JPH11280631A - イオン電流検出装置 - Google Patents
イオン電流検出装置Info
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- JPH11280631A JPH11280631A JP10374116A JP37411698A JPH11280631A JP H11280631 A JPH11280631 A JP H11280631A JP 10374116 A JP10374116 A JP 10374116A JP 37411698 A JP37411698 A JP 37411698A JP H11280631 A JPH11280631 A JP H11280631A
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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
-
- 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
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電圧減衰振動によらずイオン電流を精度よく
検出でき、しかも点火プラグの汚損が発生しにくいイオ
ン電流検出装置を提供する。 【解決手段】 点火装置2を構成する点火コイル12の
二次巻線L2及び点火プラグ10と共に閉ループを構成
する充電用ダイオード28,コンデンサ24,ダイオー
ド22には、点火プラグ10の火花放電時に発生する火
花放電電流Ispが流れ、これらと並列接続されたツェナ
ーダイオード26のツェナー電圧Vzにてコンデンサ2
4が充電される。火花放電の点火タイミング後、設定さ
れた待機時間を経過してから、充電用ダイオード28の
両端を放電用スイッチ30にて短絡し、コンデンサ24
を放電させることにより、火花放電時とは逆極性の高電
圧を点火プラグに印加する。この時流れるイオン電流I
ioを、ダイオード22に並列接続された抵抗22にて検
出する。
検出でき、しかも点火プラグの汚損が発生しにくいイオ
ン電流検出装置を提供する。 【解決手段】 点火装置2を構成する点火コイル12の
二次巻線L2及び点火プラグ10と共に閉ループを構成
する充電用ダイオード28,コンデンサ24,ダイオー
ド22には、点火プラグ10の火花放電時に発生する火
花放電電流Ispが流れ、これらと並列接続されたツェナ
ーダイオード26のツェナー電圧Vzにてコンデンサ2
4が充電される。火花放電の点火タイミング後、設定さ
れた待機時間を経過してから、充電用ダイオード28の
両端を放電用スイッチ30にて短絡し、コンデンサ24
を放電させることにより、火花放電時とは逆極性の高電
圧を点火プラグに印加する。この時流れるイオン電流I
ioを、ダイオード22に並列接続された抵抗22にて検
出する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、点火プラグの火花
放電後に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出装
置に関する。
放電後に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、内燃機関の失火やノッキング
の他、内燃機関の各種運転状態(空燃比,空燃比のリー
ン限界,排気再循環量の限界等)を検出するために、内
燃機関の点火プラグの火花放電後に、点火プラグの電極
近傍に存在するイオンによって流れるイオン電流を利用
する技術が知られている。
の他、内燃機関の各種運転状態(空燃比,空燃比のリー
ン限界,排気再循環量の限界等)を検出するために、内
燃機関の点火プラグの火花放電後に、点火プラグの電極
近傍に存在するイオンによって流れるイオン電流を利用
する技術が知られている。
【0003】即ち、内燃機関のシリンダ内では、点火プ
ラグによる火花放電後の燃焼(火炎伝播)時にイオンが
発生し、このイオンの発生量に応じて点火プラグの電極
間の抵抗値が変化する。そして、イオンの発生量は、内
燃機関の燃焼状態、ひいては内燃機関の運転状態に応じ
て様々に異なる。このため、点火プラグへの点火用高電
圧印加後(つまり点火プラグの火花放電後)に、点火プ
ラグに対して外部から電圧を印加し、それによって流れ
るイオン電流を検出することにより、点火プラグの電極
間の抵抗値の変化(つまり運転状態の変化)を検出する
ことができるのである。
ラグによる火花放電後の燃焼(火炎伝播)時にイオンが
発生し、このイオンの発生量に応じて点火プラグの電極
間の抵抗値が変化する。そして、イオンの発生量は、内
燃機関の燃焼状態、ひいては内燃機関の運転状態に応じ
て様々に異なる。このため、点火プラグへの点火用高電
圧印加後(つまり点火プラグの火花放電後)に、点火プ
ラグに対して外部から電圧を印加し、それによって流れ
るイオン電流を検出することにより、点火プラグの電極
間の抵抗値の変化(つまり運転状態の変化)を検出する
ことができるのである。
【0004】ここで、このような検出を行う装置の一例
として、特開平4−191465号公報に開示されてい
るイオン電流検出装置について説明する。図6に示すよ
うに、まず、このイオン電流検出装置100が適用され
る点火装置2は、内燃機関の各気筒(図では1気筒のみ
を表す)毎に設けられる点火プラグ10と、点火プラグ
10に点火用高電圧を印加する点火コイル12とを備え
ている。
として、特開平4−191465号公報に開示されてい
るイオン電流検出装置について説明する。図6に示すよ
うに、まず、このイオン電流検出装置100が適用され
る点火装置2は、内燃機関の各気筒(図では1気筒のみ
を表す)毎に設けられる点火プラグ10と、点火プラグ
10に点火用高電圧を印加する点火コイル12とを備え
ている。
【0005】そして、点火コイル12の一次巻線L1
は、一端にバッテリ電圧Vbが印加され、他端が点火信
号IGに応じてオン・オフされるパワートランジスタ1
4を介して接地されている。また、点火コイル12の二
次巻線L2は、一端が点火プラグ10の中心電極に接続
され、他端がイオン電流検出装置100に接続されてい
る。なお、点火プラグ10の外側電極は接地されてい
る。
は、一端にバッテリ電圧Vbが印加され、他端が点火信
号IGに応じてオン・オフされるパワートランジスタ1
4を介して接地されている。また、点火コイル12の二
次巻線L2は、一端が点火プラグ10の中心電極に接続
され、他端がイオン電流検出装置100に接続されてい
る。なお、点火プラグ10の外側電極は接地されてい
る。
【0006】このように構成された点火装置2では、点
火信号IGがHighレベルであるときに、パワートランジ
スタ14がオンして、点火コイル12の一次巻線L1に
電流が流れる。その後、点火信号IGがLow レベルにな
ってパワートランジスタ14がターンオフすると、点火
コイル12の二次巻線L2に点火用高電圧が発生して、
この点火用高電圧が点火プラグ10の中心電極に印加さ
れて、点火プラグ10が火花放電することになる。な
お、火花放電時に点火プラグ10の中心電極が負極性と
なるようにされており、従って、この火花放電によって
流れる火花放電電流Ispは、点火プラグ10から二次巻
線L2に向けて流れる。
火信号IGがHighレベルであるときに、パワートランジ
スタ14がオンして、点火コイル12の一次巻線L1に
電流が流れる。その後、点火信号IGがLow レベルにな
ってパワートランジスタ14がターンオフすると、点火
コイル12の二次巻線L2に点火用高電圧が発生して、
この点火用高電圧が点火プラグ10の中心電極に印加さ
れて、点火プラグ10が火花放電することになる。な
お、火花放電時に点火プラグ10の中心電極が負極性と
なるようにされており、従って、この火花放電によって
流れる火花放電電流Ispは、点火プラグ10から二次巻
線L2に向けて流れる。
【0007】次に、イオン電流検出装置100は、一端
が接地された抵抗20と、この抵抗20に並列接続され
カソードが接地されたダイオード22と、抵抗20及び
ダイオード22の接地側とは反対側に直列接続されたコ
ンデンサ24と、これら抵抗20,ダイオード22,コ
ンデンサ24に並列接続され、カソードがコンデンサ2
4側端に接続されアノードが接地されたツェナーダイオ
ード26とからなり、コンデンサ24とツェナーダイオ
ード26との接続端が、点火コイル12の二次巻線L2
に接続され、抵抗20の両端電圧を検出値Vioとして出
力するようにされている。
が接地された抵抗20と、この抵抗20に並列接続され
カソードが接地されたダイオード22と、抵抗20及び
ダイオード22の接地側とは反対側に直列接続されたコ
ンデンサ24と、これら抵抗20,ダイオード22,コ
ンデンサ24に並列接続され、カソードがコンデンサ2
4側端に接続されアノードが接地されたツェナーダイオ
ード26とからなり、コンデンサ24とツェナーダイオ
ード26との接続端が、点火コイル12の二次巻線L2
に接続され、抵抗20の両端電圧を検出値Vioとして出
力するようにされている。
【0008】このように構成されたイオン電流検出装置
100では、点火プラグ10の火花放電によって流れる
火花放電電流Ispは、コンデンサ24,ダイオード22
を通過する電流経路を流れると共に、ツェナーダイオー
ド26にツェナー電圧Vzを発生させる。このため、コ
ンデンサ24は、火花放電電流Ispにより、ツェナーダ
イオード26のツェナー電圧Vzからダイオード22の
順方向電圧Vfだけ小さい電圧Vc(=Vz−Vf)で
充電されることになる。
100では、点火プラグ10の火花放電によって流れる
火花放電電流Ispは、コンデンサ24,ダイオード22
を通過する電流経路を流れると共に、ツェナーダイオー
ド26にツェナー電圧Vzを発生させる。このため、コ
ンデンサ24は、火花放電電流Ispにより、ツェナーダ
イオード26のツェナー電圧Vzからダイオード22の
順方向電圧Vfだけ小さい電圧Vc(=Vz−Vf)で
充電されることになる。
【0009】その後、二次巻線L2に誘起された点火用
高電圧が低下して、ツェナー電圧Vzより低下すると、
今度はコンデンサ24の放電により、コンデンサ24の
充電電圧Vcに応じた検出用高電圧が、点火コイル12
の二次巻線L2を介して点火プラグ10に印加されるこ
とにより、点火プラグ10の電極間に発生したイオン量
に応じてイオン電流Iioが流れる。このイオン電流Iio
が抵抗20に流れることにより、イオン電流検出装置1
00からは、イオン電流Iioに応じた検出値Vioが出力
されることになる。
高電圧が低下して、ツェナー電圧Vzより低下すると、
今度はコンデンサ24の放電により、コンデンサ24の
充電電圧Vcに応じた検出用高電圧が、点火コイル12
の二次巻線L2を介して点火プラグ10に印加されるこ
とにより、点火プラグ10の電極間に発生したイオン量
に応じてイオン電流Iioが流れる。このイオン電流Iio
が抵抗20に流れることにより、イオン電流検出装置1
00からは、イオン電流Iioに応じた検出値Vioが出力
されることになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、点火装置2
の二次側回路では、点火コイル12の二次巻線L2のイ
ンダクタンス分と点火プラグ10の電極間の容量分とで
共振回路が形成されるため、点火プラグの火花放電終了
後に、電圧の減衰振動が発生する。
の二次側回路では、点火コイル12の二次巻線L2のイ
ンダクタンス分と点火プラグ10の電極間の容量分とで
共振回路が形成されるため、点火プラグの火花放電終了
後に、電圧の減衰振動が発生する。
【0011】そしてこのとき流れる電流は、内燃機関の
運転条件によっては、イオン電流Iioの数倍〜数十倍と
いう非常に大きなレベルに達することがあり、しかもそ
の振動は、数msという比較的長い時間続く。このた
め、図7に示すように、この振動成分がイオン電流Iio
に重畳されてしまい、イオン電流Iioを正確に測定する
ことができないという問題があった。
運転条件によっては、イオン電流Iioの数倍〜数十倍と
いう非常に大きなレベルに達することがあり、しかもそ
の振動は、数msという比較的長い時間続く。このた
め、図7に示すように、この振動成分がイオン電流Iio
に重畳されてしまい、イオン電流Iioを正確に測定する
ことができないという問題があった。
【0012】これに対して、電圧減衰振動が収束した時
点で測定を行うことが考えられるが、この電圧減衰振動
によって、コンデンサ24に充電された電荷が消費され
てしまうため、電圧減衰振動が収束する頃には、イオン
電流Iioの検出に必要な検出用高電圧得られず、イオン
電流Iioを検出できない場合があるという問題があっ
た。
点で測定を行うことが考えられるが、この電圧減衰振動
によって、コンデンサ24に充電された電荷が消費され
てしまうため、電圧減衰振動が収束する頃には、イオン
電流Iioの検出に必要な検出用高電圧得られず、イオン
電流Iioを検出できない場合があるという問題があっ
た。
【0013】なお、この問題は、コンデンサ24の静電
容量を大きくし、点火プラグ10の火花放電時により多
くの電荷を充電しておくことにより改善可能である。し
かし、この場合、イオン電流Iioによって消費される電
荷が少ない時に、コンデンサ24に残存する電荷によっ
て、点火プラグ10には不要な電圧が印加されることに
なる。そして、点火プラグ10の絶縁体表面にカーボン
デポジット粒子及び液状燃料が存在していると、この電
圧印加によって点火プラグ10の電極間に生じる電界に
よって、電極間に粒子が移動,整列しやすくなる。その
結果、点火プラグ10の電極間の絶縁抵抗を低下させて
しまう、いわゆる点火プラグ10の汚損が早く発生して
しまうという新たな問題があった。
容量を大きくし、点火プラグ10の火花放電時により多
くの電荷を充電しておくことにより改善可能である。し
かし、この場合、イオン電流Iioによって消費される電
荷が少ない時に、コンデンサ24に残存する電荷によっ
て、点火プラグ10には不要な電圧が印加されることに
なる。そして、点火プラグ10の絶縁体表面にカーボン
デポジット粒子及び液状燃料が存在していると、この電
圧印加によって点火プラグ10の電極間に生じる電界に
よって、電極間に粒子が移動,整列しやすくなる。その
結果、点火プラグ10の電極間の絶縁抵抗を低下させて
しまう、いわゆる点火プラグ10の汚損が早く発生して
しまうという新たな問題があった。
【0014】そこで本発明は、上記問題点を解決するた
めに、電圧減衰振動によらずイオン電流を精度よく検出
できるイオン電流検出装置を提供することを第1の目的
とし、また、点火プラグの汚損が発生しにくいイオン電
流検出装置を提供することを第2の目的とする。
めに、電圧減衰振動によらずイオン電流を精度よく検出
できるイオン電流検出装置を提供することを第1の目的
とし、また、点火プラグの汚損が発生しにくいイオン電
流検出装置を提供することを第2の目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項1に記載の発明は、点火コイルの二次
巻線及び点火プラグと共に閉ループを形成するコンデン
サと、前記閉ループを流れる電流を検出する電流検出手
段と、前記点火プラグの火花放電時に流れる火花放電電
流により、前記コンデンサを予め決められた検出用高電
圧まで充電する充電手段とを備え、前記点火コイルの一
次巻線に流す一次電流の断続により二次巻線に発生する
点火用高電圧を、内燃機関の気筒に装着した点火プラグ
に印加して火花放電を起こさせた後、前記充電手段によ
り充電された前記コンデンサによって、前記点火用高電
圧とは逆極性の検出用高電圧が前記点火コイルの二次巻
線及び点火プラグに印加された時に、前記閉ループに流
れるイオン電流を前記電流検出手段にて検出するイオン
電流検出装置において、前記火花放電電流の流れる方向
を順方向として前記コンデンサに直列接続され、前記充
電手段により前記コンデンサに充電された電荷の放電を
阻止する充電用ダイオードと、該充電用ダイオードの両
端を短絡して前記コンデンサに充電された電荷を放電す
る放電用スイッチと、前記イオン電流を検出すべきタイ
ミングにて、前記放電用スイッチを作動させるスイッチ
ング制御手段とを設けたことを特徴とする。
になされた請求項1に記載の発明は、点火コイルの二次
巻線及び点火プラグと共に閉ループを形成するコンデン
サと、前記閉ループを流れる電流を検出する電流検出手
段と、前記点火プラグの火花放電時に流れる火花放電電
流により、前記コンデンサを予め決められた検出用高電
圧まで充電する充電手段とを備え、前記点火コイルの一
次巻線に流す一次電流の断続により二次巻線に発生する
点火用高電圧を、内燃機関の気筒に装着した点火プラグ
に印加して火花放電を起こさせた後、前記充電手段によ
り充電された前記コンデンサによって、前記点火用高電
圧とは逆極性の検出用高電圧が前記点火コイルの二次巻
線及び点火プラグに印加された時に、前記閉ループに流
れるイオン電流を前記電流検出手段にて検出するイオン
電流検出装置において、前記火花放電電流の流れる方向
を順方向として前記コンデンサに直列接続され、前記充
電手段により前記コンデンサに充電された電荷の放電を
阻止する充電用ダイオードと、該充電用ダイオードの両
端を短絡して前記コンデンサに充電された電荷を放電す
る放電用スイッチと、前記イオン電流を検出すべきタイ
ミングにて、前記放電用スイッチを作動させるスイッチ
ング制御手段とを設けたことを特徴とする。
【0016】このように構成されたイオン電流検出装置
では、前記点火コイルの一次巻線に流す一次電流の断続
により二次巻線に発生する点火用高電圧が、内燃機関の
気筒に装着した点火プラグに印加され、この点火プラグ
にて火花放電が起こると点火コイルの二次側回路には、
火花放電電流が流れる。
では、前記点火コイルの一次巻線に流す一次電流の断続
により二次巻線に発生する点火用高電圧が、内燃機関の
気筒に装着した点火プラグに印加され、この点火プラグ
にて火花放電が起こると点火コイルの二次側回路には、
火花放電電流が流れる。
【0017】この時、充電手段が、この火花放電電流に
より、コンデンサを予め決められた検出用高電圧まで充
電する。なお、火花放電電流は、充電用ダイオードを介
してコンデンサに供給されるため、点火用高電圧がコン
デンサの充電電圧(検出用高電圧)より低下しても放電
されることがない。即ち、点火用高電圧が振動しても、
この振動によってコンデンサに充電された電荷が漏出し
てしまうことがない。
より、コンデンサを予め決められた検出用高電圧まで充
電する。なお、火花放電電流は、充電用ダイオードを介
してコンデンサに供給されるため、点火用高電圧がコン
デンサの充電電圧(検出用高電圧)より低下しても放電
されることがない。即ち、点火用高電圧が振動しても、
この振動によってコンデンサに充電された電荷が漏出し
てしまうことがない。
【0018】その後、スイッチング制御手段が、イオン
電流を検出すべきタイミングにてコンデンサの両端を短
絡する放電用スイッチを作動させると、点火用高電圧と
は逆極性の検出用高電圧が、点火コイルの二次巻線及び
点火プラグに印加される。その結果、点火コイル及び点
火プラグと共にコンデンサ,電流検出抵抗が形成する閉
ループに、点火プラグの電極間の抵抗値に応じたイオン
電流が流れるため、このイオン電流を電流検出手段にて
検出することが可能となる。
電流を検出すべきタイミングにてコンデンサの両端を短
絡する放電用スイッチを作動させると、点火用高電圧と
は逆極性の検出用高電圧が、点火コイルの二次巻線及び
点火プラグに印加される。その結果、点火コイル及び点
火プラグと共にコンデンサ,電流検出抵抗が形成する閉
ループに、点火プラグの電極間の抵抗値に応じたイオン
電流が流れるため、このイオン電流を電流検出手段にて
検出することが可能となる。
【0019】即ち、本発明のイオン電流検出装置におい
ては、イオン電流を検出すべきタイミングにおいてのみ
コンデンサに充電された電荷を放出させ、検出用高電圧
を点火プラグに印加するようにされている。従って、本
発明のイオン電流検出装置によれば、火花放電後に点火
コイルの二次側回路の電圧が減衰振動を起こしても、そ
れによってコンデンサの充電電荷が無駄に消費されてし
まうことがないので、コンデンサの静電容量を必要十分
な大きさに設定することができ、また確実にイオン電流
の検出を行うことができる。
ては、イオン電流を検出すべきタイミングにおいてのみ
コンデンサに充電された電荷を放出させ、検出用高電圧
を点火プラグに印加するようにされている。従って、本
発明のイオン電流検出装置によれば、火花放電後に点火
コイルの二次側回路の電圧が減衰振動を起こしても、そ
れによってコンデンサの充電電荷が無駄に消費されてし
まうことがないので、コンデンサの静電容量を必要十分
な大きさに設定することができ、また確実にイオン電流
の検出を行うことができる。
【0020】また、このような減衰振動の大きい期間を
避けて、それがある程度収束してから、イオン電流の検
出を行うことができるので、精度よくイオン電流の検出
を行うことができる。その結果、本発明のイオン電流検
出装置の検出値は、ほぼイオン電流のみに応じたものと
なり、検出値からノイズ成分を除去するためのフィルタ
等を省略又は簡略化できる。
避けて、それがある程度収束してから、イオン電流の検
出を行うことができるので、精度よくイオン電流の検出
を行うことができる。その結果、本発明のイオン電流検
出装置の検出値は、ほぼイオン電流のみに応じたものと
なり、検出値からノイズ成分を除去するためのフィルタ
等を省略又は簡略化できる。
【0021】更に、内燃機関の失火等により、火花放電
後に流れるイオン電流が小さく、コンデンサに電荷が残
されたとしても、放電用スイッチが開放されれば、点火
プラグにコンデンサの両端電圧が印加されてしまうこと
がないので、点火プラグの汚損を防止することができ
る。
後に流れるイオン電流が小さく、コンデンサに電荷が残
されたとしても、放電用スイッチが開放されれば、点火
プラグにコンデンサの両端電圧が印加されてしまうこと
がないので、点火プラグの汚損を防止することができ
る。
【0022】次に、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載のイオン電流検出装置において、前記スイッチン
グ制御手段が、前記放電用スイッチを作動させるタイミ
ングは、内燃機関の運転条件に応じて設定されることを
特徴とする。このように構成された本発明のイオン電流
検出装置によれば、例えば回転速度など、特にイオン電
流の発生タイミングに関係のある運転条件に応じて、放
電用スイッチの作動タイミング、即ちイオン電流の検出
タイミングを設定できるので、より精度よく安定した検
出を行うことができる。
に記載のイオン電流検出装置において、前記スイッチン
グ制御手段が、前記放電用スイッチを作動させるタイミ
ングは、内燃機関の運転条件に応じて設定されることを
特徴とする。このように構成された本発明のイオン電流
検出装置によれば、例えば回転速度など、特にイオン電
流の発生タイミングに関係のある運転条件に応じて、放
電用スイッチの作動タイミング、即ちイオン電流の検出
タイミングを設定できるので、より精度よく安定した検
出を行うことができる。
【0023】また次に、請求項3に記載の発明は、請求
項1または請求項2に記載のイオン電流検出装置におい
て、前記放電用スイッチの開放後、次の火花放電が行わ
れるまでの間の任意期間だけ、前記充電用ダイオードの
アノードから前記点火プラグに到る電流経路を接地する
接地手段を設けたことを特徴とする。
項1または請求項2に記載のイオン電流検出装置におい
て、前記放電用スイッチの開放後、次の火花放電が行わ
れるまでの間の任意期間だけ、前記充電用ダイオードの
アノードから前記点火プラグに到る電流経路を接地する
接地手段を設けたことを特徴とする。
【0024】このように構成された本発明のイオン電流
検出装置によれば、接地手段により、点火コイルの電極
に残存する電荷を確実に除去できるため、点火プラグの
汚損をより確実に防止できる。ところで、点火コイルの
二次巻線が有するインダクタンス分や浮遊容量等を適当
に調整することにより、火花放電後に表れる減衰振動を
低減することが可能であれば、上述の請求項1に記載さ
れた充電用ダイオード,放電用スイッチ,スイッチング
制御手段を設けなくても、従来装置をそのまま用いてイ
オン電流の検出を好適に行うことができるのであるが、
その場合であっても、失火等でイオン電流が充分に流れ
ずコンデンサに電荷が残存してしまうと、点火プラグの
電極に不要な電圧が印加されてしまうことになり、点火
プラグの汚損を招いてしまう。
検出装置によれば、接地手段により、点火コイルの電極
に残存する電荷を確実に除去できるため、点火プラグの
汚損をより確実に防止できる。ところで、点火コイルの
二次巻線が有するインダクタンス分や浮遊容量等を適当
に調整することにより、火花放電後に表れる減衰振動を
低減することが可能であれば、上述の請求項1に記載さ
れた充電用ダイオード,放電用スイッチ,スイッチング
制御手段を設けなくても、従来装置をそのまま用いてイ
オン電流の検出を好適に行うことができるのであるが、
その場合であっても、失火等でイオン電流が充分に流れ
ずコンデンサに電荷が残存してしまうと、点火プラグの
電極に不要な電圧が印加されてしまうことになり、点火
プラグの汚損を招いてしまう。
【0025】そこで、請求項4に記載の発明は、点火コ
イルの二次巻線及び点火プラグと共に閉ループを形成す
るコンデンサと、前記閉ループを流れる電流を検出する
電流検出手段と、前記点火プラグの火花放電時に流れる
火花放電電流により、前記コンデンサを予め決められた
検出用高電圧まで充電する充電手段とを備え、前記点火
コイルの一次巻線に流す一次電流の断続により二次巻線
に発生する点火用高電圧を、内燃機関の気筒に装着した
点火プラグに印加して火花放電を起こさせた後、前記充
電手段により充電された前記コンデンサによって、前記
点火用高電圧とは逆極性の検出用高電圧が前記点火コイ
ルの二次巻線及び点火プラグに印加された時に前記閉ル
ープに流れるイオン電流を、前記電流検出手段にて検出
するイオン電流検出装置において、前記電流検出手段に
て前記イオン電流を検出した後、次の火花放電が行われ
るまでの間の任意期間だけ、前記充電手段により充電さ
れた前記コンデンサの高圧側を接地する接地手段を設け
たことを特徴とする。
イルの二次巻線及び点火プラグと共に閉ループを形成す
るコンデンサと、前記閉ループを流れる電流を検出する
電流検出手段と、前記点火プラグの火花放電時に流れる
火花放電電流により、前記コンデンサを予め決められた
検出用高電圧まで充電する充電手段とを備え、前記点火
コイルの一次巻線に流す一次電流の断続により二次巻線
に発生する点火用高電圧を、内燃機関の気筒に装着した
点火プラグに印加して火花放電を起こさせた後、前記充
電手段により充電された前記コンデンサによって、前記
点火用高電圧とは逆極性の検出用高電圧が前記点火コイ
ルの二次巻線及び点火プラグに印加された時に前記閉ル
ープに流れるイオン電流を、前記電流検出手段にて検出
するイオン電流検出装置において、前記電流検出手段に
て前記イオン電流を検出した後、次の火花放電が行われ
るまでの間の任意期間だけ、前記充電手段により充電さ
れた前記コンデンサの高圧側を接地する接地手段を設け
たことを特徴とする。
【0026】このように構成された本発明のイオン電流
検出装置によれば、接地手段により、火花放電後にコン
デンサに残存する電荷を確実に除去できるため、次回の
火花放電が行われるまでの間に、点火コイルの電極に不
要な電圧が印加され続けてしまうことがなく、点火プラ
グの汚損を確実に防止できる。
検出装置によれば、接地手段により、火花放電後にコン
デンサに残存する電荷を確実に除去できるため、次回の
火花放電が行われるまでの間に、点火コイルの電極に不
要な電圧が印加され続けてしまうことがなく、点火プラ
グの汚損を確実に防止できる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。 [第1実施例]図1は、単極ディストリビュータレス型
の点火装置を備えた内燃機関制御システムに本発明を適
用した場合の概略構成を表している。
に説明する。 [第1実施例]図1は、単極ディストリビュータレス型
の点火装置を備えた内燃機関制御システムに本発明を適
用した場合の概略構成を表している。
【0028】図1に示すように、内燃機関制御システム
は、内燃機関の各気筒毎に設けられた点火プラグ10
を、外部から入力される点火信号IGに従って火花放電
させる点火装置2と、点火装置に電源供給するバッテリ
BTと、火花放電によって点火プラグ10の電極付近に
発生したイオンにより流れるイオン電流を、外部から入
力される検出信号のタイミングで検出するイオン電流検
出装置4と、点火装置2に点火信号IGを出力すると共
に、イオン電流検出装置4に検出信号Sdを出力する内
燃機関制御用の電子制御装置(以下、ECUという)6
と、イオン電流検出装置4の出力をAD変換してECU
6の入力に適した信号とする検出回路8とを備えてい
る。
は、内燃機関の各気筒毎に設けられた点火プラグ10
を、外部から入力される点火信号IGに従って火花放電
させる点火装置2と、点火装置に電源供給するバッテリ
BTと、火花放電によって点火プラグ10の電極付近に
発生したイオンにより流れるイオン電流を、外部から入
力される検出信号のタイミングで検出するイオン電流検
出装置4と、点火装置2に点火信号IGを出力すると共
に、イオン電流検出装置4に検出信号Sdを出力する内
燃機関制御用の電子制御装置(以下、ECUという)6
と、イオン電流検出装置4の出力をAD変換してECU
6の入力に適した信号とする検出回路8とを備えてい
る。
【0029】なお、ECU6以外の構成は、内燃機関の
各気筒毎に設けられるものであるが、ここでは、図面を
見やすくするために1気筒分のみを表している。また、
点火装置2は、図6に示され先の従来技術の欄にて説明
したものと全く同様に構成されたものであり、また、イ
オン電流検出装置4も、従来装置100とは一部構成が
異なるだけであるため、同じ構成部分については、同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは構成の異なる
部分についてのみ説明する。
各気筒毎に設けられるものであるが、ここでは、図面を
見やすくするために1気筒分のみを表している。また、
点火装置2は、図6に示され先の従来技術の欄にて説明
したものと全く同様に構成されたものであり、また、イ
オン電流検出装置4も、従来装置100とは一部構成が
異なるだけであるため、同じ構成部分については、同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは構成の異なる
部分についてのみ説明する。
【0030】まず、イオン電流検出装置4では、コンデ
ンサ24,抵抗20,ダイオード22が点火コイル12
の二次巻線L2及び点火プラグ10と共に形成する閉ル
ープにおいて、コンデンサ24と点火コイル12の二次
巻線L2との間に、火花放電電流Ispの流れる方向を順
方向として充電用ダイオード28が直列接続され、更
に、この充電用ダイオード28の両端を、外部から入力
される検出信号Sdに従って短絡する放電用スイッチ3
0が、充電用ダイオード28と並列に接続されている。
つまり、コンデンサ24,抵抗20,ダイオード22,
充電用ダイオード28,放電用スイッチ30からなる回
路が、ツェナーダイオード26と並列に接続されてい
る。
ンサ24,抵抗20,ダイオード22が点火コイル12
の二次巻線L2及び点火プラグ10と共に形成する閉ル
ープにおいて、コンデンサ24と点火コイル12の二次
巻線L2との間に、火花放電電流Ispの流れる方向を順
方向として充電用ダイオード28が直列接続され、更
に、この充電用ダイオード28の両端を、外部から入力
される検出信号Sdに従って短絡する放電用スイッチ3
0が、充電用ダイオード28と並列に接続されている。
つまり、コンデンサ24,抵抗20,ダイオード22,
充電用ダイオード28,放電用スイッチ30からなる回
路が、ツェナーダイオード26と並列に接続されてい
る。
【0031】また、イオン電流検出装置4には、点火コ
イル12の二次巻線L2との接続端にコレクタが接続さ
れると共にエミッタが接地され、外部からベースに入力
される接地信号Sgに従って、二次巻線L2との接続端
を接地するトランジスタ32が設けられている。なお、
本実施例では、抵抗20が電流検出手段,ツェナーダイ
オード26が充電手段に相当する。
イル12の二次巻線L2との接続端にコレクタが接続さ
れると共にエミッタが接地され、外部からベースに入力
される接地信号Sgに従って、二次巻線L2との接続端
を接地するトランジスタ32が設けられている。なお、
本実施例では、抵抗20が電流検出手段,ツェナーダイ
オード26が充電手段に相当する。
【0032】このように構成されたイオン電流検出装置
4では、放電用スイッチ30が開放されている時には、
点火コイル12の二次巻線L2との接続端から接地端に
向けてのみ電流を流すことが可能となる。この時、充電
用ダイオード28,コンデンサ24,ダイオード22を
通過する閉ループに電流が流れ、同時にツェナーダイオ
ード26にはツェナー電圧Vzを発生させる方向に電流
が流れる。このため、コンデンサ24は、ツェナーダイ
オード26のツェナー電圧Vzから充電用ダイオード2
8及びダイオード22の各順方向電圧Vfだけ小さい電
圧Vc(=Vz−2×Vf)で充電されることになる。
4では、放電用スイッチ30が開放されている時には、
点火コイル12の二次巻線L2との接続端から接地端に
向けてのみ電流を流すことが可能となる。この時、充電
用ダイオード28,コンデンサ24,ダイオード22を
通過する閉ループに電流が流れ、同時にツェナーダイオ
ード26にはツェナー電圧Vzを発生させる方向に電流
が流れる。このため、コンデンサ24は、ツェナーダイ
オード26のツェナー電圧Vzから充電用ダイオード2
8及びダイオード22の各順方向電圧Vfだけ小さい電
圧Vc(=Vz−2×Vf)で充電されることになる。
【0033】また、放電用スイッチ30が閉じられ、充
電用ダイオード28の両端が短絡された場合は、接地端
側から二次巻線L2との接続端に向けて電流を流すこと
が可能となり、この時、抵抗20,コンデンサ24,放
電用スイッチ30を通過する閉ループを電流が流れるた
め、抵抗20の両端電圧は、この電流の大きさに応じた
ものとなる。
電用ダイオード28の両端が短絡された場合は、接地端
側から二次巻線L2との接続端に向けて電流を流すこと
が可能となり、この時、抵抗20,コンデンサ24,放
電用スイッチ30を通過する閉ループを電流が流れるた
め、抵抗20の両端電圧は、この電流の大きさに応じた
ものとなる。
【0034】なお、この時の点火プラグ10への印可電
圧Vpは、コンデンサ24の充電電圧Vcから抵抗20
での電圧降下分だけ差し引いたもの(Vp=Vc−R×
Iio;但し、Rは抵抗20の抵抗値)となる。そして、
この印可電圧Vpは、点火プラグ10が火花放電しない
程度(例えば約1kV)とする必要があり、即ち、ツェ
ナーダイオード26のツェナー電圧Vzは、この印可電
圧Vpに基づいて設定する必要がある。
圧Vpは、コンデンサ24の充電電圧Vcから抵抗20
での電圧降下分だけ差し引いたもの(Vp=Vc−R×
Iio;但し、Rは抵抗20の抵抗値)となる。そして、
この印可電圧Vpは、点火プラグ10が火花放電しない
程度(例えば約1kV)とする必要があり、即ち、ツェ
ナーダイオード26のツェナー電圧Vzは、この印可電
圧Vpに基づいて設定する必要がある。
【0035】また、接地信号Sgによってトランジスタ
32が導通し、二次巻線L2との接続端が接地される
と、点火プラグ10の電極に残存する電荷が放電され
る。次に、ECU6が実行するイオン電流検出処理につ
いて説明する。なお、ECU6は、内燃機関の点火時
期,燃料噴射量,アイドル回転数等を総合的に制御する
ためのものであり、以下に説明するイオン電流検出処理
以外に、内燃機関の吸気管圧力(又は吸入空気量),回
転速度,冷却水温など各種運転状態を検出する状態検出
処理や、検出された運転状態に応じて上記点火信号IG
等、機関制御のための各種信号を出力する信号出力処理
等を行っている。この信号出力処理により、特に点火信
号IGは、運転状態に応じて設定される各気筒の点火タ
イミングよりも早い所定時期に一旦Highレベルに設定さ
れ、その後、点火タイミングにてLow レベルに設定され
る。
32が導通し、二次巻線L2との接続端が接地される
と、点火プラグ10の電極に残存する電荷が放電され
る。次に、ECU6が実行するイオン電流検出処理につ
いて説明する。なお、ECU6は、内燃機関の点火時
期,燃料噴射量,アイドル回転数等を総合的に制御する
ためのものであり、以下に説明するイオン電流検出処理
以外に、内燃機関の吸気管圧力(又は吸入空気量),回
転速度,冷却水温など各種運転状態を検出する状態検出
処理や、検出された運転状態に応じて上記点火信号IG
等、機関制御のための各種信号を出力する信号出力処理
等を行っている。この信号出力処理により、特に点火信
号IGは、運転状態に応じて設定される各気筒の点火タ
イミングよりも早い所定時期に一旦Highレベルに設定さ
れ、その後、点火タイミングにてLow レベルに設定され
る。
【0036】図2に示すように、本処理(イオン電流検
出処理)が起動されると、まずS110では、別途実行
される状態検出処理にて検出される運転状態のうち、点
火プラグ10の電極間にイオンが発生するタイミングに
影響を与えるもの、例えば内燃機関の回転数等を読み込
み、続くS120では、S110にて読み込んだ運転状
態に従って、放電用スイッチ30を作動させるまでの待
機時間Twを設定する。
出処理)が起動されると、まずS110では、別途実行
される状態検出処理にて検出される運転状態のうち、点
火プラグ10の電極間にイオンが発生するタイミングに
影響を与えるもの、例えば内燃機関の回転数等を読み込
み、続くS120では、S110にて読み込んだ運転状
態に従って、放電用スイッチ30を作動させるまでの待
機時間Twを設定する。
【0037】この待機時間Twは、イオン電流Iioの検
出が可能な期間内であり、且つ火花放電後に点火コイル
12の二次側回路に発生する電圧減衰振動が十分に収束
するような長さに設定される。なお、待機時間Twは、
実験的に求めた結果をテーブルにしてROM等に記憶し
ておき、このテーブルから運転状態を参照値として読み
込むことで設定してもよい。
出が可能な期間内であり、且つ火花放電後に点火コイル
12の二次側回路に発生する電圧減衰振動が十分に収束
するような長さに設定される。なお、待機時間Twは、
実験的に求めた結果をテーブルにしてROM等に記憶し
ておき、このテーブルから運転状態を参照値として読み
込むことで設定してもよい。
【0038】続くS130では、点火プラグ10が火花
放電を行う点火タイミングであるか否かを判断する。具
体的には、別途実行される信号出力処理により、点火信
号IGがHighレベルからLow レベルに切り替えられたか
否かにより点火タイミングか否かを判断する。そして、
点火タイミングでなければS130を繰り返し実行する
ことにより待機し、点火タイミングであると判断される
とS140に移行する。
放電を行う点火タイミングであるか否かを判断する。具
体的には、別途実行される信号出力処理により、点火信
号IGがHighレベルからLow レベルに切り替えられたか
否かにより点火タイミングか否かを判断する。そして、
点火タイミングでなければS130を繰り返し実行する
ことにより待機し、点火タイミングであると判断される
とS140に移行する。
【0039】S140では、S120にて設定した待機
時間Twが経過したか否かを判断する。具体的には、E
CU16に内蔵されたタイマーにて点火タイミング後の
経過時間を計時することにより判断すればよい。そし
て、待機時間Twが経過したと判断されるとS150に
移行して、予め決められた検出期間の間だけ、検出信号
SdをHighレベルとすることにより放電用スイッチ30
を作動させて充電用ダイオード28の両端を短絡する。
この検出期間は、イオン電流Iioが正常に流れた場合
に、コンデンサ24の電荷がすべて放電されるような長
さに設定することが望ましい。
時間Twが経過したか否かを判断する。具体的には、E
CU16に内蔵されたタイマーにて点火タイミング後の
経過時間を計時することにより判断すればよい。そし
て、待機時間Twが経過したと判断されるとS150に
移行して、予め決められた検出期間の間だけ、検出信号
SdをHighレベルとすることにより放電用スイッチ30
を作動させて充電用ダイオード28の両端を短絡する。
この検出期間は、イオン電流Iioが正常に流れた場合
に、コンデンサ24の電荷がすべて放電されるような長
さに設定することが望ましい。
【0040】続くS160では、検出期間(検出信号S
dがHighレベル)の間に、抵抗20の両端電圧VioをA
D変換してなる検出値Dioを検出回路8から読み込む。
そして、検出期間が終了すると、S170にて、接地信
号Sgを出力してトランジスタ32を導通させ、点火プ
ラグ10に残存する電荷を放電させた後、本処理を終了
する。
dがHighレベル)の間に、抵抗20の両端電圧VioをA
D変換してなる検出値Dioを検出回路8から読み込む。
そして、検出期間が終了すると、S170にて、接地信
号Sgを出力してトランジスタ32を導通させ、点火プ
ラグ10に残存する電荷を放電させた後、本処理を終了
する。
【0041】即ち、本実施例においては、信号出力処理
によって点火信号IGがHighレベルからLow レベルに切
り替わると(S130−YES)、パワートランジスタ
14がターンオフし、点火コイル12の一次巻線L1に
流れる電流がカットオフされることにより、点火コイル
12の二次巻線L2に点火用高電圧(数十kV)が誘起
されて点火プラグ10の中心電極に印加され、図3に示
すように、点火プラグ10が火花放電する(時刻t
1)。
によって点火信号IGがHighレベルからLow レベルに切
り替わると(S130−YES)、パワートランジスタ
14がターンオフし、点火コイル12の一次巻線L1に
流れる電流がカットオフされることにより、点火コイル
12の二次巻線L2に点火用高電圧(数十kV)が誘起
されて点火プラグ10の中心電極に印加され、図3に示
すように、点火プラグ10が火花放電する(時刻t
1)。
【0042】この火花放電時に流れる火花放電電流Isp
は、ツェナーダイオード26にツェナー電圧Vzを発生
させると共に、充電用ダイオード28を介してコンデン
サ24に供給されコンデンサ24を充電する。その後、
放電が終了すると二次巻線L2に誘起された点火用高電
圧は、減衰振動を開始する(時刻t2)。しかし待機時
間Twの間は、検出信号SdがLow レベルに保持され放
電用スイッチ30が開放されたままであるため、コンデ
ンサ24に充電された電荷が放電されることがない(時
刻t2〜t3)。
は、ツェナーダイオード26にツェナー電圧Vzを発生
させると共に、充電用ダイオード28を介してコンデン
サ24に供給されコンデンサ24を充電する。その後、
放電が終了すると二次巻線L2に誘起された点火用高電
圧は、減衰振動を開始する(時刻t2)。しかし待機時
間Twの間は、検出信号SdがLow レベルに保持され放
電用スイッチ30が開放されたままであるため、コンデ
ンサ24に充電された電荷が放電されることがない(時
刻t2〜t3)。
【0043】そして、待機時間Twが経過し(S140
−YES)、検出信号SdがHighレベルに切り替わると
(S150)、検出信号SdがHighレベルに保持される
検出期間の間、放電用スイッチ30により充電用ダイオ
ード28の両端が短絡されることにより、コンデンサ2
4からの放電が許容される(時刻t3)。その結果、点
火プラグ10には、点火コイル12の二次巻線L2を介
して検出用高電圧が印加され、点火プラグ10の電極間
のイオン量に応じたイオン電流Iioが流れる。
−YES)、検出信号SdがHighレベルに切り替わると
(S150)、検出信号SdがHighレベルに保持される
検出期間の間、放電用スイッチ30により充電用ダイオ
ード28の両端が短絡されることにより、コンデンサ2
4からの放電が許容される(時刻t3)。その結果、点
火プラグ10には、点火コイル12の二次巻線L2を介
して検出用高電圧が印加され、点火プラグ10の電極間
のイオン量に応じたイオン電流Iioが流れる。
【0044】この時、検出回路8では、イオン電流Iio
が抵抗20を流れることにより生じる抵抗20の両端電
圧VioをAD変換し、検出値Dioとして出力する。この
検出値DioがECU6に取り込まれることになる(S1
60)。なお、ECU6に取り込んだイオン電流Iioの
検出値Dioは、例えば、内燃機関の失火やノッキングの
発生を判定するためや、内燃機関の各種運転状態(空燃
比,空燃比のリーン限界,排気再循環量の限界等)を判
定するため等に用いられる。
が抵抗20を流れることにより生じる抵抗20の両端電
圧VioをAD変換し、検出値Dioとして出力する。この
検出値DioがECU6に取り込まれることになる(S1
60)。なお、ECU6に取り込んだイオン電流Iioの
検出値Dioは、例えば、内燃機関の失火やノッキングの
発生を判定するためや、内燃機関の各種運転状態(空燃
比,空燃比のリーン限界,排気再循環量の限界等)を判
定するため等に用いられる。
【0045】その後、検出期間が終了して、検出信号S
dがLow レベルに切り替わると、充電用ダイオード28
によって、コンデンサ24からの放電が阻止される(時
刻t4)。このため、内燃機関の失火等によりイオン電
流Iioが流れずコンデンサ24に電荷が残存していたと
しても、コンデンサ24に発生する電圧が、点火プラグ
10の電極に印可されてしまうことがない。
dがLow レベルに切り替わると、充電用ダイオード28
によって、コンデンサ24からの放電が阻止される(時
刻t4)。このため、内燃機関の失火等によりイオン電
流Iioが流れずコンデンサ24に電荷が残存していたと
しても、コンデンサ24に発生する電圧が、点火プラグ
10の電極に印可されてしまうことがない。
【0046】また、これと共に、接地信号SgがHighレ
ベルに切り替わると、トランジスタ32によって、イオ
ン電流検出装置4の二次巻線L2との接続端が接地さ
れ、例えば失火等、十分なイオン電流Iioが流れないこ
とにより、点火プラグ10の電極に残存してしまった電
荷が確実に放電される(時刻t4〜t5)。このため、
点火プラグ10の電極間に不要な電圧が加えられたまま
放置されることがない。
ベルに切り替わると、トランジスタ32によって、イオ
ン電流検出装置4の二次巻線L2との接続端が接地さ
れ、例えば失火等、十分なイオン電流Iioが流れないこ
とにより、点火プラグ10の電極に残存してしまった電
荷が確実に放電される(時刻t4〜t5)。このため、
点火プラグ10の電極間に不要な電圧が加えられたまま
放置されることがない。
【0047】なお、トランジスタ32の導通(点火プラ
グ10の残存電荷の放電)は、検出信号SdがLow レベ
ルに切り替わった後、次の火花放電が放電が行われる
(点火信号IGがLow レベルに切り替わる)までの間の
任意時点に行えばよい。また、トランジスタ32は、充
電用ダイオード28のアノードから点火プラグ10に到
る電流経路中であれば、どこに取り付けてもよい。
グ10の残存電荷の放電)は、検出信号SdがLow レベ
ルに切り替わった後、次の火花放電が放電が行われる
(点火信号IGがLow レベルに切り替わる)までの間の
任意時点に行えばよい。また、トランジスタ32は、充
電用ダイオード28のアノードから点火プラグ10に到
る電流経路中であれば、どこに取り付けてもよい。
【0048】以上説明したように、本実施例のイオン電
流検出装置4においては、イオン電流Iioを検出すべき
検出期間においてのみコンデンサ24に充電された電荷
の放電を許容し、点火プラグ10に検出用高電圧を印加
するようにされている。従って、本実施例のイオン電流
検出装置4によれば、火花放電後に点火コイル12の二
次側回路が電圧の減衰振動を起こしても、それによって
コンデンサ24の充電電荷が無駄消費されてしまうこと
がないので、コンデンサ24の静電容量を必要十分な大
きさに設定することができる。
流検出装置4においては、イオン電流Iioを検出すべき
検出期間においてのみコンデンサ24に充電された電荷
の放電を許容し、点火プラグ10に検出用高電圧を印加
するようにされている。従って、本実施例のイオン電流
検出装置4によれば、火花放電後に点火コイル12の二
次側回路が電圧の減衰振動を起こしても、それによって
コンデンサ24の充電電荷が無駄消費されてしまうこと
がないので、コンデンサ24の静電容量を必要十分な大
きさに設定することができる。
【0049】また、本実施例のイオン電流検出装置4に
おいては、点火プラグ10の火花放電後、待機時間Tw
をおいてからイオン電流Iioの検出を行うようにされて
いる。従って、本実施例によれば、二次側回路の電圧減
衰振動が十分に収束した状態で、イオン電流Iioの検出
を行うことができ、イオン電流Iioの検出精度を向上さ
せることができると共に、イオン電流Iioの検出値Vio
(Dio)から減衰振動に基づくノイズ成分を除去するた
めのフィルタ回路等を、省略又は簡略化することができ
る。
おいては、点火プラグ10の火花放電後、待機時間Tw
をおいてからイオン電流Iioの検出を行うようにされて
いる。従って、本実施例によれば、二次側回路の電圧減
衰振動が十分に収束した状態で、イオン電流Iioの検出
を行うことができ、イオン電流Iioの検出精度を向上さ
せることができると共に、イオン電流Iioの検出値Vio
(Dio)から減衰振動に基づくノイズ成分を除去するた
めのフィルタ回路等を、省略又は簡略化することができ
る。
【0050】更に本実施例のイオン電流検出装置4によ
れば、内燃機関の回転速度など、イオン電流Iioの発生
に影響を及ぼす運転条件に応じて、放電用スイッチ30
を作動させるまでの待機時間Tw、即ちイオン電流Iio
の検出タイミングを設定しているので、運転条件の変動
によらず常に精度のよい検出を行うことができる。
れば、内燃機関の回転速度など、イオン電流Iioの発生
に影響を及ぼす運転条件に応じて、放電用スイッチ30
を作動させるまでの待機時間Tw、即ちイオン電流Iio
の検出タイミングを設定しているので、運転条件の変動
によらず常に精度のよい検出を行うことができる。
【0051】また更に、内燃機関の失火等により、火花
放電後に流れるイオン電流Iioが小さく、コンデンサ2
4及び点火プラグ10に電荷が残存したとしても、放電
用スイッチ30を閉成すると共に、トランジスタ32を
導通しさえすれば、点火プラグ10の電極に不要な電圧
が印加されることを確実に防止でき、ひいては、点火プ
ラグ10の汚損を防止することができる。 [第2実施例]次に、第2実施例について説明する。
放電後に流れるイオン電流Iioが小さく、コンデンサ2
4及び点火プラグ10に電荷が残存したとしても、放電
用スイッチ30を閉成すると共に、トランジスタ32を
導通しさえすれば、点火プラグ10の電極に不要な電圧
が印加されることを確実に防止でき、ひいては、点火プ
ラグ10の汚損を防止することができる。 [第2実施例]次に、第2実施例について説明する。
【0052】本実施例のイオン電流検出装置6は、図4
に示すように、第1実施例のイオン電流検出装置4から
充電用ダイオード28と放電用スイッチ30とが省略さ
れている以外は全く同様に構成されている。但し、点火
コイル12の二次巻線L2は、火花放電後に点火コイル
12の二次側回路に発生する電圧の減衰振動が充分に低
減されるようなインダクタンス分及び浮遊容量を有する
ものが用いられている。
に示すように、第1実施例のイオン電流検出装置4から
充電用ダイオード28と放電用スイッチ30とが省略さ
れている以外は全く同様に構成されている。但し、点火
コイル12の二次巻線L2は、火花放電後に点火コイル
12の二次側回路に発生する電圧の減衰振動が充分に低
減されるようなインダクタンス分及び浮遊容量を有する
ものが用いられている。
【0053】そして、ECU6が実行するイオン電流検
出処理では、放電用スイッチ30の作動に関するS15
0の処理が省略されている点、及びS140での待機時
間が、火花放電Ispが終了してからイオン電流Iioが消
滅するまでの間に、イオン電流の検出値Dioの読込が行
われるように設定されている以外は全く同様に構成され
ている。
出処理では、放電用スイッチ30の作動に関するS15
0の処理が省略されている点、及びS140での待機時
間が、火花放電Ispが終了してからイオン電流Iioが消
滅するまでの間に、イオン電流の検出値Dioの読込が行
われるように設定されている以外は全く同様に構成され
ている。
【0054】従って、本実施例のイオン電流検出装置6
では、点火信号IGがHighレベルからLow レベルに切り
替わること(S110〜S130)により、点火コイル
12の二次巻線L2に点火用高電圧(数十kV)が誘起
され、点火プラグ10が火花放電(時刻t11)し、こ
の火花放電時に流れる火花放電電流Ispにより、コンデ
ンサ24が充電される時点までは、第1実施例と全く同
様に動作する。
では、点火信号IGがHighレベルからLow レベルに切り
替わること(S110〜S130)により、点火コイル
12の二次巻線L2に点火用高電圧(数十kV)が誘起
され、点火プラグ10が火花放電(時刻t11)し、こ
の火花放電時に流れる火花放電電流Ispにより、コンデ
ンサ24が充電される時点までは、第1実施例と全く同
様に動作する。
【0055】その後、火花放電が終了(時刻t12)
し、二次巻線L2に誘起された点火用高電圧がツェナー
電圧Vzより低下すると、今度はコンデンサ24の放電
により、コンデンサ24の充電電圧Vcに応じた検出用
高電圧が、点火コイル12の二次巻線L2を介して点火
プラグ10に印加され、点火プラグ10の電極間に発生
したイオン量に応じたイオン電流Iioが流れる。
し、二次巻線L2に誘起された点火用高電圧がツェナー
電圧Vzより低下すると、今度はコンデンサ24の放電
により、コンデンサ24の充電電圧Vcに応じた検出用
高電圧が、点火コイル12の二次巻線L2を介して点火
プラグ10に印加され、点火プラグ10の電極間に発生
したイオン量に応じたイオン電流Iioが流れる。
【0056】この時、検出回路8では、イオン電流Iio
が抵抗20を流れることにより生じる抵抗20の両端電
圧VioをAD変換し検出値Dioとして出力する。この検
出値DioがECU6に取り込まれることになる(S14
0,S160)。その後、点火プラグ10の電極間のイ
オンが消滅してイオン電流Iioが流れなくなると(時刻
t13)、コンデンサ24の両端電圧は、その時点での
残存電荷に応じた大きさに保持され、このコンデンサ2
4の両端電圧が点火プラグ10に印加される。特に、失
火等により十分なイオン電流Iioが流れなかった場合、
この印加電圧はかなり大きなものとなる。
が抵抗20を流れることにより生じる抵抗20の両端電
圧VioをAD変換し検出値Dioとして出力する。この検
出値DioがECU6に取り込まれることになる(S14
0,S160)。その後、点火プラグ10の電極間のイ
オンが消滅してイオン電流Iioが流れなくなると(時刻
t13)、コンデンサ24の両端電圧は、その時点での
残存電荷に応じた大きさに保持され、このコンデンサ2
4の両端電圧が点火プラグ10に印加される。特に、失
火等により十分なイオン電流Iioが流れなかった場合、
この印加電圧はかなり大きなものとなる。
【0057】しかし、接地信号SgがHighレベルに切り
替わること(S170)により、トランジスタ32が導
通すると(時刻t14)、コンデンサ24の残存電荷が
放電されるため、点火プラグ10の電極間に不要な電圧
が加えられたまま放置されることがない。
替わること(S170)により、トランジスタ32が導
通すると(時刻t14)、コンデンサ24の残存電荷が
放電されるため、点火プラグ10の電極間に不要な電圧
が加えられたまま放置されることがない。
【0058】なお、接地信号Sgによるトランジスタ3
2の導通(点火プラグ10の残存電荷の放電)は、EC
U6が検出値Dioの読込を行った後、次の火花放電が放
電が行われるまでの間の任意時点に行えばよいが、でき
るだけ早い時期に行うことが望ましい。また、トランジ
スタ32は、コンデンサ24から点火プラグ10の中心
電極に到る電流経路中であれば、どこに取り付けてもよ
い。
2の導通(点火プラグ10の残存電荷の放電)は、EC
U6が検出値Dioの読込を行った後、次の火花放電が放
電が行われるまでの間の任意時点に行えばよいが、でき
るだけ早い時期に行うことが望ましい。また、トランジ
スタ32は、コンデンサ24から点火プラグ10の中心
電極に到る電流経路中であれば、どこに取り付けてもよ
い。
【0059】以上説明したように、本実施例のイオン電
流検出装置6によれば、イオン電流Iioの検出後には、
トランジスタ32を導通して、コンデンサ24及び点火
プラグ10の残存電荷を放電させるようにされているの
で、次回の火花放電までの間に、点火プラグ10の電極
に不要な電圧が印加されることを確実に防止でき、ひい
ては、点火プラグ10の汚損を防止することができる。
流検出装置6によれば、イオン電流Iioの検出後には、
トランジスタ32を導通して、コンデンサ24及び点火
プラグ10の残存電荷を放電させるようにされているの
で、次回の火花放電までの間に、点火プラグ10の電極
に不要な電圧が印加されることを確実に防止でき、ひい
ては、点火プラグ10の汚損を防止することができる。
【図1】 第1実施例のイオン電流検出装置が適用され
た内燃機関制御システムの全体構成図である。
た内燃機関制御システムの全体構成図である。
【図2】 ECUにて実行されるイオン電流検出処理を
表すフローチャートである。
表すフローチャートである。
【図3】 第1実施例の装置各部の信号を表す波形図で
ある。
ある。
【図4】 第2実施例のイオン電流検出装置が適用され
た内燃機関制御システムの構成図である。
た内燃機関制御システムの構成図である。
【図5】 第2実施例の装置各部の信号を表す波形図で
ある。
ある。
【図6】 従来装置の全体構成図である。
【図7】 従来装置各部の信号を表す波形図である。
2…点火装置 4…イオン電流検出装置 6…
ECU 8…検出回路 10…点火プラグ 12…
点火コイル 14…パワートランジスタ 20…抵抗 22
…ダイオード 24…コンデンサ 26…ツェナーダイオード 28
…充電用ダイオード 30…放電用スイッチ 32…トランジスタ L1…一次巻線 L2…二次巻線
ECU 8…検出回路 10…点火プラグ 12…
点火コイル 14…パワートランジスタ 20…抵抗 22
…ダイオード 24…コンデンサ 26…ツェナーダイオード 28
…充電用ダイオード 30…放電用スイッチ 32…トランジスタ L1…一次巻線 L2…二次巻線
Claims (4)
- 【請求項1】 点火コイルの二次巻線及び点火プラグと
共に閉ループを形成するコンデンサと、 前記閉ループを流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記点火プラグの火花放電時に流れる火花放電電流によ
り、前記コンデンサを予め決められた検出用高電圧まで
充電する充電手段と、 を備え、前記点火コイルの一次巻線に流す一次電流の断
続により二次巻線に発生する点火用高電圧を、内燃機関
の気筒に装着した点火プラグに印加して火花放電を起こ
させた後、前記充電手段により充電された前記コンデン
サによって、前記点火用高電圧とは逆極性の検出用高電
圧が前記点火コイルの二次巻線及び点火プラグに印加さ
れた時に前記閉ループに流れるイオン電流を、前記電流
検出手段にて検出するイオン電流検出装置において、 前記火花放電電流の流れる方向を順方向として前記コン
デンサに直列接続され、前記充電手段により前記コンデ
ンサに充電された電荷の放電を阻止する充電用ダイオー
ドと、 該充電用ダイオードの両端を短絡して前記コンデンサに
充電された電荷を放電する放電用スイッチと、 前記イオン電流を検出すべきタイミングにて、前記放電
用スイッチを作動させるスイッチング制御手段と、 を設けたことを特徴とするイオン電流検出装置。 - 【請求項2】 前記スイッチング制御手段は、前記放電
用スイッチを作動させるタイミングが内燃機関の運転条
件に応じて設定されていることを特徴とする請求項1に
記載のイオン電流検出装置。 - 【請求項3】 前記放電用スイッチの開放後、次の火花
放電が行われるまでの間の任意期間だけ、前記充電用ダ
イオードのアノードから前記点火プラグに到る電流経路
を接地する接地手段を設けたことを特徴とする請求項1
または請求項2に記載のイオン電流検出装置。 - 【請求項4】 点火コイルの二次巻線及び点火プラグと
共に閉ループを形成するコンデンサと、 前記閉ループを流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記点火プラグの火花放電時に流れる火花放電電流によ
り、前記コンデンサを予め決められた検出用高電圧まで
充電する充電手段と、 を備え、前記点火コイルの一次巻線に流す一次電流の断
続により二次巻線に発生する点火用高電圧を、内燃機関
の気筒に装着した点火プラグに印加して火花放電を起こ
させた後、前記充電手段により充電された前記コンデン
サによって、前記点火用高電圧とは逆極性の検出用高電
圧が前記点火コイルの二次巻線及び点火プラグに印加さ
れた時に前記閉ループに流れるイオン電流を、前記電流
検出手段にて検出するイオン電流検出装置において、 前記電流検出手段にて前記イオン電流を検出した後、次
の火花放電が行われるまでの間の任意期間だけ、前記充
電手段により充電された前記コンデンサの高圧側を接地
する接地手段を設けたことを特徴とするイオン電流検出
装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10374116A JPH11280631A (ja) | 1998-01-28 | 1998-12-28 | イオン電流検出装置 |
EP99300511A EP0933526A3 (en) | 1998-01-28 | 1999-01-25 | Ion current detection apparatus |
US09/238,574 US6222368B1 (en) | 1998-01-28 | 1999-01-28 | Ion current detection apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1603098 | 1998-01-28 | ||
JP10-16030 | 1998-01-28 | ||
JP10374116A JPH11280631A (ja) | 1998-01-28 | 1998-12-28 | イオン電流検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11280631A true JPH11280631A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=26352270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10374116A Pending JPH11280631A (ja) | 1998-01-28 | 1998-12-28 | イオン電流検出装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6222368B1 (ja) |
EP (1) | EP0933526A3 (ja) |
JP (1) | JPH11280631A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007009870A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Denso Corp | イオン電流検出装置 |
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SE527259C2 (sv) * | 2004-06-22 | 2006-01-31 | Mecel Ab | Metod och anordning för att styra strömmen i ett tändstift |
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DE102017111917B4 (de) * | 2016-06-07 | 2023-08-24 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Verfahren zum Ermitteln der Notwendigkeit eines Zündkerzenwechsels |
CN107589340B (zh) * | 2017-10-23 | 2023-06-13 | 珠海一微半导体股份有限公司 | 负载插入的检测电路及插接端口和电器 |
CN111720251B (zh) * | 2020-06-15 | 2022-04-22 | 深圳市健科电子有限公司 | 一种点火线圈监控装置 |
CN113281562A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-20 | 深圳市合信达控制系统有限公司 | 一种火焰离子电流检测电路及燃气器具 |
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-
1998
- 1998-12-28 JP JP10374116A patent/JPH11280631A/ja active Pending
-
1999
- 1999-01-25 EP EP99300511A patent/EP0933526A3/en not_active Withdrawn
- 1999-01-28 US US09/238,574 patent/US6222368B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP0933526A2 (en) | 1999-08-04 |
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