JPH04194367A - イオン電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、爆発行程時に燃焼室内に発生するイオン電
流を検出する装置に関し、特に小形化及びコストダウン
を実現したイオン電流検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、自動車エンジン等に用いられる内燃機間におい
ては、クランク軸と同期駆動される複数の気筒（例えば
、４気筒）により、ＥＣＵ（マイクロコンピュータ）の
制御下で、燃料（混合気）の吸入、圧縮、爆発（点火）
及び排気の４サイクルが繰り返し行われている。このと
き、ピストンで圧縮された燃料が点火サイクルにおいて
最適且つ確実に燃焼されないと、他の気筒に対して異常
な負荷がかかり、エンジンが損傷したり、未然ガス流出
により種々の障害をもたらすおそれがある。従って、内
燃機関の安全を確保するためには、各気筒について確実
に燃焼が行われたか否かを常に検出する必要がある。

このため、従来より、爆発サイクルにおいて点火プラグ
のギャップ間に発生するイオン電流を検出し、イオン電
流レベルに基づいて燃焼状態を判定する装置が提案され
ている。

第７図は一般的なイオン電流検出装置を示す回路面であ
る。

図において、（１）は負の高電圧を発生する高圧電源、
（２）は各一端が高圧電源（１）に接続された一次巻線
（２ａ）及び二次巻線（２ｂ）を有する点火コイル、（
３）は−次巻線（２ａ）とグランド間に挿入されたパワ
ートランジスタ、（４）は二次巻線（２ｂ）にカソード
が接続された逆流防止用のダイオードである。

（５）はダイオード（４）を介して二次巻線（２ｂ）に
接続された点火プラグであり、ダイオード（４）のアノ
ードに接続された放電用電極（５ａ）と、放電用電極（
５ａ）に対向配置されたグランド電極（５ｂ）とを備え
ている。尚、グランド電極（５ｂ）は、点火プラグ（５
）のハウジング即ち燃焼室壁（図示せず）に接続されて
おり、放電用電極（５ａ）及びグランド電極（５ｂ）は
、各気筒の燃焼室内に露出されている。

（６）はダイオード（４）のアノードに接続されてイオ
ン電流Ｉを検出するための数ｔｏｏｖ程度の電源、（７
）はダイオード（４）及び点火プラグ（５）の接続点と
電源（６）との間に挿入された逆流防止用のダイオード
、（８）は電源（６）とグランドとの間に挿入された抵
抗器、（９）は電Ｉ！（６）及び抵抗器（８）の接続点
に設けられたイオン電流検出用の出力端子である。

次に、第８図の波形図を参照しながら、第７図に示した
イオン電流検出装置の動作について説明する。

点火サイクルにおいて、ＥＣＵ（図示せず）からの制御
信号Ｃによりパワートランジスタ〈３）がオンオフ制御
され、−次巻線（２ａ）に流れる一次電流Ｉ、の通電遮
断が行われると、−次電流Ｉｌの遮断時に、二次巻線（
２ｂ）に負の高電圧からなる二次電圧ｖ２が誘起される
。これにより、点火プラグ（５）のグランド電極（５ｂ
）から放電用電極（５ａ）に向けて放電火花が生じ、燃
焼室内の燃料は爆発する。放電時間は、通常、１＠秒〜
１．５−秒程度である。

このとき、正常に爆発が行われると、燃焼室内に大量の
陽イオンが発生し、この陽イオンは、イオン電流Ｉとな
って放電用電極（５ａ）からダイオード（７）を介して
電源（６）に流れ込み、更に、抵抗器（８）を介してグ
ランドに流れ込む、従って、抵抗器（８）で生じる電圧
降下量を検出すれば、イオン電流Ｉのレベルを知ること
ができ、正常に燃焼が行われたか否かを判定することが
できる。

イオン電流工のレベルは出力端子（９）からＥＣＵに出
力され、ＥＣＵは、点火制御された気筒において正常に
燃焼が行われた否かを判定する。そして、失火等の異常
が判定された場合には、点火タイミングをフィードバッ
ク調整したり、危険防止のために体筒させるなどの処理
を行う。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のイオン電流検出装置は以上のように、イオン電流
■を検出するために電源（６）を用いているので、小形
化及びコストダウンを実現することができないという問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、イオン電流検出用電源を不要とすることによ
り、小形化及びコストダウンを実現したイオン電流検出
装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るイオン電流検出装置は、点火コイルの二
次巻線と点火プラグとを含む点火電流の経路内にコンデ
ンサ及び順方向のダイオードを直列に挿入すると共に、
イオン電流検出用の抵抗器をダイオードに並列接続し、
コンデンサ及び点火プラグを含むイオン電流の経路内に
抵抗器を挿入したものである。

［作用］ この発明においては、点火コイルの二次電流即ち点火電
流が、点火プラグ、コンデンサ及びダイオードを介して
流れてコンデンサを充電し、イオン電流が、抵抗器、コ
ンデンサ及び点火プラグを介して流れてコンデンサを放
電する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、（１）〜
（３）、（５）、（８）及び（９）は前述と同様のもの
である。

（１０）は点火コイル（２）の二次巻線（２ｂ）に接続
されなコンデンサであり、二次巻線（２ｂ）及び点火プ
ラグ（５）を含む二次電流の経路、即ち点火電流工２の
経路内に挿入されている。

抵抗器（８）は、コンデンサ（１０）及び点火プラグ（
５）を含むイオン電流工の経路内に挿入されるようにな
っている。

（１１）はコンデンサ（ｌＯ）とグランドとの間に挿入
されたダイオードであり、点火電流Ｉ２に対して順方向
となるようにコンデンサ（１０）に接続され、且つ、イ
オン電流検出用の抵抗器（８）に並列接続されている。

（１２）はイオン電流Ｉに対して逆方向となるように二
次巻線（２ｂ）に接続されたダイオード、〈１３）はコ
ンデンサ（−１０）に充電される電圧をクリップするツ
ェナダイオード、（］４）は抵抗器（８）〜ツェナダイ
オード（！３）により構成される燃焼検出回路である。

次に、第２図の波形図を参照しながら、第１図に示した
この発明の一実施例の動作について説明する。

前述のように、点火コイル（２）の−次巻線（２ａ）に
おいて高圧電源（１）の週１遮断が行われると、二次巻
線（２ｂ）側に図示した極性で高電圧が発生し、点火プ
ラグ（５）、二次巻線（２ｂ）、コンデンサ（１０）及
びダイオード（１１）を介して、実線で示した経路で点
火電流Ｉ２が流れる。この点火電流Ｉ２により、コンデ
ンサ（１０）には、図示した極性の電圧が充電される。

尚、高電圧の極性は二次巻線（２ｂ）の巻線方向等によ
り任意に設定され得る。

このように、気筒の爆発行程時において点火プラグ（５
）のグランド電極（５ｂ）と放電用電極（５ａ）との間
で放電が起こり、正常に爆発が行われると、燃焼室内に
発生した陽イオンは、イオン電流■となり、破線で示し
た経路で流れる。即ち、イオン電流■は、抵抗器（８）
、コンデンサ〈１０）、二次巻線（２ｂ）及び点火プラ
グ（５）を介した経路で流れ、コンデンサ（１０）の充
電電圧を放電させる。

このとき、抵抗器（８）の両端間に発生する電圧は、イ
オン電流Ｉに応じた電圧値となって出力端子（９）から
出力され、ＥＣＵに取り込まれて燃焼の判定がなされる
。

このように、点火電流工２によりコンデンサ（１ｏ）を
充電し、この充電電圧をイオン電流Ｉによって放電する
ことにより、コンデンサ（１ｏ）が電源として作用する
ので、従来回路の電源（６）を省略することができる。

従って、燃焼検出回路（１４）の小形化及びコストダウ
ンが実現し、第３図に示すように、容易に点火コイル（
２）及び点火プラグ（５）と一体に構成することができ
る。

尚、上記実施例では、ツェナダイオード（１３）に対し
て直列にダイオード（１２）を接続したが、第４・図の
ように、ダイオード（１１）により兼用可能な構成とし
、ツェナダイオード（１３）のアノードにダイオード（
１１）のアノードを接続してもよい、この場合、ダイオ
ード（１２）を省略することができるので、更に小形化
及びコストダウンを実現することができる。

又、燃焼検出回路（１４）を気筒毎に設ける構成とした
が、第５図のように１つの燃焼検出回路（４４）を複数
気筒に対して兼用する構成としてもよい。

この場合、例えば第６図のように２４気筒エンジンの＃
１〜＃４の各気筒毎の一次電流■、に対して、イオン電
流Ｉは連続的に検出される。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、点火コイルの二次巻線
と点火プラグとを含む点火電流の経路内にコンデンサ及
び順方向のダイオードを直列に挿入すると共に、イオン
電流検出用の抵抗器をダイオードに並列接続し、コンデ
ンサ及び点火プラグを含むイオン電流の経路内に抵抗器
を挿入し、点火電流が、点火プラグ、コンデンサ及びダ
イオードを介して流れてコンデンサを充電し、イオン電
流が、抵抗器、コンデンサ及び点火プラグを介して流れ
てコンデンサを放電するようにしたので、イオン電流検
出用電源が不要となり、小形化及びコストダウンを実現
したイオン電流検出装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の動作を説明するための波形図、第３図はこの発明
の一実施例を一体構成とした場合の外観を示す斜視図、
第４図及び第５図はこの発明のそれぞれ異なる実施例を
示す回路図、第６図は第５図の動作を説明するための波
形図、第７図は従来のイオン電流検出装置を示す回路図
、第８図は第７図の動作を説明するための波形図である
。 （２）・・・点火コイル　　　（２ｂ）・・・二次巻線
（５）・・・点火プラグ　　　（８）・・・抵抗器（９
）・・・出力端子　　　　（１０）・・・コンデンサ（
１１）・・・ダイオード　　　エ・・・イオン電流■、
・・・点火電流 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の爆発行程時に点火プラグの電極間に発生する
   イオン電流を検出するイオン電流検出装置において、 点火コイルの二次巻線と前記点火プラグとを含む点火電
   流の経路内にコンデンサ及び順方向のダイオードを直列
   に挿入すると共に、 イオン電流検出用の抵抗器を前記ダイオードに並列接続
   し、 前記コンデンサ及び前記点火プラグを含む前記イオン電
   流の経路内に前記抵抗器を挿入したことを特徴とするイ
   オン電流検出装置。