JP3409410B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関に発生した
失火を検出する内燃機関の失火検出装置に関し、特に、
奇数の気筒からなる内燃機関に適用して好適な失火検出
装置の具現に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関にあっては周知のように、失火
が発生するとその回転数が低下する。そこで、こうした
内燃機関の失火を検出する装置にあっては通常、失火が
発生していない正常燃焼時であれば、同機関の点火周期
毎（１燃焼周期毎）の平均回転数は常に一定であるとい
う前提のもとに、 （１）１点火サイクル内の少なくとも２点で機関の回転
数を検出する。 （２）それら検出した回転数からその変動量を求める。 （３）この求めた変動量と同機関の運転状態に基づき設
定される失火判定値とを比較する。といった処理を行
い、上記回転数の変動量が失火判定値よりも大きくなっ
たとき、失火が発生した旨判定するようにしている。

【０００３】しかしながら、実際に内燃機関に配設され
ているクランク角センサ（回転角度センサ）は、製造上
許容されるべき角度誤差を持っており、上記前提が常に
成り立つとは限らない。すなわち、クランク角センサの
こうした角度誤差のために、失火の発生していない安定
した正常燃焼時においても上記点火周期毎の平均回転数
にばらつきを生じ、該平均回転数が全ての気筒において
一定の値になるとは限らなくなる。

【０００４】したがってこうした装置にあっては、内燃
機関が特に高速回転しているようなときには、上記検出
される回転変動が失火によるものなのか、或いはクラン
ク角センサの角度誤差によるものなのか見分けがつかな
くなり、上記判定結果自体が疑わしいものとなる。

【０００５】そこで従来は、例えば特開平４−３６５９
５８号公報にみられるように、・ある気筒の爆発工程に
おいて測定した「機関が所定の回転角度だけ回転するの
に要した時間」と、３６０度クランク角前の他の気筒の
爆発工程において測定した「同機関が同回転角度だけ回
転するのに要した時間」との差をとることによって、そ
れら測定域に含まれるクランク角センサの誤差分、並び
に燃焼変動を相殺する手法なども講じられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、３６０度
クランク角の位相差をもつ爆発行程を対象として、それ
ら測定域での測定値を差し引くようにすれば、それら測
定域に含まれるクランク角センサの誤差分、並びに燃焼
変動は確かに相殺され、信頼性の高い失火検出を行うこ
とができるようになる。

【０００７】しかし、この手法はあくまで、ある気筒の
爆発工程と３６０度クランク角前の他の気筒の爆発工程
とがクランクの絶対角度上一致する「偶数の気筒」から
なる多気筒内燃機関を前提としたものでしかない。すな
わち、ある気筒の爆発工程に対しその３６０度クランク
角前の位置には絶対角度上一致する爆発工程をもたない
「奇数の気筒」からなる内燃機関については何等言及さ
れていない。

【０００８】なお従来は、例えば特開平４−２１９４４
８号公報にみられるように、内燃機関の出力軸によって
駆動されるタイミングまたは測定装置から生じる装置誤
差を減少若しくは除去するのに、「奇数の気筒」からな
る内燃機関をも含むかたちで、その失火判定値との比較
値を、 Ｔ（ｘ）−Ｔ（ｘ＋１）−Ｔ（ｘ＋ａ）＋Ｔ（ｘ＋ａ＋
１） の如く一般化したものもある。ここで、Ｔ（ｉ）はｉ番
目の周期または速度を示し、ａは内燃機関出力軸の回転
あたりの燃焼発生の数またはその倍数に設定されるパラ
メータである。

【０００９】しかしこの装置の場合、「奇数の気筒」か
らなる内燃機関を対象として上述したクランク角度の誤
差を相殺することはできない。すなわちこの装置では、
上記各Ｔ（ｉ）を測定する手段を、内燃機関のシリンダ
及びピストンサイクルの同一点間の測定をなすべく配置
することを大前提としている。このため、「奇数の気
筒」からなる内燃機関に同式を適用した場合、上記パラ
メータａの最小値は「５」としかならない。その半値で
ある「２．５」番目の測定値Ｔ（ｘ＋２．５）などは考
えられないからである。このように、パラメータａを
「５」とすると、同式は、７２０度クランク角での２階
差分を表すものとなる。そしてこのことは、各気筒間で
の測定位置を同一位置に保つことはできても、上述した
クランク角度の誤差についてはこれを有効に相殺するこ
とができなくなることを意味する。

【００１０】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、奇数の気筒からなる内燃機関にあっても
そのクランク角度の誤差を有効に相殺することができ、
ひいては同機関に発生した失火を精度よく検出すること
のできる内燃機関の失火検出装置を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、この発明では、図７にクレーム対応図を示すよう
に、奇数の気筒からなる内燃機関を対象として、内燃機
関の回転に基づき同機関の所定の回転角度毎に回転信号
を出力する回転信号出力手段Ｍ１と、この出力される回
転信号に基づき、任意気筒の爆発行程において内燃機関
が特定の第１の回転角度だけ回転するのに要した時間若
しくは相当値を求める第１の計測手段Ｍ２と、同出力さ
れる回転信号に基づき、爆発行程が連続する次の気筒の
爆発行程において同機関が前記第１の回転角度だけ回転
するのに要した時間若しくは相当値を求める第２の計測
手段Ｍ３と、同出力される回転信号に基づき、前記第１
の計測手段が計測対象とする回転角度に対して３６０度
クランク角の位相差をもって同機関が特定の第２の回転
角度だけ回転するのに要した時間若しくは相当値を求め
る第３の計測手段Ｍ４と、同出力される回転信号に基づ
き、前記第２の計測手段が計測対象とする回転角度に対
して３６０度クランク角の位相差をもって同機関が前記
第２の回転角度だけ回転するのに要した時間若しくは相
当値を求める第４の計測手段Ｍ５と、前記第１及び第２
の計測手段による計測値の偏差を求める第１の偏差演算
手段Ｍ６と、前記第３及び第４の計測手段による計測値
の偏差を求める第２の偏差演算手段Ｍ７と、これら第１
及び第２の偏差演算手段による演算結果に基づいて内燃
機関の失火の有無を判定する失火判定手段Ｍ８と、を具
える構成とする。

【００１２】

【作用】例えば、上記第１の計測手段Ｍ２によって求め
られる値をＴ（ｘ）とすれば、上記第２の計測手段Ｍ３
によって求められる値はＴ（ｘ＋１）となる。同様に、
上記第３の計測手段Ｍ４によって求められる値は、値Ｔ
（ｘ）から３６０゜ＣＡ（３６０度クランク角）の位相
差をもつＴ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）となり、上記第４の計
測手段Ｍ５によって求められる値は、値Ｔ（ｘ＋１）か
ら３６０゜ＣＡの位相差をもつＴ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋
１）となる。

【００１３】ここで、奇数の気筒からなる内燃機関の場
合、上記計測値Ｔ（ｘ）及びＴ（ｘ＋１）については、
その計測域が同機関の爆発行程にあることが保証される
が、他の計測値Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）及びＴ（ｘ＋３
６０゜ＣＡ＋１）は、その計測域が必ずしも爆発行程に
くるとは限らない。

【００１４】したがって、上記第１及び第２の偏差演算
手段Ｍ６及びＭ７を通じて Ｔ（ｘ）−Ｔ（ｘ＋１） 及び Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）−Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋１） といった偏差をとり、上記失火判定手段Ｍ８において、
例えば ｛Ｔ（ｘ）−Ｔ（ｘ＋１）｝−｛Ｔ（ｘ＋３６０゜Ｃ
Ａ）−Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋１）｝ といったような２階差分をとるものとしても、前述した
燃焼変動についてはこれを相殺することができなくな
る。燃焼変動に関してはむしろ、増幅される可能性すら
ある。

【００１５】しかし、前記クランク角度の誤差は、こう
した３６０゜ＣＡの２階差分によって確実に相殺される
ようになり、たとえ内燃機関が高速回転していようと
も、該２階差分によって抽出される回転変動の相当値は
失火によるものであることが保証されるようになる。

【００１６】したがって、上記失火判定手段Ｍ８におい
て例えば、同２階差分によって抽出される値と前記失火
判定値とを比較するようにすれば、内燃機関の失火の有
無について、信頼性の高い正確な判定を行うことができ
るようになる。そして、特に奇数気筒からなる内燃機関
にあってこのことは、燃焼変動を相殺できないこと、或
いは燃焼変動を増幅する可能性すらあることを補って余
りある効果であるともいえる。

【００１７】なお、こうした構成において、 （ａ）前記回転信号出力手段Ｍ１は、前記奇数の気筒か
らなる内燃機関の気筒数をｎとするとき、（３６０゜Ｃ
Ａ／ｎの倍数）の回転角度毎に前記回転信号を出力する
ものである。とすれば、上記第１〜第４の計測手段Ｍ２
〜Ｍ５がそれぞれその計測対象とする期間（計測域）に
ついての把握を容易且つ確実なものとすることができる
ようになる。

【００１８】また、同構成において、 （ｂ）前記第１及び第２の計測手段Ｍ２及びＭ３が計測
期間とする前記第１の回転角度、並びに前記第３及び第
４の計測手段Ｍ４及びＭ５が計測期間とする前記第２の
回転角度は、それぞれ当該内燃機関の点火間隔角度以下
に設定される。ものとすれば、ある１つの計測期間に２
度の爆発が起こるようなことはなくなり、より安定した
失火検出が可能となる。またこれにより、失火した気筒
の判別も容易となる。

【００１９】また更に、同構成において、 （ｃ）前記第１及び第２の計測手段Ｍ２及びＭ３はそれ
ぞれ、内燃機関が前記第１の回転角度だけ回転するのに
要した時間を同時間に対応した角速度として求め、前記
第３及び第４の計測手段Ｍ４及びＭ５はそれぞれ、同機
関が前記第２の回転角度だけ回転するのに要した時間を
同時間に対応した角速度として求める。ものとすること
もできる。こうした構成によっても、上述した効果と実
質的に同等の効果を得ることができるようになる。

【００２０】また、前記失火判定手段Ｍ８の構成は任意
であり、例えば上述した構成、すなわち （ｄ）前記失火判定手段Ｍ８は、前記第１及び第２の偏
差演算手段Ｍ６及びＭ７による演算結果の差と所定値
（失火判定値）との比較によって前記失火の有無を判定
する。構成以外にも、 （ｅ）前記失火判定手段Ｍ８は、前記第１及び第２の偏
差演算手段Ｍ６及びＭ７による演算結果の比と所定値
（失火判定値）との比較によって前記失火の有無を判定
する。構成とすることもできる。要は、前記第１及び第
２の偏差演算手段Ｍ６及びＭ７による演算結果に基づい
てクランク角度の誤差を相殺し得る構成を少なくとも有
するものであればよい。

【００２１】また、この失火判定手段Ｍ８が所定値（失
火判定値）との比較によって失火の有無を判定するもの
である場合、 （ｆ）失火判定手段Ｍ８は、前記比較する所定値（失火
判定値）を当該内燃機関の運転状態に応じて可変設定す
る。ものとすることで、上記所定値（失火判定値）自体
を内燃機関のその都度の運転状態に基づき最適化するこ
とができるようになる。すなわち、同手段による判定精
度を更に向上させることができるようになる。なお、内
燃機関の運転状態は、例えば同機関の回転速度や吸気管
圧力、更には冷却水温等に基づいて得ることができる。

【００２２】また、こうした失火検出装置は、他に例え
ば、 （ｇ）内燃機関の回転に基づき同機関の所定の回転角度
毎に回転信号を出力する回転信号出力手段と、同機関の
特定気筒が上死点に達するタイミングに同期して基準位
置信号を出力する基準位置信号出力手段と、これら出力
される回転信号及び基準位置信号に基づき、各気筒が上
死点に達する都度、該上死点から所定角度だけ同機関が
回転するのに要した時間若しくは相当値を演算する第１
の演算手段と、同出力される回転信号及び基準位置信号
に基づき、各気筒が上死点後（３６０度クランク角／気
筒数）に達する都度、該上死点後（３６０度クランク角
／気筒数）から前記所定角度だけ同機関が回転するのに
要した時間若しくは相当値を演算する第２の演算手段
と、前記第１の演算手段による演算値を古い値から順に
ωｎ-6、ωｎ-4、ωｎ-2、ωｎとして記憶し且つ更新
し、前記第２の演算手段による演算値を古い値から順に
ωｎ-7、ωｎ-5、ωｎ-3、ωｎ-1として記憶し且つ更新
する記憶手段と、これら記憶且つ更新される値に基づ
き、演算 Δω＝（ωｎ−ωｎ-2）−（ωｎ-5−ωｎ-7） を実行して差分値Δωを算出する第３の演算手段と、こ
の算出された差分値Δωと所定の失火判定値とを比較し
て内燃機関の失火の有無を判定する失火判定手段と、を
具える構成。とすることもできる。こうした構成にあっ
ても、上記効果と実質的に同等の効果を得ることはでき
る。特にこの構成は、近年のマイクロコンピュータ支援
による失火検出に適用する上で有効である。

【００２３】

【実施例】図１に、この発明にかかる内燃機関の失火検
出装置の一実施例を示す。この実施例では、奇数気筒か
らなる内燃機関として５気筒の内燃機関を対象とし、該
５気筒の内燃機関に発生した失火を検出する装置につい
て示す。

【００２４】すなわち、同図１に示すこの実施例の装置
おいて、内燃機関１は、５つの気筒が直列に配設された
内燃機関（Ｌ型５気筒内燃機関）である。この内燃機関
１には吸気管２が設けられ、図示しないエアクリーナか
ら導入された吸入空気は、該吸気管２を通じて同機関１
に取り込まれるようになる。また、この吸気管２には吸
気管圧力センサ３が設けられ、この吸気管圧力センサ３
を通じて吸気管２内の圧力ＰＭが逐次検出される。この
検出される吸気管２内の圧力ＰＭは、内燃機関１の運転
状態を把握する上での１パラメータとなる。

【００２５】一方、内燃機関１の図示しないクランク軸
には、同クランク軸の所定クランク角毎に（ここでの例
では３６゜ＣＡ（クランク角）毎に）回転信号ＮＥを出
力する回転角センサ５が設けられている。同機関１の回
転数等は、この回転角センサ５から出力される回転信号
ＮＥに基づいて算出されることとなる。

【００２６】また、内燃機関１には、その各気筒に対す
る点火時期や点火順序等を制御するためのディストリビ
ュータ７が設けられ、該ディストリビュータ７には更
に、それら各気筒を判別するための基準位置信号ＣＹＬ
を出力する基準位置センサ６が内蔵されている。この基
準位置センサ６では、同機関１の例えば第１気筒のピス
トン１３が最上部、すなわち圧縮上死点（＃１ＴＤＣ）
に達する毎に上記基準位置信号ＣＹＬを出力する。な
お、ディストリビュータ７自体は通常、内燃機関１から
の回転動力を得て、その（１／２）の回転速度で回転す
る。

【００２７】また、内燃機関１の冷却水路には、同水路
を循環する冷却水の温度を検出するための水温センサ８
が設けられている。この水温センサ８を通じて検出され
る冷却水の温度も、同機関１の運転状態を把握する上で
の１パラメータとなる。

【００２８】この水温センサ８をはじめ、上述した吸気
管圧力センサ３、回転角センサ５、及び基準位置センサ
６による各検出信号は電子制御装置９に入力される。電
子制御装置９は、同図１に併せ示されるように、ＣＰＵ
（中央演算処理装置）９ａをはじめ、制御プログラムや
演算処理に必要とされる制御定数等を記憶しておくため
の読み出し専用メモリであるＲＯＭ９ｂ、演算データ等
を一時記憶するいわゆるデータメモリとしてのＲＡＭ９
ｃ、及び外部装置との間で信号を入出力処理するための
Ｉ／０ポート９ｄを有して構成されている。

【００２９】そして、この電子制御装置９では、大きく
は （Ａ）上記センサによる各種検出信号に基づき、内燃機
関１の燃料系及び点火系の最適な制御量を演算して、燃
料噴射手段であるインジェクタ１０、或いは点火手段で
あるイグナイタ１１等を的確に制御するための制御信号
を出力する。 （Ｂ）同センサによる各種検出信号に基づき、内燃機関
１の各気筒において失火が発生したか否かを検出する。
といった処理を実行する。また、失火が発生した旨判断
される場合には、例えば警告ランプ１２を点灯制御して
失火の発生を運転者等に知らせるとともに、適宜のフェ
イルセイフ処理を実行する。

【００３０】図２は、こうした電子制御装置９の主に失
火検出装置としての構成を機能的に示したものであり、
また図３は、内燃機関１の動作、並びにこの実施例の装
置としての失火検出原理を示したものである。次に、こ
れら図２及び図３を併せ参照して、同実施例の失火検出
装置の構成、並びに機能を更に詳述する。

【００３１】まず、図２に示す電子制御装置９におい
て、Ｔ３６演算部９０１は、上記回転角センサ５から出
力される回転信号ＮＥに基づいて、内燃機関１（正確に
はそのクランク軸）が３６゜ＣＡ回転するのに要した時
間Ｔ３６ｉを演算する部分である。この演算された時間
Ｔ３６ｉはＴ１４４演算部９０３に対して与えられる。
なお、添字ｉは、同電子制御装置９による処理回数を表
す。

【００３２】また、行程管理部９０２は、同じく回転信
号ＮＥと上記基準位置センサ６から出力される基準位置
信号ＣＹＬとに基づき、各気筒の圧縮上死点に同期した
信号ＴＤＣを内部生成して、内燃機関１の運転に即した
行程管理情報を出力する部分である。

【００３３】ここで、５気筒からなる内燃機関１の各気
筒はそれぞれ、図３（ａ）に示される態様で、「吸
気」、「圧縮」、「爆発」、及び「排気」の各行程を繰
り返す。また、こうした内燃機関１の動作に対し、上記
基準位置信号ＣＹＬは図３（ｃ）に示される態様で出力
され、上記回転信号ＮＥは同図３（ｅ）に示される態様
で出力される。このため行程管理部９０２では、これら
信号ＣＹＬ及びＮＥに基づき、図３（ｂ）として付記す
る各気筒の圧縮上死点位置に同期して、同図３（ｄ）に
示される態様で、上記信号ＴＤＣを生成することとな
る。そして同行程管理部９０２では、この生成した信号
ＴＤＣ及び上記回転信号ＮＥに基づき、・何れかの気筒
が上死点（ＴＤＣ）にあること、及び・何れかの気筒が
上死点後（ＡＴＤＣ）７２゜ＣＡにあること、を上記行
程管理情報としてＴ１４４演算部９０３に出力する。

【００３４】Ｔ１４４演算部９０３は、上記Ｔ３６演算
部９０１を通じて算出された時間Ｔ３６ｉについての演
算データを読み込みつつ、行程管理部９０２から上記行
程管理情報が与えられる都度、同演算データについての
最新の４回分のデータを累積演算する部分である。

【００３５】例えばいま、上記「上死点（ＴＤＣ）にあ
ること」を示す行程管理情報が与えられたとすると、該
Ｔ１４４演算部９０３では、 （１）その時点で読み込まれている時間Ｔ３６ｉ （２）前回読み込まれた時間Ｔ３６ｉ-1 （３）前々回読み込まれた時間Ｔ３６ｉ-2 （４）３回前に読み込まれた時間Ｔ３６ｉ-3 といった４回分のデータを累積して、内燃機関１（正確
にはそのクランク軸）が１４４゜ＣＡ回転するのに要し
た時間Ｔ１４４ｉを演算する。他方の上記「上死点後
（ＡＴＤＣ）７２゜ＣＡにあること」を示す行程管理情
報が与えられた場合も、その時点で読み込まれている時
間Ｔ３６ｉを基準として、同様の累積演算を実行する。
こうして演算された時間Ｔ１４４ｉは、平均角速度演算
部９０４に対して与えられるようになる。

【００３６】平均角速度演算部９０４は、これら与えら
れる時間Ｔ１４４ｉについての演算データに基づき、内
燃機関１が１４４゜ＣＡ回転する間の平均角速度ωを順
次演算する部分である。因みにこの演算は、 ω＝１／Ｔ１４４ｉ …（１） として実行される。そして、この演算された平均角速度
ωは更に、メモリ管理部９０５に対して与えられる。

【００３７】メモリ管理部９０５は、この与えられる平
均角速度ωについての演算データをデータメモリ９０６
に対して格納制御するとともに、それら格納したデータ
の所定の４データを読み出してこれをΔω演算部９０７
に与える部分である。

【００３８】すなわち、該メモリ管理部９０６では、７
２゜ＣＡに対応した時間間隔で順次与えられる平均角速
度ωの演算データについて、 （１）最新のデータはデータωｎとして格納する （２）１つ前のデータはデータωｎ-1として格納する （３）２つ前のデータはデータωｎ-2として格納する （４）３つ前のデータはデータωｎ-3として格納する （５）４つ前のデータはデータωｎ-4として格納する （６）５つ前のデータはデータωｎ-5として格納する （７）６つ前のデータはデータωｎ-6として格納する （８）７つ前のデータはデータωｎ-7として格納する といった態様で、データメモリ９０６に対する格納制御
を行う。そして、同平均角速度ωについての新たな演算
データが与えられれば、既に格納されているデータに対
し、ωｎ-7→廃棄、ωｎ-6→ωｎ-7、ωｎ-5→ωｎ-6、
ωｎ-4→ωｎ-5、ωｎ-3→ωｎ-4、ωｎ-2→ωｎ-3、ω
ｎ-1→ωｎ-2、ωｎ→ωｎ-1といった更新を施した後、
該与えられたデータをωｎとして新たに格納する。

【００３９】ここで、こうした態様でデータメモリ９０
６に格納制御される上記各データと内燃機関１の動作に
即した前記回転信号ＮＥ或いは上死点位置を示す信号Ｔ
ＤＣとは、例えば図３（ｅ）に付記するＢ点を基準とし
て、同図３（ｇ）に示される関係となっている。

【００４０】また、この図３（ｇ）からも明らかなよう
に、上記Ｂ点を基準とした最新のデータωｎとその５つ
前のデータωｎ-5とは、３６０゜ＣＡの位相差があり、
同一のクランク角度誤差を受ける関係にある。

【００４１】そこで同メモリ管理部９０６では、上記
「上死点（ＴＤＣ）にあること」を示す行程管理情報に
対応して演算された平均角速度ωについてのデータを格
納する都度、その時点でのデータωｎ、ωｎ-2、ωｎ-
5、ωｎ-7といった特定の関係にある４つのデータを読
み出し、これをΔω演算部９０７に対して出力する。

【００４２】Δω演算部９０７は、こうして与えられる
４つのデータに基づき、 Δωｎ＝（ωｎ−ωｎ-2）−（ωｎ-5−ωｎ-7） …（２） といった２階差分演算を実行して、その差分値（平均角
速度変化量）Δωを算出する部分である。こうして３６
０゜ＣＡの２階差分がとられることにより、上記クラン
ク角度誤差は相殺され、失火の有無が直接反映された角
速度の変動分のみが該差分値Δωとして抽出されるよう
になる。

【００４３】なお、この（２）式の２階差分演算は、図
３（ｅ）に付記するＡ点を基準として同図３（ｆ）に例
示する４つの時間データＴ（ｘ）、Ｔ（ｘ＋１）、Ｔ
（ｘ＋３６０゜ＣＡ）、及びＴ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋
１）を用いて、 ΔＴ＝｛Ｔ（ｘ）−Ｔ（ｘ＋１）｝ −｛Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）−Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋１）｝ …（３） といった２階差分演算を実行することに相当する。そし
て、この（３）式の演算が、同実施例の装置による失火
検出の基本原理を示すものとなっている。

【００４４】すなわち、図３（ｆ）に示されるように、
時間Ｔ（ｘ）は、任意気筒（例では第１気筒＃１）の爆
発行程において内燃機関が所定の回転角度だけ回転する
のに要した時間であり、時間Ｔ（ｘ＋１）は、爆発行程
が連続する次の気筒（例では第２気筒＃２）の爆発行程
において同機関が所定の回転角度だけ回転するのに要し
た時間である。また、時間Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）は、
上記時間Ｔ（ｘ）の開始点から３６０゜ＣＡの位相差を
もって同機関が所定の回転角度だけ回転するのに要した
時間である。同様に、時間Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋１）
は、上記時間Ｔ（ｘ＋１）の開始点から３６０゜ＣＡの
位相差をもって同機関が所定の回転角度だけ回転するの
に要した時間である。

【００４５】このように、奇数の気筒からなる内燃機関
の場合、上記時間Ｔ（ｘ）及びＴ（ｘ＋１）について
は、その計測域が同機関の爆発行程にあることが保証さ
れるが、他の時間Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）及びＴ（ｘ＋
３６０゜ＣＡ＋１）は、その計測域が必ずしも爆発行程
にくるとは限らない。

【００４６】したがって、上記（３）式の如き２階差分
をとるものとしても、同機関の燃焼変動についてはこれ
を相殺することができなくなる。しかし、上記クランク
角度誤差は、こうした３６０゜ＣＡの２階差分によって
確実に相殺されるようになり、たとえ内燃機関１が高速
回転していようとも、該２階差分によって抽出される差
分値（平均周期変動量）ΔＴは失火によるものであるこ
とが保証されるようになる。

【００４７】そして、この実施例の装置による上記
（２）式の２階差分演算によって算出される差分値（平
均角速度変化量）Δωの場合も、図３（ｆ）及び（ｇ）
の対比によって明らかなように、こうした条件は実質的
に同様である。こうして算出された差分値Δωは次に、
失火判定部９０９に対して与えられる。

【００４８】失火判定部９０９は、こうして与えられる
差分値Δωと所定の失火判定値ＣＫとを比較して、内燃
機関１の失火の有無を判定する部分である。失火判定値
ＣＫは、ＣＫ演算部（ＣＫマップ）９０８を通じて演算
設定される値である。該失火判定部９０９では、上記差
分値Δωがこの失火判定値ＣＫを超えるとき「失火有
り」と判定して、診断フラグメモリ９１０に失火検出フ
ラグＸＭＦを立てる（同ＸＭＦフラグを論理「１」にセ
ットする）ようになる。なお、ＣＫ演算部（ＣＫマッ
プ）９０８では、回転角センサ５から出力される回転信
号ＮＥ（これを回転数情報Ｎｅに換算して用いる）と吸
気管圧力センサ３から出力される吸気管圧力ＰＭとに基
づき、内燃機関１のその都度の運転状態において最適な
失火判定値ＣＫを設定する。

【００４９】診断処理部９１１は、上記診断フラグメモ
リ９１０を参照して、そこにセットされている診断フラ
グに対応したフェイルセイフ処理等を実行する部分であ
る。例えば、上記失火検出フラグＸＭＦが論理「１」に
セットされていた場合、この診断処理部９１１では、 （１）失火発生と判定された気筒への燃料供給を遮断し
て、触媒の保護、並びに排気ガス中のＨＣ濃度が増大さ
れることの防止を図る。 （２）警告ランプ１２を点灯して、運転者等に失火が発
生した旨知らしめる。等々、の処理を実行する。

【００５０】図４〜図６は、電子制御装置９のこうした
機能に基づく主に失火検出にかかる処理をフローチャー
トとしてまとめたものであり、以下、これら図４〜図６
を併せ参照して、同実施例の失火検出装置としての動作
を総括する。

【００５１】電子制御装置９では、内燃機関１のクラン
ク軸が所定のクランク角（実施例では３６゜ＣＡ）とな
る毎に、割り込み処理として、図４に示される失火検出
処理を実行する。

【００５２】すなわちいま、クランク角が３６゜ＣＡ回
転してこうした割り込み条件が成立したとすると、電子
制御装置９はまず、前回の割り込み時刻と今回の割り込
み時刻との偏差から、当該内燃機関１が３６°ＣＡ回転
するのに要した時間Ｔ３６ｉを算出する（ステップ１０
０）。この時間Ｔ３６ｉの算出は、上記Ｔ３６演算部９
０１を通じて行われる。

【００５３】次に電子制御装置９は、今回の割り込みタ
イミングが上死点（ＴＤＣ）であるか否かを判断し（ス
テップ１１０）、今回の割り込みタイミングが上死点で
あるなら、上記Ｔ１４４演算部９０３を通じて、この演
算データ（時間Ｔ３６）についての最新の４回分のデー
タを累積演算する（ステップ１１１）。こうした累積演
算によって、内燃機関１（正確にはそのクランク軸）が
１４４゜ＣＡ回転するのに要した時間Ｔ１４４ｉが算出
されるようになることは上述した通りである。そしてこ
の算出された時間Ｔ１４４ｉは、上記平均角速度演算部
９０４において先の（１）式に基づき平均角速度ωに変
換される（ステップ１１２）。また、この変換された平
均角速度ωの値は、上記メモリ管理部９０５を通じて、
最新のデータωｎとしてデータメモリ９０６に格納され
る（ステップ１１３）。なおこの際、同データメモリに
既に格納されているデータに対し、ωｎ-7→廃棄、ωｎ
-6→ωｎ-7、ωｎ-5→ωｎ-6、ωｎ-4→ωｎ-5、ωｎ-3
→ωｎ-4、ωｎ-2→ωｎ-3、ωｎ-1→ωｎ-2、ωｎ→ω
ｎ-1といったかたちで更新処理が施されるようになるこ
とも上述した。

【００５４】一方、上記ステップ１１０において、今回
の割り込みタイミングが上死点ではない旨判断される場
合、同電子制御装置９は更に、今回の割り込みタイミン
グが各気筒の上死点後（ＡＴＤＣ）７２°ＣＡであるか
否かを判断する（ステップ１２０）。そして、今回の割
り込みタイミングが各気筒の上死点後７２°ＣＡのタイ
ミングであるなら、上記同様、Ｔ１４４演算部９０３を
通じて、上記演算データ（時間Ｔ３６）についての最新
の４回分のデータを累積演算する（ステップ１２１）。
また、こうして算出された時間Ｔ１４４ｉが平均角速度
演算部９０４において平均角速度ωに変換されること
（ステップ１２２）、及びこの変換された平均角速度ω
の値がメモリ管理部９０５を通じて最新のデータωｎと
してデータメモリ９０６に格納されること（ステップ１
２３）も上記同様に行われる。

【００５５】なお、今回の割り込みタイミングが、上記
ステップ１１０において上死点ではない旨判断され且
つ、上記ステップ１２０において上死点後７２°ＣＡの
タイミングでもない旨判断される場合には、当該失火検
出処理を終了する。これらステップ１１０及び１２０で
の判断は、上記行程管理部９０２からの行程管理情報に
基づいて行われる。

【００５６】さて、同失火検出処理において、上記ステ
ップ１１３でのデータメモリ９０６の更新を終えると、
電子制御装置９は次に、メモリ管理部９０５を通じて、
上記Δω演算部９０７に、その時点でのデータωｎ、ω
ｎ-2、ωｎ-5、及びωｎ-7を読み込む。そして、同Δω
演算部９０７を通じて、先の（２）式の２階差分演算を
実行する（ステップ１３０）。なお、上記データωｎ及
びωｎ-2が、各気筒の上死点で求められた連続する２つ
の爆発工程での平均角速度であり、上記データωｎ-5及
びωｎ-7が、これらデータωｎ及びωｎ-2に対して３６
０゜ＣＡの位相差をもち、どの気筒の爆発工程とも一致
しない平均角速度であることは上述した通りである。ま
たその関係は、図３（ａ）及び（ｇ）によって明示され
る通りでもある。そして、この（２）式による２階差分
演算の結果、燃焼変動についての相殺はできなくなるも
のの、クランク角度誤差についてはこれを有効に相殺す
ることができ、失火の有無が直接反映された角速度の変
動分のみがその差分値Δωとして抽出されるようになる
ことも上述した。

【００５７】こうして差分値（平均角速度変化量）Δω
を算出した電子制御装置９は次に、上記失火判定部９０
９を通じて、この得られた差分値Δωと失火判定値ＣＫ
とを比較する（ステップ１４０）。そして、差分値Δω
が失火判定値ＣＫより大きいときには、「失火有り」と
判断し、失火検出フラグＸＭＦを論理「１」にセットし
て（ステップ１５０）当該失火検出処理を終了する。他
方、この差分値Δωが失火判定値ＣＫ以下であれば、
「失火無し」と判断し、同失火検出フラグＸＭＦを論理
「０」にセットして（ステップ１６０）同失火検出処理
を終了する。

【００５８】また、同電子制御装置９では、こうした失
火検出処理と並行して、例えば６４ｍｓ（ミリ秒）毎の
割り込みにて、図５に示される上記失火判定値ＣＫにつ
いての設定処理を実行する。

【００５９】すなわちいま、６４ｍｓ経過してこうした
割り込み条件が成立したとすると、電子制御装置９は、
前記回転角センサ５から出力される回転信号ＮＥと前記
吸気管圧力センサ３から出力される吸気管圧力ＰＭとを
ＣＫ演算部９０８に読み込む（ステップ２００）。な
お、上記回転信号ＮＥについてはこれを回転数情報Ｎｅ
に換算したものを用いるものとする。

【００６０】こうして、その時点での回転数情報Ｎｅ及
び吸気管圧力情報ＰＭを読み込んだ電子制御装置９は次
いで、同ＣＫ演算部９０８を通じて、例えば同図５ステ
ップ２１０として例示するようなＣＫマップの検索を実
行する。そして、必要であれば、該検索によって得られ
た失火判定値ＣＫに補間を施し、最終的に得られた値を
上記差分値Δωと比較される失火判定値ＣＫ（閾値）と
して設定する（ステップ２２０）。

【００６１】このように、失火判定値ＣＫを内燃機関１
の運転状態に応じて可変設定することで、該失火判定値
ＣＫ自体を内燃機関１のその都度の運転状態に基づき最
適化することができるようになる。

【００６２】また、同電子制御装置９では、これら失火
検出処理や失火判定値ＣＫの設定処理と並行して更に、
これも所定時間毎の割り込みにて、図６に示される診断
処理を実行する。

【００６３】すなわちいま、こうした診断処理を開始す
るための割り込み条件が成立したとすると、電子制御装
置９は、上記診断処理部９１１を通じて、診断フラグメ
モリ９１０にセットされている診断フラグの内容を読み
込む（ステップ３００）。該診断フラグメモリ９１０に
セットされる診断フラグとしては、上述した失火検出フ
ラグＸＭＦの他にも、例えばアクチュエータが正常に作
動しているか否か等を示すフラグなども含まれ、それぞ
れ対応する検出手段等を通じてその内容が書き込まれ
る。

【００６４】そして電子制御装置９では、この診断処理
部９１１を通じて、上記読み込んだ診断フラグの内容に
対応したフェイルセイフ処理を実行する（ステップ３１
０、３２０）。上記失火検出フラグＸＭＦが論理「１」
にセットされていた場合、 （１）失火発生と判定された気筒への燃料供給を遮断し
て、触媒の保護、並びに排気ガス中のＨＣ濃度が増大さ
れることの防止を図る。 （２）警告ランプ１２を点灯して、運転者等に失火が発
生した旨知らしめる。等々の処理が同診断処理部９１１
を通じて実行されるようになることは上述した通りであ
る。また、上記読み込んだ診断フラグの内容が何れも論
理「０」を示すものであった場合、すなわち異常が何等
登録されていない場合には、当該割り込みにかかる診断
処理をそのまま終了する（ステップ３１０）。

【００６５】以上のように、この実施例の失火検出装置
によれば、奇数の気筒からなる内燃機関にあっても、上
記（２）式による２階差分演算によって、クランク角度
誤差を有効に相殺することができ、失火の有無が直接反
映された角速度の変動分のみをその差分値Δωとして抽
出することができるようになる。したがって、該差分値
Δωと失火判定値ＣＫとの比較に基づき、同機関に発生
した失火についてこれを確実に検出することができるよ
うになる。また、同実施例の装置によれば、上記失火判
定値ＣＫを内燃機関の運転状態に応じて可変設定するよ
うにしたため、同判定値ＣＫ自体を内燃機関のその都度
の運転状態に基づき最適化することができるようにもな
る。このことは、上記失火の有無についての判定を更に
精度の高いものとすることができるようになることを意
味する。

【００６６】なお、上記実施例の装置では、この失火判
定値ＣＫを設定するのにＣＫマップを用いるようにした
が、マップを用いずに、上記読み込んだ回転数情報Ｎｅ
及び吸気管圧力情報ＰＭに基づく関数演算を実行して同
失火判定値ＣＫを求めるようにしても勿論よい。また、
内燃機関の運転状態は、上記回転数情報Ｎｅ及び吸気管
圧力情報ＰＭに限らず、例えば前記水温センサ８から出
力される冷却水温情報なども適宜用いることができる。
もっとも、該失火判定値ＣＫについては、これを固定値
として設定するようにしても、十分に精度の高い失火検
出を行うことはできる。

【００６７】また、上記実施例の装置において、図２に
示した電子制御装置９のうちの特にＴ１４４演算部９０
３、平均角速度演算部９０４、メモリ管理部９０５、及
びデータメモリ９０６については、これらが ・各気筒が上死点に達する都度、該上死点から所定角度
だけ同機関が回転するのに要した時間若しくは相当値を
演算する第１の演算手段、及び ・各気筒が上死点後（３６０゜ＣＡ／気筒数）に達する
都度、該上死点後（３６０゜ＣＡ／気筒数）から前記所
定角度だけ同機関が回転するのに要した時間若しくは相
当値を演算する第２の演算手段、及び ・前記第１の演算手段による演算値を古い値から順にω
ｎ-6、ωｎ-4、ωｎ-2、ωｎとして記憶し且つ更新し、
前記第２の演算手段による演算値を古い値から順にωｎ
-7、ωｎ-5、ωｎ-3、ωｎ-1として記憶し且つ更新する
記憶手段、として実現されさえすればよく、必ずしも前
述した実施例の構成に限定されるものではない。

【００６８】また、上記の実施例では、５気筒の内燃機
関に発生した失火を検出する装置について示したが、こ
の発明にかかる失火検出装置が対象とする内燃機関は奇
数の気筒からなる内燃機関でさえあればよく、該５気筒
の内燃機関に限られるものでないことは勿論である。

【００６９】また、この発明にかかる失火検出装置によ
れば基本的に、例えば図３（ｆ）に例示される計測値の
関係に基づいて、例えば前記（３）式の２階差分演算が
実行される構成を有していればよい。すなわち、 ・任意気筒の爆発行程において内燃機関が特定の第１の
回転角度だけ回転するのに要した時間若しくは相当値Ｔ
（ｘ）を求める第１の計測手段、及び ・爆発行程が連続する次の気筒の爆発行程において同機
関が前記第１の回転角度だけ回転するのに要した時間若
しくは相当値Ｔ（ｘ＋１）を求める第２の計測手段、及
び ・前記第１の計測手段が計測対象とする回転角度に対し
て３６０度クランク角の位相差をもって同機関が特定の
第２の回転角度だけ回転するのに要した時間若しくは相
当値Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）を求める第３の計測手段、
及び ・前記第２の計測手段が計測対象とする回転角度に対し
て３６０度クランク角の位相差をもって同機関が前記第
２の回転角度だけ回転するのに要した時間若しくは相当
値Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋１）を求める第４の計測手
段、そして ・前記第１及び第２の計測手段による計測値の偏差Ｔ
（ｘ）−Ｔ（ｘ＋１）を求める第１の偏差演算手段、及
び ・前記第３及び第４の計測手段による計測値の偏差Ｔ
（ｘ＋３６０゜ＣＡ）−Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋１）を
求める第２の偏差演算手段、を少なくとも具える構成で
あればよい。

【００７０】また、特にこうした構成にあっては、上記
第１及び第２の計測手段が計測期間とする第１の回転角
度、並びに上記第３及び第４の計測手段が計測期間とす
る第２の回転角度は、それぞれ当該内燃機関の点火間隔
角度、すなわち図３（ｄ）に付記する角度ＤＴ以下に設
定されることが望ましい。こうした設定により、ある１
つの計測期間に２度の爆発が起こるようなことはなくな
り、より安定した失火検出が可能となる。またこれによ
り、失火した気筒の判別も容易となる。因みにこうした
構成、或いは上記実施例の構成によれば、「失火有り」
と判定された直前の気筒において失火が発生しているこ
ととなる。

【００７１】また、こうした構成であれ、上記実施例の
如き構成であれ、上述の説明では、３６０゜ＣＡの２階
差分値と失火判定値ＣＫとの比較によって失火の有無を
判定するものとした。しかし該判定態様は任意であり、
他に例えば、３６０゜ＣＡの位相差をもつ前半の計測値
偏差と後半の計測値偏差との比をそれに対応する失火判
定値と比較して失火の有無を判定するようにすることも
できる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、３６０゜ＣＡの２階差分若しくはそれに相当する演
算を実行して奇数気筒からなる内燃機関に発生した失火
を検出するようにしている。このため、燃焼変動につい
ては相殺することができなくなるものの、クランク角度
の誤差は有効に相殺されるようになり、同機関に発生し
た失火についてこれを確実に検出することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる内燃機関の失火検出装置につ
いてその一実施例構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示される電子制御装置についてその機能
的な構成を示すブロック図である。

【図３】同実施例の装置の動作例並びに失火検出原理を
示すタイミングチャートである。

【図４】同実施例の装置による失火検出処理の処理手順
を示すフローチャートである。

【図５】同実施例の装置による失火判定値設定処理の処
理手順を示すフローチャートである。

【図６】同実施例の装置による診断処理の処理手順を示
すフローチャートである。

【図７】クレーム対応図である。

【符号の説明】

１…内燃機関、２…吸気管、３…吸気管圧力センサ、５
…回転各センサ、６…基準位置センサ、７…ディストリ
ビュータ、８…水温センサ、９…電子制御装置、１０…
インジェクタ、１１…イグナイタ、１２…警告ランプ、
１３…ピストン、９ａ…ＣＰＵ、９ｂ…ＲＯＭ、９ｃ…
ＲＡＭ、９ｄ…Ｉ／Ｏポート、９０１…Ｔ３６演算部、
９０２…行程管理部、９０３…Ｔ１４４演算部、９０４
…平均角速度演算部、９０５…メモリ管理部、９０６…
データメモリ、９０７…Δω演算部、９０８…ＣＫ演算
部（ＣＫマップ）、９０９…失火判定部、９１０…診断
フラグメモリ、９１１…診断処理部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−219448（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−195858（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−365958（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−262037（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370344（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10751（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 17/00 - 17/04 F02D 29/00 - 29/04 F02D 41/00 - 45/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】奇数の気筒からなる内燃機関に発生した失
   火を検出する内燃機関の失火検出装置であって、 内燃機関の回転に基づき同機関の所定の回転角度毎に回
   転信号を出力する回転信号出力手段と、 この出力される回転信号に基づき、任意気筒の爆発行程
   において内燃機関が特定の第１の回転角度だけ回転する
   のに要した時間若しくは相当値を求める第１の計測手段
   と、 同出力される回転信号に基づき、爆発行程が連続する次
   の気筒の爆発行程において同機関が前記第１の回転角度
   だけ回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第
   ２の計測手段と、 同出力される回転信号に基づき、前記第１の計測手段が
   計測対象とする回転角度に対して３６０度クランク角の
   位相差をもって同機関が特定の第２の回転角度だけ回転
   するのに要した時間若しくは相当値を求める第３の計測
   手段と、 同出力される回転信号に基づき、前記第２の計測手段が
   計測対象とする回転角度に対して３６０度クランク角の
   位相差をもって同機関が前記第２の回転角度だけ回転す
   るのに要した時間若しくは相当値を求める第４の計測手
   段と、 前記第１及び第２の計測手段による計測値の偏差を求め
   る第１の偏差演算手段と、 前記第３及び第４の計測手段による計測値の偏差を求め
   る第２の偏差演算手段と、 これら第１及び第２の偏差演算手段による演算結果に基
   づいて内燃機関の失火の有無を判定する失火判定手段
   と、 を具えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
2. 【請求項２】前記回転信号出力手段は、前記奇数の気筒
   からなる内燃機関の気筒数をｎとするとき、（３６０度
   クランク角／ｎの倍数）の回転角度毎に前記回転信号を
   出力するものである請求項１に記載の内燃機関の失火検
   出装置。
3. 【請求項３】前記第１及び第２の計測手段が計測期間と
   する前記第１の回転角度、並びに前記第３及び第４の計
   測手段が計測期間とする前記第２の回転角度は、それぞ
   れ当該内燃機関の点火間隔角度以下に設定されることを
   特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の失火検
   出装置。
4. 【請求項４】前記第１及び第２の計測手段はそれぞれ、
   内燃機関が前記第１の回転角度だけ回転するのに要した
   時間を同時間に対応した角速度として求めるものであ
   り、 前記第３及び第４の計測手段はそれぞれ、同機関が前記
   第２の回転角度だけ回転するのに要した時間を同時間に
   対応した角速度として求めるものである請求項１または
   ２または３に記載の内燃機関の失火検出装置。
5. 【請求項５】前記失火判定手段は、前記第１及び第２の
   偏差演算手段による演算結果の差と所定値との比較によ
   って前記失火の有無を判定するものである請求項１から
   ４のいずれかに記載の内燃機関の失火検出装置。
6. 【請求項６】前記失火判定手段は、前記第１及び第２の
   偏差演算手段による演算結果の比と所定値との比較によ
   って前記失火の有無を判定するものである請求項１から
   ４のいずれかに記載の内燃機関の失火検出装置。
7. 【請求項７】前記失火判定手段は、前記比較する所定値
   を当該内燃機関の運転状態に応じて可変設定するもので
   ある請求項５または６に記載の内燃機関の失火検出装
   置。
8. 【請求項８】奇数の気筒からなる内燃機関に発生した失
   火を検出する内燃機関の失火検出装置であって、 内燃機関の回転に基づき同機関の所定の回転角度毎に回
   転信号を出力する回転信号出力手段と、 同機関の特定気筒が上死点に達するタイミングに同期し
   て基準位置信号を出力する基準位置信号出力手段と、 これら出力される回転信号及び基準位置信号に基づき、
   各気筒が上死点に達する都度、該上死点から所定角度だ
   け同機関が回転するのに要した時間若しくは相当値を演
   算する第１の演算手段と、 同出力される回転信号及び基準位置信号に基づき、各気
   筒が上死点後（３６０度クランク角／気筒数）に達する
   都度、該上死点後（３６０度クランク角／気筒数）から
   前記所定角度だけ同機関が回転するのに要した時間若し
   くは相当値を演算する第２の演算手段と、 前記第１の演算手段による演算値を古い値から順にωｎ
   -6、ωｎ-4、ωｎ-2、ωｎとして記憶し且つ更新し、前
   記第２の演算手段による演算値を古い値から順にωｎ-
   7、ωｎ-5、ωｎ-3、ωｎ-1として記憶し且つ更新する
   記憶手段と、 これら記憶且つ更新される値に基づき、演算 Δω＝（ωｎ−ωｎ-2）−（ωｎ-5−ωｎ-7） を実行して差分値Δωを算出する第３の演算手段と、 この算出された差分値Δωと所定の失火判定値とを比較
   して内燃機関の失火の有無を判定する失火判定手段と、 を具えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。