火花塞的煙燻汙損檢測裝置的製作方法

2023-12-09 15:44:11

專利名稱：火花塞的煙燻汙損檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對因沉積物附著在內燃機的火花塞上而產生的煙燻進行檢測的火花塞的煙燻汙損檢測裝置。
背景技術：
作為發動機的點火裝置，對以點火部直接突出至燃燒室內的方式配置於發動機的頂蓋(head cover)的火花塞，一般採用施加通過點火線圈產生的高電壓的方式。用於這種點火裝置的火花塞，例如，如圖10所示，包括絕緣體12，該絕緣體12保持於筒狀的安裝配件11 ；中心電極13，該中心電極13保持於該絕緣體12的內部，且前端部從絕緣體12的前端突出；以及接地電極14，該接地電極14與該中心電極13隔開規定的火花間隙而相對設置。中心電極13與接地電極14通過絕緣體12在電氣上絕緣。通過在中心電極13與接地電極14之間施加由點火線圈產生的高電壓，在中心電極13與接地電極14 之間產生火花放電。然而，根據發動機的運轉狀態，有時碳質沉積物會附著在火花塞上，從而產生煙燻。在火花塞附近的空燃比濃且火花塞溫度較低時，因不完全燃燒而產生的煤(碳)堆積在絕緣體上，從而生成碳質沉積物。如圖11所示，隨著碳質沉積物在絕緣體上的堆積，火花塞的絕緣電阻值下降(a)，在絕緣體表面產生電流洩漏(b)，在絕緣體與安裝配件之間引起火花放電、即出現稱為所謂內部飛濺的現象(C)。若發生該內部飛濺，則在燃燒室內火焰無法正常蔓延而引起失火。若頻繁引起失火，則未燃燒的混合氣體向排氣系統排出，排氣系統的溫度上升，催化劑退化，或者嚴重時催化劑有可能熔解破損。作為對這種火花塞的煙燻來檢測火花塞的煙燻程度的檢測方法，例如有如下方法在火花塞的電極之間(接地電極與中心電極之間)施加電壓，通過電流檢測裝置檢測電極之間流過的電流(漏電流)，基於該電流檢測值來估計絕緣電阻值的下降。近年來，由於MMT (C9H7MnO3 甲基環戊二烯三羰基錳)、二茂鐵(CltlHltlFe)等燃料添加劑中含有的金屬成分(MruFe)附著在火花塞的絕緣體上而生成的金屬沉積物，也存在出現同樣的煙燻現象的問題。在上述現有的煙燻檢測技術中，由於僅基於火花塞的絕緣電阻值來檢測煙燻程度，因此無法區分檢測附著在火花塞上的金屬沉積物所導致的煙燻和碳質沉積物所導致的煙燻，從而在實際上產生了金屬沉積物時，結果將其誤判為碳質沉積物。碳質沉積物一般在火花塞溫度較低的低轉速、低負載區域產生。已知火花塞具有溫度升高時將附著在絕緣體表面上的碳質沉積物燒盡的自我清潔作用。因此，為了要恢復碳質沉積物所導致的煙燻，使火花塞的溫度上升是有效的。與此相反，關於金屬沉積物，附著在絕緣體表面上的金屬沉積物是高轉速、高負載區域的因高溫環境下絕緣電阻值的下降所產生的煙燻現象。因此，為了防止金屬沉積物所導致的煙燻，與碳質沉積物相反，不能使火花塞的溫度上升。特別是，由於高轉速、高負載區域的發動機的燃燒量更多，因此在因絕緣電阻值的下降而引起失火時，對催化劑的損害更大。如上所述，由於金屬沉積物與碳質沉積物具有不同的產生條件和恢復條件，因此在火花塞出現煙燻現象時，若無法區別檢測出其是金屬沉積物還是碳質沉積物，則存在因錯誤的處理反而使火花塞的煙燻惡化這一問題。作為對該金屬沉積物和碳質沉積物進行區別的方法，例如，在專利文獻1所示的內燃機的點火裝置中，揭示了如下方法當火花塞的絕緣電阻值小於規定值時，切換發動機的運轉狀態，來提高火花塞的溫度以燒盡碳質沉積物，從而實現促進火花塞的清洗。對這種煙燻對策的實施狀態進行計數，在該計數值超過某一程度的值時，即在充分實施煙燻對策的狀況下，火花塞的絕緣電阻值小於規定值時，判定是導電性沉積物附著在火花塞上。此外，在專利文獻2所示的火花塞的煙燻汙損檢測裝置中，揭示了如下方法檢測火花塞的絕緣電阻值，將該絕緣電阻值與規定的煙燻判定值進行比較來判定有無點火煙燻汙損。在其結果是檢測出煙燻汙損的情況下，判定煙燻汙損檢測時的運轉區域是容易產生金屬沉積物汙損的高轉速、高負載區域還是容易產生碳質沉積物汙損的低轉速、低負載區域，對二者進行區別檢測。專利文獻1 日本專利特開2007-146814號公報專利文獻2 日本專利特開2006-274824號公報然而，在專利文獻1的內燃機的點火裝置中，假如儘管是金屬沉積物附著在火花塞上，仍進行使火花塞溫度升高那樣的運轉，則反而因金屬沉積物而引起絕緣電阻的下降， 存在有可能因失火而導致催化劑破損的問題。此外，在專利文獻2的火花塞的煙燻汙損檢測裝置中，由於火花塞的絕緣電阻值檢測為是失火的煙燻，才開始判定是碳質沉積物還是金屬沉積物，因此對很少在高轉速、高負載下運轉的操作人員，判定金屬沉積物的機會較少，從而有可能無法提前向操作人員發出合適的警告。若提高煙燻判定值以提前檢測出煙燻，則無法區別是碳質沉積物還是金屬沉積物，從而有可能誤判。

發明內容
本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在於提供一種能提前且高精度地區別檢測碳質沉積物和金屬沉積物的火花塞的煙燻汙損檢測裝置。為了解決上述問題，本發明的權利要求1的火花塞的煙燻汙損檢測裝置中，包括 電流檢測裝置，該電流檢測裝置檢測內燃機的火花塞中流過的電流；內燃機控制裝置，該內燃機控制裝置基於所述電流檢測裝置檢測出的電流，計算出所述火花塞的絕緣電阻值，根據所述絕緣電阻值來判定所述火花塞的煙燻汙損，並對所述內燃機進行控制，其特徵在於， 基於將所述內燃機從低轉速、低負載的第一運轉區域轉移至高轉速、高負載的第二運轉區域而計算出的絕緣電阻值的變化量和將所述內燃機從所述第二運轉區域轉移至所述第一運轉區域而計算出的絕緣電阻值的變化量，判定有無因金屬沉積物附著在所述火花塞上而產生的煙燻汙損。而且，本發明的權利要求2的火花塞的煙燻汙損檢測裝置中，其特徵在於，對所述內燃機的每個氣缸，從計算出的所述絕緣電阻值中提取最近的燃燒循環期間的所述絕緣電阻值的最小值，將對該最小值進行均值濾波處理後的值作為所述絕緣電阻值。而且，本發明的權利要求3的火花塞的煙燻汙損檢測裝置中，其特徵在於，在根據所述絕緣電阻值的變化量判定在所述火花塞上附著有金屬沉積物、且所述絕緣電阻值低於規定值的情況下，限制對所述內燃機的燃料供給。而且，本發明的權利要求4的火花塞的煙燻汙損檢測裝置中，其特徵在於，所述絕緣電阻值是根據在所述火花塞的中心電極與接地電極之間施加電壓而流過所述電極之間的漏電流而計算出的。根據本發明的權利要求1的結構，由於基於從低轉速、低負載的第一運轉區域轉移至高轉速、高負載的第二運轉區域而計算出的絕緣電阻值的變化量和從所述第二運轉區域轉移至所述第一運轉區域而計算出的絕緣電阻值的變化量，判定有無金屬沉積物附著， 因此判定機會增多，從而能高精度地進行檢測。此外，可以在絕緣電阻值下降至發生失火的絕緣電阻值以前判定金屬沉積物的附著。此外，有時由沉積物附著而形成的漏電流的路徑非常地不穩定，根據漏電流計算出的絕緣電阻值的狀況在短時間內大幅變動，絕緣狀態時好時壞。由於在這種狀態下實際上也頻繁發生失火，因此需要正確地檢測出絕緣變差的狀態。所以，根據本發明的權利要求 2的結構，由於對每個氣缸從最近的燃燒循環期間的絕緣電阻值中計算出最小值，進而對該最小值進行均值濾波處理，因此能可靠地檢測出火花塞的煙燻惡化了的狀態，從而能防止沉積物附著判定的誤判。此外，由於金屬沉積物一旦附著就無法去除，因此火花塞不會恢復到無沉積物的狀態。因此，在附著有金屬沉積物的狀態下，絕緣電阻值下降至發生失火的水平時，每次進行火花塞溫度升高的高負載運轉就會發生失火，這成為引起催化劑退化或破損的主要原因。因此，根據本發明的權利要求3的結構，在判定為附著有金屬沉積物、且絕緣電阻值低於規定值的情況下，限制對內燃機的燃料供給，從而將失火防範於未然。此外，最近的發動機控制系統中，裝載有對燃燒時產生的燃燒離子進行檢測以直接檢測發動機的燃燒的離子電流檢測裝置。該離子電流檢測裝置的主要目的在於檢測失火、早燃、爆震等，但另外還能檢測在火花塞上附著有沉積物時的漏電流。因此，根據本發明的權利要求4的結構，由於作為檢測火花塞的絕緣電阻值的方法，是通過對在火花塞的中心電極與接地電極之間施加電壓而流過電極之間的漏電流進行檢測，計算出火花塞的絕緣電阻值，因此在將本發明應用於裝載有離子電流檢測裝置的內燃機的情況下，不需要重新設置漏電流檢測裝置，能抑制成本。


圖1是表示具有實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的發動機控制系統的整體結構的電路框圖。圖2是實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的電流檢測電路檢測到的離子電流和漏電流的波形圖。圖3是表示實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置在附著有金屬沉積物的情況下的絕緣電阻隨運轉條件變化的圖。圖4是表示實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的沉積物檢測程序的流程圖。圖5是表示實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的絕緣電阻檢測程序的流程圖。
圖6是表示實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的沉積物種類判定程序的流程圖。圖7是表示實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的沉積物警告程序的流程圖。圖8是表示實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的絕緣電阻隨時間變化的圖。圖9是表示實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的絕緣電阻隨運轉區域的移動而變化的圖。圖10是表示一般的火花塞結構的示意圖。圖11是表示因沉積物附著而產生火花塞的漏電流的說明圖。標號說明1火花塞
2點火裝置
3發動機控制裝置
4電池
5警告監視器
11安裝配件
12絕緣體
13中心電極
14接地電極
20點火線圈
21一次線圈
22二次線圈
23電晶體
24偏壓電路
25電流檢測電路
26煙燻汙損檢測裝:
具體實施例方式以下，基於圖1 圖9對本發明的實施方式的火花塞的煙燻汙損檢測裝置進行說明。實施方式1圖1是表示具有實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的發動機控制系統的整體結構的電路框圖。圖1中，發動機控制系統由點火裝置2和煙燻汙損檢測裝置沈構成，該點火裝置2 包括點火線圈20，該點火線圈20具有一次線圈21和二次線圈22 ；電池4，該電池4與一次線圈21的一端21a連接；電晶體23，該電晶體23的集電極與點火線圈20的一次線圈21 的另一端21b連接，且對一次線圈21中流過的電流進行開關，點火線圈20的二次線圈22 的一端2 與火花塞1連接，該煙燻汙損檢測裝置沈包括偏壓電路M，該偏壓電路M與點火線圈的二次線圈22的另一端22b連接，對火花塞1施加偏壓；電流檢測電路25，該電流檢測電路25與偏壓電路M連接，檢測火花塞1中流過的電流；發動機控制裝置3，該發動機控制裝置3基於電流檢測電路25檢測出的電流，計算出火花塞1的絕緣電阻值，並且向電晶體23發送點火指令信號；警告監視器5，該警告監視器5根據發動機控制裝置3發送來的輸出信號，發出警告。這裡，為了利用點火線圈20的二次電壓來檢測電流，通過偏壓電路M對作為電流的檢測探頭(probe)的火花塞1施加正的偏置電壓。接下來，參照圖1、圖2對實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置的動作進行說明。圖1的發動機控制系統中，若根據來自發動機控制裝置3的點火指令信號而電晶體23導通，則一次電流從電池4流向一次線圈21，之後，若電晶體23截止，則一次線圈21 的一次電流被切斷，二次線圈22中因電磁感應而產生負的高電壓，在火花塞1的中心電極 13與接地電極14之間產生火花放電。圖2 (a)表示點火指令信號。點火指令信號在時刻tl 上升，在時刻t2下降，從而在火花塞1的中心電極13與接地電極14之間施加高電壓。由此，在時刻t2到時刻t3之間產生放電火花飛濺而點燃混合氣體，在時刻t3以後離子電流 Iim流過。該離子電流Iim隨著發動機氣缸內的壓力的上升而增加，隨氣缸內的壓力的下降而減少及消失。根據圖1的裝置，由於通過偏壓電路M對放電後的火花塞1施加正的偏置電壓，因此離子電流Iim流過，並用電流檢測電路25進行檢測。通過電流檢測電路25輸出的離子電流信號輸入到發動機控制裝置3。發動機控制裝置3包括噪音屏蔽(noise mask)、峰值保持電路、A/D轉換器、CPU、 ROM、RAM等，根據該ROM中存儲的各種發動機控制程序來進行燃料噴射控制、點火時期控制，並且利用電流檢測電路25的輸出來進行失火、早燃、爆震等的檢測。圖2(b)中表示燃燒正常進行時的電流。流過火花塞1的電流在放電期間後作為輸出波形進行檢測。在點火後的規定期間無法看見離子電流Iim的波形，這是因為由於放電期間內無法對火花塞1施加偏置電壓，因此無法檢測出離子電流Iim。然而，如圖2(c)所示，若在火花塞上產生煙燻，中心電極13與接地電極14之間的絕緣電阻值下降，則在點火線圈20的通電期間內(時刻tl到t2之間)，由於二次線圈22 所產生的感應電壓，在火花塞1的中心電極13與接地電極14之間流過與離子電流Iim同方向的漏電流I leak °此外，點火結束後，由於通過偏壓電路M在火花塞1的中心電極13與接地電極 14之間施加電壓，因此，若因煙燻而導致在中心電極13與接地電極14之間的絕緣電阻值下降，則如圖2(c)所示，放電後在中心電極13與接地電極14之間也流過與離子電流Iim 同方向的漏電流IlMk。如上所述，在以帶有煙燻的狀態點燃的情況下，雖然放電後離子電流 Iim與漏電流Ileak疊加流過，但由於離子電流Iim在短時間內會消失，因此之後僅有漏電流 Ileak繼續流過。所以，在檢測出漏電流Ileak的情況下，如果是在離子電流Iitm消失後的時刻 t4檢測出，就能夠不受離子電流Iitm的影響，而高精度地僅檢測出漏電流IlMk。如上所述，在火花塞1上產生了煙燻的情況下，由於在點火線圈20的一次電流流通期間內(時刻tl到t2之間)及放電後(時刻t4)分別有漏電流Ileak流過，因此，通過在不產生離子電流Iim的期間來檢測漏電流Ileak，能夠基於漏電流值Ileak來計算出火花塞 1的絕緣電阻值Rd。
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在火花塞上產生煙燻的沉積物的種類有碳質沉積物和金屬沉積物。首先，對碳質沉積物和金屬沉積物的區別進行說明。碳質沉積物一般通過煤(碳)在火花塞的溫度較低的低轉速、低負載運轉時附著堆積在火花塞的絕緣體表面而產生。然而，火花塞具有溫度升高時將附著在絕緣體表面上的碳質沉積物燒盡的自我清潔作用，能夠防煙燻。與此不同的是，金屬沉積物是通過MMT、二茂鐵等燃料添加劑中含有的金屬成分 (MruFe)附著在火花塞的絕緣體上而產生的，特別是在高轉速、高負載運轉時之類的火花塞溫度升高的環境下，成為絕緣電阻值下降的原因。然而，本發明人從實驗結果得到如下發現如圖3所示，存在第二運轉區域B和第一運轉區域A，在該第二運轉區域B，進行高轉速、高負載運轉，金屬沉積物附著後導致絕緣電阻Rd下降，在該第一運轉區域A，之後返回到低轉速、低負載運轉，即使有金屬沉積物附著，絕緣電阻Rd也會恢復。由此，基於運轉條件的變化所引起的絕緣電阻值Rd的變化量 Δ Rd,顯然能夠區別是碳質沉積物還是金屬沉積物。本發明就利用了這個現象。接下來，對發動機控制裝置3根據判定流程處理來計算出火花塞1的絕緣電阻值Rd、並判別沉積物是碳質沉積物還是金屬沉積物的方法進行說明。圖4中表示沉積物檢測程序的流程圖，該沉積物檢測程序基於運轉條件的變化所引起的絕緣電阻值Rd的變化量Δ Rd,區別是碳質沉積物還是金屬沉積物，並根據沉積物的種類和絕緣電阻值Rd發出警告。該沉積物檢測程序包括絕緣電阻檢測程序(步驟S101)、沉積物種類判定程序(步驟 S102)以及沉積物警告檢測程序(步驟S103)。首先，在絕緣電阻檢測程序(步驟S101)中，基於流過火花塞1的電流Ileak來計算出絕緣電阻值Rd，之後對該計算出的絕緣電阻值Rd進行噪音處理。在沉積物的附著狀態不穩定的情況下，有時沉積物附著所形成的洩漏路徑發生改變，絕緣電阻值Rd轉瞬間時好時壞。因此，若原樣使用計算出的絕緣電阻值Rd，則誤判會很多，所以僅提取最近的燃燒循環期間內的絕緣電阻值Rd的惡化側來進行運算處理。接著，在沉積物種類判定程序(步驟中，基於運轉區域從第一運轉區域A轉移至第二運轉區域B、或者從第二運轉區域B轉移至第一運轉區域A時的絕緣電阻值的變化量ARd,判定是否是金屬沉積物。即，在從火花塞溫度較低的低負載運轉轉移至火花塞溫度較高的高負載運轉時，絕緣電阻值Rd減少了規定值以上的情況下，或者在從高負載轉移至低負載時，絕緣電阻值Rd增加了規定值以上的情況下，判定為金屬沉積物。而且，在沉積物警告程序(步驟S103)中，基於沉積物的種類和絕緣電阻值Rd來進行與其分別對應的處理。根據在火花塞1上附著的沉積物是碳質沉積物還是金屬沉積物而其合適的警告內容不同。在火花塞上的碳質沉積物附著大多主要產生於在冬季反覆進行短距離運轉的狀況。這是由於發動機在冷態期間空燃比大多變濃，並且反覆進行短距離運轉中，發動機的燃燒室中的溫度未上升至能熱分解火花塞的煤那樣的高溫。因此，在碳質沉積物附著在火花塞上的情況下，由於只要實施規定時間的火花塞溫度升高的運轉，碳質沉積物就會消除，因此發出警告以實施上述運轉。與此不同的是，在金屬沉積物的情況下，由於金屬沉積物一旦附著就無法去除，因此需要更換火花塞。因此，在絕緣電阻值帶有一定程度的餘量時，發出促使更換火花塞的警
8告。然而，在操作人員疏忽了火花塞的更換、絕緣電阻值進一步下降的情況下，限制高負載、 高轉速運轉，從而將高負載、高轉速運轉時的失火損害防範於未然。使用圖5至圖7的流程圖對圖4的沉積物檢測程序的內容進行具體詳細的說明。 首先，圖5中表示絕緣電阻檢測程序(步驟S101)的詳細情況。最開始，對發動機的各氣缸的燃燒，基於火花塞1中流過的電流Ileak計算出絕緣電阻值Rd#(步驟S201)。#是氣缸
編號，例如，以第一氣缸是# = 1、第二氣缸是# = 2......的方式分配編號。然後，從該氣
缸的本次值開始的最近五個燃燒循環中提取絕緣電阻值Rd#的最小值Rd#m(式(1)，步驟
5202)。Rd#m = min (Rd# (i)，Rd# (i_l)，Rd# (i_2)，Rd#(i-3), Rd#(i-4))...(1)這裡，i、i-l、i-2、...表示本次值、上次值、上上次值...。雖然這裡採用了最近五個燃燒循環期間，但根據絕緣電阻值Rd#的變化來決定合適的燃燒循環期間即可。進一步，對提取的絕緣電阻值Rd#的最小值Rd#m實施均值濾波處理(式O)，步驟
5203)。Rd#f (i) =K* Rd#f(i-1) +(I-K) * Rd#m(i) ... (2)這裡，常數K是濾波增益。只要像這樣對計算出的絕緣電阻值Rd#的時間序列數據進行處理，例如，就能如圖8所示地穩定檢測火花塞的煙燻惡化狀態(圖8的實線)，從而防止沉積物附著判定中的誤判。絕緣電阻檢測程序(步驟S101)結束後，轉移至圖6所示的沉積物種類判定程序 (步驟 S102)。在沉積物種類判定程序(步驟中，最開始，判定運轉區域是否是第二運轉區域B (步驟S401)。第二運轉區域B是火花塞溫度升高後出現金屬沉積物所引起的絕緣電阻 Rd#下降的現象的運轉區域。具體而言，是如圖3所示的高轉速且高負載的運轉區域。如果運轉區域是第二運轉區域B，就對每個氣缸將第二運轉區域B的絕緣電阻值Rd#B更新為 Rd#f (步驟S4(^)。如果是第一運轉區域A，就對每個氣缸將第一運轉區域A的絕緣電阻值 Rd#A更新為Rd#f (步驟S403)。接下來，判定是否運轉區域從第一運轉區域A轉移至第二運轉區域B，並且經過了時間tintl(sec)(步驟S404)。如果滿足這個條件，則對每個氣缸通過式(3)計算出絕緣電阻值的變化量Δ Rd#AB (步驟S405)。Δ Rd#AB = Rd#B-Rd#A...(3)如果不滿足這個條件，則跳過該處理。判定是否運轉區域從第二運轉區域B轉移至第一運轉區域A，並且經過了時間 tint2(sec)(步驟S406)。如果滿足這個條件，則對每個氣缸通過式(4)計算出絕緣電阻值的變化量Δ Rd#BA (步驟S407)。Δ Rd#BA = Rd#A-Rd#B— (4)如果不滿足這個條件，則跳過該處理。這裡，由於有發動機及火花塞的熱容量，故而即使運轉區域發生變化，火花塞的絕緣電阻值Rd#到發生變化為止也會有規定的時間延遲，因此計算出運轉區域變化後經過規定時間的絕緣電阻值Rd#的變化量。判定運轉區域從第一運轉區域A轉移至第二運轉區域B時的絕緣電阻變化量 Δ Rd#A2B是否在第一金屬沉積物判定值以下，或者判定運轉區域從第二運轉區域B轉移至第一運轉區域A時的絕緣電阻變化量ARd#B2A是否在第二金屬沉積物判定值以上(步驟 S408)。如果滿足這個條件，則判定附著有金屬沉積物，將金屬沉積物判定標記設為開(ON) (步驟S409)。如果不滿足這個條件，則將金屬沉積物判定標記設為關(OFF)(步驟S409)。該絕緣電阻檢測程序(步驟S101)結束後，轉移至圖6所示的沉積物種類判定程序(步驟S102)。接下來，圖9 (a)、圖9 (b)、圖9 (c)、圖9 (d)分別示意性地表示附著有金屬沉積物的情況、附著有碳質沉積物的情況、同時附著有輕度的碳質沉積物和金屬沉積物的情況、同時附著有重度的碳質沉積物和金屬沉積物的情況的示例中的絕緣電阻值Rd的變化。按照圖6 的沉積物種類判定程序(步驟S102)的處理流程的檢測動作，說明絕緣電阻值Rd的變化。首先，如圖9 (a)所示，在附著有金屬沉積物的情況下，若踩下加速踏板，油門開度變大，則從第一運轉區域A轉移至第二運轉區域B，火花塞溫度升高，金屬沉積物導致絕緣電阻值Rd#下降。計算從運轉區域變化開始經過時間tintl後的絕緣電阻值的變化量 Δ Rd#AB,如果Δ Rd#AB在第一金屬沉積物判定值以下，則判定附著有金屬沉積物，將金屬沉積物判定標記設為開。接下來，若鬆開加速踏板，油門開度變小，則運轉區域從第二運轉區域B轉移至第一運轉區域A，由於火花塞的溫度回到以前，恢復了絕緣，因此絕緣電阻值 Rd#上升。計算從該運轉區域變化開始經過時間、…後的絕緣電阻值的變化量ARd#BA，如果Δ Rd#BA在第二金屬沉積物判定值以上，則將金屬沉積物判定標記設為開。接著，如圖9(b)所示，在附著有碳質沉積物的情況下，若運轉區域從第一運轉區域A轉移至第二運轉區域B，則由於火花塞溫度升高，因此在絕緣體上附著的碳被熱分解， 火花塞變清潔。這樣，由於恢復了絕緣，因此絕緣電阻值Rd#上升。這時，由於絕緣電阻值的變化量Δ RcWAB增加，因此判定沒有附著金屬沉積物，將金屬沉積物判定標記設為關。此外，若火花塞清潔過一次，則再次有碳附著、使得絕緣變差時，不得不經過規定時間的冷起動、空載之類的發動機為低溫且空燃比濃的運轉。因此，即使運轉區域從第二運轉區域B轉移至第一運轉區域Α，但由於在規定時間內絕緣電阻值Rd#還會繼續保持恢復後的狀態，絕緣電阻值的變化量Δ Rd#BA幾乎為同一值，因此金屬沉積物判定標記仍然為關。如圖9(c)所示，在同時附著有輕度的碳質沉積物和金屬沉積物的情況下，若運轉區域從第一運轉區域A轉移至第二運轉區域B，則碳質沉積物被熱分解，絕緣電阻值Rd#略有增加，但由於金屬沉積物會導致絕緣電阻值Rd#減少，因此整體來看絕緣電阻值1 (1#有時會減少。這時，由於絕緣電阻值的變化量ARd#AB減少，因此，如果ARd#AB在第一金屬沉積物判定值以下，則將金屬沉積物判定標記設為開。然後，若運轉區域從第二運轉區域B回到第一運轉區域A，則由於金屬沉積物的影響消失，因此絕緣電阻值Rd#恢復，從而絕緣電阻值的變化量Δ Rd#BA增加，如果Δ Rd#BA在第二金屬沉積物判定值以上，則將金屬沉積物判定標記設為開。如圖9(d)所示，在同時附著有重度的碳質沉積物和金屬沉積物的情況下，在第一運轉區域A中絕緣電阻值1 (1#原本就相當低。若運轉區域從第一運轉區域A轉移至第二運轉區域B，則碳質沉積物被熱分解，絕緣電阻值Rd#增加，但由於金屬沉積物會導致絕緣電阻值Rd#減少，因此整體來看絕緣電阻值Rd#有時會稍稍有所增加。於是，由於絕緣電阻值的變化量Δ RcWAB增加，因此將金屬沉積物判定標記設為關。然後，若運轉區域從第二運轉區域B回到第一運轉區域Α，則由於金屬沉積物的影響消失，因此絕緣電阻值1 (1#恢復，從而絕緣電阻值的變化量ARd#BA增力卩，如果ARd#BA在第二金屬沉積物判定值以上，則將金屬沉積物判定標記設為開。如以上所說明的那樣，如果檢測出在運轉區域從第一運轉區域A轉移至第二運轉區域B時絕緣電阻值減少，或者檢測出在運轉區域從第二運轉區域B回到第一運轉區域A 時絕緣電阻值增加，那麼無論有無碳質沉積物，都能夠檢測出有金屬沉積物附著。最後，圖7中表示沉積物警告程序(Sl(XB)的詳細情況。在該沉積物警告程序 (S103)中，首先，確認金屬沉積物判定標記(S501)。如果金屬沉積物判定標記為開，就判定第二運轉區域B的絕緣電阻值Rd#B是否在第一煙燻判定值以下650 。這裡，在判定為第一煙燻判定值以下的情況下，發出促使更換火花塞的警告(S50;3)。接著，判定Rd#B是否下降到第二煙燻判定值以下(S504)。如果Rd#B下降到第二煙燻判定值以下，就限制燃料供給，例如，限制油門開度(S505)，使其無法運轉在出現金屬沉積物所引起的絕緣下降的高負載運轉區域，結束該程序處理。在第二運轉區域B的絕緣電阻值Rd#B超過第一煙燻判定值、也超過第二煙燻判定值的情況下，結束該程序處理。另外，第一煙燻判定值設定為如下程度的絕緣電阻值雖然至失火還有餘量，但金屬沉積物確實在不斷進行附著，最好早點更換火花塞。而且，第二煙燻判定值設定為因金屬沉積物有可能導致發生失火的、低於第一煙燻判定值的絕緣電阻值。另一方面，如果金屬沉積物判定標記為關，則因為變成附著有碳質沉積物，因此判定第一運轉區域A的絕緣電阻值Rd#A是否在第三煙燻判定值以下(S506)。Rd#A在第三煙燻判定值以下的情況下，判定為火花塞煙燻，發出警告(S507)。而且，促使進行規定時間的高負載運轉(S508)。在Rd#A超過第三煙燻判定值的情況下，結束該流程處理。另外，第三煙燻判定值設定為因碳質沉積物有可能導致發生失火的絕緣電阻值。如上所述，根據實施方式1中的火花塞的煙燻汙損檢測裝置，由於檢測出在運轉區域從第一運轉區域轉移至第二運轉區域時引起的絕緣電阻值減少，或者檢測出在運轉區域從第二運轉區域回到第一運轉區域時引起的絕緣電阻值增加，因此，能增加判定金屬沉積物的機會，在火花塞的煙燻下降到有失火的可能性的絕緣電阻值之前，能判定在火花塞上附著的沉積物是碳質沉積物還是金屬沉積物，具有能夠提前發出合適的警告這一顯著效果。此外，圖中相同標號表示相同或相應部分。
權利要求
1.一種火花塞的煙燻汙損檢測裝置，包括電流檢測裝置(25)，該電流檢測裝置05) 檢測內燃機的火花塞⑴中流過的電流；內燃機控制裝置(3)，該內燃機控制裝置(3)基於所述電流檢測裝置0 檢測出的電流，計算出所述火花塞(1)的絕緣電阻值，根據所述絕緣電阻值來判定所述火花塞(1)的煙燻汙損，並對所述內燃機進行控制，其特徵在於，基於將所述內燃機從低轉速、低負載的第一運轉區域(A)轉移至高轉速、高負載的第二運轉區域(B)而計算出的絕緣電阻值的變化量和將所述內燃機從所述第二運轉區域(B) 轉移至所述第一運轉區域(A)而計算出的絕緣電阻值的變化量，判定有無因金屬沉積物附著在所述火花塞(1)上而產生的煙燻汙損。
2.如權利要求1所述的火花塞的煙燻汙損檢測裝置，其特徵在於，對所述內燃機的每個氣缸，從計算出的所述絕緣電阻值中提取最近的燃燒循環期間的所述絕緣電阻值的最小值，將對該最小值進行均值濾波處理後的值作為所述絕緣電阻值。
3.如權利要求1或2所述的火花塞的煙燻汙損檢測裝置，其特徵在於，在根據所述絕緣電阻值的變化量判定在所述火花塞(1)上附著有金屬沉積物、且所述絕緣電阻值低於規定值的情況下，限制對所述內燃機的燃料供給。
4.如權利要求1至3中任一項所述的火花塞的煙燻汙損檢測裝置，其特徵在於，所述絕緣電阻值是根據在所述火花塞(1)的中心電極(13)與接地電極(14)之間施加電壓而流過所述電極(13、14)之間的漏電流而計算出的。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種能提前且高精度地區別檢測碳質沉積物和金屬沉積物的火花塞的煙燻汙損檢測裝置。煙燻汙損檢測裝置(26)包括偏壓電路(24)，該偏壓電路(24)對火花塞(1)施加偏壓；電流檢測電路(25)，該電流檢測電路(25)與偏壓電路(24)連接，檢測火花塞(1)中流過的電流；發動機控制裝置(3)，該發動機控制裝置(3)基於電流檢測電路(25)檢測出的電流，計算出火花塞(1)的絕緣電阻，並且向電晶體(23)發送點火指令信號；警告監視器(5)，該警告監視器(5)根據發動機控制裝置(3)發送來的輸出信號而發出警告。對隨發動機的運轉區域的變化而產生的絕緣電阻的變化量進行檢測，判定有無附著金屬沉積物。
文檔編號F02P17/00GK102235291SQ20101024082
公開日2011年11月9日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年4月20日
發明者榎木圭一 申請人:三菱電機株式會社