JPS5853177B2 - シツカケンシユツソウチ - Google Patents

シツカケンシユツソウチ

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JPS5853177B2
JPS5853177B2 JP50155202A JP15520275A JPS5853177B2 JP S5853177 B2 JPS5853177 B2 JP S5853177B2 JP 50155202 A JP50155202 A JP 50155202A JP 15520275 A JP15520275 A JP 15520275A JP S5853177 B2 JPS5853177 B2 JP S5853177B2
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exhaust
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正春 浅野
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の失火を検出するものであり、触媒の
焼損防止を主な目的とする。
従来、失火を検出する方法としては次のようないくつか
の方法が考えられている。
■ 点火波形を見る。
（１次側あるいは２次側）。■ 排気弁近くの温度を測
定し、気筒間のバラツキをみる。
■ 排気中に酸素濃度計をおいて、過剰な酸素を検出す
る。
ところで失火は、プラグで点火していても空燃比の状態
によっては起こりうるので、■の方法は充分ではない。
■の方法は装置の複雑なこと、又応答性が悪いことが欠
点である。
■の方法は酸素計の出力特性が０Ｎ−ＯＦＦ的であるこ
と、すなわち、理論空燃比近くで出力値が急に変化する
が、その前後ではほぼ一定の出力しか得られないことか
ら、どの程度酸素が過剰であるのかは判別できない欠点
がある。
したがって失火の場合と、薄い混合気が燃焼した場合と
の区別はむずかしい。
之等に比し本発明は、 ■ 点火系不良の場合、および空燃比が適当でないため
に燃焼しない場合のいずれの場合も一つの検出器（圧力
検出器）で判別し、失火を検出する。
■ 圧力映出器からの信号を周波数分析することにより
、失火時に特有の周波数成分を検出する。
■ 周波数分析の機能が回転数によって変化するように
構成することにより、簡単な帯域フィルタによってすべ
ての回転数にわたって同じように失火検出ができる。
事を企画したものである。
自動車用内燃機関において排気清浄化の目的で触媒を使
用することがある。
こ＼で使用される触媒は一般にかなりの高温で用いられ
るため、エンジンにおいて失火が生じたりするとさらに
急激な温度上昇を招き触媒本体や排気系を焼損し最悪の
場合は火災を起すこともありうる。
触媒の焼損はほとんどの場合エンジンの失火に起因する
のでエンジンが失火したかどうかを検知し、この結果に
よって何らかの安全対策を行うものであるが本発明はこ
れらのうちの失火検知を目的とする。
エンジンが正常に燃焼し、失火していないときの排気音
の周波数スペクトルを第１図に示す。
以下４サイクル４気筒エンジンを例により説明する。
第２図は４気筒のうち１気筒のみ失火したときの周波数
スペクトルを示す。
第１図、第２図を比較すると正常燃焼の場合には正常点
火周波数に相当する基本調波成分（以下正常点火周波数
と称す）ｎの周波数スペクトルが太きいが、失火した場
合には正常点火周波数ｎの分数調波のスペクトル３／４
ｎ、２／４ｎ、１／４ｎが生ずる（ここで２／４ｎが回
転周波数に対応する。
）。６気筒エンジンの場合なら当然５／６〜１／６の分
数調波スペクトルが生ずる。
このことは次のように説明できる。
すなわち第３図で示すように４気筒エンジンでクランク
角７２０°でエンジンの１サイクルが終り、各７２０°
ごとに吸入、圧縮、爆発、排気の４行程が行なわれるも
のとすると、失火した場合は３００，３０１のようにエ
ンジンの発生トルクとしてはマイナスの刺激が周期的に
加わったものと同等と考えられる。
第３図は点火順序が１−３−４−２と決められた４気筒
エンジンの各気筒がそれぞれ周期４πごとにπの区間の
みトルクを発生し、他の３πの区間で吸入、圧縮、排気
を行うことを示した。
４気筒のうちとの気筒が失火しても、また失火が複雑で
あっても、失火する場合は分数調波が発生する。
第４図は本発明による失火検出システムを示す。
エンジンの排気音は排気系のティルパイプ４０３の周辺
に設置されたイヤホーン、マイクロホン等による排気音
検出器４０４によって連続的に排気音を検出しつづける
。
また失火判別回路４０６は排気音にもとづいて失火と判
別できたとき失火感知信号４０７を出力する。
なお４００はエンジン４０１は触媒、４０２はメインマ
フラ、４０５は増巾器、４０８は回転同期信号、４０９
はディストリビュータである。
第２図、第３図によって説明した分数調波成分を検出す
ることによって失火を判別する回路の１例を第５図に示
す。
こ＼で採用する失火検出の方法は正常時の点火周波数の
分数調波をしらべることであるから、まず排気音信号５
００を正常点火周波数ｎに中心周波数を定められたバン
ドパスフィルタ５１０に加え、その出力５２０を求める
。
これと同時にバンドパスフィルタ５１１．５１２゜５１
３には回転同期信号５０８と排気音信号５００とを加え
てそれぞれ正常点火周波数ｎの３／４．２／４．１／４
の振巾スペクトル信号５３０゜５３１．５３２をこれら
のバンドパスフィルタの出力として加算回路５１４で加
算し、加算スペクトル信号５４０をうる。
この信号５４０と前記の信号５２０とを判別回路５１５
で比較する。
判別回路５１５はエンジン正常点火周波数の出力信号５
２０と分数調波信号の和５４０との大小を比較し、分数
調波信号の和５４０が正常点火周波数信号５２０にくら
べて大きければ（理論及実測に基く）失火によって分数
調波が発生しているものとして失火感知信号５０７を出
力する。
この失火検出方式はどの回転数でも成立ち好都合である
が、エンジン回転数に同期してバンドパスフィルタの中
心周波数ｎ、３／４ｎ、２／４ｎ、１／４ｎをそれぞれ
追従させる必要があり、回路の構成がかなり複雑となる
ことがさけられない。
第６図Ａはすべての周波数にわたって一様の振巾スペク
トル６００をもつホワイトノイズ（白色雑音）の周波数
特性を示す。
このような性質６００をもつ信号を第７図に示す回路を
通すことによって第６図Ｂに示すようにサンプリング周
波数１／Ｔごとに６５０，６５１ 、・・・・・・のよ
うな共振特性をもった櫛の月形の周波数特性をもたせる
ことができるのでサンプリング周期Ｔがエンジン回転数
に同期していれば、たとえエンジン回転数がかわっても
バンドパスフィルタの中心周波数はサンプリング周波数
をかえることによって自動的にエンジン回転数を追従さ
せることができる。
第７図で排気音信号７００はエンジン同期信号７０１を
分周回路７０２を通して分周した信号によりサンプリン
グ回路７０３でサンプリングされる。
サンプリングされた信号７０４はホールド回路７０５に
よってホールド（保持加算）されたあと低域フィルタ７
０６に加えられる。
こ＼でサンプリング周波数１／Ｔはエンジンの点火周波
数を４分周したものとすると１／Ｔは正常点火周波数ｎ
の１／４分数調波に割りつけられ、エンジン回転数と同
期してサンプリング周期をかえれば等価的にバンドパス
フィルタを構成することができる。
こ＼で分周回路７０２の分周比は一般に任意の整数にえ
らべるので構成するバンドパスフィルタの中心周波数の
わりつけは正常点火周波数を４７Ｔとか８／Ｔとかにわ
りつければエンジン回転数の分数調波フィルタを適切に
えらぶことかできる。
しかも第７図に示したサンプリングを主体とした可変バ
ンドパスフィルタはその中心周波数そのものが出力され
るのではなくて、低域フィルタ７０６を通過することに
より、失火感知信号７０７は各分数調波が失火によって
生じせしめられたときは極く低い周波数成分としてとり
だすことができる。
第８図Ａに三つの異なる分数調波周波数１１゜ｆ２．ｆ
３の正弦波を周期Ｔでサンプリングした場合の様子を示
す。
サンプリングされた瞬時値を見ると、ｆｌ、ｆ２．ｆ３
いずれの周波数でも同じ値を示している。
すなわち周期Ｔでサンプリングした場合には、周波数ｆ
１．ｆ２．ｆ３はまったく同等になる。
第８図Ｂにおいて、区間Ｒ１Ｊ Ｒ２ｊ Ｒ３１Ｒ４は
周期Ｔでサンプリングした場合間等になり、サンプル値
をなめらかにむすんだ波形の周波数はすべて区間Ｒ１に
含まれてしまう。
周期Ｔでサンプリングした場合には、ｆ＝に／Ｔ（Ｋ＝
１．２・・・・・・）の周波数成分は超低周波とみなさ
れる。
したがって第７図の低域フィルタ７０６の出力には、ｆ
＝に／Ｔ （Ｋ＝ １ 、２・・・・・・〕の周周波数
分が超低周波に変換されてすべて含まれる。
之を４気筒エンジンに関しサンプリングする場合を表現
すれば第８図Ｃのようになる。
第９図にバンドパスフィルタの別の構成を示す。
第９図においてスイッチＡとスイッチＢとは同じチャン
ネル数の連動して動くスイッチである。
このスイッチは抵抗ＲとコンデンサＣとから構成される
低域フィルタ群の各構成要素を順次選択する。
バンドパスフィルタの中心周波数はスイッチＡ。
Ｂが１回転する周期をＴとすると、ｉ／Ｔ（ｉ＝０．１
．２・・・・・・）となる。
又、その振巾特性は一様でなく、１が大きくなるに従っ
て振巾特性が減少し、ｉ＝Ｎのところで零となる。
ここでＮはバンドパスフィルタのチャンネル数である。
一般にＮは気筒数と等しくしスイッチの１回転周期Ｔを
エンジン（４サイクル、２サイクルのいずれでも可）の
点火周期の気筒数倍にすると、エンジンの回転に伴なう
基本周波数成分はこのフィルタを通過せずに、分数調波
成分のみ通過するようになる。
したがってたとえば４気筒エンジンの場合にスイッチの
１回転周期Ｔをエンジンの点火周期の４倍にし、スイッ
チのチャンネル数を４にすると、エンジンの回転に伴な
う基本周波数成分はこのフィルタを通過せずに、分数調
波成分のみが通過する。
失火の時には、分数調波成分が多くなるために、このフ
ィルタ群の出力を見ていれば、失火の判定が行なえる。
尚本発明による効果を追記すると下記のようになる。
■ 失火状態を確実に判別できる。
■ 検出器はイヤホン等の安い物でかまわない。
■ 検出器の位置は排気管の先端でも良いし、さらにも
つと温度の低い所でもかまわない。
したがって熱的に楽である。
■ 触媒を付けた車の場合には、触媒の焼損防止に役立
つ。
【図面の簡単な説明】
第１図は正常燃焼時における排気音の周波数スペクトル
図、第２図は失火燃焼時の排気音スペクトル図例、第３
図は４気筒エンジンの失火状態説明図、第４図は本発明
による失火検出システム例図、第５図は分数調波成分を
検出する失火判別回路例である。 第６図Ａはホワイトノイズの周波数特性図、第６図Ｂは
第６図Ａのサンプリング状態説明図、第７図は第６図の
サンプリング回路例、第８図Ａ、Ｂ、Ｃはサンプリング
周期状態の説明図である。 第９図はバンドパスフィルタの他の構成例を示すもので
ある。 第４図において、４００・・・・・・エンジン、４０３
・・・・・・テールパイプ、４０４・・・・・・排気音
検出器、４０５・・・・・・増巾器、４０６・・・・・
・失火判別回路、４０７・・・・・・失火感知信号、４
０８・・・・・・回転同期信号、４０９・・・・・・テ
イストリビュータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 多気筒内燃機関において、その排気管の途中又は出
    口に設けられた排気音検出器と、排気音より正常点火周
    波数に相当する基本調波成分と、該基本調波成分の分数
    調波成分とをそれぞれ機関回転速度の変化に対応して通
    過させる通過周波数帯可変構造をもって検出する周波数
    分析器と前記基本調波成分と分数調波成分とを比較する
    判別手段とを構成要素とし、排気音によって失火を検出
    することを特徴とする失火検出装置。
JP50155202A 1975-12-25 1975-12-25 シツカケンシユツソウチ Expired JPS5853177B2 (ja)

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JP50155202A JPS5853177B2 (ja) 1975-12-25 1975-12-25 シツカケンシユツソウチ
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GB (1) GB1542476A (ja)

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