JPH05118266A

JPH05118266A - ガソリン機関の失火検出装置

Info

Publication number: JPH05118266A
Application number: JP4542992A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Miyata; 繁宮田; Yoshihiro Matsubara; 佳弘松原; Junichi Kagawa; 純一加川
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1991-09-02
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1993-05-14
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JP2535699B2

Abstract

(57)【要約】【目的】実装、メンテナンスが容易な構成で、正確に
各気筒ごとの失火が検出できる失火検出装置の提供にあ
る。【構成】この発明の失火検出装置は、ＤＬＩ式点火装
置１００を備えたガソリン機関において、絶縁碍子３５
の先端から突出している中軸３６の突出部３９の表面積
が２５ｍｍ²以上であるスパークプラグ３と、該スパー
クプラグ３の電極間に印加される二次電圧の分圧を検出
する分圧器５と、火花放電終了後に設定した時期以降
の、二次電圧の減衰特性を検出する二次電圧検出回路６
と、該二次電圧の減衰特性により、失火を判別する判別
回路７とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガソリン機関におい
て、正常に着火したときと着火ミス（失火）が生じたと
きとで、スパークプラグの火花放電間隙の電気抵抗値が
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】自動車エンジンなどガソリン機関では、
排気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のできる
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】従来の方法は、エンジ
ンテストなど実験的使用には適するが、実車エンジンの
全ての気筒に装着し、常時使用するためにはセンサの装
着が面倒であったり、二次回路にイオン電流を流するた
めに実装上問題のある高圧ダイオードが必要であるなど
の欠点があった。この発明の目的は、実装、メンテナン
スが容易な構成で、正確に各気筒ごとの失火が検出でき
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】この発明の失火検出装置
は、ディストリビュータ・レス・イグナイタ（以下ＤＬ
Ｉという）式点火装置を備えたガソリン機関において、
絶縁碍子の先端から突出している中軸の突出部の表面積
を２５ｍｍ²以上とした前記スパークプラグと、該スパ
ークプラグの電極間に印加される二次電圧を分圧する分
圧器と、火花放電終了前後に設定した時期以降の、前記
分圧の減衰特性を検出する二次電圧検出回路と、前記減
衰特性により、失火を判別する失火判別回路とからな
る。

【０００５】また、配電器（ディストリビュータ）を有
する点火回路を備えたガソリン機関において、絶縁碍子
の先端から突出している中軸の突出部の表面積を２５ｍ
ｍ²以上とした前記スパークプラグと、機関の低速低負
荷運転時において、前記スパークプラグでの火花放電終
了後の所定時期に、前記二次回路に前記スパークプラグ
の浮遊静電容量に充電するための二次電圧を発生させる
失火検出用二次電圧発生手段と、前記スパークプラグの
電極間に印加される前記二次電圧を分圧する分圧器と、
機関の高速運転時は、火花放電終了後に設定した時期以
降の、前記分圧の減衰特性を検出し、機関の低速低負荷
運転時は、前記失火検出用二次電圧発生手段により発生
させた失火検出用二次電圧の前記分圧の減衰特性を検出
する二次電圧検出回路と、前記失火検出用二次電圧の減
衰特性により、失火を判別する失火判別回路とからな
る。

【０００６】請求項３に記載の発明では、上記各構成に
おいて、火花放電終了後の二次電圧波形のピーク電圧値
を検出するピーク電圧検出回路を付設し、前記失火判別
回路は、前記ピーク電圧値のレベルまたは前記二次電圧
の減衰特性により失火を判別する。請求項４に記載の発
明の失火検出装置において、前記スパークプラグは、Ｎ
ｉ合金製母材に良熱伝導金属芯を配した中軸を、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）の長さｎとの割合を、芯のない部分の全表面積が、
前記突出部の全表面積の半分より小さくなるよう設定し
た。請求項５に記載のガソリン機関の失火検出装置にお
ける前記スパークプラグの中軸の突出部は、負極性とす
るように接続した。

【０００７】

【発明の作用】請求項１に記載の発明は、主にＤＬＩ式
点火装置において適用される。この点火装置では、火花
放電終了直後に点火コイルに残存する電気エネルギー
が、逆流防止ダイオードを通じて主にスパークプラグの
浮遊静電容量（１０〜２０ピコファラッド）に充電され
る。この充電電荷は、機関の高速回転時に５〜８キロボ
ルト、低速回転時に２〜３キロボルトの二次電圧とな
る。この二次電圧は、火花放電終了後スパークプラグの
火花放電間隙においてイオン電流となって急速に放電す
る（正常着火時）か、または二次回路から漏洩してゆっ
くり放電（失火時）して降圧する。この充電電荷の減衰
特性は、スパークプラグの火花放電間隙に、燃焼により
生成した燃料分子のイオンが、高密度で存在するか否か
で大きく異なるとともに、イオンが存在する場合におい
ては、イオン電流の放電電極となるスパークプラグの電
極の面積により左右され、面積が大きいほどイオン電流
が流れやすく、減衰の進行が早い。よって逆流防止ダイ
オードとスパークプラグとの間の電圧をモニターした
後、たとえば二次電圧が適当な設定時期にピークホール
ドしたピーク値に対して、一定割合のレベルに降下する
までの時間（減衰時間）を検出するなど特性を検出する
ことにより、失火の判別ができる。

【０００８】従って、火花放電の終了後にスパークプラ
グの静電容量に充電された失火検出用二次電圧（分圧）
の減衰特性を検出し、この減衰特性と、あらかじめ運転
条件に応じて測定または計算により求めたデータと比較
することにより、失火の有無が判別できる。このとき、
外側電極に比べて露出面積が小さいスパークプラグにお
ける、中心電極の露出面積を２５ｍｍ²以上とすると、
イオン電流が円滑かつ迅速に流れる。また、気筒内の燃
焼気流のばらつき等によるイオン電流の導通不良が低減
でき、失火検出精度が向上できる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、主に配電器を有
する点火装置に適用される。この点火装置では、点火コ
イルとスパークプラグとの間にローターギャップなどの
気中ギャップがある。機関の低速低負荷運転時には、火
花放電後に点火コイルに残存する電気エネルギーが少な
く、二次電圧の昇圧が小さいためスパークプラグ静電容
量に正確な失火の検出に十分な失火検出用二次電圧を印
加できない場合が生じる。このため、低速低負荷運転時
のみ、火花放電終了後の所定時期に、二次回路に正確に
失火検出ができるレベルの失火検出用二次電圧を発生さ
せる。この失火検出用二次電圧のレベルは、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
で、かつ失火時のスパークプラグギャップの絶縁破壊が
不可能な大きさ（通常５〜７キロボルト）である。失火
検出用二次電圧は、点火コイルの一次回路の一次電流を
短時間流して遮断したり、また点火コイルとは別に昇圧
コイルを付設して、二次回路に所定のレベルの二次電圧
を発生させることができる。これにより正確な失火の検
出に十分な二次電圧を、スパークプラグの静電容量に充
電させ、この充電電荷（前記分圧）の放電特性を中心電
極の露出面積を２５ｍｍ²以上としたスパークプラグを
用いて上記と同様に検出する。

【００１０】なお、機関の高速運転中は、火花放電終了
後の二次電圧の昇圧レベルは高く、スパークプラグの静
電容量には正確な失火の検出に十分なレベルの失火検出
用二次電圧が充電されるため、失火検出用二次電圧発生
手段の作動は不要である。さらに、機関が高速でかつ高
負荷運転されているときは、火花放電終了後の二次電圧
が高くなりすぎ、スパークプラグの火花放電間隙で火花
放電する場合がある。この場合、スパークプラグの浮遊
静電容量などに充電された電荷は、一時に放出されるた
め、たとえ失火が生じていても失火検出用二次電圧の降
圧は急速である。このため、失火検出用二次電圧の降下
（減衰）特性のみの検出では、正常着火との判別が困難
になる。

【００１１】しかるに、この高速高負荷運転において
は、正常着火と失火とでは火花放電終了後の二次電圧の
昇圧レベルが著しく異なる。すなわち、正常着火してス
パークプラグの火花放電間隙にイオンが存在し、スパー
クプラグの充電電荷がイオン電流として放電されるとき
は、３〜５キロボルト程度までしか昇圧しないのに対
し、失火で火花放電するときは、１０キロボルトを越え
る電圧まで昇圧する。このため、火花放電終了後の二次
電圧を検出し、そのレベルを判別することで、高速高負
荷運転時の失火の判別が可能となる。

【００１２】上記の如く、スパークプラグの中心電極の
露出面積を２５ｍｍ²以上とすると、気筒内での露出面
積が大きいため、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４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。

【００１３】請求項５のマイナス極性となるように接続
された中心電極は、火炎中のプラスイオンが中心電極に
引き寄せられ、電荷の交換をすることにより電流が流れ
る。この時プラスイオンは、電子に比較して質量が大き
く動きが遅く中心電極の周りに滞留していると考えられ
る。このため律速は、プラスイオン側のスピードによる
と考えられる。この発明のようにスパークプラグの中心
電極の露出面積を２５ｍｍ²以上とすると、露出面積が
大きいため、多くの動きの遅いプラスイオンを引き寄せ
ることができるために二次電流が増大して減衰特性が明
確となる。

【００１４】

【発明の効果】このように、この発明の失火検出装置で
は、スパークプラグがイオン電流の通電に有利な２５ｍ
ｍ²以上の中心電極の露出面積を有するため、気筒内の
燃焼気流のばらつきによる失火検出精度の低下を防ぐこ
とができる。また、燃焼光センサ、圧力センサ、高圧ダ
イオードは不要であり、構成が簡潔で自動車エンジンへ
の装着性に優れ、メンテナンスが容易で、各気筒ごとに
正確に失火の検出できる実用性の高い失火検出装置が得
られる。

【００１５】

【実施例】図１は、気筒数と同数の点火コイル１および
スパークプラグ３を備えたガソリン機関のＤＬＩ式点火
装置１００を示す。各点火コイル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、逆流防止ダイオード１３を介してスパーク
プラグ３に接続されている。逆流防止ダイオード１３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、二次電圧検出回路６と、判別回
路７とが接続されている。

【００１６】スパークプラグ３は図２に示す如く、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３４付き絶縁碍子３５を嵌め込み、軸穴３
４に先端部を突出させて中軸３６を貫設してなる。中軸
３６は、マイナス極性とされ、ニッケル（Ｎｉ）合金製
母材３７の中心に、良熱伝導金属芯３８を配してなる。
母材３７は、耐酸化性および高温強度に優れる１０〜２
０重量％のクロム（Ｃｒ）を含むＮｉ合金または純Ｎｉ
を使用する。また芯３８は純銅（Ｃｕ）、０．２５重量
％アルミニウム（Ａｌ）を含むＣｕ合金または銀（Ａ
ｇ）が好適に使用できる。

【００１７】中軸３６は、絶縁碍子３５の先端からの突
出部３９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。また突出部３９の長さＬと、
中軸３６の先端面３９Ａと芯３８の先端３８Ａとの間
（芯のない部分）の長さｎとの割合は、芯のない部分の
全表面積が、突出部３９の全表面積の半分より小さくな
るよう設定してある。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、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。

【００１８】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として３０００ｐ
Ｆの静電容量のコンデンサ５２を用い、二次回路１２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の放電回路を形成する３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９ｍ
ｓ（ミリ秒）となり、後記する２〜３ｍｓという比較的
長い二次電圧波形の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。

【００１９】二次電圧検出回路６は、図３に示す如く、
シグナルジェネレータ４２で設定した時期において、リ
セットがなされるとともに、分圧器５の分圧をホールド
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（基準電圧）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からなる。判別回路７は、
マイクロコンピュータが使用され、前記二次電圧検出回
路６の出力パルスを予め実験または計算により求めたデ
ータと比較し、失火を判別する。

【００２０】作用を図４とともに説明する。シグナルジ
ェネレータ４２でスイッチ素子４１をオン、オフさせ、
のパルス波ａの如き一次電流を一次回路１１に生じさ
せる。この一次電流の断続により、点火コイル１の二次
コイルＬ２にはに示す二次電圧が生じる。前記パルス
波ａの終了時点で発生した火花放電間隙３１の絶縁破壊
電圧（要求電圧）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二次電圧波形ｑが生じ
る。二次電圧波形ｑは、機関の低速運転時は、火花放電
は２ミリ秒間程度持続し、点火コイル１の電気エネルギ
ーの低減とともに終了する。この終了の直前から点火コ
イル１に残存する電気エネルギーにより二次電圧は昇圧
し始め、終了直後に２〜３キロボルトに昇圧したのち降
圧する。また機関の高速運転時は、火花放電は１ミリ秒
間程度持続し、この後５〜８キロボルトまで昇圧したの
ち降圧する。

【００２１】火花放電終了後における逆流防止ダイオー
ド１３とスパークプラグ３との間の二次電圧波形は、主
にスパークプラグ３の静電容量に充電された電荷の放電
状態を示しており、に示す如く、正常に着火した場合
（実線）と、失火したとき（二点鎖線）とで減衰時間に
差が生じる。すなわち、正常着火したときは、充電電荷
はスパークプラグ３の火花放電間隙３１に存在するイオ
ンを介してイオン電流となって放電されるため、ｑ₁の
如く急速に減衰する。なおイオン電流は、後記する如く
スパークプラグ３の電極面積により流れ易さが大きく左
右される。これに対し、失火したときはスパークプラグ
３の絶縁碍子３５、プラグキャップなどを介する漏電と
なるため、ｑ₂の如く緩やかに降圧する。

【００２２】シグナルジェネレータ４２は、たとえば、
回転速度、負荷、点火系の仕様に応じて、実験または計
算により求めた各運転条件における平均的火花放電持続
時間より０．５ミリ秒あとを、リセットおよびピークホ
ールド時期に設定し、ピークホールド回路６１を作動さ
せる。この時期の充電電圧値をピークホールド回路６１
でホールドし、分圧回路６２で分圧したその１／３のレ
ベルを基準電圧ｖとして、前記分圧器５の出力波形と、
比較回路６３において比較する。この比較回路６３の出
力パルスは、正常に着火が生じたときは図４のに示す
短いパルス波ｔ ₁を出力し、失火したときは図４のに
示す長いパルス波ｔ₂を判別回路７に出力する。

【００２３】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
で失火と判別し、６０００ｒｐｍのときは、１ｍｓ以上
で失火と判別し、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。なお、中軸３６の
突出部３９の露出面積が２５ｍｍ²以下のときは、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１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。また、中心電
極がプラス極性の場合、動きの遅いプラスイオンは、露
出面積が２５ｍｍ²以下の中心電極と比べ表面積の大き
な外側電極に引き寄せられるため、電荷の交換スピード
は、外側電極と中心電極との表面積比程度（約１０倍）
早くなる。プラスイオン比べて十分軽い電子は素早く中
心電極側へ移動できるため、律速はプラスイオン側のス
ピードになると考えられる。

【００２４】しかし、火炎中の電子と比べて重く動きの
遅いプラスイオンが引き寄せられるスピードが律速とな
ることから、中軸３６の突出部３９の露出面積が２５ｍ
ｍ²よりも大きいときは、マイナスの電位であってもプ
ラスの電位でも同程度である。これは、スパークプラグ
３の中心電極がマイナス極性の場合、火炎中のプラスイ
オンが中心電極に引き寄せられ、電荷の交換することに
よって、電流が流れ、二次電圧の減衰特性が観測され
る。このときのプラスイオンは電子に比較して重く動き
が遅いために露出した中心電極の周りにプラスイオンが
滞留すると考えられる。従って、中軸３６の突出部３９
の露出面積を２５ｍｍ²よりも大きくする効果は、中心
電極がマイナスの極性に場合に有効である。

【００２５】図５は請求項２にかかる発明の実施例を示
す。図１と同一符号は同一物を示す。この点火装置は、
配電器２を備える。この実施例では、一次電流断続手段
４がその機能を兼ねているスパークプラグ静電容量充電
用電圧発生手段を備える。これは機関が低速回転、かつ
低負荷で運転されているときは、点火コイル１に残存し
ている電気エネルギーが少なく、火花放電終了後の二次
電圧の昇圧レベルでは、スパークプラグ３の静電容量に
失火の検出を正確に行うレベルの二次電圧を充電できな
いので、正確に失火の検出ができるレベルの二次電圧
を、別途発生させる必要があることによる。

【００２６】よって、このスパークプラグ３の静電容量
に充電するための失火検出用電圧発生手段（４）は、機
関が例えば３０００ｒｐｍ以下の低速回転中のみ作動
し、失火検出用二次電圧を発生させる。機関が３０００
ｒｐｍ以上の高速回転中は、上記二次電圧の昇圧レベル
が５〜８キロボルトと高く、作動させる必要はない。な
お失火検出用二次電圧発生手段（４）の作動範囲は、機
関の型式により適宜決定され、エンジンの負荷、冷却水
温、バッテリー電圧などの運転条件により調整できる。

【００２７】機関の高速回転中の作用は、上記請求項１
の発明と同じであり、低速回転中の作用を図６とともに
説明する。シグナルジェネレータ４２で一次電流断続の
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。巾の大きいパルス波ａ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の終了後、１．５〜２．０ｍｓ程度の遅
延時間ｉだけ遅延した巾の小さいパルス波ｂはスパーク
プラグ静電容量充電用電圧（イオン検出電圧）発生用の
信号である。配電器２のローターギャップ２１は、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ため、エンジンの中速運転時に、
遅延時間ｉは１．５ｍｓ程度に短く設定することが望ま
しい。

【００２８】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の終了時点で発生した絶縁破壊電圧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
な二次電圧波形ｑが生じて火花放電は終了する。つぎ
に、前記パルス波ｂの立ち上がりに対応し、二次回路１
２には逆起電力によるプラス波形ｒが生じ、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。

【００２９】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、正常着火したときは、実線ｓ₁の如く急速に
降圧する電圧波形となり、失火したときは、二点鎖線ｓ
₂の如く緩やかに減衰する二次電圧波形となる。失火の
判別は、請求項１の発明と同様に、設定時期におけるリ
セットおよびピークホールド、このピークホールド電圧
の１／３のレベルまでの減衰時間の検出、および判別に
よりなされる。

【００３０】なお点火コイル１と配電器２との間に、逆
流防止用ダイオードを挿入しておくと、上記スパークプ
ラグ１の静電容量に充電された５〜７キロボルトの電圧
が、ローターギャップ２１を飛び越えて点火コイル１に
逆流して３〜４キロボルトに瞬時に降圧する現象を防止
でき、失火検出精度が向上できる。上記実施例では、い
ずれも分圧器５により分圧した二次電圧波形の、設定時
期における二次電圧をホールドし、その減衰時間を失火
検出の基準としているが、前記設定時期から一定時間後
の二次電圧レベルを検出してもよい。

【００３１】図７は、請求項３に記載した火花放電終了
後の二次電圧の昇圧レベルにより失火を検出するための
昇圧レベル検出回路８を示し、前記ピークホールド回路
６１でホールドしたピーク値と、設定した基準電圧とを
比較し、前記判別回路７を含む失火判別回路９に出力す
る。

【００３２】図８は、たとえば機関の、５０００ｒｐ
ｍ、フルスロットルなどの高速高負荷運転時の二次電圧
波形を示す。火花放電終了後の二次電圧は、正常着火時
はｑ₃の如く３〜５キロボルト程度迄しか昇圧しない
が、失火時にはｑ₄に示す如く１０キロボルト以上とな
り、このためｑ₅に示す如く火花放電により瞬時に降圧
することがある。このため、ピークホールドした火花放
電終了後の二次電圧の減衰特性は、正常着火したとき
と、失火し、その後火花放電で降圧したときとでは近似
しており、減衰特性の検出による失火の判別は困難とな
る。しかるにこの実施例の如く、火花放電終了後の二次
電圧のレベルを検出し、設定レベル（たとえば上記１０
キロボルト）以下なら正常着火、それ以上なら失火と判
別することにより、高速高負荷運転においても、正確な
失火の検出が可能となる。

【００３３】図９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３で、中軸３６の突出部３９の露出面積Ｓ＝
１０ｍｍ²、Ｓ＝２５ｍｍ²、Ｓ＝５０ｍｍ²の各スパ
ークプラグ３と、火花放電終了直後に各スパークプラグ
３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３６の突出部３９の露出
面積Ｓ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。

【００３４】図１０は、上記ガソリン機関におけるスパ
ークプラグ３の中軸３６の突出部３９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（μＡ）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＞
２５ｍｍ²では、イオン電流の検出精度が高い。図１１
は、上記ガソリン機関において、スパークプラグ３の中
軸３６の突出部３９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、ノイズとの区別がしにくいため、失火検
出率が急速に低下する。

【００３５】図１２は、上記ガソリン機関を３０００ｒ
ｐｍ、全負荷で運転したときのスパークプラグ３の中軸
３６での突出部３９の温度の測定結果を示す。中軸３６
の突出部３９の長さＬと、中軸３６の先端面３９Ａと芯
３８の先端３８Ａとの間（芯のない部分）の長さｎとの
割合において、芯３８のない部分の全表面積が、突出部
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の失火検出装置を装着したガソリン機
関の点火回路図である。

【図２】スパークプラグの要部断面図である。

【図３】二次電圧検出回路のブロック図である。

【図４】請求項１の失火検出装置の作動説明のための波
形図である。

【図５】請求項２の失火検出装置を装着したガソリン機
関の点火回路図である。

【図６】請求項２の失火検出装置の作動説明のための波
形図である。

【図７】請求項３の失火検出装置の構成を示すブロック
図である。

【図８】請求項３の失火検出装置の作動説明のための波
形図である。

【図９】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。

【図１０】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。

【図１１】中軸先端の露出面積と失火検出精度との関係
を示すグラフである。

【図１２】中軸先端の温度と芯の先端位置との関係を示
すグラフである。

【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判別回路８昇圧レベル検出回路９失火判別回路３６中軸３７母材３８良熱伝導金属芯３９突出部

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記点火コイルの二次
回路に設けた逆流防止ダイオードと、スパークプラグと
を有する点火装置を備えたガソリン機関の失火検出装置
であって、絶縁碍子の先端から突出している中軸の突出部の表面積
を２５ｍｍ²以上とした前記スパークプラグと、該スパークプラグの電極間に印加される二次電圧を分圧
する分圧器と、火花放電終了前後に設定した時期以降の、前記分圧の減
衰特性を検出する二次電圧検出回路と、前記減衰特性により、失火を判別する失火判別回路とか
らなるガソリン機関の失火検出装置。
【請求項２】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、前記点火コイルの二次
回路に設けた配電器と、スパークプラグとを有する点火
回路を備えた火花点火機関の失火検出装置であって、絶縁碍子の先端から突出している中軸の突出部の表面積
を２５ｍｍ²以上とした前記スパークプラグと、機関の低速低負荷運転時において、前記スパークプラグ
での火花放電終了後の所定時期に、前記二次回路に前記
スパークプラグの浮遊静電容量に充電するための二次電
圧を発生させる失火検出用二次電圧発生手段と、前記スパークプラグの電極間に印加される前記二次電圧
を分圧する分圧器と、機関の高速運転時は、火花放電終了後に設定した時期以
降の、前記分圧の減衰特性を検出し、機関の低速低負荷運転時は、前記失火検出用二次電圧発
生手段により発生させた失火検出用二次電圧の前記分圧
の減衰特性を検出する二次電圧検出回路と、前記失火検出用二次電圧の減衰特性により、失火を判別
する失火判別回路とからなるガソリン機関の失火検出装
置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、火花
放電終了後の二次電圧波形のピーク電圧値を検出するピ
ーク電圧検出回路を付設し、前記失火判別回路は、前記
ピーク電圧値のレベルまたは前記二次電圧の減衰特性に
より失火を判別するガソリン機関の失火検出装置。
【請求項４】請求項１または請求項２において、前記
スパークプラグは、Ｎｉ合金製母材に良熱伝導金属芯を
配した中軸を、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）の長さｎとの割合を、芯のない
部分の全表面積が、前記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失火検出装置。
【請求項５】請求項１または請求項２において、前記
スパークプラグの中軸の突出部は、負極性とするように
接続したガソリン機関の失火検出装置。