JPH0719152A - ガソリン機関の失火検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 点火プラグの中心電極に負電圧が印加される
点火装置においても、感度よく失火を検出できる失火検
出装置の提供。 【構成】 火花放電電圧発生直後の一定期間、センサ出
力をサンプルホールド回路２５でホールドしてその１／
２を基準補助値とし、火花放電終了後のピーク電圧をピ
ークホールド回路２２でホールドしてその３／４を第１
基準値とする。第１基準値に基準補助値を加算して第２
基準値とし、比較回路２８はセンサ出力が第２基準値よ
り大きい間、ハイレベルを出力する。失火判定部２９
は、ハイレベルの継続時間が長い場合を失火と判定し、
短い場合を着火と判定する。点火系の仕様によって決ま
る基準補助値を第１基準値に加算して第２基準値とする
ため、着火時と失火時のハイレベルの継続時間の差を大
きくすることができ、失火を確実に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガソリン機関の失火の
有無を、火花放電終了後に点火プラグの浮遊静電容量に
充電される電荷の電圧の変化に基づいて検出するガソリ
ン機関の失火検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリン機関では、点火コイルの二次回
路には、火花放電終了後にも起電力が生じ、点火プラグ
の浮遊静電容量には、その起電力に応じた電圧が充電さ
れる。ここで、点火プラグの電極間のイオン密度は、ガ
ソリン機関における着火あるいは失火に応じて異なる。
この結果、火花放電終了後に点火プラグに生じる電圧の
減衰特性は、点火プラグの電極間のイオン密度に依存
し、着火の有無応じて異なる変化を示す。このため、火
花放電終了後の点火プラグの電圧の変化を検出して、そ
の電圧の減衰特性に基づいて失火の有無を検出するもの
がある。この点火プラグの電圧の減衰特性に基づく従来
の失火検出装置では、電圧の減衰特性を検出する方法と
して、配電器と各点火プラグとを接続する各プラグコー
ドの絶縁被覆を誘電体として、各プラグコードの中心の
導体に対応して設けられた導体との間の静電容量により
点火プラグの電極間の電圧をセンサの電圧信号として得
て、火花放電終了後のセンサのピーク電圧情報を記憶保
持（ホールド）し、その後の電圧が、記憶保持されたピ
ーク電圧に基づいて所定の割合（例えば１／３）で決め
られた基準値に低下するまでの時間に基づいて失火検出
の判別が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、点火プラグの
中心電極に負電圧を印加する点火装置においては、着火
時に点火プラグの電極間に生じるイオンが少ないため、
電極間の等価抵抗値が高く、正常着火時と失火時の電圧
の減衰時間の差が小さいため、失火検出の感度が低くな
る。従って、点火プラグの中心電極に負電圧を印加する
点火装置においては、電圧の減衰特性から失火の判定を
行うものでは、失火の検知率を大幅に向上させることが
困難であるという問題がある。

【０００４】本発明は、ガソリン機関の失火検出装置に
おいて、点火プラグの中心電極に負電圧が印加される点
火装置においても、確実に失火を正しく検知でき、失火
の検知率の向上を破格ことができるガソリン機関の失火
検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、一次電流の断
続によって火花放電用の高電圧を生じる点火コイルの二
次回路に点火プラグを接続した点火装置に、前記点火プ
ラグの放電電極間の電圧を検出する電圧検出手段を設
け、この検出電圧に基づいてガソリン機関の失火状態を
検出するガソリン機関の失火検出装置において、前記点
火プラグにおける火花放電終了後の前記検出電圧のピー
ク電圧を記憶保持するピーク電圧記憶手段と、このピー
ク電圧記憶手段に記憶された前記ピーク電圧に基づいて
前記ピーク電圧より小さい第１の基準値を設定する第１
の基準値設定手段と、前記点火プラグにおける火花放電
開始後の所定期間に前記電圧検出手段に検出される火花
放電電圧を記憶保持する火花放電電圧記憶手段と、この
火花放電電圧記憶手段に記憶された前記火花放電電圧に
基づいて前記火花放電電圧より小さい基準補助値を設定
する補助値設定手段と、前記第１の基準値と前記基準補
助値とを加算して第２の基準値を設定する第２の基準値
設定手段と、前記第２の基準値と前記検出電圧とを比較
する電圧比較手段と、この電圧比較手段の比較結果に基
づいてガソリン機関の失火検出を判別する失火判定手段
とからなる技術的手段とする。

【０００６】

【作用】本発明では、点火装置により火花放電が開始さ
れると、電圧検出手段の検出電圧は、火花放電電圧とし
て火花放電電圧記憶手段に記憶され、この火花放電電圧
より小さい基準補助値が設定される。また、火花放電が
終了すると、火花放電終了後に電圧検出手段による検出
電圧のピーク電圧がピーク電圧記憶手段に記憶され、こ
のピーク電圧より小さい第１の基準値が設定され、第１
の基準値と基準補助値とが加算されて、第２の基準値が
設定される。ここで、火花放電中に検出される電圧は、
点火装置の二次回路、点火プラグ等の点火系の仕様によ
って決まる点火プラグの火花放電電極間の火花放電にお
ける火花放電電流による電圧降下により生じる電圧であ
り、基準補助値は、この電圧に基づいて決められるた
め、第２の基準値は、第１の基準値が、電圧検出手段の
感度のばらつきに関係なく得られる基準補助値分だけか
さ上げされたことになる。

【０００７】従って、第１の基準値および基準補助値を
適宜決めることにより、検出電圧を第２の基準値と比較
したとき、正常着火の場合には、検出電圧が第２の基準
値より小さくなるまでの減衰時間をより短くすることが
でき、失火の場合には、検出電圧が第２の基準値より小
さくなるまでの減衰時間が、着火時の場合と比べて短く
なりにくいため、着火時と失火時との減衰時間の差を大
きくすることができる。この結果、その減衰時間に基づ
いて判別を容易に行うことができる。

【０００８】

【発明の効果】本発明では、電圧検出手段の減衰時間を
検出するための第２の基準値を、火花放電終了後のピー
ク電圧より設定した第１の基準値に、火花放電開始後の
所定時間の火花放電電圧より設定される基準補助値とを
加算しているため、第１の基準値を電圧検出手段の感度
に関係なく個々の点火装置における点火仕様に応じて決
まる基準補助値分だけかさ上げすることができる。従っ
て、正常着火時の検出電圧が加算基準値まで減衰する時
間を、失火時の検出電圧が加算基準値まで減衰する時間
に比較して短くすることができるため、着火時の検出電
圧の減衰時間と失火時の検出電圧の減衰時間との差を大
きくすることができる。

【０００９】この結果、着火時に点火プラグの電極間に
生じるイオンが少ないために電極間の等価抵抗値が高
く、正常着火時と失火時の検出電圧の減衰時間の差が小
さくなりがちな点火プラグの中心電極に負電圧を印加す
る点火装置の場合でも、着火時と失火時の検出電圧の減
衰時間の差を確実に検出できるため、センサとしての電
圧検出手段のばらつきの影響を受けることなく、検出電
圧の減衰時間に基づいて容易に失火を検出することがで
きる。

【００１０】

【実施例】次に本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。図１は、本発明のガソリン機関の失火出装置の一
実施例を示すもので、点火装置１０、失火検出回路２０
およびセンサ５０からなる。点火装置１０において、１
は点火コイル、２は配電器、３は気筒数の点火プラグ、
４１はスイッチング素子のトランジスタ、４２はシグナ
ルジェネレータ、Ｖは車載電源であり、４３は逆流防止
用のダイオードであり、各点火プラグ３には、点火コイ
ル１の二次回路からの高電圧が印加される。

【００１１】各点火プラグ３の電極間の電圧を検出する
ためのセンサ５０は、配電器２と各点火プラグ３とを接
続する各プラグコードの絶縁被覆を誘電体として、各プ
ラグコードの中心の導体に対応して設けられた導体との
間の静電容量によりそれぞれ形成されたセンサ用コンデ
ンサ５１と、各センサ用コンデンサ５１と直列接続され
て点火プラグ３の電極間の電圧を分圧するための分圧回
路を形成するためのコンデンサ５２と、コンデンサ５２
の放電用にコンデンサ５２に並列に接続されて設けられ
た抵抗器５３とからなる。

【００１２】ここで、各コンデンサ５１は、その静電容
量が例えば１ｐＦのものであり、コンデンサ５２は、そ
の静電容量が３０００ｐＦとなっており、これらのコン
デンサ５１、５２からなる分圧回路により、点火プラグ
３の電極間電圧が１／３０００に分圧され、最高３万ボ
ルトの高電圧が、１０ボルトオーダーに変換される。ま
た、抵抗器５３は、３Ｍオームの抵抗値を有し、これに
よってコンデンサ５２の放電回路の時定数が９ｍｓ（ミ
リ秒）に設定されている。

【００１３】失火検出回路２０は、図２に示すとおり、
センサ５０の出力の電位をシグナルジェネレータ４２の
信号に応じて零電位に設定する零電位設定回路２０ａ
と、センサ５０の出力電圧の極性を反転する反転回路２
０ｂとを備え、ピーク電圧検出部２１と、火花放電電圧
検出部２４と、加算回路２７と、比較回路２８と、失火
判定部２９からなる。

【００１４】ピーク電圧検出部２１は、シグナルジェネ
レータ４２からの点火タイミング信号に応じてリセット
に設定されるピークホールド回路２２と、ピークホール
ド回路２２によりピークホールドされたピーク電圧値を
その３／４に分圧して第１の基準値とする分圧回路２３
とからなる。なお、ピークホールド回路２２は、例え
ば、上記の点火タイミング信号から２００マイクロ秒後
にリセット動作を終え、その後のピーク値を５０マイク
ロ秒の時定数でピークホールドする。火花放電電圧検出
部２４は、シグナルジェネレータ４２からの点火タイミ
ング信号に応じて火花放電電圧発生直後の一定期間（例
えば２００マイクロ秒）、零電位設定回路２０ａ、反転
回路２０ｂを介して伝送されるセンサ５０の出力をサン
プルホールドするサンプルホールド回路２５と、サンプ
ルホールド回路２５にサンプルホールドされた電圧の平
均値の１／２を基準補助値として設定する分圧回路２６
とからなる。

【００１５】加算回路２７は、分圧回路２３の分圧によ
り設定された第１の基準値と、シグナルジェネレータ４
２の点火タイミング信号に応じて決められた火花放電電
圧発生直後の所定の時期の火花放電電圧を分圧回路２６
によりその１／２に設定された基準補助値とを加算して
第２の基準値を得る。

【００１６】比較回路２８は、反転回路２０ｂ等を介し
て伝送されるセンサ５０の出力と第２基準値とを比較
し、センサ５０の出力と第２基準値との比較結果に応じ
た信号を発し、センサ５０の出力が、第２の基準値より
高い間には比較回路２８よりハイレベルの信号が送出さ
れ、センサ５０の出力が第２の基準値より低くなると、
ローレベルの信号が送出される。従って、機関におい
て、正常に着火した場合には、火花放電終了後のセンサ
５０の出力の低下速度は速いため、比較回路２８の出力
のハイレベルの継続時間が短くなり、失火の場合には、
センサ５０の出力の低下速度が遅いため、比較回路２８
の出力のハイレベルの継続時間は長くなる。

【００１７】失火判定部２９は、比較回路２８のハイレ
ベル信号の継続時間をマイクロコンピュータにより計測
し、その継続時間が所定時間より長い場合を失火として
判定し、所定時間より短い場合を正常着火と判定する。

【００１８】次に、以上の構成からなる本実施例の失火
検出装置の作用を、ガソリン機関の作動と合わせて、図
３を参考に説明する。シグナルジェネレータ４２の点火
タイミング信号によりトランジスタ４１がオン、オフす
ると、点火コイル１の一次回路には、パルス電流が流れ
る。このパルス電流の断続により、点火コイル１の二次
コイルには、二次電圧が生じ、点火プラグ３では、パル
ス電流の終了時点で発生した高電圧により火花放電が開
始し、続いて誘導放電が起こり、この火花放電は、ガソ
リン機関の回転速度に応じた時間だけ持続し、点火コイ
ル１の電気エネルギーの低減とともに終了する。

【００１９】火花放電終了後、点火コイル１に残存する
電気エネルギーにより、二次電圧は昇圧し始め、ガソリ
ン機関の回転速度に応じた高電圧（低速運転では２〜３
キロボルト、高速運転では５〜８キロボルト）の極大値
まで昇圧したのちに降圧する。この火花放電終了後の二
次電圧は、点火プラグ３の放電電極間の静電容量（通常
１０〜２０ｐＦ）に充電された電荷を示し、極大値を含
む尖形波形が通過した後の二次電圧波形は、正常に着火
した場合には、実線Ａに示すとおり速やかに低下し、失
火の場合には、実線ａに示すとおり、着火の場合に比べ
て緩やかに低下する。

【００２０】一方、以上のとおり変化する二次電圧に基
づいて失火を検出する失火検出回路２０では、シグナル
ジェネレータ４２からの点火タイミング信号に応じて、
火花放電電圧発生直前に零電位設定回路２０ａによりセ
ンサ５０の出力電圧が零電位に設定され、その後、火花
放電電圧発生直後の所定期間にセンサ５０の出力がサン
プルホールド回路２５にサンプルホールドされる。この
結果、サンプルホールド回路２５には、センサ５０の感
度のばらつきとは関係なく点火系の仕様によって決まる
出力電圧がホールドされ、その１／２の値が基準補助値
として設定される。

【００２１】一方、火花放電終了後には、センサ５０の
出力電圧のピーク電圧がピークホールド回路２１にピー
クホールドされ、破線Ｂ、破線ｂにそれぞれ示すとお
り、ピークホールドされた出力電圧の３／４の値が分圧
回路２３によって第１の基準値として設定され、上記の
基準補助値が加算されて、一点鎖線Ｃ、一点鎖線ｃにそ
れぞれ示す第２の基準値が得られる。

【００２２】ここで、比較回路２８においてセンサ５０
の出力電圧が比較される第２の基準値は、火花放電終了
後のピーク電圧に基づいて設定された第１の基準値に基
準補助値が加算された値であり、基準補助値は、点火系
の仕様に応じて決まり、センサ５０のばらつきに関係な
く現れる火花放電電圧の１／２であるため、ピーク電圧
に基づいて決まる第１の基準値を、個々の点火装置にお
ける点火仕様に応じて一定の値分だけかさ上げすること
ができる。

【００２３】比較回路２８の出力信号は、センサ５０の
出力電圧が第２の基準値より小さくなるまでの間ハイレ
ベルとなり、センサ５０の出力電圧が第２の基準値より
小さくなると、ローレベルの信号となる。従って、機関
において正常着火した場合には、機関の低速運転、高速
運転に拘らず、火花放電終了後のセンサ５０の出力電圧
は速やかに第２の基準値以下に減衰するため、実線Ｄに
示すとおり、比較回路２８の出力信号のハイレベルの継
続時間は短くなり、失火時には、実線ｄに示すとおり、
センサ５０の出力電圧が第２の基準値以下に減衰するに
は時間が掛かるため、ハイレベルの継続時間が長くな
る。このため、点火プラグ３の中心電極に負電圧が印加
されために、着火時と失火時の検出電圧の減衰時間に差
が小さくなるような場合であっても、本実施例では、破
線Ｅ、破線ｅにそれぞれ示す第１の基準値のみを基準と
した場合のハイレベルの継続時間に比べて、着火時の減
衰時間と失火時の減衰時間との差を大きくすることがで
きるため、失火判定部２９では、比較回路２８の出力信
号がハイレベルである継続時間に基づいて容易に失火を
検出することができる。失火判定部２９では、比較回路
２８の出力信号がハイレベルである継続時間を計測し、
その継続時間が短い場合には正常着火と判定し、ハイレ
ベルが所定時間以上続く場合を機関の失火状態として判
定する。

【００２４】以上のとおり、本実施例では、火花放電終
了後に点火プラグ３の静電容量による電極間の電圧に基
づいて失火検出を行うものにおいて、センサ５０の検出
電圧の減衰特性を検出するための比較における基準値
を、火花放電終了後のピーク電圧に基づいて設定した第
１の基準値に、点火装置１０の点火系に仕様によって決
まる火花放電中の電圧に基づいて設定した基準補助値を
加算した第２の基準値としているため、着火時の検出電
圧の減衰時間と失火時の検出電圧の減衰時間との差を大
きくすることができる。従って、点火プラグ３の極性に
関係なく、点火プラグ３の中心電極に負電圧が印加され
るものであっても、失火を確実に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の失火検出装置が適用された点火装置を
示す構成図である。

【図２】本発明の失火検出装置の構成を示すブロック図
である。

【図３】本発明の失火検出装置の作用を説明するための
タイムチャートである。

【符号の説明】

１ 点火コイル ３ 点火プラグ １０ 点火装置 ２０ 失火検出回路（ガソリン機関の失火検出装置） ５０ センサ（電圧検出手段） ２１ ピークホールド回路（ピーク電圧記憶手段） ２３ 分圧回路（第１の基準値設定手段） ２５ サンプルホールド回路（火花放電電圧記憶手段） ２６ 分圧回路（補助値設定手段） ２７ 加算回路（第２の基準値設定手段） ２８ 比較回路（電圧比較手段） ２９ 失火判定部（失火判定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｐ 15/00 ３０２ Ｚ Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ 7324−2Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次電流の断続によって火花放電用の高
   電圧を生じる点火コイルの二次回路に点火プラグを接続
   した点火装置に、前記点火プラグの放電電極間の電圧を
   検出する電圧検出手段を設け、この検出電圧に基づいて
   ガソリン機関の失火状態を検出するガソリン機関の失火
   検出装置において、 前記点火プラグにおける火花放電終了後の前記検出電圧
   のピーク電圧を記憶保持するピーク電圧記憶手段と、 このピーク電圧記憶手段に記憶された前記ピーク電圧に
   基づいて前記ピーク電圧より小さい第１の基準値を設定
   する第１の基準値設定手段と、 前記点火プラグにおける火花放電開始後の所定期間に前
   記電圧検出手段に検出される火花放電電圧を記憶保持す
   る火花放電電圧記憶手段と、 この火花放電電圧記憶手段に記憶された前記火花放電電
   圧に基づいて前記火花放電電圧より小さい基準補助値を
   設定する補助値設定手段と、 前記第１の基準値と前記基準補助値とを加算して第２の
   基準値を設定する第２の基準値設定手段と、 前記第２の基準値と前記検出電圧とを比較する電圧比較
   手段と、 この電圧比較手段の比較結果に基づいてガソリン機関の
   失火検出を判別する失火判定手段とからなるガソリン機
   関の失火検出装置。