JPH08254555A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の燃焼状態を常に正確に検出でき、
しかも装置の小型化，コストダウンを容易に図ることの
できる燃焼状態検出装置を提供する。 【構成】 各気筒の火花放電後に、その点火系に逆流防
止ダイオードＤ１，漏洩防止ダイオードＤ２を介して高
電圧パルスを印加することにより、点火系に電荷を充電
し、その後、点火プラグ１０の電極周囲のイオンによっ
て電荷が放電される際の電圧変化から各気筒の燃焼状態
を検出する燃焼状態装置１５において、ダイオードＤ１
−Ｄ２間をシールド線３０にて接続し、高電圧パルス印
加後の電圧変化は、一端がシールド線３０の外部電極に
接続され、他端が接地されたコンデンサＣ１の両端電圧
から検出する。この結果、高電圧パルス印加経路の対ア
ース容量が周囲環境により変化するのを防止でき、また
電圧検出用の高耐圧・小容量コンデンサを不要にして、
装置の小型化，コストダウンを図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃焼状態を
検出する燃焼状態検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の点火装置として、
図４（ａ）に示すように、点火コイル５０と、点火コイ
ル５０の一次巻線５０ａにバッテリ電流を流すためのパ
ワートランジスタ５２と、各気筒＃１〜＃４の点火タイ
ミングに同期してパワートランジスタ５２を順次駆動
し、点火コイル５０の二次巻線５０ｂに点火用高電圧を
発生させるエンジン制御装置（以下、ＥＣＵという）５
４と、二次巻線５０ｂに発生した点火用高電圧を内燃機
関各気筒＃１〜＃４の点火プラグ５６〜５９に順次分配
するディストリビュータ５５とを備え、ディストリビュ
ータ５５を介して点火用高電圧を各気筒に分配するよう
にした分配型の点火装置、図４（ｂ）に示す如く、内燃
機関の各気筒＃１，＃２に対応した複数の点火コイル６
１，６２と、これら各点火コイル６１，６２の一次巻線
６１ａ，６２ａにバッテリ電流を流すためのパワートラ
ンジスタ６４，６５と、各気筒＃１，＃２の点火タイミ
ングに同期してパワートランジスタ６４，６５を夫々駆
動し、点火コイル６１，６２の二次巻線６１ｂ，６２ｂ
に夫々点火用高電圧を発生させるＥＣＵ６７とを備え、
各二次巻線６１ｂ，６２ｂに発生した点火用高電圧を各
気筒＃１，＃２の点火プラグ６８，６９に直接印加する
単極ディストリビュータレス型の点火装置、或は、点火
コイルの二次巻線の両端を異なる気筒に設けられた一対
の点火プラグに接続し、一つの点火コイルから２つの点
火プラグに同時に点火用高電圧を印加できるようにした
図示しない両極ディストリビュータレス型の点火装置
等、種々の点火装置が知られている。

【０００３】そして、これら点火装置には、通常、点火
プラグの火花放電後の電圧波形から内燃機関各気筒の燃
焼状態を検出する燃焼状態検出装置が組み付けられる。
例えば、図４（ａ）に示した分配型の点火装置において
は、点火プラグ５６〜５９に点火用高電圧を印加するた
めの導電経路に設けられた小容量の結合コンデンサ７１
〜７４と、これら各コンデンサ７１〜７４の他端に接続
され、一端が接地された比較的大容量のコンデンサ７６
及び抵抗器７７とからなる分圧回路７８、及び、各気筒
＃１〜＃４の点火後に分圧回路７８にて得られた分圧電
圧の減衰特性から各気筒＃１〜＃４の燃焼状態を検出す
る検出回路８０からなる燃焼状態検出装置が設けられ、
また図４（ｂ）に示した単極ディストリビュータレス型
の点火装置においては、小容量の結合コンデンサ８１，
８２、比較的大容量のコンデンサ８４及び抵抗器８５か
らなる分圧回路と、この分圧回路にて得られた分圧電圧
の減衰特性から各気筒＃１，＃２の燃焼状態を検出する
検出回路８７とからなる燃焼状態検出装置が設けられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃焼状
態検出装置は、火花放電後の電圧波形を検出するため
に、分圧回路を構成する小容量の結合コンデンサを、点
火用高電圧が印加される各点火プラグの導電経路（ハイ
テンションコード）に直接設けていた。従って、結合コ
ンデンサとしては、高耐圧の高価なコンデンサを気筒数
分用意する必要があり、コストがかかるという問題があ
った。また、結合コンデンサを点火プラグの導電経路
（ハイテンションコード）に固定するには専用の固定装
置が必要であるが、この固定装置も気筒数分必要である
ためコストがかかり、しかもその組付け作業も面倒であ
るという問題もある。

【０００５】また両極ディストリビュータレス型の点火
装置においては、一つの点火コイルから同時に点火用高
電圧が印加される２つの点火プラグのうち、一方の点火
プラグには点火用高電圧として負電圧が印加されるが、
この負電圧が印加される点火プラグでは、正常燃焼をし
た場合であっても、火花放電終了後の中心電極−外側電
極間の電気抵抗値が失火時と同様に高い値を維持するこ
とから、その電圧波形から正常燃焼と失火とを正確に識
別できないといった問題もある。

【０００６】そこで、本願出願人は、こうした問題を解
決する内燃機関の燃焼状態検出装置として、特願平６−
２０５８３４号，特願平６−１９８８４８号等により、
点火プラグの火花放電後に、点火プラグが火花放電を起
こさない程度の、正極性の高電圧パルスを、逆流防止ダ
イオード及び点火用高電圧の進入を防ぐ漏洩防止ダイオ
ード，或は逆流防止ダイオード及び点火コイルの二次巻
線を介して、点火コイルの二次巻線から点火プラグに至
る導電経路（ハイテンションコード）に印加し、逆流防
止ダイオードの導電経路側電圧を分圧回路にて分圧し
て、その分圧電圧の減衰特性から各気筒の燃焼状態を検
出する装置を提案した。

【０００７】つまり、この提案の装置では、火花放電後
に逆流防止ダイオードを介して内燃機関各気筒の点火系
に正極性の高電圧パルスを印加することにより、点火系
に電荷を充電し、その充電電荷が燃焼後の点火プラグの
電極近傍のイオンで放電されて、逆流防止ダイオードの
端子電圧が減衰することを利用し、点火プラグの電極近
傍のイオンが多いか少ないか、換言すれば内燃機関が正
常燃焼したか否かを検出するのである。

【０００８】そして、この提案の装置によれば、分配型
或は単極ディストリビュータレス型の点火装置において
は、例えば、逆流防止ダイオードから点火コイルの二次
巻線を介して各気筒の点火プラグに正極性の高電圧パル
スを印加して、逆流防止ダイオードの点火コイル側電圧
を一つの分圧回路にて検出するようにすれば、各気筒の
燃焼状態を検出できるため、その構造を簡素化してコス
トダウンを図ることができる。

【０００９】また、両極ディストリビュータレス型の点
火装置においては、逆流防止ダイオードと漏洩防止ダイ
オードとを介して点火コイルから一方の点火プラグに至
る導電経路に正極性の高電圧パルスを印加し、逆流防止
ダイオードと漏洩防止ダイオードとの接続点電圧を分圧
回路にて検出するようにすれば、一対の点火プラグ側の
燃焼状態を一つの分圧回路を用いて検出できるため、そ
の構造を簡素化してコストダウンを図ることができ、し
かも点火用高電圧の極性に影響されることなく各気筒の
燃焼状態を正確に検出できるようになる。

【００１０】ところが、上記提案の装置では、逆流防止
ダイオードから各気筒の点火系に至る高電圧パルスの印
加経路を、導電線を絶縁材にて被覆しただけの導電ハー
ネスにて形成していたため、周囲環境の変化によって燃
焼状態を正確に検出できなくなる場合があることが判明
した。以下、この理由を説明する。

【００１１】上記提案の装置は、逆流防止ダイオードを
介して各気筒の点火系に電荷を充電し、その充電電荷が
点火プラグの電極近傍のイオンで放電される際の分圧電
圧の減衰特性から内燃機関の燃焼状態を検出するもので
あるが、この分圧電圧の減衰特性は、点火プラグの電極
間抵抗と、当該装置から点火系への充電経路を含む点火
系の容量とにより決定される時定数により変化する。従
って、逆流防止ダイオードから点火系に高電圧パルスを
印加するために上記導電ハーネスを使用した場合には、
この導電ハーネスの対アース容量も分圧電圧の減衰特性
に影響を与えることになる。

【００１２】一方、上記導電ハーネスの対アース容量
は、その周囲に結露等によって付着した水分等により変
化する。例えば、導電ハーネス周囲が結露等により完全
に濡れてしまった場合、その対アース容量は、乾燥時の
数十倍にもなる。そして、導電ハーネスの対アース容量
が増加すれば、逆流防止ダイオードから点火プラグに至
る経路の時定数も増加し、この場合、点火プラグの電極
近傍のイオン（換言すれば電極間抵抗）が一定であって
も、分圧回路にて得られる電圧は通常よりゆっくりと変
化することになる。

【００１３】この結果、逆流防止ダイオードから導電ハ
ーネスを介して点火系に高電圧パルスを印加する場合に
は、導電ハーネスが長いほど、周囲の環境変化によって
導電ハーネスの対アース特性が変化し易くなり、燃焼状
態の検出精度も低下してしまうのである。また、上記導
電ハーネスでは、高電圧パルスの印加によって外部に強
力な電磁波が放射されるため、電波障害の発生原因にな
ることもある。

【００１４】また次に、上記提案の装置においては、高
電圧パルス印加後の充電電圧の減衰特性を検出するため
に、図４に示した従来装置と同様、小容量のコンデンサ
と比較的大容量のコンデンサとからなるコンデンサ分圧
回路が使用されるが、この分圧回路の点火系側に設けら
れる小容量コンデンサには、高電圧がそのまま印加され
ることになるので、このコンデンサには高耐圧コンデン
サが必要となる。

【００１５】ところが、このような高耐圧コンデンサ
は、高価であり、また比較的容積が大きく、回路基板等
に組み込み可能な表面実装部品を使用することができな
い。このため、上記提案の装置では、上記コンデンサ分
圧回路を構成する小容量コンデンサが、装置の小型化，
コストダウンの妨げとなり、装置の小型化，コストダウ
ンを容易に図ることができないといった問題もあった。

【００１６】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、火花放電後に高電圧パルスを印加することにより
点火コイルから点火プラグに至る点火系に電荷を充電
し、その後の充電電圧の減衰特性から内燃機関の燃焼状
態を検出するにあたって、使用環境に影響されることな
く常に正確に燃焼状態を検出でき、しかも装置の小型
化，コストダウンを容易に図ることのできる内燃機関の
燃焼状態検出装置を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
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
電圧を発生させ、該点火用高電圧を内燃機関に装着した
点火プラグに印加する点火装置に設けられ、上記点火プ
ラグの火花放電後の電圧波形から燃焼状態を検出する内
燃機関の燃焼状態検出装置であって、上記点火プラグの
火花放電後に、上記点火プラグが火花放電を起こさない
程度の高電圧パルスを発生する高電圧パルス発生手段
と、該高電圧パルスを、上記点火コイルの二次巻線から
上記点火プラグに至る導電経路に、逆流防止ダイオード
及び上記点火コイルの二次巻線，又は逆流防止ダイオー
ド及び上記導電経路に接続された漏洩防止ダイオード，
を介して印加する電圧印加手段と、上記逆流防止ダイオ
ードの上記導電経路側電圧を分圧する分圧手段と、上記
高電圧パルス印加後、上記分圧手段にて得られた分圧電
圧の減衰特性に基づき、内燃機関の燃焼状態を検出する
燃焼状態検出手段と、を備え、上記逆流防止ダイオード
と、上記点火コイルの二次巻線又は上記漏洩防止ダイオ
ードとを、シールド用の外部導体を有するシールド線に
て接続してなることを特徴とする。

【００１８】次に請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の内燃機関の燃焼状態検出装置において、上記シー
ルド線は、中心導体と、該中心導体の周囲に絶縁体を介
して配設された外部導体とからなり、上記逆流防止ダイ
オードと、上記点火コイルの二次巻線又は上記漏洩防止
ダイオードとは、上記シールド線の中心導体にて接続さ
れ、上記分圧手段は、一端が上記シールド線の外部導体
に接続され、他端が接地されたコンデンサを備え、該コ
ンデンサの両端電圧を上記分圧電圧として上記燃焼状態
検出手段に入力することを特徴とする。

【００１９】また請求項３に記載の発明は、請求項１に
記載の内燃機関の燃焼状態検出装置において、上記シー
ルド線は、中心導体の周囲に絶縁体を介して順次配設さ
れた中間導体及び外部導体を有する２重シールド線から
なり、上記逆流防止ダイオードと、上記点火コイルの二
次巻線又は上記漏洩防止ダイオードとは、上記シールド
線の中心導体又は中間導体にて接続され、上記分圧手段
は、一端が上記シールド線の中心導体及び中間導体のう
ちの上記逆流防止ダイオードに接続されない側に接続さ
れ、他端が接地されたコンデンサを備え、該コンデンサ
の両端電圧を上記分圧電圧として上記燃焼状態検出手段
に入力することを特徴とする。

【００２０】また次に請求項４に記載の発明は、請求項
１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置において、上記
シールド線は、互いに平行に配設された複数の中心導体
と、該中心導体の周囲に絶縁体を介して配設された外部
導体とからなり、上記逆流防止ダイオードと、上記点火
コイルの二次巻線又は上記漏洩防止ダイオードとは、上
記シールド線の複数の中心導体のうちの少なくとも一つ
にて接続され、上記分圧手段は、一端が上記シールド線
の複数の中心導体のうちの上記逆流防止ダイオードに接
続されない残りの中心導体に接続され、他端が接地され
たコンデンサを備え、該コンデンサの両端電圧を上記分
圧電圧として上記燃焼状態検出手段に入力することを特
徴とする。

【００２１】一方、請求項５に記載の発明は、請求項３
又は請求項４に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置にお
いて、上記シールド線の外部導体を接地してなることを
特徴とする。また、請求項６に記載の発明は、請求項１
〜請求項５のいずれか記載の内燃機関の燃焼状態検出装
置において、上記シールド線において、上記逆流防止ダ
イオードと上記点火コイルの二次巻線又は上記漏洩防止
ダイオードとを接続する中心導体の周囲近傍には、絶縁
体として比較的誘電率の低い絶縁体を配設し、外部導体
の内周近傍には、絶縁体として比較的誘電率の高い絶縁
体を配設してなることを特徴とする。

【００２２】また更に、請求項７に記載の発明は、請求
項６に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置において、上
記中心導体の周囲近傍に配設される比較的誘電率の低い
絶縁体は、フッソ樹脂を主成分とする絶縁材料からな
り、外部導体の内周近傍に配設される比較的誘電率の高
い絶縁体は、シリコンゴムを主成分とする絶縁材料から
なることを特徴とする。

【００２３】

【作用及び発明の効果】請求項１に記載の燃焼状態検出
装置においては、高電圧パルス発生手段が、点火プラグ
の火花放電後に、点火プラグが火花放電を起こさない程
度の高電圧パルスを発生し、電圧印加手段が、その高電
圧パルスを、点火コイルの二次巻線から点火プラグに至
る導電経路に、逆流防止ダイオード及び点火コイルの二
次巻線，又は逆流防止ダイオード及びその導電経路に接
続された漏洩防止ダイオードを介して印加する。そし
て、分圧手段が、逆流防止ダイオードの導電経路側電圧
を分圧し、燃焼状態検出手段が、高電圧パルス印加後、
分圧手段にて得られた分圧電圧の減衰特性に基づき、内
燃機関の燃焼状態を検出する。

【００２４】つまり、気筒内で正常に燃焼が行なわれた
ときは、点火プラグの中心電極−外側電極間の抵抗値が
低くなり、失火したときには、中心電極−外側電極間の
抵抗値が高い状態を維持するので、本発明では、前記提
案の装置と同様、火花放電後に二次巻線から点火プラグ
に至る導電経路に高電圧パルスを印加することによりそ
の導電経路に電荷を充電し、その充電電荷が点火プラグ
の中心電極から放電されて逆流防止ダイオードの端子電
圧が減衰するときの減衰特性（正常燃焼時には分圧電圧
の減衰が速く、失火時には分圧電圧の減衰が遅くなる）
から、内燃機関の燃焼状態を判定するのである。

【００２５】そして、本発明では、点火コイルの二次巻
線から点火プラグに至る導電経路に高電圧パルスを印加
するための経路、つまり、逆流防止ダイオードから点火
コイルの二次巻線又は漏洩防止ダイオードまでの経路
を、シールド用の外部導体を有するシールド線にて構成
している。

【００２６】従って、本発明によれば、逆流防止ダイオ
ードから点火コイルの二次巻線又は漏洩防止ダイオード
までの高電圧パルス印加経路の対アース容量が、結露等
の使用環境によって大きく変化することはなく、この経
路の対アース容量変化によって燃焼状態の検出精度が低
下するのを防止できる。また、この経路は外部導体によ
りシールドされているため、高電圧パルスの印加によっ
て外部に強力な電磁波が放射されて電波障害が発生する
のを防止することもできる。

【００２７】次に請求項２に記載の燃焼状態検出装置に
おいては、上記シールド線として、中心導体とこの中心
導体の周囲に絶縁体を介して配設された外部導体とから
なる所謂同軸ケーブルが使用されており、逆流防止ダイ
オードと、点火コイルの二次巻線又は漏洩防止ダイオー
ドとは、このシールド線の中心導体にて接続されてい
る。そして、分圧手段は、一端がこのシールド線の外部
導体に接続され、他端が接地されたコンデンサを備え、
このコンデンサの両端電圧を分圧電圧として燃焼状態検
出手段に入力する。

【００２８】つまり、中心導体と外部導体とからなる同
軸ケーブルにおいては、中心導体と外部導体との間に、
その間を絶縁する絶縁体の誘電率や、その間の距離，対
向面の面積，ケーブル長等によって決定される一定の静
電容量が存在するため、本発明では、従来、コンデンサ
分圧回路を構成するのに使用していた高耐圧・小容量コ
ンデンサの代りに、この間の容量を利用し、この容量
と、一端が設置されたコンデンサ容量とにより、逆流防
止ダイオードの導電経路側電圧を分圧して、燃焼状態検
出手段に入力するようにしているのである。

【００２９】このため、本発明によれば、請求項１に記
載の燃焼状態検出装置と同様、高電圧パルス印加経路の
対アース容量が変化するのを防止して、燃焼状態の検出
精度を確保できると共に、電波障害が発生するのを防止
できるだけでなく、分圧手段をコンデンサ分圧回路にて
構成するに当たって、容積が大きく、しかも高価な、高
耐圧・小容量コンデンサを使用する必要がなく、装置の
小型化，コストダウンを容易に図ることができる。

【００３０】また次に、請求項３に記載の燃焼状態検出
装置においては、上記シールド線として、中心導体の周
囲に絶縁体を介して順次配設された中間導体及び外部導
体を有する２重シールド線が使用されており、逆流防止
ダイオードと、点火コイルの二次巻線又は漏洩防止ダイ
オードとは、この２重シールド線の中心導体又は中間導
体にて接続されている。そして、分圧手段は、一端がこ
の２重シールド線の中心導体及び中間導体のうちの逆流
防止ダイオードに接続されない側に接続され、他端が接
地されたコンデンサを備え、このコンデンサの両端電圧
を分圧電圧として燃焼状態検出手段に入力する。

【００３１】つまり、２重シールド線においては、中心
導体と中間導体との間に、その間を絶縁する絶縁体の誘
電率や、その間の距離，対向面の面積，ケーブル長等に
よって決定される一定の静電容量が存在するため、本発
明では、中心導体又は中間導体を介して、逆流防止ダイ
オードと、点火コイルの二次巻線又は漏洩防止ダイオー
ドとを接続し、この接続に使用していない中心導体又は
中間導体を一端が設置されたコンデンサに接続すること
により、中心導体と中間導体との間の容量とコンデンサ
容量とにより、逆流防止ダイオードの導電経路側電圧を
分圧するようにしているのである。

【００３２】このため、本発明によれば、上記請求項２
に記載の装置と同様の効果が得られると共に、中心導体
と中間導体とは、外部導体によりシールドされているた
め、高電圧パルス印加時のノイズの発生（電波障害の発
生）をより良好に防止することができる。

【００３３】次に請求項４に記載の燃焼状態検出装置に
おいては、上記シールド線として、例えば平行２線式ケ
ーブル等、互いに平行に配設された複数の中心導体と、
これら中心導体の周囲に絶縁体を介して配設された外部
導体とからなる、所謂平行多線式のシールド線が使用さ
れており、逆流防止ダイオードと、点火コイルの二次巻
線又は漏洩防止ダイオードとは、そのシールド線の複数
の中心導体のうちの少なくとも一つにて接続されてい
る。そして、分圧手段は、一端がこのシールド線の複数
の中心導体のうちの逆流防止ダイオードに接続されない
残りの中心導体に接続され、他端が接地されたコンデン
サを備え、このコンデンサの両端電圧を分圧電圧として
燃焼状態検出手段に入力する。

【００３４】つまり、平行多線式のシールド線において
は、外部導体に囲まれた複数の中心導体間に、夫々、そ
の間を絶縁する絶縁体の誘電率や、その間の距離，対向
面の面積，ケーブル長等によって決定される一定の静電
容量が存在するため、本発明では、その複数の中心導体
の少なくとも一つを介して、逆流防止ダイオードと、点
火コイルの二次巻線又は漏洩防止ダイオードとを接続
し、この接続に使用していない中心導体を他端が接地さ
れたコンデンサに接続することにより、これら各中心導
体間の容量とコンデンサ容量とにより、逆流防止ダイオ
ードの導電経路側電圧を分圧するようにしているのであ
る。

【００３５】このため、本発明によれば、上記請求項２
に記載の装置と同様の効果が得られると共に、各中心導
体は外部導体によりシールドされているため、高電圧パ
ルス印加時のノイズの発生（電波障害の発生）をより良
好に防止することができる。また次に、請求項５に記載
の燃焼状態検出装置においては、上記シールド線とし
て、２重シールド線（請求項３）或は平行多線式のシー
ルド線（請求項４）を使用した場合に、周囲の外部導体
を接地するようにされている。

【００３６】このため、本発明によれば、逆流防止ダイ
オードから点火コイルの二次巻線又は漏洩防止ダイオー
ドまでの高電圧パルス印加経路の対アース容量の変化を
より確実に防止することができ、燃焼状態の検出精度を
より向上することができる。一方、請求項６に記載の燃
焼状態検出装置においては、逆流防止ダイオードから点
火コイルの二次巻線又は漏洩防止ダイオードまでの経路
を構成するシールド線として、その経路を形成する中心
導体の周囲近傍には比較的誘電率の低い絶縁体を、外部
導体の内周近傍には比較的誘電率の高い絶縁体を、夫々
配設したシールド線が使用される。

【００３７】これは、高電圧パルス発生手段を小型にで
きるようにシールド線の対アース容量を小さくした場合
に、結線時等の作業性が低下するのを防止しつつ、シー
ルド線（延いては燃焼状態検出装置）を比較的安価に実
現できるようにするためである。

【００３８】即ち、まず、高電圧パルスの印加経路とな
るシールド線の対アース容量が大きい場合には、高電圧
パルスがその経路で吸収されて、点火プラグへの印加電
圧が低下するため、高電圧パルスの電源インピーダンス
を小さくする必要がある。しかし、そうすると、装置全
体の重量も増大するので問題がある。従って、このよう
なことを考慮すると、高電圧パルスの印加経路にシール
ド線を用いて、その経路の対アース容量を安定化させる
場合には、シールド線の対アース容量をできるだけ低く
することが望ましい。

【００３９】ところで、このようにシールド線の対アー
ス容量（換言すれば、シールド線において高電圧パルス
の印加経路を形成する中心導体と外部導体との静電容
量）を小さくするためには、中心導体−外部導体間の距
離（絶縁体の厚み）を大きくするか、絶縁体の誘電率を
小さくすればよいのであるが、絶縁体の誘電率を小さく
するには、絶縁体に、テフロン（Ｄｕ Ｐｏｎｔ社の商
品名）等の高価な絶縁材料を用いなければならず、装置
のコストアップを招くといった問題があることから、絶
縁体の誘電率を小さくすることは現実的ではない。

【００４０】一方、絶縁体として、誘電率が比較的大き
なシリコンゴム等の絶縁材料を用いた場合には、シール
ド線を比較的安価に実現できるため、こうした問題は生
じないものの、絶縁体の厚みが大きくなるので、シール
ド線全体が太くなってしまい、エンジンルーム内での配
線等、シールド線の結線作業がし難くなるといった問題
がある。

【００４１】そこで、本発明（請求項６）では、高電圧
パルスの印加経路を構成するシールド線として、その経
路を形成する中心導体の近傍には、比較的高価ではある
が誘電率の低い絶縁体を配設し、外部導体の内周近傍に
は、比較的安価ではあるが誘電率の高い絶縁体を配設し
たシールド線を使用することにより、シールド線の太さ
（換言すれば、シールド線結線時の作業性）とシールド
線の単価とを共に満足できるようにしているのである。

【００４２】このため、本発明によれば、対アース容量
が比較的低く、高電圧パルスの電圧を低めに設定できる
シールド線を、結線時等の作業性を低下させることな
く、比較的安価に実現することができ、燃焼状態検出装
置の小型化を容易に図ることが可能になる。

【００４３】なお、このように絶縁体を２重構造にする
場合、請求項７に記載のように、中心導体の周囲近傍の
絶縁体としては、高価なシールド線の絶縁材料として従
来より一般に使用されているフッソ樹脂を主成分とする
テフロン等の絶縁材料を使用し、外部導体の内周近傍の
絶縁体には、一般的なシールド線の絶縁材料として従来
より一般に使用されているシリコンゴムを主成分とする
絶縁材料を使用するようにすればよい。

【００４４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は本発明を両極ディストリビュータレス型の点
火装置に適用した実施例の点火システム全体の構成図を
表わしている。

【００４５】図１に示す如く、本実施例の点火システム
は、多気筒内燃機関の一対の気筒（＃１，＃２）に対し
て、同時に点火用高電圧（数十ｋＶ）を印加する同時点
火用の点火コイル２を備えている。この点火コイル２
は、薄い珪素鋼板を積層した鉄心に、一次巻線Ｌ21及び
二次巻線Ｌ22を各々巻回して、樹脂を封入したケース内
に収容したものであり、その一次巻線Ｌ21の一端は、バ
ッテリ６の正極側に接続され、他端は、ＥＣＵ８からの
点火信号によりオン・オフされるパワートランジスタＴ
Ｒ２を介して接地されている。また、点火コイル２の二
次巻線Ｌ22の両端は、夫々、ハイテンションコードを介
して、各気筒＃１，＃２の点火プラグ１０(#1)，１０(#
2)の中心電極に接続されている。なお、点火プラグ１０
(#1)，１０(#2)の外側電極は接地されている。

【００４６】次に、上記点火コイル２の両端のうち、パ
ワートランジスタＴＲ２のターンオフ時に正の高電圧を
発生して、一方の点火プラグ１０(#2)の中心電極に正の
点火用高電圧を印加する側には、燃焼状態検出装置１５
からの高電圧パルスが印加される。

【００４７】この燃焼状態検出装置１５には、一次巻線
Ｌ１と二次巻線Ｌ２とからなる高電圧パルス発生用のコ
イル２０が備えられ、このコイル２０の一次巻線Ｌ１の
一端は、バッテリ６の正極側に接続され、他端は、ＥＣ
Ｕ８からの制御信号を受けてオン・オフするパワートラ
ンジスタＴＲ１を介して接地されている。またコイル２
０の二次巻線Ｌ２の両端のうち、パワートランジスタＴ
Ｒ１がターンオフしたときに正電圧が誘起される側の一
端は、逆流防止ダイオードＤ１及び漏洩防止ダイオード
Ｄ２を介して上記点火コイル２の点火プラグ１０(#2)側
一端に接続され、他端は接地されている。

【００４８】この結果、ＥＣＵ８から出力される制御信
号によりパワートランジスタＴＲ１がオン・オフされ、
そのターンオフ時にコイル２０の二次巻線Ｌ２に高電圧
が誘起されると、この誘起電圧が正の高電圧パルス（本
実施例では約３ｋＶ）として、点火コイル２の点火プラ
グ１０(#2)側一端に印加されることになる。すなわち、
本実施例では、コイル２０とパワートランジスタＴＲ１
とにより高電圧パルス発生手段が、逆流防止ダイオード
Ｄ１及び漏洩防止ダイオードＤ２により電圧印加手段
が、夫々構成されている。

【００４９】また、このように電圧印加手段を構成する
逆流防止ダイオードＤ１のカソードと漏洩防止ダイオー
ドＤ２のアノードとは、図２（ａ）に示すように、中心
導体３２ａと、この中心導体３２ａの周囲に絶縁体３２
ｂを介して配設された外部導体３２ｃと、この外部導体
３２ｃの周囲を被覆する絶縁性の被覆材３２ｄとからな
るシールド線（同軸ケーブル）３０の中心導体３２ａに
より接続されている。

【００５０】そして、このシールド線３０の外部導体３
２ｃには、一端が接地された比較的大容量（例えば２５
００〜５０００ｐＦ程度）のコンデンサＣ１と、このコ
ンデンサＣ１に並列に接続された比較的高抵抗（例えば
１０ＭΩ）の抵抗器Ｒ１とからなる並列回路が接続さ
れ、更にこの並列回路と外部導体３２ｃとの接続点は、
その接続点電圧の減衰特性から各気筒＃１，＃２の火花
放電後の燃焼状態を検出し、検出信号Ｓout を出力す
る、燃焼状態検出手段としての検出回路２５に接続され
ている。

【００５１】なお、図１において、逆流防止ダイオード
Ｄ１のカソードにカソードが接続され、アノードが接地
されたダイオードＤ３は、点火コイル２の二次巻線Ｌ22
から点火プラグ１０(#2)に至る正電圧印加用の導電経路
に過大なマイナス電圧がかかるのを防止するためのダイ
オードであり、配設することが好ましいが省略すること
もできる。

【００５２】このように構成された本実施例の燃焼状態
検出装置１５においては、ＥＣＵ８から出力される制御
信号により、パワートランジスタＴＲ１が各気筒＃１，
＃２の火花放電後にターンオフされる。すると、上記の
ようにコイル２０の二次巻線Ｌ２に高電圧が誘起され、
この高電圧が、高電圧パルスとして、逆流防止ダイオー
ドＤ１，シールド線３０，及び漏洩防止ダイオードＤ２
を介して、点火コイル２の二次巻線Ｌ22の点火プラグ１
０(#2)側の一端に印加される。

【００５３】この結果、点火コイル２の二次巻線Ｌ22，
この二次巻線Ｌ22から点火プラグ１０(#1)，１０(#2)に
至るハイテンションコード，及び，逆流防止ダイオード
Ｄ１と漏洩防止ダイオードＤ２とを接続するシールド線
３０からなる、点火プラグ１０(#1)，１０(#2)への高電
圧パルス印加経路に電荷が蓄積される。

【００５４】そして、この蓄積電荷は、火花放電後の点
火プラグ１０(#1)又は１０(#2)の電極において放電され
るため、火花放電後の気筒＃１又は＃２が正常燃焼して
おれば、逆流防止ダイオードＤ１のカソード側電圧は速
やかに減衰するが、火花放電後の気筒＃１又は＃２が失
火等で正常燃焼していなければ、そのカソード側電圧は
なかなか減衰しない。

【００５５】一方、逆流防止ダイオードＤ１と漏洩防止
ダイオードＤ２とは、同軸ケーブルからなるシールド線
３０を介して接続されており、その中心導体３２ａと外
部導体３２ｃとの間には、絶縁体３２ｂの誘電率や、そ
の間の距離，対向面の面積，ケーブル長等によって決定
される一定の静電容量が存在するため、逆流防止ダイオ
ードＤ１のカソード側電圧は、中心導体３２ａ−外部導
体３２ｃ間の容量と、この外部導体３２ｃに接続された
コンデンサＣ１の容量とに応じた比で分圧されることに
なり、その分圧電圧が、検出回路２５に入力される。

【００５６】そして、検出回路２５は、この分圧電圧の
減衰特性から、火花放電後の気筒＃１又は＃２の燃焼状
態を検出し、燃焼状態に応じた検出信号Ｓout を出力す
る。なお、コンデンサＣ１には、抵抗器Ｒ１が並列接続
されているが、この抵抗器Ｒ１は高抵抗であるため、高
電圧パルスの印加後の分圧電圧の過渡的な減衰特性に影
響を与えることはない。

【００５７】以上説明したように、本実施例の燃焼状態
検出装置１５においては、逆流防止ダイオードＤ１と漏
洩防止ダイオードＤ２との接続に、同軸ケーブルからな
るシールド線３０を使用し、これら各部をこのシールド
線３０の中心導体３２ａにて接続しているため、逆流防
止ダイオードＤ１から点火コイル２に至る経路の対アー
ス容量が、結露等の使用環境によって大きく変化するこ
とはなく、この経路の対アース容量変化によって、検出
回路２５による燃焼状態の検出精度が低下するのを防止
できる。また、この経路は、外部導体３２ｃによりシー
ルドされるため、高電圧パルスの印加によって外部に強
力な電磁波が放射されることもない。

【００５８】また上記のように、本実施例では、高電圧
パルスの印加後の減衰特性を検出回路２５にて検出する
ために、逆流防止ダイオードＤ１のカソード側電圧を、
シールド線３０の中心導体３２ａ−外部導体３２ｃ間容
量と、コンデンサＣ１の容量とにより分圧して、検出回
路２５に入力するようにされているため、分圧手段をコ
ンデンサ分圧回路にて構成するに当たって、容積が大き
く、しかも高価な、高耐圧・小容量コンデンサを別途設
ける必要がなく、装置の小型化，コストダウンを容易に
図ることができる。

【００５９】なお、本実施例では、逆流防止ダイオード
Ｄ１と漏洩防止ダイオードＤ２との接続に、同軸ケーブ
ルからなるシールド線３０を使用したが、このシールド
線３０としては、例えば図２（ｂ）に示す如く、中心導
体３４ａの周囲に、絶縁体３４ｂを介して中間導体３４
ｃを配設すると共に、その周囲に、絶縁体３４ｄを介し
て外部導体３４ｅを配設し、更にその周囲を絶縁性の被
覆材３４ｆにて被覆した２重シールド線、或は、図２
（ｃ）に示す如く、絶縁体３６ｃを介して２本の中心導
体３６ａ，３６ｂを互いに平行に配設し、その周囲に外
部導体３６ｄを配設すると共に、更にその周囲を絶縁性
の被覆材３６ｅにて被覆した平行２線式のシールド線等
を使用することもできる。

【００６０】そして、２重シールド線を使用する場合に
は、例えば、図２（ｂ）に示す如く、逆流防止ダイオー
ドＤ１と漏洩防止ダイオードＤ２とを中心導体３４ａに
て接続することにより、中心導体３４ａにより点火コイ
ル２への高電圧パルス印加経路を形成し、検出回路２５
への分圧電圧の出力には、中間導体３４ｃを使用するよ
うにすれば、上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。また、この場合、中間導体３４ｃは、外部導体３４
ｅにてシールドされているため、中間導体３４ｃによ
り、点火コイル２への高電圧パルス印加経路を形成し、
中心導体３４ａを検出回路２５への分圧電圧出力用に使
用することもできる。

【００６１】また、平行２線式のシールド線を使用する
場合には、例えば、図２（ｃ）に示す如く、逆流防止ダ
イオードＤ１と漏洩防止ダイオードＤ２とを一方の中心
導体３６ａにて接続することにより、中心導体３６ａに
より点火コイル２への高電圧パルス印加経路を形成し、
検出回路２５への分圧電圧の出力には、もう一方の中心
導体３６ｂを使用するようにすれば、上記実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００６２】またこのように外部導体の内部に複数の導
体を備えたシールド線にあっては、上記のように複数の
内部導体を夫々高電圧パルス印加用及び電圧分圧用とし
て使用するだけでなく、図２（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、更に外部導体３４ｅ，３６ｄを接地するようにすれ
ば、高電圧パルス印加経路の対アース容量変化をより確
実に防止することができ、燃焼状態の検出精度を向上す
ることができる。また各内部導体は外部導体にてシール
ドされるため、ノイズの発生（電波障害）をより確実に
防止することができる。

【００６３】ところで、このように逆流防止ダイオード
Ｄ１のカソードと漏洩防止ダイオードＤ２のアノードと
を接続して高電圧パルスの印加経路を形成するのにシー
ルド線３０を用いた場合、その経路の対アース容量を安
定化させて、燃焼状態の検出精度を向上することができ
るのであるが、この対アース容量が大き過ぎると、高電
圧パルスがその経路で吸収されて、点火プラグへの印加
電圧が低下するため、コイル２０の発生電荷量を高める
必要があり、このためには、コイル２０における一次巻
線Ｌ１の巻数と二次巻線Ｌ２の巻数を大きくしたり、且
つ高電圧の発生に耐え得るように、コイル２０を大型化
しなければならない。従って、コイル２０を小型化する
には、シールド線３０の対アース容量をできるだけ小さ
くすることが望ましい。また特に、上記実施例のよう
に、シールド線３０をコンデンサ分圧回路を構成する高
耐圧・小容量コンデンサとして利用する場合には、シー
ルド線３０の対アース容量が大きいと、コンデンサ分圧
回路を構成するのにも問題があり、このことからもシー
ルド線３０の対アース容量をできるだけ小さくすること
が望ましい。

【００６４】そして、このようにシールド線３０の対ア
ース容量を小さくするには、シールド線３０が図２
（ａ）に示した同軸ケーブルの場合には、例えば図２
（ａ′）に示す如く、中心導体３２ａと外部導体３２ｃ
との間に設けられる絶縁体３２ｂを、シリコンゴム等か
らなる誘電率が比較的高い絶縁体３２ｂ-1と、テフロン
等のフッソ樹脂からなる誘電率が比較的低い絶縁体３２
ｂ-2と、からなる２重構造とし、中心導体３２ａを低誘
電率の絶縁体３２ｂ-2にて覆い、その周囲を高誘電率の
絶縁体３２ｂ-1にて覆い、その周囲に外部導体３２ｃを
設けるようにすればよい。

【００６５】また同様に、シールド線３０が図２（ｃ）
に示した平行２線式のシールド線であれば、例えば図２
（ｃ′）に示す如く、絶縁体３６ｃを２重構造として、
２本の中心導体３６ａ，３６ｂを低誘電率の絶縁体３６
ｃ-2にて覆い、その周囲を高誘電率の絶縁体３６ｃ-1に
て覆い、その周囲に外部導体３６ｄを設けるようにすれ
ばよい一方、シールド線３０が図２（ｂ）に示した２重
シールド線の場合には、中心導体３４ａと中間導体３４
ｃとの間に配設される絶縁体３４ｂを、テフロン等のフ
ッソ樹脂からなる誘電率が比較的低い絶縁材料にて形成
し、中間導体３４ｃと外部導体３４ｅとの間に配設され
る絶縁対３４ｄを、シリコンゴム，或はＥＰＤＭ等から
なる誘電率が比較的高い絶縁材料にて形成するようにす
ればよい。

【００６６】即ち、シールド線３０の対アース容量を小
さくするには、高電圧パルスの印加経路を形成する中心
導体３２ａ，３４ａ，又は３６ａと、外部導体３２ｃ，
３４ｅ，又は３６ｄとの間隔（換言すれば絶縁体の幅）
を大きくするか、その間に配設される絶縁体３２ｂ，３
４ｂ及び３４ｄ，又は３６ｃの誘電率をできるだけ低く
すればよいのであるが、中心導体−外部導体間の間隔を
大きくするとシールド線３０が太くなってしまうので、
配線時等の作業性が低下するとか、自動車等の狭いエン
ジンルーム内では配線することができなくなるといった
問題があり、逆に、絶縁体３２ｂ，３４ｂ及び３４ｄ，
又は３６ｃを全て低誘電率の絶縁材料にて形成するに
は、その絶縁材料が高価であるため、シールド線３０、
延いては装置のコストアップを招くといった問題があ
る。

【００６７】従って、上記のように、絶縁体３２ｂ，３
４ｂ及び３４ｄ，又は３６ｃを、誘電率の異なる絶縁材
料を用いて２重構造とし、中心導体３２ａ，３４ａ，又
は３６ａ側には、比較的低誘電率の絶縁体３２ｂ-2，３
４ｂ，又は３６ｃ-2を配設し、外部導体３２ｃ，３４
ｅ，又は３６ｄ側には比較的項誘電率の絶縁体３２ｂ-
1，３４ｄ，又は３６ｃ-1を配設するようにすれば、対
アース容量の小さいシールド線３０を、太さを配線時の
作業性を低下させない程度に抑えつつ、比較的安価に実
現することができるようになるのである。そしてこの場
合、特に、図２（ｂ）に示した２重シールド線の場合に
は、誘電率の異なる各絶縁体３４ｂ，３４ｄは、中間導
体３４ｃにて分離されるため、その製造を容易に行うこ
とができ、より安価に実現できる。

【００６８】また次に、本実施例では、両極ディストリ
ビュータレス型の点火システムについて説明したが、図
４（ａ）に示した分配型の点火システムであっても、ま
た図４（ｂ）に示した単極ディストリビュータレス型の
点火システムであっても、本発明を適用して上記実施例
と同様の効果を得ることができる。

【００６９】例えば、単極ディストリビュータレス型の
点火システムにあっては、図３に示す如く、点火コイル
４０の一次巻線Ｌ41の通電経路に設けたパワートランジ
スタＴＲ４をターンオフした場合に二次巻線Ｌ42に生じ
る高電圧を、一つの点火プラグ１０に印加するものであ
るため、高電圧パルスは二次巻線Ｌ42を介して点火プラ
グ１０に印加するようにすればよく、燃焼状態検出装置
１５′には、上記実施例のように漏洩防止ダイオードＤ
２を設ける必要はない。

【００７０】従って、単極ディストリビュータレス型の
点火システムにおいて、燃焼状態検出装置１５′は、逆
流防止ダイオードＤ１のカソードと、点火コイル４０の
二次巻線Ｌ42の点火プラグ１０に接続されない側とを、
直接接続するように構成されるが、この接続に、図２
（ａ）〜（ｃ）に示したシールド線３０を使用し、また
検出電圧の取り込みも、そのシールド線３０の外側導体
や中間導体等を用いて間接的に行なうようにすれば、上
記実施例と同様の効果を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の燃焼状態検出装置を備えた両極ディ
ストリビュータレス型点火システムの構成を表わす電気
回路図である。

【図２】 実施例の燃焼状態検出装置に使用されるシー
ルド線の構成を表わす説明図である。

【図３】 実施例の燃焼状態検出装置を備えた単極ディ
ストリビュータレス型点火システムの構成を表わす電気
回路図である。

【図４】 従来の燃焼状態検出装置を備えた分配型及び
単極ディストリビュータレス型点火システムの構成を表
わす電気回路図である。

【符号の説明】

２，４０…点火コイル ６…バッテリ ８…ＥＣＵ
（エンジン制御装置） １０…点火プラグ １５…燃焼状態検出装置 ２０
…コイル ２５…検出回路 Ｄ１…逆流防止ダイオード Ｄ２
…漏洩防止ダイオード ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ４…パワートランジスタ Ｃ１
…コンデンサ ３０…シールド線 ３２ａ，３４ａ，３６ａ，３６ｂ
…中心導体 ３４ｃ…中間導体 ３２ｃ，３４ｅ，３６ｄ…外部導
体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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点火用高電圧を発生させ、該点火
   用高電圧を内燃機関に装着した点火プラグに印加する点
   火装置に設けられ、上記点火プラグの火花放電後の電圧
   波形から燃焼状態を検出する内燃機関の燃焼状態検出装
   置であって、 上記点火プラグの火花放電後に、上記点火プラグが火花
   放電を起こさない程度の高電圧パルスを発生する高電圧
   パルス発生手段と、 該高電圧パルスを、上記点火コイルの二次巻線から上記
   点火プラグに至る導電経路に、逆流防止ダイオード及び
   上記点火コイルの二次巻線，又は逆流防止ダイオード及
   び上記導電経路に接続された漏洩防止ダイオード，を介
   して印加する電圧印加手段と、 上記逆流防止ダイオードの上記導電経路側電圧を分圧す
   る分圧手段と、 上記高電圧パルス印加後、上記分圧手段にて得られた分
   圧電圧の減衰特性に基づき、内燃機関の燃焼状態を検出
   する燃焼状態検出手段と、 を備え、上記逆流防止ダイオードと、上記点火コイルの
   二次巻線又は上記漏洩防止ダイオードとを、シールド用
   の外部導体を有するシールド線にて接続してなることを
   特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
2. 【請求項２】 上記シールド線は、中心導体と、該中心
   導体の周囲に絶縁体を介して配設された外部導体とから
   なり、 上記逆流防止ダイオードと、上記点火コイルの二次巻線
   又は上記漏洩防止ダイオードとは、上記シールド線の中
   心導体にて接続され、 上記分圧手段は、一端が上記シールド線の外部導体に接
   続され、他端が接地されたコンデンサを備え、該コンデ
   ンサの両端電圧を上記分圧電圧として上記燃焼状態検出
   手段に入力することを特徴とする請求項１に記載の内燃
   機関の燃焼状態検出装置。
3. 【請求項３】 上記シールド線は、中心導体の周囲に絶
   縁体を介して順次配設された中間導体及び外部導体を有
   する２重シールド線からなり、 上記逆流防止ダイオードと、上記点火コイルの二次巻線
   又は上記漏洩防止ダイオードとは、上記シールド線の中
   心導体又は中間導体にて接続され、 上記分圧手段は、一端が上記シールド線の中心導体及び
   中間導体のうちの上記逆流防止ダイオードに接続されな
   い側に接続され、他端が接地されたコンデンサを備え、
   該コンデンサの両端電圧を上記分圧電圧として上記燃焼
   状態検出手段に入力することを特徴とする請求項１に記
   載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
4. 【請求項４】 上記シールド線は、互いに平行に配設さ
   れた複数の中心導体と、該中心導体の周囲に絶縁体を介
   して配設された外部導体とからなり、 上記逆流防止ダイオードと、上記点火コイルの二次巻線
   又は上記漏洩防止ダイオードとは、上記シールド線の複
   数の中心導体のうちの少なくとも一つにて接続され、 上記分圧手段は、一端が上記シールド線の複数の中心導
   体のうちの上記逆流防止ダイオードに接続されない残り
   の中心導体に接続され、他端が接地されたコンデンサを
   備え、該コンデンサの両端電圧を上記分圧電圧として上
   記燃焼状態検出手段に入力することを特徴とする請求項
   １又は請求項２に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
5. 【請求項５】 上記シールド線の外部導体を接地してな
   ることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の内燃
   機関の燃焼状態検出装置。
6. 【請求項６】 上記シールド線において、上記逆流防止
   ダイオードと上記点火コイルの二次巻線又は上記漏洩防
   止ダイオードとを接続する中心導体の周囲近傍には、絶
   縁体として比較的誘電率の低い絶縁体を配設し、外部導
   体の内周近傍には、絶縁体として比較的誘電率の高い絶
   縁体を配設してなることを特徴とする請求項１〜請求項
   ５のいずれか記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
7. 【請求項７】 上記中心導体の周囲近傍に配設される比
   較的誘電率の低い絶縁体は、フッソ樹脂を主成分とする
   絶縁材料からなり、外部導体の内周近傍に配設される比
   較的誘電率の高い絶縁体は、シリコンゴムを主成分とす
   る絶縁材料からなることを特徴とする請求項６に記載の
   内燃機関の燃焼状態検出装置。