(57)【要約】【課題】一つの点火コイルで、点火時のノイズや点火電流によってイオン電流の検出性を低下することなく検出できる内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】一端がバッテリに、他端が一次電流を通電・遮断するためのスイッチング素子に接続された一次コイル、二次コイルおよび一次コイルと二次コイルとを磁気的に結合する鉄心とから構成される点火コイルを備え且つ点火コイルが絶縁ケース内に収納されるとともに絶縁樹脂で注型され、点火コイルは複数の出力端を有し、出力端は、二次コイルと接続されるとともに一次コイルに流れる電流を遮断した際に発生する高電圧を点火プラグに印加するために点火プラグに接続される高電圧出力端子と、少なくともバイアス用コンデンサを含むイオン電流検出回路と接続されるとともに内燃機関内の燃料の燃焼に伴い発生するイオン電流を検出するプローブに接続されるイオン電流検出用端子とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がバッテリに接続されるとともに他端が一次電流を通電・遮断するためのスイッチング素子に接続された一次コイル、二次コイルおよび上記一次コイルと上記二次コイルとを磁気的に結合する鉄心とから構成される点火コイルを備え且つ上記点火コイルが絶縁ケース内に収納されるとともに絶縁樹脂で注型される内燃機関用点火装置において、
上記点火コイルは複数の出力端を有し、
上記出力端は、上記二次コイルと接続されるとともに上記一次コイルに流れる電流を遮断した際に発生する高電圧を上記点火プラグに印加するために上記点火プラグに接続される高電圧出力端子と、少なくともバイアス用コンデンサを含むイオン電流検出回路と接続されるとともに内燃機関内の燃料の燃焼に伴い発生するイオン電流を検出するプローブに接続されるイオン電流検出用端子とからなることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
バイアス回路はチャージ電圧放電防止用のダイオード及び抵抗を介して上記バイアス用コンデンサと接続され、上記ダイオードのカソード側は上記スイッチング素子のコレクタ側に接続され、一次電流遮断時に上記一次コイルに発生する電圧を上記バイアス用コンデンサにチャージしてイオン電流検出用電源として用いることを特徴とする請求項１に記載する内燃機関用点火装置。
【請求項３】
上記プローブが点火用の点火プラグと同様なものであることを特徴とする請求項１または２に記載する内燃機関用点火装置。
【請求項４】
上記プローブとしての点火プラグはプラグブーツが装着されることを特徴とする請求項３に記載する内燃機関用点火装置。
【請求項５】
イオン電流が流れる経路および上記コンデンサのバイアス電流が流れる経路の素子は半田付けまたは溶接により接続することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載する内燃機関用点火装置。
【請求項６】
上記コンデンサの一端に接続したイオン電流検出用端子は、メッキ材または耐食性防止材で作製されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載する内燃機関用点火装置。
【請求項７】
上記二次コイルに接続した高圧出力用端子は、点火用の点火プラグにＨ／Ｔコードで接続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載する内燃機関用点火装置。
【請求項８】
上記プローブの端子は、メッキ材または耐食性防止材で作製されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載する内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用内燃機関の燃焼時にイオンを検出することにより内燃機関の燃焼状態を検知する機能を有する内燃機関用点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼状態を検出する手段として筒内で燃料が燃焼した際に発生するイオンを点火コイルに引き込み、これをイオン電流として検出する方法が知られている。このような点火コイル、すなわちイオン電流検出用点火コイルにおいては、点火コイル点火時のノイズや点火電流によって、イオン電流の検出が困難になることから二つの点火コイルを用いこの点火タイミングをずらしイオン電流を検出する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１４０４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしこのような方式を採用すると、点火コイルが二つ必要となりコストがかかり、点火コイルを設置するために必要なスペースが大きいためレイアウト性も低下するという問題がある。
【０００５】
この発明は上述の問題を解決するために提案されたものであって、一つの点火コイルで、点火時のノイズや点火電流によってイオン電流の検出性を低下することなく検出できる内燃機関用点火装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る内燃機関用点火装置は、一端がバッテリに接続されるとともに他端が一次電流を通電・遮断するためのスイッチング素子に接続された一次コイル、二次コイルおよび上記一次コイルと上記二次コイルとを磁気的に結合する鉄心とから構成される点火コイルを備え且つ上記点火コイルが絶縁ケース内に収納されるとともに絶縁樹脂で注型される内燃機関用点火装置において、上記点火コイルは複数の出力端を有し、上記出力端は、上記二次コイルと接続されるとともに上記一次コイルに流れる電流を遮断した際に発生する高電圧を上記点火プラグに印加するために上記点火プラグに接続される高電圧出力端子と、少なくともバイアス用コンデンサを含むイオン電流検出回路と接続されるとともに内燃機関内の燃料の燃焼に伴い発生するイオン電流を検出するプローブに接続されるイオン電流検出用端子とからなる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る内燃機関用点火装置の効果は、絶縁ケース内に収納され且つ絶縁樹脂により注型されており、イオン電流検出用のバイアス電圧として一次コイルに発生する電圧を用いるため、小型に構成できレイアウト性を損なうことはなく、コスト増加も抑制できることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置の回路図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置を内燃機関に取り付けた状態を示す図である。
この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置は、図１と図２に示すように、一次コイル３０の一端３１がバッテリ１０に接続され、他端３２が一次電流を通電・遮断するためのスイッチング素子２０に接続されている。鉄心５０を介して磁気的に結合する二次コイル４０の一端は高圧出力用端子７１に接続され、この高圧出力用端子７１には内燃機関に取り付けられている点火プラグ１１０が接続される。一次コイル３０、二次コイル４０および鉄心５０は絶縁ケース６０に内蔵され、隙間は絶縁樹脂により注型されている。
一端３１がバッテリ１０に接続されるとともに他端３２がスイッチング素子２０のコレクタに接続される一次コイル３０と、コレクタが一次コイル３０の他端と接続されるとともにエミッタが接地されるスイッチング素子２０とを合わせてバイアス回路と称す。
【０００９】
また、この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置は、イオン電流検出回路９０を備え、イオン電流検出回路９０は、イオン電流検出用端子７２にバイアス電圧を出力するようにイオン電流検出用端子７２に接続するコンデンサ８０と、コンデンサ８０に加わる電圧の上限を決めるツエナーダイオード８１と、コンデンサ８０に一次コイル３０で発生する電圧をチャージするダイオード９１及び抵抗９２と、イオン電流を検出する電流検出部９３とを有する。ダイオード９１のアノードはスイッチング素子２０のコレクタ（および一次コイル３０の他端３２）に接続され、ダイオード９１のカソードは抵抗９２を介してコンデンサ８０と接続されている。そして、イオン電流検出回路９０も絶縁ケース６０に内蔵されている。
【００１０】
内燃機関にはイオン電流検出用のプローブ１２０が取り付けられており、このプローブ１２０とイオン電流検出回路９０のイオン電流検出用端子７２とが出力線１３０により接続されている。そして、イオン電流が流れる経路およびコンデンサ８０のバイアス電流が流れる経路の素子は半田付けまたは溶接により接続されている。また、イオン電流検出用端子７２はメッキ材または耐食性防止材料を採用している。
【００１１】
次に、この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置の動作原理を説明する。
図示しないＥＣＵから入力される通電信号がＯＮされると一次コイル３０に一次電流が通電される。その後通電信号がＯＦＦされると一次側（スイッチング素子２０のコレクタ）に数百Ｖ程度の電圧が発生する。この電圧により一次コイル３０を介してイオン電流検出回路９０のコンデンサ８０に電圧がチャージされる。
また、一次電流の遮断に伴い二次コイル４０には数十ｋＶの電圧が発生し、この電圧により高圧出力用端子７１を介して接続されている点火プラグ１１０に高電圧が印加されることで、絶縁破壊を引き起こす。これにより内燃機関内の燃料が燃焼する。
また、イオン電流検出回路９０のコンデンサ８０にチャージされたバイアス電圧によって燃焼により発生するイオンをイオン電流として検出し、燃焼状態を検出できる。
【００１２】
この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置は、絶縁ケース６０内に収納され且つ絶縁樹脂により注型されており、イオン電流検出用のバイアス電圧を通電遮断時に一次コイル３０に発生する電圧を用いるため、小型に構成できレイアウト性を損なうことはなく、コスト増加も抑制できる。
また、バイアス電圧のためのコンデンサ８０がスイッチング素子２０とダイオード９１および抵抗９２を介して接続されているので、チャージされた電圧の低下も抑制でき、そのため正規点火タイミングの点火によって発生するイオン電流はもちろん、誤着火により燃料が燃焼した場合や放電中に筒内が高温になり自着火した場合においてもイオン電流を検出することができる。
【００１３】
なお、この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置では、１つの絶縁ケース６０に収納されているものをパッケージと称すと、１つのパッケージから１つの高圧出力用端子７１および１つのイオン電流検出用端子７２を設けたが、図３に示すように、二次コイル４０Ｂの両端から高圧出力を取り出す同時着火形式を取ったコイルとしたものでも良く、また、イオン電流検出用端子７２も２つ有し、図４に示すように、２つの高圧出力用端子７１とともに別気筒に接続したものでも良い。
また、図５に示すように、高圧出力用端子７１が１つで、イオン電流検出用端子７２を４つ有し一つの点火コイルで複数の気筒で発生したイオン電流を検出しても良い。
【００１４】
また、イオン電流検出用端子７２やこれと接続されるプローブ１２０の端子にメッキや耐食性防止材料を採用しているので、接触抵抗の増加や導通不良を防ぎイオン電流検出の信頼性を向上させることもできる。
また、イオン電流が流れる経路や、バイアス電流が流れる経路の接続を半田や溶接とすることで接触抵抗の増加や導通不良を防ぎイオン電流検出の信頼性を向上させることもできる。
また、イオン電流検出回路９０は、点火コイルの高電圧側、すなわち二次コイル４０と接続されていないため、点火時のノイズの重畳や、点火電流によるイオン電流の検出性悪化も起こらない。
また、イオン電流検出用のバイアス電圧を一次コイル３０から安定的に供給できるため、別電源の必要性や、バイアス電圧の低下によるイオン電流の検出性が低下することもない。
【００１５】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置を内燃機関の取り付けた状態を示す図である。
この発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置のイオン電流検出用のプローブ１２０の代わりに点火プラグ１１０Ｂを備えることが異なり、それ以外は同様であるので、同様なものには同じ符号を付記し説明を省略する。
【００１６】
この発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置では、イオン電流検出用のプローブとして従来から内燃機関に採用されている点火プラグを備えるので、耐久性などの信頼性は確保できており、専用のプローブよりも安価にできる。
また、点火プラグ１１０Ｂの側方電極をなくしたり中心電極を大きくしたりすることにより検出性をあげることもできる。
また、点火プラグ１１０Ｂの端子にメッキを施したり耐食性防止材料を採用したりすることにより接触抵抗の増加や導通不良を防ぎ、イオン電流検出の信頼性を向上させることもできる。
【００１７】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置を内燃機関に取り付けた状態を示す図である。
この発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置のイオン電流検出用の点火プラグ１１０Ｂにプラグブーツ１５０を装着したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様なものには同じ符号を付記し説明を省略する。
この発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置では、イオン電流を検出するイオン電流検出用端子７２から点火プラグ１１０Ｂの間にプラグブーツ１５０を装着するので、イオン電流検出経路の確実な接続を取ることができ、確実にイオン電流検出を行うことができる。
また、プラグブーツ１５０は一般の点火コイルに用いられるプラグブーツと異なり絶縁は行わなくてもよいため、耐電圧が低い安価な材料を採用したり絶縁のための構造をとらなくても良かったりして安価に製作することができる。
【００１８】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係る内燃機関用点火装置を内燃機関に取り付けた状態を示す図である。
この発明の実施の形態４に係る内燃機関用点火装置は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置の点火用の点火プラグ１１０を高圧出力用端子７１にＨ／Ｔコード１６０により接続していることが異なり、それ以外は同様であるので、同様なものには同じ符号を付記し説明を省略する。
この発明の実施の形態４に係る内燃機関用点火装置では、点火用の点火プラグ１１０をＨ／Ｔコード１６０を用いて接続するので、簡易な接続となりコストアップを抑えることができる。また、Ｈ／Ｔコード１６０を用いるので、例えばボア径違いの内燃機関に取り付けるような場合においても同一の点火プラグ１１０を用いることができるため、部品を共通化しコストリダクションを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置を内燃機関に取り付けた状態を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る他の内燃機関用点火装置の回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る他の内燃機関用点火装置を内燃機関に取り付けた状態を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る他の内燃機関用点火装置の回路図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置を内燃機関に取り付けた状態を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置を内燃機関に取り付けた状態を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る内燃機関用点火装置を内燃機関に取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  バッテリ、２０  スイッチング素子、３０  一次コイル、３１  （一次コイルの）一端、３２  （一次コイルの）他端、４０、４０Ｂ  二次コイル、５０  鉄心、６０  絶縁ケース、７１  高圧出力用端子、７２  イオン電流検出用端子、８０  コンデンサ、８１  ツエナーダイオード、９０  イオン電流検出回路、９１  ダイオード、９２  抵抗、９３  電流検出部、１１０、１１０Ｂ  点火プラグ、１２０  プローブ、１３０  出力線、１５０  プラグブーツ、１６０  Ｈ／Ｔコード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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