JP5410214B2 - イオン電流検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼により発生するイオン電流を、素早いタイミングで正確に検出できるイオン電流検出装置に関する。

自動車エンジンなどの内燃機関では、燃焼室に導入した空気及び燃料の混合気を、点火プラグの点火放電により燃焼させることでエネルギーを発生させている。このような内燃機関では、燃焼時、燃焼室内の分子がイオン化するので、適当なタイミングで点火プラグにバイアス電圧を加えると、イオン電流を取得することが可能となる。

そして、取得したイオン電流にノック信号が重畳しているか否かによってノッキング発生の有無などを把握することが可能となる。そこで、出願人は、イオン電流検出装置としては、特許文献１に記載の回路構成を提案している。

この回路構成では、図８に示すように、コンデンサＣ１に充電された電圧をバイアス電圧として、コンデンサＣ１→ダイオードＤ４→点火プラグＰＧの経路で、イオン電流が流れる。つまり、この回路では、イオン電流が、点火トランスの二次コイルＬ２を経由しないので、そのインダクタンスによるノック検出精度の悪化がない。また、コロナ放電ノイズが生じても、イオン検出回路に影響を与えないので、失火時のコロナ放電によって燃焼状態であると誤判定することもない。

特願２００８−２９０００８号出願

しかし、点火プラグＰＧの両端電圧が、コンデンサＣ１のバイアス電圧を下回るまでは、イオン電流を検出できないところ、図８の回路構成では、点火放電終了後に点火プラグに帯電した電荷（残留エネルギー）の放電経路がないので、イオン電流の検出の開始タイミングが遅れるという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、点火トランスを経由することなく、素早いタイミングから検出できるイオン電流検出装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係るイオン電流検出装置は、一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）が電磁結合されてなる点火トランス（１）と、一次コイル（Ｌ１）の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子（２）と、スイッチング素子（２）のＯＦＦ動作時に二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグ（ＰＧ）と、第１コンデンサ（Ｃ１）及び第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）を有し、点火プラグ（ＰＧ）の放電時に、二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいて第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）の降伏電圧に対応するレベルまで第１コンデンサ（Ｃ１）が充電されるよう構成されたバイアス回路（３）と、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流を検出する電流検出回路（４）と、を有して構成され、第１コンデンサ（Ｃ１）に、第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）とを直列接続すると共に、これらの直列回路を、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）に並列接続し、第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、点火プラグ（ＰＧ）との間に第４ダイオード（Ｄ４）を配置し、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）と二次コイル（Ｌ２）の間に、第３ダイオード（Ｄ３）を配置すると共に、二次コイル（Ｌ２）とグランドの間に、第２ツェナーダイオード（ＺＤ２）と抵抗素子（Ｒ１）の直列回路を配置し、点火放電を終えた点火プラグから、降伏状態の第２ツェナーダイオード（ＺＤ２）及び抵抗素子（Ｒ１）に電流が流れ込むよう構成されたことを特徴とする。

また、請求項２に係るイオン電流検出装置は、一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）が電磁結合されてなる点火トランス（１）と、一次コイル（Ｌ１）の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子（２）と、スイッチング素子（２）のＯＦＦ動作時に二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグ（ＰＧ）と、第１コンデンサ（Ｃ１）及び第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）を有し、点火プラグ（ＰＧ）の放電時に、二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいて第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）の降伏電圧に対応するレベルまで第１コンデンサ（Ｃ１）が充電されるよう構成されたバイアス回路（３）と、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流を検出する電流検出回路（４）と、を有して構成され、第１コンデンサ（Ｃ１）に、第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）とを直列接続すると共に、これらの直列回路を、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）に並列接続し、第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、点火プラグ（ＰＧ）との間に第４ダイオード（Ｄ４）を配置し、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）と二次コイル（Ｌ２）の間に、第３ダイオード（Ｄ３）を配置すると共に、第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、二次コイル（Ｌ２）との間に、第５ダイオード（ＺＤ２）と抵抗素子（Ｒ４）の直列回路を配置し、点火放電を終えた点火プラグから、第５ダイオード（Ｄ５）と抵抗素子（Ｒ４）とを経由して、第１コンデンサ（Ｃ１）に電流が流れ込むよう構成されたことを特徴とする。

請求項２の発明において、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）には、第２コンデンサ（Ｃ２）が並列接続されているのが好ましい。また、第２コンデンサは、前記点火プラグ（ＰＧ）のキャパシタンス値より大きく設定されているのが更に好ましい。

上記各発明において、ツェナーダイオード、コンデンサ、ダイオードなどの名称は、同等の機能を発揮する電子素子の総称として使用しており、現実に流通している具体的な電子素子そのものを意味しない。したがって、カソード(cathode)端子は、一般的に、電流の流出端子を意味し、アノード(Anode)端子についても、一般的に電流の流入端子を意味するに過ぎない。

前記電流検出回路は、好ましくは、反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗（Ｒ３）を配置したＯＰアンプで構成され、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流が、前記帰還抵抗に流れるよう構成されている。また、好ましくは、一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）は、コイル巻線が互いに逆相に巻かれている。

上記した本発明のイオン電流検出装置によれば、ノイズの重畳していない正確なイオン電流を、素早いタイミングから検出することができる。

第１実施例に係るイオン電流検出装置を示す回路図である。 図１のイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。 第２実施例に係るイオン電流検出装置を示す回路図である。 図３のイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。 第３実施例に係るイオン電流検出装置を示す回路図である。 第２実施例と第３実施例の動作を対比して示す説明図である。 図５のイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。 先行発明を説明する回路図である。

＜実施例１＞
以下、第１実施例のイオン電流検出装置を、図１及び図２に基づいて説明する。図１に示す通り、第１実施例のイオン電流検出装置は、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２が電磁結合された点火トランス１と、一次コイルＬ１の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子２と、コンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤ１を中心とするバイアス回路３と、バイアス回路３及び二次コイルＬ２に直列接続された点火プラグＰＧと、ＯＰアンプＡＭＰによる電流検出回路４とを中心に構成されている。

スイッチング素子２は、具体的にはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタInsulated Gate Bipolar Transistor）で構成されている。そして、ＩＧＢＴのゲート端子Ｇには、点火パルスＳＧが供給され、コレクタ端子Ｃは一次コイルＬ１を経由してバッテリ電源ＶＢに接続され、エミッタ端子Ｅはグランドに接続されている。なお、ＩＧＢＴのコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅには、ツェナーダイオードＺＤのカソード端子とアノード端子が各々接続されているが、便宜上、図示を省略している。

図示の通り、点火トランス１と、バイアス回路３と、点火プラグＰＧとで閉回路を構成している。そして、点火トランス１を構成する一次コイルＬ１と二次コイルＬ２は、コイル巻線が互いに逆相に巻かれている。そのため、スイッチング素子２がＯＦＦ遷移して一次コイルＬ１の電流が遮断されると、その時に二次コイルＬ２に発生する高電圧に基づいて、点火プラグＰＧの中心電極から接地電極に向けて点火放電するプラス放電が実現される。

バイアス回路３は、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、及びダイオードＤ２による直列回路と、この直列回路の並列接続されるツェナーダイオードＺＤ１と、ツェナーダイオードＺＤ１に直列接続されるダイオードＤ３と、ツェナーダイオードＺＤ２及び電流制限抵抗Ｒ１による直列回路とを中心に構成されている。そして、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１の接続点は、ダイオードＤ４を経由して点火プラグＰＧに接続されている。ここで、ダイオードＤ４のアノード端子は、ダイオードＤ１のカソード端子に接続され、ダイオードＤ４のカソード端子は、点火プラグＰＧの中心電極に接続されている。

一方、ダイオードＤ１は、そのアノード端子はグランドに接続され、カソード端子は、コンデンサＣ１を経由して、ダイオードＤ２のアノード端子に接続されている。そして、ダイオードＤ２のカソード端子に、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード端子が接続され、ダイオードＤ１のアノード端子に、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード端子が接続されている。

また、ダイオードＤ２とツェナーダイオードＺＤ１の接続点に、ダイオードＤ３のアノード端子が接続されている。ダイオードＤ３のカソード端子は、二次コイルＬ２に接続されている。そして、ダイオードＤ３のカソード端子に、ツェナーダイオードＺＤ２のカソード端子が接続され、ツェナーダイオードＺＤ２のアノード端子は、電流制限抵抗Ｒ１を経由してグランドに接続されている。

このバイアス回路３において、ツェナーダイオードＺＤ１は、コンデンサＣ１に充電されるバイアス電圧値を決定する素子であり、その降伏電圧Ｖｚ１としては、例えば、２５０〜３５０Ｖ程度が選択される。一方、ツェナーダイオードＺＤ２は、電流制限抵抗Ｒ１と共に、点火放電時に点火プラグＰＧに帯電した電荷を素早く放電させるための放電回路を構成している。ここで、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏電圧Ｖｚ２は、例えば、２５０〜３５０Ｖ程度が選択される。但し、イオン電流の検出時に、Ｃ１→Ｄ４→Ｌ２→ＺＤ２の経路で電流が流れることを防止するべく、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏電圧Ｖｚ２は、適宜な値が選択され、通常はＶｚ２＞Ｖｚ１となる。

また、電流制限抵抗Ｒ１は、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏時の逆方向電流だけでなく（図２（ｂ）、図２（ｄ）参照）、ツェナーダイオードＺＤ２の順方向電流を制限する役目もある（図２（ａ）参照）。そのため、電力損を抑制するためには、電流制限抵抗Ｒ１の抵抗値が大きいほど有利であるが、余り大きいと点火プラグＰＧの帯電電荷を放電させる時間が長くなる。そこで、両者のバランスを考慮して、２００ＫΩ〜１ＭΩ程度の値が選択される。

次に、電流検出回路４は、ＯＰアンプＡＭＰと、入力抵抗Ｒ２と、検出抵抗Ｒ３とを有して構成されている。ＯＰアンプＡＭＰは、単一電源で動作しており、非反転入力端子がグランドに接続されている。入力抵抗Ｒ２は、コンデンサＣ１とダイオードＤ２の接続点と、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子との間に接続されている。この入力抵抗Ｒ２は、検出抵抗Ｒ３→入力抵抗Ｒ２の経路で流れる電流値ｉを適宜なレベルに制限している。また、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子と出力端子の間に検出抵抗Ｒ３が接続されているので、ＯＰアンプＡＭＰからは、Ｒ３＊ｉのイオン検出信号Ｖｏｕｔが出力される。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図１に示すイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。先ず、点火パルスＳＧがＬレベルに変化してスイッチング素子２がＯＦＦ状態となると、図２（ａ）に示すように、二次コイルＬ２には、図１に示す向きの高電圧が誘起する。

そのため、ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデンサＣ１で構成された直列回路からダイオードＤ３を経由する第１経路と、降伏状態のツェナーダイオードＺＤ１からダイオードＤ３を経由する第２経路と、電流制限抵抗Ｒ１及びツェナーダイオードＺＤ２を通過する第３経路とを通過した後、二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で点火放電電流が流れる。

但し、電流制限抵抗Ｒ１が、適度に大きい抵抗値に設定されているので、第１経路の電流値に比較して第３経路の電流値は無視でき、コンデンサＣ１に十分な充電電流が流れ、素早くツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧のレベルまで充電される。

その後、点火放電動作が終了すると、図２（ｂ）に示すように、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ツェナーダイオードＺＤ２→電流制限抵抗Ｒ１→グランドの経路で電流が流れて、点火プラグＰＧの両端電圧が急激に低下する。

このように、本実施例では、点火プラグＰＧの両端電圧は素早く降下して残留エネルギーが放電されるが、点火プラグＰＧの両端電圧が、コンデンサＣ１の両端電圧に対応する電圧値まで降下すると、その後は、図２（ｃ）に示すように、入力抵抗Ｒ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ４→点火プラグＰＧの経路でイオン電流ｉが流れ、ＯＰアンプＡＭＰからは、イオン電流ｉに対応して検出電圧Ｖｏｕｔ≒ｉ＊Ｒ３とが得られる。

なお、本実施例では、二次コイルＬ２が、ツェナーダイオードＺＤ２及び電流制限抵抗Ｒ１を経由してグランドに接続されているので、スイッチング素子２のＯＮ遷移時の動作が問題になる。すなわち、図２（ｄ）に示すように、スイッチング素子２のＯＮ遷移時には、二次コイルＬ２の図示の電圧が発生し、二次コイルＬ２→降伏状態のツェナーダイオードＺＤ２→電流制限抵抗Ｒ１→ダイオードＤ１→ダイオードＤ４→二次コイルＬ２の電流閉回路が形成される。しかし、この閉回路に流れる電流は、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏電圧と、適宜な高抵抗値に設定された電流制限抵抗Ｒ１とで制限されるので、何ら問題が生じない。

以上の通り、この実施例では、図２（ｂ）に示す経路で、残留エネルギーが素早く放電されるので、イオン電流を迅速に検出することができ、波形ダレが生じることもない。

＜実施例２＞
続いて、第２実施例のイオン電流検出装置を、図３及び図４に基づいて説明する。図３に示す通り、第２実施例のイオン電流検出装置は、バイアス回路３の構成が第１実施例と相違する。すなわち、第１実施例では、ツェナーダイオードＺＤ１とダイオードＤ３の直列回路に、ツェナーダイオードＺＤ２及び電流制限抵抗Ｒ１の直列回路が並列接続されているが、第２実施例はこの点が相違する。

図３に示す通り、第１実施例のツェナーダイオードＺＤ２及び電流制限抵抗Ｒ１に代えて、第２実施例では、ダイオードＤ５及び電流制限抵抗Ｒ４の直列回路が設けられている。更に具体的に説明すると、ダイオードＤ３のカソード端子と、ダイオードＤ４のアノード端子の間に、ダイオードＤ５及び電流制限抵抗Ｒ４が直列接続されている。また、ダイオードＤ５のアノード端子は、ダイオードＤ３のカソード端子と二次コイルＬ２に接続され、ダイオードＤ５のカソード端子は抵抗Ｒ４に接続されている。

但し、上記した部分を除き、（ａ）ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、及びダイオードＤ２による直列回路に、ツェナーダイオードＺＤ１が並列接続される点、（ｂ）ダイオードＤ２とツェナーダイオードＺＤ１の接続点に、ダイオードＤ３が接続される点、及び、（ｃ）ダイオードＤ１とコンデンサＣ１の接続点にダイオードＤ４が接続される点については、第１実施例と同様である。

また、電流制限抵抗Ｒ４も、その抵抗値が大きいほど電力損を抑制する上で有利であるが、余り大きいと点火プラグＰＧの帯電電荷を放電させる時間が長くなるので、両者のバランスを考慮して、２００ＫΩ〜１ＭΩ程度の値が選択される。

以下、図４に基づいて動作内容を説明する。先ず、点火パルスＳＧがＬレベルに変化してスイッチング素子２がＯＦＦ状態となると、図４（ａ）に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデンサＣ１で構成された回路からダイオードＤ３を経由する第１経路と、降伏状態のツェナーダイオードＺＤ１からダイオードＤ３を経由する第２経路とを通過して、二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で点火放電電流が流れる。そして、コンデンサＣ１は、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧のレベルまで充電される。

その後、点火放電動作が終了すると、図４（ｂ）に示すように、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４→コンデンサＣ１の経路で電流が流れて、点火プラグＰＧの両端電圧が急激に低下して、コンデンサＣ１の両端電圧は増加する。そして、点火プラグＰＧの両端電圧が、コンデンサＣ１の両端電圧に対応する電圧値まで低下すると、その後は、図４（ｃ）に示すように、入力抵抗Ｒ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ４→点火プラグＰＧの経路でイオン電流ｉが流れ、ＯＰアンプＡＭＰからはイオン電流ｉに対応する検出電圧Ｖｏｕｔ≒ｉ＊Ｒ３が得られる。

なお、本実施例では、二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４→ダイオードＤ４の閉回路ができ、スイッチング素子２のＯＮ遷移時の動作が問題になる（図２（ｄ）参照）。しかし、この閉回路に流れる電流は、適宜な高抵抗値に設定された電流制限抵抗Ｒ４で制限されるので、何ら問題が生じない。

ところで、点火プラグＰＧの帯電電荷が放電して、点火プラグＰＧの中心電極の電位Ｖｂが、ダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａに一致するまで低下した後は、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４の放電経路を経由して帯電電荷が放電することがない。

そのため、Ｖａ＝Ｖｂとなった後は、点火プラグＰＧの帯電電荷の自然放電によって、Ｖａ＝Ｖｂ−ＶＦの条件が成立するまでは、ダイオードＤ４がＯＦＦ状態を維持して、イオン電流を検出できないという問題がある。なお、ＶＦは、ダイオードＤ４の順方向電圧降下であり、ダイオードＤ４として、逆方向の耐圧が数１０ＫＶ程度の高圧ダイオードを使用するため、ＶＦ≒３０Ｖであり、Ｖａ＝ＶｂからＶａ＝Ｖｂ−ＶＦとなるまでの遅れ時間が無視できない。

＜実施例３＞
そこで、この点を改善するには、第３実施例のイオン電流検出装置が採用される。図５に示す通り、第３実施例のイオン電流検出装置は、ツェナーダイオードＺＤ１にコンデンサＣ２が並列接続される点で第２実施例と相違し、それ以外は、第２実施例と同一構成である。コンデンサＣ２は、点火プラグＰＧのキャパシタンス値より適宜に大きい５０ｐＦ〜１０００ｐＦ程度のキャパシタンス値のものが使用される。なお、図５に示す通り、以下の説明では、点火プラグＰＧの中心電極の電位をＶｂ’とし、ダイオードＤ１のカソード端子の電位をＶａ’とする。また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード端子の電位をＶｃとする。

以下、先ず、図７に基づいて動作内容を概略的に確認する。点火パルスＳＧがＬレベルに変化してスイッチング素子２がＯＦＦ状態となると、図７（ａ）に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデンサＣ１で構成された回路からダイオードＤ３を経由する第１経路と、ツェナーダイオードＺＤ１及びコンデンサＣ２の並列回路からダイオードＤ３を経由する第２経路とを通過して、二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で点火放電電流が流れる。

そして、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２は、素早くツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖｚ１に対応するレベルまで充電される。ここで、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧降下をＶｆとすると、コンデンサＣ２の両端電圧Ｖ２は、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖｚ１に一致するのに対して（Ｖ２＝Ｖｚ１）、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖ１は、点火放電時には、Ｖ１＝Ｖｚ１−２＊Ｖｆとなる。つまり、図７（ａ）に示す点火放電動作時には、Ｖ２＝Ｖ１＋２＊Ｖｆの関係が成立し、Ｖ２＞Ｖ１となる。

その後、点火放電動作が終了すると、図７（ｂ）に示すように、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４→コンデンサＣ１の経路で電流が流れるので、点火プラグＰＧの中心電極の電位Ｖｂ’が急激に低下する一方で、ダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａ’は増加する。

ここで、点火プラグＰＧの帯電電荷の放電動作について、その開始タイミングを検討する。ダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａ’は、点火プラグＰＧの帯電電荷の放電開始タイミングでは、Ｖａ’＝−Ｖ２＋Ｖｆ＋Ｖ１であり、前記したＶ２＝Ｖ１＋２＊Ｖｆの関係を代入すると、Ｖａ’は、マイナス電位の−Ｖｆとなる（図６（ａ）参照）。これに対して、図６（ｄ）に示す実施例２の場合には、点火プラグＰＧの帯電電荷の放電開始タイミングにおける、同一点の電位Ｖａは、Ｖ１＋２Ｖｆ＝Ｖｚ１であり、２５０〜３５０Ｖ程度のプラス電位である。なお、ここでは、便宜上、ツェナーダイオードＺＤ１の順方向電圧降下を、ダイオードＤ２の順方向電圧降下と同一値のＶｆとした。

以上の関係から明らかなように、実施例２と実施例３では、点火プラグＰＧの帯電電荷の放電開始時におけるダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａ，Ｖａ’が、Ｖａ＞＞Ｖａ’である点で大きく相違する。そのため、実施例３では、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４→コンデンサＣ１の経路で急激に電位Ｖｂ’が低下して、Ｖａ’＝Ｖｂ’の条件が成立する。そして、実施例３においてＶａ’＝Ｖｂ’が成立したタイミングと、実施例２においてＶａ＝Ｖｂが成立したタイミングとで、点火プラグＰＧの中心電極の電位Ｖｂ’Ｖｂを比較すると、Ｖｂ’＜Ｖｂとなり、実施例３の方が、より低いレベルまで点火プラグＰＧの両端電圧を降下させることができる。なお、Ｖｂ’＝Ｖａ’となった後は、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→ダイオードＤ５→電流制限抵抗Ｒ４の放電経路が機能しない点は、実施例３も実施例２と同じである。

但し、コンデンサＣ２のキャパシタンス値は、点火プラグＰＧのキャパシタンス値（例えば１５ｐＦ程度）より適宜に大きい値に設定されているので、実施例３において、Ｖａ’＝Ｖｂ’の条件が成立したタイミングでは、未だ、コンデンサＣ２の電荷は、図６（ｂ）に示す極性を維持している。そのため、その後は、図６（ｂ）に示すように、抵抗Ｒ２→ダイオードＤ２→コンデンサＣ２の経路で、コンデンサＣ２が引き続き正方向に充電される。つまり、ダイオードＤ１のカソード端子の電位Ｖａ’は、コンデンサＣ２の正方向の充電によって引き続き増加する。このように、実施例３では、点火プラグＰＧの帯電電荷の自然放電を待つことなく、速やかに、Ｖａ’＝Ｖｂ’＋ＶＦの条件が成立することになり、実施例２の場合より早期にイオン電流を検出することができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な回路構成は、何ら本発明を限定するものではない。

Ｌ１ 一次コイル
Ｌ２ 二次コイル
１ 点火トランス
２ スイッチング素子
３ バイアス回路
４ 電流検出回路
ＰＧ 点火プラグ
Ｃ１ 第１コンデンサ
ＺＤ１ 第１ツェナーダイオード
Ｒ１ 抵抗素子

Claims (6)

1. 一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）が電磁結合されてなる点火トランス（１）と、一次コイル（Ｌ１）の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子（２）と、スイッチング素子（２）のＯＦＦ動作時に二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグ（ＰＧ）と、第１コンデンサ（Ｃ１）及び第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）を有し、点火プラグ（ＰＧ）の放電時に、二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいて第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）の降伏電圧に対応するレベルまで第１コンデンサ（Ｃ１）が充電されるよう構成されたバイアス回路（３）と、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流を検出する電流検出回路（４）と、を有して構成され、
   第１コンデンサ（Ｃ１）に、第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）とを直列接続すると共に、これらの直列回路を、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）に並列接続し、
   第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、点火プラグ（ＰＧ）との間に第４ダイオード（Ｄ４）を配置し、
   第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）と二次コイル（Ｌ２）の間に、第３ダイオード（Ｄ３）を配置すると共に、二次コイル（Ｌ２）とグランドの間に、第２ツェナーダイオード（ＺＤ２）と抵抗素子（Ｒ１）の直列回路を配置し、
   点火放電を終えた点火プラグから、降伏状態の第２ツェナーダイオード（ＺＤ２）及び抵抗素子（Ｒ１）に電流が流れ込むよう構成されたことを特徴とするイオン電流検出装置。
2. 一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）が電磁結合されてなる点火トランス（１）と、一次コイル（Ｌ１）の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子（２）と、スイッチング素子（２）のＯＦＦ動作時に二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグ（ＰＧ）と、第１コンデンサ（Ｃ１）及び第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）を有し、点火プラグ（ＰＧ）の放電時に、二次コイル（Ｌ２）に誘起される高電圧に基づいて第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）の降伏電圧に対応するレベルまで第１コンデンサ（Ｃ１）が充電されるよう構成されたバイアス回路（３）と、第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流を検出する電流検出回路（４）と、を有して構成され、
   第１コンデンサ（Ｃ１）に、第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）とを直列接続すると共に、これらの直列回路を、第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）に並列接続し、
   第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、点火プラグ（ＰＧ）との間に第４ダイオード（Ｄ４）を配置し、
   第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）と二次コイル（Ｌ２）の間に、第３ダイオード（Ｄ３）を配置すると共に、第１コンデンサ（Ｃ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の接続点と、二次コイル（Ｌ２）との間に、第５ダイオード（ＺＤ２）と抵抗素子（Ｒ４）の直列回路を配置し、
   点火放電を終えた点火プラグから、第５ダイオード（Ｄ５）と抵抗素子（Ｒ４）とを経由して、第１コンデンサ（Ｃ１）に電流が流れ込むよう構成されたことを特徴とするイオン電流検出装置。
3. 第１ツェナーダイオード（ＺＤ１）には、第２コンデンサ（Ｃ２）が並列接続されている請求項２に記載のイオン電流検出装置。
4. 第２コンデンサ（Ｃ２）は、前記点火プラグ（ＰＧ）のキャパシタンス値より大きく設定されている請求項３に記載のイオン電流検出装置。
5. 前記電流検出回路は、反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗（Ｒ３）を配置したＯＰアンプで構成され、
   第１コンデンサ（Ｃ１）の放電電流が、前記帰還抵抗に流れるよう構成されている請求項１〜４の何れかに記載のイオン電流検出装置。
6. 一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）は、コイル巻線が互いに逆相に巻かれている請求項１〜５の何れかに記載のイオン電流検出装置。

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