JP3897157B2 - 点火プラグ検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン着火用の点火プラグと、それを作動させるイグニッションコイルと、エンジンのクランク軸の回転に伴って予め設定された点火タイミングで前記点火プラグを点火作動させるべく前記イグニッションコイルにて放電用電力を発生させる点火制御手段とを備えて構成されるエンジン点火装置の検査を行う点火プラグ検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記したようなエンジン点火装置の検査を行う点火プラグ検査装置としては、従来、例えば、特開２０００−１３６９８７号公報に示されるように、エンジンに備えられたクランク角センサにより検出されるクランク軸の回転位相角の情報から点火タイミングを求め、その点火タイミングの情報を利用してイグニッションコイルを作動させる点火制御装置を備えるとともに、イグニッションコイルの一次側コイルの発生電圧に基づいて、エンジン点火装置の良否を判別する制御装置とを備える構成のものがあった。つまり、この構成では、イグニッションコイルの一次側コイルと前記制御装置とを接続線を介して接続させて、一次側コイルの発生電圧を検出する構成となっていた。
尚、上記構成では、外部駆動装置である電動モータによってエンジンのクランク軸を駆動させる、いわゆるコールドテストによりエンジン点火装置の良否を判別する構成となっているが、エンジン点火装置を検査する構成としては、このようなコールドテストに限らず、エンジンに燃料を供給して燃焼駆動させる状態で検査したり、あるいは、クランク軸を回転させずに停止させた状態で検査することもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成においては、イグニッションコイルの一次側コイルにおいて発生する電圧を接続線を介して直接検出する構成であるから、検査を行う場合には、その都度、エンジンに装着されているイグニッションコイルの一次側コイルと制御装置との間を接続線にて電気的に接続させる必要があり、又、検査が終了した後にはその電気配線の接続を解除しなければならず、そのための接続作業が煩わしいものとなる不利があった。特に、製造工程中において多数のエンジンを順次検査するような場合には、１台あたりの検査を行う作業時間が長くなり作業能率が低下する不都合がある。
【０００４】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、イグニッションコイルの近くに電気配線を接続するといった煩わしい作業を要することなく能率よくエンジン点火装置の検査を行うことが可能となる点火プラグ検査装置を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の点火プラグ検査装置は、エンジン着火用の点火プラグと、それを作動させるイグニッションコイルと、エンジンのクランク軸の回転に伴って予め設定された点火タイミングで前記点火プラグを点火作動させるべく前記イグニッションコイルにて放電用電力を発生させる点火制御手段とを備えて構成されるエンジン点火装置の検査を行うものにおいて、前記イグニッションコイルが前記放電用電力を発生するに伴って電磁誘導により誘起される誘起起電力を非接触状態で検出する放電状態検出手段と、この放電状態検出手段の検出情報に基づいて、前記エンジン点火装置の作動状態を判別する判別手段とを備えて構成され、エンジンに予め装着されているエンジン点火装置を検査対象としており、前記エンジンが備える複数の気筒毎に、前記点火プラグ及びそれを作動させる前記イグニッションコイルが装着されて、前記点火制御手段が各気筒の前記点火プラグを各気筒の点火タイミングにて作動させるように構成され、前記放電状態検出手段が、前記複数のイグニッションコイルの夫々に各別に対応させて、前記エンジンの外方側から非接触状態で近接する状態で設置され、前記判別手段が、複数の前記放電状態検出手段夫々の検出結果に基づいて、前記エンジン点火装置の前記作動状態を判別するように構成され、前記放電状態検出手段が、磁性体からなる芯体に検出コイルを巻回して構成されるとともに、前記芯体が、前記検出コイルの巻回箇所から軸芯方向に沿って長く延長形成され、複数の前記放電状態検出手段夫々の前記各検出コイルを一体的に形成された収納ケース内に収納するとともに、前記芯体を、エンジンの各気筒毎に予め装着されている前記イグニッションコイルの配置間隔に対応させるように並列させる状態で前記収納ケースの外方側に突出形成させていることを特徴とする。
【０００６】
すなわち、この点火プラグ検査装置においては、点火制御手段がイグニッションコイルにて放電用電力を発生させて点火作動を実行させている状態で検査を行う。このとき、エンジンの運転状態としては、エンジンを燃焼させることなく外部駆動装置によってクランク軸を回転させている状態、エンジンに燃料を供給して燃焼させてエンジンを駆動させながらクランク軸を回転させている状態、あるいは、クランク軸の回転を停止させた状態等のいずれの状態であってもよい。
そして、そのようにエンジン点火装置による点火作動を実行させている状態において、前記放電状態検出手段によって、イグニッションコイルが前記放電用電力を発生するに伴って電磁誘導により誘起される誘起起電力を非接触状態で検出するのである。そして、前記判別手段が、放電状態検出手段によって検出された電磁誘導により誘起される誘起起電力の情報に基づいて、エンジン点火装置の作動状態を判別するのである。
【０００７】
説明を加えると、エンジン点火装置が点火作動を実行しているときには、エンジン点火装置に備えられる点火制御手段により、エンジンのクランク軸の回転に対応するように予め設定された点火タイミングでイグニッションコイルにて放電用電力を発生させ、発生した放電用電力が点火プラグに与えられて、点火プラグが放電してエンジンに着火させることになる。イグニッションコイルは、一次コイルに発生する逆起電力により巻数比に対応した高い電圧が一時的に二次コイルに誘起され、その高電圧により点火プラグが火花放電するのであるが、イグニッションコイルはこのように電磁誘導を利用した昇圧を行うので、前記放電状態検出手段は、イグニッションコイルが前記放電用電力を発生するに伴って電磁誘導により誘起される誘起起電力を非接触状態で検出するのである。このような誘起起電力は、イグニッションコイルの二次コイルに発生した電圧に対応するものとなる。
【０００８】
そして、このようにして得られた誘起起電力の情報に基づいて、エンジン点火装置の作動状態を判別することができる。例えば、放電が良好に行われると設定値以上の誘起起電力が発生するが、放電が良好に行われていなければ誘起起電力は発生しないか又は設定値以下の小さい値になるので、点火プラグの点火作動の良否を判定するようにしたり、又、放電状態検出手段の検出情報に基づいて点火プラグが実際に放電を実行している放電実行時間を求めて、その放電実行時間の長さと放電ギャップの間隔とは対応する関係があるので、放電実行時間に基づいて例えば放電ギャップの間隔が適正か否か等を判別したりすることができるのである。
【０００９】
従って、エンジン点火装置において放電用の電圧が発生する電気回路部分と、点火プラグ検査装置とを配線を通して電気的に接続させるといった煩わしい作業を要することなく、非接触状態でエンジン点火装置の作動状態を判別することが可能となって、エンジン点火装置の検査を能率よく行うことが可能となる点火プラグ検査装置を提供できるに至った。
又、この点火プラグ検査装置は、エンジンに予め装着されているエンジン点火装置を検査対象としており、複数の気筒毎に点火プラグ及びそれを作動させるイグニッションコイルが装着されているので、放電状態検出手段は、複数のイグニッションコイルの夫々に各別に対応させてエンジンの外方側から非接触状態で近接する状態で設置されることになる。そして、エンジンに予め装着されている前記点火制御手段が各気筒の前記点火プラグを各気筒の点火タイミングにて作動させるので、判別手段が、複数の放電状態検出手段夫々の検出結果に基づいて、エンジン点火装置の作動状態を判別することができるのである。
このようにエンジンに予め装着されているエンジン点火装置を検査対象とするから、例えば、エンジン点火装置をエンジンに組み付ける作業が終了した後に検査が行われるので、その組み付け時に発生する不具合に起因した異常も検出することができ、しかも、このようなエンジンに予め装着される状態であっても非接触状態で能率よく検出することができる。
さらに、前記放電状態検出手段が磁性体からなる芯体に検出コイルを巻回して構成されるので、イグニッションコイルが前記放電用電力を発生するに伴って電磁誘導により誘起される誘起起電力を非接触状態で検出するときに、発生する誘導磁界は磁性体からなる芯体内を集中して通過するので芯体を設けない構成に比べて検出コイルにて誘導磁界を発生させやすいものとなる。しかも、前記芯体が検出コイルの巻回箇所から軸芯方向に沿って長く延長形成されていることから、例えば、電気配線等が必要となる検出コイルを収納する収納部分から芯体だけを延長形成させることが可能であり、各芯体の横幅方向の間隔を小さくさせて他物との干渉の少ないコンパクトな配置構成としながら、各芯体をエンジンの複数の気筒毎に備えられるイグニッションコイルの夫々にできるだけ近接させた状態で設置させて検出することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の点火プラグ検査装置は、請求項１において、前記判別手段が、前記放電状態検出手段の検出情報に基づいて前記点火プラグによる放電実行時間を求めて、その放電実行時間に基づいて前記作動状態を判別するよう構成されていることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、この種のエンジン点火装置においては、点火プラグによる放電実行時間、つまり、火花放電が継続する時間は、点火プラグの放電ギャップの間隔に応じて変化することが従来より知られている。そこで、請求項１においても説明したように、前記判別手段は前記放電状態検出手段の検出情報に基づいて点火プラグによる放電実行時間を求めて、その放電実行時間に基づいてエンジン検査装置の作動状態を判別するのである。例えば、放電実行時間が、適正な放電ギャップの間隔に対応する放電時間とを対比して長すぎたり短すぎると放電用端子が他物との干渉によって折れ曲がっているおそれがあると判定するなど、エンジン点火装置の作動状態を判別することができ、請求項１を実施するのに好適な手段が得られる。
【００１７】
請求項３に記載の点火プラグ検査装置は、請求項１又は２において、前記クランク軸を外部駆動装置によって回転駆動させた状態で検査を行うものであることを特徴とする。
【００１８】
例えば、エンジンの生産工程においては、電動モータ等の外部駆動装置によってエンジンのクランク軸を回転駆動させて、エンジン点火装置の検査を行うコールドテストが利用されるのであるが、このようなエンジンの生産工程にて検査を行う場合に、イグニッションコイルの近くに電気配線を接続するといった煩わしい作業を要することなく能率よくエンジン点火装置の検査を行うことが可能であり、１台あたりの検査を行う作業時間を短いものにして作業能率を向上させることが可能となり、請求項１又は２を実施するのに好適な手段が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエンジン点火装置の検査を行う点火プラグ検査装置について図面に基づいて説明する。
この点火プラグ検査装置Ｋは、エンジンＥに予め装着されているエンジン点火装置Ｔを検査対象としている。そして、図１に示すように、検査の対象となるエンジンＥを例えば移送台車等の搬送手段Ｈによって検査場所まで搬送させ、その検査場所において固定設置台Ｄ上に位置固定状態で設置されている外部駆動装置としての電動モータＭの回転軸１とエンジンＥのクランク軸２とを連結装置３にて一体回動するように連結して、電動モータＭの駆動力にてクランク軸２を回転させながらエンジン点火装置Ｔの検査を行う構成となっている。尚、検査が終了した後は、エンジンＥを搬送手段Ｈにより次の工程に向けて搬送することになる。
【００２０】
前記エンジン点火装置Ｔは、図２に示すように、エンジン着火用の点火プラグ４と、それを作動させるイグニッションコイル５と、エンジンＥのクランク軸２の回転に伴って予め設定された点火タイミングで点火プラグ４を点火作動させるべくイグニッションコイル５にて放電用電力を発生させる点火制御手段としての点火制御装置６とを備えて構成されている。そして、点火プラグ４及びそれを作動させるイグニッションコイル５は、エンジンＥが備える複数の気筒毎に夫々装着されており、点火制御装置６が各気筒の点火プラグ４を各気筒の点火タイミングにて作動させるように構成されている。
【００２１】
すなわち、エンジンＥのクランク軸２の回転位相角を検出するクランク角センサ７と、クランク軸２の回転に対応させてエンジンＥの吸気弁や排気弁を駆動するためのカム軸の回転位相角を検出するカム軸角センサ８とが備えられており、これらの各センサ７、８の検出情報に基づいて、マイクロコンピュータを備えて構成される点火制御装置６が各気筒の点火タイミングに至ったことを検出するよう構成されている。つまり、前記クランク角センサ７の検出情報に基づいて前記各気筒においてピストン９が上死点に至る夫々のタイミングを検出するようにしてあり、又、カム軸角センサ８の検出情報に基づいて、排気工程ではなく圧縮工程の終了時点での上死点であるか否かを検出するようにしている。吸入、圧縮、爆発、排気の４工程を実行すると、クランク軸２は２回転して、その間に上死点が２回あるが、そのうち圧縮工程の終了時点での上死点においてのみ点火プラグ４が点火作動するからである。
【００２２】
次に、前記点火プラグ検査装置Ｋの構成について説明する。
図１に示すように、前記点火プラグ検査装置Ｋは、イグニッションコイル５が前記放電用電力を発生するに伴って電磁誘導により誘起される誘起起電力を非接触状態で検出する放電状態検出手段１０を複数備えた誘導検出部１１と、複数の放電状態検出手段１０の検出情報に基づいて、エンジン点火装置Ｔの作動状態を判別する判別手段としての検査判別装置１２を備えて構成されている。
【００２３】
前記検査判別装置１２は、マイクロコンピュータ等を備えて構成され、電動モータＭの動作状態も制御するようになっている。つまり、電動モータＭの回転軸１の回転速度を検出するためのロータリーエンコーダ１３の検出情報に基づいて、エンジンＥが電動モータＭに連結された状態で、検査用の所定回転速度でクランク軸２を回転させるように電動モータＭの回転速度を制御する構成となっている。検査用の所定回転速度としては、例えば１分間あたり１２０回転させる（１２０ｒｐｍ）ようになっているが、この回転速度はこの値に限らず検査に適した回転速度であればよく、１２０ｒｐｍに限るものではない。
【００２４】
次に、前記誘導検出部１１について説明する。図２に示すように、誘導検出部１１は、複数（図で示す例では４つ）の放電状態検出手段１０を備えて構成され、この複数の放電状態検出手段１０は、複数のイグニッションコイル５の夫々に各別に対応させて、エンジンＥの外方側から非接触状態で近接する状態で設置される構成となっており、しかも、各放電状態検出手段１０は、夫々、磁性体からなる芯体１４に検出コイル１５を巻回して構成されるとともに、前記芯体１４が、前記検出コイル１５の巻回箇所から軸芯方向に沿って長く延長形成される構成となっている。
【００２５】
先ず、イグニッションコイル５について説明すると、図３に示すように、イグニッションコイル５は、一次コイル１６と二次コイル１７とを鉄心に巻回させた変成器として構成されている。又、一次コイル１６に通電する電流を断続するトランジスタ１８が備えられ、このトランジスタ１８に対して点火制御装置６により各気筒の点火タイミングに合わせて放電動作用の駆動パルスが与えられ、駆動パルスがオフするときに一次コイル１６で発生する逆起電力と、一次コイル１６と二次コイル１７との巻数比とによって定まる高電圧が電磁誘導によって二次コイル１７に誘起される構成となっている。
【００２６】
図４に、トランジスタ１８に印加される駆動パルスと、イグニッションコイル５における一次コイル１６の電圧変化を示している。この図中の第１の突出部分Ｑ１が点火プラグ４で放電が開始されたことを示しており、第２の突出部分Ｑ２が放電が終了したことを示している。従って、第１の突出部分Ｑ１から第２の突出部分Ｑ２までの間が放電実行時間ｔｈに対応するものである。この放電実行時間ｔｈは、放電動作用の駆動パルスが一定であれば、点火プラグ４のギャップ間隔に対応して変化することが知られている。例えば、図６に示すように、点火プラグ４のギャップ間隔が広くなるほど放電実行時間が短くなるような関係を有している。
【００２７】
このようにイグニッションコイル５は電磁誘導を利用した昇圧を行うので、エンジンＥの外方側から非接触状態でイグニッションコイル５に近接する状態で設置される放電状態検出手段１０は、イグニッションコイル５が放電用電力を発生するに伴って電磁誘導により誘起される誘起起電力を検出することができるのである。しかも、検出コイル１５は磁性体からなる芯体１４に巻回されているので、誘起される磁界がこの芯体１４内を主に通過することになり、誘起起電力を有効に検出することができる構成となっている。
【００２８】
図５に、本出願人の実験により放電状態検出手段１０によって得られた検出電圧Ｖｏの実測データを示している。このうち、電圧が大きく変化する第１の変化点Ｘ１がイグニッションコイル５における前記第１の突出部分Ｑ１に対応するものであり、電圧が大きく変化する第２の変化点Ｘ２が前記第２の突出部分Ｑ２に対応するものである。従って、それらの間の経過時間が放電実行時間ｔｈに対応するものとして検出することができる。
【００２９】
そして、このように前記放電状態検出手段１０によって得られた検出情報に基づいて、前記検査判別装置１２がエンジン点火装置Ｔの作動状態を判別するのである。つまり、図５に示されるような電圧が大きく変化する変化点が検出されなければ、イグニッションコイル５にて放電用の電力を発生していない状態であると判別でき、点火プラグ４等に何らかの異常があることが検出できる。又、放電が正常に行われている場合に、検出電圧の情報から前記放電実行時間ｔｈを求めて、その放電実行時間ｔｈ、及び、図６に示すように予め設定されている変化特性とから、ギャップ間隔が適正範囲内であれば正常であると判別し、適正範囲から外れていれば異常であると判別することになる。
【００３０】
そして、前記複数の放電状態検出手段１０を備えて構成される誘導検出部１１は、図２に示すように、電気配線等が必要となる各検出コイル１５を一体的に形成された収納ケース１９内に収納するとともに、前記芯体１４を収納ケース１９の外方側に横方向に並列させる状態で突出形成させる構成となっており、しかも、前記各芯体１４の配置間隔は、エンジンＥの各気筒毎に予め装着されているイグニッションコイル５の配置間隔に対応させてあり、前記芯体１４だけを極力、各イグニッションコイル５に近接させた状態で検出作動を行える構成となっている。尚、詳述はしないが、前記収納ケース１９は、検査場所まで搬送されたエンジンＥに対して、離間する待機位置と近接する検査位置とにわたり移動操作可能に支持される構成となっており、エンジンＥを搬出入させるときは、待機位置に引退してエンジンＥの搬送を阻害しないようになっている。
【００３１】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００３４】
（３）上記実施形態では、前記判別手段が、前記放電状態検出手段１０の検出情報に基づいて点火プラグ４による放電実行時間を求めてその放電実行時間に基づいて作動状態を判別するよう構成されるものを例示したが、これに限らず、単に、放電作動を行っているか否かを判別するだけの構成としてもよい。又、前記エンジンＥに備えられる前記クランク角センサ７や前記カム軸角センサ８の検出情報を前記検査判別装置に入力させる構成として、クランク軸２の回転位相角を判別するようにして、前記各点火プラグ４が適正な位相角タイミングで放電作動しているか否かを検出する構成としてもよい。
又、外部駆動装置によってクランク軸２を回転させながら、エンジン点火装置以外の他の装置、例えば、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミング等を合わせて検査するようにしてもよく、それらを検査するための検査用の装置を利用して、クランク軸２の回転位相角を判別するようにしてもよい。
【００３５】
（４）上記実施形態では、エンジンＥのクランク軸２を外部駆動装置としての電動モータＭによって回転駆動させた状態で検査を行うようにしたが、これに限るものではなく、エンジンＥに燃料を供給して着火させて燃焼駆動を行っている状態で検査を行うようにしてもよく、又、このようにクランク軸２を回転させることなく回転停止させた状態で検査を行う構成としてもよい。説明を加えると、上記実施形態の点火制御装置６が、検査開始の指令に伴って、クランク軸の回転に伴って発生する駆動パルスと同様な疑似パルスを出力することで、疑似的な点火作動を行わせる構成として、その擬似的な点火作動状態で、放電状態検出手段にて誘起起電力を検出して作動状態を判別する構成である。このような停止状態で検査を行うと、クランク軸が回転している状態に比べて、圧力、及び、シリンダー内のスワール等に影響されないため、放電及び放電状態検出手段の検出波形が安定するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】点火プラグ検査装置を示す図
【図２】検査作用状態を示す概略構成図
【図３】イグニッションコイルの回路図
【図４】イグニッションコイルの電圧変化を示す図
【図５】検出コイルの実測データを示す図
【図６】ギャップ間隔と放電実行時間との関係を示す図
【符号の説明】
２ クランク軸
４ 点火プラグ
５ イグニッションコイル
６ 点火制御手段
１０ 放電状態検出手段
１２ 判別手段
１４ 芯体
１５ 検出コイル
Ｅ エンジン
Ｍ 外部駆動装置
ｔｈ 放電実行時間

Claims (3)

1. エンジン着火用の点火プラグと、それを作動させるイグニッションコイルと、エンジンのクランク軸の回転に伴って予め設定された点火タイミングで前記点火プラグを点火作動させるべく前記イグニッションコイルにて放電用電力を発生させる点火制御手段とを備えて構成されるエンジン点火装置の検査を行う点火プラグ検査装置であって、
   前記イグニッションコイルが前記放電用電力を発生するに伴って電磁誘導により誘起される誘起起電力を非接触状態で検出する放電状態検出手段と、この放電状態検出手段の検出情報に基づいて、前記エンジン点火装置の作動状態を判別する判別手段とを備えて構成され、
   エンジンに予め装着されているエンジン点火装置を検査対象としており、
   前記エンジンが備える複数の気筒毎に、前記点火プラグ及びそれを作動させる前記イグニッションコイルが装着されて、前記点火制御手段が各気筒の前記点火プラグを各気筒の点火タイミングにて作動させるように構成され、
   前記放電状態検出手段が、前記複数のイグニッションコイルの夫々に各別に対応させて、前記エンジンの外方側から非接触状態で近接する状態で設置され、
   前記判別手段が、複数の前記放電状態検出手段夫々の検出結果に基づいて、前記エンジン点火装置の前記作動状態を判別するように構成され、
   前記放電状態検出手段が、磁性体からなる芯体に検出コイルを巻回して構成されるとともに、前記芯体が、前記検出コイルの巻回箇所から軸芯方向に沿って長く延長形成され、
   複数の前記放電状態検出手段夫々の前記各検出コイルを一体的に形成された収納ケース内に収納するとともに、前記芯体を、エンジンの各気筒毎に予め装着されている前記イグニッションコイルの配置間隔に対応させるように並列させる状態で前記収納ケースの外方側に突出形成させている点火プラグ検査装置。
2. 前記判別手段が、
   前記放電状態検出手段の検出情報に基づいて前記点火プラグによる放電実行時間を求めて、その放電実行時間に基づいて前記作動状態を判別するよう構成されている請求項１記載の点火プラグ検査装置。
3. 前記クランク軸を外部駆動装置によって回転駆動させた状態で検査を行うものである請求項１又は２記載の点火プラグ検査装置。

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