JP2558962B2 - 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Info
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Description
【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、点火回路の二次回路に生じさ
せた二次電圧の電圧波形により着火ミス（失火）を検出
するための失火検出装置に関する。
関（エンジン）において、点火回路の二次回路に生じさ
せた二次電圧の電圧波形により着火ミス（失火）を検出
するための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。
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】しかるに従来の方法に
おいては、装着が面倒であり、全ての車両の全ての気筒
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、
各気筒に装着された全てのスパークプラグに印加される
二次電圧の波形を検出し、この二次電圧波形を電気回路
で解析する手法により、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。
おいては、装着が面倒であり、全ての車両の全ての気筒
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、
各気筒に装着された全てのスパークプラグに印加される
二次電圧の波形を検出し、この二次電圧波形を電気回路
で解析する手法により、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】この発明の火花点火機関
の失火検出装置は、点火回路の二次コイルとスパークプ
ラグの間に接続され、前記スパークプラグにて放電され
る二次電圧の波形を検出する二次電圧波形検出器と、前
記二次電圧波形検出器に接続され、前記スパークプラグ
にて放電される二次電圧波形を積分し積分電圧波形を出
力する積分回路と、前記二次電圧波形検出器と積分回路
とに接続され、前記二次電圧波形と前記積分電圧波形を
比較し、前記二次電圧波形が前記積分電圧波形を越えた
とき、出力パルスを発生する比較器と、前記比較器に接
続され、前記比較器の発生する出力パルスのパルス幅を
検出し、該パルス幅が所定幅以上のとき、失火を判定す
る。失火の時のパルス幅は、点火コイルの共振周期の１
／４周期以上のパルス幅であることが望ましい。
の失火検出装置は、点火回路の二次コイルとスパークプ
ラグの間に接続され、前記スパークプラグにて放電され
る二次電圧の波形を検出する二次電圧波形検出器と、前
記二次電圧波形検出器に接続され、前記スパークプラグ
にて放電される二次電圧波形を積分し積分電圧波形を出
力する積分回路と、前記二次電圧波形検出器と積分回路
とに接続され、前記二次電圧波形と前記積分電圧波形を
比較し、前記二次電圧波形が前記積分電圧波形を越えた
とき、出力パルスを発生する比較器と、前記比較器に接
続され、前記比較器の発生する出力パルスのパルス幅を
検出し、該パルス幅が所定幅以上のとき、失火を判定す
る。失火の時のパルス幅は、点火コイルの共振周期の１
／４周期以上のパルス幅であることが望ましい。
【０００５】
【発明の作用】この発明では、点火コイルから配電器を
介して、または直接スパークプラグに印加される点火回
路の二次回路を構成している高電圧コードから二次電圧
の波形を検出し、この検出した二次電圧波形を解析し
て、正常着火、着火ミスおよび火花放電ミスを判別し、
燃料カットなどのエンジンの制御手段に出力してエミッ
ションの悪化防止、触媒劣化の防止、または表示手段に
より運転者に警告を行なう。
介して、または直接スパークプラグに印加される点火回
路の二次回路を構成している高電圧コードから二次電圧
の波形を検出し、この検出した二次電圧波形を解析し
て、正常着火、着火ミスおよび火花放電ミスを判別し、
燃料カットなどのエンジンの制御手段に出力してエミッ
ションの悪化防止、触媒劣化の防止、または表示手段に
より運転者に警告を行なう。
【０００６】
【発明の効果】この発明では、電圧分圧器で点火回路の
二次電圧波形を検出し、この二次電圧波形を電子回路で
解析・処理するだけで、失火検出が可能である。よっ
て、簡単な構成で装着性に優れ、メンテナンスフリーの
失火検出装置が得られる。
二次電圧波形を検出し、この二次電圧波形を電子回路で
解析・処理するだけで、失火検出が可能である。よっ
て、簡単な構成で装着性に優れ、メンテナンスフリーの
失火検出装置が得られる。
【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を示し、点火コイル１と配電器２との間の高
電圧コード１１には、この発明にかかる失火検出装置４
が接続されている。失火検出装置４は、二次電圧波形検
出器４０と、失火判別回路５とからなる。二次電圧波形
検出器４０は、高電圧コード１１に取り付けられた高イ
ンピーダンス素子４１と、該高インピーダンス素子４１
とアースとの間に接続した低インピーダンス素子４２と
を有する。
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を示し、点火コイル１と配電器２との間の高
電圧コード１１には、この発明にかかる失火検出装置４
が接続されている。失火検出装置４は、二次電圧波形検
出器４０と、失火判別回路５とからなる。二次電圧波形
検出器４０は、高電圧コード１１に取り付けられた高イ
ンピーダンス素子４１と、該高インピーダンス素子４１
とアースとの間に接続した低インピーダンス素子４２と
を有する。
【０００８】二次電圧波形検出器４０は、高電圧コード
１１で生じた二次電圧を１／２０００に分圧する。これ
により２万ボルト前後の高電圧波形が１０ボルトのレベ
ルに下げられ失火判別回路５に入力する。
１１で生じた二次電圧を１／２０００に分圧する。これ
により２万ボルト前後の高電圧波形が１０ボルトのレベ
ルに下げられ失火判別回路５に入力する。
【０００９】失火判別回路５は、オペレーションアンプ
リファイヤー（オペアンプ）５１、およびその出力の分
圧回路５２と前記オペアンプ５１の出力の積分回路５３
と、分圧回路５２による分圧値と、積分回路５３の積分
値とを比較するコンパレータ５４とからなる。分圧回路
５２は、抵抗Ｒ1 と抵抗Ｒ2 とを直列接続してなり、積
分回路５３は、抵抗Ｒ3 とコンデンサＣ1 とを直列接続
してなる。コンパレータ５４の出力は、マイクロコンピ
ュータまたはパルス巾判別回路５５に出力される。
リファイヤー（オペアンプ）５１、およびその出力の分
圧回路５２と前記オペアンプ５１の出力の積分回路５３
と、分圧回路５２による分圧値と、積分回路５３の積分
値とを比較するコンパレータ５４とからなる。分圧回路
５２は、抵抗Ｒ1 と抵抗Ｒ2 とを直列接続してなり、積
分回路５３は、抵抗Ｒ3 とコンデンサＣ1 とを直列接続
してなる。コンパレータ５４の出力は、マイクロコンピ
ュータまたはパルス巾判別回路５５に出力される。
【００１０】二次電圧波形検出器４０の電圧波形は、図
２にａに示す如く二次回路の電圧波形がほぼそのまま分
圧された波形となる。二次回路には、放電間隙の絶縁破
壊により１００アンペアのオーダーで１ノナ秒間程度の
容量放電が生じ、これにつづき、５０ミリアンペア程度
で１ミリ秒間前後の誘導放電が生じる。電圧波形も、容
量放電成分と、それに続く誘導放電成分となる。この誘
導放電成分は、スパークプラグ３で火花放電がなされ、
エンジンのシリンダー内の燃料空気混合気に着火した場
合と、火花放電が生じたが着火がなされなかった場合と
では、スパークプラグ３の火花放電間隙の電気抵抗が異
なるため、それぞれ点火タイミングにおける誘導放電電
圧波形が相違する。
２にａに示す如く二次回路の電圧波形がほぼそのまま分
圧された波形となる。二次回路には、放電間隙の絶縁破
壊により１００アンペアのオーダーで１ノナ秒間程度の
容量放電が生じ、これにつづき、５０ミリアンペア程度
で１ミリ秒間前後の誘導放電が生じる。電圧波形も、容
量放電成分と、それに続く誘導放電成分となる。この誘
導放電成分は、スパークプラグ３で火花放電がなされ、
エンジンのシリンダー内の燃料空気混合気に着火した場
合と、火花放電が生じたが着火がなされなかった場合と
では、スパークプラグ３の火花放電間隙の電気抵抗が異
なるため、それぞれ点火タイミングにおける誘導放電電
圧波形が相違する。
【００１１】着火が正常になされたときは、着火直後に
放電間隙付近で燃焼中の混合気がイオン化し、電気抵抗
が小さくなっている。従って誘導放電電圧は、低電圧ｖ
1 でなされるとともに、点火回路（主に点火コイル１）
に蓄えられた電気エネルギーがほぼ完全に放出されるま
でなされる。よって誘導放電停止後の二次電圧の高まり
は小さく、放電後の低いピーク波形ｐ1 が生じ、平均的
には電圧波形ａ1 の如くなる。着火ミスが生じたとき
は、放電間隙の抵抗が大きいために容量放電につづく誘
導火花放電は短時間で終了し、点火回路には比較的大き
な電気エネルギーが残る。このため放電電圧波形ａ
2 は、容量放電、およびこれにつづく誘導放電による火
花放電中の低電圧ｖ2 につづき、火花放電停止後に急激
に大きなピーク波形ｐ 2 が発生する。
放電間隙付近で燃焼中の混合気がイオン化し、電気抵抗
が小さくなっている。従って誘導放電電圧は、低電圧ｖ
1 でなされるとともに、点火回路（主に点火コイル１）
に蓄えられた電気エネルギーがほぼ完全に放出されるま
でなされる。よって誘導放電停止後の二次電圧の高まり
は小さく、放電後の低いピーク波形ｐ1 が生じ、平均的
には電圧波形ａ1 の如くなる。着火ミスが生じたとき
は、放電間隙の抵抗が大きいために容量放電につづく誘
導火花放電は短時間で終了し、点火回路には比較的大き
な電気エネルギーが残る。このため放電電圧波形ａ
2 は、容量放電、およびこれにつづく誘導放電による火
花放電中の低電圧ｖ2 につづき、火花放電停止後に急激
に大きなピーク波形ｐ 2 が発生する。
【００１２】また火花放電により着火はしたが、シリン
ダー内の気流が強い場合は火花が流されることにより、
放電火花長が長くなり、放電が中断し、再度火花放電間
隙が絶縁破壊することも起きる。このため二次電圧波形
ａ3 は、低レベ ルから徐々にレベルアップして行く傾
斜電圧ｖ3 となったり、再度容量放電が起こったりし火
花放電停止後、中間の高さのピークｐ3を有する。
ダー内の気流が強い場合は火花が流されることにより、
放電火花長が長くなり、放電が中断し、再度火花放電間
隙が絶縁破壊することも起きる。このため二次電圧波形
ａ3 は、低レベ ルから徐々にレベルアップして行く傾
斜電圧ｖ3 となったり、再度容量放電が起こったりし火
花放電停止後、中間の高さのピークｐ3を有する。
【００１３】前記分圧器により分圧された点の二次電
圧波形ａは、オペアンプ５１により増幅反転され、さら
に分圧回路５２で分圧されコンパレータ５４の一方の入
力とされる。分圧点の波形図をｂに示す。オペアンプ
５１の出力は、積分回路５３の抵抗Ｒ1 を介してコンデ
ンサＣ1 に充電される。抵抗Ｒ1 とコンデンサＣ1 との
中間点における充電電圧の積分電圧波形ｃを示す。コ
ンパレータ５４は、上記分圧された二次電圧波形ｂおよ
び積分された積分電圧波形ｃを比較し、出力端子にパ
ルス波形ｄを出力する。
圧波形ａは、オペアンプ５１により増幅反転され、さら
に分圧回路５２で分圧されコンパレータ５４の一方の入
力とされる。分圧点の波形図をｂに示す。オペアンプ
５１の出力は、積分回路５３の抵抗Ｒ1 を介してコンデ
ンサＣ1 に充電される。抵抗Ｒ1 とコンデンサＣ1 との
中間点における充電電圧の積分電圧波形ｃを示す。コ
ンパレータ５４は、上記分圧された二次電圧波形ｂおよ
び積分された積分電圧波形ｃを比較し、出力端子にパ
ルス波形ｄを出力する。
【００１４】正常に着火がなされたときは、積分電圧波
形ｃ1 のレベルは容量放電時を除いて分圧の二次電圧波
形ｂ 1 のレベルより低くなるように設定する。このた
め、コンパレータ５４の出力端子に１つの短いパルス
ｄ1 が出力される。着火ミスが生じたときは積分電圧波
形ｃ2 の内、容量放電時とピーク波形ｐ2とが分圧の二
次電圧波形ｂ 2 のレベルを上回るよう設定する。このた
め、出力端子に短いパルスｄ2 と長いパルスＤ2 が生
じる。
形ｃ1 のレベルは容量放電時を除いて分圧の二次電圧波
形ｂ 1 のレベルより低くなるように設定する。このた
め、コンパレータ５４の出力端子に１つの短いパルス
ｄ1 が出力される。着火ミスが生じたときは積分電圧波
形ｃ2 の内、容量放電時とピーク波形ｐ2とが分圧の二
次電圧波形ｂ 2 のレベルを上回るよう設定する。このた
め、出力端子に短いパルスｄ2 と長いパルスＤ2 が生
じる。
【００１５】着火が生じたが、シリンダー内の気流の影
響で放電間隙の火花が流された時は、上記の如く誘導放
電期間中に誘導放電電圧ｖ3 のレベルは上昇したり、再
度の容量放電が起きたりする。このため誘導放電の終了
時における積分電圧波形ｃ3は高いレベルとなってい
る。よって火花放電終了後に中程度に高いピークｐ3 が
生じても、分圧の二次電圧波形ｂ 3 のレベルが積分電圧
波形ｃ3 のレベルを越えないよう設定することが可能と
なる。この様に設定することにより出力端子には正常
着火と同様に短いパルスｄ3 またはｄ3 、ｄ4 が生じ
る。
響で放電間隙の火花が流された時は、上記の如く誘導放
電期間中に誘導放電電圧ｖ3 のレベルは上昇したり、再
度の容量放電が起きたりする。このため誘導放電の終了
時における積分電圧波形ｃ3は高いレベルとなってい
る。よって火花放電終了後に中程度に高いピークｐ3 が
生じても、分圧の二次電圧波形ｂ 3 のレベルが積分電圧
波形ｃ3 のレベルを越えないよう設定することが可能と
なる。この様に設定することにより出力端子には正常
着火と同様に短いパルスｄ3 またはｄ3 、ｄ4 が生じ
る。
【００１６】出力端子に生じるパルスの内、容量放電
に起因するパルスｄ1 、ｄ2 、ｄ3 、ｄ4 は点火コイル
の共振周期に対して波長が短い。これにたいし、着火ミ
スのときに発生するパルスＤ2 は上記共振周期の１／４
以上に達するように設定できる。着火ミスの判別は、た
とえばマイクロコンピュータまたはパルス巾判定回路５
５が、出力端子に共振周期の１／４以上のパルスが生
じたとき失火したと判別することによりなされる。
に起因するパルスｄ1 、ｄ2 、ｄ3 、ｄ4 は点火コイル
の共振周期に対して波長が短い。これにたいし、着火ミ
スのときに発生するパルスＤ2 は上記共振周期の１／４
以上に達するように設定できる。着火ミスの判別は、た
とえばマイクロコンピュータまたはパルス巾判定回路５
５が、出力端子に共振周期の１／４以上のパルスが生
じたとき失火したと判別することによりなされる。
【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。
関の点火回路図である。
【図２】二次電圧検出器の作動説明のための波形図であ
る。
る。
１ 点火コイル ２ 配電器 ３ スパークプラグ ４ 失火検出装置 ５ 失火判別回路 ４０ 二次電圧波形検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 佳弘 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特 殊陶業株式会社内 (72)発明者 島崎 勇一 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 久木 隆 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 点火回路の二次コイルとスパークプラグ
の間に接続され、前記スパークプラグにて放電される二
次電圧の波形を検出する二次電圧波形検出器と、前記二
次電圧波形検出器に接続され、前記スパークプラグにて
放電される二次電圧波形を積分し積分電圧波形を出力す
る積分回路と、前記二次電圧波形検出器と積分回路とに
接続され、前記二次電圧波形と前記積分電圧波形を比較
し、前記二次電圧波形が前記積分電圧波形を越えたと
き、出力パルスを発生する比較器と、前記比較器に接続
され、前記比較器の発生する出力パルスのパルス幅を検
出し、該パルス幅が所定幅以上のとき、失火を判定する
火花点火機関の失火検出装置。 - 【請求項２】 請求項１において、失火の時のパルス幅
は、点火コイルの共振周期の１／４周期以上のパルス幅
であることを特徴とする火花点火機関の失火検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3080158A JP2558962B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 火花点火機関の失火検出装置 |
| US07/865,909 US5294888A (en) | 1991-04-12 | 1992-04-09 | Device for detecting misfire of an internal combustion engine by comparing voltage waveforms associated with ignition system |
| EP92303200A EP0513996B1 (en) | 1991-04-12 | 1992-04-10 | A misfire detector for use with an internal combustion engine |
| DE69206481T DE69206481T2 (de) | 1991-04-12 | 1992-04-10 | Zündaussetzungsdetektor für eine Brennkraftmaschine. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3080158A JP2558962B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 火花点火機関の失火検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04314970A JPH04314970A (ja) | 1992-11-06 |
| JP2558962B2 true JP2558962B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=13710498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3080158A Expired - Fee Related JP2558962B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 火花点火機関の失火検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5294888A (ja) |
| EP (1) | EP0513996B1 (ja) |
| JP (1) | JP2558962B2 (ja) |
| DE (1) | DE69206481T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3109907B2 (ja) * | 1992-05-01 | 2000-11-20 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関点火系の高圧コードコネクタ部構造 |
| JPH07217520A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-08-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃焼状態検出装置 |
| JP3480864B2 (ja) * | 1994-11-09 | 2003-12-22 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃焼状態検出方法及び装置 |
| EP0715075B1 (en) * | 1994-12-02 | 1999-08-25 | NGK Spark Plug Co. Ltd. | Misfire detecting device for internal combustion engine |
| JPH08159004A (ja) * | 1994-12-12 | 1996-06-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 多気筒内燃機関の燃焼状態検出装置 |
| US5687082A (en) * | 1995-08-22 | 1997-11-11 | The Ohio State University | Methods and apparatus for performing combustion analysis in an internal combustion engine utilizing ignition voltage analysis |
| DE102006027204B3 (de) * | 2006-06-12 | 2007-11-22 | Siemens Ag | Verfahren zur Überwachung eines Brennvorganges in einer Brennkraftmaschine |
| JP5425575B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2014-02-26 | ダイハツ工業株式会社 | 火花点火式内燃機関の燃焼状態判定方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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