JP2014070506A

JP2014070506A - Ion current detection device

Info

Publication number: JP2014070506A
Application number: JP2012214906A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Izumi; 光宏泉; Isao Kusuhara; 功楠原; Masahiro Minamiguchi; 昌弘南口
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】イオン電流波形にオルタネータから発生するノイズが重畳すると、イオン波形のピーク値前後におけるノック判定において、オルタノイズ信号をノック信号と誤判定することがあると共に、イオン波形の減少後の失火判定においても、オルタノイズ信号により燃焼が継続されていると誤判定する問題が生じる。
【解決手段】２次コイル12の低圧側は、第２のダイオード52bと第４のツェナーダイオード50dとを介して前記第１のツェナーダイオード50aに接続され、２次コイル12の高圧側は第２のツェナーダイオード50bを介して点火プラグ40に接続され、２次コイルの低圧側と第２のダイオード52bの接続部が抵抗56を介してグランドに接地される。
【選択図】図１When noise generated from an alternator is superimposed on an ion current waveform, the knock noise determination before and after the peak value of the ion waveform may erroneously determine the alternator noise signal as a knock signal, and misfire determination after the ion waveform decreases. However, there is a problem in that it is erroneously determined that combustion is continued due to the alternator noise signal.
A low voltage side of a secondary coil is connected to the first Zener diode through a second diode and a fourth Zener diode, and a high voltage side of the secondary coil is connected to a second diode. The zener diode 50b is connected to the spark plug 40, and the connection between the low voltage side of the secondary coil and the second diode 52b is grounded via the resistor 56.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼により発生するイオン電流を検出するイオン電流検出装置に関するものである。 The present invention relates to an ion current detection device that detects an ion current generated by combustion of an internal combustion engine such as an automobile engine.

従来より、内燃機関の燃焼後にシリンダ内に発生するイオン電流を点火プラグから検出するイオン電流検出装置があり、検出したイオン電流から内燃機関に発生するノックの有無や内燃機関の失火を判定している。このようなイオン電流検出装置では、イオン電流経路に２次コイルを含まず、且つ、プラス放電にすることで、微小なノック信号を検出することを可能とし、例えば特開２０１０−１１６８２４号公報（以下「特許文献１」）が知られている。 Conventionally, there is an ion current detection device that detects from a spark plug an ion current generated in a cylinder after combustion of an internal combustion engine, and determines whether there is a knock generated in the internal combustion engine or misfire of the internal combustion engine from the detected ion current. Yes. In such an ion current detection apparatus, a secondary knock is not included in the ion current path, and a positive knock can be detected to detect a minute knock signal. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-116824 ( Hereinafter, “Patent Document 1”) is known.

上記特許文献１とするイオン電流検出装置の回路図を図７に示す。図７において特許文献１では、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２が電磁結合されてなる点火コイル１と、前記一次コイルＬ１の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子２と、前記スイッチング素子２のＯＦＦ動作時に前記二次コイルＬ２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ＰＧと、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ＰＧ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の降伏電圧のレベルまで前記コンデンサＣ１が充電されるバイアス回路３と、前記コンデンサＣ１の放電電流を検出する電流検出回路４と、を有して構成され、前記二次コイルＬ２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ＺＤ１とは逆向きに第二ツェナーダイオードＺＤ２を配置したことを特徴とするイオン電流検出装置が提案されている。 FIG. 7 shows a circuit diagram of the ion current detection device described in Patent Document 1. In FIG. 7, in Patent Document 1, an ignition coil 1 in which a primary coil L1 and a secondary coil L2 are electromagnetically coupled, a switching element 2 that controls ON / OFF of the current of the primary coil L1, and an OFF state of the switching element 2 are disclosed. A spark plug PG that discharges toward the ground based on a high voltage induced in the secondary coil L2 during operation, a capacitor C1 and a first Zener diode ZD1, and the high voltage when the spark plug PG is discharged. And a bias circuit 3 that charges the capacitor C1 to the breakdown voltage level of the first Zener diode ZD1, and a current detection circuit 4 that detects a discharge current of the capacitor C1, Between the secondary coil L2 and the first Zener diode ZD1, the first Zener diode ZD1 is Ion current detection apparatus characterized in that a second Zener diode ZD2 to the orientation has been proposed.

特開２０１０−１１６８２４号公報JP 2010-116824 A

しかしながら、上記従来のイオン電流検出装置では次のような問題が生じている。即ち、特許文献１では、二次コイルと第一ツェナーダイオードとの間に、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を配置することで、スイッチング素子のＯＮ遷移時に点火プラグＰＧが放電せず、素早いタイミングでイオン電流を検出し、微小なノック信号を検出することが可能となるが、自動車のバッテリや電装部品に電力を供給するオルタネータから生じるオルタネータノイズ（以下「オルタノイズ」）が重畳すると、オルタノイズとノック信号とを誤判定する恐れが生じる。 However, the conventional ion current detection device has the following problems. In other words, in Patent Document 1, the second Zener diode is disposed between the secondary coil and the first Zener diode in the opposite direction to the first Zener diode, so that the spark plug PG is discharged when the switching element is turned ON. It is possible to detect the ion current at a quick timing and detect a small knock signal, but the alternator noise (hereinafter referred to as “alternator noise”) generated from the alternator that supplies power to the battery and electrical parts of the car If superimposed, there is a risk of erroneous determination of alternator noise and knock signal.

図６は燃焼によってシリンダ内に発生するイオン波形のタイムチャートであり、図６（ａ）はオルタノイズが重畳した時のイオン波形のタイムチャート、図６（ｂ）は正常時（オルタノイズが重畳していない）のイオン波形のタイムチャートである。図６（ａ）及び図６（ｂ）において、Ｘ軸は時間を、Ｙ軸はイオン波形の大きさを示す。また、シリンダ内で発生するイオン波形を実線で示す。図６（ａ）の実線のようにイオン波形はピーク値まで上昇し、その後減少していくが、オルタネータの駆動時は、オルタノイズがイオン波形に重畳していることが示されており、このようなノック信号及びオルタノイズ信号は似ているため、ノック信号とオルタノイズ信号を正確に見極めることが困難である。さらに、イオン波形の減少後に重畳するオルタノイズは内燃機関に失火が発生しても、オルタノイズ信号により燃焼が継続されていると誤判定する場合もある。このようなオルタノイズはオルタネータ本体から発すると共に、オルタネータからバッテリや電装部品を結ぶハーネスを伝って発するものであり、特に点火コイルの２次コイルに対して磁束の乱れを発生する。 FIG. 6 is a time chart of ion waveforms generated in the cylinder by combustion, FIG. 6A is a time chart of ion waveforms when alternator noise is superimposed, and FIG. 6B is normal (alternate noise is superimposed). It is a time chart of the ion waveform. 6A and 6B, the X axis indicates time, and the Y axis indicates the ion waveform size. The ion waveform generated in the cylinder is shown by a solid line. As shown by the solid line in FIG. 6A, the ion waveform rises to the peak value and then decreases. However, when the alternator is driven, it is shown that the alternator noise is superimposed on the ion waveform. Since the knock signal and the alternator noise signal are similar, it is difficult to accurately determine the knock signal and the alternator noise signal. Further, the alternator noise superimposed after the decrease in the ion waveform may be erroneously determined that combustion is continued by the alternator noise signal even if misfire occurs in the internal combustion engine. Such alternator noise is generated from the alternator main body and also from the alternator through a harness connecting the battery and the electrical components, and particularly disturbs the magnetic flux with respect to the secondary coil of the ignition coil.

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、内燃機関の燃焼後にシリンダ内に発生するイオン電流を検出する際に、２次コイルに対して磁束の乱れを発生させるオルタノイズが重畳することを防ぐことができるイオン電流検出装置を提供することを目標とする。 The present invention has been made in view of the above-described problem, and prevents the superposition of alternator noise that causes magnetic flux disturbance on the secondary coil when detecting an ionic current generated in the cylinder after combustion of the internal combustion engine. It is an object of the present invention to provide an ion current detection device capable of performing the above.

上記課題を解決するために本発明は次のような構成とする。即ち、請求項１の発明においては、１次コイルと２次コイルが電磁結合されてなる点火コイルと、当該１次コイルに点火信号を供給するイグナイタと、前記２次コイルからの高電圧を放電する点火プラグと、第１のツェナーダイオード及びコンデンサからなるバイアス回路と、オペアンプからなるイオン電流検出回路と、から構成されるイオン電流検出装置において、前記２次コイルの低圧側は、第２のダイオードと第４のツェナーダイオードとを介して前記第１のツェナーダイオードに接続され、前記２次コイルの高圧側は第２のツェナーダイオードを介して前記点火プラグに接続され、前記コンデンサは前記第１のツェナーダイオードと並列に接続され、前記コンデンサと前記第１のツェナーダイオードの接続部と前記点火プラグとの間に第１のダイオードを接続し、前記２次コイルの低圧側と第２のダイオードの接続部が抵抗を介してグランドに接地され、前記第２のツェナーダイオードはアノード側を２次コイルの高圧側に接続し、前記第２のダイオードはカソード側を2次コイルの低圧側に接続し、このアノードを第４のツェナーダイオードのアノードに接続したことを特徴とするイオン電流検出装置とする。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows. That is, in the first aspect of the present invention, an ignition coil in which a primary coil and a secondary coil are electromagnetically coupled, an igniter that supplies an ignition signal to the primary coil, and a high voltage from the secondary coil are discharged. In the ion current detection device comprising an ignition plug, a bias circuit composed of a first Zener diode and a capacitor, and an ion current detection circuit composed of an operational amplifier, the low voltage side of the secondary coil is a second diode. And the fourth Zener diode are connected to the first Zener diode, the high voltage side of the secondary coil is connected to the spark plug via the second Zener diode, and the capacitor is connected to the first Zener diode. Connected in parallel with a Zener diode, between the capacitor and the connection portion of the first Zener diode and the spark plug The first diode is connected, the low voltage side of the secondary coil and the connection part of the second diode are grounded through a resistor, and the second Zener diode has the anode side on the high voltage side of the secondary coil The second diode is connected at the cathode side to the low voltage side of the secondary coil, and the anode is connected to the anode of the fourth Zener diode.

また、請求項２では、１次コイルと２次コイルが電磁結合されてなる点火コイルと、当該１次コイルに点火信号を供給するイグナイタと、前記２次コイルからの高電圧を放電する点火プラグと、第１のツェナーダイオード及びコンデンサからなるバイアス回路と、オペアンプからなるイオン電流検出回路と、から構成されるイオン電流検出装置において、前記２次コイルの低圧側は、直列接続の第２のツェナーダイオードと第２のダイオードと第４のツェナーダイオードとを介して前記第１のツェナーダイオードに接続され、前記２次コイルの高圧側は並列接続される第４と第５のダイオードを介して前記点火プラグに接続され、前記コンデンサは前記第１のツェナーダイオードと並列に接続され、前記コンデンサと前記第１のツェナーダイオードの接続部と前記点火プラグとの間に第１のダイオードを接続し、前記第２のツェナーダイオードと第２のダイオードの接続部が抵抗を介してグランドに接地され、前記第２のツェナーダイオードはカソードを２次コイルの低圧側に接続し、このアノードを前記第２のダイオードのカソードに接続し、このアノードを前記第４のツェナーダイオードのアノードに接続し、前記第４のダイオードのアノードと第５のダイオードのカソードを２次コイルに接続したことを特徴とするイオン電流検出装置とする。 According to a second aspect of the present invention, an ignition coil in which a primary coil and a secondary coil are electromagnetically coupled, an igniter that supplies an ignition signal to the primary coil, and an ignition plug that discharges a high voltage from the secondary coil And an ion current detection circuit comprising an operational amplifier, and a low-voltage side of the secondary coil is connected to a second Zener connected in series. The ignition is connected to the first Zener diode through a diode, a second diode and a fourth Zener diode, and the high voltage side of the secondary coil is connected to the ignition through the fourth and fifth diodes connected in parallel. Connected to a plug, and the capacitor is connected in parallel with the first Zener diode, the capacitor and the first Zener die A first diode is connected between the connection portion of the power supply and the spark plug, and the connection portion of the second Zener diode and the second diode is grounded through a resistor, and the second Zener The diode has a cathode connected to the low voltage side of the secondary coil, an anode connected to the cathode of the second diode, an anode connected to the anode of the fourth Zener diode, and an anode of the fourth diode. And the cathode of the 5th diode was connected to the secondary coil.

また、請求項３では、１次コイルと２次コイルが電磁結合されてなる点火コイルと、当該１次コイルに点火信号を供給するイグナイタと、前記２次コイルからの高電圧を放電する点火プラグと、第１のツェナーダイオード及びコンデンサからなるバイアス回路と、オペアンプからなるイオン電流検出回路と、から構成されるイオン電流検出装置において、前記２次コイルの低圧側は、直列接続の第２のツェナーダイオードと第２のダイオードと第４のツェナーダイオードとを介して前記第１のツェナーダイオードに接続され、前記２次コイルの高圧側は並列接続される第４と第５のダイオードを介して前記点火プラグに接続され、前記コンデンサは前記第１のツェナーダイオードと並列に接続され、前記コンデンサと前記第１のツェナーダイオードの接続部と前記点火プラグとの間に第１のダイオードを接続し、前記第１のダイオードのカソードと並列接続される第４第５のダイオードとの間に第４のツェナーダイオードを配置し、前記第２のツェナーダイオードと第２のダイオードの接続部が抵抗を介してグランドに接地され、前記第２のツェナーダイオードはカソードを２次コイルの低圧側に接続し、このアノードを前記第２のダイオードのカソードに接続し、このアノードを前記第４のツェナーダイオードのアノードに接続し、前記第４のダイオードのアノードと第５のダイオードのカソードを２次コイルに接続し、前記第４のツェナーダイオードはこのカソードを前記第１のダイオードのカソードに接続したことを特徴とするイオン電流検出装置とする。 According to a third aspect of the present invention, an ignition coil in which a primary coil and a secondary coil are electromagnetically coupled, an igniter that supplies an ignition signal to the primary coil, and an ignition plug that discharges a high voltage from the secondary coil And an ion current detection circuit comprising an operational amplifier, and a low-voltage side of the secondary coil is connected to a second Zener connected in series. The ignition is connected to the first Zener diode through a diode, a second diode and a fourth Zener diode, and the high voltage side of the secondary coil is connected to the ignition through the fourth and fifth diodes connected in parallel. Connected to a plug, and the capacitor is connected in parallel with the first Zener diode, the capacitor and the first Zener die A first diode is connected between the connection portion of the first electrode and the spark plug, and a fourth Zener diode is disposed between the fourth diode and the fifth diode connected in parallel with the cathode of the first diode. The connection portion of the second Zener diode and the second diode is grounded through a resistor, and the second Zener diode has a cathode connected to the low voltage side of the secondary coil, and the anode is connected to the second diode. The anode of the fourth Zener diode is connected to the anode of the fourth diode, the anode of the fourth diode and the cathode of the fifth diode are connected to a secondary coil, The Zener diode is an ion current detector characterized in that this cathode is connected to the cathode of the first diode.

また、請求項４では、１次コイルと２次コイルが電磁結合されてなる点火コイルと、当該１次コイルに点火信号を供給するイグナイタと、前記２次コイルからの高電圧を放電する点火プラグと、第１のツェナーダイオード及びコンデンサからなるバイアス回路と、オペアンプからなるイオン電流検出回路と、から構成されるイオン電流検出装置において、前記２次コイルの低圧側は、直列接続の第２のツェナーダイオードと第２のダイオードと第４のツェナーダイオードとを介して前記第１のツェナーダイオードに接続され、前記２次コイルの高圧側は並列接続される第４と第５のダイオードを介して前記点火プラグに接続され、前記コンデンサは前記第１のツェナーダイオードと並列に接続され、前記コンデンサと前記第１のツェナーダイオードの接続部と前記点火プラグとの間に第１のダイオードを接続し、前記第１のダイオードのカソードと並列接続される第４第５のダイオードとの間に第４のツェナーダイオードを配置し、前記第２のツェナーダイオードと第２のダイオードの接続部が直列接続の第６のダイオードと抵抗を介してグランドに接地され、前記第２のツェナーダイオードはカソードを２次コイルの低圧側に接続し、このアノードを前記第２のダイオードのカソードに接続し、このアノードを前記第４のツェナーダイオードのアノードに接続し、前記第４のダイオードのアノードと第５のダイオードのカソードを２次コイルに接続し、前記第４のツェナーダイオードはこのカソードを前記第１のダイオードのカソードに接続し、前記第６のダイオードはこのアノードを前記２次コイルの低圧側に接続したことを特徴とするイオン電流検出装置とする。 According to a fourth aspect of the present invention, an ignition coil in which a primary coil and a secondary coil are electromagnetically coupled, an igniter that supplies an ignition signal to the primary coil, and an ignition plug that discharges a high voltage from the secondary coil And an ion current detection circuit comprising an operational amplifier, and a low-voltage side of the secondary coil is connected to a second Zener connected in series. The ignition is connected to the first Zener diode through a diode, a second diode and a fourth Zener diode, and the high voltage side of the secondary coil is connected to the ignition through the fourth and fifth diodes connected in parallel. Connected to a plug, and the capacitor is connected in parallel with the first Zener diode, the capacitor and the first Zener die A first diode is connected between the connection portion of the first electrode and the spark plug, and a fourth Zener diode is disposed between the fourth diode and the fifth diode connected in parallel with the cathode of the first diode. The connecting portion of the second Zener diode and the second diode is grounded through a sixth diode and a resistor connected in series, and the second Zener diode has a cathode on the low voltage side of the secondary coil. The anode is connected to the cathode of the second diode, the anode is connected to the anode of the fourth Zener diode, and the anode of the fourth diode and the cathode of the fifth diode are connected to the secondary coil. The fourth Zener diode has its cathode connected to the cathode of the first diode, and the sixth diode has this anode. And the ion current detecting device, characterized in that the de-connected to the low-voltage side of the secondary coil.

上記構成によれば、内燃機関の燃焼後にシリンダ内に発生するイオン電流を検出する際に、２次コイルに対して磁束の乱れを発生させるオルタノイズが重畳することを防ぐことができ、オルタノイズが重畳していないイオン波形から前記内燃機関の燃焼状態を判定することで、イオン波形のピーク値前後におけるノック判定において、オルタノイズ信号をノック信号と誤判定することを防ぐと共に、イオン波形の減少後の失火判定においても、オルタノイズ信号により燃焼が継続されていると誤判定することを防ぐことができる。 According to the above configuration, when detecting the ionic current generated in the cylinder after combustion of the internal combustion engine, it is possible to prevent the alternator noise that causes the disturbance of the magnetic flux from being superimposed on the secondary coil. By determining the combustion state of the internal combustion engine from the ion waveform on which no ion is superimposed, it is possible to prevent erroneous determination of the alternator noise signal as a knock signal in knock determination before and after the peak value of the ion waveform, and to reduce the ion waveform Even in the subsequent misfire determination, it is possible to prevent erroneous determination that combustion is continued due to the alternator noise signal.

本発明の実施例とするイオン電流検出装置の回路図を示す図である。It is a figure which shows the circuit diagram of the ion current detection apparatus made into the Example of this invention. 本発明の実施例の変形例１とするイオン電流検出装置の回路図を示す図である。It is a figure which shows the circuit diagram of the ion current detection apparatus made into the modification 1 of the Example of this invention. 本発明の実施例の変形例２とするイオン電流検出装置の回路図を示す図である。It is a figure which shows the circuit diagram of the ion current detection apparatus made into the modification 2 of the Example of this invention. 本発明の実施例の変形例３とするイオン電流検出装置の回路図を示す図である。It is a figure which shows the circuit diagram of the ion current detection apparatus made into the modification 3 of the Example of this invention. イオン波形に重畳するノイズ成分とダイオードの容量成分の関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between the noise component superimposed on an ion waveform, and the capacitance component of a diode. （ａ）はオルタノイズが重畳した時のイオン波形のタイムチャート、（ｂ）は正常時のイオン波形のタイムチャートである。(A) is a time chart of the ion waveform when the alternator noise is superimposed, and (b) is a time chart of the ion waveform at the normal time. 特許文献１とするイオン電流検出装置の回路図を示す図である。It is a figure which shows the circuit diagram of the ion current detection apparatus made into patent document 1. FIG.

以下に、本発明の実施の形態を示す実施例を図１乃至図５に基づいて説明する。 Hereinafter, an example showing the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

次に、本発明の実施例とするイオン電流検出装置の回路図を示す図を図１に、本発明の実施例の変形例１とするイオン電流検出装置の回路図を示す図を図２に、本発明の実施例の変形例２とするイオン電流検出装置の回路図を示す図を図３に、本発明の実施例の変形例３とするイオン電流検出装置の回路図を示す図を図４に、イオン波形に重畳するノイズ成分とダイオードの容量成分の関係を示すタイムチャートを図５にそれぞれ示す。 Next, FIG. 1 shows a circuit diagram of an ion current detection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing a circuit diagram of an ion current detection device according to a second modification of the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a time chart showing the relationship between the noise component superimposed on the ion waveform and the capacitance component of the diode, respectively.

図１において、イオン電流検出装置70は、点火コイル16、イグナイタ20、バイアス回路58、及び、イオン電流検出回路64から構成されている。当該点火コイル16は１次巻線を巻き回した１次コイル10と、２次巻線を巻き回した２次コイル12と、珪素鋼板からなる鉄芯14と、からなる。また、当該イグナイタ20はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）からなる。さらに、当該バイアス回路58は、第１のツェナーダイオード50a、第4のツェナーダイオード50d、第２のダイオード52ｂ、第３のダイオード52c、コンデンサ54、及び、第３の抵抗56からなる。 In FIG. 1, the ion current detection device 70 includes an ignition coil 16, an igniter 20, a bias circuit 58, and an ion current detection circuit 64. The ignition coil 16 includes a primary coil 10 wound with a primary winding, a secondary coil 12 wound with a secondary winding, and an iron core 14 made of a silicon steel plate. The igniter 20 is composed of an IGBT (insulated gate bipolar transistor). Further, the bias circuit 58 includes a first Zener diode 50a, a fourth Zener diode 50d, a second diode 52b, a third diode 52c, a capacitor 54, and a third resistor 56.

また、前記イオン電流検出回路64は、オペアンプ60、第１の抵抗62a、及び、第２の抵抗62bからなる。さらに、前記１次コイル10の低圧側は、自動車のバッテリからなる電源30のプラス側と接続され、高圧側は、前記イグナイタ20のコレクタ端子と接続されている。 The ion current detection circuit 64 includes an operational amplifier 60, a first resistor 62a, and a second resistor 62b. Further, the low-voltage side of the primary coil 10 is connected to the positive side of the power source 30 made of an automobile battery, and the high-voltage side is connected to the collector terminal of the igniter 20.

また、前記イグナイタ20のゲート端子は、自動車のＥＣＵと接続され、エミッタ端子は、グランドと接続されている。さらに、前記イグナイタ20は、当該ＥＣＵから点火信号を供給されている。 The gate terminal of the igniter 20 is connected to the ECU of the automobile, and the emitter terminal is connected to the ground. Further, the igniter 20 is supplied with an ignition signal from the ECU.

また、前記２次コイル12の高圧側は、第２のツェナーダイオード50bのアノード端子と接続され、低圧側は、前記第２のダイオード52bのカソード端子と前記第３の抵抗56との接続部に接続されている。さらに、当該第２のツェナーダイオード50bのカソード端子は、点火プラグ40の中心電極と第１のダイオード52aとの接続部に接続している。 The high voltage side of the secondary coil 12 is connected to the anode terminal of the second Zener diode 50b, and the low voltage side is connected to the connection part between the cathode terminal of the second diode 52b and the third resistor 56. It is connected. Further, the cathode terminal of the second Zener diode 50b is connected to the connection between the center electrode of the spark plug 40 and the first diode 52a.

また、前記第３の抵抗56の前記２次コイル12と前記第２のダイオード52bとの接続部と接続される反対側はグランドと接続されている。さらに、前記第２のダイオード52bのアノード端子は、前記第4のツェナーダイオード50dのアノード端子と接続されている。 The opposite side of the third resistor 56 connected to the connecting portion between the secondary coil 12 and the second diode 52b is connected to the ground. Further, the anode terminal of the second diode 52b is connected to the anode terminal of the fourth Zener diode 50d.

また、前記第4のツェナーダイオード50dのカソード端子は、前記第１のツェナーダイオード50aのアノード端子と接続されている。さらに、前記第１のツェナーダイオード50aのカソード端子は、前記第３のダイオード52cのカソード端子と接続されている。 The cathode terminal of the fourth Zener diode 50d is connected to the anode terminal of the first Zener diode 50a. Further, the cathode terminal of the first Zener diode 50a is connected to the cathode terminal of the third diode 52c.

また、前記第３のダイオード52cのアノード端子は、グランドと接続されている。さらに、前記コンデンサ54は、前記第１のツェナーダイオード50aと並列に接続される。 The anode terminal of the third diode 52c is connected to the ground. Further, the capacitor 54 is connected in parallel with the first Zener diode 50a.

また、前記コンデンサ54のプラス端子は、前記第１のツェナーダイオード50aのカソード端子、前記第１のダイオード52aのアノード端子、及び、第３のダイオード52cのカソード端子の接続部に接続されている。さらに、前記コンデンサ54のマイナス端子は、前記第１のツェナーダイオード50aのアノード端子、前記第４のツェナーダイオード50dのカソード端子、及び、前記第１の抵抗62aの接続部に接続されている。 The positive terminal of the capacitor 54 is connected to the connection of the cathode terminal of the first Zener diode 50a, the anode terminal of the first diode 52a, and the cathode terminal of the third diode 52c. Further, the negative terminal of the capacitor 54 is connected to the anode terminal of the first Zener diode 50a, the cathode terminal of the fourth Zener diode 50d, and the connection portion of the first resistor 62a.

また、前記第１のダイオード52aのカソード端子は、前記第２のダイオード50bと前記点火プラグ40との接続部に接続される。 The cathode terminal of the first diode 52a is connected to a connection portion between the second diode 50b and the spark plug 40.

また、前記第１の抵抗62aは、前記オペアンプ60の反転入力端子と接続されている。前記第１の抵抗62aの前記オペアンプ60の反転入力端子と接続される反対側は、前記第３のダイオード52cと前記第１のツェナーダイオード50aの接続部及び前記コンデンサ54のマイナス端子と接続されている。さらに、前記オペアンプ60の反転入力端子と前記第１の抵抗62aの接続部は、前記第３のツェナーダイオード50cのカソード端子と接続され、前記第３のツェナーダイオード50cのアノード端子は、グランドと接続されている。 The first resistor 62a is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 60. The opposite side of the first resistor 62a connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 60 is connected to the connection between the third diode 52c and the first Zener diode 50a and the negative terminal of the capacitor 54. Yes. Further, the connection portion between the inverting input terminal of the operational amplifier 60 and the first resistor 62a is connected to the cathode terminal of the third Zener diode 50c, and the anode terminal of the third Zener diode 50c is connected to the ground. Has been.

また、前記第２の抵抗62bは、前記オペアンプ60の反転入力端子と出力端子と並列に接続される。さらに、前記オペアンプ60の非反転入力端子及び負電源端子は、グランドと接続される。 The second resistor 62b is connected in parallel with the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 60. Further, the non-inverting input terminal and the negative power supply terminal of the operational amplifier 60 are connected to the ground.

また、前記第１のツェナーダイオード50aは、ブレークダウン電圧が２７０Ｖのツェナーダイオードからなっており、前記第１のツェナーダイオード50aのブレークダウン電圧の値によって前記コンデンサ54に充電される電圧が２７０Vに制限されている。 The first Zener diode 50a is a Zener diode having a breakdown voltage of 270V, and the voltage charged in the capacitor 54 is limited to 270V depending on the breakdown voltage value of the first Zener diode 50a. Has been.

次に、図５からイオン波形に重畳するノイズ成分と前記第２のダイオード52bの容量成分の関係を説明する。 Next, the relationship between the noise component superimposed on the ion waveform and the capacitance component of the second diode 52b will be described with reference to FIG.

図５において、X軸は前記第２のダイオード52bの容量成分を、Y軸はイオン波形に重畳するノイズ成分の大きさを示す。図５に示すように、前記第２のダイオード52bの容量成分が上昇する程、イオン波形に重畳するノイズ成分も上昇することが示されている。これにより、前記第２のダイオード52bの容量成分が小さいものを用いることでイオン波形に重畳するノイズを低減することができる。図１に戻って、前記第２のダイオード52bは容量成分が１０ｐＦのダイオードを用いる。 In FIG. 5, the X axis represents the capacitance component of the second diode 52b, and the Y axis represents the magnitude of the noise component superimposed on the ion waveform. As shown in FIG. 5, it is shown that the noise component superimposed on the ion waveform increases as the capacitance component of the second diode 52b increases. Thereby, the noise superimposed on the ion waveform can be reduced by using the second diode 52b having a small capacitance component. Returning to FIG. 1, the second diode 52b is a diode having a capacitance component of 10 pF.

上記構成により、前記点火プラグ40から前記２次コイル12の高圧側への電流の流れは前記第２のツェナーダイオード50bで阻止されると共に、前記２次コイル12の低圧側は前記第２のダイオード52b及び前記第4のツェナーダイオード50dで阻止されるため、イオン電流がオルタノイズの影響を受けることを防ぐことができる。これにより、イオン波形は上記図６（ｂ）に示すような正常時（オルタノイズが重畳していない）のイオン波形を検出することができる。 With the above configuration, the current flow from the spark plug 40 to the high voltage side of the secondary coil 12 is blocked by the second Zener diode 50b, and the low voltage side of the secondary coil 12 is connected to the second diode. Since it is blocked by 52b and the fourth Zener diode 50d, it is possible to prevent the ionic current from being affected by alternator noise. Thereby, the ion waveform at the normal time (alternate noise is not superimposed) as shown in FIG. 6B can be detected.

このような、オルタノイズが重畳していないイオン波形から前記内燃機関の燃焼状態を判定することで、イオン波形のピーク値前後におけるノック判定において、オルタノイズ信号をノック信号と誤判定することを防ぐと共に、イオン波形の減少後の失火判定においても、オルタノイズ信号により燃焼が継続されていると誤判定することを防ぐことができる。 By determining the combustion state of the internal combustion engine from the ion waveform on which the alternator noise is not superimposed, it is possible to prevent the alternator signal from being erroneously determined as a knock signal in the knock determination before and after the peak value of the ion waveform. At the same time, even in misfire determination after the decrease of the ion waveform, it is possible to prevent erroneous determination that combustion is continued due to the alternator noise signal.

また、前記第２のダイオード52b→前記２次コイル12→前記第３の抵抗56の経路により残留エネルギーを除去することができるため、前記点火プラグによるイオン電流の検出を早急に行うことができる。 Further, since the residual energy can be removed through the path of the second diode 52b → the secondary coil 12 → the third resistor 56, the ion current can be quickly detected by the spark plug.

なお、上記実施例の変形例として、前記第１のダイオード52aは、前記２次コイル12からの出力に対する耐電圧を有してしればいいため、前記第１のダイオード52aを複数個からなるダイオード群で耐電圧を有する構成としてもよい。また、前記第１のツェナーダイオード50aは、設計事情によって任意のブレークダウン電圧を有したツェナーダイオードを用いてもよい。 As a modification of the above embodiment, the first diode 52a only needs to have a withstand voltage with respect to the output from the secondary coil 12, so that the first diode 52a is composed of a plurality of diodes. It is good also as a structure which has a withstand voltage in a group. The first Zener diode 50a may be a Zener diode having an arbitrary breakdown voltage depending on design circumstances.

また、図２に示す回路構成としても同様の効果を得ることができる。図２において、前記２次コイル12の高圧側は、第４のダイオード52dのアノード端子と第５のダイオード52eのカソード端子の接続部と接続され、低圧側は、第２のツェナーダイオード50bのカソード端子と接続されている。また、当該第4のダイオード52dと並列に第５のダイオード52eを備え、当該第４のダイオード52dのカソード端子及び当該第５のダイオード52eのアノード端子は、前記点火プラグ40の中心電極と第１のダイオード52aとの接続部に接続されている。さらに、当該第２のツェナーダイオード50bのアノード端子は、前記第２のダイオード52bのカソード端子と前記第３の抵抗56の接続部に接続される。 The same effect can be obtained with the circuit configuration shown in FIG. In FIG. 2, the high voltage side of the secondary coil 12 is connected to the connection between the anode terminal of the fourth diode 52d and the cathode terminal of the fifth diode 52e, and the low voltage side is the cathode of the second Zener diode 50b. Connected to the terminal. Further, a fifth diode 52e is provided in parallel with the fourth diode 52d, and the cathode terminal of the fourth diode 52d and the anode terminal of the fifth diode 52e are connected to the center electrode of the spark plug 40 and the first electrode. Connected to the diode 52a. Further, the anode terminal of the second Zener diode 50 b is connected to the connection portion between the cathode terminal of the second diode 52 b and the third resistor 56.

上記変形例１により、前記点火プラグ40から前記２次コイル12の高圧側への電流の流れは前記第４のダイオード52d及び前記第５のダイオード52eで阻止されると共に、前記２次コイル12の低圧側は前記第２のツェナーダイオード50bで阻止されるため、イオン電流がオルタノイズの影響を受けることを防ぐことができる。これにより、イオン波形は上記図６（ｂ）に示すような正常時（オルタノイズが重畳していない）のイオン波形を検出することができる。 According to the first modification, current flow from the spark plug 40 to the high voltage side of the secondary coil 12 is blocked by the fourth diode 52d and the fifth diode 52e, and the secondary coil 12 Since the low voltage side is blocked by the second Zener diode 50b, the ion current can be prevented from being affected by alternator noise. Thereby, the ion waveform at the normal time (alternate noise is not superimposed) as shown in FIG. 6B can be detected.

また、前記第５のダイオード52e→前記２次コイル12→前記第２のツェナーダイオード50b→前記第３の抵抗56の経路により残留エネルギーを除去することができるため、前記点火プラグによるイオン電流の検出を早急に行うことができる。 Further, since the residual energy can be removed by the path of the fifth diode 52e → the secondary coil 12 → the second Zener diode 50b → the third resistor 56, the ion current is detected by the spark plug. Can be done as soon as possible.

また、図３において、前記２次コイル12の高圧側は、第４のダイオード52dのアノード端子と第５のダイオード52eのカソード端子の接続部と接続され、低圧側は、第２のダイオード52bのカソード端子と前記第３の抵抗56の接続部に接続されている。また、当該第4のダイオード52dと並列に当該第５のダイオード52eを備え、当該第４のダイオード52dのカソード端子と当該第５のダイオード52eのアノード端子の接続部は、第４のツェナーダイオード50dのアノード端子と接続され、当該第４のツェナーダイオード50dのカソード端子は、前記点火プラグ40の中心電極と第１のダイオード52aとの接続部に接続されている。 In FIG. 3, the high voltage side of the secondary coil 12 is connected to the connecting portion of the anode terminal of the fourth diode 52d and the cathode terminal of the fifth diode 52e, and the low voltage side is connected to the second diode 52b. The cathode terminal is connected to the connection portion of the third resistor 56. In addition, the fifth diode 52e is provided in parallel with the fourth diode 52d, and the connection portion between the cathode terminal of the fourth diode 52d and the anode terminal of the fifth diode 52e is a fourth Zener diode 50d. The cathode terminal of the fourth Zener diode 50d is connected to the connection between the center electrode of the spark plug 40 and the first diode 52a.

上記変形例２により、前記変形例１で説明した効果に加えて、前記第４のツェナーダイオード50dによって、前記第４のダイオード52d及び前記第５のダイオード52eの順方向降下電圧によって通過してしまうノイズを阻止することができる。 According to the second modification, in addition to the effects described in the first modification, the fourth Zener diode 50d causes the fourth diode 52d and the fifth diode 52e to pass by the forward voltage drop. Noise can be prevented.

また、図４において、前記２次コイル12の高圧側は、第４のダイオード52dのアノード端子と第５のダイオード52eのカソード端子の接続部と接続され、低圧側は、第２のダイオード52bのカソード端子と前記第６のダイオード52fのアノード端子の接続部に接続されている。また、当該第６のダイオード52fのカソード端子は、第３の抵抗56と接続されている。さらに、当該第４のダイオード52dと並列に当該第５のダイオード52eを備え、当該第４のダイオード52dのカソード端子と当該第５のダイオード52eのアノード端子の接続部は、第４のツェナーダイオード50dのアノード端子と接続され、当該第４のツェナーダイオード50dのカソード端子は、前記点火プラグ40の中心電極と第１のダイオード52aとの接続部に接続されている。 In FIG. 4, the high voltage side of the secondary coil 12 is connected to the connecting portion of the anode terminal of the fourth diode 52d and the cathode terminal of the fifth diode 52e, and the low voltage side is connected to the second diode 52b. The cathode terminal and the anode terminal of the sixth diode 52f are connected. The cathode terminal of the sixth diode 52 f is connected to the third resistor 56. Further, the fifth diode 52e is provided in parallel with the fourth diode 52d, and the connection portion between the cathode terminal of the fourth diode 52d and the anode terminal of the fifth diode 52e is a fourth Zener diode 50d. The cathode terminal of the fourth Zener diode 50d is connected to the connection between the center electrode of the spark plug 40 and the first diode 52a.

上記変形例３により、前記変形例２で説明した効果に加えて、前記第６のダイオード52fによって、前記２次コイル12の低圧側方向へのインピーダンスを向上させ、前記２次コイル12の高圧側のノイズを低減させることができる。 According to the third modification, in addition to the effect described in the second modification, the sixth diode 52f improves the impedance in the low voltage side direction of the secondary coil 12, and the high voltage side of the secondary coil 12 is improved. Noise can be reduced.

10：１次コイル
12：２次コイル
14：鉄芯
16：点火コイル
20：イグナイタ
30：電源
40：点火プラグ
50a：第１のツェナーダイオード
50b：第２のツェナーダイオード
50c：第３のツェナーダイオード
50d：第４のツェナーダイオード
52a：第１のダイオード
52b：第２のダイオード
52c：第３のダイオード
52d：第４のダイオード
52e：第５のダイオード
52f：第６のダイオード
54：コンデンサ
56：第３の抵抗
58：バイアス回路
60：オペアンプ
62a：第１の抵抗
62b：第２の抵抗
64：イオン電流検出回路
70：イオン電流検出装置 10: 1 primary coil
12: Secondary coil
14: Iron core
16: Ignition coil
20: Igniter
30: Power supply
40: Spark plug
50a: First Zener diode
50b: Second Zener diode
50c: Third Zener diode
50d: Fourth Zener diode
52a: first diode
52b: second diode
52c: Third diode
52d: Fourth diode
52e: fifth diode
52f: Sixth diode
54: Capacitor
56: Third resistance
58: Bias circuit
60: Operational amplifier
62a: first resistor
62b: Second resistance
64: Ion current detection circuit
70: Ion current detector

Claims

An ignition coil 16 in which a primary coil 10 and a secondary coil 12 are electromagnetically coupled, an igniter 20 for supplying an ignition signal to the primary coil 10, and an ignition plug 40 for discharging a high voltage from the secondary coil 12. In an ion current detection device 70 comprising a bias circuit 58 comprising a first Zener diode 50a and a capacitor 54, and an ion current detection circuit 64 comprising an operational amplifier 60,
The low voltage side of the secondary coil 12 is connected to the first Zener diode 50a via a second diode 52b and a fourth Zener diode 50d, and the high voltage side of the secondary coil 12 is a second Zener. Connected to the spark plug 40 via a diode 50b, the capacitor 54 is connected in parallel with the first Zener diode 50a, the connection between the capacitor 54 and the first Zener diode 50a, and the spark plug 40 A first diode 52a is connected between
The connection between the low voltage side of the secondary coil and the second diode 52b is grounded via a resistor 56,
The second Zener diode 50b has an anode connected to the high voltage side of the secondary coil 12,
An ion current detector 70 having the cathode connected to the low voltage side of the secondary coil 12 and the anode connected to the anode of the fourth Zener diode 50d.

An ignition coil 16 in which a primary coil 10 and a secondary coil 12 are electromagnetically coupled, an igniter 20 for supplying an ignition signal to the primary coil 10, and an ignition plug 40 for discharging a high voltage from the secondary coil 12. In an ion current detection device 70 comprising a bias circuit 58 comprising a first Zener diode 50a and a capacitor 54, and an ion current detection circuit 64 comprising an operational amplifier 60,
The low-voltage side of the secondary coil 12 is connected to the first Zener diode 50a through a second Zener diode 50b, a second diode 52b, and a fourth Zener diode 50d connected in series. The high voltage side of the coil 12 is connected to the spark plug 40 via fourth and fifth diodes 52d and 52e connected in parallel, and the capacitor 54 is connected in parallel to the first Zener diode 50a. 54, a first diode 52a is connected between the connecting portion of the first Zener diode 50a and the spark plug 40,
The connection portion of the second Zener diode 50b and the second diode 52b is grounded through a resistor 56,
The second Zener diode 50b has a cathode connected to the low voltage side of the secondary coil 12, an anode connected to the cathode of the second diode 52b, and an anode connected to the anode of the fourth Zener diode 50d. And
An ion current detector 70, wherein the anode of the fourth diode 52d and the cathode of the fifth diode 52e are connected to the secondary coil 12.

An ignition coil 16 in which a primary coil 10 and a secondary coil 12 are electromagnetically coupled, an igniter 20 for supplying an ignition signal to the primary coil 10, and an ignition plug 40 for discharging a high voltage from the secondary coil 12. In an ion current detection device 70 comprising a bias circuit 58 comprising a first Zener diode 50a and a capacitor 54, and an ion current detection circuit 64 comprising an operational amplifier 60,
The low-voltage side of the secondary coil 12 is connected to the first Zener diode 50a through a second Zener diode 50b, a second diode 52b, and a fourth Zener diode 50d connected in series. The high voltage side of the coil 12 is connected to the spark plug 40 via fourth and fifth diodes 52d and 52e connected in parallel, and the capacitor 54 is connected in parallel to the first Zener diode 50a. A fourth diode 52d is connected in parallel with the cathode of the first diode 52a by connecting a first diode 52a between the connecting portion of the first Zener diode 50a and the spark plug 40. , 52e, a fourth Zener diode 50d is disposed,
The connection portion of the second Zener diode 50b and the second diode 52b is grounded through a resistor 56,
The second Zener diode 50b has a cathode connected to the low voltage side of the secondary coil 12, an anode connected to the cathode of the second diode 52b, and an anode connected to the anode of the fourth Zener diode 50d. And
The anode of the fourth diode 52d and the cathode of the fifth diode 52e are connected to the secondary coil 12,
The ion current detector 70 is characterized in that the cathode of the fourth Zener diode 50d is connected to the cathode of the first diode 52a.

An ignition coil 16 in which a primary coil 10 and a secondary coil 12 are electromagnetically coupled, an igniter 20 for supplying an ignition signal to the primary coil 10, and an ignition plug 40 for discharging a high voltage from the secondary coil 12. In an ion current detection device 70 comprising a bias circuit 58 comprising a first Zener diode 50a and a capacitor 54, and an ion current detection circuit 64 comprising an operational amplifier 60,
The low-voltage side of the secondary coil 12 is connected to the first Zener diode 50a through a second Zener diode 50b, a second diode 52b, and a fourth Zener diode 50d connected in series. The high voltage side of the coil 12 is connected to the spark plug 40 via fourth and fifth diodes 52d and 52e connected in parallel, and the capacitor 54 is connected in parallel to the first Zener diode 50a. A fourth diode 52d is connected in parallel with the cathode of the first diode 52a by connecting a first diode 52a between the connecting portion of the first Zener diode 50a and the spark plug 40. , 52e, a fourth Zener diode 50d is disposed,
The connection portion of the second Zener diode 50b and the second diode 52b is grounded through a sixth diode and a resistor 56 connected in series,
The second Zener diode 50b has a cathode connected to the low voltage side of the secondary coil 12, an anode connected to the cathode of the second diode 52b, and an anode connected to the anode of the fourth Zener diode 50d. And
The anode of the fourth diode 52d and the cathode of the fifth diode 52e are connected to the secondary coil 12,
The fourth Zener diode 50d connects this cathode to the cathode of the first diode 52a,
An ion current detector 70, wherein the sixth diode has its anode connected to the low voltage side of the secondary coil 12.