JPH07269407A - エンジンの失火検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目標空燃比変化時等に失火の誤判定をせず、
失火の発生を確実に検出することができるエンジンの失
火検出装置を提供する。 【構成】 エンジンＣＥにおいては、コントロールユニ
ット１３によって、リニアＯ₂センサ９の応答遅れが補
償された修正目標空燃比が演算され、この修正目標空燃
比と、リニアＯ₂センサ９によって検出された空燃比(検
出空燃比)との間の偏差が所定値以上のときに、エンジ
ンＣＥに失火が発生していると判定され、失火の発生が
確実に検出される。また、リニアＯ₂センサ９の応答遅
れが補償されているので、目標空燃比が変化したときで
も修正目標空燃比と検出空燃比との間にずれないし偏差
が発生せず、失火の誤判定が起こらず、失火判定の精度
が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの失火の有無
を判定するエンジンの失火検出装置、及びエンジンの失
火の有無の判定を行った上で該判定に基づいて爾後にお
ける失火の発生を防止するエンジンの失火検出装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用の燃料噴射式エンジン
においては、基本的には空燃比(Ａ／Ｆ)が所定の目標空
燃比(例えば、Ａ／Ｆ＝１４.７)となるように、吸入空
気量とエンジン回転数とに応じて、すなわち吸気充填効
率に応じて燃料噴射弁の燃料噴射量(噴射パルス幅)が設
定されるようになっている。しかしながら、このように
空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を設定して
も、燃料噴射弁の噴射特性のばらつきあるいは噴射特性
の経時変化等により、実際には空燃比が目標空燃比に一
致しないことがある。

【０００３】そこで、一般に燃料噴射式エンジンにおい
ては、排気ガス中のＯ₂濃度を検出するリニアＯ₂センサ
を設け、通常の運転領域ではリニアＯ₂センサによって
検出される排気ガス中のＯ₂濃度から把握される空燃比
(以下では、これを便宜上リニアＯ₂センサによって検出
される空燃比又は検出空燃比という)の目標空燃比に対
する偏差に応じて該偏差をなくすように燃料噴射弁の燃
料噴射量を補正するといった空燃比のフィードバック制
御を行うようにしている。

【０００４】ところで、かかる燃料噴射式エンジンにお
いては、近年燃費性能を高めるとともにＮＯx排出量を
低減するために、さほど高出力が要求されない所定の運
転領域(リーンバーン領域)では目標空燃比を理論空燃比
よりもリーンな値(例えば、Ａ／Ｆ＝２４)に設定するよ
うにしたもの、いわゆるリーンバーンエンジンが広く用
いられている。なお、このようなリーンバーンエンジン
では、普通、高出力が要求される運転領域ではエンジン
出力を高めるために目標空燃比が理論空燃比又はこれよ
りもリッチな空燃比とされ、またアイドル領域では燃焼
安定性を高めるために目標空燃比が理論空燃比とされ
る。

【０００５】しかしながら、このようにリーンバーンを
行った場合、目標空燃比が失火限界近くに設定される関
係上、空燃比がリーン側に振れたとき等には失火が発生
することがある。しかがって、かかるリーンバーンエン
ジンにおいては、失火を検出する失火検出手段を設け、
失火が検出されたときには、例えば目標空燃比を若干リ
ッチ方向に補正するなどして爾後かかる失火が生じない
ないように対処するのが好ましい。

【０００６】そこで、近年、リニアＯ₂センサの出力変
動すなわち検出空燃比の変動に基づいて失火を検出する
失火検出手段を備えたリーンバーンエンジンが提案され
ている(例えば、特開昭６３−２４６４３４号公報参
照)。なお、特開昭６３−２４６４３４号公報に開示さ
れたリーンバーンエンジンでは、リニアＯ₂センサの出
力変動からエンジンの回転数変動の前兆を検出するよう
になっているが、かかる回転数変動は失火によって生じ
るものと考えられるので、回転数変動の前兆は実質的に
は失火を意味するものと考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにリニアＯ₂センサの出力変動すなわち検出空燃比の
変動に基づいて失火を検出する場合、リニアＯ₂センサ
にノイズが発生するなどして検出空燃比の変動が生じた
ときには、実際には失火が発生していないのにもかかわ
らず、失火が発生したものと誤判定されるといった問題
がある。

【０００８】また、一般に失火が生じたときには検出空
燃比が目標空燃比からずれるので、検出空燃比が目標空
燃比からずれたときに失火が生じたものと判定するとい
った手法が考えられる。しかしながら、リニアＯ₂セン
サは燃焼室より下流の排気通路に臨設されるので、検出
空燃比には実際の燃焼室内の空燃比に対して半ば必然的
に応答遅れが伴われる。このため、目標空燃比が変化し
たときには、この後若干の期間は検出空燃比が目標空燃
比からずれてしまうことになり、その結果失火が発生し
ているものと誤判定されるといった問題がある。

【０００９】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、リニアＯ₂センサにノイズ
が生じたとき、もしくは目標空燃比が変更されたとき、
又はリニアＯ₂センサにノイズが生じるとともに目標空
燃比が変更されたときに、失火の誤判定をすることな
く、そして失火が発生したときにはこれを確実に検出す
ることができる手段を提供することを目的とする。さら
には、失火が検出されたときには、爾後かかる失火の発
生を有効に防止することができる手段を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、図１にその構成を示すように、第１の発明は、エン
ジンＡの運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標空
燃比設定手段Ｂと、空燃比を検出する空燃比検出手段Ｃ
と、目標空燃比設定手段Ｂによって設定された目標空燃
比と、空燃比検出手段Ｃによって検出された空燃比とに
基づいて空燃比が目標空燃比となるよう燃料供給手段Ｄ
の燃料供給量を制御する燃料供給制御手段Ｅと、空燃比
検出手段Ｃの応答遅れをあらわすモデルである応答遅れ
モデルを設定し、該応答遅れモデルに基づいて、目標空
燃比設定手段Ｂによって設定された目標空燃比を修正す
る目標空燃比修正手段Ｆと、該目標空燃比修正手段Ｆに
よって修正された目標空燃比と、空燃比検出手段Ｃによ
って検出された空燃比との間の偏差である修正空燃比偏
差を検出する空燃比偏差検出手段Ｇと、該空燃比偏差検
出手段Ｇによって検出された修正空燃比偏差が所定値以
上であるときには、エンジンＡに失火が生じているもの
と判定する失火判定手段Ｈとが設けられていることを特
徴とするエンジンの失火検出装置を提供する。

【００１１】第２の発明は、第１の発明にかかるエンジ
ンの失火検出装置において、目標空燃比修正手段Ｆによ
って設定される応答遅れモデルが、燃料供給手段Ｄから
空燃比検出手段Ｃまでの燃料の輸送遅れをあらわす無駄
時間要素を含んでいることを特徴とするエンジンの失火
検出装置を提供する。

【００１２】第３の発明は、第１又は第２の発明にかか
るエンジンの失火検出装置において、目標空燃比修正手
段Ｆによって設定される応答遅れモデルが、空燃比検出
手段Ｃが配置された位置で空燃比が変化してから、該空
燃比変化が空燃比検出手段Ｃから出力されるまでの時間
遅れをあらわす一次遅れ要素を含んでいることを特徴と
するエンジンの失火検出装置を提供する。

【００１３】第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれ
か１つにかかるエンジンの失火検出装置において、エン
ジンＡの所定の運転状態の変化を検出する運転状態変化
検出手段Ｉと、該運転状態変化検出手段Ｉによってエン
ジンの運転状態の変化が検出されたときには、失火判定
手段Ｈの失火判定を禁止する失火判定禁止手段Ｊ₁とが
設けられていることを特徴とするエンジンの失火検出装
置を提供する。

【００１４】第５の発明は、第４の発明にかかるエンジ
ンの失火検出装置において、運転状態変化検出手段Ｉ
が、エンジン負荷の変化で運転状態の変化を検出するよ
うになっていることを特徴とするエンジンの失火検出装
置を提供する。

【００１５】第６の発明は、第１〜第３の発明のいずれ
か１つにかかるエンジンの失火検出装置において、目標
空燃比設定手段Ｂによって設定される目標空燃比が急変
したときには、失火判定手段Ｈの失火判定を禁止する失
火判定禁止手段Ｊ₂が設けられていることを特徴とする
エンジンの失火判定装置を提供する。

【００１６】第７の発明は、第１〜第３の発明のいずれ
か１つにかかるエンジンの失火判定装置において、目標
空燃比設定手段Ｂによって設定される目標空燃比が、理
論空燃比に対してリーンでないときには、失火判定手段
Ｈの失火判定を禁止する失火判定禁止手段Ｊ₃が設けら
れていることを特徴とするエンジンの失火判定装置を提
供する。

【００１７】第８の発明は、第１〜第７の発明のいずれ
か１つにかかるエンジンの失火判定装置において、失火
判定手段ＨによってエンジンＡが失火しているものと判
定されたときには、目標空燃比をリッチ方向に補正する
空燃比補正手段Ｋが設けられていることを特徴とするエ
ンジンの失火検出装置を提供する。

【００１８】第９の発明は、第８の発明にかかるエンジ
ンの失火検出装置において、空燃比補正手段Ｋが、目標
空燃比をリッチ方向に補正したときには該補正をエンジ
ンＡが停止されるまで保持するようになっていることを
特徴とするエンジンの失火検出装置を提供する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図２に示すように、ガソリンを燃料とする燃料噴射式の
自動車用エンジンＣＥにおいては、吸気弁１が開かれた
ときに吸気ポート２から燃焼室３内に混合気が吸入さ
れ、この混合気がピストン４で圧縮された後点火プラグ
５によって着火・燃焼させられ、排気弁６が開かれたと
きに燃焼ガス(排気ガス)が排気ポート７を介して排気通
路８に排出されるようになっている。ここで、排気通路
８には、上流側から順に、排気ガス中のＯ₂濃度を検出
するリニアＯ₂センサ９と、排気ガスを浄化する三元触
媒を用いた触媒コンバータ１０とが設けられている。そ
して、リニアＯ₂センサ９で検出されたＯ₂濃度はコント
ロールユニット１３に入力され、コントロールユニット
１３ではこのＯ₂濃度に基づいて空燃比が演算されるよ
うになっている。上記Ｏ₂濃度と上記空燃比とは一義的
な対応関係にあるので、以下では便宜上、上記空燃比を
「リニアＯ₂センサ９によって検出された空燃比」又は「検
出空燃比」ということにする。リニアＯ₂センサ９は、特
許請求の範囲に記載された「空燃比検出手段」の一部をな
す。

【００２０】なお、エンジンＣＥは、後で説明するよう
に所定の運転領域すなわちリーンバーン領域では、燃費
性能とエミッション性能(ＮＯxの低減)とを高めるため
に目標空燃比を理論空燃比(空燃比Ａ／Ｆ＝１４.７)よ
りもリーンな空燃比(例えば、Ａ／Ｆ＝２４)とするエン
ジンすなわちリーンバーンエンジンである。

【００２１】また、点火プラグ５へは、ディストリビュ
ータ１１と点火制御装置１２とによって、コントロール
ユニット１３によって設定される所定のタイミング(点
火時期)で高電圧の点火用電力が供給されるようになっ
ている。なお、ディストリビュータ１１ではクランク角
が検出され、このクランク角はコントロールユニット１
３に入力され、コントロールユニット１３ではこのクラ
ンク角に基づいてエンジン回転数が演算されるようにな
っている。

【００２２】エンジンＣＥの燃焼室３に燃料燃焼用の空
気を供給するために、上流端が大気に開放された吸気通
路１４が設けられ、この吸気通路１４には上流側から順
に、吸入空気量(吸気量)を検出するホットワイヤ式のエ
アフローセンサ１５と、アクセルペダル(図示せず)の踏
み込み量に対応して開閉されるスロットル弁１６と、吸
気通路１４内の脈動(サージング)を低減して空気の流れ
を安定させるサージタンク１７とが設けられている。そ
して、吸気通路１４の下流端は前記の吸気ポート２に接
続されている。また、吸気ポート２近傍において吸気通
路１４内に燃料を噴射する燃料噴射弁１８が、噴射口が
吸気ポート２方向に向くようにして配設されている。こ
こで、燃料噴射弁１８の燃料噴射量(噴射パルス幅)及び
噴射タイミングは、後で説明するようにコントロールユ
ニット１３によって制御されるようになっている。な
お、燃料噴射弁１８は特許請求の範囲に記載された「燃
料供給手段」に相当する。

【００２３】また、スロットル弁１６より上流側の吸気
通路１４内の空気を、スロットル弁１６をバイパスして
サージタンク１７に案内するバイパス吸気通路１９が設
けられ、このバイパス吸気通路１９にはアイドル時の吸
入空気量を制御するＩＳＣバルブ２０が介設されてい
る。このＩＳＣバルブ２０は、コントロールユニット１
３から印加される信号に従って、負荷特性、例えばエア
コンのコンプレッサのオン・オフ等に応じて開閉される
ようになっている。さらに、エンジンＣＥには、エンジ
ン水温を検出する水温センサ２４、スロットル開度を検
出するスロットル開度センサ２５、吸気温を検出する吸
気温センサ２６等の各種センサが設けられている。

【００２４】コントロールユニット１３は、特許請求の
範囲に記載された「目標空燃比設定手段」、「燃料供給制
御手段」、「目標空燃比修正手段」、「空燃比偏差検出手
段」、「失火判定手段」、「運転状態変化検出手段」、「失火
判定禁止手段」、「空燃比補正手段」及び「空燃比検出手
段」の一部を含む、マイクロコンピュータで構成され
た、エンジンＣＥの総合的な制御装置であって、リニア
Ｏ₂センサ９によって検出される空燃比(検出空燃比)、
ディストリビュータ１１から出力されるクランク角信号
(エンジン回転数)、エアフローセンサ１５によって検出
される吸入空気量、水温センサ２４によって検出される
エンジン水温、スロットル開度センサ２５によって検出
されるスロットル開度、吸気温センサ２６によって検出
される吸気温等を制御情報としてエンジンＣＥの各種制
御を行うようになっている。しかしながら、エンジンＣ
Ｅの一般的な制御の制御手法はよく知られており、また
かかる一般的な制御手法は本願発明の要旨とするところ
でもないのでその説明を省略し、以下では本願発明の要
旨にかかる、失火判定を含む燃料噴射制御(すなわち、
空燃比制御)についてのみその制御方法を説明する。

【００２５】本願発明にかかるこの燃料噴射制御(空燃
比制御)においては、基本的には、充填効率が所定値を
超える高負荷領域ではエンジン出力を高めるために目標
空燃比を理論空燃比(Ａ／Ｆ＝１４.７)とし、充填効率
が上記所定値以下である低負荷領域では燃費性能とエミ
ッション性能とを高めるために目標空燃比をリーン(例
えば、Ａ／Ｆ＝２４)とした上で、検出空燃比が上記目
標空燃比となるように燃料噴射弁１８の燃料噴射量(噴
射パルス幅)を制御するようになっている。

【００２６】そして、リニアＯ₂センサ９の応答遅れ特
性をあらわす、燃料噴射弁１８からリニアＯ₂センサ９
までの流体輸送経路の輸送遅れ要素(無駄時間)とリニア
Ｏ₂センサ９の検出一次遅れ要素とを考慮した所定のモ
デル(以下、これを応答遅れモデルという)に基づいて上
記目標空燃比を修正し、この修正された目標空燃比(以
下、これを修正目標空燃比という)と検出空燃比との間
の偏差(以下、これを修正空燃比偏差という)に基づいて
エンジンＣＥの失火の有無を判定するようにしている。
そして、目標空燃比がリーンとされるリーンバーン時に
エンジンＣＥが失火していると判定されたときには、目
標空燃比をリッチ方向に補正することにより、爾後失火
が発生するのを防止するようにしている。なお、かかる
目標空燃比のリッチ方向への補正はエンジンＣＥが停止
されるまで保持される。けだし、失火原因が継続して生
じている場合は、上記補正を打ち切ると再度失火が生じ
るおそれがあるからである。

【００２７】さらに、過渡時、非リーンバーン時又は目
標空燃比急変時(普通の変化ではない)には、失火判定を
禁止するようにしている。けだし、このようなときには
応答遅れモデルの精度が悪くなり、失火判定の精度が低
下すると考えられるからである。

【００２８】以下、図３に示すフローチャートに従って
適宜図２を参照しつつ、コントロールユニット１３によ
る失火判定(失火検出)を含む具体的な燃料噴射制御(空
燃比制御)の制御方法を説明する。なお、図４に、コン
トロールユニット１３によってかかる失火判定を含む燃
料噴射制御(空燃比制御)が行われた場合における、スロ
ットル開度ＴＶＯ(グラフＧ₁)、充填効率ce(グラフ
Ｇ₂)、なまし充填効率ced(グラフＧ₂')、充填効率偏差
絶対値dce(グラフＧ₃)、目標空燃比caf(グラフＧ₄)、修
正目標空燃比cafd(グラフＧ₄')、空燃比偏差絶対値dcaf
(グラフＧ₅)、過渡フラグ値(グラフＧ₆)、失火判定条件
値(グラフＧ₇)、検出空燃比lafs(グラフＧ₈)、修正空燃
比偏差daf(グラフＧ₉)、失火フラグ値(グラフＧ₁₀)、空
燃比リッチ化補正量cdll(グラフＧ₁₁)、リッチ化補正後
における目標空燃比caf(グラフＧ₁₂)及びリッチ化補正
前における目標空燃比caf(グラフＧ₁₂')の、時間に対す
る変化特性の一例を示す。また、図４中でグラフＧ₂"は
目標空燃比切替ラインであり、グラフＧ₃'及びグラフＧ
₅'は過渡判定ラインであり、グラフＧ₉'は失火判定ライ
ンである。なお、図４中でグラフＧ₈'はグラフＧ₄'と同
一の修正目標空燃比の経時変化である。

【００２９】燃料噴射制御が開始されると、まずステッ
プ＃１〜ステップ＃６が順に実行される。ステップ＃１
では吸入空気量qaが読み込まれ(計測)、ステップ＃２で
はエンジン回転数neが読み込まれ(計測)、ステップ＃３
では次の式１により充填効率ceが演算される。なお、以
下の式において「←」は、右辺の演算値を左辺の変数(記
憶領域)に代入(格納)するといったコントロールユニッ
ト１３内での演算処理をあらわすものとする。例えば、
式１の場合は、変数Ｋ(Ｋという変数名のついた記憶領
域)に格納されている数値(すなわち換算係数)に変数qa
に格納されている数値(すなわち吸入空気量)を乗算し、
これを変数neに格納されている数値(すなわちエンジン
回転数)で除算して得られた数値を変数ceに代入(格納)
することになる。

【数１】 ce←Ｋ・qa／ne………………………………………………………式１ ce:充填効率 Ｋ:換算係数 qa:吸入空気量 ne:エンジン回転数

【００３０】ステップ＃４では検出空燃比lafsが読み込
まれ(計測)、ステップ＃５では次の式２により充填効率
ceになまし処理を施してなまし充填効率cedが演算さ
れ、ステップ＃６では次の式３により充填効率偏差絶対
値dceが演算される。

【数２】 ced←α・ced＋(１−α)・ce…………………………………………式２

【数３】 dce←│ce−ced│………………………………………………………式３ ced:なまし充填効率 α:なまし係数(０＜α＜１) ce:充填効率 dce:充填効率偏差絶対値 充填効率偏差絶対値dceは、エンジンＣＥが過渡状態に
あるか否かを判定するための指標として用いられる。具
体的には、dceが所定値ＫＤＣ以上であれば、エンジン
ＣＥが過渡状態にあると判定され、この場合は後で説明
するように失火判定の精度を高めるために失火判定が禁
止される。

【００３１】次に、ステップ＃７で充填効率ceが、目標
空燃比切替ライン(図４中のグラフＧ₂")に対応する値Ｋ
Ｃを超えているか否か、すなわちエンジンＣＥが、エン
ジン出力を高めるために目標空燃比を理論空燃比(Ａ／
Ｆ＝１４.７)とすべき比較的高負荷状態にあるか否かが
判定される。本実施例では、充填効率ceが図４中のグラ
フＧ₂"で示すような目標空燃比切替ラインを超えている
ときには、エンジン出力を高めるために目標空燃比を理
論空燃比(Ａ／Ｆ＝１４.７)とし、上記目標空燃比切替
ライン以下であるときにはさほど高出力が要求されない
ので、燃費性能及びエミッション性能(ＮＯx低減)を高
めるために目標空燃比をリーン(Ａ／Ｆ＝２４−cdll)と
するようにしている。

【００３２】かくして、ステップ＃７でce＞ＫＣである
と判定された場合は(ＹＥＳ)ステップ＃８で目標空燃比
cafが１４.７(理論空燃比)とされ、他方ce≦ＫＣである
と判定された場合は(ＮＯ)ステップ＃９で目標空燃比が
(２４−cdll)とされる。ここで、cdllは後で説明する失
火を防止するための空燃比リーン化補正量である。

【００３３】次に、ステップ＃１０で次の式４により修
正目標空燃比cafdが演算される。

【数４】 cafd←a・cafd(i−１)＋(１−a)・caf(i−Ｌ)…………………………式４ cafd:今回の修正目標空燃比 cafd(i−１):前回の修正目標空燃比 cafd(i−Ｌ):Ｌ回前の修正目標空燃比 Ｌ:無駄時間 a:一次遅れ定数 式４はリニアＯ₂センサ９の応答遅れをあらわすモデル
式であって、式４中の無駄時間Ｌは、燃料噴射弁１８か
らリニアＯ₂センサ９までの混合気(空気と燃料ベーパ)
ないしは排気ガスの輸送経路の輸送遅れ特性の１つであ
る無駄時間を補償するための定数である。また、一次遅
れ定数aは、リニアＯ₂センサ９の検出一次遅れを補償す
るための定数である。

【００３４】つまり、式４で演算される修正目標空燃比
cafdは、目標空燃比cafの混合気が燃焼室に供給され該
混合気が失火することなく燃焼したときに、該時点でリ
ニアＯ₂センサ９で実際に検出されるであろうと予測さ
れる検出空燃比予測値である。したがって、失火が生じ
ていなければ、修正目標空燃比cafdは検出空燃比lafsと
ほぼ等しくなることになる(予測どおり)。そこで、本実
施例では、lafs−cafdで定義される、cafdとlafsとの間
の偏差すなわち修正空燃比偏差dafが大きいときには、
エンジンＣＥに失火が生じていると判定するようにして
いる。したがって、リニアＯ₂センサ９の出力変動に基
づいて失火判定を行うわけではないので、リニアＯ₂セ
ンサ９にノイズが発生した場合でも、失火の誤判定(失
火が生じていないのにもかかわらず失火が生じていると
判定すること)が起こらない。なお、応答遅れモデル
を、輸送経路の無駄時間を考慮せず、リニアＯ₂センサ
９の検出一次遅れのみを考慮した(すなわち、単純なな
まし処理)応答遅れモデルとしてもよい。逆に、輸送経
路の無駄時間のみを考慮した応答遅れモデルとしてもよ
い。

【００３５】次に、ステップ＃１１で次の式５により目
標空燃比偏差絶対値dcafが演算される。

【数５】 dcaf←│caf−cafd│……………………………………………式５ dcaf:目標空燃比偏差絶対値 caf:目標空燃比 cafd:修正目標空燃比 この目標空燃比偏差絶対値dcaf、目標空燃比cafが急変
したか否かの判定の指標として用いられる。具体的に
は、dcafが所定値ＫＤＡ以上であれば、目標空燃比caf
が急変したと判定され、この場合は後で説明するように
失火判定の精度を高めるために失火判定が禁止される。

【００３６】続いて、ステップ＃１２〜ステップ＃１４
で、順に、目標空燃比cafが１４.７を超えているか否か
すなわち目標空燃比がリーンであるか否かと、充填効率
偏差絶対値dceが所定値ＫＤＣ未満であるか否かと、目
標空燃比偏差絶対値dcafが所定値ＫＤＡ未満であるか否
かとが判定される。本実施例では、前記したとおり基本
的には修正空燃比偏差dafが大きいときにはエンジンＣ
Ｅに失火が生じていると判定するようにしているが、目
標空燃比cafがリーンではないときすなわち非リーンバ
ーン時、過渡時又は目標空燃比急変時(普通の変化では
ない)にはかかる失火判定を禁止するようにしている。
このようにする理由はおよそ次のとおりである。

【００３７】すなわち、非リーンバーン時には混合気の
着火性・燃焼性が高く失火が生じる可能性は極めて低
い。そこで、非リーンバーン時には失火判定を禁止して
いる。また、過渡時には燃料噴射弁１８からリニアＯ₂
センサ９までの流体輸送経路内ので混合気あるいは排気
ガスの流動が非定常となるので、前記の応答遅れモデル
では混合気あるいは排気ガスの挙動を正確には把握でき
ず、したがって修正目標空燃比cafdと検出空燃比lafsと
の間にずれが生じ、失火の誤判定が起こるおそれがあ
る。そこで、過渡時には失火判定を禁止している。目標
空燃比急変時にも、前記の応答遅れモデルでは混合気あ
るいは排気ガスの挙動を正確には把握できず、したがっ
て修正目標空燃比cafdと検出空燃比lafsとの間にずれが
生じ、失火の誤判定が起こるおそれがある。そこで、目
標空燃比急変時には失火判定を禁止している。なお、目
標空燃比cafが普通に変化する場合は(目標空燃比変化の
ほとんどは普通の変化)、応答遅れモデルは混合気ある
いは排気ガスの挙動を十分正確に把握することができる
ので、失火判定は禁止されない。

【００３８】かくして、ステップ＃１２〜ステップ＃１
４で、順に、caf＞１４.７であり、dce＜ＫＤＣであり
かつdcaf＜ＫＤＡであると判定された場合は(すべてＹ
ＥＳ)、ステップ＃１５で次の式６により修正空燃比偏
差dafが演算される。

【数６】 daf←lafs−cafd……………………………………………………………式６ daf:修正空燃比偏差 lafs:検出空燃比 cafd:修正目標空燃比

【００３９】次に、ステップ＃１６で修正空燃比偏差da
fが所定値ＫＡＦを超えているか否か、すなわち失火が
生じているか否かが判定される。ここで、daf＞ＫＡＦ
であると判定された場合(ＹＥＳ)、すなわちエンジンＣ
Ｅに失火が生じていると判定された場合は、ステップ＃
１７で空燃比リッチ化補正量cdllが所定値ＫＬだけ増や
される。前記したとおり、リーンバーン時には目標空燃
比cafは(２４−cdll)とされるので、この場合は目標空
燃比cafはＫＬだけ小さくなり、したがってＫＬだけリ
ッチ方向に補正されることになる。このように目標空燃
比cafがリッチ方向に補正されるので、爾後失火の発生
が防止ないしは抑制される。この後、ステップ＃１８が
実行される。他方、ステップ＃１６でdaf≦ＫＡＦであ
ると判定された場合(ＮＯ)、すなわち失火が生じていな
いと判定された場合は、目標空燃比cafをリッチ方向に
補正する必要がないので、ステップ＃１７をスキップし
てステップ＃１８が実行される。

【００４０】ところで、前記のステップ＃１２でcaf≦
１４.７であると判定された場合は(ＮＯ)、失火が生じ
るおそれがないのでステップ＃１３〜ステップ＃１７を
スキップしてステップ＃１８が実行される。ステップ＃
１３でdce≧ＫＤＣであると判定された場合は(ＮＯ)、
エンジンＣＥが過渡状態にあるのでステップ＃１４〜ス
テップ＃１７をスキップしてステップ＃１８が実行され
る。また、ステップ＃１４でdcaf≧ＫＤＡであると判定
された場合は(ＮＯ)、目標空燃比cafが急変しているの
で(普通の変化ではない)ステップ＃１５〜ステップ＃１
７をスキップしてステップ＃１８が実行される。

【００４１】ステップ＃１８では次の式７により補正係
数ctotalが演算され、続いてステップ＃１９で次の式８
により燃料噴射弁１８の噴射パルス幅taが演算される。

【数７】 ctotal←１４.７／caf……………………………………………………式７

【数８】 ta←ＫＦ・ce・ctotal……………………………………………………式８ ctotal:補正係数 caf:目標空燃比 ta:噴射パルス幅 ＫＦ:換算係数 ce:充填効率 ここで、補正係数ctotalは、目標空燃比cafがリーンな
ときすなわちリーンバーン時に目標空燃比cafに応じて
噴射パルス幅taをリーンバーン時用に補正するための補
正係数である。したがって、目標空燃比cafが理論空燃
比(Ａ／Ｆ＝１４.７)とされるときすなわち非リーンバ
ーン時には補正係数ctotalは１となる。また、ＫＦは充
填効率ceを噴射パルス幅taに換算するための換算係数で
ある。

【００４２】次に、ステップ＃２０で、所定のタイミン
グで、燃料噴射弁１８から燃料が噴射パルス幅taで噴射
される。このような燃料噴射制御(空燃比制御)が行わ
れ、リーンバーン時においても、また非リーンバーン時
においても空燃比が目標空燃比に保持される。この後、
ステップ＃１に復帰する。

【００４３】図４は、このような失火判定を含む燃料噴
射制御(空燃比制御)が行われた場合における、各種状態
量の経時変化の一例を示しているが、図４に示す例では
グラフＧ₁₀で示すように失火判定が行われ、失火判定が
行われる毎にグラフＧ₁₁で示すように空燃比リッチ化補
正量cdllが増やされ、その結果グラフＧ₁₂で示すように
リーンバーン時における目標空燃比cafが徐々にリッチ
方向に補正されている。このようにして、失火が発生す
る毎にこれを防止するような対処がなされ、爾後の失火
の発生が防止ないしは抑制される。

【００４４】以上、本実施例によれば、高出力が要求さ
れるときには目標空燃比を理論空燃比として非リーンバ
ーン運転が行われ、エンジン出力が高められる。他方、
さほど高出力が要求されないときには目標空燃比をリー
ンにしてリーンバーン運転が行われ、燃費性能とエミッ
ション性能とが高められる。そして、リーンバーン運転
時には失火判定が行われ、失火が生じたと判定されたと
きには目標空燃比がリッチ方向に補正されて爾後の失火
が防止ないしは抑制される。また、かかるリッチ方向へ
の補正はエンジンＣＥが停止されるまで保持され、継続
的な失火原因が存在する場合でも失火の発生が有効に防
止ないしは抑制される。また、リニアＯ₂センサ９の出
力変動に基づいて失火判定を行うものではないので、目
標空燃比が普通に変化したとき、あるいはリニアＯ₂セ
ンサ９にノイズが発生したときには、失火の誤判定が起
こらない。

【００４５】さらに、エンジンＣＥが過渡状態にあると
きには失火判定が禁止されるので、混合気ないしは排気
ガスの非定常な挙動に起因する失火の誤判定が防止さ
れ、失火判定の精度が高められる。また、目標空燃比が
急変したとき(普通の変化ではない)には失火判定が禁止
されるので、目標空燃比の急変に起因する失火の誤判定
が防止され、失火判定の精度が高められる。

【００４６】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、空燃比検出
手段の応答遅れが補償された修正目標空燃比と、検出空
燃比と間の偏差に基づいて失火判定が行われるので、目
標空燃比が変化したとき(普通の変化)にも失火の誤判定
が起こらず、失火判定の精度が高められる。また、空燃
比検出手段の出力変化に基づいて失火判定を行うもので
はないので、空燃比検出手段にノイズが発生したときで
も失火の誤判定が起こらない。

【００４７】第２の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、応答遅れモ
デルが燃料供給手段から空燃比検出手段までの無駄時間
要素を含んでいるので、輸送経路の無駄時間が補償され
た修正目標空燃比と、検出空燃比と間の偏差に基づいて
失火判定が行われ、目標空燃比が変化したときの失火の
誤判定が一層有効に防止される。

【００４８】第３の発明によれば、基本的には第１又は
第２の発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、応
答遅れモデルが空燃比検出手段の一次遅れ要素を含んで
いるので、空燃比検出手段の一次遅れが補償された修正
目標空燃比と、検出空燃比と間の偏差に基づいて失火判
定が行われ、目標空燃比が変化したときの失火の誤判定
が一層有効に防止される。

【００４９】第４の発明によれば、基本的には第１〜第
３の発明のいずれか１つと同様の作用・効果が得られ
る。さらに、応答遅れモデルの精度が低下する過渡時に
は失火判定が禁止されるので、失火の誤判定が防止され
失火判定の精度が高められる。

【００５０】第５の発明によれば、基本的には第４の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、応答遅れモ
デルの精度が低下するエンジン負荷変化時には失火判定
が禁止されるので、失火判定の精度が高められる。

【００５１】第６の発明によれば、基本的には第１〜第
３の発明のいずれか１つと同様の作用・効果が得られ
る。さらに、応答遅れモデルの精度が低下する目標空燃
比急変時には失火判定が防止されるので、失火の誤判定
が防止され失火判定の精度が高められる。

【００５２】第７の発明によれば、基本的には第１〜第
３の発明のいずれか１つと同様の作用・効果が得られ
る。さらに、失火が起こりにくい非リーンバーン時には
失火判定が禁止されるので、不必要な失火判定が行われ
ず制御装置の負荷が軽減される。

【００５３】第８の発明によれば、基本的には第１〜第
７の発明のいずれか１つと同様の作用・効果が得られ
る。さらに、エンジンが失火しているものと判定された
ときには目標空燃比がリッチ方向に補正されるので、失
火判定された後での失火の発生が防止ないしは抑制され
る。

【００５４】第９の発明によれば、基本的には第８の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、目標空燃比
のリッチ方向への補正がエンジンが停止されるまで保持
されるので、継続的な失火原因が存在する場合でも、失
火の発生が防止ないしは抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１〜請求項８に対応する第１〜第８の
発明の構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明にかかる失火検出装置を備えたエンジ
ンのシステム構成図である。

【図３】 コントロールユニットによる、失火判定を含
む燃料噴射制御(空燃比制御)の制御方法を示すフローチ
ャートである。

【図４】 燃料噴射制御時における、スロットル開度、
充填効率、目標空燃比、検出空燃比、失火フラグその他
の運転状態の経時変化を示す図である。

【符号の説明】

ＣＥ…エンジン ３…燃焼室 ５…点火プラグ ８…排気通路 ９…リニアＯ₂センサ １３…コントロールユニット １８…燃料噴射弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｂ 41/14 ３１０ Ａ 41/22 ３０５ Ａ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの運転状態に応じて目標空燃比
   を設定する目標空燃比設定手段と、 空燃比を検出する空燃比検出手段と、 目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比と、
   空燃比検出手段によって検出された空燃比とに基づいて
   空燃比が目標空燃比となるよう燃料供給手段の燃料供給
   量を制御する燃料供給制御手段と、 空燃比検出手段の応答遅れをあらわすモデルである応答
   遅れモデルを設定し、該応答遅れモデルに基づいて、目
   標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比を修正
   する目標空燃比修正手段と、 該目標空燃比修正手段によって修正された目標空燃比
   と、空燃比検出手段によって検出された空燃比との間の
   偏差である修正空燃比偏差を検出する空燃比偏差検出手
   段と、 該空燃比偏差検出手段によって検出された修正空燃比偏
   差が所定値以上であるときには、エンジンに失火が生じ
   ているものと判定する失火判定手段とが設けられている
   ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたエンジンの失火検
   出装置において、 目標空燃比修正手段によって設定される応答遅れモデル
   が、燃料供給手段から空燃比検出手段までの燃料の輸送
   遅れをあらわす無駄時間要素を含んでいることを特徴と
   するエンジンの失火検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載されたエン
   ジンの失火検出装置において、 目標空燃比修正手段によって設定される応答遅れモデル
   が、空燃比検出手段が配置された位置で空燃比が変化し
   てから、該空燃比変化が空燃比検出手段から出力される
   までの時間遅れをあらわす一次遅れ要素を含んでいるこ
   とを特徴とするエンジンの失火検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記
   載されたエンジンの失火検出装置において、 エンジンの所定の運転状態の変化を検出する運転状態変
   化検出手段と、 該運転状態変化検出手段によってエンジンの運転状態の
   変化が検出されたときには、失火判定手段の失火判定を
   禁止する失火判定禁止手段とが設けられていることを特
   徴とするエンジンの失火検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載されたエンジンの失火検
   出手段において、 運転状態変化検出手段が、エンジン負荷の変化で運転状
   態の変化を検出するようになっていることを特徴とする
   エンジンの失火検出装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記
   載されたエンジンの失火検出装置において、 目標空燃比設定手段によって設定される目標空燃比が急
   変したときには、失火判定手段の失火判定を禁止する失
   火判定禁止手段が設けられていることを特徴とするエン
   ジンの失火判定装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記
   載されたエンジンの失火判定装置において、 目標空燃比設定手段によって設定される目標空燃比が、
   理論空燃比に対してリーンでないときには、失火判定手
   段の失火判定を禁止する失火判定禁止手段が設けられて
   いることを特徴とするエンジンの失火判定装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜請求項７のいずれか１つに記
   載されたエンジンの失火判定装置において、 失火判定手段によってエンジンが失火しているものと判
   定されたときには、目標空燃比をリッチ方向に補正する
   空燃比補正手段が設けられていることを特徴とするエン
   ジンの失火検出装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載されたエンジンの失火検
   出装置において、 空燃比補正手段が、目標空燃比をリッチ方向に補正した
   ときには該補正をエンジンが停止されるまで保持するよ
   うになっていることを特徴とするエンジンの失火検出装
   置。