內燃機的不發火檢測裝置的製作方法
2023-06-09 02:58:11
專利名稱:內燃機的不發火檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及檢測在火花塞的電極間發生的離子電流，判斷不發火的裝置，特別是涉及判斷離子電流檢測手段的故障，防止誤判不發火的內燃機不發火檢測裝置。
背景技術：
通常，在汽車引擎等使用的內燃機中，利用包含微電腦的ECU，以燃料(混合氣體)的吸入、壓縮、點火爆炸、排氣4個衝程反覆控制與曲軸同步驅動的多個汽缸(例如4個汽缸)。這時，如果被活塞壓縮的燃料在點火衝程中不最合適、可靠的燃燒，則其他汽缸會被施加異常負載，造成引擎受損，以及由於未燃燒氣體排放，有可能帶來各種危害。
為了防止例如未燃燒的氣體損害廢氣處理用的催化劑，對被檢測不發火的汽缸採取停止燃料供應等處理。從而，為了確保的燃機及催化劑的安全，有必要對各汽缸經常檢測其是否確實燃燒，向來的方案是採用在爆炸衝程中檢測火花塞的間隙中發生的離子電流，如果例如離子電流電平在規定值以下，則判定為不發火這樣的裝置。
圖8是已有的一般內燃機的不發火檢測裝置的電路圖，在這裡，只表示出一個汽缸設置的檢測裝置，而實際上是對應於各汽缸分別設置的。在圖中，1是與電池連接的電源，2是具有各一端連接於電源1的初級繞組2a及次級繞組2b的點火線圈，3是插入初始繞組2a與地線之間的功率電晶體，4是陰極連接於次級繞組2b的防止反向電流的二極體。
5是通過二極體4連接於次級繞組2b，而且另一端接地的火花塞，與多個汽缸對應設置，露出於各燃燒室內。6是連接於二極體4的陽極的離子電流檢測用的電源，7是插入二極體4和火花塞5的連接點與電源6之間的防止反向電流用的二極體，8是插入電源6與接地線之間的電阻，9是設置於電源6及電阻8的連接點上的離子電流檢測用的輸出端子。
下面參照圖8及圖9對其動作進行說明。在點火衝程中，利用來自ECU(未圖示)的控制信號C控制功率電晶體3的導通、截止，一旦流入初級繞組2a的初級電流I1被切斷，在初始電流I1被切斷時在次級繞組2b感應出負高壓的次級電壓V2。以此在火花塞5產生放電火花，使燃燒室內的燃料爆發。這時的放電時間通常為1毫秒～1.5毫秒左右。
在點火衝程正常發生爆炸時，燃燒室內發生大量的陽離子，這些陽離子形成離子電流I，從火花塞5的電極通過二極體7流入電源6，再通過電阻8流入接地線。從而，如果檢測在電阻8產生的電壓降，就能夠了解離子電流I的電平，判斷是否正常燃燒。
離子電流I的電平從輸出端9輸出到ECU，ECU判斷在點火控制的汽缸中是否正常燃燒。而在判定為有不發火等異常的情況下，對點火時刻進行反饋調整或為了防止危險而停止燃料供應、停止汽缸的工作等處理。
但是，在已有的內燃機不發火檢測裝置中，只根據離子電流I判斷是否不發火，因此如果在汽缸與離子電流檢測部之間的配線以及離子電流檢測用輸出端子與ECU之間的傳輸線等發生斷線或短路故障，或電路元件發生故障，就難於檢測離子電流I，會發生ECU誤判為引擎不發火的情況。
本發明是為解決上述問題而作出的，其目的在於得到能夠檢測出離子電流檢測手段的故障，防止誤判不發火的內燃機不發火檢測裝置。
發明內容
本發明的內燃機不發火檢測裝置具備與多個汽缸對應的、檢測在各火花塞的電極間發生的離子電流的離子電流檢測手段、根據該離子電流檢測手段檢測出的離子電流信號判斷在各汽缸的點火衝程有無離子電流的離子電流判別手段、根據該離子電流判別手段來的離子電流判別信號在沒有離子電流的情況下判斷對內燃機不發火進行判斷的不發火判定手段、在各火花塞發生點火信號的點火線圈、判別與點火線圈的點火時刻同步發生的點火線圈信號的有無用的點火線圈信號判別手段、以及在沒有檢測到離子電流信號的情況下利用點火線圈信號判別手段的判別結果，判斷離子檢測手段的故障的故障判定手段。
又，故障判定手段在能夠檢測離子電流信號的規定的運行區域判斷離子電流檢測手段的故障。
圖1是本發明的實施形態的內燃機不發火檢測裝置的結構圖。
圖2是本發明實施形態的內燃機不發火檢測裝置動作說明用的波形圖(離子電流檢測手段被判定為正常的情況)。
圖3是本發明實施形態的內燃機不發火檢測裝置動作說明用的波形圖(判定為內燃機不發火的情況)。
圖4是本發明實施形態的內燃機不發火檢測裝置動作說明用的波形圖(判定為離子電流檢測手段發生故障的情況)。
圖5是本發明實施形態的內燃機不發火檢測裝置動作說明用的波形圖(判定為離子電流檢測手段發生故障的情況)。
圖6是本發明實施形態的內燃機不發火檢測裝置動作流程圖。
圖7是本發明實施形態的內燃機不發火檢測裝置的引擎的運行區域說明圖。
圖8是表示已有的內燃機不發火檢測裝置的電路圖。
圖9是已有的一般的點火電壓以及離子電流的波形圖。
具體實施形態下面根據附圖對本發明一實施形態進行詳細說明。圖1是本發明的實施形態的內燃機的不發火檢測裝置的結構圖。又，圖2～圖5是本發明實施形態的內燃機不發火檢測裝置動作說明用的波形圖，圖2是判定為離子電流檢測手段正常的情況下的波形圖，圖3是判定為內燃機不發火的情況下的波形圖，圖4及圖5分別為判定為離子電流檢測手段發生故障的情況下的波形圖。又，圖6是本發明實施形態的內燃機的不發火檢測裝置的動作的流程圖。
在圖1中，1是與電池連接的電源，2是具有各一端連接於電源1的初級線圈2a及次級線圈2b的點火線圈，3是插入初級線圈2a與地線之間的功率電晶體。5是與次級線圈2b連接而且另一端接地的火花塞，與多個汽缸(例如汽缸#1～#4)對應設置，分別在這些汽缸的燃燒室內露出。10是與點火線圈2的次級線圈2b連接的電容器，插入包含次級線圈2b及火花塞5的次級電流的路徑、即點火電流I2的路徑內。在這種情況下，電阻8插入包含電容器10及火花塞5的離子電流I的路徑內。
11是插入電容器10與地線之間的充電用二極體，相對於點火電流I2成正向地連接於電容器10，並且與檢測離子電流用的電阻8並聯連接。12是在點火時對電容10上的充電電壓進行鉗位的齊納二極體。
13是使離子電流信號VA成為矩形波的波形整形電路，15是輸出離子電流信號VC的電晶體。電阻8、電容器10、充電二極體11、齊納二極體12、波形整形電路13及電晶體15構成檢測火花塞5的電極間發生的離子電流I的離子電流檢測手段。而包含離子電流檢測手段的點火裝置100分別設置於各汽缸，在圖1中，表示出具備汽缸#1～#4的4個汽缸的例子。
ECU30具備從離子電流信號VC中去除重迭的噪聲信號的噪聲濾波器31、通過噪聲濾波器31置位並輸入離子電流信號VC的雙穩態多諧振蕩器32、以及輸入雙穩態多諧蕩器32的Q輸出、汽缸識別信號SC及基準位置信號ST的微電腦35。
微電腦35具有接口P1～P5及中斷輸入端子ICI，接口P1輸入雙穩態多諧振蕩器32的Q輸出作為離子電流判別信號d，從接口P2輸出作為雙穩態多諧振蕩器32的復位輸入的點火脈衝C，接口P3輸入來自汽缸識別傳感器20的汽缸識別信號SC，P4輸入離子電流信號VB，P5輸入將點火線圈2的線圈初級信號a變換為方波的線圈初級信號b，中斷輸入端子ICI輸入來自曲柄角度傳感器21的基準位置信號ST。
雙穩態多諧振蕩器32構成判斷每一點火衝程有無離子電流I的離子電流判別手段。又，微電腦35具備根據汽缸識別信號SC識別各汽缸的汽缸識別手段、在與點火衝程對應的每一規定時刻(例如離上止點TDC只有曲柄角75°的提前角側B75°)讀入離子電流判別手段的輸出信號、即離子電流判別信號d(雙穩態諧振器32的Q輸出)，在判定沒有離子電流I的情況下判定為內燃機不發火的不發火判定手段、根據汽缸識別手段及不發火識別手段識別不發火的汽缸的不發火汽缸識別手段、判別有無點火線圈的線圈初級信號b的點火線圈信號判別手段、以及在沒有檢測出離子電流信號VB的情況下判斷離子電流檢測手段的故障的故障判定手段。
下面參照圖1～圖5對動作進行說明。如上所述，在點火線圈2的初級線圈2a，一旦電源1的通電切斷，就在次級線圈2b一側以附圖所示的極性發生高電壓，通過火花塞5、次級繞組2b、電容器10及充電用二極體11，以圖1所示的路徑流過點火電流I2。電容器10利用該點火電流I2以圖中所示的極性充電。
在這裡，在各汽缸的爆炸衝程時，在火花塞5的電極間發生放電，一旦發生正常爆炸，在燃燒室內發生的陽離子就形成離子電流，通過電阻8、電容器10、次級繞組2b及火花塞5，以圖1的虛線所示的路徑流動，使電容器10的充電電壓放電。
該離子電流I的檢測對例如4缸的引擎的#1～#4各汽缸連續進行。又如圖2～圖5所示，在電阻的兩端之間相應於離子電流的電平發生離子電流信號VA，該信號原封不動地由波形整形電路13變換成方波離子電流信號VB，從電晶體15作為最後的離子電流信號VB輸出。從而離子電流信號VB被作為數位訊號輸入ECU30。
在這裡，離子電流信號VB的最初脈衝，因為是點火噪聲VN，所以利用ECU30內的點火噪聲濾波器去除點火噪聲VN，再去除在離子電流信號VB的傳輸中重迭的噪聲，然後作為離子電流信號VC輸入到雙穩態多諧振蕩器32的置位端子S。以此使雙穩態多諧振蕩器32的Q輸出成為「H」，作為離子電流判別信號d輸入到微電腦30的接口P1。這時，離子電流信號VC如圖2～圖5所示，對於1次離子電流檢測形成多個脈衝，但Q輸出保持為「H」不變。
另一方面，微電腦30根據汽缸識別信號SC及基準位置信號ST對各汽缸以最合適的時刻進行點火控制，將那時生成的點火脈衝C從接口P2輸出，輸入到雙穩態多諧振蕩器32的復位端子R。這時，雙穩態多諧振蕩器32的Q輸出為「L」，被輸入微電腦30的接口P1。
各汽缸的點火衝程在B5°的附近進行，又，離子電流I發生於點火衝程剛過時，因此如上所述對於每一點火脈衝C使雙穩態多諧振蕩器32復位，並且在基準位置B75°的時刻讀入離子電流判別信號d，這樣，微電腦35能夠可靠地判別有無離子電流I。
如圖2所示，在作為檢測對象的汽缸(#1)的下一個汽缸(#2)的點火衝程的基準位置B75°，如果離子電流判別信號d為「H」，就判定為檢測出離子電流I，判定為作為檢測對象的汽缸的點火「正常」。
又如圖5所示，在作為檢測對象的汽缸(#1)的下一個汽缸)#2)的點火衝程的基準位置B75°，如果離子電流判別信號d為「L」，就判定為沒有檢測出離子電流，再判斷是否檢測出輸入到微電腦30的接口P4的離子電流信號VB。在這裡，離子電流信號VB在點火脈衝C輸出後被保持，在B75°的信號讀入時清零(未圖示)。這時檢測出VB的情況下，判定為作為檢測對象汽缸「不發火」。
又，在沒有檢測出離子電流信號VB時，判定為離子電流檢測手段有「故障」，而如圖4所示，如果有輸入微電腦30的接口P5的點火線圈2的線圈1次信號b，就判定為次級繞組2b側有故障，如圖5所示，如果沒有線圈1次信號b，就判定為初級繞組2a側有故障。
下面參照圖6的流程圖對離子電流檢測手段的故障判定動作進行說明。首先，在讀入離子電流判別信號d用的B75°的中斷程序中，判斷離子電流判別信號d是否為1(有離子電流信號VC)(步驟S1)，如果在d＝1，就判定為作為檢測對象的汽缸的點火「正常」(步驟S2)。
如果在步驟S1，離子電流判別信號d為0(沒有離子電流信號VC)，就判斷接著是否檢測出離子電流信號VB(步驟S3)。在檢測出離子電流信號VB的情況下，判定為「不發火」(步驟S4)。在步驟S3中沒有檢測出離子電流信號VB的情況下，判斷是否檢測出線圈1次信號b(步驟S5)。在檢測出線圈1次信號b的情況下，判定為次級繞組2b側有「故障」(步驟S6)。在步驟S5沒有檢測出線圈1次信號b的情況下，判定初級繞組2a側有「故障」(步驟S7)。
還有，上述離子電流信號的檢測有在引擎的低轉速區域精度不良的特點。圖7是本發明的實施形態的內燃機不發火檢測裝置的引擎運行區域說明圖。圖中縱軸為引擎負載CE(吸氣量等)，橫軸為引擎的轉速Ne，運行區域A是與慢速對應的例如1500rpm以下的低轉速區域，運行區域B是1500rpm以上的中、高轉速區域。亦即在能夠檢測離子電流信號的規定運行區域，物別是圖7所示的運行區域B進行離子電流檢測手段的故障判定，在低轉速區域即運行區域A禁止進行故障判定，以此可靠地防止發生不發火的誤斷。
如上所述，採用本發明第1方面的內燃機不發火檢測裝置，由於具備與多個汽缸對應的，檢測在各火花塞的電極間發生的離子電流的離子電流檢測手段、根據來自該離子電流檢測手段的離子電流信號判斷在所述各汽缸的點火衝程有無離子電流的離子電流判別手段、根據該離子電流判別手段來的離子電流判別信號在沒有所述離子電流的情況下對內燃機不發火進行判斷的不發火判定手段、在所述各火花塞發生點火信號的點火線圈、與所述點火線圈的點火時刻同步發生的點火線圈信號有無的判別用的點火線圈信號判別手段、以及在沒有檢測到所述離子電流信號的情況下利用所述點火線圈信號判別手段的判別結果，判斷所述離子電流檢測手段的故障的故障判定手段，因此能夠得到可以判定離子電流檢測手段的故障，可靠地防止對不發火的誤判的效果。
又，採用本發明第2方面的內燃機不發火檢測裝置，由於故障判定手段在能夠檢測離子電流信號的規定的運行區域判斷離子電流檢測手段的故障，所以能夠得到可靠地防止對不發火的誤判的效果。
權利要求
1.一種內燃機不發火檢測裝置，具備與多個汽缸對應的，檢測在各火花塞的電極間發生的離子電流的離子電流檢測手段、在所述各火花塞發生點火信號的點火線圈；其特徵在於，該內燃機不發火檢測裝置還具備根據來自該離子電流檢測手段的離子電流信號判斷在所述各汽缸的點火衝程有無所述離子電流的離子電流判別手段、根據該離子電流判別手段來的離子電流判別信號在沒有所述離子電流的情況下對內燃機不發火進行判斷的不發火判定手段、與所述點火線圈的點火時刻同步發生的點火線圈信號有無的判別用的點火線圈信號判別手段、以及在沒有檢測到所述離子電流信號的情況下利用所述點火線圈信號判別手段的判別結果，判斷所述離子電流檢測手段的故障的故障判定手段。
2.根據權利要求
1所述的內燃機不發火檢測裝置，其特徵在於，故障判定手段在能夠檢測離子電流信號的規定的運行區域判斷離子電流檢測手段的故障。
專利摘要
為得到能檢測出離子電流檢測手段的故障，防止對不點火的誤判的內燃機不發火檢測裝置。該裝置具備與多個汽缸對應的，檢測在各火花塞的電極間發生的離子電流的離子電流檢測手段、根據該檢測手段來的離子電流信號判斷在各汽缸的點火衝程有無離子電流的離子電流判別手段、根據該判別手段來的離子電流判別信號在沒有離子電流的情況下對內燃機不發火進行判斷的不發火判定手段、在各火花塞發生點火信號的點火線圈、與點火線圈的點火時刻同步發生的點火線圈信號有無的判別用的點火線圈信號判別手段、以及在沒有檢測到離子電流信號時利用點火線圈信號判別手段的判別結果，判斷離子電流檢測手段的故障的故障判定手段。
文檔編號G01M15/04GKCN1260472SQ02142712
公開日2006年6月21日 申請日期2002年9月10日
發明者西本浩二, 藤本高德 申請人:三菱電機株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan