JPH08338298A - 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検出するためのイオン
電流検出用として車載されたバッテリ電源の電源電圧が
使用でき、安定してイオン電流を検出すること。 【構成】 点火コイル１の２次巻線１ｂの低電圧側には
ツェナダイオード３１及び２次電流検出抵抗３２が直列
に接続され、これらと並列にダイオード３６、イオン電
流検出抵抗３５及びバッテリ電源３４が直列に接続され
ている。イオン電流検出抵抗３５による検出電圧は、直
接、抵抗４１を介してボルテージフォロア９に入力さ
れ、その出力信号はマスク回路１４に入力され、スイッ
チング素子Ｔr2がディレイ回路１３からの出力信号でオ
ンとされる期間中、直接バッテリ電源３４からの電圧が
印加される。これにより、残留磁気ノイズが除去され安
定したイオン電流が検出でき（端子Ｄの出力信号）、バ
ンドパスフィルタ１０の端子Ｂにてノック信号が検出で
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か
ら失火検出等を行う内燃機関の燃焼状態検出装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の燃焼状態検出装置に関
連する先行技術文献としては、特開平４−１７９８６３
号公報にて開示されたものが知られている。このもので
は、図６にその代表的なイオン電流検出回路を示すよう
に、点火コイルの２次高電圧側でイオン電流を検出する
技術が示されている。

【０００３】また、特開平４−１９１４６５号公報及び
特開平４−１９４３６７号公報にて開示されたものが知
られている。これらのものでは、図７及び図８にその代
表的なイオン電流検出回路を示すように、点火コイルの
２次低電圧側でイオン電流を検出する技術が示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６は従来の内燃機関
の燃焼状態検出装置におけるイオン電流検出回路を示す
回路図である。

【０００５】まず、図６に示す点火コイル１の２次高電
圧側でのイオン電流検出について説明する。

【０００６】図６において、点火コイル１に１次電流Ｉ
1 が通電されたのちに、その１次電流Ｉ1 が遮断される
と点火コイル１には高耐圧ダイオード３を介して２次電
流Ｉ2 が流れる。そして、点火プラグ２の電極間に火炎
が成長するとイオン検出用電源４、イオン電流検出抵抗
５及び高耐圧整流ダイオード６を介して点火プラグ２の
電極間にイオン電流が流れる。このため、イオン電流検
出抵抗５を流れるイオン電流を端子Ｖout により測定す
ることができるのである。ところが、この構成における
高耐圧ダイオード３及び高耐圧整流ダイオード６は、点
火プラグ２の放電電圧の最大値である約４０ＫＶに耐え
る必要があり、非常に高価なものとなると共に、イオン
電流ＩION の検出には高電圧（約３００Ｖ）のイオン検
出用電源４を必要とするという不具合があった。

【０００７】これに対して、図７及び図８に示す点火コ
イル１の２次低電圧側でのイオン電流検出について説明
する。

【０００８】図７は従来の内燃機関の燃焼状態検出装置
における他のイオン電流検出回路を示す回路図、図８は
従来の内燃機関の燃焼状態検出装置における更に他のイ
オン電流検出回路を示す回路図である。

【０００９】なお、図７及び図８は、前述の図６におけ
る高耐圧ダイオード３を使用せず、高電圧のイオン検出
用電源４をコンデンサ８に置換えたものである。

【００１０】まず、図７の動作について説明する。

【００１１】点火コイル１に１次電流Ｉ1 が通電された
のちに、その１次電流Ｉ1 が遮断されると点火コイル１
にはダイオード３′及びツェナダイオード７を介して２
次電流Ｉ2 が流れる。この放電中では、点火コイル１は
あたかもＤＣ−ＤＣコンバータとして動作し、コンデン
サ８にツェナダイオード７のツェナ電圧に相当する電圧
が充電される。点火プラグ２が放電されたのち、点火プ
ラグ２の電極間に火炎が成長するとコンデンサ８に充電
された電気量によりイオン電流検出抵抗５及び点火コイ
ル１の２次巻線を介して点火プラグ２の電極間にイオン
電流ＩION が流れる。このため、イオン電流検出抵抗５
を流れるイオン電流ＩION を端子Ｖoutにより測定する
ことができるのであるが、この構成においては、高耐圧
なコンデンサまたは大容量のコンデンサを必要とし実用
に供しないものであった。

【００１２】また、図８は図７のツェナダイオード７及
びコンデンサ８とダイオード３′及びイオン電流検出抵
抗５の位置関係を反対にした構成であり、イオン電流検
出抵抗５に高電圧はかからないが、その検出電圧が０Ｖ
より小さくなるという不具合があった。

【００１３】そこで、この発明は、かかる不具合を解決
するためになされたもので、内燃機関の燃焼状態を検出
するためのイオン電流検出用として車載されたバッテリ
電源の電源電圧が使用でき、安定してイオン電流を検出
することができる内燃機関の燃焼状態検出装置の提供を
課題としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる内燃機
関の燃焼状態検出装置は、内燃機関の点火プラグに点火
火花を発生させる点火コイルの２次巻線の低圧側に直列
に第１のダイオード、イオン電流検出抵抗及びバッテリ
電源を接続すると共に、前記点火コイルの前記２次巻線
の低圧側で前記第１のダイオード、前記イオン電流検出
抵抗及び前記バッテリ電源に並列に前記点火コイルに発
生する２次電流を通電する電流路を第２のダイオードを
介して接続するものである。 請求項２にかかる内燃機
関の燃焼状態検出装置は、請求項１の構成に加えて、前
記点火コイルの前記２次巻線を２次電流が流れたのち
に、前記イオン電流検出抵抗を流れる前記バッテリ電源
からのイオン電流に対応する電圧を保護抵抗を介して直
接に演算増幅器に入力するものである。

【００１５】請求項３にかかる内燃機関の燃焼状態検出
装置は、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記
内燃機関の始動時で前記バッテリ電源のバッテリ電圧が
低下する以前に、前記バッテリ電源から第３のダイオー
ドを介して前記バッテリ電源に並列に接続されたコンデ
ンサに所定の電気量を貯留するものである。

【００１６】請求項４にかかる内燃機関の燃焼状態検出
装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の
構成に加えて、前記点火コイルの１次巻線に並列に、前
記点火コイルの前記１次巻線を流れる１次電流と逆方向
に発生する電流を整流する第４のダイオードと前記点火
コイルに直列に接続されたスイッチング素子のオン時に
前記第４のダイオードを流れる電流を減少する電流減少
手段とを接続するものである。

【００１７】請求項５にかかる内燃機関の燃焼状態検出
装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の
構成に加えて、前記演算増幅器の出力に対し、直列に接
続された第２のスイッチング素子及び第５のダイオード
を介して直接に前記バッテリ電源のバッテリ電圧を印加
するマスク回路を具備するものである。

【００１８】請求項６にかかる内燃機関の燃焼状態検出
装置は、請求項５の構成に加えて、前記マスク回路によ
るマスク終了後におけるイオン電流の遷移状態を緩やか
とするなまし手段を具備するものである。

【００１９】

【作用】請求項１においては、第１のダイオード、イオ
ン電流検出抵抗及びバッテリ電源が点火コイルの２次巻
線の低圧側に接続されており、また、それらに並列に接
続される点火コイルに発生する２次電流を通電するため
の電流路には第２のダイオードが配設されている。この
構成においては、第１のダイオード及び第２のダイオー
ドは高耐圧なものでなくてもよい。

【００２０】請求項２の内燃機関の燃焼状態検出装置で
は、点火コイルの２次巻線を２次電流が流れたのちに、
イオン電流検出抵抗を流れるバッテリ電源からのイオン
電流に対応する電圧が保護抵抗を介して直接に演算増幅
器に入力される。即ち、イオン電流検出にバッテリ電源
による電源電圧が使用されており、イオン電流検出抵抗
にかかる電圧が低いため演算増幅器にそのまま入力でき
るのである。

【００２１】請求項３の内燃機関の燃焼状態検出装置で
は、コンデンサがバッテリ電源に並列に接続されてお
り、バッテリ電源から第３のダイオードを介してコンデ
ンサに所定の電気量が貯留される。このため、内燃機関
の始動時でバッテリ電源のバッテリ電圧が低下したとし
ても、コンデンサがバックアップ電源となって電源電圧
が安定化される。

【００２２】請求項４の内燃機関の燃焼状態検出装置で
は、第４のダイオードと電流減少手段とが点火コイルの
１次巻線に並列に接続される。このため、第４のダイオ
ードで点火コイルの１次巻線を流れる１次電流と逆方向
に発生する電流が整流され、電流減少手段で点火コイル
に直列に接続されたスイッチング素子のオン時に第４の
ダイオードを流れる電流が減少されると共に、点火コイ
ルの２次側に発生する複数の残留磁気ノイズ電圧パルス
が１次側の電流として消費されることで１発までに減少
される。

【００２３】請求項５の内燃機関の燃焼状態検出装置で
は、マスク回路で演算増幅器の出力に対し、直列に接続
された第２のスイッチング素子及び第５のダイオードを
介して直接にバッテリ電源のバッテリ電圧が印加され
る。このため、マスク回路の動作中においては演算増幅
器の出力がバッテリ電圧に張付いたままとなり、その間
のノイズが除去される。

【００２４】請求項６の内燃機関の燃焼状態検出装置で
は、なまし手段でマスク回路によるマスク終了後におけ
るイオン電流の遷移状態が緩やかとされる。このため、
マスク終了後のイオン電流にはノイズが発生しない。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。

【００２６】図１は本発明の一実施例にかかる内燃機関
の燃焼状態検出装置の全体構成を示す回路図、また、図
２は図１の回路図における各端子等の信号波形を示すタ
イムチャートである。なお、前述の従来例と同様の構成
または相当部分からなるものについては同一符号及び同
一記号を付して示す。

【００２７】図１において、１は点火コイルであり、１
ａは１次巻線、１ｂは２次巻線である。２は図示しない
内燃機関のシリンダに配設される点火プラグである。点
火コイル１の１次巻線１ａには、その点火コイル１の１
次巻線１ａに流れる１次電流Ｉ1 と逆方向に発生する電
流を整流するダイオード１１とスイッチング素子Ｔr1の
オン時にダイオード１１を流れる電流を減少するための
抵抗１２とが並列に接続されている。

【００２８】また、点火コイル１の２次巻線１ｂの低電
圧側にはツェナダイオード３１及び２次電流検出抵抗３
２が直列に接続されている。これらツェナダイオード３
１及び２次電流検出抵抗３２と並列にダイオード３６、
イオン電流検出抵抗３５及びバッテリ電源３４が直列に
接続されている。そして、バッテリ電源３４の電圧が始
動時に低下したときにも印加電圧を一定電圧以上に高く
保持できるように、バッテリ電源３４にはダイオード３
７を介して並列にコンデンサ３８が接続されている。更
に、イオン電流検出抵抗３５の周波数に対する点火コイ
ル１の２次インダクタンスの影響を打消しゲインを一定
に保持するため、イオン電流検出抵抗３５にはコンデン
サ３９が並列に接続されている。

【００２９】イオン電流検出抵抗３５による検出電圧
は、０Ｖ〜バッテリ電圧ＶB の範囲であるため基準レベ
ルを変換することなく直接、インピーダンス整合の保護
抵抗としての抵抗４１を介して演算増幅器であるボルテ
ージフォロア９に入力されている。また、２次電流検出
抵抗３２による検出電流は、スイッチング素子、コンデ
ンサ及び抵抗からなる周知のディレイ（遅延）回路１３
に入力されている。ボルテージフォロア９からの出力信
号（端子Ａの出力信号）は、インピーダンス整合のため
の抵抗４２を介してスイッチング素子Ｔr2、コンデンサ
１４１、ダイオード１４２及び抵抗１４３からなるマス
ク回路１４に入力され、スイッチング素子Ｔr2がディレ
イ回路１３からの出力信号（端子Ｃの出力信号）でオン
とされる期間中、直接バッテリ電源３４からの電圧が印
加される。

【００３０】このマスク回路１４からの出力信号（端子
Ｄの出力信号）は、インピーダンス整合の保護抵抗とし
ての抵抗４３を介して演算増幅器であるボルテージフォ
ロア１５に入力されている。そして、ボルテージフォロ
ア１５からの出力信号はインピーダンス整合のための抵
抗４４を介して周知のバンドパスフィルタ１０に入力さ
れ、バンドパスフィルタ１０を通過した出力信号が端子
Ｂから出力される。

【００３１】ここで、本発明の一実施例にかかる内燃機
関の燃焼状態検出装置におけるイオン電流検出の基本回
路について図３を参照して説明する。

【００３２】図３は本発明の一実施例にかかる内燃機関
の燃焼状態検出装置におけるイオン電流検出の基本回路
を示す回路図、図４は図３のイオン電流検出の他の基本
回路を示す回路図である。

【００３３】図３において、点火コイル１の１次巻線１
ａには、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit:
電子制御ユニット）からの点火信号ＩＧｔにより、バッ
テリ電源ＶB からの１次電流Ｉ1 が通電される。点火コ
イル１の１次巻線１ａに流れる１次電流Ｉ1 が遮断され
ると同時に、ツェナダイオード３１を介して点火プラグ
２及び点火コイル１の２次巻線１ｂには２次電流Ｉ2 が
流れる。この２次電流Ｉ2 にて点火プラグ２に飛火され
燃料に点火される。このとき、イオン電流検出抵抗３５
側に２次電流Ｉ2 が流れないように整流するダイオード
３６が設けられている。

【００３４】点火プラグ２の−放電が終了したのち、点
火プラグ２の両端に火炎が成長すると、点火プラグ２の
両端が、所謂イオン化された状態となり、数百ＭΩの抵
抗体となる。なお、点火プラグ２の−放電電流の電流方
向はツェナダイオード３１と逆方向である。すると、点
火プラグ２をバッテリ電源３４（＋電圧印加）からのイ
オン電流ＩION がイオン電流検出抵抗３５、ダイオード
３６及び点火コイル１の２次巻線１ｂを介して流れる。
そして、イオン電流検出抵抗３５を流れるイオン電流Ｉ
ION に対応する電圧が端子Ｖout で検出される。

【００３５】本回路構成においては、点火コイル１がオ
ンのときの２次電流Ｉ2 と逆方向のオン放電電流を防止
する目的でツェナダイオード３１と直列に２次電流Ｉ2
と同方向の電流を通電するダイオードを挿入しても同様
の動作をすることは言うまでもない。

【００３６】また、図４を参照してイオン電流検出の基
本回路の他の実施例について説明する。

【００３７】図４において、点火コイル１の１次巻線１
ａには、図示しないＥＣＵからの点火信号ＩＧｔによ
り、バッテリ電源ＶB からの１次電流Ｉ1 が通電され
る。点火コイル１の１次巻線１ａに流れる１次電流Ｉ1
が遮断されると同時に、ダイオード３１ａを介して点火
コイル１の２次巻線１ｂ及び点火プラグ２には２次電流
Ｉ2 が流れる。この２次電流Ｉ2 にて点火プラグ２に飛
火され燃料に点火される。このとき、イオン電流検出抵
抗３５側に２次電流Ｉ2 と逆方向に発生する共振電流等
が流れないように整流するダイオード３６が設けられて
いる。

【００３８】点火プラグ２の＋放電が終了したのち、点
火プラグ２の両端に火炎が成長すると、点火プラグ２の
両端がイオン化された状態となり、数百ＭΩの抵抗体と
なる。なお、点火プラグ２の＋放電電流の電流方向はダ
イオード３１ａと同方向である。すると、点火プラグ２
をバッテリ電源３４（＋電圧印加）からのイオン電流Ｉ
ION がイオン電流検出抵抗３５、ダイオード３６及び点
火コイル１の２次巻線１ｂを介して流れる。そして、イ
オン電流検出抵抗３５を流れるイオン電流ＩION に対応
する電圧が端子Ｖout で検出される。

【００３９】次に、上述の図３の基本回路が採用された
図１の回路動作について、各端子等の信号波形を示す図
２のタイムチャートを参照して説明する。なお、図２
（ａ）には点火信号ＩＧｔ、図２（ｂ）には点火コイル
１の１次巻線１ａを流れる１次電流Ｉ1 、図２（ｃ）に
は点火コイル１の２次巻線１ｂを流れる２次電流Ｉ2 、
図２（ｄ）には内燃機関が低回転時における図１の端子
Ａの出力信号及び図２（ｅ）には内燃機関が高回転時に
おける図１の端子Ａの出力信号の各波形を示す。そし
て、図２（ｆ），図２（ｇ），図２（ｈ）では、内燃機
関が高回転時における端子Ａの出力信号の波形である図
２（ｅ）に対応する図１の端子Ｃ，Ｄ，Ｂの出力信号の
各波形を示す。

【００４０】時刻ｔ1 において、ＥＣＵからの点火信号
ＩＧｔがＨ（High：高）レベルとなると（図２（ａ）参
照）、スイッチング素子Ｔr1がオンとなり点火コイル１
に１次電流Ｉ1 が流れ始める（図２（ｂ）参照）。同時
に、イオン電流生出力信号（端子Ａの出力信号）に点火
オンノイズ信号ＳＮonが重畳する（図２（ｄ），図２
（ｅ）参照）。すると、バンドパスフィルタ１０の端子
Ｂからの出力信号にノイズ信号ＳＮ1 が発生する（図２
（ｈ）参照）。

【００４１】時刻ｔ2 において、点火信号ＩＧｔがＬ
（Low:低）レベルとなると（図２（ａ）参照）、スイッ
チング素子Ｔr1がオフとなり点火コイル１に流れる１次
電流Ｉ1 が遮断される（図２（ｂ）参照）。このため、
点火コイル１に２次電流Ｉ2 が流れ始めると同時に、２
次電流検出抵抗３２にて２次電流Ｉ2 が検出される（図
２（ｃ）参照）。このとき、イオン電流生出力信号（端
子Ａの出力信号）に点火オフノイズ信号ＳＮoff が重畳
する（図２（ｄ），図２（ｅ）参照）。また、２次電流
Ｉ2 によりディレイ回路１３が動作され、マスク信号
（端子Ｃの出力信号）がＬレベルとなる（図２（ｆ）参
照）。このマスク信号によりマスク回路１４のスイッチ
ング素子Ｔr2がオンとなり、マスク回路１４によるマス
ク後のなましコンデンサ１４１が充電され始める。この
ため、イオン電流マスク後信号（端子Ｄの出力信号）は
時刻ｔ4 までバッテリ電源３４の電圧ＶB に張付いたま
まとなる（図２（ｇ）参照）。

【００４２】時刻ｔ3 において、点火コイル１の２次電
流Ｉ2 が流れ終わると、点火コイル１の鉄心中に残った
残留磁気の影響でイオン電流生出力信号（端子Ａの出力
信号）に残留磁気ノイズ信号ＳＮRMが重畳する（図２
（ｄ），図２（ｅ）参照）。この残留磁気ノイズ信号Ｓ
ＮRMは図示上では３発の高周波パルスとなっているが点
火コイル１の１次側にダイオード１１と抵抗１２を挿入
することで１発までに減少させることができる。

【００４３】本状態においては、点火コイル１の１次側
の電流にて残留磁気ノイズパルスを消費させる方式のた
め、点火コイル１の２次側のツェナダイオード３１のツ
ェナ電圧をある程度大きくして点火コイル１の２次側を
放電終了直後にオープンに近い状態にすることが肝要で
ある。なお、点火コイル１の１次側にダイオード１１と
抵抗１２を挿入する残留磁気の低減方法は、点火コイル
１の２次側にてイオン電流を検出する検出抵抗を備えた
ものであれば、いずれのものに対しても有効であること
は容易に推測できる。

【００４４】時刻ｔ3 のとき、マスク信号（端子Ｃの出
力信号）はディレイ回路１３の遅延作用によりＬレベル
のままである（図２（ｆ）参照）。なお、イオン電流生
出力信号（端子Ａの出力信号）からそれに重畳している
点火オンノイズ信号ＳＮon、点火オフノイズ信号ＳＮof
f 及び残留磁気ノイズ信号ＳＮRMを除いたものがイオン
電流ＩION であり、その信号波形をイオン電流信号ＳＩ
ION として図２（ｄ），図２（ｅ）に示す。

【００４５】時刻ｔ4 において、マスク信号（端子Ｃの
出力信号）がＨレベルとなり、イオン電流マスク後信号
（端子Ｄの出力信号）がイオン電流生出力信号（端子Ａ
の出力信号）の値まで立下がる（図２（ｆ），図２
（ｇ）参照）。このとき、イオン電流マスク後信号（端
子Ｄの出力信号）は、なましコンデンサ１４１の放電作
用により緩やかな立下がりとなる（図２（ｇ）参照）。
このため、バンドパスフィルタ１０の端子Ｂからの出力
信号にはノイズが発生しない（図２（ｈ）参照）。

【００４６】時刻ｔ5 において、イオン電流生出力信号
（端子Ａの出力信号）のイオン電流信号ＳＩION に内燃
機関のノック信号ＳＩNOCKが重畳しているとバンドパス
フィルタ１０の端子Ｂからの出力信号にてノック信号Ｓ
NOCKが検出できる（図２（ｈ）参照）。

【００４７】なお、図２（ｄ）に示すような内燃機関が
低回転時には、イオン電流生出力信号（端子Ａの出力信
号）に重畳する残留磁気ノイズ信号ＳＮRM波形とイオン
電流信号ＳＩION 波形とが時刻ｔ4 で重ならない。この
ような場合には、イオン電流生出力信号（端子Ａの出力
信号）に重畳した内燃機関のノック信号ＳＩNOCKは、バ
ンドパスフィルタ１０の出力端子Ｂからの出力信号によ
ってなんら問題なく検出できる（図示略）。

【００４８】このように、本実施例の内燃機関の燃焼状
態検出装置は、内燃機関の点火プラグ２に点火火花を発
生させる点火コイル１の２次巻線１ｂの低圧側に直列に
第１のダイオードとしてのダイオード３６、イオン電流
検出抵抗３５及びバッテリ電源３４を接続すると共に、
点火コイル１の２次巻線１ｂの低圧側でダイオード３
６、イオン電流検出抵抗３５及びバッテリ電源３４に並
列に点火コイル１に発生する２次電流Ｉ2 を通電する電
流路を第２のダイオードとしてのツェナダイオード３１
を介して接続するものであり、これを請求項１の実施例
とすることができる。

【００４９】したがって、ダイオード３６、イオン電流
検出抵抗３５及びバッテリ電源３４が点火コイル１の２
次巻線１ｂの低圧側に接続されており、また、それらに
並列に接続される点火コイル１に発生する２次電流１ｂ
を通電するための電流路にはツェナダイオード３１が配
設されている。このイオン電流検出のための回路構成に
おいては、バッテリ電源３４を使用できるため特別な電
源等を備える必要がなく、ダイオード３６及びツェナダ
イオード３１が高耐圧なものでなくてもよいため安価と
なる。

【００５０】また、本実施例の内燃機関の燃焼状態検出
装置は、点火コイル１の２次巻線１ｂを２次電流Ｉ2 が
流れたのちに、イオン電流検出抵抗３５を流れるバッテ
リ電源３４からのイオン電流ＩION に対応する電圧を保
護抵抗４１を介して直接にボルテージフォロア９からな
る演算増幅器に入力するものであり、これを請求項２の
実施例とすることができる。

【００５１】したがって、点火コイル１の２次巻線１ｂ
を２次電流Ｉ2 が流れたのちに、イオン電流検出抵抗３
５を流れるバッテリ電源３４からのイオン電流ＩION に
対応する電圧が保護抵抗４１を介して直接にボルテージ
フォロア９に入力される。即ち、イオン電流検出にバッ
テリ電源３４による電源電圧ＶB が使用されており、イ
オン電流検出抵抗３５にかかる電圧が低いためレベル変
換することなくボルテージフォロア９にそのまま入力で
きるのである。このため、付加回路による微小なイオン
電流の減少を防いでイオン電流そのものを検出すること
ができる。

【００５２】そして、本実施例の内燃機関の燃焼状態検
出装置は、内燃機関の始動時でバッテリ電源３４のバッ
テリ電圧ＶB が低下する以前に、バッテリ電源３４から
第３のダイオード３７を介してバッテリ電源３４に並列
に接続されたコンデンサ３８に所定の電気量を貯留する
ものであり、これを請求項３の実施例とすることができ
る。

【００５３】したがって、コンデンサ３８がバッテリ電
源３４に並列に接続されており、バッテリ電源３４から
第３のダイオード３７を介してコンデンサ３８に所定の
電気量が貯留される。このため、内燃機関の始動時でバ
ッテリ電源３４のバッテリ電圧ＶB が低下したとして
も、コンデンサ３８がバックアップ電源となって電源電
圧が安定化される。

【００５４】更に、本実施例の内燃機関の燃焼状態検出
装置は、点火コイル１の１次巻線１ａに並列に、点火コ
イル１の１次巻線１ａを流れる１次電流Ｉ1 と逆方向に
発生する電流を整流する第４のダイオード１１と点火コ
イル１に直列に接続されたスイッチング素子Ｔr1のオン
時に第４のダイオード１１を流れる電流を減少する抵抗
１２にて達成される電流減少手段とを接続するものであ
り、これを請求項４の実施例とすることができる。

【００５５】したがって、第４のダイオード１１と抵抗
１２にて達成される電流減少手段とが点火コイル１の１
次巻線１ａに並列に接続される。このため、第４のダイ
オード１１で点火コイル１の１次巻線１ａを流れる１次
電流Ｉ1 と逆方向に発生する電流が整流され、抵抗１２
で点火コイル１に直列に接続されたスイッチング素子Ｔ
r1のオン時に第４のダイオード１１を流れる電流が減少
されると共に、点火コイル１の２次側に発生する複数の
残留磁気ノイズパルスが点火コイル１の１次側の電流と
して消費されることで１発までに減少させることができ
る。

【００５６】加えて、本実施例の内燃機関の燃焼状態検
出装置は、ボルテージフォロア９からなる演算増幅器の
出力に対し、直列に接続された第２のスイッチング素子
Ｔr2及び第５のダイオード１４２を介して直接にバッテ
リ電源３４のバッテリ電圧ＶB を印加するマスク回路１
４を具備するものであり、これを請求項５の実施例とす
ることができる。

【００５７】したがって、マスク回路１４でボルテージ
フォロア９の出力に対し、直列に接続された第２のスイ
ッチング素子Ｔr2及び第５のダイオード１４２を介して
直接にバッテリ電源３４のバッテリ電圧ＶB が印加され
る。このため、マスク回路１４の動作中においてはボル
テージフォロア９の出力がバッテリ電圧ＶB に張付いた
ままとなり、その間におけるイオン電流に重畳する高周
波で設定ツェナ電圧に相当する残留磁気ノイズが除去さ
れる。

【００５８】加えてまた、本実施例の内燃機関の燃焼状
態検出装置は、マスク回路１４によるマスク終了後にお
けるイオン電流ＩION の遷移状態を緩やかとするコンデ
ンサ１４１にて達成されるなまし手段を具備するもので
あり、これを請求項６の実施例とすることができる。

【００５９】したがって、コンデンサ１４１にて達成さ
れるなまし手段でマスク回路１４によるマスク終了後に
おけるイオン電流ＩION の遷移状態が緩やかとされる。
このため、マスク終了後のイオン電流ＩION ではノイズ
の重畳がない安定したものを得ることができる。

【００６０】ところで、上記実施例において、図１では
点火プラグ２を−放電にするために、ツェナダイオード
３１を配設したものであるが、本発明を実施する場合に
は、これに限定されるものではなく、図４の基本回路で
説明したように、点火プラグ２を＋放電とすれば、ダイ
オードでもよい。また、＋放電によるバッテリ電源３４
の電圧ＶB の＋側印加の構成とすれば、図２に示す時刻
ｔ1 で発生する点火コイル１のオン時の電圧（通常はオ
フ時に点火プラグ２が飛火する）によって点火プラグ２
が誤点火することのない構成とできる。

【００６１】また、上記実施例において、内燃機関の燃
焼有無のみを検出するのであれば、図２（ｄ），図２
（ｅ）に示す端子Ａの出力信号または図２（ｇ）に示す
端子Ｄの出力信号の波形にイオン電流が重畳しているこ
とを認識すればよい。

【００６２】更に、上述の実施例における内燃機関の燃
焼状態検出装置の変形例について図５を参照して説明す
る。図５は図１の回路図における端子Ａの出力信号、即
ち、イオン電流の発生に基づく出力信号の検出部分を示
す回路図である。なお、上述の実施例と同様の構成また
は相当部分からなるものについては同一符号及び同一記
号を付してその詳細な説明を省略する。

【００６３】図１においては、イオン電流検出抵抗３５
による検出電圧がインピーダンス整合の保護抵抗として
の抵抗４１を介して演算増幅器であるボルテージフォロ
ア９に入力されている。このボルテージフォロア９に替
え、図５の回路では差動増幅回路９′とされており、イ
オン電流検出抵抗３５の両端の電圧がインピーダンス整
合の保護抵抗としての抵抗４１，４５を介して差動増幅
回路９′を構成する各演算増幅器ＯＰ1 ，ＯＰ2 に入力
され、その差動出力に基づきイオン電流検出抵抗３５に
よる検出電圧が増幅される。ここで、差動増幅回路９′
内の抵抗４６，４７の抵抗値をそれぞれＲ1,Ｒ2 とす
る。すると、イオン電流検出抵抗３５の両端で検出され
る電圧が（１＋Ｒ1 ／Ｒ2 ）倍となり端子Ａから出力さ
れる。このため、本回路を用いることでイオン電流出力
に対応する電圧値をコンデンサ等を使用することなく必
要最小限の素子にて任意の大きさに増幅することができ
る。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の内燃機
関の燃焼状態検出装置によれば、第１のダイオード、イ
オン電流検出抵抗及びバッテリ電源が点火コイルの２次
巻線の低圧側に接続されており、また、それらに並列に
接続される点火コイルに発生する２次電流を通電するた
めの電流路には第２のダイオードが配設されている。こ
れにより、第１のダイオード及び第２のダイオードは高
耐圧なものでなくてもよく、また、バッテリ電源が使用
でき特別な電源を必要としないため、内燃機関の燃焼状
態検出のためのイオン電流検出を安価な構成にて達成す
ることができる。

【００６５】請求項２の内燃機関の燃焼状態検出装置に
よれば、請求項１の効果に加えて、点火コイルの２次巻
線を２次電流が流れたのちに、イオン電流検出抵抗を流
れるバッテリ電源からのイオン電流に対応する電圧が保
護抵抗を介して直接に演算増幅器に入力される。即ち、
イオン電流検出にバッテリ電源による電源電圧が使用さ
れており、イオン電流検出抵抗にかかる電圧が低いため
演算増幅器にそのまま入力できるのである。これによ
り、付加回路による微小なイオン電流の減少を防ぐこと
ができる。

【００６６】請求項３の内燃機関の燃焼状態検出装置に
よれば、請求項１または請求項２の効果に加えて、コン
デンサがバッテリ電源に並列に接続されており、バッテ
リ電源から第３のダイオードを介してコンデンサに所定
の電気量が貯留される。これにより、内燃機関の始動時
でバッテリ電源のバッテリ電圧が低下したときには、コ
ンデンサがバックアップ電源となって電源電圧を安定化
することができる。

【００６７】請求項４の内燃機関の燃焼状態検出装置に
よれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの効果に
加えて、第４のダイオードと電流減少手段とが点火コイ
ルの１次巻線に並列に接続される。このため、第４のダ
イオードで点火コイルの１次巻線を流れる１次電流と逆
方向に発生する電流が整流され、電流減少手段で点火コ
イルに直列に接続されたスイッチング素子のオン時に第
４のダイオードを流れる電流が減少される。これによ
り、点火コイルの２次側に発生する残留磁気ノイズが共
振する期間を大幅に減らすことができる。

【００６８】請求項５の内燃機関の燃焼状態検出装置に
よれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの効果に
加えて、マスク回路で演算増幅器の出力に対し、直列に
接続された第２のスイッチング素子及び第５のダイオー
ドを介して直接にバッテリ電源のバッテリ電圧が印加さ
れる。これにより、マスク回路の動作中においては演算
増幅器の出力がバッテリ電圧に張付いたままとなり、こ
の間におけるイオン電流に重畳する残留磁気ノイズを除
去することができる。

【００６９】請求項６の内燃機関の燃焼状態検出装置に
よれば、請求項５の効果に加えて、なまし手段でマスク
回路によるマスク終了後におけるイオン電流の遷移状態
が緩やかとされる。これにより、マスク終了後のイオン
電流波形をノイズが重畳しない安定したものとすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の一実施例にかかる内燃機関の
燃焼状態検出装置の全体構成を示す回路図である。

【図２】 図２は図１の回路図における各端子等の信号
波形を示すタイムチャートである。

【図３】 図３は本発明の一実施例にかかる内燃機関の
燃焼状態検出装置におけるイオン電流検出の基本回路を
示す回路図である。

【図４】 図４は図３のイオン電流検出の他の基本回路
を示す回路図である。

【図５】 図５は本発明の一実施例にかかる内燃機関の
燃焼状態検出装置の変形例を示す回路図である。

【図６】 図６は従来の内燃機関の燃焼状態検出装置に
おけるイオン電流検出回路を示す回路図である。

【図７】 図７は従来の内燃機関の燃焼状態検出装置に
おける他のイオン電流検出回路を示す回路図である。

【図８】 図８は従来の内燃機関の燃焼状態検出装置に
おける更に他のイオン電流検出回路を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 点火コイル １ａ １次巻線 １ｂ ２次巻線 ２ 点火プラグ ９，１５ ボルテージフォロア １０ バンドパスフィルタ １３ ディレイ回路 １４ マスク回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の点火プラグに点火火花を発生
   させる点火コイルの２次巻線の低圧側に直列に第１のダ
   イオード、イオン電流検出抵抗及びバッテリ電源を接続
   すると共に、前記点火コイルの前記２次巻線の低圧側で
   前記ダイオード、前記イオン電流検出抵抗及び前記バッ
   テリ電源に並列に前記点火コイルに発生する２次電流を
   通電する電流路を第２のダイオードを介して接続するこ
   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】 前記点火コイルの前記２次巻線を２次電
   流が流れたのちに、前記イオン電流検出抵抗を流れる前
   記バッテリ電源からのイオン電流に対応する電圧を保護
   抵抗を介して演算増幅器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】 前記内燃機関の始動時の前記バッテリ電
   源のバッテリ電圧が低下する以前に、前記バッテリ電源
   から第３のダイオードを介して前記バッテリ電源に並列
   に接続されたコンデンサに所定の電気量を充電しておく
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃
   機関の燃焼状態検出装置。
4. 【請求項４】 前記点火コイルの１次巻線に並列に、前
   記点火コイルの前記１次巻線を流れる１次電流と逆方向
   に発生する電流を整流する第４のダイオードと前記点火
   コイルに直列に接続されたスイッチング素子のオン時に
   前記第４のダイオードを流れる電流を減少させる電流減
   少手段とを接続することを特徴とする請求項１乃至請求
   項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼状態検出装
   置。
5. 【請求項５】 更に、前記演算増幅器の出力に対し、直
   列に接続された第２のスイッチング素子及び第５のダイ
   オードを介して前記バッテリ電源のバッテリ電圧を印加
   するマスク回路を具備することを特徴とする請求項１乃
   至請求項４のいずれか１つに記載された内燃機関の燃焼
   状態検出装置。
6. 【請求項６】 更に、前記マスク回路によるマスク終了
   後におけるイオン電流の遷移状態を緩やかとするなまし
   手段を具備することを特徴とする請求項５に記載の内燃
   機関の燃焼状態検出装置。