JPH05121144A - ガソリン機関の失火検出装置 - Google Patents
ガソリン機関の失火検出装置Info
- Publication number
- JPH05121144A JPH05121144A JP4542892A JP4542892A JPH05121144A JP H05121144 A JPH05121144 A JP H05121144A JP 4542892 A JP4542892 A JP 4542892A JP 4542892 A JP4542892 A JP 4542892A JP H05121144 A JPH05121144 A JP H05121144A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- misfire
- spark plug
- circuit
- secondary voltage
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P2017/006—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines using a capacitive sensor
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 装着、メンテナンスが容易な構成で、各気筒
ごとの失火が正確に検出できるガソリン機関の失火検出
装置の提供。 【構成】 絶縁碍子の先端から突出している中軸の突出
部の表面積が２５ｍｍ2 以上であるスパークプラグ３
と、スパークプラグ３での火花放電後の所定時期に、二
次回路１２に失火検出用二次電圧を発生させてスパーク
プラグ浮遊静電容量に充電する失火検出用二次電圧発生
手段４と、二次電圧の分圧を検出する分圧器５と、分圧
された前記失火検出用二次電圧の減衰特性を検出する二
次電圧検出回路６と、該二次電圧の減衰特性により、失
火を判別する失火判別回路７とからなる。
ごとの失火が正確に検出できるガソリン機関の失火検出
装置の提供。 【構成】 絶縁碍子の先端から突出している中軸の突出
部の表面積が２５ｍｍ2 以上であるスパークプラグ３
と、スパークプラグ３での火花放電後の所定時期に、二
次回路１２に失火検出用二次電圧を発生させてスパーク
プラグ浮遊静電容量に充電する失火検出用二次電圧発生
手段４と、二次電圧の分圧を検出する分圧器５と、分圧
された前記失火検出用二次電圧の減衰特性を検出する二
次電圧検出回路６と、該二次電圧の減衰特性により、失
火を判別する失火判別回路７とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガソリン機関におい
て、正常に着火したときと着火ミス（失火）が生じたと
きとで、スパークプラグの火花放電間隙の抵抗値が相違
することを利用した失火検出装置に関する。
て、正常に着火したときと着火ミス（失火）が生じたと
きとで、スパークプラグの火花放電間隙の抵抗値が相違
することを利用した失火検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンなどのガソリン機関で
は、排気浄化および燃費向上の要請が増大しており、こ
のためには、機関の全ての各気筒ごとに着火状態を検出
し、失火防止対策のできることが望ましい。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。
は、排気浄化および燃費向上の要請が増大しており、こ
のためには、機関の全ての各気筒ごとに着火状態を検出
し、失火防止対策のできることが望ましい。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】従来の方法において
は、センサの装着が面倒であり、またイオン電流を検出
するために高圧ダイオードが必要で、機関の全ての気筒
に装着すると装着コストが増大し、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、各気筒ごとの失火が
正確に検出できるガソリン機関の失火検出装置の提供に
ある。
は、センサの装着が面倒であり、またイオン電流を検出
するために高圧ダイオードが必要で、機関の全ての気筒
に装着すると装着コストが増大し、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、各気筒ごとの失火が
正確に検出できるガソリン機関の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】この発明のガソリン機関
の失火検出装置は、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、前記点火コイルの
二次回路に設けたシリーズギャップと、機関に装着され
るスパークプラグとを備えたガソリン機関の失火検出装
置であって、絶縁碍子の先端から突出している中軸の突
出部の表面積が２５ｍｍ2 以上であるスパークプラグ
と、前記スパークプラグでの火花放電後の所定時期に、
二次回路に失火検出用二次電圧を発生させてスパークプ
ラグ浮遊静電容量に充電する失火検出用二次電圧発生手
段と、二次電圧の分圧を検出する分圧器と、分圧された
前記失火検出用二次電圧の減衰特性を検出する二次電圧
検出回路と、二次電圧の減衰特性により、失火を判別す
る失火判別回路とからなる。請求項２に記載のガソリン
機関の失火検出装置は、前記スパークプラグのＮｉ合金
製母材に良熱伝導金属芯を配した中軸を、突出部の長さ
Ｌと、中軸先端面と芯先端との間（芯のない部分）の長
さｎとの割合を、芯のない部分の全表面積が、前記突出
部の全表面積の半分より小さくなる。請求項３に記載の
ガソリン機関の失火検出装置における前記スパークプラ
グの中軸の突出部は、負極性とするように接続した。
の失火検出装置は、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、前記点火コイルの
二次回路に設けたシリーズギャップと、機関に装着され
るスパークプラグとを備えたガソリン機関の失火検出装
置であって、絶縁碍子の先端から突出している中軸の突
出部の表面積が２５ｍｍ2 以上であるスパークプラグ
と、前記スパークプラグでの火花放電後の所定時期に、
二次回路に失火検出用二次電圧を発生させてスパークプ
ラグ浮遊静電容量に充電する失火検出用二次電圧発生手
段と、二次電圧の分圧を検出する分圧器と、分圧された
前記失火検出用二次電圧の減衰特性を検出する二次電圧
検出回路と、二次電圧の減衰特性により、失火を判別す
る失火判別回路とからなる。請求項２に記載のガソリン
機関の失火検出装置は、前記スパークプラグのＮｉ合金
製母材に良熱伝導金属芯を配した中軸を、突出部の長さ
Ｌと、中軸先端面と芯先端との間（芯のない部分）の長
さｎとの割合を、芯のない部分の全表面積が、前記突出
部の全表面積の半分より小さくなる。請求項３に記載の
ガソリン機関の失火検出装置における前記スパークプラ
グの中軸の突出部は、負極性とするように接続した。
【０００５】
【発明の作用および効果】この発明では、スパークプラ
グでの火花放電終了後の所定時期に、失火検出のための
二次電圧を発生させる。この失火検出用二次電圧のレベ
ルは、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（４〜５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、スパークプラグの浮遊静電容量（１０〜２０ピコ
ファラッド）に充電される。この充電電荷の減衰特性
は、スパークプラグの火花放電間隙に、燃焼により生成
した燃料分子のイオンが高密度で存在するか否かで大き
く異なるとともに、イオンが存在する場合においては、
イオン電流の放電電極となるスパークプラグの電極の面
積により左右される。
グでの火花放電終了後の所定時期に、失火検出のための
二次電圧を発生させる。この失火検出用二次電圧のレベ
ルは、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（４〜５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、スパークプラグの浮遊静電容量（１０〜２０ピコ
ファラッド）に充電される。この充電電荷の減衰特性
は、スパークプラグの火花放電間隙に、燃焼により生成
した燃料分子のイオンが高密度で存在するか否かで大き
く異なるとともに、イオンが存在する場合においては、
イオン電流の放電電極となるスパークプラグの電極の面
積により左右される。
【０００６】従って、火花放電の終了後にスパークプラ
グの静電容量に充電された失火検出用二次電圧の減衰特
性を検出し、この減衰特性と、あらかじめ運転条件に応
じて測定または計算により求めたデータとを比較するこ
とにより、失火の有無が判別できる。このとき、露出面
積が外側電極に比べて小さいスパークプラグにおける中
心電極の露出面積を２５ｍｍ2 以上とすると、イオン電
流が円滑に流れ、気筒内の燃焼気流の状態によるイオン
電流の導通不良が低減でき、失火検出精度が向上でき
る。このため燃焼光センサ、圧力センサ、高圧ダイオー
ドが不要であり、構成が簡潔で機関への装着性に優れ、
各気筒ごとに正確に失火の検出できる実用性の高い失火
検出装置が得られる。
グの静電容量に充電された失火検出用二次電圧の減衰特
性を検出し、この減衰特性と、あらかじめ運転条件に応
じて測定または計算により求めたデータとを比較するこ
とにより、失火の有無が判別できる。このとき、露出面
積が外側電極に比べて小さいスパークプラグにおける中
心電極の露出面積を２５ｍｍ2 以上とすると、イオン電
流が円滑に流れ、気筒内の燃焼気流の状態によるイオン
電流の導通不良が低減でき、失火検出精度が向上でき
る。このため燃焼光センサ、圧力センサ、高圧ダイオー
ドが不要であり、構成が簡潔で機関への装着性に優れ、
各気筒ごとに正確に失火の検出できる実用性の高い失火
検出装置が得られる。
【０００７】スパークプラグの中心電極の露出面積を２
５ｍｍ2 以上とすると、露出面積が大きいため、受熱面
積の増大により中軸先端の温度が過昇温し、プレイグニ
ッションが発生し易くなる。このため、請求項２の構成
では、良熱伝導金属製芯の先端を中軸先端に近く設定
し、熱引きを良くしている。これにより、受熱面積の増
大に伴うスパークプラグの熱価の低下と、中軸自体の耐
久性の低下を防止できる。
５ｍｍ2 以上とすると、露出面積が大きいため、受熱面
積の増大により中軸先端の温度が過昇温し、プレイグニ
ッションが発生し易くなる。このため、請求項２の構成
では、良熱伝導金属製芯の先端を中軸先端に近く設定
し、熱引きを良くしている。これにより、受熱面積の増
大に伴うスパークプラグの熱価の低下と、中軸自体の耐
久性の低下を防止できる。
【０００８】請求項３のマイナス極性に接続された中心
電極は、火炎中のプラスイオンが中心電極に引き寄せら
れ、電荷の交換をすることにより電流が流れる。この時
プラスイオンは、電子に比較して質量が大きく動きが遅
く中心電極の周りに滞留していると考えられる。このた
め律速は、プラスイオン側のスピードによると考えられ
る。この発明のようにスパークプラグの中心電極の露出
面積を２５ｍｍ2 以上とすると、露出面積が大きいた
め、多くの動きの遅いプラスイオンを引き寄せることが
できるために二次電流が増大して減衰特性が明確とな
る。
電極は、火炎中のプラスイオンが中心電極に引き寄せら
れ、電荷の交換をすることにより電流が流れる。この時
プラスイオンは、電子に比較して質量が大きく動きが遅
く中心電極の周りに滞留していると考えられる。このた
め律速は、プラスイオン側のスピードによると考えられ
る。この発明のようにスパークプラグの中心電極の露出
面積を２５ｍｍ2 以上とすると、露出面積が大きいた
め、多くの動きの遅いプラスイオンを引き寄せることが
できるために二次電流が増大して減衰特性が明確とな
る。
【０００９】
【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とに接続され、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３での火花放電後にスパーク
プラグ３の浮遊静電容量に充電する失火検出用二次電圧
発生手段を兼ねている。
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とに接続され、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３での火花放電後にスパーク
プラグ３の浮遊静電容量に充電する失火検出用二次電圧
発生手段を兼ねている。
【００１０】スパークプラグ３は図２に示す如く、先端
面にＬ字形の外側電極３２が溶接された筒状の主体金具
３３に、軸穴３４付き絶縁碍子３５嵌め込み、軸穴３４
に先端部を突出させて中軸３６を貫設してなる。中軸３
６は、マイナス極性とされ、ニッケル（Ｎｉ）合金製母
材３７の中心に、良熱伝導金属芯３８を配してなる。母
材３７は、耐酸化性および高温強度に優れる１０〜２０
重量％のクロム（Ｃｒ）を含むＮｉ合金または純Ｎｉを
使用する。また芯３８は純銅（Ｃｕ）、０．２５重量％
アルミニウム（Ａｌ）を含むＣｕ合金または銀（Ａｇ）
が好適に使用できる。
面にＬ字形の外側電極３２が溶接された筒状の主体金具
３３に、軸穴３４付き絶縁碍子３５嵌め込み、軸穴３４
に先端部を突出させて中軸３６を貫設してなる。中軸３
６は、マイナス極性とされ、ニッケル（Ｎｉ）合金製母
材３７の中心に、良熱伝導金属芯３８を配してなる。母
材３７は、耐酸化性および高温強度に優れる１０〜２０
重量％のクロム（Ｃｒ）を含むＮｉ合金または純Ｎｉを
使用する。また芯３８は純銅（Ｃｕ）、０．２５重量％
アルミニウム（Ａｌ）を含むＣｕ合金または銀（Ａｇ）
が好適に使用できる。
【００１１】中軸３６は、絶縁碍子３５の先端からの突
出部３９の全表面積（露出面積）が２５ｍｍ2 以上とな
るように設定されている。また突出部３９の長さＬと、
中軸先端面３９Ａと芯３８の先端３８Ａとの間（芯のな
い部分）の長さｎとの割合は、芯のない部分の全表面積
が、突出部の全表面積の半分より小さくなるよう設定し
てある。
出部３９の全表面積（露出面積）が２５ｍｍ2 以上とな
るように設定されている。また突出部３９の長さＬと、
中軸先端面３９Ａと芯３８の先端３８Ａとの間（芯のな
い部分）の長さｎとの割合は、芯のない部分の全表面積
が、突出部の全表面積の半分より小さくなるよう設定し
てある。
【００１２】一次電流断続手段４は、スイッチ素子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。
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。
【００１３】この実施例では、分圧器５は、二次回路１
２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５
１が使用され、低インピーダンス素子５２として３００
０ｐＦの静電容量のコンデンサを用い、二次回路１２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
９ｍｓ（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１０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。
２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５
１が使用され、低インピーダンス素子５２として３００
０ｐＦの静電容量のコンデンサを用い、二次回路１２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
９ｍｓ（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１０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。
【００１４】二次電圧検出回路６は、図３に示す如く、
分圧器５の分圧と、シグナルジェネレータ４２から入力
される入力信号を入力とするピークホールド回路６
１、ピークホールドされた電圧の分圧回路６２、および
前記分圧器５の出力と分圧回路６２の出力とを比較する
比較回路６３とからなり、失火検出用二次電圧のうち分
圧回路６２で設定した基準レベルｖ（たとえばピークホ
ールド値の１／３のレベル）以上の電圧の持続時間を検
出し、パルスとして失火判別回路７に出力する。失火判
別回路７は、前記持続時間（パルスの巾）が設定値以上
のとき失火と判別する。
分圧器５の分圧と、シグナルジェネレータ４２から入力
される入力信号を入力とするピークホールド回路６
１、ピークホールドされた電圧の分圧回路６２、および
前記分圧器５の出力と分圧回路６２の出力とを比較する
比較回路６３とからなり、失火検出用二次電圧のうち分
圧回路６２で設定した基準レベルｖ（たとえばピークホ
ールド値の１／３のレベル）以上の電圧の持続時間を検
出し、パルスとして失火判別回路７に出力する。失火判
別回路７は、前記持続時間（パルスの巾）が設定値以上
のとき失火と判別する。
【００１５】作用を図４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、の如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、パルス波ａ
の終了後、１．０〜２．５ｍｓ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３の浮遊
静電容量に失火検出用二次電圧を充電するための信号で
ある。ローターギャップ２１では、配電器２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は短く設定される。
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、の如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、パルス波ａ
の終了後、１．０〜２．５ｍｓ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３の浮遊
静電容量に失火検出用二次電圧を充電するための信号で
ある。ローターギャップ２１では、配電器２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は短く設定される。
【００１６】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。前記パ
ルス波ａの終了時点で発生した高電圧（火花放電間隙の
絶縁破壊に必要な要求電圧）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。つぎに、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
じる。この一次コイルへの通電において点火コイル１に
は電気エネルギーが蓄積されるため、通電の停止後、二
次回路１２には失火検出用二次電圧（波形ｓ）が生じ
る。この失火検出用二次電圧のレベルは、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、４〜５キロボルトに設定さ
れる。
の点火コイル１にはに示す二次電圧が生じる。前記パ
ルス波ａの終了時点で発生した高電圧（火花放電間隙の
絶縁破壊に必要な要求電圧）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。つぎに、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
じる。この一次コイルへの通電において点火コイル１に
は電気エネルギーが蓄積されるため、通電の停止後、二
次回路１２には失火検出用二次電圧（波形ｓ）が生じ
る。この失火検出用二次電圧のレベルは、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、４〜５キロボルトに設定さ
れる。
【００１７】これにより、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１０〜２０ｐ
Ｆ）に前記失火検出用二次電圧が充電され、この二次電
圧はに示す如く、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、電圧波形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、電圧波形ｓ2 の如く急速に減
衰する二次電圧波形となる。二次電圧検出回路６は、
に示す如く、基準レベルｖ以上の二次電圧の時間を検出
し、パルス波ｔ1 〜ｔ4 を失火判別回路７に出力する。
失火判別回路７は、この減衰時間が、たとえばエンジン
回転速度が１０００ｒｐｍのときは、３ｍｓ以上で、６
０００ｒｐｍのときは、１ｍｓ以上で、この中間の運転
条件の場合は、その比例値以上で失火が生じたと判別す
る。
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１０〜２０ｐ
Ｆ）に前記失火検出用二次電圧が充電され、この二次電
圧はに示す如く、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、電圧波形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、電圧波形ｓ2 の如く急速に減
衰する二次電圧波形となる。二次電圧検出回路６は、
に示す如く、基準レベルｖ以上の二次電圧の時間を検出
し、パルス波ｔ1 〜ｔ4 を失火判別回路７に出力する。
失火判別回路７は、この減衰時間が、たとえばエンジン
回転速度が１０００ｒｐｍのときは、３ｍｓ以上で、６
０００ｒｐｍのときは、１ｍｓ以上で、この中間の運転
条件の場合は、その比例値以上で失火が生じたと判別す
る。
【００１８】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２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、通常二次回路に挿入されている
逆流防止用のダイオードが同様の機能を奏する。また失
火検出用二次電圧発生手段は、一次電流断続手段４とは
別に設けられた点火コイル１の一次電流断続手段であっ
ても良く、点火コイル１とは別に設けた昇圧コイルで４
〜５キロボルトの電圧を発生させ、二次回路１２に印加
してもよい。この昇圧コイルは、中軸３６の突出部３９
の露出面積が２５ｍｍ2 以下のときは、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てイオン電流
がスムーズに流れるので、点火コイル１と逆に接続する
などにより、失火検出用二次電圧はプラスの電位に設定
しておくことが望ましくい。また、中心電極がプラス極
性の場合、動きの遅いプラスイオンは、露出面積が２５
ｍｍ2 以下の中心電極と比べ表面積の大きな外側電極に
引き寄せられるため、電荷の交換スピードは、外側電極
と中心電極との表面積比程度（約１０倍）早くなる。プ
ラスイオン比べて十分軽い電子は素早く中心電極側へ移
動できるため、律速はプラスイオン側のスピードになる
と考えられる。
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２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、通常二次回路に挿入されている
逆流防止用のダイオードが同様の機能を奏する。また失
火検出用二次電圧発生手段は、一次電流断続手段４とは
別に設けられた点火コイル１の一次電流断続手段であっ
ても良く、点火コイル１とは別に設けた昇圧コイルで４
〜５キロボルトの電圧を発生させ、二次回路１２に印加
してもよい。この昇圧コイルは、中軸３６の突出部３９
の露出面積が２５ｍｍ2 以下のときは、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てイオン電流
がスムーズに流れるので、点火コイル１と逆に接続する
などにより、失火検出用二次電圧はプラスの電位に設定
しておくことが望ましくい。また、中心電極がプラス極
性の場合、動きの遅いプラスイオンは、露出面積が２５
ｍｍ2 以下の中心電極と比べ表面積の大きな外側電極に
引き寄せられるため、電荷の交換スピードは、外側電極
と中心電極との表面積比程度（約１０倍）早くなる。プ
ラスイオン比べて十分軽い電子は素早く中心電極側へ移
動できるため、律速はプラスイオン側のスピードになる
と考えられる。
【００１９】しかし、火炎中の電子と比べて重く動きの
遅いプラスイオンが引き寄せられるスピードが律速とな
ることから、中軸３６の突出部３９の露出面積が２５ｍ
ｍ2 よりも大きいときは、マイナスの電位であっても、
プラスの電位でも同程度である。これは、スパークプラ
グ３の中心電極がマイナス極性の場合、火炎中のプラス
イオンが中心電極に引き寄せられ、電荷の交換すること
によって、電流が流れ、二次電圧の減衰特性が観測され
る。このときのプラスイオンは電子に比較して重く動き
が遅いために露出した中心電極の周りにプラスイオンが
滞留すると考えられる。従って、中軸３６の突出部３９
の露出面積を２５ｍｍ2 よりも大きくする効果は、中心
電極がマイナスの極性に場合に有効である。
遅いプラスイオンが引き寄せられるスピードが律速とな
ることから、中軸３６の突出部３９の露出面積が２５ｍ
ｍ2 よりも大きいときは、マイナスの電位であっても、
プラスの電位でも同程度である。これは、スパークプラ
グ３の中心電極がマイナス極性の場合、火炎中のプラス
イオンが中心電極に引き寄せられ、電荷の交換すること
によって、電流が流れ、二次電圧の減衰特性が観測され
る。このときのプラスイオンは電子に比較して重く動き
が遅いために露出した中心電極の周りにプラスイオンが
滞留すると考えられる。従って、中軸３６の突出部３９
の露出面積を２５ｍｍ2 よりも大きくする効果は、中心
電極がマイナスの極性に場合に有効である。
【００２０】この発明の他の実施例として、図５および
図６を用いて説明する。点火コイル１と、配電器２のロ
ーターギャップ２１との間の二次回路１２上に逆流防止
用ダイオード１３を設置する。作用を図６とともに説明
する。一次電流の断続により、に示す一次電流断続の
ためのパルス信号を出力する。そして二次回路１２の点
火コイル１には二次電圧が生じ、つぎの一次電流の断続
により二次回路１２は、前述のごとく再昇圧し、スパー
クプラグ３の浮遊静電容量を充電する。このとき、点火
コイル１側とスパークプラグ３側の電位差が生じて、ロ
ータギャップ２１を飛び越えて火花放電と逆方向に電流
が流れようとする。この逆方向への放電が生じると５〜
７キロボルトの電荷は、３〜４キロボルトに降圧し、失
火検出用二次電圧の減衰時間の測定精度が低下する。こ
の実施例では、点火コイル１と配電器２間の逆流防止用
ダイオード１３により阻止される。このため、電圧波形
ｓ1 のようにピークの後の急激な変化を伴うことなく電
圧波形ｓ3 は、徐々に降圧することによって測定精度が
向上できる。
図６を用いて説明する。点火コイル１と、配電器２のロ
ーターギャップ２１との間の二次回路１２上に逆流防止
用ダイオード１３を設置する。作用を図６とともに説明
する。一次電流の断続により、に示す一次電流断続の
ためのパルス信号を出力する。そして二次回路１２の点
火コイル１には二次電圧が生じ、つぎの一次電流の断続
により二次回路１２は、前述のごとく再昇圧し、スパー
クプラグ３の浮遊静電容量を充電する。このとき、点火
コイル１側とスパークプラグ３側の電位差が生じて、ロ
ータギャップ２１を飛び越えて火花放電と逆方向に電流
が流れようとする。この逆方向への放電が生じると５〜
７キロボルトの電荷は、３〜４キロボルトに降圧し、失
火検出用二次電圧の減衰時間の測定精度が低下する。こ
の実施例では、点火コイル１と配電器２間の逆流防止用
ダイオード１３により阻止される。このため、電圧波形
ｓ1 のようにピークの後の急激な変化を伴うことなく電
圧波形ｓ3 は、徐々に降圧することによって測定精度が
向上できる。
【００２１】図７は、２０００ｃｃ、４サイクル、４気
筒のガソリン機関に装着した、（１）に示す構造のスパ
ークプラグ３で、中軸３６の突出部３９の露出面積Ｓ＝
１０ｍｍ2 、Ｓ＝２５ｍｍ2 、Ｓ＝５０ｍｍ2 の各スパ
ークプラグ３と、火花放電終了直後に各スパークプラグ
３を流れるイオン電流波形（２）の形状との測定結果を
示す。この測定結果から、中軸３６の突出部３９の露出
面積の増大につれて、イオン電流が増大するとともに、
電流波形のピークが明確になり、ノイズとの識別が明確
にでき、イオン電流の検出が容易になることが分かる。
筒のガソリン機関に装着した、（１）に示す構造のスパ
ークプラグ３で、中軸３６の突出部３９の露出面積Ｓ＝
１０ｍｍ2 、Ｓ＝２５ｍｍ2 、Ｓ＝５０ｍｍ2 の各スパ
ークプラグ３と、火花放電終了直後に各スパークプラグ
３を流れるイオン電流波形（２）の形状との測定結果を
示す。この測定結果から、中軸３６の突出部３９の露出
面積の増大につれて、イオン電流が増大するとともに、
電流波形のピークが明確になり、ノイズとの識別が明確
にでき、イオン電流の検出が容易になることが分かる。
【００２２】図８は、上記ガソリン機関におけるスパー
クプラグ３の中軸３６の突出部３９の露出面積Ｓと、火
花放電終了直後スパークプラグに流れるイオン電流のピ
ークレベルの平均値との関係を示すグラフである。露出
面積Ｓ＞２５ｍｍ2 においては、８マイクロアンペア
（μＡ）以上のイオン電流が流れる。イオン電流検出回
路のノイズレベルは数μＡであるため、露出面積Ｓ＞２
５ｍｍ2 では、イオン電流の検出精度が高い。図９は、
上記ガソリン機関において、スパークプラグ３の中軸３
６の突出部３９の露出面積Ｓをパラメータとし、該スパ
ークプラグ３を流れるイオン電流を測定し、失火を検出
した実験における失火検出精度を示す。図示の如く、露
出面積Ｓ＜２５ｍｍ2では、イオン電流のピークレベル
が低く、ノイズとの区別がしにくいため、失火検出率が
急速に低下する。
クプラグ３の中軸３６の突出部３９の露出面積Ｓと、火
花放電終了直後スパークプラグに流れるイオン電流のピ
ークレベルの平均値との関係を示すグラフである。露出
面積Ｓ＞２５ｍｍ2 においては、８マイクロアンペア
（μＡ）以上のイオン電流が流れる。イオン電流検出回
路のノイズレベルは数μＡであるため、露出面積Ｓ＞２
５ｍｍ2 では、イオン電流の検出精度が高い。図９は、
上記ガソリン機関において、スパークプラグ３の中軸３
６の突出部３９の露出面積Ｓをパラメータとし、該スパ
ークプラグ３を流れるイオン電流を測定し、失火を検出
した実験における失火検出精度を示す。図示の如く、露
出面積Ｓ＜２５ｍｍ2では、イオン電流のピークレベル
が低く、ノイズとの区別がしにくいため、失火検出率が
急速に低下する。
【００２３】図１０は、上記ガソリン機関を３０００ｒ
ｐｍ、全負荷で運転したときのスパークプラグ３の中軸
３６での突出部３９の温度の測定結果を示す。中軸３６
の突出部３９の長さＬと、中軸３６の先端面３９Ａと芯
３８の先端３８Ａとの間（芯のない部分）の長さｎとの
割合において、芯３８のない部分の全表面積が、突出部
３９の全表面積の半分を越えると、中軸３６の先端温度
が上昇し、プレイグニッションが発生し易くなることが
判明する。
ｐｍ、全負荷で運転したときのスパークプラグ３の中軸
３６での突出部３９の温度の測定結果を示す。中軸３６
の突出部３９の長さＬと、中軸３６の先端面３９Ａと芯
３８の先端３８Ａとの間（芯のない部分）の長さｎとの
割合において、芯３８のない部分の全表面積が、突出部
３９の全表面積の半分を越えると、中軸３６の先端温度
が上昇し、プレイグニッションが発生し易くなることが
判明する。
【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。
関の点火回路図である。
【図２】スパークプラグの要部断面図である。
【図３】二次電圧検出回路のブロック図である。
【図４】作動説明のための波形図である。
【図５】他の実施例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。
機関の点火回路図である。
【図６】図５に示す失火検出装置の作動説明のための波
形図である。
形図である。
【図７】中軸先端の露出面積とイオン電流波形との関係
を示す表である。
を示す表である。
【図８】中軸先端の露出面積とイオン電流のレベルとの
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図９】中軸先端の露出面積と失火検出精度を示すグラ
フである。
フである。
【図１０】中軸先端の温度と芯の先端位置との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
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 ３６ 中軸 ３７ 母材 ３８ 良熱伝導金属芯 ３９ 突出部
Claims (3)
- 【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、前記点火コイルの二次
回路に設けたシリーズギャップと、機関に装着されるス
パークプラグとを備えたガソリン機関の失火検出装置で
あって、 絶縁碍子の先端から突出している中軸の突出部の表面積
が２５ｍｍ2 以上であるスパークプラグと、前記スパー
クプラグでの火花放電後の所定時期に、二次回路に失火
検出用二次電圧を発生させてスパークプラグ浮遊静電容
量に充電する失火検出用二次電圧発生手段と、二次電圧
の分圧を検出する分圧器と、分圧された前記失火検出用
二次電圧の減衰特性を検出する二次電圧検出回路と、二
次電圧の減衰特性により、失火を判別する失火判別回路
とからなるガソリン機関の失火検出装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記スパークプラグ
は、Ｎｉ合金製母材に良熱伝導金属芯を配した中軸を、
突出部の長さＬと、中軸先端面と芯先端との間（芯のな
い部分）の長さｎとの割合を、芯のない部分の全表面積
が、前記突出部の全表面積の半分より小さくなるよう設
定したガソリン機関の失火検出装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記スパークプラグ
の中軸の突出部は、負極性とするように接続したガソリ
ン機関の失火検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/025,346 US5347856A (en) | 1992-03-03 | 1993-03-03 | Misfire detector device for use in an internal combustion engine |
| DE69320850T DE69320850T2 (de) | 1992-03-03 | 1993-03-03 | Zündaussetzungsdetektor für eine Brennkraftmaschine |
| EP93301589A EP0559438B1 (en) | 1992-03-03 | 1993-03-03 | A misfire detector device for use in an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-221857 | 1991-09-02 | ||
| JP22185791 | 1991-09-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121144A true JPH05121144A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2564070B2 JP2564070B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=16773279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4045428A Expired - Fee Related JP2564070B2 (ja) | 1991-09-02 | 1992-03-03 | ガソリン機関の失火検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564070B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4045428A patent/JP2564070B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2564070B2 (ja) | 1996-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0652366B1 (en) | Auto-ignition detection method | |
| EP0652363B1 (en) | Engine ignition and control system | |
| JP2732971B2 (ja) | ガソリン機関の失火検出装置 | |
| EP0513995B1 (en) | A misfire detector for use in internal combustion engine | |
| US20020069696A1 (en) | Misfire detecting apparatus for internal combustion engine | |
| US5347855A (en) | Misfire detector device for use in an internal combustion engine | |
| EP0652365B1 (en) | Misfire detection method | |
| US5347856A (en) | Misfire detector device for use in an internal combustion engine | |
| JP2566702B2 (ja) | ガソリン機関の失火検出装置 | |
| JP2564070B2 (ja) | ガソリン機関の失火検出装置 | |
| JP2535699B2 (ja) | ガソリン機関の失火検出装置 | |
| EP0652364B1 (en) | Load detection method | |
| EP0663526B1 (en) | Internal combustion engine ignition system | |
| JP3068274B2 (ja) | ガソリン機関の失火検出装置 | |
| US6858974B2 (en) | Spark plug for internal combustion engine | |
| JP2535700B2 (ja) | ガソリン機関の失火検出装置 | |
| JP2564058B2 (ja) | 火花点火機関の失火検出装置 | |
| JP2525979B2 (ja) | ガソリン機関の燃焼状態検出装置 | |
| JP3031764B2 (ja) | ガソリン機関の失火検出装置 | |
| JP2525971B2 (ja) | 火花点火機関の失火検出装置 | |
| JP3100426B2 (ja) | ガソリン機関のイオン電流検出装置 | |
| JP4169266B2 (ja) | 内燃機関用点火装置 | |
| JP2914772B2 (ja) | 内燃機関の点火回路の二次回路用センサ | |
| US20030168050A1 (en) | Inductive ignition device comprising a device for measuring an ionic current | |
| JP2823976B2 (ja) | スパークプラグの絶縁低下および燃焼状態検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |