JPH0339631A

JPH0339631A - ガソリンエンジンの失火検知方法

Info

Publication number: JPH0339631A
Application number: JP1173623A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Matsuura; 松浦　隆浩; Naoto Naganuma; 長沼　直渡
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1991-02-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ガソリンエンジンにおける着火性を評価する
試験装置に関する。

［従来の技術］台上エンジン、２サイクルエンジン、完成車での着火性
評価試験は、従来より、排気ガス中の未燃炭化水素量が
一瞬急激に増大するという現象に基づいて行われている
。

具体的には、エンジンの排気マニホールドにチューブ（
テフロンチューブ５ｍ程度〉を取り付け、このチューブ
で排気ガスを排ガス分析計まで運んで未燃炭化水素量を
調べることにより行われる。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、従来の技術はつぎのような欠点を有する。

（１）２サイクルエンジンや未燃炭化水素の排出が多い
エンジンの場合は、チューブの汚れの為、短時間（連続
１０分程度）で、精度が劣化したり、測定不能になる。

（２）排気ガスはチューブにより排ガス分析計まで運ば
れる。このため、失火が連続すると未燃炭化水素がチュ
ーブ内に溜り、増大ピークが重なり失火回数がつかみ難
くなる。

（３）未燃炭化水素量を分析する排ガス分析計は、高価
でかつ大がかりなので着火性評価試験を行う場所が限ら
れる。

本発明の目的は、簡単な構成で確実に失火が把握できる
ガソリンエンジンの失火検知方法の提供にある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明のガソリンエンジンの
失火検知方法は、測定時に変化し得る空燃比域で排気ガ
ス中の酸素濃度に対してほぼ比例した出力を発生する酸
素センサと、上記出力値の大幅な変動のみを一定時間計
数するカウント手段、または前記出力の軌跡を一定時間
記録する観測手段のどちらか一方とを備え、一定時間内
における、排気ガス中の酸素濃度が大幅な変動を呈する
回数をカウントするか、一定時間の間、排気ガス中の酸
素濃度の経時変化の軌跡を記録し、上記カウント数およ
び大幅変動した数が、一定時間内における失火回数であ
り、軌跡が大幅変動を起こす時点が失火時期であること
に基づき失火を把握する構成を採用した。

［作用および発明の効果］（作用）排気ガス中の酸素濃度の検出は、測定時に変化し得る空
燃比域で、酸素濃度に対してほぼ比例した出力を発生す
る酸素センサを用いる。

ガソリンエンジンが失火を起こすと、吸入した空気中の
酸素が燃焼に使用されずに排気される。

よって、排気ガス中の酸素濃度が急激に増大し、酸素セ
ンサの出力は一瞬大幅に増大（スパイク）。

する。

カウント手段は、一定時間（数秒〜数分〉を決め、酸素
センサの出力値の内、失火のない時の出力変動に比べ大
幅な変動のみを選んで計数する。

これは排気ガス中の酸素濃度の大幅な変動を計数するこ
とに等しい。

観測手段は、酸素センサの出力の軌跡を一定時間記録し
ている。これは排気ガス中の酸素濃度の経時変化の軌跡
を記録することに等しい。

カウント数または大幅変動した部分を数えることにより
一定時間の間のエンジンの失火回数がつかめる。また、
軌跡が大幅変動を起こした部分はガソリンエンジンが失
火した時期に一致する。

（効果）（１）酸素センサを排気ガスに晒されるように取り付け
、この酸素センサと、カウント手段または観測手段とは
電気的に接続される。従来のように、排気ガスをチュー
ブにより運ぶ必要はなく、２サイクルエンジンや未燃炭
化水素の排出が多いエンジンで試験を行っても連続検査
に伴う精度の劣化は生じない。また、タイムラグは生じ
ず、応答性が良いので失火が連続しても失火状態（回数
や時期）が確実に把握できる。

（２）ガソリンエンジンの失火を検知する原理は、エン
ジンが失火すると、吸入した空気中の酸素が燃焼に使用
されずに排気されることに基づく。また、排気ガス中の
酸素濃度に対してほぼ比例した出力を発生する酸素セン
サと、出力値の大幅な変動のみを一定時間計数するカウ
ント手段または出力の軌跡を一定時間記録する観測手段
とを備える構成により失火検知装置が成り立つ。このた
め、失火検知装置は簡単な構成で製造することができ、
本方法による失火検知装置は小型、軽量、安価である。

［実施例］本発明の第１実施例であるガソリンエンジンの失火検知
装置Ａを第１図−第３図に基づき説明する。

第１図に示すように、ガソリンエンジンの失火検知装置
Ａは、・一定値の排気ガス中の酸素濃度以上で直線的に
出力を発生する空燃比センサＢと、スパイクカウンタＣ
とからなる。

空燃比センサＢは、酸素イオン伝導性固体電解質（平板
形状の安定化ジルコニア〉１０の両側面に多孔質白金電
極（厚さ約２０μ）１１．１２を被着して構成される酸
素ポンプ素子１と、同様の固体電解質２０の両側面に形
成される２組の多孔質白金電極２１．２２．２３．２４
、および電極２１．２２の外方に形成される多孔質白金
電極２５．２６を設けて構成される固体電解質酸素濃淡
電池素子２とからなるセンサ部１００、およびセンサ部
１００を電子制御して酸素濃度に応じた電圧を発生させ
るセンサ制御部２００からなる。

ポンプ素子ｌと電池素子２とは０．１ｍｍ以下の小間隙
１０１を形成して対向配置されている。

電池素子２の電極２１側には耐熱気密部材１０２により
、電極２１．２５が外気と連通ずるための空気室１０３
が形成されている。

これらポンプ素子１、電池素子２および耐熱気密部材１
０２は絶縁部材１０４で支持され、ねじ１０５により排
気マニホールド１０６に配設される。

センサ制御部２００は、電池素子２の電！！２１．２２
間に発生する起電力ｅを抵抗３１を介してオペアンプ３
２の反転入力端子に印加し、非反転入力端子に接続され
ている基準電圧源３３と起電力ｅとの差に比例したオペ
アンプ３２の出力をトランジスタ３４に加えてポンプ素
子１の電極１１．１２間に流すポンプ電流Ｉｐを制御す
るように作動する。なお、電池素子２の電極２３．２４
間には空気室１０３より小間隙１０１に酸素を一定値汲
み込むための定電流源３５が接続されている。、空燃比
センサＢの出力はトランジスタ３４のコレクタと電極１
２との間に接続される負荷抵抗３６の両端から取り出さ
れる。

第２図は、空燃比とポンプ電流Ｉｐとの関係を示すグラ
フである。ポンプ素子１の電極１１．１２間に生じるポ
ンプ電流Ｉｐは、理論空燃比１４゜７より小さい範囲の
空燃比域から大きい範囲の空燃比域への空燃比の増大に
対応して増大する（ただし起電力ｅは正で一定〉。

スパイクカウンタＣは、増幅部４１、波形整形部４２、
タイマ一部４３、カウント部４４、表示部４５からなる
。

増幅部４１は、負荷抵抗３６の両端の電圧を広帯域増幅
し、波形整形部４２に送る。

波形整形部４２は、電源４２１の電圧を可変することに
よりスパイクのみタイマ一部４３に通す。

タイマ一部４３は、リセットスイッチ４３１を押した後
、設定時限（１０秒〜１０分の間で可変可能）の間スパ
イクをカウント部４４に通す。

カウント部４４は、非同期式のＢＣＤデケードカウンタ
回路をＩｔしておリスパイク数をカウントし、ＢＣＤ出
力を出す。

表示部４５は、ＢＣＤ出力を受け、カウント数を表示す
る。

ガソリンエンジンの失火検知袋ｆＡの作用効果はつぎの
とおりである。

（１）ポンプ素子１と電池素子２とは０．１ｍｍ以下の
小間隙１０１を形成して対向配置され、開口方向は三方
向に跨がる。このため、ガソリンエンジンの失火検知装
置Ａは応答性に優れ、失火が連続してもスパイクが重な
らず、失火回数が確実に把握できる。

（２）全領域の空気燃料比が測定できる空燃比センサＢ
を使用しているので、との空燃比でエンジンを動かして
もボングミ流Ｉｐにおけるスパイクが検出でき、失火回
数が確実に把握できる。

（３）予め、電源４２１の電圧を調節してクリッピンダ
レベルを決め、リセットスイッチ４３１を一度押すだけ
で、設定時限の間の失火回数が表示部４５にデジタル表
示される。このため、ガソリンエンジンの失火検知装置
Ａは操作が簡単である。

（４）機械的に作動する部分が少なく、ＩＣ化が容易に
できる構成であるので、エンジンの失火検知装置Ａは小
型、軽量、安価である。

第４図は本発明の第２実施例であるガソリンエンジンの
失火検知装置を示す。

ガソリンエンジンの失火検知装置りは、運転時に変化し
得る空燃比域で排気ガス中の酸素濃度に対して直線的に
出力を発生する空燃比センサＥと、自動平衡機楕付きの
Ｘ−Ｙ記録計Ｆとからなる。

空燃比センサＥは、センサ部５とセンサ制御部６とから
なる。

センサ部５において、５１１．５１２はＩｐポンプセル
５１側の多孔質白金電極、５２１．５２２はＶｓセル５
２側の多孔質白金電極、５３は拡散口、５４は比較酸素
室であり、５１３．５１４．５２３は酸素の流れを示し
ている。

第５図に示すように、ある一定の空燃比において、ポン
プ電流ＩｐとＶｓ（図示電圧〉との関係は、例えば、カ
ーブ６１．６２．６３．６４．６５のとおりである。こ
こで、比較酸素室５４の酸素分圧比によりＶｓミセル２
に生じる起電力を４５０ｍＶを保つように、Ｉｐポンプ
セル５１をオペアンプ６６．６７．６８により働かせれ
ばポンプ電流Ｉｐは第６図に示すように酸素分圧λと直
線的に変化する。

Ｘ−Ｙ記録計Ｆは、オペアンプ６８の出力を電位差計７
１に入力し、可変基準値と入力信号とを増幅器７２で増
幅し、偏差信号が減少する方向にサーボモータ７３を駆
動し、電位差計７１は突差が零になって平衡する。ベン
７４のＹ軸変位はこのサーボモータ７３により行われる
。また、パルス発生器７５、パルス増幅器７６、ステッ
ピングモータ７７によりベン７４のＸ軸変位がなされる
。

パルス発生器７５のタイミングを１００秒に設定し、空
燃比センサＥを排気マニホールド１０６に配設して測定
したところ、記録紙７０上のベン７４の軌跡７は第７図
に示すようになった。

同時に従来の装置（テフロンチューブ５ｍを取り付け、
排気ガスを排ガス分析計まで運んで未燃炭化水素量を調
べる〉でも測定を行った。なお、排ガス分析計はＨＯＲ
ＩＢＡ　　ＭＥＸＡ・−８１２０である。

ガソリンエンジンの失火検知装ｆｉＤの作用効果を述べ
る。

（１）失火検知装置りにおけるスパイク７０１．７０２
．７０３・・・・・・７３２は、その時点においてガソ
リンエンジンの失火が起きたことを意味している。なお
、これらのスパイク７０１．７０２．７０３・・・・・
・７３２は、従来のガス分圧計の装置におけるＴ、ＨＣ
（未燃炭化水素濃度〉増大ビーク８０１．８０２・・・
・・・８３２にそれぞれ対応している。

従来の装置では全体にタイムラグが生じている。

また、増大ピーク８０３と８０４．８０５と８０６．８
１１と８１２．８１８と８１９では失火が連続している
ため重なっている。

ガソリンエンジンの失火検知装置りでは失火が連続して
もスパイクどうし重ならず、タイムラグも生じない。

（２）第１実施例の失火検知装置Ａではスパイク７２１
を検出する場合やスパイク波形が著しく歪んでいる場合
など、カウント部４４がミスカウントする恐れがあるが
、失火検知装置りの構成は装置が装置Ａより多少大型で
、コスト高となるが適確に失火（スパイク）が把握でき
る。

（３）失火間隔、失火レベルが把握できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例を示す。第１図はそのガソリンエンジンの失火検知装置の構成図
、第２図はその装置における空燃比とポンプ電流との関
係を示すグラフ、第３図はその装置での着火性評価試験
の様子を示す説明図である。第４図〜第７図は本発明の第２実施例を示す。第４図はそのガソリンエンジンの失火検知装置の構成図
、第５図はその装置においてポンプ電流ＩｐとＶｓ（図
示電圧）との関係を示すグラフ、第６図はその装置にお
いて酸素分圧λとポンプ電流Ｉｐとの関係を示すグラフ
、第７図はその装置、および従来の装置による着火性評
価試験記録結果を示すグラフである。図中　７・・・軌跡　Ａ、Ｄ・・・ガソリンエンジンの
失火検知装置Ｂ、Ｅ・・・空燃比センサ（酸素センサ）
　Ｃ・・・スパイクカウンタ（−カウント手段）Ｆ・・
・Ｘ−Ｙ記録計＜ｒｍ測手段）

Claims

【特許請求の範囲】１）測定時に変化し得る空燃比域で排気ガス中の酸素濃
度に対してほぼ比例した出力を発生する酸素センサと、上記出力値の大幅な変動のみを一定時間計数するカウン
ト手段、または前記出力の軌跡を一定時間記録する観測
手段のどちらか一方とを備え、一定時間内における、排気ガス中の酸素濃度が大幅な変
動を呈する回数をカウントするか、一定時間の間、排気
ガス中の酸素濃度の経時変化の軌跡を記録し、上記カウント数および大幅変動した数が、一定時間内に
おける失火回数であり、軌跡が大幅変動を起こす時点が失火時期であることに基
づき失火を把握するガソリンエンジンの失火検知方法。