JPH04232340A - 点火システムの動作モニタ装置及びモニタ方法並びに点火プラグの健全状態診断方法並びに点火システム - 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、概してガスタービン
エンジン用点火システムに関し、更に詳細には、そのよ
うなシステムのモニタ及び診断装置に関するものである
。

【０００２】

【発明の背景】ガスタービンエンジン用点火システムの
モニタは、そのようなシステムがこれらのタイプのエン
ジンを結合した航空機の安全運転に臨界的に重要である
ことから、特に関心がある。ガスタービンエンジンにお
ける点火システムの性能をモニタすることにより、その
システムが誤機能していることの表示を得ることができ
る。誤機能している点火システムの表示を提供すること
により、点火システムが失火発生後にエンジンを再起動
可能であること（即ち、次の飛行に先立つメインテナン
スサイクルを初期化すること）を保証するために特に重
要であり得る、安全の測定が得られる。

【０００３】ガスタービンエンジンの点火システムをモ
ニタする場合、点火プラグが最も平均使用寿命の短い点
火システムの構成要素であるため、点火プラグの健全状
態は今までずっと焦点であった。しかし、点火システム
の他の構成要素の故障又は誤機能が起こる可能性があり
、典型的なモニタ装置は、これらの他の構成要素の故障
又は誤機能を識別できない。確かに、いくつかのモニタ
装置は、点火システムが実際に誤機能又は故障している
ときに、適性動作中の点火システムを現に誤表示する可
能性があり、他のモニタ装置は、不必要なメインテナン
スを引き起こす構成要素が全く存在しないときに故障表
示するかも知れない。

【０００４】点火順序は、励磁回路により発生された狭
い高電圧パルスにより典型的に初期化される。一連の点
火のために、高電圧パルスは点火プラグで放電されるこ
とによりスパークを発生する。点火システムの健全性を
診断するために、励振器からの電圧パルスとこれに続く
スパークにより発生した電圧波形とを分析する試みがあ
った。しかし、今までは、そのようなモニタシステムは
、点火プラグの健全性の表示を提供することのみが可能
であり、点火プラグの故障を導き得る点火システムの他
の構成要素の健全状態をモニタ又は診断することはでき
なかった。

【０００５】例えば、スケリット（Ｓｋｅｒｒｉｔｔ）
の米国特許第４，７６０，３４１号は、点火システムの
点火プラグの入力端子での信号によって発生された電界
を検知するモニタ装置を開示している。このモニタ装置
は、電界によって発生された信号を受信し、点火プラグ
に対する入力信号が所定時間間隔より長く且つ所定電圧
レベルより上に維持されるかを検出する。もし、入力信
号が所定時間間隔より長く維持されるならば、そのモニ
タ装置は、点火プラグが劣化していることを示す。しか
し、もし入力信号の電圧が所定レベルに達成できなけれ
ば、スケリット特許のモニタ装置は、実際には励振器が
劣化している可能性がありイグナイタが適性に機能して
いる場合に、この故障も劣化した点火プラグとして判断
する。

【０００６】高電圧パルスの幅を測定することに加えて
、スケリット特許のモニタ装置は、スパーク事象中に点
火プラグを介して放電されたエネルギも測定する。もし
、スパーク事象信号に提供された総合エネルギが満足す
べきものであり、且つ、点火プラグに対する信号が長す
ぎなければ、モニタ装置は、点火プラグが適性動作中で
あることを示すパルス出力を提供する。

【０００７】点火プラグに提供された総合エネルギを高
電圧パルスに応答して測定することはパルス持続の測定
に対する有用な補足であるが、２つの測定は、点火シス
テムが誤機能していることの通常表示以外の何もユーザ
に提供することができない。更に詳細には、スケリット
のモニタ装置の測定は、故障中の高エネルギパルス（即
ち、点火プラグ）放電用装置と故障中の高エネルギパル
ス（即ち、励振器）発生用装置とを区別しない。

【０００８】

【発明の概要】この発明の第１の目的は、スパーク事象
に関連した点火システムの波形における異常状態を検出
することにより、点火システムの点火プラグ及び励磁回
路の健全性をモニタすることにある。

【０００９】又、この発明の重要な目的は、点火プラグ
の過激な環境から隔離され且つ点火プラグ又はその入力
リードに結合される高価なセンサを必要とすることなく
実施される点火システム内の位置で、しかし、むしろ存
在する信号の波形の乱れを検知することにより、点火プ
ラグの誤機能を検出することにある。これに関して、又
、この発明の目的は、モニタ装置が励磁回路と同一の装
置内に効果的に組み込まれることができ且つ点火プラグ
の過激な環境から隔離されるように点火プラグ自身から
離れた点火システム内の位置で、点火プラグの健全状態
をモニタすることにある。

【００１０】この発明の関連する目的は、診断的モニタ
を成就するために、励振器の下流側に付加的なワイヤ又
はコネクタを全く必要としないことにある。

【００１１】更に、この発明の他の重要な目的は、点火
プラグの故障と励磁回路の故障とを区別することにより
、点火システムの健全状態を診断することにある。この
点において、この発明の関連する目的は、イグナイタが
故障と診断される前に健全と診断されるべき励振器を要
求することにより、イグナイタの健全性試験の誤った診
断を防止することにある。

【００１２】この発明の他の重要な目的は、点火プラグ
又は励磁回路の実故障とタービンエンジンの厳しい環境
で通常動作結果として起こり得る高エネルギパルスの偶
発的な不規則性とを区別することにより、点火システム
用の点火プラグ及び励磁回路の両方の健全性を正確にモ
ニタすることにある。

【００１３】この発明の他の重要な目的は、点火システ
ムにおける点火プラグの切迫した故障の表示を提供して
、予防的なメインテナンスを初期化するための機会を提
供することにある。

【００１４】更に、この発明の他の目的は、点火プラグ
及び励磁回路をモニタすることから引き出された診断情
報を離れた位置に通信するために要求されるリード数を
最小にすることにある。

【００１５】この発明の他の目的は、タービンエンジン
及びその点火システムから離れて輸送可能な自動試験設
備（ＡＴＥ）として容易に適合される点火システム用の
モニタシステムを提供することにある。

【００１６】他の目的及び利点は、図面と関連させた場
合、以下の詳細な説明を参照することにより明らかにな
るだろう。

【００１７】この発明は、点火プラグでスパークを発生
させるために励振器から点火システムの出力回路に供給
される高エネルギパルスの特性を、各々がモニタする励
振器検出器及びイグナイタ検出器を備えたガスタービン
エンジンの点火システム用モニタ装置を提供することに
より、以下の目的を達成する。高エネルギパルスをモニ
タすることに応答して、励振器検出器は励振器の健全状
態の表示を提供し、イグナイタ検出器は点火プラグの健
全状態の表示を提供する。

【００１８】励振器検出器において、高エネルギパルス
の電圧レベルは、それらが公称最小電圧を示す所定値（
健全時の励振器により生成される）よりも持続的に小さ
いかを決定するためにモニタされる。イグナイタ検出器
において、点火システムの励振器から出力回路への高エ
ネルギパルスの放電速度は、健全な点火プラグの公称最
小放電速度を示す所定放電速度よりも放電速度が持続的
に小さいかを決定するためにモニタされる。

【００１９】モニタ装置が励振器からの高エネルギ信号
を検知するため、高インピーダンスの分圧器ネットワー
クは励振器の出力端子を接地する。分圧器の結合点から
の信号は、各励振器検出器及びイグナイタ検出器に対す
る入力信号を提供する。経済性の目的のために、典型的
に励振器の出力端子に存在する安全抵抗器は、分圧器内
に組み込まれてもよい。

【００２０】励振器検出器及びイグナイタ検出器は、励
振器により生成された高エネルギパルスと高エネルギパ
ルスの出力回路への放電とに応答する。適切に動作して
いる点火システムにおいて、健全な励振器は、少なくと
も所定最小電圧の高エネルギパルスを生成する。健全な
点火プラグのために、出力回路は、コイル内に高エネル
ギパルスを格納し、そのパルスエネルギを点火プラグで
スパークとして迅速に放電する。もし点火プラグがスパ
ークしなければ、出力回路への入力端子は高エネルギパ
ルスに対する事実上のオープン回路として見なされ、そ
のパルスは分圧器ネットワークを介して放電する。分圧
器ネットワークを介した高エネルギパルスの放電速度は
、点火プラグを介した放電速度よりも非常に小さい。 従って、イグナイタ検出器は、高エネルギパルスの放電
速度をモニタし、その放電速度から点火プラグの健全状
態を決定する。

【００２１】励振器の上流故障の結果として、故障した
点火プラグの誤表示を防止するために、励振器検出器及
びイグナイタ検出器の応答時間は、イグナイタ検出器よ
りも励振器検出器の応答が相当に早くなっている。診断
の出力回路は、励振器検出器及びイグナイタ検出器に応
答して、モニタ装置のユーザに点火システムの健全状態
の表示を提供し、励振器検出器が故障した励振器の表示
をも提供していれば、故障した点火プラグの表示を無視
することにより、故障した点火プラグの誤表示に対して
保証する。

【００２２】この発明のモニタ装置は、単一チャネルの
点火システム（即ち、励振器並びに関連された出力回路
及び点火プラグ）のモニタに用いられてもよい。代わり
に、モニタ装置は、多数チャネルの点火システムに関連
して用いられてもよい。多数チャネルの点火システムの
ために、モニタ装置は各チャネルに励振器検出器及びイ
グナイタ検出器を含む。多数チャネルシステム内の表示
に対するモニタ装置の診断信号の通信に必要なケーブル
接続を最小にするため、種々の励振器検出器及びイグナ
イタ検出器からの信号は、最初に符号化された後、薄い
ケーブルを介して離れた表示装置に通信される。離れた
表示装置において、その信号は復号化され、点火システ
ムの健全状態がユーザに示される。

【００２３】他の実施例において、この発明の診断シス
テムは、構成されたメインテナンスルーチン内に組み込
まれることができるように、独立の自動試験設備（ＡＴ
Ｅ）の雰囲気内に位置してもよい。ＡＴＥは、点火シス
テムにより点火プラグに供給された同一タイプの高エネ
ルギパルスを供給するために、励振器及び出力回路を含
んでもよい。技術者又は他のメインテナンス職員は、点
火プラグを物理的に除去するか、又は、点火システムの
出力回路に対するケーブル接続部で点火プラグを切り離
すことにより、点火システムから点火プラグを切り離す
。一旦、切り離されると、点火プラグは、ＡＴＥ装置と
関連する励振器及び出力回路からの高エネルギパルスを
受信するために接続されることができ、モニタ装置は、
点火プラグの健全状態をメインテナンス職員に報告する
だろう。

【００２４】１チャネルの励振器及び点火プラグの持続
的故障を検出することに加えて、モニタ装置は、励振器
又は点火プラグの間欠的な故障をも検出し、診断及び診
断に対する応答を報告してもよい。

【００２５】この発明は、図示された好適な実施例及び
他の実施例に関するいくつかの詳説で説明されるだろう
。この説明はこの発明の範囲を制限する方向でないこと
を理解すべきである。反対に、出願人は、この発明が、
添付された特許請求の範囲の精神及び範囲に入る全ての
変更、修正及び同等性を網羅することを意図する。

【００２６】

【実施例】図面に関して、まず図１について説明すると
、この発明に対応したモニタ装置１１は、点火システム
１７の一対の励振器１３及び１５の各出力端子に供給さ
れる連続した高エネルギパルスから生成される対応した
一連の電圧信号に応答する。これらの高エネルギパルス
は、スパークを発生するために、一対の出力回路１９及
び２１並びに点火プラグ１及び２により用いられる。通
常、各対はチャネルと呼ばれる。図１に示した点火シス
テム１７は２つのチャネルを含むが、点火システムが１
つのチャネルのみを含んでもよく、又は、代わりに複数
のチャネルを含んでもよいことは理解されるだろう。

【００２７】この技術で周知のように、図１に提示した
ように、各点火プラグ１及び２が勿論タービンエンジン
２３の燃焼チェンバ内に位置するのに反して、各励振器
１３及び１５並びに出力回路１９及び２１は、典型的に
は、タービンエンジン２３の外側に位置する。燃料源２
５はタービンエンジン２３内の燃焼チェンバに燃料を供
給し、そこで燃料は、各点火プラグ１及び２により発生
されたスパークにより点火される。２つのチャネルの励
振器１３及び１５、出力回路１９及び２１並びに点火プ
ラグ１及び２は、航空機に用いられるタービンエンジン
２３内の典型的な設備である。なぜなら、２つのチャネ
ルは、点火システムの故障に対して飛行を保護する冗長
性を提供するからである。 ２つのチャネルの励振器、出力回路及び点火プラグが冗
長なので、ガスタービンエンジン用点火システムの当業
者は、１つのチャネルの励振器１３、出力回路１９及び
点火プラグ１に関する以下の説明が、他のチャネルの励
振器１５及び出力回路２１と等しくあてはまることを理
解するだろう。

【００２８】各出力回路１９及び２１は、図２に示すよ
うに、単極性のダイオードＤ１、出力コイルＬ１及び高
電圧の出力コネクタ５４からなる。出力コネクタ５４は
、この発明の他の適用と関連して使用される伝統的な高
電圧の結合である。特に、図１のモニタ装置１１に似た
モニタ装置は、点火プラグ１又は２のいずれかに高エネ
ルギの点火パルスを供給するように点火システム１７の
機能を再生する自動試験設備（ＡＴＥ）に結合されても
よい。各点火プラグ１及び２の健全状態は、点火プラグ
を点火システムから切り離し、較正された高エネルギパ
ルスを供給するＡＴＥの出力端子に接続することのみに
よって、技術者によりチェックされてもよい。ＡＴＥの
内部のモニタ装置は、モニタ装置１１と同様に機能し、
点火システムが適切に機能していることを確認するため
に、点火システムを迅速にチェックする手段を技術者に
提供する。高電圧の出力コネクタ５４で点火プラグを切
り離すようには便利ではないが、その代わり、ＡＴＥ装
置に点火プラグを受けるためのソケットを結合し、技術
者が点火プラグを点火システムから物理的に取り除き、
健全状態のチェックのためにＡＴＥ内に位置決めするよ
うにしてもよい。

【００２９】図２から理解できるように、各出力回路１
９及び２１は、励振器１３及び１５からの高エネルギパ
ルスの単極性の放電を提供する。この発明は、双極性の
放電にも用いられ得るが、これに関しては図２の単極性
の構成が図示されるのみである。双極性又は単極性の出
力回路のいずれかにおいて、点火事象は２つの放電事象
に分けられてもよい。第１の放電事象は、励振器１３又
は１５の蓄積コンデンサ（図示せず）が高エネルギパル
スを出力回路に放電したときに起きる。第２の放電事象
は、出力コイルＬ１がパルスからのエネルギを蓄積し、
それを点火プラグ及びダイオードＤ１を介して放電した
ときに起きる。

【００３０】点火プラグ１が故障したとき、典型的には
、それは出力回路１９が励振器１３に関してオープン回
路を示すように故障する。点火プラグ１が故障したとき
に励振器１３の出力端子からの高エネルギパルスを消散
するため、一般に分圧抵抗器２７が使用されて、そのパ
ルスをグランドに分路する。そのような抵抗器２７は、
しばしば「安全」抵抗器と呼ばれる。各安全抵抗器２７
及び２９は、典型的に１ｋΩ〜１０ｋΩの抵抗値を有す
る。点火プラグ１が点火したとき、アークのインピーダ
ンスは非常に小さく（即ち、通常、数ｍΩに測定される
）、短絡に近づき、出力回路１９の時定数が短いことか
ら、励振器１３の放電は非常に早い。もし、点火プラグ
１が点火しないと（不十分なイオン化によりアークが形
成されない）、出力回路１９のインピーダンスが非常に
大きいままとなり、オープン回路に近づき、励振器１３
の放電は、安全抵抗器２７により提供される代理通路を
探さねばならない。スパークが発生したときの点火プラ
グ１のギャップでの低抵抗値と比較して、安全抵抗器２
７が高抵抗値を有することから、安全抵抗器２７を介し
た励振器１３の放電速度は、健全なスパークが発生し続
けているときの放電速度と比較して長い。

【００３１】図３及び図４の模範的な放電波形（点火波
形）について簡潔に説明すると、健全な点火システム１
７は、図３の波形で示すように、ほぼ３μ秒で励振器１
３からの高エネルギパルスを出力回路１９に放電する。 励振器１３の正常な出力は、通常間隔（即ち、３μ秒、
２５００Ｖ、１秒に１回）で起こる狭い高電圧パルスで
ある。繰り返された高エネルギパルスは、エンジンを再
起動するための点火の手動開始が安全に行うことができ
ない関連された航空機の着陸及び離陸などの臨界時間中
に、タービンエンジン２３の失火を保護する一連の点火
スパークを提供するために、典型的には励振器１３によ
り自動的に発生する。

【００３２】典型的には、１５０μ秒の長さの点火波形
３１が完全な放電事象の波形全体の初期部分のみである
ことは、ガスタービンエンジン用点火システムの当業者
により理解されるだろう。点火波形３１が励振器１３及
び出力回路１９のための基準グランドを交差するとき、
励振器は出力回路内のコイルＬ１に完全に放電する。図
３において、点火波形３１は、励振器１３からの高エネ
ルギパルスが開始されてから３．０μ秒後に基準グラン
ドを交差する。励振器１３が出力回路１９に完全に放電
した後、その後の点火波形３１は、出力回路から点火プ
ラグ１を介したスパーク生成用のエネルギの放電によっ
て発生された励振器の出力端子に現れる信号を示す。以
下に用いられるように、用語「放電事象」は、各励振器
１３及び１５から関連した出力回路１９及び２１へのそ
れぞれの高エネルギパルスの放電を示す。

【００３３】健全な点火システムにおける高エネルギパ
ルスの比較的早い放電事象と対照的に、安全抵抗器２７
を介した放電事象は、図４の模範的な点火波形３３で示
すように、ほぼ５．８ｍ秒で起きる。この本質的に健全
な放電事象と故障の放電事象との間の放電速度における
３桁の振幅差の理由から、放電波形即ち点火波形は点火
システム１７の健全性をモニタするのに用いられ得る。 励振器１３の健全な放電と故障した放電との間の放電速
度における劇的な差は、点火システム１７の性能をモニ
タするのに用いられ得るが、点火プラグ１の故障と励振
器１３の故障との間の区別をすることができない。更に
、いずれの構成要素の故障も、点火システム１７のスパ
ークさせないことができ、その代わりに高エネルギパル
スを安全抵抗器２７を介して消散することができる。

【００３４】この発明の１つの重要な態様に従って、モ
ニタ装置１１は、各励振器１３及び１５の出力端子から
低電圧信号を引き出し、交換を要する誤動作中の点火プ
ラグ又は整備を要する誤動作中の励振器のいずれかに起
因する故障した放電事象を診断できるように、励振器１
３及び１５の健全な状態から区別されて各点火プラグ１
及び２のための健全状態の表示を提供する。励振器１３
及び１５から引き出された低電圧信号は、関連した出力
回路１９及び２１の入力端子での点火波形をそれぞれ複
写する。もし、低電圧パルスが、励振器１３又は１５に
より発生されたパルスが持続的に所定電圧値を超過する
ことを示すならば、励振器からのパルスが点火プラグ１
及び２でスパークを発生することができる可能性が高い
。もし、励振器１３又は１５のいずれかが持続的に所定
電圧値を超過した電圧パルスを供給する間に、図４に示
したような故障した放電事象が持続的に検出されるなら
ば、モニタ装置１１は、関連した点火プラグが故障した
ことの表示を提供するだろう。 一方、もし、励振器が持続的に所定電圧値を超過した電
圧パルスを供給しないならば、モニタ装置１１は、励振
器が故障したことを示し、故障した点火プラグの表示を
許可しないだろう。

【００３５】点火システム１７と同様に、モニタ装置１
１は２つのチャネルを備え、各チャネルは、各励振器１
３又は１５をグランドに接続している分圧ネットワーク
即ち安全抵抗器２７及び２９からの出力を受けている。 経済性を目的として、必要ではないが、分圧器内に安全
抵抗器を組み込むことが望ましい。モニタ装置１１の第
１のチャネルは、点火システム１７の２つのチャネルの
１つと関連し、分圧器２７からの一連の低電圧信号を各
々が受信するように並列接続された励振器検出器３５及
びイグナイタ検出器３７を備えている。同様に、モニタ
装置１１の第２のチャネルは、点火システム１７の２つ
のチャネルの第２のチャネルと関連し、分圧器２９から
の一連の低電圧信号を各々が受信するように並列接続さ
れた励振器検出器３９及びイグナイタ検出器４１を備え
ている。各励振器検出器３５及び３９は、分圧器２７又
は２９からの一連の低電圧パルスを介して出力回路１９
又は２１に供給される一連の高電圧パルスをモニタする
と共に、励振器１３が健全なときに励振器１３により発
生される公称最小電圧を示す所定値よりも小さい高エネ
ルギパルスの持続的電圧レベルを検出する。又、イグナ
イタ検出器３７及び４１の各々は、分圧器２７及び２９
からの低電圧パルスを介した高電圧パルスをモニタする
と共に、励振器１３及び１５の公称最小放電速度を示す
所定速度よりも非常に小さい速度で高エネルギパルスの
持続的放電を検出する。

【００３６】高エネルギパルスが持続的に所定の公称最
小電圧を越えて上昇していないことを励振器検出器３５
及び３９のいずれかが検出したとき、励振器検出器３５
又は３９の出力信号が現れる。２つの励振器検出器３５
及び３９の出力信号は低い即ち論理０状態であるため、
励振器１３又は１５の故障は、アンドゲート４３の出力
端子に論理０状態を出現させる。励振器検出器３５及び
３９の各々により基準として用いられる所定の公称最小
電圧は、健全な出力回路１９又は２１のスパークギャッ
プのイオン化を保証する最小電圧に対応する。

【００３７】アンドゲート４３は、その出力信号をナン
ドゲート４５及び４７の入力端子に供給する。同時に、
アンドゲート４３並びにナンドゲート４５及び４７は、
励振器検出器３７及び４１からの健全状態信号を符号化
し、イグナイタ検出器３７及び４１は、システム状態の
表示装置５１を隔離して位置させるために、薄いケーブ
ルとして容易に延長され得る２ワイヤ出力信号４９を提
供する。システム状態表示装置５１の隔離された位置に
おいて、デコーダ５３は、２ビット信号をデコードして
、表示装置５１が各点火プラグ１及び２（即ち、表示装
置上の「プラグ１」及び「プラグ２」）、並びに、励振
器１３及び１５の健全状態（表示装置上の「システムＯ
Ｋ」又は「システム故障」）を表示できるようにする。

【００３８】イグナイタ検出器３７及び４１のいずれか
が点火プラグ１及び２の一方でスパークしないことを検
出したとき、イグナイタ検出器３７又は４１は、その出
力端子に論理０の状態（励振器検出器３５及び３９と同
一）を出現させ、ナンドゲート４５又は４７の一方に第
２の入力信号を供給する。３つのゲート４３、４５及び
４７により符号化することは、以下の通りである。

【００３９】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　出力信号　　　　健全状態　　　　　　
　　ナンドゲート４５　　　　　　ナンドゲート４７「
システムＯＫ」　　　　　　　　　　０　　　　　　　
　　　　　　　　　　　０「プラグ１」 （点火プラグ１故障）　　　　　　　　１　　　　　　
　　　　　　　　　　　　０「プラグ２」 （点火プラグ２故障）　　　　　　　　０　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１「システム故障」　　　　
　　　　　　１　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１

【００４０】モニタ装置１１からの出力信号は、デコ
ーダ５３と共働してメインテナイス職員やエンジン制御
ユニット装置、又は、タービンエンジン２３のユーザ（
例えば、パイロット）のいずれかに、点火システムの健
全状態を示し、又、最も重要なことには、もし問題が存
在すれば、その原因を示す診断出力信号を提供する。

【００４１】図５は好適な実施例に従う図１内のモニタ
装置１１のアナログの実施例を示す。図１に関連した説
明があるので、図５のモニタ装置内の２つのチャネルの
１つのみが詳細に説明されるだろう。なぜなら、第１の
チャネルが点火システムの第１のチャネルに関連するも
のであり且つ第２のチャネルが点火システムの第２のチ
ャネルに関連するものであることを除いては、モニタ装
置の第２のチャネルは、機能的に第１のチャネルと重複
するからである。

【００４２】点火システム１７（図１参照）が最初に直
流電源Ｖｉｎに接続されたとき、点火システム１７は直
ちにスパークを生成し始める。同時に、点火システム１
７に電力が供給され、その電力は電源フィルタ６１を介
して図５内のモニタ装置にも供給される。逆極性の電力
が最初に供給された場合に損傷を防止する小さい電流は
、直流電源ＶｉｎからダイオードＤ４を介して流れる。 その電流は、滑らかなノイズフリー電力をロジックに提
供するコンデンサＣ７を充電する。その直流電圧は、集
積回路Ｕ１〜Ｕ８にバイアスを与え、基準電圧ＲＥＦ１
、ＲＥＦ２及びＲＥＦ３を確立すると共に、コンデンサ
分圧ネットワークＣ１及びＣ５並びにＣ２及びＣ６上の
初期状態（充電）を確立する。

【００４３】まず、故障した励振器の検出に関して説明
すると、診断ロジックは、点火プラグ１に向かっている
出力回路１９に入る励振器１３の出力端子で高電圧放電
をモニタする。安全抵抗器Ｒ３０及び抵抗器Ｒ３１は、
図１に示した分圧ネットワーク２７を形成する。２つの
抵抗器Ｒ３０及びＲ３１の間のノードにおける信号は、
励振器１３からの出力パルスの減衰された複写であり、
電圧コンパレータＵ１の入力端子でモニタ装置に印加さ
れる前に、Ｒ１７及びＲ１８からなる分圧器によって更
に減衰される。

【００４４】コンパレータＵ１の出力信号は、非反転入
力端子（＋）での電圧が、閾値基準電圧ＲＥＦ１に接続
された反転入力端子（−）での電圧を越えるときには、
いつでもローレベルからハイレベルに遷移するだろう。 抵抗器Ｒ１９を介してツェナダイオードＤ３に流れる小
さい電流は、基準電圧ＲＥＦ１（即ち、６．２Ｖ）に持
続的電圧を提供する。抵抗器Ｒ１７及びＲ１８の比率は
、励振器１３の出力信号がその期待出力信号（図３及び
図４の例示的な波形で示したように、パルス標準２５０
０Ｖの８０％である例えば２０００Ｖ）の固定比率に達
したときに、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）
の電圧が基準電圧ＲＥＦ１と等しくなるように調整され
る。従って、各時刻で、励振器１３は、出力回路１９に
少なくとも２０００Ｖのパルスを提供し、パルスはコン
パレータＵ１の出力端子に生成される。

【００４５】抵抗器Ｒ３は、励振器１３からのパルスが
抵抗器Ｒ３１の両端間に検知されたときのみに有効なプ
ルアップ抵抗器であるが、検知されるのはコンパレータ
Ｕ１の出力信号がハイレベルであり得るときのみである
。更に、モニタ抵抗器Ｒ３１の両端間のパルスの振幅は
、持続的にほぼ１２Ｖ（直流）である。これに反して、
もしプルアップ抵抗器Ｒ３が、約１０Ｖ（直流）から３
０Ｖ（直流）に変化する直流電源Ｖｉｎに戻れば、付加
的な回路装置は、ＭＯＳＦＥＴＱ３のゲートを保護する
ことを要求されるだろう。

【００４６】励振器１３の故障を検出するため、コンパ
レータＵ１からの出力パルスは、ＭＯＳＦＥＴＱ３から
なる持続性検出器の入力端子と、抵抗器Ｒ７及びコンデ
ンサＣ３から構成される積分回路と、コンパレータＵ３
とに印加される。 励振器１３の適切な動作は、周期的にパルスがＭＯＳＦ
ＥＴＱ３をオンするようにし、続いて、積分回路をリセ
ットさせる。ＭＯＳＦＥＴＱ３は動作が早いスイッチ装
置なので、健全な点火波形から引き出される非常に短い
パルスでさえも、ＭＯＳＦＥＴＱ３をオンさせることに
よってコンデンサＣ３を放電させるのに十分であろう。 従って、コンデンサＣ３は、波形が持続的に１つの健全
な点火事象であるときに、次のパルスによってリセット
される前に非常に高いレベルに充電されないだろう。

【００４７】誤機能が起きて、励振器１３が出力パルス
の供給を停止するか、又は、パルス電圧弁別器により認
識される標準以下の出力信号を供給するとき、ＭＯＳＦ
ＥＴＱ３はもはやトリガされず、積分回路のコンデンサ
Ｃ３は電荷の蓄電を開始する。結局、コンデンサＣ３上
の電圧は、抵抗器Ｒ１１及びＲ１２の分圧ネットワーク
により設定される閾値基準電圧ＲＥＦ３と等しくなり、
コンパレータＵ３の出力信号は、ローレベルにされて励
振器１３の故障を示すだろう。抵抗器Ｒ２３は、通常、
コンパレータＵ３の出力信号をハイレベルに保持し且つ
ラッチのダイオードＤ１上の逆バイアスを維持するプル
アップ抵抗器である。もし、ＭＯＳＦＥＴＱ３のベース
に印加されるパルスの間に十分な時間が経過すれば、コ
ンパレータＵ３の出力信号はローレベルに切換わり、ダ
イオードＤ１は順バイアスされるようになり、ＭＯＳＦ
ＥＴＱ３のゲートはローレベルに固定され、その後、持
続性検出器がリセットされることができないようにする
。従って、コンパレータＵ３の出力信号は、ロー状態に
ラッチされて励振器１３の故障を示すだろう。もし、ダ
イオードＤ１が除去されたとすれば、その回路は励振器
１３による標準出力パルスの再開に回復し、故障表示は
除去されるだろう。いくつかの適用において、健全な出
力パルスの再開上の故障表示をリセットすることは、好
ましい動作モードであり得るので、ダイオードＤ１の使
用は任意なものと考慮され得る。

【００４８】図５に示すように、今まで励振器１３に関
して説明されたモニタ装置は、励振器１５に関するもの
と重複する。この点において、励振器１５を検出する励
振器検出器は、分圧ネットワークＲ２０、Ｒ２４、コン
パレータＵ２及びプルアップ抵抗器Ｒ４を含み、これに
反して、持続性検出器は、ＭＯＳＦＥＴＱ４、積分回路
Ｒ８、Ｃ４、コンパレータＵ２及びダイオードＤ２を含
む。励振器１５に対する励振器検出器及び持続性検出器
が、励振器１３に対する検出器と同一の態様で機能する
ので、その機能の説明はここでは繰り返さない。

【００４９】この発明にとって基本的ではないが、左右
のチャネルの励振器故障を示すコンパレータＵ３及びＵ
４の２つの出力信号は、図５内の好適な実施例と一括し
て示される。その結果得られる信号は、ワイアードアン
ド論理機能、即ち、故障表示のためにローレベルになり
つつあるいずれかのチャネルは、結合された出力信号を
ローレベルに落とさせる。この信号の定義は、励振器１
３及び１５のいずれか又は両方の故障として変化される
。

【００５０】ここで、点火プラグ１及び２の故障を検出
するための回路装置について説明すると共に、図５内の
左のチャネルについて再び言及すると、安全抵抗器Ｒ３
０及び抵抗器Ｒ３１の接続点でのモニタ点は、イグナイ
タ健全モニタ回路の入力端子にも接続されている。各パ
ルスは、抵抗器Ｒ１を介してトランジスタＱ１をバイア
スし、その電圧がトランジスタＱ１のベースエミッタ電
圧（例えば、励振器出力電圧の１４８Ｖに対応した約０
．７Ｖ）を越えたときに、トランジスタＱ１をオンさせ
る。

【００５１】トランジスタＱ１の効果を試験する前に、
コンデンサＣ５及びＣ１を含む容量性の分圧器のノード
電圧で示されるように、回路の初期状態を定める必要が
ある。 最初に診断回路装置に直流電力が印加されたとき、２つ
のコンデンサＣ５及びＣ１は、共通ノードが供給電圧の
約７５％の初期電圧を有するように選択された電圧値ま
で、本質的に即座に逆比率で充電する。回路設計の当業
者は、初期電圧値の取得は別としてコンデンサＣ１及び
Ｃ５の効果が簡単な積分器であることを理解すると共に
、コンデンサＣ１及びＣ５が、コンデンサＣ１及びＣ５
の平行結合と等しい容量値を有する単一のコンデンサを
コンデンサＣ１の位置に配置したのと、本質的に同一に
動作することを理解するだろう。

【００５２】もし、コンパレータＵ５の出力信号がハイ
レベル（即ち、オフ、なぜなら、この発明の図示した実
施例において各コンパレータの出力端子が全てエミッタ
接地オープンコレクタのトランジスタであるため）であ
れば、コンデンサＣ１及びＣ５により形成された積分器
は、直流電源で発生して直列接続の抵抗器Ｒ１５及びＲ
１３を介して流れる電流により充電される。更に、積分
器Ｃ１及びＣ５は、トランジスタＱ１がオンされたとき
に、電流を抵抗器Ｒ５を介してグランドに分路すること
により放電される。 ＭＯＳＦＥＴＱ３による励振器健全モニタでの積分器Ｒ
７及びＣ３の「リセット」とは対照的に、積分器Ｃ１及
びＣ５の場合、放電は即座ではなく、又、完全ではない
が、むしろ、抵抗器Ｒ５の抵抗値及びトランジスタＱ１
のオン時間の各々により設定された速度及び持続性を有
する。従って、励振器１３の出力端子で起こる非常に狭
いパルスは、対応するトランジスタＱ１の短いオン時間
の理由から、積分器Ｃ１及びＣ５の放電状態に無視でき
る効果を引き起こすだろう。

【００５３】パルス（トランジスタＱ１がオフのとき）
の間の間隔中、積分器Ｃ１及びＣ５は、抵抗器Ｒ１５及
びＲ１３のために直流電源電圧Ｖｉｎに向かって充電し
続ける。コンパレータＵ５は、積分器Ｃ１及びＣ５から
の電圧を閾値基準電圧ＲＥＦ２と比較する。閾値基準電
圧ＲＥＦ２は、抵抗器Ｒ９及びＲ１０を含む分圧器によ
り生成された電圧であり、典型的には直流電源電圧Ｖｉ
ｎの約２０％の値を有するだろう。

【００５４】もし、点火プラグ１が点火しなければ、励
振器１３のタンクコンデンサ（図示せず）からの高電圧
パルスは、安全抵抗器Ｒ３０及び抵抗器Ｒ３１を介した
グランドへの代わりの放電通路をさがすだろう。これら
の抵抗器を介した放電速度は、パルスが点火回路を介し
て放電した場合よりも大きさが数桁だけ遅い。トランジ
スタＱ１のオン時間は長く、従って、有意義に積分器Ｃ
１及びＣ５を放電し、その電圧値を基準電圧ＲＥＦ２に
よって確立された閾値に接近させるだろう。いくつかの
連続的な誤り（点火プラグ１が点火しないパルス）の後
、積分器Ｃ１及びＣ５の電圧値は基準電圧ＲＥＦ２に到
達し、コンパレータＵ５の出力信号を、点火プラグ１が
持続的に故障したことを示すロー状態に遷移させるだろ
う。この状態をラッチすることは発明にとって基本的な
ことではないが、図５の実施例はラッチ機能を実行する
。このラッチ機能において、一旦故障がコンパレータＵ
５の出力信号をローにすると、抵抗器Ｒ１５及びＲ１３
のプルアップ効果は反転され、抵抗器Ｒ１３を介して、
コンパレータＵ５の出力端子（今はグランド電位にある
）に対するプルダウン（放電）効果になる。続いて、積
分器Ｃ１及びＣ５の電圧値は、更にグランドに向かって
ドリフトすることのみが可能になり、これにより、直流
電力が除かれるまでその電圧が基準電圧ＲＥＦ２より低
く留どまることを保証するだろう。

【００５５】イグナイタ検出器内の持続性検出は、点火
システムのスパークからスパークまでの性能に典型的に
大きな違いがある理由から、重要である。その違いは、
励振器の出力信号内の小さな偏差と、点火プラグの寿命
と、イオン化に影響するタービンの燃焼チェンバ内の状
態変化による点火プラグの性能の大きな偏差とにより引
き起こされる。通常のスパークシーケンスでの偶発的な
誤りは、故障したイグナイタを判断するのには十分でな
い。積分器は、スパーク間の通常間隔において部分的に
回復（充電）するために設定される。積分器の充電は、
誤りにより引き起こされる放電よりも小さくなければな
らないが、持続（例えば、１０のうちの８）連続した故
障のみが励振器をイグナイタ故障閾値まで放電するのに
十分でなければならない。

【００５６】図１内の励振器検出器３５の構成要素を有
するように、図５において、イグナイタ検出器３７の構
成要素は右チャネルに関して重複することが理解される
だろう。即ち、それらの構成要素は、抵抗器Ｒ２、Ｒ６
、Ｒ１４及びＲ１６、トランジスタＱ２、コンデンサＣ
６及びＣ２、並びにコンパレータＵ６であり、それぞれ
、機能的に抵抗器Ｒ１、Ｒ５、Ｒ１３及びＲ１５、トラ
ンジスタＱ１、コンデンサＣ５及びＣ１、並びにコンパ
レータＵ５に置き換わる。従って、コンパレータＵ６の
出力信号は、コンパレータＵ５の出力信号が左の点火プ
ラグ１の故障を示すのと同一の手法で、右の点火プラグ
２の故障を示す。

【００５７】いずれの診断回路装置の動作にも基本的な
ことは、誤った正の出力信号（誤りが存在しないときに
誤りを報告すること）を防止することである。図５の好
ましい実施例において、スパーク故障の実際の原因が劣
化した励振器の出力信号であったときに、もし、イグナ
イタ検出器３７が故障イグナイタを報告すれば、誤った
正の出力信号は起こり得る。そのような状態は、励振器
からの出力パルスが規則的に発生するが、それらのピー
ク電圧がイグナイタギャップをイオン化してスパークを
生成するのに必要な閾値より低いときに起こる。そのよ
うな状態が存在するとき、イグナイタ検出器３７の出力
信号は無効になるだろう。

【００５８】この発明と調和して、イグナイタ検出器３
７からの誤った正の報告を防止するために、好ましい実
施例は、点火プラグ１の故障の最も早い可能な検出より
も早く励振器１３の劣化した出力信号を検出すること、
並びに、点火プラグ１の故障を報告を防止するために励
振器１３の劣化した出力信号を用いることに依存する。 この順序付けられた検出を完成し得る多くの可能な回路
の実施があるが、図５の実施例は、励振器検出器３５が
より早く（即ち、１０秒だけ持続しなければならないイ
グナイタの故障に対して、５秒だけ持続しなければなら
ない励振器の故障）反応するように、励振器検出器３５
及びイグナイタ検出器３７の相対的な持続性要求を設定
することにより初期の制御を達成する。

【００５９】図５内の残りのブロックは、出力信号符号
化ロジック及び出力ラインバッファからなる出力回路６
３である。符号化ロジックに対する入力信号は、４つの
個別の故障信号ＬＥＦＴ−ＥＸＣＩＴＥＲ（左の励振器
）、ＬＥＦＴ−ＩＧＮＩＴＥＲ（左のイグナイタ）、Ｒ
ＩＧＨＴ−ＥＸＣＩＴＥＲ（右の励振器）及びＲＩＧＨ
Ｔ−ＩＧＮＩＴＥＲ（右のイグナイタ）である。いくつ
かの適用例においては、これらの信号の全てを役立たせ
てもよく、又は、逆に、ＦＡＩＬＵＲＥ（故障）を示す
たった１つの出力信号に結合してどの入力信号が故障報
告を引き起こしたかに関する付加的な情報を全く与えな
いようにしてもよい。好ましい実施例は、これらの信号
を、システムが以下の４つの可能な状態を報告すること
を可能にする２つの出力ビットに結合し、それらの一方
がオン（ローに引かれる）又はオフ（オープン回路）で
あり得る。

【００６０】 システム正常　　　　　　　　オン／オン左のイグナイ
タ故障　　オフ／オン 右のイグナイタ故障　　オン／オフ システム故障　　　　　　　　オフ／オフ（一方又は両
方のチャネル）

【００６１】コンパレータＵ５の出力信号は、通常ハイ
レベルであり、コンパレータバッファＵ７の反転入力端
子（−）に印加されたとき、コンパレータバッファＵ７
の出力信号をロー（オン）にするだろう。左のイグナイ
タの故障時、コンパレータＵ５の出力信号はローに落ち
、コンパレータバッファＵ７の出力信号をハイ（オフ）
にするだろう。 同様に、コンパレータＵ６の出力信号は、コンパレータ
バッファＵ８の出力信号をハイ（オフ）にして右のイグ
ナイタの故障を報告することができる。

【００６２】又、コンパレータバッファＵ７及びＵ８は
同一形式であり、それらの電源が中断したときにオフ（
即ち、ハイ「１」）のオープンコレクタ出力信号を有し
て、どちらのチャネルもスパークを発生できないことか
ら「ＳＹＳＴＥＭ−ＦＡＩＬＵＲＥ」（システム故障）
を報告し、診断回路装置はその動作電力をも失う

【００６３】図５の２つの励振器検出器の出力端子は、
ダイオードＤ５及びＤ６のカソードをも含むノードで一
緒に接続されている。この構造は、図１内のアンドゲー
ト４３と同様に、もしコンパレータＵ３及びＵ４の出力
信号がハイ（両方の励振器チャネルが動作中）でありさ
えすればノードがハイとなるようなアンドロジックを実
行する。いずれかの励振器検出器の出力信号がロー（故
障表示）に落ちることは、ノードをローレベルに落とす
ことになり、それは順バイアスのダイオードＤ５及びＤ
６が両方のコンパレータＵ７及びＵ８の入力信号をロー
に引き、従って、それらの出力信号をオフ／オフにして
励振器故障を報告する。一旦システム（励振器）故障が
起きて、ＢＩＴ１及びＢＩＴ２の出力信号がオフ／オフ
状態にあると、いずれかの点火プラグ１又は２の引き続
く故障は、何の変化も（既にオフの出力信号をオフにし
続ける以外）引き起こさないだろう。従って、システム
故障の報告はイグナイタ故障の報告をも防止し、診断シ
ステムの保全は誤った正の報告から保護されるだろう。 又、システムに対するオフ／オフの選択は、励振器（及
び又は診断モニタ）への電力損失がシステム故障表示を
引き起こすことを保証する。

【００６４】診断出力信号ＢＩＴ１及びＢＩＴ２は、通
常、コネクタを介して点火システムから退出し、ワイア
リングハーネスを介して情報表示ユニット又はエンジン
制御ユニット（ＥＣＵ）に印加される。最後の構成要素
（抵抗器Ｒ２１、ダイオードＤ７及び抵抗器Ｒ２２、ダ
イオードＤ８）は、これらの出力ラインを介して点火シ
ステムに入り得る電気的遷移から診断回路を保護する電
流制限抵抗器及び電圧クランプ用ツェナダイオードであ
る。

【００６５】ここで、図６に示したこの発明の他の実施
例について説明すると、決定ロジックのデジタル回路を
使用することにより、いくつかの性能の改善を達成する
ことができる。点火システムの高電圧の出力信号に対す
るインタフェースは、図１及び図５について既に議論さ
れたように同一の分圧器２７を用いる。その後、分圧器
２７の出力信号は、２つのレベル検出器７１及び７３の
入力端子に印加される。第１のレベル検出器７１は、有
効励振器出力として許容される最小許容可能レベルを表
わす基準電圧ＲＥＦ１と励振器信号とを比較する。レベ
ル検出器７１の出力信号は、励振器出力信号が基準電圧
ＲＥＦ１（即ち、２０００Ｖ）よりも高レベルの期間中
にローレベルとなるデジタル信号である。第２のレベル
検出器７３は、実際に完全な放電事象に対して励振器信
号が基準電圧ＲＥＦ２を越えるように低い閾値に設定さ
れた基準電圧ＲＥＦ２と励振器信号とを比較する。従っ
て、レベル検出器７３の出力信号は、励振器出力信号が
基準電圧ＲＥＦ２（即ち、５００Ｖ）よりも高レベルの
期間中にローレベルとなるデジタル信号である。これら
の２つのデジタル信号の重要性を示すため、それらは励
振器のタンクコンデンサのエネルギに関連され得る。コ
ンデンサ内のエネルギは、以下の式で表わされる。

【００６６】

【数１】

【００６７】放電事象の開始時点において両方の信号は
ローレベルになり、このとき、エネルギの１００％がタ
ンクコンデンサに残る。もし、基準電圧ＲＥＦ１が公称
励振器出力電圧の８０％（例えば、２５００Ｖの２００
０Ｖ）に設定されていれば、レベル検出器７１からの第
１の信号は、タンクコンデンサが２０００Ｖまで放電さ
れたときにハイレベルになり、第１の信号がローレベル
の期間中での３６％の放電により、残ったエネルギは初
期エネルギの６４％になるだろう。レベル検出器７３か
らの第２の信号は、タンクコンデンサが基準電圧ＲＥＦ
１（初期電圧の２０％）まで放電したときにハイレベル
になり、そのとき、初期電圧の４％のみがタンクコンデ
ンサに残る。第２の信号がハイレベルになったとき、既
にエネルギの９６％が放電されている。更に、第１の信
号がハイレベルになったときと第２の信号がハイレベル
になったときとの間に、エネルギの６０％が放電される
。この場合、放電速度は、時間の測定された期間におい
て２つの異なる電圧（充電）レベルを介した通過に関連
する。

【００６８】この発明と調和して、励振器及びその点火
プラグの両方の健全性を診断するために、個々のタイミ
ング及び相互のタイミング並びに２つのデジタル信号の
持続期間に関する十分な情報がある。有効に抽出され得
る診断情報の量は、２つの信号を処理する決定ロジック
の複雑さに依存する。

【００６９】この決定ロジックの最も広い適用例は、レ
ベル検出器７１及び７３からの信号を２つの入力信号と
して用いるマイクロプロセッサ（図示せず）を使用する
。又、それは、更に詳細な診断を実行可能にする励振器
の他の部分からの付加的な入力信号に組み込まれてもよ
い。例えば、スパークの持続期間は、コイルＬ１（図１
参照）を通る電流を介して検知され得る。即ち、熱電対
は回路部品の過熱を検出し、切迫故障の警告を含むマイ
クロプロセッサを提供するだろう。

【００７０】マイクロプロセッサは、励振器及びその関
連する点火プラグの両方の健全状態を決定するため、こ
の発明に従って決定アルゴリズムを実施するプログラム
を実行する。又、マイクロプロセッサは、シリアルデー
タ伝送のような周知の技術を用いることにより、相互接
続の複雑さを最小にする結果の通信を制御することがで
きる。

【００７１】診断マイクロプロセッサの適用例の代わり
として、同様の結果は、図６の実施例で示したように、
離散的なデジタルロジック（即ち、ゲート、カウンタ、
ラッチ等）により達成することができる。この回路は、
この発明と調和して、デジタルイグナイタ検出器の単一
チャネルを実施する。図５のイグナイタ検出器について
の第１の改善は、点火プラグが燃焼したか又は故障した
かの評価が、個々のスパークの試み（即ち、励振器出力
パルス）の各々に対して行われることである。直流電力
が図６の回路に最初に印加されたとき、パワーアップリ
セット回路７５は、パルスを発生して、Ｑ出力信号がハ
イレベルになるようにフリップフロップ７７を設定する
回路を初期化し、良いイグナイタ（この場合、点火プラ
グの第１の健全性診断が実行されないので良いと推定さ
れる）を報告する。最初の放電が起きたとき、レベル検
出器７１の出力端子にはパルスがあり、もし、そのパル
スが２０００Ｖを越えれば又は越えさえすれば、従って
、励振器の出力信号が劣化して点火プラグを必ずしも燃
焼させなくなれば、パルスは全く発生せず、決定処理は
初期化されないだろう。有効な出力信号が生じたとき、
レベル検出器７１からのパルスは、ワンショットタイマ
７９をトリガし、固定された持続期間（例えば、１ｍ秒
）だけ単一のパルスを生成する。このパルスの立ち下が
りは、フリップフロップ７７にクロックを供給してＤ入
力端子をサンプルし、その値をＱ出力信号にラッチする
。

【００７２】もし、スパークが起きれば、放電は１ｍ秒
よりも非常に早く完了し、第２のレベル検出器７３の出
力信号は、１ｍ秒だけ遅延した後にハイレベルになるだ
ろう。フリップフロップ７７のＤ入力端子に印加された
この信号は、フリップフロップ７７の出力信号をハイ（
既にハイであるから変化しない）にさせ、良いスパーク
を報告する。

【００７３】もしスパークが全く起きなければ、放電は
１ｍ秒よりも非常に長いだろう。なぜなら、放電速度は
安全抵抗器（図５内のＲ３１）に依存するからである。 この場合、ワンショットタイマ７９により生成された遅
延後にレベル検出器７３の出力信号がフリップフロップ
７７によって抽出されたとき、その出力信号は放電がま
だ進行状態であることを示すローレベル状態に維持され
るだろう。 従って、フリップフロップ７７の出力信号は、誤スパー
クを報告するローレベル状態に遷移するだろう。

【００７４】通常動作中、ノアゲート８１はワンショッ
トタイマ７９からのパルスを阻止する。なぜなら、フリ
ップフロップ７７からノアゲート８１への他の入力信号
がハイレベルだからである。最初の誤スパークの後、フ
リップフロップ７７のローレベルの出力信号は、パルス
がノアゲート８１を通過して誤スパークのカウンタ８３
に入力できるようにする。カウンタ８３の出力信号は０
の２進値であろう。なぜなら、カウンタ８３の出力信号
は、最初の誤りの前にフリップフロップ７７の出力信号
によりリセット状態に保持されているからである。もし
、第２の連続誤りが起きれば、カウンタ８３は、１にイ
ンクリメントされるだろう。第３の連続誤りは、カウン
タを２にインクリメントし、以下、同様にインクリメン
トしていくだろう。

【００７５】第９の誤りの後でカウンタ８３が計数８に
達したとき、そのＱ８出力信号は、９個の連続誤りを検
出したので故障した点火プラグを報告するハイレベルに
なる。デジタル実施例の他の使用例は、故障したイグナ
イタの定義として、任意の整数回の誤りを要してもよい
。 Ｑ８出力信号はラッチ８５をセットし、ラッチ８５の出
力信号は「故障プラグ」を報告する。この表示は次の電
力割込サイクルまで残る。

【００７６】もし、点火プラグの故障が間欠的状態のみ
であり、カウンタ８３が８に達する前にいつでも回復し
てスパークが起きれば、フリップフロップ７７の出力信
号は、ハイレベル状態に戻り、カウンタ８３を０にリセ
ットするだろう。故障したイグナイタの報告は全くなさ
れないだろう。なぜなら、連続した９個の要求が満たさ
れないからである。

【００７７】しかし、間欠的なスパーク状態は更に役立
つ情報である。なぜなら、それは、通常、プラグが使用
可能な寿命の終わり近くにあるかも知れないことを示し
、もし、フリップフロップ７７の出力信号が他のラッチ
８７を介してモニタされれば、付加的な診断信号は「間
欠的なプラグ」を報告するのに有効となるからである。 持続性カウンタは、もし、間欠的誤りの或る比率（例え
ば、１０回のスパークシーケンスのうちのいずれかの５
回の誤り）を越えたときに、「間欠的なプラグ」を報告
するのみのために同様に用いられ得る。

【００７８】図１に示されたものと同様の態様で、ラッ
チ８５及び８７の出力信号は、シリアル又はパラレル通
信ケーブル９３を介して診断信号を表示装置９１に通信
するために、従来設計のエンコーダ８９により符号化さ
れ得る。通信ケーブル９３の終端で、表示装置９１はデ
コーダ９５内の診断信号を復号し、健全状態表示器９７
において、この発明に調和してシステムの健全状態の表
示をユーザに提供する。

【００７９】図６に示したように、付加的な点火チャネ
ルからの診断信号は、ケーブル９３を介して表示装置９
１に通信するためにエンコーダ８９により符号化され得
る。図１に示したように、第２のチャネルは点火システ
ム内に組み込まれ得る。第１のチャネルに関する図示し
たイグナイタ検出器と機能的に同一の第２のチャネルに
関する点火検出器９５は、「故障したプラグ」及び「間
欠的なプラグ」の診断信号をエンコーダ８９に供給する
。又、両方のチャネルに対する励振器検出器からの診断
信号は、エンコーダ８９への入力信号として提供される
。励振器検出器の各々は、図示５に示したアナログ型の
励振器検出器のデジタル形式であってもよく、又は、そ
れら自身がアナログ型の装置であってもよい。結局、点
火システムと関連する他の診断装置９９も、符号化され
て、ケーブル９３を介して表示装置９１に供給されても
よい。例えば、熱電対が他の診断装置９９の１つであっ
てもよく、その熱電対が点火システムの部品に取付けら
れて、システムの切迫故障を示す過熱状態を示してもよ
い。

【００８０】これらの方法は、もし、マイクロプロセッ
サが用いられれば、レベル検出器からの同一の信号を用
いて励振器の健全出力信号を発生するために、付加的な
ロジック又は付加的なプログラミングにより拡大され得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるタービンエンジンにおける点火
システムの予想環境モニタ装置を示す構成図である。

【図２】図１の点火システム用の模範的な出力回路を示
す回路図である。

【図３】図１の点火システム内の励磁回路により点火プ
ラグに供給される高エネルギパルスの健全イグナイタに
関連した模範的な電圧波形を示す波形図である。

【図４】図１の点火システム内の励磁回路により点火プ
ラグに供給される高エネルギパルスの故障イグナイタに
関連した模範的な電圧波形を示す波形図である。

【図５】図１のモニタ装置をアナログ態様で実施し且つ
好適な実施例に対応させて示す回路図である。

【図６】実故障及び切迫故障の両方の点火プラグを診断
可能なこの発明に対応した点火プラグ健全状態モニタ用
デジタル回路を示す構成図である。

【符号の説明】

１、２　　　　点火プラグ １１　　　　モニタ装置 １３、１５　　　　励振器 １７　　　　点火システム １９、２１、６３　　　　出力回路 ２３　　　　タービンエンジン ２５　　　　燃料源 ２７、２９　　　　分圧器 ３１、３３　　　　点火波形 ３５、３９　　　　励振器検出器 ３７、４１　　　　イグナイタ検出器 ４３、４５、４７　　　　診断出力手段５１、９１　　
　　表示装置 ８３　　　　カウンタ ８５、８７　　　　ラッチ ９５　　　　デコーダ（点火検出器） ９７　　　　健全状態表示器 ＢＩＴ１、ＢＩＴ２　　　　診断出力信号Ｃ１、Ｃ５　
　　　容量性分圧器 Ｃ２、Ｃ６　　　　容量性分圧器 Ｑ３、Ｑ４　　　　ＭＯＳＦＥＴ（スイッチ装置）Ｒ７
、Ｃ３　　　　積分回路 Ｒ８、Ｃ４　　　　積分回路 Ｒ９、Ｒ１０　　　　分圧器 Ｒ１１、Ｒ１２　　　　分圧ネットワークＲ１７、Ｒ１
８　　　　分圧器 Ｒ２０、Ｒ２４　　　　分圧ネットワークＲ３０、Ｒ３
１　　　　分圧器 ＲＥＦ１〜ＲＥＦ３　　　　基準電圧 ＲＥＦ１　　　　最小許容可能レベル Ｕ１〜Ｕ８　　　　コンパレータ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の点火プラグ及び第１の励振器を
   備え、タービンエンジンの燃料を点火するために前記第
   １の励振器が前記第１の点火プラグに一連の高エネルギ
   パルスを供給するタービンエンジン用の点火システムの
   動作モニタ装置であって、前記第１の励振器が健全なと
   きに前記第１の励振器によって発生される公称最小電圧
   を示す所定値よりも小さい高エネルギパルスの持続的電
   圧レベルを検出するための第１の検出器と、前記第１の
   点火プラグが健全なときに前記第１の点火プラグの公称
   最小放電速度を示す所定速度よりも非常に小さい速度で
   前記高エネルギパルスの持続的放電を検出するための第
   ２の検出器と、これら第１及び第２の検出器に応答して
   、１）前記高エネルギ信号の電圧が前記所定値を持続的
   に越えないことを前記第１の検出器が検出したときには
   前記第１の励振器の故障を示し、又、２）前記高エネル
   ギパルスの放電速度が前記所定放電速度を持続的に越え
   ないことを前記第２の検出器が検出したときには前記第
   １の点火プラグの故障を示すための診断出力手段と、を
   備えた点火システムの動作モニタ装置。
2. 【請求項２】　　ガスタービンエンジン用の第２の点火
   プラグ及び第２の励振器を含み、タービンエンジンの燃
   料を点火するために前記第２の励振器が前記第２の点火
   プラグに一連の高エネルギパルスを供給する請求項１の
   タービンエンジン用の点火システムの動作モニタ装置で
   あって、前記第２の励振器が健全なときに前記第２の励
   振器によって発生される公称最小電圧を示す所定値より
   も小さい高エネルギパルスの持続的電圧レベルを検出す
   るための第３の検出器と、前記第２の点火プラグが健全
   なときに前記第２の点火プラグの公称最小放電速度を示
   す所定速度よりも非常に小さい速度で前記高エネルギパ
   ルスの持続的放電を検出するための第４の検出器と、を
   備え、前記診断出力手段は、前記第１の点火プラグ及び
   前記第１の励振器の前記第１及び第２の検出器と、前記
   第２の点火プラグ及び前記第２の励振器の前記第３及び
   第４の検出器との両方に応答して、前記第１及び第２の
   励振器並びに前記第１及び第２の各点火プラグの健全状
   態を示す出力信号を供給する点火システムの動作モニタ
   装置。
3. 【請求項３】　　第１及び第２の出力ラインは点火シス
   テムの４つの健全状態表示用の２進コードを提供し、第
   １の状態は前記点火システムが健全であることを示し、
   第２の状態は第１の点火プラグが故障したことを示し、
   第３の状態は第２の点火プラグが故障したことを示し、
   第４の状態は、第１及び第２の励振器の少なくとも一方
   が不健全であること、又は、第１及び第２の点火プラグ
   の両方が故障したこと、又は、励振器及びモニタ電源が
   故障したことを示す請求項２の点火システムの動作モニ
   タ装置。
4. 【請求項４】　　高エネルギパルスは、第１の点火プラ
   グと第１の励振器との間に位置する分圧ネットワークの
   ノードで検出され、前記点火プラグが故障したときに前
   記分圧ネットワークが前記高エネルギパルスのための放
   電通路を提供する請求項１の点火システムの動作モニタ
   装置。
5. 【請求項５】　　第１及び第２の検出器の各々は、電源
   信号を積分するための回路と、各高エネルギパルスに応
   答して前記積分回路のコンデンサから流出するエネルギ
   を分路するためのスイッチと、を含む請求項１の点火シ
   ステムの動作モニタ装置。
6. 【請求項６】　　診断出力手段は、第１及び第３の検出
   器の出力端子のアンド接続である中間出力端子と、第１
   及び第２の出力ラインとを含み、前記各出力ラインが前
   記中間出力端子と前記第２及び第４の検出器のうちの一
   方の出力端子とのアンド接続である請求項２の点火シス
   テムの動作モニタ装置。
7. 【請求項７】　　診断出力手段は、第１及び第２の検出
   器の両方からの信号がほぼ同時に存在することに応答し
   て励振器の故障のみの報告を提供する優先回路を含み、
   これにより、前記励振器の上流の故障がイグナイタの故
   障の誤報告を引き起こすことを防止する請求項１の点火
   システムの動作モニタ装置。
8. 【請求項８】　　第１の点火プラグ及び第１の励振器を
   備え、前記第１の励振器は、タービンエンジンの燃料を
   点火するために一連の高エネルギパルスを前記第１の点
   火プラグに供給するタービンエンジン用の点火システム
   の動作モニタ装置であって、前記第１の励振器が健全で
   あるときに前記第１の励振器によって発生された公称最
   小電圧を示す所定値よりも小さい高エネルギパルスの電
   圧レベルを検出する第１の検出器と、前記第１の検出器
   に応答して、前記所定値よりも小さい前記高エネルギパ
   ルスの電圧レベルの持続的状態を検出すると共に、前記
   状態を示す信号を提供する第２の検出器と、前記第２の
   検出器の前記信号に応答して、前記励振器の故障を報告
   するための診断手段と、を備えた点火システムの動作モ
   ニタ装置。
9. 【請求項９】　　第１の点火プラグが健全であるときに
   前記第１の点火プラグの公称最小放電速度を示す所定速
   度よりも非常に小さい速度で高エネルギパルスの放電を
   検出する第３の検出器と、前記第３の検出器に応答して
   、所定値よりも小さい前記高エネルギパルスの放電速度
   の持続的状態を検出すると共に、前記状態を示す信号を
   提供する第４の検出器と、を含み、前記診断手段は、前
   記第４の検出器の前記信号に応答して、前記第１の点火
   プラグの故障を報告する請求項８の点火システムの動作
   モニタ装置。
10. 【請求項１０】　　診断手段は、第２及び第４の検出器
    の両方からの信号がほぼ同時に存在することに応答して
    、励振器の故障のみの報告を提供し、これにより、前記
    励振器の上流の故障がイグナイタの故障を誤報告するこ
    とを防止する優先回路を含む請求項９の点火システムの
    動作モニタ装置。
11. 【請求項１１】　　第１の検出器は、第１の励振器が健
    全なときに前記第１の励振器によって発生された公称最
    小電圧を示す所定値に対応した基準電圧と高エネルギパ
    ルスの振幅とを比較するコンパレータを含み、第２の検
    出器は、電源信号を積分するための回路と、前記コンパ
    レータの出力信号に応答して前記積分回路のコンデンサ
    からのエネルギを分路するスイッチと、を含む請求項８
    の点火システムの動作モニタ装置。
12. 【請求項１２】　　第３の検出器に応答して、所定値よ
    りも小さい高エネルギパルスの放電速度の非持続的状態
    を検出し、その状態を示す信号を提供する第５の検出器
    を含み、前記診断手段は、前記第５の検出器に応答して
    、点火プラグの切迫した故障を報告する請求項９の点火
    システムの動作モニタ装置。
13. 【請求項１３】　　第１の点火プラグ及び第１の励振器
    を備え、前記第１の励振器はタービンエンジンの燃料を
    点火するために一連の高エネルギパルスを前記第１の点
    火プラグに供給するガスタービンエンジン用の点火シス
    テムの動作モニタ装置であって、前記第１の点火プラグ
    が健全であるときに前記第１の点火プラグの公称最小放
    電速度を示す所定速度よりも非常に小さい速度で前記高
    エネルギパルスの放電を検出する第１の検出器と、前記
    第１の検出器に応答して、所定値よりも小さい前記高エ
    ネルギパルスの前記放電速度の持続的状態及び非持続的
    状態を検出すると共に、前記各状態を示す信号を提供す
    る第２の検出器と、 １）非持続的状態の存在に応答して点火プラグの切迫し
    た故障を報告し、又、 ２）持続的状態の存在に応答して点火プラグの故障を報
    告するための信号に応答する診断手段と、を備えた点火
    システムの動作モニタ装置。
14. 【請求項１４】　　第１の励振器が健全であるときに前
    記第１の励振器により発生された公称最小電圧を示す所
    定値よりも小さい高エネルギパルスの電圧レベルを検出
    する第３の検出器と、前記第３の検出器に応答して、前
    記所定値よりも小さい高エネルギパルスの電圧レベルの
    持続的状態を検出すると共に、前記状態を示す信号を提
    供する第４の検出器と、を含み、前記診断手段は、前記
    第４の検出器の信号に応答して前記第１の励振器の故障
    を報告する手段を含む請求項１３の点火システムの動作
    モニタ装置。
15. 【請求項１５】　　一連の高エネルギパルスを発生して
    第１の点火プラグに供給し、第１の点火プラグのギャッ
    プ間に一連のスパークを生成する第１の励振器を備え、
    前記一連のスパークのうちの最初の１つが燃料を点火し
    、失火が起きた場合に前記一連のスパークのうちの残り
    が再点火するようなタービンエンジン用点火燃料のため
    の点火システムのモニタ方法であって、前記一連の高エ
    ネルギパルスのうちで、前記第１の励振器が健全なとき
    に前記第１の励振器によって発生された公称最小電圧を
    示す値よりも小さい高エネルギパルスの持続的電圧値を
    検出し、前記電圧値に応答して前記第１の励振器が故障
    したことの表示を提供するステップと、前記一連の高エ
    ネルギパルスのうちで、前記第１の点火プラグが健全な
    ときに前記第１の点火プラグの公称最小放電速度を示す
    速度よりも非常に小さい高エネルギパルスの持続的放電
    速度を検出し、前記放電速度に応答して前記点火プラグ
    が故障したことの表示を提供するステップと、を含む点
    火システムのモニタ方法。
16. 【請求項１６】　　各励振器及び各点火プラグの健全状
    態を信号処理して、システムがいつサービスを必要とす
    るかを示す少なくとも１つの診断信号を提供するステッ
    プを含む請求項１５の点火システムのモニタ方法。
17. 【請求項１７】　　一連の高エネルギパルスを発生して
    前記高エネルギパルスを第２の点火プラグに供給し、前
    記第２の点火プラグのギャップ間に一連のスパークを生
    成する第２の励振器を含む請求項１５のタービンエンジ
    ン用点火燃料のための点火システムのモニタ方法であっ
    て、前記一連の高エネルギパルスのうちで、前記第２の
    励振器が健全なときに前記第２の励振器によって発生さ
    れた公称最小電圧を示す値よりも小さい高エネルギパル
    スの持続的電圧値を検出し、前記電圧値に応答して前記
    第２の励振器が故障したことの表示を提供するステップ
    と、前記一連の高エネルギパルスのうちで、前記第２の
    点火プラグが健全なときに前記第２の点火プラグの公称
    最小放電速度を示す速度よりも非常に小さい高エネルギ
    パルスの持続的放電速度を検出し、前記放電速度に応答
    して前記第２の点火プラグが故障したことの表示を提供
    するステップと、を含む点火システムのモニタ方法。
18. 【請求項１８】　　第１及び第２の各励振器及び各点火
    プラグの健全状態を信号処理して、システムがいつサー
    ビスを必要とするかを示す少なくとも１つの診断信号を
    提供するステップを含む請求項１７の点火システムのモ
    ニタ方法。
19. 【請求項１９】　　輸送可能な診断試験設備を用い、出
    力コネクタを介して点火システムの残りの部分に接続さ
    れた点火プラグの健全状態診断方法であって、前記点火
    プラグを前記点火システムから除去することなく、前記
    出力コネクタにおいて前記点火システムの残りの部分か
    ら点火プラグを切り離すステップと、前記出力コネクタ
    において前記診断試験設備を前記点火プラグに取付ける
    ステップと、前記診断試験設備を介して前記点火プラグ
    に一連の高エネルギパルスを供給するステップと、前記
    高エネルギパルスが前記点火プラグ内に放電されるとき
    に前記高エネルギパルスの特性を検出し、前記特性を示
    す信号を提供するステップと、前記信号を処理して前記
    点火プラグの健全状態の表示を提供するステップと、を
    含む点火プラグの健全状態診断方法。
20. 【請求項２０】　　輸送可能な診断試験設備を用い、タ
    ービンエンジン用点火システム中の点火プラグの健全状
    態診断方法であって、点火システムから点火プラグを除
    去するステップと、前記点火プラグを前記輸送可能な診
    断試験設備に取付けるステップと、前記診断試験設備を
    介して前記点火プラグに一連の高エネルギパルスを供給
    するステップと、前記一連の高エネルギパルスに対する
    前記点火プラグの応答をモニタするステップと、前記一
    連の高エネルギパルスに対する前記点火プラグの応答に
    基づいて前記点火プラグの健全状態を診断するステップ
    と、輸送可能な診断試験設備のユーザに診断を報告する
    ステップと、を含む点火プラグの健全状態診断方法。
21. 【請求項２１】　　点火システム内で点火プラグにおけ
    る高エネルギパルスから電気的に隔離され且つ点火プラ
    グから環境的に隔離された位置に発生された点火波形を
    モニタすることによって点火システムの点火プラグの健
    全状態を診断する能力を有する点火システムであって、
    一連の高エネルギパルスを発生して点火プラグでスパー
    ク事象を開始する発生手段と、前記高エネルギパルスを
    点火プラグに伝送するためのケーブルと、前記一連の高
    エネルギパルスの発生に関連して前記発生手段内に生成
    された一連の点火波形であり、その各々が前記高エネル
    ギパルスの１つと関連する前記一連の点火波形と、前記
    一連の点火波形をモニタして、前記点火波形の異常を検
    出する第１の装置と、前記一連の高エネルギパルスの発
    生によって生成された前記一連の点火波形内の繰り返さ
    れる異常検出に応答して点火プラグの健全状態を診断す
    る第２の装置と、を備えた点火システム。