JP2554565B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用内燃機関の失火検
出装置に関し、特に、ワンプラグワンコイルと呼ばれて
いるように、各気筒ないしは各点火プラグごとにそれぞ
れ一つづつ点火コイルを設けるタイプの内燃機関用とし
て最適な失火検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の傾向として、内燃機関の各気筒の
各点火プラグの頭に直接に点火コイルを設ける構造が好
まれている。高圧二次配線の引き回しが不要となるた
め、電磁輻射ノイズが低減し、車両搭載の電子機器に対
する悪影響が少なくなるからである。高圧配線がないこ
とはまた、保守作業その他、作業の安全のためにも望ま
しい。ただ、点火プラグの数だけ、点火コイルが必要に
なるが、一つ一つのコイルは昨今ではかなり小型かつ安
価にできるため、それ程のデメリットでもなくなってき
ている。一方、最近の車両制御技術では、マイクロコン
ピュータの進歩、普及に伴い、実に様々な観点から内燃
機関や車両自体の運動に関し、燃料供給制御等も含んで
相当精緻な自動制御が図られており、そのためにまた、
入力情報の一つとして、各気筒ごとの失火の有無も確実
に検出することが必要となってきている。事実、従来に
おいても、この目的のために開発された失火検出装置と
して、点火コイル一次側のフライバック電圧を監視する
回路や、機関自体の回転状況を監視する回路を用いたも
のがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、点火コイル一
次側のフライバック電圧を監視し、異常を検出する回路
ないし手法は、あまりに間接的であり、厳密な意味での
失火検出を行うことはできない。また、機関自体の回転
状況を監視し、その変動分を抽出して異常を判断する回
路は、センサ及び検知回路自体の構成が複雑、高価にな
り、実用的とは言いがたい。さらに、これまでに提案さ
れているいずれの失火検出装置も、それ自体が独立した
装置であるか、または上記したマイクロコンピュータ等
を搭載する制御基板上に組まれることが多く、したがっ
て、これを設置するための専用のスペースや、長い引き
回し配線を要する点で望ましくない。本発明はこのよう
な従来の実情に鑑み、回路構成上、合理的で簡単である
のみならず、失火検出を高精度で行うことができ、しか
も、その設置上、省スペースでもある失火検出装置を提
供せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、各点火プラグ
ごとにそれぞれ一つづつ点火コイルを設ける内燃機関用
の失火検出装置として、上記目的を達成するため、回路
的な工夫と構造的な工夫を施す。まず、回路的な工夫と
しては、点火コイルの二次コイルの接地側に放電電流の
検出回路を設ける。そして、この放電電流検出回路が放
電を検出しなかったときに失火報知信号を出力する失火
報知信号形成回路を設けて、これら放電電流検出回路と
失火報知信号形成回路とで失火検出回路を構成する。次
に、構造的な工夫として、上記の失火検出回路を適当な
る回路基板上に構築するかモジュール化し、さらに、こ
の回路基板またはモジュールには、当該点火コイルの一
次電流を選択的に遮断するパワースイッチング素子をも
組み込んだ上で、当該回路基板またはモジュールを点火
コイルと同一のケーシング内に収納する。

【０００５】

【実施例】図１(A) には本発明に従って構成された失火
検出装置の一実施例の回路構成が示され、図１(B) には
その動作波形例が示されている。図１(A) 中、破線で囲
った部分が、後述のように構造的にも一体化される本発
明の失火検出装置１０に相当し、これには既述したワン
プラグワンコイル方式に従う点火コイル１１が含まれて
いる。点火コイル１１の一次コイル１２のホット側は、
公知の手法に従い、イグニッションスイッチ１４を介し
て車両搭載のバッテリ１５のホット側に接続し、コール
ド側は、図示の場合、限定的ではないがｎｐｎトランジ
スタ１６である一次電流遮断素子としてのパワースイッ
チング素子１６を介し、バッテリ１６の接地側に接続し
ている。

【０００６】点火コイル１１のドライブ方法自体は本発
明には直接の関係はなく、公知既存の内燃機関点火技法
のいずれに従っても良いが、例えばクランクアングルセ
ンサ１７等の発生する点火時期信号に応じ、これも公知
既存のもので良いコントロールモジュール１８が所定の
タイミングでパワースイッチング素子１６をターンオフ
することにより、点火コイル１１の一次コイル１２を流
れる一次電流が遮断され、二次コイル１３に高電圧が誘
起されて、当該二次コイル１３に接続された点火プラグ
１９に放電火花が生ずる。

【０００７】本願発明による失火検出装置１０は、この
ときの点火プラグ１９における失火を検出する失火検出
回路２０を有している。この失火検出回路２０の構成
は、図１(B) に即し、その動作を追いながら説明するこ
とができる。点火コイル１１の二次コイル１３と点火プ
ラグ１９とを含む放電経路中には、直列に電流検出抵抗
２１が介在している。この抵抗値は、放電エネルギの大
きな損失を生むことのないように、ある程度小さな値に
設定されるが、正常に点火プラグ１９での放電が行われ
たときには、持続時間が一般に１〜２mSの放電電流とし
て、瞬時的に４０mA程度の電流は見込まれるので、当該
電流検出抵抗２１の両端電位（図１(A) 中のＡ点電位）
は、図１(B) にＡ点電位の経時的な波形で示すように、
対応する電圧値Ｖ_(40mA)としても十分大きな値を得るこ
とができる。なお、放電電流は普通、負方向に描かれる
ので、図２においてもこれに対応させ、Ａ点電位も下に
向かう方向を正としている。

【０００８】このＡ点電位は、比較器２２の正相入力な
いし非反転入力（＋）に与えられ、一方、当該比較器２
２の逆相入力ないし反転入力（−）には、バッテリ１５
の両端電圧である電源電圧Ｖ_B を抵抗２３，２４による
分圧回路で分圧した基準電圧Ｖ_ref が与えられている。
そのため、図１(B) に示すように、基準電圧Ｖ_ref の値
を適当なる値に設定することにより、点火プラグ１９に
て正常に放電が生じた場合には、その都度、一般にサブ
ミリオーダの時間に亙り、比較器２２の出力Ｂはパルス
性の電圧信号を発生する。したがって、上記の回路構成
要素２１〜２４は、放電電流検出回路を構成している。

【０００９】ただし、この放電電流検出回路の発生する
検出信号は、上記のように、その持続時間が極めて短い
ので、これを失火報知信号形成回路２５に通し、その出
力Ｃにおける信号として、図１(B) 中に示すように、外
部の回路、例えば既述した各種制御のためのマイクロコ
ンピュータにおいて信号として検出し得るパルス信号と
するのが良い。具体的には波形整形回路と積分回路の組
合せ回路とすることが考えられるが、要は、ワンショッ
トマルチバイブレータ回路であって良い。

【００１０】ただ、図１(B) 中に正常な場合と失火状態
とを弁別して示しているように、この実施例では、失火
が生じたときには、本来なら上記の放電電流検出回路の
出力する検出信号に基づき、所定のパルス幅に延展され
た電圧信号が生ずる筈のときに、Ｃ点に何も有意の電圧
信号が発生しないということで当該失火を弁別し、報知
している。それで何等問題はないが、これを逆にしたい
場合には、インバータを挿入すれば良い。

【００１１】本発明で用いているこのような失火検出回
路２０は、従前のものに比しても極めて合理的である。
例えば、点火コイルの高圧側で放電電流を検出すること
は難しい。また、低圧側とはいっても、点火コイル一次
側では、既述したように間接的になり過ぎ、信頼性に乏
しいし、点火プラグ１９の低圧側での放電電流検出は構
造上難しい。これに対して、上記のように、点火コイル
二次側の低圧側での検出ならば、図示したように比較的
簡単な回路でこれを行うことができ、しかも確実であ
る。

【００１２】さらに、本発明では、図１に示された失火
検出回路２０は、失火検出装置１０として、構造上、図
２に示されるように、点火コイルと一体化される。すな
わち、この種のワンコイルワンプラグ方式の点火コイル
１１は、鉄心２６の周りにまずは一次コイル１２を巻回
し、その周りに二次コイル１３を巻回して成っている。
これら鉄心２６と各コイル１２，１３は、適当なるケー
シング２７内に樹脂２８によって封止される。ケーシン
グ２７も、一般に適当なる合成樹脂で作成される。ま
た、一次コイル１２への給電はケーシング２７の適当な
個所に設けた端子群２９を介して行われ、二次コイル１
３の高圧出力は、ケーシングの適当な個所に設けた点火
プラグ組付部３０の内部に設けられた高圧端子を介して
行われる。点火プラグ組付部３０には、点火プラグの頭
が直接に係合する。

【００１３】しかるに、本発明では、このような通常の
構成に加え、図１に示した失火検出回路２０を図示しな
いが適当なる回路基板上に組み上げ、さらには点火コイ
ル一次電流の選択的な遮断を行うパワースイッチング素
子１６をも同一の基板上に設けた上で、ケーシング２７
の適当なる個所に設けたポケット内に挿入し、モールド
用の樹脂２８によって同様に封止している。ただし、少
なくとも失火検出回路２０とパワースイッチング素子１
６とが一体化された状態でさらに点火コイル構造に一体
的に組み込まれていれば良く、それらは同一基板上でな
くとも、少なくとも同一モジュールとして組み立てられ
ていれば良い。また、失火検出回路２０への給電や、失
火報知信号の取出のため、端子群３０の中には、これら
に関する端子も設けられる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によると、点火コイル二次側の低
圧側で放電電流の生成の有無を判断しているので、回路
構成上、簡単な構成で信頼性の高い失火検知が行える。
また、構造的には、一次電流遮断素子であるパワースイ
ッチング素子と共に、点火コイルのケーシング内に一体
的に組み込んでいるので、スペースファクタは極めて良
好であり、検出対象点（点火コイル二次側線路部分）と
の間の長い引き回し配線が不要であり、点火コイル直近
にあるにも拘らず、アンテナとなる部分がないので、電
磁ノイズにも強いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された失火検出装置の一実
施例における回路及び動作波形の説明図である。

【図２】本発明に従って構成された失火検出装置の一実
施例における構造例の説明図である。

【符号の説明】

１０ 全体としての失火検出装置 １１ 点火コイル １２ 点火コイルの一次コイル １３ 点火コイルの二次コイル １６ 一次電流遮断素子としてのパワースイッチング素
子 １９ 点火プラグ ２０ 失火検出回路 ２１ 電流検出抵抗 ２２ 比較器 ２６ 鉄心 ２７ ケーシング ２８ 樹脂 ２９ 端子群 ３０ 点火プラグ組付部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各点火プラグごとにそれぞれ一つづつ点
   火コイルを設ける内燃機関用の失火検出装置であって；
   点火コイルの二次コイルの接地側に設けられた放電電流
   検出回路と、該放電電流検出回路が該放電電流を検出し
   なかったときに、失火報知信号を出力する失火報知信号
   形成回路とで失火検出回路を構成し；該失火検出回路を
   構築した回路基板または該失火検出回路を内蔵するモジ
   ュールには、上記点火コイルの一次電流を選択的に遮断
   するパワースイッチング素子をも組み込み；該回路基板
   または該モジュールを点火コイルと同一のケーシング内
   に収納したこと；を特徴とする内燃機関の失火検出装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置であって；上記放電
   電流検出回路は、点火コイル二次側放電電流の電流経路
   中に直列に介在した電流検出抵抗と、該電流検出抵抗の
   両端電圧を基準電圧と比較することで上記二次側放電電
   流の生成の有無を判断する比較回路とからなり；上記失
   火報知信号形成回路は、上記比較回路の出力に選択的に
   現れる放電電流検出出力を所定の時間幅のパルスに変換
   するワンショットマルチバイブレータ回路であって、上
   記失火は、該パルスが発生しないことで報知されるこ
   と；を特徴とする内燃機関の失火検出装置。