JP2575282B2 - 点火プラグ電圧検出装置 - Google Patents

点火プラグ電圧検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ガソリン機関(エン
ジン)において、点火回路の二次回路に生じた点火クプ
ラグ印加電圧(二次電圧)を分圧して検出し、解析して
失火の発生を判別する点火プラグ電圧検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】自動車エンジンの排気ガスの浄化および
燃費向上の要求から、機関の各気筒毎に着火状態を検出
し、全ての気筒の失火防止対策ができる装置が要請され
ている。この失火検出装置として、二次回路との間に所
定の静電容量を保有するセンサおよび該センサに接続し
たコンデンサからなる静電容量分圧器と、該分圧器によ
り分圧された点火プラグ電圧(二次電圧)を検出する二
次電圧検出回路と、検出された二次電圧波形を解析し、
失火の有無を判別する判別回路との組み合わせが好適に
利用できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記点火プ
ラグ電圧検出装置では、二次回路に発生した高電圧、と
くに容量放電時の大電流による電磁波が二次回路の二次
電圧検出部からセンサにノイズとして侵入し、検出精度
が低下する。また、二次回路全体から、前記センサと、
二次電圧検出回路などの電気回路を搭載した回路基
びエンジンコンピュータにもノイズとして影響する。こ
れらにより、信号Sに対するノイズNの比N/Sが大き
くなり、正確な二次電圧検出の妨げとなったり、コンピ
ュータの誤動作が発生したりする欠点があった。この発
明の目的は、点火回路の二次回路に発生した高電圧の容
量放電等による雑音を防止しながら、各気筒に装着され
た全てのスパークプラグに印加される二次電圧の波形を
正確に検出できるとともに、自動車エンジンへの装着が
容易である点火プラグ電圧検出装置の提供にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、スパークプ
ラグに火花放電電圧を印加する点火回路の二次回路に近
接して装着され、該二次回路との間に所定の静電容量を
保有する二次電圧センサ、および該センサに接続した
ンデンサからなる分圧器と、該分圧器により分圧された
二次電圧波形を検出する二次電圧検出回路と、該検出回
路により検出された二次電圧波形を解析する判別回路と
からなる点火プラグ電圧検出装置において、エンジンに
アース接続される導電体壁を底壁とするケース1に検出
回路などの電気回路が搭載された回路基板を収容し、前
記導電体壁の底壁側に、前記センサを一対の電気絶縁材
の一方にモールドしたセンサ埋設体と、他方の前記電気
絶縁材との間に二次電圧の高圧コードを挟持し、さら
に、前記他方の電気絶縁材の前記高圧コードを配設する
反対側に電磁シールド材製カバー4を重ね、かつ前記ケ
ースの上面を導電体製蓋22により被覆したことを特徴
とする。
【0005】請求項2に記載の構成では、前記電気絶縁
材は、ゴム層で形成され、導電体壁のケース、センサ埋
設体、ゴム層および電磁シールド材製カバーを締結面と
してエンジンに一体に締結されたことを特徴とする。
求項3に記載の構成では、前記センサは、電気絶縁材内
にモールドされてセンサ埋設体に成形されるとともに、
出力取り出し用のシールド電線が接続され、かつ該シー
ルド電線のシールドを長さ25cm以下でアース接続し
たことを特徴とする。
【0006】
【発明の作用、効果】この発明では、センサと導電体壁
との間に、センサと二次回路との間に形成される静電容
量C1 に比較して大きい静電容量C2 が形成される。こ
の結果、二次電圧の容量放電によるセンサに侵入するノ
イズNは、C1 /C2 に分圧されて低減し、信号Sの検
出の妨げとなる度合いが低減する。また、請求項2の構
成では、電気回路を搭載した回路基板を電磁シールド材
製ケースで包むとともに、センサを該電磁シールド材製
ケースの壁と電磁シールド材製カバーとの間に挟んでい
るので、二次回路で発生した高電圧に起因する電磁ノイ
ズが前記電気回路およびセンサに侵入することを防止で
きる。これにより、二次電圧検出器の信号Sに対するノ
イズNの比N/Sが小さくなり、正確な失火検出が可能
となる。
【0007】請求項3の構成では、センサ部分が簡潔か
つコンパクトな構成で、請求項1と同様な作用効果が得
られる。
【0008】
【実施例】図1および図2はこの発明の点火プラグ電圧
検出装置100を示す。1はアルミニウムダイキャスト
で製造された偏平な直方体状の電磁シールド材製ケース
であり、図示上面に回路基の収容室11が形成され、
下面に浅い矩形のセンサ装着用凹所12が設けられてい
る。ケース1は機関に連結されてアースされ、前記収容
室11と凹所12とを区隔する底壁(アースされた導電
体壁)13にはリード線挿通用の貫通穴14が形成され
ている。ケース1の周壁は対角に位置する2つの角部が
肉厚となっており、該角部に締結穴15、15が上下方
向に貫通して形成されている。ケース1の一側壁の外面
には電気絶縁された所定数のリードピン16が横方向に
突設されるとともに、該リードピン16を包む筒状コネ
クタ部17がケース1と一体に延設され、前記一側壁の
内部には該側壁を絶縁貫通して前記リードピンに接続さ
れた端子板18が列設されている。
【0009】前記収容室11には、回路基2が設置さ
れるとともに、内部にシリコンゴム21が充填され、上
面にはアルミニウム板製蓋22が被せられている。回路
2の上面に搭載された電気回路と、所定の前記端子
板18とは、リード線により接続されている。前記凹所
12には、該凹所12の平面形状に対応した矩形のゴム
板31内の上部に、二次電圧センサ32となる矩形の金
属板を埋設し、前記ゴム板31の下面にガソリン機関の
気筒数と同数の半円柱形溝33を平行して設けたセンサ
埋設体3が嵌め込まれている。前記ゴム板31には、前
記締結穴15、15に対応して角部に締結穴34、34
が上下方向に貫通して形成され、上面に前記貫通穴14
に差し込まれてセンサ32のリード線取り出し部35が
突設されている。
【0010】センサ埋設体3の下面には、上面に前記半
円柱形溝33に対応した半円柱形溝41が平行して列設
された矩形のゴム板42と、該ゴム板42の下面に貼着
された矩形のアルミニウム板43とからなる電磁シール
ド材製カバー4が重ねられている。カバー4の角部には
前記締結穴34、34に対応して締結穴44、44が形
成されている。
【0011】この点火プラグ電圧検出装置100は、図
2に示す如く組み付けられ、図3に示す如く、自動車エ
ンジンEの上部に締結されたブラケット101にボルト
102で締結される。前記半円柱形溝33および41で
形成される穴内には、点火回路の二次回路を構成し、エ
ンジンEのディストリビュータDとスパークプラグPと
を接続する高電圧コード(ハイテンションコード)5が
嵌め込まれる。このように、高電圧コード5をゴム板3
1およびゴム板42に設けた溝33および41で形成さ
れる穴内に嵌着することにより、嵌合面に水が入り込む
こと防止できる。この状態で点火プラグ電圧検出装置
100は、エンジンEにマウントされ、筒状コネクタ部
17にはエンジン制御機器および電源へのリード線が接
続されたプラグ(図示せず)が差し込まれる。
【0012】図4は、この発明の点火プラグ電圧検出装
置100が装着されたガソリン機関の点火回路を示す。
二次電圧センサ32は、高電圧コード5との間に静電容
量C1 を形成し、該センサ32とアースとの間に接続し
たコンデンサCとにより二次電圧分圧器6を構成してい
る。分圧器6は、二次電圧検出回路7に接続され、検出
回路7は、マイクロコンピュータなどの判別回路8に接
続されている。前記回路基2には、前記コンデンサ
C、検出回路7、および判別回路8が搭載されている。
なお、判別回路8として、ガソリン機関の制御用メイン
コンピュータを利用してもよく、独自のマイクロコンピ
ュータを用いてもよい。
【0013】点火コイルTは、車載電源Vおよびシグナ
ルジェネレータSGが接続された一次回路L1と、ディ
ストリビュータDおよびスパークプラグPに接続された
二次回路L2とを有する。センサ32は、各気筒の高電
圧コード5との間に1pF(C1)の静電容量を保有し、
センサ32と前記ケース底壁13との間には10pF
(C2)の静電容量を形成する。コンデンサCは、前記セ
ンサ32とアースとの間に接続され3000pFの容量
を有する。なおこの実施例では、コンデンサCと並列に
3メガΩの抵抗Rを接続し、コンデンサCの放電回路と
している。分圧器6は、二次回路L2で生じた二次電圧
を1/3000に分圧する。これによりRC回路の時定
数は、9ミリ秒程度に設定でき、自動車エンジンの点火
回路における比較的ゆるやかな二次電圧変化も測定可能
となる。
【0014】検出回路7は、前記分圧器6の分圧波形を
解析し、分圧波形の特性を予め実験または計算により求
めたデータと比較する。前記センサ32とコンデンサC
との分圧波形は、スパークプラグの電圧波形がほぼその
まま分圧された波形となり、エンジンのシリンダー内の
燃料空気混合気に着火した場合、火花放電が生じたが着
火がなされなかった場合、スパークプラグのくすぶり、
点火コイルの性能低下、バッテリーの電圧低下などで飛
火ミスが生じた場合とでは、スパークプラグPの二次電
圧波形が相違する。この二次電圧波形を解析することに
より、ガソリン機関の飛火ミス、失火、正常着火などの
状態を判別することが可能となる。
【0015】判別回路8は、上記検出回路7の出力を入
力し、分圧波形の特性を予め実験または計算により求め
たデータと比較し、所定の出力をガソリン機関の制御用
メインコンピュータに出力するか、または燃料噴射量や
噴射タイミングの制御手段に制御信号を出力する。
【0016】この点火プラグ電圧検出装置100では、
センサ32と導電体壁である底壁13(図1に示す)と
の間に、センサ32と高電圧コード(二次回路)との間
に形成される静電容量C1 に比較して大きい静電容量C
2 が形成される。この結果、二次電圧の容量放電による
センサに侵入するノイズNは、C1 /C2 に分圧されて
低減し、信号Sの検出の妨げとなる度合いが低減する。
【0017】この実施例では、検出回路7などを搭載し
た回路基が電磁シールド材製のケース1内に収容され
ているので、二次回路の高電圧により発生する電磁波が
電気回路にノイズとして侵入することが防止できる。ま
た、センサ32はケース1の底壁13と電磁シールド材
製カバー4とに挟まれているので、外部の高電圧コード
5、スパークプラグP、ディストリビュータDなどで発
生する電磁ノイズの影響を受けにくい。これらにより、
信号Sに対するノイズNの比N/Sが小さくなり、正確
な失火検出が可能となる。また、図3に示す如く、一体
化した回路基2、センサ埋設体3、ケース1と、電磁
シールド材製カバー4とを重ねて締結するとともに、エ
ンジンに締結したブラケット101に設置することによ
り、装着が簡単で搭載性に優れる利点がある。
【0018】ケース1は全体を金属製とする以外に、プ
ラスチック製ケースの表面に金属層を形成してもよく、
プラスチック壁内に金属網など導電体を埋設してなされ
ても良い。またセンサ32を形成する金属板は溝33に
対応した溝を有するなまこ板状であってもよい。さら
に、磁気シールド材製カバー4は、ブラケット101と
一体に形成されていてもよい。
【0019】図5は他の実施例を示す。この実施例で
は、センサ32は、図1と同様に電気絶縁材であるゴム
板31内にモールドされるとともに、出力取り出し用の
シールド電線9が接続され、センサ埋設体3に成形され
ている。また、分圧器6は、前記ゴム板31の下面に形
成した溝33、および前記ゴム板42の上面に形成した
溝41に高電圧コード5を嵌め込んで固着するととも
に、前記シールド電線9のシールド91をエンジンボデ
ィなどにアース電線92により接地して構成されてい
る。
【0020】この実施例においては、センサ32部分が
簡潔かつコンパクトであるため、装着スペースがコンパ
クト化できる利点があり、かつ図1に示した実施例と同
様な作用効果が得られる。なお、シールド91と出力取
り出し用芯線93とで大容量の静電容量(コンデンサ)
C2 を形成しノイズ低減に利用するので、シールドの長
さは15cm以上であることが必要である。また、シー
ルド91をアースするためのアース電線92が長かった
り、センサ32から離れた位置でアースをとった場合は
インダクタンスが大きくなりノイズ低減効果が損なわれ
るので、アース電線92の長さは25cm以下であるこ
とが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の点火プラグ電圧検出装置の組付け斜
視図である。
【図2】この発明の点火プラグ電圧検出装置の斜視図で
ある。
【図3】この発明の点火プラグ電圧検出装置のエンジン
への装着状態図である。
【図4】この発明の点火プラグ電圧検出装置の点火回路
図である。
【図5】他の実施例の点火プラグ電圧検出装置の斜視図
である。
【符号の説明】
100 点火プラグ電圧検出装置 1 アルミニウム製ケース 2 回路基 3 センサ埋設体 32 センサ 4 磁気シールド材製カバー 5 高電圧コード 6 分圧器 7 二次電圧検出回路 8 判別回路 9 シールド電線 91 シールド

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スパークプラグに火花放電電圧を印加す
    る点火回路の二次回路に近接して装着され、該二次回路
    との間に所定の静電容量を保有する二次電圧センサ、お
    よび該センサに接続したコンデンサからなる分圧器と、 該分圧器により分圧された二次電圧波形を検出する二次
    電圧検出回路と、 該検出回路により検出された二次電圧波形を解析する判
    別回路とからなる点火プラグ電圧検出装置において、エンジンにアース接続される導電体壁を底壁とするケー
    スに検出回路などの電気回路が搭載された回路基板を収
    容し、前記導電体壁の底壁側に、 前記センサを一対の
    気絶縁材の一方にモールドしたセンサ埋設体と、他方の
    前記電気絶縁材との間に二次電圧の高圧コードを挟持
    し、さらに、前記他方の電気絶縁材の前記高圧コードを
    配設する反対側に電磁シールド材製カバーを重ね、かつ
    前記ケースの上面を導電体製蓋により被覆したことを
    徴とする点火プラグ電圧検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記電気絶縁材は、
    ゴム層で形成され、導電体壁のケース、 センサ埋設体、
    ゴム層および電磁シールド材製カバーを締結面として
    ンジンに一体に締結されたことを特徴とする点火プラグ
    電圧検出装置。
  3. 【請求項3】 スパークプラグに火花放電電圧を印加す
    る点火回路の二次回路に近接して装着され、該二次回路
    との間に所定の静電容量を保有するセンサ、および該セ
    ンサに接続したコンデンサからなる分圧器と、 該分圧器により分圧された二次電圧波形を検出する二次
    電圧検出回路と、 該検出回路により検出された二次電圧波形を解析する判
    別回路とからなる点火プラグ電圧検出装置において、 前記センサは、電気絶縁材内にモールドされてセンサ埋
    設体に成形されるとともに、出力取り出し用のシールド
    電線が接続され、かつ該シールド電線のシールドを長さ
    25cm以下でアース接続したことを特徴とする点火プ
    ラグ電圧検出装置。
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