JPH06299943A - 点火プラグの熱価評価試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多気筒内燃機関においても暴走プレイグニッ
ションを推定することができる点火プラグの熱価評価試
験装置を提供することにある。 【構成】 点火信号発生回路７は、４気筒エンジンにお
ける任意の点火時期を設定可能である。気筒毎のイオン
電流検出センサ１３〜１６は、混合気の燃焼をイオン電
流として検出する。気筒判別センサ１７は第１気筒を判
別する。イオンゲート発生回路１８，イオンゲート振り
分け回路１９，アンドゲート２０〜２３，オアゲート２
４により該当する気筒のイオン電流検出センサ１３〜１
６によるイオン電流から不要なノイズを除去する。ＣＰ
Ｕ２は、多気筒エンジンの進角状態において任意の気筒
を任意回数失火し、任意回数失火した際において、暴走
プレイグニッションの発生進角を求めるためのイオン電
流検出センサ１３〜１６によるイオン電流発生頻度を検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は点火プラグの熱価評価
試験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】点火プラグの熱価試験は、特開昭６１−
８９９８１号公報のように点火時期を基本進角から進め
ていき、故意に暴走プレイグニッションを発生させる方
法が一般的に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高熱価プラ
グではプレイグニッションの発生する温度が高く、連続
して試験を行なうとエンジンにダメージを与えてしま
う。このため、点火プラグに火花が飛ばないよう、失火
制御を行なった時のプラグ電極間のイオン発生（自己着
火）の有無により暴走プレイグニッションの発生点火時
期を推定することで、より低い温度にて試験を行なう方
法が提案されているが、多気筒エンジンで自己着火率を
判定する装置は実用化されていなかった。

【０００４】そこで、この発明の目的は、多気筒内燃機
関においても暴走プレイグニッションを推定することが
できる点火プラグの熱価評価試験装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、多気筒内燃
機関における任意の点火時期を設定可能な点火装置駆動
手段と、混合気の燃焼をイオン電流として検出する気筒
毎のイオン電流検出手段と、特定気筒を判別する気筒判
別手段と、前記気筒判別手段による該当する気筒の前記
イオン電流検出手段によるイオン電流から不要なノイズ
を除去するためのノイズ除去手段と、前記点火装置駆動
手段による多気筒内燃機関の進角状態において任意の気
筒を任意回数失火する失火制御手段と、前記失火制御手
段による任意回数失火した際において、暴走プレイグニ
ッションの発生進角を求めるための前記イオン電流検出
手段によるイオン電流発生頻度を検出する自己着火率演
算手段とを備えた点火プラグの熱価評価試験装置をその
要旨とするものである。

【０００６】

【作用】気筒毎にイオン電流検出手段にて混合気の燃焼
をイオン電流として検出する。又、ノイズ除去手段は気
筒判別手段による該当する気筒の前記イオン電流検出手
段によるイオン電流から不要なノイズを除去する。自己
着火率演算手段は、失火制御手段による任意回数失火し
た際において、暴走プレイグニッションの発生進角を求
めるためのイオン電流検出手段によるイオン電流発生頻
度を検出する。

【０００７】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には、４気筒ガソリンエンジン
の点火プラグの熱価評価試験装置の全体構成図を示す。

【０００８】装置本体１には、ＣＰＵ２が備えられると
ともに、キーボード３とディスプレー４が備えられてい
る。そして、キーボード３を用いて設定したデータに基
づいてＣＰＵ２でコイルオン、コイルオフ時期を演算
し、コイルオンカウンタＣ１、コイルオフカウンタＣ２
に書き込むようになっている。又、コイルオンカウンタ
Ｃ１及びコイルオフカウンタＣ２は、本図では省略した
クランク位置センサからの信号を入力してその信号数を
計数するとともに、図６に示すように、コイルオン・コ
イルオフ信号を出力する。

【０００９】点火装置駆動回路５はコイルオン・コイル
オフ信号により点火装置６に対し通電・非通電制御を行
い、任意の点火時期制御、閉角度制御を行うようになっ
ている。この時、設定気筒に対応するコイルオン信号の
出力停止（図６でＡで示す）により、失火制御が可能と
なる。本実施例では、コイルオンカウンタＣ１とコイル
オフカウンタＣ２と点火装置駆動回路５により点火信号
発生回路７が構成されている。

【００１０】点火装置６にはディストリビュータ８が接
続され、点火装置６より出力される点火信号は、ディス
トリビュータ８により各気筒の点火プラグ９，１０，１
１，１２へ分配される。点火プラグ９は第１気筒に、点
火プラグ１０は第２気筒に、点火プラグ１１は第３気筒
に、点火プラグ１２は第４気筒にそれぞれ配置されてい
るものである。

【００１１】ディストリビュータ８と各気筒の点火プラ
グ９，１０，１１，１２との間には、イオン電流検出セ
ンサ１３，１４，１５，１６がぞれぞれ配置されてい
る。このイオン電流検出センサ１３，１４，１５，１６
は特開昭６１−８９９８１号公報等により周知のイオン
電流検出センサであり、混合気燃焼時に発生するイオン
電流の検出を行なう（図６参照）。

【００１２】ディストリビュータ８とイオン電流検出セ
ンサ１３との間には、気筒判別センサ１７が配置され、
この気筒判別センサ１７は第１気筒点火時期を検出する
（図６参照）。又、気筒判別センサ１７は電流検出タイ
プのセンサである。

【００１３】又、イオン電流検出センサ１３，１４，１
５，１６の出力は、図７に示すように、隣接する気筒の
影響（ノイズを拾う）を受けるため、そのままでは誤判
定の原因となる。そこで、本実施例では、該当気筒の信
号のみ検出するためイオンゲート信号（イオン電流判別
用ゲート信号）を用いている。つまり、装置本体１内に
はイオンゲート発生回路１８、イオンゲート振り分け回
路１９、アンドゲート２０，２１，２２，２３及びオア
ゲート２４が設けられている。そして、イオンゲート発
生回路１８によりイオンゲート信号が発生し（図６，図
７参照）、そのイオンゲート信号はイオンゲート振り分
け回路１９により各気筒毎のアンドゲート２０，２１，
２２，２３の一方の入力端子に振り分けられる。

【００１４】各アンドゲート２０，２１，２２，２３の
他方の入力端子はイオン電流検出センサ１３，１４，１
５，１６とそれぞれ接続されている。さらに、アンドゲ
ート２０，２１，２２，２３の各出力端子はオアゲート
２４の入力端子に接続され、オアゲート２４の出力端子
はＣＰＵ２に接続されている。

【００１５】このように、イオン電流検出センサ１３，
１４，１５，１６において、論理ゲート（アンドゲート
２０，２１，２２，２３及びオアゲート２４）により隣
接する気筒の影響を除去する。この時のタイムチャート
を図７に示す。

【００１６】又、装置本体１内には気筒判別カウンタＣ
３が配置され、イオン電流発生気筒の判別を行なう。Ｃ
ＰＵ２とキーボード３とディスプレー４とコイルオンカ
ウンタＣ１とコイルオフカウンタＣ２とイオンゲート発
生回路１８と気筒判別カウンタＣ３とが互いにバスで接
続されている。

【００１７】点火信号発生回路７は、任意の点火時期設
定が可能となっている。ここで、点火時期を進角させる
に従ってシリンダ内が高温になることが知られており、
進角により、点火プラグ９〜１２に熱負荷を与え、故意
に暴走プレイグニッションを発生させることが可能であ
る。尚、本装置では、任意閉角度設定が可能であるた
め、任意の点火装置への対応や、任意の回転数、点火装
置に供給される電源電圧変動にも対応が可能である。

【００１８】又、混合気が燃焼する際に混合気中に多量
のイオンが発生することが知られており、イオン電流検
出センサ１３〜１６により燃焼時のイオンを電流として
検出することができる。

【００１９】ここで、点火信号を故意にコイルオン状態
としないことにより、失火制御が可能である。エンジン
運転条件（回転数、吸気負圧等）に応じた基本点火時期
設定では、失火制御時にはイオン電流は発生しないが、
前述の通り進角状態では点火プラグが高温となるため失
火制御時でも点火プラグが熱源となって燃焼が起こり、
イオン電流が発生する。

【００２０】以下、失火制御時のイオン電流発生を自己
着火とし、（自己着火回数／失火制御回数）×１００を
自己着火率と呼ぶ。図８に同一気筒を５回連続失火制御
した場合の実験結果例を示す。このように、自己着火は
暴走プレイグニッションに比較して、より低い温度で発
生するため、自己着火率から暴走プレイグニッション発
生条件を類推することにより、エンジンに負担をかける
ことなく点火プラグの熱価試験が可能である。

【００２１】本実施例においては、ＣＰＵ２にて失火制
御手段及び自己着火率演算手段を構成し、点火信号発生
回路７により点火装置駆動手段を構成し、イオン電流検
出センサ１３〜１６によりイオン電流検出手段を構成し
ている。又、気筒判別センサ１７にて気筒判別手段を構
成し、イオンゲート発生回路１８とイオンゲート振り分
け回路１９とアンドゲート２０，２１，２２，２３とオ
アゲート２４にてノイズ除去手段を構成している。

【００２２】次に、このように構成した点火プラグの熱
価評価試験装置の作用を説明する。まず、失火制御の動
作を図２に基づいて説明する。コイルオフカウンタＣ２
の出力毎に、図２に示すプログラムが起動される。

【００２３】ＣＰＵ２はステップ１００で気筒判別カウ
ンタＣ３のカウント値を読み出す。ここで、気筒判別カ
ウンタＣ３は図６に示す通り、イオンゲート信号の立ち
上がりエッジの計数を行なう。又、気筒判別信号の次に
発生したイオンゲート信号の立ち上がりエッジで初期値
「１」にリセットする。

【００２４】ＣＰＵ２は図２のステップ１０１では、気
筒判別カウンタＣ３のカウント値Ｓに基づき、図３のデ
ータテーブルＴ₁ （Ｓ）を参照し、次回の点火気筒Ｎを
求める。

【００２５】ＣＰＵ２はステップ１０２で次回の点火気
筒Ｎが失火気筒で、かつステップ１０３で失火制御許可
と判定された時には、つまり、失火指令があり、かつ設
定回数分失火が実行されていない時には、ステップ１０
４でコイルオン出力停止処理を実行する（図６のＡで示
す）。

【００２６】ＣＰＵ２はステップ１０４において、図９
に示すように、４サイクル４気筒エンジンの場合、クラ
ンク軸２回転（７２０°クランク角）毎に４回点火す
る。クランクＴＤＣを基に、各気筒毎ＴＤＣに相当する
信号を発生させる。カウンタＣ１，Ｃ２はこの信号を基
にコイルオン、コイルオフ信号を発生する。又、カウン
タＣ１，Ｃ２は気筒毎ＴＤＣ信号によりリセットされ
る。従って、カウンタＣ１に存在し得ない値、例えば１
０００°クランク角相当のデータを書き込むことにより
失火制御が可能となる。

【００２７】さらに、ＣＰＵ２は図２のステップ１０５
にて所定の失火制御実行回数を実行したか否か判定す
る。そして、設定回数実行していれば、ステップ１０６
で失火制御を禁止する。

【００２８】本実施例では、第１気筒判別のために、第
１気筒点火時の電流を検出する電流検出タイプの気筒判
別センサ１７を用いている。この方式は、エンジンに特
別な加工を施さなくても使用可能である反面、第１気筒
の失火制御を行なうと気筒判別信号も失われてしまい、
図６の気筒判別カウンタＣ３のカウント値に示す通り、
本来カウント値「４」でリセットされるものが５、６…
と増加してしまう。そこで、このカウント値を気筒数で
割った剰余Ｓを求めることにより気筒判別信号入力時と
同等の値が得られるようになっている。

【００２９】図２のステップ１００にこの処理を加える
ことにより、第１気筒の失火制御を実行しても確実な気
筒判別が可能となる。次に、自己着火判定の動作を図４
に基づいて説明する。

【００３０】図４は、イオン電流発生毎に起動されるプ
ログラムである。ＣＰＵ２はステップ２００で気筒判別
カウンタＣ３のカウント値を読み出す。この時、失火制
御と同様に、気筒数の余剰Ｓを求めることにより、第１
気筒の失火にも対応可能である。

【００３１】ＣＰＵ２はステップ２０１で図５の現着火
気筒テーブルＴ２を参照し、着火気筒Ｉを求める。ＣＰ
Ｕ２はステップ２０２で着火気筒Ｉが失火気筒であり、
かつステップ２０３で失火制御中であれば、自己着火と
判定する。そして、ＣＰＵ２はステップ２０４で自己着
火回数ＣＮＴを「１」カウントアップする。

【００３２】このようにして、自己着火発生回数と失火
制御実施回数とにより、自己着火率｛（自己着火回数／
失火制御回数）×１００｝が求められる。そして、この
自己着火率から暴走プレイグニッション発生の点火時期
が推定できる。この推定はエンジン毎に予め自己着火率
が分かれば暴走プレイグニッション発生の点火時期が推
定できるものである。

【００３３】このように本実施例では、気筒毎にイオン
電流検出センサ１３〜１６（イオン電流検出手段）を設
けるとともに、特定気筒（第１気筒）を判定する気筒判
別センサ１７（気筒判別手段）を設けた。さらに、気筒
判別センサ１７による該当気筒のイオン電流検出センサ
１３〜１６によるイオン電流から不要なノイズを除去す
るイオンゲート発生回路１８，イオンゲート振り分け回
路１９，アンドゲート２０〜２３，オアゲート２４（ノ
イズ除去手段）を設けた。よって、任意の気筒を任意回
数失火し、任意回数失火した際において、イオン電流検
出センサ１３〜１６によるイオン電流発生頻度を検出す
る。つまり、図８に示す特性の点火プラグにおいて、基
本点火時期（ＳＴＤ）から＋５°のところで自己着火率
が４０％となり、この値から暴走プレイグニッションの
発生進角が基本点火時期（ＳＴＤ）から＋１５°のとこ
ろであることを求めるようにした。よって、点火プラグ
に火花が飛ばないよう、失火制御を行なった時のプラグ
電極間のイオン発生（自己着火）の有無により暴走プレ
イグニッションの発生点火時期を推定することにより、
より低い温度にて試験を行なう方法が提案されている
が、多気筒エンジンで自己着火率を判定する装置は実用
化されていなかった。しかし、本実施例では、多気筒内
燃機関においても暴走プレイグニッションを推定するこ
とができることとなる。

【００３４】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、上記実施例では４気筒４サイクル
ディストリビュータ付エンジンについて説明したが、他
にも、任意気筒数であったり、２サイクルエンジンであ
ったり、電子配電（ディストリビュータレス）式のもの
にも対応できるものである。

【００３５】又、閉角度は手動による設定でなく、バッ
テリ電圧の変動やエンジン回転数をファクタとしたマッ
プデータを用いた自動設定でもよい。さらに、上記実施
例では任意に設定した点火時期における自己着火率を求
める方式であるが、設定した着火率に達するまで自動進
角をする方式でもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
多気筒内燃機関においても暴走プレイグニッションを推
定することができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】点火プラグの熱価評価試験装置の全体構成図で
ある。

【図２】作用を説明するためのフローチャートである。

【図３】マップを示す説明図である。

【図４】作用を説明するためのフローチャートである。

【図５】マップを示す説明図である。

【図６】各種のタイミングを示すタイムチャートであ
る。

【図７】各種のタイミングを示すタイムチャートであ
る。

【図８】点火時期とプラグ先端温度の関係を示す測定図
である。

【図９】各種のタイミングを示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

２ 失火制御手段及び自己着火率演算手段としてのＣＰ
Ｕ ７ 点火装置駆動手段としての点火信号発生回路 １３〜１６ イオン電流検出手段としてのイオン電流検
出センサ １７ 気筒判別手段としての気筒判別センサ １８ ノイズ除去手段を構成するイオンゲート発生回路 １９ ノイズ除去手段を構成するイオンゲート振り分け
回路 ２０，２１，２２，２３ ノイズ除去手段を構成するア
ンドゲート ２４ ノイズ除去手段を構成するオアゲート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多気筒内燃機関における任意の点火時期
   を設定可能な点火装置駆動手段と、 混合気の燃焼をイオン電流として検出する気筒毎のイオ
   ン電流検出手段と、 特定気筒を判別する気筒判別手段と、 前記気筒判別手段による該当する気筒の前記イオン電流
   検出手段によるイオン電流から不要なノイズを除去する
   ためのノイズ除去手段と、 前記点火装置駆動手段による多気筒内燃機関の進角状態
   において任意の気筒を任意回数失火する失火制御手段
   と、 前記失火制御手段による任意回数失火した際において、
   暴走プレイグニッションの発生進角を求めるための前記
   イオン電流検出手段によるイオン電流発生頻度を検出す
   る自己着火率演算手段とを備えたことを特徴とする点火
   プラグの熱価評価試験装置。