JP2002168170A - 内燃機関のイオン電流検出装置 - Google Patents
内燃機関のイオン電流検出装置Info
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- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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- F02P2017/128—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits for knock detection
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Abstract
(57)【要約】
【課題】構成の簡素化を図り、且つイオン電流の検出精
度を向上させること。 【解決手段】点火装置１０において、バッテリ１１、エ
ネルギ蓄積コイル１２及びトランジスタ１３が直列に接
続され、エネルギ蓄積コイル１２とトランジスタ１３と
の間に点火コイル１６の１次側コイル１７及びトランジ
スタ１９が直列に接続されている。駆動回路３１は、点
火プラグ２０の放電期間においてトランジスタ１３，１
９を交互にオンし、いわゆる多重放電を実施する。ま
た、駆動回路３１は、放電期間終了後において、放電期
間内の周期よりも短い周期でトランジスタ１９をオン／
オフする。この場合、周期毎に放出される放電エネルギ
量は小さく、それに伴い比較的低レベルの電圧が点火プ
ラグ２０に印加される。従って、この電圧を電源として
イオン電流が計測される。
度を向上させること。 【解決手段】点火装置１０において、バッテリ１１、エ
ネルギ蓄積コイル１２及びトランジスタ１３が直列に接
続され、エネルギ蓄積コイル１２とトランジスタ１３と
の間に点火コイル１６の１次側コイル１７及びトランジ
スタ１９が直列に接続されている。駆動回路３１は、点
火プラグ２０の放電期間においてトランジスタ１３，１
９を交互にオンし、いわゆる多重放電を実施する。ま
た、駆動回路３１は、放電期間終了後において、放電期
間内の周期よりも短い周期でトランジスタ１９をオン／
オフする。この場合、周期毎に放出される放電エネルギ
量は小さく、それに伴い比較的低レベルの電圧が点火プ
ラグ２０に印加される。従って、この電圧を電源として
イオン電流が計測される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のイオン
電流検出装置に関するものである。
電流検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、燃焼時に発生するイオン電流
を検出し、その検出値に応じて失火やノック等の燃焼状
態を高精度に検出する燃焼状態検出装置が提案されてい
る。具体的には、放電終了直後において点火プラグに放
電しない程度の電圧を印加し、その際流れるイオン電流
を計測する。そして、イオン電流信号の必要成分のみを
抽出してノック判定や失火判定を行うようにしていた。
しかしながら、従来既存の装置では、イオン電流検出の
ための別電源が不可欠であるという不都合があった。
を検出し、その検出値に応じて失火やノック等の燃焼状
態を高精度に検出する燃焼状態検出装置が提案されてい
る。具体的には、放電終了直後において点火プラグに放
電しない程度の電圧を印加し、その際流れるイオン電流
を計測する。そして、イオン電流信号の必要成分のみを
抽出してノック判定や失火判定を行うようにしていた。
しかしながら、従来既存の装置では、イオン電流検出の
ための別電源が不可欠であるという不都合があった。
【０００３】また、放電直後には点火コイルに磁気が残
るため、その残った磁気によりノイズが発生し、イオン
電流の検出精度が低下するという問題がある。磁気ノイ
ズの影響を回避するには、磁気ノイズが減衰して十分に
小さくなるまでイオン電流の計測をやめなくてはならな
いが、高速回転時等、イオン電流の計測可能時間が短い
場合にはイオン電流が計測できなくなるおそれがあっ
た。
るため、その残った磁気によりノイズが発生し、イオン
電流の検出精度が低下するという問題がある。磁気ノイ
ズの影響を回避するには、磁気ノイズが減衰して十分に
小さくなるまでイオン電流の計測をやめなくてはならな
いが、高速回転時等、イオン電流の計測可能時間が短い
場合にはイオン電流が計測できなくなるおそれがあっ
た。
【０００４】一方、特開平３−１５６５９号公報に開示
される多重放電型点火装置があり、同装置では、通常の
点火コイルの他に、放電エネルギを蓄えるためのエネル
ギ蓄積コイルやコンデンサを設け、放電期間においてエ
ネルギ蓄積コイルと点火コイルのエネルギを交互に用い
ることにより多重放電を可能にしていた。この装置は、
着火性に優れるためにリーンバーンエンジンや直噴エン
ジン等への適用が有効になると考えられるが、エネルギ
蓄積コイルや駆動用スイッチング素子等を余分に必要と
する。それ故に、イオン電流検出のために更に別電源が
必要になると、コストがより一層高くなるという問題を
生じる。
される多重放電型点火装置があり、同装置では、通常の
点火コイルの他に、放電エネルギを蓄えるためのエネル
ギ蓄積コイルやコンデンサを設け、放電期間においてエ
ネルギ蓄積コイルと点火コイルのエネルギを交互に用い
ることにより多重放電を可能にしていた。この装置は、
着火性に優れるためにリーンバーンエンジンや直噴エン
ジン等への適用が有効になると考えられるが、エネルギ
蓄積コイルや駆動用スイッチング素子等を余分に必要と
する。それ故に、イオン電流検出のために更に別電源が
必要になると、コストがより一層高くなるという問題を
生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、構成の簡素化を図り、且つイオン電流の検出精度を
向上させることができる内燃機関のイオン電流検出装置
を提供することである。
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、構成の簡素化を図り、且つイオン電流の検出精度を
向上させることができる内燃機関のイオン電流検出装置
を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、点火プラグの放電期間では、第１のスイッチン
グ素子と第２のスイッチング素子とが交互にオンされる
（第１のスイッチング制御手段）。これにより、エネル
ギ蓄積コイルと点火コイルとに各々蓄積されたエネルギ
が放電エネルギとして交互に放出され、いわゆる多重放
電が実施される。すなわち、第２のスイッチング素子を
オフからオンに切り替えることでエネルギ蓄積コイルの
エネルギが放出される一方、同第２のスイッチング素子
をオンからオフに切り替えることで点火コイルのエネル
ギが放出される。そしてそれらの放電により点火プラグ
に放電火花が発生する。また、点火プラグの放電期間終
了後には、第１のスイッチング制御手段によるオン／オ
フの周期（放電期間内の周期）よりも短い周期で少なく
とも第２のスイッチング素子がオン／オフされる（第２
のスイッチング制御手段）。この場合、点火プラグでの
放電が発生しない程度の短い周期で第２のスイッチング
素子がオン／オフされると良い（請求項３）。そしてこ
の際、燃料の燃焼に伴い燃焼イオンが発生していれば２
次側コイルに電流が流れ、それがイオン電流として計測
される。また、このイオン電流の計測結果から失火やノ
ック等の燃焼状態が検出される。
よれば、点火プラグの放電期間では、第１のスイッチン
グ素子と第２のスイッチング素子とが交互にオンされる
（第１のスイッチング制御手段）。これにより、エネル
ギ蓄積コイルと点火コイルとに各々蓄積されたエネルギ
が放電エネルギとして交互に放出され、いわゆる多重放
電が実施される。すなわち、第２のスイッチング素子を
オフからオンに切り替えることでエネルギ蓄積コイルの
エネルギが放出される一方、同第２のスイッチング素子
をオンからオフに切り替えることで点火コイルのエネル
ギが放出される。そしてそれらの放電により点火プラグ
に放電火花が発生する。また、点火プラグの放電期間終
了後には、第１のスイッチング制御手段によるオン／オ
フの周期（放電期間内の周期）よりも短い周期で少なく
とも第２のスイッチング素子がオン／オフされる（第２
のスイッチング制御手段）。この場合、点火プラグでの
放電が発生しない程度の短い周期で第２のスイッチング
素子がオン／オフされると良い（請求項３）。そしてこ
の際、燃料の燃焼に伴い燃焼イオンが発生していれば２
次側コイルに電流が流れ、それがイオン電流として計測
される。また、このイオン電流の計測結果から失火やノ
ック等の燃焼状態が検出される。
【０００７】要するに、放電期間終了後には、比較的短
い周期（放電期間内よりも短い周期）で少なくとも第２
のスイッチング素子がオン／オフされるので、周期毎に
放出される放電エネルギ量は小さく、それに伴い比較的
低レベルの電圧が点火プラグに印加される。従って、こ
の電圧を電源としてイオン電流が計測できる。本構成で
は、イオン電流検出のための別電源が不要となり、構成
の簡素化を図ることができる。また、放電終了後に点火
コイルの通電及び通電遮断が繰り返されることにより、
点火コイルの磁気（点火プラグに残った電荷も含む）が
いち早く放出される。従って、磁気ノイズによりイオン
電流検出に悪影響が出るといった問題が解消される。そ
の結果、本装置によれば、構成の簡素化を図り、且つイ
オン電流の検出精度を向上させることができるようにな
る。
い周期（放電期間内よりも短い周期）で少なくとも第２
のスイッチング素子がオン／オフされるので、周期毎に
放出される放電エネルギ量は小さく、それに伴い比較的
低レベルの電圧が点火プラグに印加される。従って、こ
の電圧を電源としてイオン電流が計測できる。本構成で
は、イオン電流検出のための別電源が不要となり、構成
の簡素化を図ることができる。また、放電終了後に点火
コイルの通電及び通電遮断が繰り返されることにより、
点火コイルの磁気（点火プラグに残った電荷も含む）が
いち早く放出される。従って、磁気ノイズによりイオン
電流検出に悪影響が出るといった問題が解消される。そ
の結果、本装置によれば、構成の簡素化を図り、且つイ
オン電流の検出精度を向上させることができるようにな
る。
【０００８】請求項２に記載の発明では、放電期間終了
後において第１のスイッチング素子がオフ状態に保持さ
れ、第２のスイッチング素子だけがオン／オフされる。
この場合、第１のスイッチング素子のオン／オフ切り替
えにより発生する磁気ノイズの影響が排除でき、より一
層好適なイオン電流検出装置が実現できる。
後において第１のスイッチング素子がオフ状態に保持さ
れ、第２のスイッチング素子だけがオン／オフされる。
この場合、第１のスイッチング素子のオン／オフ切り替
えにより発生する磁気ノイズの影響が排除でき、より一
層好適なイオン電流検出装置が実現できる。
【０００９】また、請求項４に記載の発明では、エネル
ギ蓄積コイルと点火コイルの１次側コイルとの間に、該
エネルギ蓄積コイルのエネルギを一時的に蓄えるための
コンデンサを並列に接続した。これにより、放電開始当
初において、エネルギ蓄積コイルのエネルギ放出と同時
にコンデンサのエネルギが放電エネルギとして放出され
る。従って、着火性の更なる向上を実現することができ
る。
ギ蓄積コイルと点火コイルの１次側コイルとの間に、該
エネルギ蓄積コイルのエネルギを一時的に蓄えるための
コンデンサを並列に接続した。これにより、放電開始当
初において、エネルギ蓄積コイルのエネルギ放出と同時
にコンデンサのエネルギが放電エネルギとして放出され
る。従って、着火性の更なる向上を実現することができ
る。
【００１０】また、請求項５に記載の発明では、第１及
び第２の各スイッチング素子を交互にオンする回数が可
変に制御されるので、放電期間の長さが自在に制御でき
る。従って、内燃機関の運転状態が変化しても、常に望
ましい着火性能が確保できる。
び第２の各スイッチング素子を交互にオンする回数が可
変に制御されるので、放電期間の長さが自在に制御でき
る。従って、内燃機関の運転状態が変化しても、常に望
ましい着火性能が確保できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施の形態を図面に従って説明する。図１には、本実施の
形態における内燃機関用点火制御装置の電気的構成を示
す。同制御装置は自動車に搭載されるものであって、Ｄ
ＬＩ（Ｄistributor Ｌess Ｉgnition ）方式の点火装
置を備える。なお便宜上、図１には、１気筒分の構成を
示すが、実際には内燃機関の気筒数分の構成が設けられ
ている。
施の形態を図面に従って説明する。図１には、本実施の
形態における内燃機関用点火制御装置の電気的構成を示
す。同制御装置は自動車に搭載されるものであって、Ｄ
ＬＩ（Ｄistributor Ｌess Ｉgnition ）方式の点火装
置を備える。なお便宜上、図１には、１気筒分の構成を
示すが、実際には内燃機関の気筒数分の構成が設けられ
ている。
【００１２】図１の点火装置１０において、直流電源で
あるバッテリ１１のプラス端子とグランド間には、エネ
ルギ蓄積コイル１２とトランジスタ１３とが直列に接続
されている。バッテリ１１は１２ボルト仕様である。エ
ネルギ蓄積コイル１２にはトランジスタ１３のＯＮ（オ
ン）に伴う通電によりエネルギが蓄えられる。なお、エ
ネルギ蓄積コイル１２に流れる電流をｉ０とする。エネ
ルギ蓄積コイル１２とトランジスタ１３との間のａ点に
はダイオード１４を介してコンデンサ１５が接続されて
いる。コンデンサ１５はエネルギ蓄積コイル１２に蓄え
られたエネルギにより充電される。
あるバッテリ１１のプラス端子とグランド間には、エネ
ルギ蓄積コイル１２とトランジスタ１３とが直列に接続
されている。バッテリ１１は１２ボルト仕様である。エ
ネルギ蓄積コイル１２にはトランジスタ１３のＯＮ（オ
ン）に伴う通電によりエネルギが蓄えられる。なお、エ
ネルギ蓄積コイル１２に流れる電流をｉ０とする。エネ
ルギ蓄積コイル１２とトランジスタ１３との間のａ点に
はダイオード１４を介してコンデンサ１５が接続されて
いる。コンデンサ１５はエネルギ蓄積コイル１２に蓄え
られたエネルギにより充電される。
【００１３】また、ダイオード１４及びコンデンサ１５
の間のｂ点とグランド間には、点火コイル１６の１次側
コイル１７とトランジスタ１９とが直列に接続されてい
る。そして、トランジスタ１９をＯＮ／ＯＦＦさせるこ
とにより、コンデンサ１５や各コイル１２，１７に蓄積
されたエネルギが放出され、１次側コイル１７に１次電
流ｉ１が流れる。なお、トランジスタ１３が第１のスイ
ッチング素子に相当し、トランジスタ１９が第２のスイ
ッチング素子に相当する。
の間のｂ点とグランド間には、点火コイル１６の１次側
コイル１７とトランジスタ１９とが直列に接続されてい
る。そして、トランジスタ１９をＯＮ／ＯＦＦさせるこ
とにより、コンデンサ１５や各コイル１２，１７に蓄積
されたエネルギが放出され、１次側コイル１７に１次電
流ｉ１が流れる。なお、トランジスタ１３が第１のスイ
ッチング素子に相当し、トランジスタ１９が第２のスイ
ッチング素子に相当する。
【００１４】点火コイル１６の２次側コイル１８には、
一端に点火プラグ２０が接続されると共に、他端に電流
検出用抵抗２１が接続されている。１次側コイル１７の
通電に伴い２次側コイル１８に２次電流ｉ２が流れる。
一端に点火プラグ２０が接続されると共に、他端に電流
検出用抵抗２１が接続されている。１次側コイル１７の
通電に伴い２次側コイル１８に２次電流ｉ２が流れる。
【００１５】２次側コイル１８と電流検出用抵抗２１と
の間にはＢＰＦ（バンドパスフィルタ）３２が接続さ
れ、更にＢＰＦ３２はＰ／Ｈ（ピークホールド）回路３
３を介してＡ／Ｄ変換器３４に接続されている。ＢＰＦ
３２は、イオン電流信号の所定周波数帯域の信号成分を
抽出する。Ｐ／Ｈ回路３３は、ＥＣＵ（電子制御ユニッ
ト）３０より指定されるゲート区間においてＢＰＦ３２
を通過したイオン電流信号のピーク値を保持し、そのピ
ーク値をＡ／Ｄ変換器３４を介してＥＣＵ３０に出力す
る。
の間にはＢＰＦ（バンドパスフィルタ）３２が接続さ
れ、更にＢＰＦ３２はＰ／Ｈ（ピークホールド）回路３
３を介してＡ／Ｄ変換器３４に接続されている。ＢＰＦ
３２は、イオン電流信号の所定周波数帯域の信号成分を
抽出する。Ｐ／Ｈ回路３３は、ＥＣＵ（電子制御ユニッ
ト）３０より指定されるゲート区間においてＢＰＦ３２
を通過したイオン電流信号のピーク値を保持し、そのピ
ーク値をＡ／Ｄ変換器３４を介してＥＣＵ３０に出力す
る。
【００１６】一方、ＥＣＵ３０は、各種センサからの信
号を入力して内燃機関の状態（吸入空気量、回転数、冷
却水温など）を検知することができるようになってい
る。そして、ＥＣＵ３０はその時々の内燃機関状態に応
じた最適な点火時期を決定する。また、ＥＣＵ３０には
駆動回路３１が接続され、ＥＣＵ３０は駆動回路３１に
対し点火信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを出力する。
駆動回路３１には前述の各トランジスタ１３，１９が接
続され、駆動回路３１は、トランジスタ１３に駆動信号
ＩＧ１を、トランジスタ１９に駆動信号ＩＧ２をそれぞ
れ出力する。なお本実施の形態では、駆動回路３１によ
り第１のスイッチング制御手段及び第２のスイッチング
制御手段が実現される。
号を入力して内燃機関の状態（吸入空気量、回転数、冷
却水温など）を検知することができるようになってい
る。そして、ＥＣＵ３０はその時々の内燃機関状態に応
じた最適な点火時期を決定する。また、ＥＣＵ３０には
駆動回路３１が接続され、ＥＣＵ３０は駆動回路３１に
対し点火信号ＩＧｔと放電区間信号ＩＧｗを出力する。
駆動回路３１には前述の各トランジスタ１３，１９が接
続され、駆動回路３１は、トランジスタ１３に駆動信号
ＩＧ１を、トランジスタ１９に駆動信号ＩＧ２をそれぞ
れ出力する。なお本実施の形態では、駆動回路３１によ
り第１のスイッチング制御手段及び第２のスイッチング
制御手段が実現される。
【００１７】次に、このように構成した点火制御装置の
作用を、図２のタイムチャートを用いて説明する。図２
には、点火プラグ２０の放電区間とその前後期間につい
て各信号の波形及び電流波形等を示す。すなわち同図２
には、放電区間信号ＩＧｗと、点火信号ＩＧｔと、各ト
ランジスタ１３，１９の動作と、エネルギ蓄積コイル１
２に流れる電流ｉ０と、点火コイル１６の１次電流ｉ１
と、２次電流ｉ２とを示す。
作用を、図２のタイムチャートを用いて説明する。図２
には、点火プラグ２０の放電区間とその前後期間につい
て各信号の波形及び電流波形等を示す。すなわち同図２
には、放電区間信号ＩＧｗと、点火信号ＩＧｔと、各ト
ランジスタ１３，１９の動作と、エネルギ蓄積コイル１
２に流れる電流ｉ０と、点火コイル１６の１次電流ｉ１
と、２次電流ｉ２とを示す。
【００１８】ＥＣＵ３０から駆動回路３１に対し点火信
号ＩＧｔが出力され、同信号ＩＧｔは図２のｔ１〜ｔ２
の期間にＨレベルとなる。駆動回路３１は、この信号Ｉ
Ｇｔに同期した波形の駆動信号ＩＧ１をトランジスタ１
３に出力する。この信号ＩＧ１によりトランジスタ１３
がＯＮして電流ｉ０が徐々に大きくなり、エネルギ蓄積
コイル１２にエネルギが蓄積される。
号ＩＧｔが出力され、同信号ＩＧｔは図２のｔ１〜ｔ２
の期間にＨレベルとなる。駆動回路３１は、この信号Ｉ
Ｇｔに同期した波形の駆動信号ＩＧ１をトランジスタ１
３に出力する。この信号ＩＧ１によりトランジスタ１３
がＯＮして電流ｉ０が徐々に大きくなり、エネルギ蓄積
コイル１２にエネルギが蓄積される。
【００１９】一方、放電区間信号ＩＧｗは図２のｔ２〜
ｔ５の期間にＨレベルとなっており、この期間にトラン
ジスタ１３，１９が交互にＯＮ／ＯＦＦ（スイッチン
グ）されることにより点火プラグ２０の多重放電が行わ
れる。すなわち、点火時期であるｔ２のタイミングで
は、駆動回路３１はトランジスタ１３をＯＦＦ、トラン
ジスタ１９をＯＮに切り替える。これにより、コンデン
サ１５の静電エネルギとエネルギ蓄積コイル１２に蓄積
された磁気エネルギとが同時に点火コイル１６の１次側
コイル１７に供給され、トランス作用で２次電流ｉ２が
流れる。そして、点火プラグ２０での放電が開始され
る。またｔ２〜ｔ３の期間では、トランジスタ１９がＯ
Ｎであるために点火コイル１６に磁気エネルギが蓄積さ
れる。
ｔ５の期間にＨレベルとなっており、この期間にトラン
ジスタ１３，１９が交互にＯＮ／ＯＦＦ（スイッチン
グ）されることにより点火プラグ２０の多重放電が行わ
れる。すなわち、点火時期であるｔ２のタイミングで
は、駆動回路３１はトランジスタ１３をＯＦＦ、トラン
ジスタ１９をＯＮに切り替える。これにより、コンデン
サ１５の静電エネルギとエネルギ蓄積コイル１２に蓄積
された磁気エネルギとが同時に点火コイル１６の１次側
コイル１７に供給され、トランス作用で２次電流ｉ２が
流れる。そして、点火プラグ２０での放電が開始され
る。またｔ２〜ｔ３の期間では、トランジスタ１９がＯ
Ｎであるために点火コイル１６に磁気エネルギが蓄積さ
れる。
【００２０】その後、ｔ３のタイミングでは、駆動回路
３１はトランジスタ１３をＯＮ、トランジスタ１９をＯ
ＦＦに切り替える。このとき、トランジスタ１９がＯＦ
Ｆされることで、点火コイル１６に蓄積された磁気エネ
ルギが点火プラグ２０の放電エネルギとして放出され
る。またｔ３〜ｔ４の期間では、トランジスタ１３がＯ
Ｎであるためにエネルギ蓄積コイル１２に再び磁気エネ
ルギが蓄積される。
３１はトランジスタ１３をＯＮ、トランジスタ１９をＯ
ＦＦに切り替える。このとき、トランジスタ１９がＯＦ
Ｆされることで、点火コイル１６に蓄積された磁気エネ
ルギが点火プラグ２０の放電エネルギとして放出され
る。またｔ３〜ｔ４の期間では、トランジスタ１３がＯ
Ｎであるためにエネルギ蓄積コイル１２に再び磁気エネ
ルギが蓄積される。
【００２１】更に、ｔ４のタイミングでは、駆動回路３
１は再びトランジスタ１３をＯＦＦ、トランジスタ１９
をＯＮに切り替える。これにより、エネルギ蓄積コイル
１２に蓄積した磁気エネルギが点火プラグ２０の放電エ
ネルギとして放出される。またこの際再び、点火コイル
１６にエネルギが蓄積される。それ以降同様に、各トラ
ンジスタ１３，１９が交互にＯＮされ、エネルギ蓄積コ
イル１２及び点火コイル１６のエネルギが交互に使われ
て点火プラグ２０の放電が繰り返される。その結果、放
電区間内において点火プラグ２０の火花放電が継続され
る。
１は再びトランジスタ１３をＯＦＦ、トランジスタ１９
をＯＮに切り替える。これにより、エネルギ蓄積コイル
１２に蓄積した磁気エネルギが点火プラグ２０の放電エ
ネルギとして放出される。またこの際再び、点火コイル
１６にエネルギが蓄積される。それ以降同様に、各トラ
ンジスタ１３，１９が交互にＯＮされ、エネルギ蓄積コ
イル１２及び点火コイル１６のエネルギが交互に使われ
て点火プラグ２０の放電が繰り返される。その結果、放
電区間内において点火プラグ２０の火花放電が継続され
る。
【００２２】ところで、ＥＣＵ３０は、混合気のリーン
度合や機関回転数等、内燃機関状態に応じて放電区間信
号ＩＧｗの長さを可変に制御するようになっており、放
電区間信号ＩＧｗの変更により放電区間内おける放電回
数が変更される。つまり、内燃機関の燃焼室では、混合
気が点火プラグ付近を通過した時に放電が起こらなけれ
ば着火は起こらない。そのため、リーンバーンエンジ
ン、直噴エンジン等において空気に対する燃料の割合の
小さい場合（リーン燃焼時）には、放電区間を長くして
着火性を向上させる。なお、多重放電時の個々の放電時
間は、固定値としても良いし、例えばバッテリ電圧に応
じて可変に設定しても良い。
度合や機関回転数等、内燃機関状態に応じて放電区間信
号ＩＧｗの長さを可変に制御するようになっており、放
電区間信号ＩＧｗの変更により放電区間内おける放電回
数が変更される。つまり、内燃機関の燃焼室では、混合
気が点火プラグ付近を通過した時に放電が起こらなけれ
ば着火は起こらない。そのため、リーンバーンエンジ
ン、直噴エンジン等において空気に対する燃料の割合の
小さい場合（リーン燃焼時）には、放電区間を長くして
着火性を向上させる。なお、多重放電時の個々の放電時
間は、固定値としても良いし、例えばバッテリ電圧に応
じて可変に設定しても良い。
【００２３】その後、ｔ５のタイミングで放電区間信号
ＩＧｗがＬレベルに立ち下げられると、それ以降点火プ
ラグ２０の放電が停止されると共に、点火コイル１６の
２次側コイル１８に流れるイオン電流が計測される。詳
しくは、ｔ５のタイミング以降、駆動回路３１は、トラ
ンジスタ１３をＯＦＦのまま保持するのに対し、トラン
ジスタ１９を比較的短い周期でスイッチングさせる。な
お、トランジスタ１９のスイッチングの周期は、放電区
間内におけるトランジスタ１３，１９のスイッチングの
周期よりも短ければ良いが、実際にはスイッチング周波
数を例えば２０ｋＨｚ以上とする。
ＩＧｗがＬレベルに立ち下げられると、それ以降点火プ
ラグ２０の放電が停止されると共に、点火コイル１６の
２次側コイル１８に流れるイオン電流が計測される。詳
しくは、ｔ５のタイミング以降、駆動回路３１は、トラ
ンジスタ１３をＯＦＦのまま保持するのに対し、トラン
ジスタ１９を比較的短い周期でスイッチングさせる。な
お、トランジスタ１９のスイッチングの周期は、放電区
間内におけるトランジスタ１３，１９のスイッチングの
周期よりも短ければ良いが、実際にはスイッチング周波
数を例えば２０ｋＨｚ以上とする。
【００２４】ｔ５のタイミング以降、トランジスタ１３
がＯＦＦのまま保持されるので、エネルギ蓄積コイル１
２には磁気エネルギが蓄積されることはない。また、ト
ランジスタ１９が高い周波数でスイッチングされるの
で、点火コイル１６の２次側コイル１８の通電及び通電
遮断の周期が短くなり、点火コイル１６に蓄積されるエ
ネルギは小さい。従って、点火プラグ２０には、放電す
るには至らない程度の比較的低レベルの電圧が印加され
る。これにより、混合気の燃焼に伴い燃焼イオンが発生
していれば点火プラグ２０にイオン電流が流れ、このイ
オン電流が電流検出用抵抗２１により計測される。そし
て、このイオン電流信号がＢＰＦ３２、Ｐ／Ｈ回路３３
及びＡ／Ｄ変換器３４を介してＥＣＵ３０に取り込まれ
る。ＥＣＵ３０では、イオン電流信号（ピーク値）を所
定の判定レベルで比較し、ピーク値＞判定レベルであれ
ばノック有りと判定する。
がＯＦＦのまま保持されるので、エネルギ蓄積コイル１
２には磁気エネルギが蓄積されることはない。また、ト
ランジスタ１９が高い周波数でスイッチングされるの
で、点火コイル１６の２次側コイル１８の通電及び通電
遮断の周期が短くなり、点火コイル１６に蓄積されるエ
ネルギは小さい。従って、点火プラグ２０には、放電す
るには至らない程度の比較的低レベルの電圧が印加され
る。これにより、混合気の燃焼に伴い燃焼イオンが発生
していれば点火プラグ２０にイオン電流が流れ、このイ
オン電流が電流検出用抵抗２１により計測される。そし
て、このイオン電流信号がＢＰＦ３２、Ｐ／Ｈ回路３３
及びＡ／Ｄ変換器３４を介してＥＣＵ３０に取り込まれ
る。ＥＣＵ３０では、イオン電流信号（ピーク値）を所
定の判定レベルで比較し、ピーク値＞判定レベルであれ
ばノック有りと判定する。
【００２５】またこの場合、放電区間直後にトランジス
タ１９がスイッチングされることから、放電直後に生じ
る点火コイル１６の磁気や点火プラグ２０に残った電荷
がいち早く除去される。従って、磁気ノイズによりイオ
ン電流検出に悪影響が出るといった問題が解消される。
タ１９がスイッチングされることから、放電直後に生じ
る点火コイル１６の磁気や点火プラグ２０に残った電荷
がいち早く除去される。従って、磁気ノイズによりイオ
ン電流検出に悪影響が出るといった問題が解消される。
【００２６】なお、放電区間後において、トランジスタ
１９は点火コイル１６の残留磁気が除去されるまでの必
要期間でスイッチングされれば良いが、本実施の形態で
はスイッチングの期間を２ｍｓとした。但し、このスイ
ッチングの期間を機関回転数等により可変に設定するこ
とも可能である。
１９は点火コイル１６の残留磁気が除去されるまでの必
要期間でスイッチングされれば良いが、本実施の形態で
はスイッチングの期間を２ｍｓとした。但し、このスイ
ッチングの期間を機関回転数等により可変に設定するこ
とも可能である。
【００２７】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。点火プラグ２０の放電区間終了
後においてトランジスタ１９のスイッチングにより点火
プラグ２０に電圧を印加したので、イオン電流検出のた
めの別電源が不要となり、構成の簡素化を図ることがで
きる。また、放電終了後におけるスイッチング動作によ
り、点火コイル１６の磁気（点火プラグ２０に残った電
荷も含む）が放出される。従って、磁気ノイズによりイ
オン電流検出に悪影響が出るといった問題が解消され
る。その結果、本装置によれば、構成の簡素化を図り、
且つイオン電流の検出精度を向上させることができる。
に示す効果が得られる。点火プラグ２０の放電区間終了
後においてトランジスタ１９のスイッチングにより点火
プラグ２０に電圧を印加したので、イオン電流検出のた
めの別電源が不要となり、構成の簡素化を図ることがで
きる。また、放電終了後におけるスイッチング動作によ
り、点火コイル１６の磁気（点火プラグ２０に残った電
荷も含む）が放出される。従って、磁気ノイズによりイ
オン電流検出に悪影響が出るといった問題が解消され
る。その結果、本装置によれば、構成の簡素化を図り、
且つイオン電流の検出精度を向上させることができる。
【００２８】特に、着火性を向上させるべく多重放電を
行い、更にその放電区間を可変に制御する場合、放電区
間が長くなるとイオン電流の計測時間が短くなるが、上
記の通り磁気ノイズが早期に除去されるため、イオン電
流が計測できなくなるといった問題が回避できる。
行い、更にその放電区間を可変に制御する場合、放電区
間が長くなるとイオン電流の計測時間が短くなるが、上
記の通り磁気ノイズが早期に除去されるため、イオン電
流が計測できなくなるといった問題が回避できる。
【００２９】なお本発明は、上記以外に次の形態にて具
体化できる。上記実施の形態では、放電区間終了後にお
いてトランジスタ１３をＯＦＦ状態に保持し、トランジ
スタ１９だけをスイッチングしたが、各トランジスタ１
３，１９を共にスイッチングさせるようにしても良い。
すなわち、放電区間終了後において各トランジスタ１
３，１９を比較的に短い周期で交互にＯＮさせる。この
場合にも、既述の通り構成の簡素化を図り、且つイオン
電流の検出精度を向上させることが可能となる。
体化できる。上記実施の形態では、放電区間終了後にお
いてトランジスタ１３をＯＦＦ状態に保持し、トランジ
スタ１９だけをスイッチングしたが、各トランジスタ１
３，１９を共にスイッチングさせるようにしても良い。
すなわち、放電区間終了後において各トランジスタ１
３，１９を比較的に短い周期で交互にＯＮさせる。この
場合にも、既述の通り構成の簡素化を図り、且つイオン
電流の検出精度を向上させることが可能となる。
【００３０】また、上記図１の構成では、ＥＣＵ３０は
イオン電流信号（ピーク値）によりノック判定を行う
が、それに加えて失火判定を行うよう構成しても良い。
失火判定を行う場合には、２次側コイル１８と電流検出
用抵抗２１との間に積分器を設け、その積分器の出力を
ＥＣＵ３０に取り込むように構成する。
イオン電流信号（ピーク値）によりノック判定を行う
が、それに加えて失火判定を行うよう構成しても良い。
失火判定を行う場合には、２次側コイル１８と電流検出
用抵抗２１との間に積分器を設け、その積分器の出力を
ＥＣＵ３０に取り込むように構成する。
【図１】発明の実施の形態における内燃機関用点火制御
装置の概要を示す構成図。
装置の概要を示す構成図。
【図２】各信号の波形及び電流波形を示すタイムチャー
ト。
ト。
１０…点火装置、１１…バッテリ、１２…エネルギ蓄積
コイル、１３…トランジスタ、１５…コンデンサ、１６
…点火コイル、１７…１次側コイル、１８…２次側コイ
ル、１９…トランジスタ、２０…点火コイル、３０…Ｅ
ＣＵ、３１…駆動回路。
コイル、１３…トランジスタ、１５…コンデンサ、１６
…点火コイル、１７…１次側コイル、１８…２次側コイ
ル、１９…トランジスタ、２０…点火コイル、３０…Ｅ
ＣＵ、３１…駆動回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 頼田 浩 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 鳥山 信 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G019 CD06 GA14 GA16 LA05
Claims (5)
- 【請求項１】直流電源、エネルギ蓄積コイル及び第１の
スイッチング素子を直列に接続すると共に、前記エネル
ギ蓄積コイルと第１のスイッチング素子との間に点火コ
イルの１次側コイル及び第２のスイッチング素子を直列
に接続し、更に点火コイルの２次側コイルには点火プラ
グを接続した点火装置を備え、前記第２のスイッチング
素子をオフからオンに切り替えることでエネルギ蓄積コ
イルのエネルギを放電エネルギとして放出する一方、同
第２のスイッチング素子をオンからオフに切り替えるこ
とで点火コイルのエネルギを放電エネルギとして放出
し、その放電による燃料の燃焼時に２次側コイルに流れ
るイオン電流を計測する内燃機関のイオン電流検出装置
において、 点火プラグの放電期間において前記第１のスイッチング
素子と第２のスイッチング素子とを交互にオンさせる第
１のスイッチング制御手段と、 点火プラグの放電期間終了後に、前記第１のスイッチン
グ制御手段によるオン／オフの周期よりも短い周期で少
なくとも前記第２のスイッチング素子をオン／オフさせ
る第２のスイッチング制御手段と、を備えたことを特徴
とする内燃機関のイオン電流検出装置。 - 【請求項２】前記第２のスイッチング制御手段は、点火
プラグの放電期間において前記第１のスイッチング素子
をオフ状態に保持し、前記第２のスイッチング素子だけ
をオン／オフさせる請求項１に記載の内燃機関のイオン
電流検出装置。 - 【請求項３】前記第２のスイッチング制御手段は、点火
プラグでの放電が発生しない程度の短い周期で第２のス
イッチング素子をオン／オフさせる請求項１又は２に記
載の内燃機関のイオン電流検出装置。 - 【請求項４】前記エネルギ蓄積コイルと点火コイルの１
次側コイルとの間に、該エネルギ蓄積コイルのエネルギ
を一時的に蓄えるためのコンデンサを並列に接続した請
求項１〜３の何れかに記載の内燃機関のイオン電流検出
装置。 - 【請求項５】前記第１及び第２の各スイッチング素子を
交互にオンする回数を可変に制御する請求項１〜４の何
れかに記載の内燃機関のイオン電流検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367027A JP2002168170A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 内燃機関のイオン電流検出装置 |
| US09/999,196 US6557537B2 (en) | 2000-12-01 | 2001-12-03 | Ion current detection system and method for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367027A JP2002168170A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 内燃機関のイオン電流検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002168170A true JP2002168170A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=18837536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000367027A Pending JP2002168170A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 内燃機関のイオン電流検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6557537B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002168170A (ja) |
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-
2001
- 2001-12-03 US US09/999,196 patent/US6557537B2/en not_active Expired - Fee Related
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