該接地
用スイッチＳＷを介して電流を流さないと、第３抵抗Ｒ
３を介して電流が流れるため、第３抵抗に電位が発生し
て、正確なノッキングの測定に好適である。スイッチＳ
Ｗは無くとも本システムは作動する。

【００３１】引き続き、該ノッキング検出回路３０の回
路構成について図２を参照して説明する。該ノッキング
検出回路３０は、図１に示す第３抵抗Ｒ３の電位を検出
する入力端子３０ａからの電位を増幅するための増幅用
のオペレーションアンプＯＰ１と、電圧の振幅のみを取
り出すためのフィルター用のオペレーションアンプＯＰ
２と、ダイオードＤ４及び抵抗１１及びコンデンサＣ５
から成る積分回路３２と、該積分回路３２の出力を抵抗
Ｒ１３及びＲ１４で分圧された基準電位Ｖｓと比較する
コンパレータＯＰ３とを有している。上記積分回路３２
の出力側には、該積分回路３２の電圧値をクリアするた
めのトランジスタＴＲ４及び抵抗１２が接続されてい
る。即ち、ＥＣＵ１０からの信号が入力端子３０ｂを介
して加えられると、トランジスタＴＲ４を介して抵抗１
２が接地され、積分回路３２の電圧値をクリアする。

【００３２】次に、この燃焼状態検出装置１００の動作
について、図３及び図４の波形図を参照して説明する。
ここでは先ず、該燃焼状態検出装置１００の失火検出回
路２０の動作について、図３を参照して説明する。図３
中で、はＥＣＵ１０の出力端子１０ａの波形を、は
出力端子１０ｂの波形を、は第１コンデンサと第２コ
ンデンサの接続点の電圧の波形を示している。ＥＣＵ１
０が、スパークプラグＰ側のシリンダ圧縮サイクルにお
ける所定のタイミングで、図３に示すようにパルス信
号ａを発生する。これよりトランジスタＴＲ１がターン
オンしてイグニッションコイルＴ１の一次巻線に所定時
間だけ数Ａの電流を流した後、遮断すると、イグニッシ
ョンコイルの二次巻線に高電圧が発生し、この高電圧
が、絶縁破壊を発生せしめる１０ＫＶ程度まで昇圧して
スパークプラグＰの中心電極に電圧を印加して火花放電
をせしめ、該シリンダ内で圧縮された混合気を燃焼させ
る。

【００３３】その後、ＥＣＵ１０は、図３に示すよう
にパルス信号ｂを発生する。これよりトランジスタＴＲ
２がターンオンしてコイルＴ２の一次巻線に所定時間電
流を流した後、遮断する。これにより、コルイＴ２の二
次巻線に高電圧（上記イグニッションコイルＴ１により
発生される電位よりも低い）が発生し、この高電圧が、
スパークプラグＰの中心電極に印加され、また図３に
示すように、第１コンデンサと第２コンデンサの接続点
にセカンドチャージ電圧ｒ１、ｒ２を発生させる。

【００３４】ここで、セカンドチャージ電圧ｒ１は、該
スパークプラグが装着されたシリンダ内で燃焼があった
場合を示している。即ち、シリンダ内で燃焼がありイオ
ンが発生すると、該イオン中により電荷が放電され、ス
パークプラグＰの中心電極の電圧は急速に減衰してい
く。この電圧が、第１コンデンサＣ１に印加され、該第
１コンデンサＣ１の電圧は、該第１コンデンサＣ１の１
００倍の静電容量である１００００ｐＦを有する第２コ
ンデンサＣ２で１／１００に分圧される。なお、第１コ
ンデンサＣ１の容量は１００ｐＦに設定されているが、
イグニッションコイル二次巻線側の対アース静電容量は
数１０ｐＦ程度である。この分圧された電圧が失火検出
回路２０の入力端子２０ａに加えられる。該失火検出回
路２０は、速やかにセカンドチャージ電圧ｒ１が減衰し
ていることに基づき、正常に燃焼のあったものと判断す
る。

【００３５】ここで、セカンドチャージ電圧ｒ２は失火
時の減衰波形を示している。ここでは、燃焼によるイオ
ンが発生していないので、放電による減衰が生じていな
い。なお、燃焼によるイオンが発生せず放電がない状態
で、図中に示すようにセカンドチャージ電圧ｒ２が僅か
つづ減衰するのは、第２コンデンサＣ２と並列に１ＭΩ
程度の第２抵抗器Ｒ２が接続されているためである。セ
カンドチャージ電圧ｒ２が緩やかにしか減衰しないこと
により、失火検出回路２０は、失火が発生したと判断
し、図３のに示す長い出力パルスｃをＥＣＵ１０側へ
送出する。

【００３６】引き続き、ノッキング検出回路３０による
ノッキング検出動作について、該ノッキング検出回路３
０の回路図である図２、及び、図４の波形図を参照して
説明する。図４に示す〜は、図３に示す〜と同
様であるため詳細な説明を省略する。一方、〜は、
該ノッキング検出回路３０の各部の出力波形を示してい
る。なお、のセカンドチャージ電圧ｒ１は、ノッキン
グが発生しなかった際のものを、また、セカンドチャー
ジ電圧ｒ１’は、ノッキングが発生した際のものを示し
ている。即ち、放電後にスパークプラグＰの中心電極に
印加された電圧は、該スパークプラグＰの装填されたシ
リンダ内で正常に燃焼が行われた場合に、上述したよう
に燃焼時に発生されたイオンによりスパークプラグＰの
中心電極と外側電極との間に電流が流れるため減衰して
いく。ここで、燃焼の際にノッキングが発生した場合に
は、これによってスパークプラグ近傍のイオンの濃度に
揺らぎが起き、イオン電流が振動しながら減衰していく
が、このイオン電流の振動は、第２コンデンサＣ２に接
続された第３抵抗Ｒ３に発生する電圧の振動となる。こ
こで、セカンドチャージ電圧ｒ１’は、図中では判別し
難いものの僅かに振動しながら減衰して行く。

【００３７】図４のは、Ｒ３に発生した電圧を、図２
に示す増幅用のオペレーションアンプＯＰ１で増幅した
波形を示している。ノッキングが発生した際のセカンド
チャージ電圧ｒ１’を増幅した波形ｖ’は、電圧の振動
が明瞭に識別できるようになっている。この波形ｖ’を
フィルタ回路にてフィルターした波形ｕをに示す。
は、波形ｕを図２に示す積分回路３２にて積分した波形
を示している。この積分回路３２の波形は、該波形ｖ’
の電圧の入力により立ち上がり、そして、ＥＣＵ１０か
らのパルスｂによるトランジスタＴＲ４のオンにて、タ
イミングｔ２で立ち下がる。ここで、比較器を構成する
コンパレータＯＰ３は、に示す積分回路３２の出力値
と、抵抗Ｒ１３及び抵抗Ｒ１４で分圧された基準電圧Ｖ
ｓとを比較し、に示すタイミングｔ１にて立ち上が
り、タイミングｔ２で立ち下がる出力波形（ノッキング
検出信号）ｎをＥＣＵ側へ送出する。

【００３８】引き続き、図１に示す回路構成を簡略化し
た第１実施態様の改変例について、図５を参照して説明
する。図５に示す構成では、図１に示すダイオードＤ４
とダイオードＤ５とが省略されている。即ち、図１に示
す構成で、ダイオードＤ４、Ｄ５は、セカンドチャージ
を行う際に第３抵抗Ｒ３に電流（ノッキング検出の際に
ノイズとなる）が流れるのを防ぐために挿入されている
が、セカンドチャージによるノイズは測定の開始時のご
く短い時間にしか生じないので、ノッキングを検出する
基本的な動作に影響することはないので、この改変例に
おいては省略されている。また、同様な理由により、ス
イッチＳＷも省略されている。

【００３９】また、この改変例のノッキング検出回路１
３０では、ノッキングの周波数成分を高速フーリエ変換
し、エンジンの固有ノッキング振動の中心周波数を検出
する従来の機械的センサ用の構成が採用されている。こ
の改変例は構成が簡易であると共に、従来のノッキング
検出回路を流用し得る利点がある。

【００４０】更に、第１実施態様の別の改変例につい
て、図６を参照して説明する。図１を参照して上述した
構成では、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２と
の間に失火検出回路２０が接続され、第２コンデンサＣ
２と第３抵抗Ｒ３との間にノッキング検出回路３０が接
続されていたが、この改変例では、第１コンデンサＣ１
と第３抵抗Ｒ３との間にノッキング検出回路３０が接続
され、第３抵抗Ｒ３と第２コンデンサＣ２との間に失火
検出回路２０が接続されている。

【００４１】この構成においては、第３抵抗Ｒ３にイオ
ン電流が流れた事による電圧降下が、失火を検出するた
めの電圧に影響しないため、失火の検出が高い精度で行
うことができる。また、図１に示す上記構成では、ノッ
キングの減衰波形にイオン電流の減衰波形が重なるが、
図６に示す構成では、第１コンデンサＣ１の電圧の減衰
に従ってイオン電流の減衰が起きるため、それらの減衰
が丁度打ち消し合うよう方向に働き、イオン電流の減衰
波形がノッキングを検出する電圧へ影響する程度が軽減
される。

【００４２】なお、図１、図５、図６に示した第１実施
態様の回路構成においては、正確に所定の高電圧を発生
させる得るようにコイルＴ２を設け、セカンドチャージ
を行わしめていた。この代わりに、ＥＣＵ１０から、イ
グニッションコイルＴ１に放電用のパルスａに続いて、
セカンドチャージ用の短いパルスを加えるように構成す
ることで、低電圧発生用のコイルＴ２を省くことも可能
である。

【００４３】引き続き、本発明の第２実施態様につい
て、図７及び図８を参照して説明する。上述した第１実
施態様においては、点火用の放電後にセカンドチャージ
を行い、イオン電流を検出していたが、この第２実施態
様においては、セカンドチャージを行うことなく、おつ
り電圧の減衰波形に基づきイオン電流を検出する。

【００４４】即ち、図７に示すＥＣＵ１０が、イグニッ
ションコイルＴ１に電流を流すと二次側に高電圧が発生
する。この高電圧は、スパークプラグＰの中心電極に印
加され火花放電を発生せしめると共に、第１コンデンサ
Ｃ１に充電される。そして、該イグニッションコイルＴ
１の二次巻線側の電圧が低下した際に、該第１コンデン
サＣ１に充電された電荷が火花放電の終了したスパーク
プラグＰを介して放電する。

【００４５】図８のは、スパークプラグＰの中心電極
に印加されている電位を示している。イグニッションコ
イルの二次巻線に発生した高電圧（ピーク電圧ｐ）によ
りスパークプラグＰの中心電極と外側電極間に火花放電
をせしめ、該シリンダ内で圧縮された混合気を燃焼させ
る。この時、当該高電圧の継続時間と第１コンデンサＣ
１の容量に応じた電荷が該第１コンデンサＣ１に蓄積さ
れる。そして、アーク放電による１ＫＶ程度の低電圧が
しばらく続く（図中にｑで示す）。このアーク放電の終
了後、イグニッションコイルＴ１とスパークプラグでの
放電との相互作用による“おつり電圧”が発生して一旦
上昇した後急速に減衰する。このおつり電圧と第１コン
デンサＣ１の放電とにより形成される緩やかなピーク電
圧ｓ１を図中に示す。このピーク電圧の減衰に基づき、
失火検出回路２０が上述した第１実施態様と同様にして
失火の有無を検出する。

【００４６】一方、ノッキング検出回路２３０は、入力
端子２３０ａに発生した電圧を検出し、第１実施態様と
同様にして、その電圧をフィルタにかけて、ノッキング
成分の波形ｕを抽出し（図８の参照）、ノッキングの
有無を検出する。

【００４７】なお、この第２実施態様においても、図６
を参照して上述した第１実施態様の改変例と同様に、第
１コンデンサＣ１と第３抵抗Ｒ３との間にノッキング検
出回路２３０を接続し、第３抵抗Ｒ３と第２コンデンサ
Ｃ２との間に失火検出回路２０を接続することにより、
図６の構成と同様な効果を得ることができる。

【００４８】

【効果】以上記述したように本発明の内燃機関の燃焼状
態検出装置では、失火の有無を、イオン電流による放電
を２つのコンデンサで構成される分圧回路で検出される
２次電圧系の配線の電圧の減衰として検出して、その電
圧の減衰の程度からスパークプラグのイオンの存在を検
出する。即ち、本発明の燃焼状態検出装置は浮遊容量に
蓄積した電荷の放電を検出するので、イオン電流法と比
べてノイズに強い。また、イオン電流を検出する高電圧
をパルス的にしか与えていないため、常時高電圧を印加
するタイプのイオン電流法に比べて高電圧発生装置が簡
単に構成出来る。

【００４９】更に、ノッキングの有無を、抵抗に印加さ
れる電圧に基づき判断しているため、正確に検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様に係る内燃機関の燃焼状
態検出装置の構成を示す回路図である。

【図２】図１に示すノッキング検出回路の構成を示す回
路図である。

【図３】失火検出回路による失火検出動作を説明するた
めの波形図である。

【図４】ノッキング検出回路によるノッキング検出動作
を説明するための波形図である。

【図５】本発明の第１実施態様の改変例に係る内燃機関
の燃焼状態検出装置の構成を示す回路図である。

【図６】本発明の第１実施態様の別改変例に係る内燃機
関の燃焼状態検出装置の構成を示す回路図である。

【図７】本発明の第２実施態様に係る内燃機関の燃焼状
態検出装置の構成を示す回路図である。

【図８】第２実施態様に係る内燃機関の燃焼状態検出装
置のノッキング検出回路によるノッキング検出動作を説
明するための波形図である。

【符号の説明】

１０ ＥＣＵ ２０ 失火検出回路 ３０ ノッキング検出回路 Ｐ スパークプラグ Ｔ１ イグニッションコイル Ｔ２ コイル Ｒ３ 第３抵抗器 Ｃ１ 第１コンデンサ Ｃ２ 第２コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｍ 15/00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次巻線と二次巻線とを有するイグニッ
   ションコイルと、 該一次巻線にバッテリ電流を断続して流す一次電流断続
   手段と、 該二次巻線に中心電極が接続されたスパークプラグと、
   を備えた内燃機関の燃焼状態検出装置であって、 放電完了後のスパークプラグに電圧を印加する電圧印加
   手段と、 該電圧印加手段に接続された第１コンデンサと、 該第１コンデンサと直列に接続され、該第１コンデンサ
   よりも大きな容量を有し、当該第１コンデンサの電圧を
   分圧する第２コンデンサと、 前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの接続点に
   接続され、該接続点の電圧に基づいて失火の有無を検出
   する失火検出手段と前記第２コンデンサに接続された抵
   抗と、 該抵抗の両端子間の電圧に基づいて、ノッキングの有無
   を検出するノッキング検出手段と、を有することを特徴
   とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
2. 【請求項２】 一次巻線と二次巻線とを有するイグニッ
   ションコイルと、 該一次巻線にバッテリ電流を断続して流す一次電流断続
   手段と、 該二次巻線に中心電極が接続されたスパークプラグと、
   を備えた内燃機関の燃焼状態検出装置であって、 前記イグニッションコイルの二次巻線に接続された第１
   コンデンサと、 該第１コンデンサと直列に接続され、該第１コンデンサ
   よりも大きな容量を有し、当該第１コンデンサの電圧を
   分圧する第２コンデンサと、 前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの接続点に
   接続され、該接続点の電圧に基づいて失火の有無を検出
   する失火検出手段と前記第２コンデンサに接続された抵
   抗と、 該抵抗の両端子間の電圧に基づいて、ノッキングの有無
   を検出するノッキング検出手段と、を有することを特徴
   とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
3. 【請求項３】 前記抵抗の一方の端子が接地され、他方
   の端子が第２コンデンサと接続され、 前記ノッキング検出手段が、該抵抗と該第２コンデンサ
   との間に接続されたことを特徴とする請求項１又は２の
   内燃機関の燃焼状態検出装置。
4. 【請求項４】 前記抵抗が、前記第１コンデンサと前記
   第２コンデンサとの間に介挿され、 前記ノッキング検出手段が、該抵抗と該第１コンデンサ
   との間に接続されたことを特徴とする請求項１又は２の
   内燃機関の燃焼状態検出装置。