JP3710064B2 - 内燃機関のイオン電流検出装置 - Google Patents
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関における燃焼により生じるイオン量の変化を検出することにより、少なくとも内燃機関の失火またはノッキング等の発生を検知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】
内燃機関のシリンダー内で燃料を燃焼させるとイオンが発生することが一般に知られている。そこで、シリンダー内に高電圧を印加したプローブを設置すると、このイオンをイオン電流として観測することができる。また、内燃機関でノックが発生すると、このイオン電流にノックの振動成分が重畳するため、この振動成分を抽出することでノックの発生を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１-１４０７４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、例えば直列４気筒エンジンにおける点火コイルは、隣接する点火コイルと軸心方向が同一となる向きに配置され、ホルダー等を使用し点火コイル同士を固定することにより、エンジンに取り付けられる。
【０００５】
このため、他気筒点火コイルまたは次気筒点火コイルへの通電開始時に、前記他気筒点火コイルまたは前記次気筒点火コイルの通電開始による電磁誘導により、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流または偽のノックが発生したかのような偽のイオン電流が発生する。そして、偽のイオン電流によって偽のノック成分信号が発生してしまい、この時の偽のノックパルスによって誤った燃焼パルスを発生してしまうことになり、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をしてしまうという問題がある。
【０００６】
この発明は上述した問題点を解消するためになされたもので、偽のイオン電流を発生させることなく、その結果、偽のノック成分信号も発生することがなく、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をすることのない点火コイルの配置構成を有し、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得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関のイオン電流検出装置は、内燃機関の燃焼室内における点火直後に、点火用高電圧を発生する複数の点火コイルの２次側に接続された点火プラグに発生す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おいて、前記複数の点火コイルを、少なくとも隣接する点火コイル間の軸心方向が同一方向にならないように配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のイオン電流検出装置における点火コイルの配置構成を示す説明図である。この図１（Ａ）〜（Ｄ）は、直列４気筒エンジンにおける点火コイルの配置構成を示すものである。すなわち、順次１気筒、２気筒、３気筒、４気筒の点火コイル２１〜２４の軸心方向を示し、隣接する点火コイルの軸心方向が互いに同一にならないようにしている。黒丸印は各点火コイルの向きを示している。そして、図２に示すように、各点火コイル２１〜２４は、その向きが図１（Ａ）〜（Ｄ）に示す黒丸印の向きに対応してヘッドカバー３０に固定されエンジン４０に装着されている。
【０００９】
このように点火コイル２１〜２４を配置することにより、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、各点火コイル２１〜２４で発生した磁界２１ａ〜２４ａが隣接する点火コイルに及ぼす影響を軽減することができ、偽のイオン電流が発生しなくなる。その結果、偽のイオン電流信号が検出されない。そして、ノック成分信号は正規のノックパルスのみとなる。
【００１０】
以下、実施の形態１における動作及び作用効果を、図３に示す従来例での点火コイル配置による電磁誘導発生を示す図と、図４に示す従来例と実施の形態１における動作を比較して示すタイミングチャートを用いて説明する。
【００１１】
例えば直列４気筒エンジンにおいて、１気筒の点火コイル２１に点火信号を供給して通電開始し（図４（Ａ）参照）、その後、他気筒（２気筒〜４気筒）の点火コイル２Ｘに点火信号を供給して通電開始する（図４（Ｂ）参照）。この場合、従来例のように各点火コイルの向きを同一の向きに一致させた配置でイオン電流の検出を行えば、図３に示すように、１気筒の点火コイル２１では、他気筒点火コイル（２気筒〜４気筒）２Ｘへの通電開始時に発生する磁界２Ｘａの影響を受ける。これにより、１気筒の点火コイル２１に流れるイオン電流には、ノックの振動成分が重畳されたイオン電流の他に、磁界２Ｘａの影響により誘導された、燃焼パルスしきい値を超える偽のイオン電流Ｉｆが図示方向に発生する（図４（Ｃ）参照）。
【００１２】
また、燃焼パルスには、正規の燃焼パルスの他に、前記偽のイオン電流Ｉｆによって誤パルスが発生し（図４（Ｄ）参照）、ノック成分信号には、ノック検出しきい値を大きく超えるノック成分信号が発生する（図４（Ｅ）参照）。この時、ノックパルスは、正規のノックパルスの他に、誤パルスを発生してしまう（図４（Ｆ）参照）。
【００１３】
そこで、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、隣接する点火コイルの軸心方向が同一にならないようにして、図２に示すように、点火コイル２１〜２４を固定しエンジン４０に装着する。このことにより、各点火コイル２１〜２４で発生した磁界２１ａ〜２４ａが隣接する点火コイルに及ぼす影響を軽減することができ、偽のイオン電流Ｉｆが発生しなくなる。その結果、図４（Ｇ）に示すようなイオン電流となり、燃焼パルスは、図４（Ｈ）に示すように正規の燃焼パルス以外は発生しなく、偽のイオン電流信号が検出されない。そして、ノック成分信号は、図４（Ｉ）に示すようになり、図４（Ｊ）に示すように正規のノックパルスのみとなる。
【００１４】
従って、実施の形態１によれば、複数の点火コイルを、少なくとも隣接する点火コイルの軸心方向が同一方向にならないように配置することにより、偽のイオン電流を発生させることない。その結果、偽のノック成分信号も発生することがなく、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をすることがなく、イオン電流の検出精度を向上させることができる。
【００１５】
実施の形態２．
前記点火コイルをエンジンに取り付ける際に、その配置を保持するために、図５に示すように、点火コイルの向きによって配置位置を予め定めたホルダー５０を使用し、点火コイル２１〜２４同士を固定することにより、常に実施の形態１の意図する配置、すなわち隣接する点火コイル間の点火コイルの向きが同一にならない配置により点火コイル２１〜２４をエンジン４０に装着することができる。
【００１６】
尚、本実施の形態２においては、直列４気筒エンジンに直接配置される点火コイルについて記述しているが、エンジンの形態、点火コイル配置位置等に関係無く、複数の点火コイルを使用するエンジンについては同様の効果を得ることができる。
【００１７】
図６は、上述した実施の形態１及び２における点火コイルの配置構成及びエンジンへの装着構成が適用される公知（特開２００１-１４０７４０号公報）のノック検出装置を示す回路図である。この回路図においては、まず、点火プラグ１をイオン電流の検出プローブとしている。そして、点火コイル２の２次電圧を利用してイオン電流を検出するための高電圧（バイアス電圧）をバイアス手段３にチャージしている。点火のための放電が終了すると、放電期間中にチャージされたバイアス電圧が点火プラグ１端に印加されイオン電流が検出される。この装置では、ノック検出回路４がイオン電流から抽出された振動成分を所定のしきい値基づいてパルス波形に波形整形し、そのパルス波形のパルス数の変動をＥＣＵ５で演算処理し、その結果により点火時期を調整してノックの発生を抑制している。
【００１８】
また、図７は、上記ノック検出回路４を詳細に示すブロック図である。前記バイアス手段３によって印加される高電圧によってイオン電流が入力されると、イオン電流は電流分配器６によって、ノック振動成分を抽出するバンドパスフィルター（ＢＰＦ）７と燃焼判定用の比較部８に分配される。前記比較部８は所定のしきい値８ａよりも大きい場合は燃焼ありと判定し、ＥＣＵ５にパルスを出力する。このパルスによって燃焼/失火が判定可能である。
【００１９】
また、ノックの振動成分は前記ＢＰＦ７で抽出された後、アンプ９で増幅される。その振動成分がノック判定用比較部１０で所定のしきい値１０ａよりも大きい場合はノックありと判定され、出力部１１を介してＥＣＵ５にノックパルスを出力する。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の点火コイルを、少なくとも隣接する点火コイルの向きが同一方向にならないように配置することにより、他気筒コイルからの電磁誘導の影響を受けなくなり、偽のイオン電流を発生させることない。その結果、偽のノック成分信号も発生することがなく、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をすることがなく、イオン電流の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のイオン電流検出装置における点火コイルの配置構成を示す説明図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のイオン電流検出装置における点火コイルのエンジンへの装着例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１における作用効果を説明するのに用いた従来例での点火コイル配置による電磁誘導発生を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１における動作を従来例と比較して示すタイミングチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態２に係る内燃機関のイオン電流検出装置における点火コイルのエンジンへの装着例を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態１及び２における点火コイルの配置構成及びエンジンへの装着構成が適用される公知（特開２００１-１４０７４０号公報）のノック検出装置を示す回路図である。
【図７】 図６のノック検出回路４を詳細に示すブロック図である。
【符号の説明】
２１〜２４ 点火コイル、２１ａ〜２４ａ 磁界、３０ ヘッドカバー、４０エンジン、５０ ホルダー。
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関における燃焼により生じるイオン量の変化を検出することにより、少なくとも内燃機関の失火またはノッキング等の発生を検知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】
内燃機関のシリンダー内で燃料を燃焼させるとイオンが発生することが一般に知られている。そこで、シリンダー内に高電圧を印加したプローブを設置すると、このイオンをイオン電流として観測することができる。また、内燃機関でノックが発生すると、このイオン電流にノックの振動成分が重畳するため、この振動成分を抽出することでノックの発生を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１-１４０７４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、例えば直列４気筒エンジンにおける点火コイルは、隣接する点火コイルと軸心方向が同一となる向きに配置され、ホルダー等を使用し点火コイル同士を固定することにより、エンジンに取り付けられる。
【０００５】
このため、他気筒点火コイルまたは次気筒点火コイルへの通電開始時に、前記他気筒点火コイルまたは前記次気筒点火コイルの通電開始による電磁誘導により、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流または偽のノックが発生したかのような偽のイオン電流が発生する。そして、偽のイオン電流によって偽のノック成分信号が発生してしまい、この時の偽のノックパルスによって誤った燃焼パルスを発生してしまうことになり、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をしてしまうという問題がある。
【０００６】
この発明は上述した問題点を解消するためになされたもので、偽のイオン電流を発生させることなく、その結果、偽のノック成分信号も発生することがなく、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をすることのない点火コイルの配置構成を有し、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得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関のイオン電流検出装置は、内燃機関の燃焼室内における点火直後に、点火用高電圧を発生する複数の点火コイルの２次側に接続された点火プラグに発生す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おいて、前記複数の点火コイルを、少なくとも隣接する点火コイル間の軸心方向が同一方向にならないように配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のイオン電流検出装置における点火コイルの配置構成を示す説明図である。この図１（Ａ）〜（Ｄ）は、直列４気筒エンジンにおける点火コイルの配置構成を示すものである。すなわち、順次１気筒、２気筒、３気筒、４気筒の点火コイル２１〜２４の軸心方向を示し、隣接する点火コイルの軸心方向が互いに同一にならないようにしている。黒丸印は各点火コイルの向きを示している。そして、図２に示すように、各点火コイル２１〜２４は、その向きが図１（Ａ）〜（Ｄ）に示す黒丸印の向きに対応してヘッドカバー３０に固定されエンジン４０に装着されている。
【０００９】
このように点火コイル２１〜２４を配置することにより、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、各点火コイル２１〜２４で発生した磁界２１ａ〜２４ａが隣接する点火コイルに及ぼす影響を軽減することができ、偽のイオン電流が発生しなくなる。その結果、偽のイオン電流信号が検出されない。そして、ノック成分信号は正規のノックパルスのみとなる。
【００１０】
以下、実施の形態１における動作及び作用効果を、図３に示す従来例での点火コイル配置による電磁誘導発生を示す図と、図４に示す従来例と実施の形態１における動作を比較して示すタイミングチャートを用いて説明する。
【００１１】
例えば直列４気筒エンジンにおいて、１気筒の点火コイル２１に点火信号を供給して通電開始し（図４（Ａ）参照）、その後、他気筒（２気筒〜４気筒）の点火コイル２Ｘに点火信号を供給して通電開始する（図４（Ｂ）参照）。この場合、従来例のように各点火コイルの向きを同一の向きに一致させた配置でイオン電流の検出を行えば、図３に示すように、１気筒の点火コイル２１では、他気筒点火コイル（２気筒〜４気筒）２Ｘへの通電開始時に発生する磁界２Ｘａの影響を受ける。これにより、１気筒の点火コイル２１に流れるイオン電流には、ノックの振動成分が重畳されたイオン電流の他に、磁界２Ｘａの影響により誘導された、燃焼パルスしきい値を超える偽のイオン電流Ｉｆが図示方向に発生する（図４（Ｃ）参照）。
【００１２】
また、燃焼パルスには、正規の燃焼パルスの他に、前記偽のイオン電流Ｉｆによって誤パルスが発生し（図４（Ｄ）参照）、ノック成分信号には、ノック検出しきい値を大きく超えるノック成分信号が発生する（図４（Ｅ）参照）。この時、ノックパルスは、正規のノックパルスの他に、誤パルスを発生してしまう（図４（Ｆ）参照）。
【００１３】
そこで、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、隣接する点火コイルの軸心方向が同一にならないようにして、図２に示すように、点火コイル２１〜２４を固定しエンジン４０に装着する。このことにより、各点火コイル２１〜２４で発生した磁界２１ａ〜２４ａが隣接する点火コイルに及ぼす影響を軽減することができ、偽のイオン電流Ｉｆが発生しなくなる。その結果、図４（Ｇ）に示すようなイオン電流となり、燃焼パルスは、図４（Ｈ）に示すように正規の燃焼パルス以外は発生しなく、偽のイオン電流信号が検出されない。そして、ノック成分信号は、図４（Ｉ）に示すようになり、図４（Ｊ）に示すように正規のノックパルスのみとなる。
【００１４】
従って、実施の形態１によれば、複数の点火コイルを、少なくとも隣接する点火コイルの軸心方向が同一方向にならないように配置することにより、偽のイオン電流を発生させることない。その結果、偽のノック成分信号も発生することがなく、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をすることがなく、イオン電流の検出精度を向上させることができる。
【００１５】
実施の形態２．
前記点火コイルをエンジンに取り付ける際に、その配置を保持するために、図５に示すように、点火コイルの向きによって配置位置を予め定めたホルダー５０を使用し、点火コイル２１〜２４同士を固定することにより、常に実施の形態１の意図する配置、すなわち隣接する点火コイル間の点火コイルの向きが同一にならない配置により点火コイル２１〜２４をエンジン４０に装着することができる。
【００１６】
尚、本実施の形態２においては、直列４気筒エンジンに直接配置される点火コイルについて記述しているが、エンジンの形態、点火コイル配置位置等に関係無く、複数の点火コイルを使用するエンジンについては同様の効果を得ることができる。
【００１７】
図６は、上述した実施の形態１及び２における点火コイルの配置構成及びエンジンへの装着構成が適用される公知（特開２００１-１４０７４０号公報）のノック検出装置を示す回路図である。この回路図においては、まず、点火プラグ１をイオン電流の検出プローブとしている。そして、点火コイル２の２次電圧を利用してイオン電流を検出するための高電圧（バイアス電圧）をバイアス手段３にチャージしている。点火のための放電が終了すると、放電期間中にチャージされたバイアス電圧が点火プラグ１端に印加されイオン電流が検出される。この装置では、ノック検出回路４がイオン電流から抽出された振動成分を所定のしきい値基づいてパルス波形に波形整形し、そのパルス波形のパルス数の変動をＥＣＵ５で演算処理し、その結果により点火時期を調整してノックの発生を抑制している。
【００１８】
また、図７は、上記ノック検出回路４を詳細に示すブロック図である。前記バイアス手段３によって印加される高電圧によってイオン電流が入力されると、イオン電流は電流分配器６によって、ノック振動成分を抽出するバンドパスフィルター（ＢＰＦ）７と燃焼判定用の比較部８に分配される。前記比較部８は所定のしきい値８ａよりも大きい場合は燃焼ありと判定し、ＥＣＵ５にパルスを出力する。このパルスによって燃焼/失火が判定可能である。
【００１９】
また、ノックの振動成分は前記ＢＰＦ７で抽出された後、アンプ９で増幅される。その振動成分がノック判定用比較部１０で所定のしきい値１０ａよりも大きい場合はノックありと判定され、出力部１１を介してＥＣＵ５にノックパルスを出力する。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の点火コイルを、少なくとも隣接する点火コイルの向きが同一方向にならないように配置することにより、他気筒コイルからの電磁誘導の影響を受けなくなり、偽のイオン電流を発生させることない。その結果、偽のノック成分信号も発生することがなく、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をすることがなく、イオン電流の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のイオン電流検出装置における点火コイルの配置構成を示す説明図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のイオン電流検出装置における点火コイルのエンジンへの装着例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１における作用効果を説明するのに用いた従来例での点火コイル配置による電磁誘導発生を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１における動作を従来例と比較して示すタイミングチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態２に係る内燃機関のイオン電流検出装置における点火コイルのエンジンへの装着例を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態１及び２における点火コイルの配置構成及びエンジンへの装着構成が適用される公知（特開２００１-１４０７４０号公報）のノック検出装置を示す回路図である。
【図７】 図６のノック検出回路４を詳細に示すブロック図である。
【符号の説明】
２１〜２４ 点火コイル、２１ａ〜２４ａ 磁界、３０ ヘッドカバー、４０エンジン、５０ ホルダー。
Claims (2)
- 内燃機関の燃焼室内における点火直後に、点火用高電圧を発生する複数の点火コイルの２次側に接続された点火プラグに発生す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おいて、
前記複数の点火コイルを、少なくとも隣接する点火コイル間の軸心方向が同一方向にならないように配置した
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１に記載の内燃機関のイオン電流検出装置において、
前記複数の点火コイルは、点火コイルの向きによって配置位置を予め定めた固定手段により隣接する点火コイル間の点火コイルの向きが同一にならないように固定されてエンジンに装着された
ことを特徴とする内燃機関のイオン電流検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP2003102574A JP3710064B2 (ja) | 2003-04-07 | 2003-04-07 | 内燃機関のイオン電流検出装置 |
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