JPH1144282A

JPH1144282A - イオン電流検出装置

Info

Publication number: JPH1144282A
Application number: JP9201508A
Authority: JP
Inventors: Hideji Yoshida; 秀治吉田; Takayuki Totani; 隆之戸谷; Atsushi Kurano; 敦倉野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】漏れ電流の発生時にもイオン電流信号を適正に
得る。【解決手段】イオン電流検出装置は、発熱体と耐熱性絶
縁体の表面に露出した電極部とが電気的に導通された構
造のディーゼルエンジン用グロープラグ１を用い、前記
電極部に所定電圧を印加して燃料イオン電流を検出す
る。漏れ電流検出回路２７は、イオン電流信号に含まれ
る漏れ電流を検出し、該検出した漏れ電流によるイオン
電流信号のずれを相殺するようバッファ回路２５に補正
電流を供給する。この場合、漏れ電流の検出期間は燃焼
イオンの発生期間以外に設定され、その検出期間に従い
アナログスイッチ２９ａがＯＮされる。異常判定回路３
３は、イオン電流信号に含まれる漏れ電流が所定の許容
範囲を越えると、異常判定信号をＥＣＵ４０に出力す
る。また、ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１は、イオン電流信
号に基づき、燃料噴射のフィードバック制御を実施する
と共に失火検出を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンに適用され、同エンジンのグロープラグを用いて燃焼
時に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術として、特開平４−２
５９６７１号公報の「イオン電流検出装置」が開示され
ている。同公報の装置は、ガソリンエンジンの点火プラ
グに電圧を印加し、燃焼によるイオン電流を検出する装
置であって、点火プラグの汚損を検出する機能を備え
る。つまり、イオン電流発生前の所定期間におけるイオ
ン量が所定量を越えた時にプラグ汚損を判定し、それに
よりイオン電流検出信号とプラグ汚損による検出信号と
を区別するようにしている。そして、プラグ汚損を検出
した場合、イオン電流検出信号を無効にすると共に、当
該検出信号に基づく燃料噴射のフィードバック制御等を
中断する。同装置によれば、プラグ汚損に起因する漏れ
電流の発生時において、その漏れ電流とイオン電流とを
取り違えるような誤動作が防止できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報の
装置では、プラグ汚損の検出時にイオン電流検出信号を
無効にしているため、例えば検出したイオン電流を基に
燃料噴射などのフィードバック制御を実施する場合にお
いて、そのフィードバック制御が長期にわたって中断さ
れるという問題が生ずる。仮にイオン電流検出信号に漏
れ電流成分を含んだままフィードバック制御を実施する
と、当該制御の長期中断は回避されるが、例えば燃料噴
射量や噴射時期が目標値からずれてしまい燃費やエミッ
ションに悪影響を及ぼす。また、イオン電流信号を失火
検出に用いる際にも、失火を誤検出してしまうおそれが
あった。

【０００４】特に、ディーゼルエンジンは乗用車以外
に、建築用車両や発電機などにも多用されており、ガソ
リンエンジンとは異なって、例えば工事現場など埃の多
い環境で長時間使用されたり、エンジンが水洗いされた
りするなど苛酷な環境下で使用される。従って、こうし
て使用されるエンジンのイオン電流検出装置では、燃焼
室内の電極部（プラグ）の汚損のみならず、電極部以外
でも電流漏れが発生する。そのため、イオン電流信号に
漏れ電流成分を含むことが多く、かかる場合にも適正な
イオン電流信号を得ることのできる技術が要望されてい
た。

【０００５】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、漏れ電流の発生
時にもイオン電流信号を適正に得ることができるイオン
電流検出装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、イオン電流信号に含ま
れる漏れ電流を検出し、該検出した漏れ電流によるイオ
ン電流信号のずれを相殺するよう信号出力部に補正電流
を供給する。この場合、漏れ電流が流れるような状態下
にあっても、イオン電流信号が逐次補正され、同信号の
検出ずれが解消される。その結果、イオン電流信号を常
に適正に得ることができ、ひいてはイオン電流信号を用
いた各種制御が適正に実施できる。このとき、漏れ電流
が流れていても、制御動作が必要以上に中断されるとい
った不都合を招くこともない。

【０００７】特に、ディーゼルエンジン用のイオン電流
検出装置を対象とする本発明では、過酷な使用環境に晒
されてプラグ以外の部品でも漏れ電流が発生し、イオン
電流信号に漏れ電流が含まれる可能性が高くなるが、か
かる場合にも適正なイオン電流信号を継続的に得ること
ができる。

【０００８】また本発明では、請求項２に記載したよう
に、漏れ電流の検出期間を燃焼イオンの発生期間以外と
するのが望ましい。つまり、イオン電流信号は、燃焼イ
オンの発生時にはその時のイオン量に応じて変動するの
に対し、燃焼イオンの発生期間以外では所定電圧に維持
される。この場合、イオン電流の発生期間以外でイオン
電流信号と所定電圧とを比較することにより、容易に且
つ精度良く漏れ電流が検出できる。

【０００９】請求項３に記載の発明では、前記検出した
イオン電流信号に含まれる漏れ電流が所定の許容範囲を
越えると、異常発生の旨を判定する。つまり、漏れ電流
が所定の許容範囲を越えた場合には異常発生情報が発信
され、例えばその情報がユーザ等に警告される。従っ
て、イオン電流信号中の漏れ電流成分を逐次補正し、漏
れ電流に関係なく正常時のままの制御が継続される本発
明であっても、許容範囲を越える異常の発生時にはその
異常判定が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明のイオン電流検出
装置を具体化した一実施の形態を図面に従って説明す
る。本実施の形態の装置は、４気筒ディーゼルエンジン
に適用されるものであって、同エンジンの始動補助装置
として各気筒毎に設けられるセラミックグロープラグ
（以下、単にグロープラグという）を用い、このグロー
プラグ周りに発生する燃焼イオンから燃焼時に流れるイ
オン電流値を検出する。グロープラグは、ディーゼルエ
ンジンのシリンダヘッドに形成された燃焼室（渦流室）
に設けられ、その一部が燃焼室内に晒されている。そし
て、同グロープラグは、エンジンの低温始動時におい
て、燃料噴射ノズルより噴射される燃料の着火及び燃焼
を促進させる役割をなすと共に、上記の始動補助機能に
加えて、燃料燃焼時の燃焼火炎帯に存在する活性イオン
を検出する役割をもなす。

【００１１】ここで図３は、本実施の形態におけるグロ
ープラグ１の概要を示す全体構成図である。同図におい
て、グロープラグ１は略円筒状をなす金属製のハウジン
グ２を有しており、このハウジング２の外周面には当該
グロープラグ１をシリンダヘッドに取り付けるための雄
ねじ部３及び六角締付け部４が形成されている。ハウジ
ング２の上部には、管状のプロテクションチューブ５が
溶着されている。

【００１２】また、前記ハウジング２にはセラミック発
熱部６が保持されており、このセラミック発熱部６は、
導電性を有するＵ字状の発熱体７と、絶縁性を有する耐
熱性絶縁体８と、前記発熱体７に一体成形されたイオン
検出用電極１４と、前記発熱体７の両端に接続されると
共に前記絶縁体８に埋設された２本のタングステンリー
ド線９ａ，９ｂとから構成されている。

【００１３】詳しくは、前記発熱体７はその大部分が耐
熱性絶縁体８内に埋設され、強固に保持されるものであ
るが、図４の要部拡大図に示すように、発熱体７先端に
形成されたイオン検出用電極１４の端面は、耐熱性絶縁
体８の外周面と同一面上に設けられている。この場合、
発熱体７とイオン検出用電極１４とは一体的に成形され
ているため、両部材７，１４は常に電気的に導通された
状態となっている。かかる構成において、発熱体７の露
出部（イオン検出用電極１４）とディーゼルエンジンの
渦流室１７（破線部）の内壁とは、イオン電流を検出す
るための対向電極を形成する。

【００１４】また、図３において、前記各タングステン
リード線９ａ，９ｂの上端には、耐熱性絶縁体８内に埋
め込まれた導電性チップ１０ａ，１０ｂが接続されてお
り、導電性チップ１０ａ，１０ｂには各々にリード線１
１ａ，１１ｂが接続されている。これら２本のリード線
１１ａ，１１ｂがグロープラグ１の外部信号入力線とな
っている。なお、前記ハウジング２及びプロテクション
チューブ５と、リード線１１ａ，１１ｂとの間は、絶縁
チューブ１２及びゴムブッシュ１３により電気的に絶縁
されている。リード線１１ａ，１１ｂは、ゴムブッシュ
１３と共にプロテクションチューブ５のカシメ締め付け
力により固定されている。

【００１５】以下に、セラミック発熱部６の詳細な構成
について説明する。つまり、セラミック発熱部６の発熱
体７、イオン検出用電極１４及び耐熱性絶縁体８は、い
ずれも導電性セラミック粉末（本実施の形態では、珪化
モリブデンＭｏＳｉ2 粉末）と絶縁性セラミック粉末
（本実施の形態では、窒化珪素Ｓｉ3 Ｎ4 粉末）との混
合物よりなり、且つその配合を所定割合で調整した焼結
体により構成されている。但し、発熱体７及びイオン検
出用電極１４ではＭｏＳｉ2 粉末の平均粒径がＳｉ3 Ｎ
4 粉末のそれよりも小さく、耐熱性絶縁体８ではＭｏＳ
ｉ2 粉末の平均粒径がＳｉ3 Ｎ4 粉末のそれと同じ若し
くはそれよりも大きくしてある。すなわち、各粉体の粒
径を変更することにより発熱体７及びイオン検出用電極
１４と、耐熱性絶縁体８とを作り分けるようにしてい
る。

【００１６】上記構成を有するセラミック発熱部６にお
いて、発熱体７及びイオン検出用電極１４では、小径の
ＭｏＳｉ2 粉末（導電性セラミック粉末）が大径のＳｉ
3 Ｎ4 粉末（絶縁性セラミック粉末）を取り囲んで互い
に連なっており、それにより発熱体７及びイオン検出用
電極１４に電流が流れ、発熱体７が発熱される。一方、
耐熱性絶縁体８では、大径のＭｏＳｉ2 粉末（導電性セ
ラミック粉末）間に小径のＳｉ3 Ｎ4 粉末（絶縁性セラ
ミック粉末）が介在するため、両者は直列に並んだ状態
となり、発熱体７に比べて抵抗が大きく絶縁層を形成す
る。

【００１７】セラミック発熱部６の製造方法としては、
先ずＭｏＳｉ2 粉末とＳｉ3 Ｎ4 粉末との混合物にバイ
ンダーを混練してペースト化し、発熱体７及びイオン検
出用電極１４と、耐熱性絶縁体８とを各々に所望の形状
に射出成形する。そして、発熱体７及びイオン検出用電
極１４を耐熱絶縁体８で包み込むように配置して１７０
０〜１８００℃にてホットプレスした後、セラミック発
熱部６として円柱状に削り出す。さらに、セラミック発
熱部６の先端部において、耐熱性絶縁体８を球状に切削
加工する。これにより、発熱体７はその全体が耐熱性絶
縁体８に埋設されるが、イオン検出用電極１４の端面は
セラミック発熱部６の先端部において露出されることに
なる。

【００１８】次に、上記の如く構成されるグロープラグ
１の通電回路並びに同プラグ１を用いたイオン電流検出
装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１
は、グロープラグ１の通電回路の概要を示す回路図であ
る。同図において、ディーゼルエンジンの第１気筒（＃
１）〜第４気筒（＃４）にはそれぞれ、グロープラグ１
が配設され、同プラグ１のセラミック発熱部６の先端部
は、エンジンシリンダヘッドに形成された渦流室１７に
突出配置されている。この渦流室１７には図示しない燃
料噴射ノズルの先端部が配設されており、この燃料噴射
ノズルから渦流室１７内に燃料が噴射されるようになっ
ている。

【００１９】各グロープラグ１の発熱体７に接続された
タングステンリード線９ａ，９ｂは、共通の信号線１
８，１９を介してグローリレー２０に接続されている。
グローリレー２０は、発熱体７の両端（リード線９ａ，
９ｂ）とバッテリ電源２１との間の電気経路を断続する
ものであって、リレーＯＮ時には、バッテリ電源２１の
電圧（例えば、直流１２Ｖ）が発熱体７の両端に印加さ
れ、発熱体７が発熱状態に保持される（図示の状態）。

【００２０】また、リレーＯＦＦ時には、所定電圧（本
実施の形態では、定電圧Ｖｃｃ＝５Ｖ）がグロープラグ
１の一方のタングステンリード線９ａに印加される。つ
まり、発熱体７の先端に形成されたイオン検出用電極１
４とシリンダヘッド（渦流室１７の内壁面）との間に定
電圧Ｖｃｃ（５Ｖ）が印加されることとなり、燃焼火炎
帯の活性イオンの発生に伴いイオン電流が流れる。そし
て、そのイオン電流信号が後述する図２のイオン電流検
出装置にて検出されるようになっている。

【００２１】つまり、燃料噴射ノズルによる噴射燃料が
渦流室１７で燃焼に供されると、その燃焼火炎帯ではイ
オン化されたプラスイオンとマイナスイオンが大量に発
生する。このとき、発熱体７とそれに対面するシリンダ
ヘッド（渦流室１７の内壁面）との間に定電圧Ｖｃｃが
印加されると、発熱体７の露出部であるイオン検出用電
極１４にはマイナスイオンが捕獲されると共に、シリン
ダヘッドにはプラスイオンが捕獲され、その際に流れる
電流がイオン電流として検出される。

【００２２】上記グローリレー２０のＯＮ／ＯＦＦ動作
は、後述する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）４０
の指令信号に基づき制御される。例えばエンジンの低温
始動時など、発熱体７の発熱を要する場合には、グロー
リレー２０がＯＮされて燃料の着火及び燃焼が促進され
る。また、エンジンの暖機完了後など、発熱体７の発熱
が不要な場合には、グローリレー２０がＯＦＦされて燃
焼イオン電流が検出される。

【００２３】なお上記通電回路では、グローリレー２０
の切替えに伴い、発熱体加熱状態とイオン電流検出状態
との切替え動作が全気筒に対して同時に行われる。かか
る場合、各気筒の燃焼順序（＃１→＃３→＃４→＃２→
＃１）に合わせて、時系列的に気筒毎のイオン電流が検
出される。

【００２４】図２は、本実施の形態におけるイオン電流
検出装置の概略を示す電気回路図であり、同図には、イ
オン電流検出状態下（前記図１のグローリレー２０のＯ
ＦＦ時）での等価回路としてグロープラグ１が図示され
ている。その概要を略述すれば、同装置では、燃焼イオ
ン電流の発生時期以外の期間でイオン電流信号に含まれ
る漏れ電流が検出されると共に、その漏れ電流に応じて
その影響を相殺するための補正電流が信号出力部（バッ
ファ回路２５）に供給されてイオン電流信号が補正され
る。以下、図２のイオン電流検出装置の構成を詳細に説
明する。

【００２５】すなわち、図２において、グロープラグ１
により検出されるイオン電流信号は、インピーダンス変
換を行うバッファ回路２５を介してＥＣＵ４０に取り込
まれる。また、バッファ回路２５の出力は、抵抗２６を
介して漏れ電流検出回路２７に取り込まれ、さらにその
出力が抵抗２８を介してバッファ回路２５の入力に取り
込まれる。抵抗２８は、１ＭΩ程度の抵抗値を有する。
この場合、イオン電流信号に漏れ電流が含まれなけれ
ば、燃焼イオンの発生期間以外においてバッファ回路２
５の入出力電圧が定電圧Ｖｃｃ（５Ｖ）に保持される。

【００２６】漏れ電流検出回路２７は、周知のサンプル
ホールド回路２９を備え、同サンプルホールド回路２９
のアナログスイッチ２９ａは、ＥＣＵ４０によりＯＮ／
ＯＦＦ制御される。具体的には、燃焼イオンの発生期間
以外でアナログスイッチ２９ａがＯＮ（閉鎖）され、漏
れ電流検出回路２７にイオン電流信号が取り込まれる。
また、サンプルホールド回路２９の出力（オペアンプ２
９ｂの出力）は、抵抗３０及びコンデンサ３１からなる
積分回路を介してオペアンプ３２に入力される。オペア
ンプ３２の非反転入力端子には基準電圧としての定電圧
Ｖｃｃ（５Ｖ）が接続されており、同オペアンプ３２
は、サンプルホールド回路２９の出力と定電圧Ｖｃｃと
の差に応じた電圧を出力する。

【００２７】従って、アナログスイッチ２９ａがＯＮさ
れた時に、サンプルホールド回路２９の出力（オペアン
プ２９ｂの出力）が基準となる「５Ｖ」に維持されてい
れば、オペアンプ３２の出力も「５Ｖ」で維持され、漏
れ電流検出回路２７からバッファ回路２５に電流が補給
されることはない。

【００２８】一方、同じくアナログスイッチ２９ａがＯ
Ｎされた時に、サンプルホールド回路２９の出力（オペ
アンプ２９ｂの出力）が基準となる「５Ｖ」に維持され
ていなければ、当該出力を「５Ｖ」に戻すようオペアン
プ３２から補正信号が出力される。このとき、漏れ電流
検出回路２７からバッファ回路２５に補正分の電流が補
給される。

【００２９】異常判定回路３３は、漏れ電流検出回路２
７内のオペアンプ３２の出力に接続されており、漏れ電
流の程度が許容範囲を越えたことを判定する回路として
構成されている。同回路３３には、異なるしきい値電圧
Ｖref1，Ｖref2を有する２つの比較器３４，３５が設け
られ、これら比較器３４，３５の出力はＥＣＵ４０に接
続されている。ここで、一方の比較器３４の反転入力端
子にはオペアンプ３２の出力電圧が入力され、非反転入
力端子にはしきい値電圧Ｖref1が入力される。また、他
方の比較器３５の非反転入力端子にはオペアンプ３２の
出力電圧が入力され、反転入力端子にはしきい値電圧Ｖ
ref2が入力される。

【００３０】しきい値電圧Ｖref1，Ｖref2は、漏れ電流
検出回路２７の出力の正常電圧域を設定するものであっ
て、所定電圧（１０Ｖ）を抵抗３６ａ，３６ｂ，３６ｃ
により分圧することにより、例えば、Ｖref1＝６Ｖ、Ｖref2＝４Ｖ、として規定されている。

【００３１】従って、漏れ電流が許容範囲内あれば、比
較器３４，３５の出力が共にＨレベルに維持されるのに
対し、オペアンプ３２の出力がしきい値電圧Ｖref1（６
Ｖ）を上回った場合、或いはオペアンプ３２の出力がし
きい値電圧Ｖref2（４Ｖ）を下回った場合など、漏れ電
流が許容範囲を越えた場合には、比較器３４，３５の出
力がＬレベルとなる。比較器３４，３５のＬレベル出力
は、異常判定信号としてＥＣＵ４０に取り込まれる。

【００３２】因みに、上記の如く検出されるイオン電流
信号は微弱電流であり、ノイズによる影響を受け易い。
そのため本実施の形態では、ノイズの影響を極力避ける
べく、前記バッファ回路２５、抵抗２６，２８、漏れ電
流検出回路２７及び異常判定回路３３を前記図１のグロ
ーリレー２０と一緒に、エンジンルームに配置される樹
脂ケース内に収容するようにしている。

【００３３】ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４１，ＲＯＭ４２，
ＲＡＭ４３，ＥＥＰＲＯＭ（不揮発記憶素子）４４等か
らなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されて
おり、前記のイオン電流信号を入力すると共に、その他
エンジンの暖機情報としての冷却水温信号や、エンジン
の回転情報としてのクランク角信号及び基準位置信号
（ＴＤＣ信号）や、負荷情報としてのアクセル信号を入
力する。そしてＥＣＵ４０は、前記入力する各信号に基
づいてグローリレー２０のＯＮ／ＯＦＦ制御や異常診断
などを実施する。また、ＥＣＵ４０は、異常の診断結果
に従い警告ランプ４５を点灯又は消灯する。

【００３４】上記イオン電流検出装置の動作を図５のタ
イムチャートを用いて説明する。但し、図５の時刻ｔａ
以前は、イオン電流信号に漏れ電流が含まれない状態を
示し、時刻ｔａ以降はイオン電流信号に漏れ電流が含ま
れる状態を示す。また同図において、（ａ）は、前記図
２の点Ａの電位（バッファ回路２５の出力）を、（ｂ）
は、アナログスイッチ２９ａのＯＮ／ＯＦＦ動作を、
（ｃ）は、前記図２の点Ｂの電位（サンプルホールド回
路２９の出力）を、（ｄ）は、前記図２の点Ｃの電位
（オペアンプ３２の出力）を、それぞれ示す。なおアナ
ログスイッチ２９ａは、燃焼イオンが発生していない期
間でＯＮされ、このスイッチＯＮの期間にてイオン電流
信号が漏れ電流検出回路２７に入力される。

【００３５】漏れ電流の無い正常時（時刻ｔａ以前）に
は、定電圧Ｖｃｃ（５Ｖ）がグロープラグ１に印加さ
れ、それにより、燃料の燃焼時にプラグ周辺のイオン密
度に応じた電流が流れる。このとき、イオン電流量に応
じた電圧がＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０では、
イオン電流信号に応じて失火検出や燃料噴射制御を実施
する。具体的には、イオン電流レベルに応じて失火検出
を行うと共に、燃料噴射量をフィードバック制御する。
また、イオン電流の発生時期に応じて燃料噴射時期をフ
ィードバック制御する。

【００３６】こうした漏れ電流の無い場合において、ア
ナログスイッチ２９ａがＯＮされた期間（例えば、図の
Ｔ１の期間）では、バッファ回路２５の出力、サンプル
ホールド回路２９の出力、オペアンプ３２の出力がいず
れも「５Ｖ」に保持される。つまり、漏れ電流検出回路
２７から補正電流が出力されることはない。

【００３７】一方、イオン電流検出装置のコネクタ等に
水がかかるなどして、漏れ電流が流れると、その漏れ電
流の相当分だけイオン電流信号（バッファ回路２５の出
力）が変動する（時刻ｔａ以降）。アナログスイッチ２
９ａがＯＮされた期間（図のＴ２の期間）では、漏れ電
流に相当する電流信号が漏れ電流検出回路２７に入力さ
れるため、サンプルホールド回路２９の出力並びにオペ
アンプ３２の出力も変動する。このとき、オペアンプ３
２の出力電圧が抵抗２８に印加され、漏れ電流に相当す
る補正電流に変換されてバッファ回路２５に供給され
る。

【００３８】こうした補正電流の供給に伴い、サンプル
ホールド回路２９の出力電圧が再び元の「５Ｖ」に戻
り、漏れ電流のずれ分が補正されて燃焼イオンによる電
流信号のみがバッファ回路２５から出力されるようにな
る。この場合、グロープラグ１にて検出されるイオン電
流信号に漏れ電流が含まれていても、同イオン電流信号
に基づく失火検出や燃料噴射制御が継続できる。

【００３９】次に、ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１により実
施される異常診断処理を図６のフローチャートを用いて
説明する。ＣＰＵ４１は、先ずステップ１０１で今現
在、漏れ電流の検出期間であるか否かを判別する。なお
ここで、漏れ電流の検出期間は、クランク角信号及び基
準位置信号（ＴＤＣ信号）を基に設定されている。そし
て、漏れ電流の検出期間であれば、ＣＰＵ４１はステッ
プ１０２に進んでアナログスイッチ２９ａをＯＮさせ、
漏れ電流の検出期間でなければステップ１０３に進んで
アナログスイッチ２９ａをＯＦＦさせる。

【００４０】その後ステップ１０４では、ＣＰＵ４１
は、異常判定回路３３の比較器３４，３５から異常判定
信号（Ｌレベル信号）が出力されているか否かを判別
し、異常判定信号が出力されていればステップ１０５に
進む。ＣＰＵ４１は、ステップ１０５で警告ランプ４５
を点灯させると共に、ＥＥＰＲＯＭ４４に漏れ異常の履
歴情報を格納し、その後本ルーチンを一旦終了する。

【００４１】また、前記ステップ１０４で異常判定信号
が出力されていないと判別されれば、ＣＰＵ４１はステ
ップ１０６に進み、今現在、失火検出期間であるか否か
を判別する。この失火検出期間は、例えばＴＤＣ付近の
所定のクランク角区間にて設定されている。そして、失
火検出期間であることを条件に（ステップ１０６がＹＥ
Ｓ）、ＣＰＵ４１は、ステップ１０７でイオン電流値を
読み込む。

【００４２】さらにその後、ＣＰＵ４１は、ステップ１
０８でイオン電流値が所定の失火判定値未満であるか否
かを判別する。イオン電流値≧失火判定値であれば、Ｃ
ＰＵ４１は失火していないとみなし、ステップ１０９で
警告ランプ４５を消灯させて本ルーチンを終了する。ま
た、イオン電流値＜失火判定値であれば、ＣＰＵ４１は
失火しているとみなし、ステップ１１０で警告ランプ４
５を点灯させると共に、ＥＥＰＲＯＭ４４に失火情報を
格納し、その後本ルーチンを終了する。

【００４３】なお、前記ステップ１０４が肯定判別され
る場合、すなわち異常判定回路３３から異常判定信号が
出力されている場合には、漏れ電流が許容範囲を越えて
いるので、イオン電流信号に基づく燃料噴射のフィード
バック制御などを一時的に中断するような指令が発信さ
れるようになっている。但し、異常判定信号が所定時間
以上、継続的に出力された場合にのみ、フィードバック
制御を中断するように構成することも可能である。

【００４４】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。（ａ）本実施の形態では、イオン電流信号に含まれる漏
れ電流を検出し、該検出した漏れ電流によるイオン電流
信号のずれを相殺するよう、バッファ回路２５に補正電
流を供給するようにした。この場合、漏れ電流が流れる
ような状態下にあっても、イオン電流信号が逐次補正さ
れ、同信号の検出ずれが解消される。その結果、イオン
電流信号を常に適正に得ることができ、ひいてはイオン
電流信号を用いた燃料噴射制御や失火検出が適正に実施
できる。このとき、漏れ電流が流れていても、制御動作
が必要以上に中断されるといった不都合を招くこともな
く、燃料噴射のフィードバック制御を好適に継続して、
燃費やエミッションの悪化が回避できる。

【００４５】特に、ディーゼルエンジン用のイオン電流
検出装置を対象とする本実施の形態では、過酷な使用環
境に晒されてグロープラグ以外の部品でも漏れ電流が発
生し、イオン電流信号に漏れ電流が含まれる可能性が高
くなるが、かかる場合にも適正なイオン電流信号を継続
的に得ることができる。

【００４６】（ｂ）また本実施の形態では、漏れ電流の
検出期間を燃焼イオンの発生期間以外とし、その検出期
間をアナログスイッチ２９ａのＯＮ／ＯＦＦにより設定
するようにした。つまり、イオン電流信号は、燃焼イオ
ンの発生時にはその時のイオン量に応じて変動するのに
対し、燃焼イオンの発生期間以外では所定電圧に維持さ
れる。この場合、イオン電流の発生期間以外でイオン電
流信号と所定電圧とを比較することにより、容易に且つ
精度良く漏れ電流が検出できる。

【００４７】（ｃ）イオン電流信号に含まれる漏れ電流
が所定の許容範囲を越えると、異常発生の旨を判定する
ようにした。この場合、漏れ電流が許容範囲外になると
異常発生情報が発信され、その情報がユーザ等に警告さ
れる。異常発生情報はその都度ＥＥＰＲＯＭ（不揮発記
憶素子）４４に格納されるため、修理工場等で行われる
故障診断が容易に実施できる。

【００４８】（ｄ）本実施の形態では、ディーゼルエン
ジンの第１気筒〜第４気筒の各グロープラグ１の信号線
１８，１９を共通化し、この信号線１８，１９を介して
グロープラグ１の通電動作やイオン電流検出を実施する
ようにした。従って、多気筒エンジンへの適用時におい
ても、構成の簡素化を図ることができる。

【００４９】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて実現できる。上記実施の形態では、イオン
電流信号に含まれる漏れ電流を検出する手段と、該検出
した漏れ電流によるイオン電流信号のずれを相殺するよ
う補正電流を供給する手段とを漏れ電流検出回路２７に
より構成したが、これらの手段をＣＰＵ４１によるソフ
トウエアの処理にて具体化するようにしてもよく、かか
る場合にも、既述の効果を得ることができる。

【００５０】異常判定回路３３における漏れ電流の許容
範囲（Ｖref1〜Ｖref2の範囲）は任意に変更して設定で
きる。また、イオン電流検出装置の具体化に際しては、
異常判定回路３３は必須要件ではなく、同回路３３を削
除して構成してもよい。

【００５１】本発明は、単気筒ディーゼルエンジンや、
４気筒以外の多気筒ディーゼルエンジンにも適用でき
る。多気筒エンジンに適用する場合、各気筒のグロープ
ラグ１に接続される信号線を気筒毎に設けてもよい。こ
の場合、構成部材は増えるものの、単一の特定気筒でノ
イズや漏れ電流が発生した際に、他の気筒への影響が抑
制される。

【００５２】グロープラグ１の形状を次のように変更し
てもよい。つまり、発熱体７とイオン検出用電極１４と
を別体とし、これらを電気的に接続する構成としてもよ
い。要は、耐熱性絶縁体８の一部に、露出電極部が設け
られた構成であればよい。また、上記実施の形態では、
オールセラミックタイプのグロープラグを使用したが、
他のグロープラグを使用してもよい。例えば、発熱体と
してのコイル状の金属線（例えば、タングステン線）を
セラミック材料からなる耐熱性絶縁体に埋設し、その金
属線の一部に、燃焼火炎に晒されるイオン検出用電極を
電気的に接続する。この場合にも、イオン電流検出機能
を兼ね備えた安価なグロープラグを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】グロープラグの通電回路を示す構成図。

【図２】イオン電流検出装置の概要を示す全体構成図。

【図３】グロープラグの概要を示す全体構成図。

【図４】グロープラグの要部を拡大して示す断面図。

【図５】実施の形態の作用を説明するためのタイムチャ
ート。

【図６】ＣＰＵによる異常診断処理を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…グロープラグ（セラミックグロープラグ）、７…発
熱体、８…耐熱性絶縁体、１４…電極部としてのイオン
検出用電極、２５…信号出力部としてのバッファ回路、
２７…漏れ電流検出回路、３３…異常判定回路、４０…
ＥＣＵ（電子制御装置）、４１…ＣＰＵ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体と耐熱性絶縁体の表面に露出した電
極部とが電気的に導通された構造のディーゼルエンジン
用グロープラグを用い、前記電極部に所定電圧を印加し
て燃料イオン電流を検出するイオン電流検出装置におい
て、イオン電流信号に含まれる漏れ電流を検出し、該検出し
た漏れ電流によるイオン電流信号のずれを相殺するよう
信号出力部に補正電流を供給することを特徴とするイオ
ン電流検出装置。
【請求項２】漏れ電流の検出期間を燃焼イオンの発生期
間以外とした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。
【請求項３】前記検出したイオン電流信号に含まれる漏
れ電流が所定の許容範囲を越えると、異常発生の旨を判
定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
イオン電流検出装置。