JP3100426B2 - ガソリン機関のイオン電流検出装置 - Google Patents
ガソリン機関のイオン電流検出装置Info
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- JP3100426B2 JP3100426B2 JP03186208A JP18620891A JP3100426B2 JP 3100426 B2 JP3100426 B2 JP 3100426B2 JP 03186208 A JP03186208 A JP 03186208A JP 18620891 A JP18620891 A JP 18620891A JP 3100426 B2 JP3100426 B2 JP 3100426B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
-
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- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
- F02P2017/128—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits for knock detection
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- Testing Of Engines (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、イオン電流の検出が
正確にできるスパークプラグを用いたガソリン機関のイ
オン電流検出装置に関わる。
正確にできるスパークプラグを用いたガソリン機関のイ
オン電流検出装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンなどのガソリン機関で
は、スパークプラグに流れるイオン電流を検出すること
で、失火やプレイグニッションの検出がなされる。この
イオン電流の検出は、点火回路の二次回路にイオン電流
検出回路を設け、火花放電の終了直後、または直前にス
パークプラグの火花放電間隙に流れるイオン電流を検出
してなされる。
は、スパークプラグに流れるイオン電流を検出すること
で、失火やプレイグニッションの検出がなされる。この
イオン電流の検出は、点火回路の二次回路にイオン電流
検出回路を設け、火花放電の終了直後、または直前にス
パークプラグの火花放電間隙に流れるイオン電流を検出
してなされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のスパークプラグ
は、主に着火性能の向上のための改良がされており、イ
オン電流の測定について考察がなされていないため、イ
オン電流が流れにくい構造であった。このため、発生す
るイオン電流のレベルが低く、ノイズと識別しにくかっ
たり、機関は正常に着火したが気筒内気流の作用でイオ
ン電流が流れないなど、失火やプレイグニッションの検
出精度が低い欠点があった。この発明の目的は、上記イ
オン電流の流れにくい原因が、主に中軸表面と気筒内の
イオンとの接触する割合が低いことにあるとの知見に基
づき、イオン電流が流れ易い構造のスパークプラグを提
供し、ガソリン機関の失火やプレイグニッションの検出
精度を向上することにある。
は、主に着火性能の向上のための改良がされており、イ
オン電流の測定について考察がなされていないため、イ
オン電流が流れにくい構造であった。このため、発生す
るイオン電流のレベルが低く、ノイズと識別しにくかっ
たり、機関は正常に着火したが気筒内気流の作用でイオ
ン電流が流れないなど、失火やプレイグニッションの検
出精度が低い欠点があった。この発明の目的は、上記イ
オン電流の流れにくい原因が、主に中軸表面と気筒内の
イオンとの接触する割合が低いことにあるとの知見に基
づき、イオン電流が流れ易い構造のスパークプラグを提
供し、ガソリン機関の失火やプレイグニッションの検出
精度を向上することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン電流検
出装置は、点火回路の二次回路に設けたイオン電流電源
と、アースされた筒状主体金具に軸穴付き絶縁碍子を嵌
め込み、該軸穴に中軸を嵌着したスパークプラグと、該
スパークプラグの前記中軸と前記主体金具に形成された
外側電極とで形成された火花放電ギャップに流れるイオ
ン電流検出回路とを備えたガソリン機関のイオン電流検
出装置において、前記スパークプラグは、イオン電流検
出時に正極電圧を印加される前記中軸の前記絶縁碍子の
先端からの突出部の表面積を２５ｍｍ2 以上に設定し
た。請求項２に記載の発明においては、上記スパークプ
ラグにおいて、突出部の長さＬと、中軸先端面と芯先端
との間（芯のない部分）の距離ｎとの割合を、芯のない
部分の全面積が、突出部の全表面積の半分より小さくな
るよう設定した。
出装置は、点火回路の二次回路に設けたイオン電流電源
と、アースされた筒状主体金具に軸穴付き絶縁碍子を嵌
め込み、該軸穴に中軸を嵌着したスパークプラグと、該
スパークプラグの前記中軸と前記主体金具に形成された
外側電極とで形成された火花放電ギャップに流れるイオ
ン電流検出回路とを備えたガソリン機関のイオン電流検
出装置において、前記スパークプラグは、イオン電流検
出時に正極電圧を印加される前記中軸の前記絶縁碍子の
先端からの突出部の表面積を２５ｍｍ2 以上に設定し
た。請求項２に記載の発明においては、上記スパークプ
ラグにおいて、突出部の長さＬと、中軸先端面と芯先端
との間（芯のない部分）の距離ｎとの割合を、芯のない
部分の全面積が、突出部の全表面積の半分より小さくな
るよう設定した。
【０００５】
【発明の作用、効果】この発明のイオン電流検出装置に
おいては、スパークプラグの中軸の絶縁碍子からの突出
部の表面積を、２５ｍｍ2 以上と大きくしている。これ
により中軸と気筒内のイオン化した燃焼気との接触面積
が大きく、イオン電流が流れ易い。また、この様に露出
面積が大きいと、受熱面積の増大により中軸先端の温度
が過昇温し、プレイグニッションが発生し易くなる。こ
のため、請求項２の構成では、良熱伝導金属製芯の先端
を中軸先端に近く設定し、熱引きを良くしている。これ
により、受熱面積の増大に伴うスパークプラグの熱価の
低下と、中軸自体の耐久性の低下を防止できる。
おいては、スパークプラグの中軸の絶縁碍子からの突出
部の表面積を、２５ｍｍ2 以上と大きくしている。これ
により中軸と気筒内のイオン化した燃焼気との接触面積
が大きく、イオン電流が流れ易い。また、この様に露出
面積が大きいと、受熱面積の増大により中軸先端の温度
が過昇温し、プレイグニッションが発生し易くなる。こ
のため、請求項２の構成では、良熱伝導金属製芯の先端
を中軸先端に近く設定し、熱引きを良くしている。これ
により、受熱面積の増大に伴うスパークプラグの熱価の
低下と、中軸自体の耐久性の低下を防止できる。
【０００６】
【実施例】図１は、点火コイル１、配電器（ディストリ
ビュータ）２、スパークプラグ３を備えたこの発明にか
かるガソリン機関のイオン電流検出装置を示す。点火コ
イル１の一次回路１１は、車載電源Ｖと、一次電源断続
手段４とに接続され、二次回路１２は、前記配電器２を
介して燃焼室内に露出するように配設されたスパークプ
ラグ３に接続されている。そして、二次回路１２の点火
コイル１とアースとの間にイオン電流電源回路５を設
け、配電器２のロータギャップ２１と並行にイオン電流
通電用ダイオード２２を接続し、イオン電流波形の積分
回路６と該積分回路６の積分値のばらつき度合いを検出
するマイクロコンピュータ等の判別回路７とを接続して
いる。
ビュータ）２、スパークプラグ３を備えたこの発明にか
かるガソリン機関のイオン電流検出装置を示す。点火コ
イル１の一次回路１１は、車載電源Ｖと、一次電源断続
手段４とに接続され、二次回路１２は、前記配電器２を
介して燃焼室内に露出するように配設されたスパークプ
ラグ３に接続されている。そして、二次回路１２の点火
コイル１とアースとの間にイオン電流電源回路５を設
け、配電器２のロータギャップ２１と並行にイオン電流
通電用ダイオード２２を接続し、イオン電流波形の積分
回路６と該積分回路６の積分値のばらつき度合いを検出
するマイクロコンピュータ等の判別回路７とを接続して
いる。
【０００７】一次電流断続手段４は、スイッチ素子４１
およびシグナルジェネレータ４２からなり一次電流を断
続する。イオン電流電源回路５は、二次回路１２の点火
コイル１とアースとの間に介在させたコンデンサ５１
と、該コンデンサ５１に並列接続した定電圧ダイオード
５２と、前記コンデンサ５１とアースとの間に接続した
抵抗５３およびダイオード５４の並列回路からなる。コ
ンデンサ５１は、二次回路１２に二次電圧が発生したと
き、定電圧ダイオード５２の通電電圧である３００ボル
トで電荷を充電する。
およびシグナルジェネレータ４２からなり一次電流を断
続する。イオン電流電源回路５は、二次回路１２の点火
コイル１とアースとの間に介在させたコンデンサ５１
と、該コンデンサ５１に並列接続した定電圧ダイオード
５２と、前記コンデンサ５１とアースとの間に接続した
抵抗５３およびダイオード５４の並列回路からなる。コ
ンデンサ５１は、二次回路１２に二次電圧が発生したと
き、定電圧ダイオード５２の通電電圧である３００ボル
トで電荷を充電する。
【０００８】前記スパークプラグ３とスパークプラグ３
の火花放電ギャップ３１との間は、イオン電流検出回路
５で、図２に示すようにスパークプラグ３の先端面にＬ
字形の外側電極３２が溶接された筒状の主体金具３３
に、軸穴８１付き絶縁碍子８を嵌め込み、軸穴８１に先
端部を突出させて中軸９を貫通し、中軸９と外側電極３
２との間に火花放電ギャップ３１を形成してなる。
の火花放電ギャップ３１との間は、イオン電流検出回路
５で、図２に示すようにスパークプラグ３の先端面にＬ
字形の外側電極３２が溶接された筒状の主体金具３３
に、軸穴８１付き絶縁碍子８を嵌め込み、軸穴８１に先
端部を突出させて中軸９を貫通し、中軸９と外側電極３
２との間に火花放電ギャップ３１を形成してなる。
【０００９】中軸９は、Ｎｉ合金製母材９１の中心に、
良熱伝導金属製芯９２を配してなる。母材９１は、耐酸
化性および高温強度に優れる１０〜２０重量％のＣｒを
含むＮｉ合金またはＳｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｌなどが５重
量％以下のＮｉ合金を使用する。また芯９２は純Ｃｕま
たは０．２５重量％Ａｌを含むＣｕ合金またはＡｇが好
適に使用できる。
良熱伝導金属製芯９２を配してなる。母材９１は、耐酸
化性および高温強度に優れる１０〜２０重量％のＣｒを
含むＮｉ合金またはＳｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｌなどが５重
量％以下のＮｉ合金を使用する。また芯９２は純Ｃｕま
たは０．２５重量％Ａｌを含むＣｕ合金またはＡｇが好
適に使用できる。
【００１０】中軸９は、絶縁碍子８の先端からの突出部
９３の全表面積（露出面積）が２５ｍｍ2 以上となるよ
うに設定されている。この露出面積は、従来のスパーク
プラグでは１０ｍｍ2 程度である。また突出部９３の長
さＬと、中軸先端面９４と芯９２の先端９５との間（芯
のない部分）の距離ｎとの割合は、芯のない部分の全表
面積が、突出部の全表面積の半分より小さくなるよう設
定してある。
９３の全表面積（露出面積）が２５ｍｍ2 以上となるよ
うに設定されている。この露出面積は、従来のスパーク
プラグでは１０ｍｍ2 程度である。また突出部９３の長
さＬと、中軸先端面９４と芯９２の先端９５との間（芯
のない部分）の距離ｎとの割合は、芯のない部分の全表
面積が、突出部の全表面積の半分より小さくなるよう設
定してある。
【００１１】図３は、２０００ｃｃ、４サイクル、４気
筒のガソリン機関に装着した、（１）に示す構造のスパ
ークプラグで、中軸先端の露出面積Ｓ＝１０ｍｍ2 、Ｓ
＝２５ｍｍ2 、Ｓ＝５０ｍｍ2 （中軸先端に径大の鍔部
を備える）の各スパークプラグと、火花放電終了直後に
各スパークプラグを流れるイオン電流波形（２）の形状
との測定結果を示す。この測定結果から、中軸の突出部
の露出面積の増大につれて、イオン電流が増大するとと
もに、電流波形のピークが明確になり、ノイズとの識別
が明確にでき、イオン電流の検出が容易になることが分
かる。
筒のガソリン機関に装着した、（１）に示す構造のスパ
ークプラグで、中軸先端の露出面積Ｓ＝１０ｍｍ2 、Ｓ
＝２５ｍｍ2 、Ｓ＝５０ｍｍ2 （中軸先端に径大の鍔部
を備える）の各スパークプラグと、火花放電終了直後に
各スパークプラグを流れるイオン電流波形（２）の形状
との測定結果を示す。この測定結果から、中軸の突出部
の露出面積の増大につれて、イオン電流が増大するとと
もに、電流波形のピークが明確になり、ノイズとの識別
が明確にでき、イオン電流の検出が容易になることが分
かる。
【００１２】図４は、上記ガソリン機関におけるスパー
クプラグ３の中軸９の先端９５の露出面積Ｓと、火花放
電終了直後スパークプラグ３に流れるイオン電流のピー
クレベルの平均値との関係を示すグラフである。露出面
積Ｓ＞２５ｍｍ2 においては、８マイクロアンペア（μ
Ａ）以上のイオン電流が流れる。イオン電流検出回路の
ノイズレベルは数μＡであるため、露出面積Ｓ＞２５ｍ
ｍ2 では、イオン電流の検出精度が高い。図５は、上記
ガソリン機関において、スパークプラグ３の中軸９の先
端９５の露出面積Ｓをパラメータとし、該スパークプラ
グ３を流れるイオン電流を測定し、失火を検出した実験
における失火検出精度を示す。図示の如く、露出面積Ｓ
＜２５ｍｍ2 では、イオン電流のピークレベルが低く、
ノイズとの区別がされにくいため、失火検出率が急速に
低下する。
クプラグ３の中軸９の先端９５の露出面積Ｓと、火花放
電終了直後スパークプラグ３に流れるイオン電流のピー
クレベルの平均値との関係を示すグラフである。露出面
積Ｓ＞２５ｍｍ2 においては、８マイクロアンペア（μ
Ａ）以上のイオン電流が流れる。イオン電流検出回路の
ノイズレベルは数μＡであるため、露出面積Ｓ＞２５ｍ
ｍ2 では、イオン電流の検出精度が高い。図５は、上記
ガソリン機関において、スパークプラグ３の中軸９の先
端９５の露出面積Ｓをパラメータとし、該スパークプラ
グ３を流れるイオン電流を測定し、失火を検出した実験
における失火検出精度を示す。図示の如く、露出面積Ｓ
＜２５ｍｍ2 では、イオン電流のピークレベルが低く、
ノイズとの区別がされにくいため、失火検出率が急速に
低下する。
【００１３】図６は、上記ガソリン機関を５０００ｒｐ
ｍ、全負荷て運転したときのスパークプラグ３の中軸９
の先端９５の温度を測定結果を示す。中軸９の突出部９
３の長さＬと、中軸先端面９４と芯９２の先端９５との
間（芯のない部分）の距離ｎとの割合において、芯９２
のない部分の全表面積が、突出部９３の全表面積の半分
を越えると、中軸先端温度が上昇し、プレイグニッショ
ンが発生し易くなることが判明する。
ｍ、全負荷て運転したときのスパークプラグ３の中軸９
の先端９５の温度を測定結果を示す。中軸９の突出部９
３の長さＬと、中軸先端面９４と芯９２の先端９５との
間（芯のない部分）の距離ｎとの割合において、芯９２
のない部分の全表面積が、突出部９３の全表面積の半分
を越えると、中軸先端温度が上昇し、プレイグニッショ
ンが発生し易くなることが判明する。
【図１】この発明のイオン電流検出装置の回路図であ
る。
る。
【図２】この発明のスパークプラグの先端部の斜視図で
ある。
ある。
【図３】中軸先端の露出面積とイオン電流波形との関係
を示す表である。
を示す表である。
【図４】中軸先端の露出面積と、イオン電流のレベルと
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図５】中軸先端の露出面積と失火検出精度を示すグラ
フである。
フである。
【図６】芯の先端位置と、中軸先端の温度測定結果を示
すグラフである。
すグラフである。
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 イオン電流電源回路 ６ 積分回路 ７ 判別回路 ８ 絶縁碍子 ９ 中軸 ９１ 中軸母材 ９２ 良熱伝導金属製芯 Ｓ 中軸先端の露出面積
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02P 13/00 301 F02P 13/00 303 F02D 45/00 368 F02P 17/12 G01M 15/00
Claims (2)
- 【請求項１】 点火回路の二次回路に設けたイオン電流
電源と、アースされた筒状主体金具に軸穴付き絶縁碍子
を嵌め込み、該軸穴に中軸を嵌着したスパークプラグ
と、該スパークプラグの前記中軸と前記筒状主体金具に
形成された外側電極とで形成された火花放電ギャップに
流れるイオン電流検出回路とを備えたガソリン機関のイ
オン電流検出装置において、 前記スパークプラグは、イオン電流検出時に正極電圧を
印加される前記中軸の前記絶縁碍子の先端からの突出部
の表面積が２５ｍｍ2 以上であることを特徴とするガソ
リン機関のイオン電流検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載において、スパークプラグ
の中軸を、Ｎｉ合金製母材に良熱伝導金属製芯を配して
なり、前記突出部の長さＬと、中軸先端面と芯先端との
間（芯のない部分）の距離ｎとの割合を、芯のない部分
の全表面積が、突出部の全表面積の半分より小さくなる
よう設定したガソリン機関のイオン電流検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03186208A JP3100426B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | ガソリン機関のイオン電流検出装置 |
| BR929202912A BR9202912A (pt) | 1991-07-25 | 1992-07-23 | Dispositivo de deteccao de corrente ionica de motor a gasolina |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03186208A JP3100426B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | ガソリン機関のイオン電流検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0571459A JPH0571459A (ja) | 1993-03-23 |
| JP3100426B2 true JP3100426B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=16184265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03186208A Expired - Lifetime JP3100426B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | ガソリン機関のイオン電流検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3100426B2 (ja) |
| BR (1) | BR9202912A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19737614B4 (de) * | 1996-08-29 | 2010-04-08 | DENSO CORPORATION, Kariya-shi | Zündkerze für ein Gerät zur Erfassung eines Ionenstroms, ohne daß ein impulsartiges Rauschen auf dem Ionenstrom erzeugt wird |
| JP5220212B1 (ja) * | 2012-03-13 | 2013-06-26 | 三菱電機株式会社 | 圧縮自己着火内燃機関の制御装置および制御方法 |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP03186208A patent/JP3100426B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-07-23 BR BR929202912A patent/BR9202912A/pt not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR9202912A (pt) | 1993-03-30 |
| JPH0571459A (ja) | 1993-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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