JPH02161172A

JPH02161172A - 内燃機関の燃焼状態検出装置

Info

Publication number: JPH02161172A
Application number: JP31752488A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Sawamoto; 沢本　国章
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1990-06-21
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2527798B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等内燃機関の燃焼状態検出装置に係り
、特に複数気筒における失火等を簡単な構成で精度良く
検出する装置に関する（従来の技術）近時、エンジンにより高い燃焼経済性、運転性が要求さ
れる傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュータ
等を応用して燃焼状態を最適に制御することが行われる
。この燃焼制御に際しては各気筒の燃焼状態を検知する
ことが必要となる。

燃焼状態を把握する方法の一つとしてシリンダ内におけ
る燃焼ガスの圧力（以下、筒内圧という）を検出する方
法があり、そのための手段として従来、例えば実開昭６
２−２４０３７号公報に記載のものがある。この装置で
は圧電素子からなる筒内圧センサが各気筒の点火プラグ
の座金として固定されており、筒内圧センサは気筒内の
燃焼圧力に応じた電荷を出力している。

（発明が解決しようとする諜Ｂ）しかしながら、このような従来の燃焼状態検出装置にあ
っては、気筒毎にセンサを設ける必要がありコストがか
かることに加えて、例えばアイドリング時のように筒内
圧が小さい場合には微妙な筒内圧を精度よく検出するこ
とが困難であり、筒内圧が最大となる圧縮上死点近傍で
はノッキングが発生し易くなるため、正確な筒内圧や回
転変動が検出できなかった。また、多気筒エンジンの隣
接気筒の影響を排除する手段がなく、４気筒をこえる多
気筒エンジンにおいては隣接気筒の燃焼状態の影響を受
けて各気筒の燃焼状態の検出精度が損なわれる。さらに
、４気筒エンジンにおいてもエンジン回転計測タイミン
グを所定のクランク角以外に任意に設定した場合は同様
に隣接気筒の燃焼状態の影響を受けて燃焼状態の検出精
度が損なわれていた。

（発明の目的）そこで本発明は、各気筒の圧縮上死点を主要部分として
含む所定クランク角区間で計測された回転変動の変化を
前回の燃焼気筒における燃焼変動に対応するものとして
検出することにより、各気筒の失火等を精度良く検出し
て、複雑な演算処理が不要な内燃機関の燃焼状態検出装
置を徒供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図に示すように、燃焼
行程にある気筒を判別する信号を出力する気筒判別手段
ａと、所定の単位クランク角に対応する信号を出力する
クランク角検出手段すと、気筒判別手段ａおよびクラン
ク角検出手段すの出力に基づいて各気筒の圧縮上死点を
主要部として含む所定クランク角区間におけるエンジン
の回転周期を計測する周期計測手段Ｃと、周期計測手段
Ｃの出力から気筒別に回転周期の変化を求め、今回計測
した回転変動の変化を前回の燃焼気筒における燃焼変動
に対応するものとして、該気筒の燃焼状態を検出する燃
焼状態検出手段ｄと、を備えている。

（作用）本発明では、各気筒の圧縮上死点を主要部分として含む
所定クランク角区間におけるエンジンの回転周期が計測
されるとともに、この計測値から気筒別に回転周期の変
化が求められる。そして、今回計測した回転変動の変化
が前回の燃焼気筒における燃焼変動に対応するものとし
てその気筒の燃焼状態が検出される。

したがって、該クランク角区間における回転周期の変化
を求めるだけで各気筒の失火等を検出することが可能と
なり、複雑な演算処理が不要となる。

（実施例）第２〜５図は本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置
の一実施例を示す図であり、本実施例では本発明を４気
筒エンジンに適用したものである。

まず、構成を説明する。第２図はその全体構成を示す図
であり、この図において、１はクランク角センサであり
、クランク角センサ（クランク角検出手段）１は爆発間
隔（１８０°ＣＡ）毎に各気筒の圧縮ト死点（ＴＤＣ）
前の所定位置、例えばＢＴＤＣ７０°でＣＨ）レベルの
パルスとなる基準信号ＲＥＦを出力するとともに、クラ
ンク角の単位角度（例えば、１°）毎に（Ｈ）レベルの
パルスとなる単位信号ＰＯ８をコントロールユニット２
に出力する。また、３はカウンタであり、カウンタ３は
クランク角センサ１の基準信号ＲＥＦがコントロールユ
ニット２に入力されると単位信号ｐｏｓを３６０°／ｎ
（ｎ：気筒数）だけカウントし、そのカウント値ををコ
ントロールユニット２に出力する。タイマＡ４およびタ
イマＢ５は自己診断スイッチ６およびクランク角センサ
１の出力に応じて始動・停止を繰り返し、その間の経過
時間をコントロールユニット２に出力する。エアフロー
メータ７は吸入空気の流ｌＱａを検出し、水温センサ８
はウォータジャケラＩ・を流れる冷却水の温度Ｔｗを検
出する。また、絞弁開度センサ９は絞弁の開度ＴＶＯを
検出する。これら各センサからの出力はコントロールユ
ニット２に入力される。タイマＡ４は周期計測手段とし
ての機能を有し、コントロールユニット２は燃焼状態検
出手段としての機能を有し、ＣＰＵＩＯｌＲＯＭＩＩお
よびＩ１０ボート１３により構成される。ＣＰＵ１０は
ＲＯＭ１１に書き込まれているプログラムに従ってＩ１
０ボート１３より必要とする外部データを取り込んだり
、またＲＡＭ１２との間でデータの授受を行ったりしな
がら燃焼状態検出に必要な処理値等を演算処理し必要に
応じて処理したデータをＩ１０ボート１３に出力する。

ＲＯＭＩＩはＣＰＵｌ０を制御するプログラムを格納し
ており、ＲＡＭ１２は演算に使用するデータを一時的に
記憶する。■１０ボート１３には上記クランク角センサ
１１エアフローメータ７、水温センサ８および絞弁開度
センサ９からの各信号やカウンタ３、タイマＡ４、タイ
マＢ５および自己診断スイッチ６からの各情報が入力さ
れるとともに、Ｉ１０ボート１３からは噴射信号Ｓｉお
よび点火信号Ｓｐをそれぞれインジェクタ１４ａ〜１４
ｄおよび点火袋７１５に出力する。点火装置１５は点火
コイルや点火プラグ等から構成され、点火信号Ｓｐに基
づいて高電圧を発生させて混合気に点火する。

次に、作用を説明する。

アイドリング時の機関回転数はその目標値が予め設定さ
れており、この目標値を含む所定範囲内となるように各
気筒の燃焼状態が制御されている。

すなわち、アイドリング時の各気筒の燃焼状態は略一定
に制御されるので、このとき燃焼状態と密接に相関する
所定クランク角区間毎の経過時間（回転周期）を計測す
れば、そのクランク角区間に燃焼行程にある気筒の燃焼
状態を検出することができる。

そこで本実施例では、失火による影響が顕著に現れるク
ランク角区間（各気筒の一圧縮上死点ＴＤＣを中心とす
る所定のクランク角区間）に着目し、このクランク角区
間における経過時間（回転周期）を計測することによっ
て、演算処理をすることなくその失火気筒を検出する検
出情度と検出速度を向上させるようにしている。

第３図は燃焼状態を検出するプログラムを示すフローチ
ャートであり、本プログラムはエンジン回転に同期して
実行される。

ステップＰ、ｘｐｓの処理によって各気筒における失火
の発生が検出されるが、ステップＰ、〜Ｐ、の処理につ
いて第４図に示すクランク角センサ１、カウンタ３およ
びタイマＡ４から出力される信号波形と第５図に示す回
転数の変化と計測時間の対応図を参照しながら説明する
。

ステップＰｌではクランク角センサｌからの気筒判別信
号（第４図（ａ））とクランク角信号（第４図（ｂ））
に基づいてそのとき燃焼行程にある気筒のクランク角を
測定し、Ｐ！てこのクランク角が３６０°／ｎＡＴＤＣ
（本実施例では４気筒なのでｎ＝４となる）となったか
否かを判別する。Ｐ！におけるクランク角の計数はカウ
ンタ３によって行われており、このカウンタ３はクラン
ク角センサ１の気筒判別信号が出力されるとカウントが
開始され、クランク角信号に従ってカウントアツプして
いき、１８０°ＡＴＤＣとなったところでカウントを停
止する。そして、カウンタ３からそのカウント値に相当
する信号がコントロールユニット２に出力された後で〔
０〕にリセットされる（第４図（Ｃ））。次いで、Ｐ、
で前回の１８０°ＡＴＤＣから今回の１８０°ＡＴＤＣ
までの経過時間をタイマＡ４によって計測し、そのタイ
マ値Ｔｉ（ｉ：１．２．３．４）をコントロールユニッ
ト２に出力する０次いで、Ｐ４でタイマＡ４の１８０’
ＡＴＤＣに同期してタイマＡ４をリセットする。タイマ
Ａ４はカウンタ３の１８０°　ＡＴＤＣのタイミングに
同期して始動・停止が繰り返される（第４図（ｄ）０次
いで、Ｐ、でタイマＡ４を再び始動して今回のルーチン
を終了する。−方、Ｐ！で３６０　”　／ｎＡＴＤＣで
ないときはステップＰ、に戻る。

上記ステップＰ、〜Ｐ、処理のように各気筒の燃焼行程
における経過時間の計測範囲を１８０　’　ＡＴＤＣか
ら１８０°ＡＴＤＣまでと設定することによって、ある
気筒に失火が発生したときの燃焼変動が確実に検出され
るようになる。具体的には第５図に示すように４番気筒
に失火が発生したとすると、次回燃焼行程となる２番気
筒の回転数が太き（変動し、その失火の影響が１８０°
ＡＴＤＣから１８０°ＡＴＤＣまでの区間の回転数の変
化に顕著に現れて、そのときの計測時間の変化からその
失火発生が確実に検出される。

したがって、各気筒の失火等を検出する場合、機関の慣
性力の影響でその失火が発生した気筒よりも次回燃焼行
程となる気筒の回転変動が大きくなるということに基づ
き、各気筒の燃焼工程における回転周期の計測範囲をＴ
ＤＣを含む所定のクランク角区間とすることによって、
そのクランク角区間の経過時間を計測するだけで失火が
発生した気筒を確実に検出することができる。その結果
、複雑な演算処理を行わずに各気筒の失火発生を精度良
く検出することが可能になるばかりでなく、その検出速
度を向上させることができ、余った演算処理時間をその
他の制御用として有効に活用することができる。

（発明の効果）本発明によれば、各気筒の圧縮上死点を主要部分として
含む所定クランク角区間におけるエンジンの回転変動を
求め、今回の回転変動の変化が前回の燃焼気筒における
燃焼変動に対応するものとして検出しているので、各気
筒の失火等を精度良く検出することができ、その検出速
度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜５図は本発明に係
る内燃機関の燃焼状態検出装置の一実施例を示す図であ
り、第２図はその全体構成図、第３図はその燃焼状態を
検出するプログラムを示すフローチャート、第４図はそ
の各部の信号波形図、第５図はそのエンジンの回転数の
変化と計測時間との関係を示す図である。１・・・・・・クランク角センサ（クランク角検出手段
）、２・・・・・・コントロールユニット（燃焼状態検出手
段）、３・・・・・・カウンタ、４・・・・・・タイマＡ（周期計測手段）、６・・・・
・・自己診断スイッチ。第１図句第３図

Claims

【特許請求の範囲】ａ）燃焼行程にある気筒を判別する信号を出力する気筒
判別手段と、ｂ）所定の単位クランク角に対応する信号を出力するク
ランク角検出手段と、ｃ）気筒判別手段およびクランク角検出手段の出力に基
づいて各気筒の圧縮上死点を主要部として含む所定クラ
ンク角区間におけるエンジンの回転周期を計測する周期
計測手段と、ｄ）周期計測手段の出力から気筒別に回転周期の変化を
求め、今回計測した回転変動の変化を前回の燃焼気筒に
おける燃焼変動に対応するものとして、該気筒の燃焼状
態を検出する燃焼状態検出手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置
。