JPH11280631A - イオン電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧減衰振動によらずイオン電流を精度よく
検出でき、しかも点火プラグの汚損が発生しにくいイオ
ン電流検出装置を提供する。 【解決手段】 点火装置２を構成する点火コイル１２の
二次巻線Ｌ２及び点火プラグ１０と共に閉ループを構成
する充電用ダイオード２８，コンデンサ２４，ダイオー
ド２２には、点火プラグ１０の火花放電時に発生する火
花放電電流Ｉspが流れ、これらと並列接続されたツェナ
ーダイオード２６のツェナー電圧Ｖｚにてコンデンサ２
４が充電される。火花放電の点火タイミング後、設定さ
れた待機時間を経過してから、充電用ダイオード２８の
両端を放電用スイッチ３０にて短絡し、コンデンサ２４
を放電させることにより、火花放電時とは逆極性の高電
圧を点火プラグに印加する。この時流れるイオン電流Ｉ
ioを、ダイオード２２に並列接続された抵抗２２にて検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、点火プラグの火花
放電後に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の失火やノッキング
の他、内燃機関の各種運転状態（空燃比，空燃比のリー
ン限界，排気再循環量の限界等）を検出するために、内
燃機関の点火プラグの火花放電後に、点火プラグの電極
近傍に存在するイオンによって流れるイオン電流を利用
する技術が知られている。

【０００３】即ち、内燃機関のシリンダ内では、点火プ
ラグによる火花放電後の燃焼（火炎伝播）時にイオンが
発生し、このイオンの発生量に応じて点火プラグの電極
間の抵抗値が変化する。そして、イオンの発生量は、内
燃機関の燃焼状態、ひいては内燃機関の運転状態に応じ
て様々に異なる。このため、点火プラグへの点火用高電
圧印加後（つまり点火プラグの火花放電後）に、点火プ
ラグに対して外部から電圧を印加し、それによって流れ
るイオン電流を検出することにより、点火プラグの電極
間の抵抗値の変化（つまり運転状態の変化）を検出する
ことができるのである。

【０００４】ここで、このような検出を行う装置の一例
として、特開平４−１９１４６５号公報に開示されてい
るイオン電流検出装置について説明する。図６に示すよ
うに、まず、このイオン電流検出装置１００が適用され
る点火装置２は、内燃機関の各気筒（図では１気筒のみ
を表す）毎に設けられる点火プラグ１０と、点火プラグ
１０に点火用高電圧を印加する点火コイル１２とを備え
ている。

【０００５】そして、点火コイル１２の一次巻線Ｌ１
は、一端にバッテリ電圧Ｖｂが印加され、他端が点火信
号ＩＧに応じてオン・オフされるパワートランジスタ１
４を介して接地されている。また、点火コイル１２の二
次巻線Ｌ２は、一端が点火プラグ１０の中心電極に接続
され、他端がイオン電流検出装置１００に接続されてい
る。なお、点火プラグ１０の外側電極は接地されてい
る。

【０００６】このように構成された点火装置２では、点
火信号ＩＧがHighレベルであるときに、パワートランジ
スタ１４がオンして、点火コイル１２の一次巻線Ｌ１に
電流が流れる。その後、点火信号ＩＧがLow レベルにな
ってパワートランジスタ１４がターンオフすると、点火
コイル１２の二次巻線Ｌ２に点火用高電圧が発生して、
この点火用高電圧が点火プラグ１０の中心電極に印加さ
れて、点火プラグ１０が火花放電することになる。な
お、火花放電時に点火プラグ１０の中心電極が負極性と
なるようにされており、従って、この火花放電によって
流れる火花放電電流Ｉspは、点火プラグ１０から二次巻
線Ｌ２に向けて流れる。

【０００７】次に、イオン電流検出装置１００は、一端
が接地された抵抗２０と、この抵抗２０に並列接続され
カソードが接地されたダイオード２２と、抵抗２０及び
ダイオード２２の接地側とは反対側に直列接続されたコ
ンデンサ２４と、これら抵抗２０，ダイオード２２，コ
ンデンサ２４に並列接続され、カソードがコンデンサ２
４側端に接続されアノードが接地されたツェナーダイオ
ード２６とからなり、コンデンサ２４とツェナーダイオ
ード２６との接続端が、点火コイル１２の二次巻線Ｌ２
に接続され、抵抗２０の両端電圧を検出値Ｖioとして出
力するようにされている。

【０００８】このように構成されたイオン電流検出装置
１００では、点火プラグ１０の火花放電によって流れる
火花放電電流Ｉspは、コンデンサ２４，ダイオード２２
を通過する電流経路を流れると共に、ツェナーダイオー
ド２６にツェナー電圧Ｖｚを発生させる。このため、コ
ンデンサ２４は、火花放電電流Ｉspにより、ツェナーダ
イオード２６のツェナー電圧Ｖｚからダイオード２２の
順方向電圧Ｖｆだけ小さい電圧Ｖｃ（＝Ｖｚ−Ｖｆ）で
充電されることになる。

【０００９】その後、二次巻線Ｌ２に誘起された点火用
高電圧が低下して、ツェナー電圧Ｖｚより低下すると、
今度はコンデンサ２４の放電により、コンデンサ２４の
充電電圧Ｖｃに応じた検出用高電圧が、点火コイル１２
の二次巻線Ｌ２を介して点火プラグ１０に印加されるこ
とにより、点火プラグ１０の電極間に発生したイオン量
に応じてイオン電流Ｉioが流れる。このイオン電流Ｉio
が抵抗２０に流れることにより、イオン電流検出装置１
００からは、イオン電流Ｉioに応じた検出値Ｖioが出力
されることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、点火装置２
の二次側回路では、点火コイル１２の二次巻線Ｌ２のイ
ンダクタンス分と点火プラグ１０の電極間の容量分とで
共振回路が形成されるため、点火プラグの火花放電終了
後に、電圧の減衰振動が発生する。

【００１１】そしてこのとき流れる電流は、内燃機関の
運転条件によっては、イオン電流Ｉioの数倍〜数十倍と
いう非常に大きなレベルに達することがあり、しかもそ
の振動は、数ｍｓという比較的長い時間続く。このた
め、図７に示すように、この振動成分がイオン電流Ｉio
に重畳されてしまい、イオン電流Ｉioを正確に測定する
ことができないという問題があった。

【００１２】これに対して、電圧減衰振動が収束した時
点で測定を行うことが考えられるが、この電圧減衰振動
によって、コンデンサ２４に充電された電荷が消費され
てしまうため、電圧減衰振動が収束する頃には、イオン
電流Ｉioの検出に必要な検出用高電圧得られず、イオン
電流Ｉioを検出できない場合があるという問題があっ
た。

【００１３】なお、この問題は、コンデンサ２４の静電
容量を大きくし、点火プラグ１０の火花放電時により多
くの電荷を充電しておくことにより改善可能である。し
かし、この場合、イオン電流Ｉioによって消費される電
荷が少ない時に、コンデンサ２４に残存する電荷によっ
て、点火プラグ１０には不要な電圧が印加されることに
なる。そして、点火プラグ１０の絶縁体表面にカーボン
デポジット粒子及び液状燃料が存在していると、この電
圧印加によって点火プラグ１０の電極間に生じる電界に
よって、電極間に粒子が移動，整列しやすくなる。その
結果、点火プラグ１０の電極間の絶縁抵抗を低下させて
しまう、いわゆる点火プラグ１０の汚損が早く発生して
しまうという新たな問題があった。

【００１４】そこで本発明は、上記問題点を解決するた
めに、電圧減衰振動によらずイオン電流を精度よく検出
できるイオン電流検出装置を提供することを第１の目的
とし、また、点火プラグの汚損が発生しにくいイオン電
流検出装置を提供することを第２の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１に記載の発明は、点火コイルの二次
巻線及び点火プラグと共に閉ループを形成するコンデン
サと、前記閉ループを流れる電流を検出する電流検出手
段と、前記点火プラグの火花放電時に流れる火花放電電
流により、前記コンデンサを予め決められた検出用高電
圧まで充電する充電手段とを備え、前記点火コイルの一
次巻線に流す一次電流の断続により二次巻線に発生する
点火用高電圧を、内燃機関の気筒に装着した点火プラグ
に印加して火花放電を起こさせた後、前記充電手段によ
り充電された前記コンデンサによって、前記点火用高電
圧とは逆極性の検出用高電圧が前記点火コイルの二次巻
線及び点火プラグに印加された時に、前記閉ループに流
れるイオン電流を前記電流検出手段にて検出するイオン
電流検出装置において、前記火花放電電流の流れる方向
を順方向として前記コンデンサに直列接続され、前記充
電手段により前記コンデンサに充電された電荷の放電を
阻止する充電用ダイオードと、該充電用ダイオードの両
端を短絡して前記コンデンサに充電された電荷を放電す
る放電用スイッチと、前記イオン電流を検出すべきタイ
ミングにて、前記放電用スイッチを作動させるスイッチ
ング制御手段とを設けたことを特徴とする。

【００１６】このように構成されたイオン電流検出装置
では、前記点火コイルの一次巻線に流す一次電流の断続
により二次巻線に発生する点火用高電圧が、内燃機関の
気筒に装着した点火プラグに印加され、この点火プラグ
にて火花放電が起こると点火コイルの二次側回路には、
火花放電電流が流れる。

【００１７】この時、充電手段が、この火花放電電流に
より、コンデンサを予め決められた検出用高電圧まで充
電する。なお、火花放電電流は、充電用ダイオードを介
してコンデンサに供給されるため、点火用高電圧がコン
デンサの充電電圧（検出用高電圧）より低下しても放電
されることがない。即ち、点火用高電圧が振動しても、
この振動によってコンデンサに充電された電荷が漏出し
てしまうことがない。

【００１８】その後、スイッチング制御手段が、イオン
電流を検出すべきタイミングにてコンデンサの両端を短
絡する放電用スイッチを作動させると、点火用高電圧と
は逆極性の検出用高電圧が、点火コイルの二次巻線及び
点火プラグに印加される。その結果、点火コイル及び点
火プラグと共にコンデンサ，電流検出抵抗が形成する閉
ループに、点火プラグの電極間の抵抗値に応じたイオン
電流が流れるため、このイオン電流を電流検出手段にて
検出することが可能となる。

【００１９】即ち、本発明のイオン電流検出装置におい
ては、イオン電流を検出すべきタイミングにおいてのみ
コンデンサに充電された電荷を放出させ、検出用高電圧
を点火プラグに印加するようにされている。従って、本
発明のイオン電流検出装置によれば、火花放電後に点火
コイルの二次側回路の電圧が減衰振動を起こしても、そ
れによってコンデンサの充電電荷が無駄に消費されてし
まうことがないので、コンデンサの静電容量を必要十分
な大きさに設定することができ、また確実にイオン電流
の検出を行うことができる。

【００２０】また、このような減衰振動の大きい期間を
避けて、それがある程度収束してから、イオン電流の検
出を行うことができるので、精度よくイオン電流の検出
を行うことができる。その結果、本発明のイオン電流検
出装置の検出値は、ほぼイオン電流のみに応じたものと
なり、検出値からノイズ成分を除去するためのフィルタ
等を省略又は簡略化できる。

【００２１】更に、内燃機関の失火等により、火花放電
後に流れるイオン電流が小さく、コンデンサに電荷が残
されたとしても、放電用スイッチが開放されれば、点火
プラグにコンデンサの両端電圧が印加されてしまうこと
がないので、点火プラグの汚損を防止することができ
る。

【００２２】次に、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のイオン電流検出装置において、前記スイッチン
グ制御手段が、前記放電用スイッチを作動させるタイミ
ングは、内燃機関の運転条件に応じて設定されることを
特徴とする。このように構成された本発明のイオン電流
検出装置によれば、例えば回転速度など、特にイオン電
流の発生タイミングに関係のある運転条件に応じて、放
電用スイッチの作動タイミング、即ちイオン電流の検出
タイミングを設定できるので、より精度よく安定した検
出を行うことができる。

【００２３】また次に、請求項３に記載の発明は、請求
項１または請求項２に記載のイオン電流検出装置におい
て、前記放電用スイッチの開放後、次の火花放電が行わ
れるまでの間の任意期間だけ、前記充電用ダイオードの
アノードから前記点火プラグに到る電流経路を接地する
接地手段を設けたことを特徴とする。

【００２４】このように構成された本発明のイオン電流
検出装置によれば、接地手段により、点火コイルの電極
に残存する電荷を確実に除去できるため、点火プラグの
汚損をより確実に防止できる。ところで、点火コイルの
二次巻線が有するインダクタンス分や浮遊容量等を適当
に調整することにより、火花放電後に表れる減衰振動を
低減することが可能であれば、上述の請求項１に記載さ
れた充電用ダイオード，放電用スイッチ，スイッチング
制御手段を設けなくても、従来装置をそのまま用いてイ
オン電流の検出を好適に行うことができるのであるが、
その場合であっても、失火等でイオン電流が充分に流れ
ずコンデンサに電荷が残存してしまうと、点火プラグの
電極に不要な電圧が印加されてしまうことになり、点火
プラグの汚損を招いてしまう。

【００２５】そこで、請求項４に記載の発明は、点火コ
イルの二次巻線及び点火プラグと共に閉ループを形成す
るコンデンサと、前記閉ループを流れる電流を検出する
電流検出手段と、前記点火プラグの火花放電時に流れる
火花放電電流により、前記コンデンサを予め決められた
検出用高電圧まで充電する充電手段とを備え、前記点火
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
に発生する点火用高電圧を、内燃機関の気筒に装着した
点火プラグに印加して火花放電を起こさせた後、前記充
電手段により充電された前記コンデンサによって、前記
点火用高電圧とは逆極性の検出用高電圧が前記点火コイ
ルの二次巻線及び点火プラグに印加された時に前記閉ル
ープに流れるイオン電流を、前記電流検出手段にて検出
するイオン電流検出装置において、前記電流検出手段に
て前記イオン電流を検出した後、次の火花放電が行われ
るまでの間の任意期間だけ、前記充電手段により充電さ
れた前記コンデンサの高圧側を接地する接地手段を設け
たことを特徴とする。

【００２６】このように構成された本発明のイオン電流
検出装置によれば、接地手段により、火花放電後にコン
デンサに残存する電荷を確実に除去できるため、次回の
火花放電が行われるまでの間に、点火コイルの電極に不
要な電圧が印加され続けてしまうことがなく、点火プラ
グの汚損を確実に防止できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。 ［第１実施例］図１は、単極ディストリビュータレス型
の点火装置を備えた内燃機関制御システムに本発明を適
用した場合の概略構成を表している。

【００２８】図１に示すように、内燃機関制御システム
は、内燃機関の各気筒毎に設けられた点火プラグ１０
を、外部から入力される点火信号ＩＧに従って火花放電
させる点火装置２と、点火装置に電源供給するバッテリ
ＢＴと、火花放電によって点火プラグ１０の電極付近に
発生したイオンにより流れるイオン電流を、外部から入
力される検出信号のタイミングで検出するイオン電流検
出装置４と、点火装置２に点火信号ＩＧを出力すると共
に、イオン電流検出装置４に検出信号Ｓｄを出力する内
燃機関制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）６
と、イオン電流検出装置４の出力をＡＤ変換してＥＣＵ
６の入力に適した信号とする検出回路８とを備えてい
る。

【００２９】なお、ＥＣＵ６以外の構成は、内燃機関の
各気筒毎に設けられるものであるが、ここでは、図面を
見やすくするために１気筒分のみを表している。また、
点火装置２は、図６に示され先の従来技術の欄にて説明
したものと全く同様に構成されたものであり、また、イ
オン電流検出装置４も、従来装置１００とは一部構成が
異なるだけであるため、同じ構成部分については、同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは構成の異なる
部分についてのみ説明する。

【００３０】まず、イオン電流検出装置４では、コンデ
ンサ２４，抵抗２０，ダイオード２２が点火コイル１２
の二次巻線Ｌ２及び点火プラグ１０と共に形成する閉ル
ープにおいて、コンデンサ２４と点火コイル１２の二次
巻線Ｌ２との間に、火花放電電流Ｉspの流れる方向を順
方向として充電用ダイオード２８が直列接続され、更
に、この充電用ダイオード２８の両端を、外部から入力
される検出信号Ｓｄに従って短絡する放電用スイッチ３
０が、充電用ダイオード２８と並列に接続されている。
つまり、コンデンサ２４，抵抗２０，ダイオード２２，
充電用ダイオード２８，放電用スイッチ３０からなる回
路が、ツェナーダイオード２６と並列に接続されてい
る。

【００３１】また、イオン電流検出装置４には、点火コ
イル１２の二次巻線Ｌ２との接続端にコレクタが接続さ
れると共にエミッタが接地され、外部からベースに入力
される接地信号Ｓｇに従って、二次巻線Ｌ２との接続端
を接地するトランジスタ３２が設けられている。なお、
本実施例では、抵抗２０が電流検出手段，ツェナーダイ
オード２６が充電手段に相当する。

【００３２】このように構成されたイオン電流検出装置
４では、放電用スイッチ３０が開放されている時には、
点火コイル１２の二次巻線Ｌ２との接続端から接地端に
向けてのみ電流を流すことが可能となる。この時、充電
用ダイオード２８，コンデンサ２４，ダイオード２２を
通過する閉ループに電流が流れ、同時にツェナーダイオ
ード２６にはツェナー電圧Ｖｚを発生させる方向に電流
が流れる。このため、コンデンサ２４は、ツェナーダイ
オード２６のツェナー電圧Ｖｚから充電用ダイオード２
８及びダイオード２２の各順方向電圧Ｖｆだけ小さい電
圧Ｖｃ（＝Ｖｚ−２×Ｖｆ）で充電されることになる。

【００３３】また、放電用スイッチ３０が閉じられ、充
電用ダイオード２８の両端が短絡された場合は、接地端
側から二次巻線Ｌ２との接続端に向けて電流を流すこと
が可能となり、この時、抵抗２０，コンデンサ２４，放
電用スイッチ３０を通過する閉ループを電流が流れるた
め、抵抗２０の両端電圧は、この電流の大きさに応じた
ものとなる。

【００３４】なお、この時の点火プラグ１０への印可電
圧Ｖｐは、コンデンサ２４の充電電圧Ｖｃから抵抗２０
での電圧降下分だけ差し引いたもの（Ｖｐ＝Ｖｃ−Ｒ×
Ｉio；但し、Ｒは抵抗２０の抵抗値）となる。そして、
この印可電圧Ｖｐは、点火プラグ１０が火花放電しない
程度（例えば約１ｋＶ）とする必要があり、即ち、ツェ
ナーダイオード２６のツェナー電圧Ｖｚは、この印可電
圧Ｖｐに基づいて設定する必要がある。

【００３５】また、接地信号Ｓｇによってトランジスタ
３２が導通し、二次巻線Ｌ２との接続端が接地される
と、点火プラグ１０の電極に残存する電荷が放電され
る。次に、ＥＣＵ６が実行するイオン電流検出処理につ
いて説明する。なお、ＥＣＵ６は、内燃機関の点火時
期，燃料噴射量，アイドル回転数等を総合的に制御する
ためのものであり、以下に説明するイオン電流検出処理
以外に、内燃機関の吸気管圧力（又は吸入空気量），回
転速度，冷却水温など各種運転状態を検出する状態検出
処理や、検出された運転状態に応じて上記点火信号ＩＧ
等、機関制御のための各種信号を出力する信号出力処理
等を行っている。この信号出力処理により、特に点火信
号ＩＧは、運転状態に応じて設定される各気筒の点火タ
イミングよりも早い所定時期に一旦Highレベルに設定さ
れ、その後、点火タイミングにてLow レベルに設定され
る。

【００３６】図２に示すように、本処理（イオン電流検
出処理）が起動されると、まずＳ１１０では、別途実行
される状態検出処理にて検出される運転状態のうち、点
火プラグ１０の電極間にイオンが発生するタイミングに
影響を与えるもの、例えば内燃機関の回転数等を読み込
み、続くＳ１２０では、Ｓ１１０にて読み込んだ運転状
態に従って、放電用スイッチ３０を作動させるまでの待
機時間Ｔｗを設定する。

【００３７】この待機時間Ｔｗは、イオン電流Ｉioの検
出が可能な期間内であり、且つ火花放電後に点火コイル
１２の二次側回路に発生する電圧減衰振動が十分に収束
するような長さに設定される。なお、待機時間Ｔｗは、
実験的に求めた結果をテーブルにしてＲＯＭ等に記憶し
ておき、このテーブルから運転状態を参照値として読み
込むことで設定してもよい。

【００３８】続くＳ１３０では、点火プラグ１０が火花
放電を行う点火タイミングであるか否かを判断する。具
体的には、別途実行される信号出力処理により、点火信
号ＩＧがHighレベルからLow レベルに切り替えられたか
否かにより点火タイミングか否かを判断する。そして、
点火タイミングでなければＳ１３０を繰り返し実行する
ことにより待機し、点火タイミングであると判断される
とＳ１４０に移行する。

【００３９】Ｓ１４０では、Ｓ１２０にて設定した待機
時間Ｔｗが経過したか否かを判断する。具体的には、Ｅ
ＣＵ１６に内蔵されたタイマーにて点火タイミング後の
経過時間を計時することにより判断すればよい。そし
て、待機時間Ｔｗが経過したと判断されるとＳ１５０に
移行して、予め決められた検出期間の間だけ、検出信号
ＳｄをHighレベルとすることにより放電用スイッチ３０
を作動させて充電用ダイオード２８の両端を短絡する。
この検出期間は、イオン電流Ｉioが正常に流れた場合
に、コンデンサ２４の電荷がすべて放電されるような長
さに設定することが望ましい。

【００４０】続くＳ１６０では、検出期間（検出信号Ｓ
ｄがHighレベル）の間に、抵抗２０の両端電圧ＶioをＡ
Ｄ変換してなる検出値Ｄioを検出回路８から読み込む。
そして、検出期間が終了すると、Ｓ１７０にて、接地信
号Ｓｇを出力してトランジスタ３２を導通させ、点火プ
ラグ１０に残存する電荷を放電させた後、本処理を終了
する。

【００４１】即ち、本実施例においては、信号出力処理
によって点火信号ＩＧがHighレベルからLow レベルに切
り替わると（Ｓ１３０−ＹＥＳ）、パワートランジスタ
１４がターンオフし、点火コイル１２の一次巻線Ｌ１に
流れる電流がカットオフされることにより、点火コイル
１２の二次巻線Ｌ２に点火用高電圧（数十ｋＶ）が誘起
されて点火プラグ１０の中心電極に印加され、図３に示
すように、点火プラグ１０が火花放電する（時刻ｔ
１）。

【００４２】この火花放電時に流れる火花放電電流Ｉsp
は、ツェナーダイオード２６にツェナー電圧Ｖｚを発生
させると共に、充電用ダイオード２８を介してコンデン
サ２４に供給されコンデンサ２４を充電する。その後、
放電が終了すると二次巻線Ｌ２に誘起された点火用高電
圧は、減衰振動を開始する（時刻ｔ２）。しかし待機時
間Ｔｗの間は、検出信号ＳｄがLow レベルに保持され放
電用スイッチ３０が開放されたままであるため、コンデ
ンサ２４に充電された電荷が放電されることがない（時
刻ｔ２〜ｔ３）。

【００４３】そして、待機時間Ｔｗが経過し（Ｓ１４０
−ＹＥＳ）、検出信号ＳｄがHighレベルに切り替わると
（Ｓ１５０）、検出信号ＳｄがHighレベルに保持される
検出期間の間、放電用スイッチ３０により充電用ダイオ
ード２８の両端が短絡されることにより、コンデンサ２
４からの放電が許容される（時刻ｔ３）。その結果、点
火プラグ１０には、点火コイル１２の二次巻線Ｌ２を介
して検出用高電圧が印加され、点火プラグ１０の電極間
のイオン量に応じたイオン電流Ｉioが流れる。

【００４４】この時、検出回路８では、イオン電流Ｉio
が抵抗２０を流れることにより生じる抵抗２０の両端電
圧ＶioをＡＤ変換し、検出値Ｄioとして出力する。この
検出値ＤioがＥＣＵ６に取り込まれることになる（Ｓ１
６０）。なお、ＥＣＵ６に取り込んだイオン電流Ｉioの
検出値Ｄioは、例えば、内燃機関の失火やノッキングの
発生を判定するためや、内燃機関の各種運転状態（空燃
比，空燃比のリーン限界，排気再循環量の限界等）を判
定するため等に用いられる。

【００４５】その後、検出期間が終了して、検出信号Ｓ
ｄがLow レベルに切り替わると、充電用ダイオード２８
によって、コンデンサ２４からの放電が阻止される（時
刻ｔ４）。このため、内燃機関の失火等によりイオン電
流Ｉioが流れずコンデンサ２４に電荷が残存していたと
しても、コンデンサ２４に発生する電圧が、点火プラグ
１０の電極に印可されてしまうことがない。

【００４６】また、これと共に、接地信号ＳｇがHighレ
ベルに切り替わると、トランジスタ３２によって、イオ
ン電流検出装置４の二次巻線Ｌ２との接続端が接地さ
れ、例えば失火等、十分なイオン電流Ｉioが流れないこ
とにより、点火プラグ１０の電極に残存してしまった電
荷が確実に放電される（時刻ｔ４〜ｔ５）。このため、
点火プラグ１０の電極間に不要な電圧が加えられたまま
放置されることがない。

【００４７】なお、トランジスタ３２の導通（点火プラ
グ１０の残存電荷の放電）は、検出信号ＳｄがLow レベ
ルに切り替わった後、次の火花放電が放電が行われる
（点火信号ＩＧがLow レベルに切り替わる）までの間の
任意時点に行えばよい。また、トランジスタ３２は、充
電用ダイオード２８のアノードから点火プラグ１０に到
る電流経路中であれば、どこに取り付けてもよい。

【００４８】以上説明したように、本実施例のイオン電
流検出装置４においては、イオン電流Ｉioを検出すべき
検出期間においてのみコンデンサ２４に充電された電荷
の放電を許容し、点火プラグ１０に検出用高電圧を印加
するようにされている。従って、本実施例のイオン電流
検出装置４によれば、火花放電後に点火コイル１２の二
次側回路が電圧の減衰振動を起こしても、それによって
コンデンサ２４の充電電荷が無駄消費されてしまうこと
がないので、コンデンサ２４の静電容量を必要十分な大
きさに設定することができる。

【００４９】また、本実施例のイオン電流検出装置４に
おいては、点火プラグ１０の火花放電後、待機時間Ｔｗ
をおいてからイオン電流Ｉioの検出を行うようにされて
いる。従って、本実施例によれば、二次側回路の電圧減
衰振動が十分に収束した状態で、イオン電流Ｉioの検出
を行うことができ、イオン電流Ｉioの検出精度を向上さ
せることができると共に、イオン電流Ｉioの検出値Ｖio
（Ｄio）から減衰振動に基づくノイズ成分を除去するた
めのフィルタ回路等を、省略又は簡略化することができ
る。

【００５０】更に本実施例のイオン電流検出装置４によ
れば、内燃機関の回転速度など、イオン電流Ｉioの発生
に影響を及ぼす運転条件に応じて、放電用スイッチ３０
を作動させるまでの待機時間Ｔｗ、即ちイオン電流Ｉio
の検出タイミングを設定しているので、運転条件の変動
によらず常に精度のよい検出を行うことができる。

【００５１】また更に、内燃機関の失火等により、火花
放電後に流れるイオン電流Ｉioが小さく、コンデンサ２
４及び点火プラグ１０に電荷が残存したとしても、放電
用スイッチ３０を閉成すると共に、トランジスタ３２を
導通しさえすれば、点火プラグ１０の電極に不要な電圧
が印加されることを確実に防止でき、ひいては、点火プ
ラグ１０の汚損を防止することができる。 ［第２実施例］次に、第２実施例について説明する。

【００５２】本実施例のイオン電流検出装置６は、図４
に示すように、第１実施例のイオン電流検出装置４から
充電用ダイオード２８と放電用スイッチ３０とが省略さ
れている以外は全く同様に構成されている。但し、点火
コイル１２の二次巻線Ｌ２は、火花放電後に点火コイル
１２の二次側回路に発生する電圧の減衰振動が充分に低
減されるようなインダクタンス分及び浮遊容量を有する
ものが用いられている。

【００５３】そして、ＥＣＵ６が実行するイオン電流検
出処理では、放電用スイッチ３０の作動に関するＳ１５
０の処理が省略されている点、及びＳ１４０での待機時
間が、火花放電Ｉspが終了してからイオン電流Ｉioが消
滅するまでの間に、イオン電流の検出値Ｄioの読込が行
われるように設定されている以外は全く同様に構成され
ている。

【００５４】従って、本実施例のイオン電流検出装置６
では、点火信号ＩＧがHighレベルからLow レベルに切り
替わること（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）により、点火コイル
１２の二次巻線Ｌ２に点火用高電圧（数十ｋＶ）が誘起
され、点火プラグ１０が火花放電（時刻ｔ１１）し、こ
の火花放電時に流れる火花放電電流Ｉspにより、コンデ
ンサ２４が充電される時点までは、第１実施例と全く同
様に動作する。

【００５５】その後、火花放電が終了（時刻ｔ１２）
し、二次巻線Ｌ２に誘起された点火用高電圧がツェナー
電圧Ｖｚより低下すると、今度はコンデンサ２４の放電
により、コンデンサ２４の充電電圧Ｖｃに応じた検出用
高電圧が、点火コイル１２の二次巻線Ｌ２を介して点火
プラグ１０に印加され、点火プラグ１０の電極間に発生
したイオン量に応じたイオン電流Ｉioが流れる。

【００５６】この時、検出回路８では、イオン電流Ｉio
が抵抗２０を流れることにより生じる抵抗２０の両端電
圧ＶioをＡＤ変換し検出値Ｄioとして出力する。この検
出値ＤioがＥＣＵ６に取り込まれることになる（Ｓ１４
０，Ｓ１６０）。その後、点火プラグ１０の電極間のイ
オンが消滅してイオン電流Ｉioが流れなくなると（時刻
ｔ１３）、コンデンサ２４の両端電圧は、その時点での
残存電荷に応じた大きさに保持され、このコンデンサ２
４の両端電圧が点火プラグ１０に印加される。特に、失
火等により十分なイオン電流Ｉioが流れなかった場合、
この印加電圧はかなり大きなものとなる。

【００５７】しかし、接地信号ＳｇがHighレベルに切り
替わること（Ｓ１７０）により、トランジスタ３２が導
通すると（時刻ｔ１４）、コンデンサ２４の残存電荷が
放電されるため、点火プラグ１０の電極間に不要な電圧
が加えられたまま放置されることがない。

【００５８】なお、接地信号Ｓｇによるトランジスタ３
２の導通（点火プラグ１０の残存電荷の放電）は、ＥＣ
Ｕ６が検出値Ｄioの読込を行った後、次の火花放電が放
電が行われるまでの間の任意時点に行えばよいが、でき
るだけ早い時期に行うことが望ましい。また、トランジ
スタ３２は、コンデンサ２４から点火プラグ１０の中心
電極に到る電流経路中であれば、どこに取り付けてもよ
い。

【００５９】以上説明したように、本実施例のイオン電
流検出装置６によれば、イオン電流Ｉioの検出後には、
トランジスタ３２を導通して、コンデンサ２４及び点火
プラグ１０の残存電荷を放電させるようにされているの
で、次回の火花放電までの間に、点火プラグ１０の電極
に不要な電圧が印加されることを確実に防止でき、ひい
ては、点火プラグ１０の汚損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のイオン電流検出装置が適用され
た内燃機関制御システムの全体構成図である。

【図２】 ＥＣＵにて実行されるイオン電流検出処理を
表すフローチャートである。

【図３】 第１実施例の装置各部の信号を表す波形図で
ある。

【図４】 第２実施例のイオン電流検出装置が適用され
た内燃機関制御システムの構成図である。

【図５】 第２実施例の装置各部の信号を表す波形図で
ある。

【図６】 従来装置の全体構成図である。

【図７】 従来装置各部の信号を表す波形図である。

【符号の説明】

２…点火装置 ４…イオン電流検出装置 ６…
ＥＣＵ ８…検出回路 １０…点火プラグ １２…
点火コイル １４…パワートランジスタ ２０…抵抗 ２２
…ダイオード ２４…コンデンサ ２６…ツェナーダイオード ２８
…充電用ダイオード ３０…放電用スイッチ ３２…トランジスタ Ｌ１…一次巻線 Ｌ２…二次巻線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火コイルの二次巻線及び点火プラグと
   共に閉ループを形成するコンデンサと、 前記閉ループを流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記点火プラグの火花放電時に流れる火花放電電流によ
   り、前記コンデンサを予め決められた検出用高電圧まで
   充電する充電手段と、 を備え、前記点火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発生する点火用高電圧を、内燃機関
   の気筒に装着した点火プラグに印加して火花放電を起こ
   させた後、前記充電手段により充電された前記コンデン
   サによって、前記点火用高電圧とは逆極性の検出用高電
   圧が前記点火コイルの二次巻線及び点火プラグに印加さ
   れた時に前記閉ループに流れるイオン電流を、前記電流
   検出手段にて検出するイオン電流検出装置において、 前記火花放電電流の流れる方向を順方向として前記コン
   デンサに直列接続され、前記充電手段により前記コンデ
   ンサに充電された電荷の放電を阻止する充電用ダイオー
   ドと、 該充電用ダイオードの両端を短絡して前記コンデンサに
   充電された電荷を放電する放電用スイッチと、 前記イオン電流を検出すべきタイミングにて、前記放電
   用スイッチを作動させるスイッチング制御手段と、 を設けたことを特徴とするイオン電流検出装置。
2. 【請求項２】 前記スイッチング制御手段は、前記放電
   用スイッチを作動させるタイミングが内燃機関の運転条
   件に応じて設定されていることを特徴とする請求項１に
   記載のイオン電流検出装置。
3. 【請求項３】 前記放電用スイッチの開放後、次の火花
   放電が行われるまでの間の任意期間だけ、前記充電用ダ
   イオードのアノードから前記点火プラグに到る電流経路
   を接地する接地手段を設けたことを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載のイオン電流検出装置。
4. 【請求項４】 点火コイルの二次巻線及び点火プラグと
   共に閉ループを形成するコンデンサと、 前記閉ループを流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記点火プラグの火花放電時に流れる火花放電電流によ
   り、前記コンデンサを予め決められた検出用高電圧まで
   充電する充電手段と、 を備え、前記点火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発生する点火用高電圧を、内燃機関
   の気筒に装着した点火プラグに印加して火花放電を起こ
   させた後、前記充電手段により充電された前記コンデン
   サによって、前記点火用高電圧とは逆極性の検出用高電
   圧が前記点火コイルの二次巻線及び点火プラグに印加さ
   れた時に前記閉ループに流れるイオン電流を、前記電流
   検出手段にて検出するイオン電流検出装置において、 前記電流検出手段にて前記イオン電流を検出した後、次
   の火花放電が行われるまでの間の任意期間だけ、前記充
   電手段により充電された前記コンデンサの高圧側を接地
   する接地手段を設けたことを特徴とするイオン電流検出
   装置。