JPS6125970A - 点火プラグのくすぶり防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火花点火式エンジンに適用される点火プラグの
くすぶりの有無を判定し、くすぶりを除去のための手段
を備えた、点火プラグのくすぶり防止装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、自動車等の車両における定期点検時の工数を低減
させるだめのメンテナンス・フリー、つまり保守点検や
そのための取り外しを必要としないシステムの開発が盛
んに行われており、かかる技術開発の一環として、点火
装置に関し°【は先ず点火プラグそれ自体がすぐれた品
質と長寿命のものであるとともに、信頼性があり、特に
いわゆる「くすぶり」に対して強い特性をもつことが要
求されている。ここで、一般に１−りずぶり」とは、空
燃比が濃い状態での連続使用などにより発生したカーボ
ンが点火プラグの発火部に付着覆るが、このカーボン付
着物（なお、他の汚れによる場合もある。）によってハ
ウジングと中心電極間の絶縁が低下してカーボン付着物
を通じて高電圧が漏洩し、火花間隙で火花が飛ばなくな
る現象をいう。

くすぶりの度合と火花間隙におりる絶縁抵抗との関係を
示ずと、例えば、絶縁抵抗が１ＭΩ以下の場合は、完全
なくすぶり状態で、はとんど発火不能であり、１〜ＩＯ
ＭΩの場合は、運転条件の如何によって発火しないこと
があり、ＩＯＭΩ以上の場合は、たとえカーボン付着物
があっても、問題はない程度のものである。

ところで、上記の例においてＩＯＭΩ以上の場合のくす
ぶりを特に問題視するに及ばないとしたのは、点火プラ
グ自体にはその作動を通じての自己清浄性が備わってい
るからである。すなわち、点火プラグに付着したカーボ
ンは運転条件が高速になってプラグ温度が上昇し、自己
清浄温度（ガソリンの銘柄により若干具なるが、例えば
、加鉛ガソリンでは約４５０℃、無鉛ガソリンでは約５
００℃〜５３０℃）以上になると、自然に焼は切れて、
清浄化される。このように、点火プラグが自己清浄温度
に達する車速、つまり、自己清浄車速は、点火プラグの
熱価（点火プラグが受ける熱を発散する度合をいい、こ
の熱を発散する度合の大きいプラグを高熱価、逆に、熱
を発散する度合の小さいプラグを低熱価という。）によ
って当然に変化するものである。ぞれ故、市場でしばし
ば実行されているように、くすぶりが発生した場合の対
策の一つとして、低熱価のプラグに変更することは、自
己清浄車速を低くして、使用中にカーボン付着物が焼き
切れるチャンスを多くすることを意味している。しかし
、点火プラグ自体をくすぶりに対して強くするとか、あ
るいは、このように平素からメンテナンスに格別の配慮
をプるとか、ざらにまた、運転技術の向上ならびに適正
な運転操作などにより点火プラグの自己清浄作用の活用
を図るとしても、それにはおのずから限界がある。そこ
で、かかる課題に対する別の解決手段の一つとして、先
に本出願人は特願昭５４−１６５３１６号（特開昭５６
−８８９６２号）の発明を提案した。この先行発明では
、点火装置における点火コイルの放電中の一次電圧波形
と二次電流波形を検出し、演算処理することにより、く
づぶり状態の有無を判定するとともに、その除去を行な
うように構成されており、その有用性について可成りの
期待がおけるものである。しかしながら、先行発明のよ
うなくすぶり検出方式は結局のところ、回路構成が複雑
となり、ひいてはコスト高となるものであり、また、く
すぶりの除去装置としても、特に多重放電を行なわせる
場合には、くすぶりには強いけれどもその反面、着火性
は悪化する、という不具合が生じるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は先行発明における前述の問題点を解決した点火
プラグのくすぶり防止装置を提供するこ・とにあり、点
火プラグがくすぶった場合には絶縁抵抗が低下するが、
その時に点火コイルの通電電流が負荷の変化の影響によ
り脈動状況もしくは電流値が変化することに着目し、点
火プラグのくすぶり状況を簡便に精度よく検出し、かつ
点火プラグのく１°ぶりを防止し、あるいはくすぶりの
進行を防止させることにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明では、上述の問題点を解決するために、点火コイ
ルと、点火コイルの二次側高圧端子に接続された点火プ
ラグとを有する内燃機関において、点火コイルへの通電
を制御する通電制御手段と、通電期間中に点火コイルの
一次側もしくは二次側に誘起される電圧値もしくは電流
値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した
通電用向中のコイル誘起信号の大きさもしくはそれに含
まれる振動成分を検出するくすぶり検出手段と、前記く
すぶり検出信号を分析して点火プラグのくすぶり状態を
判定する点火プラグのくすぶり状態判定手段と、前記く
すぶり状態判定手段の出力状態に応じてくすぶり防止手
段を作動させることを特徴とする点火プラグのくすぶり
防止装置とした。

〔実施例〕

本発明の実施例を添付図面により説明する。

第１図は本発明の第１実施例のブロック図であり、くす
ぶり防止装置として点火制御装置を用いた例である。図
において１は点火コイル、２は点火プラグであり、３は
点火コイルへの通電を制御するパワートランジスタで、
４は点火コイル１への通電電流を検出するための検出抵
抗である。

１０は点火制御装置の主要ブロックであり、第２図に示
すタイムチャートの出力波形とともに各部の機能を説明
する。なお第２図（Ａ）はくすぶりの無い場合を示し、
第２図（Ｂ）はくすぶりがある場合を示す。１２はＣＰ
Ｕで点火出力信号（ＩＧＴ信号）を演算出力する。１１
はＣＰ（Ｉ１２の点火出力信号（ＩＧＴ信号）によりパ
ワートランジスタ３を駆動させるための駆動回路、１３
は点火コイル２の一次側の通電電流信号〔第２図（ａ）
〕に重畳される高周波の振動成分のみを出力させる〔第
２図（ｂ）〕コイルタ回路、１４は通電開始タイミング
（ＩＧｔが旧（ｌｈ）に同期して通電期間中の一定時間
ｔ。（例えば２−３）出力信号〔第２図（Ｃ）〕を発す
るワンショットマルチ回路、１５はコイルタ回路１３の
出力信号である点火コイル１の通電電流に重畳される高
周波振動成分をワンショットマルチ回路１４の出力期間
内通過させ、期間外ではノイズ出力等を出力させない様
に出力信号期間を選別して出力〔第２図（ｄ）〕するマ
スキング回路で、１６は高周波振動成分出力の実効値を
ワンショットマルチ回路１４の出力期間中積分出力〔第
２図（ｅ）〕させる積分器で、１７は積分器で積分され
た高周波振動成分の出力電圧が、あらかじめ設定した電
圧値（■ｔｈ）以上になったときに比較出力信号〔第２
図（ｆ）〕を発する比較器であり、その出力信号はＣＰ
（Ｉ１２の入力ポートに接続されている構成である。

この実施例の構成は上述のとおりであるが、実施例にお
ける点火プラグのくすぶり状態を検出する原理について
、第３図に示す点火回路及び第４図に示す点火回路の動
作状況を等価回路による計算結果の図表により説明する
。

第３図において、１は点火コイル、２は点火プラグ、Ｒ
Ｎは点火プラグ２のくすぶり状況により変化する漏洩抵
抗（模式的に破線で図示）、Ｃは点火コイル二次側の浮
遊容量（破線で図示）、３はパワートランジスタ、４は
点火コイル１への通電電流を検出するだめの検出抵抗を
示す。

第３図において、パワートランジスタ３のベース端子（
以下ＩＧｔ＠子と称す）に通電する（　Ｉ　Ｇ　ｔが旧
ｇｈの状態）と点火コイル１の一次側巻線に流れる電流
値を（Ｉ１）とし、この時の点火コイル１の二次側巻線
に流れる電流値を日、）とする。次に、点火プラグ２の
印加電圧（■２）について点火プラグ２と接地との間で
の漏洩抵抗（ＲＮ）をパラメータにして第４Ａ図〜第４
Ｃ図にくすぶり状態を示す。第４Ａ図はくすぶりがほと
んどない（新品プラグ）状態を代表するＲＮ＝１０ＭΩ
時〔第４Ａ図〕及び点火プラグがくすぶり始めた状態を
代表するＲＮ＝１ＭΩ時〔第４Ｂ図〕、点火プラグのく
すぶりが進行し点火できにくくなる状態を代表するＲＮ
＝２５０にΩ時〔第４Ｃ図〕について示しである。

第４Ａ図から第４Ｃ図に示すくすぶり状態の検出につい
て詳述すると、点火制御信号（ＩＧｔ）がＯＮ　（ｈｉ
ｏｈ）するとパワートランジスタ３が作動し点火コイル
１の一次巻線に通電される。この時点火コイルのトラン
ス効果により電源電圧と］イルの巻数比に比例した電圧
（Ｖ２−約２ｋＶ）が点火コイル１の二次側に誘起され
る。点火プラグ２がくすぶっていない場合、第４Ａ図に
示す様二次電流■　及び二次電圧ｖ２は、点火コイルの
二次負荷となる二次浮遊容１（Ｃ）及び漏洩抵抗（Ｒ）
の効果により通電開始時に電流値（Ｉ２）及び電圧値（
■２）が振動する（第４Ａ図）。又、二次側の電圧振動
（ｖ２）は点火コイル−次側に逆トランスされ一次電流
値にも脈動分が重畳される。しかし点火プラグ２のくす
ぶりが進行すると第４Ｂ図及び第４Ｃ図に示す様に、二
次電流値（１）が漏洩抵抗（ＲＮ）の減少に伴ない増加
するが、同時に二次−電流値（Ｉ２）及び電圧値（ｖ２
）に重畳される振動成分も減少し、−次電流（１１）も
同様に振動成分が減少する。−また第４Ｃ図に見られる
様にくすぶりが進行すると一次電流遮断時（ＩＧｔが旧
ＯｈからＬＯＷに切替り）に点火コイル二次発生電圧（
ｖ２）が低下し、飛火能力が低下する。

次に第１実施例の作動を説明する。例えば、車両の低速
走行時や低温時等の点火プラグ電極温度が低く付着カー
ボンを焼き切ることができない様な点火プラグ自己清浄
能力が低い時や、燃料霧化状況が悪く点火プラグが燃料
をかぶる様な場合には、点火プラグのカーボンの付着最
が増し、点火プラグの漏洩抵抗値（ＲＮ）が低下する。

この時、第４Ｂ図又は第４Ｃ図に示す様に、−次電流（
Ｉ１）の変動成分は漏洩抵抗値（ＲＮ）の低下に伴ない
減少する。そして、−次電流値（１１）に重畳される振
動成分の大小により点火形態を可変する様に構成した点
火制御回路１０では、点火プラグのくすぶりの状態を検
出して、適切な点火を行う。即ち、点火プラグのくすぶ
り状態は第２図（ｂ）に示す様に通電時の通電電流に１
１（ａ）の振動成分を検出するコイルタ回路１３の出、
力（、ｂ）と、そのワンショットマルチ回路１４の出力
信号（Ｃ）によるマスキング回路１５のマスキング出力
（ｄ）と、そのマスキング期間中の積分器１６の積分出
力（ｅ）とあらかじめ定めた設定１ａ　（Ｖ　ｔｈ）と
を比較し、設定値以上で比較器１７が比較出力信号（ｆ
）を発することにより検出する。点火プラグが新品の状
態で脈動成分が大きい場合は、第４Ａ図に示す様に比較
出力信号（ｆ）をＣＰＵ１２へ送る。しかし、点火プラ
グがくすぶり脈動成分が小さい場合には、第４Ｂ図に示
す採出力信号（［）は発生しない。一方ＣＰＵ１２では
第５図に示すフローチャートの様に出力信号（ｆ）の有
無により、点火プラグの多重放電〔出力信号（ｆ）が無
いとき〕点火プラグの通常の単発放電〔出力信号（ｆ）
が有るとき）を行なう。

上述の第５図の通電制御サブルーチンのフローチャ−ト
を詳述すると、ステップ２０はスタートで、ステップ２
１で比較器１７の出力信号（ｆ）を人力する入力ボート
信号の有無による判別を行ない、ステップ２２．２３で
比較器１７の出力（［）の有無に対応させた判別フラッ
グを’１”（ステップ）、”ｏ”＜ステップ）とする。

ステップ２４ではフラッグの有無により多重点火制御を
行なうステップ２５か、単発放電を行なうステップ２６
のいずれかの点火形態の選択を行い、ステップ２７でリ
ターンする。ここで、多重放電制御を簡単に説明すると
、例えばエンジンの吸気ないしは圧縮工程時に一定ザイ
クルで（例えば３秒周期）複数回（例えばｎ＝５回）放
電を繰り返し行なう等の公知の多重点火制御方法と同様
である。多重放電により多産の点火エネルギを点火プラ
グに供給し、点火プラグ電極部に付着したカーボンを焼
き切り、点火プラグのくすぶりを回復させるように多重
点火を行なうか、通常の点火を行なうかを変化させるよ
うにしである。

ＣＰＵによる演算のタイムチャートの詳細は省略するが
、くすぶり信号の検出タイミングは通電期間中の１ショ
ット時間内に対応させた、例えば第２図（ｆ）の黒矢印
のタイミングに行なえばよいことは勿論である。

第１実施例は点火プラグの漏洩抵抗（ＲＮ）の変化によ
り一次通電電流（１１）に重畳される振動成分が変化す
ることに着目し、点火プラグのくすぶり状況を検出する
とともに、くすぶりが進行した場合にはくすぶりを除去
させる様な通電制御を行なわせる様に点火制御装置を作
動させるものである。

この実施例によれば、点火プラグのくすぶり状況を放電
期間中の点火プラグ２が短絡した状態の不規則な信号に
よらず、充電期間中の点火プラグ２がオーブンで、漏洩
抵抗（ＲＮ）と点火コイル１とにより回路が形成されて
いる安定した回路状態でくすぶり判定を行なうのでくす
ぶり状況を精度よく検出できる。そして、点火プラグが
くすぶっている場合は放電エネルギーを多重放電により
くすぶりを焼き切り、点火能力を回復させることができ
る。ま、たくずぶっていない場合には、通常点火を行な
い、余分なエネルギーの消費を避けることができる。

また、点火プラグと点火コイルとの接続については、第
６図に示ずように点火コイルの二次側端子の両端に各々
点火プラグ２．２を接続した構成の点火装置にも同様に
適用可能なことは勿論である。

本発明の第２の実施例を第７図及び第８図に示す。第２
の実施例はり１゛ぶり検出手段が第１の実施例と異なる
。Ｍｌの実施例では通電期間中の−・次電流値の脈動状
態を検出していたが、この第２の実施例では通電期間中
の点火コイルの二次側巻線に流れる二次電流値の脈動状
態を検出Ｊるものである。その概略構成を第７図におい
て説明すると、４１は点火コイル１′の二次巻線の接地
側に設けた電流検出用の抵抗で点火コイル１′内に一部
モールド成形しである。１０はくすぶり検出回路を含む
制御回路でその詳細を第９図に示す。二次電流値の検出
回路の構成を除く基本構成は第１の実施例と同様である
。そして、その動作も第１の実施例と同様であるので省
略する。

本発明の第３の実施例を第９図に示す。第３の実施例は
第２の実施例における二次電流検出用の抵抗をコイルの
二次巻線の抵抗値で代用するもので、二次巻線の接地側
の巻線の一部より二次電圧検出信号（ｖ２）を検出する
様に分枝部４２を設けたものであり、より低コスト化で
きる様にしたものである。

この実施例において、二次電流又は電圧検出部の抵抗値
については数１０〜数１００Ωで分圧づればよく過大な
二次発生電圧が検出回路部に印加されない様な値に設定
することは勿論である。

本発明の第４の実施例を第１１図に示す。この実施例は
くすぶりの検出手段が前述の実施例と碧なる。

この実施例では、通電期間中の二次電流値を検出し、第
４図に示す様に、漏洩抵抗値により通電期間中の二次電
流値■２そのものの値が変化することによりくすぶりを
検出する様にしたものであ′る。第１０図のブロック図
及び第１１図のタイムチャー１−により説明する。４４
はノイズ等の高周波成分〔第１１図（ａ）〕の脈動を取
り除く（第１１図（ｂ））ローパスコイルタ。１４のワ
ン？ ショットマルチ回路１５のマスキング回路は第１の実施
例と同様の機能である。４５は比較器で、通電期間中の
二次電流値が設定電流値（Ｖ、ｈ）よりの大ぎい場合は
、くすぶりが有る場合であるので出力信号を〔第１１図
（Ｃ）〕を゛１″とする様に設定しである。４６はホー
ルド回路でワンショット信号ど比較器出力信号とより７
リツプフロツブ回路を構成させ比較器の出力信号がある
場合１点火期間中ボールドする様にしである。そのタイ
ムチャートを第１１図に点火プラグのくすぶりが無い場
合を（Ａ＞に有る場合を（Ｂ）に示す。マイコンによる
ホールド回路出力の有無の検出は、第１の実施例と具な
り点火後のホールド期間内に行なう様にすることは勿論
であり検出タイミングを第１１図（ｅ）の矢印↓で一例
を示した。

以上、くすぶり防止装置について説明したが、第１の実
施例に示す（ずぶり検出回路を別体構造として製作し、
その出力信号によりマイカ−の定期点検時に点火プラグ
を脱着せずにくすぶり情況を判別する様なくすぶり検出
器として用いることが可能な事も勿論である。

本発明のＭ５の実施例を第１２図により説明する。前述
の実施例においては、点火プラグのくすぶり状態を検出
したときに（ずぶり回復手段として、点火制御装置によ
る多重点火による制御手段について述べたが、この実施
例では燃料噴射１をくすぶり検出状況に応じて調整する
ことにより、点火プラグのくすぶり進行を防止させる手
段について説明する。

点火プラグのくすぶり状況を検出する手段は、前述の実
施例のいずれを用いてもよい。第１２図ＣＡ）は、ＣＰ
Ｕのくすぶり検出による電子式燃料噴射装置等の燃料噴
射量を決定するルーチンのフローチャートを示すもので
、第１の実施例で示した第５図の７０−チャートとステ
ップ２０からステップ２４までは同様である。

ステップ２２でくすぶりを検出した場合には、ステップ
３０で燃料の増量係数Ｋを（０，７）減少させ、ステッ
プ２３でくすぶりを検出しない場合にはステップ３１で
燃料の増量係数Ｋを通常値（１，０）とし燃料噴射量を
変えている。第１２図（Ｂ）にメインルーチンで演算す
る最終の噴射燃料量τを演算するステップ３２の部分を
示すが、正常時の噴射Ｉｆに対し、くすぶっている場合
はに値により減少させて、点火プラグに多量の燃料がイ
」着しクツ°ぶりが更に進行するのを避ける様にしたも
のである。演算値ｆとしては、加速時等の補正の為の増
量値としてもよく、また通常の吸入空気量等によって決
定される基本噴射（至）としてもよいことは勿論である
。　　　　　　　　　　　　　４゜即ら、この実施例に
よれば、多重点火による制御手段によらなくとも、燃料
噴！ｌ）１石を調整することにより点火プラグのくすぶ
りを防止できる。

以上本発明の詳細な説明したが、眞述のすべての実施例
において、点火プラグのくすぶり検出及び作動範囲とし
て運転条件に応じて制限を設けて、ＣＰＵの演算能力あ
るいは点火能力あるいは効果の大小に応じてエンジンの
高回転時は行なわない様にする等の検出条件あるいは作
動条件を限定してもよいことは勿論である。

また、くすぶりの防止手段として、点火プラグの多重点
火制御とともに燃料噴射量の制御を併用させてもよいこ
とは勿論である。

（発明の効果） 本発明によれば、点火プラグのくすぶり状況を点火コイ
ルの通電電流の変化により、簡便かつ精度よく検出する
ことができ、かつ、点火プラグのくすぶりを防止し、あ
るいはくづぶすの進行を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図である。 第２図は第１図に示すブロック図の各部の波形を示すタ
イムチャートである。 第３図は同実施例の点火回路を示す図である。 第４Ａ図から第４Ｃ図は第３図の点火回路の等価回路に
よる削算結果の図表である。 第５図は第１の実施例の制御フローチャートである。 第６図は第１の実施例に２つの点火プラグを適用させた
点火回路図である。 第７図は本発明の第２の実ｍ例の点火回路図である。 第８図は本発明の第３の実施例のブロック図である。 第９図は同実施例の点火回路図である。 第１０図は本発明の第４の実施例のブロック図である。 第１１図は第１０図に示すブロックの各部の波形を示す
タイムチャートである。 第１２図は本発明の第５の実施例の制御フローチャート
である。 （符号の説明） １・・・点火コイル ２・・・点火プラグ ４．４１・・・検出抵抗 １０・・・点火制御装置 １１・・・駆動回路 １２・・・ＣＰＵ １３・・・コイルタ回路 １４・・・ワンショットマルチ回路 １５・・・マスキング回路 １６・・・積分器 １７・・・比較器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）点火コイルと、点火コイルの二次側高圧端子に接
   続された点火プラグとを有する内燃機関において、 点火コイルへの通電を制御する通電制御手段と、通電期
   間中に点火コイルの一次側もしくは二次側に誘起される
   電圧値もしくは電流値を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出した通電期間中のコイル誘起信
   号の大きさもしくはそれに含まれる振動成分を検出する
   くすぶり検出手段と、 前記くすぶり検出信号を分析して点火プラグのくすぶり
   状態を判定する点火プラグのくすぶり状態判定手段と、 前記くすぶり状態判定手段の出力状態に応じてくすぶり
   防止手段を作動させることを特徴とする点火プラグのく
   すぶり防止装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項の記載において、前記くす
   ぶり防止手段は、点火制御装置であり、点火プラグの多
   重放電による点火プラグのくすぶり防止装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項の記載において、前記くす
   ぶり防止手段は、燃料噴射装置の燃料噴射量を可変する
   点火プラグのくすぶり防止装置。