JPH0381568A - 内燃機関の点火装置における異常検出装置 - Google Patents

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］ この発明は、内燃ｍＰＡの点火装置における異常検出装
置に関するものである。

［従来技術］ 内燃機関の点火装置における異常検出装置として、例え
ば、特開昭４９−５７２３１号公報にははイグニッショ
ンコイルの二次側の高電圧部の電圧信号を微分回路を介
してモニタし、所定値以上であれば点火したと判別して
いる。又、特開昭５０−５７３５号公報には上記微分回
路による飛火のモニタを行なうとともに一次電圧をモニ
タして両者の出力を比較して火花ミスを判別する回路を
動作させ、火花ミス発生時及び飛火不作動時にランプ表
示を行うようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、これらの装置は、単に異常の発生の有無を検
出するものでしかなく、その内容までは分らなかった。

この発明の目的は、単に異常の有無の検出に止まらず、
より高度な異常検出を行なうことが可能な異常検出装置
を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ この発明は、イグニションコイルの二次側の高電圧を信
号として取り出し、その信号を微分する微分回路と、前
記微分回路による微分値が所定値以下のときに異常があ
ったと判定する異常検出手段と、内燃機関の運転状態を
検知して、その運転状態に応じて前記異常検出手段によ
り検出された異常の箇所の特定、若しくは前記異常検出
手段により検出された異常の無効化を行なう判定処理手
段とを備えた内燃機−関の点火装置における異常検出ｔ
ｉ＠をその要旨とするものである。

［作用］ 異常検出手段は微分回路による微分値が所定値以下のと
きに異常があったと判定し、判定処理手段は内燃機関の
運転状態を検知して、その運転状態に応じて異常検出手
段により検出された異常の箇所の特定、若しく異常検出
手段により検出された異常の無効化を行なう。

［実流例コ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

第２図は本実施例の内燃機関の点火装置の全体ブロック
図である。同装置は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと
いう）１と点火回路２と高圧分配器３と点火栓４とから
構成されている。そして、ＥＣＵｌは点火回路２に点火
信号を送信し、点火回路２はその点火信号に基づいて高
電圧を高電圧分配器３に出力する。高圧分配器３は図示
しない内燃機関のカム軸等と同期して回転する軸に設け
たロータブラシとその内周上の適切な角度位置に配設し
た側電極によって点火回路２で発生した高電圧を各気筒
毎に配設した点火栓４に分配するようになっている。

第１図にＥＣＵｌと点火回路２の具体的な電気回路を示
す。ＥＣＵｌには判定処理手段としての超小型演算処理
装置（以下、ＭＣＵという）５が内蔵され、ＭＣＵ３は
図示しない各種の内燃機関の運転状態を示す信号を入力
するようになっている。この運転状態を示す信号は、吸
気圧センサ、吸気量センサ、エンジン冷却水温センサか
らの信号やスタータの駆動信号等である。そして、ＭＣ
Ｕ３はその情報に基づいて最適な通電時間と点火時期を
演算して点火信号を出力する。その信号線は出力バッフ
ァ回路６及びトランジスタ７を介して点火回路２の受信
側トランジスタ８のベース端子に接続されている。点火
回路２のバッフ戸回路９の入力側は受信側トランジスタ
８のコレクタ端子と接続され、又、バッファ回路９の出
力側はパワートランジスタ１０のベース端子に接続され
ている。このパワートランジスタ１０は２つのトランジ
スタ１０ａ、１０ｂをダーリントン接続することにより
形成されている。さらに、パワートランジスタ１０のコ
レクタ端子にはイグニッションコイル１１の一次側コイ
ルが接続されている。

その結果、点火の際には、各地点での波形は第３図に示
すようになる。つまり、ＭＣＵ３で演算された点火信号
（トランジスタ７のエミッタ端子（８点）での電位）は
通電の間ハイレベルで、後縁の立下りエツジが点火時期
であるという情報を持っている。点火信号を受けて点火
回路２の受信トランジスタ８のコレクタ端子電圧（ｂ点
での電位〉は点火信号と同じ位相となる。そして、バッ
ファ回路９で増幅された同位相の信号がパワートランジ
スタ１０のベースに供給され点火信号がハ５− イレベルの間導通し、イグニッションコイル１１に一次
電流が流れる。又、点火信号がハイからローレベルに変
化すると、−次電流が遮断される。

この時、イグニッションコイル１１に逆起電力が生じ、
パワートランジスタ１０のコレクタ端子（０点）は高電
圧信号を発生する。この高電圧信号がイグニッションコ
イル１１の二次側コイルとの巻数比に応じて数十ＫＶの
点火用高電圧に変換され高圧分配器３に供給される（０
点での電位）。

その結果、各気筒における点火栓４での飛火が行なわれ
る。

さらに、このような内燃機関の点火装置には異常検出装
置が備えられている。この構成を説明すると、第１図に
おいて、パワートランジスタ１０のコレクタ端子はパル
ス発生器１２と接続され、このパルス発生器１２はイグ
ニッションコイル１１の一次電圧（０点での電位〉をモ
ニタし、その電圧値が所定値より大きいとパルス信号を
出力する。このパルス発生器１２はトランジスタ１３の
ベース端子と接続され、トランジスタ１３はパル６− ス発生器１２の出力するパルス信号にて駆動する。

点火回路２のトランジスタ１３のコレクタ端子はＥＣＵ
ｌのバッファ回路１４を介してＭＣＵ３のラッチボート
ＹＩＧｆと接続されている。そして、トランジスタ１３
の駆動によりＥＣＵｌにおけるバッファ回路１４が動作
して、点火回路動作確認信号（以下、点火確認信号とい
う〉がＭＣＵ３に送信されるようになっている。尚、１
−ランジスタ１３とＭＣＵ３のラッチボートＹＩＧｆと
の間におけるバッファ回路１４には、抵抗１５とコンデ
ンサ１６よりなるＣＲ開回路、ノット回路１７が設けら
れている。

又、点火回路２のバッファ回路９の出力端子はＲ−Ｓフ
リップフロップよりなるラッチ回路１８のセット端子と
接続されている。さらに、イグニッションコイル１１の
二次側（高圧側）には抵抗１９．２０が直列に接続され
、その中間点には微分回路としての微分コンデンサ２１
が接続されている。その微分コンデンサ２１によりイグ
ニッションコイル１１の二次側電圧（ｅ点での電圧）が
微分される。

異常検出手段としての比較回路２２はオペアンプ２３と
２つの抵抗２４．２５とからなり、オペアンプ２３の非
反転入力端子には微分コンデンサ２１が接続されている
とともに、反転入力端子には抵抗２４．２５により分圧
された電圧が印加されている。さらに、オペアンプ２３
の出力端子はラッチ回路１８のリセット端子と接続され
ている。

そして、比較回路２２にて点火栓４で飛火した時の急峻
な電圧変化が検出され、その電圧検知によりラッチ回路
１８がリセットされる。

ラッチ回路１８の出力端子はＥＣＵｌのバッフ７回路１
４を介してＭＣＬＪ５の入カポ−ｔ−ＹＩＧＰと接続さ
れている。そして、ラッチ回路１８の出力レベルをバッ
フ７回路１４を介してＭＣＵ３が判別する。尚、ラッチ
回路１８とＭＣＬＩ５の入力ボートＹＩＧＰとの間にお
けるバッファ回路１４には抵抗２４とコンデンサ２５よ
りなるＣＲ開回路、ノット回路２６が設けられている。

又、第１図において、プルアップ抵抗２７及びプルダウ
ン抵抗２８は電源投入時の初期状態を得るためのもので
あり、抵抗２９．３０．ダイオード３１，３２、コンデ
ンサ３３はトランジスタ８へのサージ除去のための保護
回路であり、抵抗３４、コンデンサ３５はトランジスタ
１３へのサージ除去のための保護回路である。

次に、このように構成した異常検出装置の作用を説明す
る。

第４図には第３図におけるイグニッションコイル１１の
二次側電圧（ｅ点での電位〉での領域Ａ。

Ｂの拡大図と、微分コンデンサ２１の出力側（０点）の
電位を示す。尚、第４図は第３図に比べ時間軸を拡大し
ている。

パワートランジスタ１０のコレクタ端子電圧（０点での
電位）はパルス発生器１２のトリガ端子に接続されてい
るので、その電圧が所定電圧以上の時にパルス発生器１
２の出力端子（ｄ点）からパルスが出力される。このパ
ルスが点火確認信号としてＭＣＵ３のラッチボートＹＩ
Ｇｆに送信される。

一〇− ＭＣＵ５は点火信号を送信した後、次の点火信号を送信
するまでにラッチボートＹＩＧｆをチエツクし、入力が
あれば点火回路２は正常であると判定することができる
。そして、ＭＣＵ３はラッチボートＹＩＧｆをチエツク
した後、ラッチボートＹＩＧｆをクリアすることで点火
毎に点火回路２をモニタすることができる。この際、Ｍ
ＣＵ　５はパワートランジスタ１０又はイグニッション
コイル１１に異常が発生して一次電流のスイッチングが
できなくなると、点火確認信号が発生しなくなるので点
火回路２の故障の検出が可能となる。

さらに、ＭＣＵ３は所定時間又は所定点火回数にわたり
故障状態が継続した場合は、異常発生を異常記憶用ＲＡ
Ｍに記憶するようになっている。

これらのＭＣｔＪ５の具体的動作を第５図のフローチャ
ートにより説明すると、ステップ１００は点火確認信号
をチエツクするためのモジュール名”　Ｍ　Ｉ　Ｇ　ｆ
ｍ”で、全体プログラムの中の点火信号を出力する直前
のタイミングで実行を開始する。

ＭＣＵ３はステップ１０１で点火確認信号の立上１０− リエツジによってラッチされるラッチボートＹＩＧｆが
「１」にセットされているかチエツクして、「１」にセ
ットされていれば、即ち、点火確認信号が発生していれ
ばステップ１０２で点火確認信号のフェールカウンタＣ
ＦＩＧＦをクリア（−〇）する。又、ＭＣＵ３はステッ
プ１０１においてラッチポートＹＩＧｆが「０」のとき
はステップ１０３でフェールカウンタＣＦＩＧＦを「１
」インクリメントする。

ＭＣＵ３はステップ１０２．１０３の処理の後、ステッ
プ１０４でフェールカウンタＣＦＩＧＦが所定値Ａより
大きいか否かチエツクして、大きい場合にはステップ１
０５で故障表示フラグＸＦＩＧＦを「１」にセットし、
その後、ステップ１０６で故障記憶フラグＸＢＦＩＧＦ
を「１」にセットする。ここで、故障表示フラグＸＦＩ
ＧＦが［１」のときは、ＭＣＵ３が他のルーチンで図示
しない故障ランプを点灯し、又、故障記憶フラグＸＢＦ
ＩＧＦが「１」のときは電源が接続されている限り異常
ありという内容を記憶しつづける。

ＭＣＵ３はステップ１０４においてフェールカウンタＣ
ＦＩＧＦが所定値Ａより小さい場合はステップ１０７で
故障表示フラグＸＦ　ＩＧＦをクリア（−〇）する。Ｍ
ＣＵ３はステップ１０６，１０７の処理の後、ステップ
１０８で次の点火確認信号の入力に備えてラッチポート
ＹＩＧｆをリセッｈ（＝Ｏ）する。

このような処理によって点火毎に点火確認信号をチエツ
クして所定点火回数連続して入力がなかった場合に点火
確認信号系（点火回路２の動作系）が異常として記憶す
る。

又、点火回路２が正常に作動している時、微分コンデン
サ２．１には点火栓４に加えられるイグニッションコイ
ル１１の二次側高電圧が加わり、通常点火栓４で飛火し
た時、第３図のＡ部のように、高電圧が急変するところ
で微分コンデンサ２１の端子（ｈ点〉に大きな電圧が発
生する。この微分電圧の大きさが比較回路２２で所定電
圧と比較され、充分大きい場合は比較回路２２の出力端
子（ｆ点）から立上がった信号が出力されるとともに、
この信号によりラッチ回路１８がリセットされる。この
ラッチ回路１８は点火信号の立上りエツジ（通電開始）
でセットされるので、ラッチ回路１８の出力端子〈０点
〉からはほぼ点火信号に同期した信号が出力される。こ
の信号が点火栓動作確認信号（以下、点火栓確認信号と
いう）としてＭＣＵ３に送信される。よって、ＭＣＵ３
は点火信号の通電開始を出力する直前にこの信号レベル
を確認し、ローレベルであれば点火栓４の動作系が正常
と判定することが可能となる。

この際、高電圧分配器３から点火栓４に接続するハイテ
ンションコードが外れていたり点火栓４の電極が異常に
摩耗してギャップが拡がっている場合は、特定気筒のみ
飛火できなくなり、第３図の８部のように、オープン波
形となる。よって、第４図に示すように、微分コンデン
サ２１による微分波形（ｈ点での電位）は緩かな変化と
なり、比較回路２２からリセットパルスが発生しなくな
る。その結果、ＭＣＵ３は通電開始処理をする前に入力
ポートＹＩＧＰをチエツクした時、０点の１３− 信号レベルがハイレベルとなっているので点火栓系統の
異常を検出することが可能となる。

ＭＣＵ３によるこの点火栓系統の異常の検出を第５図に
より説明する。

ステップ１０９は点火栓Ｍｒ　Ｒ１１部をチエツクする
ためのモジュール名”ＭＩＧＶｍ”で、ステップ１００
のモジュールに続いて実行する。

まず、ＭＣＵ３はステップ１１０で内燃機関の次の気筒
のデータくカウンタＣＣＹ　ＣＬ、異常発生頻度カウン
タＣＦＩＧＰ、連続異常発生カウンタＣＦＩＧＰ２等の
各データ）を読み出すとともに、カウンタＣＣＹ　ＣＬ
を「１」インクリメントした後、各気筒での処理を開始
する。ここで、カウンタＣＣＹＣＬ、異常発生頻度カウ
ンタＣＦＩＧＰ、連続異常発生カウンタＣＦＩＧＰ２は
それぞれ各気筒毎に予め用意されているものである。

ＭＣＵ３はステップ１１１で点火栓確認信号く０点での
電位）の立上りエツジによってラッチされる入力ポート
ＹＩＧＰが「１」にヒツトされているかチエツクする。

そして、ＭＣＵ３は「１」　４− にセットされていれば、即ち、点火栓確認信号が発生し
ていれば、ステップ１１２で連続異常発生カウンタＣＦ
ＩＧＰ２をデクリメントするとともに、負にならないよ
うガードする。又、ＭＣＵ３はステップ１１１において
入力ポートＹＩＧＰがｒＯＪであるとステップ１１３で
異常発生頻度カウンタＣＦＩＧＰを「１」インクリメン
トするとともに、連続異常発生カウンタＣＦＩＧＰ２を
「１」インクリメントする。

ここで、連続異常発生カウンタＣＦＩＧＰ２は連続して
発生する異常をカウントするとともに、異常発生頻度カ
ウンタＣＦＩＧＰは所定の点火回数の間に異常が何回発
生したかをカウントするものである。

次に、ＭＣＵ３はステップ１１４で気筒ナンバ毎のカウ
ンタＣＣＹＣＬが所定値Ｃ以上であるかチエツクし、Ｃ
以下である時はステップ１２４に移行する。ＭＣＵ３は
ステップ１１４においてカウンタＣＣＹＣＬがＣ以上で
あると、ステップ１１５でカウンタＣＣＹＣＬを初明値
（＝Ｏ）にし、さらに、ステップ１１６でスタータの入
力状態を示すポートデータＹＳＴＡが「１」、即ち、ス
タータ・オンであるかチエツクする。

ＭＣＵ３はステップ１１６でスタータ・オンであればス
テップ１１７で連続異常発生カウンタＣＦＩＧＰ２が所
定値（＝Ｄ＞以上であるかチエツクし、Ｄ以下である場
合はステップ１２３に移行する。即ち、点火栓Ｍｃ認信
号の入力がない状態のうちスタータがオンで、かつ連続
的に異常が発生していない時は、異常ではないと判別す
る。つまり、冷間の始動時に点火栓確認信号が不特定な
周期で出力されない場合には、冷間時には飛火するのに
必要な電圧（要求電圧）が高く、かつ、燃料の気化が悪
いため液滴燃料が点火栓電極に付着して飛火しない場合
があるので、異常とは判定しない。

ＭＣＵ３はステップ１１６でスタータ・オンでないとき
、及びステップ１１７で連続異常発生カウンタＣＦＴＧ
Ｐ２が所定値り以上であると、ステップ１１８で異常発
生頻度カウンタＣＦＩＧＰが所定値Ｅより大きいか判別
し、Ｅ以下の時はステップ１２３に移行する。即ち、所
定点火回数Ｃの間に点火栓確認信号の入力がない状態が
Ｅ以下であれば故障ではないと判定する。

ＭＣＵ３はステップ１１８で異常発生頻度カウンタＣＦ
ＩＧＰがＥより大きい時はステップ１１９で吸気量セン
リー若しくは吸気圧センサにより求めた負荷の大きさし
ＯＡＤが所定値「（例えば、１サイクル当たりの最大吸
気量の７０％）以上であるか否かを判別する。ＭＣＵ３
は負荷ＬＯＡＤがＥ以下の時はステップ１２０でハイテ
ンションコードの異常記憶フラグＸＢＦＩＧＨＣをセッ
ト（＝１）Ｌ、さらに、ステップ１２３に移行する。

即ち、所定点火回数Ｃの間に点火栓確認信号の入力がな
い状態がＥ以上で、かつ、軽負荷状態である場合にハイ
テンションコード族は又は断線が発生したと判定して、
その内容を記憶する。

これは、点火栓４で飛火するのに必要な電圧（要求電圧
）は、パッシェンの法則によりシ・リング内の混合気の
圧力が高くなるほど、高くなる。

１７− よって、軽負荷時く混合圧が低い時）に特定気筒毎に点
火栓確認信号がない時は、要求電圧が低いにも拘らず、
飛火できないのはハイテンションコード族は又は断線が
発生しているものとみなす。

又、ＭＣＵ３はステップ１１９で負荷ＬＯＡＤが１以上
の時は、ステップ１２１でハイテンションコードの異常
記憶フラグＸ　Ｂ　Ｆ　Ｉ　Ｇ　ＬＩ　Ｃｈ＜　セット
（＝１〉されているか確認し、セットされていない時は
ステップ１２２で点火栓４の異常記憶フラグＸＢＦＩＧ
ＰＬをセット（−１〉する。即ち、所定点火回数Ｃの間
に点火確認信号のない状態がＥ以上で、かつ、高負荷状
態であり、しかもハイテンションコードの異常の記憶が
なされていない場合に、点火栓４の異常摩耗であると判
定しその異常状態を記憶する。つまり、パッシェンの法
則により点火栓電極のギャップがひろがると、点火栓４
で飛火するのに必要な電圧（要求電圧〉が高くなり、高
負荷時に（混合圧が高い時に）飛火しにくくなくなるの
で、点火栓４の電極の異常摩耗であると判定する。

１８− 尚、冷間始動時に特定気筒毎に点火栓確認信号がない場
合にも、点火栓４の電極の異常摩耗であると判定しても
よい。

ＭＣＵ３はステップ１２３で点火栓確認信号の異常発生
頻度カウンタＣＦＩＧＰと連続異常発生カウンタＣＦＩ
ＧＰ２をそれぞれ初期値ｒＯＪにし、ステップ１２４で
点火栓確認信号の入力ボートＹＩＧＰをリセット（＝Ｏ
）する。

そして、ハイテンションコードの異常記憶フラグＸＢＦ
ＩＧＨＣがセット（−１〉されていれば、ＭＣＵ３が他
のルーチンで図示しないハイテンションコード異常用ラ
ンプを点灯させる。又、点火栓４の異常記憶フラグＸＢ
Ｆ　ＩＧＰＬがセット（＝１〉されていれば、ＭＣＵ３
が他のルーチンで図示しない点火栓異常用ランプを点灯
させるようになっている。

このように本実施例では、微分コンデンサ２１（微分回
路）によりイグニションコイル１１の一次側の高電圧を
信号として取り出してその信号が微分され、比較回路２
２（異常検出手段）により微分値が所定値以下のときに
異常があったと判定し、さらに、ＭＣＵ５（判定処理手
段）により内燃機関の運転状態を検知して、その運転状
態に応じて比較回路２２により検出された異常の箇所の
特定及び比較回路２２により検出された異常の無効化を
行なうようにした。即ち、軽負荷時（混合圧が低い時〉
に特定気筒毎に点火栓確認信号が出力されないとハイテ
ンションコード抜は又は断線であると判定するとともに
、高負荷時に特定気筒毎に点火栓確認信号が出力されな
い時は点火栓４の異常摩耗であると判定し、さらに、冷
間の始動時に点火栓′ＭＩ認信号が不特定な周期で出力
されない時は異常ではないと判定して誤検出を防ぐ。

その結果、従来装置では単に異常の発生の有無を検出す
るものでしかなく、その内容までは分らなかったが、本
実施例の異常検出装置では、異常の有無の検出に止まら
ず、より高度な異常検出を行なうことが可能となる。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、イグニッションコイル１１の次側電圧の取り出
しは抵抗１９．２０を介して直接取り込む方法の他に、
ハイテンションコード外周にコイルを設け、誘導によっ
て得てもよい。又、飛火の微分電圧の判定レベルはオー
プンの他に煤による燻り時のリークも判定できる値とし
てもよい。

さらに、上記実施例では機械的な高電圧分配としたが点
火回路を複数個備えた低電圧分配方式でも同様に判定で
きる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、単に異常の有無
の検出に止まらず、より高度な異常検出を行なうことが
可能となる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の内燃機関の点火装置における異常検出
装置の電気的構成を示す図、第２図は内燃ｍａの点火装
置のブロック図、第３図は各種信号を示す図、第４図は
各種信号を示す図、第５図は作用を説明するためのフロ
ーチャートである。 ５は判定処理手段としてのＭＣＵ、１１はイブ−２１＝ ニションコイル、２１は微分回路としての微分コンデン
サ、２２は異常検出手段としての比較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、イグニシヨンコイルの二次側の高電圧を信号として
   取り出し、その信号を微分する微分回路と、前記微分回
   路による微分値が所定値以下のときに異常があったと判
   定する異常検出手段と、内燃機関の運転状態を検知して
   、その運転状態に応じて前記異常検出手段により検出さ
   れた異常の箇所の特定、若しくは前記異常検出手段によ
   り検出された異常の無効化を行なう判定処理手段とを備
   えたことを特徴とする内燃機関の点火装置における異常
   検出装置。