JP2726766B2 - 内燃機関の燃焼検出装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼検出装置

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JP2726766B2 JP3023647A JP2364791A JP2726766B2 JP 2726766 B2 JP2726766 B2 JP 2726766B2 JP 3023647 A JP3023647 A JP 3023647A JP 2364791 A JP2364791 A JP 2364791A JP 2726766 B2 JP2726766 B2 JP 2726766B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F02P2017/125Measuring 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)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の燃焼検出
装置に関し、特にイオン電流を確実に検出することがで
きる内燃機関の燃焼検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の内燃機関の燃焼検出装置を
示す構成図である。図において、1は点火信号によりオ
ン、オフするパワートランジスタ、2はパワートランジ
スタ1が1次側に接続された点火コイル、3は点火コイ
ルの2次側に接続された配電器、4は配電器3にそれぞ
れ接続された複数の点火プラグ、5はそれぞれ点火プラ
グ4に接続された複数のイオン電流検出用ダイオード、
6はイオン電流を検出するイオン電流検出装置、7はイ
オン電流検出装置6内に設けられ、イオン電流検出信号
と基準値を比較する比較器、8は出力端子である。
【0003】次に、図5に示した従来の内燃機関の燃焼
検出装置の動作について図6を参照しながら説明する。
今、パワートランジスタ1のベースに図6(a)に示す
ような点火信号S1が印加されると、パワートランジス
タ1がオンし、このパワートランジスタ1がオフする時
点で点火コイル2の2次側に図6(b)に示すような高
電圧の信号S2が発生する。この高電圧の信号S2は配
電器3を介して各気筒の点火プラグ4に供給され、これ
を点火する。この点火により気筒内の混合ガスが燃焼す
ると、イオン電流が発生し、このイオン電流のうちの陽
イオンがダイオード5を通し図6(c)に示すようなイ
オン電流検出信号S3として検出され、比較器7に供給
されて基準値と比較され、出力端子8に図6(d)に示
すようなイオン電流検出出力信号S4が得られる。そし
て、このイオン電流検出出力信号S4がハイレベルのと
きには燃焼、ローレベルのときには失火と判定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関の燃焼
検出装置は以上のように、イオン電流の検出として燃焼
によって発生した陽イオンを検出しているので、特に高
速回転時や高負荷時には検出レベルが低くなり、イオン
電流の検出が不確実になるという問題点があった。即
ち、内燃機関の燃焼過程に発生する発生した混合ガスに
含まれる陽イオンや陰イオンは気筒(燃焼室)内の火炎
部分に分布し、点火プラグより逃げて行く性格を有して
いる。そして、一般に、陽イオンに対して陰イオン(自
由電子)は質量が非常に小さく(約、1/500000)、運動
も活発であり、また、点火プラグの中心電極はシリンダ
壁面のGND(グランド)帯(点火プラグの側方電極を
含む)に対して非常に小さいものである。従って、点火
プラグの中心電極にイオン電流を検出するための負極性
の電圧を印加した場合、点火プラグの中心電極に質量の
大きい陽イオンを引き寄せることになり、非常に効率が
悪く。つまり、点火プラグから遠くにある陽イオンは引
き寄せにくく、結果として流れるイオン電流は小さくな
り、よって、特に高速回転時や高負荷時には検出レベル
が低くなり、イオン電流の検出が不確実になる。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、常に確実なイオン電流の検出が可能な内燃機関の燃
焼検出装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の燃焼検出装置は、内燃機関の気筒の点火プラグに正極
性の電圧を印加し、燃焼による負極性のイオン電流を検
出し、その負極性のイオン電流検出信号を出力するイオ
ン電流検出手段と、上記負極性のイオン電流検出信号を
所定のバイアス電圧だけシフトするバイアス手段と、こ
のシフトされた負極性のイオン電流検出信号を上記バイ
アス電圧より所定量シフトした第1の基準値と比較する
第1の比較手段と、この第1の比較手段の出力と第2の
基準値を比較する第2の比較手段とを備えたものであ
る。
【0006】
【作用】この発明においては、燃焼による負極性のイオ
ン電流を検出し、その負極性のイオン電流検出信号を所
定のバイアス電圧だけシフトし、このシフトされた負極
性のイオン電流検出信号をバイアス電圧より所定量シフ
トした第1の基準値と比較し、更に第2の基準値と比較
してイオン電流検出出力信号を得る。
【0007】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明に関連する技術の一例を示す構成
図であり、1〜5、7、8は前述と同様のものである。
6Aはイオン電流検出装置、9はイオン電流検出装置6
Aの入力側に設けられた反転回路、10は比較器7の出
力側に設けられたローパスフィルタ、11はローパスフ
ィルタ10の出力側に設けられた比較器である。そし
て、この例では点火コイル2の2次側の一端(正極端)
を配電器5に接続し、他端(負極端)をイオン電流検出
装置6Aに接続する。イオン電流検出用ダイオード5は
配電器3内に組み込む。又、イオン電流検出装置6A内
のイオン電流検出用バッテリには正極性のものを使用す
る。つまり、この例ではイオン電流のうち陰イオン及び
自由電子を検出するようにする。
【0008】次に、図1の動作について図2を参照しな
がら説明する。今、パワートランジスタ1のベースに図
2(a)に示すような点火信号S1が印加されると、パ
ワートランジスタ1がオンし、このパワートランジスタ
1がオフする時点で点火コイル2の2次側に図2(b)
に示すような高電圧の信号S2が発生する。この高電圧
の信号S2は配電器3を介して各気筒の点火プラグ4に
供給され、これを点火する。この点火により気筒内の混
合ガスが燃焼すると、イオン電流が発生し、このイオン
電流のうちの陰イオン及び自由電子がダイオード5を通
し図2(c)に示すようなイオン電流検出信号S3とし
て検出される。このイオン電検出信号S3は反転回路9
で反転されて図2(d)に示すような信号S4となり、
比較器7に供給されて基準値と比較され、その出力側に
図2(e)に示すような信号S5が得られる。この信号
S5はローパスフィルタ10を通されて図2(f)に示
すような信号S6となり、更に比較器11に供給されて
基準値と比較され、この結果出力端子8に図2(g)に
示すようなイオン電流検出出力信号S7が得られる。そ
して、このイオン電流検出出力信号S7がハイレベルの
ときには燃焼、ローレベルのときには失火と判定され
る。尚、実験等によると、陰イオン及び自由電子の量は
陽イオンの数十倍とされている。従って、この場合、イ
オン電流の検出レベルは充分に高い。即ち、上述の如く
点火プラグ(の中心電極)にイオン電流を検出するため
の正極性の電圧を印加すると、点火プラグ(の中心電
極)に質量の小さい陰イオン(自由電子)を引き寄せる
ことになり、中心電極はサイズは小さいが、陰イオン
(自由電子)は運動も活発で質量も小さいため、点火プ
ラグの中心電極に引き寄せられ易く、また、気筒(燃焼
室)内にある陽イオンは近くのGND帯に引き寄せるら
れるため、多くの陽イオンをGND帯に引き寄せること
ができ、その結果として、多くのイオン電流が流れるこ
とになる。又、比較器7の基準値は一定値でも良いし、
或は回転や負荷に応じて可変するようにしても良い。こ
のように、この例ではイオン電流の陰イオン及び自由電
子を検出し、これを正極性の信号に変換して波形処理
し、イオン電流検出出力信号を得ているので、高速回転
時や高負荷時でも確実にイオン電流を検出できる。
【0009】図3はこの発明の一実施例を示す構成図で
あり、図3において、図1と対応する部分には同一符号
を付し、その詳細説明は省略する。本実施例では、イオ
ン電流検出装置6Bを設ける。このイオン電流検出装置
6Bは、入力側に設けられ、検出されたイオン電流検出
信号を所定のバイアス電圧分だけシフトするバイアス回
路12、バイアス回路12の出力側に設けられ、シフト
されたイオン電流検出信号をバイアス電圧より所定量シ
フトした第1の基準値と比較する比較器7、比較器7の
出力側に設けられ、その出力を濾波するローパスフィル
タ10、ローパスフィルタ10の出力側に設けられ、濾
波出力と第2の基準値を比較する比較器11、比較器1
1の出力側に設けられ、その出力を反転する反転回路1
3を有する。
【0010】次に、図3に示したこの発明の実施例の動
作について図4を参照しながら説明する。今、パワート
ランジスタ1のベースに点火信号が印加されると、パワ
ートランジスタ1がオンし、このパワートランジスタ1
がオフする時点で点火コイル2の2次側に高電圧の信号
が発生する。この高電圧の信号は配電器3を介して各気
筒の点火プラグ4に供給され、これを点火する。この点
火により気筒内の混合ガスが燃焼すると、イオン電流が
発生し、このイオン電流のうちの陰イオン及び自由電子
がダイオード5を通し図4(a)に示すようなイオン電
流検出信号S1として検出される。このイオン電検出信
号S1はバイアス回路12で所定のバイアス電圧分だけ
シフトされて図4(b)に示すような信号S2となり、
比較器7に供給されて第1の基準値と比較され、その出
力側に図4(c)に示すような信号S3が得られる。こ
の信号S3はローパスフィルタ10を通されて図4
(d)に示すような信号S4となり、更に比較器11に
供給されて第2の基準値と比較され、その出力側に図4
(e)に示すような信号S5が得られる。この信号S5
は反転回路13で反転され、この結果出力端子8に図4
(f)に示すようなイオン電流検出出力信号S6が得ら
れる。そして、このイオン電流検出出力信号S6がハイ
レベルのときには燃焼、ローレベルのときには失火と判
定される。このように、本実施例ではイオン電流の陰イ
オン及び自由電子を検出し、その検出信号を所定量正側
にシフトして基準値と比較し、波形処理してイオン電流
検出出力信号を得ているので、高速回転時や高負荷時で
も確実にイオン電流を検出できる。
【0011】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、内燃機
関の気筒の点火プラグに正極性の電圧を印加し、燃焼に
よる負極性のイオン電流を検出し、その負極性のイオン
電流検出信号を出力するイオン電流検出手段と、上記負
極性のイオン電流検出信号を所定のバイアス電圧だけシ
フトするバイアス手段と、このシフトされた負極性のイ
オン電流検出信号を上記バイアス電圧より所定量シフト
した第1の基準値と比較する第1の比較手段と、この第
1の比較手段の出力と第2の基準値を比較する第2の比
較手段とを備えたので、高速回転時や高負荷時でも確実
にイオン電流を検出できる内燃機関の燃焼検出装置が得
られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に関連する技術の一例を示す構成図で
ある。
【図2】図1の動作説明に供するための波形図である。
【図3】この発明の一実施例を示す構成図である。
【図4】図3の動作説明に供するための波形図である。
【図5】従来の内燃機関の燃焼検出装置を示す構成図で
ある。
【図6】図5の動作説明に供するための波形図である。
【符号の説明】
4 点火プラグ、5 イオン電流検出用ダイオード、6
A、6B イオン電流検出装置、7、11 比較器、
9、13 反転回路、12バイアス回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の気筒の点火プラグに正極性の
    電圧を印加し、燃焼による負極性のイオン電流を検出
    し、その負極性のイオン電流検出信号を出力するイオン
    電流検出手段と、 上記負極性のイオン電流検出信号を所定のバイアス電圧
    だけシフトするバイアス手段と、 このシフトされた負極性のイオン電流検出信号を上記バ
    イアス電圧より所定量シフトした第1の基準値と比較す
    る第1の比較手段と、 この第1の比較手段の出力と第2の基準値を比較する第
    2の比較手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃
    焼検出装置。
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