(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグに印加する高電圧を発生する電圧発生手段と、点火時に前記点火プラグの電極間で発生するイオン電流またはインピーダンスの変化を検出することにより着火・失火およびノックの有無を検出して、その検出信号を出力する検知信号発生手段とを備えた内燃機関の点火制御装置において、
前記検知信号発生手段が、点火プラグの電極間で発生するイオン電流またはインピーダンスの変化を検出することにより着火・失火を検出する着火失火検出手段と、前記点火プラグの電極間で検出されたイオン電流またはインピーダンスの変化からノックの有無を検出するノック有無検出手段と、前記着火失火検出手段およびノック有無検出手段の検出結果に対応するレベルの検知信号を発生し、この検知信号を単一の信号線から出力する検知信号出力手段とを備え、
前記検知信号出力手段が、前記着火失火検出手段の出力によりオン、オフする第１のトランジスタと、電源電圧とグランド間に第１のトランジスタと直列に接続されて、前記ノック有無検出手段の出力によりオン、オフする第２のトランジスタと、これらトランジスタに並列に、かつ接続部をこれらトランジスタの接続部に接続されて出力端子に接続される第１および第２の分圧抵抗とを備えたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項２】
前記検知信号発生手段から出力される検知信号に基づいて前記電圧発生手段における点火タイミングを調整する点火時期調整手段と、この点火時期調整手段に対し点火タイミングを決める信号を出力する制御手段とを備えた請求項１記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項３】
前記点火時期調整手段が、点火タイミングの時点から異なる時間経過後の検知信号のレベルを検出することにより着火・失火およびノックの有無を判定する請求項２記載の内燃機関の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の点火制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の内燃機関の点火制御装置の概要を示している。図８において、１はコイルイグナイタであり、このコイルイグナイタ１は、１次コイル２ａ、２次コイル２ｂからなる点火コイル３とイグナイタ部４等から構成されている。５は点火コイル３に電源電圧を供給する端子であり、１次コイル２ａ、２次コイル２ｂの一端が接続されている。１次コイル２ａの他端は、イグナイタ部４のスイッチング用のパワートランジスタに接続されている。６は内燃機関の制御回路であり、この制御回路６からコイルイグナイタ１のイグナイタ部４に通電信号が印加される。７は点火プラグであり、点火コイル３の２次コイル２ｂの他端が接続されて高電圧が印加される。
【０００３】
図８において、制御回路６からコイルイグナイタ１に通電信号が印加されると、イグナイタ部４のパワートランジスタがオン、オフし、１次コイル２ａへの通電が制御される。１次コイル２ａへの通電が遮断された瞬間、２次コイル２ｂに高電圧が発生し、この高電圧が点火プラグ７に印加され、点火プラグ７でスパークが発生する。
【０００４】
図９はイオン検知機能を有する従来の点火制御装置の別の例を示している。これは図８の構成にイオン波形処理回路８を加え、このイオン波形処理回路８に２次コイル２ｂの低電圧側を接続して制御回路６で制御するようにしたものである。点火プラグ７におけるスパーク発生後、エンジン燃焼室内に通常はイオンが発生する。これにより、点火プラグ７のギャップにインピーダンス変化が発生するので、それをグランドまたは＋Ｂに接続されている２次コイル２ｂの低電圧側に接続されたイオン波形処理回路８により検知、処理して、着火失火検知信号およびノック検知信号を制御回路６に出力する。
【０００５】
このように、従来においても、点火制御装置で着火失火検知およびノック検知が可能になり、インテリジェン化が急速に進んでいるが、それに伴い検知信号のための出力ピン数も増加し、スペース、コスト、ハーネス数の増加によりノイズが増大する等の問題が発生する。これは特に各気筒ごとにコイルイグナイタを配置する点火制御装置においては深刻な問題となる。例として１気筒で２信号を検知し、制御回路６に出力するシステムの場合、図１０に示すように、点火制御回路１個につき、電源、グランド、入力信号のための３ピンに、検知信号のための２ピンが加わるため、５ピンになる。それが４気筒の場合は計２０ピン、６気筒の場合は、計３０ピンとなり、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、構成が簡単で、端子（ピン）数が少なく、低コストの点火制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、イオン電流またはインピーダンス変化から着火・失火およびノックの有無を検出して、その検出結果に対応するレベルの検知信号を発生する検知信号発生手段を備え、その信号の取り出しを、着火失火検出手段およびノック有無検出手段にそれぞれ接続される２つのトランジスタとこれらトランジスタに並列に接続され、かつその接続点に自身の接続点が接続されて出力端子に接続される２つの分圧抵抗を備えた簡単な構成の検知信号出力手段を通じて行うことを特徴とするものであり、検知信号発生手段から出力される着火・失火およびノックの二つの検知信号を単一の信号線から出力できるため、構成が簡単で端子数（ピン数）を少なくすることができ、コイルイグナイタの小型化、コストの低減、およびハーネス数を少なくできることによるノイズ低減が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載された発明は、点火プラグに印加する高電圧を発生する電圧発生手段と、点火時に前記点火プラグの電極間で発生するイオン電流またはインピーダンスの変化を検出することにより着火・失火およびノックの有無を検出して、その検出信号を出力する検知信号発生手段とを備えた内燃機関の点火制御装置において、前記検知信号発生手段が、点火プラグの電極間で発生するイオン電流またはインピーダンスの変化を検出することにより着火・失火を検出する着火失火検出手段と、前記点火プラグの電極間で検出されたイオン電流またはインピーダンスの変化からノックの有無を検出するノック有無検出手段と、前記着火失火検出手段およびノック有無検出手段の検出結果に対応するレベルの検知信号を発生し、この検知信号を単一の信号線から出力する検知信号出力手段とを備え、前記検知信号出力手段が、前記着火失火検出手段の出力によりオン、オフする第１のトランジスタと、電源電圧とグランド間に第１のトランジスタと直列に接続されて、前記ノック有無検出手段の出力によりオン、オフする第２のトランジスタと、これらトランジスタに並列に、かつ接続部をこれらトランジスタの接続部に接続されて出力端子に接続される第１および第２の分圧抵抗とを備えたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置であり、着火・失火およびノックの有無を検出する検出信号が、２つのトランジスタと分圧抵抗を備えた検知信号出力手段を通じて単一の信号線から出力されるので、低コストで構成が簡単になり、端子およびハーネス数を少なくすることができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載された発明は、前記検知信号発生手段から出力される検知信号に基づいて前記電圧発生手段における点火タイミングを調整する点火時期調整手段と、この点火時期調整手段に対し点火タイミングを決める信号を出力する制御手段とを備えた請求項１記載の内燃機関の点火制御装置であり、着火・失火およびノックの有無を検出する検出信号が単一の信号線を通じて点火時期調整手段へ出力されるので、制御手段からは点火タイミング信号の入力だけで済み、構成が簡単になり、端子およびハーネス数を少なくすることができる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載された発明は、前記点火時期調整手段が、点火タイミングの時点から異なる時間経過後の検知信号のレベルを検出することにより着火・失火およびノックの有無を判定する請求項２記載の内燃機関の点火制御装置であり、着火・失火およびノックの有無を簡単に素早く判定することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における内燃機関の点火制御装置の構成を示している。図１において、１１はコイルイグナイタであり、電圧発生手段を構成する１次コイル１２ａ、２次コイル１２ｂからなる点火コイル１３とイグナイタ部１４を備えている。１５は点火コイル１３に電源電圧を供給する端子であり、１次コイル１２ａの一端が接続されている。１次コイル１２ａの他端は、イグナイタ部１４のスイッチング用のパワートランジスタに接続されている。１６は内燃機関の制御回路であり、この制御回路１６からコイルイグナイタ１１のイグナイタ部１４に通電信号が印加される。１７は点火プラグであり、点火コイル１３の２次コイル１２ｂの他端が接続されて高電圧が印加される。１８は検知信号発生手段としてのイオン波形処理回路であり、２次コイル１２ｂの低電圧側に接続されるとともに、検出した検知信号を１つの出力端子から出力する。
【００１８】
図２は上記イオン波形処理回路１８の内部構成を示している。図２において、２０は入力端子であり、この入力端子２０は、２次コイル１２ｂの一端に接続されている。２１は積分回路、２２はコンパレータであり、これらにより着火失火検出手段を構成し、入力端子２０に印加されたイオン電流を積分回路２１で積分した後、コンパレータ２２で所定値と比較することにより、着火信号・失火信号が得られる。２３はバンドパスフィルタ、２４は積分回路、２５はコンパレータであり、これらによりノック有無検出手段を構成し、入力端子２０に印加されたイオン電流をバンドパスフィルタ２３により高周波成分を通過させた後、高周波成分を積分回路２４で積分し、この積分値をコンパレータ２５で所定値と比較することにより、ノック有り・ノック無し信号が得られる。２６、２７はトランジスタであり、抵抗２８、２９、３０とともに検知信号出力手段を構成する。トランジスタ２６のベースにはコンパレータ２２の出力が印加され、失火有りの場合、トランジスタ２６はＯＮとなり、失火無しの場合、トランジスタ２６はＯＦＦとなる。トランジスタ２７のベースにはコンパレータ２５の出力が印加され、ノック有りの場合、トランジスタ２７はＯＮとなり、ノック無しの場合、トランジスタ２７はＯＦＦとなる。２９、３０はそれぞれ分圧抵抗であり、それぞれの接続点がトランジスタ２６、２７の接続点に接続されて出力端子３１に接続されている。
【００１９】
図３（Ａ）はイグナイタ入力信号を示し、図３（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は点火プラグ１７の電極間で得られるイオン電流の波形を示している。図３（Ｂ）は着火した際の波形、図３（Ｃ）はノッキングが生じた際の波形、図３（Ｄ）は失火の際の波形である。
【００２０】
図４は上記イオン波形処理回路１８の動作を説明するタイミング図である。図４（Ａ）はイグナイタ入力波形、図４（Ｂ）は着火でノック無しのイオン波形処理回路１８の出力波形図、図４（Ｃ）は失火でノック無しのイオン波形処理回路１８の出力波形図、図４（Ｄ）は着火でノック有りのイオン波形処理回路１８の出力波形図、図４（Ｅ）は失火でノック有りのイオン波形処理回路１８の出力波形図である。
【００２１】
以下、本実施の形態における動作について説明する。イグナイタ入力信号の立ち下がりのタイミング（図４（Ａ））で点火プラグ１７でスパークが発生し、着火してノックが発生しない場合には、図２のトランジスタ２６はＯＦＦ、トランジスタ２７もＯＦＦとなり、出力端子３１の電圧（Ｖout ）は、電源電圧（５Ｖ）に対して２．５Ｖ（抵抗２９、３０の抵抗値が同一）となる（図４（Ｂ））。
【００２２】
次に、イグナイタ入力信号の立ち下がりのタイミングで点火プラグ１７でスパークが発生し、失火しノックも発生しない場合には、トランジスタ２６はＯＮ、トランジスタ２７はＯＦＦとなり、出力端子３１の電圧（Ｖout ）は、電源電圧（５Ｖ）とほぼ同じ電圧（５Ｖ）となる（図４（Ｃ））。
【００２３】
また、イグナイタ入力信号の立ち下がりのタイミングで点火プラグ１７でスパークが発生し、着火したもののノックが発生した場合には、トランジスタ２６はＯＦＦ、トランジスタ２７はＯＮとなり、出力端子３１の電圧（Ｖout ）はアース電圧（０Ｖ）となる（図４（Ｄ））。
【００２４】
さらに、イグナイタ入力信号の立ち下がりのタイミングで点火プラグ１７でスパークが発生し、失火しノックも発生した場合には、トランジスタ２６はＯＦＦからＯＮになり、トランジスタ２７もＯＦＦからＯＮとなり、出力端子３１の電圧（Ｖout ）は、時間経過とともに５Ｖから０Ｖになる（図４（Ｅ））。
【００２５】
このようにして、図４（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示す信号が制御回路１６に入力されるため、制御回路１６で点火タイミングｔ０からｔ１、ｔ２時間経過後の電圧を検知することにより、着火・失火の有無およびノックの有無を検出することができる。
【００２６】
以上のように、上記実施の形態１によれば、イオン波形処理回路１８からの出力を単一の信号線（ピン）を通じて制御回路１６に出力することにより、制御回路１６が着火・失火およびノックの有無を検出できるので、図５のように、コイルイグナイタ１１の端子（ピン）を電源、グランド、入力信号の他に検知信号のための１ピンを追加するだけでよく、従来よりも１ピン減らすことができる。
【００２７】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態について図６を参照して説明する。説明の便宜上、図１に用いた符号が同様な構成要素に対し用いてある。上記実施の形態１においては、制御回路１６で点火タイミングを制御しているが、本実施の形態２では、コイルイグナイタ１１内に点火時期調整回路１９を設け、制御回路１６からは点火タイミング信号のみを出力し、点火時期調整回路１９で検出した着火・失火およびノック検知信号を基にコイルイグナイタ１１内で点火タイミングを調整させるようにしたものである。
【００２８】
図７は本実施の形態における動作タイミングを示す図である。図７において、通常時すなわちイオン波形処理回路１８の出力が２．５Ｖの時（図７（Ｂ））は、制御回路１６から点火タイミング信号（図７（Ａ））が点火時期調整回路１９へ送られ、そこからイグナイタ部１４へ通常のイグナイタ入力信号（図７（Ｃ））が送られる。失火時すなわちイオン波形処理回路１８の出力が５Ｖの時（図７（Ｄ））は、制御回路１６から点火タイミング信号（図７（Ａ））が点火時期調整回路１９へ送られるが、そこからイグナイタ部１４へはイグナイタ入力信号は送られない（図７（Ｅ））。ノック有り時すなわちイオン波形処理回路１８の出力が０Ｖの時（図７（Ｆ））は、制御回路１６から点火タイミング信号（図７（Ａ））が点火時期調整回路１９へ送られるが、そこからイグナイタ部１４へは点火時期を遅らせたイグナイタ入力信号（図７（Ｇ））が送られる。
【００２９】
このように、本実施の形態２においては、コイルイグナイタ１１内に設けた点火時期調整回路１９で、点火タイミングｔ０からｔ１、ｔ２時間経過後の電圧を検知することにより、着火・失火の有無およびノックの有無を検出することができ、また、制御回路１６からは点火タイミング信号のみをコイルイグナイタ１１に印加するだけとなり、実施の形態１では必要であった検知信号用の端子も不要となり、さらに端子およびハーネス数を少なくすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、上記実施の形態から明らかなように、複数の検知信号を、着火失火検出手段およびノック有無検出手段にそれぞれ接続される２つのトランジスタとこれらトランジスタに並列に接続され、かつその接続点に自身の接続点が接続されて出力端子に接続される２つの分圧抵抗を備えた検知信号出力手段により単一の信号線を通じて出力することができるため、構成が簡単になり、コイルイグナイタの小型化、コストの低減、およびハーネス数を少なくできることによるノイズの低減が可能となる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関の点火制御装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるイオン波形処理回路の電気回路図
【図３】本発明の実施の形態１におけるイグナイタ入力信号とイオン電流波形を示す波形図
【図４】本発明の実施の形態１における動作説明のためのタイミング図
【図５】本発明の実施の形態１におけるコイルイグナイタの端子構造を示す模式図
【図６】本発明の実施の形態２における内燃機関の点火制御装置のブロック図
【図７】本発明の実施の形態２における動作説明のためのタイミング図
【図８】従来の内燃機関の点火制御装置のブロック図
【図９】従来の内燃機関の他の点火制御装置のブロック図
【図１０】従来のコイルイグナイタの端子構造を示す模式図
【符号の説明】
１１  コイルイグナイタ
１２ａ  １次コイル
１２ｂ  ２次コイル
１３  点火コイル
１４  イグナイタ部
１５  電源端子
１６  制御回路
１７  点火プラグ
１８  イオン波形処理回路
１９  点火時期調整回路
２０  入力端子
２１  積分回路
２２  コンパレータ
２３  バンドパスフィルタ
２４  積分回路
２５  コンパレータ
２６、２７  トランジスタ
２８、２９、３０  抵抗
３１  出力端子
【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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