JPH10196507A - 燃焼状態検出装置 - Google Patents
燃焼状態検出装置Info
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- JPH10196507A JPH10196507A JP240497A JP240497A JPH10196507A JP H10196507 A JPH10196507 A JP H10196507A JP 240497 A JP240497 A JP 240497A JP 240497 A JP240497 A JP 240497A JP H10196507 A JPH10196507 A JP H10196507A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】点火には影響を与えず確実に点火が行えるイオ
ン電流式の燃焼状態検出装置を提供する。 【解決手段】点火コイル8の二次側巻線10の端子10
aに第1の点火プラグ1が接続されるとともに点火コイ
ル8の二次側巻線10の端子10bに第2の点火プラグ
2が接続されている。二次側巻線10と第1の点火プラ
グ1による直列回路に対し並列にイオン電流検出用抵抗
11が接続され、点火プラグ1に交流電圧が印加され
る。この点火プラグへの交流電圧印加に伴う検出抵抗1
1によるイオン電流に基づいて燃焼中燃焼室内に存在す
る燃焼イオン量の増減による燃焼状態が検出される。イ
オン電流検出用抵抗11に対し直列にダイオード12が
接続されている。
ン電流式の燃焼状態検出装置を提供する。 【解決手段】点火コイル8の二次側巻線10の端子10
aに第1の点火プラグ1が接続されるとともに点火コイ
ル8の二次側巻線10の端子10bに第2の点火プラグ
2が接続されている。二次側巻線10と第1の点火プラ
グ1による直列回路に対し並列にイオン電流検出用抵抗
11が接続され、点火プラグ1に交流電圧が印加され
る。この点火プラグへの交流電圧印加に伴う検出抵抗1
1によるイオン電流に基づいて燃焼中燃焼室内に存在す
る燃焼イオン量の増減による燃焼状態が検出される。イ
オン電流検出用抵抗11に対し直列にダイオード12が
接続されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃焼
状態を検出する燃焼状態検出装置に係り、詳しくはイオ
ン電流により燃焼状態を検出する燃焼状態検出装置に関
するものである。
状態を検出する燃焼状態検出装置に係り、詳しくはイオ
ン電流により燃焼状態を検出する燃焼状態検出装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の燃焼により発生したイオン電
流を検出して燃焼状態(筒内圧、失火、ノッキング、A
/F)を検出する方法が知られている。又、点火装置は
ディストリビュータによる分配方式、点火プラグ1本ご
とにシングルコイルを設け、独立点火を行う方式(S−
DLI方式)、点火プラグ2本に対し1個の点火コイル
を用いるダブルコイル方式(D−DLI方式)がある。
流を検出して燃焼状態(筒内圧、失火、ノッキング、A
/F)を検出する方法が知られている。又、点火装置は
ディストリビュータによる分配方式、点火プラグ1本ご
とにシングルコイルを設け、独立点火を行う方式(S−
DLI方式)、点火プラグ2本に対し1個の点火コイル
を用いるダブルコイル方式(D−DLI方式)がある。
【0003】D−DLI方式の点火装置おけるイオン電
流による燃焼状態検出装置が、特開平6−26437号
公報等により開示されている。この装置は、点火コイル
の二次側巻線の両端子に点火コイルがそれぞれ接続さ
れ、二次側巻線と点火プラグとを接続する線路に静電容
量を形成するセンサを設け、プラグの火花放電発生の直
前または火花放電発生の直後におけるセンサ出力により
運転状態を検出するものである。
流による燃焼状態検出装置が、特開平6−26437号
公報等により開示されている。この装置は、点火コイル
の二次側巻線の両端子に点火コイルがそれぞれ接続さ
れ、二次側巻線と点火プラグとを接続する線路に静電容
量を形成するセンサを設け、プラグの火花放電発生の直
前または火花放電発生の直後におけるセンサ出力により
運転状態を検出するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、D−DLI
方式の点火装置において前述の静電容量形成用センサの
代わりに電流検出抵抗を点火プラグに対し並列に接続
し、この電流検出抵抗に流れる電流から運転状態を検出
しようとすると、片方の点火プラグでの点火が困難とな
ってしまう。つまり、図8に示すように、トランス50
の一次側巻線50aにバッテリ51およびスイッチング
トランジスタ52を設け、このスイッチングトランジス
タ52に駆動系53が接続され、トランス50の二次側
巻線50bに2つの点火プラグ54,55を接続し、二
次側巻線50bと点火プラグ54による直列回路に対し
電流検出抵抗56を並列に設け、この電流検出抵抗56
に加わる電圧を測定系57で測定しようとすると、トラ
ンス50の二次側巻線50bの正極側端子が電流検出抵
抗56を介してグランド側と接続された構成となってい
るために、点火時に電流検出抵抗56を通した電流経路
R1が形成されてしまい、点火プラグ55での点火が困
難となってしまう。
方式の点火装置において前述の静電容量形成用センサの
代わりに電流検出抵抗を点火プラグに対し並列に接続
し、この電流検出抵抗に流れる電流から運転状態を検出
しようとすると、片方の点火プラグでの点火が困難とな
ってしまう。つまり、図8に示すように、トランス50
の一次側巻線50aにバッテリ51およびスイッチング
トランジスタ52を設け、このスイッチングトランジス
タ52に駆動系53が接続され、トランス50の二次側
巻線50bに2つの点火プラグ54,55を接続し、二
次側巻線50bと点火プラグ54による直列回路に対し
電流検出抵抗56を並列に設け、この電流検出抵抗56
に加わる電圧を測定系57で測定しようとすると、トラ
ンス50の二次側巻線50bの正極側端子が電流検出抵
抗56を介してグランド側と接続された構成となってい
るために、点火時に電流検出抵抗56を通した電流経路
R1が形成されてしまい、点火プラグ55での点火が困
難となってしまう。
【0005】そこで、この発明の目的は、点火には影響
を与えず確実に点火が行えるイオン電流式の燃焼状態検
出装置を提供することにある。
を与えず確実に点火が行えるイオン電流式の燃焼状態検
出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、イオン電流検出用抵抗に対し直列にダイオードを設
けたことを特徴としている。
は、イオン電流検出用抵抗に対し直列にダイオードを設
けたことを特徴としている。
【0007】これにより、点火の際には、図4で例示す
るように、点火コイルの二次側巻線の一方の端子には負
極性の高電圧が発生して当該端子に接続された第1の点
火プラグにおいて電極隙間に高電圧が印加されて火花放
電による混合気の点火・燃焼が行われる。一方、点火コ
イルの二次側巻線の他方の端子には正極性の高電圧が発
生する。このとき、二次側巻線の正極性端子とグランド
側との間にイオン電流検出用抵抗を通した電流経路が形
成されようとするがダイオードによりその電流経路が形
成されない。
るように、点火コイルの二次側巻線の一方の端子には負
極性の高電圧が発生して当該端子に接続された第1の点
火プラグにおいて電極隙間に高電圧が印加されて火花放
電による混合気の点火・燃焼が行われる。一方、点火コ
イルの二次側巻線の他方の端子には正極性の高電圧が発
生する。このとき、二次側巻線の正極性端子とグランド
側との間にイオン電流検出用抵抗を通した電流経路が形
成されようとするがダイオードによりその電流経路が形
成されない。
【0008】よって、点火時において、点火コイルの二
次側巻線の正極性端子に接続された第2の点火プラグに
おいても電極隙間に高電圧が印加されて火花放電による
混合気の点火・燃焼が行われる。
次側巻線の正極性端子に接続された第2の点火プラグに
おいても電極隙間に高電圧が印加されて火花放電による
混合気の点火・燃焼が行われる。
【0009】このように、図8の構造では点火時に電流
検出抵抗56を通した電流経路R1が形成され、点火プ
ラグ55での点火が困難となってしまうが、本発明にお
いてはダイオードにより両方の点火プラグでの点火を確
実に行うことができる。
検出抵抗56を通した電流経路R1が形成され、点火プ
ラグ55での点火が困難となってしまうが、本発明にお
いてはダイオードにより両方の点火プラグでの点火を確
実に行うことができる。
【0010】又、燃焼状態の検出の際には、交流電圧印
加手段により第1の点火プラグに交流電圧が印加される
と、燃焼検出手段において、点火プラグへの交流電圧印
加に伴うイオン電流検出用抵抗によるイオン電流に基づ
いて、燃焼中燃焼室内に存在する燃焼イオンによる燃焼
状態が検出される。
加手段により第1の点火プラグに交流電圧が印加される
と、燃焼検出手段において、点火プラグへの交流電圧印
加に伴うイオン電流検出用抵抗によるイオン電流に基づ
いて、燃焼中燃焼室内に存在する燃焼イオンによる燃焼
状態が検出される。
【0011】請求項2に記載の発明のように、交流電圧
印加手段として、点火コイルの一次側巻線に直列に接続
されたスイッチング素子を火花放電直後に制御して点火
プラグに交流電圧を印加するものとすると、簡易な構成
にて交流電圧を第1の点火コイルに印加することができ
る。
印加手段として、点火コイルの一次側巻線に直列に接続
されたスイッチング素子を火花放電直後に制御して点火
プラグに交流電圧を印加するものとすると、簡易な構成
にて交流電圧を第1の点火コイルに印加することができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。図1は、本実施の形態
における多気筒ガソリンエンジンの点火装置を含めた燃
焼状態検出装置の全体構成図を示す。
の形態を図面に従って説明する。図1は、本実施の形態
における多気筒ガソリンエンジンの点火装置を含めた燃
焼状態検出装置の全体構成図を示す。
【0013】図1において、第1の点火プラグ1はその
先端が多気筒ガソリンエンジンの図示しない燃焼室に突
設され、第2の点火プラグ2はその先端が他の気筒での
燃焼室に突設されている。第1の点火プラグ1には中心
電極3および接地電極4が設けられるとともに、第2の
点火プラグ2には中心電極5および接地電極6が設けら
れている。
先端が多気筒ガソリンエンジンの図示しない燃焼室に突
設され、第2の点火プラグ2はその先端が他の気筒での
燃焼室に突設されている。第1の点火プラグ1には中心
電極3および接地電極4が設けられるとともに、第2の
点火プラグ2には中心電極5および接地電極6が設けら
れている。
【0014】高電圧印加回路7を構成するトランス(点
火コイル)8において、トランスの二次側巻線10にお
ける端子10aには第1の点火プラグ1の中心電極3が
接続され、二次側巻線10における端子10bには第2
の点火プラグ2の中心電極5が接続されている。ここ
で、図4に示すように、点火時には端子10aに負極性
電圧が発生し、端子10bに正極性電圧が発生する。
火コイル)8において、トランスの二次側巻線10にお
ける端子10aには第1の点火プラグ1の中心電極3が
接続され、二次側巻線10における端子10bには第2
の点火プラグ2の中心電極5が接続されている。ここ
で、図4に示すように、点火時には端子10aに負極性
電圧が発生し、端子10bに正極性電圧が発生する。
【0015】又、図1のトランス8の二次側巻線10と
第2の点火プラグ2との間における接続点aには電流検
出抵抗(イオン電流検出用抵抗)11の一端が接続さ
れ、電流検出抵抗11の他端が接地されている。つま
り、二次側巻線10と第1の点火プラグ1による直列回
路に対し電流検出抵抗11が並列に接続されている。こ
の電流検出抵抗11は、混合気の燃焼時において第1の
点火プラグ1の中心電極3と接地電極4との間に流れる
イオン電流を検出するためのものである。
第2の点火プラグ2との間における接続点aには電流検
出抵抗(イオン電流検出用抵抗)11の一端が接続さ
れ、電流検出抵抗11の他端が接地されている。つま
り、二次側巻線10と第1の点火プラグ1による直列回
路に対し電流検出抵抗11が並列に接続されている。こ
の電流検出抵抗11は、混合気の燃焼時において第1の
点火プラグ1の中心電極3と接地電極4との間に流れる
イオン電流を検出するためのものである。
【0016】又、接続点aと電流検出抵抗11との間に
はダイオード12が配置され、電流検出抵抗11に対し
ダイオード12が直列接続された構成となっている。こ
こで、ダイオード12のアノードが電流検出抵抗11側
に、又、カソードが接続点a側となっている。このダイ
オード12によりグランドから電流検出抵抗11を介し
て接続点aに向かう順方向には電流が流れやすく、逆方
向にはほとんど電流が流れなくなる。
はダイオード12が配置され、電流検出抵抗11に対し
ダイオード12が直列接続された構成となっている。こ
こで、ダイオード12のアノードが電流検出抵抗11側
に、又、カソードが接続点a側となっている。このダイ
オード12によりグランドから電流検出抵抗11を介し
て接続点aに向かう順方向には電流が流れやすく、逆方
向にはほとんど電流が流れなくなる。
【0017】高電圧印加回路7において、トランス8の
一次側巻線9の一方の端子にはバッテリ13が接続さ
れ、一次側巻線9の他方の端子にはバッテリ13による
電圧の印加をON/OFFするためのスイッチングトラ
ンジスタ(スイッチング素子)14のコレクタが接続さ
れている。スイッチングトランジスタ14のべースに
は、ORゲート回路15の出力端子が接続されている。
ORゲート回路15の2つの入力端子のうち、一方には
マイクロコンピュータを主体として構成されるエンジン
制御用ECU(エンジン制御用電子制御ユニット)16
が接続され、他方には周波数20kHzの矩形波信号を
所定期間に発生する高周波信号発生器17が接続されて
いる。エンジン制御用ECU16は、その時々の機関運
転状態に基づいて図2(a)に示す点火信号IGTを生
成し、当該点火信号IGTをORゲート回路15に出力
する。点火信号IGTは、図2(a)に示すように、所
定の期間(t1〜t2)、Hレベルとなる信号である。
一次側巻線9の一方の端子にはバッテリ13が接続さ
れ、一次側巻線9の他方の端子にはバッテリ13による
電圧の印加をON/OFFするためのスイッチングトラ
ンジスタ(スイッチング素子)14のコレクタが接続さ
れている。スイッチングトランジスタ14のべースに
は、ORゲート回路15の出力端子が接続されている。
ORゲート回路15の2つの入力端子のうち、一方には
マイクロコンピュータを主体として構成されるエンジン
制御用ECU(エンジン制御用電子制御ユニット)16
が接続され、他方には周波数20kHzの矩形波信号を
所定期間に発生する高周波信号発生器17が接続されて
いる。エンジン制御用ECU16は、その時々の機関運
転状態に基づいて図2(a)に示す点火信号IGTを生
成し、当該点火信号IGTをORゲート回路15に出力
する。点火信号IGTは、図2(a)に示すように、所
定の期間(t1〜t2)、Hレベルとなる信号である。
【0018】前記高周波信号発生器17は、2入力のA
NDゲート回路18を有し、その一方の入力端子には発
振器19が接続され、発振器19からは20kHzの矩
形波信号SG1が送出される。ANDゲート回路18の
他方の入力端子にはエンジン制御用ECU16が接続さ
れ、エンジン制御用ECU16からANDゲート回路1
8へは図2(b)に示す信号SG2が出力される。この
信号SG2は、点火プラグ1,2による火花放電直後の
所定期間において第2の点火プラグ2の中心電極5と接
地電極6との間に交流電圧を印加するための信号であ
る。即ち、信号SG2は、図2(a)に示す点火信号I
GTがHレベルからLレベルに変わってから所定時間T
1が経過した時(t3)にLレベルからHレベルに変化
し、所定の期間T2が経過した時(t4)にHレベルか
らLレベルに変化する。
NDゲート回路18を有し、その一方の入力端子には発
振器19が接続され、発振器19からは20kHzの矩
形波信号SG1が送出される。ANDゲート回路18の
他方の入力端子にはエンジン制御用ECU16が接続さ
れ、エンジン制御用ECU16からANDゲート回路1
8へは図2(b)に示す信号SG2が出力される。この
信号SG2は、点火プラグ1,2による火花放電直後の
所定期間において第2の点火プラグ2の中心電極5と接
地電極6との間に交流電圧を印加するための信号であ
る。即ち、信号SG2は、図2(a)に示す点火信号I
GTがHレベルからLレベルに変わってから所定時間T
1が経過した時(t3)にLレベルからHレベルに変化
し、所定の期間T2が経過した時(t4)にHレベルか
らLレベルに変化する。
【0019】図2(c)にはANDゲート回路18の出
力信号SG3を示し、この出力信号SG3により、第2
の点火プラグ2に交流電圧を印加する期間が決定され
る。又、図1の電流検出抵抗11とダイオード12との
間の接続点bには、イオン電流処理回路(燃焼状態検出
手段)20内に設けられたサンプルホールド回路21が
接続されている。又、高周波信号発生器17の出力端子
がサンプルホールド回路21に接続されている。そし
て、サンプルホールド回路21は、高周波信号発生器1
7の出力信号SG3においてHレベルからLレベルへの
立ち下がりエッジをトリガーとして電流検出抵抗11か
ら出力される電流信号(抵抗11に加わる電圧)をホー
ルドするようになっている。
力信号SG3を示し、この出力信号SG3により、第2
の点火プラグ2に交流電圧を印加する期間が決定され
る。又、図1の電流検出抵抗11とダイオード12との
間の接続点bには、イオン電流処理回路(燃焼状態検出
手段)20内に設けられたサンプルホールド回路21が
接続されている。又、高周波信号発生器17の出力端子
がサンプルホールド回路21に接続されている。そし
て、サンプルホールド回路21は、高周波信号発生器1
7の出力信号SG3においてHレベルからLレベルへの
立ち下がりエッジをトリガーとして電流検出抵抗11か
ら出力される電流信号(抵抗11に加わる電圧)をホー
ルドするようになっている。
【0020】サンプルホールド回路21の出力端子には
ピークホールド回路22が接続されている。又、ピーク
ホールド回路22には前記信号SG2が入力されるよう
になっており、信号SG2がHレベルとなっている期間
内においてサンプルホールド回路21によるホールド値
(振幅)のうちの最大となる値Ipをホールドする。
尚、このホールド値Ipは、信号SG2の入力毎(1燃
焼サイクル毎)にリセットされる。
ピークホールド回路22が接続されている。又、ピーク
ホールド回路22には前記信号SG2が入力されるよう
になっており、信号SG2がHレベルとなっている期間
内においてサンプルホールド回路21によるホールド値
(振幅)のうちの最大となる値Ipをホールドする。
尚、このホールド値Ipは、信号SG2の入力毎(1燃
焼サイクル毎)にリセットされる。
【0021】ピークホールド回路22の出力端子には、
出力判定回路23を構成するコンパレータ23aの+入
力端子が接続されている。コンパレータ23aの−入力
端子には可変抵抗器23bのスライド接点が接続されて
いる。このスライド接点の位置により決定される基準電
圧は、バッテリ23cの電圧降下分が燃焼状態判定のた
めの閾値(下限値Imin )に相当するように予め調整さ
れている。つまり、コンパレータ23aはホールド値I
pと下限値Imin とを比較するものであって、ホールド
値Ipが下限値Imin 以上であればその出力をHレベル
とし、ホールド値Ipが下限値Imin 未満であればその
出力をLレベルとする。
出力判定回路23を構成するコンパレータ23aの+入
力端子が接続されている。コンパレータ23aの−入力
端子には可変抵抗器23bのスライド接点が接続されて
いる。このスライド接点の位置により決定される基準電
圧は、バッテリ23cの電圧降下分が燃焼状態判定のた
めの閾値(下限値Imin )に相当するように予め調整さ
れている。つまり、コンパレータ23aはホールド値I
pと下限値Imin とを比較するものであって、ホールド
値Ipが下限値Imin 以上であればその出力をHレベル
とし、ホールド値Ipが下限値Imin 未満であればその
出力をLレベルとする。
【0022】又、出力判定回路23の出力端子には燃焼
状態検出用ECU24が接続されている。次に、このよ
うに構成した多気筒ガソリンエンジンの燃焼状態検出装
置の作用を説明する。
状態検出用ECU24が接続されている。次に、このよ
うに構成した多気筒ガソリンエンジンの燃焼状態検出装
置の作用を説明する。
【0023】まず、エンジン制御用ECU16において
エンジン運転状態に応じた最適なるタイミングにて点火
を行わせるべく図2(a)に示す点火信号IGTが生成
される。そして、エンジン制御用ECU16から点火信
号IGTとしてHレベル信号が出力されるとORゲート
回路15を介してスイッチングトランジスタ14がON
され、バッテリ13から点火コイルとしての役割をなす
トランス8の一次側巻線9に一次電流が流れる。
エンジン運転状態に応じた最適なるタイミングにて点火
を行わせるべく図2(a)に示す点火信号IGTが生成
される。そして、エンジン制御用ECU16から点火信
号IGTとしてHレベル信号が出力されるとORゲート
回路15を介してスイッチングトランジスタ14がON
され、バッテリ13から点火コイルとしての役割をなす
トランス8の一次側巻線9に一次電流が流れる。
【0024】その後、図2のt2のタイミングにて点火
信号IGTがHレベルからLレベルに変わるとスイッチ
ングトランジスタ14がOFFしてトランス8の一次電
流が遮断される。この一次電流の遮断に伴いコイルの相
互誘導作用により二次側巻線10に起電力が発生する。
つまり、図4に示すように、トランス8の二次側巻線1
0の端子10aには負極性の高電圧が発生し、端子10
bには正極性の高電圧が発生する。そして、二次側巻線
10の端子10aに接続された第1の点火プラグ1にお
いて中心・接地電極間の隙間に高電圧が印加されて混合
気が筒内に導入されている場合には火花放電による混合
気の点火動作が行われ、燃焼に供される。又、二次側巻
線10の端子10bに接続された第2の点火プラグ2に
おいて中心・接地電極間の隙間に高電圧が印加されて混
合気が筒内に導入されている場合には火花放電による混
合気の点火動作が行われ、燃焼に供される。つまり、ダ
イオード12により、二次側巻線10の端子10bとグ
ランド側との間に電流検出抵抗11を通した電流経路が
形成されることなく、第2の点火プラグ2の点火動作が
行われる。
信号IGTがHレベルからLレベルに変わるとスイッチ
ングトランジスタ14がOFFしてトランス8の一次電
流が遮断される。この一次電流の遮断に伴いコイルの相
互誘導作用により二次側巻線10に起電力が発生する。
つまり、図4に示すように、トランス8の二次側巻線1
0の端子10aには負極性の高電圧が発生し、端子10
bには正極性の高電圧が発生する。そして、二次側巻線
10の端子10aに接続された第1の点火プラグ1にお
いて中心・接地電極間の隙間に高電圧が印加されて混合
気が筒内に導入されている場合には火花放電による混合
気の点火動作が行われ、燃焼に供される。又、二次側巻
線10の端子10bに接続された第2の点火プラグ2に
おいて中心・接地電極間の隙間に高電圧が印加されて混
合気が筒内に導入されている場合には火花放電による混
合気の点火動作が行われ、燃焼に供される。つまり、ダ
イオード12により、二次側巻線10の端子10bとグ
ランド側との間に電流検出抵抗11を通した電流経路が
形成されることなく、第2の点火プラグ2の点火動作が
行われる。
【0025】このように、二次側巻線10に起電力が発
生したときにおいて、電流検出抵抗11に直列にダイオ
ード12が設けられているので、図4においてR2にて
示す電流経路にて両方の点火プラグ1,2に高電圧が印
加される。
生したときにおいて、電流検出抵抗11に直列にダイオ
ード12が設けられているので、図4においてR2にて
示す電流経路にて両方の点火プラグ1,2に高電圧が印
加される。
【0026】一方、図2(a)のt2のタイミングにて
点火信号IGTがHレベルからLレベルに立ち下げられ
ると、図2(e)のように点火プラグ1,2が有する静
電エネルギにより容量放電が観測され、それに続いてト
ランス8に蓄えられた電磁エネルギによる誘導放電が観
測される。そして、点火プラグ1,2の火花点火に伴い
燃焼室内の混合気が着火されると、図2(d)に示すよ
うに筒内圧が上昇し始める。又、燃焼中においては燃焼
室内には燃焼イオンが生成される。
点火信号IGTがHレベルからLレベルに立ち下げられ
ると、図2(e)のように点火プラグ1,2が有する静
電エネルギにより容量放電が観測され、それに続いてト
ランス8に蓄えられた電磁エネルギによる誘導放電が観
測される。そして、点火プラグ1,2の火花点火に伴い
燃焼室内の混合気が着火されると、図2(d)に示すよ
うに筒内圧が上昇し始める。又、燃焼中においては燃焼
室内には燃焼イオンが生成される。
【0027】又、図2(c)に示すように、時間t3〜
t4では混合気が燃焼している状態で前記高周波信号発
生器17から周波数20kHzの矩形波信号(SG3)
がORゲート回路15を介してスイッチングトランジス
タ14のベースに入力され、これによりトランス8の一
次側巻線9にてバッテリ電圧のON/OFFが繰り返さ
れる。しかして、図2(e)に示すように、コイルの相
互誘導作用によりトランス8の二次側巻線10には、上
記矩形波信号の周波数と同じ周波数の高圧の交流電圧が
発生し、その交流電圧が点火プラグ1,2の中心・接地
電極間に印加される。
t4では混合気が燃焼している状態で前記高周波信号発
生器17から周波数20kHzの矩形波信号(SG3)
がORゲート回路15を介してスイッチングトランジス
タ14のベースに入力され、これによりトランス8の一
次側巻線9にてバッテリ電圧のON/OFFが繰り返さ
れる。しかして、図2(e)に示すように、コイルの相
互誘導作用によりトランス8の二次側巻線10には、上
記矩形波信号の周波数と同じ周波数の高圧の交流電圧が
発生し、その交流電圧が点火プラグ1,2の中心・接地
電極間に印加される。
【0028】さらに、点火プラグ1,2で発生した交流
電圧のうち、図2(f)に示すように、ダイオード12
により第1の点火プラグ1での交流電圧における負側が
カットされた信号(半波整流後の交流信号)が電流検出
抵抗11にて検出される。この検出信号は筒内圧を反映
したものとなる。この検出波形の詳細について図3を用
いて以下に説明する。
電圧のうち、図2(f)に示すように、ダイオード12
により第1の点火プラグ1での交流電圧における負側が
カットされた信号(半波整流後の交流信号)が電流検出
抵抗11にて検出される。この検出信号は筒内圧を反映
したものとなる。この検出波形の詳細について図3を用
いて以下に説明する。
【0029】図3(a)は高周波信号発生器17から出
力される矩形波信号(SG3)を示し、図3(b)は点
火プラグの中心・接地電極間に印加される交流電圧を示
す。この交流電圧はスイッチングトランジスタ14やト
ランス8等の実装状態における浮遊容量によって矩形波
信号と比べて波形がなまり、且つ位相が90°遅れた正
弦波となっている。そして、交流電圧が印加されること
により中心・接地電極に電流が流れる。
力される矩形波信号(SG3)を示し、図3(b)は点
火プラグの中心・接地電極間に印加される交流電圧を示
す。この交流電圧はスイッチングトランジスタ14やト
ランス8等の実装状態における浮遊容量によって矩形波
信号と比べて波形がなまり、且つ位相が90°遅れた正
弦波となっている。そして、交流電圧が印加されること
により中心・接地電極に電流が流れる。
【0030】図3(c)は上記電流のうち容量電流成分
を示しており、これは上記交流電圧の時間微分に比例し
た電流に相当する。又、容量電流成分は燃焼イオンの量
によらず振幅と交流電圧に対する位相が一定で、トリガ
ーたる上記矩形波信号のHレベルからLレベルへの立ち
下がりエッジにて「0」となる。
を示しており、これは上記交流電圧の時間微分に比例し
た電流に相当する。又、容量電流成分は燃焼イオンの量
によらず振幅と交流電圧に対する位相が一定で、トリガ
ーたる上記矩形波信号のHレベルからLレベルへの立ち
下がりエッジにて「0」となる。
【0031】図3(d)は点火プラグの中心電極と接地
電極との間に存在する燃焼イオンにより流れる燃焼イオ
ン電流成分を示すもので、実線は燃焼イオンが多い場合
を示し、破線は燃焼イオンが少ない場合を示す。マイナ
スの燃焼イオンがプラスの燃焼イオンよりはるかに存在
量が少なく、そのため、燃焼イオン電流は、正側に比べ
負側に微小電流しか流れない。燃焼イオン電流は、振幅
が中心電極と接地電極との間に存在してキャリアとなる
燃焼イオンの量に比例するとともに、上記交流電圧と同
位相で振動し、上記矩形波信号がHレベルからLレベル
に変化する位相で最大となる。
電極との間に存在する燃焼イオンにより流れる燃焼イオ
ン電流成分を示すもので、実線は燃焼イオンが多い場合
を示し、破線は燃焼イオンが少ない場合を示す。マイナ
スの燃焼イオンがプラスの燃焼イオンよりはるかに存在
量が少なく、そのため、燃焼イオン電流は、正側に比べ
負側に微小電流しか流れない。燃焼イオン電流は、振幅
が中心電極と接地電極との間に存在してキャリアとなる
燃焼イオンの量に比例するとともに、上記交流電圧と同
位相で振動し、上記矩形波信号がHレベルからLレベル
に変化する位相で最大となる。
【0032】容量電流と燃焼イオン電流の和が点火プラ
グの中心・接地電極間を流れる電流であり、これを図2
(e)に示す。この点火プラグの電極間を流れる電流は
燃焼イオンの量が多い場合と少ない場合とで波形が異な
るものとなる。
グの中心・接地電極間を流れる電流であり、これを図2
(e)に示す。この点火プラグの電極間を流れる電流は
燃焼イオンの量が多い場合と少ない場合とで波形が異な
るものとなる。
【0033】さらに、図2(e)に示す電流に対しダイ
オード12を介して電流検出抵抗11に電流が流れるた
め、図3(f)に示す電流検出抵抗11に流れる電流と
しては負側がカットされた半波整流信号となる。つま
り、図5に示すように、点火コイル8の二次側巻線10
での端子10aに正極性の電圧が印加されると、図5に
おいてR3にて示す経路にて電流検出抵抗11に電流が
流れる。又、図6に示すように、点火コイル8の二次側
巻線10での端子10aに負極性の電圧が印加される
と、図6においてR4にて示す電流経路が形成される
が、ダイオード12により電流検出抵抗11に電流が流
れない。このようにして、負側がカットされた半波整流
信号となる。
オード12を介して電流検出抵抗11に電流が流れるた
め、図3(f)に示す電流検出抵抗11に流れる電流と
しては負側がカットされた半波整流信号となる。つま
り、図5に示すように、点火コイル8の二次側巻線10
での端子10aに正極性の電圧が印加されると、図5に
おいてR3にて示す経路にて電流検出抵抗11に電流が
流れる。又、図6に示すように、点火コイル8の二次側
巻線10での端子10aに負極性の電圧が印加される
と、図6においてR4にて示す電流経路が形成される
が、ダイオード12により電流検出抵抗11に電流が流
れない。このようにして、負側がカットされた半波整流
信号となる。
【0034】この波形は前記図2(f)の波形に一致す
る。この電流は電流検出抵抗11における電圧降下とし
て検出される。この電流(抵抗11に加わる電圧)は図
1のイオン電流処理回路20のサンプルホールド回路2
1に入力される。サンプルホールド回路21においては
図3(a)の発振信号SG1の立ち下がりエッジにて電
流検出抵抗11による電圧がホールドされる。電流検出
抵抗11で検出される電流は同一位相で容量電流成分の
大きさが一定で、1周期中で上記発振信号SG1の立ち
下がりエッジにおいては容量電流が「0」で燃焼イオン
電流が正側に流れる時のピーク値と等しい。よって、サ
ンプルホールド回路21がホールドした信号は、発振器
19から出力される矩形波信号での立ち下がりエッジに
おけるものであるから上記交流電圧による周期的な変化
を伴わず、又、容量電流成分も含まない燃焼イオン電流
のピーク値となる。
る。この電流は電流検出抵抗11における電圧降下とし
て検出される。この電流(抵抗11に加わる電圧)は図
1のイオン電流処理回路20のサンプルホールド回路2
1に入力される。サンプルホールド回路21においては
図3(a)の発振信号SG1の立ち下がりエッジにて電
流検出抵抗11による電圧がホールドされる。電流検出
抵抗11で検出される電流は同一位相で容量電流成分の
大きさが一定で、1周期中で上記発振信号SG1の立ち
下がりエッジにおいては容量電流が「0」で燃焼イオン
電流が正側に流れる時のピーク値と等しい。よって、サ
ンプルホールド回路21がホールドした信号は、発振器
19から出力される矩形波信号での立ち下がりエッジに
おけるものであるから上記交流電圧による周期的な変化
を伴わず、又、容量電流成分も含まない燃焼イオン電流
のピーク値となる。
【0035】このホールド値がピークホールド回路22
においてその最大値がホールドされる。そして、コンパ
レータ23aにおいて、ホールド値Ipと下限値Imin
とが比較されて、ホールド値Ipが下限値Imin 以上で
あればHレベル信号が、又、ホールド値Ipが下限値I
min 未満であればLレベル信号が出力される。
においてその最大値がホールドされる。そして、コンパ
レータ23aにおいて、ホールド値Ipと下限値Imin
とが比較されて、ホールド値Ipが下限値Imin 以上で
あればHレベル信号が、又、ホールド値Ipが下限値I
min 未満であればLレベル信号が出力される。
【0036】燃焼状態検出用ECU24は、コンパレー
タ23aの出力がHレベルであれば正常燃焼であると判
定し、コンパレータ23aの出力がLレベルであれば燃
焼異常であると判定して次回の燃焼等に反映させる。
タ23aの出力がHレベルであれば正常燃焼であると判
定し、コンパレータ23aの出力がLレベルであれば燃
焼異常であると判定して次回の燃焼等に反映させる。
【0037】次に、上記の如く得られた電流検出抵抗1
1の出力から内燃機関の燃焼状態を検出する手順につい
て図7のタイムチャートを用いて説明する。図7(a)
は1燃焼サイクル中の燃焼室の筒内圧の経時変化を示す
もので、実線は正常燃焼を示し、破線は吹き消えを示
す。いずれの燃焼も筒内圧は点火後上昇し最大値となっ
た後は減衰する傾向は同じであるが、正常燃焼と比較を
すると、吹き消え時には燃焼が拡大する途中で減衰、失
火するため、筒内圧は上昇する途中で減衰に転じる。
1の出力から内燃機関の燃焼状態を検出する手順につい
て図7のタイムチャートを用いて説明する。図7(a)
は1燃焼サイクル中の燃焼室の筒内圧の経時変化を示す
もので、実線は正常燃焼を示し、破線は吹き消えを示
す。いずれの燃焼も筒内圧は点火後上昇し最大値となっ
た後は減衰する傾向は同じであるが、正常燃焼と比較を
すると、吹き消え時には燃焼が拡大する途中で減衰、失
火するため、筒内圧は上昇する途中で減衰に転じる。
【0038】図7(b)は上記燃焼サイクル中における
燃焼イオン電流の経時変化を示すもので、交流電圧を印
加した電流であるから一定の周期で振動している。上記
の通り、サンプルホールド回路21の出力は上記交流電
圧による周期的な変化を伴わず容量電流成分も含まない
燃焼イオンの量のみで増減する燃焼イオン電流のピーク
である。
燃焼イオン電流の経時変化を示すもので、交流電圧を印
加した電流であるから一定の周期で振動している。上記
の通り、サンプルホールド回路21の出力は上記交流電
圧による周期的な変化を伴わず容量電流成分も含まない
燃焼イオンの量のみで増減する燃焼イオン電流のピーク
である。
【0039】図7(c)は燃焼の減衰期における1周期
での燃焼イオン電流ピーク値の経時変化を示す。完全失
火の場合には燃焼が起きず燃焼イオン電流ピーク値は実
質的に「0」であり、又、吹き消えの場合は燃焼イオン
電流ピーク値の最大値(ホールド値Ip相当値)が閾値
(下限値Imin 相当値)より小さくなり、吹き消えが検
出できる。
での燃焼イオン電流ピーク値の経時変化を示す。完全失
火の場合には燃焼が起きず燃焼イオン電流ピーク値は実
質的に「0」であり、又、吹き消えの場合は燃焼イオン
電流ピーク値の最大値(ホールド値Ip相当値)が閾値
(下限値Imin 相当値)より小さくなり、吹き消えが検
出できる。
【0040】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 (イ)図4に示すように電流検出抵抗(イオン電流検出
用抵抗)11に対し直列にダイオード12を設けたの
で、点火の際にトランス(点火コイル)8の二次側巻線
10の端子10bに正極性の高電圧が発生した時、二次
側巻線10の端子10bとグランド側との間にイオン電
流検出用抵抗11を通した電流経路が形成されようとす
るがダイオード12によりその電流経路が形成されず、
トランス8の二次側巻線10の端子10bに接続された
第2の点火プラグ2において電極隙間に高電圧を印加す
ることができる。このように、図8の構造では点火時に
電流検出抵抗56を通した電流経路R1が形成され、点
火プラグ55での点火が困難となってしまうが、本実施
形態においてはダイオード12により両方の点火プラグ
1,2での点火を確実に行うことができる。
有する。 (イ)図4に示すように電流検出抵抗(イオン電流検出
用抵抗)11に対し直列にダイオード12を設けたの
で、点火の際にトランス(点火コイル)8の二次側巻線
10の端子10bに正極性の高電圧が発生した時、二次
側巻線10の端子10bとグランド側との間にイオン電
流検出用抵抗11を通した電流経路が形成されようとす
るがダイオード12によりその電流経路が形成されず、
トランス8の二次側巻線10の端子10bに接続された
第2の点火プラグ2において電極隙間に高電圧を印加す
ることができる。このように、図8の構造では点火時に
電流検出抵抗56を通した電流経路R1が形成され、点
火プラグ55での点火が困難となってしまうが、本実施
形態においてはダイオード12により両方の点火プラグ
1,2での点火を確実に行うことができる。
【0041】又、燃焼状態の検出の際には、第1の点火
プラグ1には交流電圧が印加されるため第1の点火プラ
グ1からは正負の交番電流が発生するが、電流検出抵抗
11に流れる電流としてはダイオード12により半波分
だけカットされたものとなるが、その際、プラスの燃焼
イオンがマイナスの燃焼イオンより存在量が多いことに
より負側に比べ振幅が大きな正側の電流がダイオード1
2を通過して電流検出抵抗11にて検出される。よっ
て、正確にイオン電流を検出することができ、高精度な
燃焼状態の検出を行うことができる。
プラグ1には交流電圧が印加されるため第1の点火プラ
グ1からは正負の交番電流が発生するが、電流検出抵抗
11に流れる電流としてはダイオード12により半波分
だけカットされたものとなるが、その際、プラスの燃焼
イオンがマイナスの燃焼イオンより存在量が多いことに
より負側に比べ振幅が大きな正側の電流がダイオード1
2を通過して電流検出抵抗11にて検出される。よっ
て、正確にイオン電流を検出することができ、高精度な
燃焼状態の検出を行うことができる。
【0042】又、2気筒のうち1気筒のみ代表して燃焼
状態が検出されるので、システムが簡素化され、コスト
ダウンを図ることができる。即ち、2気筒同時点火シス
テムにおける2気筒のうちの第1の点火プラグ1を設置
した気筒をモニターするだけで他の気筒を含めた内燃機
関の燃焼状態を把握することが可能となる。 (ロ)交流電圧印加手段として、トランス8の一次側巻
線9に直列に接続されたスイッチングトランジスタ14
(スイッチング素子)を火花放電直後に連続したON/
OFF制御して第1の点火プラグ1に交流電圧を印加す
るようにしたので、簡易な構成にて交流電圧を第1の点
火コイル1に印加することができる。
状態が検出されるので、システムが簡素化され、コスト
ダウンを図ることができる。即ち、2気筒同時点火シス
テムにおける2気筒のうちの第1の点火プラグ1を設置
した気筒をモニターするだけで他の気筒を含めた内燃機
関の燃焼状態を把握することが可能となる。 (ロ)交流電圧印加手段として、トランス8の一次側巻
線9に直列に接続されたスイッチングトランジスタ14
(スイッチング素子)を火花放電直後に連続したON/
OFF制御して第1の点火プラグ1に交流電圧を印加す
るようにしたので、簡易な構成にて交流電圧を第1の点
火コイル1に印加することができる。
【図1】実施の形態における燃焼状態検出装置を示す電
気回路図。
気回路図。
【図2】燃焼状態検出装置の作用の概要を示すタイムチ
ャート。
ャート。
【図3】燃焼状態検出装置の信号処理波形を示すタイム
チャート。
チャート。
【図4】燃焼状態検出装置の作用を説明するための電気
回路図。
回路図。
【図5】燃焼状態検出装置の作用を説明するための電気
回路図。
回路図。
【図6】燃焼状態検出装置の作用を説明するための電気
回路図。
回路図。
【図7】燃焼状態の検出手順を説明するためのタイムチ
ャート。
ャート。
【図8】従来技術を説明するための燃焼状態検出装置を
示す電気回路図。
示す電気回路図。
1…第1の点火プラグ、2…第2の点火プラグ、7…交
流電圧印加手段としての高電圧印加回路、8…トランス
(点火コイル)、9…一次側巻線、10…二次側巻線、
10a…端子、10b…端子、11…電流検出抵抗(イ
オン電流検出用抵抗)、12…ダイオード、14…スイ
ッチング素子としてのスイッチングトランジスタ、20
…燃焼状態検出手段としてのイオン電流処理回路。
流電圧印加手段としての高電圧印加回路、8…トランス
(点火コイル)、9…一次側巻線、10…二次側巻線、
10a…端子、10b…端子、11…電流検出抵抗(イ
オン電流検出用抵抗)、12…ダイオード、14…スイ
ッチング素子としてのスイッチングトランジスタ、20
…燃焼状態検出手段としてのイオン電流処理回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 頼田 浩 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 佐藤 靖之 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 加納 政雄 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 ▲高▼桑 栄司 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内
Claims (2)
- 【請求項1】 点火コイルの二次側巻線における点火時
に負極性電圧が発生する端子に第1の点火プラグが接続
されるとともに、点火時に正極性電圧が発生する他方の
端子に第2の点火プラグが接続された内燃機関用点火装
置に用いられるものであって、 前記二次側巻線と前記第1の点火プラグによる直列回路
に対し並列に接続されたイオン電流検出用抵抗と、 前記第1の点火プラグに交流電圧を印加する交流電圧印
加手段と、 前記交流電圧印加手段による前記第1の点火プラグへの
交流電圧印加に伴う前記イオン電流検出用抵抗によるイ
オン電流に基づいて、燃焼中燃焼室内に存在する燃焼イ
オンによる燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、 前記イオン電流検出用抵抗に対し直列に接続されたダイ
オードとを備えたことを特徴とする燃焼状態検出装置。 - 【請求項2】 前記交流電圧印加手段は、前記点火コイ
ルの一次側巻線に直列に接続されたスイッチング素子を
火花放電直後に制御して前記第1の点火プラグに交流電
圧を印加するものである請求項1に記載の燃焼状態検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP240497A JPH10196507A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 燃焼状態検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP240497A JPH10196507A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 燃焼状態検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10196507A true JPH10196507A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11528313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP240497A Withdrawn JPH10196507A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 燃焼状態検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10196507A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106030099A (zh) * | 2014-02-17 | 2016-10-12 | 日产自动车株式会社 | 内燃机的点火装置以及点火方法 |
-
1997
- 1997-01-09 JP JP240497A patent/JPH10196507A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106030099A (zh) * | 2014-02-17 | 2016-10-12 | 日产自动车株式会社 | 内燃机的点火装置以及点火方法 |
| US10519879B2 (en) | 2014-02-17 | 2019-12-31 | Nissan Motor Co., Ltd. | Determining in-cylinder pressure by analyzing current of a spark plug |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040406 |