JPH0526145A

JPH0526145A - ガソリン機関の失火検出装置

Info

Publication number: JPH0526145A
Application number: JP25080391A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Miyata; 繁宮田; Hideji Yoshida; 秀治吉田; Yoshihiro Matsubara; 佳弘松原; Yasuo Ito; 康生伊藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-02-02
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JP3031764B2

Abstract

(57)【要約】【目的】装着および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。【構成】点火コイル１と、その一次電流断続手段４
と、点火コイルの二次回路に設けたシリーズギャップ２
１と、エンジンに装着されるスパークプラグ３とを備え
た点火装置の失火検出装置であって、スパークプラグ３
での火花放電終了後に、二次回路１２に、失火検出のた
めのプラス極性の二次電圧を発生させる逆二次電圧発生
手段５と、スパークプラグの静電浮遊容量に充電された
前記逆二次電圧の分圧器６と、該分圧を入力とし逆二次
電圧の減衰特性を検出する二次電圧検出回路７、該減衰
特性により失火を判別する失火判別回路８とからなる。
請求項２は、２つのローターギャップ２１１、２１２を
有する配電器２０を用いている。

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電気抵抗値が
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高まっている。か
かる要請に対応するには、各気筒ごとに失火の有無を検
出し、気筒ごとに失火防止対策を行うことが有効であ
る。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、点火装置の
二次回路のイオン電流を測定する方法が公知である。ま
た通常、スパークプラグの中心電極には、点火のための
火花放電の要求電圧を低くする目的で、マイナス極性の
二次電圧が印加される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の失火検出方法に
おいては、センサの装着が面倒であり、エンジンの全気
筒に装着すると装着コストが増大し、メンテナンスに手
間がかかる欠点があった。この発明の目的は、装着およ
び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、点火コイルと、その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と、エンジンに
装着されるスパークプラグとを備え、スパークプラグに
マイナス極性の二次電圧を火花放電用に発生させるガソ
リン機関の点火装置に付設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
は終了後の所定時期に、二次回路に、プラス極性で、前
記シリーズギャップの絶縁破壊が可能であるとともに、
スパークプラグの火花放電間隙での放電は、イオンが存
在する場合にのみ可能なレベルの電圧を発生させる逆二
次電圧発生手段と、スパークプラグの静電浮遊容量に充
電された前記逆二次電圧の分圧を検出する分圧器と、該
分圧器の出力を入力とし逆二次電圧の減衰特性を検出す
る二次電圧検出回路と、該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。

【０００５】請求項２に記載の失火検出装置は、配電器
は、ローターにスパークプラグでの火花放電のための第
１のローターギャップを形成する第１のローターアーム
と、ダイオード２４が介装され前記第１のローターギャ
ップより狭い逆二次電圧導通用の第２のローターギャッ
プを形成する第２のローターアームとを有することを特
徴とする。

【０００６】

【発明の作用】この発明では、スパークプラグでの火花
放電終了後に、二次回路に３〜５キロボルトのプラス極
性の失火検出のための逆二次電圧（プラス電圧）を発生
させる。この逆二次電圧は、配電器のローターギャップ
などシリーズギャップを絶縁破壊してスパークプラグの
浮遊静電容量を充電するとともに、気筒内で着火、燃焼
が正常になされ、スパークプラグの火花放電間隙にイオ
ン化した燃料分子が高密度で存在しているときは、イオ
ン電流となって火花放電間隙を流れる。このためプラス
電圧は、迅速に降圧する。これに対し、失火したとき
は、スパークプラグの火花放電間隙には、燃料および空
気の分子がそのままの状態で存在し、絶縁抵抗が大きく
イオン電流は流れにくい。このため、前記プラス電圧は
主にスパークプラグの絶縁体、プラグキャップ等を介し
て漏電し、ゆっくりと降圧する。よって、上記プラス電
圧のスパークプラグ電極間での減衰特性を検出して、そ
の減衰特性と、予め機関の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比較することにより、失火の
検出が可能となる。なお失火検出用二次電圧をプラス極
性とするのは、マイナス極性に比べ数倍以上イオン電流
が流れ易いことによる。

【０００７】請求項２に記載の発明では、イオン電流検
出用の逆二次電圧レベルがばらついて低くなることがあ
り、ローターギャップの絶縁破壊が容易であるため、失
火検出のためのプラス極性の逆二次電圧をスパークプラ
グの浮遊静電容量に確実に充電できる。また一旦スパー
クプラグの浮遊静電容量に充電された失火検出のための
プラス極性の逆二次電圧が、ローターギャップを飛び越
えて点火コイル側に流れる逆方向に放電し、急速に降圧
することが防止できる。

【０００８】

【発明の効果】この発明の失火検出装置は、燃焼光セン
サ、圧力センサなどのセンサの装着は不要であり、二次
電圧検出回路の装着により失火の判別ができる。よって
エンジンへの装着性、メンテナンス性に優れる。また、
失火検出のため二次回路に印加する電圧の極性を点火時
のマイナスから測定時にはプラスにしている。このよう
に、プラス極性の逆二次電圧にすると、マイナスの場合
に比べ数倍以上イオン電流が流れ易い。よって、マイナ
ス極性の場合に比べ、着火と失火におけるプラス電圧の
スパークプラグ電極間での減衰特性の差が大きくでき、
低負荷、低速運転でイオン密度が低くイオン電流が流れ
にくい運転条件においても、正確な失火の判別が可能と
なる。請求項２に記載の構成では、逆二次電圧の充電が
確実になされるとともに、そのレベルも保証され、より
精密な失火検出が可能となる。

【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、失火検出のための
プラス極性の逆二次電圧を発生させる逆二次電圧発生手
段５とに接続されている。また二次回路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６
と、二次電圧検出回路７と、失火判別回路８とが接続さ
れている。

【００１０】一次電流断続手段４は、スイッチング素子
としてのトランジスタ４１とツェナーダイオード４２と
の並列回路を、ダイオード４３を介して点火コイル１の
一次側端子に接続し、トランジスタ４１にダイオード４
４を介してシグナルジェネレータ４５を接続してなる。
シグナルジェネレータ４５は、エンジンのクランク角お
よびスロットル開度の信号を入力し、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とともに、前記逆二次電圧発生
手段５を構成する。

【００１１】逆二次電圧発生手段５は、前記シグナルジ
ェネレータ４５と、その出力を所定時間遅延させる遅延
回路５１とからなる。シグナルジェネレータ４５は、前
記トランジスタ４１の導通停止後、所定時間、たとえば
０．５〜１．５ｍｓ（ミリ秒）だけ遅延したタイミング
でトランジスタ４１を導通させるパルスを出力し、これ
により一次電流を流して一次電流の遮断により二次回路
１２に５〜７キロボルトの二次電圧を発生させる。この
二次電圧は、スパークプラグ３で火花放電できないレベ
ルであるため、点火コイル１とスパークプラグ３の浮遊
静電容量との間で振動する。この振動する二次電圧の内
プラス極性の二次電圧がスパークプラグ３の静電容量に
充電できるタイミングで、遅延回路５１によるトランジ
スタ４１の導通を行なう。これによりスパークプラグ３
の静電容量にはプラス３〜５キロボルトの電荷が充電さ
れる。

【００１２】分圧器６は、点火コイル１の二次回路１２
に近接して配され１ｐＦ（ピコファラッド）の静電容量
を有するする導電体６１と３０００ｐＦの静電容量のコ
ンデンサ６２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。これにより最高３万ボル
ト前後の二次電圧波形が１０ボルトのレベルに分圧さ
れ、二次電圧検出回路７に入力する。二次電圧検出回路
７は、分圧された二次電圧波形のうち一定レベル以上の
電圧の持続時間を検出し、失火判別回路８は前記持続時
間が設定値以上のとき失火と判別する。

【００１３】この発明の失火検出装置の作用を、図２に
示す波形図とともに説明する。シグナルジェネレータ４
５は、トランジスタ４１にに示す一次電流断続のため
のパルス信号ａを出力するとともに、パルス信号ａから
０．５〜１．５ｍｓ遅れて０．３ｍｓのパルス信号ｂを
出力する。これにより一次回路１１にはに示す一次電
流が生じる。これとともにシグナルジェネレータ４５
は、逆二次電圧発生手段５の遅延回路５１にに示すパ
ルス信号ｃを前記パルス信号ｂから０．２ｍｓ遅れて出
力し、トランジスタ４１の導通度合いを調整する。

【００１４】これにより二次回路１２にはに示す二次
電圧が生じる。前記パルス信号ａの終了時点で高電圧ｄ
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ｅが生じる。つぎに、前記パルス信
号ｂの立ち上がりに対応し、二次回路１２には逆二次電
圧よるプラス波形ｆが生じ，立ち下がりに対応してマイ
ナスの二次電圧ｇが生じる。このマイナスの二次電圧ｇ
は５〜７キロボルトとなるようパルス信号ｂの巾が設定
され、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っている。
この二次電圧は火花放電のごとく急速には放電されない
ため、点火コイル１とスパークプラグ３の静電容量とに
より振動し、プラス二次電圧ｈが発生する。このプラス
二次電圧ｈの後には前記パルス信号ｃの作用でトランジ
スタ４１が導通しているため、マイナスの二次電圧は発
生せず、スパークプラグ３の静電容量にプラスの電荷が
充電される。また、パルス信号ｃの立ち下がり時には遅
延回路５１の作用により、トランジスタ４１の導通度合
は徐々に小さくされ、二次電圧はほとんど発生しない。

【００１５】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）に充電された逆（プラス）二次電圧は、に示す如
く、正常に着火した場合と、失火した場合とで減衰時間
に差が生じる。すなわち、失火した時は、波形ｈ₁の如
く緩やかに降圧する電圧波形となり、正常着火した時
は、波形ｈ₂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７は、に示す如く、基準電圧ｖ
以上の二次電圧の時間を検出し、に示すパルス波
ｔ₁、ｔ₂を失火判別回路８に出力する。失火判別回路
８は、パルス巾が、たとえば５ｍｓ以上の時、失火が生
じたと判別する。なお、正常着火した時は、に示すマ
イナスの二次電圧ｇにより火花放電することがあるが、
この時はその後のプラスの二次電圧ｈはほとんど発生せ
ず、従って二次電圧検出回路７からパルスは出力され
ず、着火したと判定される。なお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、二次回路１２にエアギャップを設ける
必要がある。

【００１６】図３は、配電器の他の実施例を示す。この
配電器２０は、配電ローター２２にスパークプラグ３で
の火花放電のための第１のローターギャップ２１１を形
成する第１のローターアーム２３と、ダイオード２４が
介装され前記第１のローターギャップ２１１より狭い逆
二次電圧導通用の第２のローターギャップ２１２を形成
する第２のローターアーム２５とを設けている。この構
成により火花放電時のマイナス極性の二次電圧は５〜７
キロボルト以上で第１のローターギャップ２１１を絶縁
破壊でき、プラス極性の二次電圧は３〜５キロボルトで
第２のローターギャップ２１２を絶縁破壊できるように
なっている。

【００１７】この配電器２０を用いると、火花放電終了
後に二次回路１２に生じる逆二次電圧レベルがばらつき
低くなることがあっても、ローターギャップ２１２が狭
く、絶縁破壊が容易であるため、失火検出のためのプラ
ス極性の逆二次電圧をスパークプラグ３の浮遊静電容量
に確実に充電できる。また、図２のに示す、一旦スパ
ークプラグ３の静電浮遊容量に充電された失火検出のた
めのプラス極性の逆二次電圧ｈが、ローターギャップ２
１２を飛び越えて点火コイル１側に流れる逆方向の放電
を防止できる。すなわち、上記逆方向の放電が生じる
と、逆二次電圧ｈは瞬時に降圧し、この降圧が正常着火
によるものか、または上記逆方向の放電によるものかの
判別が困難になる。しかるに、この実施例のごとく、配
電器２０を用いることにより、逆二次電圧ｈのレベルが
保証され、より精密な失火検出が可能となる。

【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】失火検出装置の作動説明のための波形図であ
る。

【図３】他の実施例にかかる配電器の概略図である。

【符号の説明】

１点火コイル２、２０配電器３スパークプラグ４一次電流断続手段５逆二次電圧発生手段６分圧器７二次電圧検出回路８失火判別回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤康生名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点火コイルと、その一次電流断続手段
と、点火コイルの二次回路に設けたシリーズギャップ
と、エンジンに装着されるスパークプラグとを備え、ス
パークプラグにマイナス極性の二次電圧を火花放電用に
発生させるガソリン機関の点火装置に付設される失火検
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終
了後の所定時期に、二次回路に、プラス極性で、前記シ
リーズギャップの絶縁破壊が可能であるとともに、スパ
ークプラグの火花放電間隙での放電はイオンが存在する
場合にのみ可能なレベルの電圧を発生させる逆二次電圧
発生手段と、スパークプラグの静電浮遊容量に充電され
た前記逆二次電圧の分圧を検出する分圧器と、該分圧器
の出力を入力とし逆二次電圧の減衰特性を検出する二次
電圧検出回路と、該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、配電器は、ローター
にスパークプラグでの火花放電のための第１のローター
ギャップを形成する第１のローターアームと、ダイオー
ド２４が介装され前記第１のローターギャップより狭い
逆二次電圧導通用の第２のローターギャップを形成する
第２のローターアームとを有することを特徴とするガソ
リン機関の失火検出装置。