(57)【要約】【課題】素早いタイミングでイオン電流の検出を開始できるイオン電流検出回路を提供する。【解決手段】一次コイルＬ１と二次コイルＬ２が電磁結合された点火コイル１と、一次コイルＬ１の電流を制御するスイッチング素子２と、スイッチング素子２のＯＦＦ動作時にグランドに向けて放電する点火プラグＰＧと、コンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤ１を有し、点火プラグＰＧの放電時に、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧に対応してコンデンサＣ１が充電されるバイアス回路３と、コンデンサＣ１の放電電流を検出する電流検出回路４と、を有する。コンデンサＣ１の両端に、補助コンデンサＣ２及び補助ダイオードＤ４の直列回路を並列接続して、点火プラグＰＧの放電時に、補助コンデンサＣ２が充電されると共に、コンデンサＣ１が、補助ダイオードＤ４を経由して充電されるよう構成した。【選択図】図１
2010116825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルと二次コイルが電磁結合されてなる点火コイルと、前記一次コイルの電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のＯＦＦ動作時に前記二次コイルに誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグと、第一コンデンサＣ１及び第一ツェナーダイオードＺＤ１を有し、前記点火プラグの放電時に、前記高電圧に基づいて前記第一ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧に対応して前記第一コンデンサＣ１が充電されるバイアス回路と、前記第一コンデンサＣ１の放電電流を検出する電流検出回路と、を有して構成され、
前記第一コンデンサＣ１の両端に、補助コンデンサＣ２及び補助ダイオードＤ４の直列回路を並列接続して、
前記点火プラグの放電時に、前記補助コンデンサＣ２が充電されると共に、前記第一コンデンサＣ１が、前記補助ダイオードを経由して充電されるよう構成したことを特徴とするイオン電流検出回路。
【請求項２】
前記補助コンデンサＣ２は、第一コンデンサＣ１より静電容量が格段に小さい請求項１に記載のイオン電流検出装置。
【請求項３】
前記第一コンデンサＣ１の充電時における高圧側端子と、前記点火プラグの放電時における高圧側端子との間に第一ダイオードＤ１を配置して、前記点火プラグの高圧側端子の電位が降下すると前記第一ダイオードＤ１がＯＮ動作して、前記第一コンデンサＣ１、前記第一ダイオードＤ１、及び前記点火プラグを経由して、前記第一コンデンサＣ１の放電電流が流れるよう構成した請求項１又は２に記載のイオン電流検出装置。
【請求項４】
前記二次コイルと前記第一ツェナーダイオードＺＤ１との間に、前記第一ツェナーダイオードとは逆向きに第二ツェナーダイオードＺＤ２を配置した請求項１〜３の何れかに記載のイオン電流検出装置。
【請求項５】
前記第一と第二のツェナーダイオードは、その降伏電圧がほぼ同一に設定されている請求項４に記載のイオン電流検出装置。
【請求項６】
前記第一ツェナーダイオードＺＤ１及び前記第一コンデンサＣ１には、前記点火プラグの放電時とは逆方向の電流を阻止する第二ダイオードＤ２及び第三ダイオードＤ３が、各々接続されている請求項１〜５の何れかに記載のイオン電流検出装置。
【請求項７】
前記第三ダイオードは、前記コンデンサとグランドとの間に配置される請求項４に記載のイオン電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼により発生するイオン電流を、素早いタイミングで検出できるイオン電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンなどの内燃機関では、燃焼室に導入した空気及び燃料の混合気を、点火プラグの点火放電により燃焼させることでエネルギーを発生させている。このような内燃機関では、燃焼時、燃焼室内の分子がイオン化するので、適当なタイミングで点火プラグに高電圧を印加することで、イオン電流を取得することが可能となる。
【０００３】
そして、取得したイオン電流にノック信号が重畳しているか否かによってノッキング発生の有無を把握することが可能となる。なお、ノック信号の周波数は、内燃機関の構造により相違するが、例えば、５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度である。そして、イオン電流検出装置としては、例えば、特許文献１に記載の回路構成が知られている。
【特許文献１】特開２００６−０７７７６３号公報
【０００４】
図５は、特許文献１の回路構成を図示したものであり、このイオン電流検出装置では、スイッチング素子ＱのＯＦＦ遷移時に、点火コイルの二次コイルＬ２に図示の向きの高電圧を発生させることで、点火プラグＰＧが放電している。また、このＯＦＦ遷移時には、点火プラグＰＧの放電電流が、二次コイルＬ２→ツェナーダイオードＺＤ１１及びコンデンサＣ１１→ダイオードＤ２２の経路で流れて、コンデンサＣ１１が充電される。そして、放電電流が収束した後に、コンデンサＣ１１の両端電圧をバイアス電源として、破線の向きにイオン電流ｉが流れ、ＯＰアンプ３０からイオン電流ｉに対応する検出信号Ｒｆ＊ｉが出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の回路構成では、イオン電流が二次コイルＬ２を経由して流れるので、ノック信号の周波数に対するインピーダンスが増加して、微小レベルのノック信号を検出することが困難であるという問題がある。また、この回路構成では、点火プラグＰＧは、グランドを基点に放電するマイナス放電であって、グランドに向けて放電するプラス放電を実現できないという問題もある。
【０００６】
そこで、イオン電流経路に二次コイルＬ２を含まず、且つ、プラス放電を可能にする回路としては、例えば、特許文献２の回路構成が知られている。
【特許文献２】特開２００２−１８０９４９号公報
【０００７】
図６は、特許文献２の回路構成を図示したものであり、スイッチング素子ＱのＯＦＦ遷移時に、点火コイルの二次コイルＬ２に図示の向きの高電圧を発生させることで、点火プラグＰＧが放電している。また、このＯＦＦ遷移時には、一次コイルＬ１→抵抗Ｒ１１→ツェナーダイオードＺＤ１１及びコンデンサＣ１１→ダイオードＤ２２の経路でコンデンサＣ１１が充電される。そして、その後、点火プラグＰＧの両端電圧が降下すると、コンデンサＣ１１の両端電圧をバイアス電源として、破線の向きにイオン電流ｉが流れ、ＯＰアンプ３０から検出信号Ｒｆ＊ｉが出力されることになる。
【０００８】
図６の回路構成では、スイッチング素子ＱのＯＮ遷移時に点火プラグＰＧが放電しないよう、ＯＮ時放電防止用のダイオードＤ２０が配置されるのが通例である。また、スイッチング素子Ｑとしては、好適にはＩＧＢＰ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が使用され、ＩＧＢＴには、例えば、ツェナーダイオードＺＤが並列接続される場合が多い。
【０００９】
そのため、図６の回路構成では、コンデンサＣ１１の最大充電電圧は、ツェナーダイオードＺＤのブレークダウン電圧特性に依存することになり、例えば、コンデンサＣ１１の充電電圧を、２００Ｖ以上、例えば８００Ｖ程度まで増加しようとすると、これに対応する特別の絶縁設計や耐エネルギー設計が必要となり、点火回路を小型化・軽量化できないという問題がある。
【００１０】
また、図６の回路構成では、逆電流阻止用のダイオードＤ２１や、ＯＮ時放電防止用のダイオードＤ２０が必須となるので、点火プラグＰＧなど二次側の浮遊容量の充電電荷の放電経路がハイインピーダンスとなり、その分だけイオン電流の検出開始タイミングが遅れるという問題もある。
【００１１】
ここで、イオン電流の検出開始タイミングを早めても、そのことによる他の弊害が生じたのでは、検出開始タイミングを早めることの価値が半減する。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、弊害を生じることなく、素早いタイミングでイオン電流の検出を開始できるイオン電流検出回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明に係るイオン電流検出装置は、一次コイルと二次コイルが電磁結合されてなる点火コイルと、前記一次コイルの電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のＯＦＦ動作時に前記二次コイルに誘起される高電圧に基づいてグランドに向けて放電する点火プラグと、第一コンデンサＣ１及び第一ツェナーダイオードＺＤ１を有し、前記点火プラグの放電時に、前記高電圧に基づいて前記第一ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧に対応して前記第一コンデンサＣ１が充電されるバイアス回路と、前記第一コンデンサＣ１の放電電流を検出する電流検出回路と、を有して構成され、前記第一コンデンサＣ１の両端に、補助コンデンサＣ２及び補助ダイオードＤ４の直列回路を並列接続して、前記点火プラグの放電時に、前記補助コンデンサＣ２が充電されると共に、前記第一コンデンサＣ１が、前記補助ダイオードを経由して充電されるよう構成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明では、第一ツェナーダイオードＺＤ１や第一コンデンサＣ１を、スイッチング素子と直流的に分離できるので、スイッチング素子の耐圧を考慮することなく、コンデンサの充電電圧を最適レベルに設定することができる。
【００１５】
なお、本発明において、ツェナーダイオード、コンデンサ、ダイオードなどの名称は、同等の機能を発揮する電子素子の総称として使用しており、現実に流通している具体的な電子素子そのものを意味しない。したがって、カソード(cathode)端子は、一般的に、電流の流出端子を意味し、アノード(Anode)端子についても、一般的に電流の流入端子を意味するに過ぎない。
【００１６】
本発明では、第一コンデンサと補助コンデンサとが同一タイミングで、同一方向にほぼ同一レベルまで充電され、しかも、第一コンデンサは、補助ダイオードを経由して充電されるので、スイッチング素子のＯＮ遷移時に放電方向の電圧が加わっても、第一コンデンサの電荷が放電されることはなく、ＯＮ遷移時に弊害が生じない。
【００１７】
ここで、補助コンデンサの静電容量が、第一コンデンサより格段に小さければ、補助コンデンサからの放電電流による一次コイルへの悪影響が大幅に軽減される。好ましくは、補助コンデンサＣ２の静電容量は、第一コンデンサＣ１の１／１０００以下とすべきである。但し、補助コンデンサＣ２の静電容量は、点火プラグの浮遊容量と同等か、やや大きく設定すべきである。
【００１８】
また、前記第一コンデンサＣ１の充電時における高圧側端子と、前記点火プラグの放電時における高圧側端子との間に第一ダイオードＤ１を配置して、前記点火プラグの高圧側端子の電位が降下すると前記第一ダイオードＤ１がＯＮ動作して、前記第一コンデンサＣ１、前記第一ダイオードＤ１、及び前記点火プラグを経由して、前記第一コンデンサＣ１の放電電流が流れるよう構成するのが好適である。
【００１９】
また、前記二次コイルと前記第一ツェナーダイオードＺＤ１との間に、前記第一ツェナーダイオードとは逆向きに第二ツェナーダイオードＺＤ２を配置するのが好適である。このような構成を採ると、点火プラグの充電電荷を放電する経路が低インピーダンス化される。ここで、第一と第二のツェナーダイオードは、その降伏電圧がほぼ同一に設定されているのが好ましい。
【００２０】
前記第一ツェナーダイオードＺＤ１及び前記第一コンデンサＣ１には、前記点火プラグの放電時とは逆方向の電流を阻止する第二ダイオードＤ２及び第三ダイオードＤ３が、各々接続されているのが好ましく、特に、前記第三ダイオードは、前記コンデンサとグランドとの間に配置されるのが最適である。
【発明の効果】
【００２１】
上記した本発明のイオン電流検出装置によれば、弊害を生じることなく、素早いタイミングでイオン電流の検出を開始することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、実施例に係るイオン電流検出装置に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１は、実施例に係るイオン電流検出装置の回路図である。
【００２３】
図示の通り、このイオン電流検出装置は、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２が電磁結合された点火コイル１と、一次コイルＬ１の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子２と、コンデンサＣ１，Ｃ２及びツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を中心とするバイアス回路３と、バイアス回路３及び二次コイルＬ２に直列接続された点火プラグＰＧと、ＯＰアンプＡＭＰによる電流検出回路４とを中心に構成されている。
【００２４】
スイッチング素子２は、具体的にはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタInsulated Gate Bipolar Transistor）で構成されている。そして、ＩＧＢＴのゲート端子Ｇには、点火パルスＳＧが供給され、コレクタ端子Ｃは一次コイルＬ１に接続され、エミッタ端子Ｅはグランドに接続されている。また、ＩＧＢＴのコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅには、ツェナーダイオードＺＤのカソード端子Ｃとアノード端子Ａが接続されている。
【００２５】
点火コイル１を構成する一次コイルＬ１と二次コイルＬ２は、コイル巻線が逆相に巻かれ、スイッチング素子２がＯＦＦ遷移して一次コイルＬ１の電流が遮断されると、二次コイルＬ２に、図示の向きの高電圧が発生するよう構成されている。
【００２６】
バイアス回路３は、二次コイルＬ２の低圧側端子に接続されるツェナーダイオードＺＤ２と、ツェナーダイオードＺＤ２に接続されるツェナーダイオードＺＤ１及びダイオードＤ２の直列回路と、この直列回路に並列接続されるコンデンサＣ２及びダイオードＤ３の直列回路と、コンデンサＣ２に並列接続されるダイオードＤ４及びコンデンサＣ１の直列回路と、コンデンサＣ１とダイオードＤ３との接続点と点火プラグＰＧの高圧側端子との間に接続されるダイオードＤ１とを有して構成されている。
【００２７】
そして、ツェナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２，Ｃ１、ダイオドＤ３，Ｄ４を構成素子とする並列接続回路は、その一方がツェナーダイオードＺＤ２のアノード端子に接続され、他方がグランドに接続されている。
【００２８】
図示の通り、ダイオードＤ４のカソード端子は、コンデンサＣ２に接続され、アノード端子は、コンデンサＣ１に接続されている。そのため、グランドから上向きの電流が流れる場合には、コンデンサＣ１→ダイオードＤ４の充電経路だけでなく、コンデンサＣ２の充電経路が並列に機能することになる。一方、逆向きに電流が流れる場合には、コンデンサＣ２の放電経路のみが機能する。
【００２９】
この並列接続回路において、コンデンサＣ１は、イオン電流検出用のバイアス電圧が充電されるチャージコンデンサであって、例えば、０．０１〜０．０４４μＦ程度の静電容量を有している。一方、コンデンサＣ２は、スイッチング素子２のＯＮ遷移時に、過大な過渡電流が流れない放電経路を形成する補助コンデンサであって、点火プラグＰＧの浮遊容量Ｃｃと同等か、ややこれより大きい静電容量を有している。
【００３０】
なお、点火プラグＰＧの浮遊容量Ｃｃは、例えば２０ｐＦ程度であり、この場合には、補助コンデンサＣ２の静電容量は２０〜５０ｐＦ程度である。いずれにしても、チャージコンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２の静電容量は、Ｃ２≪Ｃ１であって、１０００＊Ｃ２＜Ｃ１の関係にある。
【００３１】
ツェナーダイオードＺＤ２は、スイッチング素子２のＯＮ遷移時に点火プラグＰＧが放電しないよう、そのカソード端子が二次コイルＬ２に接続されている。但し、本実施例では、通常のダイオードを使用するのではなく、あえてツェナーダイオードＺＤ２を使用している。したがって、ツェナーダイオードＺＤ２の両端に、自らの降伏電圧以上の電圧を受けた場合には、カソード端子からアノード端子に向けて逆方向電流が流れることになる。
【００３２】
ツェナーダイオードＺＤ１は、そのアノード端子がツェナーダイオードＺＤ２のアノード端子に接続されている。一方、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード端子はダイオードＤ２のカソード端子に接続されている。そのため、このツェナーダイオードＺＤ１及びダイオードＤ２の直列回路には、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏時に、図示上向きの電流は流れるが、図示下向きの電流は、ダイオードＤ２によって阻止されることになる。
【００３３】
ところで、この回路構成では、ツェナーダイオードＺＤ１とスイッチング素子２とが直流的に分離状態であるので、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧には、特段の上限がなく、適宜に高い降伏電圧を選択することができる。好ましくは、降伏電圧２００Ｖ以上のツェナーダイオードを使用するべきであり、本実施例では、一例として、降伏電圧３００Ｖ程度のツェナーダイオードＺＤ１を使用している。また、ツェナーダイオードＺＤ１と、ツェナーダイオードＺＤ２は、降伏電圧をほぼ同一に設定するのが好ましく、本実施例では、ツェナーダイオードＺＤ２の降伏電圧も３００Ｖ程度となっている。
【００３４】
ダイオードＤ３は、そのカソード端子がコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２に接続され、アノード端子がグランドに接続されている。また、ダイオードＤ３のカソード端子は、ダイオードＤ１のアノード端子にも接続されている。したがって、ダイオードＤ１がＯＦＦ状態であれば、コンデンサＣ１は、ダイオードＤ３→コンデンサＣ１→ダイオードＤ４の経路の図示上向きの充電電流によって充電可能となる。一方、ダイオードＤ１がＯＮ状態となると、コンデンサＣ１の充電電荷は、コンデンサＣ１→ダイオードＤ１の経路で放電可能となる。
【００３５】
電流検出回路４は、ＯＰアンプＡＭＰと、入力抵抗Ｒ１と、検出抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ２とを有して構成されている。ＯＰアンプＡＭＰは、単一電源Ｖｃｃで動作しており、非反転入力端子がグランドに接続されている。そして、ＯＰアンプＡＭＰの出力端子から、イオン電流検出信号Ｖｏｕｔが出力される。
【００３６】
入力抵抗Ｒ１は、コンデンサＣ１と、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子との間に接続されている。この入力抵抗Ｒ１は、例えば、１００ＫΩ程度の抵抗値を有して、検出抵抗Ｒ２→入力抵抗Ｒ１の経路で流れる電流値を適宜なレベルに制限している。
【００３７】
検出抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２とは互いに並列接続され、この並列回路がＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子と出力端子の間に接続されている。そのため、ＯＰアンプＡＭＰは、全体として積分回路として機能して耐ノイズ性を高めている。
【００３８】
図２〜図４は、実施例に係るイオン電流検出装置の動作内容を説明する図面である。図４のタイムチャートでは、点火プラグＰＧが火花放電を開始したタイミングＴ１から、火花放電終了タイミングＴ２を経て、イオン電流の検出が開始されるタイミングＴ３までを模式的に示している。なお、二次コイルＬ２の高圧端子側の電位Ｖｐは、点火プラグＰＧの電位に他ならない。したがって、図４には、点火プラグＰＧの電位Ｖｐと、ＯＰアンプＡＭＰの検出信号Ｖｏｕｔとを図示していることになるが、タイミングＴ３に至るまでの検出信号Ｖｏｕｔは図示省略している。
【００３９】
＜タイミングＴ１〜タイミングＴ２＞
先ず、点火パルスＳＧが立下がり、スイッチング素子２がＯＦＦ遷移するタイミングＴ１以後について、図２（ａ）と図４とを参照しつつ説明する。
【００４０】
スイッチング素子２がＯＦＦ遷移すると、二次コイルＬ２には、図２（ａ）に示す向きの高電圧が発生し、バイアス回路３→二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で放電電流ｉ１が流れる。その結果、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２は、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧に対応して、例えば３００Ｖまで急速に、図示の向きに充電される。この時、二次コイルＬ２の誘起電圧が、例えば１１００Ｖ程度であれば、放電動作状態の点火プラグＰＧの電位Ｖｐは、約８００Ｖ程度となる。
【００４１】
一方、ダイオードＤ３とダイオードＤ１の接続点の電位Ｖｃは、このタイミングでは、ダイオードＤ３の順方向電圧に対応して約１Ｖ程度である。そのため、ダイオードＤ１はＯＦＦ状態であって、コンデンサＣ１の充電電荷がダイオードＤ１を経由して放電することはない。なお、このタイミングでは、抵抗Ｒ２→抵抗Ｒ１の経路にも電流ｉ２が流れるので、検出信号Ｖｏｕｔは正の飽和電圧となる。
【００４２】
＜タイミングＴ２〜タイミングＴ３＞
その後、タイミングＴ２で火花放電が終了して、点火プラグＰＧの電位Ｖｐが降下し始める。図２（ｂ）及び図４（ｂ）は、この状態を図示したものであり、点火プラグＰＧの電荷が、二次コイルＬ２及びツェナーダイオードＺＤ２を経由して速やかに放電される状態を実線で示している。
【００４３】
ところで、図４（ｂ）には、ツェナーダイオードＺＤ２に代えてダイオードＤ’を配置した場合の動作を破線で示している。ＯＮ時放電を阻止するという意味では、ダイオードＤ’も有効に機能するが、ダイオードＤ’は、点火プラグＰＧの充電電荷の放電経路を限定することになるので、点火プラグＰＧの電位Ｖｐの降下速度が、図４（ｂ）の破線で示すように緩慢となる。
【００４４】
これに対して、本実施例では、点火プラグＰＧの充電電荷の放電経路にツェナーダイオードＺＤ２が配置されており、しかも、その降伏電圧が、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧と同程度（ここでは約３００Ｖ）に設定されている。そのため、降伏状態のツェナーダイオードＺＤ２、及び、バイアス回路３の浮遊容量や漏れ抵抗が、放電経路として有効に機能して、点火プラグＰＧの電位Ｖｐは速やかに降下する。なお、点火プラグＰＧの等価容量Ｃｃは、例えば、２０ｐＦ程度の小容量であるので、前記の放電経路が有効に機能することは、実験的にも確認済みである。
【００４５】
＜タイミングＴ３〜＞
その後、タイミングＴ３において、点火プラグＰＧの電位Ｖｐが、コンデンサＣ１のプラス側の電位Ｖｃ程度まで降下すると、ダイオードＤ１がＯＮ動作して、図３（ａ）に示すイオン電流ｉが流れ始める。なお、タイミングＴ３における点火プラグＰＧの電位Ｖｐは、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖｚに対応して、約３００Ｖ程度である。
【００４６】
ダイオードＤ１がＯＮ動作した後は、コンデンサＣ１の両端電圧をバイアス電圧として、検出抵抗Ｒ２→入力抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１→ダイオードＤ１→点火プラグＰＧの経路でイオン電流ｉが流れ、検出信号Ｖｏｕｔ＝ｉ＊Ｒ２がＯＰアンプＡＭＰから出力される。なお、このとき、ダイオードＤ４→コンデンサＣ２→ダイオードＤ１の経路でも電流が流れる。
【００４７】
この実施例では、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖｚを適宜に高く設定できるので、点火プラグＰＧの電位Ｖｐが、コンデンサＣ１のプラス側の電位Ｖｃに達するまでの経過時間が短く、その分だけ、素早くイオン電流の検出を開始することができる。
【００４８】
なお、図４（ａ）（ｂ）には、ツェナーダイオードＺＤ２に代えて、ダイオードＤ’を使用する場合であって、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖｚを、例えば３００Ｖに設定した場合と、例えば２００Ｖの場合とを破線で示している。いずれの場合も、ＯＮ時放電を防止するためダイオードＤ’を使用するので、本実施例のようにツェナーダイオードＺＤ２を使用する場合より、点火プラグＰＧの電位Ｖｐの降下速度が緩慢である（図４（ｂ）の破線参照）。
【００４９】
具体的に確認すると、ダイオードＤ’を使用して、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖｚを低く設定した場合には、図示の通り、タイミングＴ３”以降でないとイオン電流を検出することができない。これに対して、本実施例の構成によれば、Ｔ３とＴ３”の時間差τ２だけ早期にイオン電流を検出できる利点がある。
【００５０】
また、ダイオードＤ’を使用する場合には、例え降伏電圧を高く（例えば３００Ｖ）に設定しても、点火プラグＰＧの電位Ｖｐの降下速度が緩慢であるため、タイミングＴ３’以降でないとイオン電流を検出することができない。したがって、本実施例の構成によれば、ＯＮ時放電防止用のツェナーダイオードＺＤ２を使用することで、Ｔ３とＴ３’の時間差τ１だけ早期にイオン電流を検出できる利点がある。
【００５１】
＜スイッチング素子のＯＮ遷移時＞
続いて、スイッチング素子２が、点火パルスＳＧの立上りに対応して、ＯＮ遷移したときの動作を、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に基づいて説明する。
【００５２】
スイッチング素子２がＯＮ遷移すると、一次コイルＬ１に、図示の誘起電圧が発生すると共に、二次コイルＬ２には、逆向きの誘起電圧が発生する。図示の通り、二次コイルＬ２の誘起電圧は、コンデンサＣ１の充電電圧と同方向に発生するので、もし補助ダイオードＤ４や補助コンデンサＣ２が存在しない場合には、図３（ｃ）に示す短絡経路が機能することになる。
【００５３】
そのため、図３（ｃ）に示す回路構成であれば、コンデンサＣ１の充電電荷が放電して、ツェナーダイオードＺＤ２が降伏状態から復帰するまで、二次コイルＬ２に過大な短絡電流ｉｃが流れる。そして、二次コイルＬ２の短絡電流ｉｃに対応して、一次コイルＬ１にも、点火コイル１の巻数比に対応した過大電流が流れるので、スイッチング素子２に大きなストレスを与えることになる。
【００５４】
しかし、本実施例では、補助ダイオードＤ４と補助コンデンサＣ２を設けているので、スイッチング素子２のＯＮ遷移時には、例え短絡電流が流れても、それが極めて短時間で収束するので、スイッチング素子２に悪影響を与えることがない。したがって、本実施例によれば、スイッチング素子２のＯＮ遷移時にトラブルを生じることなく、イオン電流の検出タイミングを効果的に早めることができる。
【００５５】
以上、本発明の実施例の構成と効果について詳細に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例に係るイオン電流検出装置を示す回路図である。
【図２】図１のイオン電流検出装置の動作内容を説明する回路図である。
【図３】図１のイオン電流検出装置の動作内容を説明する回路図である。
【図４】図１のイオン電流検出装置の動作内容を説明するタイムチャートである。
【図５】従来技術を説明する回路図である。
【図６】別の従来技術を説明する回路図である。
【符号の説明】
【００５７】
Ｌ１    一次コイル
Ｌ２    二次コイル
１      点火コイル
２      スイッチング素子
３      バイアス回路
４      電流検出回路
ＰＧ    点火プラグ
Ｃ１    第一コンデンサ
ＺＤ１  第一ツェナーダイオード
Ｃ２    補助コンデンサ
Ｄ４    補助ダイオード
【図１】
2010116825.tif 000003
【図２】
2010116825.tif 000004
【図３】
2010116825.tif 000005
【図４】
2010116825.tif 000006
【図５】
2010116825.tif 000007
【図６】
2010116825.tif 000008