JP3101234B2 - 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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- JP3101234B2 JP3101234B2 JP09208054A JP20805497A JP3101234B2 JP 3101234 B2 JP3101234 B2 JP 3101234B2 JP 09208054 A JP09208054 A JP 09208054A JP 20805497 A JP20805497 A JP 20805497A JP 3101234 B2 JP3101234 B2 JP 3101234B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼時
に点火プラグの電極間に流れるイオン電流を検出する内
燃機関のイオン電流検出装置に関するものである。
に点火プラグの電極間に流れるイオン電流を検出する内
燃機関のイオン電流検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、内燃機関の燃焼状態を検出するた
めに、点火毎に点火プラグの端子に流れるイオン電流を
検出し、そのイオン電流検出信号に基づいて着火、失火
等を検出する技術が開発されている。従来の着火／失火
の判定は、着火時にイオン電流が増加する特性を利用
し、イオン電流検出信号を所定の判定基準電圧と比較し
てイオン電流検出信号が判定基準電圧以上であれば着火
と判定し、そうでなければ失火と判定する。
めに、点火毎に点火プラグの端子に流れるイオン電流を
検出し、そのイオン電流検出信号に基づいて着火、失火
等を検出する技術が開発されている。従来の着火／失火
の判定は、着火時にイオン電流が増加する特性を利用
し、イオン電流検出信号を所定の判定基準電圧と比較し
てイオン電流検出信号が判定基準電圧以上であれば着火
と判定し、そうでなければ失火と判定する。
【０００３】ところで、点火コイルの二次コイルと点火
プラグとを接続する高圧コードには浮遊容量が有るた
め、この浮遊容量と、点火コイルの二次コイルと、イオ
ン電流検出抵抗とによってＬＣＲ共振回路が形成され、
図３に示すように点火プラグの火花放電直後に点火コイ
ルの二次側の残留磁気エネルギによって共振波形が発生
する（以下この共振波形を「残留磁気ノイズ」とい
う）。一方、気筒内の混合気は点火プラグの火花放電に
より着火し、火炎が拡散する過程で気筒内にイオンが発
生するため、正常着火時には、残留磁気ノイズの後に点
火プラグの電極間にイオン電流が流れ始める。
プラグとを接続する高圧コードには浮遊容量が有るた
め、この浮遊容量と、点火コイルの二次コイルと、イオ
ン電流検出抵抗とによってＬＣＲ共振回路が形成され、
図３に示すように点火プラグの火花放電直後に点火コイ
ルの二次側の残留磁気エネルギによって共振波形が発生
する（以下この共振波形を「残留磁気ノイズ」とい
う）。一方、気筒内の混合気は点火プラグの火花放電に
より着火し、火炎が拡散する過程で気筒内にイオンが発
生するため、正常着火時には、残留磁気ノイズの後に点
火プラグの電極間にイオン電流が流れ始める。
【０００４】失火時でも、残留磁気ノイズは発生するた
め、上記従来の判定方法では、残留磁気ノイズによって
着火／失火を誤判定しまうおそれがある。
め、上記従来の判定方法では、残留磁気ノイズによって
着火／失火を誤判定しまうおそれがある。
【０００５】そこで、この対策として、特開平４−２６
２０７０号公報に示すように、イオン電流検出信号の処
理回路に、所定のパルス幅以上の信号のみ通過させるノ
イズマスクを設け、このノイズマスクによってイオン電
流検出信号から残留磁気ノイズを除去することが提案さ
れている。
２０７０号公報に示すように、イオン電流検出信号の処
理回路に、所定のパルス幅以上の信号のみ通過させるノ
イズマスクを設け、このノイズマスクによってイオン電
流検出信号から残留磁気ノイズを除去することが提案さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、残留磁気ノ
イズの発生時間（以下「残留磁気振動時間」という）が
長いと、その分、イオン電流の検出期間が短くなるた
め、検出精度が低下する。従って、残留磁気振動時間は
短い方が好ましい。
イズの発生時間（以下「残留磁気振動時間」という）が
長いと、その分、イオン電流の検出期間が短くなるた
め、検出精度が低下する。従って、残留磁気振動時間は
短い方が好ましい。
【０００７】後述する本発明者の実験結果によれば、Ｌ
ＣＲ共振回路の抵抗値Ｒ（イオン電流検出抵抗の抵抗値
Ｒ）をある程度大きくすると、残留磁気振動時間を短く
できることが判明したが、抵抗値Ｒを大きくし過ぎる
と、図３（ｂ）に示すように、残留磁気ノイズの波形が
変形して“ダレ”が生じ、ノイズ波形の幅が広がってし
まう領域が発生する。幅の広がったノイズを除去する場
合、ノイズマスクで除去するノイズ信号の幅を広げる必
要があるが、このようにすると、ノイズ直後に出るイオ
ン電流検出信号も除去してしまうことになりかねず、検
出精度が低下してしまう。
ＣＲ共振回路の抵抗値Ｒ（イオン電流検出抵抗の抵抗値
Ｒ）をある程度大きくすると、残留磁気振動時間を短く
できることが判明したが、抵抗値Ｒを大きくし過ぎる
と、図３（ｂ）に示すように、残留磁気ノイズの波形が
変形して“ダレ”が生じ、ノイズ波形の幅が広がってし
まう領域が発生する。幅の広がったノイズを除去する場
合、ノイズマスクで除去するノイズ信号の幅を広げる必
要があるが、このようにすると、ノイズ直後に出るイオ
ン電流検出信号も除去してしまうことになりかねず、検
出精度が低下してしまう。
【０００８】また、抵抗値Ｒを大きくするに従って、ノ
イズ１発当たりのパルス幅が広がるため、抵抗値Ｒを大
きくし過ぎると、上述したノイズ波形の“ダレ”により
ノイズ波形がだらだらと長引いてしまい、残留磁気振動
時間が却って長くなってしまうことも判明した。
イズ１発当たりのパルス幅が広がるため、抵抗値Ｒを大
きくし過ぎると、上述したノイズ波形の“ダレ”により
ノイズ波形がだらだらと長引いてしまい、残留磁気振動
時間が却って長くなってしまうことも判明した。
【０００９】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、残留磁気ノイズ波形
の“ダレ”の問題を解消して、残留磁気振動時間を短縮
でき、イオン電流の検出精度を向上することができる内
燃機関のイオン電流検出装置を提供することにある。
たものであり、従ってその目的は、残留磁気ノイズ波形
の“ダレ”の問題を解消して、残留磁気振動時間を短縮
でき、イオン電流の検出精度を向上することができる内
燃機関のイオン電流検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関のイオン電流検出装置
では、残留磁気振動時間が目標値以下となるように、点
火プラグの火花放電直後に点火コイルの二次側に形成さ
れるＬＣＲ共振回路のＱが０．５から３．０までの範囲
内となるように構成したものである。ここで、Ｑは、共
振特性の鋭さを表す量であり、ＬＣＲ共振回路の容量
（浮遊容量）をＣ2 、点火コイルの二次コイルのインダ
クタンスをＬ2 、イオン電流検出抵抗の抵抗値をＲとす
ると、Ｑは次式で定義される。
に、本発明の請求項１の内燃機関のイオン電流検出装置
では、残留磁気振動時間が目標値以下となるように、点
火プラグの火花放電直後に点火コイルの二次側に形成さ
れるＬＣＲ共振回路のＱが０．５から３．０までの範囲
内となるように構成したものである。ここで、Ｑは、共
振特性の鋭さを表す量であり、ＬＣＲ共振回路の容量
（浮遊容量）をＣ2 、点火コイルの二次コイルのインダ
クタンスをＬ2 、イオン電流検出抵抗の抵抗値をＲとす
ると、Ｑは次式で定義される。
【００１１】
【数１】
【００１２】後述する本発明者の実験結果によれば、Ｑ
が０．５から３．０までの範囲内であれば、残留磁気振
動時間が目標値（ほぼ０．８ｍｓ）以下となり、残留磁
気ノイズを速やかに減衰させて、イオン電流の検出期間
を長く取ることができる。また、残留磁気振動時間が
０．８ｍｓ以下の領域では、残留磁気ノイズ波形の“ダ
レ”もほとんど問題にならない程度に抑えられている。
何故ならば、残留磁気ノイズ波形の“ダレ”が問題にな
る程度に大きくなると、ノイズ波形がだらだらと長引い
てしまい、残留磁気振動時間が０．８ｍｓよりも長くな
ってしまうためである。残留磁気ノイズ波形の“ダレ”
がほとんど問題にならない程度に抑えられれば、ノイズ
波形とイオン電流波形との分離（フィルタ処理）が容易
であり、イオン電流の検出精度を向上することができ
る。
が０．５から３．０までの範囲内であれば、残留磁気振
動時間が目標値（ほぼ０．８ｍｓ）以下となり、残留磁
気ノイズを速やかに減衰させて、イオン電流の検出期間
を長く取ることができる。また、残留磁気振動時間が
０．８ｍｓ以下の領域では、残留磁気ノイズ波形の“ダ
レ”もほとんど問題にならない程度に抑えられている。
何故ならば、残留磁気ノイズ波形の“ダレ”が問題にな
る程度に大きくなると、ノイズ波形がだらだらと長引い
てしまい、残留磁気振動時間が０．８ｍｓよりも長くな
ってしまうためである。残留磁気ノイズ波形の“ダレ”
がほとんど問題にならない程度に抑えられれば、ノイズ
波形とイオン電流波形との分離（フィルタ処理）が容易
であり、イオン電流の検出精度を向上することができ
る。
【００１３】尚、Ｑのより好ましい範囲は、０．６から
２．０までの範囲である（請求項２）。この範囲であれ
ば、残留磁気振動時間が更に短くなると共に、残留磁気
ノイズ波形の“ダレ”も全く問題にならない。
２．０までの範囲である（請求項２）。この範囲であれ
ば、残留磁気振動時間が更に短くなると共に、残留磁気
ノイズ波形の“ダレ”も全く問題にならない。
【００１４】
［実施形態（１）］以下、本発明の実施形態（１）を図
１乃至図４に基づいて説明する。まず、図１に基づいて
点火制御系の回路構成を説明する。点火コイル２１の一
次コイル２２の一端はバッテリ２３に接続され、該一次
コイル２２の他端は、イグナイタ２４に内蔵されたパワ
ートランジスタ２５のコレクタに接続されている。二次
コイル２６の一端は点火プラグ２７に接続され、該二次
コイル２６の他端は、２つのツェナーダイオード２８，
２９を介してグランドに接続されている。
１乃至図４に基づいて説明する。まず、図１に基づいて
点火制御系の回路構成を説明する。点火コイル２１の一
次コイル２２の一端はバッテリ２３に接続され、該一次
コイル２２の他端は、イグナイタ２４に内蔵されたパワ
ートランジスタ２５のコレクタに接続されている。二次
コイル２６の一端は点火プラグ２７に接続され、該二次
コイル２６の他端は、２つのツェナーダイオード２８，
２９を介してグランドに接続されている。
【００１５】２つのツェナーダイオード２８，２９は互
いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード
２８にコンデンサ３０が並列に接続され、他方のツェナ
ーダイオード２９にイオン電流検出抵抗３１が並列に接
続されている。コンデンサ３０とイオン電流検出抵抗３
１との間の電位Ｖion が、抵抗５１，５２及び増幅器３
３からなる反転増幅回路５０の増幅器３３の反転入力端
子（−）に入力されて増幅され、この反転増幅回路５０
の出力電圧がイオン電流検出信号としてエンジン制御回
路３４に入力される。イオン電流検出回路３５は、ツェ
ナーダイオード２８，２９、コンデンサ３０、イオン電
流検出抵抗３１、反転増幅回路５０等から構成されてい
る。
いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード
２８にコンデンサ３０が並列に接続され、他方のツェナ
ーダイオード２９にイオン電流検出抵抗３１が並列に接
続されている。コンデンサ３０とイオン電流検出抵抗３
１との間の電位Ｖion が、抵抗５１，５２及び増幅器３
３からなる反転増幅回路５０の増幅器３３の反転入力端
子（−）に入力されて増幅され、この反転増幅回路５０
の出力電圧がイオン電流検出信号としてエンジン制御回
路３４に入力される。イオン電流検出回路３５は、ツェ
ナーダイオード２８，２９、コンデンサ３０、イオン電
流検出抵抗３１、反転増幅回路５０等から構成されてい
る。
【００１６】エンジン運転中は、エンジン制御回路３４
からイグナイタ２４に送信される点火指令信号の立ち上
がり／立ち下がりでパワートランジスタ２５がオン／オ
フする。パワートランジスタ２５がオンすると、バッテ
リ２３から一次コイル２２に一次電流が流れ、その後、
パワートランジスタ２５がオフすると、一次コイル２２
の一次電流が遮断されて、二次コイル２６に高電圧が電
磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ２７の電極
３６，３７間に火花放電が発生する。この火花放電電流
は、点火プラグ２７の接地電極３７から中心電極３６へ
流れ、二次コイル２６を経てコンデンサ３０に充電され
ると共に、ツェナーダイオード２８，２９を経てグラン
ド側に流れる。コンデンサ３０の充電後は、ツェナーダ
イオード２８のツェナー電圧によって規制されるコンデ
ンサ３０の充電電圧を電源としてイオン電流検出回路３
５が駆動され、後述するようにしてイオン電流が検出さ
れる。
からイグナイタ２４に送信される点火指令信号の立ち上
がり／立ち下がりでパワートランジスタ２５がオン／オ
フする。パワートランジスタ２５がオンすると、バッテ
リ２３から一次コイル２２に一次電流が流れ、その後、
パワートランジスタ２５がオフすると、一次コイル２２
の一次電流が遮断されて、二次コイル２６に高電圧が電
磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ２７の電極
３６，３７間に火花放電が発生する。この火花放電電流
は、点火プラグ２７の接地電極３７から中心電極３６へ
流れ、二次コイル２６を経てコンデンサ３０に充電され
ると共に、ツェナーダイオード２８，２９を経てグラン
ド側に流れる。コンデンサ３０の充電後は、ツェナーダ
イオード２８のツェナー電圧によって規制されるコンデ
ンサ３０の充電電圧を電源としてイオン電流検出回路３
５が駆動され、後述するようにしてイオン電流が検出さ
れる。
【００１７】点火終了後は、コンデンサ３０の充電電圧
によって点火プラグ２７の電極３６，３７間に電圧が印
加されるため、気筒内で混合気が燃焼する際に発生する
イオンによって電極３６，３７間にイオン電流が流れる
が、このイオン電流は、中心電極２７から接地電極２８
へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗３１
を通ってコンデンサ３０に流れる。この際、イオン電流
検出抵抗３１に流れるイオン電流の変化に応じて、抵抗
５１，５２及び増幅器３３からなる反転増幅回路５０の
入力電位Ｖion が変化し、増幅回路３３の出力端子から
イオン電流に応じた電圧（イオン電流検出信号）がエン
ジン制御回路３４に出力される。
によって点火プラグ２７の電極３６，３７間に電圧が印
加されるため、気筒内で混合気が燃焼する際に発生する
イオンによって電極３６，３７間にイオン電流が流れる
が、このイオン電流は、中心電極２７から接地電極２８
へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗３１
を通ってコンデンサ３０に流れる。この際、イオン電流
検出抵抗３１に流れるイオン電流の変化に応じて、抵抗
５１，５２及び増幅器３３からなる反転増幅回路５０の
入力電位Ｖion が変化し、増幅回路３３の出力端子から
イオン電流に応じた電圧（イオン電流検出信号）がエン
ジン制御回路３４に出力される。
【００１８】エンジン制御回路３４内には、ノイズマス
ク３８、ピークホールド回路３９、Ａ／Ｄ変換器４０及
びマイクロコンピュータ４１が内蔵されている。イオン
電流検出回路３５から出力されるイオン電流検出信号
は、ノイズマスク３８に入力される。このノイズマスク
３８は、所定のしきい値Ｖth以上で且つ所定のパルス幅
以上の信号のみを通過させる。これにより、ノイズマス
ク３８を通過するイオン電流検出信号は、残留磁気ノイ
ズが除去され、ピークホールド回路３９に入力される。
このピークホールド回路３９は、ノイズマスク３８の出
力電圧のピーク値を検出して、それを保持する。このピ
ークホールド回路３９の出力（イオン電流ピーク値）は
Ａ／Ｄ変換器４０を介してマイクロコンピュータ４１に
読み込まれる。このマイクロコンピュータ４１は、読み
込んだイオン電流ピーク値が所定の判定値より小さいか
否かで、失火／着火を判定する。
ク３８、ピークホールド回路３９、Ａ／Ｄ変換器４０及
びマイクロコンピュータ４１が内蔵されている。イオン
電流検出回路３５から出力されるイオン電流検出信号
は、ノイズマスク３８に入力される。このノイズマスク
３８は、所定のしきい値Ｖth以上で且つ所定のパルス幅
以上の信号のみを通過させる。これにより、ノイズマス
ク３８を通過するイオン電流検出信号は、残留磁気ノイ
ズが除去され、ピークホールド回路３９に入力される。
このピークホールド回路３９は、ノイズマスク３８の出
力電圧のピーク値を検出して、それを保持する。このピ
ークホールド回路３９の出力（イオン電流ピーク値）は
Ａ／Ｄ変換器４０を介してマイクロコンピュータ４１に
読み込まれる。このマイクロコンピュータ４１は、読み
込んだイオン電流ピーク値が所定の判定値より小さいか
否かで、失火／着火を判定する。
【００１９】ところで、点火コイル２１の二次コイル２
６と点火プラグ２７とを接続する高圧コード４２及び点
火コイル２１の二次コイル２６には、浮遊容量４３が有
るため、点火プラグ２７の火花放電直後に、この浮遊容
量４３と、二次コイル２６と、イオン電流検出抵抗３１
とによって図２に示すＬＣＲ共振回路が形成され、図３
に示すように、火花放電直後に点火コイル２６の二次側
の残留磁気エネルギによって共振波形（残留磁気ノイ
ズ）が発生する。尚、コンデンサ３０の容量は浮遊容量
４３に比べて格段に小さい。
６と点火プラグ２７とを接続する高圧コード４２及び点
火コイル２１の二次コイル２６には、浮遊容量４３が有
るため、点火プラグ２７の火花放電直後に、この浮遊容
量４３と、二次コイル２６と、イオン電流検出抵抗３１
とによって図２に示すＬＣＲ共振回路が形成され、図３
に示すように、火花放電直後に点火コイル２６の二次側
の残留磁気エネルギによって共振波形（残留磁気ノイ
ズ）が発生する。尚、コンデンサ３０の容量は浮遊容量
４３に比べて格段に小さい。
【００２０】ここで、浮遊容量４３をＣ2 、二次コイル
２６のインダクタンスをＬ2 、イオン電流検出抵抗３１
の抵抗値をＲとし、火花放電終了後の点火コイル２１の
二次側の電圧（浮遊容量４３の端子電圧）をＶ2 とする
と、ＬＣＲ共振回路に流れる電流Ｉ2 は次式で求められ
る。 Ｉ2 ＝Ｃ2 ×ｄＶ2 ／ｄｔ
２６のインダクタンスをＬ2 、イオン電流検出抵抗３１
の抵抗値をＲとし、火花放電終了後の点火コイル２１の
二次側の電圧（浮遊容量４３の端子電圧）をＶ2 とする
と、ＬＣＲ共振回路に流れる電流Ｉ2 は次式で求められ
る。 Ｉ2 ＝Ｃ2 ×ｄＶ2 ／ｄｔ
【００２１】また、残留磁気ノイズの電圧Ｖion は次式
で求められる。 Ｖion ＝Ｉ2 ×Ｒ ＝Ｃ2 ×ｄＶ2 ／ｄｔ×Ｒ この式から明らかななように、残留磁気ノイズの波形は
二次側電圧Ｖ2 の微分値に比例する。
で求められる。 Ｖion ＝Ｉ2 ×Ｒ ＝Ｃ2 ×ｄＶ2 ／ｄｔ×Ｒ この式から明らかななように、残留磁気ノイズの波形は
二次側電圧Ｖ2 の微分値に比例する。
【００２２】火花放電終了時の二次側電圧Ｖ2 をＶarc
とすると、火花放電終了時には、次式で求められるエネ
ルギＥが二次側に残留している。 Ｅ＝Ｃ2 ×Ｖarc 2 ／２ 火花放電終了後は、このエネルギＥがＬＣＲ共振回路に
投入され、自由減衰振動となり、残留磁気ノイズが発生
する。この時の減衰振動の特徴を表すＱは次式で定義さ
れる。
とすると、火花放電終了時には、次式で求められるエネ
ルギＥが二次側に残留している。 Ｅ＝Ｃ2 ×Ｖarc 2 ／２ 火花放電終了後は、このエネルギＥがＬＣＲ共振回路に
投入され、自由減衰振動となり、残留磁気ノイズが発生
する。この時の減衰振動の特徴を表すＱは次式で定義さ
れる。
【００２３】
【数２】
【００２４】本実施形態では、Ｑが０．５から３．０ま
での範囲内、より好ましくは０．６から２．０までの範
囲内となるように構成している。上式から明らかなよう
に、Ｑの調整は、イオン電流検出抵抗３１の抵抗値Ｒ、
二次コイル２６のインダクタンスＬ2 、浮遊容量４３の
容量Ｃ2 のいずれを調整しても良い。
での範囲内、より好ましくは０．６から２．０までの範
囲内となるように構成している。上式から明らかなよう
に、Ｑの調整は、イオン電流検出抵抗３１の抵抗値Ｒ、
二次コイル２６のインダクタンスＬ2 、浮遊容量４３の
容量Ｃ2 のいずれを調整しても良い。
【００２５】尚、ＬＣＲ共振回路の共振周波数ｆo は次
式で求められる。
式で求められる。
【数３】
【００２６】本発明者は、図１の回路を用いて、Ｑと残
留磁気振動時間との関係を考察する実験を行ったので、
その実験結果を図４に示す。この実験結果から明らかな
ように、Ｑが１．０よりも大きい領域では、Ｑが小さく
なるに従って、残留磁気振動が減衰しやすくなって残留
磁気振動時間が徐々に短くなる。しかし、Ｑが小さくな
るに従って、残留磁気ノイズ１発当たりのパルス幅が徐
々に広がるため、Ｑが１．０以下の領域では、Ｑが小さ
くなるに従って、残留磁気ノイズ１発当たりのパルス幅
が徐々に広がりながら、ノイズ波形に徐々に“ダレ”が
発生し始める。このため、Ｑが１．０以下の領域では、
Ｑが小さくなるに従って、残留磁気振動時間が徐々に長
くなると共に、ノイズ波形の“ダレ”が徐々に大きくな
る。Ｑが０．５より小さい領域では、ノイズ波形の“ダ
レ”がかなり大きくなり、ノイズ波形がイオン電流波形
とつながってしまい、ノイズ波形とイオン電流波形との
分離（フィルタ処理）が困難になったり、ノイズ波形が
だらだらと長引いて、残留磁気振動時間が目標値（ほぼ
０．８ｍｓ）より長くなってしまう。
留磁気振動時間との関係を考察する実験を行ったので、
その実験結果を図４に示す。この実験結果から明らかな
ように、Ｑが１．０よりも大きい領域では、Ｑが小さく
なるに従って、残留磁気振動が減衰しやすくなって残留
磁気振動時間が徐々に短くなる。しかし、Ｑが小さくな
るに従って、残留磁気ノイズ１発当たりのパルス幅が徐
々に広がるため、Ｑが１．０以下の領域では、Ｑが小さ
くなるに従って、残留磁気ノイズ１発当たりのパルス幅
が徐々に広がりながら、ノイズ波形に徐々に“ダレ”が
発生し始める。このため、Ｑが１．０以下の領域では、
Ｑが小さくなるに従って、残留磁気振動時間が徐々に長
くなると共に、ノイズ波形の“ダレ”が徐々に大きくな
る。Ｑが０．５より小さい領域では、ノイズ波形の“ダ
レ”がかなり大きくなり、ノイズ波形がイオン電流波形
とつながってしまい、ノイズ波形とイオン電流波形との
分離（フィルタ処理）が困難になったり、ノイズ波形が
だらだらと長引いて、残留磁気振動時間が目標値（ほぼ
０．８ｍｓ）より長くなってしまう。
【００２７】以上の特性から、Ｑを０．５から３．０ま
での範囲内に設定すれば、残留磁気振動時間が目標値
（ほぼ０．８ｍｓ）以下となり、残留磁気ノイズを速や
かに減衰させて、イオン電流の検出期間を長く取ること
ができる。しかも、残留磁気振動時間が０．８ｍｓ以下
の領域では、残留磁気ノイズ波形の“ダレ”もほとんど
問題にならない程度に抑えられており、ノイズ波形とイ
オン電流波形との分離（フィルタ処理）が容易であり、
イオン電流の検出精度を向上できる。
での範囲内に設定すれば、残留磁気振動時間が目標値
（ほぼ０．８ｍｓ）以下となり、残留磁気ノイズを速や
かに減衰させて、イオン電流の検出期間を長く取ること
ができる。しかも、残留磁気振動時間が０．８ｍｓ以下
の領域では、残留磁気ノイズ波形の“ダレ”もほとんど
問題にならない程度に抑えられており、ノイズ波形とイ
オン電流波形との分離（フィルタ処理）が容易であり、
イオン電流の検出精度を向上できる。
【００２８】尚、Ｑのより好ましい範囲は、０．６から
２．０までの範囲である。この範囲であれば、残留磁気
振動時間が目標値を余裕をもってクリアできる０．７ｍ
ｓ以下となると共に、残留磁気ノイズ波形の“ダレ”も
全く問題にならない。
２．０までの範囲である。この範囲であれば、残留磁気
振動時間が目標値を余裕をもってクリアできる０．７ｍ
ｓ以下となると共に、残留磁気ノイズ波形の“ダレ”も
全く問題にならない。
【００２９】［実施形態（２）］図５に示す本発明の実
施形態（２）は、イオン電流検出回路４４の構成が前記
実施形態（１）と異なる。この実施形態（２）では、イ
オン電流検出抵抗４５はグランドに接続されず、反転増
幅回路５０の抵抗として兼用されている。これ以外の構
成は前記実施形態（１）と同じである。
施形態（２）は、イオン電流検出回路４４の構成が前記
実施形態（１）と異なる。この実施形態（２）では、イ
オン電流検出抵抗４５はグランドに接続されず、反転増
幅回路５０の抵抗として兼用されている。これ以外の構
成は前記実施形態（１）と同じである。
【００３０】本発明者は、この実施形態（２）の回路に
ついても、Ｑと残留磁気振動時間との関係を考察する実
験を行ったので、その実験結果を図６に示す。この場合
も、Ｑを０．５から３．０までの範囲内に設定すれば、
残留磁気振動時間が目標値（ほぼ０．８ｍｓ）以下とな
り、残留磁気ノイズを速やかに減衰させて、イオン電流
の検出期間を長く取ることができると共に、残留磁気ノ
イズ波形の“ダレ”もほとんど問題にならない程度に抑
えることができ、イオン電流の検出精度を向上できる。
ついても、Ｑと残留磁気振動時間との関係を考察する実
験を行ったので、その実験結果を図６に示す。この場合
も、Ｑを０．５から３．０までの範囲内に設定すれば、
残留磁気振動時間が目標値（ほぼ０．８ｍｓ）以下とな
り、残留磁気ノイズを速やかに減衰させて、イオン電流
の検出期間を長く取ることができると共に、残留磁気ノ
イズ波形の“ダレ”もほとんど問題にならない程度に抑
えることができ、イオン電流の検出精度を向上できる。
【００３１】尚、この実施形態（２）についても、Ｑの
より好ましい範囲は０．６から２．０までの範囲であ
り、この範囲であれば、残留磁気振動時間が目標値を余
裕をもってクリアできる０．７ｍｓ以下となると共に、
残留磁気ノイズ波形の“ダレ”も全く問題にならない。
より好ましい範囲は０．６から２．０までの範囲であ
り、この範囲であれば、残留磁気振動時間が目標値を余
裕をもってクリアできる０．７ｍｓ以下となると共に、
残留磁気ノイズ波形の“ダレ”も全く問題にならない。
【００３２】［実施形態（３）］図７に示す本発明の実
施形態（３）のイオン電流検出回路４６では、２つのイ
オン電流検出抵抗４７，４８をコンデンサ３０とグラン
ドとの間に直列に接続し、２つのイオン電流検出抵抗４
７，４８の中間接続点を増幅器３３の反転入力端子
（−）に接続している。この構成では、２つのイオン電
流検出抵抗４７，４８で分圧した電圧Ｖion が増幅器３
３の反転入力端子（−）に入力される。これ以外の構成
は前記実施形態（１）と同じである。
施形態（３）のイオン電流検出回路４６では、２つのイ
オン電流検出抵抗４７，４８をコンデンサ３０とグラン
ドとの間に直列に接続し、２つのイオン電流検出抵抗４
７，４８の中間接続点を増幅器３３の反転入力端子
（−）に接続している。この構成では、２つのイオン電
流検出抵抗４７，４８で分圧した電圧Ｖion が増幅器３
３の反転入力端子（−）に入力される。これ以外の構成
は前記実施形態（１）と同じである。
【００３３】この場合、２つのイオン電流検出抵抗４
７，４８の抵抗値をＲ1 ，Ｒ2 とすると、ＬＣＲ共振回
路の抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｒ1 ＋Ｒ2 となる。
７，４８の抵抗値をＲ1 ，Ｒ2 とすると、ＬＣＲ共振回
路の抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｒ1 ＋Ｒ2 となる。
【００３４】この実施形態（３）でも、Ｑを０．５から
３．０までの範囲内、より好ましくは０．６から２．０
までの範囲内に設定すれば良い。これにより、前記実施
形態と同様の効果を得ることができる。
３．０までの範囲内、より好ましくは０．６から２．０
までの範囲内に設定すれば良い。これにより、前記実施
形態と同様の効果を得ることができる。
【図１】本発明の実施形態（１）における点火制御系と
イオン電流検出回路の構成を示す回路図
イオン電流検出回路の構成を示す回路図
【図２】点火プラグの火花放電直後に点火コイルの二次
側に形成されるＬＣＲ共振回路の構成を示す図
側に形成されるＬＣＲ共振回路の構成を示す図
【図３】（ａ）は残留磁気ノイズに“ダレ”が発生しな
い場合のイオン電流出力波形を示す図、（ｂ）は残留磁
気ノイズに“ダレ”が発生した場合のイオン電流出力波
形を示す図
い場合のイオン電流出力波形を示す図、（ｂ）は残留磁
気ノイズに“ダレ”が発生した場合のイオン電流出力波
形を示す図
【図４】図２のＬＣＲ共振回路のＱと残留磁気振動時間
との関係を考察する実験結果を示す図
との関係を考察する実験結果を示す図
【図５】本発明の実施形態（２）における点火制御系と
イオン電流検出回路の構成を示す回路図
イオン電流検出回路の構成を示す回路図
【図６】実施形態（２）において、点火プラグの火花放
電直後に点火コイルの二次側に形成されるＬＣＲ共振回
路のＱと残留磁気振動時間との関係を考察する実験結果
を示す図
電直後に点火コイルの二次側に形成されるＬＣＲ共振回
路のＱと残留磁気振動時間との関係を考察する実験結果
を示す図
【図７】本発明の実施形態（３）における点火制御系と
イオン電流検出回路の構成を示す回路図
イオン電流検出回路の構成を示す回路図
２１…点火コイル、２２…一次コイル、２３…バッテ
リ、２４…イグナイタ、２５…パワートランジスタ、２
６…二次コイル、２７…点火プラグ、３１…イオン電流
検出抵抗、３３…増幅器、３４…エンジン制御回路、３
５…イオン電流検出回路、３６…中心電極、３７…接地
電極、３８…ノイズマスク、３９…ピークホールド回
路、４１…マイクロコンピュータ、４２…高圧コード、
４３…浮遊容量、４４…イオン電流検出回路、４５…イ
オン電流検出抵抗、４６…イオン電流検出回路、４７，
４８…イオン電流検出抵抗、５０…反転増幅回路。
リ、２４…イグナイタ、２５…パワートランジスタ、２
６…二次コイル、２７…点火プラグ、３１…イオン電流
検出抵抗、３３…増幅器、３４…エンジン制御回路、３
５…イオン電流検出回路、３６…中心電極、３７…接地
電極、３８…ノイズマスク、３９…ピークホールド回
路、４１…マイクロコンピュータ、４２…高圧コード、
４３…浮遊容量、４４…イオン電流検出回路、４５…イ
オン電流検出抵抗、４６…イオン電流検出回路、４７，
４８…イオン電流検出抵抗、５０…反転増幅回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂木 和久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 中田 浩一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−195913（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−338298（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−217519（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02P 17/12 F02D 45/00 368 G01M 15/00 G01N 27/68
Claims (2)
- 【請求項１】 点火プラグの電極間に流れるイオン電流
を検出するイオン電流検出抵抗及び残留磁気ノイズを減
衰させる手段を、点火コイルの二次側に有する内燃機関
のイオン電流検出装置において、残留磁気振動時間が目標値以下となるように、 前記点火
コイルの二次コイルと前記点火プラグとの間に生じる浮
遊容量と、前記二次コイルと、前記イオン電流検出抵抗
とによって形成されるＬＣＲ共振回路のＱが０．５から
３．０までの範囲内となるように構成したことを特徴と
する内燃機関のイオン電流検出装置。 - 【請求項２】 前記ＬＣＲ共振回路のＱが０．６から
２．０までの範囲内となるように構成したことを特徴と
する内燃機関のイオン電流検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09208054A JP3101234B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | 内燃機関のイオン電流検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09208054A JP3101234B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | 内燃機関のイオン電流検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1150942A JPH1150942A (ja) | 1999-02-23 |
| JP3101234B2 true JP3101234B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=16549885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09208054A Expired - Lifetime JP3101234B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | 内燃機関のイオン電流検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3101234B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6781384B2 (en) * | 2001-07-24 | 2004-08-24 | Agilent Technologies, Inc. | Enhancing the stability of electrical discharges |
| US20090292438A1 (en) * | 2005-06-13 | 2009-11-26 | Hubert Nolte | Circuit Detecting Combustion-Related Variables |
| JP5247993B2 (ja) * | 2006-07-06 | 2013-07-24 | 株式会社デンソー | 点火コイル |
| JP2010174756A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Hitachi Zosen Corp | ガスエンジンにおける点火プラグの監視システム |
| CN109060363B (zh) * | 2018-08-29 | 2020-02-07 | 陕西航空电气有限责任公司 | 实时检测加力燃烧室火焰场离子电流以进行试验的方法 |
-
1997
- 1997-08-01 JP JP09208054A patent/JP3101234B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1150942A (ja) | 1999-02-23 |
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