(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火コイルの１次側にイグナイタと、この２次側の一方に点火プラグと、当該２次側にイオン電流検出装置とエンジン制御部とを備える点火装置において、当該点火装置の２次側には２次インピーダンスを決定する２次インダクタンスと２次抵抗と浮遊容量コンデンサとが備えられ、これら２次インダクタンス（Ｌ２）と２次抵抗（Ｒ２）と浮遊容量コンデンサ（ＣＬ）のそれぞれの定数とイオン電流のノック周波数部分とがほぼ同じ位置になるように設定されることを特徴とするイオン電流検出装置を備える点火装置。
【請求項２】
点火コイルの１次側にイグナイタと、この２次側の一方に点火プラグと、当該２次側にイオン電流検出装置とエンジン制御部とを備える点火装置において、当該点火装置の２次側には２次インピーダンスを決定する２次インダクタンスと２次抵抗と浮遊容量コンデンサとが備えられ、これら２次インダクタンス（Ｌ２）と２次抵抗（Ｒ２）と浮遊容量コンデンサ（ＣＬ）のそれぞれの定数がイオン電流のノック周波数部分を明らかに検出できるように設定されることを特徴とするイオン電流検出装置を備える点火装置。
【請求項３】
点火コイルの１次側にイグナイタと、この２次側の一方に点火プラグと、当該２次側にイオン電流検出装置とエンジン制御部とを備える点火装置において、当該点火装置の２次側には２次インピーダンスを決定する２次インダクタンスと２次抵抗と浮遊容量コンデンサとが備えられ、これら２次インダクタンス（Ｌ２）と２次抵抗（Ｒ２）と浮遊容量コンデンサ（ＣＬ）のそれぞれの定数が２次インピーダンス（ＺＬ２）を増幅する如く設定されることを特徴とするイオン電流検出装置を備える点火装置。
【請求項４】
２次インダクタンス（Ｌ２）と２次抵抗（Ｒ２）と浮遊容量コンデンサ（ＣＬ）のそれぞれの定数がＺＬ２＝（Ｖｉ／Ｉ）−ＺＩおよびＱ＝Ｉｆｎ／Ｉ０＝（ＲＬ＋Ｒｉ）／ＲＬにより求められることを特徴とする請求項１乃至３記載のイオン電流検出装置を備える点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用の内燃機関に使用される点火装置に関し、特に気筒内に燃焼状態に応じて発生するイオン電流を検出する手段を備えた点火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイオン電流検出装置を備える点火装置部分の略回路図を図３に示す。図３において、昇圧トランスから構成される点火コイル１の１次側には１次電流を遮断（導通制御）するパワートランジスタ等から成るイグナイタ２が接続され、前記点火コイル１の２次側出力の一方には点火プラグ３が接続されるとともに、この他方にはイオン電流入力端子６を介してイオン電流検出装置４、さらにはエンジン制御部５が接続されている。前記イオン電流検出装置４は、充放電コンデンサ７と抵抗、定電圧ダイオ−ド、オペアンプで構成されている。
【０００３】
なお上記構成において、図３が示しているＶｉは、イオン電流検出装置４において点火コイル１の二次側の起電力により形成された印可電圧、Ｌ２は点火コイル１の二次インダクタンス、Ｒ２は点火コイル１の二次抵抗、ＣＬは点火コイル１の浮遊容量、Ｃは点火コイル１から点火プラグ３迄の浮遊容量、Ｒｉは燃焼ガスにより発生したイオンにより点火プラグ３のギャップ間に形成される抵抗分を示している。
【０００４】
次に、上述した図３に示す従来の点火装置およびイオン電流検出装置の動作について、図３中の各点から得られる信号波形を図示してある図４を参照しながら説明する。図４において、（ａ）はイグナイタ２のベース部分８の入力波形を、（ｂ）はイオン電流検出装置４の出力部分９の出力波形をそれぞれ示している。
【０００５】
周知の如くイグナイタ２のベ−ス部分８に図４の（ａ）に示すパルス波形（点火波形）が供給され、このパルス波形が立ち下がるときに、前記点火コイル１の２次側には高電圧が発生し、この高電圧によって点火プラグ３に点火が生じ、内燃機関の各気筒内の混合気に点火されることで燃焼が行われる。この燃焼において、燃焼ガス中にはイオン電流が流れる。
【０００６】
このイオン電流を含む燃焼ガスに、イオン電流入力端子６から、点火コイルの２次側から供給される起電力によりあらかじめ充放電コンデンサ７に充電された電圧を、この点火コイルの２次側を介して印加することで、流れるイオン電流、すなわち、イオン電流検出装置４の出力部分９の波形は図４の（ｂ）のようになる。この波形をエンジン制御部５に供給し、ここで気筒内の燃焼状態を判定し、点火状態の制御を行う。
【０００７】
上記イオン電流検出装置４からの出力結果は、燃焼が安定状態の場合には安定した波形が得られるが、逆に燃焼が不安定状態にある場合はバラツキの大きい波形となり、特に燃焼不具合によりノックが発生すると、この波形に諸内燃機関固有のノック周波数成分（ｃ）が現れる。
【０００８】
また、上記構成の点火装置には周波数特性が現れることが分かっており、ある特定の内燃機関について実際に流れるイオン電流Ｉの周波数特性を測定した結果を図２の（ｄ）波形に示す。図２が示すようにイオン電流Ｉの特性（ｄ）は共振点（ｅ）で減衰するような波形となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
周知の通り、イオン電流は微少な電流である。また、このイオン電流に発生するノック周波数成分はイオン電流と比較しても非常に小さいものであり、以上のように点火コイルの２次側を介してイオン電流検出する点火装置においては、点火コイルの２次側を介することでこの点火コイルの２次インピーダンスの影響により、イオン電流検出時に発生するノック周波数成分を検出することが出来ないという問題が生じている。すなわち、図２において説明すれば、内燃機関のノック周波数（ｆ）は、内燃機関の型式等によりばらつきがあり、図２に示す（ｄ）波形のようなイオン電流特性ではノック状態の検出が正確に行えないといった問題がある。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑み、点火コイルの２次側を介してもイオン電流に発生するノック周波数成分の検出性が向上する内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
点火コイルの１次側にイグナイタと、この２次側の一方に点火プラグと、当該２次側にイオン電流検出装置とエンジン制御部とを備える点火装置において、当該点火装置の２次側には２次インピーダンスを決定する２次インダクタンスと２次抵抗と浮遊容量コンデンサとが備えられ、これら２次インダクタンス（Ｌ２）と２次抵抗（Ｒ２）と浮遊容量コンデンサ（ＣＬ）のそれぞれの定数と検出されるイオン電流のノック周波数部分とがほぼ同じ位置になるように設定されるか、もしくは、２次インダクタンス（Ｌ２）と２次抵抗（Ｒ２）と浮遊容量コンデンサ（ＣＬ）のそれぞれの定数がイオン電流のノック周波数部分を明らかに検出できるように設定するか、もしくは、２次インダクタンス（Ｌ２）と２次抵抗（Ｒ２）と浮遊容量コンデンサ（ＣＬ）のそれぞれの定数が２次インピーダンス（ＺＬ２）を増幅する如く設定されていることを特徴とするイオン電流検出装置を備える点火装置とする。
【００１２】
【実施例】
本発明のイオン電流検出装置を備える点火装置の回路構成は、素子の定数を除けば上記従来技術で説明したものと同一であるが、この構成を図３に基づいて説明する。図３において、昇圧トランスから構成される点火コイル１の１次側には１次電流を遮断（導通制御）するパワートランジスタ等から成るイグナイタ２が接続され、前記点火コイル１の２次側出力の一方には点火プラグ３が接続されるとともに、この他方にはイオン電流入力端子６を介してイオン電流検出装置４、さらにはエンジン制御部５が接続されている。前記イオン電流検出装置４は、充放電コンデンサ７と抵抗、定電圧ダイオ−ド、オペアンプで構成されている。
【００１３】
なお上記構成において、図３が示しているＶｉは、イオン電流検出装置４において点火コイル１の二次側の起電力により形成された印可電圧を、Ｌ２は点火コイル１の二次インダクタンスを、ＲＬは点火コイル１の二次抵抗を、ＣＬは点火コイル１の浮遊容量を、ＺＬ２は前記Ｌ２、ＲＬ、ＣＬを合成した点火コイルの二次インピーダンスを、Ｃは点火コイル１から点火プラグ３迄の浮遊容量を、Ｒｉは燃焼ガスにより発生したイオンにより点火プラグ３のギャップ間に形成される抵抗分を、ＺＩは前記ＣとＲiを合成したイオンインピーダンスをそれぞれ示している。
【００１４】
また、図１には、前述の図３に示すイオン電流の流れる経路の等価回路を示すしている。以下図１と図３とを参照しながら説明すると、イオン電流の流れる経路はフィルタ回路になっており、この等価回路は周波数特性を有していることが分かる。なお図１においてＩはイオン電流を示している。
【００１５】
本発明においては、各素子の定数を設定することで、図２に示すような従来の共振点（ｅ）をこの内燃機関のノック周波数（ｆｎ）に重なる点（ｈ）に持ってくるものとし、さらに、Ｑ（フィルタの特性を表す係数）を大きくした特性（ｇ）のようにすることで、ノック周波数成分の検出性を向上させる。
【００１６】
上記において、点火コイルから点火プラグ迄の浮遊容量Ｃは諸内燃機関により決まっていて変更できないので、「各素子の定数を設定する」とは、点火コイルの二次インピーダンスＺＬ２、すなわち、点火コイルの二次インダクタンスＬ２と点火コイルの二次抵抗Ｒ２、点火コイルの浮遊容量ＣＬを設定して、イオン電流特性（ｇ）の波形になるようにすることで、これによりノック周波数成分の検出性を向上できる。
【００１７】
次に、それぞれの素子の設定方法について述べる。まず、イオン電流Ｉは次の数式１から４により求められる。
【００１８】
【数１】
0003611069.tif 000002
【００１９】
【数２】
0003611069.tif 000003
【００２０】
【数３】
0003611069.tif 000004
【００２１】
【数４】
0003611069.tif 000005
【００２２】
ここでＲｉは燃焼状態により、またＣとｆは諸内燃機関の構造により決まっており、また、Ｉは制御上必要となる値を設定することで決まるので、数式４を展開すると次の数式５のようになり、それぞれ決まった値を挿入することでＺＬ２が設定できる。
【００２３】
【数５】
0003611069.tif 000006
【００２４】
さらに、Ｑを大きくしたい時は、次のように設定する。まず、周波数≒０の場合の電流Ｉ０は数式６で求められ、また周波数がノック周波数ｆｎとなった場合の電流Ｉｆｎは数式７から求められる。
【００２５】
【数６】
0003611069.tif 000007
【００２６】
【数７】
0003611069.tif 000008
【００２７】
以上により、Ｑは数式８から求められる。
【００２８】
【数８】
0003611069.tif 000009
【００２９】
上記において、Ｒｉは燃焼状態により決まり、この値は数ＭΩから数十ＭΩである。したがってＲＬを小さくすることでＱを大きくすることができ、すなわち、ノック周波数成分を増幅することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したような点火装置にすることで、イオン電流に現れるノック周波数成分の検出性を向上すべく、点火コイルの２次インピーダンスを設定するで、イオン電流に発生するノック周波数成分の検出性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す点火装置の等価回路図である。
【図２】本発明の実施例および従来の点火装置のイオン電流Ｉの周波数特性を示した図である。
【図３】従来の点火装置の一例を示す構成図である。
【図４】図３の動作を説明するための波形である。
【符号の説明】
図において同一符号は同一、または相当部分を示す。
１  点火コイル
２  イグナイタ
３  点火プラグ
４  イオン電流検出装置
５  エンジン制御部
【図１】
0003611069.tif 000010
【図２】
0003611069.tif 000011
【図３】
0003611069.tif 000012
【図４】
0003611069.tif 000013