JPH06207551A - 内燃機関のミスファイヤ検出方法及び装置 - Google Patents

内燃機関のミスファイヤ検出方法及び装置

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JPH06207551A
JPH06207551A JP4244416A JP24441692A JPH06207551A JP H06207551 A JPH06207551 A JP H06207551A JP 4244416 A JP4244416 A JP 4244416A JP 24441692 A JP24441692 A JP 24441692A JP H06207551 A JPH06207551 A JP H06207551A
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torque
calculating
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crankshaft
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William R Ribbens
アール リベンス ウィリアム
Yuzo Kadomukai
裕三 門向
Giorgio Rizzoni
リッゾニー ジョージョ
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Hitachi Ltd
University of Michigan
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、機関動作が安定中、または
加速中、または減速中であろうとも連続的な、または間
欠的な機関ミスファイヤの何れをも実時間で、信頼でき
且つ価格的に効果的な手法で検出する改善された方法及
び装置を提供することである。 【構成】 クランクシャフトの角速度を測定してそれを
表すデータを含む電気信号を入手する段階と、電気信号
内のランダム誤差及び妨害の効果を最小にするためにデ
ータを濾波して濾波されたデータを入手する段階と、濾
波されたデータから導出されたＭ次元トルク非一様性ベ
クトルを計算する段階と、トルク非一様性ベクトルに基
づいて少なくとも１つの参照トルク値を計算する段階
と、所与の機関サイクル中にクランクシャフトの角速度
に基づいて少なくとも１つのシリンダによって与えられ
る指示トルクを推定する段階と、少なくとも１つの参照
値と指示トルクとを比較してミスファイヤ信号を入手す
る段階とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のミスファイヤ
を検出する方法及び装置に関し、具体的には機関のトル
ク非一様性を利用して内燃機関のミスファイヤを検出す
る方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、合衆国においては自動車排気放出
制御装置の性能が重要な課題になってきている。１９８
０年代の初期から合衆国内で販売された実質的に全ての
自動車には排気システムに３ウエイ触媒コンバータが装
備されてきた。この触媒コンバータを正しく機能させる
ために、典型的には車両には化学量論混合物（即ち空気
質量／燃料質量＝１４．７）を維持する燃料制御システ
ムも装備されている。
【０００３】自動車排気放出制御装置の長期性能は触媒
コンバータの物理状態によって強く影響される。不幸に
も、触媒コンバータはかなり多くの要因による再生不能
の破壊を受けやすい。触媒劣化を起こしそうな最大の原
因の１つは、機関のミスファイヤの発生である。ミスフ
ァイヤは、例えば点火が行われないかまたは燃料誤噴射
のために、１またはそれ以上の機関サイクルにわたって
１またはそれ以上のシリンダ内に燃焼が発生しない状態
である。機関ミスファイヤ状態の下では、燃焼しなかっ
た燃料及び空気が触媒内へポンプされ、その動作温度を
大きく上昇させる。この問題は、通常は高負荷、高速の
機関動作状態において最も過酷であり、数秒間のミスフ
ァイヤでも触媒温度を９００°Ｃ（１６５０°Ｆ）以上
に上昇させ、触媒を再生不能に破壊させる。今日の最も
進歩した触媒でも、一般的には９００°Ｃ以上で連続動
作させれば破壊は免れない。
【０００４】ミスファイヤを生じている車両を動作させ
ても（特に暖機中にミスファイヤが存在し、触媒が動作
温度に到達していない場合には）過大な放出をもたら
す。ミスファイヤを生じたサイクル中には機関のトルク
は低下するか、または全く得られないから、この点から
もミスファイヤが望ましくないことは明らかである。排
気放出システムの完全性は、その性能を車両上で絶えず
監視することによって維持することができる。１９８９
年にカリフォルニア州空気資源局が、１９９４年以降の
全ての新車にミスファイヤを検出できる車載監視装置を
装備することを要求する規則を通過させたのは、放出シ
ステム性能を監視することを意図しているのである。こ
れらの提唱された規則はＯＢＤＩＩとして知られ、同じ
ような連邦ＥＰＡ規則が制定されることになるかも知れ
ない。提唱された規則は、誤動作を識別する目的で、ど
のようなミスファイヤ状態（例えば、ランダムな、連続
する、等間隔の等々）に対しても適用される。
【０００５】ミスファイヤを検出する方法及び装置は種
々存在している。これらには、クランクシャフトの角速
度の変動の利用、酸素センサ波形パターンの変化の観
測、現在のノックセンサ概念を燃焼の欠如の“聴取”に
まで高めること、シリンダ圧変換器の設置、二次点火波
形パターンの解析、ミスファイヤ中の触媒温度を検出す
るための温度センサの使用、その他が含まれる。
【０００６】従来技術には、非接触クランクシャフト角
速度測定から導出したトルク測定に基づいてミスファイ
ヤを検出する多くの方法が存在している。ミスファイヤ
状態はこれらのトルク測定から検出される。これらのト
ルク測定方法は公知である。しかしながらこれらの各方
法は、価格的に効果的ではなく、ＯＢＤＩＩ規則が要求
している信頼できるミスファイヤ検出に関して若干の欠
陥を有している。
【０００７】例えば、合衆国特許 4,843,870号、 4,69
7,561号、及び 4,532,592号は各々、クランクシャフト
角速度をサンプルするためにディジタル技術を使用して
機関トルクを測定する方法を開示している。クランクシ
ャフト上の連続する固定角位置間の時間が、高周波数ク
ロックを使用して測定される。クランクシャフト角速度
ωi の１サンプルは次の関係から求められる。
【０００８】ωi ＝（θi −θi-1 ）／Δｔi 但し、θi 及びθi-1 はクランクシャフト角位置であ
り、Δｔi は時間間隔である。この角速度ディジタル測
定上の諸問題の１つは、ランダム（または擬似ランダ
ム）誤差が含まれることである。このディジタル方法に
は２つの誤差源が存在する。即ち、１）角位置の測定に
おけるランダムな変動、及び２）Δｔi を測定する際に
含まれるタイミング誤差である。第１の誤差はクランク
シャフト歯車のランアウトと、クランクシャフト歯車へ
のセンサの磁気結合の変動によってもたらされる。実際
のトルク測定では、これらの角速度測定はディジタルフ
ィルタによって濾波しなければならない。
【０００９】以上のように、クランクシャフト角速度の
ディジタル測定は、単にクランクシャフト角速度の測定
（最小のランダム誤差で）を求めるために、電子的な複
雑さが要求されるという欠陥を有している。更にこのデ
ィジタル方法は、角分離Δθ（Δθ＝θi −θi-1 ）に
よって影響される制限されたサンプリングレートを有し
ている。所望のサンプリングレートを達成し、Δθを測
定するために必要な精度を達成するように十分なカウン
ト数を得るためには、クロック周波数を極めて高くしな
ければならない。θi 及びΔｔi の決定精度は、ＲＰＭ
が高くなる程低下する。
【００１０】ディジタル方法の別の欠陥は、機関ダイナ
ミックスを取り扱うかなり厄介な方法である。クランク
シャフト角速度測定からトルクを計算するためには、往
復動成分（即ち、ピストン、連接棒）に関連する力を補
正する必要があることは以前から知られていた。これは
１９８６年２月にミシガン州アンアーバーのミシガン大
学の電気及びコンピュータ工学学部に提出されたＧ．リ
ッツォーニの物理学博士論文“内燃機関のダイナミック
スに関するモデル”に示されている。
【００１１】ミスファイヤ検出のためにトルク非一様性
を測定する従来の方法の別の欠陥はトルク非一様性の率
（index ）がランダムな変数であることを何等認めてい
ないことである。機関燃焼のランダムな性質が機関のト
ルク発生にランダムさをもたらしていることに関して
は、本願発明者が刊行したものを除いて従来の参考文献
で言及しているものはない。
【００１２】例えば合衆国特許 4,550,595号には４シリ
ンダ２ストローク／サイクル往復動内燃機関の瞬時指示
トルクを連続的に推定するアナログ回路をベースとする
方法が開示されている。この特許は、クランクシャフト
角速度の非接触連続時間測定に基づいてこのトルクを計
算する方法を教示している。往復動成分に関連する慣性
力がクランクシャフト角度ダイナミックスに及ぼす影響
を考慮に入れた正確な計算も教示されている。測定され
たトルクをシリンダ毎の性能測定に使用することは示唆
されておらず、またミスファイヤの監視に対するヒント
を与えてもいない。
【００１３】合衆国特許 3,789,816号には、ガソリンを
燃料とする往復動内燃機関のための閉じたループ燃料制
御システムが開示されている。この制御システムは“機
関の粗さ”（即ち、シリンダ毎の、及びサイクル毎のト
ルクの不均衡）を測定する計器が組込まれている。粗さ
信号はクランクシャフト角速度測定を電気信号処理によ
って得ている。この電気信号処理には往復動慣性力は斟
酌されていない。
【００１４】合衆国特許 4,292,670号には、ディーゼル
機関の動力及び圧縮平衡の両者または何れか一方を測定
する方法が開示されている。この方法は、スタータリン
グギアからの信号を得るために非接触センサを使用して
いる。ディジタル方法を使用して、極めて制限されたサ
ンプリングレートでクランクシャフト角速度の推定を得
ている。次いで、機関ダイナミックス内の往復動慣性力
を補償することなく動力行程中に機関が行う仕事を推定
する手段としてこの角速度測定を使用する。
【００１５】合衆国特許 4,197,767号には、ガソリンを
燃料とする内燃機関の暖機期間中の燃料制御方法が開示
されている。“機関の粗さ”を測定する方法が提供され
ている。この方法にはクランクシャフト角速度を測定す
るための非接触センサが組込まれている。電子信号処理
によって機関の粗さを表す信号を生成する。しかしなが
ら、往復動慣性補償には言及していない。更に、機関の
粗さ信号と実際の機関ミスファイヤとの間の関係に関す
る何等のヒントも示されていない。
【００１６】
【発明の概要】本発明の目的は、過渡的な機関動作中の
機関ミスファイヤを実時間で、信頼でき且つ価格的に効
果的な手法で検出する改善された方法及び装置を提供す
ることである。本発明の別の目的は、機関動作が安定
中、または加速中、または減速中であろうとも連続的
な、または間欠的な機関ミスファイヤの何れをも実時間
で検出する改善された方法及び装置を提供することであ
る。
【００１７】本発明の上述の目的、または他の目的を遂
行するために、複数の往復動成分と、少なくとも１つの
シリンダと、１つのクランクシャフトとを有する往復動
内燃機関のミスファイヤを検出する方法が提供される。
本方法は、クランクシャフトの角速度を測定してそれを
表すデータを含む電気信号を入手する段階と、電気信号
内のランダム誤差及び妨害の効果を最小にするためにデ
ータを濾波して濾波されたデータを入手する段階とを含
む。次いで濾波されたデータから導出されたＭ次元トル
ク非一様性ベクトルが計算される。このトルク非一様性
ベクトルに基づいて少なくとも１つの参照トルク値が計
算される。所与の機関サイクル中にクランクシャフトの
角速度に基づいて少なくとも１つのシリンダによって与
えられる指示トルクが推定される。最後に、少なくとも
１つの参照値と指示トルクとを比較してミスファイヤ信
号を入手する。
【００１８】一実施例では、少なくとも１つの参照値を
計算する段階が、少なくとも１つのシリンダのトルクの
加重平均を計算する段階を含む。代替として、またはこ
の段階への追加として、少なくとも１つの参照値を計算
する段階が、少なくとも１つのシリンダのトルクの算術
平均を計算する段階を含む。好ましくは、内燃機関が複
数のシリンダを有し、少なくとも１つの参照値を計算す
る段階が、複数のシリンダのトルクの加重平均を計算す
る段階を含む。代替として、またはこの段階への追加と
して、少なくとも１つの参照値を計算する段階が、複数
のシリンダのトルクの算術平均を計算する段階を含む。
【００１９】上記方法の各段階を実行する装置も提供さ
れる。本発明の目的、特色、及び長所は、以下の添付図
面に基づく本発明の実施例の詳細な説明から理解できる
であろう。
【００２０】
【実施例】添付図面を参照する。図１及び２は、角速度
の変動を利用して往復動内燃機関のミスファイヤを検出
する方法及び装置を示す。図１に示すように、この検出
には４つの考え得る方法が提供される。図２及び３に示
すクランクシャフト位置センサ２０は、出力信号Ｖs を
電子信号処理ユニット２２へ供給する。クランクシャフ
ト位置センサ２０としては、磁気誘導型、ホール効果
型、光学型等々、種々の構成が含まれよう。
【００２１】図３に示す実施例では、Ｍ個の等間隔に配
置された突起２６を有する強磁性ディスク２４がセンサ
２０に磁気的に結合されている。ディスク２４は内燃機
関のクランクシャフト２７と共に回転するように取り付
けられている。センサ２０のこの実施例では、センサ２
０は永久磁石２８を含み、その周囲にはコイル３０が巻
かれている。センサ２０とディスク２４との間隔と共に
磁気結合が変化するので、磁束リンケージはクランクシ
ャフト角θと共に周期的に変化する。この間隔は、図示
のように何れかの突起２６が、クランクシャフト軸３４
とコイル軸との中心線（ＣL ）３２に沿って対称的に位
置した時が最小である。コイル３０への磁束リンケージ
は、突起２６の何れかの対が中心線３２に対して対称的
に位置した時が最小である。周期的な磁束リンケージの
角周期は、Ｍをディスク２４上の突起２６の数として、
２π／Ｍラジアン（または、３６０／Ｍ度）である。
【００２２】クランクシャフト２７がその軸３４を中心
として回転すると、センサ２０はファラデーの法則に従
って出力電圧ｖs (t) を生成する。センサ電圧の瞬時周
波数ωs (t) と、クランクシャフト瞬時角周波数ω
c (t) とは以下のような関係にある。 ωs (t) ＝Ｍωc (t) （理想的モデル） ωs (t) ＝Ｍωc (t) ＋ｙ(t) （実際のモデル） 実際のモデルは、センサとディスク２４の突起２６との
結合の一様性の不完全さに対応付けられた擬似ランダム
プロセスである項ｙ(t) を含む。
【００２３】センサ出力からクランクシャフト角速度の
測定を得るには２つの別個の方法、即ち、１）アナログ
方法、２）ディジタル方法が存在する。１つのディジタ
ル方法では、センサ電圧の連続する０交差間の間隔τi
を測定する。各測定毎に、各速度の推定ωi が求められ
る。 ωi ＝２π／τi 理想
的関係 ωi ＝（２π＋δθi ）／（τi ＋δτi ） 実際
のモデル 実際のモデルでは、誤差δθi 及びδτi がそれぞれ以
下の原因によって発生する。
【００２４】δθi ＝ランアウト及び突起間隔の一様性
の不完全性による誤差。 δτi ＝時間間隔誤差。 ディジタル方法では、ωi の各推定内に３つの誤差源が
存在する。これらは、τi 測定に伴うタイミング誤差
と、歯間間隔及び磁気結合の両者または何れか一方の不
完全さに基づくδθi 内の誤差と、ランアウトに起因す
るδθi 内の誤差とであるが、これらはωi をディジタ
ル濾波することによって減少させることができる。しか
しながらランアウト誤差は、ミスファイヤ中の機関角速
度信号のスペクトルに重なるスペクトルを有する誤差信
号を生成し、一般にこれをωi の測定から分離すること
はできない。
【００２５】本発明のアナログ方法は好ましいものであ
り、図４に示してある。この方法はアナログ変換器３６
及び可変帯域通過フィルタ３８へアナログ周波数を印加
してωi に比例するアナログ電圧を得ている。可変フィ
ルタ３８は帯域通過フィルタであって、その通過帯域周
波数はクランクシャフト平均角速度（即ちＲＰＭ）に従
って調整されるので、このフィルタは変化する機関速度
に対して選択的に一定に留まる。この機関速度依存濾波
は、本発明のミスファイヤ検出方法の有効性にとって重
要である。何故ならば、これは実効的に全機関速度に対
して一定の信号対雑音比を提供し、また全機関速度にお
いて一定の実効信号帯域幅を提供するからである。他の
提案された方法に共通する欠陥の１つは、高速で正確な
検出を遂行できないことである。以下に説明する方法
は、機関速度が増加しても、たとえ機関の高速カムシャ
フト及び付属品の負荷がクランクシャフトの動的な運動
に複雑さを付加することが認められるとしても、僅かな
付加的な雑音が導入されるに過ぎないから、このような
制約を受けない。しかしながら、以下に２つの実施例に
関して説明する本発明の周波数領域アプローチの強さの
１つは、点火周波数を有するクランクシャフト速度の周
波数領域成分（燃焼事象に起因する）を上述の妨害事象
から分離し、全機関速度におけるミスファイヤの検出を
容易ならしめる能力である。
【００２６】以下に説明するように、これと同じことが
時間領域アプローチにおいても達成される。全機関速度
に一様に分布する角速度信号の高調波を除去する最適濾
波アルゴリズムによって、またミスファイヤプロセスは
機関点火周波数の低調波のみにエネルギを生成すること
から、時間領域アプローチは、カムシャフト負荷または
道路から誘導される動力伝達系路の励振のような要因に
よって誘導される付加的な震動が存在しても、ミスファ
イヤを確実に検出することもできる。
【００２７】本発明の別の長所は、ミスファイヤを発生
している（１または複数の）シリンダを個々に識別する
能力である。これは、いわゆる機関サイクル信号によっ
て達成される。この信号は各機関サイクル毎に（即ち、
４行程／サイクル機関では２回転毎に１回、２行程／サ
イクル機関では毎回転１回）生成される。典型的にはこ
の信号は、図２に示すように、機関カムシャフト４２上
の特定点において作動させられるセンサ４０によって生
成される。例えば、磁気センサをカムシャフト上の突起
に接して位置決めすることができる。この突起がセンサ
軸を通って回転する度に、電圧パルスが生成される。概要 実現に成功した本発明の３つの実施例のミスファイヤ検
出方法は、測定された機関角速度から各機関シリンダが
発生する相対トルクを推定できるアルゴリズムを必要と
し、第４の実施例では、角速度波形を直接使用してい
る。２つの実施例は、Ｍ次元非一様性ベクトルを得るの
は、角速度または機関トルク波形の何れかの極値をサン
プリングし、時間領域内で実現されている。残りの２つ
の実施例では、Ｍ次元非一様性ベクトルを得るために
は、角速度波形または機関トルク波形の何れかを、周波
数領域変換によって周波数領域に変換する必要がある。
以下の節では、時間領域方法及び周波数領域方法の両者
に関する原理を説明する。機関トルクの非一様性のＭ次
元ベクトルは、上述の実施例の何れによっても得ること
ができ、機関ミスファイヤをシリンダ毎に、及びサイク
ル毎に識別することが可能になる。方法１：時間領域 本節では、クランクシャフト角速度の測定に基づいて、
機関トルクの極値、または機関角速度波形の極値の何れ
かからなるＭ次元非一様性ベクトルを計算する好ましい
アルゴリズムを説明する。一般的には、機関トルク波形
の極値の方が機関ミスファイヤをより良く識別すること
が実験によって分かったので、以下の説明はトルク波形
の極値の計算に重点を置く。しかしながら、若干の環境
においては、角速度波形の極値もミスファイヤ検出に効
果的に使用することができる。
【００２８】前述の１９８６年２月にミシガン州アンア
ーバーのミシガン大学の電気及びコンピュータ工学学部
に提出されたＧ．リッツォーニの物理学博士論文“内燃
機関のダイナミックスに関するモデル”に示されている
ように、角速度波形からトルク波形を計算するために
は、機関回転組立体のダイナミックス及びピストン／連
接棒組立体の往復動運動の効果を斟酌する必要がある。
角速度から機関トルクを再構成する方法の原理は、クラ
ンクシャフトを加速する、従って測定される角速度に変
動を生じさせるトルクが２つの効果、即ち、i ）燃焼に
より生成される力及びii）往復動力、の重畳に起因する
という概念に基づいている。即ち、クランクシャフト２
７を加速する純機関トルクＴc ( θ) は、クランク角度
θの関数として以下のように表すことができる。
【００２９】Ｔc ( θ) ＝Ｔi ( θ) ＋Ｔr ( θ) ここにＴi ( θ) は燃焼力によって生成された指示トル
クであり、Ｔr ( θ) は往復動力によって生成された往
復動慣性トルクである。純機関トルクＴc ( θ)はクラ
ンクシャフト２７を加速させ、瞬時機関角速度ω（θ）
に振動を生じさせるので、角速度波形自体は３つの成分
からなることになる。第１の成分は、燃焼プロセスの結
果として発生する速度変動からなり、第２の成分は燃焼
により生じた力をクランクシャフトに伝えるクランク・
スライダ機構のジオメトリによる不可避の往復動慣性に
よるものであり、第３の成分は軸３４を中心とするクラ
ンクシャフト２７の振動を励振する共振、道路によって
誘導される震動、及び付属品負荷を含む何等かの他の力
によるものである。これら３つの全成分の純効果は、本
質的にランダム雑音からなるものと見られる。次式は細
分を示す。
【００３０】
【数１】
【００３１】前述のＧ．リッツォーニの論文に示されて
いるように、機関指示トルクＴi (θ) の推定は、先ず
クランクシャフト、はずみ車、調波ダンパ、伝達装置及
び動力伝達系路からなる回転組立体のダイナミックスを
考えることによって、機関角速度ω（θ）から求めるこ
とができる。回転組立体のダイナミックスは、ここでは
回転組立体のインパルス応答ｈ（θ）によって指示さ
れ、機関回転組立体のインパルス応答と共に純機関トル
クＴc ( θ) をコンボリューションすることによって与
えられる。
【００３２】ω（θ）＝Ｔc ( θ) ＊ｈ（θ） 上記参照文献は、ω（θ）の測定からＴc ( θ) を求め
るために、上記関係を如何にして反転させるかを教示し
ている。機関トルクＴc ( θ) が分れば、燃焼力によっ
て発生される指示トルクはＴc ( θ) からＴr ( θ) を
差し引くことによって求めることができる。
【００３３】Ｔi ( θ) ＝Ｔc ( θ) −Ｔr ( θ) 往復動慣性トルク補正項は、クランク角の既知の関数ｆ
（θ) と、往復動部分の等価質量と、平均機関速度の自
乗との積に等しい。関数ｆ（θ) は往復動組立体のジオ
メトリによって決定され、所与の機関分類に対して事前
に計算することができる。往復動慣性トルクに関する近
似式は、４シリンダ・インライン機関形態については次
式によって与えられる（種々の形態の６シリンダ及び８
シリンダ機関のための対応式も求めることができる）。
指示トルクを推定する場合、上式を使用する近似で十分
である。
【００３４】
【数２】
【００３５】関数ｆ（θ) の値は、任意の機関速度にお
ける往復動慣性トルクをプロセッサに計算させるため
に、事前に計算して表内に記憶させておくことができ
る。以上に概述した手順によって求められる指示トルク
の推定が、説明中のミスファイヤ検出方法の基礎をなし
ているのである。Ｔi ( θ) は燃焼力に直接関係付けら
れているから、瞬時Ｔi ( θ) 波形を知ることによって
正常燃焼なのか、または異常燃焼が発生しているかを決
定することができ、従って機関ミスファイヤを検出する
ことができる。しかしながら、測定された速度波形には
ランダム成分
【００３６】
【外１】
【００３７】が存在しているために、指示トルクの推定
はランダム誤差によって計算される。本発明の１つの目
的は、後節で説明するような統計的決定理論を使用する
ことによって、このようなランダム誤差の効果を最小に
することである。トルク非一様性測定は、図６に示すよ
うにトルク波形の極値のサンプルから導出される。一
方、図７は典型的なトルクベクトルデータを示す。
【００３８】図６では、トルクＴi ( θ) はクランクシ
ャフト角θの関数として表されている。各サイクルは、
特定のシリンダが生成したトルクを表している。極値に
おいてＴi ( θ) をサンプルすることによって、非一様
性の本質的な特色は保持される。これは、燃焼事象間の
トルク波形の形状はクランク角の関数としての燃焼圧
と、機関のクランク・スライダジオメトリとによって決
定されるから、真である。クランクシャフト角及び極値
における対応付けられたトルクは次のように名付ける。
【００３９】θn ＝シリンダｎに関連する極大値に対す
るクランクシャフト角 θn ＝シリンダｎに関連する極小値に対するクランクシ
ャフト角 Ｔn ＝Ｔi ( θn ) Ｔn ＝Ｔi ( θn ) ｎ＝１，２，．．．Ｎ これらの値が各機関サイクル毎に求められ、Ｍ次元ベク
トルが計算される。但し好ましい実施例においてはＭ＝
２Ｎであり、添上字 Tはベクトルの配置行列を表す。
【００４０】Ｔ T ＝〔Ｔ1 ，Ｔ1 ，．．．Ｔn ，Ｔn 〕 ２Ｎ成分の平均値Ｔavは次式から求められる。
【００４１】
【数３】
【００４２】トルク非一様性を表す２Ｎ次元ベクトルが
計算される。ｎ ＝Ｔ−Ｔ avｕ T ここに、ｕ T ＝〔１，−１，１，−１，．．．〕は２Ｎ
次元ベクトルである。トルク極値のＭ次元ベクトル（こ
の実施例ではＭは２Ｎに等しく、Ｎはシリンダ数を表
す）ｎ ＝Ｔ−Ｔ avｕ は、後に簡単に説明するように、ミスファイヤ状態にあ
る（１または複数の）シリンダを極めて効果的に分離す
るために使用することができる。方法２：周波数領域 本節においては、各サイクル中に各シリンダが発生する
相対指示トルクのスペクトル内容からなるＭ次元非一様
性ベクトルを計算するための好ましいアルゴリズムに関
して説明する。図１の流れ図によれば、２つの実施例が
考えられる。第１は、前節において説明したようにして
計算された時間領域指示トルク波形を、周波数領域変換
を使用して周波数領域等価に変換する。第２の実施例で
は、測定された角速度波形に周波数領域変換を直接適用
し、次いで、後に簡単に説明するように、周波数領域内
で各シリンダが発生した指示トルクを計算する。これら
の方法の何れかの結果が、ミスファイヤ検出のための統
計的決定アルゴリズムに使用できるＭ次元トルク非一様
性ベクトルである。周波数領域方法は、個々のシリンダ
のトルク情報を回復する、従ってミスファイヤを検出す
る上でより一層効果的であり得る。
【００４３】λが角周波数（これはクランク角と円錐的
に共役である）を表すものとし、
【００４４】
【外２】
【００４５】が、例えば多数のアナログ速度波形のサン
プルに対して遂行される離散フーリエ変換（ＤＦＴ）の
ような、クランク角から角周波数領域への変換を表すも
のとする。使用される記数法は以下の通りである。
【００４６】
【数４】
【００４７】ここにω( θn ) はθ＝θn においてサン
プルされたアナログ角速度波形のサンプルされたバージ
ョンである。便宜のために以下に再掲する前述のＧ．リ
ッツォーニの論文に示されている機関トルクと機関角速
度との間の関係式 ω（θ）＝Ｔc ( θ) ＊ｈ（θ） は、以下の式 Ω（λ）＝Ｔc （λ）Ｈ（λ） に従って線形システムの公知のコンボリューション特性
によって周波数領域においても表すことができる。但
し、Ｈ（λ）は機関回転ダイナミックスの周波数応答で
あり、所与の機関分類に対して実験的に測定することが
できる。この関係に基づいて、周波数領域機関トルクＴ
c （λ）は次式から計算することができる。
【００４８】Ｔc （λ）＝Ω（λ）Ｈ-1（λ） 従って、周波数領域指示トルクは次式に従って計算する
ことができる。 Ｔi （λ）＝Ｔc （λ）−Ｔr （λ） ここに、Ｔr （λ）は時間領域往復動慣性トルクＴ
r （θ）の周波数領域変換
【００４９】
【数５】
【００５０】によって求められる。機関の回転、及びク
ランク角θの関数としての燃焼力の性質が周期的である
ために、ω（θ）、Ｔr （θ）、Ω（λ）及びＴ
r （λ）のスペクトルは、周波数領域変換（例えばＤＦ
Ｔ）によって正確に計算することができる。更に、前述
のＧ．リッツォーニの論文に示されているように、燃焼
プロセス内の殆どのエネルギは機関点火周波数（以下に
λf で表す）に集中している。従って、各シリンダ毎の
指示トルクの計算は、もし単一周波数λf において遂行
されるならば、極めて簡略化されることになる。
【００５１】 Ｔi （λf ）＝Ｔc （λf ）−Ｔr （λf ） ＝Ω（λf ）Ｈ-1（λf ）−Ｔr （λf ） 従って、各シリンダが点火周波数で発生する指示トルク
の回復は、離散クランク角θn でサンプルされた角速度
波形の周波数領域変換（例えばＤＦＴ）を計算すること
によって遂行することができる。但しサンプリングはク
ランク角位置に同期して遂行され、周波数領域変換は周
波数λf においてのみ行われ、次いでλfにおいて評価
された機関回転組立体の周波数応答の逆数と、これもま
たλf において評価された周波数領域往復動慣性トルク
に対する補正とが乗ぜられる。この方法の明白な長所
は、ω（θ）の周波数成分を計算し、Ｔr （θ）の単一
周波数成分を表内へ記憶させるだけでよいことである。
この場合、Ｎをシリンダの数として、Ｍ＝Ｎである。し
かしながら、もし望むならば、機関点火周波数λf の高
調波及び低調波からなる複数の周波数成分を考慮するこ
とによって、同一の目的を達成することができる。後者
の場合、ＭはＮの整数倍であって、各シリンダ毎の指示
トルクを表すのに使用される周波数成分の数によって決
定される。
【００５２】本方法のさらなる実施例は、前節で説明
し、式 Ｔi ( θ) ＝Ｔc ( θ) −Ｔr ( θ) で表される時間領域方法に従って計算された指示トルク
を、離散指示トルクシーケンスＴi （θn ）を得るため
に離散クランク角間隔θn で指示トルク波形Ｔi( θ)
をサンプルした後に、周波数領域変換によって周波数領
域等価Ｔi （λ）に変換することからなる。得られた周
波数領域指示トルクＴi （λ）も、上述のトルク非一様
性のＭ次元ベクトルの基となる。
【００５３】上記各実施例によって各機関シリンダ毎に
計算された指示トルクの値はトルク不一様性のＭ次元ベ
クトルを形成し、次節で説明するように、機関ミスファ
イヤを検出するための統計的決定アルゴリズムに使用す
ることができる。本節において説明した改善されたミス
ファイヤ検出方法を図９に示す。上述の方法では、瞬時
指示トルクは、サンプルされたクランクシャフト瞬時角
速度ω（θn ）の測定に基づいて周波数領域において推
定される。
【００５４】
【数６】
【００５５】上述したように、周波数領域方法は、機関
角速度信号の周波数領域変換、例えば
【００５６】
【数７】
【００５７】を計算することを含む。本発明では、角速
度は以下のように変形される。
【００５８】
【数８】
【００５９】次いで、この変形された角速度シーケンス
に対してウィンドウｗ（θn ）を適用し、ウィンドウさ
れた角速度シーケンス
【００６０】
【数９】
【００６１】ここに、ｗ（θn ）は選択のウィンドウ関
数である。ウィンドウ関数の選択は、周知のディジタル
信号処理基準を使用して、且つミスファイヤの検出にお
いて最適性能を与えるウィンドウに関してなされる。ウ
ィンドウ関数に関してはハミング、ハニング、三角等多
くの選択が可能である。
【００６２】次いでウィンドウ関数の周波数領域変換が
計算される。例えば
【００６３】
【数１０】
【００６４】次いで上述のようにしてＭ次元トルク非一
様性ベクトルが計算される。サンプルされた機関角速度
信号から平均機関角速度を除去することによって、周波
数領域方法を更に改善することが可能である。 ω″（θn ）＝ωac 2 （θn ） 次いで、上述のようにこの入力データをウィンドウし、
次式が求められる。
【００６５】
【数１１】
【００６６】ミスファイヤ検出 もし所与のサイクル中に機関が発生するトルクが絶対的
に一様であれば、ｎはＭ次元ナルベクトルであろう。実
際には燃焼が循環的に変化すること、及びミスファイヤ
（もし存在すれば）によって、ｎは決してナル（null）
ベクトルではない。トルク非一様性を表し、且つミスフ
ァイヤを検出するためのメトリックｎ（トルク非一様性
指標またはメトリックと呼ぶ）が計算される。このメト
リックは、トルクの生成に際して何等かの非一様性によ
ってもたらされる理想機関性能からの偏差を示すベクト
ルのノルムを評価することによって計算される。
【００６７】ミスファイヤの存在を検出する目的から
は、どのようなＬp ノルムでも十分であるが、最も一般
的には次の２つを選択する。 ｎ＝‖ｎ‖１ Ｌ1 ノルム ｎ＝‖ｎ‖２ Ｌ2 ノルム 何れのｎのノルムもミスファイヤを検出するには十分で
あるが、より効率的に計算できることからＬ1 ノルムの
方が好ましい（Ｌ1 ノルムは自乗及び平方根の演算を必
要とせず、整数算術フォーマットで計算でき、従って車
上計算及びミスファイヤ検出を容易にする）。
【００６８】ミスファイヤの検出は統計的仮説試験法で
行われる。図８は、２つの仮説の下でのランダム変数ｎ
の確率密度関数のグラフである。 Ｈ0 ：正常機関動作 Ｈ1 ：１つのシリンダにおいてミスファイヤ（必ずしも
各サイクル毎に同一である必要はない） 図８の左側の分布は、正常機関動作に対するランダム変
数ｎのランダム変動の統計を表す。この分布は正常な燃
焼の循環的変化性によってもたらされたものである。右
側の分布は、各機関サイクルにおける１つのミスファイ
ヤの事象の統計に対応する。この分布はどのシリンダが
ミスファイヤしたかには関係なく同一である。単一のミ
スファイヤを起こすシリンダの数はサイクル毎にランダ
ムに変化し得る。
【００６９】ミスファイヤの検出は、統計的決定理論に
従う種々の基準に基づくことができる。
【００７０】
【数１２】
【００７１】特に簡単な試験の１つを各機関サイクル毎
の非一様性指標ｎに適用することができる。このしきい
値の特定の選択は、偽警報と検出失敗とに等費用を割り
当てることに対応する。
【００７２】本実施例では、ミスファイヤ検出のための
以下の基準が適用される。
【００７３】
【数１３】
【００７４】実際の実験データから、典型的な機関の誤
差率は０．５％より小さい。この率ならば誤差に対する
確信レベルは９９％より大きい。上述の非一様性メトリ
ックの計算は、ミスファイヤ状態の発生を検出するため
に利用される。このような状態が検出されると、問題は
障害を生じた（１または複数の）シリンダを識別するこ
とに移る。
【００７５】各ミスファイヤパターンは、特定のベクト
ルｎ k を特徴とする。ここに指標ｋはミスファイヤリン
グパターンの型に対応する。例えば、ｋ＝０は“ミスフ
ァイヤ無し”に対応し、ｋ＝１は“第１シリンダにおい
てミスファイヤ”に対応し、ｋ＝３，１は“第３及び第
１シリンダにおいてミスファイヤ”に対応しよう。以上
のように、各ミスファイヤ状態は独特なベクトルシグネ
ーチャ特性を呈する。図５の（ａ）乃至（ｄ）は、Ｖ−
６機関内の１つの、及び２つのシリンダにおける幾つか
のミスファイヤシグネーチャ即ち波形を示すものであ
り、ミスファイヤはそれぞれ、ｎと、ｎ及びｎ＋１と、
ｎ及びｎ＋２と、ｎ及びｎ＋３のシリンダにおいて発生
している。これらの図は実際の機関データから得たもの
である。上述したアルゴリズムは図５の（ａ）乃至
（ｄ）に示したサンプルされた速度波形を極値の２Ｎベ
クトルに変換する。
【００７６】各ベクトルｎ k は２Ｎ次元ユークリッド空
間内に１つの点を生成する。この空間内に極めて多くの
ミスファイヤ状態を表すことができる。パターン認識問
題は、既知のミスファイヤパターンを与えて、どの点が
観測された極値のベクトルに最も近いかを（正常メトリ
ックに基づいて）決定することからなる。観測と、２Ｎ
空間内の各点との距離は、直交投影の原理に従って、最
短ベクトルによって表される。この距離δを以下のよう
にベクトル形状で定義するものとする。
【００７７】δ k ＝ｎ k −ｎ ここに、ｎは特定の機関サイクルに対応する観測された
極値のベクトルである。これで、ミスファイヤ中のシリ
ンダの識別はδk のノルムを計算すること（どのＬp ノ
ルムでも十分である）と、最小値
【００７８】
【外３】
【００７９】を見出すこととに縮小される。この最小値
は“最も近い近隣”を指示するから、ミスファイヤの最
も考えられる原因である（１または複数の）シリンダを
分離する。生産車両に対して遂行された実験で、もしこ
の最も近い近隣分類法が機関速度データの単一サイクル
の基準として実行されるならば、１，０００サイクルに
付き３回の不正確分類の誤差率で正確な分類がなされる
ことが確かめられた。もし２連続サイクルの平均を計算
すれば、我々の実験では５，０００サイクルのサンプル
空間にわたって０誤差が得られた。各シリンダの指示トルク 各シリンダの指示トルクは点火後の燃焼プロセスに特色
が現れ、プロセスの重要部分は各シリンダの膨張行程の
早期段階で発生する。換言すれば、１つの機関サイクル
は、機関サイクルの始まり、即ち第１シリンダの上側死
点（ＴＤＣ）からシリンダの数毎に分割され、指示トル
クは主として各シリンダ燃焼に基づく各分割現象の中で
発生する。各シリンダの指示トルクを推定する方法は、
この考えに基づいている。即ち、もし離散フーリエ変換
（ＤＦＴ）を各分割内の指示トルクに適用すれば、各分
割内の指示トルクの第１高調波は各シリンダ内の燃焼を
表す。これらの大きさは各燃焼に基づく指示トルクの交
流成分を表すが、指示トルクの交流成分と直流成分との
間の関係に基づいて、直流成分も推定されよう。
【００８０】ミスファイヤを生じたシリンダを分離する
ために、Ｎ最小値及びＮ最大値（Ｎはシリンダの数を表
す）を含む機関速度変動の２Ｎ次元ベクトルと、最小値
及び最大値の各対の振幅を取る。各振幅は、その関連シ
リンダの指示トルクを表す。この方法と、良く設計され
たアナログ帯域通過フィルタ（関心の無い他の周波数成
分を除去し、極値を明確にする）との組合わせによっ
て、マイクロプロセッサの計算負荷を減少させることが
できる。この方法の特色は、この方法がアナログフィル
タでは減衰しなかった雑音に強いことである。シリンダ
数の２倍以上の極値が存在しても、この方法によって処
理される各シリンダの指示トルクの大きさは雑音の影響
を受けない。ミスファイヤ検出 時間領域方法または周波数領域方法の何れかに従って得
たトルク非一様性ベクトルＴを計算する手段の説明か
ら、急速な加速または減速に対して、または間欠ミスフ
ァイヤに対して改善されたミスファイヤ検出手段が考え
られる。これらの改善は、所与の機関サイクル中のある
シリンダ内のトルクと、複数の先行サイクル中の、また
はＮ先行サイクルの加重平均中のそのシリンダのトルク
の加重平均とを比較する形状である。
【００８１】図１の第３のミスファイヤ検出経路では、
指示トルクの参照の大きさまたは値が、以下に説明する
ようにしてトルク非一様性ベクトルから計算される。以
下に説明するように、動作条件に依存して２つの参照の
大きさが計算される。過渡状態においてミスファイヤを
検出するためには、加重平均が先行燃焼に基づく指示ト
ルクの大きさにより近い値を有していることから、単純
な算術平均よりは加重平均の方が好ましい。図１０は、
加速と考えられる大きさが増加して行く指示トルクを示
す。図１１は、各シリンダの指示トルクの大きさを示
す。破線は第１シリンダから第８シリンダまでの算術平
均を表し、点線は同一シリンダの加重平均を表す。これ
らの平均は以下のように与えられる。
【００８２】
【数１４】
【００８３】ここに、 ＴN ＝先行Ｎシリンダの指示トルクの平均、 ｜Ｔk ｜＝ｋ番目のシリンダの指示トルクの平均、 ａk ＝｜Ｔk ｜に対する重み であって、更に、 ａk ＝１／Ｎ ＝算術平均の場合 （ｂ） ａk ＝１／２N-k+1 ＝加重平均の場合 （ｃ） である。
【００８４】加重平均の方が、算術平均よりも、第８シ
リンダ（先行燃焼がそこで発生している）の大きさによ
り近い値を示している。重みの配列は、機関の加速及び
減速特性または特定の目的に従って種々の手法で選択す
ることができる。例えば、もしより速い加速に追随させ
るのであれば、先行シリンダにより重い重みを使用する
ことができ、またもし各シリンダ間の変動を無視する必
要があれば、殆ど均一の重みを使用すればよい。
【００８５】この改善されたミスファイヤ検出方法で
は、指示トルクの大きさに２種類の平均が使用されてい
る。一方は若干の先行シリンダの平均であり、他方は若
干の先行機関サイクルにわたる各シリンダ毎の平均であ
る。前者はミスファイヤを生じたシリンダを検出するた
めの正常燃焼の指標として使用され、後者は前者と組合
わせて間欠ミスファイヤを連続ミスファイヤから区別す
るために必要である。
【００８６】便宜上、前者を“全シリンダ平均”と呼
び、後者を“各シリンダ平均”と呼ぶこととする。加重
平均法は“全シリンダ平均”及び“各シリンダ平均”を
計算するために使用される。先行Ｎシリンダの“全シリ
ンダ平均”は、式（ａ）及び（ｃ）によって計算するこ
とができる。ｊ番目のシリンダの先行Ｌ機関サイクルの
“各シリンダ平均”は以下のように与えられる。
【００８７】
【数１５】
【００８８】ここに、 ＴL （ｊ） ＝ｊ番目のシリンダの先行Ｌ機関サイク
ルの“各シリンダ平均”、 ｜Ｔk （ｊ）｜＝ｊ番目のシリンダの先行Ｌ機関サイク
ルにおける指示トルクの大きさ、 ａk ＝１／２L-k+1 ＝｜Ｔk （ｊ）｜に対する重み
（ｅ） である。
【００８９】間欠ミスファイヤを連続ミスファイヤから
区別するために指示トルクの２種類の平均を如何に使用
するかを、シミュレーションによって示すために、第２
サイクルに第８シリンダにおいてミスファイヤが発生し
ている８シリンダ機関の２機関サイクルの指示トルクの
大きさを準備した。各シリンダ毎の指示トルクの大きさ
に若干の変動を設定してあり、簡略化のために、第１サ
イクル以前の各シリンダの指示トルクの大きさは一様で
あるものとしてある。
【００９０】図１２において、実線は各シリンダの第１
サイクルにおける指示トルクの大きさを表し、破線は第
１サイクルの第１シリンダから始まり第２サイクル内へ
続く“全シリンダ平均”を表す。各シリンダのトルクの
大きさと、“全シリンダ平均”トルクとの差は極めて小
さく、従ってミスファイヤは発生していないものと判定
する。
【００９１】図１３は、第２サイクルにおける“各シリ
ンダ平均”及び“全シリンダ平均”の指示トルクの大き
さを示す。第８シリンダの指示トルクの大きさが“全シ
リンダ平均”の指示トルクの大きさに比して小さくなっ
ていることから、第８シリンダにおけるミスファイヤを
検出することができる。ミスファイヤが発生しているか
否かを判定するためにしきい値が設定されているが、こ
れらのしきい値の値は各応用の目的に大きく依存し、シ
ステムの特定設計内で容易に決定される。
【００９２】図１４は、第２サイクルにおける指示トル
クの大きさと、第１サイクルまでの各シリンダ平均とを
示す。第８シリンダにおける２本の線の差も大きい。こ
れは、第２サイクルまでは第８シリンダにおいてミスフ
ァイヤは発生していないが、第２サイクルに第８シリン
ダにおいて間欠ミスファイヤが発生したことを意味して
いる。もし第８シリンダにおけるミスファイヤが継続す
れば、該シリンダ内の２本の線の差は小さくなり始め、
図１５に示すように、間欠ミスファイヤは連続ミスファ
イヤに変化する。
【００９３】この改善された方法及び装置は、機関の動
作が安定していても、加速中であっても、または減速中
であっても、連続ミスファイヤまたは間欠ミスファイヤ
の何れのミスファイヤをも検出する。以上に本発明を特
定の実施例に関して説明したが、使用した用語は説明に
必要な語として使用したまでであって、本発明がこれら
の用語に制限されるものではないことを理解されたい。
【００９４】明らかに、上述した説明から本発明に多く
の変更及び変形が可能である。従って、例示したもの以
外にも特許請求の範囲内で本発明を実現することは可能
であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法のブロック線図である。
【図２】本発明の装置のブロック線図である。
【図３】本発明に使用されるクランクシャフト位置セン
サの概要図である。
【図４】クランクシャフトの角速度に比例するアナログ
電圧を入手する装置の一部のブロック線図である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、種々の型のミスファイヤ
状態に関連する角速度波形を示すグラフである。
【図６】トルク波形をその極値のサンプルと共に示すグ
ラフである。
【図７】典型的なトルクベクトルデータのグラフであ
る。
【図８】正常な機関動作の下でのランダム変数ｎと、１
つのシリンダ内のミスファイヤの確率密度関数のグラフ
である。
【図９】本発明の改良された方法の流れ図である。
【図１０】加速中の指示トルク波形のグラフである。
【図１１】加速中の各シリンダ内の指示トルクと、２種
類の平均（即ち、図１０の波形を処理したもの）のグラ
フである。
【図１２】指示トルクの大きさと、全シリンダ平均（第
１サイクルにおける）のグラフである。
【図１３】指示トルクの大きさと、第８シリンダに間欠
ミスファイヤを生じた場合の全シリンダ平均（第２サイ
クルにおける）のグラフである。
【図１４】第２サイクルにおける指示トルクの大きさ
と、第８シリンダに間欠ミスファイヤを生じた第１サイ
クルまでの各シリンダ平均のグラフである。
【図１５】指示トルクの大きさと、第８シリンダに連続
ミスファイヤを生じている場合の各シリンダ平均のグラ
フである。
【符号の説明】
２０ クランクシャフト位置センサ ２２ 電子信号処理ユニット ２４ 強磁性ディスク ２６ 突起 ２７ クランクシャフト ２８ 永久磁石 ３０ コイル ３２ クランクシャフト軸 ３４ 中心線 ３６ アナログ変換器 ３８ 可変帯域通過フィルタ ４０ センサ ４２ カムシャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｐ 17/00 Ｆ Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ 7324−2Ｇ (72)発明者 門向 裕三 茨城県新治郡千代田町大字下稲吉2625−３ −13−302 (72)発明者 ジョージョ リッゾニー アメリカ合衆国 オハイオ州 43235 ワ ージングトン オレンタンギー ロード 8100

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の往復動成分と、少なくとも１つの
    シリンダと、１つのクランクシャフトとを有する往復動
    内燃機関のミスファイヤを検出する方法であって、 クランクシャフトの角速度を測定してそれを表すデータ
    を含む電気信号を入手する段階と、 電気信号内のランダム誤差及び妨害の効果を最小にする
    ためにデータを濾波して濾波されたデータを入手する段
    階と、 濾波されたデータから導出されたＭ次元トルク非一様性
    ベクトルを計算する段階と、 トルク非一様性ベクトルに基づいて少なくとも１つの参
    照トルク値を計算する段階と、 所与の機関サイクル中にクランクシャフトの角速度に基
    づいて少なくとも１つのシリンダによって与えられる指
    示トルクを推定する段階と、 少なくとも１つの参照値と指示トルクとを比較してミス
    ファイヤ信号を入手する段階とを具備することを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項２】 推定段階が、角速度の電気信号表示に対
    して離散フーリエ変換を適用し、少なくとも１つのシリ
    ンダ内のシリンダ点火周波数における燃焼を表す指示ト
    ルクの第１高調波を入手する段階を含む請求項１に記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つの参照値を計算する段階
    が、少なくとも１つのシリンダのトルクの加重平均を計
    算する段階を含む請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの参照値を計算する段階
    が、少なくとも１つのシリンダのトルクの算術平均を計
    算する段階を含む請求項１または請求項３に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 内燃機関が複数のシリンダを有し、少な
    くとも１つの参照値を計算する段階が、複数のシリンダ
    のトルクの加重平均を計算する段階を含む請求項１に記
    載の方法。
  6. 【請求項６】 内燃機関が複数のシリンダを有し、少な
    くとも１つの参照値を計算する段階が、複数のシリンダ
    のトルクの算術平均を計算する段階を含む請求項１また
    は請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 Ｍ次元トルク非一様性ベクトルを計算す
    る段階が、指示トルク信号を入手するために往復動慣性
    力を含む適切な機関ダイナミックスを斟酌しつつクラン
    クシャフト角速度に基づいて少なくとも１つのシリンダ
    によって与えられる指示トルクを推定する段階を含む請
    求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 クランクシャフト角位置と同期するある
    サンプリングレートでデータをサンプルしてサンプルさ
    れたデータを入手する段階と、 サンプルされたデータをウィンドウイングしてウィンド
    ウされたデータを入手する段階とをも具備し、ウィンド
    ウされ且つ濾波されたデータからトルク非一様性ベクト
    ルを導出し、そして計算段階がウィンドウされ且つ濾波
    されたデータを周波数領域等価に変換する段階を含む請
    求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 複数の往復動成分と、少なくとも１つの
    シリンダと、１つのクランクシャフトとを有する往復動
    内燃機関のミスファイヤを検出する装置であって、 クランクシャフトの角速度を測定してそれを表すデータ
    を含む電気信号を入手する手段と、 電気信号内のランダム誤差及び妨害の効果を最小にする
    ためにデータを濾波して濾波されたデータを入手する手
    段と、 濾波されたデータから導出されたＭ次元トルク非一様性
    ベクトルを計算する手段と、 トルク非一様性ベクトルに基づいて少なくとも１つの参
    照トルク値を計算する手段と、 所与の機関サイクル中にクランクシャフトの角速度に基
    づいて少なくとも１つのシリンダによって与えられる指
    示トルクを推定する手段と、 少なくとも１つの参照値と指示トルクとを比較してミス
    ファイヤ信号を入手する手段とを具備することを特徴と
    する装置。
  10. 【請求項１０】 推定手段が、角速度の電気信号表示に
    対して離散フーリエ変換を適用手段階を含む請求項９に
    記載の装置。
  11. 【請求項１１】 少なくとも１つの参照値を計算する手
    段が、少なくとも１つのシリンダのトルクの加重平均を
    計算する手段を含む請求項９に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つの参照値を計算する手
    段が、少なくとも１つのシリンダのトルクの算術平均を
    計算する手段を含む請求項９または請求項１１に記載の
    装置。
  13. 【請求項１３】 内燃機関が複数のシリンダを有し、少
    なくとも１つの参照値を計算する手段が、複数のシリン
    ダのトルクの加重平均を計算する手段を含む請求項９に
    記載の装置。
  14. 【請求項１４】 内燃機関が複数のシリンダを有し、少
    なくとも１つの参照値を計算する手段が、複数のシリン
    ダのトルクの算術平均を計算する手段を含む請求項９ま
    たは請求項１１に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 Ｍ次元トルク非一様性ベクトルを計算
    する手段が、指示トルク信号を入手するために往復動慣
    性力を含む適切な機関ダイナミックスを斟酌しつつクラ
    ンクシャフト角速度に基づいて少なくとも１つのシリン
    ダによって与えられる指示トルクを推定する手段を含む
    請求項９に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 クランクシャフト角位置と同期するあ
    るサンプリングレートでデータをサンプルしてサンプル
    されたデータを入手する手段と、 サンプルされたデータをウィンドウイングしてウィンド
    ウされたデータを入手する手段とをも具備し、ウィンド
    ウされ且つ濾波されたデータからトルク非一様性ベクト
    ルを導出し、そして計算手段がウィンドウされ且つ濾波
    されたデータを周波数領域等価に変換する手段を含む請
    求項９に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 濾波手段が、アナログフィルタを含む
    請求項９に記載の装置。
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