JP2797608B2 - 内燃機関の失火判定装置 - Google Patents

内燃機関の失火判定装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関の失火判定装置に関する。
[従来の技術] 従来、内燃機関の失火を検出して故障診断あるいは排
気ガス処理などに利用するために、各気筒のクランク軸
回転速度の偏差を算出し、この偏差から各気筒の失火発
生を検出する方法が提案されている(特開昭58−19532
号公報)。この方法では上記偏差を一定のしきい値と比
較して、偏差が大きい場合は正常点火、偏差が小さい場
合は失火と判別している。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前述のような失火検出方法では、排気
ガス分析や火炎検出などの複雑な手段を要しないので、
実施上有利ではあるが、走行時、例えば路面の凹凸など
路面情況が変動したり加減速操作を行ったりする場合、
クランク軸回転速度が変動して正常に点火が行われてい
るにもかかわらず失火と誤判定してしまうという問題点
がある。このような失火の誤判定が生じると、失火情報
に基づいて行う排気ガス処理や故障診断に影響が生じて
しまう。例えば、実際には失火しているにもかかわら
ず、正常に点火したと判定すれば、失火によるハイドロ
カーボンの急増やそれによる触媒寿命の低下を検出する
ことができず、各種対応策を速やかに実施することがで
きない。一方、失火の誤判定を防ぐためにしきい値を厳
しく設定すれば、失火しないにもかかわらず上記理由に
より頻繁に失火警報を発生したり、失火対策を自動遂行
したりする事態が生じる。
また、検出した失火に対応してハイドロカーボン増加
量や触媒寿命の推定、ハイドロカーボン急増に対応する
排気ガス処理の強化、あるいは触媒交換時期の判別など
を行なったりする場合、失火によるハイドロカーボン生
成量が水温やエンジン負荷などの運転条件の変動により
種々異なるために、上記したように単純に失火を検出し
ただけではハイドロカーボン生成量変化や触媒寿命を推
定することができず、排気ガス処理や触媒管理上、不都
合であった。
本発明は前述のような問題点に鑑みなされたものであ
り、その目的は失火の誤判定を防止するとともに、排気
ガス対策上重要な、失火判定時におけるハイドロカーボ
ン増加量変動を運転条件にかかわらず低減し得る内燃機
関の失火判定装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の内燃機関の失火判定装置は、往復内燃機関の
水温、クランク軸回転速度、エンジン負荷を検出する各
検出手段と、各気筒のクランク軸回転速度の偏差を算出
する回転数偏差算出手段と、前記偏差から各気筒の単失
火発生の有無を検出する単失火検出手段と、前記単失火
の発生頻度を算出する単失火頻度算出手段と、水温及び
エンジン負荷の変動に応じて前記しきい値を設定するし
きい値設定手段と、前記単失火の発生頻度と前記しきい
値と比較して失火状態発生を判別する失火状態判別手段
と、を備えることを特徴としている。
なおこの明細書では、1回の失火を単失火とよび、失
火頻度があるしきい値を越える状態を失火状態と呼ぶ。
[作用] 本発明では、失火状態判別手段が単失火の発生頻度を
しきい値と比較して機関の失火状態発生を判別し、しき
い値設定手段が水温及びエンジン負荷の変動に応じてし
きい値を設定する。
すわわち本発明によれば、1回1回の単失火ではな
く、一定期間内の失火確率の大小により失火状態及び点
火状態の判別を行っており、しかもその判別のためのし
きい値を運転条件に応じて変えて(例えば、水温及びエ
ンジン負荷の変動に逆比例的に連動してしきい値を変更
して)、失火状態判定時におけるハイドロカーボン発生
量の変動を抑止し、失火状態とまだ判定していないにも
かかわらず、ハイドロカーボン生成量は急増するといっ
た状況が生まれることを防いでいる。
この結果、低水温時には高水温時よりも1失火当たり
のハイドロカーボン生成量がはるかに多いので、通常よ
り厳しく失火状態を判別(検出)して、エンジンあるい
は排気ガス処理装置を最適制御したり、適切な失火警報
を出力することができる。
[実施例] 本発明の装置の各構成要件の関係を第3図に示し、本
発明の一実施例を第1図に示す。
この内燃機関の失火判定装置は、水冷式4気筒ガソリ
ンエンジン100に適用されたものであり、エンジン100の
水温THW、クランク軸回転速度Ne、空気吸入量Qを検出
する空気流量センサ1、水温センサ2、クランク軸回転
角度センサ3と、これら各センサの出力信号を受取って
エンジン100を電子制御するECU(エンジンコントロール
ユニット)4とからなる。
ここで、空気流量センサ1はクランク軸回転速度セン
サ3とともに本発明でいうエンジン負荷検出手段を構成
し、水温センサ2は水温検出手段を、クランク軸回転角
度センサ3はクランク軸回転速度検出手段を構成してい
る。また、ECU4は、回転数偏差算出手段、単失火検出手
段、単失火頻度算出手段、失火状態判別手段及びしきい
値設定手段を構成している。なお、これら各センサにつ
いては良く知られているので詳細説明は略する。更に、
以下の説明において、1回の失火を単失火とよび、失火
頻度があるしきい値を越える状態を失火状態と呼んで区
別する。
以下、第2図のフローチャートを参照して、この失火
判定装置の動作を説明する。
第2図のフローチャートはECU4のメインルーチンの一
部をなすものであって、例えば4msecといった短周期で
繰返されている。
まず、クランク軸回転角度センサ3からクランク軸回
転角度信号を取込んでクランク軸角度が上死点後の90度
位置にきたかどうかを判別し(S10)、90度位置に達し
ていなければS14に飛び、90度位置に達すれば、クラン
ク軸回転角度センサ3から出力されるクランク軸回転角
度信号の単位時間当たりの変化量からこの時点のクラン
ク軸回転速度Neを求め、求めたクランク軸回転速度Neを
最大回転速度Nemaxとして所定レジスタにセットする。
(S12)。
次に、S10で取込んだクランク軸角度が上死点位置で
あるかどうかを判別し(S14)、上死点位置に達してい
なければ第2図以下のフローチャートを迂回して本ルー
チンを終了し、上死点位置に達していれば上死点到達回
数を示す累積値CTDCに1を加え(S16)、更に、この時
点のクランク軸の回転速度Neを求め、求めたクランク軸
回転速度Neを最小回転速度Neminとして所定レジスタに
セットする。(S18)。
そして、最大回転速度Nemaxと最小回転速度Neminとの
偏差ΔNeを所定レジスタにセットする(S20)。
次に、偏差ΔNeが所定しきい値K1以上であれば、単失
火は発生していないとしてこのフローチャートを迂回し
て次にステップ(図示せず)に飛び、偏差ΔNeが所定し
きい値K1より小さければ(S22)、点火爆発によるクラ
ンク軸の瞬時的な増速が生じなかった、即ち失火が発生
したものとして失火回数を示す累積値CMFに1を加える
(S24)。
次に、上死点到達回数(すなわち理想点火爆発回数)
を示す累積値CTDCが100以上になったかどうかを調べ(S
26)、なっていなければ第2図のフローチャートを迂回
して本ルーチンを終了し、なっていれば失火頻度算出時
期がきたとして、失火頻度C=CMF/CTDCを計算する(S2
8)。
次に、水温センサ2から水温THWを採り、この水温THW
をパラメータとしてROMのテーブルから水温補正済みし
きい値K2を求める(S30)。この水温補正済みしきい値K
2と水温THWとの関係を第4図に示す。この図からわかる
ように、水温補正済みしきい値K2は水温THWの増加とと
もに急増する特性をもっている。
次に、空気流量センサ1から空気吸入量Qを採取し、
採取した空気吸入量Qをこの時点で求めたクランク軸回
転速度Neで除算してエンジン負荷Q/Neを求め、このエン
ジン負荷Q/NeをパラメータとしてROMのテーブルからエ
ンジン負荷補正済みしきい値K3を求める(S32)。この
エンジン負荷補正済みしきい値K3とエンジン負荷Q/Neと
の関係を第5図に示す。この図からわかるように、エン
ジン負荷補正済みしきい値K3はエンジン負荷Q/Neの増加
とともに急減する特性をもっている。
次に、両しきい値K2とK3を乗算して失火状態判別しき
い値K4を算出し(S34)、この失火状態判別しきい値K4
と、実際に算出した失火頻度Cとを比較する(S36)。
そして、もし失火頻度Cが失火状態判別しきい値K4より
小さければ、多少の単失火はあっても制御あるいは警報
出力を必要とするような失火状態には至っていないもの
として失火処理(S38)を省略してS40に飛び、失火頻度
Cが失火状態判別しきい値K4以上であれば、失火処理を
要する失火状態にあるものとして、故障診断や失火警報
出力といった各種の失火処理を行い(S38)、その後、C
TDC、CMFをリセットして、この失火判定ルーチンを終え
る。
上記ルーチンにおいて、ステップS10〜S20は回転数偏
差算出手段に相当し、ステップS22は単失火検出手段に
相当し、ステップS28は単失火頻度算出手段に相当し、
ステップS36は失火状態判別手段に相当し、ステップS30
〜S34はしきい値変更手段に相当している。
一回の失火すなわち一単失火当たりのハイドロカーボ
ン生成量と水温THWとの関係を第6図に、一単失火当た
りのハイドロカーボン生成量と空気吸入量Q/Neとの関係
を第7図に示す。第3図〜第7図からわかるように、し
きい値K4=K2×K3が水温THW及び空気吸入量Q/Neと連動
して変化して失火に随伴するハイドロカーボン量の変動
を相殺しているので、失火処理を行う(S36)時点にお
けるハイドロカーボン発生量は水温THW及び空気吸入量Q
/Neの変動にかかわらずほぼ一定レベルとなり、生成ハ
イドロカーボン量を確実に認識した状態でこの失火処理
(S36)を行うことができる。また、水温低下及びエン
ジン負荷増大時における失火によりハイドロカーボン生
成量が急増しても、失火判定レベルを厳しくしているの
で、失火と判定しない状態においてハイドロカーボン生
成量が急増するという事態が生じることがない。
更に、失火の誤検出、過少検出、過剰検出がなく、運
転条件の変動にかかわらず、一定量のハイドロカーボン
の生成を伴う失火状態を確実に判別することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の失火判定装置は、クラ
ンク軸回転速度の偏差から一膨脹工程毎の単失火を検出
し、この単失火の発生頻度を、水温及びエンジン負荷の
変動に連動するしきい値と比較して失火状態を判別する
ので、路面情況が変動したり加減速操作を行ったりする
場合でも誤判定が生じにくく、しかも、失火状態と判定
した場合におけるハイドロカーボン生成量の変動を抑止
し、失火に随伴してハイドロカーボンが急増する運転条
件時には失火を厳しく検出してハイドロカーボン急増に
対応することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の内燃機関の失火判定装置を示すブロッ
ク図、第2図は第1図の失火判定装置の動作を示すフロ
ーチャート、第3図は本発明装置の各構成要件間の関係
を示す図、第4図は水温THWと水温補正済みしきい値K2
との関係を示す特性図、第5図は空気吸入量Q/Neと空気
吸入量補正済みしきい値K3との関係を示す特性図、第6
図は一回の失火すなわち一単失火当たりのハイドロカー
ボン生成量と水温THWとの関係を示す特性図、第7図は
一単失火当たりのハイドロカーボン生成量と空気吸入量
Q/Neとの関係を示す特性図である。 1……空気流量センサ(エンジン負荷検出手段) 2……水温センサ(水温検出手段) 3……クランク軸回転角度センサ(クランク軸回転速度
検出手段、エンジン負荷検出手段) 4……ECU(回転数偏差算出手段、単失火検出手段、単
失火頻度算出手段、失火状態判別手段しきい値変更手
段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 45/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関のクランク軸回転速度、エンジン
    負荷を検出する各検出手段と、 各気筒のクランク軸回転速度の偏差を算出する回転数偏
    差算出手段と、 前記偏差から各気筒の単失火発生の有無を検出する単失
    火検出手段と、 前記単失火の発生頻度を算出する単失火頻度算出手段
    と、 前記エンジン負荷に応じてしきい値を設定するしきい値
    設定手段と、 前記単失火頻度と前記しきい値とを比較して失火状態を
    判別する失火状態判別手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の失火判定装置。
  2. 【請求項2】内燃機関の水温、クランク軸回転速度、エ
    ンジン負荷を検出する各検出手段と、 各気筒のクランク軸回転速度の偏差を算出する回転数偏
    差算出手段と、 前記偏差から各気筒の単失火発生の有無を検出する単失
    火検出手段と、 前記単失火の発生頻度を算出する単失火頻度算出手段
    と、 前記水温及びエンジン負荷に応じてしきい値を設定する
    しきい値設定手段と、 前記単失火頻度と前記しきい値とを比較して失火状態を
    判別する失火状態判別手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の失火判定装置。
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EP0711911B1 (en) * 1992-06-16 2001-11-14 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Misfire detecting method
CN112523885B (zh) * 2020-11-27 2023-04-14 江门市大长江集团有限公司 一种发动机内失火的控制方法及装置

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