JPH04134181A - イオン電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、爆発行程時に燃焼室内に発生するイオン電
流を検出する装置に関し、特に運転状態によらず検出感
度を向上させたイオン電流検出装置に関するものである
。

［従来の技術］ 一般に、自動車エンジン等に用いられる内燃機間におい
ては、クランク軸と同期駆動される複数の気筒（例えば
、４気筒）により、ＥＣＵ（マイクロコンピュータ）の
制御下で、燃料（混合気）の吸入、圧縮、爆発（点火）
及び排気の４サイクルが繰り返し行われている。このと
き、ピストンで圧縮された燃料が点火サイクルにおいて
最適且つ確実に燃焼されないと、他の気筒に対して異常
な負荷がかかり、エンジンが損傷したり、未然ガス流出
により種々の障害をもたらすおそれがある。従って、内
燃機関の安全を確保するためには、各気筒について確実
に燃焼が行われたか否かを常に検出する必要がある。

このため、従来より、爆発サイクルにおいて点火プラグ
のギャップ間に発生するイオンを流を検出し、イオン電
流レベルに基づいて燃焼°状態を判定する装置が提案さ
れている。更に、イオン電流の検出機能を点火プラグに
設けることにより、小形化を実現した装置も提案されて
いる。

第４図は一般的なイオン電流検出装置を示す回路図であ
る。

図において、（１）は負の高電圧を発生する高圧電源、
（２）は各一端が高圧電源（１）に接続された一次巻線
（２ａ）及び二次巻線（２ｂ）を有する点火コイル、く
３）は−次巻線（２ａ）とグランド間に挿入されたパワ
ートランジスタ、（４）は二次巻ｉ！　（２ｂ）にカソ
ードが接続された逆流防止用のダイオードである。

（５）はダイオード（４）を介して二次巻線（２ｂ）に
接続された点火プラグであり、ダイオード（４）のアノ
ードに接続された放電用電極（５ａ）と、放電用電極（
５ａ）に対向配置されたグランド電極（５ｂ）とを備え
ている。尚、グランド電極（５ｂ）は、点火プラグ（５
）のハウジング即ち燃焼室壁（図示せず）に接続されて
おり、放電用電極（５ａ）及びグランド電極（５ｂ）は
、各気筒の燃焼室内に露出されている。

（６）はダイオード（４）のアノードに接続されてイオ
ン電流工を検出するための数１００ｖ程度の電源、（７
）はダイオード（４）及び点火プラグ（５ａ）の接続点
と電源（６）との間に挿入された逆流防止用のダイオー
ド、（８）は電源（６）とグランドとの間に挿入された
抵抗器、（９）は電源（６）及び抵抗器（８）の接続点
に設けられたイオン電流検出用の出力端子である。

次に、第５図の波形図を参照しながら、第４図に示した
イオン電流検出装置の動作について説明する。

点火サイクルにおいて、ＥＣＵ（図示せず）からの制御
信号Ｃによりパワートランジスタ（３）がオンオフ制御
され、−次巻！！　（２ａ）に流れる一次電流１１の通
電遮断が行われると、−次電流１１の遮断時に、二次巻
線（２ｂ）に負の高電圧からなる二次電圧■２が誘起さ
れる。これにより、点火プラグ（５）のグランド電極（
５ｂ）から放電用電極（５ａ）に向けて放電火花が生じ
、燃焼室内の燃料は爆発する。放電時間τは、通常、１
蒙秒〜１．５Ｍ秒程度である。

このとき、正常に爆発が行われると、燃焼室内に大量の
陽イオンが発生し、この陽イオンは、イオン電流Ｉとな
って放電用電極（５ａ）からダイオード（７）を介して
電源（６）に流れ込み、更に、抵抗器（８）を介してグ
ランドに流れ込む。従って、抵抗器（８）で生じる電圧
降下量を検出すれば、イオン電流Ｉのレベルを知ること
ができ、正常に燃焼が行われたか否かを判定することが
できる。

イオンｔｉＩのレベルは出力端子（９）からＥＣＵに出
力され、ＥＣＵは、点火制御された気筒において正常に
燃焼が行われた否かを判定する。そして、失火等の異常
が判定された場合には、点火タイミングをフィードバッ
ク調整したり、危険防止のために体筒させるなどの処理
を行う。

しかしながら、イオン電流Ｉの立ち上がりタイミングは
運転状態によって異なり、エンジンの高回転時や高負荷
時には、第５図の破線のように早くなるため、イオン電
流Ｉの大半が放電期間内に発生してしまう０通常、点火
プラグ（５）を用いてイオン電流Ｉを検出する場合には
、放電終了後に検出可能な状態となるため、実際に検出
されるイオン電流Ｉは実線のようになり、低いレベルし
か得られなくなる。従って、失火誤検出等が起こり易く
なり、種々の障害を招くことになる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のイオン電流検出装置は以上のように、放電時間τ
を制御する手段を具備していないので、運転状態によっ
ては放電期間中に大半のイオン電流Ｉが発生してしまい
、イオン電流Ｔの検出感度が劣化するという問題点があ
った。

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、運転状態の違いによらず検出感度を向上させ
たイオン電流検出装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段〕 この発明に係るイオン電流検出装置は、運転状態に応じ
て点火プラグの電極間の放電時間を所定時間に制限する
手段を備えたものである。

［作用］ この発明においては、放電期間内にイオン電流の大半が
発生する運転状態では放電時間を所定時間でカットし、
イオン電流検出時期を早める。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例の要部を示す回路図であり、（
１）〜（３）は前述と同様のものである。又、図示しな
い部分は第４図に示した通りである。

（１０）はパワートランジスタ（３）をオンオフ制御す
るための制御信号Ｃを生成するＥＣＵである９Ｅ　Ｃｔ
ｌ　（１０）には、回転数や負荷等の運転状態信号りが
常に入力されており、運転状態に応じて点火プラグ（５
）の電極間の放電時間τを所定時間τ。

に制限する手段が設けられている。

次に、第２図の波形図並びに第４図を参照しながら、第
１図に示したこの発明の一実施例の動作について説明す
る。

前述のように、気筒の爆発行程時において、グランド電
極（５ｂ）と放電用電極（５ａ）との間で放電が行われ
、燃焼室内に発生した陽イオンはイオン電流Ｉとなって
電源（６）に流れる。

このとき、運転状態信号りが通常状態であれば、Ｅ　Ｃ
ｔＪ　（１０）は、第２図の破線のような制御信号Ｃを
生成し、点火コイル（２）の−次電流１１は時刻ｔ２の
タイミングで通電開始され、時刻ｔ、のタイミングで遮
断される。従って、点火コイル（２）の二次電圧■２は
破線のようになり、放電時間τが一次電流Ｉ、の影響を
受けることはなく、放電時間τは約１．５ｍ秒のままで
ある。

一方、運転状態信号りが高回転時又は高負荷時の運転領
域を示している場合は、Ｅ　ＣＵ　＜１０）は制御信号
Ｃの立ち上がりタイミングを実線のように時刻ｔ１に切
換えて、−次電流１１を強制的に通電開始させる。

これにより、二次電圧■２は時刻ｔ１のタイミングで低
下し、放電はカットされる。従って、放電時間は所定時
間τ。（例えば、０．５ｍｍ秒置）に制限される。この
とき、放電時間が短縮される運転領域（例えば、高回転
領域）においては、低回転領域より点火エネルギを必要
としないため、着火性及び燃焼性に支障を及ぼすことは
ない。

所定時間τ。の設定値、並びに放電時間τが制限される
運転状態等は、予め決定されるが、ユーザの要求仕様や
エンジン条件等によって異なる。又、放電時間が切換え
られるときの運転領域は、運転状態信号りによって演算
されるか、又は、マツプ化してＥ　ＣＩＪ　（１０）内
のＲＯＭに格納される。

尚、上記実施例では、−次電流１１の通電により一次電
圧Ｖ２を低下させたが、高圧電源（１）からの供給電圧
を遮断するか、又は、点火コイル（２）の−次巻線（２
ａ）を短絡してもよい。

第３図は電源電圧遮断用のトランジスタ（１１）又は−
次巻線短絡用のトランジスタ（１２）を設けた他の実施
例を示す回路図である。

ここでは、トランジスタ（１１）及び（１２）の両方が
図示されているが、いずれか一方のみが設けられればよ
い。

例えば高回転領域において、電源電圧遮断用のトランジ
スタ（１１）は、Ｅ　ＣＵ　（１０）からの制御信号Ｃ
１によりオフされる。又、−次巻線短絡用のトランジス
タ（１２）は、Ｅ　ＣＵ　（１０）からの制御信号Ｃ２
によりオンされる。これにより、上述したように、高回
転領域において、放電時間は所定時間τ。に制限される
。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、運転状態に応じて点火
プラグの電極間の放電時間を所定時間に制限する手段を
設け、通常の放電期間内にイオン電流の大半を発生する
運転状態では放電時間を所定時間でカットし、イオン電
流検出時期を早めるようにしたので、運転状態の違いに
よらず検出感度を向上させたイオン電流検出装置が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部を示す回路図、第２
図は第１図の動作を説明するための波形図、第３図はこ
の発明の他の実施例の要部を示す回路図、第４図は一般
的なイオン電流検出装置を示す回路図、第５図は従来の
イオン電流検出装置の動作を説明するための波形図であ
る。 （５）・・・点火プラグ　　　（５ａ）・・・放電用電
極（５ｂ）・・・グランドを極　　（１０）・・・ＥＣ
Ｕ（１１）、（１２）・・トランジスタ ■・・・イオン電流　　　　Ｄ・・・運転状態信号Ｃ，
Ｃ，、Ｃ２・・・制御信号 τ・・・放電時間　　　　　τ。・・・所定時間商、図
中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内燃機関の爆発行程時に点火プラグの電極間に発生す
   るイオン電流を検出するイオン電流検出装置において、
   運転状態に応じて前記電極間の放電時間を所定時間に制
   限する手段を備えたことを特徴とするイオン電流検出装
   置。