JPS585100Y2

JPS585100Y2 - 内燃機関のイオン電流測定装置

Info

Publication number: JPS585100Y2
Application number: JP1976042198U
Authority: JP
Inventors: 鹿島修
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1976-04-05
Filing date: 1976-04-05
Publication date: 1983-01-28
Also published as: JPS52132937U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は火花点火内燃機関に於て点火のためのスパーク
プラグを利用して燃焼状況を判別するためのイオン電流
を測定するイオン電流測定装置に関するものである。

このような測定装置として、特公昭４５−１１５９８号
公報に見られるごとく、イオン電流検出用抵抗に生じる
電圧変化を電気的測定装置であるブラウン管オシロスコ
ープに直接与え、その表示によって機関の燃焼状態を観
察するものが知られている。

かかる従来装置は、イオン電流検出用抵抗と並列に電気
的測定装置を接続し、その抵抗の両端の電圧を測定する
ものである。

しかるにこの装置は、電気的測定装置として高い耐電圧
、特に電源電圧により高い耐電圧が要求され、従って使
用し得る電気的測定装置が限定゛される問題がある。

また、従来装置においては、電気的測定装置は点火系の
接地から浮かした状態で使用されるため、耐ノイズ性が
劣る欠点がある。

さらに従来装置においては、入力信号に含まれる火花放
電に伴うノイズのために測定すべきイオン電流を正しく
測定することが難しいという問題□がある。

このように従来装置においては、（１）電気的測定装置
の耐電圧、（２）同装置め耐ノイズ、および（３）同装
置への入力信号に含□まれるノイズ、に関して実用上の
問題を有している。

なお、（３）の信号ノイズ対策としてのみ着目すれば、
イオン電流検出用抵鉦と並列（従って電気的測定装置と
も並列になる）に、高周波ノイズを吸収するためのコン
デンサを接続することも、−案として考え得るが、その
コンデンサにおける充放電作用が逆に正規のイオン電゛
流に対して悪影響を与えてしまう。

また、上記の（１）耐電圧、（２）耐ノイズについての
問題を解決することはできない。

本考案は上記の（１）、（２）、（３）の問題
点を解決した実用上有益な内燃機関のイオン電流測定装
置を提供することを目的とするものである。

この目的を達成するため、本考案は電気的測定装置を抵
抗と並列接続するという従来装置の接続関係を破棄し、
イオン電流変化を検出するため交流結合コンデンサを介
して直流成分を除いた信号電圧として電気的測定装置に
与えるようにした特徴を有する。

従って本考案によれば、電気的測定装置は特別に優れた
耐電圧性を必要とせず、また点火系と共通接地して用い
ることが可能である。

さらにこの接地に加えて本考案は、電気的測定装置の入
力端子と接地との間にスイッチ素子を設け、信号発生手
段から生じる時間信号によってこのスイッチ素子を閉じ
ることにより、電気的測定装置の誤測定を防止し、しか
も大きなノイズからは電気的測定装置を保護するように
した特徴を有する。

本考案によると信号発生手段は、内燃機関の点火時点に
同期して所定長さの時間信号を生じるものが使用される
。

従って、特別に点火ノイズを分別するように検知器を設
けて、その検知器の出力で信号入力をマスクするといっ
た、複雑な構成は必要としない。

以下本考案を図に示す一実施例について説明する。

まず第１図において、１はバッテリ、２はイグニッショ
ンコイル、３はコンデ、ンサ、４はブレーカ接点、５は
ディストリビュータ、（ｉａｙ６ｂｙ６ｃ、６
ｄはスパークプラグで、負極性の点火用高電圧の印加に
て点火火花を発生するものである。

以上の構成は一般的な内燃機関に配備されているもので
あるため詳細な説明は省略する。

１００は前記スパークプラグ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを
利用して燃焼時に発生するイオン量をイオン電流に変換
する変換回路であり、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは前記点
火用高電圧を阻止するとともにイオン電流を通過させる
高圧整流器で、各スパークプラグ６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄに接続、シ、、ている。

８は前記イオン電流を電圧に変える保麺抵抗、９は前記
イオン電流を得るためにスパークプラグ６ａｙ６ｂ＝６
ｃ、６ｄに電圧印加する直流高圧電源、１０は前記イオ
ン電流にて保護抵抗Ｓの一端に発生する信号電圧の直流
、成分をカットして交流成分のみ取出す交流結合用コン
デンサである。

２００は前記ブレーカ接点４の信号を利用して点火時点
に同期した矩形パルスを発生する整形回路であり、ブレ
ーカ接点４が閉じているときトランジスタ１１がオフし
、ブレーカ接点４が開くとトランジスタ１１がオンする
ものである。

３００は前記矩形パルスの発生時にトリガされてスパー
ク時間に対応する所定時間幅の遮断信号を発生する単安
定マルチバイブレークであり、通常時にトランジスタ１
２がオフしてトランジスタ１３がオンしており、前記整
形回路２００のトランジスタ１１がオフして矩形パルス
が立下ると、トリガされてトランジスタ１２のコレクタ
電位が瞬時に低下し、トランジスタ１３がオフし、その
後所定時間を定めるための可変抵抗１４を通して時限コ
ンデンサ１５の充電電荷を除々に放電させ、所定時間が
経過したときトランジスタ１３が再びオン状態にもどる
ものである。

４００は前記遮断信号を受けてスイッチング作動するス
イッチング回路で、前記トランジスタ１３がオフして遮
断信号を発生している間のみトランジスタ１６がオフし
て前記変換回路１００のコンデンサ１０より取出す出力
信号を遮断するものである。

５００は前記イオン電流の変化を波形形式にて表示する
ブラウン管オシロスコープで、前記遮断信号の発生中は
その表示が消され、その遮断信号の消滅後のイオン電流
の変化のみを表示しており、イオン電流の変化を検出す
る検出手段を構成している。

さらに、整形回路２００、単安定マルチバイブレーク３
００、およびスイッチング回路、４００にてスパーク時
間に対応する所定時間の間前記ブラウン管オシロスコー
プ５００への信号印加を遮断する遮断手段を構成してい
る。

次に、上記の構成においてその作動を説明する。

点火装置のブレーカ接点、４が開くとイグニッションコ
イル２に点火用高電圧が誘起され、ディストリビュータ
５を介してスパークプラグ６ａ、６ｂ。

６ｃ、６ｄの一つにその点火用高電圧が印加されてスパ
ークを発する。

一方、ブレーカ接点４の開閉により整形回路２００が矩
形パルスを発生し、この矩形パルスの立下り時点に単安
定マルチバイブレーク３００がトリガさ札ブレーカ接
点４の開時点より所定時間幅の遮断信号を作る。

この遮断信号によりスイッチングトランジスタ１６をオ
ンさせる。

このとき、スパークプラグ６ａ、６ｂ。６ｃ、６ｄには
高圧整流器？ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを介して直流電源９
より常時電圧が印加されており、スパークプラグ６ａ、
６ｂ、６ｃ、６ｄのギャップ間に燃焼による火焔が到達
すると、火焔は導電性を有する為イオン電流回路が形成
され、電流が流れる。

この電流により火焔の抵抗に相当する電圧降下が生じ、
この電圧降下の変化分のみをコンデンサ１０を通じて取
出し、スイッチング回路４００のトランジスタ１５のオ
フ時にブラウン管オシロスコープ５００に印加する。

このとき、このブラウン管オシロスコープ５００には正
確なイオン電流の変化を表示することができる。

要するに、点火装置のブレーカ接点４が開き、スパーク
プラグ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに点火用高電圧が印加さ
れると、回路２００，３００を通して所定時間の間トラ
ンジスタ１６がオンし、変換回路１００より得られる信
号は遮断される。

そして、所定時間後トランジスタ１６がオフすると、変
換回路１００より得られるイオン電流の変化を示す信号
はブラウン管オシロスコープ５００に表示される。

尚、トランジスタ１６をオンする時間は単安定マルチバ
イブレータ３０．０の可変抵抗１４を変化させることに
より変゛更可能にしてあり、ブラウン管オシロスコープ
５００に表示される波形を観察しつつ適切な時間を設定
する。

従って、ブラウン管オシロスコープ５００にはノイズの
ない正確なイオン電流を表示でき、さらにこの信号をカ
ウンタ等の入力として使用することができ、燃焼の有無
の判別が極めて容易となる。

次に、本考案による装置の実験例を波形図にて示す。

第２図に於て、ａは整形回路２００より発生する矩形パ
ルス、ｂは点火用高電圧の電圧波形、Ｃは変換回路１０
０の出力信号、ｄはブラウン管オシロスコープ５００に
表示されるイオン電流、ｅは過早点火時のイオン電流を
示している。

上記第２図ｃ、ｄの波形により、遮断手段を構成する回
路２００，３００，４００にてノイズを消去したイオン
電流波形を観察できることが判る。

また、第２図ｅの如く過早点火を検出した場合にイオン
電流が二つの波形として表示されるため非常に見易く、
容易に判別できる利点がある。

また、過早点火のみを表示したい場合には、単安定マル
チバイブレーク３００の時間設定を長くして正規のイオ
ン電流を消去すれば、ブラウン管オシロスコープ５００
上に過早点火の波形のみを表示することが可能になる。

なお、前述の実施例に於ては遮断手段に単安定マルチバ
イブレーク３００を使用し、スイッチング回路４００の
トランジスタ１６のオン時間設定を手動で行うものを示
したが、これに限定されるものではない。

また、実施例では遮断手段の作動開始を示す信号として
、点火装置のブレーカ接点４の開閉を利用しているが、
イグニッションコイルの一次側に誘起される電圧をコー
ド被覆の外周から誘導電圧として取出し、これを信号源
としてもよく、同様にイグニッションコイルの二次側に
誘起される電圧を利用してもよい。

また、４気筒内燃機関の全気筒のイオン電流を測定する
ために、各スパークプラグ６ａ、６ｂｔ６ｃ、６ｄに
個別に高圧整流器７ａｐ７ｂｐ７Ｃｐ１ｄを持続するも
のを示したが、特定の気筒についてのみそのイオン電流
を測定する場合にはその気筒に対応するスパークプラグ
に接続した高圧整流器のみ残して、他の３個の高圧整流
器を取除けばよい。

さらに、電気的測定装置としてはブラウン管オシロスコ
ープ５００に限らず、例えばカウンタ回路などを用いて
イオン電流の発生頻度を検出してもよく、その他どのよ
うな形式のものを用いてもよい。

以上述べたように本考案においては、所期の目的を達成
し、電気的測定装置の耐電圧ならびに耐ノイズ性に優れ
、かつ入力信号に含まれるノイズに対する誤測定を防止
したものであって、しかも格別複雑な構成とせずに実現
できるという実用上優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる内燃機関のイオン電流測定装置の
一実施例を示す電気結線図、第２図は第１図中の各部信
号を示す信号波形図である。２・・・・・・イグニッションコイル、４・・・・・・
ブレーカ接点、５・・・・・・ディストリビュータ、６
ａ、６ｂ。５ｃ、（ｉｄ・・・・・・スパークプラグ、１００・・
・・・・変換回路、２００・・・・・・整形回路、３０
０・・・・・・単安定マルチバイブレータ、４００・・
・・・・スイッチング回路、５００・・・・・・電気的
測定装置をなすブラウン管オシロスコープ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）点火用高電圧をスパークプラグに印加して点火火
花を発生させる点火装置、を有する内燃機関において、整流器、保護用抵抗、および直流高圧電源の直列回路か
らなり、且つ前記スパークプラグと閉回路をなすように
接続され；前記スパークプラグの点火火花による燃焼に
て発生するイオン量を前記保護用抵抗の一端に信号電圧
として生しる変換回路と、 □ 前記変換用抵抗と交流結合コンデンサを介して接続され
このコンデンサを介して伝えられる信号電圧の変化を測
定する電気的測定装置と、前記スパークプラグの点火時
点に同期して所定長さの時間信号を生じる信号発生手段
と、前記コンデンサと電気的測定装置との接続点と接地
との間を開閉するよづに接続され、前記１・ □
・信号発生手段からの出力信号□’：ｊＦＢ答して前記時
間信号の発生している間は閉状態、そうでないときは開
状態となるスイッチ素子と、を設けることを特徴とする内燃機関のイオン電流測定装
置。
（２）前記信号発生手段が前記時間信号の時間長さを調
節可能に構成されていることを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第１項に記載の内燃機関のイオン電流測定装
置。