JPH0599113A

JPH0599113A - ガソリン機関の失火検出装置

Info

Publication number: JPH0599113A
Application number: JP25267891A
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: 1991-08-02
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1993-04-20
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JP3068274B2

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】失火検出のためのプラス極性の二次電圧を発
生させる昇圧コイル５１と、その一次電流断続手段５２
とを有し、火花放電終了後の所定時期に、点火コイル１
の二次回路１２にプラス極性で、ローターギャップ２１
の絶縁破壊が可能なレベルの失火検出用逆二次電圧を発
生させる逆二次電圧発生手段５と、この逆二次電圧の減
衰特性を検出する二次電圧検出回路７と、この減衰特性
から失火を判別する失火判別回路８とからなる。また、
ローター２２に、火花放電のための第１のローターギャ
ップを形成するローターアーム２３と、ダイオード２４
が介装され第１のローターギャップより狭い失火検出用
の第２のローターギャップを形成するローターアーム２
５とを設けている。

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内燃機関では、排
気浄化および燃費向上の要請が強化されている。かかる
要請に対応するには、各気筒毎に失火の有無を検出し、
全気筒の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、配電器のロータ
ーギャップを迂回してイオン電流を流すために、耐久性
および装着性に問題のある高圧ダイオードが必要であ
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などの欠点があった。
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、配電器と、その一次電流断続手段
と、気筒に装着されるスパークプラグとを備え、マイナ
ス極性の二次電圧を前記スパークプラグに印加するガソ
リン機関の点火装置に装着される失火検出装置であっ
て、失火検出のための電圧を二次回路に発生させるため
の昇圧コイルと、その一次電流断続手段とからなり、ス
パークプラグでの点火のための火花放電終了後の所定時
期に、点火コイルの二次回路にプラス極性で、前記配電
器のローターギャップの絶縁破壊が可能なレベルの失火
検出用逆二次電圧を発生させる逆二次電圧発生手段と、
このプラス電圧のスパークプラグ電極間での減衰特性を
検出する逆二次電圧検出回路と、この減衰特性から失火
を判別する失火判別回路とから構成される。また請求項
２に記載の失火検出装置では、配電器のローターに、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、ダイオードが
介装され前記第１のローターギャップより狭い失火検出
用二次電圧用の第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。

【０００５】

【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
性の失火検出用逆二次電圧（プラス電圧）を発生させ
る。このプラス電圧は、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。

【０００６】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
るが、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。

【０００７】

【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、昇圧
用コイルおよび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。またシリーズギャップを絶縁破壊できるレ
ベルのプラス電圧を発生させているので、イオン電流を
流すために配電器のローターギャップをバイパスさせる
高圧ダイオードの装着が必要なく、実用性が高い。さら
に、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時間の差が大きくで
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。

【０００８】

【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、二次回路１２は、分圧器６と、二次
電圧検出回路７と、失火判別回路８とが接続されるとと
もに、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。

【０００９】一次電流断続手段４は、スイッチ素子４１
とツェナーダイオード４２との並列回路を、点火コイル
１の一次側端子に接続し、スイッチ素子４１にシグナル
ジェネレータ４４を接続してなる。シグナルジェネレー
タ４４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。

【００１０】逆二次電圧発生手段５は、昇圧コイル５１
と、その一次回路に接続したスイッチ素子５２およびツ
ェナーダイオード５３の並列回路と、スイッチ素子５２
をオン、オフさせるシグナルジェネレータ５４とからな
る。シグナルジェネレータ５４は前記シグナルジェネレ
ータ４４に同期した制御信号を出力し、スイッチ素子５
２を１ミリ秒（ｍｓ）間オンして導通させる。この逆二
次電圧発生手段５は、点火用電圧と同期して１２ボルト
の電源電圧を昇圧コイル５１でプラス４〜５キロボルト
に昇圧し、失火検出用二次電圧として二次回路１２に印
加する。この二次電圧の印加のタイミングは、機関の回
転速度に応じて、火花放電開始から１ｍｓ（高速回転
時）〜２．５ｍｓ（アイドリング時）後に設定される。

【００１１】分圧器６は、点火コイル１の二次回路１２
に近接して配された高インピーダンス素子６１と、該高
インピーダンス素子６１とアースとの間に接続した低イ
ンピーダンス素子６２とを有する。この実施例では、高
インピーダンス素子６１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が使用され、低インピーダンス
素子６２として３０００ｐＦ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（６２）に放電回
路を形成する３メガオームの抵抗６３を並列接続する
と、分圧器６の時定数が９ｍｓ（ミリ秒）となり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。

【００１２】二次電圧検出回路７は、図２に示す如く、
前記分圧器６による分圧を入力とするピークホールド回
路７１、ピークホールドした電圧のピーク値を例えば１
／３に分圧して基準電圧とする分圧回路７２、前記分圧
器６による分圧および基準電圧を入力とする比較器７３
からなる。ピークホールド回路７１は、前回のピークホ
ールド値をリセットするとともに、該プラス電圧のピー
ク値をホールドし、比較器７３は、該プラス電圧がピー
クホールド値の１／３に減衰するまで時間を検出してパ
ルスを出力する。失火判別回路８はパルスが入力された
とき、運転条件に応じて予め測定または実験により求め
たデータと比較し、失火の有無を判別する。

【００１３】この発明の失火検出装置の作用を、図３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
４は、スイッチ素子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。これとともにシグナルジェ
ネレータ５４は、スイッチ素子５２をの如く、スイッ
チ素子４２をオフしてから１〜２．５ｍｓ遅れてパルス
信号ｂによりオフさせる。

【００１４】上記一次電流の断続およびスイッチ素子５
２のオン、オフにより、二次回路１２の点火コイル１に
はに示す逆二次電圧（プラス電圧）が生じる。前記パ
ルス信号ａの終了時点で高電圧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。つぎに、前記パルス信号ｂの終了時点に対応
し、二次回路１２にはプラス電圧よる逆二次電圧（プラ
ス波形）ｒが生じる。このプラス（逆）電圧のレベル
は、４〜５キロボルトまで昇圧可能に設定され、ロータ
ーギャップ２１の絶縁破壊が充分可能であり、ローター
ギャップ２１を飛び越してスパークプラグ３の浮遊静電
容量に充電される。

【００１５】このスパークプラグ３の静電容量に充電さ
れたプラス電圧は、失火してスパークプラグ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、二次回路からの漏電によりゆっくりと降下（減衰）
し、の波形ｕの如く基準電圧Ｖに降圧するまでにに
示すパルスｔ₁の如く長時間を要する。これに対し、正
常に着火、燃焼が生じたときは、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て導電性
を有するため、の波形ｖの如くプラス電圧は迅速に降
圧し、二次電圧検出回路７の出力はパルスｔ₂に示すご
とく巾が小さい。

【００１６】昇圧コイル５１は、４〜５キロボルトを発
生させるだけであるから二次巻数を少なくし、小型で低
インピーダンスとすることが可能である。これにより、
点火コイル１と直列に接続したときの点火コイル１の発
生電圧、供給エネルギーなどの損失を小さくでき、点火
性能の低下が防止できる。

【００１７】図４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
ルト以上でローターギャップ２１１を絶縁破壊でき、失
火検出のためのプラス極性の逆二次電圧は３〜５キロボ
ルトでローターギャップ２１２を絶縁破壊できるように
なっている。

【００１８】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い
て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ｒが、ローターギャップ
２１２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ｒ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ｒ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】二次電圧検出回路のブロック図である。

【図３】失火検出装置の作動説明のための波形図であ
る。

【図４】配電器の他の実施例を示す概略図である。

【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プラス電圧発生手段６分圧器７二次電圧検出回路８失火判別回路１２二次回路２１ロータギャップ２２ローター２３、２５ロータアーム２４ダイオード５１昇圧コイル５２スイッチ素子（一次電流断続手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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、配電器と、その一次電流
断続手段と、気筒に装着されるスパークプラグとを備
え、マイナス極性の二次電圧を前記スパークプラグに印
加するガソリン機関の点火装置に装着される失火検出装
置であって、失火検出のための電圧を二次回路に発生させるための昇
圧コイルと、その一次電流断続手段とからなり、スパー
クプラグでの点火のための火花放電終了後の所定時期
に、点火コイルの二次回路にプラス極性で、前記配電器
のローターギャップの絶縁破壊が可能なレベルの失火検
出用逆二次電圧を発生させる逆二次電圧発生手段と、こ
のプラス電圧のスパークプラグ電極間での減衰特性を検
出する逆二次電圧検出回路と、この減衰特性から失火を
判別する失火判別回路とを備えた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
ドが介装され前記第１のローターギャップより狭い失火
検出用逆二次電圧用の第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。