JP2525971B2 - 火花点火機関の失火検出装置 - Google Patents

火花点火機関の失火検出装置

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JP2525971B2 JP3163129A JP16312991A JP2525971B2 JP 2525971 B2 JP2525971 B2 JP 2525971B2 JP 3163129 A JP3163129 A JP 3163129A JP 16312991 A JP16312991 A JP 16312991A JP 2525971 B2 JP2525971 B2 JP 2525971B2
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秀治 吉田
佳弘 松原
康生 伊藤
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    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F02P2017/125Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、火花点火式の内燃機
関(エンジン)において、正常に着火した時と着火ミス
(失火)が生じた時とで、スパークプラグの火花放電間
隙の抵抗値が相違することを利用した失火検出装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】自動車エンジンの排気ガスの浄化および
燃費向上の要求から、機関の各気筒毎に着火状態を検出
し、全ての気筒の失火防止対策ができる装置が要請され
ている。また失火検出装置として、従来よりシリンダー
ブロックに穴を開け燃焼光センサを装着したり、スパー
クプラグの取り付け座に圧力センサを取り付けたり、点
火回路のイオン電流を測定する方法が公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法において
は、センサの装着が面倒であったり、イオン電流を検出
するために高圧ダイオードが必要であったりし、車両の
全ての気筒に装着すると装着コストが増大したり、メン
テナンスに手間がかかるなどの欠点があった。この発明
の目的は、装着、メンテナンスが容易な構成で、正確に
失火が検出できる失火検出装置の提供にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】1)この発明の失火検出
装置は、点火コイルと、その一次回路に流す電流を断続
する一次電流断続手段と、点火コイルの二次回路に設け
たシリーズギャップと、機関に装着されるスパークプラ
グとを備えた火花点火機関の失火検出装置であって、ス
パークプラグでの誘導放電による火花放電中または放電
直後の所定時期に、点火コイルの一次回路に通電すると
ともに一定時間後該通電を遮断し、二次回路に起電力を
発生させてスパークプラグ浮遊静電容量に充電する電圧
発生手段と、二次電圧の分圧を検出する分圧器と、分圧
された二次電圧の減衰時間を検出する二次電圧検出回路
と、該二次電圧の減衰時間の長さにより、失火を判別す
る失火判別回路とからなる。 2)この発明の失火検出装置は、点火コイルと、その一
次回路に流す電流を断続する一次電流断続手段と、点火
コイルの二次回路に設けたシリーズギャップと、機関に
装着されるスパークプラグとを備えた火花点火機関の失
火検出装置であって、二次回路の、点火コイルとシリー
ズギャップとの間に設けた逆流防止用のダイオードと、
充電電圧のピーク値から基準電圧を決定し、二次電圧の
減衰時間を検出する二次電圧検出回路と、該二次電圧の
減衰時間の長さにより、失火を判別する失火判別回路と
からなる。
【0005】
【発明の作用および効果】この発明では、火花放電期間
中の誘導放電期間の途中または終了後に、点火コイルの
一次回路に一次電流を短時間流す。この通電を遮断後、
二次電圧は再び昇圧するが、この再昇圧二次電圧(失火
検出用二次電圧)のレベルを配電器のローターギャップ
などシリーズギャップの絶縁破壊が可能な大きさ(5〜
7キロボルト)にコントロールする。これによりスパー
クプラグに電圧が印加され、スパークプラグの静電容量
が充電される。この充電電荷の放電時間は、スパークプ
ラグの火花放電間隙に、燃焼により生成したイオンの有
無により異なる。従って失火を火花放電の中断終了後の
二次電圧の減衰時間により判別できる。このため燃焼光
センサ、圧力センサ、高圧ダイオードは不要であり、構
成が簡潔でエンジンへの装着性に優れ、実用性の高い失
火検出装置が得られる。
【0006】請求項2においては、上記5〜7キロボル
トの失火検出用二次電圧の減衰時間の減衰特性を向上で
き失火検出精度が向上できる。
【0007】
【実施例】図1は、点火コイル1、配電器(デストリビ
ュータ)2、スパークプラグ3を備えた内燃機関の点火
装置100を示す。点火コイル1の一次回路11は、車
載電源Vと、一次電流断続手段4とに接続され、二次回
路12は、前記配電器2を介してスパークプラグ3に接
続されている。配電器2のローターギャップ21とスパ
ークプラグ3の火花放電間隙31との間の二次回路12
には、分圧器5と、二次電圧レベル検出回路6と、失火
判別回路7とが接続されている。この実施例では、一次
電流断続手段4がスパークプラグ静電容量充電する
圧(イオン検出電流または失火検出電圧として機能す
る)発生手段となっている。
【0008】一次電流断続手段4は、スイッチング素子
41およびシグナルジェネレータ42からなり、エンジ
ンのクランク角およびスロットル開度を検出し、火花放
電時期がエンジンの負荷および回転速度に適応した点火
進角となるよう一次電流を断続する。
【0009】この実施例では、分圧器5は、二次回路1
2の高電圧リードとの間に1pF(ピコファラッド)静
電容量を生じるよう配設された導電体からなるセンサ5
1が使用され、低インピーダンス素子52として300
0pFの静電容量のコンデンサを用い、二次回路に生じ
た二次電圧を1/3000程度に分圧する。この場合、
コンデンサ(52)に放電回路を形成する2メガオーム
の抵抗53を並列接続すると、分圧器5の時定数が6m
s(ミリ秒)となり、後記する3msという比較的長い
減衰時間の判別が確実にできる。これにより最高3万ボ
ルト前後の高電圧波形が10ボルトのレベルに下げられ
二次電圧検出回路6に入力する。
【0010】二次電圧検出回路6は、分圧された二次電
圧波形のうち一定レベル以上の電圧の持続時間を検出
し、失火判別回路7は前記持続時間が設定値以上のとき
失火と判別する。
【0011】作用を図2とともに説明する。シグナルジ
ェネレータ42でに示す一次電流断続のためのパルス
信号を出力し、の如き一次電流を一次回路11に生じ
させる。巾hの大きいパルス波a、cはスパークプラグ
3で火花放電を発生させるための信号であり、これらパ
ルス波a、cの終了後、0.5〜1.5ms程度の遅延
時間iだけ遅延した巾の小さいパルス波b、dはスパー
ププラグ静電容量充電する電圧(イオン検出電圧)発
生用の信号である。
【0012】シリーズギャップとしてローターギャップ
21を使用する点火回路では、配電器2のロータとサイ
ドエレクトロードとの近接時間が、エンジン回転速度に
より変化する。このため、エンジンの高速運転時は、パ
ルス巾hおよび遅延時間iは短く設定され、6000r
pmでは火花放電持続時間は0.5〜0.7ms程度が
適当である。
【0013】上記一次電流の断続により、二次回路12
の点火コイル1にはに示す二次電圧が生じる。前記パ
ルス波a、cの終了時点で発生した高電圧pにより火花
放電が開始し、これにつづき誘導放電によるなだらかな
電圧波形qが生じる。つぎに、前記パルス波b、dの立
ち上がりに対応し、二次回路12には逆起電力によるプ
ラス波形rが生じて火花放電継続中では、火花放電が中
断する。この一次コイルへの通電において点火コイル1
には電気エネルギーが蓄積されるため、通電の停止後、
二次電圧は再昇圧し、波形sが現れる。この二次電圧の
再昇圧レベルは、前記遅延時間iとパルス波b、dの巾
により所望に設定することができる。この発明では波形
sのレベルは、ローターギャップ21の絶縁破壊が可能
であり、スパークプラグ3の火花放電間隙31に燃焼中
の燃料イオンが存在しない場合には放電が不可能となる
よう、5〜7キロボルトに設定される。
【0014】これにより、配電器2のローターギャップ
21とスパークプラグ3の火花放電間隙31との間の、
主にスパークプラグ3の静電容量(通常10〜20p
F)に充電された二次電圧はに示す如く、正常に着火
した場合と、失火したときとで減衰時間に差が生じる。
すなわち、失火したときは、s1 の如く緩やかに降圧す
る電圧波形となり、正常着火したときは、s2 の如く急
速に減衰する二次電圧波形となる。二次電圧レベル検出
回路6は、に示す如く、基準電圧v以上の二次電圧の
時間を検出し、パルス波t1 〜t4 を判別回路7に出力
する。判別回路7は、この減衰時間が、たとえばエンジ
ン回転速度が1000rpmのときは、3ms以上で、
6000rpmのときは、1ms以上で、この中間の運
転条件の場合は、その比例値以上で失火が生じたと判別
する。
【0015】上記実施例においては、シリーズギャップ
として配電器2のローターギャップ21を用いている
が、配電器を備えない、ディストリビュータレスイグナ
イタにおいては、通常二次回路に挿入されている逆流防
止用のダイオードが同様の機能を奏する。またイオン検
出用電圧発生手段は、一次電流断続手段とは別に設けら
れていても良い。なお、スパークプラグ3の中心電極が
プラスの電位であるときの方が、マイナスのときに比較
しイオン電流がスムーズに流れるので、点火コイルは通
常と逆に接続するなどにより、二次電圧はプラスの電位
に設定しておくことが望ましい。
【0016】この発明の他の実施例として、図および
を用いて説明する。点火コイル1と、配電器2のロ
ーターギャップ21との間の二次回路12上に逆流防止
用ダイオード13を設置する。また、二次電圧検出回路
6は、分圧器5の分圧と、シグナルジェネレータ42か
ら入力される入力信号を入力とするピークホールド回
路61、ピークホールド回路61の出力電圧を分圧する
分圧回路62、分圧回路62の分圧と前記分圧器5の出
力とを比較し、パルス出力を発する比較回路63からな
り、分圧された二次電圧波形のうち一定レベル以上の電
圧の持続時間を検出し、失火判別回路7は前記持続時間
が設定値以上のとき失火と判別する。
【0017】作用を図とともに説明する。一次電流の
断続により、に示す一次電流断続のためのパルス信号
を出力する。そして二次回路12の点火コイル1には二
次電圧が生じ、つぎの一次電流の断続により二次回路1
2は、前述のごとく再昇圧し、スパークプラグ3の浮遊
静電容量を充電する。このとき、点火コイル1側とスパ
ークプラグ3側の電位差が生じて、ロータギャップ2
1を飛び越えて火花放電と逆方向に電流が流れようとす
る。この逆方向への放電が生じると5〜7キロボルトの
電荷は、3〜4キロボルトに降圧し、失火検出用二次電
圧の減衰時間の測定精度が低下する。
【0018】この実施例では、点火コイル1と配電器2
間の逆流防止用ダイオード13により阻止される。この
ため、電圧波形s1 のようにピークの後の急激な変化を
伴うことなく電圧波形s3 は、除々に降圧することによ
って測定精度が向上できる。
【0019】また、二次電圧レベル検出回路6は、分圧
器5の出力波形により、充電電圧のピーク値をピークホ
ールド回路61でホールドし、例えばその1/3のレベ
ルを基準電圧vとして検出し、前記分圧器の出力波形
と、比較器63において比較する。この比較器63の出
力パルスは、図のに示すごとく、基準電圧v以上の
二次電圧の時間を検出し、パルス波t5 、t6 を判別回
路7に出力する。
【0020】前記逆流防止用ダイオード13の装着例と
して下記実施例を図6に示す。二次回路12である高圧
コード14にダイオード13を実装させるために、逆流
防止用ダイオード内蔵高圧コードアダプタ8を用いる。
アダプタ8は、樹脂製で円柱状を呈する本体81を有す
る。本体81の中心にはダイオード13が埋設され、一
端は、円形凹所となっており高圧コード14の筒状端子
141が差し込まれる筒状端子金具82が埋設されてい
る。本体81の他端には、筒状端子83が取り付けら
れ、外周にはゴム製キャップ84が外嵌されている。前
記ダイオード13は、筒状端子金具82と筒状端子83
ともに接続されている。このアダプタ8は、筒状端子8
3を配電器2のセンタエレクトロードに差し込むととも
に前記キャップ84で嵌合部を覆い、前記端子金具82
に高圧コード14の端子141を差し込むとともに該高
圧コード14のゴム製キャップ142で覆って使用す
る。このように逆流防止用ダイオード内蔵高圧コードア
ダプタ8は、取付け、取外しが自在であるため、容易に
失火装置内へ検出精度向上のための逆流防止用ダイオー
ド13を装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の失火検出装置を装着した火花点火機
関の点火回路図である。
【図2】失火検出装置の作動説明のための波形図であ
る。
【図3】この発明の他の失火検出装置を装着した火花点
火機関の点火回路図である。
【図4】この発明の他の失火検出装置での部分回路図で
ある。
【図5】この発明の他の失火検出装置の作動説明のため
の波形図である。
【図6】逆流防止用ダイオード内蔵高圧コードアダプタ
の断面図である。
【符号の説明】
1 点火コイル 2 配電器 3 スパークプラグ 4 一次電流断続手段 5 分圧器 6 二次電圧検出回路 7 失火判別回路 8 逆流防止用ダイオード内蔵高圧コードアダプタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 点火コイルと、その一次回路に流す電流
    を断続する一次電流断続手段と、点火コイルの二次回路
    に設けたシリーズギャップと、機関に装着されるスパー
    クプラグとを備えた火花点火機関の失火検出装置であっ
    て、 スパークプラグでの誘導放電による火花放電中または放
    電直後の所定時期に、点火コイルの一次回路に通電する
    とともに一定時間後該通電を遮断し、二次回路に起電力
    を発生させてスパークプラグ浮遊静電容量に充電する電
    発生手段と、二次電圧の分圧を検出する分圧器と、分
    圧された二次電圧の減衰時間を検出する二次電圧検出回
    路と、該二次電圧の減衰時間の長さにより、失火を判別
    する失火判別回路とからなる火花点火機関の失火検出装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の火花点火機関の失火検
    出装置であって、 二次回路の、点火コイルとシリーズギャップとの間に設
    けた逆流防止用のダイオードと、充電電圧のピーク値か
    ら基準電圧を決定し、二次電圧の減衰時間を検出する二
    次電圧検出回路と、該二次電圧の減衰時間の長さによ
    り、失火を判別する失火判別回路とからなる火花点火機
    関の失火検出装置。
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