JPS6032391Y2 - 電子点火システムと共に使用する点火分析装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、多シリンダ内燃エンジン用の改良点火分析装
置に関し、特にこのような分析装置を電子点火システム
に使用できるようにする改良に係るものである。

多シリンダ内燃エンジンで使用する点火分析装置は本技
術分野で周知である。

従来の点火分析装置は、表示装置付タコメータ駆動回路
、表示装置付陰極線オシロスコープ駆動回路、ならびに
パワー釣合い試験回路を含むものとみなすことができる
。

パワー釣合い試験は゛°シリンダ釣合い試験゛ともいわ
れており、エンジンの動作を分析して、検出された何ら
かの不具合の原因を診断するのに整備工が広く用いてい
る試験である。

この試験は、火花によって点火される点火装置を有する
多シリンダ・エンジンだけに使用されるが、これは、事
実上すべてのガソリン自動車エンジンを含んでいる。

パワー釣合い試験は、エンジンの各シリンダのそれぞれ
のパワー寄与を比較する。

この試験は、エンジンのパワー出力を測定し、次に選択
されたシリンダーへの点火パルスを順次に中断し、その
間にエンジンのパワー出力に生ずる変化を記録すること
によって行われる。

エンジンのパワー出力は、動力計を用いて馬力によって
測定できるし、または、もつと普通に実施されているよ
うに、パワー出力はＲＰＭで表示したエンジン速度を、
測定することによって相対的に測定される。

パワー釣合い試験を用いることによって、エンジンの種
々の不調を検出して、それらの原因を診断できる。

１例として１．ＯＯＯＲＰＭで動作する４気筒エンジン
を考える。

各シリンダがエンジンの発生するパワーに等しく寄与す
ると期待されるので、任意の一つのシリンダへの点火パ
ルスを中断することによってエンジンの速度が２５ＯＲ
ＰＭ（１、ＯＯＯＲＰＭ／ ４ ＝ ２５ＯＲＰＭ）だ
け落ちるはずである。

仮に選択したシリンダを殺してもエンジンの速度に変化
が生じなかったことが分ったとすれば、これは、そのシ
リンダが明らかにエンジンの全パワー出力に何の寄与も
していないのでシリンダの不調を明らかに指示したこと
になる。

そのような状況においては、この仮想エンジンの残りの
三つのエンジンがそれぞれ全１ 、 ＯＯＯＲＰＭのう
ち３３３の寄与をしていると想定できる。

パワー釣合い試験回路は通常、（ａ）個々のシリンダ点
火を識別するためのカウンタ、（ｂ）使用不能にすべき
特定シリンダを選択するためのスイッチ、および（Ｃ）
選択されたシリンダの正常点火時間の間点火システムを
使用不能にするためにセレクタスインチを介して前記カ
ウンタにより制御される選択的に作動可能な短絡回路を
含む。

従来は、自動車は、普通、ポイント型点火システムを設
えており、そのため従来の分析装置は、カウンタをリセ
ットするために予め選択したシリンダ、例えば、シリン
ダ先、０１に接続される第一のプローブ、および点火コ
イルの一次および二次回路に接続され、そこで発生した
信号を表示しかつカウンタのカウント入力を与えるため
の第二および第三のプローブを必要とする。

短絡回路はポイントの非接地側に接続される。

短絡回路がカウンタによって起動されると、ポイントの
非接地側は短絡回路によって接地され、その結果ポイン
トが開かなくなる。

したがってコイル中のエネルギは選択されたスパークプ
ラグを介して放電されない。

二次回路に接続されたプローブは通常、コイルの一次側
とディストリビュータの中心との間で高圧リード線のま
わりに配置された磁気ピックアップである。

従って、選択されたシリンダへの点火パルスを使用不能
にするのは、コイルの一次巻線（断続器接点の非接地側
）を接地へ短絡するだけでよかったので、容易なことで
あった。

しかし、このような従来の分析装置は、 Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ Ｃｏｒｐ、ノＨＥ１７
）ヨうな最近開発された電子点火システムのあるもの、
または高エネルギ点火システムを分析するためには使用
できない。

このようなシステムではコイルはディストリビュータキ
ャップ内に配置され、したがって二次回路は信号検出の
ために接近することが容易でなく、ポイントはトランジ
スタ化点火回路で置換されている。

このトランジスタのコレクタへの接続はエンジンタコメ
ータへの接続のために接近しうるようにされているが、
残りのコンポーネントはカバーで保護されている。

このため整備士が分析装置と関連するプローブを接続す
るために接近することが容易でない。

従来のポイント型点火システムの場合のように、パワー
釣合い試験をすべきシリンダの正常点火の期間中、タコ
メータリード線を直接に接地すると、ポイントが開いた
ときコイルの一次側に発生する高い逆起電力電圧のため
に、固体素子が損傷することがある。

従って、本考案の目的は、従来の点火分析装置を電子点
火システムを装着したエンジンのパワー釣合い試験を行
うのに使用できるようにするアダブタを提供することで
ある。

本考案は、この目的を達成するために電圧クランプ回路
を用い、パワー釣合い試験のためにシリンダの点火を抑
止したとき、一次回路に発生する逆起電力の電圧を電子
素子の損傷が起らない値に抑制する。

本考案は、内燃エンジンのパワー釣合い試験を行なうの
に用いる改良された点火分析装置を提供する。

この分析装置は、タコメータ・一次出力端子を備えた従
来のポイント型点火システムおよび電子点火システムを
備えたエンジンに用いるように構成されている。

この分析装置は、エンジンの選択したシリンダの点火に
タイミングを合せたパルスを発生する手段と、短絡スイ
ッチと、短絡回路を含んでいる。

短絡回路は、タコメータ・一次出力端子と接地との間に
接続し、点火システムを使用不能にして、選択したシリ
ンダの点火を止めるようにできる。

この分析装置に取入れた改良点には、点火システムの二
次回路に関係する信号を作る直角磁界磁気センサコイル
を含む二次プローブがある。

さらに、一方の側を電子点火システムのタコメータ・一
次出力端子に接続でき、他方の側を短絡回路に接続でき
る電圧クランプ回路が設けられる。

このようにして、この措置をしないと、従来のものであ
る分析装置を電子点火システムを損傷することなく電子
点火システムに関するパワー釣合い試験を行なうのに使
用できるようにする。

第１図は、自動車エンジンのような内燃エンジンのシリ
ンダＮｏ、１．２，３．４のスパークプラグに接続する
ためのリード線１４，１６．１８．２０を有するディス
トリビュ−タ１２を含む電子点火システム１０を示す。

ディストリビュータ１２内にはロータ２２があり、ロー
タ２２はイグニションコイル２６の二次回路高圧リード
線２４中に存在するエネルギを分配する。

コイル２６の一次側はリード線２８によりエンジンのバ
ッテリに接続されている。

イグニションコイル２６の共通側はパストランジスタ３
０のコレクタに接続され、トランジスタはエミッタ抵抗
体３２を介して接地されている。

トランジスタ３０のベースは通常の点火システムのメカ
ニカルポイントと大体同じ要領で回路３４によって作動
され、コイル２６がスパークプラグに火花を飛ばさせる
ことが必要になったときにトランジスタ３０が導通を停
止するようになっている。

回路３４は磁気または光学ピックアップ３６を含み、ピ
ックアップは回転カムシャフト４０上のマーク３８を検
出し、トランジスタ３０の動作をロータ２２の動作と同
期させる。

上記電子点火システムは、スパークプラグケーブル１４
，１６，１８，２０を除いて、ハウジング内に設けられ
、ハウジングへのアクセス接地リード線、バッテリリー
ド線２８およびタコメータリード線２５を含む３線ケー
ブルに限定されている。

タコメータリード線２５はコイル２６の共通点したがっ
てトランジスタ３０のコレクタに接続されている。

コイル−コレクタ共通点はここではタコメータリード線
または出力と呼ばれたが、このような呼称は重要でなく
、他の点火システムにおいては一次出力のような他の名
称で呼ばれうる。

重要なことは、この接続がコイルとトランジスタ間の共
通点に行なわれ、コイルエネルギがシステムに損傷を与
えることなく消散されうるようにすることである。

リード線２５はエンジンと関連するタコメータ表示装置
（図示せず）に接続され、ポイントの回転線速度を指示
するために使用される。

二次高圧リード線２４がハウジング内に収容されていて
、点火分析装置に接続するために容易に接近できないよ
うになっていることに注目することが重要である。

上述した電子点火システムは燃料消費率を改良し、放出
物を低減するために、およびエンジンの効率のよい運転
と関連する他の理由により開発されたものである。

これらの設計は第１図に示された分析装置４２のような
従来の自動車点火分析装置に接続することができない。

このような分析装置は通常かなり複雑な設計のものであ
り、本考案にとって不適切な多くの回路および特徴を含
む。

ここでは、従来の分析装置４２はオシロスコープディス
プレイセクション４４、タコメータセクション４６およ
びパワー釣合いセクション４８を含むものとして示され
ている。

タコメータセクション４６はワンショット５０を含み、
ワンショット５０はシリンダＮ０．１で発生されプロー
ブ５２で検出された点火信号を入力として受ける。

ワンショット５０の出力はコンデンサ５４において積分
される。

したがって、コンデンサ５４に印加される電圧は、内燃
エンジン（図示せず）のスピードを表わし、メータ５６
でタコメータの読みとしてディスプレイされる。

オシロスコープディスプレイセクション４４は陰極線オ
シロスコープ５８および信号処理回路６０を含む。

信号処理回路６０は、入力として、シリンダＮＯ，１プ
ローブ５２で検出された信号、二次回路で発生され二次
プローブ６２で検出された信号、および一次回路で発生
され一次プローブ６４で検出された信号を受ける。

回路６０は通常の構成で増幅器、スイッチおよびその他
の回路を含む。

パワー釣合いセクション４８は点火システムの二次回路
の点火信号をカウント入力として受けるカウンタ６６を
含み、カウンタ６６はシリンダの１つが点火されるごと
にカウントする。

態形構成においては、カウンタ６６は点火システムの一
次回路の点火信号を入力として受けることもできる。

いずれの構成においても、４シリンダエンジンを試験す
る場合には、カウンタ６６は４つの出力状態を含む。

カウンタ６６は、便宜上シリンダ〜、１と呼ばれる、特
定シリンダに印加される信号をリセット入力として受け
、これらの４つの出力状態のおのおのが特定のシリンダ
と関連するようになっている。

これらの出力状態はセレクタスイッチ６８に接続され、
スイッチ６８は整備士または他の点火分析装置使用者に
よって操作され、カウンタ６６の出力状態の１つを選択
することによってシリンダの１つを選択する。

選択された出力状態はパワー釣合いスイッチ７０を介し
て短絡回路７２の制御入力に接続されるようになってい
る。

回路７２はプローブ６４によって点火システムの一次回
路に接続され、図示のように、トランジスタ７３と高エ
ネルギダイオード７４を含む。

パワー釣合いスイッチ７０が起動されたとき、回路７２
はスイッチ６８で選択されたシリンダの正常点火時間中
エンジンのポイントを短絡するために使用される。

スイッチ１０が起動されないときには、すべてのシリン
ダは正常に作動する。

分析装置４２の回路の各種の詳細は示されてないが、た
とえば、分析装置４２が４以外のシリンダを有するエン
ジンで使用しうるようにする回路、シリンダＮｏ、２の
点火が短絡スイッチ７２により使用不能にされていると
きに使用するためにカウンタ６６のためのシリンダＮＯ
，１パルスの代りのパルスを発生する回路、パルス整形
・増幅回路、本考案の他の機能をディスプレイしかつ測
定するための種々の他の改良を含む。

本考案に係る分析装置４２の改良は、二次プローブセク
ション７８と電圧クランプ回路８０を有するアダプタ７
６を含み、全部が第２図に示された機械的ハウジング内
に装着されている。

電圧クランプ回路８０はツェナーダイオード８２とパワ
ートランジスタ８４を抵抗体８６と共に通常の形態で含
み、ダイオード８２のパワー処理能力を改良するように
なっている。

クランプ回路８０はパワー釣合いリード線８８とタコメ
ータリード線２５との間に接続されている。

従って、ポイントプローブ６４をパワー釣合いリード線
８８に接続して、パワー釣合いスイッチ７０を作動する
と、スイッチ６８で選択されたカウンタ６６の出力状態
により短絡回路７２がポイントプローブ６４を接地し、
それによりクランプ回路８０を接地する。

これにより選択シリンダの正常点火時間中タコメータリ
ード線２５の電圧がツェナーダイオード８２で決定され
る電圧に制限される。

パワー釣合い試験を行なわないときに、表示の目的で、
ポイントプローブ６４を一次リード線９０に接続して、
それによりタコメータリード線２５を信号処理回路６０
に接続することができる。

リード線８８と９０間の切換えはスイッチによりまたは
プローブ６４をリード線８８からリード線９０へ物理的
に移動させることによって遠戚されうる。

第１図の分析装置４２で示されているような複合自動車
点火分析装置においては、検知される信号は故障を見出
すに重要な性質のものである。

それらの信号に応答して分析装置が発生した陰極線管上
の表示は、整備士がどんな行動をとるべきかを決めるた
めに用いる。

さらに重要なこととして、分析装置内の複合回路はそれ
らの信号を使用して、１秒の何分の１でタイミングを合
せることが重要である、前述した、パワー釣合い試験の
ような仕事を行なう。

寸法が制限されていることと、通常の自動車コイルの場
合のようなシールドケースがないため、ＨＥＩ点火装置
のコイルは３つの別個の磁界を発生する。

さらに、スパークプラグワイヤなどのような点火・電気
系統の残りの部分は磁気放射線を放射する。

前記磁界の１つは一次巻線のワイヤのまわりに存在する
。

第二の（そして主要な）磁界はコアに平行に存在する、
すなわち、コアの一端から出て他端に入る。

第三の磁界は、直角磁界として知られているものであり
、第二磁界に垂直である、すなわち、第二磁界の頂部か
ら出てその側部に入る（ＨＥＩディストリビュータにお
いて配置されているように）。

磁束が試験される点火システム内の電流と異なる位相に
なっている第一および第二磁界と異なり、直角磁界は電
流と同位置になっている特に望ましい特質を有する。

さらに、直角磁界は主要磁界（第二磁界）に垂直に存在
しかつ９０°四分区間内にあるから、区域内の世の磁界
から大きな妨害を受けないで検出するのに都合のよい位
置にある。

二次プローブセクション７８は適正なサイズのＬ字形電
磁コアを含み、直角磁界内のイグニションコイル２６の
ハウジングの周辺に適合するようになっている。

Ｌ字形断面が選定されたのは、プローブに利用できる磁
束結合を最高にするためである。

さらに都合がよいならば、コアの形状は半円形でもよい
。

ハウジングの物理的構成により、コイルの直角磁界内の
コアは１字形であることが好適であり、直接の磁束路内
のまっすぐなコア以外のエンジンの磁界による外部誘導
電圧を排除しながら、関心の信号をよりよいものにする
。

Ｌ字形コアの一脚部にはピックアップコイルが巻かれ、
このコイルは好適には４１番線の１，０００ターンから
なる。

上記各装置の物理的形態は第２図を参照すれば最も良く
理解される。

第２図は分解した電子点火システム１０およびアダプタ
７６を絵画的形態で示す。

アダプタ７６はハウジング１００を含み、ハウジングは
、Ｌ字形コア１０２と巻線１０４を含む二次プローブセ
クション７８を示すために、一部切除されている。

巻線１０４の一端は同軸コネクタ１０６の一端子に接続
されており、この端子は分析装置４２の二次ピックアッ
プリード線６２が接続される点である。

巻線１０４の他端は同軸コネクタ１０６の他端子に接続
されており、この端子はエンジン接地に接続されている
。

ハウジング１００内にはまた回路ボード１０８が収容さ
れ、その上にクランプ８０の電子部品が装着されている
。

ポスト９０およびポスト８８は前述した一次リード線お
よびパワー釣合いリード線の接続点であり、ボード１０
８上の回路に接続されている。

この回路にはまたタコメータリード線２５が接続され、
このリード線はコネクタ１１２のタコメータ入力に接続
される。

電子点火システム１０はロータベース１１４を含み、ロ
ータベースはロータ２２および第１図に示したパストラ
ンジスタ３０とその関連回路を含む電子回路１１６が装
着されている。

ケーブル１１８はこの回路に接続され、その端部は上述
したコネクタ１２に接続されている。

ベース１１４上にはディストリビュータキャップ１２０
が装着され、このキャップにはスパークプラグワイヤ１
４．１６．１８．２０が接続されている。

コイル２６はキャップ１２０の上面のキャビティ内に装
着され、ディストリビュータカバー１２４でカバーされ
、このカバーは点火システムの残部を環境から保護する
。

カバー１２４はコイル２６のまわりに嵌合する成形部分
１２６を含む。

組立てられると、矢印１２７で示されているように直角
磁界が存在する。

ハウジング１００はカバー１２４の上に装着されうるよ
うに設計されており、それによりＬ字形コア１０２がコ
イル２６を部分的に包囲する。

それによりコア１０２はコイル２６の直角磁界１２７の
磁束線をしゃ断し、それにより他の磁気放射線に対する
応答を最少にしながら、発生する関心の信号を最大にす
る。

これらの装置の動作は第３Ａ、３Ｂ図を参照すれば明瞭
に理解される。

第３Ａ図は、点火システムの一次回路で発生され、リー
ド線９０に接続されたプローブ６４で検出された信号に
対する、オシロスコープ５８上に示されたオシロスコー
プトレースのグラフである。

時点Ｔｏにおいてパストランジスタ３０は回路３４によ
って導通を停止され、その結果コイル２６がそのエネル
ギをロータ２２を介して特定のスパークプラグ内へ放出
する。

これにより第３Ａ図に示されているように一次回路に３
００〜４００ボルトのスパイクが発生スる。

最初スパイクの終点の時点Ｔ１において、スパークプラ
グキャップにかかる電圧は、約２０ボルトが一次回路に
印加される点まで減衰し、このレベルでは火花放電が維
持される。

時点Ｔ２においてエネルギは火花放電を維持するには不
十分であり、一次回路の電圧は約１２ボルトのバッテリ
電圧まで降下する。

時点Ｔ３においてトランジスタ３０が再び導通すると、
電圧はほぼゼロになる。

第３Ａ図に示されたシリンダのパワー釣合い試験中、プ
ローブ６４がリード線８８に接続される。

オシロスコープ５８上にディスプレイレイされる電圧は
第３Ｂ図に示されているように現われる。

リード線２５を接地するのではなく、クランプ回路８０
がコイルの共通点の電圧を１５ボルトに限定する働きを
する。

この電圧は、コイル２６をクランプ回路８０および短絡
回路７２を介して放電させるには十分であるが、シリン
ダ内のガスのイオン化を起こすには不十分である。

かくして、電子点火システムはその損傷を起こすことな
くパワーバランステストを行なうことができる。

本考案の好適実施態様が開示されたが、本考案の範囲か
ら離脱することなく設計変更を行ないうろことが理解さ
れなければならない。

たとえば、分析装置４２の回路の細部は追加の機能およ
び測定を与えるためにまたは特殊目的テスト装置として
変更することができる。

パワー釣合い試験機能はオシロスコープディスプレイの
能力のない装置において与えることができる。

さらに、電子点火システムの種々の異なった形態はアダ
プタおよびハウジングの一般的構造の改変を必要とする
こともある。

さらに、電圧クランプ回路はアダプタ内に収容する必要
がなく、点火分析装置の一部とし、分析装置が旧式のポ
イント型点火システムおよび新式の電子点火システムと
関連して使用されるとき、適切な切換えを行なうように
することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、典型的電子点火システム、パワー釣合いおよ
びオシロスコープディスプレイを含む通常の点火分析装
置、および本考案に係るアダプタの略図である。 第２図は電子点火システムのディストリビュータおよび
本考案の回路と二次プローブを収容するハウジングの分
解図である。 第３図は、正常作動条件下の各シリンダの一次回路デイ
スプレイを示すグラフ３Ａと、パワー釣合い試験テスト
中の同ディスプレイを示すグラフ、３Ｂを表示する。 １０・・・・・・電子点火システム、１２・・・・・・
ディストリビュータ、２２・・・・・・ロータ、２６・
・・・・・イグニションコイル、３６・・・・・ゼツク
アツプ、４２・・・・・・分析装置、４４・・・・・・
ディスプレイセクション、４６・・・・・・タコメータ
セクション、４８・・・・・・パワー釣合いセクション
、５２・・・・・・陽、ｌシリンダプローブ、６２・・
・・・・二次プローブ、６４・・・・・・一次プローブ
、７２・・・・・・短絡回路、７６・・・・・・アダプ
タ、７８・・・・・・二次プローブセクション、８０・
・・・・・電圧クランプ回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 一次巻線と二次巻線を含むコイルを有する電子点火
   システムとタコメータ・一次出力端子を備えた内燃エン
   ジンのパワー釣合い試験に用いる点火分析装置であって
   、エンジンの選択されたシリンダの点火タイミングを合
   せたパルスを発生するための手段、短絡スイッチおよび
   前記パルスの期間中前記選択されたシリンダーの点火を
   止めるために挿入コイルの前記−次巻線の一端を接地す
   るように作動される短絡回路を備えた分析装置において
   、 電圧を所定レベルに維持するための電圧クランプ装置と
   、 前記電圧クランプ装置を前記タコメータ・一次出力端子
   と前記短絡回路との間に直列に接続し、前記選択シリン
   ダが点火を妨げられなければ点火するはずの期間中前記
   タコメータ・一次出力端子の電圧が前記の所定レベルに
   維持できるようにする手段と を備えることを特徴とする電子点火システムと共に使用
   する点火分析装置。 ２ 所定電圧レベルが、エンジンバッテリの電圧レベル
   より高いが、前記選択シリンダ内のガスのイオン化を起
   こすのに必要なレベルより低い実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の点火分析装置。 ３ 所定電圧レベルが約１５ボルトである実用新案登録
   請求の範囲第２項記載の点火分析装置。 ４ 前記電圧クランプ装置が、前記タコメータ・一次出
   力端子と前記短絡スイッチ回路間の電気直列回路に接続
   されたツェナーダイオードおよび抵抗体と、入力電極、
   出力電極および制御電極を有するパワートランジスタと
   を含み、前記入力および出力電極が前記ツェナーダイオ
   ードおよび抵抗体と並列に接続され、前記制御電極が前
   記ツェナーダイオードと前記抵抗体間の接合点に接続さ
   れている実用新案登録請求の範囲第２項記載の点火分析
   装置。