JP2018174030A - エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置及び劣化判定方法 - Google Patents

エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置及び劣化判定方法 Download PDF

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浩一 小見山
谷口　順一
Junichi Taniguchi
順一 谷口
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Abstract

【課題】点火プラグの経年変化の進行度合いを、２つの異なる判定基準に基づいて段階的に判定することができる、エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置及び劣化判定方法を提供する。【解決手段】劣化判定装置の判定コンピュータの失火判定部は、電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による放電電圧が検出される時間帯において、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、エンジンにおいて失火が生じていると判定する。判定コンピュータの磨耗判定部は、最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧よりも高い値に設定された磨耗判定値Ｖ２を超えたときに、点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する。【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する装置及び方法に関する。
エンジンに装着された点火プラグは、中心電極と接地電極との間の放電ギャップに火花を発生させることによって、エンジンの燃焼室内の混合気に点火するものである。点火プラグの使用初期においては、放電ギャップの大きさは、放電ギャップにおいて絶縁破壊による火花が発生し、かつ燃焼室内において消炎作用による失火が発生しない電極間の最小距離として設定されている。点火プラグの放電ギャップは、火花を発生させる性質上、使用時間に応じた中心電極及び接地電極の磨耗によって大きくなる。そして、この摩耗の度合いが顕著になったときには、放電ギャップの拡大に伴う誘導放電の減少により、火炎核が形成されなくなって、エンジンにおける失火を生じさせることになる。
そこで、点火プラグの放電ギャップの経年変化を監視するために、点火プラグにおける放電電圧を検出し、この放電電圧が規定値よりも大きくなった場合には、放電ギャップが大きくなったことを判定する技術が知られている。例えば、特許文献１のガスエンジンの点火プラグ監視装置においては、点火プラグにおける放電電圧が所定の上限値を超えた場合には、放電ギャップが大きくなったことを検知し、点火プラグにおける放電電圧が所定の下限値未満になった場合には、短絡又はショートサーキットが生じたことを検知している。また、例えば、特許文献２の点火プラグの磨耗検出方法においては、点火プラグにおける放電電圧が基準値よりも大きくなっていないかを検知する際に、エンジンの負荷の状況を検出し、この負荷の大きさによって基準値を補正している。
また、エンジンにおける失火を検出する技術としては、例えば、特許文献３に示されるガソリン機関の失火検出装置がある。この失火検出装置においては、センサ出力が基準値よりも大きい間、ハイレベルの出力信号の出力を維持し、ハイレベルの継続時間が長い場合を失火と判定し、短い場合を着火と判定している。
特開平１０−１８９２１３号公報 特開平８−１０６９７０号公報 特開平７−１９１５２号公報
しかしながら、従来のエンジン又は点火プラグの状態を監視する装置又は方法においては、エンジンにおいて失火が生じているか、又は点火プラグの放電ギャップに経年変化が生じているかをそれぞれ単独で判定している。そのため、失火の有無を判定する場合には、放電ギャップの経年変化を判定することができず、放電ギャップの経年変化を判定する場合には、失火の有無を判定することができない。従って、失火が生じるほど点火プラグが経年変化しているのか、失火は生じないが放電電圧が許容範囲を超えるほどに点火プラグが経年変化しているのかの経年変化の進行度合いを、異なる判定基準に基づいて段階的に判定する技術は確立されていない。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、点火プラグの経年変化の進行度合いを、２つの異なる判定基準に基づいて段階的に判定することができる、エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置及び劣化判定方法を提供しようとして得られたものである。
本発明の第１の態様は、エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する装置であって、
前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記劣化の有無を判定する判定コンピュータと、を備え、
前記判定コンピュータは、
前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定部と、
前記最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の前記放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された磨耗判定値Ｖ２を超えたときに、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定部と、を有する、エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置にある。
本発明の第２の態様は、エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する装置であって、
前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記劣化の有無を判定する判定コンピュータと、を備え、
前記判定コンピュータは、
前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定部と、
前記最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記電圧検出手段によって前記最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出される時点までの放電時間Ｔを測定し、前記放電時間Ｔが磨耗判定値Ｔ１未満であるときに、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定部と、を有する、エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置にある。
本発明の第３の態様は、エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する装置であって、
前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記劣化の有無を判定する判定コンピュータと、を備え、
前記判定コンピュータは、
前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定部と、
前記最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の前記放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧よりも高い値に設定された第１磨耗判定値Ｖ２を超えたか否かを検知する第１磨耗検知部と、
前記最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記電圧検出手段によって前記最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出される時点までの放電時間Ｔを測定し、前記放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１を超えたか否かを検知する第２磨耗検知部と、
前記第１磨耗検知部が、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが前記第１磨耗判定値Ｖ２を超えたことを検知し、かつ前記第２磨耗検知部が、前記放電時間Ｔが前記第２磨耗判定値Ｔ１未満であることを検知した場合に、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定部と、を有する、エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置にある。
本発明の第４の態様は、エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する方法であって、
前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記放電電圧の時間的変化を記録する記録コンピュータと、を用い、
前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定ステップと、
前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の前記放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された磨耗判定値Ｖ２を超えたときに、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定ステップと、を含む、エンジンにおける点火プラグの劣化判定方法にある。
本発明の第５の態様は、エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する方法であって、
前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記放電電圧の時間的変化を記録する記録コンピュータと、を用い、
前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定ステップと、
前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出されるまでの放電時間Ｔが磨耗判定値Ｔ１未満であるときに、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定ステップと、を含む、エンジンにおける点火プラグの劣化判定方法にある。
本発明の第６の態様は、エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する方法であって、
前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記放電電圧の時間的変化を記録する記録コンピュータと、を用い、
前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定ステップと、
前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の前記放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された第１磨耗判定値Ｖ１を超えたか否かを検知する第１磨耗検知ステップと、
前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出されるまでの放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１未満であるか否かを検知する第２磨耗検知ステップと、
前記第１磨耗検知ステップにおいて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが前記第１磨耗判定値Ｖ２を超えたことが検知され、かつ前記第２磨耗検知ステップにおいて、前記放電時間Ｔが前記第２磨耗判定値Ｔ１未満であることが検知された場合に、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定ステップと、を含む、エンジンにおける点火プラグの劣化判定方法にある。
第１の態様のエンジンにおける点火プラグの劣化判定装置は、判定コンピュータに失火判定部及び磨耗判定部を構築し、点火プラグの電極における放電ギャップの経年変化の進行度合いを、２つの異なる判定基準に基づいて段階的に判定することができるものである。
具体的には、判定コンピュータの失火判定部は、エンジンにおいて失火が生じているか否かを、最大放電電圧が検出された直後の容量放電による放電電圧が検出される時間帯を監視して判定する。発明者らの研究の結果、エンジンにおいて失火が生じている場合には、容量放電による放電電圧が検出される時間帯における放電電圧が、失火が生じていない場合に比べて大きく振動することが分かった。そのため、最大放電電圧が検出された直後の容量放電による放電電圧が大きく振動する場合には、この放電電圧が失火判定値を超えることになり、失火判定部は、エンジンにおいて失火が生じていると判定することができる。失火は、点火プラグの電極の磨耗が進行した場合に生じる。なお、失火判定部は、容量放電による放電電圧が失火判定値を超えない場合には、エンジンにおいて失火が生じていないと判定することができる。
また、判定コンピュータの磨耗判定部は、点火プラグの電極に磨耗が生じているか否かを、火花発生時に生じる最大放電電圧を監視して判定する。点火プラグの電極に生じた磨耗が大きくなったときには、電極間の放電ギャップが大きくなって最大放電電圧が高くなる。そして、磨耗判定部は、最大放電電圧が磨耗判定値を超えた場合に、点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定することができる。また、失火判定部において失火が生じていないと判定された場合に、磨耗判定部において磨耗が生じていると判定されたときには、点火プラグの電極の磨耗が、失火を生じさせるまでは進行していないが、失火を生じさせるおそれがある程度までは進行したと判断することができる。なお、磨耗判定部は、最大放電電圧が磨耗判定値を超えない場合には、点火プラグの電極に磨耗が生じていないと判定することができる。
このように、判定コンピュータは、失火判定部及び磨耗判定部を有することにより、電圧検出手段によって検出した放電電圧を利用して、エンジンにおける失火及び点火プラグの電極における磨耗の有無を同時に検出することができる。
それ故、第１の態様のエンジンにおける点火プラグの劣化判定装置によれば、点火プラグの経年変化の進行度合いを、２つの異なる判定基準に基づいて段階的に判定することができる。
第２の態様のエンジンにおける点火プラグの劣化判定装置においては、磨耗判定部の構成が、第１の態様の場合と異なる。
本態様の磨耗判定部は、点火プラグの電極の磨耗の有無を、最大放電電圧の大きさに基づいて判定するのではなく、最大放電電圧が検出された時点から誘導放電による二次放電電圧が検出される時点までの放電時間に基づいて判定する。
点火プラグの電極に磨耗が生じている場合には、火花の発生によって放電電圧が検出される時間の長さである放電時間が短くなる。そのため、この放電時間を利用して、放電時間が磨耗判定値を超えた場合に、点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定することができる。
本態様においても、その他の構成は、第１の態様の場合と同様であり、第１の態様の場合と同様の作用効果を得ることができる。
第３の態様のエンジンにおける点火プラグの劣化判定装置においては、２つの異なる磨耗検知を行い、この２つの磨耗検知の値がそれぞれの磨耗判定値を満たす場合に、点火プラグの電極に磨耗が生じていることを判定する。具体的には、磨耗判定部は、第１磨耗検知部が、最大放電電圧が第１磨耗判定値を超えたことを検知し、かつ第２磨耗検知部が、放電時間が第２磨耗判定値未満であることを検知した場合に、点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する。これにより、放電電圧を検出する際に生じる種々の誤差の影響を緩和し、磨耗の有無の誤判定がされにくくすることができる。
なお、磨耗判定部は、第１磨耗検知部が、最大放電電圧が第１磨耗判定値を超えたことを検知しておらず、かつ第２磨耗検知部が、放電時間が第２磨耗判定値未満であることを検知していない場合には、点火プラグの電極に磨耗が生じていないと判定することができる。また、磨耗判定部は、第１磨耗検知部が、最大放電電圧が第１磨耗判定値を超えたことを検知していない場合、又は第２磨耗検知部が、放電時間が第２磨耗判定値未満であることを検知していない場合にも、点火プラグの電極に磨耗が生じていないと判定することができる。
本態様においても、その他の構成は、第１、第２の態様の場合と同様であり、第１、第２の態様の場合と同様の作用効果を得ることができる。
第４の態様のエンジンにおける点火プラグの劣化判定方法においては、電圧検出手段及び記録コンピュータを用いて、失火判定ステップ及び磨耗判定ステップを行い、第１の態様の場合と同様にして、失火及び磨耗の有無を判定する。本態様においても、第１の態様の場合と同様に、点火プラグの経年変化の進行度合いを、２つの異なる判定基準に基づいて段階的に判定することができる。
本態様においても、その他の構成は、第１の態様の場合と同様であり、第１の態様の場合と同様の作用効果を得ることができる。
第５の態様のエンジンにおける点火プラグの劣化判定方法においても、電圧検出手段及び記録コンピュータを用いて、失火判定ステップ及び磨耗判定ステップを行い、第２の態様の場合と同様にして、失火及び磨耗の有無を判定する。本態様においても、第２の態様の場合と同様に、点火プラグの経年変化の進行度合いを、２つの異なる判定基準に基づいて段階的に判定することができる。
本態様においても、その他の構成は、第２の態様の場合と同様であり、第２の態様の場合と同様の作用効果を得ることができる。
第６の態様のエンジンにおける点火プラグの劣化判定方法においては、電圧検出手段及び記録コンピュータを用いて、失火判定ステップ、第１磨耗検知ステップ、第２磨耗検知ステップ及び磨耗判定ステップを行い、第３の態様の場合と同様にして、失火及び磨耗の有無を判定する。本態様においては、第３の態様の場合と同様に、２つの異なる磨耗検知を行い、この２つの磨耗検知の値がそれぞれの判定値を満たす場合に、点火プラグの電極に磨耗が生じていることを判定する。これにより、放電電圧を検出する際に生じる種々の誤差の影響を緩和し、磨耗の有無の誤判定がされにくくすることができる。
本態様においても、その他の構成は、第１、第２の態様の場合と同様であり、第１、第２の態様の場合と同様の作用効果を得ることができる。
実施形態１にかかる、劣化判定装置の構成を示す説明図。 実施形態１にかかる、正常着火時かつ摩耗時の放電電圧（ｋＶ）の時間的変化の一例を示すグラフ。 図２の一部を、横軸の尺度を拡大して示すグラフ。 実施形態１にかかる、失火時の放電電圧（ｋＶ）の時間的変化の一例を示すグラフ。 図４の一部を、横軸の尺度を拡大して示すグラフ。 実施形態１にかかる、放電ギャップの大きさ（ｍｍ）と、放電ギャップに生じる最大放電電圧（ｋＶ）との関係を示すグラフ。 実施形態１にかかる、エンジンの回転速度（ｒｐｍ）と接地電極の温度（℃）との関係を示すグラフ。 実施形態１にかかる、エンジンの点火時期（°）と接地電極の温度（℃）との関係を示すグラフ。 実施形態１にかかる、エンジンの発生トルクと接地電極の温度（℃）との関係を示すグラフ。 実施形態１にかかる、接地電極の温度（℃）と放電電圧（ｋＶ）との関係を示すグラフ。 実施形態１にかかる、接地電極の温度（℃）と判定値の補正量との関係を示すグラフ。 実施形態１にかかる、劣化判定方法のフローチャート。 実施形態３にかかる、放電ギャップの大きさ（ｍｍ）と放電時間Ｔ（ｍｓ）との関係を示すグラフ。 実施形態３にかかる、劣化判定方法のフローチャート。 実施形態４にかかる、劣化判定方法のフローチャート。 実施形態４にかかる、劣化判定方法のフローチャートの続き。
前述したエンジンにおける点火プラグの劣化判定装置及び劣化判定方法にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態のエンジン４における点火プラグ５の劣化判定装置１は、図１に示すように、エンジン４に装着された点火プラグ５における劣化の有無を判定するものである。劣化判定装置１は、点火プラグ５の電極５１１，５１２間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段２と、電圧検出手段２によって検出された放電電圧が読み込まれ、劣化の有無を判定する判定コンピュータ３とを備える。
判定コンピュータ３は、失火判定部３１及び磨耗判定部３２を有する。失火判定部３１は、図４及び図５に示すように、電圧検出手段２によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による放電電圧が検出される時間帯において、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、エンジン４において失火が生じていると判定するよう構成されている。磨耗判定部３２は、図４及び図５に示すように、最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の放電ギャップＧの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された磨耗判定値Ｖ２を超えたときに、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定するよう構成されている。
まず、本形態のエンジン４における点火プラグ５の劣化判定装置１について詳説する。
（劣化判定装置１）
本形態のエンジン４は、都市ガス等の燃料ガスを用いて燃焼を行う定置式のガスエンジンである。エンジン４には、発電機が接続されていてもよい。また、エンジン４及び発電機は、コージェネレーションシステムに用いられるものとしてもよい。
図１に示すように、劣化判定装置１は、点火プラグ５が装着されたエンジン４に接続して用いられる。本形態の劣化判定装置１の判定コンピュータ３は、エンジン４の制御装置６とは別に構成されている。劣化判定装置１は、エンジン４の制御装置６内に構成することもできる。本形態の電圧検出手段２は、電圧検出器であり、点火コイル４４の点火制御回路内に形成されている。電圧検出手段２は、点火制御回路から制御装置６に読み込まれた放電電圧のデータを、制御装置６から受信する構成としてもよい。
本形態の点火プラグ５は、エンジン４の燃焼室４１内に副燃焼室４２を形成して、副燃焼室４２内の、燃料ガスと空気との混合気に着火を行うプレチャンバー点火プラグである。点火プラグ５は、プラグ本体５１と、プラグ本体５１における中心電極５１１及び接地電極５１２を覆うカバー５２とを有する。カバー５２には、複数の開口穴５２１が形成されている。エンジン４において燃焼運転を行う際には、複数の開口穴５２１を介して燃焼室４１内から副燃焼室４２内へ混合気が流入し、中心電極５１１と接地電極５１２との間に生じる火花によって副燃焼室４２内における混合気が着火される。そして、副燃焼室４２内に形成される火炎Ｈが、複数の開口穴５２１から燃焼室４１内に噴出し、この火炎Ｈによって燃焼室４１内の混合気が燃焼する。その後、燃焼室４１内の燃焼ガスが排気ガスとして排気される際に、副燃焼室４２内の燃焼ガスも排気ガスとして排気される。
プレチャンバー点火プラグは、放電ギャップＧがカバー５２によって覆われていることにより、エンジン４から取り外した状態においても、放電ギャップＧの大きさの変化を確認することが難しいものである。プレチャンバー点火プラグを用いてエンジン４の燃焼運転を行う場合には、カバー５２を有していない通常の点火プラグを用いてエンジン４の燃焼運転を行う場合と比べて、電極５１１，５１２間に生じる放電電圧の時間的変化を示す波形に違いがある。そして、本形態の劣化判定装置１及び劣化判定方法は、プレチャンバー点火プラグを用いたエンジン４に好適であり、プレチャンバー点火プラグにおける失火及び磨耗の有無を判定するものである。
図１に示すように、エンジン４においては、燃焼室４１内に開口するプラグホール４３が形成されており、プラグホール４３には、点火プラグ５及び点火プラグ５に放電用のエネルギーを供給する点火コイル４４が配置されている。点火コイル４４の一次巻線に流れる電流が遮断されたときには、点火コイル４４の二次巻線に相互誘導作用によって高い起電力が生じる。そして、この起電力を利用して、点火プラグ５の電極５１１，５１２間に放電による火花（スパーク）を発生させる。
使用初期の放電ギャップＧの大きさは、放電ギャップＧにおいて絶縁破壊による火花が発生し、かつ燃焼室４１内において消炎作用による失火が発生しない電極５１１，５１２間の最小距離として設定されている。ここで、消炎作用とは、点火プラグ５の各電極５１１，５１２が熱を吸収して火炎を消火しようとする作用のことをいう。
また、点火プラグ５においては、放電ギャップＧの設定を受けて定まる、電極５１１，５１２間に生じる使用初期の最大放電電圧Ｖｍａｘが、エンジン４において燃焼を行うときに要求される放電電圧を超えるよう設定される。使用初期の放電ギャップＧの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０は、この使用初期の最大放電電圧Ｖｍａｘとして定められる。使用初期の最大放電電圧Ｖｍａｘは、例えば、２５〜３０ｋＶの範囲内の特定の電圧になるよう設定される。なお、本形態の点火プラグ５に生じる放電電圧は、負の電圧であり、使用初期の最大放電電圧Ｖｍａｘは、例えば、−２５〜−３０ｋＶの範囲内の特定の電圧として設定される。放電電圧が負の電圧の場合であっても、数値が大きいほど放電電圧が高い又は大きいという。
図２は、点火プラグ５が装着されたエンジン４の燃焼室４１において、混合気に正常に着火が行われた場合（失火が生じていない場合）の放電電圧（ｋＶ）の時間的変化の一例を示すグラフである。図３は、図２の一部について、経過時間（ｍｓ，μｓ）を示す横軸の尺度を拡大して示すものであり、火花放電が発生した直後に容量放電Ｘ１が生じている時間帯を拡大して示す。なお、図２及び図３は、エンジン４において失火が生じない程度に、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じている場合を示す。
図４は、点火プラグ５が装着されたエンジン４の燃焼室４１において、混合気に着火が行われず、失火が生じた場合の放電電圧（ｋＶ）の時間的変化の一例を示すグラフである。図５は、図４の一部について、経過時間（ｍｓ，μｓ）を示す横軸の尺度を拡大して示すものであり、火花放電が発生した直後に容量放電Ｘ１が生じている時間帯を拡大して示す。図２〜図５において、横軸は、最大放電電圧Ｖｍａｘの発生時を０（ｍｓ，μｓ）とした経過時間（ｍｓ）を示し、縦軸は、点火プラグ５の電極５１１，５１２間に生じる放電電圧（ｋＶ）を示す。
点火コイル４４の点火制御によって点火プラグ５の電極５１１，５１２間の放電ギャップＧに火花が生じたときには、電極５１１，５１２間には、最も大きな放電電圧としての最大放電電圧Ｖｍａｘが瞬間的に生じる。その後、点火コイル４４の二次巻線に蓄えられた静電エネルギーが放出されることによる容量放電Ｘ１に基づく放電電圧が生じ、次いで、点火コイル４４の二次巻線に蓄えられた電磁エネルギーが放出されることによる誘導放電Ｘ２に基づく放電電圧が生じる。容量放電Ｘ１が生じている時間帯と、誘導放電Ｘ２が生じている時間帯は、放電電圧の時間的変化の状態から読み取ることができる。
本形態においては、失火判定部３１によって、最大放電電圧Ｖｍａｘの発生後の容量放電Ｘ１が生じるときの放電電圧の値を見て、エンジン４における失火の有無を判定し、磨耗判定部３２によって、最大放電電圧Ｖｍａｘの値を見て、点火プラグ５の電極５１１，５１２における磨耗の有無を判定する。
（失火を判定する場合）
失火判定部３１において用いられる失火判定値Ｖ１は、使用初期である出荷時に設定された最大放電電圧Ｖｍａｘを基準として、この最大放電電圧Ｖｍａｘの０．２倍超過の値とすることができる。また、容量放電Ｘ１による放電電圧が検出される時間帯は、例えば、最大放電電圧Ｖｍａｘが発生した時点から１０〜５０μｓ経過した時点までの時間の範囲となる。また、磨耗判定部３２において用いられる磨耗判定値Ｖ２は、例えば、使用初期である出荷時に設定された最大放電電圧Ｖｍａｘを基準として、この最大放電電圧Ｖｍａｘの１．１倍超過の値とすることができる。
本形態の放電電圧は負の放電電圧であり、図２〜図５においては、下側に行くほど放電電圧が上昇していることを示す。そして、容量放電Ｘ１が生じている時間帯において、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕとは、放電電圧が上下に振動する際に、放電電圧の値が上昇する部分のことをいう。
図３に示すように、エンジン４において失火が生じていない場合には、容量放電Ｘ１が生じている時間帯において、放電電圧の上下の振動における上昇する放電電圧Ｖｕは、最大放電電圧Ｖｍａｘの０．２倍以下の値に抑えられている。同図の例では、使用初期の最大放電電圧Ｖｍａｘが−２５ｋＶであるとした場合、失火判定値Ｖ１は、最大放電電圧Ｖｍａｘの０．２倍である−５ｋＶに設定されている。この場合、失火判定部３１においては、上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１以下となり、エンジン４において失火が生じていないと判定される。
これに対し、図５に示すように、エンジン４において失火が生じた場合には、容量放電Ｘ１が生じている時間帯において、放電電圧が上下に大きく振動する。そして、容量放電Ｘ１が生じている時間帯において、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが、最大放電電圧Ｖｍａｘの０．２倍超過の値になる。本形態においては、上昇する放電電圧Ｖｕが、失火判定値である−５ｋＶよりも高くなっている。この場合、失火判定部３１においては、放電電圧が失火判定値Ｖ１超過となり、エンジン４において失火が生じていると判定される。
（磨耗を判定する場合）
図６は、放電ギャップＧの大きさ（ｍｍ）と、電極５１１，５１２間に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘ（ｋＶ）との関係を示す。放電ギャップＧが大きくなるほど、最大放電電圧Ｖｍａｘも大きくなる関係にあることが分かる。そして、磨耗判定部３２においては、この放電ギャップＧと最大放電電圧Ｖｍａｘとの関係を利用して、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じたか否かの判定を行う。
磨耗判定部３２において磨耗の有無を判定する基準である磨耗判定値Ｖ２は、例えば、使用初期の最大放電電圧Ｖｍａｘに対する１．１〜１．２倍の値として設定することができる。本形態においては、使用初期の最大放電電圧Ｖｍａｘが−２５ｋＶであるとした場合、磨耗判定値Ｖ２は、最大放電電圧Ｖｍａｘの１．１２倍である−２８ｋＶに設定されている。また、磨耗判定部３２においては、最大放電電圧Ｖｍａｘの値によって、点火プラグ５の電極５１１，５１２に生じた磨耗量を推定することもできる。
図示は省略するが、点火プラグ５の電極５１１，５１２に生じた磨耗量が規定量以下である場合には、磨耗判定時における最大放電電圧Ｖｍａｘが磨耗判定値Ｖ２以下となる。この場合、点火プラグ５の電極５１１，５１２における磨耗量が少なく、磨耗判定部３２においては、この点火プラグ５を継続して使用しても、失火を発生させるおそれは少ないと判定される。
これに対し、図２及び図３に示すように、点火プラグ５の電極５１１，５１２に生じた磨耗量が規定量超過である場合には、磨耗判定時における最大放電電圧Ｖｍａｘが磨耗判定値Ｖ２超過となる。同各図においては、磨耗判定時における最大放電電圧Ｖｍａｘが、磨耗判定値Ｖ２である−２８ｋＶを超えている。この場合、点火プラグ５の電極５１１，５１２における磨耗量が多く、磨耗判定部３２においては、この点火プラグ５の使用を継続すると、失火を発生させるおそれがあると判定される。
本形態における失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２の値は、あくまでも一例を示すものである。これらの値は、エンジン４、点火プラグ５等の種類、エンジン４の運転条件等によって変動する。
（失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２の補正）
また、本形態においては、点火プラグ５の電極５１１，５１２間に生じる放電電圧の値が、点火プラグ５の各電極５１１，５１２の温度によって変化することを考慮して、失火判定部３１における失火判定値Ｖ１及び磨耗判定部３２における磨耗判定値Ｖ２の補正を行う。失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２を補正する際に使用する点火プラグ５の各電極５１１，５１２の温度は、接地電極５１２の温度とする。また、接地電極５１２の温度を直接検出することはできないため、エンジン４において検知可能な物理量と接地電極５１２の温度との関係に基づき、接地電極５１２の温度を推定する。そして、接地電極５１２の温度と放電電圧との関係に基づき、失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２を補正する。
具体的には、放電電圧が検出された時点における、エンジン４の回転速度、エンジン４の燃焼サイクルにおける点火時期及びエンジン４において発生するトルクを検知する。エンジン４の制御装置６においては、エンジン４の回転速度及びエンジン４の発生トルクが検出されており、エンジン４の点火時期が設定されている。そして、判定コンピュータ３は、エンジン４の制御装置６における、放電電圧が検出された時点の回転速度、発生トルク及び点火時期のデータを利用する。放電電圧が検出された時点は、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点、容量放電Ｘ１による放電電圧が検出された時点、又は誘導放電Ｘ２による放電電圧が検出された時点のいずれとすることもできる。また、回転速度及び発生トルクは、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から誘導放電Ｘ２による放電電圧の検出がなくなる時点までの平均値とすることもできる。
点火時期とは、ＢＴＤＣ（Before Top Dead Center）として表される値であり、燃焼サイクルの圧縮行程において、ピストンが上死点にあるときに点火プラグ５の放電ギャップＧに火花放電を発生させる場合を０°とする。例えば、点火時期が１０°の場合とは、圧縮行程において、ピストンが上死点に到達する手前であって、上死点からクランク角度が１０°ずれた位置のことをいう。なお、本形態のエンジン４は４サイクルエンジンであり、クランク角度が７２０°するときに、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の１サイクルが行われる。
図７は、エンジン４の回転速度（ｒｐｍ）と接地電極５１２の温度（℃）との関係を示す。この関係は、エンジン４の回転速度が上昇するほど接地電極５１２の温度も上昇する関係にある。また、図８は、エンジン４の点火時期（°）と接地電極５１２の温度（℃）との関係を示す。この関係は、エンジン４の点火時期がピストンの上死点よりも手前になるほど接地電極５１２の温度も上昇する関係にある。また、図９は、エンジン４の発生トルクと接地電極５１２の温度（℃）との関係を示す。この関係は、エンジン４の発生トルクが上昇するほど接地電極５１２の温度も上昇する関係にある。また、図１０は、接地電極５１２の温度（℃）と放電電圧（ｋＶ）との関係を示す。この関係は、接地電極５１２の温度（℃）が上昇すると、放電電圧（ｋＶ）が曲線的に低下する関係にある。
図１１は、接地電極の温度（℃）と失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２の補正量との関係を示す。同図に示すように、補正式においては、接地電極の温度が基準温度Ｅ０にあるときの補正量を、補正がない場合を示す１とし、推定される接地電極の温度Ｅ１に応じて、１未満の値で示される補正量Ｃが算出される。そして、推定される接地電極の温度Ｅ１に応じて、補正後の失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２は、補正がない場合の失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２に対して補正量Ｃを乗算して求めることができる。
判定コンピュータ３においては、エンジン４の回転速度と接地電極５１２の温度との第１関係式、エンジン４の点火時期と接地電極５１２の温度との第２関係式、エンジン４の発生トルクと接地電極５１２の温度との第３関係式、接地電極５１２の温度と放電電圧との第４関係に基づく補正式が記憶されている。
失火及び磨耗の判定を行う際には、放電電圧が検出された時点における回転速度の値を第１関係式に照合して、この時点の接地電極５１２の温度を求める。また、エンジン４に設定されている点火時期の値を第２関係式に照合して、接地電極５１２の温度を求める。また、放電電圧が検出された時点における発生トルクの値を第３関係式に照合して、この時点の接地電極５１２の温度を求める。そして、３通りの推定によって求められた接地電極５１２の温度の平均値を求める。
次いで、図１１に示すように、この接地電極５１２の温度の平均値を第４関係式に基づく補正式に照合し、この接地電極５１２の温度の平均値をＥ１としたときの補正量Ｃが求められ、補正がない場合の失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２に対して補正量Ｃを乗算して、補正後の失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２が求められる。そして、失火判定部３１においては、上昇する放電電圧Ｖｕは補正後の失火判定値Ｖ１と比較して失火の有無が判定される。また、磨耗判定部３２においては、最大放電電圧Ｖｍａｘは、補正後の磨耗判定値Ｖ２と比較して磨耗の有無が判定される。
なお、接地電極５１２の温度は、放電電圧が検出された時点における、回転速度、点火時期及び発生トルクのうちのいずれか１つに基づいて推定される値としてもよい。また、接地電極５１２の温度は、放電電圧が検出された時点における、回転速度、点火時期及び発生トルクのうちのいずれか２つの平均値に基づいて推定される値としてもよい。
（劣化判定方法）
次に、劣化判定装置１を用いて点火プラグ５の劣化を判定する方法について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
劣化判定装置１によって点火プラグ５の劣化の判定を行う際には、エンジン４の燃焼運転を行うときに、電圧検出手段２によって、所定のサンプリング間隔で、点火プラグ５の電極５１１，５１２間に生じる放電電圧が逐次検出される（ステップＳｔ１０１）。そして、電圧検出手段２によって検出された放電電圧は、判定コンピュータ３において、サンプリング（検出）の経過時間とともに逐次記憶される（ステップＳｔ１０２）。経過時間は、サンプリング（検出）を行う回数に基づいて決定することができる。
また、エンジン４の制御装置６においては、エンジン４の点火時期が適宜設定されており、エンジン４の回転速度及びエンジン４の発生トルクが所定のサンプリング間隔で逐次検出される（ステップＳｔ１０３）。そして、点火時期、回転速度及び発生トルクは、判定コンピュータ３において、経過時間とともに逐次記憶される（ステップＳｔ１０４）。
次いで、判定コンピュータ３に対して、エンジン４における失火の有無及び点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗の有無を判定する入力があったときには（ステップＳｔ１０５）、判定コンピュータ３においては、検出された放電電圧のうちの最大値が最大放電電圧Ｖｍａｘとして認定される（ステップＳｔ１０６）。この認定の際には、検出された放電電圧が所定の閾値を超えた後に、今回検出された放電電圧が、前回検出された放電電圧よりも低下したときに、前回検出された放電電圧が最大放電電圧Ｖｍａｘであるとすることができる。また、電圧検出手段２に放電電圧のピークを保持する機能を設け、この放電電圧のピークを最大放電電圧Ｖｍａｘとすることもできる。
また、判定コンピュータ３においては、放電電圧が検出された時点における、エンジン４の回転速度、エンジン４の点火時期及びエンジン４の発生トルクから、接地電極５１２の温度が推定され、接地電極５１２の温度に応じて失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２が補正される（ステップＳｔ１０７）。
次いで、判定コンピュータ３の失火判定部３１は、失火判定ステップとして、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による放電電圧が検出される時間帯において、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたか否かを判定する（ステップＳｔ１０８）。この判定において、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えた場合には、失火判定部３１は、エンジン４において失火が発生していると判定する（ステップＳｔ１０９）。この場合には、判定コンピュータ３は、何らかの表示手段、警報手段等の出力装置を用いて、点火プラグ５の交換が必要であることを出力することができる。そして、エンジン４の管理者等は、出力装置からの情報を得て、点火プラグ５を交換することができる。一方、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えていない場合には、失火判定部３１は、エンジン４において失火が発生していないと判定する（ステップＳｔ１１０）。
次いで、判定コンピュータ３の磨耗判定部３２は、磨耗判定ステップとして、最大放電電圧Ｖｍａｘが磨耗判定値Ｖ２を超えたか否かを判定する（ステップＳｔ１１１）。この判定において、最大放電電圧Ｖｍａｘが磨耗判定値Ｖ２を超えた場合には、磨耗判定部３２は、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定する（ステップＳｔ１１２）。この場合には、判定コンピュータ３は、何らかの表示手段、警報手段等の出力装置を用いて、点火プラグ５の電極５１１，５１２が磨耗していることを出力することができる。そして、エンジン４の管理者等は、出力装置からの情報を得て、点火プラグ５の電極５１１，５１２が磨耗していることを認知することができる。一方、最大放電電圧Ｖｍａｘが磨耗判定値Ｖ２を超えていない場合には、磨耗判定部３２は、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていないと判定する（ステップＳｔ１１３）。
なお、失火判定部３１による判定と磨耗判定部３２による判定を行う順序は問わない。そして、失火判定部３１によるステップＳｔ１０８〜Ｓｔ１１０を行う前に、磨耗判定部３２によるステップＳｔ１１１〜Ｓｔ１１３を行ってもよい。
また、失火判定部３１による判定及び磨耗判定部３２による判定は、複数回検出された放電電圧に対して、複数回繰り返し行ってもよい。そして、複数回繰り返し行った失火及び磨耗の判定結果に基づいて、エンジン４における失火の有無、及び点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗の有無を判定することができる。
本形態のプレチャンバー式の点火プラグ５を用いたエンジン４における失火は、放電ギャップＧに火花は発生しているが、この火花によって副燃焼室４２内に火炎核がうまく形成されない場合に生じる。点火プラグ５の放電ギャップＧが拡大するに連れて、点火エネルギーのうち、容量放電Ｘ１の成分が増加し、火炎核を成長させるために必要な誘導放電Ｘ２の成分が減少する。特に、本形態においては、プレチャンバー式の点火プラグ５を用いる場合において、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による放電電圧が検出される時間帯において、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕの値を見て、失火の有無を判定していることに特徴がある。
（作用効果）
本形態のエンジン４における点火プラグ５の劣化判定装置１は、判定コンピュータ３に失火判定部３１及び磨耗判定部３２を構築し、点火プラグ５の電極５１１，５１２における放電ギャップＧの経年変化の進行度合いを、２つの異なる判定基準に基づいて段階的に判定することができるものである。
具体的には、判定コンピュータ３の失火判定部３１は、エンジン４において失火が生じているか否かを、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後の容量放電Ｘ１による放電電圧が検出される時間帯を監視して判定する。発明者らの研究の結果、エンジン４において失火が生じている場合には、容量放電Ｘ１による放電電圧が検出される時間帯における放電電圧が、失火が生じていない場合に比べて大きく振動することが分かった。そのため、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後の容量放電Ｘ１による放電電圧が大きく振動する場合には、この放電電圧が失火判定値Ｖ１を超えることになり、失火判定部３１は、エンジン４において失火が生じていると判定することができる。失火は、点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗が進行した場合に生じる。
また、判定コンピュータ３の磨耗判定部３２は、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じているか否かを、火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘを監視して判定する。点火プラグ５の電極５１１，５１２に生じた磨耗が大きくなったときには、電極５１１，５１２間の放電ギャップＧが大きくなって最大放電電圧Ｖｍａｘが高くなる。そして、磨耗判定部３２は、最大放電電圧Ｖｍａｘが磨耗判定値Ｖ２を超えた場合に、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定することができる。また、失火判定部３１において失火が生じていないと判定された場合に、磨耗判定部３２において磨耗が生じていると判定されたときには、点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗が、失火を生じさせるまでは進行していないが、失火を生じさせるおそれがある程度までは進行したと判断することができる。
失火判定部３１によって失火が生じていると判定される場合には、磨耗判定部３２によって磨耗が生じていると判定される場合が殆どである。ただし、場合によっては、失火判定部３１によって失火が生じていると判定された場合に、磨耗判定部３２によって磨耗が生じていないと判定される場合も起こり得る。この場合には、失火判定部３１及び磨耗判定部３２による判定に誤りがあるとして、エンジン４の管理者等は、失火判定値Ｖ１及び磨耗判定値Ｖ２を再設定することができる。
このように、判定コンピュータ３は、失火判定部３１及び磨耗判定部３２を有することにより、電圧検出手段２によって検出した放電電圧を利用して、エンジン４における失火及び点火プラグ５の電極５１１，５１２における磨耗の有無を同時に検出することができる。
それ故、本形態のエンジン４における点火プラグ５の劣化判定装置１によれば、点火プラグ５の経年変化の進行度合いを、２つの異なる判定基準に基づいて段階的に判定することができる。
＜実施形態２＞
本形態においては、判定コンピュータ３を用いる代わりに、電圧検出手段２によって検出された放電電圧が読み込まれ、放電電圧の時間的変化を記録する記録コンピュータを用いる。そして、記録コンピュータに記録された放電電圧の時間的変化を用いて、エンジン４における失火の有無及び点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗の有無を判定する。本形態においては、この判定は、エンジン４の管理者等が行う。また、この判定は、劣化判定装置１の判定コンピュータ３と同様の構成を有するものによって行うこともできる。
本形態の点火プラグ５の劣化を判定する方法について詳説する。
本形態においても、記録コンピュータを用いて、実施形態１の場合と同様に、図１２のステップＳｔ１０１〜Ｓｔ１０７が行われる。
本形態の失火判定ステップにおいては、エンジン４の管理者等は、記録コンピュータに記録された放電電圧の時間的変化を用いて、電圧検出手段２によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による放電電圧が検出される時間帯において、放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、エンジン４において失火が生じていると判定する（図１２のステップＳｔ１０８〜Ｓｔ１１０参照）。
また、本形態の磨耗判定ステップにおいては、エンジン４の管理者等は、記録コンピュータに記録された放電電圧の時間的変化を用いて、最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の放電ギャップＧの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された磨耗判定値Ｖ２を超えたときに、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定する（ステップＳｔ１１１〜Ｓｔ１１３参照）。
本形態の劣化判定方法のフローチャートは、実施形態１のフローチャートと同様であるため、記載を省略する。本形態の劣化判定方法は、判定コンピュータ３が判定する代わりに、エンジン４の管理者等が判定するようにしたものである。
記録コンピュータには、放電電圧の時間的変化を表示する画像表示装置等の表示手段を接続してもよい。また、記録コンピュータは、記録した放電電圧の時間的変化のグラフを、プリンタを用いて紙等の媒体に出力し、エンジン４の管理者等は、紙等の媒体を見ながら、エンジン４における失火の有無、及び点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗の有無を判定することができる。
本形態においても、その他の構成は、実施形態１の場合と同様であり、実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。
＜実施形態３＞
本形態は、判定コンピュータ３の磨耗判定部３２の構成が、実施形態１の場合と異なる場合について示す。
本形態の磨耗判定部３２は、図２及び図４に示すように、最大放電電圧Ｖｍａｘを用いる代わりに放電時間Ｔを用いて、点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗の有無を判定する。本形態の磨耗判定部３２は、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による放電電圧が検出される時間帯において、電圧検出手段２によって最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出される時点までの放電時間Ｔを測定し、放電時間Ｔが磨耗判定値Ｔ１未満であるときに、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定する。
図１３は、放電ギャップＧの大きさ（ｍｍ）と、火花放電が生じている放電時間Ｔ（ｍｓ）との関係を示す。放電ギャップＧが大きくなるほど、放電時間Ｔが短くなる関係にあることが分かる。そして、磨耗判定部３２においては、この放電ギャップＧと放電時間Ｔとの関係を利用して、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じたか否かの判定を行う。
また、図２及び図４に示すように、誘導放電Ｘ２の発生終期においては、一時的に放電電圧が高くなる。この一次的に高くなる放電電圧を二次放電電圧Ｖｓとする。そして、放電ギャップＧに火花放電が生じている放電時間Ｔは、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、二次放電電圧Ｖｓが検出される時点までの時間とする。
火花発生時に最大放電電圧Ｖｍａｘが発生した時点から、二次放電電圧Ｖｓが発生する時点までの時間は、０．５〜３ｍｓの範囲内となる。放電時間Ｔについての磨耗判定値Ｔ１は、エンジン４において失火が確認されない程度に、点プラグの電極５１１，５１２が磨耗した場合として、例えば、１〜２ｍｓの間の特定の値とすることができる。この磨耗判定値Ｔ１は、エンジン４、点火プラグ５等の種類、エンジン４の運転条件等によって、適宜変更することができる。
（劣化判定方法）
次に、本形態の劣化判定方法について、図１４のフローチャートを参照して説明する。
本形態の劣化判定方法においても、フローチャートのステップＳｔ２０１〜Ｓｔ２０５は、実施形態１の図１２のステップＳｔ１０１〜Ｓｔ１０５と同様である。ステップＳｔ２０２において、放電電圧とともに判定コンピュータ３に逐次記憶される経過時間は、放電時間Ｔを求める際に使用される。
次いで、判定コンピュータ３においては、検出された放電電圧のうちの最大値が最大放電電圧Ｖｍａｘとして認定される（ステップＳｔ２０６）。また、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された経過時間が放電開始時刻ｔ１として認定され、誘導放電Ｘ２の発生終期において二次放電電圧Ｖｓが検出された経過時間が放電終了時刻ｔ２として認定される（図２〜図５参照）。そして、放電終了時刻ｔ２と放電開始時刻ｔ１との差が放電時間Ｔとして認定される（ステップＳｔ２０６）。
また、判定コンピュータ３においては、放電電圧が検出された時点における、エンジン４の回転速度、エンジン４の点火時期及びエンジン４の発生トルクから、接地電極５１２の温度が推定され、接地電極５１２の温度に応じて失火判定値Ｖ１が補正される（ステップＳｔ２０７）。
次いで、判定コンピュータ３の失火判定部３１は、失火判定ステップとして、実施形態１の図１２のステップＳｔ１０８〜Ｓｔ１１０と同様に、図１４のステップＳｔ２０８〜Ｓｔ２１０を行う。
次いで、判定コンピュータ３の磨耗判定部３２は、磨耗判定ステップとして、放電時間Ｔが磨耗判定値Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳｔ２１１）。この判定において、放電時間Ｔが磨耗判定値Ｔ１未満である場合には、磨耗判定部３２は、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定する（ステップＳｔ２１２）。この場合には、実施形態１のステップＳｔ１１２の場合と同様の処理を行うことができる。一方、放電時間Ｔが磨耗判定値Ｔ１未満でない場合には、磨耗判定部３２は、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていないと判定する（ステップＳｔ２１３）。
本形態においては、放電時間Ｔの長さを検出し、この放電時間Ｔの長さを監視して、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じているか否かを判定することができる。
本形態においても、その他の構成は、実施形態１の場合と同様であり、実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。
また、本形態においても、実施形態２の場合と同様に、判定コンピュータ３を用いる代わりに記録コンピュータを用い、エンジン４の管理者等が、記録コンピュータに記録された放電電圧の時間的変化を用いて、エンジン４における失火の有無及び点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗の有無を判定することができる。
＜実施形態４＞
本形態は、判定コンピュータ３の磨耗判定部３２の構成が、実施形態１の場合と異なる場合について示す。
本形態の磨耗判定部３２は、図２〜図５に示すように、最大放電電圧Ｖｍａｘ及び放電時間Ｔの両方を用いて、点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗の有無を判定する。本形態の磨耗判定部３２は、２つの磨耗判定値Ｖ２，Ｔ１を用い、最大放電電圧Ｖｍａｘ及び放電時間Ｔがそれぞれの磨耗判定値Ｖ２，Ｔ１を満たす場合に、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定する。
具体的には、判定コンピュータ３は、失火判定部３１の他に、第１磨耗検知部３２１、第２磨耗検知部３２２及び磨耗判定部３２を有する。第１磨耗検知部３２１は、最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の放電ギャップＧの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された第１磨耗判定値Ｖ２を超えたか否かを検知する。第２磨耗検知部３２２は、最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による放電電圧が検出される時間帯において、電圧検出手段２によって最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出される時点までの放電時間Ｔを測定し、放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１を超えたか否かを検知する。そして、磨耗判定部３２は、第１磨耗検知部３２１が、最大放電電圧Ｖｍａｘが第１磨耗判定値Ｖ２を超えたことを検知し、かつ第２磨耗検知部３２２が、放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１未満であることを検知した場合に、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定する。
第１磨耗判定値Ｖ２は、実施形態１に示した磨耗判定値Ｖ２と同様であり、第２磨耗判定値Ｔ１は、実施形態３に示した磨耗判定値Ｔ１と同様である。また、第１磨耗判定値Ｖ２は、実施形態１に示した磨耗判定値Ｖ２と同様に、接地電極５１２の温度に応じて補正することができる。
（劣化判定方法）
次に、本形態の劣化判定方法について、図１５及び図１６のフローチャートを参照して説明する。
本形態の劣化判定方法においても、フローチャートのステップＳｔ３０１〜Ｓｔ３０５は、実施形態１の図１２のステップＳｔ１０１〜Ｓｔ１０５と同様である。ステップＳｔ３０２において、放電電圧とともに判定コンピュータ３に逐次記憶される経過時間は、放電時間Ｔを求める際に使用される。
次いで、判定コンピュータ３においては、実施形態３におけるステップＳｔ２０６と同様にして、最大放電電圧Ｖｍａｘ及び放電時間Ｔが認定される（ステップＳｔ３０６）。
また、判定コンピュータ３においては、放電電圧が検出された時点における、エンジン４の回転速度、エンジン４の点火時期及びエンジン４の発生トルクから、接地電極５１２の温度が推定され、接地電極５１２の温度に応じて失火判定値Ｖ１及び第１磨耗判定値Ｖ２が補正される（ステップＳｔ３０７）。
次いで、判定コンピュータ３の失火判定部３１は、失火判定ステップとして、実施形態１の図１２のステップＳｔ１０８〜Ｓｔ１１０と同様に、ステップＳｔ３０８〜Ｓｔ３１０を行う。図１５の「ａ」は、図１６の「ａ」に続くことを示す。
次いで、判定コンピュータ３の第１磨耗検知部３２１は、第１磨耗検知ステップとして、最大放電電圧Ｖｍａｘが第１磨耗判定値Ｖ２を超えたか否かを検知する。（ステップＳｔ３１１）。また、判定コンピュータ３の第２磨耗検知部３２２は、第２磨耗検知ステップとして、放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１未満であるか否かを検知する（ステップＳｔ３１２）。
そして、判定コンピュータ３の磨耗判定部３２は、磨耗判定ステップとして、最大放電電圧Ｖｍａｘが第１磨耗判定値Ｖ２を超え、かつ放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１未満である場合には、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていると判定する（ステップＳｔ３１３）。この場合には、実施形態１のステップＳｔ１１２の場合と同様の処理を行うことができる。一方、最大放電電圧Ｖｍａｘが第１磨耗判定値Ｖ２を超えていない場合、又は放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１未満でない場合には、磨耗判定部３２は、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていないと判定する（ステップＳｔ３１４）。
本形態の劣化判定装置１及び劣化判定方法においては、最大放電電圧Ｖｍａｘと放電時間Ｔとの２つの異なる磨耗検知を行い、この２つの磨耗検知の値がそれぞれの磨耗判定値Ｖ２，Ｔ１を満たす場合に、点火プラグ５の電極５１１，５１２に磨耗が生じていることを判定する。これにより、放電電圧を検出する際に生じる種々の誤差の影響を緩和し、磨耗の有無の誤判定がされにくくすることができる。
本形態においても、その他の構成は、実施形態１，３の場合と同様であり、実施形態１，３の場合と同様の作用効果を得ることができる。
また、本形態においても、実施形態２の場合と同様に、判定コンピュータ３を用いる代わりに記録コンピュータを用い、エンジン４の管理者等が、記録コンピュータに記録された放電電圧の時間的変化を用いて、エンジン４における失火の有無及び点火プラグ５の電極５１１，５１２の磨耗の有無を判定することができる。
本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。
１ 劣化判定装置
２ 電圧検出手段
３ 判定コンピュータ
３１ 失火判定部
３２ 磨耗判定部
４ エンジン
５ 点火プラグ
５１１，５１２ 電極
６ 制御装置
Ｇ 放電ギャップ

Claims (8)

  1. エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する装置であって、
    前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記劣化の有無を判定する判定コンピュータと、を備え、
    前記判定コンピュータは、
    前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定部と、
    前記最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の前記放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された磨耗判定値Ｖ２を超えたときに、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定部と、を有する、エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置。
  2. エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する装置であって、
    前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記劣化の有無を判定する判定コンピュータと、を備え、
    前記判定コンピュータは、
    前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定部と、
    前記最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記電圧検出手段によって前記最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出される時点までの放電時間Ｔを測定し、前記放電時間Ｔが磨耗判定値Ｔ１未満であるときに、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定部と、を有する、エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置。
  3. エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する装置であって、
    前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記劣化の有無を判定する判定コンピュータと、を備え、
    前記判定コンピュータは、
    前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定部と、
    前記最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の前記放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧よりも高い値に設定された第１磨耗判定値Ｖ２を超えたか否かを検知する第１磨耗検知部と、
    前記最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記電圧検出手段によって前記最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出される時点までの放電時間Ｔを測定し、前記放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１を超えたか否かを検知する第２磨耗検知部と、
    前記第１磨耗検知部が、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが前記第１磨耗判定値Ｖ２を超えたことを検知し、かつ前記第２磨耗検知部が、前記放電時間Ｔが前記第２磨耗判定値Ｔ１未満であることを検知した場合に、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定部と、を有する、エンジンにおける点火プラグの劣化判定装置。
  4. 前記失火判定値Ｖ１、及び前記磨耗判定値Ｖ２もしくは前記第１磨耗判定値Ｖ２のうちの少なくともいずれかは、前記放電電圧が検出された時点における、前記エンジンの回転速度、前記エンジンの燃焼サイクルにおける点火時期及び前記エンジンにおいて発生するトルクのうちの少なくともいずれかから推定される前記点火プラグの接地電極の温度との関係によって補正された値とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンにおける点火プラグの劣化判定装置。
  5. エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する方法であって、
    前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記放電電圧の時間的変化を記録する記録コンピュータと、を用い、
    前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定ステップと、
    前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の前記放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された磨耗判定値Ｖ２を超えたときに、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定ステップと、を含む、エンジンにおける点火プラグの劣化判定方法。
  6. エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する方法であって、
    前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記放電電圧の時間的変化を記録する記録コンピュータと、を用い、
    前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定ステップと、
    前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出されるまでの放電時間Ｔが磨耗判定値Ｔ１未満であるときに、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定ステップと、を含む、エンジンにおける点火プラグの劣化判定方法。
  7. エンジンに装着された点火プラグにおける劣化の有無を判定する方法であって、
    前記点火プラグの電極間に生じる放電電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段によって検出された前記放電電圧が読み込まれ、前記放電電圧の時間的変化を記録する記録コンピュータと、を用い、
    前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記電圧検出手段によって火花発生時に生じる最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された直後に、容量放電Ｘ１による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記放電電圧が低下した後に再び上昇する放電電圧Ｖｕが失火判定値Ｖ１を超えたときに、前記エンジンにおいて失火が生じていると判定する失火判定ステップと、
    前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが、使用初期の前記放電ギャップの大きさによって定まる設定放電電圧Ｖ０よりも高い値に設定された第１磨耗判定値Ｖ１を超えたか否かを検知する第１磨耗検知ステップと、
    前記記録コンピュータに記録された前記放電電圧の時間的変化を用いて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが検出された時点から、誘導放電Ｘ２による前記放電電圧が検出される時間帯において、前記最大放電電圧Ｖｍａｘの次に大きな二次放電電圧Ｖｓが検出されるまでの放電時間Ｔが第２磨耗判定値Ｔ１未満であるか否かを検知する第２磨耗検知ステップと、
    前記第１磨耗検知ステップにおいて、前記最大放電電圧Ｖｍａｘが前記第１磨耗判定値Ｖ２を超えたことが検知され、かつ前記第２磨耗検知ステップにおいて、前記放電時間Ｔが前記第２磨耗判定値Ｔ１未満であることが検知された場合に、前記点火プラグの電極に磨耗が生じていると判定する磨耗判定ステップと、を含む、エンジンにおける点火プラグの劣化判定方法。
  8. 前記失火判定値Ｖ１、及び前記磨耗判定値Ｖ２もしくは前記第１磨耗判定値Ｖ２のうちの少なくともいずれかは、前記放電電圧が検出された時点における、前記エンジンの回転速度、前記エンジンの燃焼サイクルにおける点火時期及び前記エンジンにおいて発生するトルクのうちの少なくともいずれかから推定される前記点火プラグの接地電極の温度との関係によって補正された値とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載のエンジンにおける点火プラグの劣化判定方法。
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