JPH07500170A - 自動車を駆動する内燃機関に供給される空気／燃料混合気の失火を検出する方法および装置ならびにその応用方法および装置 - Google Patents

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】 自動車を駆動する内燃機関に供給される空気／燃料混合気の失火を検出する方法 および装置ならびにその応用方法および装置 本発明は内燃機関の失火を検出する方法および装置に関する。更に特に本発明は エンジンの排気ガスを酸化する触媒コンバータの劣化防止に対する応用方法およ び応用装置にも関する。

内燃機関における失火は、空気／燃料混合気の点火に用いられる手段（コイル、 スパークプラグ、給電線の短絡）や前記混合気を生成する手段（キャブレター、 噴射装置）に悪影響を及ぼしかねない様々な不調を惹き起こす。失火を検出する 手段は不良部品の清掃、調整、交換によるこのような不整備を補正するのに役立 つものである。

ますます大気汚染に関する法律が厳しくなるにつれて、他の目的のためにそのよ うな検出手段を組み込む配慮がなされている。実際にエンジンの排気ガスを酸化 しまたは減少させる触媒コンバータは、それ自体が不完全燃焼した噴射燃料によ り劣化される。特に、エンジンの１つのシリンダに失火があるとシリンダに供給 された混合気の燃料はそのまま触媒コンバータに入り、そこで燃焼されることに より、このコンバータ内に含まれる高価な触媒を劣化させる。したがって、その ような燃料の噴射は、排気ガス、炭化水素、炭素酸化物、窒素酸化物等からより 無害な酸化物に変換する触媒の効力を低下させる。このように、たとえば失火が エンジンの１つのシリンダーで検出された場合、燃料噴射装置の供給を遮断する こと等により不完全燃焼した噴射燃料から触媒を保護することが望ましい。

そのような失火を検出するために、国際公開第ｗＯ９０１０２８７１号公報は、 たとえばエンジンと、自動車のシャーシに搭載するための弾性手段から構成され た振動系の振動に感応する加速度計センサーを用いる、エンジンブロックの変動 の監視を提案している。

エンジンのシリンダの１つに火燃焼が生じた場合、系の振動は不規則になる。加 速度のピークと点火火花を発した瞬間との位相シフトを測定すると失火を起こし ているシリンダーを識別できる。

更に、米国特許第４，９３０．４７９号明細書はエンジンサイクルの所定の時点 間で、エンジンの回転速度の変動の監視を提案しており、この異常な速度変動を 惹起した可能性のある失火を識別している。

これらの明細書および先技術の文献に記載の検出方法で、高エンジン負荷におい ては十分な結果が得られる。反対に低負荷ではそれらの検出方法は外乱に過敏で ある。エンジンを自動車を駆動するために使用する場合、たとえば穴ぼこのよう な道路上の障害を通過するときにこれらの外乱は発生し速度変化等をもたらすこ れらの外乱は、一般に衝撃を自動車に、特にエンジンに与える。失火の検出を現 在既知の検出方法と同じように衝撃の検出を基礎としている場合、エンジンに対 する外部に起因する衝撃は誤って失火のせいにされ、たとえばシリンダーに対す る燃料供給を不都合にも遮断する。

したがって、本発明の課題はこの欠点を有しない失火を検出する方法、および装 置を提供することである本発明の課題ならびにその他は以下の説明から明らかで あり、この課題は自動車を駆動する内燃機関に供給する空気／燃料混合気の失火 を検出する次のような方法を用いて達成される。すなわちエンジンのダイナミッ ク特性を監視し、失火の存在をこの失火により惹起されるダイナミック特性の不 規則性を検出して推定する。自動車に取付けられたエンジンとシャーシとの間の 伝達された力を検出し、これらの力の振幅を所定のしきい値と比較して、このし きい値の超過から外力がエンジンに加っていることを推定し、これらの外力がエ ンジンに加わる場合、エンジンの負荷が所定の負荷値より低い場合に生起するこ とがある失火の検出を阻止する。

誤検出の原因が外乱にある場合、低負荷においてどのような失火の検出も阻止さ れることにより、このエンジンの排気管に設けられた触媒コンバータを保護する ために、エンジンの１つまたはそれ以上のシリンダーへの供給が不都合に遮断さ れることはなくなる。

この方法を実行するために、本発明は失火を検出する手段とエンジンの負荷を測 定する手段を有する装置を提供する。本発明によると更に本装置は自動車のエン ジンとシャーシとの間の伝達される力を測定する手段と、これらの力を測定する 手段から供給された信号を処理する手段を有し、伝達された力の大きさが所定の しきい値を超え、エンジンの測定負荷が所定の負荷値より低い場合に失火を検出 する手段を阻止する。

エンジンとシャーシとの間に伝達される力を測定する手段は、たとえば圧電セン サー、加速度計、またはひずみゲージから構成することができる。本発明の有利 な実施例によると、このセンサーはエンジンとシャーシとの間に設置された圧電 センサーから成り、エンジンをこのシャーシに取付ける弾性ブロックの領域に設 けられている。

本発明のその他の特徴と利点は以下の説明ならびに添付図面から明らかである。

図面 図１は自動車のシャーシ上に取付けられた内燃機関の斜視図であり、このエンジ ンは本発明による装置を具備している。

図２は本発明に用いられる力センサーの出力信号の波形図である。

図３は本発明による装置に組み込まれた、図２に示された信号を処理する手段の ブロック図である。

実施例 図１に図示されたエンジン１は、ボルト４とナツト５を用いた通常「サイレント ・ブロック」と呼ばれる弾性ブロック３，３′を介して、通常自動車のシャーシ ２の上に取付けられている。現在ではそのようなエンジンは、ボックス６に収納 された、基本的にエンジンのシリンダー内で燃料の点火および／または噴射を制 御するように構成された電子装置により制御される。この点火制御機能または噴 射制御機能はブロック７に図示されている。

エンジンの排気管が触媒コンバータを具備している場合（図示していない。）、 上述のようにエンジンのシリンダ内の不完全燃焼の燃料がコンバータ内に流入し て燃焼し、コンバータに含まれた触媒を劣化させるのを防止することが望ましい 。この触媒は通常コンバータの値段を高くする白金のような高価な金属から成る 。

コンバータの劣化を防止するために、ボックス６は失火を検出する手段を有して おり、ブロック８の形で図示されている。これらの手段は本明細書の冒頭に説明 したような、この目的のために既知のいずれか１つの手段により構成され、一般 的には失火により惹起されるエンジン動作中の不規則性に感応する装置から構成 できる。

前述したとおり、この目的のために既知の手段はエンジンが低負荷となり、引き 続いて低トルクになる場合には十分ではない。それというのもエンジンのダイナ ミック特性への外乱の影響は失火の影響と混同される可能性があるからである。

本発明によると、上述の難点はエンジン自体に作用する可能性のある外乱を検出 し、エンジンが低負荷である場合にこれらの外乱の影響を受けるのであれば、失 火を検出するための手段を阻止することにより解決される。

外乱の影響を避けるために、本発明による装置はボックス６に保護されている電 子回路装置に集積された、エンジンの負荷を測定する手段９を有し、これらの手 段はこの負荷の値が所定のしきしい値より低い場合に信号を送出し、本発明の意 味においてしきい値未満の測定値はエンジンが「低負荷の状態にある」とみなさ れなければならないことを示している。無制限の実施例において、このしきい値 をエンジンが発揮し得る最大トルクの３分の１に固定することができる。周知の とおり、エンジンから伝達されたトルクは、たとえばエンジンの混合気に対する 螺形弁の位置センサーから供給された信号、またはこのエンジンのインレット・ マニホルド内の圧力センサーから供給された信号を用いてめられる。

このようにエンジンの低負荷状態を検出することができるが、更に本発明の重要 な特徴によると、失火を検出するための処理を妨げる可能性のある、外部に起因 する、一般に自動車に、特にエンジンに加わる力を検出する必要がある。

エンジンに加わる外部に起因する力を検出するための本発明による装置の有利な 実施例によると、負荷センサーまたはひずみゲージ１２はサイレント・ブロック の１っ３とエンジンのケーシングとの間に設けられ、このセンサーはエンジンが 受け、サイレント・ブロックを通してシャーシに伝達されるいかなる力にも感応 する。

そのような力は、自動車の駆動輪１３．１４のたとえば道路表面上の穴ぼこやそ の他のでこぼこした路面上の通過から生じ、エンジンの出力シャフトに連合され た変速機のシャフト１５．１５’　に衝撃力を加え、シャフト１５から受けた少 な（とも一部の力がサイレント・ブロック３に伝達されることにより、エンジン のケーシングはこの衝撃を受ける。このことから、サイレント・ブロック３とエ ンジン１のケーシングに狭まれたひずみセンサーは圧縮されひずみを生じ、セン サーの出力側に電気信号が発生する。この電気信号はサイレント・ブロック３を 介して自動車のエンジンとンヤーシとの間に伝達された力を検出する手段１０に 供給される。

エンジンに対する外部に起因する力は、エンジンとシャーシとの間に伝達され、 その力はたとえばエンジンに連結されたギアボックスのギア比を手動でまたは自 動的に変化させるような作用を及ぼす。

いずれの場合においても、ひずみセンサーまたは力センサ−１２には、例として 日本の日本特殊陶業（株）から市販されているＴＫ９０３Ｅのような圧電センサ ーを使用することができる。この圧電センサーはポルト４を中心とするワッシャ ーの形（図１参照）をしている。圧電ワッシャーはナツト５に十分に締めつけら れて初期圧縮応力が加えられている。圧電ワツシャーの初期圧縮応力は、ワッシ ャーの破砕を防止する所定の高さの屑状部により制限される。屑状部の高さとワ ッシャーの厚みとの差により決まる値に圧縮応力は調整される。たとえば外部か らの衝撃力が駆動輪１３．１４の１つにそれぞれ加わることにより、変速機のシ ャフト１５．１５’の１つに結果として生ずるトルクの変動は、センサー１２を 圧縮してひずみを生じさせ、このセンサーの出力信号の相応する変動は図２に示 された形をしている。もちろん、エンジンにより伝達されるトルクの本来の変動 に相応する信号の変動を除外する必要がある。この様な変動はエンジンのシリン ダー内の空気／燃料混合気の爆発による断続的な特徴を有している。この変動を 除外するために、センサーから供給された信号はその大きさが所定のしきい値Ａ を超える場合にのみ処理され、しきい値Ａ未満では変動は外乱によるものとはみ なされない。センサー１２から供給された信号を処理する手段１０はこの目的の ために配設されている。

センサー１２から供給された信号がしきい値Ａを超えると、失火の検出は所定の 時間間隔Δｔの期間阻止され、Δｔの後信号をしきい値へと比較する処理を再開 し、阻止する条件（エンジンの低負荷状態、外乱の存在）が持続する場合は間違 いなく失火の検出は再び阻止される。これらの条件の組合わせは図１において入 力が手段９，１０から供給されるアントゲ−）１１を用いて示されている。失火 を検出するためにゲート１１と手段８との間にそう人された単安定ラッチ１６は 阻止する条件が２つとも存在する場合、時間間隔Δｔの期間の間にこれらの手段 を確実に阻止する働きをする。時間間隔の持続期間は当業者により個々の自動車 および本発明による装置を具備したエンジンに合わせて調整される。実験の結果 、特定の自動車に対してはΔｔ＝ｏ、５ｓの値が適当であった。

図３に示すように、センサー１２から供給された信号を処理する手段１０は信号 に乗っている寄生高周波変動分を除去するに適したローパスフィルターエフ、整 流器１８、信号としきい値Ａとを比較するコンパレータ１９を有している。

本発明は課題、換言すると排気管に触媒コンバータを具備した内燃機関において エンジンが低負荷である状況で起こる失火の誤検出に起因する燃料の不都合な遮 断を防止できるということが今や明らかである。

もちろん、本発明は単に一例として掲げた前述の実施例に限定されるのではない 。たとえば加速度計やひずみ計のように圧電センサー以外のセンサーを用いるこ とができる。シャーシに対するエンジンの相対的動きに応答するセンサーもまた エンジンとシャーシとの間の伝達される力のセンサーの代わりに用いることがで きる。同様にセンサーの位置は図１に示した位置から変化することができ図１に 示した位置は、図から分かるように自動車の縦軸に沿って設置したエンジンに適 している。もちろんセンサーが適切な位置に設置され、外部に起因しエンジンに 加えられ、自動車のエンジンとシャーシとの間の伝達された力を検出するのに適 したセンサーを有する横置きエンジンを搭載した車両にも本発明を適用すること ができる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　６年　４月１３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エンジン（１）のダイナミック特性をモニターし、失火の存在を失火により 惹起されるダイナミック特性の不規則性を検出して推定する、自動車を駆動する 内燃機関に供給する空気／燃料混合気の失火を検出するための方法において、車 両に加わる外力が失火の検出を誤らせる可能性がある場合、前記検出を阻止する ために車両に取り付けられているエンジン（１）とシャーシ（２）との間で伝達 される力を検出し、これらの力の振幅を所定のしきい値（Ａ）と比較して、該し きい値の超過から外力がエンジン（１）に加わるのを推定し、これらの外力がエ ンジン（１）に加わったときエンジンの負荷が所定の負荷値より低い場合に生起 することのある失火の検出（８）を阻止させることを特徴とする方法。 ２．車両のエンジン（１）とシャーシ（２）との間で伝達された力が、所定のし きい値（Ａ）を超えたのを検出した直後からカウントして所定の時間間隔（△ｔ ）の間、失火の検出を阻止する請求の範囲第１項記載の方法。 ３．伝達された力に感応するセンサー（１２）から供給された信号をローパスフ ィルタでフィルタリングし整流した処理の後、処理信号の振幅と所定のしきい値 （Ａ）とを比較する請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４．失火を検出する手段（８）とエンジンの負荷を測定する手段（９）とを有す る請求の範囲第１項記載の方法を実施する装置において、自動車のエンジン（１ ）とシャーシ（２）との間で伝達された力を測定する手段（１２）と、エンジン （１）とシャーシ（２）との間で伝達された力の大きさが所定のしきい値（Ａ） を超える場合、エンジンの測定負荷が所定の負荷値より低い場合に、失火を検出 する手段（８）を阻止するように前記力を測定する手段（１２）から供給された 信号を処理する手段（１０）とを有することを特徴とする装置。 ５．力を測定する手段（１２）は圧電センサーと、加速度計と、ひずみゲージと から成る一群のセンサーの１つのセンサーから成る請求の範囲第４項記載の装置 。 ６．エンジン（１）をシャーシ（２）に搭載するための弾性ブロック（３）の領 域において、エンジン（１）とシャーシ（２）との間に設けられた圧電センサー （１２）を有する請求の範囲第５項記載の装置７．エンジンの負荷を測定する手 段（９）はエンジンから発生したトルクに感応する請求の範囲第４項記載の装置 。 ８．エンジンの負荷を測定する手段（９）はエンジンの混合気の蝶形弁の位置セ ンサーから成る一群のセンサーのうちの１つと、エンジンのインレット・マニホ ルド内の圧力のためのセンサーとを有する請求の範囲第４記載の装置。 ９．少なくとも１つの失火を検出した後、内燃機関の１つのシリンダーへの燃料 供給を遮断する制御部を有する請求の範囲第４項から第８項までのいずれか１項 記載の装置を応用した装置。