JPS6328238B2 - - Google Patents

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JPS6328238B2
JPS6328238B2 JP55126339A JP12633980A JPS6328238B2 JP S6328238 B2 JPS6328238 B2 JP S6328238B2 JP 55126339 A JP55126339 A JP 55126339A JP 12633980 A JP12633980 A JP 12633980A JP S6328238 B2 JPS6328238 B2 JP S6328238B2
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JP
Japan
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voltage
primary
circuit
coil
measures
Prior art date
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Application number
JP55126339A
Other languages
English (en)
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JPS5751960A (en
Inventor
Kazuhiko Miura
Takakazu Kawabata
Tadashi Hatsutori
Yoshiki Ueno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to US06/300,297 priority patent/US4401948A/en
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Publication of JPS6328238B2 publication Critical patent/JPS6328238B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用点火装置の性能の診断装置
に関するもので、特に高電圧の伝達に大きく影響
を及ぼす浮遊容量及び点火能力を表わす2次発生
電圧の測定を行なうものである。
現在の内燃機関用点火装置は点火コイルで高電
圧を発生させ、その高電圧をハイテンシヨンコー
ド、デイストリビユータによつて点火プラグへと
伝達している。この点火コイルの出力インピーダ
ンスは比較的高く、また一方ではハイテンシヨン
コードをエンジンボデイ上のすぐ近くの所をはわ
せているので、点火コイル2次側配電部には常に
浮遊容量と呼ばれる分布静電容量が存在してい
る。この浮遊容量はたとえば水、塩水などがハイ
テンシヨンコードに付着すると増大し、その結果
点火プラグ電極に印加されるべき高電圧がもとも
と点火コイルで発生した電圧に比べ低下してしま
う。第1図はこの様子を示したもので、横軸には
浮遊容量Cが取つてあり、縦軸には発生電圧の最
大値Eがとつてあつて、曲線a,bは点火コイル
1次側遮断電流値が5.7Aと3.8Aのときの特性を
示すものである。このように点火コイルの発生電
圧は浮遊容量の増大により容易に低下してしまう
ものであるが、一方で排ガス対策による排ガス再
循環(EGR)などによつて点火コイルの発生電
圧に対する要求はますます高電圧になつてきてい
る。そのため、ミススパークが発生する確率が高
くなり、エンジン性能上問題となつている。
そこでこれらに対処するため、信頼性の高い電
圧の低下しにくい点火コイル及びハイテンシヨン
コードなどの開発が必要となるわけであるが、こ
れら対策を行なつてゆく上で要求されるのは点火
系診断装置、とりわけ、浮遊容量測定装置及び2
次発生電圧測定装置である。
ところで浮遊容量の測定としては、市販の静電
容量計でも可能ではあるが、点火コイルと点火プ
ラグとは通常デイストリビユータで切離されてい
る点、及び高電圧が印加されるといつた点から測
定が非常に困難であり、また実際に走行中の様子
を記録するのはほとんど不可能であるという問題
があつた。また2次発生電圧の測定としては、点
火系の2次側をアースから離し、放電破壊が起こ
らない様にして、オープン波形をつくり、その最
大値を測定する方法が通常用いられるが、実車で
の走行中等には、連続的に放電が行なわれてお
り、この方法では2次発生電圧を測定することは
不可能であつた。
本発明は上記の問題を解決するため、浮遊容量
が増大すると点火コイルに発生する2次高電圧の
発生の様子が変化することに着目し、これを測定
することにより点火系に存在する浮遊容量及び2
次発生電圧を放電破壊(ブレーク)が行なわれた
状態で測定することにした。
すなわち第2図に示すように浮遊容量が増大す
ると点火コイル発生電圧のピーク値が低下しまた
周期も長くなる。このピーク値Vmaxもしくは周
期Toを常に測定すれば浮遊容量を測定できるわ
けであるが、通常はプラグ電極部で放電が起こ
り、第2図実線の波形のようになる。そのため
Vmax Toとも測定することはできない。そこ
で、2次電圧の立上がりの傾きを2次電圧の立上
がりから放電破壊するまでの時間と破壊電圧で表
わし、コイルエネルギーを決める1次遮断電流を
合せた3パラメータより浮遊容量、2次発生電圧
を定めることのできる関係式を求める。その方法
としては、特定の点火系に対し、1次遮断電流、
放電破壊するまでの時間、破壊電圧の3つのパラ
メータから実験的に浮遊容量、2次発生電圧の関
係式を導出する方法がある。また、点火系に対し
て、等価回路を仮定し、微分方程式をたてて、そ
の方程式を解くことで2次電圧に対する近似解を
求め、浮遊容量の演算式を導出し、この式により
浮遊容量を定め、前記の近似解にそれを代入し2
次発生電圧を定める方法もある。以下、後者の等
価回路を仮定しそれを理論的に解析し関係式を導
出する場合の方法と式を記す。
第3図は、トランジスタ接点式の点火系に対し
て仮定を行なつた等価回路の例である。Eはバツ
テリー、R1は外付抵抗とコイル1次側抵抗の
和、L1はコイル1次側インダクタンス、Trは
イグナイタ最終段パワートランジスタ、R2はコ
イル2次側抵抗、L2はコイル2次側インダクタ
ンス、C2はコイル2次側容量と浮遊容量の和、
Mはコイル相互インダクタンス、i1は1次電流、
i2は2次電流、V1は1次電圧、V2は2次電圧で
ある。第3図より微分方程式をたてるとR1i1+L1
di1/dt+Mdi2/dt+V1=E、R2i2+L2di2/dt+Mdi1
/dt+ V2=0、V2=1/C2∫i2dt、となる。ここで、イグ ナイター最終段のパワートランジスタが、1次電
流を遮断するのに数+μsecを要することを考えト
ランジスタの遮断時間をTsとして、1次電流i1
0<t<Tsのときi1=Ioff/2(1+cosπt/Ts)Ts< tときi1=0と仮定して(0<t<Tsのときi1
Ioff・Ts−t/Ts、Ts<tのときi1=0のように直 線で仮定してもよい)微分方程式を近似しながら
解くと0<t<Tsのとき、 Ts<tのとき、 となる。
ただしkはコイル結合係数でk2=M2/L1L2であ る。
第5図は、2次電圧V2の実験真値と演算値を
比較している。ブレークが発生する2次電圧の立
ち上がりから、2次電圧が最大値になるまでの間
の領域では、両者が良く一致している。ここでコ
イル2次側容量をCL2、浮遊容量をC*、2次発
生電圧をVG、ブレークするまでの時間をT、破
壊電圧をVBとすると、浮遊容量C*、2次発生
電圧VGは、 となる。ここで、デイストリビユータでの放電に
よるエネルギーロス分を考慮してVBの補正を行
なえば上式はさらに精度の良い式となる。この関
係式を用いることにより、浮遊容量、2次発生電
圧を測定する。
本発明は以上述べた方法により2次発生電圧低
下の大きな原因となる浮遊容量と2次発生電圧と
を測定することにより、走行中の点火系の能力を
診断できる点火系診断装置を提供することを目的
とする。
以下図面を用いて本発明の実施例について説明
する。第6図は本発明を用いた診断装置のシステ
ム図である。1は点火コイルでイグナイタ2によ
り1次コイル1aの通電、遮断が制御される。3
はデイストリビユータ、4は点火プラグで点火コ
イル1の2次コイル1bに発生した高電圧はハイ
テンシヨンコード5,6およびデイストリビユー
タ3によつて点火プラグ4に印加される。浮遊容
量とはこの高電圧の伝達系に存在する容量成分で
ある。7は点火コイル1の1次側コイル1aに直
列に接続される外付抵抗、8はバツテリである。
9は点火コイル1の2次高電圧を分圧して検出す
る分圧器、10は本発明の点火系診断装置であ
る。
次に、点火系診断装置10の第1の実施例につ
いて詳細に説明する。
第7図はその回路図、第8図はその各部波形図
である。700は立ち上がりからブレークするま
での時間測定回路であり、波形整形回路710の
入力端子bは、第6図のb点に接続されており、
その波形は第8図bの様な波形となつている。波
形整形回路710は、この波形を第8図dの様な
パルスにする。微分回路720は、第6図c点に
接続されており、第8図cの様な波形よりeの様
な波形をつくる。波形整形回路730は、適当な
スレツシヨールドレベルをもうけることで、デイ
ストリビユータでの放電は検出しないで、プラグ
部での放電のみ検出し、第8図fの様な波形をつ
くる。740のFF回路は、第8図d,fの波形
から放電破壊するまでの時間Tであるgの波形を
つくる。ゲート760は前述したフリツプフロツ
プ回路740の出力パルス幅だけ発振器750の
クロツクパルスをカウンタ770の入力に通すも
ので、時間Tを計測する。カウンタ780はカウ
ンタ770の結果をラツチ790で取り出し、そ
の後カウンタ770をリセツトするための時間差
パルス(第8図i、kのパルス)を出力する。す
なわち、第8図iのパルスでカウンタ770の結
果をラツチ790に一時記憶してカウンタ770
の結果を出し、第8図hのパルスでカウンタ77
0をリセツトする。ラツチ790に一時記憶され
た計測値Tは演算部1000へ送られる。
800は、破壊電圧測定回路で、第8図cの2
次電圧波形をピークホールド回路810でピーク
ホールドする。このピークホールド回路810は
ピーク波形を第8図cの破線で示すごとくホール
ドし、A/Dコンバータ820でデイジタル値に
変換する。このデイジタル値は、ラツチ830に
より第8図iで示すラツチ信号のタイミングで取
り出され、演算部1000へ送られる。以上第8
図の700及び800で2次電圧の立上がりの傾
き測定回路を形成する。
900は、1次遮断電流測定回路で、その差動
増幅器910は第4図外付抵抗7の両端の電位差
を測定することにより、1次電流を検出する。ピ
ークホールド回路920は、第8図aの実線の波
形を破線の様にホールドし、A/Dコンバータ9
30でデイジタル値に変換する。このデイジタル
値は、ラツチ940により、第8図iのタイミン
グで、演算部1000へ送られる。
演算部1000はマイコン演算部(CPU)1
010とD/Aコンバータ1020とから成つて
いる。CPU1010では、ラツチ790,83
0,940の値を取り込み前記の浮遊容量、2次
発生電圧を求める式に代入し演算を行ない浮遊容
量、2次発生電圧を求める。
以上述べた実施例ではコイル外付抵抗両端電圧
により1次遮断電流を測定したが、磁気抵抗素
子、ホール素子等を利用した電流センサを用いて
1次遮断電流を測定してもよい。
また第1の実施例に用いた演算式の導出では、
第3図の等価回路を仮定したが、コロナ損失等を
抵抗分としてR3のように仮定した第4図の等価
回路を仮定してもよい。
浮遊容量、2次発生電圧の演算式は、仮定する
等価回路、近似のし方、補正の有無により形は変
わるが、マイクロコンピユータのビツト数、速度
等コンピユータの性能に適した式を用いればよ
い。
以上述べたように本発明は、点火系の浮遊容量
を2次電圧の立上がりの傾きを測定することによ
り測定し、この結果から2次発生電圧を測定する
ものである。これにより点火コイル、デイトリビ
ユータ ハイテンシヨンコード、点火プラグとい
つた点火系レイアウトの良し悪し、及び湿度、
水、塩水、といつた環境条件の変化が、点火コイ
ルの発生電圧にどういう影響を与えるかを診断す
ることができる。また本発明は構成が簡単である
ため、実車塔載可能でありその結果、走行中の点
火系の状態をも診断できるというすぐれた効果を
発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は浮遊容量増大に対して点火コイルの発
生電圧の最大値が低下する様子を示す特性図、第
2図は点火コイル2次電圧を表わす波形図、第3
図は第1実施例に用いた計算式を導出した点火系
等価回路、第4図は他の実施例としてあげた点火
系等価回路、第5図は第1実施例に用いた計算式
の演算値と実験真値の2次電圧を表わす波形図、
第6図は本発明装置の全体構成を示すシステム
図、第7図は本発明装置の要部構成の第1実施例
を示す詳細電気回路図、第8図は第7図図示装置
の作動説明に供する各部波形図である。 1……点火コイル、7……1次コイル外付抵
抗、9……分圧器、700……時間測定回路、8
00……破壊電圧測定回路、900……1次遮断
電流測定回路、1000……演算部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 点火コイルの1次側電圧及び2次側電圧をそ
    れぞれ表わす信号を入力とし、1次側電圧の立上
    がりから、2次側電圧が放電破壊を起すまでの時
    間を測定する時間測定回路と、前記放電破壊電圧
    を測定する破壊電圧測定回路と、前記2つの回路
    からの信号を元にして2次電圧の立上がりの傾き
    状態を測定する2次電圧立上がり傾き測定回路
    と、前記点火コイルの1次コイル遮断時の1次電
    流を測定する1次側遮断電流測定回路と、前記2
    次電圧立上がり傾き測定回路によつて測定した傾
    き状態を表わす情報と前記1次側遮断電流測定回
    路によつて測定した1次側遮断電流値と前記点火
    コイルの電気的定数値とから、予測計算式により
    浮遊容量と2次発生電圧の各値を算出する演算回
    路とを備えることを特徴とする内燃機関用点火系
    診断装置。
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JPS5751960A JPS5751960A (en) 1982-03-27
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JPS5751960A (en) 1982-03-27
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