JP2566702B2 - ガソリン機関の失火検出装置 - Google Patents
ガソリン機関の失火検出装置Info
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- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P2017/006—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines using a capacitive sensor
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- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガソリン機関におい
て、正常に着火したときと着火ミス（失火）が生じたと
きとで、スパークプラグの火花放電間隙の抵抗値が相違
することを利用した失火検出装置に関する。
て、正常に着火したときと着火ミス（失火）が生じたと
きとで、スパークプラグの火花放電間隙の抵抗値が相違
することを利用した失火検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンなどのガソリン機関で
は、排気浄化および燃費向上の要請が増大しており、こ
のためには、機関の全ての各気筒ごとに着火状態を検出
し、失火防止対策ができることが望ましい。また失火検
出装置として、従来よりシリンダーブロックに穴を開け
燃焼光センサを装着したり、スパークプラグの取り付け
座に圧力センサを取り付けたり、点火回路のイオン電流
を測定する方法が公知である。
は、排気浄化および燃費向上の要請が増大しており、こ
のためには、機関の全ての各気筒ごとに着火状態を検出
し、失火防止対策ができることが望ましい。また失火検
出装置として、従来よりシリンダーブロックに穴を開け
燃焼光センサを装着したり、スパークプラグの取り付け
座に圧力センサを取り付けたり、点火回路のイオン電流
を測定する方法が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法において
は、センサの装着が面倒であり、イオン電流を検出する
ために配電器のローターギャップを迂回するための高圧
ダイオードが必要であり、機関の全ての気筒に装着する
と装着コストが増大し、メンテナンスに手間がかかるな
どの欠点があった。この発明の目的は、装着、メンテナ
ンスが容易な構成で、各気筒ごとの失火が正確に検出で
きるガソリン機関の失火検出装置の提供にある。
は、センサの装着が面倒であり、イオン電流を検出する
ために配電器のローターギャップを迂回するための高圧
ダイオードが必要であり、機関の全ての気筒に装着する
と装着コストが増大し、メンテナンスに手間がかかるな
どの欠点があった。この発明の目的は、装着、メンテナ
ンスが容易な構成で、各気筒ごとの失火が正確に検出で
きるガソリン機関の失火検出装置の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明のガソリン機関
の失火検出装置は、点火コイルと、その一次回路に流す
電流を断続する一次電流断続手段と、前記点火コイルの
二次回路に設けたシリーズギャップと、スパークプラグ
とを備えたガソリン機関の点火装置に装着される失火検
出装置であって、多極スパークプラグと、該多極スパー
クプラグでの火花放電後の所定時期に、二次回路に失火
検出用二次電圧を発生させてスパークプラグ浮遊静電容
量に充電する失火検出用二次電圧発生手段と、二次電圧
の分圧を検出する分圧器と、分圧された前記失火検出用
二次電圧の減衰特性を検出する二次電圧検出回路と、二
次電圧の減衰特性により、失火を判別する失火判別回路
とからなる。請求項２に記載のガソリン機関の失火検出
装置の多極スパークプラグは、中心電極の先端部の外周
に貴金属層を有すると共に、外側電極の先端面に、外側
電極の母材の先端面および該先端面近傍の側面を覆う貴
金属層を形成した。請求項３に記載のガソリン機関の失
火検出装置は、点火コイルと、その一次回路に流す電流
を断続する一次電流断続手段と、前記点火コイルの二次
回路に設けた逆流防止ダイオードと、前記点火コイルの
両端子に接続されたスパークプラグとを備えたガソリン
機関のＤＬＩ式点火装置に装着される失火検出装置であ
って、多極スパークプラグと、該多極スパークプラグで
の火花放電後の所定時期に、二次回路に失火検出用二次
電圧を発生させてスパークプラグ浮遊静電容量に充電す
る失火検出用二次電圧発生手段と、二次電圧の分圧を検
出する分圧器と、分圧された前記失火検出用二次電圧の
減衰特性を検出する二次電圧検出回路と、二次電圧の減
衰特性により、失火を判別する失火判別回路とからな
る。
の失火検出装置は、点火コイルと、その一次回路に流す
電流を断続する一次電流断続手段と、前記点火コイルの
二次回路に設けたシリーズギャップと、スパークプラグ
とを備えたガソリン機関の点火装置に装着される失火検
出装置であって、多極スパークプラグと、該多極スパー
クプラグでの火花放電後の所定時期に、二次回路に失火
検出用二次電圧を発生させてスパークプラグ浮遊静電容
量に充電する失火検出用二次電圧発生手段と、二次電圧
の分圧を検出する分圧器と、分圧された前記失火検出用
二次電圧の減衰特性を検出する二次電圧検出回路と、二
次電圧の減衰特性により、失火を判別する失火判別回路
とからなる。請求項２に記載のガソリン機関の失火検出
装置の多極スパークプラグは、中心電極の先端部の外周
に貴金属層を有すると共に、外側電極の先端面に、外側
電極の母材の先端面および該先端面近傍の側面を覆う貴
金属層を形成した。請求項３に記載のガソリン機関の失
火検出装置は、点火コイルと、その一次回路に流す電流
を断続する一次電流断続手段と、前記点火コイルの二次
回路に設けた逆流防止ダイオードと、前記点火コイルの
両端子に接続されたスパークプラグとを備えたガソリン
機関のＤＬＩ式点火装置に装着される失火検出装置であ
って、多極スパークプラグと、該多極スパークプラグで
の火花放電後の所定時期に、二次回路に失火検出用二次
電圧を発生させてスパークプラグ浮遊静電容量に充電す
る失火検出用二次電圧発生手段と、二次電圧の分圧を検
出する分圧器と、分圧された前記失火検出用二次電圧の
減衰特性を検出する二次電圧検出回路と、二次電圧の減
衰特性により、失火を判別する失火判別回路とからな
る。
【０００５】
【発明の作用および効果】この発明では、スパークプラ
グでの火花放電終了後の所定時期に、失火検出のための
二次電圧を発生させる。この失火検出用二次電圧のレベ
ルは、配電器のローターギャップなどシリーズギャップ
の絶縁破壊が可能な大きさ（４〜５キロボルト）にコン
トロールする。これによりスパークプラグに電圧が印加
され、スパークプラグの浮遊静電容量（１０〜２０ピコ
ファラッド）に充電される。この充電電荷の減衰特性
は、スパークプラグの火花放電間隙に、燃焼により生成
した燃料分子のイオンが高密度で存在するか否かで大き
く異なる。従って、火花放電の終了後にスパークプラグ
の静電容量に充電された失火検出用二次電圧の減衰特性
を検出し、この減衰特性と、あらかじめ運転条件に応じ
て測定又は計算により求めたデータと比較することによ
り、失火の有無が判別できる。
グでの火花放電終了後の所定時期に、失火検出のための
二次電圧を発生させる。この失火検出用二次電圧のレベ
ルは、配電器のローターギャップなどシリーズギャップ
の絶縁破壊が可能な大きさ（４〜５キロボルト）にコン
トロールする。これによりスパークプラグに電圧が印加
され、スパークプラグの浮遊静電容量（１０〜２０ピコ
ファラッド）に充電される。この充電電荷の減衰特性
は、スパークプラグの火花放電間隙に、燃焼により生成
した燃料分子のイオンが高密度で存在するか否かで大き
く異なる。従って、火花放電の終了後にスパークプラグ
の静電容量に充電された失火検出用二次電圧の減衰特性
を検出し、この減衰特性と、あらかじめ運転条件に応じ
て測定又は計算により求めたデータと比較することによ
り、失火の有無が判別できる。
【０００６】また、イオンが存在する場合においても、
燃焼室内に均一に分布しているのではなく、気筒内の燃
焼流の状態や燃焼の進行状況によってイオン電流の流れ
易さにばらつきが生じるため、イオン電流は放電電極と
なるスパークプラグの電極の面積により左右され、面積
が大きいほどイオン電流がスムーズに流れる確率が高く
なる。このとき、外側電極を複数有する多極スパークプ
ラグを用いるとイオン電流が円滑に流れ、気筒内の燃焼
気流の状態によるイオン電流の導通不良が低減でき、失
火検出精度が向上できる。この発明では燃焼光センサ、
圧力センサ、高圧ダイオードは不要であり、構成が簡潔
で機関への装着性に優れ、各気筒ごとに正確な失火の検
出ができる実用性の高い失火検出装置が得られる。
燃焼室内に均一に分布しているのではなく、気筒内の燃
焼流の状態や燃焼の進行状況によってイオン電流の流れ
易さにばらつきが生じるため、イオン電流は放電電極と
なるスパークプラグの電極の面積により左右され、面積
が大きいほどイオン電流がスムーズに流れる確率が高く
なる。このとき、外側電極を複数有する多極スパークプ
ラグを用いるとイオン電流が円滑に流れ、気筒内の燃焼
気流の状態によるイオン電流の導通不良が低減でき、失
火検出精度が向上できる。この発明では燃焼光センサ、
圧力センサ、高圧ダイオードは不要であり、構成が簡潔
で機関への装着性に優れ、各気筒ごとに正確な失火の検
出ができる実用性の高い失火検出装置が得られる。
【０００７】請求項３のディストリビュータ・レス・イ
グナイタ（ＤＬＩ）の場合は、イグニションコイルの両
端が、それぞれの多極スパークプラグの中心電極に接続
されるために、マイナス極性の中心電極と、プラス極性
の中心電極とがある。このとき、プラス極性の中心電極
は、二次電圧の減衰特性検出に優れるが、マイナス極性
の中心電極は、その露出面積を大きくすることで、イオ
ン電流をスムーズに流すことができ、プラス極性の中心
電極と同程度の二次電圧の減衰特性検出精度を維持する
ことができる。この発明の多極スパークプラグのＤＬＩ
式点火装置は、プラス極性の中心電極であっても、マイ
ナス極性の中心電極であっても減衰特性が明確とするこ
とができる。
グナイタ（ＤＬＩ）の場合は、イグニションコイルの両
端が、それぞれの多極スパークプラグの中心電極に接続
されるために、マイナス極性の中心電極と、プラス極性
の中心電極とがある。このとき、プラス極性の中心電極
は、二次電圧の減衰特性検出に優れるが、マイナス極性
の中心電極は、その露出面積を大きくすることで、イオ
ン電流をスムーズに流すことができ、プラス極性の中心
電極と同程度の二次電圧の減衰特性検出精度を維持する
ことができる。この発明の多極スパークプラグのＤＬＩ
式点火装置は、プラス極性の中心電極であっても、マイ
ナス極性の中心電極であっても減衰特性が明確とするこ
とができる。
【０００８】
【実施例】図１は、点火コイル１、配電器（デストリビ
ュータ）２、多極スパークプラグ３を備えた内燃機関の
点火装置１００を示す。点火コイル１の一次回路１１
は、車載電源Ｖと、一次電流断続手段４とに接続され、
二次回路１２は、前記配電器２を介して多極スパークプ
ラグ３に接続されている。配電器２のローターギャップ
２１と多極スパークプラグ３の火花放電間隙３１との間
の二次回路１２には、分圧器５と、二次電圧検出回路６
と、失火判別回路７とが接続されている。この実施例で
は、一次電流断続手段４が多極スパークプラグ３での火
花放電後に多極スパークプラグ３の浮遊静電容量に充電
する失火検出用二次電圧発生手段を兼ねている。
ュータ）２、多極スパークプラグ３を備えた内燃機関の
点火装置１００を示す。点火コイル１の一次回路１１
は、車載電源Ｖと、一次電流断続手段４とに接続され、
二次回路１２は、前記配電器２を介して多極スパークプ
ラグ３に接続されている。配電器２のローターギャップ
２１と多極スパークプラグ３の火花放電間隙３１との間
の二次回路１２には、分圧器５と、二次電圧検出回路６
と、失火判別回路７とが接続されている。この実施例で
は、一次電流断続手段４が多極スパークプラグ３での火
花放電後に多極スパークプラグ３の浮遊静電容量に充電
する失火検出用二次電圧発生手段を兼ねている。
【０００９】多極スパークプラグ３は、図２および図３
に示す如く、先端面に２つの略Ｌ字形の外側電極３２が
対向して溶接された筒状の主体金具３３内に、軸穴付き
絶縁碍子３４を嵌め込んでなる。絶縁碍子３４の軸穴の
先端側部には絶縁碍子３４の先端より突出した中心電極
３５が挿入されている。２つの外側電極３２、３２は、
それぞれ基部３Ａが前記主体金具３３の先端面の対向位
置に溶接され、その先端面３Ｂ、３Ｂは、中心電極３５
の先端部方向に曲げられ、火花放電間隙３１を形成して
いる。
に示す如く、先端面に２つの略Ｌ字形の外側電極３２が
対向して溶接された筒状の主体金具３３内に、軸穴付き
絶縁碍子３４を嵌め込んでなる。絶縁碍子３４の軸穴の
先端側部には絶縁碍子３４の先端より突出した中心電極
３５が挿入されている。２つの外側電極３２、３２は、
それぞれ基部３Ａが前記主体金具３３の先端面の対向位
置に溶接され、その先端面３Ｂ、３Ｂは、中心電極３５
の先端部方向に曲げられ、火花放電間隙３１を形成して
いる。
【００１０】外側電極３２は、１５．０重量％のクロム
（Ｃｒ）を含むニッケル（Ｎｉ）合金製母材の軸芯部に
銅（Ｃｕ）芯を配した複合母材３６の先端面、および該
先端面近傍の側面に２０．０重量％のイリジウム（Ｉ
ｒ）又はＮｉを含む白金（Ｐｔ）合金製貴金属層３７を
被せてなる。貴金属層３７は、厚さが０．１〜０．５ｍ
ｍ、側面の巾は、１．０〜２．０ｍｍに設定されてい
る。中心電極３５は、図３に示すごとく、２０．０重量
％のＣｒを含むＮｉ合金製で、円柱状を呈する母材と、
母材の軸心部に埋め込まれたＣｕ又は銀（Ａｇ）を主体
とする良熱伝導金属製の芯とからなる複合母材３８の先
端部外周に被せられて溶接された貴金属層３９とからな
る。この実施例の如く、外側電極３２の先端面、および
その近傍の外周面を耐火花消耗性に優れた貴金属層３７
で被覆すると、中心電極３５の先端部との間で最も火花
放電が生じ易く、火花消耗が起きやすい外側電極３２の
角Ｅは確実に保護されている。これにより、耐火花消耗
性に優れるという利点がある。
（Ｃｒ）を含むニッケル（Ｎｉ）合金製母材の軸芯部に
銅（Ｃｕ）芯を配した複合母材３６の先端面、および該
先端面近傍の側面に２０．０重量％のイリジウム（Ｉ
ｒ）又はＮｉを含む白金（Ｐｔ）合金製貴金属層３７を
被せてなる。貴金属層３７は、厚さが０．１〜０．５ｍ
ｍ、側面の巾は、１．０〜２．０ｍｍに設定されてい
る。中心電極３５は、図３に示すごとく、２０．０重量
％のＣｒを含むＮｉ合金製で、円柱状を呈する母材と、
母材の軸心部に埋め込まれたＣｕ又は銀（Ａｇ）を主体
とする良熱伝導金属製の芯とからなる複合母材３８の先
端部外周に被せられて溶接された貴金属層３９とからな
る。この実施例の如く、外側電極３２の先端面、および
その近傍の外周面を耐火花消耗性に優れた貴金属層３７
で被覆すると、中心電極３５の先端部との間で最も火花
放電が生じ易く、火花消耗が起きやすい外側電極３２の
角Ｅは確実に保護されている。これにより、耐火花消耗
性に優れるという利点がある。
【００１１】一次電流断続手段４は、スイッチ素子４１
およびシグナルジェネレータ４２からなり、エンジンの
クランク角およびスロットル開度を検出し、火花放電時
期がエンジンの負荷および回転速度に適応した点火進角
となるよう一次電流を断続する。
およびシグナルジェネレータ４２からなり、エンジンの
クランク角およびスロットル開度を検出し、火花放電時
期がエンジンの負荷および回転速度に適応した点火進角
となるよう一次電流を断続する。
【００１２】この実施例では、分圧器５は、二次回路１
２の高電圧リードとの間に１ｐＦ（ピコファラッド）静
電容量を生じるよう配設された導電体からなるセンサ５
１が使用され、低インピーダンス素子５２として３００
０ｐＦの静電容量のコンデンサを用い、二次回路１２に
生じた二次電圧を１／３０００程度に分圧する。この場
合、コンデンサ（５２）に放電回路を形成する２メガオ
ームの抵抗５３を並列接続すると、分圧器５の時定数が
９ｍｓ（ミリ秒）となり、後記する３ｍｓという比較的
長い減衰時間の判別が確実にできる。これにより最高３
万ボルト前後の高電圧波形が１０ボルトのレベルに下げ
られ二次電圧検出回路６に入力する。
２の高電圧リードとの間に１ｐＦ（ピコファラッド）静
電容量を生じるよう配設された導電体からなるセンサ５
１が使用され、低インピーダンス素子５２として３００
０ｐＦの静電容量のコンデンサを用い、二次回路１２に
生じた二次電圧を１／３０００程度に分圧する。この場
合、コンデンサ（５２）に放電回路を形成する２メガオ
ームの抵抗５３を並列接続すると、分圧器５の時定数が
９ｍｓ（ミリ秒）となり、後記する３ｍｓという比較的
長い減衰時間の判別が確実にできる。これにより最高３
万ボルト前後の高電圧波形が１０ボルトのレベルに下げ
られ二次電圧検出回路６に入力する。
【００１３】二次電圧検出回路６は、図４に示す如く、
分圧器５の分圧と、シグナルジェネレータ４２の入力信
号を入力とするピークホールド回路６１、ピークホール
ドされた電圧の分圧回路６２、および前記分圧器５の出
力と分圧回路６２の出力とを比較する比較回路６３とか
らなり、失火検出用二次電圧のうち分圧回路６２で設定
した基準レベルｖ（たとえばピークホールド値の１／３
のレベル）以上の電圧の持続時間を検出し、パルスとし
て失火判別回路７に出力する。失火判別回路７は、前記
持続時間（パルスの巾）が設定値以上のとき失火と判別
する。
分圧器５の分圧と、シグナルジェネレータ４２の入力信
号を入力とするピークホールド回路６１、ピークホール
ドされた電圧の分圧回路６２、および前記分圧器５の出
力と分圧回路６２の出力とを比較する比較回路６３とか
らなり、失火検出用二次電圧のうち分圧回路６２で設定
した基準レベルｖ（たとえばピークホールド値の１／３
のレベル）以上の電圧の持続時間を検出し、パルスとし
て失火判別回路７に出力する。失火判別回路７は、前記
持続時間（パルスの巾）が設定値以上のとき失火と判別
する。
【００１４】作用を図５と共に説明する。シグナルジェ
ネレータ４２でに示す一次電流断続のためのパルス信
号を出力し、の如き一次電流を一次回路１１に生じさ
せる。巾ｈの大きいパルス波ａ、は多極スパークプラグ
３で火花放電を発生させるための信号であり、パルス波
ａの終了後、１．０〜２．５ｍｓ程度の遅延時間ｉだけ
遅延した巾の小さいパルス波ｂは多極スパークプラグ３
の浮遊静電容量に失火検出用二次電圧を充電するための
信号である。ローターギャップ２１では、配電器２のロ
ータとサイドエレクトロードとの近接時間が、エンジン
回転速度により変化する。このため、エンジンの高速運
転時は、パルス巾ｈおよび遅延時間ｉは短く設定され
る。
ネレータ４２でに示す一次電流断続のためのパルス信
号を出力し、の如き一次電流を一次回路１１に生じさ
せる。巾ｈの大きいパルス波ａ、は多極スパークプラグ
３で火花放電を発生させるための信号であり、パルス波
ａの終了後、１．０〜２．５ｍｓ程度の遅延時間ｉだけ
遅延した巾の小さいパルス波ｂは多極スパークプラグ３
の浮遊静電容量に失火検出用二次電圧を充電するための
信号である。ローターギャップ２１では、配電器２のロ
ータとサイドエレクトロードとの近接時間が、エンジン
回転速度により変化する。このため、エンジンの高速運
転時は、パルス巾ｈおよび遅延時間ｉは短く設定され
る。
【００１５】上記一次電流の断続により、二次回路１２
の点火コイル１にはに示す二次電圧が生じる。前記パ
ルス波ａの終了時点で発生した高電圧（火花放電間隙の
絶縁破壊に必要な要求電圧）ｐにより火花放電が開始
し、これにつづき誘導放電によるなだらかな電圧波形ｑ
が生じる。つぎに、前記パルス波ｂの立ち上がりに対応
し、二次回路１２には逆起電力によるプラス波形ｒが生
じる。この一次コイルへの通電において点火コイル１に
は電気エネルギーが蓄積されるため、通電の停止後、二
次回路１２には失火検出用二次電圧（波形ｓ）が生じ
る。この失火検出用二次電圧のレベルは、前記遅延時間
ｉとパルス波ｂの巾により所望に設定することができ
る。この発明では波形ｓのレベルは、ローターギャップ
２１の絶縁破壊が可能であり、多極スパークプラグ３の
火花放電間隙３１に燃焼中の燃料イオンが存在しない場
合には放電が不可能となるよう、４〜５キロボルトに設
定される。
の点火コイル１にはに示す二次電圧が生じる。前記パ
ルス波ａの終了時点で発生した高電圧（火花放電間隙の
絶縁破壊に必要な要求電圧）ｐにより火花放電が開始
し、これにつづき誘導放電によるなだらかな電圧波形ｑ
が生じる。つぎに、前記パルス波ｂの立ち上がりに対応
し、二次回路１２には逆起電力によるプラス波形ｒが生
じる。この一次コイルへの通電において点火コイル１に
は電気エネルギーが蓄積されるため、通電の停止後、二
次回路１２には失火検出用二次電圧（波形ｓ）が生じ
る。この失火検出用二次電圧のレベルは、前記遅延時間
ｉとパルス波ｂの巾により所望に設定することができ
る。この発明では波形ｓのレベルは、ローターギャップ
２１の絶縁破壊が可能であり、多極スパークプラグ３の
火花放電間隙３１に燃焼中の燃料イオンが存在しない場
合には放電が不可能となるよう、４〜５キロボルトに設
定される。
【００１６】これにより、配電器２のローターギャップ
２１と多極スパークプラグ３の火花放電間隙３１との間
の、主に多極スパークプラグ３の静電容量（通常１０〜
２０ｐＦ）に前記失火検出用二次電圧が充電され、この
二次電圧はに示す如く、正常に着火した場合と、失火
したときとで減衰時間に差が生じる。すなわち、失火し
たときは、ｓ1 の如く緩やかに降圧する電圧波形とな
り、正常着火したときは、ｓ2 の如く急速に減衰する二
次電圧波形となる。二次電圧検出回路６は、に示す如
く、基準レベルｖ以上の二次電圧の時間を検出し、パル
ス波ｔ1 〜ｔ4 を失火判別回路７に出力する。失火判別
回路７は、この減衰時間が、たとえばエンジン回転速度
が１０００ｒｐｍのときは、３ｍｓ以上で、６０００ｒ
ｐｍのときは、１ｍｓ以上で、この中間の運転条件の場
合は、その比例値以上で失火が生じたと判別する。
２１と多極スパークプラグ３の火花放電間隙３１との間
の、主に多極スパークプラグ３の静電容量（通常１０〜
２０ｐＦ）に前記失火検出用二次電圧が充電され、この
二次電圧はに示す如く、正常に着火した場合と、失火
したときとで減衰時間に差が生じる。すなわち、失火し
たときは、ｓ1 の如く緩やかに降圧する電圧波形とな
り、正常着火したときは、ｓ2 の如く急速に減衰する二
次電圧波形となる。二次電圧検出回路６は、に示す如
く、基準レベルｖ以上の二次電圧の時間を検出し、パル
ス波ｔ1 〜ｔ4 を失火判別回路７に出力する。失火判別
回路７は、この減衰時間が、たとえばエンジン回転速度
が１０００ｒｐｍのときは、３ｍｓ以上で、６０００ｒ
ｐｍのときは、１ｍｓ以上で、この中間の運転条件の場
合は、その比例値以上で失火が生じたと判別する。
【００１７】上記実施例においては、シリーズギャップ
として配電器２のローターギャップ２１を用いている
が、配電器２を備えない、ディストリビュータ・レス・
イグナイタ（ＤＬＩ）においては、通常二次回路に挿入
されている逆流防止用のダイオードが同様の機能を奏す
る。また失火検出用二次電圧発生手段は、一次電流断続
手段４とは別に設けられた点火コイル１の一次電流断続
手段であっても良く、点火コイル１とは別に設けた昇圧
コイルで４〜５キロボルトの電圧を発生させ、二次回路
１２に印加してもよい。この昇圧コイルは、多極スパー
クプラグ３の中心電極３５の露出面積が小さい場合はプ
ラスの電位であるときの方が、マイナスのときと比較し
てイオン電流がスムーズに流れるので減衰特性が明確と
なる。このため、点火コイル１と逆に接続するなどによ
り、失火検出用二次電圧はプラスの電位に設定しておく
ことが望ましい。
として配電器２のローターギャップ２１を用いている
が、配電器２を備えない、ディストリビュータ・レス・
イグナイタ（ＤＬＩ）においては、通常二次回路に挿入
されている逆流防止用のダイオードが同様の機能を奏す
る。また失火検出用二次電圧発生手段は、一次電流断続
手段４とは別に設けられた点火コイル１の一次電流断続
手段であっても良く、点火コイル１とは別に設けた昇圧
コイルで４〜５キロボルトの電圧を発生させ、二次回路
１２に印加してもよい。この昇圧コイルは、多極スパー
クプラグ３の中心電極３５の露出面積が小さい場合はプ
ラスの電位であるときの方が、マイナスのときと比較し
てイオン電流がスムーズに流れるので減衰特性が明確と
なる。このため、点火コイル１と逆に接続するなどによ
り、失火検出用二次電圧はプラスの電位に設定しておく
ことが望ましい。
【００１８】中心電極３５がプラス極性の場合、動きの
遅いプラスイオンは、中心電極３４と比べ表面積の大き
な複数の外側電極３２に引き寄せられるため、電荷の交
換スピードは、外側電極３２と中心電極３４との表面積
比程度早くなる。プラスイオン比べて十分軽い電子は素
早く中心電極３４側へ移動できるため、律速はプラスイ
オン側のスピードになると考えられる。しかし、中心電
極３５がマイナス極性の場合であっても、絶縁碍子３４
の先端より突出した中心電極３５の露出面積が十分大き
い時は（望ましくは２５ｍｍ2 以上）、多くのプラスイ
オンが中心電極３５に引き寄せられ、電荷の交換するこ
とによって、イオン電流が流れ、二次電圧の明確な減衰
特性が観測される。
遅いプラスイオンは、中心電極３４と比べ表面積の大き
な複数の外側電極３２に引き寄せられるため、電荷の交
換スピードは、外側電極３２と中心電極３４との表面積
比程度早くなる。プラスイオン比べて十分軽い電子は素
早く中心電極３４側へ移動できるため、律速はプラスイ
オン側のスピードになると考えられる。しかし、中心電
極３５がマイナス極性の場合であっても、絶縁碍子３４
の先端より突出した中心電極３５の露出面積が十分大き
い時は（望ましくは２５ｍｍ2 以上）、多くのプラスイ
オンが中心電極３５に引き寄せられ、電荷の交換するこ
とによって、イオン電流が流れ、二次電圧の明確な減衰
特性が観測される。
【００１９】特に、前述したＤＬＩでは、イグニション
コイルの両端が、それぞれの多極スパークプラグの中心
電極に接続されるために、マイナス極性の中心電極と、
プラス極性の中心電極とがある。このとき、プラス極性
の中心電極は、減衰特性が明確となり、マイナス極性の
中心電極と比べて失火検出用の二次電圧の減衰特性検出
に優れる。しかし、マイナス極性の中心電極は、その露
出面積を大きくすることで、前述のようにイオン電流を
スムーズに流すことができ、プラス極性の中心電極と同
程度の二次電圧の減衰特性検出精度を維持することがで
きる。
コイルの両端が、それぞれの多極スパークプラグの中心
電極に接続されるために、マイナス極性の中心電極と、
プラス極性の中心電極とがある。このとき、プラス極性
の中心電極は、減衰特性が明確となり、マイナス極性の
中心電極と比べて失火検出用の二次電圧の減衰特性検出
に優れる。しかし、マイナス極性の中心電極は、その露
出面積を大きくすることで、前述のようにイオン電流を
スムーズに流すことができ、プラス極性の中心電極と同
程度の二次電圧の減衰特性検出精度を維持することがで
きる。
【００２０】この発明の他の実施例を図６および図７を
用いて説明する。この実施例のガソリン機関の検出装置
は、点火コイル１と、配電器２のローターギャップ２１
との間の二次回路１２に逆流防止用ダイオード１３を挿
入する。一次電流の断続により、に示す一次電流断続
のためのパルス信号を出力する。そして二次回路１２の
点火コイル１には二次電圧が生じ、つぎの一次電流の断
続により二次回路１２は、前述のごとく再昇圧し、多極
スパークプラグ３の浮遊静電容量を充電する。このと
き、点火コイル１側と多極スパークプラグ３側の電位差
が生じて、ロータギャップ２１を飛び越えて火花放電と
逆方向に電流が流れようとする。この逆方向への放電が
生じると５〜７キロボルトの電荷は、３〜４キロボルト
に降圧し、失火検出用二次電圧の減衰時間の測定精度が
低下する。この実施例では、点火コイル１と配電器２間
の逆流防止用ダイオード１３により阻止される。このた
め、電圧波形ｓ1 のようにピークの後の急激な変化を伴
うことなく電圧波形ｓ3 は、徐々に降圧することによっ
て測定精度が向上できる。
用いて説明する。この実施例のガソリン機関の検出装置
は、点火コイル１と、配電器２のローターギャップ２１
との間の二次回路１２に逆流防止用ダイオード１３を挿
入する。一次電流の断続により、に示す一次電流断続
のためのパルス信号を出力する。そして二次回路１２の
点火コイル１には二次電圧が生じ、つぎの一次電流の断
続により二次回路１２は、前述のごとく再昇圧し、多極
スパークプラグ３の浮遊静電容量を充電する。このと
き、点火コイル１側と多極スパークプラグ３側の電位差
が生じて、ロータギャップ２１を飛び越えて火花放電と
逆方向に電流が流れようとする。この逆方向への放電が
生じると５〜７キロボルトの電荷は、３〜４キロボルト
に降圧し、失火検出用二次電圧の減衰時間の測定精度が
低下する。この実施例では、点火コイル１と配電器２間
の逆流防止用ダイオード１３により阻止される。このた
め、電圧波形ｓ1 のようにピークの後の急激な変化を伴
うことなく電圧波形ｓ3 は、徐々に降圧することによっ
て測定精度が向上できる。
【００２１】図８は、２０００ｃｃ、４サイクル、４気
筒のガソリン機関に装着した、１極スパークプラグ、２
極スパークプラグ、３極スパークプラグの各多極スパー
クプラグ（１）と、火花放電終了直後に各多極スパーク
プラグ（１）を流れるイオン電流波形（２）の形状との
測定結果を示す。この測定結果から、多極化の度合いが
増大につれて、イオン電流が増大すると共に、電流波形
のピークが明確になり、ノイズとの識別が明確にでき、
イオン電流の検出が容易になることが分かる。
筒のガソリン機関に装着した、１極スパークプラグ、２
極スパークプラグ、３極スパークプラグの各多極スパー
クプラグ（１）と、火花放電終了直後に各多極スパーク
プラグ（１）を流れるイオン電流波形（２）の形状との
測定結果を示す。この測定結果から、多極化の度合いが
増大につれて、イオン電流が増大すると共に、電流波形
のピークが明確になり、ノイズとの識別が明確にでき、
イオン電流の検出が容易になることが分かる。
【００２２】図９は、上記ガソリン機関における多極ス
パークプラグ３の外側電極３２の極数ｎと、火花放電終
了直後多極スパークプラグ３に流れるイオン電流のピー
クレベルの平均値との関係を示すグラフである。極数ｎ
が２以上の多極スパークプラグ３においては、８マイク
ロアンペア（μＡ）以上のイオン電流が流れる。イオン
電流検出回路のノイズレベルは数μＡであるため、極数
ｎが２以上の多極スパークプラグ３では、イオン電流の
検出精度が高い。
パークプラグ３の外側電極３２の極数ｎと、火花放電終
了直後多極スパークプラグ３に流れるイオン電流のピー
クレベルの平均値との関係を示すグラフである。極数ｎ
が２以上の多極スパークプラグ３においては、８マイク
ロアンペア（μＡ）以上のイオン電流が流れる。イオン
電流検出回路のノイズレベルは数μＡであるため、極数
ｎが２以上の多極スパークプラグ３では、イオン電流の
検出精度が高い。
【００２３】図１０は、上記ガソリン機関において、多
極スパークプラグ３の外側電極３２の極数ｎをパラメー
タとし、該多極スパークプラグ３を流れるイオン電流を
測定し、失火を検出した実験における失火検出精度を示
す。図示の如く、極数１では、イオン電流のピークレベ
ルが低く、ノイズとの区別がされにくいため、失火検出
率が急速に低下する。
極スパークプラグ３の外側電極３２の極数ｎをパラメー
タとし、該多極スパークプラグ３を流れるイオン電流を
測定し、失火を検出した実験における失火検出精度を示
す。図示の如く、極数１では、イオン電流のピークレベ
ルが低く、ノイズとの区別がされにくいため、失火検出
率が急速に低下する。
【００２４】図１１に中心電極３５をプラス極性に接続
した場合と、マイナス極性に接続した場合の放電間隙増
加量との関係を示す。グラフに示すように、中心電極３
５と外側電極３２は、形状の違いから、中心電極３５を
マイナス極性となるように接続したほうが、単極のスパ
ークプラグであっても、多極スパークプラグであっても
放電間隙増加量が少ない。しかし、単極のスパークプラ
グと比べて、多極スパークプラグのでは電極消耗を少な
くすることができる。
した場合と、マイナス極性に接続した場合の放電間隙増
加量との関係を示す。グラフに示すように、中心電極３
５と外側電極３２は、形状の違いから、中心電極３５を
マイナス極性となるように接続したほうが、単極のスパ
ークプラグであっても、多極スパークプラグであっても
放電間隙増加量が少ない。しかし、単極のスパークプラ
グと比べて、多極スパークプラグのでは電極消耗を少な
くすることができる。
【００２５】図１２に中心電極３５をプラス極性に接続
した場合と、マイナス極性に接続した場合のスパークプ
ラグ要求電圧との関係を示す。外側電極３２の極数が増
えるに連れて、要求電圧を低くすることができる。ま
た、中心電極３５をプラス極性とした場合でもスパーク
プラグの要求電圧を低く維持することができる。
した場合と、マイナス極性に接続した場合のスパークプ
ラグ要求電圧との関係を示す。外側電極３２の極数が増
えるに連れて、要求電圧を低くすることができる。ま
た、中心電極３５をプラス極性とした場合でもスパーク
プラグの要求電圧を低く維持することができる。
【図１】この発明の失火検出装置を装着した火花点火機
関の点火回路図である。
関の点火回路図である。
【図２】多極スパークプラグの要部断面図である。
【図３】図２の要部断面図である。
【図４】二次電圧検出回路のブロック図である。
【図５】作動説明のための波形図である。
【図６】他の実施例の失火検出装置を装着した火花点火
機関の点火回路図である。
機関の点火回路図である。
【図７】図６に示す失火検出装置の作動説明のための波
形図である。
形図である。
【図８】外側電極の極数とイオン電流波形との関係を示
す表である。
す表である。
【図９】外側電極の極数とイオン電流のレベルとの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１０】外側電極の極数と失火検出精度との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図１１】中心電極の極性と放電間隙増加量との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１２】中心電極の極性とスパークプラグ要求電圧と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
１ 点火コイル ２ 配電器 ３ 多極スパークプラグ ４ 一次電流断続手段（失火検出用二次電圧発生手段） ５ 分圧器 ６ 二次電圧検出回路 ７ 失火判別回路 ３２ 外側電極 ３３ 主体金具 ３４ 絶縁碍子 ３５ 中心電極
Claims (3)
- 【請求項１】 点火コイルと、その一次回路に流す電流
を断続する一次電流断続手段と、前記点火コイルの二次
回路に設けたシリーズギャップと、スパークプラグとを
備えたガソリン機関の点火装置に装着される失火検出装
置であって、 多極スパークプラグと、該多極スパーク
プラグでの火花放電後の所定時期に、二次回路に失火検
出用二次電圧を発生させてスパークプラグ浮遊静電容量
に充電する失火検出用二次電圧発生手段と、二次電圧の
分圧を検出する分圧器と、分圧された前記失火検出用二
次電圧の減衰特性を検出する二次電圧検出回路と、二次
電圧の減衰特性により、失火を判別する失火判別回路と
からなるガソリン機関の失火検出装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のガソリン機関の失火検
出装置において、多極スパークプラグは、中心電極の先
端部の外周に貴金属層を有すると共に、外側電極の先端
面に、外側電極の母材の先端面および該先端面近傍の側
面を覆う貴金属層を形成したガソリン機関の失火検出装
置。 - 【請求項３】 点火コイルと、その一次回路に流す電流
を断続する一次電流断続手段と、前記点火コイルの二次
回路に設けた逆流防止ダイオードと、前記点火コイルの
両端子に接続されたスパークプラグとを備えたガソリン
機関のＤＬＩ式点火装置に装着される失火検出装置であ
って、 多極スパークプラグと、該多極スパークプラグでの火花
放電後の所定時期に、二次回路に失火検出用二次電圧を
発生させてスパークプラグ浮遊静電容量に充電する失火
検出用二次電圧発生手段と、二次電圧の分圧を検出する
分圧器と、分圧された前記失火検出用二次電圧の減衰特
性を検出する二次電圧検出回路と、二次電圧の減衰特性
により、失火を判別する失火判別回路とからなるガソリ
ン機関の失火検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4052660A JP2566702B2 (ja) | 1991-09-02 | 1992-03-11 | ガソリン機関の失火検出装置 |
| US08/029,235 US5347855A (en) | 1992-03-11 | 1993-03-10 | Misfire detector device for use in an internal combustion engine |
| EP93301842A EP0560603B1 (en) | 1992-03-11 | 1993-03-11 | A misfire detector device for use in internal combustion engine |
| DE69310585T DE69310585T2 (de) | 1992-03-11 | 1993-03-11 | Fehlzündungserkennungseinrichtung für eine innere Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22185991 | 1991-09-02 | ||
| JP3-221859 | 1991-09-02 | ||
| JP4052660A JP2566702B2 (ja) | 1991-09-02 | 1992-03-11 | ガソリン機関の失火検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121145A JPH05121145A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2566702B2 true JP2566702B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=26393292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4052660A Expired - Fee Related JP2566702B2 (ja) | 1991-09-02 | 1992-03-11 | ガソリン機関の失火検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2566702B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19520852C1 (de) * | 1995-06-08 | 1996-09-19 | Vogt Electronic Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Zündungserkennung |
| US6617706B2 (en) | 1998-11-09 | 2003-09-09 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition system |
| GB0216323D0 (en) * | 2002-07-13 | 2002-08-21 | Johnson Matthey Plc | Alloy |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP4052660A patent/JP2566702B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121145A (ja) | 1993-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |