JP4123324B2 - Device for determining gap quality of spark plug of internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の点火栓における火花ギャップが適正であるか否かを判定するための内燃機関の点火栓の間隙良否判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の点火栓の間隙良否判定装置としては、例えば特開平10−170407号公報に記載された点火栓の検査方法が挙げられる。この公知の検査方法は、エンジンに組み付けられた点火栓に放電電圧を印加し、その印加電圧に関連した値を検出して点火栓の状態を検査するものとしている。具体的には、放電電圧の印加装置を点火栓に接続して放電電圧を印加し、このとき印加装置にて発生する一次電圧とその誘導放電時間とを計測した結果に基づき火花ギャップつぶれや碍子割れを検査している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公知の検査方法は、エンジンに組み付けられた点火栓を単独で検査する場合には有効であるものの、その点火栓に接続されるイグニションコイルをも含めた点火系の全体を検査するのには適していない。すなわち、上述のように放電電圧の印加装置を検査に使用する場合、点火栓にイグニションコイルを接続する前でなければその検査を実施できないため、公知の検査方法では実際にイグニションコイルを含めた点火系による放電が検査の対象になっていない。また、実際の点火系では二次電圧が一次電圧に比較して極めて高圧となるため、公知の検査方法では計測機器の耐電圧性能の限界を理由に二次電圧の検出が敬遠されることが多く、その検査は専ら一次電圧だけを計測して行われることとなる。この場合、例えばパワートランジスタを内蔵したプラグトップタイプのイグニションコイルでは、構造的にコイル電極が外部に露出していないため、そのままの状態では一次電圧を取り出して計測することができない。
【0004】
以上のように点火栓のギャップ検査に関しては、従来から更なる技術的な改良が望まれているところである。そこで、本発明では点火栓のギャップ検査に関して、より好適な改良技術の提供を課題としたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の点火栓の間隙良否判定装置(請求項1)は、内燃機関に点火系が組み付けられた状態でイグニションコイルに誘起される二次電圧をコイル近傍の位置で検出し、二次電圧信号の出力波形を監視しながら二次側の放電終了時に発生する逆起電力を読みとり、そして、この逆起電力の変化量に基づいて点火栓の火花ギャップの良否を判定するものである。
【0006】
本発明における二次電圧の検出は、イグニションコイルの二次側の放電により誘起される磁界の変化を捉えて行うことができ、それ故、実際の内燃機関で使用される点火系の放電が検査の対象となる。このとき、一次電流を一定にすると二次電流もまた一定となるため、その放電時間は点火栓の火花ギャップに比例した絶縁破壊電圧に比例したものとなる。また、二次電流の放電終了時に発生する逆起電力は磁界の変化量に比例するため、火花ギャップが大きいほど変化量が大きくなり、このときの磁界変化から逆起電力の変化量を読みとることで具体的に火花ギャップの良否判定が可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1に示されるように、本発明は内燃機関に点火系1を組み付けた状態で、その点火栓2の火花ギャップを検査するための間隙良否判定装置として実施可能である。また内燃機関が多気筒型の場合は、その気筒毎に点火栓2の検査が可能である。
【0008】
図1の点火系1はいわゆるダイレクトイグニションシステムと称され、個々の点火栓2毎にプラグトップタイプのイグニションコイル4を装備している。イグニションコイル4はフェライトコア6を中心として配置された一次コイル8および二次コイル10からなり、これら一次および二次コイル8,10間には所定の巻数比が設定されている。一次コイル8には図示しない一次端子を介して給電コード12が接続されており、そのスイッチング動作は図示しないパワートランジスタを用いて制御することができる。パワートランジスタはイグニションコイル4のモールド14に内蔵され、例えば内燃機関の電子制御ユニット(図示していない)から点火信号を受けて一次電流を通電させる。また、二次コイル10は二次端子を介して点火栓2のターミナルナット(何れも図示していない)に接続されている。
【0009】
本発明の間隙良否判定装置は、例えばイグニションコイル4の直上に配置された検出用コイル18を有し、この検出用コイル18は二次コイル10の放電による磁界の変化を電圧の変化に変換して二次電圧信号として出力する機能を有している(検出手段)。
また間隙良否判定装置は検査ユニット20を備えており、上述した検出用コイル18の出力は検査ユニット20に取り込まれる。検査ユニット20は例えばオシロスコープを内蔵しており、検出用コイル18からの二次電圧信号を電圧波形として表示したり、あるいは、数値的に表示する機能を有する。なお、オシロスコープ以外の表示装置を検査ユニット20に使用してもよい。また検査ユニット20は、これら表示機能とともに二次電圧信号の出力波形を監視する機能をも有している(監視手段)。
【0010】
【実施例】
以下に、本発明による火花ギャップの良否判定手法の一実施例を説明する。また以下の実施例の説明を通じて、間隙良否判定装置におけるその他の構成(判定手段)も明らかにされる。
図1に示されるように、イグニションコイル4の直上に検査用コイル18を配置した状態で実際に点火系1を作動させ、点火栓2に火花を飛ばさせる。このとき、内燃機関はその運転を停止していてもよいし、モータリング運転またはファイアリング運転の何れかを行っていてもよい。
【0011】
図2は、上述した検査ユニット20において表示される二次電圧信号の出力波形を示している。例えばイグニションコイル4において一次,二次コイル8,10に電流が流れると、それぞれ一次,二次電流に応じた磁界が発生する。このとき、一次電流を一定にしていれば、二次電流もまた一定となるため、その放電時間Tは点火栓2における火花ギャップの大きさに比例した絶縁破壊電圧の大きさに依存することになる。また、二次電流の放電終了の瞬間に発生する逆起電力の大きさは、磁界の変化量に依存しており、それ故、火花ギャップの大きさに比例する。従って、このとき逆起電力の変化量は二次電圧信号の振幅Hとして観測することができ、その振幅Hの大きさは点火栓2における火花ギャップの大きさに比例する。
【0012】
図3は、本発明における火花ギャップの良否判定に利用できる好ましいチャートの一例を示している。図3のチャートは、検査ユニット20において二次電圧信号の出力波形から得られる放電時間Tおよび放電終了時の振幅Hと点火栓2における火花ギャップとの関係から、その良否判定基準を規定したものである。
具体的には、点火栓2における火花ギャップが小さいほど放電時間Tは長く且つ逆起電力の変化に伴う出力波形の振幅Hは縮小される傾向にあり、逆に、火花ギャップが大きいほど放電時間Tが短く、振幅Hは増大される傾向にある。このことから、例えば点火栓2の正規の火花ギャップにおける正規放電時間T0と正規振幅H0とを予め計測しておけば、これら正規放電時間T0および正規振幅H0に基づいて図3のチャートに正規ポイントP0を規定することができる。
【0013】
例えば、点火系1の検査時に得られた放電時間Tが正規放電時間T0よりも短く、また、振幅Hが正規振幅H0よりも大きい場合、その検査対象となる点火栓2の火花ギャップが正規の値より大きいものと考えられる。一方、得られた放電時間Tが正規放電時間T0よりも長く、振幅Hが正規振幅H0よりも小さい場合、その火花ギャップは正規の値より小さいと考えられる。
【0014】
上述した検査ユニット20には、例えば比較回路を内蔵しておくことができ、比較回路では検査時に得られた放電時間Tおよび振幅Hの値をそれぞれ正規放電時間T0および正規振幅H0と大小比較する。その結果、正規の値に比較して特に大小がなければ、検査ユニット20では点火栓2の火花ギャップが適正(良品)であるものと判定することができる。これに対し、正規の値に比較して極端に大小があると認められる場合、検査ユニット20では点火栓2の火花ギャップが不良であるものと判定することができる(判定手段)。
【0015】
より好ましくは、図3のチャートにおいて正規放電時間T0および正規振幅H0の値にそれぞれ一定の許容範囲t0,h0を与えることができ、検査時に得られた放電時間Tおよび振幅Hの値が、それぞれ許容範囲t0,h0(図中ハッチングを施した部分)に含まれていれば、検査ユニット20においてその火花ギャップを適正として判定することもできる(判定手段)。
【0016】
本実施例ではイグニションコイル2に対して電気的に非接触であり、内燃機関に点火系1の構成部品を全て組み込んだ状態で、実際の点火系1による放電に基づいて火花ギャップの良否判定が可能となる。従って、その判定結果を内燃機関の製造過程における製品検査にもそのまま適用することができる。これに対し、従来技術のように電圧印加装置を用いて点火栓を単独で検査する場合、実際に使用するイグニションコイルを含めた検査を行うことができないため、別途にイグニションコイルの検査工程を必要とする。
【0017】
なお、上述した一実施例では、より好ましい態様として二次側の放電時間Tおよび振幅Hを計測して判定を行っているが、本発明では原則として振幅Hのみを計測して判定を行うことが可能である。すなわち本発明の発明者によれば、放電時間Tの値には火花ギャップの良否による長短差が現れにくく、実際の検査においては相当の誤差を含むことが実験的に確認されている。これに対し、二次側の放電終了時の逆起電力による磁界の変化は、火花ギャップの良否による大小差が現れやすく、それ故、振幅Hの大小比較に基づいて良否判定を行った方がより高精度な判定を行うことができる。
【0018】
本発明の間隙良否判定装置による具体的な良否判定は上述した一実施例の判定手法に限定されることなく、種々の態様において実施可能である。
また、図1に示した点火系1は一例であり、本発明において検査対象となる点火系1の具体的な構成はその他にも種々の形態が予定されていることはいうまでもない。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の内燃機関の点火栓の間隙良否判定装置(請求項1)は、高精度な判定技術に基づいて点火栓の良品と不良品とを正確に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態における間隙良否判定装置の概略図である。
【図2】二次電圧信号の出力波形を表すグラフである。
【図3】火花ギャップの良否判定を行うためのチャートである。
【符号の説明】
1 点火系
2 点火栓
4 イグニションコイル
10 二次コイル
18 検査用コイル(検出手段)
20 検査ユニット(監視手段、判定手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gap quality determination device for an ignition plug of an internal combustion engine for determining whether or not a spark gap in the ignition plug of the internal combustion engine is appropriate.
[0002]
[Prior art]
As this type of spark plug gap quality determining device, for example, a spark plug inspection method described in JP-A-10-170407 can be cited. In this known inspection method, a discharge voltage is applied to a spark plug assembled in an engine, and a value related to the applied voltage is detected to inspect the state of the spark plug. Specifically, a discharge voltage application device is connected to a spark plug to apply a discharge voltage, and the spark gap collapse or insulator is based on the result of measuring the primary voltage generated by the application device and the induction discharge time. Checking for cracks.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described known inspection method is effective when the ignition plug assembled in the engine is inspected alone, but it is used to inspect the entire ignition system including the ignition coil connected to the ignition plug. Is not suitable. That is, when the discharge voltage application device is used for inspection as described above, the inspection can be performed only before the ignition coil is connected to the spark plug. Therefore, in the known inspection method, the ignition including the ignition coil is actually performed. System discharges are not the subject of inspection. In addition, since the secondary voltage in an actual ignition system is extremely high compared to the primary voltage, the detection of the secondary voltage may be avoided in the known inspection method because of the limit of the withstand voltage performance of the measuring instrument. In many cases, the inspection is performed by measuring only the primary voltage. In this case, for example, in a plug top type ignition coil with a built-in power transistor, the coil electrode is structurally not exposed to the outside, so that the primary voltage cannot be taken out and measured as it is.
[0004]
As described above, regarding the spark plug gap inspection, further technical improvement has been desired. Therefore, the present invention has an object to provide a more preferable improved technique for the gap inspection of the spark plug.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An internal combustion engine spark plug gap quality determining apparatus according to the present invention (Claim 1) detects a secondary voltage induced in an ignition coil at a position near the coil in a state where an ignition system is assembled to the internal combustion engine. The counter electromotive force generated at the end of the secondary discharge is read while monitoring the output waveform of the secondary voltage signal, and the quality of the spark gap of the spark plug is determined based on the amount of change in the counter electromotive force. .
[0006]
The detection of the secondary voltage in the present invention can be performed by detecting the change in the magnetic field induced by the discharge on the secondary side of the ignition coil. Therefore, the discharge of the ignition system used in an actual internal combustion engine is inspected. It becomes the object of. At this time, if the primary current is made constant, the secondary current also becomes constant, so that the discharge time is proportional to the dielectric breakdown voltage proportional to the spark gap of the spark plug. In addition, since the back electromotive force generated at the end of the secondary current discharge is proportional to the amount of change in the magnetic field, the amount of change increases as the spark gap increases, and the amount of change in the back electromotive force is read from the change in the magnetic field at this time. Thus, it is possible to specifically determine whether the spark gap is good or bad.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the present invention can be implemented as a gap quality determining device for inspecting the spark gap of the
[0008]
The
[0009]
The gap quality determination device of the present invention has a
Further, the gap quality determination device includes an
[0010]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the spark gap quality determination method according to the present invention will be described. Further, through the description of the following embodiments, other configurations (determination means) in the gap quality determination device will be clarified.
As shown in FIG. 1, the
[0011]
FIG. 2 shows an output waveform of the secondary voltage signal displayed in the
[0012]
FIG. 3 shows an example of a preferred chart that can be used to determine the quality of the spark gap in the present invention. The chart of FIG. 3 defines the quality criteria based on the relationship between the discharge time T obtained from the output waveform of the secondary voltage signal in the
Specifically, as the spark gap in the
[0013]
For example, when the discharge time T obtained during the inspection of the
[0014]
The above-described
[0015]
More preferably, constant allowable ranges t 0 and h 0 can be given to the values of the normal discharge time T 0 and the normal amplitude H 0 in the chart of FIG. 3, respectively, and the discharge time T and the amplitude H obtained during the inspection can be given. If the values are included in the allowable ranges t 0 and h 0 (hatched portions in the figure), the
[0016]
In this embodiment, the
[0017]
In the above-described embodiment, the determination is made by measuring the discharge time T and the amplitude H on the secondary side as a more preferable mode. However, in the present invention, the determination is made by measuring only the amplitude H in principle. Is possible. That is, according to the inventor of the present invention, it is experimentally confirmed that the difference in length due to the quality of the spark gap hardly appears in the value of the discharge time T, and that a substantial error is included in the actual inspection. On the other hand, the change in the magnetic field due to the back electromotive force at the end of the discharge on the secondary side is likely to cause a difference in size due to the quality of the spark gap. Therefore, it is better to perform the pass / fail judgment based on the magnitude comparison of the amplitude H. More accurate determination can be performed.
[0018]
The specific pass / fail determination by the gap pass / fail determination apparatus of the present invention is not limited to the determination method of the above-described embodiment, and can be implemented in various modes.
Further, the
[0019]
【The invention's effect】
As described above, the gap determination device for a spark plug of an internal combustion engine according to the present invention (Claim 1) can accurately determine whether a spark plug is good or defective based on a highly accurate determination technique.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a gap quality determining device according to an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing an output waveform of a secondary voltage signal.
FIG. 3 is a chart for determining whether a spark gap is good or bad.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
20 Inspection unit (monitoring means, judging means)
Claims (1)
前記検出手段から出力される二次電圧信号の出力波形を監視する監視手段と、
前記イグニションコイルにて二次側の放電終了時に発生する逆起電力を前記二次電圧信号の出力波形から読みとり、その変化量に基づいて点火栓の火花ギャップの良否を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関の点火栓の間隙良否判定装置。A detector that is disposed in the vicinity of an ignition coil of an ignition system assembled in an internal combustion engine, detects a secondary voltage induced by the ignition coil, and outputs a secondary voltage signal;
Monitoring means for monitoring the output waveform of the secondary voltage signal output from the detection means;
A determination means for reading back electromotive force generated at the end of secondary-side discharge in the ignition coil from the output waveform of the secondary voltage signal and determining the quality of the spark gap of the spark plug based on the amount of change; An apparatus for determining whether a gap of a spark plug of an internal combustion engine is good.
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