KR20080010423A - 내연 기관의 실화 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

플라이휠 댐퍼를 구비한 내연 기관에 있어서, 실화 검출이 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역을 미리 설정해 두고, 엔진(내연 기관)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역(A 영역, C 영역)」 내인지의 여부를 판정하고(스텝 ST3), 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역」 내일 때에는, 예를 들어 실화 기통을 특정하는 기통 특정 처리를 정지한다(스텝 ST4). 이러한 처리를 행함으로써, 플라이휠 댐퍼에 의한 회전 변동 거동의 혼란에 기인하는 오검출을 없앨 수 있어, 실화 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
플라이휠 댐퍼, 실화 검출, 운전 영역, 실화 기통, 엔진

Description

내연 기관의 실화 검출 장치 {MISFIRE DETECTION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연 기관의 회전 변동에 기초하여 실화를 검출하는 실화 검출 장치에 관한 것으로, 더 상세히 설명하면, 플라이휠 댐퍼를 구비한 내연 기관의 실화 검출 장치에 관한 것이다.
차량에 탑재되는 내연 기관에 있어서는, 온도나 점화 플러그의 상태 등의 조건에 의해, 연소실 내의 혼합기가 착화되지 않는 현상, 소위 「실화」가 발생하는 경우가 있다. 실화가 발생하면, 기관 회전 속도가 저하될 뿐만 아니라, 미연소 혼합기가 배기 통로로 배출되어, 배기 에미션의 악화나, 배기 정화 촉매에의 악영향이 우려된다. 이로 인해, 내연 기관의 실화 이상에 조기에 대처하기 위해, 실화 발생을 검출하여 운전자에의 통지 등을 행할 필요가 있다.
다기통 내연 기관에 있어서 실화를 검출하는 실화 검출 장치로서, 실화의 발생 시에는 기관 회전 속도의 변동(이하, 단순히 회전 변동이라고 함)이 커지는 것에 주목하여, 이 회전 변동에 기초하여 실화의 발생을 판정하는 실화 판정 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특개평05-203539호 공보 및 특허 제3063007호 명세서 참조). 이러한 실화 검출 장치에 있어서의 실화 판정의 기본 원리는 이하 와 같다.
우선, 임의의 1개의 기통에 실화가 발생한 경우, 그 기통의 폭발 행정(실제로는 실화되어 폭발하지 않는 행정)에 있어서의 기관 회전 속도가 점차로 저하되어 간다. 그 결과, 이 실화를 생긴 기통의 폭발 행정 중에서 크랭크 샤프트가 일정 크랭크 각도를 회전하는데 필요한 시간이, 다른 기통의 폭발 행정 시에 있어서의 그 시간보다도 길어진다. 따라서, 이들 시간을 계측하여 비교함으로써 실화 발생의 유무를 검출하는 것이 가능하게 된다.
예를 들어, 도5에 도시한 바와 같이 6기통 내연 기관에 있어서, 임의의 기통[예를 들어 제3 기통(#3)]이 폭발 행정에 있을 때에, 이 폭발 행정 중에서 크랭크 샤프트가 일정 크랭크 각도를 회전하는데 필요한 경과 시간(T3)과, 이 폭발 행정보다도 소정 크랭크 각도 전에 폭발 행정을 맞이한 기통[예를 들어 제2 기통(#2)]의 폭발 행정 중에서 크랭크 샤프트가 일정 크랭크 각도를 회전하는데 필요한 경과 시간(T2)과의 차(T3-T2)를 연산한다. 그리고, 이 연산값(경과 시간의 편차), 즉 회전 변동량이 소정의 임계값을 초과했을 때에, 6기통 내연 기관에 1기통 실화[예를 들어 제3 기통(#3의 실화)]가 발생했다고 판정하고 있다. 또한, 도6에 도시한 바와 같이 회전 변동량이 연속하여 임계값을 초과할 때에는 2기통 연속 실화[예를 들어 제3 기통(#3) 및 제4 기통(#4)의 연속 실화]가 발생했다고 판정하고 있다.
또한, 내연 기관의 회전 속도는 크랭크 샤프트에 설치한 회전각 센서(예를 들어 크랭크 포지션 센서)에 의해 검출된다.
그런데, 내연 기관에 있어서는, 실화에 의해 회전 변동이 발생한 것 외에, 플라이휠 등의 경시 변화에 의한 격차에 의해서도 회전 변동이 발생하는 경우가 있다. 또한, 차량이 악로(요철로나 자갈길 등)를 주행하고 있을 때에, 차량의 후륜으로부터의 토크가 프로펠라 샤프트를 통하여 전달되어, 플라이휠에 회전 변동이 발생하는 경우가 있다. 이러한 실화 이외의 요인에 의해 회전 변동이 발생한 경우, 실화에 의한 회전 변동을 구별하는 것이 곤란하여, 실화의 오검출이 발생할 가능성이 있다.
따라서, 이러한 실화의 오검출을 해소하는 것으로서, 회전 변동값과 실화 판정값의 평균적인 상관이 클 경우에, 플라이휠 등의 경시 변화에 의한 격차가 생길 것으로 추정하여, 실화 판정을 캔슬하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특개2004-324524호 공보 참조). 또한, 플라이휠의 회전 변동에 기초하여 악로 주행이라고 판단하여, 실화 검출을 금지하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특개평07-279734호 공보 참조).
내연 기관(이하, 엔진이라고도 함)에 설치되는 플라이휠로서, 엔진의 회전 변동이나 회전축의 비틀림 진동을 흡수하여 구동계의 진동을 억제하는 플라이휠 댐퍼가 알려져 있다. 그러나, 플라이휠 댐퍼를 채용한 엔진에서는, 실화 발생 시에 그 회전 변동이 흐트러져, 실화 검출의 신뢰성이 저하된다는 문제가 있다. 그 이유를 이하에 설명한다.
우선, 플라이휠 댐퍼는, 예를 들어 도7에 도시한 바와 같이 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 엔진측 플레이트(21)[이하, 프론트 플레이트(21)라고 함] 및 트 랜스미션측에 연결되는 미션측 플레이트(22)[이하, 리어 플레이트(22)라고 함]를 구비하고, 이들 프론트 플레이트(21)와 리어 플레이트(22) 사이에 스프링(23)을 배치한 기구이다. 또한, 이러한 플라이휠 댐퍼(2)를 채용한 엔진에 있어서도, 크랭크 샤프트에 설치한 회전각 센서(예를 들어 크랭크 포지션 센서)에 의해 엔진 회전수가 검출된다.
그런데, 이 종류의 플라이휠 댐퍼(2)에서는, 리어 플레이트(22)와 스프링(23) 사이에 헐거움[유격 : 예를 들어 6°(±3°)]가 형성되어 있고, 정상적인 아이들링 운전 시 (저부하·저회전)에 있어서의 미소한 회전 변동은 상기한 격차로 흡수된다. 이로 인해, 도7의 화살표(B)로 나타나 있는 바와 같이 스프링(23)이 프론트 플레이트(21) 및 리어 플레이트(22) 중 어느 쪽에도 접촉하지 않은 상태가 유지된다. 이 상태에서는, 프론트 플레이트(21)는 약간의 회전 변동(예를 들어 800 내지 810rpm의 범위의 변동)이 발생하지만, 리어 플레이트(22)는 거의 일정한 회전(예를 들어 805rpm)이 된다. 또한, 플라이휠 댐퍼(2)에 있어서, 스프링(23)이 리어 플레이트(22)에 접촉하지 않을 때에는 마찰 기구(도시하지 않음) 등에 의해 동력이 전달된다.
이상과 같은 아이들링 운전 상태일 때에, 1기통의 실화가 발생한 경우, 상기한 격차의 범위 내에서 리어 플레이트(22)가 움직여, 스프링(23)이 프론트 플레이트(21) 및 리어 플레이트(22) 중 어느 쪽에도 접촉하지 않은 상태가 유지되는 경우가 있으며, 이 경우는, 실화의 오검출이 발생하지 않을 가능성이 있다.
그러나，2기통 연속 실화일 경우에는, 예를 들어 도8에 도시한 바와 같이 실 화 기통의 1기통째(예를 들어 제3 기통)에서는 상기한 이유에 의해, 실화에 의한 회전 변동량이 임계값을 초과하여 실화가 검출되지만, 2 기통째(예를 들어 제4 기통)의 실화가 연속 발생했을 때에는, 프론트 플레이트(21)의 회전수(엔진 회전수)가, 리어 플레이트(22)의 회전수(트랜스미션측의 회전수)보다도 낮아져[예를 들어 프론트 플레이트(21)가 790rpm로 저하하여, 805rpm의 리어 플레이트(22)보다도 낮아짐], 리어 플레이트(22)가 스프링(23)의 일단(23a)에 접촉한다.
이 리어 플레이트(22)의 스프링(23)의 일단(23a)에의 접촉에 의해, 리어 플레이트(22)와 프론트 플레이트(21) 사이에서 에너지가 스프링(23)을 통하여 수수되어[리어 플레이트(22)의 에너지가 프론트 플레이트(21)에 부여되어], 실화에 의한 프론트 플레이트(21)의 회전수의 저조가 적어져 회전 변동이 작아진다. 그 결과, 2기통째의 실화에 의한 회전 변동량이 임계값을 초과하지 않게 되어, 연속 실화의 2기통째(예를 들어 제4 기통)의 실화를 검출할 수 없다. 또한，2 연속 실화에 상관없이, 플라이휠 댐퍼(2)의 격차의 크기에 따라서는, 1기통 실화를 검출할 수 없는 경우도 있다.
또한, 리어 플레이트(22)가 스프링(23)의 일단(23a)에 접촉하면, 에너지의 수수에 의해 리어 플레이트(22)의 회전수가 저하하고, 그 리어 플레이트(22)의 회전수가 프론트 플레이트(21)의 회전수보다도 낮아진 시점에서, 리어 플레이트(22)가 스프링(23)의 일단(23a)으로부터 벗어나, 리어 플레이트(22)가 상기한 격차의 범위 내로 들어가는 상태로 된다. 이 후, 기통의 정상인 연소에 의해 프론트 플레이트(21)의 회전수가 리어 플레이트(22)보다도 높아지면, 이번에는 리어 플레이 트(22)가 스프링(23)의 타단(23b)에 접촉한다.
이 리어 플레이트(22)의 스프링(23)의 타단(23b)에의 접촉에 의해, 리어 플레이트(22)와 프론트 플레이트(21) 사이에서 에너지가 스프링(23)을 통하여 수수되어 [프론트 플레이트(21)의 에너지가 리어 플레이트(22)에 부여되어], 정상적인 연소를 하고 있음에도 불구하고, 프론트 플레이트(21)의 회전수가 저하된다. 그 결과로서 회전 변동량이 임계값을 초과하여, 마치 실화[예를 들어 제6 기통(#6)의 실화]가 발생한다고 검출된다.
이상과 같이, 플라이휠 댐퍼를 채용한 엔진에서는，아이들링 운전 영역(저부하·저회전수 영역 : 도4의 A 영역)에 있어서 실화가 오검출된다는 문제가 있다. 또한，중부하의 운전 영역(도4의 C 영역)에 있어서도, 리어 플레이트(23)에 접촉하는 상태와 접촉하지 않은 상태[도7의 화살표(C)의 범위]가 존재하므로, 실화 발생 시에 회전 변동이 흐트러져, 실화가 오검출되는 경우가 있다.
또한, 일본 특개2004-324524호 공보 및 일본 특개평07-279734호 공보에서는, 상기한 플라이휠 댐퍼를 이용하기 위한 문제는 전혀 고려되어 있지 않으며, 이들 특허 문헌에 기재되어 있는 기술에서는, 플라이휠 댐퍼에 의한 회전 변동의 문제를 해소할 수 없다.
본 발명은 그러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 플라이휠 댐퍼를 채용한 내연 기관에 있어서, 플라이휠 댐퍼에 의한 회전 변동의 영향을 경감할 수 있어, 신뢰성이 높은 실화 검출을 행하는 것이 가능한 내연 기관의 실화 검출 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 플라이휠 댐퍼를 구비한 내연 기관에 있어서, 기관의 회전 변동에 기초하여 실화를 검출하는 내연 기관의 실화 검출 장치이며, 실화 검출에 있어서 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역이 미리 설정되어 있고, 내연 기관의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역」 내인지의 여부를 판정하여, 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역」 내일 때에는 실화 검출을 제한한다.
본 발명에 있어서 실화 검출을 제한하는 처리로서는, 실화 기통을 특정하는 기통 특정 처리, 또는 실화 기통의 기통수를 판정하는 기통수 판정 처리 등을 들 수 있다. 또한, 실화 검출 자체를 정지(캔슬)하는 처리도, 실화 검출을 제한하는 처리에 포함된다.
본 발명에 따르면, 내연 기관의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역」 내일 때에는, 실화 검출을 제한하고 있으므로, 플라이휠 댐퍼에 의한 회전 변동 거동의 혼란에 기인하는 오검출을 없앨 수 있어, 실화 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 실화 기통을 특정하는 기통 특정 처리를 행할 경우, 내연 기관의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역」 밖일 때에는, 총 실화 카운터 및 기통별 실화 카운터의 쌍방의 카운트값을 갱신(인크리먼트)하고, 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역」 내일 때에는 총 실화 카운터의 카운트값만을 갱신(인크리먼트)하도록 구성하여도 된다. 이러한 구성을 채용하면, 총 실화 카운터의 카운트값은, 내연 기관의 운전 영역에 상관없이, 실화가 발생했을 때에는 반드시 갱신된다. 이에 의해 총 실화 카운터의 카운트값(총 실화 코드)은 신뢰성이 높은 데이터로서 남길 수 있다.
또한, 내연 기관의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역」 내일 때에는, 기통별 실화 카운터의 카운트값의 갱신을 행하지 않도록 함으로써 플라이휠 댐퍼에 의한 회전 변동 거동의 혼란에 기인하는 오검출을 포함하지 않는 신뢰성이 높은 카운트값(기통별 코드)을 남길 수 있다.
본 발명에 따르면, 내연 기관의 운전 상태가 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역(실화 검출이 영향을 받는 영역) 내인지의 여부를 판정하여, 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는 실화 검출을 제한하고 있으므로, 플라이휠 댐퍼에 의한 회전 변동 거동의 혼란에 기인하는 오검출을 없앨 수 있어, 신뢰성이 높은 실화 검출을 행할 수 있다.
도1은 본 발명의 실화 검출 장치를 적용하는 엔진의 일례를 도시하는 개략적인 구성도이다.
도2는 ECU 등의 제어계의 구성을 도시하는 블록도이다.
도3은 ECU가 실행하는 실화 검출 처리의 처리 내용을 도시하는 흐름도이다.
도4는 실화 검출 처리에 이용하는 판정 맵(M)을 도시하는 도면이다.
도5는 실화 발생 시에 있어서의 회전 변동량의 변화 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도6은 실화 발생 시에 있어서의 회전 변동량의 변화 패턴의 다른 예를 도시 하는 도면이다.
도7은 플라이휠 댐퍼의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도8은 플라이휠 댐퍼를 채용한 엔진에 발생하는 문제(실화 오검출)의 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
우선, 본 발명의 실화 검출 장치를 적용하는 엔진(내연 기관)에 대하여 설명한다.
-엔진-
도1은 본 발명을 적용하는 엔진의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도1에는 엔진의 1기통의 구성만을 도시하고 있다.
엔진(1)은, 6개의 기통[제1 기통(#1) 내지 제6 기통(#6)]을 갖는 6기통 가솔린 엔진이며, 연소실(1a)을 형성하는 피스톤(1O) 및 출력축인 크랭크 샤프트(15)를 구비하고 있다. 피스톤(10)은 커넥팅 로드(16)를 통하여 크랭크 샤프트(15)에 연결되어 있고, 피스톤(10)의 왕복 운동이 커넥팅 로드(16)에 의해 크랭크 샤프트(15)의 회전으로 변환된다. 엔진(1)의 크랭크 샤프트(15)는, 도7과 마찬가지의 구조의 플라이휠 댐퍼(2)를 통하여 트랜스미션(도시하지 않음)에 연결된다.
크랭크 샤프트(15)에는, 외주면에 복수의 돌기(이)(17a…17a)를 갖는 시그널 로터(17)가 설치되어 있다. 시그널 로터(17)의 측방 근방에는 크랭크 포지션 센서(36)가 배치되어 있다. 크랭크 포지션 센서(36)는, 예를 들어 전자 픽업이며, 크랭크 샤프트(15)가 회전할 때에 시그널 로터(17)의 돌기(17a)에 대응하는 펄스 모양의 신호(출력 펄스)를 발생한다.
엔진(1)의 연소실(1a)에는 점화 플러그(3)가 배치되어 있다. 점화 플러그(3)의 점화 타이밍은 이그나이터(4)에 의해 조정된다. 엔진(1)에는, 엔진 수온(냉각 수온)을 검출하는 수온 센서(31)가 배치되어 있다.
엔진(1)의 연소실(1a)에는 흡기 통로(11)와 배기 통로(12)가 접속되어 있다. 흡기 통로(11)와 연소실(1a) 사이에 흡기 밸브(13)가 설치되어 있고, 이 흡기 밸브(13)를 개폐 구동함으로써, 흡기 통로(11)와 연소실(1a)이 연통 또는 차단된다. 또한, 배기 통로(12)와 연소실(1a) 사이에 배기 밸브(14)가 설치되어 있고, 이 배기 밸브(14)를 개폐 구동함으로써, 배기 통로(12)와 연소실(1a)이 연통 또는 차단된다. 이들 흡기 밸브(13) 및 배기 밸브(14)의 개폐 구동은, 크랭크 샤프트(15)의 회전이 전달되는 흡기 캠 샤프트(18) 및 배기 캠 샤프트(19)의 각 회전에 의해 행해진다. 또한, 흡기 캠 샤프트(18)의 근방에, 기통 판별용의 캠 포지션 센서(37)가 배치되어 있다.
캠 포지션 센서(37)는, 예를 들어 전자 픽업이며, 도시하지는 않았지만, 흡기 캠 샤프트(18)에 일체적으로 설치된 로터 외주면의 1개의 돌기(이)에 대향하도록 배치되어 있고, 흡기 캠 샤프트(18)가 회전할 때에 펄스 모양의 신호를 출력한다. 또한, 흡기 캠 샤프트(18)는, 크랭크 샤프트(15)의 1/2의 회전 속도로 회전하므로, 크랭크 샤프트(15)가 720° 회전할 때마다 캠 포지션 센서(37)가 1개의 펄스 모양의 신호(출력 펄스)를 발생한다.
한편, 흡기 통로(11)에는, 에어 크리너(7), 열선식의 에어플로우 미터(32), 흡기온 센서(33)[에어플로우 미터(32)에 내장], 및 엔진(1)의 흡입 공기량을 조정하기 위한 전자 제어식의 스로틀 밸브(5)가 배치되어 있다. 스로틀 밸브(5)는 스로틀 모터(5a)에 의해 구동된다. 스로틀 밸브(5)의 개방도는 스로틀 포지션 센서(35)에 의해 검출된다. 엔진(1)의 배기 통로(12)에는, 배기 가스 중 산소 농도를 검출하는 O2 센서(34) 및 삼원 촉매(8)가 배치되어 있다.
그리고, 흡기 통로(11)에는 연료 분사용의 인젝터(연료 분사 밸브)(6)가 배치되어 있다. 인젝터(6)에는, 연료 탱크로부터 연료 펌프(모두 도시하지 않음)에 의해 소정 압력의 연료가 공급되어, 흡기 통로(11)에 연료가 분사된다. 이 분사 연료는 흡입 공기와 혼합되어 혼합기로 되어 엔진(1)의 연소실(1a)로 도입된다. 연소실(1a)로 도입된 혼합기(연료+공기)는 점화 플러그(3)로 점화되어 연소·폭발한다. 이 혼합기의 연소실(1a) 내에서의 연소·폭발에 의해 피스톤(10)이 왕복 운동하여 크랭크 샤프트(15)가 회전한다. 또한, 엔진(1)은, 제1 기통(#1)→제2 기통(#2)→제3 기통(#3)→제4 기통(#4)→제5 기통(#5)→제6 기통(#6)의 순으로 연소·폭발한다.
이상의 엔진(1)의 운전 상태는, ECU(전자 제어 유닛)(100)에 의해 제어된다.
-ECU-
도2에 도시한 바와 같이 ECU(100)는, CPU(101), ROM(102), RAM(103), 백업RAM(104), 총 실화 카운터(105), 및 기통별 실화 카운터(106) 등을 구비하고 있다.
ROM(102)은, 각종 제어 프로그램이나, 그들 각종 제어 프로그램을 실행할 때에 참조되는 맵 등이 기억되어 있다. CPU(101)는, ROM(102)에 기억된 각종 제어 프로그램이나 맵에 기초하여 연산 처리를 실행한다. RAM(103)은, CPU(101)에서의 연산 결과나 각 센서로부터 입력된 데이터 등을 일시적으로 기억하는 메모리이며, 백업 RAM(104)은, 엔진(1)의 정지 시에 그 보존해야 할 데이터 등을 기억하는 비휘발성의 메모리이다.
이들 ROM(102), CPU(101), RAM(103), 백업 RAM(104), 총 실화 카운터(105), 및 기통별 실화 카운터(106)는, 버스(109)를 통하여 서로 접속되는 동시에, 외부 입력 회로(107) 및 외부 출력 회로(108)와 접속되어 있다. 외부 입력 회로(107)에는, 수온 센서(31), 에어플로우 미터(32), 흡기온 센서(33), O2 센서(34), 스로틀 포지션 센서(35), 크랭크 포지션 센서(36), 및 캠 포지션 센서(37) 등이 접속되어 있다. 또한, 외부 출력 회로(108)에는, 인젝터(6), 점화 플러그(3)의 이그나이터(4), 스로틀 밸브(5)의 스로틀 모터(5a), 및 실화 이상을 경고하기 위한 인디케이터 램프(9) 등이 접속되어 있다.
그리고, ECU(100)는, 수온 센서(31), 에어플로우 미터(32), 흡기온 센서(33), O2 센서(34), 스로틀 포지션 센서(35), 크랭크 포지션 센서(36), 캠 포지션 센서(37), 및 액셀 포지션 센서(도시하지 않음) 등의 각종 센서의 출력에 기초하여, 엔진(1)의 각종 제어를 실행한다. 또한，ECU(10O)는 하기의 실화 검출 처리를 실행한다.
-실화 검출 처리-
우선，ECU(100)가 실행하는 실화 검출 처리에 이용하는 판정 맵(M)과 실화 검출·기통 특정 처리에 대하여 설명한다.
<판정 맵>
이 예에 있어서 실화 검출 처리에는, 도4에 도시한 바와 같은 판정 맵(M)을 이용한다. 이 판정 맵(M)은, 엔진(1)의 회전수와 부하를 파라미터로서 작성되어 있고, ECU(100)의 ROM(102) 내에 미리 설정되어 있다.
판정 맵(M)은, 실화 기통을 특정하는 기통 특정 처리를 실시할 것인지의 여부의 판정에 이용되는 맵이며, A 영역, B 영역, C 영역 및 D 영역이 설정되어 있고, 이들 4개의 영역 중，A 영역(아이들링 운전 영역) 및 C 영역(중부하의 운전 영역)이 기통 특정 처리를 정지하는 영역이다. 또한, 판정 맵(M)의 A 영역, B 영역, C 영역, D 영역의 각 영역은, 각각 도7에 도시하는 플라이휠 댐퍼(2)의 화살표의 범위 「A」, 「B」, 「C」, 「D」에 대응하고 있다.
여기서, 도4의 판정 맵(M)에 있어서, 실화 기통의 특정 처리를 정지하는 A 영역 및 C 영역(플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역)은, 플라이휠 댐퍼(2)의 상기한 헐거움(유격량)에 의해 발생하는 회전 변동의 거동(실화 검출에의 영향)을 고려하여 결정하면 된다. 구체적으로는, 예를 들어 엔진(1)의 실기에 있어서, 엔진 회전수와 부하를 변화시켜, 저회전·저부하 영역으로부터 고속 회전 영역(레드 존)·고부하(WOT : Wide Open Throttle)까지의 각종 운전 조건에서 실화 시의 회전 변동을 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 실화 기통을 특정하는 것이 곤란한 영 역을 구하여 A 영역 및 C 영역을 설정하여도 된다. 또한, 컴퓨터 등을 이용하여, 저회전·저부하 영역부터 고속 회전 영역·고부하까지의 각종 운전 조건에서의 실화 시의 회전 변동을 시뮬레이션하고, 그 시뮬레이션 결과에 기초하여, 실화 기통을 특정하는 것이 곤란한 영역을 구하여 A 영역 및 C 영역을 설정하도록 하여도 된다.
<실화 검출·기통 특정 처리>
우선，ECU(100)는, 크랭크 포지션 센서(36) 및 캠 포지션 센서(37)의 출력 등에 기초하여, 엔진(1)의 각 기통(#1 내지 #6)의 폭발 행정 중에서 크랭크 샤프트(15)가 일정 크랭크 각도(예를 들어 CA=120°)를 회전하는데 필요한 경과 시간 T1[제1 기통(#1)], T2[제2 기통(#2)], T3[제3 기통(#3)], T4[제4 기통(#4)], T5[제5 기통(#5)], T6[제6 기통(#6)]을 순차적으로 연산하는 동시에, 이들 경과 시간의 편차, 즉 각 기통(#1 내지 #6)의 회전 변동량 ΔNE1 내지 ΔNE6을 순차적으로 연산한다.
여기서, ΔNE1(제1 기통(#1))=[T1-T6], ΔNE2(제2 기통(#2))=[T2-T1], ΔNE3(제3 기통(#3))=[T3-T2], ΔNE4(제4 기통(#4))=[T4-T3], ΔNE5(제5 기통(#5))=[T5-T4], ΔNE6(제6 기통(#6))=[T6-T5]이다.
그리고, ECU(100)는, 상기 연산에 의해 구한 각 기통(#1 내지 #6)의 회전 변동량 ΔNE1 내지 ΔNE6 중 어느 하나 혹은 복수가 소정의 임계값(도5 및 도6 참조)을 초과했을 때에 실화가 발생한다고 판정한다.
또한, ECU(100)는, 실화가 발생하고 있다고 판정했을 때에는, 크랭크 포지션 센서(36) 및 캠 포지션 센서(37)의 출력 및 회전 변동량 ΔNE1 내지 ΔNE6의 연산 결과 등에 기초하여, 실화 기통을 특정하는 기통 특정 처리를 실행한다. 단, 엔진(1)의 운전 상태가, 도4에 도시하는 판정 맵(M)의 A 영역 또는 C 영역 내로 들어가 있을 때에는 기통 특정 처리는 행하지 않는다.
이상의 「실화 검출」 및 「기통 특정 처리」는, 도3에 도시하는 실화 검출 루틴의 스텝 ST2, 스텝 ST6에 있어서 실행하는 처리이다.
<실화 검출 루틴>
다음에 ECU(100)에 있어서 실행하는 실화 검출 처리의 처리 내용을, 도3에 도시하는 흐름도를 참조하면서 설명한다. 이 실화 검출 루틴은, 소정 시간 주기로 반복하여 실행된다.
우선, 스텝 ST1에서, ECU(100)는, 소정의 실화 검출 실행 조건이 성립 되어 있는지의 여부를 판정하고, 그 판정 결과가 부정 판정일 때에는, 이 실화 검출 루틴을 일단 종료한다. 한편, 스텝 ST1의 판정 결과가 긍정 판정, 즉 실화 검출 실행 조건이 성립되어 있는 경우에는 스텝 ST2로 진행한다.
여기서, 「실화 검출 실행 조건」이란, 법규로 정해져 있는 조건이며, 예를 들어 퓨얼 커트를 행하지 않는 상태에서 플러스 토크 영역인 것, 및 엔진(1)의 운전 상태가 [(아이들링 회전 1150rpm) 내지 (레드 회전)]의 범위인 것 등이다.
스텝 ST2에서, ECU(100)는, 엔진(1)의 기통(#1 내지 #6)에 실화가 발생하고 있는지의 여부를, 상술한 방법으로 판정하여, 그 판정 결과가 부정 판정, 즉 실화가 발생하지 않을 때에는, 이 실화 검출 루틴을 일단 종료한다. 한편, 스텝 ST2의 판정 결과가 긍정 판정, 즉 엔진(1)의 어느 한 기통(#1 내지 #6)에 실화가 발생하고 있을 때에는 스텝 ST3으로 진행한다.
스텝 ST3에서, ECU(100)는, 현재의 엔진(1)의 운전 상태(회전수·부하)가, 도4에 도시하는 판정 맵(M)의 A 영역 또는 C 영역 내인지의 여부를 판정하여, 그 판정 결과가 긍정 판정일 경우, 즉 실화가 발생했을 때의 엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역」내인 경우, 실화 기통의 특정 처리를 실행하지 않고(스텝 ST4), 스텝 ST5에서 총 실화 카운터(105)만을 인크리먼트한 후에, 이 실화 검출 루틴을 일단 종료한다.
한편, 스텝 ST3의 판정 결과가 부정 판정일 경우, 즉 실화가 발생했을 때의 엔진(1)의 운전 상태가 B 영역 또는 D 영역 내[엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역」 밖]일 때에는 스텝 ST6으로 진행한다.
스텝 ST6에서, ECU(100)는, 상술한 기통 특정 처리에 의해, 실화가 발생하고 있는 기통을 특정하고, 또한 스텝 ST7에서 총 실화 카운터(105)의 인크리먼트 및 기통별 실화 카운터(106)의 인크리먼트를 행한 후에, 이 실화 검출 루틴을 일단 종료한다.
또한, 이 예에서, 실화 이상의 경고, 즉 인디케이터 램프(9)의 점등은, 총 실화 카운터(105)의 카운트값을 이용하여 판정하고, 총 실화 카운터(105)의 카운트값이 소정값(예를 들어 30 내지 60 카운트)에 도달한 시점에서 인디케이터 램프(9)를 점등한다.
이상의 실화 검출 처리에 의하면, 엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역(A 영역 또는 C 영역)」내일 때에는, 실화 기통을 특정하는 기통 특정 처리를 정지하고 있으므로, 예를 들어 도8에 도시한 바와 같은 오검출, 즉 「2기통 연속 실화[예를 들어 제3 기통(#3)과 제4 기통(#4)의 연속 실화]가 있었을 때에, 그 연속 실화의 2기통째[예를 들어 제4 기통(#4)]의 실화를 검출할 수 없다는 오검출」, 및 「실화가 발생하지 않음에도 불구하고, 마치 실화[예를 들어 제6 기통(#6)의 실화]가 발생하고 있다고 검출되는 오검출」 등을 없앨 수 있어, 실화 검출의 신뢰성을 높일 수 있다. 게다가, 엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역」 내인지의 여부에 상관없이, 실화 검출 자체는 실시되므로, 실화 검출 기능은 확보할 수 있다.
여기서, 법률 등에 정해져 있는 실화 코드로서, 「어느 기통인지 모르지만 실화하고 있는 코드(총 실화 코드)」와 「기통 특정 코드」가 있어, 서비스 공장 등에서는, 그들 2 종류의 코드를 이용하여 상세 조사를 행하고 있다. 이 예의 실화 검출 처리에서는, 총 실화 카운터(105)의 카운트값은, 엔진(1)의 운전 영역에 상관없이, 실화가 발생했을 때에는 반드시 인크리먼트된다. 이에 의해 총 실화 카운터(105)의 카운트값, 즉 총 실화 코드는 신뢰성이 높은 데이터로서 남으므로, 서비스 공장 등에서 상세 조사를 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이 예의 실화 검출 처리에 있어서는, 엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역」 내인 경우, 기통별 실화 카운터(106)의 카운트값이 인크리먼트되지 않으므로, 기통별 실화 카운터(106)의 카운트값, 즉 기통 특정 코드는, 실제의 실화 상태를 정확하게 반영하지 않는 코드로는 되지만, 플라이휠 댐 퍼(2)의 영향에 의한 오검출을 포함한 기통 특정 코드가 남는 경우와 비교하여, 상세 검사를 행하는 데 있어서 유리하다.
-다른 실시예-
이상의 실시예에서, 기통 특정 처리 외에, 실화가 1기통 실화(도5 참조), 2기통 연속 실화(도6 참조), 또는, 간헐 2기통 실화(2개의 실화 사이에 1개의 정상적인 연소가 존재하는 실화)인지의 여부를 판별하는 기통수 판정 처리를 행하도록 해도 된다. 이 경우, 엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역」 내일 때에는 기통 특정 처리 및 기통수 판정 처리의 쌍방의 처리를 정지한다. 또한, 기통 특정 처리를 바꾸어 기통수 판정 처리만을 실행하도록 구성하여도 되고, 이 경우에도 엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역」 내일 때에는 기통수 판정 처리를 정지하도록 하면 된다.
이상의 실시예에서는, 엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역」 내일 때에 기통 특정 처리를 정지하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 엔진(1)의 운전 상태가 「플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 영역」 내일 때에, 실화 검출 자체를 정지하도록 하여도 된다.
이상의 실시예에서는, 6기통 가솔린 엔진에 본 발명을 적용한 예를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 4기통 가솔린 등 다른 임의의 기통수의 다기통 가솔린에도 적용할 수 있다. 또한, 직렬형 또는 V형의 다기통 엔진, 혹은 종 배치식 또는 횡 배치식의 다기통 엔진 등의 각종 형식의 다기통 가솔린에도 본 발명을 적용하는 것은 가능하다. 또한, 가솔린에 한정되지 않고, 예를 들어 LPG(액화 석유 가스)나 LNG(액화 천연 가스) 등의 다른 연료로 하는 점화 방식의 엔진에도 본 발명을 적용하는 것은 가능하다.
금회 개시된 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명은 아니며 청구범위에 의해 나타내어지며 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (9)

  1. 플라이휠 댐퍼를 구비한 내연 기관에 있어서, 기관의 회전 변동에 기초하여 실화를 검출하는 내연 기관의 실화 검출 장치이며,
    실화 검출에서 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역이 미리 설정되어 있고,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내인지의 여부를 판정하는 판정부와,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는, 실화 검출을 제한하는 검출 제어부를 포함하는 내연 기관의 실화 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는, 실화 기통을 특정하는 기통 특정 처리를 행하지 않는 내연 기관의 실화 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 내연 기관의 실화 검출 장치는, 총 실화 카운터 및 기통별 실화 카운터를 더 포함하고,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 밖일 때에는, 상기 총 실화 카운터 및 기통별 실화 카운터의 쌍방의 카운트값을 갱신하고,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는, 상기 총 실화 카운터의 카운트값만을 갱신하는 내연 기관의 실화 검출 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는, 실화 기통수를 판정하는 기통수 판정 처리를 행하지 않는 내연 기관의 실화 검출 장치.
  5. 플라이휠 댐퍼를 구비한 내연 기관에 있어서, 기관의 회전 변동에 기초하여 실화를 검출하는 내연 기관의 실화 검출 장치이며,
    실화 검출에서 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역이 미리 설정되어 있고,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내인지의 여부를 판정하기 위한 판정 수단과,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는, 실화 검출을 제한하기 위한 검출 제어 수단을 포함하는 내연 기관의 실화 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향 을 받는 운전 영역 내일 때에는, 실화 기통을 특정하는 기통 특정 처리를 행하지 않는 내연 기관의 실화 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 내연 기관의 실화 검출 장치는, 총 실화 카운터 및 기통별 실화 카운터를 더 포함하고,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 밖일 때에는, 상기 총 실화 카운터 및 기통별 실화 카운터의 쌍방의 카운트값을 갱신하고,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는, 상기 총 실화 카운터의 카운트값만을 갱신하는 내연 기관의 실화 검출 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는, 실화 기통수를 판정하는 기통수 판정 처리를 행하지 않는 내연 기관의 실화 검출 장치.
  9. 플라이휠 댐퍼를 구비한 내연 기관에 있어서, 기관의 회전 변동에 기초하여 실화를 검출하는 내연 기관의 실화 검출 장치이며,
    실화 검출에서 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역이 미리 설정되어 있고,
    상기 실화 검출 장치는 전자 제어 유닛(ECU)을 포함하고, 상기 전자 제어 유닛(ECU)이,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내인지의 여부를 판정하고,
    상기 내연 기관의 운전 상태가, 상기 플라이휠 댐퍼의 영향을 받는 운전 영역 내일 때에는, 실화 검출을 제한하는 내연 기관의 실화 검출 장치.
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