(57)【要約】  【課題】  従来、ＬＣ共振によるイオン検出電圧（コンデンサ電圧）の異常低下によりイオン電流の検出が困難であった領域でも、イオン電流を検出できるようにする。  【解決手段】  イオン電流検出回路において、コンデンサ１７と直列に積分抵抗２１を設け、ツェナーダイオード１５に対してコンデンサ１７と積分抵抗２１との直列回路を並列に接続する。点火プラグ１４の放電終了時の電圧が高いときに（放電終了直後のＬＣ共振が大きくなるときに）、多くのイオンが発生していても、放電終了直後のＬＣ共振時にコンデンサ１７に流れ込むイオン電流を積分抵抗２１によって制限することができ、ＬＣ共振が瞬間的に減衰されることを防止できる。これにより、イオン検出電圧（コンデンサ電圧）が異常低下することを防止でき、イオン電流を検出することが可能となる。  【選択図】  図１
2006029083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内の混合気が燃焼する際に発生するイオン電流を点火プラグを用いて検出するイオン電流検出装置において、
点火時に前記点火プラグの電極間に流れる点火電流によって充電され、点火後に充電電圧を前記点火プラグの電極間に印加してイオン電流を前記点火電流とは逆方向に流す電源となるコンデンサと、
前記コンデンサと並列に設けられ、前記点火電流によるコンデンサ充電時に該コンデンサの充電電圧を規制するツェナーダイオードと、
前記コンデンサとアースとの間に設けられ、前記イオン電流が流れるイオン電流検出抵抗と、
前記コンデンサと直列に設けられた積分抵抗と
を備えていることを特徴とするイオン電流検出装置。
【請求項２】
前記イオン電流検出抵抗に生じる電圧又は該イオン電流検出抵抗を流れる電流を検出することで前記イオン電流を検出する検出回路を備えている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】
前記積分抵抗を、前記コンデンサと前記イオン電流検出抵抗との間に設けることで、該積分抵抗を該イオン電流検出抵抗との間で検出電圧を分圧する分圧抵抗として共用することを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン電流検出装置。
【請求項４】
前記積分抵抗と前記コンデンサとの直列回路の時定数を１０〜１０００μｓｅｃの範囲内に設定したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のイオン電流検出装置。
【請求項５】
内燃機関の燃焼室内の混合気が燃焼する際に発生するイオン電流を点火プラグを用いて検出するイオン電流検出装置において、
点火時に前記点火プラグの電極間に流れる点火電流によって充電され、点火後に充電電圧を前記点火プラグの電極間に印加してイオン電流を前記点火電流とは逆方向に流す電源となるコンデンサと、
前記コンデンサと並列に設けられ、前記点火電流によるコンデンサ充電時に該コンデンサの充電電圧を規制するツェナーダイオードと、
前記コンデンサとアースとの間に設けられ、前記イオン電流が流れるイオン電流検出抵抗とを備え、
前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が２００Ｖ以上で、且つ、前記コンデンサの容量と該ツェナーダイオードのツェナー電圧との積で決まる該コンデンサの充電電荷量が１〜１０μＣの範囲内となるように設定されていることを特徴とするイオン電流検出装置。
【請求項６】
前記点火プラグは、複数の接地電極の先端を中心電極の外周側面に対向させた多極点火プラグであり、該接地電極と該中心電極の両方又はいずれか一方の放電部分に貴金属突起が設けれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のイオン電流検出装置。
【請求項７】
内燃機関の燃焼室内の混合気が燃焼する際に発生するイオン電流を点火プラグを用いて検出するイオン電流検出装置において、
点火時に前記点火プラグの電極間に流れる点火電流によって充電され、点火後に充電電圧を前記点火プラグの電極間に印加してイオン電流を前記点火電流とは逆方向に流す電源となるコンデンサと、
前記コンデンサと並列に設けられ、前記点火電流によるコンデンサ充電時に該コンデンサの充電電圧を規制するツェナーダイオードと、
前記コンデンサとアースとの間に設けられ、前記イオン電流が流れるイオン電流検出抵抗と、
前記点火プラグの放電時の吹き消え電圧を低下させる吹き消え電圧低下手段と
を備えていることを特徴とするイオン電流検出装置。
【請求項８】
前記吹き消え電圧低下手段は、複数の接地電極の先端を中心電極の外周側面に対向させた多極点火プラグを用いて、該接地電極と該中心電極の両方又はいずれか一方の放電部分に貴金属突起を設けることで、該点火プラグの放電時の吹き消え電圧を低下させることを特徴とする請求項７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、内燃機関の燃焼室内の混合気が燃焼する際に発生するイオン電流を点火プラグを用いて検出するイオン電流検出装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃焼状態を検出するために、例えば特許文献１（特開平１１−５０９４２号公報）に示すように、点火毎に点火プラグの電極間に流れるイオン電流を検出し、そのイオン電流信号に基づいて失火やノッキング等を検出する技術が開発されている。このイオン電流検出回路は、図２に示すように、点火プラグ１に高電圧を印加する点火コイル２の二次コイル２ａ側に設けられ、点火時に点火プラグ１の電極間に流れる点火電流によって充電されるコンデンサ３と、このコンデンサ３と並列に設けられて該コンデンサ３の充電電圧を規制するツェナーダイオード４と、コンデンサ３とアースとの間に設けられたイオン電流検出抵抗５と、このイオン電流検出抵抗５と並列に設けられて該イオン電流検出抵抗５の電圧を規制するツェナーダイオード６とから構成されている。このイオン電流検出回路は、点火時に点火プラグ１の電極間に流れる点火電流によってコンデンサ３に充電すると共に、その充電電圧をツェナーダイオード４で所定電圧に規制し、点火後にコンデンサ３の充電電圧によって点火プラグ１の電極間にイオン検出電圧Ｖk を印加することで、燃焼室内の混合気が燃焼する際に発生するイオンを点火プラグ１の電極で集めて、コンデンサ３に対してイオン電流を点火電流とは逆方向に流す。これにより、アース側からイオン電流検出抵抗５を通ってコンデンサ３に流れ込むイオン電流を、イオン電流検出抵抗５に生じる電圧によって検出したり、該イオン電流を電流センサで検出するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−５０９４２号公報（第１頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図３及び図４は、通常動作時と異常動作時の放電電圧Ｖp （点火プラグ１の電極間の電圧）、イオン電流Ｉion 、コンデンサ電圧Ｖc の挙動の一例を示すタイムチャートである。点火コイル２の二次コイル２ａには浮遊容量７があるため、この浮遊容量７と二次コイル２ａとによってＬＣ共振回路が形成される。このため、点火プラグ１の放電終了直後に点火コイル２の二次側の残留磁気エネルギによってＬＣ共振が発生して二次コイル２ａの電圧Ｖp が振動する。
【０００４】
図３に示すように、通常動作時は、点火プラグ１の放電終了時の点火コイル２の二次側の残留磁気エネルギが比較的小さいため、放電終了直後のＬＣ共振が比較的小さくなる。このため、コンデンサ電圧Ｖc は、放電終了直後に一時的に振動するものの、すぐに振動が収まり、最終的にコンデンサ電圧Ｖc がツェナーダイオード４で規制される一定電圧に維持される。これにより、通常動作時は、放電終了後（ＬＣ共振減衰後）に点火プラグ１の電極間に印加するイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）が確保され、イオン電流を検出することができる。
【０００５】
これに対して、図４に示すように、異常動作時は、点火プラグ１の放電終了時の点火コイル２の二次側の残留磁気エネルギが大きくなり、放電終了時の電圧Ｖe （吹き消え電圧）が高くなるため、放電終了直後のＬＣ共振の振幅が大きくなり、点火プラグ１の電極間に瞬間的に高い電圧が印加されることになる。一般に、低回転・低負荷領域では、イオン電流の発生タイミングがＬＣ共振の発生タイミングより遅くなるが、高回転・高負荷領域では、イオン電流の発生タイミングが早くなってＬＣ共振の発生タイミングと重なるようになる。このため、高回転・高負荷領域で、放電終了直後のＬＣ共振が大きくなると（点火プラグ１の電極間に高い電圧が印加されると）、燃焼時に生じた多量のイオンが瞬間的に点火プラグ１の電極に吸収されてＬＣ共振が瞬間的に減衰されてしまい、それによって異常低下したコンデンサ電圧Ｖc （イオン検出電圧Ｖk ）を回復させることができなくなる。このような状態になると、放電終了後（ＬＣ共振減衰後）に点火プラグ１の電極間に印加するイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）を確保できなくなってしまい、イオン電流を検出することができない。
【０００６】
図５は、放電終了時の電圧Ｖe が−１８ｋＶの時の放電終了時のイオン電流Ｉion とイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）との関係を表す図である。この図５から明らかなように、放電終了時のイオン電流Ｉion が増加するほど、イオン検出電圧Ｖk が低下し、放電終了時のイオン電流Ｉion が５００μＡを越えると、イオン検出電圧Ｖk が０Ｖとなってしまい、イオン電流を検出できなくなる。また、放電終了時の電圧Ｖe が高くなるほど、少ないイオン電流Ｉion でイオン検出電圧Ｖk が０Ｖとなる。従って、放電終了時の電圧Ｖe が高いときに（放電終了直後のＬＣ共振が大きくなるときに）、放電終了時に多くのイオンが発生していると、イオン電流を検出できなくなる。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、点火プラグの放電終了時の電圧Ｖe が高いときに（放電終了直後のＬＣ共振が大きくなるときに）、放電終了時に多くのイオンが発生していても、放電終了後（ＬＣ共振減衰後）に点火プラグの電極間に印加するイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）を確保することができて、従来、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下によりイオン電流の検出が困難であった領域でも、イオン電流を検出することができるイオン電流検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、点火時に点火プラグの電極間に流れる点火電流によって充電されるコンデンサと、このコンデンサと並列に設けられて該コンデンサの充電電圧を規制するツェナーダイオードと、前記コンデンサとアースとの間に設けられたイオン電流検出抵抗とを備えたイオン電流検出装置において、前記コンデンサと直列に積分抵抗を設けたものである。この構成によれば、点火プラグの放電終了時の電圧Ｖe が高いときに（放電終了直後のＬＣ共振の振幅が大きくなるときに）、多くのイオンが発生していても、放電終了直後のＬＣ共振時にコンデンサに流れ込むイオン電流を積分抵抗によって制限することができて、ＬＣ共振が瞬間的に減衰されることを防止でき、イオン検出電圧Ｖk が異常低下することを防止できる。これにより、放電終了時の電圧Ｖe が高いときに（放電終了直後のＬＣ共振の振幅が大きくなるときに）、多くのイオンが発生していても、放電終了後（ＬＣ共振減衰後）に点火プラグの電極間に印加するイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）を確保することができて、従来、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下によりイオン電流の検出が困難であった領域でも、イオン電流を検出することが可能となる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、イオン電流を検出する検出回路は、イオン電流検出抵抗に生じる電圧を検出しても良いし、イオン電流検出抵抗を流れる電流を検出するようにしても良い。いずれの場合でも、イオン電流を精度良く検出することができる。
【００１０】
ところで、積分抵抗は、コンデンサの両端子のどちらの端子に接続しても良いが、請求項３のように、積分抵抗をコンデンサとイオン電流検出抵抗との間に設ける場合は、積分抵抗を、イオン電流検出抵抗との間で検出電圧を分圧する分圧抵抗として共用するようにしても良い。このようにすれば、積分抵抗と分圧抵抗とを１つの抵抗で構成できるので、部品点数削減、低コスト化、小型化の要求を満たすことができる。
【００１１】
この場合、請求項４のように、積分抵抗とコンデンサとの直列回路（以下「ＲＣ直列回路」という）の時定数を１０〜１０００μｓｅｃの範囲内に設定するようにすると良い。要するに、ＲＣ直列回路の時定数が小さくなるほど、ＬＣ共振時にコンデンサに流れ込むイオン電流を制限する効果が小さくなるため、このイオン電流制限効果を実質的に生じさせるためには、時定数を１０μｓｅｃ以上にする必要がある。一方、ＲＣ直列回路の時定数が大きくなるほど、コンデンサの充電を完了するまでの時間が長くなるため、ＲＣ直列回路の時定数が大きくなりすぎると、点火プラグの放電時間（約１０００μｓｅｃ）内にコンデンサの充電を完了できなくなってしまう。このような事情を考慮して、ＲＣ直列回路の時定数を１０００μｓｅｃ以下に設定すれば、点火プラグの放電時間内にコンデンサの充電を完了することができる。
【００１２】
また、積分抵抗を持たないイオン電流検出装置であっても、請求項５のように、コンデンサの充電電圧を規制するツェナーダイオードのツェナー電圧を２００Ｖ以上で、且つ、コンデンサの容量と該ツェナーダイオードのツェナー電圧との積で決まる該コンデンサの充電電荷量を１〜１０μＣの範囲内となるように設定すれば、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題を解消できる。要するに、コンデンサの充電電荷量が小さくなるほど、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題が発生しやすくなるため、この問題を解消するためには、コンデンサの充電電荷量を１μＣ以上にする必要がある。一方、コンデンサの充電電荷量が大きくなるほど、コンデンサの充電を完了するまでの時間が長くなるため、コンデンサの充電電荷量が大きくなりすぎると、点火プラグの放電時間内にコンデンサの充電を完了できなくなってしまう。この観点から、コンデンサの充電電荷量を１０μＣ以下に設定する必要がある。
【００１３】
この場合、コンデンサの充電電荷量を増加させるために、コンデンサの容量を増加することが考えられるが、コンデンサの容量増加は、コンデンサの大型化を招き、イオン電流検出回路の回路基板にコンデンサを搭載することが困難となる。一方、コンデンサの充電電圧（ツェナーダイオードのツェナー電圧）を高くすれば、コンデンサの容量・サイズをさほど大きくすることなく、コンデンサの充電電荷量を増加させることが可能である。この観点から、ツェナーダイオードのツェナー電圧（コンデンサの充電電圧）を２００Ｖ以上に設定すれば、コンデンサの容量・サイズをさほど大きくすることなく、コンデンサの充電電荷量を１〜１０μＣの範囲内に容易に設定することが可能となる。しかも、ツェナーダイオードのツェナー電圧（コンデンサの充電電圧）を高くすれば、イオン検出電圧Ｖk を高くすることができるため、イオン電流の検出出力を大きくすることができて、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項７のように、点火プラグの放電時の吹き消え電圧を低下させる吹き消え電圧低下手段を設けた構成としても良い。放電時の吹き消え電圧を低下させれば、ＬＣ共振の振幅が小さくなって、イオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題が解消される。
【００１５】
この場合、請求項８のように、前記吹き消え電圧低下手段として、複数の接地電極の先端を中心電極の外周側面に対向させた多極点火プラグを用いて、該接地電極と該中心電極の両方又はいずれか一方の放電部分に貴金属突起を設けることで、該点火プラグの放電時の吹き消え電圧を低下させるようにすると良い。
【００１６】
多極点火プラグは、中心電極の面積を大きくできるため、燃焼ガス中のイオンを集めやすい点火プラグであるが、従来の多極点火プラグは、放電電圧、放電終了時電圧（吹き消え電圧）が共に高く、ＬＣ共振によってイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）が低下しやすいという欠点があった。この欠点を改善する手段として、多極点火プラグの接地電極と中心電極の両方又はいずれか一方の放電部分に貴金属突起を設ければ、接地電極と中心電極との間で火花放電が発生しやすくなって、放電終了時電圧（吹き消え電圧）が低下するため、ＬＣ共振の振幅が小さくなって、イオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題が解消される。
【００１７】
尚、上記構成の多極点火プラグは、請求項１〜５に係る発明にも使用可能である（請求項６）。これにより、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題をより確実に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１を図１乃至図５を用いて説明する。まず、図１に基づいてイオン電流検出回路の構成を説明する。点火コイル１１の一次コイル１２の一端は、バッテリ電圧が供給される電源供給端子（＋Ｂ）に接続され、該一次コイル１２の他端は、点火制御用のスイッチング素子（図示せず）に接続されている。点火コイル１１の二次コイル１３の一端は点火プラグ１４に接続され、該二次コイル１３の他端は、２つのツェナーダイオード１５，１６を介してアースに接続されている。
【００２０】
２つのツェナーダイオード１５，１６は互いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード１５にコンデンサ１７が並列に接続され、他方のツェナーダイオード１６にイオン電流検出抵抗１８が並列に接続されている。点火時に点火プラグ１４の電極１９，２０間に流れる点火電流によってコンデンサ１７を充電すると共に、その充電電圧をツェナーダイオード１５で所定電圧に規制し、点火後に、コンデンサ１７の充電電圧によって点火プラグ１４の電極１９，２０間にイオン検出電圧Ｖk を印加することで、燃焼室内の混合気が燃焼する際に発生するイオンを点火プラグ１９の電極１９，２０で集めて、コンデンサ１７に対してイオン電流を点火電流とは逆方向に流す。イオン電流検出抵抗１８と並列に接続されたツェナーダイオード１６は、イオン電流検出抵抗１８に生じる電圧を所定電圧（ツェナーダイオード１６のツェナー電圧）以下に規制する役割を果たす。
【００２１】
本実施例１の特徴は、コンデンサ１７と直列に積分抵抗２１を設け、ツェナーダイオード１５に対してコンデンサ１７と積分抵抗２１との直列回路を並列に接続したことである。この回路構成では、イオン電流は、アース側からイオン電流検出抵抗１８と積分抵抗２１を通ってコンデンサ１７に流れ込むと共に、イオン電流検出抵抗１８と積分抵抗２１との間の電位（イオン電流検出抵抗１８に生じる電圧）が電圧検出回路２２によって検出される。イオン電流検出抵抗１８と積分抵抗２１との間の電位は、イオン電流検出抵抗１８を流れるイオン電流に応じて変化するため、この電位を電圧検出回路２２によって検出することで、イオン電流を検出するようにしている。
【００２２】
この場合、積分抵抗２１の抵抗値は、イオン電流検出抵抗１８の抵抗値の１／２以下（より好ましくは１／３以下、最も好ましくは１／５以下）に設定されている。これは、積分抵抗２１の抵抗値が大きくなりすぎると、イオン電流検出抵抗１８の抵抗値に与える影響が大きくなり、回路抵抗値による電流ロスが無視できなくなり、検出電流特性に悪影響を及ぼすためである。
【００２３】
更に、本実施例１では、積分抵抗２１とコンデンサ１７とのＲＣ直列回路の時定数は、１０〜１０００μｓｅｃ（より好ましくは５０〜７５０μｓｅｃ、最も好ましくは１００〜５００μｓｅｃ）の範囲内に設定されている。要するに、このＲＣ直列回路の時定数が小さくなるほど、ＬＣ共振時にコンデンサ１７に流れ込むイオン電流を制限する効果が小さくなるため、このイオン電流制限効果を実質的に生じさせるためには、時定数を１０μｓｅｃ以上（より好ましくは５０μｓｅｃ以上、最も好ましくは１００μｓｅｃ以上）にする必要がある。一方、ＲＣ直列回路の時定数が大きくなるほど、コンデンサ１７の充電を完了するまでの時間が長くなるため、ＲＣ直列回路の時定数が大きくなりすぎると、点火プラグ１４の放電時間（約１０００μｓｅｃ）内にコンデンサ１７の充電を完了できなくなってしまう。従って、ＲＣ直列回路の時定数を１０００μｓｅｃ以下（より好ましくは７５０μｓｅｃ以下、最も好ましくは５００μｓｅｃ以下）に設定すれば、点火プラグ１４の放電時間内にコンデンサ１７の充電を完了することができる。
【００２４】
エンジン運転中は、エンジン制御用のマイクロコンピュータ（図示せず）から出力される点火信号の立ち上がりでスイッチング素子（図示せず）がオンして、バッテリから一次コイル１２に一次電流が流れ、その後、点火信号の立ち下がりでスイッチング素子がオフして、一次コイル１２の一次電流が遮断され、それによって、二次コイル１３に高電圧が電磁誘導されて、この高電圧が点火プラグ１４の電極１９，２０間に印加されることで、火花放電が発生する。
【００２５】
この際、点火電流（火花放電電流）は点火プラグ１４の接地電極２０から中心電極１９に流れ、二次コイル１３を経てコンデンサ１７に充電され、該コンデンサ１７の充電完了後は、該点火電流がツェナーダイオード１５，１６を経てアース側に流れる。
【００２６】
火花放電終了後は、コンデンサ１７の充電電圧によって点火プラグ１４の電極１９，２０間にイオン検出電圧Ｖk が印加され、混合気が燃焼する際に発生したイオンがイオン電流として点火プラグ１４の電極１９，２０間に流れる。このイオン電流は、中心電極１９から接地電極２０へ流れ、更に、アース側からイオン電流検出抵抗１８と積分抵抗２１を通ってコンデンサ１７に流れる。
【００２７】
図３に示すように、通常動作時は、点火プラグ１４の放電終了時の点火コイル１１の二次側の残留磁気エネルギが比較的小さいため、放電終了直後のＬＣ共振が比較的小さくなる。このため、コンデンサ電圧Ｖc は、放電終了直後に一時的に振動するものの、すぐに振動が収まり、最終的にコンデンサ電圧Ｖc がツェナーダイオード１５で規制される一定電圧に維持される。これにより、通常動作時は、放電終了後（ＬＣ共振減衰後）に点火プラグ１４の電極１９，２０間に印加するイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）が確保され、イオン電流を検出することができる。
【００２８】
また、点火プラグ１４の放電終了時の点火コイル１１の二次側の残留磁気エネルギが大きい場合は、図４に示すように、放電終了時の電圧Ｖe （吹き消え電圧）が高くなるため、放電終了直後のＬＣ共振の振幅が大きくなり、点火プラグ１４の電極１９，２０間に瞬間的に高い電圧が印加されることになる。このため、図２に示す従来のイオン電流検出回路では、放電終了時の電圧Ｖe が高いときに（放電終了直後のＬＣ共振の振幅が大きくなるときに）、多くのイオンが発生していると、放電終了直後のＬＣ共振時に多量のイオンが瞬間的に点火プラグ１の電極に吸収されてＬＣ共振が瞬間的に減衰されてしまい、それによって異常低下したコンデンサ電圧Ｖc （イオン検出電圧Ｖk ）を回復させることができなくなる。このような状態になると、放電終了後（ＬＣ共振減衰後）に点火プラグ１の電極間に印加するイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）を確保できなくなってしまい、イオン電流を検出することができない。
【００２９】
この対策として、本実施例１では、コンデンサ１７と直列に積分抵抗２１を設けているため、放電終了時の電圧Ｖe が高いときに（放電終了直後のＬＣ共振が大きくなるときに）、多くのイオンが発生していても、放電終了直後のＬＣ共振時にコンデンサ１７に流れ込むイオン電流を積分抵抗２１によって制限することができ、ＬＣ共振が瞬間的に減衰されることを防止できて、イオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）が異常低下することを防止できる。これにより、放電終了時の電圧Ｖe が高いときに（放電終了直後のＬＣ共振の振幅が大きくなるときに）、多くのイオンが発生していても、放電終了後（ＬＣ共振減衰後）に点火プラグ１４の電極１９，２０間に印加するイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）を確保することができて、従来、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下によりイオン電流の検出が困難であった領域でも、イオン電流を検出することが可能となる。
【００３０】
尚、本実施例１のように、積分抵抗２１をコンデンサ１７とイオン電流検出抵抗１８との間に設ける場合は、積分抵抗２１を、イオン電流検出抵抗１８との間で検出電圧を分圧する分圧抵抗として共用するようにしても良い。このようにすれば、積分抵抗２１と分圧抵抗とを１つの抵抗で構成できるので、部品点数削減、低コスト化、小型化の要求を満たすことができる。
【実施例２】
【００３１】
上記実施例１では、コンデンサ１７と積分抵抗２１との直列回路をツェナーダイオード１５と並列に設けたが、図６に示す本発明の実施例２のように、積分抵抗２１とイオン電流検出抵抗１８との直列回路をツェナーダイオード１６と並列に設け、該積分抵抗２１を分圧抵抗として共用するようにしても良い。本実施例２においても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３２】
図７に示す本発明の実施例３では、点火コイル１１側から見て、積分抵抗２１、コンデンサ１７、イオン電流検出抵抗１８の順序で直列接続し、積分抵抗２１とコンデンサ１７との直列回路をツェナーダイオード１５と並列に設けた構成としている。この構成でも、積分抵抗２１によってコンデンサ１７に流れ込むイオン電流を制限することができ、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題を解消することができる。
【００３３】
また、本実施例３では、イオン電流検出抵抗１８と直列に電流検出回路２３を設けて、イオン電流検出抵抗１８を流れるイオン電流を電流検出回路２３によって検出するようにしているが、この電流検出回路２３に代えて、前記実施例１，２と同様の電圧検出回路２２を設けるようにしても良い。
【００３４】
尚、前記実施例１，２において、電圧検出回路２２に代えて、実施例３と同様の電流検出回路２３を設けても良い。
【実施例４】
【００３５】
図８に示す本発明の実施例４では、前記実施例１〜３で用いた積分抵抗２１を省略した回路構成とし、コンデンサ１７の充電電圧を規制するツェナーダイオード１５のツェナー電圧を２００Ｖ以上（より好ましくは２５０Ｖ以上）で、且つ、コンデンサ１７の容量と該ツェナーダイオード１５のツェナー電圧との積で決まる該コンデンサ１７の充電電荷量を１〜１０μＣ（より好ましくは３〜７μＣ）の範囲内となるように設定することで、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題を解消するようにしている。その他の回路構成は、前記実施例１（図１）と同じである。
【００３６】
一般に、コンデンサ１７の充電電荷量が小さくなるほど、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題が発生しやすくなるため、この問題を解消するためには、コンデンサ１７の充電電荷量を１μＣ以上（より好ましくは３μＣ以上）にする必要がある。一方、コンデンサ１７の充電電荷量が大きくなるほど、コンデンサ１７の充電を完了するまでの時間が長くなるため、コンデンサ１７の充電電荷量が大きくなりすぎると、点火プラグ１４の放電時間内にコンデンサ１７の充電を完了できなくなってしまう。この観点から、コンデンサ１７の充電電荷量を１０μＣ以下（より好ましくは７μＣ以下）に設定する必要がある。
【００３７】
この場合、コンデンサ１７の充電電荷量を増加させるために、コンデンサ１７の容量を増加することが考えられるが、コンデンサ１７の容量増加は、コンデンサ１７の大型化を招き、イオン電流検出回路の回路基板にコンデンサ１７を搭載することが困難となる。一方、コンデンサ１７の充電電圧（ツェナーダイオード１５のツェナー電圧）を高くすれば、コンデンサ１７の容量・サイズをさほど大きくすることなく、コンデンサ１７の充電電荷量を増加させることが可能である。この観点から、ツェナーダイオード１５のツェナー電圧（コンデンサ１７の充電電圧）を２００Ｖ以上（より好ましくは２５０Ｖ以上）に設定すれば、コンデンサ１７の容量・サイズをさほど大きくすることなく、コンデンサ１７の充電電荷量を１〜１０μＣ（より好ましくは３〜７μＣ）の範囲内に容易に設定することが可能となる。しかも、ツェナーダイオード１５のツェナー電圧（コンデンサ１７の充電電圧）を高くすれば、イオン検出電圧Ｖk を高くすることができるため、イオン電流の検出出力を大きくすることができて、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３８】
図９は、ツェナーダイオード１５のツェナー電圧を２７０Ｖに設定した時のコンデンサ１７の容量、充電電荷量とイオン検出電圧低下率（コンデンサ電圧低下率）との関係を表す図である。コンデンサ１７の充電電荷量が１μＣ以下（ツェナー電圧が２７０Ｖの場合はコンデンサ１７の容量が０．００３７μＦ以下）になると、イオン検出電圧低下率がほぼ１００％となり、イオン電流を検出できなくなる。従って、イオン電流を検出するには、コンデンサ１７の充電電荷量を１μＣ以上にする必要があり、更に、充電電荷量を３μＣ以上に設定すれば、イオン検出電圧低下率を４０％以下にすることができ、イオン電流の検出性を高めることができる。
【実施例５】
【００３９】
本発明の実施例５では、回路構成は前記実施例４（図８）と同じであるが、図１０に示す構成の多極点火プラグ３０を用いて、放電時の吹き消え電圧を低下させる吹き消え電圧低下手段を構成したところに特徴がある。この多極点火プラグ３０は、複数の接地電極３１の先端を中心電極３２の外周側面に対向させると共に、該接地電極３１と該中心電極３２の両方（又はいずれか一方）の放電部分にＰｔチップ等の貴金属突起３３，３４を溶接接合することで、該多極点火プラグ３０の放電時の吹き消え電圧を低下させるようにしている。
【００４０】
一般に、多極点火プラグ３０は、中心電極３２の面積を大きくできるため、燃焼ガス中のイオンを集めやすい点火プラグであるが、従来の多極点火プラグは、放電電圧、放電終了時電圧（吹き消え電圧）が共に高く、ＬＣ共振によってイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）が低下しやすいという欠点があった。この欠点を改善する手段として、本実施例５のように、多極点火プラグ３０の接地電極３１と中心電極３２の両方（又はいずれか一方）の放電部分に貴金属突起３３，３４を設ければ、接地電極３１と中心電極３２との間で火花放電が発生しやすくなって、放電終了時電圧Ｖe （吹き消え電圧）が低下するため、ＬＣ共振の振幅が小さくなって、イオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題が解消される。
【００４１】
尚、上記構成の多極点火プラグ３０は、前記実施例１〜４でも使用可能である。これにより、ＬＣ共振によるイオン検出電圧Ｖk の異常低下の問題をより確実に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１のイオン電流検出回路の構成を示す電気回路図である。
【図２】従来のイオン電流検出回路の構成を示す電気回路図である。
【図３】通常動作時の放電電圧Ｖp （点火プラグ１の電極間の電圧）、イオン電流Ｉion 、コンデンサ電圧Ｖc の挙動の一例を示すタイムチャートである。
【図４】異常動作時の放電電圧Ｖp （点火プラグ１の電極間の電圧）、イオン電流Ｉion 、コンデンサ電圧Ｖc の挙動の一例を示すタイムチャートである。
【図５】放電終了時の電圧Ｖe が−１８ｋＶの時の放電終了時のイオン電流Ｉion とイオン検出電圧Ｖk （コンデンサ電圧Ｖc ）との関係を表す図である。
【図６】本発明の実施例２のイオン電流検出回路の構成を示す電気回路図である。
【図７】本発明の実施例３のイオン電流検出回路の構成を示す電気回路図である。
【図８】本発明の実施例４のイオン電流検出回路の構成を示す電気回路図である。
【図９】ツェナー電圧を２７０Ｖに設定した時のコンデンサ容量、充電電荷量とイオン検出電圧低下率との関係を表す図である。
【図１０】本発明の実施例５の多極点火プラグの主要部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１…点火コイル、１２…一次コイル、１３…二次コイル、１４…点火プラグ、１５，１６…ツェナーダイオード、１７…コンデンサ、１８…イオン電流検出抵抗、１９…中心電極、２０…接地電極、２１…積分抵抗、２２…電圧検出回路、２３…電流検出回路、３０…多極点火プラグ、３１…接地電極、３２…中心電極、３３，３４…貴金属突起
【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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【図９】
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【図１０】
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