JPH03246374A

JPH03246374A - 内燃機関の失火検出装置

Info

Publication number: JPH03246374A
Application number: JP4170590A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Miwa; 博通三輪
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1991-11-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、内燃機関の失火検出装置に関する。

〈従来の技術〉内燃機関の失火検出装置の従来例として、以下のような
ものがある（特開昭６３−６３９３３号公報参照）。

すなわち、筒内圧センサにより検出された筒内圧力から
筒内圧力のピーク位置を求めるようにしている。そして
、ピーク位置の筒内圧力を基本噴射量（機関負荷相当）
で除した値と設定値とを比較することにより、失火の判
定を行うようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、このような従来の失火検出装置において
は、気筒毎の筒内圧センサの感度にばらつきがあると失
火を判定するための前記設定値を気筒毎に異ならせて設
定する必要があり煩雑になるという不具合がある。また
、前記設定値の如何によっては失火の誤判定が発生する
恐れがある。

また、特開昭６２−３５０７５号公報には、所定サンプ
リング期間にて検出された筒内圧力が設定値以下のとき
に失火の判定を行うものが開示されている。しかし、こ
のものでは、前記設定値を機関負荷に対して割り付けら
れたマツプから検索するようにしているので、前記従来
例と同様な不具合がある。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、多気
筒内燃機関においても失火の有無を高精度に検出できる
失火検出装置を徒供することを目的とする。

＜ｌｌ！ａを解決するための手段〉このため、本発明は第１図に示すように、機関燃焼室の
筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段Ａと、機関のクラ
ンク角度を検出するクランク角度検出手段Ｂと、所定ク
ランク角範囲のサンプリング期間において前記筒内圧力
検出信号をサンプリングするサンプリング手段Ｃと、ク
ランク角度毎の燃焼室容積を設定する燃焼室容積設定手
段りと、設定されたサンプリング期間の燃焼室容積と前
記サンプリングされた筒内圧力検出信号に基づいて当該
筒内圧力検出信号のバイアス量を設定するバイアス量設
定手段Ｅと、設定されたバイアス量に基づいて、サンプ
リングされた筒内圧力検出信号を補正し筒内圧力を求め
る筒内圧力補正手段Ｆと、補正された筒内圧力若しくは
サンプリングされた筒内圧力に基づいて筒内圧力のピー
ク位置を判定するピーク位置判定手段Ｇと、補正された
筒内圧力と前記燃焼室容積とに基づいて未燃焼時のモー
タリング圧力を予測するモータリング圧力予測手段Ｈと
、判定されたピーク位置と補正された筒内圧力とモータ
リング圧力とに基づいて失火を判定する失火判定手段■
と、を備えるようにした。

〈作用〉このようにして、筒内圧力検出手段の筒内圧力検出信号
をバイアス量により補正して筒内圧力を求めると共に、
筒内圧力のピーク位置を求め、また補正された筒内圧力
と燃焼室容積とがら未燃焼時のモータリング圧力を予測
する。そして、ピーク位置と筒内圧力とモータリング圧
力とから失火の有無を判定するようにした。

〈実施例〉以下に、本発明の一実施例を第２図〜第１４図に基づい
て説明する。

第２図において、機関燃焼室の筒内圧力を検出する筒内
圧力検出手段としての筒内圧センサ１〜６が気筒毎（本
実施例では６気筒）に設けられており、これら筒内圧セ
ンサ１〜６は圧電素子により筒内圧力を電荷信号に変換
してチャージアンプ７〜１２に出力する。前記チャージ
アンプ７〜１２は電荷信号を電圧信号に変換してマルチ
プレクサ１３に出力する。

マルチプレクサ１３は後述の切換信号に基づいて選択さ
れた気筒の筒内圧センサ１〜６の検出信号をローパスフ
ィルタ１４を介して制御装置Ｆ１５のＩ１０インターフ
ェース１６に出力する。前記ローパスフィルタ１４は、
ノッキング振動や点火ノイズ等の筒内圧力の検出に不用
で誤検出の原因となる高周波域の成分を取り除き、所定
周波数以下の低周波成分のみを通過させるものである。

前記制御装置１５にはＣＰＵ１７．ＲＯＭ１８．ＲＡＭ
１９．Ａ／Ｄ変換器２０が備えられており、ＣＰＵ１７
は、ＲＯＭ１Ｂに書込まれているプログラムに従ってＩ
１０インターフェース１６から必要とする外部データを
読込んだり、またＲＡＭ１９との間でデータの授受を行
ったりしながら燃焼状態に関連するパラメータの算出に
必要な処理値を演算処理し、必要に応じて処理したデー
タをＩ１０インターフェース１６に出力する。Ｉ１０イ
ンターフェース１６には前記ローパスフィルタ１４．ク
ランク角検出手段としてのクランク角センサ２１．エア
フローメータ２２からの信号が入力されると共に、Ｉ１
０インターフェース１６からはＣＰＵ１７の命令に従っ
て前記マルチプレクサ１３に切換信号が出力される。

前記Ａ／Ｄ変換器２０は、ＣＰＵ１７の命令に従ってＩ
１０インターフェース１６に入力される外部信号をＡ／
Ｄ変換する。また、ＲＯＭ１ＢはＣＰＵ１７におけるプ
ログラムを格納し、ＲＡＭ１９は演算等に使用するデー
タをマツプ等の形で記憶している。

前記クランク角センサ２１は、所定クランク角度（６気
筒機関ではクランク角度で１２０°）毎に、各気筒の圧
縮上死点前の所定クランク角位置で基準信号を出力する
と共に、単位クランク角度（例えば１°）毎に単位信号
を出力する。したがって、前記基準信号の入力周期成い
はカウント数により機関回転速度を検出できる。また、
エアフローメータ２２は、吸入空気流量に対応する信号
を出力する。

ここでは、ＣＰＵ１７がサンプリング手段と燃焼室容積
設定手段とバイアス量設定手段と筒内圧力補正手段とモ
ータリング圧力予測手段とピーク位置判定手段と失火判
定手段とを構成する。

次に、作用を第３図〜第１θ図のフローチャートに従っ
て説明する。

まず、筒内圧力データのサンプリングルーチンを第３図
のフローチャートに従って説明する。このルーチンは前
記基準信号と単位信号とにより決定される所定クランク
角位置（本実施例では圧縮上死点前４４°にて説明する
）で実行される。

Ｓｌでは、筒内圧センサ１〜６により検出された筒内圧
力を所定クランク角度（本実施例ではクランク角度で４
°にて説明する）Ａ／Ｄ変換器２０にてＡ／Ｄ変換させ
て読込む。

Ｓ２では、気筒番号ｉとサンプリング順序（クランク角
度に対応する）ｊとに対応させて、読込まれた筒内圧力
ＰＥ、ｊをＲＡＭ１９に記憶させる。

ここで、検出値による読込順序ｊは３４〜６４になって
いる。

Ｓ３では、Ａ／Ｄ変換終了タイミング（圧縮上死点後７
６°）か否かをを判定し、ＹＥＳのときにはＳ４に進み
ＮｏのときにはＳｌに戻る。

Ｓ４では、後述の演算フラッグ＝１に設定する。

Ｓ５では、次のＡ／Ｄ変換タイミングか否かを判定し、
ＹＥＳのときにはＳ６に進みＮｏのときにはＳ５に戻る
。

Ｓ６では、前記気筒番号ｉに１を加えてインクリメント
する。

Ｓ７では、気筒番号ｉが６になったか否かを判定し、Ｙ
ＥＳのときにはＳ８に進みＮｏのときにはルーチンを終
了させる。

Ｓ８では、気筒番号ｉを零に設定してルーチンを終了さ
せる。

このようにして、圧縮上死点前４４°から圧縮上死点後
７６°までの１２０°のクランク角期間にて筒内圧力Ｐ
Ｅ１ｉが各気筒毎に検出される。

次に、演算ルーチンを第４図のフローチャートに従って
説明する。

Ｓｌｌでは、前記演算フラッグが１か否かを判定し、Ｙ
ＥＳのときにはＳ１２に進みＮＯのときにはルーチンを
終了させる。

３１２では、圧縮行程におけるポリトロープ係数ＰＮを
マツプから検索する。このポリトロープ係数ＰＮは一般
的に約１．３に設定されている。

Ｓ１３では、バイアス量Ｘを、後述の第５図のフローチ
ャートに従って演算する。

Ｓ１４では、ｋを３４に初期化する。

Ｓ１５では、サンプリングしたエンジンサイクルにおけ
る点火時期ＡＤＶを読込む。

Ｓ１６では、読込まれた点火時期ＡＤＶ　（ＢＴＤＣ）
に基づいて、点火時期のクランク角度に対応するサンプ
リング番号ｆ　（（１８０−ＡＤＶ）／４）を演算する
。

Ｓ１７では、前記ｋが６４未満か否かを判定し、ＹＥＳ
のときには８１８に進みＮＯのときにはＳ２２に進む。

３１Ｂでは、検出された筒内圧力ＰＥｉ、を後述の第６
図のフローチャートに従ってバイアス量Ｘにより補正し
て、その補正された筒内圧力Ｐ、ｊをＲＡＭ１９に記憶
する（ｊ＝３４〜６４）。

Ｓ１９では、モータリング圧力Ｐ　Ｍ　ＯＴ　＝　ｔを
後述の第７図のフローチャートに従って予測する。

Ｓ２０では、筒内圧力のピーク位置θＰＭＡＸを後述の
第８図のフローチャートに従って判定する。

３２１では、ｋを１だけインクリメントしてＳ１７に戻
る。

このようにしてｋが６４を超えたときに、Ｓ２２におい
て、失火の判定を後述の第９図のフローチャートに従っ
て行う。

３２３では、演算フラッグを零に設定した後、ルーチン
を終了させる。

次に、バイアス量Ｘの演算ルーチンを、第５図のフロー
チャートに従って、説明する。

Ｓ３１では、点火時期前（断熱変化と仮定できる）の２
つのクランク角付１１ｆｆｉｘ、　　ｙにおいて検索さ
れた同一気筒の筒内圧力ＰＥｉ、、ＰＥ、、をＲＡＭ１
９から読出す。

Ｓ３２では、前記Ｘ、ｙのタイミング（クランク角度）
における燃焼室容積ｖｘ、ｖｙをマ・ンプから検索する
。

Ｓ３３では、検索された燃焼室溶接ＶＸ、ＶＹとポリト
ロープ係数ＰＮとから、係数Ａを次式により演算する。

Ａ＝　（ＶＸ／ＶＹ）’Ｎ５３４では、バイアス量Ｘを、次式により演算する。

Ｘ＝　　（ＰＥ＝、ＸＡ−ＰＥｔＸ）／　（Ｉ　　　Ａ
）ところで、筒内圧センサ１〜６の出力値による検出筒
内圧力と燃焼室の真の筒内圧力とには、第１１図に示す
ように、誤差が発生しやすい。特に、点火栓の座金部に
取付けられる筒内圧センサの場合には出力値が周囲の温
度変化等に対して変動しやすい。このため、２クランク
角位置における燃焼室容積ＶＸ、ＶＹとポリトロープ係
数ＰＮとから断熱変化時の真の筒内圧力変化に対応する
係数Ａを算出すると共に、この係数Ａと筒内圧センサ１
〜６により検出された筒内圧力とからバイアス量Ｘ（第
１１図参照）を算出して筒内圧センサ１〜６の出力値か
ら真の筒内圧力を検出できるようにしたのである。ここ
で、始動時、暖機、負荷等によって、バイアス量Ｘはサ
イクル毎に変化するため、バイアス量Ｘは常に演算する
ようにしている。

尚、予め設定された２つのクランク角度における燃焼室
容積を使用するときには第５図のフローチャートに示す
ルーチンの代わりに、第１０図のフローチャートに示す
ルーチンを用いてもよい。

すなわち、Ｓ３５では係数Ａをマツプから検索し、３３
６ではバイアス量Ｘを旧式により演算する。

次に、筒内圧力の補正ルーチンを第６図のフローチャー
トに従って説明すると、Ｓ４１では、筒内圧力ＰＥ、、
に前記バイアス量Ｘを加えて、補正された筒内圧力Ｐ直
ｊを算出しく第１２図参照）、この筒内圧力ＰｉｊをＲ
ＡＭ１９に記憶する。

このようにして、ｊが３４から６４までの筒内圧力Ｐｉ
ｊを算出する。

次に、モータリング圧力の予測ルーチンを第７図のフロ
ーチャートに従って説明する。

３５１では、ｋが５１６にて演算されたｌ以下か否かを
判定し、ＹＥＳのときには３５２に進みＮｏのときには
Ｓ５３に進む。

Ｓ５２では、前記補正された筒内圧力Ｐｉｊをモータリ
ング圧力ＰＭＯＴ、、としてＲＡＭ１９にて記憶する。

これは、点火時期以前においては筒内圧力Ｐｉｊとモー
タリング圧力ＰＭＯＴ、、とが第１３図に示すように略
一致するからである。

一方、ｋ＞２のときには、Ｓ５３にて、ｋ−１をｍに設
定して、Ｓ５４に進む。

Ｓ５４では、前記ｍ及びｋに対応するサンプリング時期
（クランク角度）における燃焼室容積Ｖ、。

■６をマツプから検索する。

Ｓ５５では、前記燃焼室容積ｖ、、Ｌと前記ポリトロー
プ係数ＰＮとに基づいて、係数ｎを次式により演算する
。

ｎ　＝　（Ｖ　ｅａ／　Ｖ　ｋ）　ＰＮＳ５６では、ｋ
に対応するサンプリング時期のモータリング圧力ＰＭＯ
Ｔｉｋを次式により演算する。

ＰＭＯＴ＝に＝ＰＭＯＴｉ、ｅＸｎＰＯＭＴ＋、は、ＰＭＯＴｉｋよりサンプリング時期が
１つ（４’）だけ早いときのモータリング圧力であり、
初期の値は補正された筒内圧力Ｐ１、となる。

このようにして、ｋが６４（圧縮上死点後７６°）まで
モータリング圧力ＰＭＯＴ、、が演算される。

これは、未燃焼状態では断熱変化と見做すことができる
ため、上記のようにしてモータリング圧力ＰＭＯＴ、ｊ
が演算できるのである。

尚、ｋの値に対して係数ｎをマツプに記憶させておき、
係数ｎをマツプから検索するようにしてもよい。

次に、ピーク位置の判定ルーチンを第８図のフローチャ
ートに従って説明する。

３６１では、ｋ＝３４（初期値）か否かを判定し、ＹＥ
Ｓのときには３６２に進みＮＯのときには３６３に進む
。

Ｓ６２では、ＭＡＸを所定値Ａ（略０）に初期化して３
６３に進む。

Ｓ６３では、補正された筒内圧力Ｐｉｋとモータリング
圧力ＰＭＯＴ、にとの圧力差Ｏを演算する（第１４図参
照）。

３６４では、３６２にて設定されたＭＡＸが圧力差０以
下か否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ６５に進みＮｏ
のときにはＳ６７に進む。

Ｓ６５では、Ｓ６３にて算出された圧力差０をＭＡＸと
して設定する。

Ｓ６６では、このときのサンプリング番号ｋ（クランク
角度に対応する）を筒内圧力のピーク位置θＰＭＡＸと
して設定する。

Ｓ６７では、ｋが６４（サンプリング終了時期）になっ
たか否かを判定し、ＹＥＳのときには３６８に進みＮＯ
のときにはルーチンを終了させる。

３６８では、ＭＡＸが所定値Ｂ（略零）未満か否かを判
定し、ＹＥＳのときにはＳ６９に進みＮＯのときにはル
ーチンを終了させる。

Ｓ６９では、ピーク位置θＰＭＡＸを４５（圧縮上死点
に対応する）に設定してルーチンを終了させる。

次に、失火判定ルーチンを第９図のフローチャートに従
って説明する。

Ｓ７１では、ピーク位置θＰＭＡＸが４５か否かを判定
し、ＹＥＳのときにはピーク位置が圧縮上死点にあると
判断して３７３に進みＮＯのときにはＳ７５に進む。

３７２では、ピーク位置θＰＭＡＸにおける筒内圧力Ｐ
、、□とモータリング圧力ＰＭＯＴ、、、、との比ｑ　
（＝　ｐ　ｒ−ａｓｘ／　Ｐ　Ｍ　ＯＴ　ｉ＠ａｘ）を
演算する。

Ｓ７３では、演算された比ｑが所定値Ｃ（〜ｌ）以下か
否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ７４に進みＮｏのと
きにはＳ７５に進む。

Ｓ７４では、失火が発生したことを失火フラッグ＝１と
してＲＡＭ１９に記憶させる。

Ｓ７５では、失火の発生がないことを失火フラッグ＝０
としてＲＡＭ１９に記憶させる。

このようにして、失火判定を気筒毎に行う。

以上説明したように、圧縮上死点を略中心とする１２０
°のクランク角範囲で筒内圧力センサ１〜６により検出
された筒内圧力をバイアス量により補正すると共に、前
記クランク角範囲における未燃焼時のモータリング圧力
とピーク位置とを求めた後、筒内圧力とモータリング圧
力とピーク位置とに基づいて失火の判定を行うようにし
たので、失火時に対応するモータリング圧力と筒内圧力
とが比較されるため、失火の判定を高精度に行うことが
できる。また、筒内圧センサｌ〜６により検出された筒
内圧力をバイアス量により補正するようにしたので、各
気筒の筒内圧センサ１〜６の感度にばらつきがあっても
各気筒の真の筒内圧力を高精度に検出でき、もって失火
の判定を高精度に行える。

〈発明の効果〉本発明は、以上説明したように、筒内圧力検出手段の検
出値をバイアス量により補正すると共に、筒内圧力のピ
ーク位置とモータリング圧力とを求めそれらの値から失
火の判定を行うようにしたので、筒内圧力検出手段の感
度が異なっていても各気筒の失火の有無を高精度に検出
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図〜第１０図は同上のフロー
チャート、第１１図〜第１４図は同上の作用を説明する
ための図である。１〜６・・・筒内圧センサ　　−５・・・制御装置　　
１７・・・ＣＰＵ　　　１９・・・ＲＡＭ　　　２１・
・・クランク角センサ

Claims

【特許請求の範囲】

機関燃焼室の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、
機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と
、所定クランク角範囲のサンプリング期間において前記
筒内圧力検出信号をサンプリングするサンプリング手段
と、クランク角度毎の燃焼室容積を設定する燃焼室容積
設定手段と、設定されたサンプリング期間の燃焼室容積
と前記サンプリングされた筒内圧力検出信号に基づいて
当該筒内圧力検出信号のバイアス量を設定するバイアス
量設定手段と、設定されたバイアス量に基づいて、サン
プリングされた筒内圧力検出信号を補正し筒内圧力を求
める筒内圧力補正手段と、補正された筒内圧力若しくは
サンプリングされた筒内圧力に基づいて筒内圧力のピー
ク位置を判定するピーク位置判定手段と、補正された筒
内圧力と前記燃焼室容積とに基づいて未燃焼時のモータ
リングを予測するモータリング圧力予測手段と、判定さ
れたピーク位置と補正された筒内圧力とモータリング圧
力とに基づいて失火を判定する失火判定手段と、を備え
たことを特徴とする内燃機関の失火検出装置。