JPH04334767A - 火花点火機関の失火検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、火花点火式の内燃機
関（エンジン）において、点火回路の二次回路に生じさ
せた二次電圧の電圧波形により着火ミス（失火）を検出
するための失火検出装置に関する。

【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。また失火検出装置として、従来よりシリンダー
ブロックに穴を開け燃焼光センサを装着したり、スパー
クプラグの取り付け座に圧力センサを取り付けたり、点
火回路のイオン電流を測定する方法が公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに従来の方法に
おいては、装着が面倒であり、全ての車両の全ての気筒
に装着すると装着コストが増大したり、メンテナンスに
手間がかかるなどの欠点があった。この発明の目的は、
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
二次電圧の波形を検出し、この二次電圧波形を電気回路
で解析する手法により、装着、メンテナンスが容易な構
成で、正確に失火が検出できる失火検出装置の提供にあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の失火検出装置
は、点火回路の二次電圧波形検出器と、該検出器で検出
した二次電圧波形を火花放電期間を含んで設定した期間
内で積分する積分回路と、誘導放電による火花放電中の
所定時期に、短時間点火コイルの一次回路に通電し、二
次回路に逆起電力を発生させて誘導放電を停止させる誘
導放電中断手段と、前記積分回路の積分値と前記二次電
圧波形とを比較する比較手段とを備え、火花放電時にお
けるスパークプラグの火花放電間隙の抵抗値の相違によ
り、前記積分値と火花放電終了後の二次電圧波形のピー
ク値との間に生じる関係を利用して失火を判別する。

【０００５】

【発明の作用】この発明では、点火コイルから配電器を
介して、または直接スパークプラグに印加される点火回
路の二次回路を構成している高電圧コードから二次電圧
の波形を検出し、この検出した二次電圧波形を解析して
、正常着火、着火ミスおよび火花放電ミスを判別し、燃
料カットなどの機関の制御手段に出力してエミッション
の悪化防止、触媒劣化の防止、または表示手段により運
転者に警告を行なう。また機関が低回転速度で、かつ低
負荷運転のときは、正常着火時と失火時との二次電圧波
形との差が小さく、正常着火と失火との判別が困難であ
るため、誘導放電を短時間停止させることにより、二次
電圧波形に明確な差を生じさせる。

【０００６】

【発明の効果】この発明では、電圧分圧器で点火回路の
二次電圧波形を検出し、この二次電圧波形を電子回路で
解析・処理するだけで、正確な失火検出が可能である。 よって、構成が簡潔で機関への装着性に優れ、メンテナ
ンスフリーの失火検出装置が得られる。

【０００７】

【実施例】図１は、点火コイル１、配電器（デストリビ
ュータ）２、スパークプラグ３を備えた内燃機関の点火
装置１００を示し、点火コイル１の一次回路１１には一
次電流断続手段（ジグナルジェネレータ）４が設けられ
、二次回路１２には、二次電圧波形検出器５と、失火判
別回路６とが接続されている。この実施例では、一次電
流断続手段４が二次回路に逆起電力を発生させて誘導放
電を停止させる誘導放電中断手段となっている。一次電
流断続手段４は、機関のクランク角を検出し、機関の負
荷および回転速度に適応した点火進角となるよう一次電
流を断続する。二次電圧波形検出器５は、点火コイルの
二次回路１２に近接して配された高インピーダンス素子
５１と、該高インピーダンス素子５１とアースとの間に
接続した低インピーダンス素子５２とを有する。

【０００８】二次電圧波形検出器５は、高電圧コード１
３で生じた二次電圧を１／２０００に分圧する。これに
より２万ボルト前後の高電圧波形が１０ボルトのレベル
に下げられ失火判別回路６に入力する。

【０００９】失火判別回路６は、オペレーションアンプ
リファイヤー（オペアンプ）６１、およびその出力の分
圧回路６２と前記オペアンプ６１の出力の積分回路６３
と、分圧回路６２による分圧値と、積分回路６３の積分
値とを比較するコンパレータ６４とからなる。分圧回路
６２は、抵抗Ｒ１　と抵抗Ｒ２　とを直列接続してなり
、積分回路６３は、抵抗Ｒ３　とコンデンサＣ１　とを
直列接続してなる。コンパレータ６４の出力は、マイク
ロコンピュータまたはパルス巾判別回路６５に出力され
る。

【００１０】二次電圧波形検出器５の電圧波形は、図２
に■に示す如く二次回路１２の電圧波形がほぼそのまま
分圧された波形となる。二次回路１２には、放電間隙の
絶縁破壊により１００アンペアのオーダーで１ノナ秒間
程度の容量放電が生じ、これにつづき、５０ミリアンペ
ア程度で１ミリ秒間前後の誘導放電が生じる。電圧波形
も、容量放電成分と、それに続く誘導放電成分となる。

【００１１】この誘導放電成分は、スパークプラグ３で
火花放電がなされ、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と、火花放電が生じたが着火がな
されなかった場合とでは、スパークプラグ３の火花放電
間隙の電気抵抗が異なるため、それぞれにおける誘導放
電終了後の二次電圧波形が相違する。

【００１２】機関が低負荷でかつ低回転速度以外で運転
されている状態では、着火が正常になされたとき、着火
直後に放電間隙付近で燃焼中の混合気がイオン化し、電
気抵抗が小さくなっている。従って誘導放電電圧は、低
電圧ｖ１　でなされるとともに、点火回路（主に点火コ
イル１）に蓄えられた電気エネルギーがほぼ完全に放出
されるまでなされる。よって誘導放電停止後の二次電圧
の高まりは小さく、放電後の低いピーク波形ｙ１　が生
じ、平均的には電圧波形ａ１　の如くなる。

【００１３】着火ミスが生じたときは、放電間隙の抵抗
が大きいために容量放電につづく誘導火花放電は短時間
で終了し、点火回路には比較的大きな電気エネルギーが
残る。このため放電電圧波形ａ２　は、容量放電、およ
びこれにつづく誘導放電による火花放電中の低電圧ｖ２
　につづき、火花放電停止後に急激に大きなピーク波形
ｙ２　が発生する。

【００１４】しかるに、機関が低負荷で、かつ低回転速
度で運転されているときは、機関の燃焼室内の気流がゆ
るやかなため、火花放電が持続し易く、失火時でも点火
コイル１に電気エネルギーがほとんど残らない程度に火
花放電が持続する。このため、火花放電持続時間中に、
０．１ｍｓから０．５ｍｓ程度の短時間、点火コイルの
一次回路１１に通電する。これにより二次回路１２に放
電持続電圧と逆極性の電圧を発生させると、火花放電は
一時的に停止する。火花放電間隙の付近に火炎核が存在
する場合は、通電停止後すぐ二次電圧が昇圧し火花放電
が再開する。これに対し、失火時のように火炎核が無い
場合は放電は再開できず、その時点で点火コイルに残っ
ている電気エネルギーによりかなり大きな二次電圧波形
が発生する。

【００１５】この実施例では、一次電流断続手段４は、
図２の■に示す波形図の如く一次電流を断電したのち、
たとえば１．５ミリ秒（ｍｓ）後に、０．２ｍｓの短時
間一次電流を通電する。これにより二次電圧は、容量放
電のピークＰにつづく誘導放電のなだらかな波形の途中
に、逆起電力Ｖが生じ、一旦火花放電が停止する。従っ
て、機関が低負荷で、かつ低回転速度で運転されている
ときも二次電圧波形に明確な差が生じ、正確な失火判別
が可能である。なお、この一次電圧１１への短時間の通
電は、機関の低負荷、低速回転のときのみなされても良
く、全運転時になされても良い。

【００１６】前記分圧器により分圧された■点の二次電
圧波形ａは、オペアンプ６１により増幅反転され、さら
に分圧回路６２で分圧されコンパレータ６４の一方の入
力とされる。分圧点■の波形図をｂに示す。オペアンプ
６１の出力は、積分回路６３の抵抗Ｒ１　を介してコン
デンサＣ１　に充電される。抵抗Ｒ１　とコンデンサＣ
１　との中間点■における充電電圧の電圧波形ｃを示す
。コンパレータ６４は、上記分圧された電圧ｂおよび積
分された電圧波形ｃを比較し、出力端子■にパルス波形
ｄを出力する。

【００１７】正常に着火がなされたときは、積分電圧波
形ｃ１　のレベルは容量放電時を除いて分圧波形ｂ１　
のレベルより低くなるように設定する。このため、コン
パレータ６４の出力端子■に１つの短いパルスｄ１もし
くは、パルスｄ１　に加えてもう一つの短いパルスｄ３
　が出力される。着火ミスが生じたときは積分電圧波形
ｃ２　の内、容量放電時とピーク波形ｐ２　とが分圧波
形ｂ２　のレベルを上回るよう設定する。このため、出
力端子■に短いパルスｄ２　と長いパルスＤ２　が生じ
る。

【００１８】出力端子■に生じるパルスの内、容量放電
に起因するパルスｄ１　、ｄ２　、ｄ３　は点火コイル
の共振周期に対して波長が短い。これにたいし、着火ミ
スのときに発生するパルスＤ２　は上記共振周期の１／
４以上に達するように設定できる。着火ミスの判別は、
たとえばマイクロコンピュータまたはパルス巾判定回路
５５が、出力端子■に共振周期の１／４以上のパルスが
生じたとき失火したと判別することによりなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の失火検出装置を装着した火花点火機
関の点火回路図である。

【図２】二次電圧検出器の作動説明のための波形図であ
る。

【符号の説明】

１　　点火コイル ２　　配電器 ３　　スパークプラグ ４　　一次電流断続手段 ５　　二次電圧波形検出器 ６　　失火判別回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　点火回路の二次電圧波形検出器と、該
   検出器で検出した二次電圧波形を火花放電期間を含んで
   設定した期間内で積分する積分回路と、誘導放電による
   火花放電中の所定時期に、短時間点火コイルの一次回路
   に通電し、二次回路に逆起電力を発生させて誘導放電を
   停止させる誘導放電中断手段と、前記積分回路の積分値
   と前記二次電圧波形とを比較する比較手段とを備え、火
   花放電時におけるスパークプラグの火花放電間隙の抵抗
   値の相違により、前記積分値と火花放電終了後の二次電
   圧波形のピーク値との間に生じる関係を利用して失火を
   判別する火花点火機関の失火検出装置。