(57)【要約】【目的】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を精度よく検出する内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】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、前記２次インダクタンス（Ｌ２）が５乃至１０Ｈに設定されて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。【選択図】図１
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【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、前記２次インダクタンス（Ｌ２）が５乃至１０Ｈに設定されて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】
点火コイルの放電持続時間が０．５ｍｓ乃至１．５ｍｓの範囲であ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を備える点火装置。
【請求項３】
点火コイルの磁気回路が閉磁路の鉄心構造からな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を備える点火装置。
【請求項４】
点火コイルがプラグホールに装着されるペン形点火コイルであ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を備える点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来より内燃機関用の点火装置においては、燃焼室内のイオン電流を検出することによって燃焼状態を検知し、点火時期やノック制御、失火検知といった制御に使用している。本出願人においても、過去に特許３６１１０６９号に示すように、微少なイオン電流からノック周波数成分を検出する出願を行ってきた。特許３６１１０６９号においては、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に鑑みてなされたものであった。
【特許文献１】特許３６１１０６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記特許においては、実際には２次インダクタンスと２次抵抗は内燃機関の要求性能の制約によって決まり、また浮遊容量コンデンサは構造によって決まるために、当該２次インダクタンスと２次抵抗及び浮遊容量コンデンサの調整は難しく、その具体的な最適値が明らかになっていなかった。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑み、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を精度よく検出する内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明では次のような構成とする。請求項１においては、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、前記２次インダクタンス（Ｌ２）が５乃至１０Ｈに設定されて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。
【０００６】
上記構成において、点火コイルの放電持続時間が０．５ｍｓ乃至１．５ｍｓの範囲であってもよいし、点火コイルの磁気回路が閉磁路の鉄心構造からなってもよいし、点火コイルがプラグホールに装着されるペン形点火コイルであってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
上記の通り２次インダクタンス（Ｌ２）を５乃至１０Ｈとすることで従来設定幅の広かった２次インダクタンス値をさらに絞り込むことができ、より検出精度のよいノック検出が可能となる。さらに放電持続時間においても０．５ｍｓ乃至１．５ｍｓの範囲に規定することでより一層精度のよいノック検出が可能になる。
【実施例】
【０００８】
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を図２に基づいて説明する。図２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。
【０００９】
なお上記構成において、図２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２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２次インダクタンスを、ＲＬは点火コイル１の２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２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。
【００１０】
また、図１には、前述の図２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２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。
【００１１】
また、本発明では近時の内燃機関の小型軽量の要求と、点火コイル搭載上の問題から、プラグホール内に磁気回路を持った構造の点火コイル（以下「ペン形点火コイル」）など、小型の点火コイルが普及している。従って、プラグホール内に磁気回路を持った構造のペン形点火コイルを実現するためには、磁気回路が開磁路となり、点火エネルギとしての２０〜５０ｍＪ、および０．５ｍｓ以上の放電持続時間を確保するため２次インダクタンスＬ２は１０〜２０Ｈが必要となっている。
【００１２】
ここで、標準的な内燃機関において、プラグホール内に磁気回路を持った構造の点火コイルの２次側  周波数特性を図３に示す。内燃機関のノック周波数は気筒内の構造（ボア径）などで決まるが５〜１０ＫＨｚ（図３中のａ区間）であるのに対し、２次側の共振部分は低く、この共振部分を周波数を高い方向に、すなわち、特許３６１１０６９に記載とおり２次抵抗ＲＬを小さく調整する必要がある。
【００１３】
Ｒ２は２次インダクタンスの巻線抵抗であるが、通常は構造を小さくするために、線径０．３〜０．６ｍｍで設定される。又、２次インダクタンスによっても決まってしまうため、この抵抗値の調整幅に限界がある。また、浮遊容量コンデンサは構造、すなわち、絶縁樹脂の材質、２次巻線のセクション幅など、複雑な要素で決まるため、その調整は困難である。したがって、２次インダクタンスＬ２により調整することにより、容易に周波数特性を調整することができる。
【００１４】
そこで、実験的に、この２次インダクタンスを調整して、測定した２次側周波数特性を図４に示す。図４のようにこのように、ノック周波数１０ＫＨｚ以下に設定するには、Ｌ２のインダクタンスは１０Ｈ以下すればよい。なお、２次インダクタンスをＬ２、２次浮遊容量をＣとすれば、ＬＣＲ回路の共振周波数ｆ０の式は次の数式１により示される。
【００１５】
【数１】
2007009788.tif 000003
【００１６】
したがって、この式で解る通り共振周波数ｆ０を高くするにはＬ２を小さくすればよく、図４の実験結果は妥当であると判断できる。
【００１７】
一方、２次インダクタンスと放電時間の関係を示す図５において、必要な放電時間（０．５ｍｓ以上）を確保するためにはＬ２＝５Ｈ以上は必要である。放電時間Ｔ２の式は、２次インダクタンスをＬ２、コイル２次インダクタンスの抵抗成分をＲ２、２次放電電流ピーク値をＩ２ｐ、誘導放電電圧をＶｇとすれば、次の数式２により示される。
【００１８】
【数２】
2007009788.tif 000004
【００１９】
従って、Ｌ２が大きいほど放電時間Ｔ２は長くなり、図５の実験結果は妥当である。以上のように、イオン電流によりノックを検出、かつ、点火性能を確保するには、Ｌ２を５〜１０Ｈにすることでその両方を可能とできる。これを実現する、すなわち２次インダクタンスＬ２を小さくする方策として、磁気回路を閉磁路とした構造とし、１次―２次インダクタンスの結合損失を抑えることによりＬ２が小さくても必要な放電時間（０．５ｍｓ以上）を確保した点火コイルが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の点火装置の等価回路を示す
【図２】点火装置の回路図の一例を示す
【図３】プラグホール内に磁気回路を持った構造の点火コイルの２次側周波数特性図を示す
【図４】２次インダクタンスを調整して測定した２次側周波数特性を示す
【図５】２次インダクタンスと放電時間の関係を示す
【符号の説明】
【００２１】
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007009788.tif 000008
【図５】
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