JPH04359131A - ガソリン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、ガソリン機関（エン
ジン）において、正常に着火したとき、着火ミス（失火
）が生じたとき、およびスパークプラグのくすぶりが生
じたとき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。さら
にスパークプラグの絶縁碍子の表面にカーボンなど導電
物質が付着して、スパークプラグの奥部で火花放電が生
じたり、飛火ミスが生じる、いわゆるくすぶりが発生し
たときも、失火や着火遅延の原因となるため、早期に検
出することが望まれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法においては
、センサの装着が面倒であったり、イオン電流を検出す
るために高圧ダイオードが必要であったりし、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、装着、メンテナンスが容易な構成で、正確にス
パークプラグのくすぶり、および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、スパークプラグのくすぶり検出のため、点火コイル
と、その一次回路に流す電流を断続する一次電流断続手
段と、機関に装着されるスパークプラグとを備えた点火
装置を有するガソリン機関に装着される失火検出装置で
あって、一次電流断続手段により、二次回路に発生した
点火用二次電圧を検出するための分圧器と、分圧された
前記点火用二次電圧（火花放電）波形を検出する二次電
圧検出回路と、該二次電圧波形のうち設定レベル以上の
電圧の巾により、スパークプラグのくすぶりを判別する
判別回路とからなる構成を採用した。また、この発明の
失火検出装置は、ガソリン機関の失火検出とスパークプ
ラグのくすぶり検出のため、点火コイルと、その一次回
路に流す電流を断続する一次電流断続手段と、点火コイ
ルの二次回路に設けたシリーズギャップまたは逆流防止
ダイオードと、機関に装着されるスパークプラグとを備
えた点火装置を有するガソリン機関に装着される失火検
出装置であって、スパークプラグでの誘導放電による火
花放電中または放電直後の所定時期に、点火コイルの一
次回路に通電するとともに一定時間後該通電を遮断し、
二次回路に失火検出用二次電圧を発生させ、スパークプ
ラグ静電容量に充電するイオン電流検出電圧発生手段と
、一次電流断続手段により、二次回路に発生した点火用
二次電圧、および前記失火検出用二次電圧の検出するた
めの分圧器と、分圧された前記点火用二次電圧波形のう
ち設定レベル以上の電圧の巾と、イオン電流検出波形の
減衰時間を検出する二次電圧検出回路と、前記電圧の巾
によりスパークプラグのくすぶりを判別し、前記二次電
圧の減衰時間の長さにより失火を判別する判別回路とか
らなる構成を採用した。

【０００５】

【発明の作用および効果】この発明では、火花放電期間
中の誘導放電期間の途中または終了後に、点火コイルの
一次回路に一次電流を短時間流す。この通電の遮断後、
二次電圧は、再び昇圧するが、この再昇圧二次電圧のレ
ベルを配電器のローターギャップなどシリーズギャップ
の絶縁破壊が可能な大きさ（５〜７キロボルト）にコン
トロールする。これによりスパークプラグに電圧が印加
され、スパークプラグの静電容量が充電される。この充
電電荷の放電時間は、スパークプラグの火花放電間隙に
、燃焼により生成したイオンの有無によって異なる。 従って失火を、火花放電の中断終了後の二次電圧減衰時
間により判別できる。また、火花放電波形は、くすぶり
が発生したときには正常に火花放電した場合と比較して
、火花放電電圧の降圧がなだらかとなるか、または二次
電圧の昇圧が低く火花放電できない。このため、たとえ
ば二次電圧をピークホールドし、その後の該ピーク値の
１／３のレベルに電圧降下するまでの巾を測定すること
により、くすぶりの発生が検出できる。このため、燃焼
光センサ、圧力センサ、高圧ダイオードは不要であり、
構成が簡潔でエンジンへの装着性に優れ、実用性の高い
失火検出装置が得られる。

【０００６】

【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を示す。点火コイル１の一次回路１１は、車
載電源Ｖと、一次電流断続手段４に接続され、二次回路
１２は、前記配電器２を介してスパークプラグ３に接続
されている。配電器２のローターギャップ２１とスパー
クプラグ３の火花放電間隙３１との間の二次回路１２に
は、分圧器５と、二次電圧レベル検出回路６と、失火判
別回路７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がスパークプラグの浮遊静電容量に充電す
るイオン電流検出電圧発生手段となっている。

【０００７】一次電流断続手段４は、スイッチング素子
４１およびシグナルジェネレータ４２からなり、エンジ
ンのクランク角およびスロットル開度を検出し、火花放
電時期がエンジン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。分圧器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】この実施例では、分圧器５は、高インピー
ダンス素子５１として二次回路１２の高電圧リードとの
間に１ｐＦ（ピコファラッド）静電容量を生じるよう配
設された導電体からなるセンサが使用され、低インピー
ダンス素子５２として３０００ｐＦの静電容量のコンデ
ンサを用い、二次回路に生じた二次電圧を１／３０００
程度に分圧する。この場合、コンデンサ（５２）に放電
回路を形成する２メガオームの抵抗５３を並列接続する
と、分圧器５の時定数が６ｍｓ（ミリ秒）となり、後記
する３ｍｓという比較的長い減衰時間の判別が確実にで
きる。これにより最高３万ボルト前後の高電圧波形が１
０ボルトのレベルに下げられ二次電圧検出回路６に入力
する。

【０００９】二次電圧検出回路６は、前記シグナルジェ
ネレータ４２の一次電圧のオン（ハイレベルへの反転）
信号でリセットされるピークホールド回路６１と、その
出力を例えば１／３に分圧して基準電圧ｖとする分圧回
路６２と、前記分圧器５の分圧と基準電圧ｖとを比較す
る比較器６３とからなり、分圧された二次電圧波形のう
ち一定レベル以上の電圧の持続時間ｔを検出する。失火
判別回路７は、予め実験または計算により求めたデータ
と前記巾（持続時間）ｔとを比較し、火花放電波形の持
続時間が設定値以上のときくすぶりと判別し、イオン電
流の持続時間が設定値以上のとき失火と判別する。

【００１０】作用を図２とともに説明する。シグナルジ
ェネレータ４２で■に示す一次電流断続のためのパルス
信号を出力し、■のごとき一次電流を一次回路１１に生
じさせる。巾ｈの大きいパルス波ａは、スパークプラグ
３で火花放電を発生させるための信号であり、これらパ
ルス波ａの終了後、０．５〜１．５ｍｓ程度の遅延時間
ｉだけ遅延した巾の小さいパルス波ｂは、スパークプラ
グ静電容量充電用電圧（イオン検出電圧）発生用の信号
である。

【００１１】シリーズギャップとしてローターギャップ
２１を使用する点火回路では、配電器のロータとサイド
エレクトロードとの近接時間が、エンジン回転速度によ
り変化する。このため、エンジンの高速運転時は、パル
ス巾ｈおよび遅延時間ｉは短く設定され、６０００ｒｐ
ｍでは火花放電持続時間は０．５〜０．７ｍｓ程度が適
当である。

【００１２】上記一次電流の断続により、二次回路１２
の点火コイル１には■に示す二次電圧が生じる。スパー
クプラグ３で正常に火花放電がなされ、着火、燃焼が生
じたときは、前記パルス波ａの終了時点で発生した高電
圧ｐにより火花放電が開始し、これにつづき誘導放電に
よるなだらかな電圧波形ｑが生じる。これに対しスパー
クプラグ３がくすぶり、火花放電が絶縁体と主体金具と
の隙間の奥で発生したときは、カーボンなど絶縁体に付
着した導電性物質の抵抗を介して火花放電が生じるので
、火花放電波形は高電圧ｐ１　につづきなだらかに降下
する電圧波形ｑ１　が生じる。またさらに絶縁抵抗が低
下したり、バッテリー電圧の低下などにより点火コイル
１の二次電圧が低すぎたりしたときは、火花放電ができ
ないため、二次電ある波形はｑ０　のように低くなだら
かな曲線となる。

【００１３】前記パルス波ｂの立ち上がりに対応し、二
次回路１２には逆起電力によるプラス波形ｒが生じて火
花放電継続中では、火花放電が中断する。この一次コイ
ルへの通電停止後、二次電圧は再昇圧し、波形ｓが現れ
る。この二次電圧の再昇圧レベルは、前記遅延時間ｉと
パルス波ｂの巾により所望に設定することができる。こ
の発明では波形ｓのレベルは、ローターギャップ２１の
絶縁破壊が可能であり、スパークプラグ３の火花放電間
隙３１に燃焼中の燃料イオンが存在しない場合には放電
が不可能となるよう、５〜７キロボルトに設定される。

【００１４】これにより、分圧器５で分圧された二次電
圧波形は、図２の■に示すごとく、火花放電波形は正常
な火花放電ｑ、くすぶりｑ１　、飛火ミスｑ０　のよう
に差異が生じる。また配電器２のローターギャップ２１
とスパークプラグ３の火花放電間隙３１との間の、主に
スパークプラグ３の静電容量（通常１０〜２０ｐＦ）に
充電された二次電圧は、■に示すごとく、正常に着火し
た場合と、失火したときとで減衰時間に差が生じる。す
なわち、失火したときは、ｓ１　の如く緩やかに降圧す
る電圧波形となり、正常着火したときは、ｓ２　の如く
急速に減衰する二次電圧波形となる。

【００１５】二次電圧レベル検出回路６は、上記火花放
電時の二次電圧波形ｐ、ｑ、ｐ１　、ｑ１　ｑ０　、お
よび失火検出時のｓ１　、ｓ２　の減衰時間をつぎのよ
うに検出する。ピークホールド回路６１は、分圧器５に
より分圧された各二次電圧波形のピーク値をホールドし
、該ピークホールド値の１／３のレベルを基準電圧とし
て、前記各二次電圧波形と基準電圧とを比較する。すな
わち、■に示すごとく、くすぶり検知のための火花放電
波形検出用の基準電圧ｖ１　および失火検出のためのイ
オン電流波形検出用の基準電圧ｖ２　と、二次電圧波形
ｐ、ｑ、ｐ１　、ｑ１　ｐ０　、およびｓ１　、ｓ２　
とを比較し、各基準電圧以上の二次電圧の時間を検出し
、パルス波ｔ１　〜ｔ５　を判別回路７に出力する。判
別回路７は、点火用二次電圧波形の設定レベル以上の値
の巾および検出用二次電圧の減衰時間である各パルス波
形の巾が、予め実験的または計算により求めたデータと
比較し、設定時間以上のとき、くすぶり（ｔ４　）、飛
火ミス（ｔ５　）または失火（ｔ２　）が生じたと判別
する。

【００１６】上記実施例においては、シリーズギャップ
として配電器２のローターギャップ２１を用いているが
、配電器を備えない、ディストリビュータ・レス・イグ
ナイタにおいては、二次回路に逆流防止ダイオードを設
ける必要がある。またイオン検出用電圧発生手段は、一
次電流断続手段とは別に設けられていても良い。なお、
スパークプラグ３の中心電極がプラスの電位であるとき
の方が、マイナスのときに比較しイオン電流がスムーズ
に流れるので、点火コイル１は、通常と逆に接続するな
どにより、二次電圧はプラスの電位に設定しておくこと
が望ましい。

【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】失火検出装置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　　分圧器 ６　　二次電圧検出回路 ７　　失火判別回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　点火コイルと、その一次回路に流す電
   流を断続する一次電流断続手段と、機関に装着されるス
   パークプラグとを備えた点火装置を有するガソリン機関
   に装着される失火検出装置であって、一次電流断続手段
   により、二次回路に発生した点火用二次電圧を検出する
   ための分圧器と、分圧された前記点火用二次電圧（火花
   放電）波形を検出する二次電圧検出回路と、該二次電圧
   波形のうち設定レベル以上の電圧の巾により、スパーク
   プラグのくすぶりを判別する判別回路とからなるガソリ
   ン機関の失火検出装置。
2. 【請求項２】　　点火コイルと、その一次回路に流す電
   流を断続する一次電流断続手段と、点火コイルの二次回
   路に設けたシリーズギャップまたは逆流防止ダイオード
   と、機関に装着されるスパークプラグとを備えた点火装
   置を有するガソリン機関に装着される失火検出装置であ
   って、スパークプラグでの誘導放電による火花放電中ま
   たは放電直後の所定時期に、点火コイルの一次回路に通
   電するとともに一定時間後該通電を遮断し、二次回路に
   失火検出用二次電圧を発生させ、スパークプラグ静電容
   量に充電するイオン電流検出電圧発生手段と、一次電流
   断続手段により、二次回路に発生した点火用二次電圧、
   および前記失火検出用二次電圧の検出するための分圧器
   と、分圧された前記点火用二次電圧波形のうち設定レベ
   ル以上の電圧の巾と、イオン電流検出波形の減衰時間を
   検出する二次電圧検出回路と、前記電圧の巾によりスパ
   ークプラグのくすぶりを判別し、前記二次電圧の減衰時
   間の長さにより失火を判別する判別回路とからなるガソ
   リン機関の失火検出装置。