JP2001012339A - 自動車用点火系の診断装置及びそれを搭載した自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車の点火コイルに故障が生じても運転走行
可能なレベルで故障表示ができ、大幅な出力低下を招く
以前に故障の修理を促す。 【解決手段】複数気筒の火花点火式のエンジン搭載の自
動車において、エンジンの各気筒のプラグホール内に独
立点火式の点火コイル１ａ〜１ｄがそれぞれの点火プラ
グ７に直結するよう装着され、各点火コイルごとにそれ
ぞれの二次コイル１３に誘起される高電圧をセンサ２０
を用いて検出する。センサ２０の出力信号から点火コイ
ルの故障の有無を判定し、点火コイルに故障がある場合
には、表示装置４を介して故障判定信号に基づき点火系
に故障があることを知らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用点火系に
係わり、特に、点火コイル，点火プラグ等の故障を検出
するのに適した自動車の点火系診断技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンのように点火プラグを
用いた火花点火式の自動車エンジンについては、従来よ
り、点火コイルの二次側コイルに誘起される高電圧を検
出するためのセンサを装着して、点火プラグで火花放電
が正常になされているか否かを検出する技術が提案され
ている（例えば、特開平５−３０６６６９号公報、特開
平８−２８８１５７号公報、特開平９−１４１１８号公
報）。

【０００３】二次側コイルに誘起される高電圧の検出の
仕方は、二次側のコネクタ部（高電圧側）等の導電体の
外周側に、該導電体に対向する検出用導電体を配置し
て、これらの導電体により点火電圧検出用のコンデンサ
を構成し、このコンデンサに誘起される電圧状態により
点火プラグで火花放電が正常になされているか否か検出
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の点火系
診断技術は、ディストリビュータを用いた配電方式の点
火コイルについて開示しているが、点火コイルに万一の
電気的故障（例えば絶縁破壊）が生じた場合には、各点
火プラグに点火用の高電圧を分配することができなくな
るので、運転不能レベルの点火系の故障を表示すること
になる。

【０００５】本発明は、上記した方式に代わって、点火
コイルに故障が生じても運転走行可能なレベルで点火系
の故障表示ができ、大幅な出力低下を招く以前に故障の
修理を促す点火系診断技術を実現させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、基本的には、次のような装置を搭載した
自動車を提案する。

【０００７】すなわち、火花点火式のエンジン搭載の自
動車において、エンジンの気筒ごとに用意されて、各気
筒のプラグホール内にそれぞれの点火プラグに直結する
よう装着される複数の独立点火式の点火コイルと、複数
の前記独立点火式の点火コイルに対応して各点火コイル
ごとにそれぞれの二次側コイルに誘起される高電圧を検
出する複数の高電圧検出用センサと、前記高電圧検出用
センサの出力信号から点火系の故障の有無を判定する判
定手段と、前記判定手段から故障有りとの判定信号が出
力されると、点火系に故障があることを知らせる表示手
段とを備えて成ることを特徴とする。

【０００８】近年、点火コイルをエンジンの気筒ごと
（点火プラグごと）に用意してディストリビュータを廃
止した独立点火式（無配電方式）の点火コイルが実用化
されている（例えば、特開平８−２５５７１９号公報、
特開平９−７８６０号公報、特開平９−１７６６２号公
報等）。この独立点火式の点火コイルは、各気筒のプラ
グホール内に取り付けられて点火プラグと電気的に接続
されるものである。

【０００９】上記した独立点火式の点火コイルを使用し
た場合には、一つの点火コイルに故障が生じても自動車
運転走行が可能であり、例えば、４気筒エンジンの場合
にその内の１気筒分の点火コイルに故障が発生しても殆
ど運転者が気付くことがなく、更に１気筒で故障が発生
すれば、急激に出力が低下し、運転時の過負荷などでエ
ンジンが止まる可能性が生じるものである。

【００１０】本発明では、以上の独立点火式の点火コイ
ルを装備したエンジンの性質に着目して、独立点火式エ
ンジンの各点火コイルごとに高電圧センサを装着して、
それぞれの二次側コイルに誘起される高電圧を検出する
ようにしたものである。このようにすれば、一つの気筒
で点火系の高電圧が発生しなくなったことを検出する
と、その信号に基づいて、運転走行が可能なレベルで運
転者に点火系の故障を知らせることができる。その結
果、小幅な出力低下の段階で自動車を修理工場に自力走
行で運んで点火系を修理できる。

【００１１】点火コイルは本来，厳しい品質保証がなさ
れている関係から、万一の故障を想定しても全気筒の点
火コイルが同時に故障することは考えにくく、その中の
一つでもほとんど故障が発生しないのが実情である。た
だし、過酷な環境条件にあるエンジンの装着される点火
コイルに、万一の故障が生じた場合も想定して安全対策
を施すことは、自動車の信頼性を一層高めることにな
り、本発明は、この信頼性の要求に応えることができ
る。

【００１２】さらに、自動車用点火系の診断装置とし
て、上記した独立点火式の点火コイルの各二次側コイル
に誘起される高電圧を検出する高電圧検出用センサを各
点火コイルごとに装着するほかに、その故障の表示手段
として、次のようなものを提案する。

【００１３】一つは、高電圧検出用センサの出力信号か
ら点火コイルに一つでも故障があるものと判定すると、
その判定信号に基づき、具体的にどの気筒の点火系が故
障したかを特定しない、いわゆる気筒不特定表示方式に
より点火系の故障を表示する表示手段である。

【００１４】複数気筒エンジンの各気筒に配設される独
立点火式の点火コイルの一つに故障が生じた場合、どの
ように故障を表示すればよいか考える必要がある。とり
あえずは、応急的な運転が可能であることを考えれば、
運転者レベルでは、漠然と点火系に故障有りとの異常表
示をするだけで、自動車修理工場に自動車を運んだり、
緊急の連絡をとる等の応急処理をとることが可能であ
り、後は自動車修理工場などで専門の知識を有する修理
技術者に委ねれば十分である。また、本表示方式によれ
ば、複数の高電圧検出用センサの出力信号により故障表
示する場合であっても、その表示処理装置の簡略化を図
り得る。

【００１５】もう一つは、上記した高電圧検出用センサ
の出力信号の組み合わせからどの気筒の点火系に故障が
生じているか判別する判定手段を設けて、この判定手段
の判別信号に基づいて具体的にどの気筒の点火系が故障
したか、いわゆる気筒特定表示方式により表示する手段
を提案する。

【００１６】このようにすれば、故障した点火系がどの
気筒のものか直ちに認識して、修理作業の簡便化を図る
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施例に係る自動車の点
火診断系を示すシステム構成図、図２は上記点火診断系
の適用対象となる独立点火式の点火コイルをエンジンの
プラグホールに装着した断面図、図３は上記点火コイル
の縦断面図、図４は図３のＡ１−Ａ２横断面図、図５は
図３のＢ１−Ｂ２横断面図、図６は上記点火コイルの斜
視図、図７は点火コイルの故障検出回路の一部を示す図
である。

【００１９】図１の実施例では、複数気筒の一例として
４気筒のガソリンエンジンに本発明を適用したものを例
示しており、４気筒のそれぞれに独立点火式の点火コイ
ル１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが用意されている（なお、符
号の１は、符号の１ａ〜１ｄを総称したものである）。

【００２０】ここで、各点火コイル１（１ａ〜１ｄ）
は、図２に示すように、エンジン５の各気筒６（燃焼室
８）ごとにプラグホール９内でプラグ接続スプリング１
８を介して点火プラグ７に直結して使用される。

【００２１】ここで、図３〜６を用いて独立点火式の点
火コイル１の構造について説明する。

【００２２】本実施例は、一例として一次側コイル（以
下、一次コイルとする）１２を巻いた一次ボビン１２Ａ
の内側に、二次側コイル（以下、二次コイルとする）１
３を巻いた二次ボビン１３Ａを配設したいわゆる内二次
コイル構造式の場合を示す。

【００２３】細長円筒形のコイルケース（外装ケース）
３０の内部には、中心（内側）から外側に向けて、セン
タコア１１，二次ボビン１３Ａに巻かれた二次コイル１
３，一次ボビン１２Ａに巻かれた一次コイル１２が同心
状に配置されている。コイルケース３０の外側には、セ
ンタコア１１と磁路を形成するサイドコア１４が装着さ
れている。

【００２４】サイドコア１４は、図６に示すように磁束
の１ターンショートを防ぐため、少なくとも一箇所は切
れ目（スリット）３１を設けている。

【００２５】センタコア１１は、図４に示すように、幅
長を数段階に設定した多数の珪素鋼板或いは方向性珪素
鋼板をプレス積層してなる。センタコア１１の軸方向の
両端には該センタコア１１に隣接してマグネット（永久
磁石）３２が配置される。このマグネットは、センタコ
ア１１を通過するコイル磁束と反対方向に磁束を発生さ
せることにより、点火コイルをコアの磁化曲線の飽和点
以下で動作させるものである。

【００２６】センタコア１１と二次ボビン１３Ａ間に
は、弾性絶縁体（例えば、軟質エポキシ樹脂やシリコー
ンゴム）３３が充填或いは介在し、二次ボビン１３Ａ，
二次コイル１３，一次ボビン１２Ａ，一次コイル１２，
コイルケース３０の各構成部材同士の隙間及びイグナイ
タ収容ケース３０Ａ内を埋めるように絶縁用樹脂（エポ
キシ樹脂）２１が充填されている。

【００２７】図１に示すように、各点火コイル１ａ〜１
ｄの一次コイル１２は、ＥＣＵ（エンジンコントロール
ユニット）３６の点火タイミング信号に基づき、イグナ
イタ（点火駆動回路）１５のスイッチング素子１５Ａに
より通電，遮断制御され、遮断時に二次コイル１３に高
電圧が誘起される。５０はバッテリである。

【００２８】イグナイタ１５は、コイルケース３０の上
部に形成したイグナイタ収容ケース（回路ケース）３０
Ａ内に収容されている。イグナイタ収容ケース３０Ａと
一体のコネクタケース３０Ｂには、イグナイタ１５や一
次，二次コイル等と電気的に接続される外部接続用端子
４０（図２，図３では、端子４０を図示簡略のため１本
で例示しているが、実際は電源端子，点火タイミング信
号入力端子，グラウンド端子等，複数よりなる）が収容
されている。

【００２９】コイルケース３０の下部には、高電圧導体
１６，高電圧端子１７，プラグ接続用のスプリング１８
等が配設されており、二次コイル１３の高電圧側が高電
圧導体１６，高電圧端子１７，スプリング１８を介して
点火プラグ７（図２）と接続され、二次コイル１３で発
生した高電圧を図２の点火プラグ７に導く。点火プラグ
７が挿入される部分は、ゴムブーツ１９で絶縁する。

【００３０】既述したように、独立点火式の点火コイル
１すなわち１ａ〜１ｄは、ディストリビュータを用いな
いで各気筒６のプラグホール９に挿入されて、点火プラ
グ７に接続される。イグナイタ１５の動作により一次コ
イル１２の一次電流（パルス電流）が断続されると、二
次コイル１３に３０ｋＶから４０ｋＶの高電圧パルスが
発生し、点火プラグ７に出力され、点火プラグ７の電極
部に火花放電が生じ、燃焼室８内の圧縮混合気が着火さ
れる。

【００３１】各点火コイル１ａ〜１ｄは、それぞれの二
次コイル１３に誘起される高電圧を検出する高電圧検出
用のセンサを備えている。この高電圧検出用のセンサ
は、例えば、絶縁樹脂２１中に埋設された二次コイル側
の高電圧導体１６と、この高電圧導体１６の周りに位置
するようコイルケース３０の外周に取り付けたリング状
導体２０とでコンデンサを形成して（図３，図５参
照）、このコンデンサにより静電誘導形の高電圧検出用
センサを構成する。

【００３２】一次電流遮断により、２次コイル１３に二
次電圧が誘起されて、点火プラグに点火電流が流れる
と、高電圧導体１６とリング状導体（高電圧センサと称
することもある）２０との静電容量から、リング状導体
２０に高電圧パルスが静電誘導により発生する。リング
状導体２０は、それ自体が絶縁され、誘導された電圧パ
ルスが絶縁されたリード線（伝送線）３５（図６に示
す）を介して点火コイル外部の検出回路２（図１）へ導
かれる。

【００３３】高電圧センサとなるリング状導体２０は、
点火コイルの高電圧導体１６とは十分に絶縁されなけれ
ばならない。従って、点火コイル１のコイルケース３０
の外周部に配置される。リング状導体２０は、点火コイ
ル１が同心円筒形であることから配置が可能となってお
り、また、リング状態であるために同心円筒状のコイル
ケース３０の外表面に隙間なく嵌め込まれ、またリング
状導体２０自体も気筒６を構成する金属と接触してはな
らないので外周面が絶縁されている。

【００３４】高電圧検出用センサのリード線３５は、図
６に示すように、一端がリング状導体２０に接続され、
また、サイドコア１４のスリット３１のあるスペースを
利用して、このスリット３１の位置でコイルケース３０
外周に沿って配線され、その他端側がイグナイタの収容
ケース３０Ａの中を通してコネクタケース３１Ａ内のセ
ンサ信号出力端子３１Ａと接続されている。

【００３５】このようなリード線３５の引出構造によれ
ば、リード線３５をサイドコア１４と干渉することなく
コネクタ端子３１Ａに導くことができ、特に狭隘なプラ
グホール９に点火コイルを装着する場合でも、リード線
３５を既存のスリット３１のスペースを利用して難なく
配線でき、しかもコネクタ端子３１Ａを介して外部の検
出回路２と簡単に電気的に接続することができ、独立点
火式点火コイルに適した高電圧センサ２０のワイヤハー
ネス構造を実現することができる。

【００３６】図７に検出回路２の一部となる信号平滑化
回路２２を示す。検出回路２に伝送される高電圧センサ
２０からの出力は、急峻なパルス波形であるために、そ
のままでは一般的なデジタル信号処理には適していな
い。そこで図７に示す急峻パルス平滑化回路２２を利用
して、パルスの幅および波高値を平滑化する。平滑化回
路２２はコンデンサ２３、ツェナーダイオード２４およ
び電気抵抗器２５で構成されている。高電圧センサ２０
で計測される電圧は、点火コイル１の二次コイル１３で
発生する高電圧パルスに比例した出力であるが、信号線
で点火コイルの外部にある検出回路２まで伝送するの
で、自動車の車体（アース）から数ボルト程度の電位で
あることが要求される。

【００３７】図１に示すように検出回路２では、各気筒
の点火コイル１ａ〜１ｄの高電圧センサ２０の出力信号
を取り込み、高電圧センサ２０のうち一つでも高電圧パ
ルスが出力されていれば、その旨を知らせる信号（ハイ
レベルまたはローレベルの出力信号）を判定回路（判定
手段）３に伝送する。

【００３８】判定回路３はマイクロコンピュータを含む
回路で構成され、ＥＣＵ３６の点火タイミング信号の一
次電流遮断に同期して検出回路２からの信号を読み込
み、それによって、いずれかの気筒の点火コイル１ａ〜
１ｄの二次コイル１３に高電圧パルスが誘起されている
か否かを判断し、高電圧パルスが誘起されている場合に
は正常、誘起されていない場合には、いずれかの気筒の
点火コイルや点火プラグ等に異常があることが考えられ
るので、点火系に故障が生じているものと判定する。こ
の場合、高電圧パルスが誘起されていない回数を積算し
て、その積算値が所定値を超えれば点火コイルに故障有
りと判定しても良い。

【００３９】点火系に故障有りとの判定がなされると、
判定回路３の出力に基づき表示装置４にその旨表示され
る。本実施例では、具体的にどの気筒の点火系が故障し
たか特定しないで、いわゆる気筒不特定表示方式によ
り、単に点火系の故障があるとの包括的な表示を表示装
置４を通して行うようにしてある。

【００４０】自動車用点火系は、高電圧を発生するの
で、万一、点火コイル等に電気絶縁不良があれば絶縁破
壊し、それにより点火に必要な高電圧パルスが発生しな
くなるが、独立点火式の場合には、仮りに一つの点火コ
イルが故障しても、残りの気筒の点火コイルは正常に働
いてるので、エンジンの出力が低下しつつも残りの気筒
の燃焼が維持されるので走行可能な状態にある。本実施
例では、この状態、すなわち、走行に支障をきたす前
（点火系が全体的におかしくなる前に）に点火系の異常
を表示装置４を通して運転者に知らせるので、自動車を
自力で修理工場に運んで大幅な出力低下を招く以前に故
障を修理することができる。本表示方式によれば、複数
の高電圧検出用センサの出力信号により故障表示する場
合であっても、表示処理の簡略化を図ることができ、コ
ストを抑えることができる。また検出回路２から判定回
路３への信号入力ポート数を少なくできる利点がある。

【００４１】なお、平滑化回路２２の出力を電気−光変
換し、これをデジタル回路の直前で光−電気変換して利
用すると信号の信頼性が向上する。検出回路２からの出
力は、上記実施例のように全て健全／いずれかの気筒が
点火系が故障といった気筒不特定表示方式のほかに、各
気筒の点火系毎に健全／故障の表示を行うことも可能で
ある。後者の表示方式を採用した実施例を図８に示す。

【００４２】図８と図１の実施例の相違点は、検出回路
２、判定回路３、表示装置４にある。すなわち、図８の
実施例では、検出回路２にデコーダを用い、各気筒の点
火コイル１ａ〜１ｄの高電圧検出用センサ（高電圧セン
サ）２０の出力信号の組み合わせから、例えば、点火コ
イル１ａの高電圧センサ２０の正常な高電圧信号が検出
回路２に入力された場合には、検出回路２の出力信号回
線５１を介して判定回路３の入力ポート＃０にその旨を
知らせる２値信号（ハイ又はローレベル信号）が入力さ
れ、同様にして、点火コイル１ｂの高電圧センサ２０の
正常な高電圧信号が検出回路２に入力された場合には、
検出回路２の出力信号回線５２を介して判定回路３の入
力ポート＃１にその旨を知らせる２値信号が入力され、
点火コイル１ｃの高電圧センサ２０の正常な高電圧信号
が検出回路２に入力された場合には、検出回路２の出力
信号回線５３を介して判定回路３の入力ポート＃２にそ
の旨を知らせる２値信号が入力され、点火コイル１ｄの
高電圧センサ２０の正常な高電圧信号が検出回路２に入
力された場合には、検出回路２の出力信号回線５４を介
して判定回路３の入力ポート＃３にその旨を知らせる２
値信号（ハイ又はローレベル信号）が入力されるように
してある。

【００４３】判定回路３は、このような検出回路２の出
力信号（高電圧検出用センサの出力信号）の組み合わせ
から、入力ポート＃０〜３に順次入力されるはずの検出
回路２からの出力信号の信号状態を監視し、それによっ
て入力されるはずの正常な出力信号（検出回路２から出
力される信号）が入力されない入力ポートが存在する場
合には、該当の気筒の点火系に故障が生じているか判別
し、この判別信号に基づいて、表示装置４にどの気筒の
点火系が故障したか表示する。

【００４４】このようにすれば、独立点火式の点火装置
であっても故障した点火系がどの気筒のものか直ちに認
識して、修理作業の簡便化を図ることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、自動車用点火系に万一
故障が生じても、大幅な出力低下を招く以前に自力走行
を保証しつつ故障の修理を促すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動車の点火診断系を
示すシステム構成図。

【図２】上記点火診断系の適用対象となる独立点火式の
点火コイルをエンジンのプラグホールに装着した断面
図。

【図３】上記点火コイルの縦断面図。

【図４】図３のＡ１−Ａ２横断面図。

【図５】図３のＢ１−Ｂ２横断面図。

【図６】上記点火コイルの斜視図。

【図７】本実施例に用いる点火コイルの故障検出回路の
一部を示す回路。

【図８】本発明の他の実施例に係る自動車の点火診断系
を示すシステム構成図。

【符号の説明】 １（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）…独立点火式の点火コイ
ル、２…検出回路、３…判定回路、４…表示装置、５…
エンジン、６…気筒、７…点火プラグ、８…燃焼室、９
…プラグホール、１２…一次コイル、１３…二次コイ
ル、１４…サイドコア、１５…イグナイタ、１６…高電
圧導体、２０…高電圧センサ（リング状導体）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 31/00 ５０１Ｚ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車エンジンの点火系の故障の有無を
   検出する自動車用点火系の診断装置において、 前記点火系は、各気筒ごとにプラグホール内で点火プラ
   グに直結して使用される複数の独立点火式の点火コイル
   を備えており、これらの点火コイルには、それぞれの二
   次側コイルに誘起される高電圧を検出する高電圧検出用
   センサが装着され、 且つ、これらの高電圧検出用センサの出力信号から点火
   系の故障の有無を判定する判定手段と、 前記判定手段から故障有りとの判定信号が出力される
   と、具体的にどの気筒の点火系が故障したかを特定しな
   い気筒不特定表示方式により点火系の故障を表示する表
   示手段と、を備えて成ることを特徴とする自動車用点火
   系の診断装置。
2. 【請求項２】 自動車エンジンの点火系の故障の有無を
   検出する自動車用点火系の診断装置において、 前記点火系は、各気筒ごとにプラグホール内で点火プラ
   グに直結して使用される複数の独立点火式の点火コイル
   を備えており、これらの点火コイルには、それぞれの二
   次側コイルに誘起される高電圧を検出する高電圧検出用
   センサが装着され、 且つ、これらの高電圧検出用センサの出力信号の組み合
   わせからどの気筒の点火系に故障が生じているか判別す
   る判定手段と、 前記判定手段の判別信号に基づいて具体的にどの気筒の
   点火系が故障したか気筒特定表示方式により表示する表
   示手段と、を備えて成ることを特徴とする自動車用点火
   系の診断装置。
3. 【請求項３】 前記高電圧検出用センサは、細長円筒形
   の点火コイルケース内で絶縁樹脂中に埋設された前記二
   次側コイルの高電圧側の導体と、この高電圧側の導体の
   周りに位置するよう前記点火コイルケースの外周に取り
   付けたリング状導体とで構成されるコンデンサをセンサ
   要素としている請求項１又は２記載の自動車用点火系の
   診断装置。
4. 【請求項４】 前記高電圧検出用センサからの出力信号
   は、コンデンサ，電気抵抗器，ツェナーダイオードを含
   む信号平滑化回路により平滑化処理されるように設定し
   てある請求項１ないし３のいずれか１項記載の自動車用
   点火系の診断装置。
5. 【請求項５】 火花点火式のエンジン搭載の自動車にお
   いて、 エンジンの気筒ごとに用意されて、各気筒のプラグホー
   ル内にそれぞれの点火プラグに直結するよう装着される
   複数の独立点火式の点火コイルと、 複数の前記独立点火式の点火コイルに対応して各点火コ
   イルごとにそれぞれの二次側コイルに誘起される高電圧
   を検出する複数の高電圧検出用センサと、 前記高電圧検出用センサの出力信号から点火系の故障の
   有無を判定する判定手段と、 前記判定手段から故障有りとの判定信号が出力される
   と、点火系に故障があることを知らせる表示手段とを備
   えて成ることを特徴とする自動車。