JP3463476B2 - 多気筒内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の失火検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の失火検
出装置、特に多気筒内燃機関の失火検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】爆発行程が連続する各気筒の平均回転数
の偏差(ωn-1 −ωn )と、これより360°CA前の
連続する各気筒の平均回転数の偏差(ωn-4 −ωn-3
との差分Δωn =(ωn-4 −ωn-3 )−(ωn-1
ωn )から平均回転数変動量を求め、これを失火判定値
と比較することにより失火を判別する装置が公知である
(特開平4−365958号公報参照)。
【0003】ところが上記の方法では1回転毎、すなわ
ち360°CA毎に繰り返す失火は相殺されてしまい検
出することができないという問題がある。例えば、図2
の(A)に、#1、#2、#3、#4、#5、#6の6
個の気筒を有し、点火順序が#1→#2→#3→#4→
#5→#6とされているV型6気筒エンジンの爆発行程
がハッチングで示されているが、図示される様に、#1
気筒と#4気筒、#2気筒と#5気筒、#3気筒と#6
気筒の爆発行程は360°CA毎に現出する。したがっ
て、#1気筒と#4気筒、#2気筒と#5気筒、#3気
筒と#6気筒がそれぞれ360°CA毎に失火するが、
この様な失火は上記の装置では検出できないのである。
なお、この様な360°CA毎に発生する失火を対向気
筒失火という。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
み、360°CA毎に繰り返す対向気筒失火を精度良く
検出することが可能な失火検出装置を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、各気筒の燃焼時におけるクランクシャフトの回転の
角速度を検出する角速度検出手段と、爆発行程が連続す
る2つの気筒間の角速度の偏差を求めることにより第1
の回転変動量を算出する第1回転変動量算出手段と、前
記第1回転変動量算出手段が第1の回転変動量を算出す
るために角速度を検出した時期よりも回転角360°C
A前における2つの気筒間の角速度の偏差を求めること
により第2の回転変動量を算出する第2回転変動量算出
手段と、第1回転変動量算出手段が算出した第1回転変
動量と第2回転変動量算出手段が算出した第2回転変動
量とを加算する加算手段と、前記加算手段により加算さ
れた回転変動量と予め定めた判定値を比較して360°
CA毎に発生する失火を検出する失火検出手段を具備す
る多気筒内燃機関の失火検出装置が提供される。この様
に構成された多気筒内燃機関の失火検出装置では、第1
回転変動量算出手段が算出した爆発行程が連続する2つ
の気筒間の角速度の偏差と、第2回転変動量算出手段が
算出したそれよりも360°CA前における2つの気筒
間の角速度の偏差の差が加算手段により加算され、その
加算された値を、予め定めた判定値と比較して360°
CA毎に発生する対向気筒失火が検出される。
【0006】請求項2の発明によれば、請求項1におい
て前記失火検出手段が360°CA毎に失火を発生する
気筒群毎に判定値を有するようにした多気筒内燃機関の
失火検出装置が提供される。この様に構成された失火検
出装置では気筒群毎に設定された判定値と比較して対向
気筒失火が検出される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明による失火検出装置
の構成図である。図1において、1は自動車に搭載され
たV型6気筒のエンジンであり、一方のバンクに#1、
#3、#5の各気筒が配置され、他方のバンクに#2、
#4、#6の各気筒が配置されている。エンジン1には
各気筒毎に点火栓8が設けられていて、点火順序は、#
1→#2→#3→#4→#5→#6である。エンジン1
は吸気通路2を備え、吸気通路2にはエアクリーナ3か
ら導入された吸入空気量を検出するエアフローメータ
4、およびスロットルバルブ5が配設されている。ま
た、6はエンジン1のクランクシャフトの回転を検出す
るクランク角センサであって、7はカムシャフトの回転
からクランクシャフトの基準位置信号を発生する基準位
置センサであって、クランクシャフトの2回転、すなわ
ち、720°CA毎に#1気筒の圧縮上死点において基
準位置信号を発生する。10はエンジン制御ユニット
(以下ECUという)であって、ECU10はデジタル
コンピュータから成り相互に接続された入力インターフ
ェイス11、CPU12、RAM13、ROM14、出
力インターフェイス15を備える。CPU12は入力イ
ンターフェイス11を介して入力されたエアフローメー
タ4、クランク角センサ6、基準位置センサ7の信号を
基に後述する演算をおこなって本発明の対向気筒失火検
出をおこなうが、この他にも、燃料噴射量の制御、点火
時期の制御等の基本的な制御を含め、多くの制御をおこ
ない、その為に必要な上記以外の多くのセンサがエンジ
ン1等に取り付けられているが図示しない。
【0008】図2は本発明の実施の形態の動作を説明す
るためのタイムチャートであって図2の(A)はエンジ
ン1の#1気筒の圧縮上死点を0°CAとした時の各気
筒の爆発行程の現出時期と順番を示したものである。図
2の(A)においてハッチングで示す部分が各気筒にお
ける爆発行程である。前述したように#1気筒と#4気
筒、#2気筒と#5気筒、#3気筒と#6気筒の爆発行
程は360℃A毎に現出する。そして、各気筒の爆発行
程について圧縮上死点後30°CAから圧縮上死点後1
50°CAまでの120°CAの間の所要時間を計測す
る。なお、請求項にいう角速度は、この所要時間の逆数
であるが、失火検出のための演算は所要時間のまま実行
した方が容易であるので、後述する実施の形態において
は、角速度に直さずに実行され、以下の説明も角速度に
直さずおこなう。
【0009】図2の(B)に示されるのが、各爆発行程
中の前記120°CAの間の通過所要時間である。現
在、クランク角の目盛りに、矢印で示した時点であると
すると、現在の時点で、図2の(B)に示されているの
は、図2の(A)にC1で示される120°CAの間を
通過するのに所要した時間T1である。T1は現在示さ
れている値ということでT1=T120i とする。ま
た、T2は、その前に爆発した#6気筒の爆発行程中の
前記120°CAの間の通過所要時間であり、C2に対
応し、T2=T120i-1 である。同様に、T3は、さ
らに、その前に爆発した#5気筒の爆発行程中の前記1
20°CAの間の通過所要時間であり、C3に対応し、
T3=T120i-2 である。同様に、T4は、さらに、
その前に爆発した#4気筒の爆発行程中の前記120°
CAの間の通過所要時間であり、C4に対応し、T4=
T120i-3 である。T5は、さらに、その前に爆発し
た#3気筒の爆発行程中の前記120°CAの間の通過
所要時間であり、C5に対応し、T5=T120i-4
ある。
【0010】図2の(C)に示されるのは、図2の
(B)に示された値の差であって、 ΔT1=T1−T2=T120i −T120i-1 ΔT2=T2−T3=T120i-1 −T120i-2 ΔT3=T3−T4=T120i-2 −T120i-3 ΔT4=T4−T5=T120i-3 −T120i-4 それぞれ、連続する2つの爆発行程の間の前記120°
CAの間の通過所要時間の差をあらわしている。すなわ
ち、連続して爆発する2つの気筒の間の回転変動を表し
ている。
【0011】したがって、ΔT4はΔT1よりも360
°CA前の回転変動を表している。そして、この図2の
(C)に示されるように、この場合、ΔT4とΔT1の
値は大きく、これは360°CA毎に大きな回転変動が
起きており対向気筒失火が発生していることを示してい
る。ここで、従来技術に示される様に、ΔT4とΔT1
の差をとるとその値は小さくなってしまい、ΔT4とΔ
T1が共に小さな値、共に中程度の値の場合の差と区別
がつかなくなってしまい、ΔT4とΔT1自体は、それ
ぞれ大きな値となって対向気筒失火の発生を示している
にもかかわらず、その事を示すことができなくなってし
まい、対向気筒失火が発生していることが判定できなく
なってしまう。そこで、本発明では、360°CA毎の
回転変動ΔT360 を、ΔT1とΔT4を加算して、すな
わち、ΔT360 =ΔT1+ΔT4で求め、このΔT360
を予め定めた判定値と比較して、判定値よりも大きけれ
ば対向気筒失火が発生していると判定する。
【0012】ところで、この実施の形態の様に、6気筒
エンジンで点火順序が、#1→#2→#3→#4→#5
→#6の場合は、前述のように、#1気筒と#4気筒、
#2気筒と#5気筒、#3気筒と#6気筒で対向気筒失
火が発生する可能性がある。ここで、#1気筒と#4気
筒を第1気筒群、#2気筒と#5気筒を第2気筒群、#
3気筒と#6気筒を第3気筒群と定義すると、エンジン
回転数NEが小さい場合は、第1気筒群の対向気筒失火
も、第2気筒群の対向気筒失火も、第3気筒群の対向気
筒失火も、正常状態との差が大きくて(S/N比が大き
く)、判定がしやすく、前記の判定値は共通のものを用
いることができる。一方、エンジン回転数NEが大きい
場合は、第1気筒群の対向気筒失火と、第2気筒群の対
向気筒失火と、第3気筒群の対向気筒失火は、それぞ
れ、正常状態との差がそれぞれ異なるので共通の判定値
を用いると、ある群、例えば、第1気筒群の対向気筒失
火は検出できるが、第2気筒群の対向気筒失火と、第3
気筒群の対向気筒失火は検出できないということがあ
る。
【0013】そこで、この実施の形態では、低回転時
(例えば2500rpm未満)の共通の判定値L、高回
転時(例えば2500rpm以上)の第1気筒群用の判
定値M、高回転時の第2気筒群用の判定値N、高回転時
の第3気筒群用の判定値Oを予め実験により回転数NE
と負荷を示す空気量GN毎に求めマップにしてROM1
4に記憶しておき、低回転時には気筒群に係わらず共通
の判定値Lと前記ΔT36 0 を比較し、高回転時には気筒
群に応じて、判定値M、N、Oと前記ΔT360 を比較
し、それぞれ、ΔT360 が各判定値よりも大きければ対
向気筒失火が発生していると判定し、小さければ対向気
筒失火が発生していないと判定する。図3に示すのが上
記の低回転時用の共通の判定値L、図4に示すのが高回
転時用の各気筒群用の判定値のマップM、N、Oであ
る。上記のように判定値を分けることによりROM14
の容量増大を防止している。
【0014】以下、図5〜7に示すフローチャートに基
づき、上記の考え方に基づきECU10において実行さ
れる対向気筒失火を検出するルーチンをさらに詳しく説
明する。このルーチンは30°CA毎に割り込み処理さ
れる。ステップ1では今回の割り込みタイミングが、基
準位置センサ7が720°CA毎に発信する#1気筒の
上死点後、30°CA、150°CA、270°CA、
390°CA、510°CA、630°CAにあるかど
うかを判定する。これは回転変動計測の起点とするため
である。そして、今回の割り込みタイミングが上記の時
点でなければ本ルーチンを終了し、上記の時点であれば
ステップ2に進む。
【0015】ステップ2では、前回の割り込み時点にリ
セットされたタイマーの今回の割り込み時点の値をT1
として読み込んでリセットし、次回の割り込み時点まで
の120°CAの間の所要時間の計測を開始する。ステ
ップ3では、その他、このルーチンの演算に必要な各種
パラメータを読み込む。その中には、RAM13に記憶
されている、その前の120°CAの間の所要時間T
2、さらに、その前の120°CAの間の所要時間T
3、さらにその前の120°CAの間の所要時間T4、
エンジン回転数NE、吸入空気量GN等の値が含まれて
いる。
【0016】ステップ4では、T1からT2を減算して
ΔT1をもとめる。ステップ5ではΔT1とΔT4を加
算して、ΔT360 をもとめるが、ここで、ΔT4は、3
回前の実行でΔT1として用いた値がΔT4としてRA
M13に記憶されているのでその値を読み込んで用い
る。
【0017】次のステップ6では、現在実行しているル
ーチンがどの気筒群の対向気筒失火を検出しようとして
いるのかを判別する。これは詳細には以下の様に実行さ
れる。クランクシャフトに取り付けられたクランク角セ
ンサ6のロータ(図示しない)は30°CA毎に凸部が
設けられていて、エンジン2回転で24個のパルスを発
生する。そして、ECU10内部にはクランク角カウン
タが設けられていて(図示しない)、クランク角カウン
タのカウント値CCRNKは#1気筒の圧縮TDCで
(基準位置センサ7の信号で)0にリセットされ、その
後、30°CA毎に、パルスが入力される毎に1づつカ
ウントアップされる。したがって、CCRNKの取り得
る範囲は、0≦CCRNK≦23である。
【0018】そして、以下のようにして気筒群を判別す
る。現在のCCRNK<12の場合は、CCRNKを4
で割った値の整数部分の値をCYLWとし、CYLW=
1の場合は第1気筒群であることを示し、CYLW=2
の場合は第2気筒群であることを示し、CYLW=0の
場合は第3気筒群であることを示す。例えば、CCRN
K=7である場合は、それを割った値は1.75であっ
て、そのCYLW=1であるので、第1気筒群の対向気
筒群失火を検出するための演算を実行中ということにな
る。
【0019】そして、現在のCCRNK≧12の場合
は、CCRNKを4で割った値の整数部分の値から3を
減算した値をCYLWとし、CYLW=1の場合は第1
気筒群であることを示し、CYLW=2の場合は第2気
筒群であることを示し、CYLW=0の場合は第3気筒
群であることを示す。例えば、CCRNK=14である
場合は、それを4で割った値は3.5であって、その整
数部分は3であって、それから3を減算したCYLW=
0であるので、第3気筒群の対向気筒群失火を検出する
ための演算を実行中ということになる。図6は上記の気
筒群判別を説明するためのタイムチャートである。
【0020】上記のようにしてステップ6で気筒群を判
別し、その結果、第1気筒群と判別された場合はステッ
プ7に進み、第2気筒群と判別された場合はステップ8
に進み、第3気筒群と判別された場合はステップ9に進
み、それぞれ、低回転であるか、高回転であるかを判別
する。この実施の形態では、2500rpm未満であれ
ば低回転とし、2500rpm以上であれば高回転とし
ている。
【0021】ステップ7でYESと判定された場合、す
なわち、第1気筒群であって、高回転の場合は、ステッ
プ10に進み、その時の回転数NEと負荷GNの値に応
じて判定値Sに前述の第1気筒群用の判定値をマップM
から読み込み、NOと判定され低回転の場合はステップ
13に進み、その時の回転数NEと負荷GNの値に応じ
て判定値Sに前述の低回転用の共通の判定値をマップL
からを読み込む。同様に、第2気筒群に対しては、高回
転の場合はステップ11で第2気筒群用の判定値をマッ
プNから読み込み、低回転の場合はステップ14で共通
の判定値をマップLからを読み込む。同様に、第3気筒
群に対しては、高回転の場合はステップ12で第3気筒
群用の判定値をマップOから読み込み、低回転の場合は
ステップ15で共通の判定値をマップLからを読み込
む。
【0022】次のステップ16〜24は、ステップ5で
求めたΔT360 の値を補正するステップである。ステッ
プ16、17、18のGAは、加速または減速によりT
120が変化した分を補正するものである。ここで、G
Aは第1気筒群すなわち#1気筒、#4気筒の回転変動
ΔT14、第2気筒群すなわち#2気筒、#5気筒の回
転変動ΔT25、第3気筒群すなわち#3気筒、#6気
筒の回転変動ΔT36の相加平均、すなわち加算して3
で割ったものである。つまり、GA=(ΔT14+ΔT
25+ΔT36)/3であって、これは、加速または減
速によりT120が変化した分を補正するものである。
【0023】次のステップ19、20、21は、RAM
13に記憶されている補正値GR14、GR25、GR
36を読み込む。この補正値はクランク角センサのロー
タの歯幅のずれによる影響を取り除くためのものであっ
て、このロータの歯幅による影響は気筒群によって異な
るので、各気筒群毎に前回までに学習された補正値がR
AM13に記憶されている。
【0024】この補正値は、燃焼の影響がなく、クラン
ク角センサのロータの歯幅のずれ等の影響のみが現れる
減速時の燃料カット時の回転変動から別ルーチンによっ
て求められる学習値であり、第1気筒群用の補正値GR
14、第2気筒群用の補正値GR25、第3気筒群用の
補正値GR36は、GN14=ΔT14−GA、GN2
5=ΔT25−GA、GN36=ΔT36−GAとする
と以下の様に示される。
【0025】 GR14=GR14+(GR14−GN14)/4 GR25=GR25+(GR25−GN25)/4 GR36=GR36+(GR36−GN36)/4 ここで、GR14+GR25+GR36=0であるの
で、GR36=−(GR14+GR25)である。
【0026】ステップ16〜24でステップ5で求めた
ΔT360 を補正した後、それぞれステップ25、26、
27に進む。ステップ25、26、27ではそれぞれ上
述のように補正されたΔT360 と前記ステップ10、1
1、12あるいはステップ13、14、15でそれぞれ
に対応したマップから読み込まれたSとを比較演算す
る。
【0027】上記のステップ25、26、27でYES
と判定された場合、すなわち、判定値よりも補正された
ΔT360 が大きい場合は、対向気筒失火が発生している
ことを意味するので、それぞれステップ28、29、3
0において各気筒群毎に失火の回数をカウントする失火
カウンタC14、C25、C36を1だけインクリメン
トする。一方、ステップ25、26、27でNOと判定
された場合、すなわち、判定値よりも補正されたΔT
360 が小さい場合は、対向気筒失火が発生していないこ
とを意味するので、それぞれステップ28、29、30
を経ずにステップ31に進み、次回の割り込み処理によ
るルーチンの実行に備えて、T2にT1を入れて更新
し、さらに、ステップ32に進んで、ΔT2、ΔT3、
ΔT4にΔT1、ΔT2、ΔT3を入れて更新してこの
ルーチンを終了する。
【0028】なお、このルーチンでは失火の発生が検出
されステップ28、29、30で失火カウンタC14、
C25、C36の値がインクリメントされた後の動作に
ついては特に記載していないが、例えば、カウンタC1
4、C25、C36の値がそれぞれ、予め定めた所定の
回数より大きくなった場合に警報ランプを点灯させると
いうことを付け加えることもできる。なお、失火カウン
タを各気筒群毎に設けることによりどの気筒群が失火し
ているのかの特定を容易におこなうことができる。以上
述べたようにして上記の実施の形態は対向気筒失火を精
度良く検出することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明の各請求項によれば、今回の回転
変動量と360°CA前の回転変動量を平均化してその
値を判定値と比較することで対向気筒失火が精度良く検
出される。特に、請求項2のように気筒群毎に判定値を
設定すれば判定の精度がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】実施の形態の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。
【図3】低回転用の気筒群に共通の判定値マップであ
る。
【図4】各気筒群別に用意された高回転用の判定値マッ
プである。
【図5】ECUがおこなう失火検出の動作を説明するフ
ローチャートである。
【図6】ECUがおこなう失火検出の動作を説明するフ
ローチャートである。
【図7】ECUがおこなう失火検出の動作を説明するフ
ローチャートである。
【図8】気筒群の判別を説明する図である。
【符号の説明】
1…エンジン 2…吸気通路 4…エアフローメータ 6…クランク角センサ 7…基準位置センサ 10…ECU

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各気筒の燃焼時におけるクランクシャフ
    トの回転の角速度を検出する角速度検出手段と、 爆発行程が連続する2つの気筒間の角速度の偏差を求め
    ることにより第1の回転変動量を算出する第1回転変動
    量算出手段と、 前記第1回転変動量算出手段が第1の回転変動量を算出
    するために角速度を検出した時期よりも360°CA前
    における2つの気筒間の角速度の偏差を求めることによ
    り第2の回転変動量を算出する第2回転変動量算出手段
    と、 第1回転変動量算出手段が算出した第1回転変動量と第
    2回転変動量算出手段が算出した第2回転変動量とを加
    算する加算手段と、 前記加算手段により加算された回転変動量と予め定めた
    判定値を比較して360°CA毎に発生する失火を検出
    する失火検出手段を具備することを特徴とする多気筒内
    燃機関の失火検出装置。
  2. 【請求項2】 前記失火検出手段が360°CA毎に失
    火を発生する気筒群毎に判定値を有することを特徴とす
    る請求項1に記載の多気筒内燃機関の失火検出装置。
JP21004796A 1996-08-08 1996-08-08 多気筒内燃機関の失火検出装置 Expired - Fee Related JP3463476B2 (ja)

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