JP2009518575A - 内燃機関の点火コイルの診断方法および診断装置 - Google Patents

Abstract

エンジンのシリンダヘッド内に設置された少なくとも１つの点火プラグ（１９）に点火コイルを接続する少なくとも１本の電気ケーブルを備えた、内燃機関の点火コイルの動作を診断する方法であって、当該方法は、電圧制御されるスイッチ（２７、２５、２９）を点火回路内に一時的に導入し、点火プラグに必要な閾値電圧より高い、いわゆる診断電圧をコイルに供給してスパークを発生させることにより、点火プラグ（２３）の中央電極とスイッチの導電部材との間にスパークを発生させ、診断電圧の供給に対してスパークが実際に発生することを確認することからなることを特徴とする。

Description

本発明は、内燃機関を構成する機構の診断装置に関するものである。本発明はとりわけ、そのような内燃機関の点火コイルの動作不良の検出に関するものである。

従来の方法では、点火コイルの動作状態を確認するために、自動車修理工は、エンジンを始動させた後、車両を停止状態にしたまま、点火プラグから供給ケーブルを切り離し、車両の接地点に給電端片を近づける。診断は、点火プラグに接続された供給ケーブルと車両の接地点との間に生じる火花を可視化することによって行われる。コイルに追加電圧を供給させるために、自動車修理工は、コイルに電気的に接続された電極を、車両の接地点から徐々に遠ざける。

このようなコイルを診断する経験に基づく技術は、主として自動車修理工の経験および技能に依存し、信頼性に欠ける。さらに、この技術は、自動車修理工がエンジンの接地点から電極を遠ざけすぎた場合、コイルを保護する絶縁体の穿孔によってコイルの破壊を招く恐れがある。

さらに、自動車修理工は、車両の停止時にしか、点火コイルの動作テストを行うことができない。ところで、点火用電圧の需要は、エンジンをフルチャージで加速するときより停止しているときのほうが小さい。コイルは停止時に十分な電圧が供給されるが、特定の動作点については不良となる可能性がある。上述した方法を実施する場合には、このような不良は、オペレータによって検出することができない。

エンジンの種々のエレメントを診断するために、エンジン用コンピュータに接続され、それを操作するポータブルコンピュータで構成される「診断バッグ」も提案されている。

しかしながら、この種のバッグは実施が難しく、収集した情報の解釈が困難である。さらに、コイルの動作不良を検出するためには、点火診断専用の高価な情報処理モジュールが必要である。

本発明は、コストを抑え、特に容易に実施でき、オペレータの経験レベルに依存しない、点火コイルの動作状態を診断する方法および装置を提供することにより、従来技術の欠点を改善することを提案する。

本発明の別の目的は、コイルまたは点火回路に損傷を与えずに、それらの動作点の全体についてコイルの動作をテストできる方法、ならびにその方法を実施するための装置を提供することにある。

本発明は、エンジンのシリンダヘッド内に設置された少なくとも１つの点火プラグに点火コイルを接続する少なくとも１本の電気ケーブルを備えた内燃機関の点火コイルの動作を診断する方法であって、少なくとも、
−電圧制御されるスイッチを一時的に点火回路内に導入する段階と、
−プラグによるスパークの発生に必要な閾値より大きい、いわゆる診断電圧をコイルから供給させることにより、点火プラグの中央電極とスイッチの導電部材との間にスパークを発生させる段階と、
−前記供給を受けて実際にスパークが発生したことを確認する段階と、
を含むことを特徴とする方法を提案する。

確認段階は、エンジンの燃焼不良を確認することからなる。

本発明の１つの特徴によれば、スパークが発生したことを確認する段階は、スイッチを流れる電流の画像を可視化することからなる。

確認段階は、スイッチ内に発生したスパークを可視化することからなる。

本発明はまた、エンジンのシリンダヘッド内に設置された少なくとも１本の点火プラグにコイルを接続する少なくとも１本の電気ケーブルを備えた内燃機関の点火コイルの動作を診断する装置であって、一方では、テストされる点火コイルに一時的に電気的に接続され、他方では、診断時に、前記点火プラグの中央電極の、シリンダヘッドの外側の部分から調整可能なゼロでない距離に配置されることにより、エンジンの運転時に導電部材と点火プラグの中央電極との間にスパークを発生できる導電部材を有することを特徴とする装置を提案する。

導電部材は、それを部分的に収容する絶縁部材と結合しており、絶縁エレメントの長さは、距離ｄに応じて変わる。

導電部材は、絶縁部材内に設けられた通路に収容された金属棒であり、前記棒は、絶縁部材の内部および外部に突出する。

絶縁部材は１つの管であり、前記通路は絶縁管の軸とほぼ同軸であり、前記金属棒はその長さの一部を前記管に接着またはねじ止めされる。

導電部材は、アース電極をもたないテスト用の点火プラグの中央電極であり、前記テスト用プラグは、点火プラグと反対側の絶縁管の先端部において該絶縁管内に部分的に挿入される。

絶縁部材は、診断時に絶縁管内にスパークの発生を検査する検査口を有している。

スパークの目視を容易にする部材が検査口内に挿入される。

本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、本発明の複数の実施形態について詳述する非限定的な説明を読むことにより明らかになる。

ここで、図１を参照する。従来の点火回路６は、一次巻線が蓄電池７と直列に接続され、プラグ１９に属する火花ギャップを備える高圧回路内に配置された二次巻線に電磁的に結合されて変圧器を構成する、コイル１１を備えている。この点火システムにおいて、断続的な切断は、巻線のアースに戻る電気配線内に介挿された遮断器１７によって行われる。遮断器１７の開閉は、電子制御ユニットによってもたらされる。遮断器１７は、点火器１３の一要素である。一次回路が閉じた瞬間、電流が次第に確立され、一次回路が開くと、この電流は遮断器１７の端子に分岐したコンデンサ１５に向けて分流される。コンデンサは、自己誘導電流で充電され、その後すぐに放電される。一次回路中の電束の急激な変化は、二次巻線中に高圧電流を発生させ、次いで、プラグの１つ１９に向けて分配される。

本発明による方法および装置は、上述したタイプのコイル１１の動作不良を検出することができる。

本発明による方法および装置は、コイルが供給できる最大電圧値に近い高電圧をコイルに供給させるために、電圧の追加需要を人工的に生成できる。より厳密に言えば、通常の低速動作時には、点火プラグは１０〜１５Ｋｖの電圧を供給しなければならない。本発明による方法および装置によって、たとえば、２５Ｋｖを超える電圧をコイルに供給させることが可能になる。

さらに、電圧需要は、プラグの老化に伴い変化する。実際、スパークを発生させる点火電圧は、プラグが磨耗した場合、３０Ｋｖ程度の値に達する。点火コイルが到達しなければならない閾値は２５Ｋｖ程度であり、点火プラグの大部分について有効なテストが保証される。

図２を参照すると、内燃機関のシリンダヘッド２１内の所定位置に取り付けられた、図１のプラグ１９の１つに類似した点火プラグ２３が示されている。本発明による装置２０は、アース電極をもたないテスト用の第２のプラグ２５と、テスト用プラグ２５の下方のセラミック製くちばし部２９の径より僅かに大きな内径を有する第１の外側絶縁管２７とで構成される。管２７は、セラミック製くちばし部２９にねじ止めまたは接着されている。本発明による装置はまた、第１の絶縁管２７より小さくそれと同軸の径を有する第２の内側絶縁管３１を備え、第２の管３１は、下側アース電極と反対側のプラグの末端部３３を第２の管の一方の末端部３１．ａに差し込むことができる。第２の絶縁管３１の他方の末端部３１．ｂは、テスト用プラグ２５のセラミック製くちばし部２９に接着されている。

絶縁管３１にテスト用プラグ２５を容易に設置するために、セラミック製くちばし部２９内に、円錐台状の凹部３０が設けられる。セラミック製くちばし部２９に接着される絶縁管３１の末端部３１．ｂは、凹部３０と相補的な形状を有し、前記凹部に挿入され全体的な接着によって組み付けられる。

内側絶縁管３１は、装置の使用時に、テスト用プラグ２５の中央電極３２とそれと同じプラグの底部３５との間、または、テスト用プラグ２５の中央電極３２と、たとえばプラグのピットに属するエンジンの金属表面との間にスパークを発生させないことを目的とする。

点火コイルをテストするには、プラグ２３を点火回路の残りの部分に接続している点火用電線束が切り離される。次いで、本発明による装置２０は、点火プラグ２３上に設置される。より厳密には、内側管３１は、点火プラグ２３の自由端３３上に配置され、外側管２７は、点火プラグ２３の底部３７上に支持されている。２本の管のそれぞれの長さは、テスト用プラグ２５の中央電極と、点火プラグの導電性を有する自由端３３との間に位置することが所望される距離“ｄ”に応じて変わる。この距離“ｄ”は、診断時にコイルから供給させたい電圧に応じて変わる。次いで、点火用電線束の対応するケーブルが、テスト用プラグ２５の自由端３９に接続される。その後、エンジンを始動させる。

点火コイルに欠陥がある場合、コイルが供給する電圧は、一方では、テスト用プラグ２５の中央電極３２と点火プラグの導電性を有する自由端３３との間において、他方では、点火プラグの電極２２と２４との間において、スパークを発生させるには不十分なものとなる。それにより、燃焼不良が発生する。それらの測定および／または感知された点火不良、あるいは点火不良率の増大は、コイルの不良が想定されることを示唆する。

図３は、上述の実施形態に比べて簡略化された実施形態を示している。実際、この実施形態においては、テスト用プラグの底部３５および内側絶縁管３１が取り除かれている。

この実施形態による装置の使用は、上述した説明に合致するものである。

先の２つの実施形態では、テスト用プラグ２５の中央電極３２と点火プラグの導電性を有する自由端３３との間に電気アークを確立するのに必要な追加的な電圧の値は、外側管２７の長さを、または、内側管３１が存在する場合にはその長さを選択することによって調整される。

図４の実際形態においては、本発明による装置は、２本の同軸円筒部４５および４７からなる絶縁部材４１または絶縁管４１を備える。下側の中空の第１円筒部４５は、その末端部で開口し、直径の小さい上側の第２円筒部４７は、第１円筒部４５と同じ材料で製作される。上側円筒部４７を貫通し、下側円筒部４５の内部空洞内に連通する軸方向通路４２が、絶縁部材４１中に設けられる。この通路は、下側円筒部４５の中空内に連通する。通路４２の全長または高さより長い金属棒４９が、上側円筒部４７の上下方向に突出するように通路４２内に挿入される。金属棒４９は、前記通路４２内でねじ止め、または、接着される。

金属棒４９は、第２円筒部の外側に突出している上側自由端５９．ａに、ねじ回しと協働できるスリット付きのヘッド５５を形成する溝部を有する。

第２円筒部の自由端は、前記電線束と金属棒４９とを電気的に接続するために、点火用電線束（図示せず）の端片と協働することができる。

下側円筒部４５は、金属棒４９と点火プラグ２３の中央電極との間に発生するスパークをオペレータが視認するための検査口５１を備える。この検査口５１は、下側円筒部４５の径方向外面５５から延び、金属棒５９の下端５９．ｂの近傍で第１円筒部の空洞５３内に貫通する。スパークの視認性を改善するために、光ファイバまたは透明な格子を、視認用検査口５１内に挿入することができる。

点火コイルをテストするために、プラグ２３を点火回路の残りの部分に接続している点火用電線束が切り離される。次いで、本発明による装置４１が、点火プラグ２３の底部３７上に設置される。第１円筒部の空洞５３の径は、プラグ２３の、装置４１に囲まれたエンジンのシリンダヘッド２１の外に延びる部分の径より大きいが、プラグ２３の底部３７の径より小さい。その結果、絶縁部材４１の空洞５３内に点火プラグ２３の外側部分の挿入が可能になる。装置４１は、組立て時に、点火プラグ２３の底部３７の上面３７．ａに支持される。装置４１は、金属棒４９が点火プラグ２３と同軸で、点火プラグ２３の導電性を有する自由端３３と前記金属棒４９との互いに向かい合う先端部の間にゼロでない距離“ｄ”が存在するように、寸法決めされる。

金属棒が上側円筒部４７を貫通する通路内にねじ止めされる場合、オペレータは、ねじ回しを用いて溝部５５によって距離“ｄ”を調節することもできる。この距離を調節することによって、金属棒４９と点火プラグ２３の中央電極との間に電気アークを確立するのに必要な追加電圧値を調節することができる。

その後に、エンジンを始動させる。点火コイルに欠陥がある場合、それが供給する電圧は、一方では、金属棒４９と点火プラグの中央電極との間において、他方では、点火プラグ２３の電極間において、スパークを発生させるのに不十分となる。それにより、燃焼不良が発生する。これらの測定または感知された不良、あるいは、不点火率の増大は、コイルが不良と想定されることを示唆する。さらに、検査口５１があるため、オペレータは、テスト用スパークの発生を視認し、テストの良好な進行を視覚制御することができる。

本発明によれば、絶縁管２７または４１は、透明材料で製作することができる。

本発明は、テスト段階において点火コイルが供給すべき電圧を制御するができる。

従来の点火回路の概略図である。 本発明による装置の第１実施形態の軸方向概略断面図である。 本発明による第２実施形態の軸方向概略断面図である。 本発明による好ましい実施形態の軸方向概略断面図である。

Claims (11)

1. エンジンのシリンダヘッド内に設置された少なくとも１つの点火プラグ（１９）に点火コイルを接続する少なくとも１本の電気ケーブルを備えた、内燃機関の点火コイルの動作を診断する方法であって、
   電圧制御されるスイッチ（２７、２５、２９）を一時的に点火回路内に導入する段階と、
   プラグによるスパークの発生に必要な閾値より大きい、いわゆる診断電圧をコイルから供給させることにより、点火プラグ（２３）の中央電極と前記スイッチの導電部材との間にスパークを発生させる段階と、
   前記供給を受けて実際にスパークが発生したことを確認する段階と、
   からなることを特徴とする方法。
2. 確認段階が、エンジンの燃焼不良を測定することからなることを特徴とする請求項１に記載の診断方法。
3. スパークを発生させることを確認する段階は、スイッチ（２７、２５、２９）を流れる電流の画像を可視化することを特徴とする請求項２に記載の診断方法。
4. 確認段階が、スイッチ（２７、２５、２９）内で発生したスパークを可視化することを特徴とする請求項３に記載の診断方法。
5. 少なくとも１つの点火プラグに点火コイルを接続する少なくとも１本の電気ケーブルと、
   エンジンのシリンダヘッド内に設置された少なくとも１つの点火プラグと、
   を備えた内燃機関の点火コイルの動作を診断する装置であって、
   一方では、テストされる点火コイルに一時的に電気的に接続され、他方では、診断時に、前記点火プラグ（２３）の中央電極の、シリンダヘッドの外側の部分から調整可能なゼロでない距離（ｄ）に配置されることにより、エンジンの運転時に点火プラグ（２３）の中央電極と導電部材（２５、４９）との間にスパークを発生できる導電部材（２５、５９）を有することを特徴とする装置。
6. 前記導電部材（２５）が、それが部分的に挿入される絶縁部材（２７、４１）と結合しており、部材（２７、４７）の長さが距離ｄに応じて変わることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記導電部材が、前記絶縁部材（２７、４７）内に設けられた通路内に配置された金属棒（４９）であり、前記金属棒が、絶縁部材の内部および外部に突出していることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記絶縁部材が１つの管（４１）であり、通路が前記絶縁管（４１）とほぼ同軸であり、前記金属棒が、その長さの一部を管（４１）に接着またはねじ止めされることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 導電部材が、アース電極をもたない点火プラグ（２５）の中央電極であり、前記テスト用プラグが、点火プラグ（２３）と反対側の絶縁管（２７）の先端部において該絶縁管（２７）内に部分的に挿入されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
10. 診断時に絶縁管（４１）内に生じるスパーク用の検査口（５１）を備えることを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の装置。
11. テスト用スパークの目視を容易にする部材が検査口（５１）内に挿入されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。

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