JP4172870B2 - 多気筒エンジンの失火制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンの失火制御装置に関し、特に失火発生時に失火気筒に対して燃料カットを行う多気筒エンジンの失火制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンに失火が生じると、失火気筒から排気通路に未燃ガスが流れ込み、排気通路途中に設けられている排気ガス浄化用の触媒コンバータを劣化させるおそれがある。そのため、従来より、特開平5−203539号公報や特公平6−89707号公報に示されるように、エンジンの失火を検出した場合には失火気筒を迅速に判別し、失火気筒に対して燃料カットを行うことにより未燃ガスの排出を防止して触媒コンバータを保護する方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンが高回転高負荷運転状態にあるときには、触媒コンバータも高温状態となっていることから、失火の発生により触媒コンバータに付着した未燃ガスの後燃えや化学反応によって短時間で過剰な高温状態に至るおそれがある。そのような場合に、失火気筒に対する燃料カットの実施のみでは触媒コンバータの温度の低下速度が遅く、触媒コンバータが長時間過剰な高温状態に維持されるおそれがある。
【0004】
特に近年、ターボチャージャを備えたエンジンであって、冷間始動時における未燃ガスの排出を防止すべく排気通路のターボ上流側位置にプリ触媒を設けたエンジンにおいては、燃焼室とプリ触媒の距離が短いことから、失火した場合にプリ触媒が短時間で過剰な高温状態に至りやすい。そして、同様に失火気筒に対する燃料カットの実施のみでは触媒コンバータの温度の低下速度が遅く、触媒コンバータが長時間過剰な高温状態に維持されるおそれがある。
【0005】
触媒コンバータは、自己が有する限界温度を超える過剰な高温状態に長時間置かれると熱害により劣化するおそれがあり、これに起因して排気通路下流に位置するターボチャージャのタービンに影響を与えるおそれもある。
【0006】
また、失火気筒に対してのみ燃料カットを行った場合に、各気筒間で順番に行われていた燃焼行程における燃焼が、失火気筒のみ行われないため、各気筒間での燃焼タイミングが不均等となり、エンジン内のバランスが崩れてエンジン回転が不安定化し、エンジン全体に振動が発生するおそれがある。
【0007】
本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、その目的は、失火時に触媒コンバータの温度の低下速度を増進させ、触媒コンバータの保護をより確実に行う多気筒エンジンの失火制御装置を提供することにある。
【0008】
上記不具合を解決するために、請求項1に記載の発明による多気筒エンジンの失火制御装置は、多気筒を有するエンジンの失火の有無を検知する失火検知手段と、失火検知手段により失火有りと検知された場合に前記多気筒の中から失火気筒を判別する失火気筒判別手段と、失火気筒以外の気筒であって、前記失火気筒と共に燃料カットが行われた場合に前記エンジンの燃焼タイミングが等間隔となるような気筒を対応気筒とする対応気筒選定手段と、判別した失火気筒と対応気筒に対して燃料カットを行う燃用カット手段を備えることを特徴とする。
【0009】
これによれば、失火を生じた場合に失火気筒が判別され、対応気筒が選定される。そして、失火気筒及び対応気筒に対する燃料カットが行われる。したがって、エンジン出力は失火気筒のみを燃料カットした場合よりも低下し、触媒コンバータの温度の低下速度を増進することができる。これにより、失火発生時に高騰した触媒コンバータの温度を迅速に低下させ、触媒コンバータを確実に保護することができる。
【0011】
また、失火気筒及び対応気筒に対して燃料カットを行った場合、エンジンの燃焼タイミングは等間隔となり、エンジン回転のバランスを適切に保つことができ、燃料カット時にスムーズなエンジン運転を実現することができる。
【0012】
請求項2に記載の発明による多気筒エンジンの失火制御装置は、多気筒エンジンが4サイクル4気筒エンジンである場合、対応気筒選定手段は、失火気筒の燃焼行程からクランク軸の一回転後に燃焼行程を行う気筒を対応気筒と選定することを特徴とする
【0013】
4サイクル4気筒エンジンは、クランク軸が180℃A回転する度に所定の気筒順序で順番に燃焼行程が行われる。したがって、失火気筒の燃焼行程からクランク軸の一回転(360℃A)後に燃焼行程を行う気筒を対応気筒と選定して、失火気筒と対応気筒に対して燃料カットを行った場合、燃料カットが行われている気筒と行われていない気筒とが交互に燃焼行程を行うこととなる。
【0014】
したがって、エンジンの燃焼タイミングは等間隔となる。これにより、エンジン回転におけるエンジンバランスを適切に保つことができ、燃料カット時にスムーズなエンジン運転を実現することができる。
【0015】
請求項3に記載の発明による多気筒エンジンの失火制御装置は、多気筒エンジンがクランク軸を間に介して互いに離反する方向に伸長するシリンダを有する場合、対応気筒選定手段が、失火気筒に対してクランク軸を介して対向する気筒を対応気筒と選定することを特徴とする。
【0016】
これによれば、失火時にクランク軸を間に介して互いに対向する気筒に対して燃料カットが行われる。したがって、エンジンバランスを適切に保つことができ、燃料カット時にスムーズなエンジン運転を実現することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。図1は、本発明が適用されるエンジン本体を概略的に示す説明図である。尚、以下の説明の便宜上、図中上方をエンジン前部、下方をエンジン後部、右側をエンジン右部、左側をエンジン左部とする。
【0018】
エンジン本体2は、図1に示したように、クランク軸18を中心として左右に各々2つの気筒を有する水平対向型の4気筒エンジンである。気筒#1〜#4は、エンジン前部からエンジン後部に向かって並べられており、気筒#1と気筒#3はエンジン右部のシリンダブロック内に、気筒#2と気筒#4はエンジン左部のシリンダブロック内にそれぞれ設けられている。尚、28はピストン、29はコンロッドを示す。
【0019】
そして、クランク軸18の形状によって、気筒#1及び気筒#2のピストン28は、気筒#3及び気筒#4のピストン28が上死点にある場合に下死点に位置し、気筒#3及び気筒#4のピストン28が下死点にある場合に上死点に位置する関係を有する。
【0020】
また、本実施の形態では、点火タイミングは、気筒#1→#3→#2→#4の順番で行われる。すなわち、気筒#1の燃焼行程からクランク軸18が180℃A回転した後に気筒#3が燃焼行程を行い、以下上述の順番に燃焼行程を行う。
【0021】
図2は、上述のエンジン本体2を備えるエンジン装置を示した全体構成図である。エンジン装置1は、自動車用として用いられており、エンジン本体2、エンジン本体2に連結されている吸気通路3、及び排気通路4を構成要素として備えている。
【0022】
エンジン本体2は、一端が燃焼室9に連通する吸気ポート5を有し、吸気ポート5の他端はインテークマニホールド6と接続されている。インテークマニホールド6は、吸気ポート5の直上流位置にて各気筒毎に独立して燃料噴射を行うインジェクタ7を備えている。
【0023】
インジェクタ7は、図示していない燃料供給路を介して燃料タンクと連通されており、燃料を所定タイミングで所定量だけ噴射する機能を有する。また、エンジン本体2は、インジェクタ7から噴射され吸気ポート5を介して燃焼室9内に流入した混合気に対して点火を行う点火プラグ10を備えている。点火プラグ10は、イグナイタ11に電気的に接続されている。
【0024】
吸気通路3は、インテークマニホールド6の上流端に連設されており、上流側からエアクリーナボックス12、ターボチャージャ13のコンプレッサハウジング13a、インタークーラ14、スロットルバルブ15、タンブル生成バルブ16を備え、排気通路4は、エンジン本体1側からプリ触媒20、ターボチャージャ13のタービンハウジング13b、ウエストゲートバルブ21、フロント触媒22、リヤ触媒23を備えている。
【0025】
エンジン本体2、吸気通路3及び排気通路4には、エンジン動作状態を検出するための各種センサが設けられている。具体的には、エンジン本体2には、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ31、カムシャフトの回転角度を検出するカム角センサ32、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ33が設けられている。
【0026】
また、吸気通路3には、コンプレッサハウジング13aの上流位置に吸入空気量を計測するためのエアフローメータ34、スロットルバルブ15のスロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ35、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ36が設けられている。
【0027】
更に、排気通路4には、プリ触媒20の上流位置にて排気ガス中に残留する酸素量を検出して空燃比を算出するためのA/Fセンサ41、プリ触媒20の下流位置にて排気ガスの排気温度を検出するための排気温センサ42、主触媒22の下流位置に空燃比フィードバック制御用のリヤO2センサ43が設けられている。
【0028】
上記構成を有するエンジン装置1の制御は、電子制御装置(以下、単に「ECU」という)50により行われる。図3は、ECU50の概略構成説明図である。ECU50は、マイクロコンピュータを中心として構成され、ROM51、RAM52、CPU53、入力ポート54、出力ポート55がバスライン56を介して互いに接続されている。
【0029】
また、各種センサから受け取ったアナログ信号をデジタル信号に変換して入力ポート54に引き渡すA/D変換器57、及び出力ポート55から受けた制御信号を駆動信号に変換して各種アクチュエータ類に出力するための駆動回路58を内蔵している。
【0030】
入力ポート54には、クランク角センサ31、カム角センサ32が接続され、また、A/D変換器57を介してエアフローメータ34、A/Fセンサ41、リアO2センサ43、排気温センサ42、吸気温センサ36が接続されている。出力ポート55には、イグナイタ11が接続され、また、駆動回路58を介してタンブル駆動装置17、インジェクタ7、ソレノイドバルブ25、及び図示していないインストルメントメータパネルに設けられる警告ランプ26が接続されている。
【0031】
ROM51は、制御プログラムや予め設定された固定データを記憶し、RAM52は、各種センサからの検出信号や学習値等を格納する。CPU53は、予め設定された固定データや各種センサからの検出信号等を用いてROM51に記憶した制御プログラムに従って演算処理を行い、燃料噴射制御、点火時期制御等を行う。
【0032】
次に、上記構成を有するエンジン装置1の失火制御について図4のフローチャートに基づいて説明する。まず最初に、ステップS1では、失火の有無を診断するための失火診断パラメータの入手が行われる。失火診断パラメータは、排気温度が用いられ、排気温度センサ42により検出される。
【0033】
ステップS2では、失火診断パラメータに基づいてエンジンの失火の有無が判断される。ここで、エンジンの失火の有無は排気温度に基づいて判断される。エンジンに失火が生じた場合、失火気筒から排気通路4に排出された未燃ガスは、プリ触媒20に付着し化学反応を生じ、その反応熱によりプリ触媒20の温度を高騰させる。
【0034】
したがって、排気温センサ42にて検出した排気温度Tが予め設定されている上限温度Taを越えている(T>Ta)場合は、いずれかの気筒に失火が生じている(YES)と判断して、ステップS3に進む。また、排気温度が上限温度Ta以下(T≦Ta)である場合は、失火が生じていない(NO)と判断して、本ルーチンを抜ける(リターン)。ここまでの部分が失火検知手段に相当する。
【0035】
ステップS3では、失火気筒の判別が行われる。失火気筒の判別は、各気筒の燃焼行程におけるクランク回転角速度の変化に基づく、いわゆる差回転方式により行われる。そして、失火気筒を判別した後にステップS4以降へ進む。
【0036】
ステップS4〜ステップS6では、失火気筒以外の気筒であって失火気筒と所定の条件付けにより選定される対応気筒の選定が行われる。本実施例では、(1)失火気筒と対向する位置に位置する気筒であること、(2)失火気筒と共に燃料カットが行われたとした場合にエンジンの燃焼タイミングが等間隔となるような気筒であること、(3)失火気筒の燃焼行程からクランク軸の1回転後に燃焼行程を行う気筒であることを条件としている。したがって、例えば、気筒#1が失火気筒である場合は、気筒#2が対応気筒となる。
【0037】
ステップS4では、ステップS3にて判別された失火気筒が気筒#1であるか否かが判断され、気筒#1が失火気筒である(YES)場合は気筒#2を対応気筒と選定してステップS7へ進む。また、気筒#1が失火気筒ではない(NO)はステップS5へ進む。
【0038】
ステップS5では、ステップS3にて判別された失火気筒が気筒#3であるかが判断される。ここで、失火気筒が気筒#3である場合(YES)は気筒#4を対応気筒と選定してステップS8へ進む。また、気筒#3が失火気筒ではない場合(NO)はステップS6に進む。
【0039】
ステップS6では、ステップS3にて判別された失火気筒が気筒#2であるかが判断され、失火気筒が気筒#2である場合(YES)は気筒#1を対応気筒と選定してステップS9へ進む。また、気筒#2が失火気筒ではない場合(NO)は気筒#4が失火気筒であるため気筒#3を対応気筒と選定してステップS10に進む。
【0040】
ステップS7〜ステップS10では失火気筒及び対応気筒に対して燃料カットが行われる。これにより、失火気筒と対応気筒の2気筒では燃焼行程にて燃焼が行われず、残りの2気筒の燃焼行程にて燃焼が行われる。
【0041】
したがって、失火気筒から未燃ガスは排出されず、プリ触媒20の温度上昇を抑制することができ、更に、失火を生じていない対応気筒に対しても燃料カットが行われることから、エンジン出力は低下し、プリ触媒20の温度の低下速度を増進させることができる。これにより、プリ触媒20を確実に保護することができる。
【0042】
また、気筒#1→#3→#2→#4の順番で実施される燃焼行程にて燃焼を行う気筒と燃焼を行わない気筒とが交互に繰り返されるため、エンジン本体2の燃焼タイミングは等間隔となる。したがって、失火に応じて燃料カットを行った場合でもエンジン回転におけるバランスが適切に保たれ、スムーズなエンジン運転を実現することができる。
【0043】
ステップS7では、失火気筒である気筒#1及び対応気筒である気筒#2に対する燃料カットが行われる。ステップS8では、失火気筒である気筒#3及び対応気筒である気筒#4に対する燃料カットが行われる。
【0044】
ステップS9では、失火気筒である気筒#2及び対応気筒である気筒#1に対する燃料カットが行われる。ステップS10では、失火気筒である気筒#4及び対応気筒である気筒#3に対する燃料カットが行われる。そして、本ルーチンを抜ける(リターン)。
【0045】
以上述べた失火制御によって、失火時にスムーズなエンジン運転を実現しつつプリ触媒20の温度の低下速度を増進することができる。したがって、安定した車両走行性を確保することができるとともに、プリ触媒20を確実に保護することができる。
【0046】
尚、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨内にて種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では対応気筒を選定する際に用いられる条件(1)〜(3)の3つを満たす場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、失火に応じて燃料カットを行った場合にエンジン回転におけるバランスが最適に保たれ、スムーズなエンジン運転を実現することができるものであれば良い。したがって、上述の対応条件のいずれか1つでもよく、また種々組み合わせたものでも良い。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン出力は失火気筒のみを燃料カットした場合よりも低下する。したがって、触媒コンバータの温度の低下速度も増進され、触媒コンバータを確実に保護することができる。
【0048】
また、他の発明によれば、失火時に失火気筒と対応気筒を燃料カットした場合、エンジンの燃焼タイミングは等間隔となる。このため、上述の発明の効果に加え、エンジン回転におけるエンジンバランスは適切に保たれ、スムーズなエンジン運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 エンジン本体を概略的に示す説明図である。
【図2】 エンジン装置を示す全体構成図である。
【図3】 ECUの概略構成説明図である。
【図4】 失火制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン装置
2 エンジン本体
3 吸気通路
4 排気通路
7 インジェクタ
13 ターボ
18 クランク軸
20 プリ触媒(触媒コンバータ)
41 空燃比センサ
42 排気温センサ
Claims (3)
- 多気筒を有するエンジンの失火の有無を検知する失火検知手段と、
該失火検知手段により失火有りと検知された場合に前記多気筒の中から失火気筒を判別する失火気筒判別手段と、
前記失火気筒以外の気筒であって、前記失火気筒と共に燃料カットが行われた場合に前記エンジンの燃焼タイミングが等間隔となるような気筒を対応気筒とする対応気筒選定手段と、
前記失火気筒と対応気筒に対して燃料カットを行う燃用カット手段を備えることを特徴とする多気筒エンジンの失火制御装置。 - 前記多気筒エンジンが4サイクル4気筒エンジンである場合、
前記対応気筒選定手段は、
前記失火気筒の燃焼行程からクランク軸の一回転後に燃焼行程を行う気筒を対応気筒と選定することを特徴とする請求項1に記載の多気筒エンジンの失火制御装置。 - 前記多気筒エンジンがクランク軸を間に介して互いに離反する方向に伸長するシリンダを有する場合、
前記対応気筒選定手段は、
前記失火気筒に対して前記クランク軸を介して対向する気筒を前記対応気筒と選定することを特徴とする請求項2に記載の多気筒エンジンの失火制御装置。
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