JPH09236073A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関のイオン電流に基づくプレイグ（Pr
e-Ignition：過早点火）情報を正確に検出すること。 【解決手段】 ＥＣＵ（電子制御装置）８からの点火信
号ＩＧｔのオンによりＩＧＢＴ３のゲート端子に基準電
圧が印加され、点火コイル１の１次巻線１ａを１次電流
Ｉ1 が流れ始める。このとき、抵抗１７とコンデンサ１
８とのＣＲ時定数によりコンパレータ１１の反転（−）
入力端子の比較電圧値は徐々に上昇される。このため、
電流検出用抵抗４を介して検出される１次電流Ｉ1 は定
電流制御による所定の上限値に緩やかに到達されること
となり、その間における大きなノイズの発生が防止され
る。したがって、１次電流Ｉ1 の上昇途中でプレイグが
生じてイオン電流ＩION が流れた際、ノイズの重畳がな
いため接続点ｊからの出力信号に基づき正確なプレイグ
情報が検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼状
態から過早点火を検出する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、内燃機関において、点火プラグ等
の温度が異常に上昇すると熱点となり火花放電により点
火制御される以前に点火燃焼し始め、あたかも点火時期
を進角したのと同様となり、熱点は更に昇温して点火時
期が早まる過早点火（Pre-Ignition：プレイグニッショ
ン；以下、単に『プレイグ』と記す）が起こる。このプ
レイグは圧縮行程の仕事量を増し、内燃機関を逆回転さ
せる傾向を与えるため運転状態が不調となり、燃焼室が
異常高温に曝されることでピストン焼付やノッキング等
の内燃機関のトラブル発生原因となり易かった。

【０００３】このような不具合に対処する先行技術文献
として、特開昭５７−４４７６８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、このような熱点に
よるプレイグをイオン電流の発生に基づき検出し、点火
時期を遅延させることにより内燃機関のトラブル発生を
事前に防止させる技術が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、内燃機関の点
火装置では、一般的に定電流制御回路を用いており、点
火コイルの１次巻線を流れる１次電流が所定の上限値に
到達する時点で急激な変動があるとイオン電流の発生を
検出する端子にノイズが重畳してプレイグを誤検出する
可能性が想定される。

【０００５】そこで、この発明はかかる不具合の予測性
を解消するためになされたもので、内燃機関のイオン電
流の発生に基づくプレイグを確実に検出することが可能
な内燃機関の燃焼状態検出装置の提供を課題としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関の燃
焼状態検出装置によれば、電流制限回路によってスイッ
チング素子が駆動され点火コイルの１次巻線を流れる１
次電流が所定の上限値に制限され、緩到達制御回路によ
ってその１次電流が緩やかに所定の上限値に到達され
る。このため、１次電流の急激な変動に伴った点火コイ
ルの２次巻線側の電磁誘導に起因する大きなノイズの発
生が抑えられる。これにより、１次電流の上昇途中でプ
レイグが生じたとき、イオン電流検出回路で検出される
イオン電流には大きなノイズの重畳がないため正確なプ
レイグ情報を検出できるという効果が得られる。

【０００７】請求項２の内燃機関の燃焼状態検出装置の
電流制限回路では、１次電流検出回路で検出された点火
コイルの１次巻線を流れる１次電流を制限する基準値が
基準値発生回路で発生される。緩到達制御回路で変化さ
れる基準値と１次電流値とが比較駆動回路で比較されス
イッチング素子がオン／オフ駆動されることで、１次電
流が通電開始直後から所定の上限値に到達するまで徐々
に緩やかに上昇される。即ち、１次電流の急激な変動が
ないため点火コイルの２次巻線側に誘導される大きなノ
イズが抑えられ、イオン電流への大きなノイズ信号の重
畳が抑制される。これにより、１次電流の上昇途中でプ
レイグが生じてイオン電流が流れた際、大きなノイズの
重畳がないため正確なプレイグ情報を検出できるという
効果が得られる。

【０００８】請求項３の内燃機関の燃焼状態検出装置の
電流制限回路では、１次電流検出回路で検出された点火
コイルの１次巻線を流れる１次電流を制限する基準値が
基準値発生回路で発生される。緩到達制御回路で変化さ
れる１次電流値と基準値とが比較駆動回路で比較されス
イッチング素子がオン／オフ駆動されることで、１次電
流が通電開始直後から所定の上限値に到達するまで徐々
に緩やかに上昇される。即ち、１次電流の急激な変動が
ないため点火コイルの２次巻線側に誘導される大きなノ
イズが抑えられ、イオン電流への大きなノイズ信号の重
畳が抑制される。これにより、１次電流の上昇途中でプ
レイグが生じてイオン電流が流れた際、大きなノイズの
重畳がないため正確なプレイグ情報を検出できるという
効果が得られる。

【０００９】請求項４の内燃機関の燃焼状態検出装置に
よれば、点火時期前に電流制限回路が機能することか
ら、１次電流の上昇途中に流れるイオン電流に基づきプ
レイグの発生を検出するイオン電流検出装置と組合わせ
ることで、プレイグの誤検出が防止できるという優れた
効果が得られる。

【００１０】請求項５の内燃機関の燃焼状態検出装置で
は、イオン電流検出装置が緩到達制御回路で１次電流が
緩やかに上昇される期間を含む検出期間に発生するイオ
ン電流を検出する。この検出期間内には大きなノイズが
重畳することがないため、イオン電流検出装置は検出さ
れたイオン電流がプレイグであると正確に判定すること
ができるという効果が得られる。

【００１１】請求項６の内燃機関の燃焼状態検出装置に
よれば、電流制限回路で１次電流の電流制限のためのス
イッチング素子の駆動がイオン電流の検出期間の前から
開始されており、検出期間中にスイッチング素子の駆動
が開始され１次電流の変化量が急激に変動することが防
止される。このため、検出期間中では１次電流の急激な
変動に伴った点火コイルの２次巻線側の電磁誘導に起因
する大きなノイズの発生が抑えられる。これにより、１
次電流の上昇途中にプレイグが生じたとき、イオン電流
検出回路で検出されるイオン電流には大きなノイズの重
畳がないため正確なプレイグ情報を検出できるという効
果が得られる。

【００１２】請求項７の内燃機関の燃焼状態検出装置で
は、電流制限回路で所定の上限値に向けて緩やかに上昇
させる１次電流の電流制限のためのスイッチング素子の
駆動がイオン電流の検出期間の前から開始されており、
検出期間中にスイッチング素子の駆動が開始され１次電
流の変化量が急激に変動することが防止される。このた
め、検出期間中では１次電流の急激な変動に伴った点火
コイルの２次巻線側の電磁誘導に起因する大きなノイズ
の発生が抑えられる。これにより、１次電流の上昇途中
にプレイグが生じたとき、イオン電流検出回路で検出さ
れるイオン電流には大きなノイズの重畳がないため正確
なプレイグ情報を検出できるという効果が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。

【００１４】〈実施例１〉図１は本発明の実施の形態の
第１実施例にかかる内燃機関の燃焼状態検出装置を用い
た点火回路における定電流制御部を示す回路図である。

【００１５】図１において、１は点火コイルであり、１
ａは点火コイル１の１次巻線、１ｂは点火コイル１の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１
ａの一端はバッテリ電源端子ＶB に接続され、他端はＩ
ＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲー
ト形バイポーラトランジスタ）３と電流検出用抵抗４と
の直列回路を介して接地されている。ＩＧＢＴ３はバイ
ポーラトランジスタのゲート回路を低耐圧ＭＯＳＦＥＴ
としたもので、ゲート端子とコレクタ端子とエミッタ端
子とを有している。このＩＧＢＴ３がオンすると、１次
電流Ｉ1 がバッテリ電源端子ＶB から点火コイル１の１
次巻線１ａ、ＩＧＢＴ３、電流検出用抵抗４を通って接
地側に流れる。この１次電流Ｉ1 の大きさが電流検出用
抵抗４により電圧値に変換される。

【００１６】ＩＧＢＴ３のゲート端子はＥＣＵ点火信号
出力ＰＮＰトランジスタ５とイグナイタ入力保護抵抗６
と充放電緩和用ＩＧＢＴゲート抵抗７との直列回路を介
して基準電圧端子Ｖccと接続されている。ＰＮＰトラン
ジスタ５はそのベース端子に内燃機関制御用ＥＣＵ（El
ectronic Control Unit:電子制御装置）８から点火信号
ＩＧｔが入力されることでオンされる。この点火信号Ｉ
Ｇｔに応答するＰＮＰトランジスタ５のオン動作に基づ
きＩＧＢＴ３のゲート端子には基準電圧端子Ｖccから基
準電圧である＋５Ｖ（ボルト）が印加される。ＥＣＵ８
は、周知の中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラ
ムを格納したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡＭ、入
出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論
理演算回路として構成されている。

【００１７】ＩＧＢＴ３のエミッタ端子と電流検出用抵
抗４との間の接続点ａは抵抗９と抵抗１０との直列回路
を介してコンパレータ（Comparator：比較器）１１の非
反転（＋）入力端子と接続されている。また、抵抗９と
抵抗１０との間の接続点ｂは抵抗１２を介して接地さ
れ、その接続点ｂは抵抗６と抵抗７との間の接続点ｃと
発振防止用抵抗１３を介して接続されている。この発振
防止用抵抗１３は、ＩＧＢＴ３のゲート・エミッタ間の
電圧を分圧しコンパレータ１１に正帰還をかけるもので
あり、ゲート・エミッタ間は抵抗４と抵抗９との直列抵
抗と抵抗１２との並列抵抗の抵抗値と抵抗１３の抵抗値
とで分圧されている。

【００１８】また、ＰＮＰトランジスタ５と抵抗６との
間の接続点ｄは抵抗１４と抵抗１５と抵抗１６との直列
回路を介して接地され、抵抗１５と抵抗１６との間の接
続点ｅは抵抗１７とコンデンサ１８との直列回路を介し
て接地されている。そして、抵抗１７とコンデンサ１８
との間の接続点ｆはコンパレータ１１の反転（−）入力
端子と接続されている。このため、コンパレータ１１で
は接続点ａの電流検出用抵抗４の両端子間の電圧に応じ
た電圧値、即ち、点火コイル１の１次巻線１ａを流れる
１次電流Ｉ1 に応じた電圧値と、簡易基準電圧発生用ツ
ェナダイオード２０による抵抗１５と抵抗１６とで分圧
された電圧が抵抗１７を介してコンデンサ１８を充電す
るときの接続点ｆの電圧値とが比較される。このコンパ
レータ１１からは両電圧値の大小関係に基づきＬ（Low:
低）レベルの信号またはＨ（High：高）レベルの信号が
出力される。

【００１９】そして、抵抗６と抵抗７との間の接続点ｇ
はＮＰＮトランジスタ１９を介して接地され、ＮＰＮト
ランジスタ１９のベース端子がコンパレータ１１の出力
端子と接続されている。このＮＰＮトランジスタ１９は
コンパレータ１１からＬレベル信号を入力するとオフ状
態、Ｈレベル信号を入力するとオン状態となる。

【００２０】また、点火コイル１の２次巻線１ｂの一端
は点火プラグ２を介して接地され、他端はツェナダイオ
ード２１，２２を介して接地されている。ここで、２次
電流Ｉ2 の流れる方向に対してツェナダイオード２１は
逆方向に接続、ツェナダイオード２２は順方向に接続さ
れている。そして、点火コイル１の２次巻線１ｂとツェ
ナダイオード２１との間の接続点ｉはイオン電流検出用
電源としてのコンデンサ２３とイオン電流検出用抵抗２
４との直列回路を介して接地されている。更に、コンデ
ンサ２３とイオン電流検出用抵抗２４との間の接続点ｊ
はイオン電流検出装置２５と接続され、ツェナダイオー
ド２１とツェナダイオード２２との間の接続点ｋとも接
続されている。

【００２１】この接続点ｊにおける点火コイル１の２次
巻線１ｂを流れるイオン電流ＩION等に応じてイオン電
流検出用抵抗２４にかかる電圧値はイオン電流検出装置
２５に入力される。このイオン電流検出装置２５は、接
続点ｊの電圧値を予め設定された検出期間（後述のウイ
ンドウ信号がオンしている間）だけモニタリングし、そ
の間にイオン電流ＩION に応じたイオン電流信号ＳＩIO
N の発生が検出されるとプレイグが起きたと判定し、内
燃機関に対する空燃比を大きくして希薄燃料状態とする
制御信号や一時的に燃料停止状態とする制御信号、また
は点火時期を遅延する制御信号等をＥＣＵ８側に出力し
内燃機関の運転状態を正常に戻す機能を有する。

【００２２】次に、このように構成された点火回路にお
ける定電流制御部の作用について、１次電流Ｉ1 と通電
時間Ｔとの関係をバッテリ電圧をパラメータとして示す
図２の特性図及び図３のタイミングチャートを参照して
説明する。なお、比較のため、図１からコンデンサ１８
をなくした従来の点火回路における定電流制御部の１次
電流Ｉ1 と通電時間Ｔとの関係をバッテリ電圧をパラメ
ータとして示す図５の特性図及び図６のタイミングチャ
ートを参照して説明する。

【００２３】図１において、ＰＮＰトランジスタ５にＥ
ＣＵ８から点火信号ＩＧｔが入力されると、ＰＮＰトラ
ンジスタ５がオンとされる。すると、基準電圧端子Ｖcc
から基準電圧＋５Ｖが抵抗６を介して抵抗７に印加さ
れ、ＩＧＢＴ３がオンとされる。このＩＧＢＴ３のオン
に応じてバッテリ電源端子ＶB から１次電流Ｉ1 が点火
コイル１の１次巻線１ａ、ＩＧＢＴ３、電流検出用抵抗
４を通って接地側に流れる。

【００２４】ここでは、点火コイル１の１次巻線抵抗が
比較的大きいため、図２及び図５に示すように、バッテ
リ電源端子ＶB に接続されるバッテリ電圧が高いほど大
きな１次電流Ｉ1 を１次巻線１ａ側に流すことができ
る。そして、１次巻線１ａに流れる１次電流Ｉ1 は、バ
ッテリ電圧が高いときには回路素子保護のため定電流制
御によって所定の上限値Ｉ1 max に制限され、バッテリ
電圧が低いときには定電流制御によらないで自ずと決ま
ることになる。

【００２５】ところで、図５に示すように、従来では、
バッテリ電圧が高く１次電流Ｉ1 が急峻な立上がりであ
るほど所定の上限値Ｉ1 max に到達する際、急激な変動
を呈していた。これに対して、図２に示す本実施例で
は、バッテリ電圧が高く１次電流Ｉ1 が急峻な立上がり
であっても所定の上限値Ｉ1 max に緩やかに到達され
る。

【００２６】図１において、１次電流Ｉ1 の電流値が電
流検出用抵抗４により電圧値に変換された接続点ａの電
圧値と接続点ｆの比較基準となる電圧値とがコンパレー
タ１１にて比較される。接続点ａの電圧値が接続点ｆの
電圧値よりも低いときにはコンパレータ１１からＬレベ
ル信号がＮＰＮトランジスタ１９のベース端子に出力さ
れる。ＮＰＮトランジスタ１９はそのベース端子がＬレ
ベルのときにはオフ状態である。また、点火コイル１の
１次巻線１ａを流れる１次電流Ｉ1 が上昇し接続点ｆの
電圧値に到達すると、コンパレータ１１からＨレベル信
号がＮＰＮトランジスタ１９のベース端子に出力され
る。ＮＰＮトランジスタ１９はそのベース端子がＨレベ
ルのときにはオン状態である。そして、所定の上限値Ｉ
1 max に対応する電圧値に到達するまでコンパレータ１
１での比較結果に基づきＮＰＮトランジスタ１９はオン
／オフが繰返される。

【００２７】つまり、コンパレータ１１の反転（−）入
力端子に接続されている接続点ｆの電圧値は、ＥＣＵ８
からの点火信号ＩＧｔによりＰＮＰトランジスタ５がオ
ンとなっても直ちに接続点ｅの比較電圧値（点火コイル
１の１次巻線１ａを流れる１次電流Ｉ1 を制限する所定
の上限値Ｉ1 max に対応する電圧値）とはならず、抵抗
１７とコンデンサ１８とのＣＲ時定数に基づき徐々に接
続点ｅの比較電圧値まで上昇される。このため、図２に
示すように、コンパレータ１１にて接続点ａの電圧値、
即ち、１次電流Ｉ1 の電流値が立上がりの初期段階から
制御され緩やかに所定の上限値Ｉ1 max に到達されるの
である。なお、コンデンサ１８と接地との間に更に抵抗
を追加することで、１次電流Ｉ1 の電流値の立上がりを
途中から制御して緩やかに所定の上限値Ｉ1 max に到達
させることもできる。また、バッテリ電圧が低く抵抗１
７とコンデンサ１８とで与えられるＣＲ時定数よりも１
次電流Ｉ1 の立上がりが遅い場合には、図２及び図５の
特性図でも明らかなように、等価の波形となる。

【００２８】上述したように、ＮＰＮトランジスタ１９
はコンパレータ１１からの出力信号によりオン／オフが
繰返されＩＧＢＴ３のゲート電圧が調整され、そのＩＧ
ＢＴ３を流れる１次電流Ｉ1 が緩やかに所定の上限値Ｉ
1 max に到達され保持される。このとき、発振防止用抵
抗１３によりＩＧＢＴ３のゲート電圧がコンパレータ１
１の非反転（＋）入力端子側にフィードバックされＩＧ
ＢＴ３に流れる１次電流Ｉ1 の発振が防止される。ま
た、抵抗７によりＮＰＮトランジスタ１９で引抜かれる
ＩＧＢＴ３のゲート端子の浮遊容量に対する充放電の速
度が緩和される。これにより、点火コイル１の１次巻線
１ａを流れる１次電流Ｉ1 の電流値の発振が防止され、
所定の上限値Ｉ1 max に到達する際の急激な変動がなく
大きなノイズ発生が防止された定電流制御が実現され
る。

【００２９】上述の動作に基づき、図３（ａ）に示すよ
うに、時刻ｔ0 で点火信号ＩＧｔによりＩＧＢＴ３にゲ
ート電圧がかかると、図３（ｂ）に示すように、同時に
１次電流Ｉ1 が上昇開始し、図３（ｃ）に示すように、
図１の接続点ｊからイオン電流検出装置２５に信号が入
力される。なお、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ0で
点火コイル１に１次電流Ｉ1 が流れ始めると同時に点火
オンノイズ信号ＳＮonが発生し、時刻ｔ4 で点火コイル
１の１次電流Ｉ1 が流れ終わったのち、時刻ｔ5 で点火
コイル１の鉄心中に残った残留磁気の影響で残留磁気ノ
イズＳＮRMが発生する。この入力信号に対してイオン電
流検出装置２５では、図３（ｄ）に示すように、１次電
流Ｉ1 の上昇途中である時刻ｔ1 〜ｔ3 の間だけウイン
ドウ信号をオンとする検出期間が設定されることで、図
３（ｃ）に二点鎖線で示すように、図１の接続点ｊから
の出力信号のうち所定の閾値Ｖref を越える大きな信号
のみが検出される。

【００３０】従来では、図６に示すように、時刻ｔ01〜
ｔ03の間のウインドウ信号をオンとして検出期間が設定
されていたとしても、その期間中の時刻ｔ02において、
１次電流Ｉ1 の急激な変動に起因する大きなノイズ信号
ＳＮVCの発生があった。これに対し、図３に示すよう
に、本実施例の時刻ｔ1 〜ｔ3 の間のウインドウ信号が
オンである検出期間内では、１次電流Ｉ1 が緩やかに変
動されており大きなノイズ信号の発生がないことから、
この期間中に検出された大きな信号はイオン電流信号Ｓ
ＩION であると特定することができ、このイオン電流信
号ＳＩION が図３（ｃ）の時刻ｔ2 に示すように検出さ
れたときには、プレイグが発生していると正確に判定す
ることができる。

【００３１】このように、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を流れる１
次電流Ｉ1 を断続するスイッチング素子としてのＩＧＢ
Ｔ３と、ＩＧＢＴ３を駆動し点火コイル１の１次電流Ｉ
1 を所定の上限値Ｉ1 max に制限する電流検出用抵抗
４、コンパレータ１１、抵抗１４，１５，１６、ＮＰＮ
トランジスタ１９を用いて達成される電流制限回路と、
点火コイル１の２次巻線１ｂを流れるイオン電流ＩION
を検出するツェナダイオード２１，２２、コンデンサ２
３、イオン電流検出用抵抗２４を用いて達成されるイオ
ン電流検出回路と、前記電流制限回路に接続され、点火
コイル１の１次電流Ｉ1 を緩やかに上限値Ｉ1 max に到
達させる抵抗１７、コンデンサ１８を用いた遅延回路に
より達成される緩到達制御回路とを具備するものであ
る。

【００３２】したがって、点火コイル１の１次巻線１ａ
を流れる１次電流Ｉ1 が緩やかに所定の上限値Ｉ1 max
に到達される。すると、１次電流Ｉ1 の急激な変動がな
くなり点火コイル１の２次巻線１ｂ側に誘導される大き
なノイズの発生が抑えられ、イオン電流ＩION への大き
なノイズ信号の重畳が抑制される。即ち、１次電流Ｉ1
の上昇途中でプレイグが生じてイオン電流ＩION が流れ
た際、大きなノイズの重畳がないため正確なプレイグ情
報が検出できる。

【００３３】また、本実施例の内燃機関の燃焼状態検出
装置の電流制限回路は、具体的に、点火コイル１の１次
電流Ｉ1 を検出する電流検出用抵抗４を用いて達成され
る１次電流検出回路と、点火コイル１の１次電流Ｉ1 を
制限する電圧値としての基準値を発生する抵抗１４，１
５，１６を用いて達成される基準値発生回路と、前記１
次電流検出回路で検出された１次電流Ｉ1 の電流値と前
記基準値発生回路で発生された前記基準値との比較結果
に基づきＩＧＢＴ３をオン／オフ駆動するコンパレータ
１１、ＮＰＮトランジスタ１９を用いて達成される比較
駆動回路とを具備し、抵抗１７、コンデンサ１８を用い
て達成される緩到達制御回路は前記基準値発生回路で発
生された前記基準値を変化させるものである。

【００３４】したがって、点火コイル１の１次巻線１ａ
を流れる１次電流Ｉ1 の通電開始直後から電流制限の目
標値としての基準値が所定の上限値Ｉ1 max に到達する
まで抵抗１７とコンデンサ１８とのＣＲ時定数による遅
延作用により徐々に緩やかに上昇される。このように簡
単な構成で、１次電流Ｉ1 の急激な変動がなくなり点火
コイル１の２次巻線１ｂ側に誘導される大きなノイズの
発生が抑えられ、イオン電流ＩION への大きなノイズ信
号の重畳が抑制される。これにより、１次電流Ｉ1 の上
昇途中でプレイグが生じてイオン電流ＩION が流れた
際、大きなノイズの重畳がないため正確なプレイグ情報
が検出できる。

【００３５】そして、本実施例の内燃機関の燃焼状態検
出装置は、更に、ツェナダイオード２１，２２、コンデ
ンサ２３、イオン電流検出用抵抗２４を用いて達成され
るイオン電流検出回路で検出されたイオン電流ＩION に
応じた検出信号としてのイオン電流検出用抵抗２４の電
圧値に基づくイオン電流信号ＳＩION を入力し、このイ
オン電流信号ＳＩION に基づきプレイグの発生を検出す
るイオン電流検出装置２５を具備するものである。

【００３６】したがって、１次電流Ｉ1 の上昇途中でプ
レイグが生じてイオン電流ＩION が流れた際、イオン電
流検出装置２５でイオン電流検出信号ＳＩION に基づき
正確なプレイグ情報が検出できる。

【００３７】更に、本実施例の内燃機関の燃焼状態検出
装置のイオン電流検出装置２５は、抵抗１７、コンデン
サ１８を用いて達成される緩到達制御回路でスイッチン
グ素子としてのＩＧＢＴ３の駆動に基づいた点火コイル
１の１次電流Ｉ1 が緩やかに上昇されたのちで１次電流
Ｉ1 の遮断前にウインドウ信号にて設定された検出期間
におけるイオン電流ＩION の検出信号としてのイオン電
流信号ＳＩION に基づきプレイグを検出するものであ
る。

【００３８】したがって、緩到達制御回路のコンデンサ
１８によって緩やかに上昇される１次電流Ｉ1 の遮断前
に設定された検出期間に検出されるイオン電流ＩION に
はノイズが重畳することがない。このため、イオン電流
検出装置２５で検出期間内にイオン電流信号ＳＩION が
検出されるとプレイグであると正確に判定することがで
きる。

【００３９】更にまた、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１次巻線１ａを流れる１次
電流Ｉ1 を断続するスイッチング素子としてのＩＧＢＴ
３と、ＩＧＢＴ３を駆動し点火コイル１の１次電流Ｉ1
を所定の上限値Ｉ1 max に制限する電流検出用抵抗４、
コンパレータ１１、抵抗１４，１５，１６、ＮＰＮトラ
ンジスタ１９を用いて達成される電流制限回路と、点火
コイル１の２次巻線１ｂを流れるイオン電流ＩION を検
出するツェナダイオード２１，２２、コンデンサ２３、
イオン電流検出用抵抗２４を用いて達成されるイオン電
流検出回路と、点火時期前にウインドウ信号にて設定さ
れた検出期間に前記イオン電流検出回路で検出されるイ
オン電流ＩION を入力し、内燃機関の燃焼状態を判定す
るイオン電流検出装置２５とを具備し、イオン電流検出
装置２５による検出期間の前から前記電流制限回路でＩ
ＧＢＴ３が駆動され点火コイル１の１次電流Ｉ1 を制限
するものである。

【００４０】したがって、電流制限回路で電流制限のた
めのＩＧＢＴ３の駆動がイオン電流ＩION の検出期間の
前から開始されており、検出期間中にＩＧＢＴ３の駆動
が開始され１次電流Ｉ1 の変化量が急激に変動すること
が防止される。これにより、検出期間中の１次電流Ｉ1
の急激な変動が抑えられ、１次電流Ｉ1 の急激な変動が
ないため点火コイル１の２次巻線１ｂ側に誘導される大
きなノイズが抑えられ、イオン電流ＩION への大きなノ
イズ信号の重畳が抑制される。これにより、１次電流Ｉ
1 の上昇途中でプレイグが生じてイオン電流ＩION が流
れた際、大きなノイズの重畳がないため正確なプレイグ
情報が検出できる。

【００４１】具体的な実現手法としては、上述の実施例
のように通電開始直後から電流制限動作が開始されるも
のに限定されることなく、１次電流Ｉ1 が所定の上限値
Ｉ1max 以下の所定範囲内に至ると初めて電流制限動作
が開始されるものや、イオン電流ＩION の検出期間の直
前になると初めて電流制限動作が開始されるものであっ
てもよい。いずれの場合であっても、緩到達制御回路に
より点火コイルの１次電流が緩やかに上昇される期間を
含むようにイオン電流の検出期間が設定される。

【００４２】また、電流制限動作の開始後に、イオン電
流ＩION の検出を開始するようイオン電流検出装置の検
出期間を可変としてもノイズによるプレイグの誤検出を
防止することができる。

【００４３】加えて、本実施例の内燃機関の燃焼状態検
出装置の電流検出用抵抗４、コンパレータ１１、抵抗１
４，１５，１６、ＮＰＮトランジスタ１９を用いて達成
される電流制限回路は、ＩＧＢＴ３を駆動し点火コイル
１の１次電流Ｉ1 を所定の上限値Ｉ1 max に向けて緩や
かに上昇させるものである。

【００４４】したがって、電流制限回路で所定の上限値
Ｉ1 max に向けて緩やかに上昇させる１次電流Ｉ1 の電
流制限のためのＩＧＢＴ３の駆動がイオン電流ＩION の
検出期間の前から開始されており、検出期間中にＩＧＢ
Ｔ３の駆動が開始され１次電流Ｉ1 の変化量が急激に変
動することが防止される。これにより、検出期間中の１
次電流Ｉ1 の急激な変動が抑えられ、１次電流Ｉ1 の急
激な変動がないため点火コイル１の２次巻線１ｂ側に誘
導される大きなノイズが抑えられ、イオン電流ＩION へ
の大きなノイズ信号の重畳が抑制される。これにより、
１次電流Ｉ1 の上昇途中でプレイグが生じてイオン電流
ＩION が流れた際、大きなノイズの重畳がないため正確
なプレイグ情報が検出できる。

【００４５】なお、プレイグ検出に影響するノイズを防
止するという目的を達成するためには、プレイグ検出期
間における１次電流の急激な変化を抑えることが重要で
あり、その１次電流の単位時間当たりの変化量は、点火
コイルの１次／２次間の巻数比等のトランスとしての性
能と、プレイグを示す信号をノイズとは識別して検出す
る回路・装置の感度とに応じて所定値以下に抑制され
る。

【００４６】〈実施例２〉図４は本発明の実施の形態の
第２実施例にかかる内燃機関の燃焼状態検出装置を用い
た点火回路における定電流制御部を示す回路図である。
なお、図中、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。

【００４７】図４では、図１において接続点ｆと接地と
の間に接続されているコンデンサ１８をなくし、抵抗９
の両端にコンデンサ２６が並列接続されている点のみが
相違している。このように構成された定電流制御部で上
述の実施例と相違している部分の作用について説明す
る。

【００４８】図４において、コンパレータ１１の反転
（−）入力端子には簡易基準電圧発生用ツェナダイオー
ド２０と抵抗１５と抵抗１６とによる基準電圧ｅが入力
される。この基準電圧ｅは上述の実施例と異なり予め設
定された固定値である。一方、抵抗９にコンデンサ２６
が並列接続されていることで、ＩＧＢＴ３がオンされ点
火コイル１の１次巻線１ａを流れる１次電流Ｉ1 の電流
値に対応して電流検出用抵抗４で検出される電圧値はコ
ンデンサ２６の充電に伴って素早くコンパレータ１１の
非反転（＋）入力端子に入力される。そして、点火コイ
ル１の１次巻線１ａを流れる１次電流Ｉ1 が所定の上限
値Ｉ1 max に近づくに連れて充電完了されたコンデンサ
２６の働きで１次電流Ｉ1 の大きな変動が抑えられる。
この結果として、点火コイル１の１次巻線１ａを流れる
１次電流Ｉ1 は、最初の立上がりにおいて急峻な上昇を
呈し、所定の上限値Ｉ1 max に到達するに連れて緩やか
となるため、イオン電流検出回路の接続点ｊにおけるノ
イズの発生を防止することができる。

【００４９】このように、本実施例の内燃機関の燃焼状
態検出装置の電流制限回路は、具体的に、点火コイル１
の１次電流Ｉ1 を検出する電流検出用抵抗４を用いて達
成される１次電流検出回路と、点火コイル１の１次電流
Ｉ1 を制限するツェナダイオード２０、抵抗１５，１６
を用いて達成される基準値発生回路と、前記１次電流検
出回路で検出された１次電流Ｉ1 の電流値と前記基準値
発生回路で発生された前記基準値との比較結果に基づき
ＩＧＢＴ３をオン／オフ駆動するコンパレータ１１、Ｎ
ＰＮトランジスタ１９を用いて達成される比較駆動回路
とを具備し、抵抗９に並列に接続されたコンデンサ２６
を用いた微分回路により達成される緩到達制御回路は前
記１次電流検出回路で検出された前記１次電流値を変化
させるものである。

【００５０】したがって、点火コイル１の１次巻線１ａ
を流れる１次電流Ｉ1 は、１次電流検出回路に接続され
進み要素としてのコンデンサ２６を用いて達成される緩
到達制御回路にて電流検出用抵抗４での検出値が微分さ
れて比較駆動回路に入力されるため、１次電流Ｉ1 の通
電開始直後では見かけ上大きな検出値となり、徐々に緩
やかに検出値が実際の検出値に対して上昇し収束され
る。このように簡単な構成で、１次電流Ｉ1 の急激な変
動がなくなり点火コイル１の２次巻線１ｂ側に誘導され
る大きなノイズの発生が抑えられ、イオン電流検出信号
ＳＩION への大きなノイズ信号の重畳が抑制される。こ
れにより、１次電流Ｉ1 の上昇途中でプレイグが生じて
イオン電流ＩION が流れた際、大きなノイズの重畳がな
いためイオン電流検出信号ＳＩION に基づき正確なプレ
イグ情報が検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施の形態の第１実施例にか
かる内燃機関の燃焼状態検出装置を用いた点火回路にお
ける定電流制御部を示す回路図である。

【図２】 図２は図１の点火回路における定電流制御部
の１次電流と通電時間との関係をバッテリ電圧をパラメ
ータとして示す特性図である。

【図３】 図３は図１の点火回路における各種信号の遷
移状態を示すタイミングチャートである。

【図４】 図４は本発明の実施の形態の第２実施例にか
かる内燃機関の燃焼状態検出装置を用いた点火回路にお
ける定電流制御部を示す回路図である。

【図５】 図５は従来の点火回路における定電流制御部
の１次電流と通電時間との関係をバッテリ電圧をパラメ
ータとして示す特性図である。

【図６】 図６は従来の点火回路における各種信号の遷
移状態を示すタイミングチャートである。

【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 ３ ＩＧＢＴ（スイッチング素子） ４ 電流検出用抵抗 ５ （ＥＣＵ点火信号出力）トラン
ジスタ ６ （イグナイタ入力保護）抵抗 ７ （充放電緩和用）ＩＧＢＴゲー
ト抵抗 ８ ＥＣＵ（電子制御装置） ９，１０，１２，１３ （電流フィードバック用）抵抗 １１ コンパレータ １４，１５，１６，１７ （基準電圧用）抵抗 １８ コンデンサ １９ ＮＰＮトランジスタ ２０ （簡易基準電圧発生用）ツェ
ナダイオード ２１，２２ ツェナダイオード ２３ コンデンサ ２４ イオン電流検出用抵抗 ２５ イオン電流検出装置 ２６ コンデンサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火コイルの１次巻線を流れる１次電流
   を断続するスイッチング素子と、 前記スイッチング素子を用いて前記点火コイルの前記１
   次電流を所定の上限値に制限する電流制限回路と、 前記点火コイルの２次巻線を流れるイオン電流を検出す
   るイオン電流検出回路と、 前記電流制限回路に接続され、前記点火コイルの前記１
   次電流を緩やかに前記上限値に到達させる緩到達制御回
   路とを具備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】 前記電流制限回路は、 前記点火コイルの前記１次電流を検出する１次電流検出
   回路と、 前記点火コイルの前記１次電流を制限する基準値を発生
   する基準値発生回路と、 前記１次電流検出回路で検出された前記１次電流値と前
   記基準値発生回路で発生された前記基準値との比較結果
   に基づいて前記スイッチング素子をオン／オフ駆動する
   比較駆動回路とを具備し、 前記緩到達制御回路は前記基準値発生回路で発生された
   前記基準値を変化させ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】 前記電流制限回路は、 前記点火コイルの前記１次電流を検出する１次電流検出
   回路と、 前記点火コイルの前記１次電流を制限する基準値を発生
   する基準値発生回路と、 前記１次電流検出回路で検出された前記１次電流値と前
   記基準値発生回路で発生された前記基準値との比較結果
   に基づいて前記スイッチング素子をオン／オフ駆動する
   比較駆動回路とを具備し、 前記緩到達制御回路は前記１次電流検出回路で検出され
   た前記１次電流値を変化させ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】 更に、前記イオン電流検出回路で検出さ
   れた前記イオン電流に応じた検出信号を入力し、この検
   出信号に基づいてプレイグニッションの発生を検出する
   イオン電流検出装置を具備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】 前記イオン電流検出装置は、前記緩到達
   制御回路により前記点火コイルの前記１次電流が緩やか
   に上昇される期間を含む検出期間における前記イオン電
   流の検出信号に基づいてプレイグニッションを検出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃焼状態
   検出装置。
6. 【請求項６】 点火コイルの１次巻線を流れる１次電流
   を断続するスイッチング素子と、 前記スイッチング素子を駆動し前記点火コイルの前記１
   次電流を所定の上限値に制限する電流制限回路と、 前記点火コイルの２次巻線を流れるイオン電流を検出す
   るイオン電流検出回路と、 点火時期前に設定された検出期間に前記イオン電流検出
   回路で検出される前記イオン電流を入力し、内燃機関の
   燃焼状態を判定するイオン電流検出装置とを具備し、 前記イオン電流検出装置による前記検出期間の前から前
   記電流制限回路で前記スイッチング素子を駆動し前記点
   火コイルの前記１次電流を制限することを特徴とする内
   燃機関の燃焼状態検出装置。
7. 【請求項７】 前記電流制限回路は、前記スイッチング
   素子を駆動し前記点火コイルの前記１次電流を所定の上
   限値に向けて緩やかに上昇させ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。