JP3480864B2

JP3480864B2 - 燃焼状態検出方法及び装置

Info

Publication number: JP3480864B2
Application number: JP10127995A
Authority: JP
Inventors: 浩稲垣
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 2003-12-22
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: US5701077A; EP0711917A3; DE69516359D1; EP0711917B1; JPH08189879A; DE69516359T2; EP0711917A2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガソリン機関の燃焼状
態検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のイグニッションシステム、例
えば、図９に示す様に、単極ディストリビュータレスイ
グニッションシステム（図は二気筒のものであり、以
下、ディストリビュータレスイグニッションシステムを
単にＤＬＩともいう）は、イグニッションコイル９２
０、９２１と、このイグニッションコイル９２０、９２
１の一次巻線９２２、９２３に、バッテリ電流を断続し
て流す為のパワートランジスタ９２４、９２５と、パワ
ートランジスタ９２４、９２５に点火信号を送出するＥ
ＣＵ９２６と、スパークプラグ９２７、９２８とを備え
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関の失火検知の
要望が近年高まって来ているので、発明者らは、スパー
クプラグが点火した場合には、イオン電流により電荷が
放電するという原理に基づいて、以下に示す単極ＤＬＩ
の燃焼状態検出装置Ｓ（四気筒用）を試作した。

【０００４】試作品の単極ＤＬＩの燃焼状態検出装置Ｓ
は、図１０に示す様に、イグニッションコイル１、１…
１と、これらイグニッションコイル１の一次巻線１１…
１１に接続される、バッテリ２１及びパワートランジス
タ２２、２２…２２と、点火信号３１、３１…３１をパ
ワートランジスタ２２…２２に送出するＥＣＵ３（エン
ジンコントロールコンピュータ）と、二次巻線１２…１
２の二次プラス端子１２１…１２１側に中心電極を電気
接続したスパークプラグ１０、１０…１０と、パルス発
生指示信号３２に基づいて、高電圧パルス４０を発生す
るパルス発生回路４と、二次端子４４１−二次マイナス
端子１２２…１２２間に接続されるダイオード５、５
と、ダイオード５、５のカソード５１側の電圧を分圧す
るコンデンサ分圧回路６、６と、分圧電圧６０、６０の
減衰特性｛例えば、増幅出力カーブ６０１とピークホー
ルド電圧６０２との比較出力８１がハイレベルを維持す
る時間｝等に基づいて燃焼状態を検出する燃焼状態検出
回路８とを備える。

【０００５】単極ＤＬＩの燃焼状態検出装置Ｓにおい
て、全てのスパークプラグ１０が正常に着火した場合、
各信号は図３に示す波形を示す。何れかのスパークプラ
グ１０の点火後に印加する高電圧パルス４０は、全ての
気筒のスパークプラグ１０に印加される。

【０００６】例えば、経過時間８０２、８０４では、気
筒＃２、＃４の何れのスパークプラグ１０も火花放電し
ていないので、気筒＃２及び気筒＃４の二次巻線１２に
印加された高電圧パルス４０に伴う増幅出力カーブ６０
１は緩やかに減衰する。又、経過時間８０１、８０３で
は、気筒＃４又は気筒＃２のスパークプラグ１０が火花
放電した直後であるので、イオン電流が流れ、気筒＃４
及び気筒＃２の二次巻線１２に印加した高電圧パルス４
０に伴う増幅出力カーブ６０１は速やかに低下する。こ
の為、＃２、＃４気筒を受け持つ燃焼状態検出回路８の
失火検知部は、経過時間８０１、８０３で、短いパルス
幅の比較出力８１に基づいて、夫々、気筒＃４、気筒＃
２が正常燃焼したと判別する。

【０００７】気筒＃２のスパークプラグ１０が燃焼失火
（火花放電して燃焼しない場合）した場合、各信号は図
１１に示す波形を示す。この場合、二次巻線１２を介し
て気筒＃２のスパークプラグ１０に印加した高電圧パル
ス４０による電荷は、イオン電流が流れないので、緩や
かに低下する増幅出力カーブ６０１が経過時間８０３時
点で得られる。この為、＃２、＃４気筒を受け持つ燃焼
状態検出回路８の失火検知部は、経過時間８０３で、長
いパルス幅の比較出力８１に基づいて、気筒＃２が失火
したと判別する。

【０００８】尚、気筒＃２の失火検知の為に、気筒＃２
のスパークプラグ１０に印加した高電圧パルス４０によ
る電荷は、気筒＃４のスパークプラグ１０の火花放電時
迄残る。気筒＃２のスパークプラグ１０が火花失火（火
花放電しない場合）した場合、各信号は図１２に示す波
形を示す。

【０００９】この場合、気筒＃１の失火検知の為に、同
時に気筒＃２の二次巻線１２に印加した高電圧パルス４
０による電荷は、気筒＃２目の火花放電タイミングが過
ぎても残存してしまうので、気筒＃２の失火検知の為に
高電圧パルス４０を印加しても、正常な増幅出力カーブ
６０１が得られず（経過時点８０３）、これ以降、＃
２、＃４気筒を受け持つ燃焼状態検出回路８の失火検知
部は、失火判定ができなくなってしまう。尚、火花失火
は、ハイテンションコードがスパークプラグから外れた
場合（接触不良、断線も含む）や、エンジンが高回転・
高負荷となり要求電圧が高くなり過ぎた場合に発生す
る。

【００１０】各気筒毎に昇圧コイル４１２を配設し、各
気筒毎にダイオード５を結線し、各気筒毎にコンデンサ
分圧回路６を設ける様にすれば、上記不具合｛図１２に
示す｝が解決されるが、大幅なコスト高を招くととも
に、配設スペースが大きくなってしまう。

【００１１】本発明の目的は、著しい、コスト高や配設
スペースの増大を招く事無く、燃焼失火及び火花失火が
確実に判定できる、ガソリン機関の燃焼状態検出装置の
提供にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明は、以下の構成を採用した。（１）イグニッションコイルの一次巻線に流す一次電流
の断続により二次巻線に点火用高電圧を周期的に発生さ
せ、前記二次巻線に発生した点火用高電圧を、多気筒内
燃機関の各気筒に装着した複数のスパークプラグに給電
し、火花放電終了からつぎの点火用高電圧が発生する迄
の間に、火花放電を起こさない程度の高電圧パルスをダ
イオードを介して前記二次巻線側に印加し、前記ダイオ
ードの通過側端に生じる電圧の減衰特性に基づいて各気
筒の燃焼状態を検出するイグニッションシステムの燃焼
状態検出方法において、前記イグニッションコイルの二
次巻線側に蓄積した電荷を、つぎの高電圧パルスが給電
される迄に放電させる。（２）二次巻線を一次巻線と独立して巻回した、気筒と
同数のイグニッションコイルと、これらイグニッション
コイルの一次巻線に、バッテリ電流を断続して順繰りに
流す一次電流通電手段と、中心電極側を前記二次巻線の
一方端側に各々電気接続し、外側電極側を気筒側に各々
接地した、各気筒毎のスパークプラグとを備える、単極
ディストリビュータレスイグニッションシステムの燃焼
状態検出装置であって、何れかのスパークプラグの火花
放電が終了してから、次に放電する別のスパークプラグ
に点火用高電圧が印加される迄の期間中に、火花放電を
起こさない程度の高電圧パルスを出力するパルス発生手
段と、前記高電圧パルスを前記二次巻線の他方端に印加
する、逆流防止用のダイオードと、該ダイオードのカソ
ード側の電位を分圧する分圧手段と、前記高電圧パルス
の印加後における分圧電圧の減衰特性に基づいて燃焼状
態を検出する燃焼状態検出手段と、前記イグニッション
コイルの二次巻線側に蓄積した電荷を、前記パルス発生
手段が次の高電圧パルスを出力する迄に放電させる放電
手段と、を備える。（３）複数の同時点火用のイグニッションコイルと、こ
れら複数のイグニッションコイルの一次巻線に、バッテ
リ電流を断続して順繰りに流す一次電流通電手段と、中
心電極を前記イグニッションコイルの二次巻線の正極側
に各々電気接続し、外側電極を各々接地したプラス点火
のスパークプラグと、中心電極を前記二次巻線の負極側
に各々電気接続し、外側電極を各々接地したマイナス点
火のスパークプラグとを備える、両極ディストリビュー
タレスイグニッションシステムの燃焼状態検出装置であ
って、何れかのスパークプラグの火花放電が終了してか
ら、次に放電する別のスパークプラグに点火用高電圧が
印加される迄の期間中に、火花放電を起こさない程度の
正極性の高電圧パルスを出力するパルス発生手段と、ア
ノードを前記パルス発生手段の出力端に電気接続した第
一ダイオードと、アノードを前記第一ダイオードのカソ
ードに電気接続し、カソードを前記二次巻線の正極側に
電気接続した第二ダイオードと、前記第一ダイオードの
カソードと前記第二ダイオードのアノードとを結線する
接続線の電位を分圧する分圧手段と、前記高電圧パルス
の印加後における分圧電圧の減衰特性に基づいて燃焼状
態を検出する燃焼状態検出手段と、前記接続線に蓄積し
た電荷を、前記パルス発生手段が次の高電圧パルスを出
力する迄に放電させる放電手段と、を備える。（４）一次巻線及び二次巻線を有するイグニッションコ
イルと、該イグニッションコイルの一次巻線に、バッテ
リ電流を断続して流す一次電流通電手段と、ロータ側を
前記二次巻線の一方端に電気接続したディストリビュー
タと、中心電極を前記ディストリビュータのサイド・エ
レクトロードにハイテンションコードにより電気接続
し、外側電極を気筒側に接地した、各気筒毎のスパーク
プラグとを備えたイグニッションシステムの燃焼状態検
出装置であって、何れかのスパークプラグの火花放電終
了後に、火花放電を起こさない程度の高電圧パルスを出
力するパルス発生手段と、アノードを前記パルス発生手
段の出力端に電気接続した第一ダイオードと、アノード
を前記第一ダイオードのカソードに電気接続し、カソー
ドを前記ハイテンションコードに電気接続した第二ダイ
オードと、前記第一ダイオードのカソードと前記第二ダ
イオードのアノードとを結線する接続線の電位を分圧す
る分圧手段と、前記高電圧パルスの印加後における分圧
電圧の減衰特性に基づいて燃焼状態を検出する燃焼状態
検出手段と、前記接続線に蓄積した電荷を、前記パルス
発生手段が次の高電圧パルスを出力する迄に放電させる
放電手段と、を備える。（５）上記(2) 又は(3) 又は(4) の構成を有し、更に、
前記放電手段は、トランジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、又は
サイリスタ等の半導体素子を備え、前記パルス発生手段
が次の高電圧パルスを出力する直前に、該半導体素子を
介して、前記イグニッションコイルの二次巻線側又は前
記接続線に蓄積した電荷を放電させる。（６）上記(5) の構成を有し、前記パルス発生手段は、
入力される制御パルス信号により一次コイル電流を断続
する半導体スイッチング素子と、前記一次コイルより多
く巻回したニ次コイルとを有する昇圧コイルとにより構
成され、前記制御パルス信号は前記半導体素子にも入力
され、前記制御パルス信号がハイレベルになると前記半
導体素子が導通状態になって強制放電が実施され、前記
制御パルス信号がハイレベル状態からローレベルに転じ
た時、前記昇圧コイルの前記二次コイルに前記高電圧パ
ルスが発生する。（７）上記(2) 又は(3) 又は(4) の構成を有し、更に、
前記放電手段は、前記分圧手段に並列接続され、少なく
とも正常燃焼後に前記スパークプラグの放電電極間に生
じる抵抗値よりも大きい抵抗値を有する抵抗器からな
り、該抵抗器を介して、前記イグニッションコイルの二
次巻線側又は前記接続線に蓄積した電荷を所定の時定数
にて放電させる。

【００１３】

【作用】

〔請求項１について〕イグニッションコイルの一次巻線
に流す一次電流を断続すると、二次巻線には点火用高電
圧が周期的に発生する。

【００１４】二次巻線に発生した点火用高電圧は、ハイ
テンションコード等を介して｛ディストリビュータ式の
場合はディストリビュータも介して｝各スパークプラグ
に給電される。火花放電終了からつぎの点火用高電圧が
イグニッションコイルの二次巻線に発生する迄の間に、
火花放電を起こさない程度の高電圧パルスを、ダイオー
ドを介して二次巻線側に印加する。

【００１５】気筒内で正常に燃焼が行われると、その気
筒に装着したスパークプラグの中心電極−外側電極間に
イオン電流が流れる様になる。そして、高電圧パルスの
印加の際に、高電圧パルスによる電荷がイオン電流とし
て放電するので、ダイオードの通過側端に生じる電圧は
早期に低下し、正常燃焼が検知される。

【００１６】或る気筒で燃焼失火した場合は、その気筒
に装着したスパークプラグの中心電極−外側電極間にイ
オン電流が流れない状態になる。この為、高電圧パルス
の印加の際に、電荷が抜け難く、ダイオードの通過側端
に生じる電圧は緩やかに低下するので失火が検出でき
る。

【００１７】一方、或る気筒で火花失火した場合は、点
火用高電圧による電荷が浮遊容量に蓄積するが、この蓄
積電荷は、放電手段により、つぎに高電圧パルスが給電
される迄に放電される。そして、失火検出用の高電圧パ
ルスを印加すると、電荷が抜け難く、ダイオードの通過
側端に生じる電圧は緩やかに低下するので、失火が検出
できる。尚、次の点火タイミングで再び電荷が蓄積する
が、この蓄積電荷もつぎに高電圧パルスが給電される迄
に放電される。〔請求項２について〕一次電流通電手段がバッテリ電流
を断続して順繰りにイグニッションコイルの一次巻線に
流すと、二次巻線には点火用の高電圧が順繰りに発生す
る。

【００１８】スパークプラグが順繰りに火花放電する。
パルス発生手段は、何れかのスパークプラグの火花放電
が終了してから、次に放電する別のスパークプラグに点
火用高電圧が印加される迄の期間中に、火花放電を起こ
さない程度の高電圧パルスを出力する。この高電圧パル
スは、逆流防止用のダイオードを介して各イグニッショ
ンコイルの二次巻線の他方端に印加され、二次巻線の一
方端から各スパークプラグの中心電極に印加される。

【００１９】分圧手段は、ダイオードのカソード側の電
位を、燃焼状態検出手段の許容入力範囲内におさまる様
に分圧する。気筒内で正常に燃焼が行われると、その気
筒に装着したスパークプラグの中心電極−外側電極間に
イオン電流が流れる様になる。そして、高電圧パルスの
印加の際に、高電圧パルスによる電荷がイオン電流とし
て放電するので、ダイオードのカソード側の電位は早期
に低下し、正常燃焼が検知される。

【００２０】或る気筒で燃焼失火した場合は、その気筒
に装着したスパークプラグの中心電極−外側電極間にイ
オン電流が流れない。この為、高電圧パルスの印加の際
に、高電圧パルスによる電荷が抜け難く、ダイオードの
カソード側に生じる電圧は緩やかに低下するので失火が
検出できる。尚、高電圧パルスの印加による残存電荷
は、その気筒に装着したスパークプラグの次回の火花放
電時に全て無くなる。

【００２１】一方、或る気筒で火花失火した場合は、点
火用高電圧による電荷が二次巻線側に蓄積するが、この
蓄積電荷は、放電手段により、パルス発生手段がつぎに
高電圧パルスを出力する迄に放電される。そして、高電
圧パルスが印加されると、ダイオードのカソード側の電
位は緩やかに低下（電荷が抜け難い為）し、失火が検出
できる。尚、次の点火タイミングで点火用高電圧による
電荷が再び二次巻線側に蓄積するが、この蓄積電荷も、
パルス発生手段からつぎに高電圧パルスが給電される迄
に、放電手段により放電される。〔請求項３について〕一次電流通電手段がバッテリ電流
を断続して、複数の同時点火用のイグニッションコイル
の一次巻線に順繰りに流すと、二次巻線には高電圧が順
繰りに発生する。

【００２２】同一のイグニッションコイルに接続した組
みのスパークプラグは、高電圧の印加により火花放電す
る。パルス発生手段は、その組みのスパークプラグの火
花放電が終了してから、次に放電する別の組みのスパー
クプラグの火花放電が開始される迄の期間中に、火花放
電が起きない程度の正極性の高電圧パルスを出力する。

【００２３】高電圧パルスは、第一ダイオード、第二ダ
イオードを介して、各イグニッションコイルの二次巻線
の正極側に伝わり、直接、又は二次巻線を介して、各ス
パークラグの中心電極に印加される。分圧手段は、接続
線の電位を、燃焼状態検出手段の許容入力範囲内におさ
まる様に分圧する。

【００２４】気筒内で正常に燃焼が行われると、その気
筒に装着したスパークプラグの中心電極−外側電極間に
イオン電流が流れる様になる。そして、高電圧パルスの
印加の際に電荷がイオン電流として放電するので接続線
の電位は早期に低下し、正常燃焼が検知される。

【００２５】或る気筒で燃焼失火した場合は、その気筒
に装着したスパークプラグの中心電極−外側電極間にイ
オン電流が流れない。この為、高電圧パルスの印加によ
り接続線に電荷が蓄積し、高電圧パルスの印加の際に接
続線の電位は緩やかに低下する。尚、接続線に蓄積した
電荷は、そのスパークプラグの次回火花放電時に火花放
電によりなくなる。

【００２６】一方、或る気筒で火花失火した場合は、高
電圧パルスや点火用高電圧による電荷が接続線に蓄積す
るが、この蓄積電荷は、放電手段により、パルス発生手
段が次の高電圧パルスを出力する迄に放電される。そし
て、高電圧パルスが印加されると、ダイオードのカソー
ド側の電位は緩やかに低下（電荷が抜け難い為）し、失
火が検出できる。尚、次の点火タイミングで点火用高電
圧による電荷が再び接続線に蓄積するが、この蓄積電荷
も、パルス発生手段からつぎに高電圧パルスが給電され
る迄に、放電手段により放電される。〔請求項４について〕一次電流通電手段がバッテリ電流
を断続してイグニッションコイルの一次巻線に流すと、
二次巻線には点火用高電圧が発生する。点火用高電圧
は、ロータ側からサイド・エレクトロードを通り、着火
行程にあるシリンダに装着したスパークプラグに印加さ
れ、そのスパークプラグは火花放電する。

【００２７】パルス発生手段は、スパークプラグの火花
放電終了後に、火花放電を起こさない程度の高電圧パル
スを出力し、該高電圧パルスは、第一ダイオード、第二
ダイオード、及びハイテンションコードを介してスパー
クプラグの中心電極に印加される。

【００２８】分圧手段は、接続線の電位を、燃焼状態検
出手段の許容入力範囲内におさまる様に分圧する。気筒
内で正常に燃焼が行われると、その気筒に装着したスパ
ークプラグの中心電極−外側電極間にイオン電流が流れ
る様になる。そして、高電圧パルスの印加の際に電荷が
イオン電流として放電するので接続線の電位は早期に低
下する。

【００２９】或る気筒で燃焼失火した場合は、その気筒
に装着したスパークプラグの中心電極−外側電極間にイ
オン電流が流れない。この為、高電圧パルスの印加によ
り接続線に電荷が蓄積し、高電圧パルスの印加の際に接
続線の電位は緩やかに低下する。尚、接続線に蓄積した
電荷は、そのスパークプラグの次回火花放電時に火花放
電によりなくなる。

【００３０】一方、或る気筒で火花失火した場合は、高
電圧パルスや点火用高電圧による電荷が接続線に蓄積し
てしまう。しかし、パルス発生手段が次の高電圧パルス
を出力する迄に、放電手段が、接続線に蓄積した電荷を
放電させる。〔請求項５について〕放電手段は、点火コイルの二次巻
線或は第一ダイオードと第二ダイオードとの接続線に蓄
積された電荷を、パルス発生手段が次の高電圧パルスを
出力する迄に放電させるものであるが、燃焼状態検出手
段における燃焼状態の検出特性，換言すれば分圧電圧の
減衰特性への影響を考慮すれば、この放電は、点火用高
電圧の印加後、高電圧パルスが出力される直前に行うの
が望ましく、そのためには、高速動作が可能な半導体素
子の使用が好適である。

【００３１】そして、ＭＯＳ−ＦＥＴは、逆印加電圧に
対して導通するダイオードの作用を有するので、逆印加
電圧により破壊されないとともに、ゼロ戻しダイオード
｛浮遊容量に残存したマイナス電荷を逃がして高電圧パ
ルスの電圧低下を防止するもの｝の機能も兼ね備える。
この為、放電手段をＭＯＳ−ＦＥＴとした場合は、ゼロ
戻しダイオードを配設したのと同様の作用を奏する。

【００３２】一方、失火時に生じる電圧｛二次巻線に発
生した点火用高電圧の行き場がなくなって振動しながら
減衰する電圧｝により破壊されない様に、二次巻線やハ
イテンションコードに高電圧パルスを印加するダイオー
ドの耐電圧が決められている。そして、半導体素子がト
ランジスタやＭＯＳ−ＦＥＴの場合には、半導体素子の
耐電圧をダイオードの耐電圧より高く設定する必要があ
る。尚、高耐電圧の場合は、高規格の大容量のものとな
る。

【００３３】しかし、放電手段をサイリスタとした場
合、耐電圧以上の電圧は、そのまま導通するだけ（破壊
されない）なので、検出の為の耐電圧さえあれば良く、
逆耐圧に関しても問題が無い。又、サイリスタは、高耐
圧でも小容量のものが容易に入手できる。〔請求項６について〕半導体素子に入力される制御パル
ス信号がハイレベルになると半導体素子が導通状態にな
り、放電手段は、イグニッションコイルのニ次巻線に蓄
積した電荷や接続線に蓄積した電荷を強制的に放電す
る。

【００３４】制御信号がハイレベルからローレベルに転
じると、半導体素子が絶縁状態になると同時に昇圧コイ
ルの二次コイルに高電圧パルスが発生する。〔請求項７について〕上記(5) ，(6) の構成によれば、
放電手段として、トランジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、サイ
リスタ等の半導体素子を用い、高電圧パルスが印加され
る直前に蓄積電荷を放電させているが、この場合、蓄積
電荷を高電圧パルスの印加直前に速やかに放電させるこ
とができるものの、半導体素子は高価であるため、コス
トダウンの妨げになるという問題がある。

【００３５】一方、放電手段は、点火系に蓄積された電
荷をパルス発生手段が次の高電圧パルスを出力する迄に
放電させればよいため、燃焼状態検出手段における燃焼
状態の検出特性に影響を与えなければ、蓄積電荷を一定
の時定数にて除々に放電させるようにしてもよい。そし
て、この場合には、少なくとも正常燃焼後にスパークプ
ラグの放電電極間に生じる抵抗値よりも大きい抵抗値を
有する抵抗器を、分圧手段に並列に接続して、この抵抗
器を用いて蓄積電荷を所定の時定数にて放電させるよう
にすればよい。

【００３６】尚、放電手段に並列接続する抵抗器の抵抗
値を、正常燃焼後にスパークプラグの放電電極間に生じ
る抵抗値よりも大きくするのは、抵抗器の抵抗値が小さ
いと、分圧手段により得られる高電圧パルス印加後の電
圧の減衰特性が、抵抗器による放電特性に決定されるこ
とになり、その減衰特性から、正常燃焼と燃焼失火或は
火花失火とを区別できなくなってしまうためである。

【００３７】

【発明の効果】

〔請求項１について〕火花失火によりイグニッションコ
イルの二次巻線側に蓄積する電荷を、つぎの高電圧パル
スが給電される迄に放電させるので、失火検知用の高電
圧パルスを印加して、ダイオードの通過側端に生じる電
圧の減衰特性を毎回観測する事ができ、燃焼失火以外の
失火（スパークプラグが火花放電しない火花失火）も確
実に判定する事ができる。尚、高電圧パルスを発生する
回路やダイオードを気筒毎に設ける必要が無いので、著
しいコスト高を招かないとともに、配設スペースも著し
く大きくならない。〔請求項２について〕燃焼状態検出装置を組み付けた単
極ディストリビュータレスイグニッションシステムは、
イグニッションコイルの二次巻線側に蓄積する電荷（火
花失火が発生すると蓄積が発生）を、つぎの高電圧パル
スが印加される迄に放電手段が放電させる構成である。

【００３８】この為、パルス発生手段がダイオードを介
して二次巻線の他方側に高電圧パルスを印加する際に、
燃焼状態検出手段がダイオードのカソード側の電位の減
衰特性を毎回正常に検知する事ができるので、燃焼失火
以外の失火（スパークプラグが火花放電しない火花失
火）も確実に判定する事ができる。

【００３９】尚、パルス発生手段、分圧手段、及びダイ
オードを、気筒毎に設ける必要が無いので、著しいコス
ト高を招かないとともに、配設スペースが著しく大きく
ならない。〔請求項３について〕燃焼状態検出装置を組み付けた両
極ディストリビュータレスイグニッションシステムは、
火花失火が発生した際に、接続線に蓄積する電荷（火花
失火が発生すると蓄積が発生）を、つぎの高電圧パルス
が出力される迄に放電手段が放電させる構成である。

【００４０】この為、パルス発生手段が高電圧パルスを
出力した際、接続線の電位の減衰特性（緩やかに低下）
を毎回正常に検知する事ができるので、燃焼失火以外の
失火（スパークプラグが火花放電しない火花失火）も確
実に判定する事ができる。尚、パルス発生手段、分圧手
段、及びダイオードを、気筒毎に設ける必要が無いの
で、著しいコスト高を招かないとともに、配設スペース
が著しく大きくならない。〔請求項４について〕燃焼状態検出装置を組み付けたデ
ィストリビュータ式のイグニッションシステムは、火花
失火が発生した際に、接続線に蓄積する電荷（火花失火
が発生すると蓄積が発生）を、つぎの高電圧パルスが出
力される迄に放電手段が放電させる構成である。

【００４１】この為、パルス発生手段が高電圧パルスを
出力した際、接続線の電位の減衰特性を毎回正常に検知
する事ができるので、燃焼失火以外の失火（スパークプ
ラグが火花放電しない火花失火）も確実に判定する事が
できる。尚、パルス発生手段を気筒毎に設ける必要が無
いので、著しいコスト高を招かない。

【００４２】〔請求項５について〕放電手段に、トラン
ジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、サイリスタ等の半導体スイッ
チを用いる構成であるので高速動作が可能である。この
為、点火用高電圧の印加後であって燃焼状態検出用の高
電圧パルスが出力される直前にタイミングを合わせて作
動し、確実に電荷を逃がす事ができる。

【００４３】放電手段をＭＯＳ−ＦＥＴとした場合は、
ゼロ戻しダイオードの配設が不要になるとともに、逆印
加電圧による破壊が防止できる。放電手段をサイリスタ
とした場合は、高耐圧でも小容量のものが容易に入手で
き、部品代が安価となる。又、耐電圧以上の電圧がかか
っても導通状態になるので破壊されない。〔請求項６について〕検出用の高電圧パルスを発生させ
る為の制御パルス信号を用いて、放電手段の半導体素子
の動作を制御できるので、別途、半導体素子を制御する
為の信号が必要無い。〔請求項７について〕放電手段に、分圧手段に並列接続
された抵抗器を用いる構成であるため、蓄積電荷が一定
の時定数にて継続的に放電されることになるが、その抵
抗値を比較的大きな抵抗値に設定しておけば、放電手段
に半導体素子を用いた場合と同様の効果を得ることがで
き、しかも極めて安価に実現できる。

【００４４】

【実施例】本発明の第１実施例（請求項１、２、５、６
に対応）を図１〜図５に基づいて説明する。図１に示す
様に、燃焼状態検出装置を組み付けた単極ディストリビ
ュータレスイグニッションシステムＡ（四気筒ガソリン
エンジン用）は、イグニッションコイル１、１…１と、
これらイグニッションコイル１の一次巻線１１…１１に
接続したバッテリ２１及びパワートランジスタ２２、２
２…２２と、パワートランジスタ２２、２２…２２に点
火信号３１…３１を送出するＥＣＵ３と、イグニッショ
ンコイル１、１…１の二次巻線１２…１２に電気接続さ
れるスパークプラグ１０、１０…１０と、高電圧パルス
４０、４０を発生するパルス発生回路４と、ダイオード
５、５と、カソード５１、５１側の電位を分圧するコン
デンサ分圧回路６、６と、ニ次巻線１２側に蓄積した電
荷を強制的に逃がす放電回路７、７と、分圧電圧６０、
６０を入力する燃焼状態検出回路８とを有する。

【００４５】イグニッションコイル１、１…１（単極Ｄ
ＬＩタイプ）は、薄い珪素鋼板を積層した鉄心に一次巻
線１１…１１（巻数数百回）と二次巻線１２…１２（巻
数数万回）とを巻回して、樹脂（エポキシ等）封入した
ケースに収容したものであり、一次端子１１１…１１
１、１１２…１１２と、ニ次高圧プラス端子１２１…１
２１、ニ次マイナス端子１２２…１２２とを、それぞれ
一つずつ備えた昇圧コイルであり、一次端子１１１、１
１２と二次マイナス端子１２２がコネクターにより外部
に導出され、二次高圧プラス端子１２１がハイテンショ
ンロッドによって、スパークプラグ１０に接続してい
る。

【００４６】イグニッションコイル１、１…１の一次端
子１１１…１１１をバッテリ２１のプラス端子２１１に
接続し、一次端子１１２…１１２をパワートランジスタ
２２…２２のコレクタ２２１…２２１に接続している。
イグニッションコイル１、１…１の二次高圧プラス端子
１２１…１２１を、ハイテンションロッドを用い、途中
に誤点火防止ダイオード１０１、１０１…１０１を挿入
して、スパークプラグ１０、１０…１０の中心電極側に
接続している。尚、１３はゼロ戻しダイオードであり、
二次巻線１２側に発生したマイナス電荷を逃がす為のも
のである。

【００４７】各イグニッションコイル１の一次巻線１１
…１１に、バッテリ電流を断続して順繰りに流すパワー
トランジスタ２２、２２…２２は、ＥＣＵ３から送出さ
れる点火信号３１…３１に基づいてオン状態−オフ状態
となり、オン状態からオフ状態になった際、二次巻線１
２、１２、…１２に数十ｋＶの高電圧が発生する。

【００４８】ＥＣＵ３は、エンジン回転速度、水温、力
ムポジションセンサ等からの各信号に基づいて最適点火
時期を決定し、その最適点火時期に火花放電が行われる
様にパワートランジスタ２２、２２…２２に点火信号３
１…３１を送出する。更に、ＥＣＵ３は、決定した最適
点火時期に基づいて、高電圧パルス４０、４０の送出す
べき時期を決定し、パルス発生指示信号３２を送出す
る。

【００４９】尚、本実施例では、ＥＣＵ３とパワートラ
ンジスタ２２とにより、“一次電流通電手段”が構成さ
れる。スパークプラグ１０、１０…１０は、ガソリンエ
ンジンの各シリングに一つずつ装着され、圧縮行程中
に、中心電極側にプラス電位の高電圧が印加されて火花
放電する。

【００５０】パルス発生回路４は、本実施例では、一次
巻線４１の一次端子４１１をバッテリ２１のプラス端子
２１１に接続した昇圧コイル４２と、コレクタを内部接
続端子４１２に接続したパワートランジスタ４３とで構
成される。パワートランジスタ４３は、ＥＣＵ３から送
出されるパルス発生指示信号３２に基づいてオン状態−
オフ状態となり、オン状態からオフ状態になった際、二
次巻線４４の二次端子４４１に火花放電を起こさない程
度の高電圧（本実施例では約３ｋＶ）が発生する。

【００５１】逆流防止用の高耐電圧ダイオードであるダ
イオード５、５は、アノード５２、５２を二次端子４４
１に接続し、カソード５１、５１を、各気筒のイグニッ
ションコイル１の二次マイナス端子１２２に接続してい
る。これにより、パルス発生回路４が送出する正極性の
高電圧パルス４０（約３ｋＶ）を各スパークプラグ１
０、１０…１０に印加するとともに、スパークプラグ１
０、１０…１０に蓄積された高電圧がパルス発生回路４
に逆流しない様にしている。

【００５２】コンデンサ分圧回路６、６は、一端をダイ
オード５、５のカソード５１、５１に接続した小容量の
コンデンサ６１、６１と、一端をコンデンサ６１、６１
の他端に接続し他端を接地した比較的大容量のコンデン
サ６２、６２と、コンデンサ６２、６２に並列接続され
る高抵抗の抵抗６３、６３とにより構成される。

【００５３】コンデンサ６１、６２の容量の逆比によ
り、カソード５１側の電位が分圧され、分圧電圧６０は
燃焼状態検出回路８に入力される。放電回路７、７は、
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す如く、トランジス
タ，ＭＯＳ−ＦＥＴ，サイリスタ等からなる半導体素子
７１、７１と、コレクタ（又はトレイン、アノード）−
二次マイナス端子１２２…１２２間に挿入される抵抗７
２、７２（数ｋΩ）とにより構成され、半導体素子７
１、７１のエミッタ（又はソース、カソード）が接地さ
れ、半導体素子７１、７１のべース（又はゲート）には
パルス発生指示信号３２が入力される。

【００５４】この放電回路７、７の半導体素子７１、７
１は、パルス発生指示信号３２がハイレベルを維持する
問（点火タイミングの後）、導通して、二次巻線１２…
１２側の蓄積電荷を強制的に逃がす。燃焼状態検出回路
８は、高電圧パルス４０、４０の印加毎に現れる、分圧
電圧６０、６０の減衰具合に基づいて、スパークプラグ
１０、１０…１０を配設した各シリングの燃焼状態を、
以下の様に検出する。

【００５５】正常燃焼している場合の各電圧の変化を、
気筒＃４、＃２に関して、図３を用いて説明する。経過
時間８０１、８０３では、気筒＃４又は気筒＃２のスパ
ークプラグ１０が火花放電した直後であるので、イオン
電流が流れ、気筒＃２及び気筒＃４のイグニッションコ
イル１、１の二次巻線１２に印加した高電圧パルス４０
に伴う増幅出力カーブ６０１は速やかに低下する。この
為、＃２、＃４気筒を受け持つ燃焼状態検出回路８の失
火検知部は、経過時間８０１、８０３で、短いパルス幅
の比較出力８１に基づいて、夫々、気筒＃４、気筒＃２
が正常燃焼したと判別する。

【００５６】又、経過時間８０２、８０４では、気筒＃
２、＃４の何れのスパークプラグ１０も火花放電してい
ないので、気筒＃１、気筒＃３の失火検知の為に、同時
に気筒＃２及び気筒＃４の二次巻線１２に印加された高
電圧パルス４０に伴う増幅出力カーブ６０１は緩やかに
減衰する。

【００５７】尚、気筒＃１、気筒＃３の失火検知の為
に、同時に気筒＃２及び気筒＃４の二次巻線１２に印加
された高電圧パルス４０による残留電荷は、気筒＃２、
気筒＃４目の火花放電時に全て放電してしまい、気筒＃
２、気筒＃４の失火検知の為に高電圧パルス４０を印加
する時点８０３、８０１では既に無くなっているので問
題無い。

【００５８】燃焼失火している場合の各電圧の変化を、
気筒＃４、＃２に関して図４を用いて説明する。経過時
間８０１では、気筒＃４のスパークプラグ１０が火花放
電した直後であるので、イオン電流が流れ、気筒＃２及
び気筒＃４のイグニッションコイル１、１の二次巻線１
２、１２に印加した高電圧パルス４０に伴う増幅出力カ
ーブ６０１は速やかに低下する。この為、＃２、＃４気
筒を受け持つ燃焼状態検出回路８の失火検知部は、経過
時間８０１で、短いパルス幅の比較出力８１に基づい
て、気筒＃４が正常燃焼したと判別する。

【００５９】経過時間８０２、８０４では、気筒＃２、
＃４の何れのスパークプラグ１０、１０も火花放電して
いないので、気筒＃２及び気筒＃４のイグニッションコ
イル１、１の二次巻線１２、１２に印加された高電圧パ
ルス４０に伴う増幅出力カーブ６０１は緩やかに減衰す
る。尚、気筒＃１、気筒＃３の失火検知の為に、同時に
二次巻線１２、１２を介して気筒＃２、気筒＃４のスパ
ークプラグ１０、１０に印加した高電圧パルス４０によ
る残留電荷は、気筒＃２、気筒＃４目の火花放電時に全
て放電してしまい、気筒＃２、気筒＃４の失火検知の為
に高電圧パルス４０を印加する時点８０３、８０１では
既に無くなっているので問題無い。

【００６０】経過時間８０３では、気筒＃２のスパーク
プラグ１０が燃焼失火した後であるので、イオン電流が
流れず、気筒＃２及び気筒＃４のイグニッションコイル
１、１の二次巻線１２、１２に印加した高電圧パルス４
０に伴う増幅出力カーブ６０１は緩やかに低下する。こ
の為、＃２、＃４気筒を受け持つ燃焼状態検出回路８の
失火検知部は、経過時間８０３で、長いパルス幅の比較
出力８１に基づいて、気筒＃２が失火したと判別する。
尚、気筒＃２のスパークプラグ１０に印加した高電圧パ
ルス４０による残留電荷は、経過時点８１０で放電回路
７により全て放電する。

【００６１】火花失火している場合の各電圧の変化を、
気筒＃４、＃２に関して図５を用いて説明する。経過時
間８０２では、気筒＃２、＃４の火花放電タイミング時
でないので、気筒＃２及び気筒＃４のイグニッションコ
イル１、１の二次巻線１２、１２に印加された高電圧パ
ルス４０に伴う増幅出力カーブ６０１は緩やかであり、
気筒＃２の火花失火の為、気筒＃２の火花放電タイミン
グ時には放電しないが、経過時点８１１で放電回路７に
より全て放電する。

【００６２】経過時間８０３では、気筒＃２のスパーク
プラグ１０が火花失火した後であるので、電荷が放電せ
ず、気筒＃２及び気筒＃４のイグニッションコイル１、
１の二次巻線１２、１２に印加した高電圧パルス４０に
伴う増幅出力カーブ６０１は緩やかに低下する。この
為、＃２、＃４気筒を受け持つ燃焼状態検出回路８の失
火検知部は、経過時間８０３で、長いパルス幅の比較出
力８１に基づいて、気筒＃２が失火したと判別する。
尚、気筒＃２のスパークプラグ１０に印加した高電圧パ
ルス４０による残留電荷は、経過時点８１０で放電回路
７により全て放電する。

【００６３】尚、火花失火は、ハイテンションコードが
スパークプラグから外れた場合（接触不良、断線も含
む）や、エンジンが高回転・高負荷となり要求電圧が高
くなり過ぎた場合に発生する。つぎに、本実施例の利点
を述べる。〔ア〕燃焼状態検出装置を組み付けた単極ディストリビ
ュータレスイグニッションシステムＡは、火花失火等に
よりイグニッションコイル１の二次巻線１２側に蓄積す
る電荷を、パルス発生指示信号３２のハイレベル状態に
より作動する放電回路７により強制的に逃がす構成であ
る。

【００６４】この為、ダイオード５のカソード５１側の
電位の減衰特性（高電圧パルス４０の印加により生じ
る）を毎回正常に観測する事ができ、燃焼失火及び火花
失火が確実に判定できる。尚、パルス発生回路４が一
つ、コンデンサ分圧回路６が二つ、ダイオード５が二つ
であるので、著しいコスト高を招かないとともに、配設
スペースが著しく大きくならない。〔イ〕ＭＯＳ−ＦＥＴは、逆印加電圧に対して導通する
ダイオードの作用を有するので、逆印加電圧により破壊
されないとともに、浮遊容量に残存したマイナス電荷を
逃がして高電圧パルス４０、４０の電圧低下を防止する
為のゼロ戻しダイオード１３、１３の機能も兼ね備え
る。この為、半導体素子７１、７１をＭＯＳ−ＦＥＴと
した場合は、ゼロ戻しダイオード１３、１３を省く事が
できる。〔ウ〕火花失火時に生じる電圧｛二次巻線１２に発生し
た点火用高電圧の行き場がなくなって振動しながら減衰
する電圧｝により破壊されない様に、二次巻線１２やハ
イテンションコードに高電圧パルス４０を印加するダイ
オード５の耐電圧が決められている。そして、半導体素
子７１がトランジスタやＭＯＳ−ＦＥＴの場合には、半
導体素子７１の耐電圧をダイオードの耐電圧より高く設
定する必要がある。尚、半導体素子７１がトランジスタ
やＭＯＳ−ＦＥＴの場合に、高耐電圧の場合は、高規格
の大容量のもの（大型で高価）となる。

【００６５】しかし、半導体素子７１をサイリスタとし
た場合、耐電圧以上の電圧は、そのまま導通するだけ
（破壊されない）なので、検出の為の耐電圧さえあれば
良く、逆耐圧に関しても問題が無い。又、サイリスタ
は、高耐圧でも小容量のものが容易に入手でき、製造コ
ストが低減できる。〔エ〕高電圧パルス４０を発生させる為のパルス発生制
御信号を用いて、放電回路７の半導体素子７１の動作を
制御しているので、半導体素子７１を制御する為の信号
を、ＥＣＵ３で別途作る必要が無い。

【００６６】次に、本発明の第２実施例（請求項１、
３、５、６に対応）を図６に基づいて説明する。図６に
示す様に、燃焼状態検出装置を組み付けた両極ディスト
リビュータレスイグニッションシステムＢ（四気筒ガソ
リンエンジン用）は、イグニッションコイル１、１と、
これらイグニッションコイル１、１の一次巻線１１、１
１に接続したバッテリ２１及びパワートランジスタ２
２、２２と、パワートランジスタ２２、２２に点火信号
３１、３１を送出するＥＣＵ３と、中心電極側を二次マ
イナス端子（両極ＤＬＳでは負の高電圧となるため、以
下、二次高圧マイナス端子という）１２２、１２２に接
続したスパークプラグ１４、１４と、中心電極側を二次
高圧プラス端子１３２、１３２に接続されるスパークプ
ラグ１５、１５と、高電圧パルス４０、４０を発生する
パルス発生回路４と、ダイオード５３、５３と、ダイオ
ード５４、５４と、接続線５５、５５の電位を分圧する
コンデンサ分圧回路６、６と、接続線５５、５５に蓄積
した電荷を強制的に逃がす放電回路７、７と、分圧電圧
６０、６０を入力する燃焼状態検出回路８とを有する。

【００６７】イグニッションコイル１（同時着火タイ
プ）は、薄い珪素鋼板を積層した鉄心に一次巻線１１
（巻数数百回）と二次巻線１２（巻数数万回）とを巻回
して、樹脂を封入したケースに収容したものであり、一
次端子１１１、１１２と、二次高圧プラス端子１２１、
二次高圧マイナス端子１２２とをケース上面に独立して
配設している。

【００６８】イグニッションコイル１の一次端子１１１
をバッテリ２１のプラス端子２１１に接続し、一次端子
１１２をパワートランジスタ２２のコレクタ２２１に接
続している。イグニッションコイル１の二次高圧プラス
端子１２１、ニ次高圧マイナス端子１２２を、ハイテン
ションコード５１１、５２１により、夫々、スパークプ
ラグ１５、１４の中心電極側に接続している。

【００６９】一次巻線１１にバッテリ電流を断続して流
すパワートランジスタ２２は、ＥＣＵ３から送出される
点火信号３１に基づいてオン状態ーオフ状態となり、オ
ン状態からオフ状態になった際に、二次巻線１２に数十
ｋＶの高電圧が発生する。ＥＣＵ３は、エンジン回転速
度、水温、カムポジションセンサ等からの各信号に基づ
いて最適点火時期を決定し、その最適点火時期に火花放
電が行われる様に点火信号３１を送出する。更に、ＥＣ
Ｕ３は、決定した最適点火時期に基づいて、高電圧パル
ス４０の送出すべき時期を決定し、パルス発生指示信号
３２をパルス発生回路４に送出する。

【００７０】尚、本実施例では、ＥＣＵ３とパワートラ
ンジスタ２２とにより、“一次電流通電手段”が構成さ
れる。スパークプラグ１４、１４及びスパークプラグ１
５、１５は、ガソリンエンジンの各シリンダに装着さ
れ、圧縮行程及び排気行程中に、プラス電位の高電圧
（スパークプラグ１５）又はマイナス電位の高電圧（ス
パークプラグ１４）の印加により火花放電する。尚、両
極ＤＬＩの為、着火サイクル側でない側のスパークプラ
グは、排気行程中に無駄な火花放電をするが、略大気圧
に近い状態における放電であるので、要求電圧、アーク
維持電圧は共に小さく、点火エネルギーは常に着火サイ
クル側のスパークプラグに大部分が配分される。

【００７１】パルス発生回路４は、本実施例では、一次
コイル４１の一次端子４１１をバッテリ２１のプラス端
子２１１に接続した昇圧コイル４２と、コレクタを内部
接続端子４１２に接続したパワートランジスタ４３とで
構成される。そして、パワートランジスタ４３がオン状
態からオフ状態になった際、二次コイル４４の二次端子
４４１に、火花放電を起こさない程度のプラスの高電圧
パルス（本実施例では約３ｋＶ）が発生する。

【００７２】ダイオード５３、５３（第一ダイオード）
は、アノードを二次端子４４１に接続し、カソードをダ
イオード５４、５４のアノードに接続している。ダイオ
ード５４、５４（第二ダイオード）は、アノードをダイ
オード５３、５３のカソードに接続し、カソードを二次
巻線１２、１２の二次高圧プラス端子１２１、１２１に
接続している。

【００７３】これらダイオード５３、５４により、パル
ス発生回路４が送出する正極性パルス４０（約３ｋＶ）
を二次高圧プラス端子１２１に印加するとともに、二次
高圧プラス端子１２１に発生したプラス電位の高電圧が
パルス発生回路４に逆流しない様にしている。

【００７４】コンデンサ分圧回路６、６は、一端を接続
線５５、５５に接続したキャパシタ６１、６１（数Ｐ
Ｆ）と、比較的大容量（数千ＰＦ）のキャパシタ６２、
６２とを直列接続し、キャパシタ６２、６２と並列に高
抵抗の抵抗６３、６３（例えば１０ＭΩ）を接続して構
成される。

【００７５】例えば、５ＰＦと１５００ＰＦの場合は、
分圧比が１／３００となり、接続線５５の電位が１／３
００に分圧され、分圧電圧６０は燃焼状態検出回路８に
入力される。放電回路７、７は、第１実施例と同様、図
２（ａ）〜（ｃ）に示す半導体素子７１、７１と、ダイ
オード５３、５４の接続線５５、５５に挿入される抵抗
７２（数ｋΩ）とにより構成され、半導体素子７１のエ
ミッタ（又はソース、カソード）が接地され、半導体素
子７１のべース（又はゲート）にはパルス発生指示信号
３２が入力される。

【００７６】この放電回路７、７の半導体素子７１、７
１は、パルス発生指示信号３２がハイレベルを維持する
間（点火タイミングの後）、導通して接続線５５、５５
に蓄積した電荷を強制的に逃がす。燃焼状態検出回路８
は、以下に述べる様に、高電圧パルス４０の印加により
現れる分圧電圧６０の減衰具合に基づいて、スパークプ
ラグ１４、１５を配設した各シリンダの燃焼状態を検出
する。

【００７７】正常燃焼が行われると、中心電極−外側電
極間にイオン電流が流れる為、高電圧パルス４０の印加
により現れる分圧電圧６０は早期に減衰し、燃焼状態検
出回路８は正常燃焼が行なわれたと判別する。燃焼失火
が発生すると、中心電極−外側電極間にイオン電流が流
れないので、高電圧パルス４０の印加により現れる分圧
電圧６０が緩やかに減衰し、燃焼状態検出回路８は失火
が発生したと判別する。尚、高電圧パルス４０の印加に
より生じた電荷は次の火花放電時に抜ける。

【００７８】火花失火が発生すると、電荷が蓄積するの
で高電圧パルス４０の印加により現れる分圧電圧６０が
緩やかに減衰し、燃焼状態検出回路８は失火が発生した
と判別する。尚、火花放電が起きないので、火花放電タ
イミングの際に高電圧パルス４０の印加により生じた電
荷は抜けないが、次に高電圧パルス４０が印加される直
前に放電回路７の半導体素子７１が導通して、接続線５
５に蓄積した電荷を強制的に逃がす。

【００７９】次に、本実施例の利点を述べる。〔オ〕両極ディストリビュータレスイグニッションＢ
は、火花失火等により接続線５５に蓄積する電荷を、パ
ルス発生指示信号３２のハイレベル状態により作動する
放電回路７により強制的に逃がす構成である。

【００８０】この為、接続線５５の電位の減衰特性（高
電圧パルス４０の印加により生じる）を毎回正常に観測
する事ができ、燃焼失火及び火花失火が確実に判定でき
る。尚、パルス発生回路４が一つ、コンデンサ分圧回路
６が二つ、ダイオード５３が二つであるので、著しいコ
スト高を招かないとともに、配設スペースが著しく大き
くならない。

【００８１】その他、〔ウ〕、〔エ〕に準じた利点も有
する。次に、本発明の第３実施例（請求項１、４、５、
６に対応）を図７に基づいて説明する。燃焼状態検出装
置を組み付けたディストリビュータ式のイグニッション
システムＣは、イグニッションコイル１と、一次巻線１
１に接続したバッテリ２１及びパワートランジスタ２２
と、パワートランジスタ２２に点火信号を送出するＥＣ
Ｕ３と、ロータ１６３を二次巻線１２の一端１２３（高
圧プラス端子）に電気接続したディストリビュータ１６
と、中心電極をサイド・エレクトロード１６２にハイテ
ンションコード１７により電気接続し、外側電極を気筒
側に接地した、各気筒毎のスパークプラグ１８と、正極
性の高電圧パルス４０を発生するパルス発生回路４と、
ダイオード５３、５３…５３と、ダイオード５４、５４
…５４と、接続線５５、５５…５５の電位を分圧するコ
ンデンサ分圧回路６、６…６と、接続線５５、５５…５
５に蓄積した電荷を強制的に逃がす放電回路７、７…７
と、分圧電圧６０…６０を入力する燃焼状態検出回路８
とを有する。

【００８２】イグニッションコイル１は、構造が第１実
施例のものと同一であるが、二次巻線１２の他端１２４
（マイナス端子）は接地されている。イグニッションコ
イル１で発生した高電圧は、センターコード１９を介し
てセンタ・エレクトロード１６１に伝わり、センタ・コ
ンタクトピースからロータ１６３に印加されてサイド・
エレクトロード１６２…１６２に伝わり、ハイテンショ
ンコード１７、１７…１７によりスパークプラグ１８…
１８に配電される。

【００８３】ＥＣＵ３は、エンジン回転速度、水温、カ
ムポジションセンサ等からの各信号に基づいて最適点火
時期を決定して点火信号３１を送出する。そして、回転
するロータ１６３が、各気筒に装着したスパークプラグ
１８、１８…１８が接続されているサイド・エレクトロ
ード１６２…１６２に向き合つた際に、丁度、イグニッ
ションコイル１の二次巻線１２側に高電圧が発生する様
に設定されている。

【００８４】扇状となったロータ１６３の先端とサイド
・エレクトロード１６２…１６２との間には、約０．５
ｍｍのギャップがあるが、大気圧である為、点火用の高
電圧が僅かな損失で乗り越え、スパークプラグ１８、１
８…１８に到達する。四サイクルエンジンの場合は、ク
ランクシャフトが二回転すると一回の点火行程があるの
で、ディストリビュータ１６のロータ１６３は、エンジ
ンのクランクシャフトが二回転する間に一回転する様に
ギヤ比が決められている。

【００８５】ダイオード５３、５３…５３（第一ダイオ
ード）は、アノードを二次端子４４１に接続し、カソー
ドをダイオード５４…５４のアノードに接続している。
ダイオード５４、５４…５４（第二ダイオード）は、ア
ノードをダイオード５３…５３のカソードに接続し、カ
ソードを各ハイテンションコード１７…１７に電気接続
している。

【００８６】これらダイオード５３、５４によりパルス
発生回路４が送出する正極性パルス４０（約３ｋＶ）を
ハイテンションコード１７に印加するとともに、火花点
火用の高電圧をパルス発生回路４に逆流させない様にし
ている。パルス発生回路４は、第１、第２実施例と同様
に、一次コイル４１の一次端子４１１をバッテリ２１の
プラス端子２１１に接続した昇圧コイル４２と、コレク
タを内部接続端子４１２に接続したパワートランジスタ
４３とで構成される。そして、パワートランジスタ４３
がオン状態からオフ状態になった際、二次コイル４４の
二次端子４４１に、火花放電を起こさない程度のプラス
の高電圧パルス４０（本実施例では約３ｋＶ）が発生す
る。

【００８７】コンデンサ分圧回路６、６…６は、一端を
接続線５５、５５…５５に接続したキヤパシタ６１（数
ＰＦ）と、比較的大容量（数千ＰＦ）のキャパシタ６２
とを直列接続し、キャパシタ６２と並列に高低抗の抵抗
６３（例えば１０ＭΩ）を接続して構成される。

【００８８】例えば、５ＰＦと１５００ＰＦの場合は、
分圧比が１／３００となり、接続線５５の電位が１／３
００に分圧され、分圧電圧６０は燃焼状態検出回路８に
入力される。放電回路７、７…７は、第１、第２実施例
と同様、図２（ａ）〜（ｃ）に示す半導体素子７１と、
ダイオードの接続線５５…５５間に挿入される抵抗７
２、７２（数ｋΩ）とにより構成され、半導体素子７１
のエミッタ（又はソース、カソード）が接地され、半導
体素子７１のべース（又はゲート）にはパルス発生指示
信号３２が入力される。

【００８９】この放電回路７、７…７の半導体素子７１
は、点火タイミングの終了後であって、パルス発生回路
４が高電圧パルス４０を発生する直前の、パルス発生指
示信号３２がハイレベルを維持する間、導通して接続線
５５…５５に蓄積した電荷を強制的に逃がす。

【００９０】燃焼状態検出回路８は、以下に述べる様
に、高電圧パルス４０の印加により現れる分圧電圧６０
の減衰具合に基づいて、スパークプラグ１８、１８…１
８を配設した各シリンダの燃焼状態を検出する。正常燃
焼が行われると、スパークプラグ１８の中心電極−外側
電極間にイオン電流が流れる為、高電圧パルス４０の印
加により現れる分圧電圧６０は早期に減衰し、燃焼状態
検出回路８は正常燃焼が行なわれたと判別する。

【００９１】燃焼失火が発生すると、中心電極−外側電
極間にイオン電流が流れないので、高電圧パルス４０の
印加により現れる分圧電圧６０が緩やかに減衰し、燃焼
状態検出回路８は失火が発生したと判別する。尚、高電
圧パルス４０の印加により蓄積した電荷は次の火花放電
時に抜ける。

【００９２】火花失火が発生すると、電荷が蓄積するの
で高電圧パルス４０の印加により現れる分圧電圧６０が
緩やかに減衰し、燃焼状態検出回路８は失火が発生した
と判別する。尚、火花放電が起きないので、火花放電タ
イミングの際に正極性パルス４０の印加により生じた電
荷は抜けないが、次に高電圧パルス４０が印加される直
前に放電回路７の半導体素子７１が導通して、接続線５
５に蓄積した電荷を強制的に逃がす。

【００９３】次に、本実施例の利点を述べる。〔カ〕燃焼状態検出装置を組み付けたディストリビュー
タ式イグニッションシステムＣは、火花失火等により接
続線５５に蓄積する電荷を、パルス発生指示信号３２の
ハイレベル状態により作動する放電回路７により強制的
に逃がす構成である。

【００９４】この為、接続線５５の電位の減衰特性（高
電圧パルス４０の印加により生じる）を毎回正常に観測
する事ができ、燃焼失火及び火花失火が確実に判定でき
る。尚、パルス発生回路４が一つであるので、著しいコ
スト高を招かないとともに、配設スペースが著しく大き
くならない。

【００９５】その他、〔ウ〕、〔エ〕に準じた利点も有
する。以上、本発明の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様
をとることができる。例えば、第１実施例〜第３実施例
において、点火信号３１を利用し、点火信号３１がハイ
レベルからローレベルになった時に放電回路７の半導体
素子７１へハイレベルパルスを出力する回路を設け、こ
の時に浮遊容量に蓄積した電荷を強制的に逃がす構成に
しても良い。

【００９６】又、第１実施例〜第３実施例において、半
導体素子７１を導通状態にする駆動信号を、別途、ＥＣ
Ｕ３が送出する構成であっても良い。この場合は、減衰
を観測するべき接続線５５の蓄積電荷のみを放電する様
に、半導体素子７１を選択駆動すると、半導体素子７１
の発熱が抑えられて良い。

【００９７】一方、放電手段としては、他の半導体、継
電型リレー、又は光電型スイッチング素子等のスイッチ
ング素子を用いても良く、更には、こうしたスイッチン
グ素子以外にも、例えば、図８に示す如く、抵抗器Ｒを
用いて放電回路を構成するようにしてもよい。

【００９８】即ち、図８は、第２実施例の両極ディスト
リビュータレスイグニッションシステムＢ（図６）にお
いて、半導体素子７１、７１及び抵抗７２、７２からな
る放電回路７、７に代えて、コンデンサ分圧回路６、６
に、夫々、放電用の抵抗器Ｒ、Ｒを並列接続した両極Ｄ
ＬＩを表わしているが、図８に示すように、コンデンサ
分圧回路６、６に抵抗器Ｒ、Ｒを並列接続し、この抵抗
器Ｒ、Ｒを介して、接続線５５、５５に蓄積した電荷を
継続的に放電させるようにしても、第２実施例と同様の
効果を得ることができる。

【００９９】尚、この場合、燃焼状態検出回路８におい
て、コンデンサ分圧回路６、６により得られた分圧電圧
６０、６０の減衰特性から燃焼状態を検出できるように
するには、抵抗器Ｒ、Ｒの抵抗値を、点火用高電圧の印
加に伴う正常燃焼後にスパークプラグ１４、１４の放電
電極間（中心電極−外側電極間）に生じる抵抗値よりも
充分大きくする（例えば１０Ｍ〜１００ＭΩ）必要があ
る。

【０１００】また一方で、抵抗器Ｒの抵抗値が大き過ぎ
る場合は、初期の目的である蓄積電荷の放電を充分に行
うことができない。即ち、連続失火した場合に、コンデ
ンサ分圧回路６、６の分圧電圧６０、６０を出力する部
位の電圧が沈みきってしまわないことが必要であり、そ
のためには、コンデンサ分圧回路６、６の接地側のコン
デンサ６２、６２の静電容量と、そのコンデンサ６２、
６２に並列に接続された抵抗６３、６３の抵抗値との積
によって決まる放電時定数よりも、コンデンサ分圧回路
６、６の接続線５５、５５側のコンデンサ６１、６１の
静電容量と、抵抗器Ｒ、Ｒの抵抗値との積によって決ま
る放電時定数が小さくなることが必要である。

【０１０１】従って、抵抗器Ｒ，Ｒの抵抗値の上限は、
このような条件を満足するように制限すればよく、具体
的には、例えば、コンデンサ分圧回路６、６の容量分圧
比を、接続線５５、５５側のコンデンサ６１、６１の静
電容量を５０ｐＦ、接地側のコンデンサ６２、６２の静
電容量を１００００ｐＦとして、１／２００とした場
合、抵抗器Ｒの抵抗値を１０ＭΩとして、この抵抗器Ｒ
による放電時定数を０．５ｍsec.程度に設定すればよ
い。但し、この場合、接地側のコンデンサ６２、６２に
並列接続される抵抗６３、６３には、上記実施例と同
様、１０ＭΩ程度の抵抗器を用いればよい。

【０１０２】そして、このように放電手段を、コンデン
サ分圧回路６に並列に接続した抵抗器Ｒを用いて構成し
た場合、例えば、高電圧パルスを１ｋＶ，抵抗器Ｒの抵
抗値を１０ＭΩとすれば、抵抗値Ｒに加わる電力は０．
１Ｗ程度であるため、抵抗器Ｒには、一般に用いられて
いる抵抗器を使用することができ、上記各実施例のよう
にトランジスタ，ＭＯＳ−ＦＥＴ，サイリスタ等の高価
な半導体素子を用いる必要がなく、またこれら半導体素
子をオンして放電させる放電タイミングの制御も不要と
なるので、極めて安価に且つ簡単な構成にて実現するこ
とができる。

【０１０３】尚、放電手段にこうした抵抗器Ｒを用いる
構成は、図８に示した両極ディストリビュータレスイグ
ニッションシステムＢ以外にも、第１実施例にて説明し
た単極ディストリビュータレスイグニッションシステム
Ａ（図１）であっても、第３実施例にて説明したディス
トリビュータ式のイグニッションシステムＣ（図７）で
あっても、同様に適用して同様の効果を得ることができ
るのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の燃焼状態検出装置を組付けた単
極ＤＬＩの電気回路図である。

【図２】放電回路に用いる半導体素子の接続説明図で
ある。

【図３】単極ＤＬＩにおいて各気筒が正常燃焼した場
合の各部の波形を示す波形図である。

【図４】第１実施例の単極ＤＬＩにおいて気筒＃２で
燃焼失火した場合の各部の波形を示す波形図である。

【図５】第１実施例の単極ＤＬＩにおいて気筒＃２で
火花失火した場合の各部の波形を示す波形図である。

【図６】第２実施例の燃焼状態検出装置を組付けた両
極ＤＬＩの電気回路図である。

【図７】第３実施例の燃焼状態検出装置を組付けたデ
ィストリビュータ式イグニッションシステムの電気回路
図である。

【図８】放電手段を抵抗器を用いて構成した燃料状態
検出装置を組付けた両極ＤＬＩの電気回路図である。

【図９】従来技術の単極ＤＬＩの電気回路図である。

【図１０】燃焼状態検出装置（試作品）を組み付けた
単極ＤＬＩの電気回路図である。

【図１１】図１０の単極ＤＬＩにおいて気筒＃２で燃
焼失火した場合の各部の波形を示す波形図である。

【図１２】図１０の単極ＤＬＩにおいて気筒＃２で火
花失火した場合の各部の波形を示す波形図である。

【符号の説明】

１…イグニッションコイル３…ＥＣＵ（一次電流通
電手段）４…パルス発生回路（パルス発生手段）５…ダイオ
ード６…分圧回路（分圧手段）７…放電回路（放電手
段）８…燃焼状態検出回路（燃焼状態検出手段）１０、１４、１５、１８…スパークプラグ１１…一次巻線１２…二次巻線１６…ディスト
リビュータ１７…ハイテンションコード２２…パワートランジスタ（一次電流通電手段）３２…パルス発生指示信号（制御パルス信号）４０
…高電圧パルス４１…一次コイル４２…昇圧コイル４３…パワートランジスタ（半導体スイッチング素子）４４…二次コイル５１…カソード５２…アノード５３…ダイオード（第一ダイオード）５４…ダイオード（第二ダイオード）５５…接続線６０…分圧電圧７１…半導体素子１２１…二次高圧プラス端子（正極）１２２…二次マイナス端子｛二次高圧マイナス端子（負
極）｝１６２…サイド・エレクトロードＲ…抵抗器（放電
手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 17/12 G01M 15/00 G01N 27/62

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】イグニッションコイルの一次巻線に流す
一次電流の断続により二次巻線に点火用高電圧を周期的
に発生させ、前記二次巻線に発生した点火用高電圧を、多気筒内燃機
関の各気筒に装着した複数のスパークプラグに給電し、火花放電終了からつぎの点火用高電圧が発生する迄の間
に、火花放電を起こさない程度の高電圧パルスをダイオ
ードを介して前記二次巻線側に印加し、前記ダイオードの通過側端に生じる電圧の減衰特性に基
づいて各気筒の燃焼状態を検出するイグニッションシス
テムの燃焼状態検出方法において、前記イグニッションコイルの二次巻線側に蓄積した電荷
を、つぎの高電圧パルスが給電される迄に放電させるこ
とを特徴とするイグニッションシステムの燃焼状態検出
方法。
【請求項２】二次巻線を一次巻線と独立して巻回し
た、気筒と同数のイグニッションコイルと、これらイグニッションコイルの一次巻線に、バッテリ電
流を断続して順繰りに流す一次電流通電手段と、中心電極側を前記二次巻線の一方端側に各々電気接続
し、外側電極側を気筒側に各々接地した、各気筒毎のス
パークプラグとを備える、単極ディストリビュータレス
イグニッションシステムの燃焼状態検出装置であって、何れかのスパークプラグの火花放電が終了してから、次
に放電する別のスパークプラグに点火用高電圧が印加さ
れる迄の期間中に、火花放電を起こさない程度の高電圧
パルスを出力するパルス発生手段と、前記高電圧パルスを前記二次巻線の他方端に印加する、
逆流防止用のダイオードと、該ダイオードのカソード側の電位を分圧する分圧手段
と、前記高電圧パルスの印加後における分圧電圧の減衰特性
に基づいて燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、前記イグニッションコイルの二次巻線側に蓄積した電荷
を、前記パルス発生手段が次の高電圧パルスを出力する
迄に放電させる放電手段と、を備えたことを特徴とする燃焼状態検出装置。
【請求項３】複数の同時点火用のイグニッションコイ
ルと、これら複数のイグニッションコイルの一次巻線に、バッ
テリ電流を断続して順繰りに流す一次電流通電手段と、中心電極を前記イグニッションコイルの二次巻線の正極
側に各々電気接続し、外側電極を各々接地したプラス点
火のスパークプラグと、中心電極を前記二次巻線の負極側に各々電気接続し、外
側電極を各々接地したマイナス点火のスパークプラグと
を備える、両極ディストリビュータレスイグニッション
システムの燃焼状態検出装置であって、何れかのスパークプラグの火花放電が終了してから、次
に放電する別のスパークプラグに点火用高電圧が印加さ
れる迄の期間中に、火花放電を起こさない程度の正極性
の高電圧パルスを出力するパルス発生手段と、アノードを前記パルス発生手段の出力端に電気接続した
第一ダイオードと、アノードを前記第一ダイオードのカソードに電気接続
し、カソードを前記二次巻線の正極側に電気接続した第
二ダイオードと、前記第一ダイオードのカソードと前記第二ダイオードの
アノードとを結線する接続線の電位を分圧する分圧手段
と、前記高電圧パルスの印加後における分圧電圧の減衰特性
に基づいて燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、前記接続線に蓄積した電荷を、前記パルス発生手段が次
の高電圧パルスを出力する迄に放電させる放電手段と、を備えたことを特徴とする燃焼状態検出装置。
【請求項４】一次巻線及び二次巻線を有するイグニッ
ションコイルと、該イグニッションコイルの一次巻線に、バッテリ電流を
断続して流す一次電流通電手段と、ロータ側を前記二次巻線の一方端に電気接続したディス
トリビュータと、中心電極を前記ディストリビュータのサイド・エレクト
ロードにハイテンションコードにより電気接続し、外側
電極を気筒側に接地した、各気筒毎のスパークプラグと
を備えたイグニッションシステムの燃焼状態検出装置で
あって、何れかのスパークプラグの火花放電終了後に、火花放電
を起こさない程度の高電圧パルスを出力するパルス発生
手段と、アノードを前記パルス発生手段の出力端に電気接続した
第一ダイオードと、アノードを前記第一ダイオードのカソードに電気接続
し、カソードを前記ハイテンションコードに電気接続し
た第二ダイオードと、前記第一ダイオードのカソードと前記第二ダイオードの
アノードとを結線する接続線の電位を分圧する分圧手段
と、前記高電圧パルスの印加後における分圧電圧の減衰特性
に基づいて燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、前記接続線に蓄積した電荷を、前記パルス発生手段が次
の高電圧パルスを出力する迄に放電させる放電手段と、を備えたことを特徴とする燃焼状態検出装置。
【請求項５】前記放電手段は、トランジスタ、ＭＯＳ
−ＦＥＴ、又はサイリスタ等の半導体素子を備え、前記
パルス発生手段が次の高電圧パルスを出力する直前に、
該半導体素子を介して、前記イグニッションコイルの二
次巻線側又は前記接続線に蓄積した電荷を放電させるこ
とを特徴とする請求項２又は請求項３又は請求項４記載
の燃焼状態検出装置。
【請求項６】前記パルス発生手段は、入力される制御
パルス信号により一次コイル電流を断続する半導体スイ
ッチング素子と、前記一次コイルより多く巻回したニ次
コイルとを有する昇圧コイルとにより構成され、前記制御パルス信号は前記半導体素子にも入力され、前
記制御パルス信号がハイレベルになると前記半導体素子
が導通状態になって強制放電が実施され、前記制御パルス信号がハイレベル状態からローレベルに
転じた時、前記昇圧コイルの前記二次コイルに前記高電
圧パルスが発生する請求項５記載の燃焼状態検出装置。
【請求項７】前記放電手段は、前記分圧手段に並列接
続され、少なくとも正常燃焼後に前記スパークプラグの
放電電極間に生じる抵抗値よりも大きい抵抗値を有する
抵抗器からなり、該抵抗器を介して、前記イグニッショ
ンコイルの二次巻線側又は前記接続線に蓄積した電荷を
所定の時定数にて放電させることを特徴とする請求項２
又は請求項３又は請求項４記載の燃焼状態検出装置。