JPS63117176A - 点火プラグのカ−ボン汚損判定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機間の点火プラグのカーボン汚損の状態
を判定する装置に関する。

〔従来の技術〕

火花点火式内燃機関の燃焼室上部に設けられる点火プラ
グは、中心電極と接地電極の間の火花ギャップに生じる
電圧破壊（ブレイクダウン）により火花を発生させ、こ
れにより燃焼室内の混合気を着火させる。ところが、点
火プラグの長期の使用により、中心電極とこの中心電極
の周囲に設けられた碍子とに多量のカーボンが付着する
と、中心電極と接地電極の間で放電せずに、碍子を囲繞
する金具とカーボンの間において低いブレイク電圧で火
花が発生することとなる。このような状態で発生する火
花は弱いものであるなめ、混合気が着火しなかったり、
あるいは着火しても失火するおそれがある。特開昭６１
−６１９７１号公報に記載された点火装置は、このよう
なカーボン汚損を検出する構成を有し、ディストリビュ
ータから分岐する検出回路により点火プラグにおけるブ
レイクダウン電圧を検出し、このブレイクダウン電圧が
所定電圧以下となった回数が所定値以上になった場合、
点火プラグのカーボン汚損を判定する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように従来装置は、失火が発生したり、あるいは
エンジンの運転性が悪化するような極端なカーボン汚損
を検出することはできるが、このような状態を未然に防
止することはできない、さらに検出回路がディストリビ
ュータから分岐して設けられるので、この検出回路を流
れる電流のために点火プラグへ供給される火花エネルギ
が低下して、カーボン汚損がそれほど進行していなくて
も失火するおそれがある。またこの検出回路は、高電圧
の電流が流れるので高い耐電圧が必要であり、このため
回路の構成部品が大型化する０本発明はこのような問題
を一挙に解決することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るカーボン汚損判定装置は、点火プラグの中
心電極を囲繞して配設されたコイルと、点火プラグの中
心電極に流れる火花電流によって上記コイルに発生する
誘導電流の時間的変化に基いて、点火プラグに生じる火
花エネルギを検出する手段とを備えるものであり、この
火花エネルギ検出手段は火花エネルギ所定値以下の時点
火プラグがカーボン汚損されていると判定する。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るカーボン汚損判定装置
を適用した点火装置を示す、この例は４気筒エンジンで
あり、４個の点火プラグ１００のうちの１個に電流検出
装置２００およびカーボン汚損判定回路３００が接続さ
れて示されている。これら電流検出装置２００および判
定回路３００以外の構成は従来公知である。すなわち、
点火コイル４０１の一次側には電源４０２およびイグナ
イタ４０３が接続され、点火コイル４０１の二次側には
ディストリビュータ４０４が接続される。各点火プラグ
１００はそれぞれディストリビュータ４０４の出力端子
に連結される。

しかしてイグナイタ４０３により点火コイル４０１の一
次電流が遮断されると、点火コイル４０１の二次側に高
電圧が発生し、この高電圧はディストリビュータ４０４
を介して各気筒の点火プラグ１００に供給される０点火
プラグ１００において電圧が一定値に達すると、燃焼室
内に形成された火花ギャップにおいて電圧破壊が生じ、
火花放電が行なわれる。電流検出装置２００は、後述す
るように、点火プラグ１００の中心電極に流れる火花電
流によって発生する誘導電流を検出するものであり、こ
の検出された電流は判定回路３００に導かれて点火プラ
グ１００のカーボン汚損の判定に供される０判定回路３
００は電流電圧変換回路３０１と、積分回路３０３と、
定電圧発生器３０４と、基準電圧設定回路３０５と、比
較器３０６と、トランジスタ３０７と、抵抗器３０８と
を有する。電流検出装置２００により検出された電流は
、変換回路３０１により電圧に変換される。この電圧は
第３図の最下段に示すのと同様な時間的変化を有し、積
分回路３０３により積分される。この積分値は点火プラ
グ１００に生じる火花エネルギに対応する。一方、基準
電圧設定回路３０５は抵抗器３０５ａと可変抵抗器３０
５ｂ有し、定電圧発生器３０４により発生した電圧を基
準電圧に調整して出力する。積分回路３０３により求め
られる積分値と基準電圧設定回路３０５により出力され
る基準電圧は、比較器３０６に入力され、ここで比較さ
れる。比較器３０６は、積分値が、基準電圧以下の場合
、すなわち火花エネルギが所定値以下の場合、プラス信
号を出力し、これによりトランジスタ３０７をＯＮ状態
にする。

この結果、運転席に設けられた警告灯３１０が点灯し、
これにより点火プラグ１００のカーボン汚損の状態が運
転者に知らされる。なお、抵抗器３０８は警告灯３１０
に過剰電流が流れないようにするためのものである。精
分回路３０３に保持される積分値は、マイクロコンピュ
ータを備えた電子制御回路３２０がイグナイタ４０３に
対して出力する点火信号に同期してリセットされる。

第２図は点火プラグ１００および電流検出装置２００を
示す０点火プラグ１００はシリンダヘッド９０に形成さ
れたねじ孔９１に螺着され、電流検出装置２００はシリ
ンダヘッド９０のねじ孔９１の上方に形成された大径孔
９２に嵌着されて、点火プラグ１００を囲繞する。

点火プラグ１００の軸心部分に延びる中心電極１０１は
碍子１０２の孔１０３内に挿入され、この中心電極１０
１の先端部１０１ａはシリンダヘッド９０よりも若干下
方、すなわち燃焼室９３内に突出する。ねじ付合具１０
４は碍子１０２の外周下部に嵌合されるとともにねじ孔
９１内に螺合される。ねじ付合具１０４の下端部には接
地電極１０５が溶接され、接地電極１０５は燃焼室９３
内に突出し、中心電極１０１の先端部１０１ａに対向し
てこの先端部１０１ａとの間に火花ギャップ１０６を形
成する。一方、電流検出装置２００のボディ２０１は、
ねじ付合具１０４の上部を覆うようにして大径孔９２に
嵌着され、ボディ２０１の上面に載置される筒状部材２
０２は、ねじ付合具１０４から上方へ突出する碍子１０
２の外周面に嵌合される。

中心電極１０１の上端に連結される高圧コード１１０は
筒状部材２０２の上部開口２０３から突出し、ディスト
リビュータ４０４まで延びる。電流検出装置２００のボ
ディ２０１内には、環状の鉄心２１１とこの鉄心２１１
に巻回されたコイル２１２とから成るピックアップ２１
０が埋設される。ピックアップ２１０は硬質樹脂から成
る環状支持部材２１３に固定されて碍子１０２を囲繞し
、ピックアップ２１０のコイル２１２には中心電極１０
１に流れる火花電流に応じた誘導電流が発生する。コイ
ル２１２の両端は出力端子２１４に連結され、この出力
端子２１４は判定回路３００の電流電圧変換回路３０１
に接続される。

第３図は点火コイル４０１に生じる一次電流および点火
プラグ１００に生じる二次電圧および二次電流を示す。

点火コイル４０１の一次コイルに流れる一次電源が、実
１ｉＡで示すようにイグナイタ４０３により遮断される
と、二次コイルには、破線Ｂで示すように約１ｋｌｌｚ
の周波数で減衰しながら振動する二次電圧が発生する。

すなわちこの破線Ｂは火花ギャップ１０６においてブレ
イクダウンが生じない場合の二次電圧の時間的変化を示
す、またブレイクダウンが生じる時の二次電流の初期値
あるいはブレイクダウンしない場合の二次電流は破線Ｃ
で示すように、破線Ｂで示す二次電圧に対して９０°の
位相差を有し、二次コイル側の抵抗（Ｒ）とインダクタ
ンス（Ｌ）とコンデンサ容１ｃ）によって定まる振動数
で振動しながら抵抗（Ｒ）の作用により減衰していく。

さて、二次電圧がブレイク電圧Ｖに達すると、火花ギャ
ップ１０６に放電が起こり、二次電流は実線りで示すよ
うに、この時の値を初期値として直線的に減少する。と
ころが点火プラグ１００にカーボン汚損が発生している
と、二次電圧はカーボンを介してリークするなめ二点鎖
線Ｅで示すように低下し、この結果二次電圧がブレイク
ダウン電圧Ｖに達するのが遅れ、二次電流は、二点鎖線
Ｆで示すように、実線りの場合よりも小さい初期値から
直線的に減少する。

以上の放電動作をブレイクダウン時の二次電圧および二
次電流の時間的変化のグラフを参照して、再び説明する
と、カーボン汚損が生じていない時、−次電流の遮断に
より二次電圧は実、ｔｉＢ’で示すように変化し、これ
がブレイク電圧に達すると火花ギャップ１０６に放電が
生じ、実線Ｄ′で示すように中心電極１０１には二次電
流が生じて直線的に減衰していく。これに対し、カーボ
ン汚損が生じている時、−次電流の遮断により生じる二
次電圧は二点鎖線Ｅ′で示すように比較的緩やかに変化
し、カーボン汚損が生じていない時よりも遅くブレイク
電圧に達して火花ギャップ１０６に放電が生じる。これ
により中心電極１０１には二次電流が生じるが、ブレイ
ク時の二次電流の初期値のグラフから理解されるように
二次電流の初期値は小さくなっており、したがって二次
電流は二点鎖線Ｆ′で示すようにカーボン汚損が生じて
いない時よりも遅れて生じ、しかも小さい初期値から直
線的に減衰する。

このように、カーボン汚損のためにブレイクダウン時に
おける二次電流は、ピーク値が相対的に小さくなるだけ
でなく、発生時期も遅く、これらはカーボン汚損の程度
に応じて変化する。上述のように本実施例においては、
中心電極１０１に流れる二次電流によってコイル２１２
に生じる誘導電流を検出し、この電流を電圧に変換した
後、時間に関して積分し、この精分値を基準電圧と比較
している。すなわちこの場合、精分値は第３図の斜線Ｓ
で示される部分の面積、すなわち点火プラグに生じる火
花エネルギに対応する。しかしてこの積分値が基準電圧
より低ければ、判定回路３００は点火プラグ１００にカ
ーボン汚損が生じていると判定し、警告灯３１０を点灯
させる。

以上のように本実施例は、ブレイクダウン時の二次電流
の積分値すなわち火花エネルギが所定値より小さくなっ
たか否かを検知し、この積分値によってカーボン汚損の
発生を判定する。このような判定は、ブレイクダウン時
の二次電流のピーク値によってカーボン汚損の発生を判
定する場合と比較し、カーボン汚損の検出精度が良くな
る。つまり、カーボン汚損の発生時における二次電流の
ピーク値にはバラツキがあり、ピーク値を基準値と比較
するようにすると、確実にカーボン汚損を検出するため
には基準値の設定範囲を狭くせざるを得ないが、本実施
例のように積分値を基準値と比較するようにすると、カ
ーボン汚損が発生する時における火花エネルギのバラツ
キが比較的小さいので基準値の設定範囲を広く定めるこ
とができる。すなわち本実施例によれば、検出すべきカ
ーボン汚損の程度を自由に設定することができる。

また本実施例は積分値を求めるようにしているため、二
次電流にノイズが混入しても、その影響は小さく、無視
することができる。したがって安定した信頼性の高いカ
ーボン汚損の検出が可能になる。

しかして本実施例によれば、エンジンにおいて失火が生
じたり運転性が悪化する前に確実にカーボン汚損を発見
することができ、運転者は、点火プラグを交換したり、
あるいはギアダウンによってエンジン回転数を上昇させ
点火プラグを自己清浄温度まで上昇させてクリーニング
することができ、これによりエンジン失火等を未然に防
止することができる。また本実施例によれば、中心電極
１０１の近傍で二次電流を検出するため、この二次電流
は高圧コード１１０による誤差の影響を受けることがな
く、すなわち高圧コード１１０が経時変化してもその影
響を受けることがない、そして電流検出装置２００およ
び判定回路３００は点火プラグ１００とは独立して設け
られるので、二次電流すなわち火花エネルギが従来のよ
うに低下することはない。

さらに、コイル２１２に生じる誘導電流すなわち判定回
路３００に導かれる電流は数■という小さな電圧を有す
るものであるので、判定回路３００およびこれに接続さ
れるリード線は高い耐電圧を有する必要はなく、装置全
体を小形にすることができる。

なお判定回路３００は、コイル２１２に生じた誘導電流
を電圧に変換せずに電流値のまま処理するようにしても
よい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、少量のカーボン汚損を確
実に検出することができ、エンジンの失火を未然に防止
することができる。また本発明装置のために二次電流す
なわち火花エネルギが低下することはなく、したがって
常に安定した充分な強さの火花放電を得ることができる
。さらに本発明装置は高電圧の電流が流れないので、構
成部品を小形化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は点火
プラグおよび電流検出装置を示す断面図、 第３図は一次電流ブレイクダウンしない時の二次電圧、
ブレイク時の二次電流の初期値、ブレイクダウン時の二
次電圧の二次電圧、ブレイクダウン時の二次電流の時間
的変化のグラフである。 １００・・・点火プラグ、　　２００・・・電流検出装
置、２１０・・・ピックアップ、　２１２・・・コイル
、３００・・・判定回路、　　　３０５・・・定電圧発
生器、３０６・・・比較器。 １ｏＯ・点火プラグ ２００・・電流検出装置 ３００・・・判定回路 ￥Ｓ１　図 ２１０・・・ピックアップ ２１２・・・コイル 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、点火プラグの中心電極を囲繞して配設されたコイル
   と、点火プラグの中心電極に流れる火花電流によって上
   記コイルに発生する誘導電流の時間的変化に基いて、点
   火プラグに生じる火花エネルギを検出する手段とを備え
   、この火花エネルギ検出手段は火花エネルギが所定値以
   下の時点火プラグがカーボン汚損されていると判定する
   ことを特徴とする点火プラグのカーボン汚損判定装置。