JP4172870B2

JP4172870B2 - 多気筒エンジンの失火制御装置

Info

Publication number: JP4172870B2
Application number: JP06848299A
Authority: JP
Inventors: 利彦西村
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2019-03-15
Also published as: JP2000265889A

Description

【０００１】
【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

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。