JP2682212B2 - Misfire detection device for internal combustion engine - Google Patents
Misfire detection device for internal combustion engineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、内燃機関の失火を検出する装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for detecting misfire of an internal combustion engine.
（従来の技術） 内燃機関の着火ミス等による失火を検出する装置とし
て、回転角センサ（磁気センサ）の信号から機関クラン
ク軸の角速度を計測し、その角速度の変動状態から気筒
の失火を判別するものがある。(Prior Art) As a device for detecting a misfire due to an ignition mistake of an internal combustion engine, the angular velocity of an engine crankshaft is measured from a signal of a rotation angle sensor (magnetic sensor), and a misfire of a cylinder is determined from a variation state of the angular velocity. There is something.
磁気センサは機関クランク軸に同期回転するリングギ
ヤに対峙して、リングギヤが磁界を断続する毎に信号を
出力する。そして、磁気センサの所定信号間の時間を計
ることで各気筒の燃焼行程中の角速度を計測し、この角
速度が相対的に低下してときに該当気筒の失火を判別す
るようになっている（特開昭58−19532号公報等参
照）。The magnetic sensor faces a ring gear that rotates synchronously with the engine crankshaft, and outputs a signal each time the ring gear interrupts the magnetic field. Then, by measuring the time between the predetermined signals of the magnetic sensor, the angular velocity during the combustion stroke of each cylinder is measured, and when the angular velocity is relatively decreased, the misfire of the corresponding cylinder is determined ( See JP-A-58-19532).
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような装置にあっては、リングギ
ヤの精度に起因して機関クランク軸の角速度の計測に狂
いを生じ、失火の判別にミスを生じることがある。(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a device, the accuracy of the ring gear may cause an error in the measurement of the angular velocity of the engine crankshaft, resulting in an error in misfire determination.
即ち、機関が一定速度で回転していても、リングギヤ
の摩耗や変形により精度が悪いと、第９図，第10図のよ
うに所定のアングル間の計測時間に誤差を生じ、角速度
の計測に狂いを生じる。ただし、図は６気筒エンジンの
場合で、（ａ）は＃1,4気筒、（ｂ）は＃2,5気筒、
（ｃ）は＃3,6気筒の燃焼行程に対する区間を示す。That is, even if the engine is rotating at a constant speed, if the accuracy is poor due to wear or deformation of the ring gear, an error occurs in the measurement time between the predetermined angles as shown in Figs. 9 and 10, and the angular velocity is not measured. Cause madness. However, the figure is for a 6-cylinder engine, (a) is # 1, 4 cylinders, (b) is # 2, 5 cylinders,
(C) shows the section for the combustion stroke of # 3, 6 cylinders.
このため、リングギヤの精度が悪ければ、失火以外の
要因による回転変動があった場合、第11図（Ａ），
（Ｂ）のように実際の角速度変動は小さくても、計測さ
れる見かけの角速度変動が大きくなってしまい、これに
より誤って失火と判定してしまうのである。Therefore, if the accuracy of the ring gear is poor, if there is a rotational fluctuation due to a factor other than misfire, it will be
Even if the actual angular velocity fluctuation is small as in (B), the measured apparent angular velocity fluctuation becomes large, which causes the misfire to be erroneously determined.
また、各気筒間の発生トルクのバラツキやフリクショ
ントルクのバラツキによっても、角速度の計測に狂いを
生じて失火を誤判定することがあり、したがって信頼性
に劣るのである。Further, variations in the torque generated between the cylinders and variations in the friction torque may cause a misalignment in the measurement of the angular velocity, resulting in misjudgment of misfire, resulting in poor reliability.
この発明は、このような問題点を解決することを目的
としている。An object of the present invention is to solve such a problem.
（課題を解決するための手段） この発明は、第１図に示すように機関に同期回転する
リングギヤに対峙する磁気センサ１と、磁気センサ１の
信号から所定のクランクアングル間の角速度を計測する
手段２とを備え、その角速度の変動状態から気筒の失火
を判別する内燃機関の失火検出装置において、所定の運
転域に前記リングギヤの摩耗、変形状態を推定学習する
手段３と、気筒間の発生トルクの差および気筒間のフリ
クショントルクの差を学習する手段４と、これらの学習
値に応じて前記角速度の計測値を補正する手段５とを設
ける。(Means for Solving the Problem) The present invention measures the angular velocity between predetermined crank angles from the signal of the magnetic sensor 1 facing the ring gear rotating synchronously with the engine and the signal of the magnetic sensor 1 as shown in FIG. In a misfire detection apparatus for an internal combustion engine, which comprises means 2 for determining misfire of a cylinder based on a variation state of the angular velocity, means 3 for estimating and learning the wear and deformation state of the ring gear in a predetermined operating range, and occurrence between the cylinders. Means 4 for learning the difference in torque and difference in friction torque between cylinders and means 5 for correcting the measured value of the angular velocity in accordance with these learned values are provided.
（作用） 角速度は磁気センサの所定の信号間の回転時間を計る
ことで計測するが、失火があった場合、その回転時間の
変化は、第２図のようにエンジン回転数の３乗に反比例
してエンジンの低回転時ほど大きく、エンジン回転数が
高いときは小さくなる。(Operation) The angular velocity is measured by measuring the rotation time between predetermined signals of the magnetic sensor. However, when there is a misfire, the change in the rotation time is inversely proportional to the cube of the engine speed as shown in FIG. When the engine speed is high, it is large, and when the engine speed is high, it is small.
これに対し、リングギヤの精度が悪い場合、前記回転
時間は基準値から外れるものの、この回転時間への影響
は、失火があった場合の回転時間の変化との比較では、
第２図のようにエンジンの高回転時ほど顕著になる。ま
た、気筒間の発生トルク、フリクショントルクのバラツ
キによる前記回転時間への影響は、エンジンの低回転時
ほど大きいのである。On the other hand, if the accuracy of the ring gear is poor, the rotation time deviates from the reference value, but the effect on this rotation time is as compared with the change in the rotation time when there is a misfire.
As shown in FIG. 2, it becomes more remarkable as the engine speed increases. Further, the influence of the variation in the generated torque between the cylinders and the friction torque on the rotation time is greater as the engine speed is lower.
即ち、リングギヤの摩耗、変形は、エンジンの高回転
時に磁気センサの所定の信号間の回転時間を学習するこ
とにより推定でき、その回転時間の基準値からの差が摩
耗、変形による誤差となる。また、気筒間の発生トル
ク、フリクショントルクのバラツキは、各運転時に同じ
く回転時間の基準値からの差から学習できる。That is, the wear and deformation of the ring gear can be estimated by learning the rotation time between predetermined signals of the magnetic sensor when the engine rotates at high speed, and the difference from the reference value of the rotation time becomes an error due to wear and deformation. Further, the variations in the generated torque and the friction torque among the cylinders can be learned from the difference from the reference value of the rotation time during each operation.
したがって、リングギヤの摩耗、変形状態ならびに気
筒間の各トルクの差を学習し、これにより角速度の計測
値を補正することで、正確な角速度を得ることができ
る。Therefore, an accurate angular velocity can be obtained by learning the wear and deformation state of the ring gear and the difference in each torque between the cylinders, and correcting the measured value of the angular velocity accordingly.
（実施例） 第３図は本発明の実施例を示すもので、20はエンジン
本体、21はクランク軸、22はクランク軸21端のフライホ
イールの外周に形成したリングギヤである。(Embodiment) FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, in which 20 is an engine body, 21 is a crankshaft, and 22 is a ring gear formed on the outer circumference of a flywheel at the end of the crankshaft 21.
リングギヤ22は、エンジンの始動時に図示しないスタ
ータモータと噛み合い、その回転をクランク軸21に伝達
する。The ring gear 22 meshes with a starter motor (not shown) when the engine is started, and transmits its rotation to the crankshaft 21.
そして、リングギヤ22に対峙して、リングギヤ22の歯
が磁界を断続することで信号を出力する磁気センサ23が
設置される。A magnetic sensor 23, which faces the ring gear 22 and outputs a signal when the teeth of the ring gear 22 interrupt the magnetic field, is installed.
磁気センサ23は、リングギヤ22の歯数に応じクランク
アングルの数度毎に角度信号を出力し、その角度信号は
コントロールユニット24に送られる。The magnetic sensor 23 outputs an angle signal for every several degrees of the crank angle according to the number of teeth of the ring gear 22, and the angle signal is sent to the control unit 24.
また、磁気センサ23とは別に、クランク軸21に駆動さ
れる図示しないカム軸側にクランクアングルを検出する
クランク角センサ25が設けられ、その信号もコントロー
ルユニット24に送られる。In addition to the magnetic sensor 23, a crank angle sensor 25 for detecting a crank angle is provided on the side of a cam shaft (not shown) driven by the crank shaft 21, and the signal thereof is also sent to the control unit 24.
コントロールユニット24は、角速度の計測回路と、学
習補正回路と、失火判別回路から構成される。計測回路
は、第４図、第５図のように気筒判別部26、２つのプリ
セットカウンタ27,28、発信器29、タイマ30からなり、
クランク角センサ25の気筒判別信号（POS信号）、基準
位置信号（REF信号）を基準に磁気センサ23からの信号
をカウントし、このカウント値から所定のクランクアン
グル間の回転時間TINTを測定し、この回転時間TINTから
燃焼行程中の角速度を計測する。The control unit 24 includes an angular velocity measuring circuit, a learning correction circuit, and a misfire determination circuit. As shown in FIGS. 4 and 5, the measuring circuit includes a cylinder discriminating section 26, two preset counters 27 and 28, a transmitter 29, and a timer 30,
The cylinder discrimination signal (POS signal) of the crank angle sensor 25 and the signal from the magnetic sensor 23 are counted based on the reference position signal (REF signal), and the rotation time TINT between predetermined crank angles is measured from this count value, The angular velocity during the combustion process is measured from this rotation time TINT.
そして、学習補正回路、失火判別回路は、所定の運転
域に前記回転時間TINTからリングギヤ22の摩耗、変形状
態および気筒間の各トルクの差を学習し、これらの学習
値に応じて前記角速度を補正すると共に、この補正後の
角速度をもとに各気筒の失火を判別する。Then, the learning correction circuit, the misfire determination circuit, the wear of the ring gear 22 from the rotation time TINT in a predetermined operating range, learns the deformation state and each torque difference between the cylinders, the angular velocity according to these learning values. Along with the correction, the misfire of each cylinder is determined based on the corrected angular velocity.
次に、各学習制御を第６図，第７図のフローチャート
に基づいて説明する。Next, each learning control will be described based on the flowcharts of FIGS. 6 and 7.
第６図はリングギヤ22の摩耗、変形状態の学習を示す
もので、エンジンが所定の高回転、低負荷にあり、適性
空燃比の運転時に学習条件の成立となる（ステップ101
〜104）。FIG. 6 shows learning of wear and deformation of the ring gear 22. The engine is in a predetermined high rotation speed and low load, and the learning condition is satisfied when the engine operates at an appropriate air-fuel ratio (step 101).
~ 104).
そして、学習条件が成立すると、クランク角センサ25
の信号を基準に磁気センサ23の信号をカウントして、エ
ンジンの１回転中にそれぞれ所定のクランクアングル間
の回転時間TINTを測定する。この場合、６気筒であれ
ば、６気筒の半分の３つの気筒に対するクランクアング
ル間の回転時間TINTを測定する。When the learning condition is satisfied, the crank angle sensor 25
The signal of the magnetic sensor 23 is counted on the basis of the above signal to measure the rotation time TINT between predetermined crank angles during one rotation of the engine. In this case, if there are six cylinders, the rotation time TINT between crank angles for three cylinders, which is half of the six cylinders, is measured.
そして、これらの回転時間TINTの平均値TINTOを算出
し、回転時間TINTの平均値TINTOからの差分をもとに各
クランクアングル間の補正値を求める（ステップ105〜1
07）。Then, the average value TINTO of these rotation times TINT is calculated, and the correction value between the crank angles is obtained based on the difference from the average value TINTO of the rotation times TINT (steps 105 to 1).
07).
この補正値の計算は、例えば次式（１）により行う。 This correction value is calculated, for example, by the following equation (1).
補正値補正値（旧）−｛（時間測定値×補正値（旧） −時間平均値）／時間平均値｝×学習速度係数 ……（１） ここで６気筒の場合、Ａ区間の回転時間の測定値が平
均値の110％、B,C区間の回転時間の測定値が平均値の95
％のときの計算例を示す（ただし、学習速度係数＝0.
5）と、Ａ区間の補正値は、 となる。Correction value Correction value (old)-{(time measurement value x correction value (old) -time average value) / time average value} x learning speed coefficient ...... (1) Here, in the case of 6 cylinders, the rotation time of section A The measured value of is 110% of the average value, and the measured value of the rotation time in the B and C sections is 95% of the average value.
An example of calculation when% is shown (however, learning speed coefficient = 0.
5) and the correction value of section A is Becomes
各区間の補正値にそれぞれ回転時間の測定値を乗算す
ると、各値は第８図のように平均値に一致する。When the correction value of each section is multiplied by the measured value of the rotation time, each value agrees with the average value as shown in FIG.
即ち、失火があった場合ならびに気筒間のトルクのバ
ラツキに対し回転時間の変動の影響が小さいエンジンの
高回転時に、各クランクアングル間の回転時間の平均値
からの差分を求め、この差分から回転時間の補正値を学
習するので、リングギア22の摩耗、変形に対する各クラ
ンクアングル間の正確な補正値を得ることができる。In other words, when there is a misfire and when the engine speed is high and the influence of the fluctuation of the rotation time on the variation of the torque between the cylinders is small, the difference from the average value of the rotation time between the crank angles is calculated, and the rotation is calculated from this difference. Since the time correction value is learned, it is possible to obtain an accurate correction value between each crank angle for wear and deformation of the ring gear 22.
そして、各区間の補正値の学習を終えると、リングギ
ア学習収束フラグを立てる（ステップ108,109）。な
お、補正値が大きすぎるときは、フラグを０に戻して再
度学習を行う。When the learning of the correction value of each section is completed, the ring gear learning convergence flag is set (steps 108 and 109). If the correction value is too large, the flag is reset to 0 and learning is performed again.
第７図は気筒間の発生トルク、フリクショントルクの
差の学習を示すもので、前記リングギア22の摩耗、変形
に対する学習の終了後であり、暖機終了後の各定常運転
時に学習に入る（ステップ201,202）。FIG. 7 shows the learning of the difference between the generated torque and the friction torque between the cylinders, which is performed after the completion of the learning for the wear and deformation of the ring gear 22 and at each steady operation after the completion of the warm-up ( Steps 201, 202).
ここで、気筒＃１〜Ｎ間の発生トルクのバラツキは、
燃料インジェクタのバラツキ、空燃比のバラツキ、ノッ
ク発生に伴うバラツキ、空気分配のバラツキ等により生
じ、気筒＃１〜Ｎ間のフリクショントルクのバラツキ
は、補機駆動トルク、シリンダ内の動抵抗等により生じ
るが、このうち空気分配のバラツキは、エンジン回転
数、吸入空気量によってバラツキ傾向、バラツキ量が変
動する。このため、学習はエンジン回転数とエンジン負
荷に応じて学習領域を小分割し、各領域毎に行う。Here, the variation in the generated torque between the cylinders # 1 to N is
Variations in fuel injectors, variations in air-fuel ratio, variations due to knocking, variations in air distribution, etc., and variations in friction torque between cylinders # 1 to N are caused by auxiliary machine drive torque, dynamic resistance in cylinders, etc. However, among them, the variation in air distribution varies depending on the engine speed and the intake air amount, and the variation tendency and the variation amount vary. For this reason, learning is performed by dividing the learning region into small regions according to the engine speed and the engine load.
即ち、それぞれの領域毎に、各気筒＃１〜Ｎに対する
所定のクランクアングル間の回転時間TINTを測定し、こ
れらの測定時間TINTを前記リングギア22の各補正値によ
り補正すると共に、その平均値TINT0を算出し、補正後
の時間TINTAの平均値TINTOからの差分をもとにそれぞれ
の領域の各気筒＃１〜Ｎに対する補正値を求める（ステ
ップ203〜205）。That is, the rotation time TINT between the predetermined crank angles for the respective cylinders # 1 to N is measured for each area, and these measurement times TINT are corrected by the respective correction values of the ring gear 22 and the average value thereof is calculated. TINT0 is calculated, and a correction value for each cylinder # 1 to N in each region is obtained based on the difference from the average value TINTO of the corrected time TINTA (steps 203 to 205).
この補正値の計算は、例えば次式（２）により行う。 This correction value is calculated, for example, by the following equation (2).
補正値補正値（旧）−｛（補正時間 −時間平均値）／時間平均値｝×学習速度係数 ……（２） なお、この場合も補正値が大きすぎるときは、該当領
域の学習を再度行う。Correction value Correction value (old)-{(correction time-time average value) / time average value} * learning speed coefficient (2) Even in this case, when the correction value is too large, the learning of the corresponding area is performed again. To do.
そして、各気筒毎の補正値を該当領域に記憶する（ス
テップ206〜208）。Then, the correction value for each cylinder is stored in the corresponding area (steps 206 to 208).
これにより、前記リングギア22の摩耗、変形および各
気筒の発生トルクのバラツキ、フリクショントルクのバ
ラツキに対する各クランクアングル間の回転時間の正確
な補正値を得ることができる。As a result, it is possible to obtain an accurate correction value for the rotation time between the crank angles with respect to the wear and deformation of the ring gear 22, the variation in the torque generated in each cylinder, and the variation in the friction torque.
このようにして、リングギア22の摩耗、変形状態およ
び気筒間のバラツキに対する回転時間の補正値を学習す
ると共に、この学習値をもとに各クランクアングル間の
角速度を補正演算し、この補正後の角速度をもとに各気
筒の失火を判別するのである。In this way, the correction value of the rotation time for the wear and deformation of the ring gear 22 and the variation between the cylinders is learned, and the angular velocity between the crank angles is corrected and calculated based on this learned value. The misfire of each cylinder is determined based on the angular velocity of.
したがって、リングギア22の摩耗、変形および気筒間
のバラツキがあっても、これにかかわらず各クランクア
ングル間にてエンジンクランク軸の角速度を正確に検出
することができ、この結果角速度の変動状態から各気筒
の失火を的確に検出することができ、信頼性が大幅に向
上する。Therefore, even if the ring gear 22 is worn, deformed, or varies among the cylinders, the angular velocity of the engine crankshaft can be accurately detected between the crank angles regardless of this, and as a result, the angular velocity fluctuation state can be determined. The misfire of each cylinder can be accurately detected, and the reliability is greatly improved.
（発明の効果） 以上のようにこの発明によれば、機関に同期回転する
リングギヤに対峙する磁気センサと、磁気センサの信号
から所定のクランクアングル間の角速度を計測する手段
とを備え、その角速度の変動状態から気筒の失火を判別
する内燃機関の失火検出装置において、所定の運転域に
前記リングギヤの摩耗、変形状態を推定学習する手段
と、気筒間の発生トルクの差および気筒間のフリクショ
ントルクの差を学習する手段と、これらの学習値に応じ
て前記角速度の計測値を補正する手段とを設けたので、
リングギアの摩耗、変形および気筒間のバラツキにかか
わらず角速度の正確な計測値を得ることができ、各気筒
の失火を的確に検出することができ、高い信頼性を確保
できる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the magnetic sensor that faces the ring gear that rotates in synchronization with the engine and the unit that measures the angular velocity between predetermined crank angles from the signal of the magnetic sensor are provided. In a misfire detection device for an internal combustion engine that determines the misfire of a cylinder from the fluctuation state of the cylinder, means for estimating and learning the wear and deformation of the ring gear in a predetermined operating range, the difference in torque generated between cylinders, and the friction torque between cylinders. Since the means for learning the difference between and the means for correcting the measured value of the angular velocity according to these learning values are provided,
Accurate measurement of the angular velocity can be obtained regardless of wear and deformation of the ring gear and variations between cylinders, misfires in each cylinder can be accurately detected, and high reliability can be secured.
第１図は本発明の構成図、第２図は失火とギヤ精度によ
る回転への影響を示す説明図、第３図は本発明の実施例
を示す構成図、第４図、第５図は回転時間の計測回路を
示すブロック図とタイミングチャート、第６図、第７図
はその学習制御を示すフローチャート、第８図は学習値
の収束を示すグラフ、第９図、第10図、第11図（Ａ），
（Ｂ）は計測誤差、検出誤差の説明図である。 21……クランク軸、22……リングギア、23……磁気セン
サ、24……コントロールユニット、25……クランク角セ
ンサFIG. 1 is a block diagram of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the influence of misfire and gear accuracy on rotation, FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 4 and FIG. A block diagram and a timing chart showing a rotation time measuring circuit, FIGS. 6 and 7 are flow charts showing learning control thereof, FIG. 8 is a graph showing convergence of learning values, FIG. 9, FIG. 10, and FIG. Figure (A),
FIG. 7B is an explanatory diagram of measurement error and detection error. 21 …… Crankshaft, 22 …… Ring gear, 23 …… Magnetic sensor, 24 …… Control unit, 25 …… Crank angle sensor
Claims (1)
磁気センサと、磁気センサの信号から所定のクランクア
ングル間の角速度を計測する手段とを備え、その角速度
の変動状態から気筒の失火を判別する内燃機関の失火検
出装置において、所定の運転域に前記リングギヤの摩
耗、変形状態を推定学習する手段と、気筒間の発生トル
クの差および気筒間のフリクショントルクの差を学習す
る手段と、これらの学習値に応じて前記角速度の計測値
を補正する手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の
失火検出装置。1. A cylinder equipped with a magnetic sensor facing a ring gear rotating synchronously with an engine, and means for measuring an angular velocity between predetermined crank angles from a signal of the magnetic sensor, and discriminating misfiring of a cylinder based on a variation of the angular velocity. In a misfire detection device for an internal combustion engine, means for estimating and learning the wear and deformation of the ring gear in a predetermined operating range, means for learning a difference in generated torque between cylinders and a difference in friction torque between cylinders, and these A misfire detecting device for an internal combustion engine, comprising: means for correcting the measured value of the angular velocity according to a learned value.
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