JPH0230954A - 燃料制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の失火を検出し、失火気筒の燃料
供給を停止する燃料制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、急速に自動車に装着されるようになった電子制御
燃料噴射装置は、エンジンの燃焼室へ供給される混合気
を作る装置であり、エンジンの回転数や吸気量を電気信
号に変換し、これをマイクロコンピュータで処理して最
適空燃比を表わす信号を発生させ、この信号により電磁
的に駆動される燃料噴射弁の開弁時間を制御して空燃比
を調整し、エンジンの作動状態を最良に保つものである
。

この種の電子制御燃料噴射装置では、一般に、排気通路
に排気浄化装置（触媒装置）が装備されており、たとえ
ば排気浄化装置としてＣｏおよびＨｃの酸化とＮｏｘの
還元とを同時に行なう三元触媒装置を用いる場合には、
設定空燃比−を理論空燃比近傍の値に設定して排気ガス
中の有害成分を効率よく減少させるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記のような電子制御燃料噴射装置において
、部品の故障あるいは配線の接触不良、誤動作などによ
り、シリンダでの燃焼が正常に行なわれず、失火が起こ
ると未燃焼の燃料と空気の混合気が触媒装置のところま
で流れて、触媒装置で急激な化学反応が起こるため、触
媒装置の温度が大幅に上昇し、触媒装置を劣化させ、排
気ガス中の有害成分を大気中に排出するようになるとか
、あるいは自動車停止時に異常に高ｆＡになった触媒装
置に枯れ草等が接触すると火災のおそれがあるなどの不
具合があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、エンジンの失火気筒を正確に検出できるとと
もに、燃料供給を停止でき、触媒の劣化、火災の危険を
防止できる燃料制御装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る燃料制御装置は、エンジンの各気筒ごと
に対応した所定クランク角ごとの周期より回転数相当の
情報を演算し、この回転数相当の情報の変化量または変
化率よりエンジンの失火状態を検出する失火検出手段と
、失火が確認された気筒には燃料の供給を停止する制御
回路とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明における失火検出手段は任意の所定クランク角
間の周期より機関の回転数相当の情報を演算し、この回
転数相当の情報の変化量または変化率により、エンジン
の失火気筒を検出し、この失火気筒が検出されると、制
御回路により失火気筒には燃料の供給を停止するように
作用する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はその全体構成図であり、図において、１は自動車に
積載される４サイクル火花点火式エンジンであり、燃焼
用空気をエアクリーナ２．吸気管３．スロットバルブ４
を経て吸入する。

制御回路２０の出力により、電磁式燃料噴射弁５１〜５
６を開弁作動させて、燃料を各気筒に供給している。

燃焼後の排気ガスは排気マニホールド６、排気管７など
を経て大気に放出される。

吸気管３には、エンジン１に吸入される吸気量を検出し
、吸気量に応じたアナログ電圧を出力する吸気量センサ
８が設置されている。

また、吸気の温度を検出し、吸気温に応じたアナログ電
圧を出力するサーミスタ式吸気温センサ９が設置されて
いる。

エンジンｌには、冷却水温を検出し、冷却水温に応じた
アナログ電圧（アナログ検出信号）を出力するサーミス
タ式水温センサ１０が設置されており、クランク角セン
サ１１は、エンジン１のクランク軸の回転速度を検出し
、回転速度に応じた周波数のパルス信号を出力する。

また、スロットル弁にはスロ７）ル弁開度が設定値以下
であることを検出するアイドルスイッチ１２が設置され
ている。

制御回路２０は吸気量センサ８．吸気温センサ９、水温
センサ１０．クランク角センサ１１．アイドルスイッチ
１２の検出信号に基づいて燃料噴射量を演算する回路で
％ｉ１式燃料噴射弁５１〜５６の開弁時間を制御するこ
とにより、燃料噴射量を調整する。

第２図により制御回路２ｏについて説明する。

２００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセッサＣ以
下ＣＰＵという）である、２ｏ１は回転数カウンタで、
クランク角センサ１１からの信号より所定クランク角間
の周期をカウントする回転数カウンタである。

また、この回転数カウンタ２０１はエンジン回転に周期
して割り込み制御部２０２に割り込み指令信号を送る。

割り込み制御部２０２は、この信号を受けるとコモンバ
ス２１２を通じてＣＰＵ２００に割り込み信号を出力す
る。

ディジタル入力ポート２０３は図示しないスタータの作
動をオンオフするスタータスイッチ１３からのスタータ
信号などのディジタル信号をＣＰＵ２００に伝達する。

アナログ入力ボート２０４はアナログマルチプレクサと
Ａ−Ｄ変換器から成り、吸気量センサ８゜吸気温センサ
９からの各信号をアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄ
という）変換して、順次ｃＰｕ２００に読み込ませる機
能を持つ。

これら回転数カウンタ２ｏ１１割り込み制御部２０２、
ディジタル入力ポート２０３．アナログ入力ポート２０
４の出力情報はコモンバス２１２を通してＣＰＵ２００
に伝達される。

２０５は電源回路であり、キースイッチ１５を通してバ
ッテリ１４に接続されている。

２０６は読取り、書込みを行ない得るランダムアクセス
メモリ（以下ＲＡＭという）である。

２０７はプログラムや各種の定数などを記憶しておく読
み出し専用メモリ　（以下ＲＯＭという）である。

２０日はレジスタを含む燃料噴射時間制御用カウンタで
、ダウンカウンタより成り、ＣＰ　Ｕ２Ｏ５で演算され
た電磁式燃料噴射弁５１〜５６の開弁時間、つまり燃料
噴射量を表わすディジタル信号を実際の電磁式噴射弁５
１〜５６の開弁時間を与えるパルス時間幅のパルス信号
に変換する。

２０９は電磁式燃料噴射弁５１〜５６を駆動する電力増
幅部である。２１０はタイマであり、経過時間を測定し
、ＣＰＵ２００に伝達する。

回転数カウンタ２０１はクランク角センサｌＯの出力に
よりエンジンの所定クランク角ごとに周期時間を測定し
、その測定の終了時に割り込み制御部２０２に割り込み
指令信号を供給する。

割り込み制御部２０２はその信号に応答して割り込み信
号を発生し、ＣＰＵ２００に燃料噴射量の演算を行なう
割り込み処理ルーチンを実行させる。

第３図（ａｌはＣＰＵ２００の概略フローチャートを示
すもので、このフローチャートに基づきＣＰＵ２００の
機能を説明するとともに、構成全体の作動をも説明する
ためのものである。

キースイッチ１５ならびにスタータスイッチ１３がオン
して、エンジン１が始動されると、ステップＳＯのスタ
ートにてメインルーチンの演算処理が開始され、ステッ
プＳｌにて初期化の処理が実行され、ステップＳ２にお
いて、アナログ入力ポート２０４からの冷却水温に応じ
たディジクル値を読み込む。

ステップＳ３では、その結果により燃料補正量Ｋを演算
し、結果をＲＡＭ２０６に格納する。ステップＳ３が終
了するとステップＳ２に戻る。

通常はＣＰＵ２００は第３図ｆａ）のステップ８２〜Ｓ
３のメインルーチンの処理を制御プログラムにしたがっ
て繰り返し実行する。

割り込み制御部２０２からの割り込み信号が人力される
と、ＣＰＵ２００はメインルーチンの処理中であっても
直ちにその処理を中断し、第３図ｆｂｌに示されるステ
ップ３４０の割り込み処理ルーチンに移る。

ステップＳ４１では、回転数カウンタ２０１で読み取ら
れた所定クランク角間の周期を読み取る。

所定クランク角はこの実施例は１２０度ごとに設定して
いる。そしてステップＳ４２において、周旋例では回転
数を算出し、ＲＡＭ２０６に格納する。

次にステップＳ４３では、失火を検出する運転状態かど
うかをチエツクする。これはたとえば、吸入空気量の変
化量により機関の急加速状態か否かを検出する定常状態
検出手段とか、アイドルスイッチ１２の出力信号とここ
では図示していないニュートラルスイッチ信号、車速信
号から構成されたアイドル状態検出手段の出力がチエツ
クされ、機関の定常状態またはアイドル状態のみ失火検
出を行なうようにしている。

ステップ３４３で失火検出運転状態と判定された場合は
ステップ３４４へ、また失火検出運転状態外と判定され
た場合はステップ３４７へ進む。

ステップ３４４では、前回の割り込み処理時ステップ３
４２でＲＡＭ２０６に格納されている前回の回転数と今
回の回転数の変化量を演算する。

そしてステップＳ４５で変化量とあらかじめ設定されて
いる判定値との大小比較を行なう。

変化量が判定値よりも回転低下側に大きければ、ステッ
プ３４６に進み、今回の気筒失火フラグをＲＡＭ２０６
に格納し、また、変化量が判定値より小さいかまたは回
転上昇側に大きい場合には、ステップ３４６を処理せず
、そのままステップＳ４７へ進む。

ステップ３４４からステップＳ４６の内容を第４図でも
う少し詳細に説明する。たとえば、割り込みタイミング
Ａの時点で第４図（ｂｌに示すように回転数の変化量（
今回回転数−前回回転数）と判定値が大小比較される。

ここで、いま＃２気筒の燃焼で失火が起こったとすると
、エンジンはトルクを出力することができず、今回の回
転数は前回の回転数より大幅に小さくなり、判定値を越
える。

第４図ｆａ＋に示すように、クランク角センサをたとえ
ば＃ｌ気筒に対応するものは＃２〜＃６気筒に対応する
ものよりＨレヘル期間を長くしておいて、各気筒が識別
できるようにしておけば、割り込みルーチンで失火が検
出された気筒を識別することができるので、ステップＳ
４６ではその特定気筒の失火フラグをセットし、ＲＡＭ
２０６に格納する。異常のようにして失火検出手段を構
成する。

また、第４図（ｆ）〜第４図（ｈ）（電磁噴射弁５１〜
５３に相当部分のみ図示）に示すように、電磁噴射弁５
１〜５６は第４図（Ｃ１〜第４図ｔｅ＋に示すように、
前記気筒識別信号により、各シリンダの排気工程で開弁
するようにしである。

次に第３図（ｂｌのステップ３４７ではアナログ入力ポ
ート２０４から吸入空気量を表わす信号に取り込む。

次にステップ３４８にてエンジン回転数、吸入空気量か
ら決まる基本的な燃料噴射量を演算する。

次に、ステップＳ４９において、メインルーチンで求め
た燃料噴射用の補正量をＲＡＭ２０６から読み出し、空
燃比を決定する噴射量（噴射時間幅）の補正演算を行な
う。

次にステップ３５０において、今回噴射する気筒の失火
フラグの有無をチエツクし、失火フラグがセットされて
いればステップＳ５２に進み、失火フラグがセットされ
ていなければ、ステップ５５１において噴射量をカウン
タにセットし、排気工程中のシリンダの電磁噴射弁を開
弁じ、次のステップ３５２でメインルーチンに復帰する
。マイクロプロセッサ２００の概略の機能は以上の通り
である。

なお、この実施例では、第３図（ｂｌのステップ３４４
からステップＳ４６では回転数の変化量（今回回転数−
前回回転数）を演算し判定値と大小比較を行なうように
したが、周期の逆算に関連した回転数相当の情報の変化
量でも良いし、また変化量の代わりに変化率＝（今回回
転数−前回回転数）／今回回転数を演算し、判定値と大
小比較を行なうようにしても同様の効果が得られる。

また、上記実施例では、回転数はクランク角１２０度ご
との周期より演算するようにしたが、燃焼時にトルクの
発生が非常に顕著な燃焼工程の狭い範囲（たとえばＴＤ
Ｃ（上死点）からＡＴＤＣ（上死点後）３０°間）の周
期より演算するようにすれば、より明確に失火を検出す
ることができるのは云うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、エンジンのクランク
角度をクランク角センサで検出してエンジンの各気筒ご
とに対応した所定クランク角ごとの周期より回転数相当
の情報を演算し、この回転数相当の情報の変化量または
変化率よりエンジンの失火状態を検出し、失火が確認さ
れた気筒には燃料の供給を停止するように構成したので
、未燃焼の燃料の流出が防止でき、触媒装置の劣化、有
害排気ガスの排出、あるいは車両の火災などを防ぐこと
ができるという効果が得られる。

また、機関の定常状態あるいはアイドル時のみ失火の検
出も可能であるから、失火の誤検出が防止でき、正確に
失火が検出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による燃料制御装置の全体
構成図、第２図は同上実施例における制御回路のブロッ
ク線図、第３図（δ）および第３図（ｂｌは第２図に示
すＣＰＵの動作を示すフローチャト、第４図は同上実施
例における失火検出手段の動作の説明のためのクランク
角センサと検出回転数の関係を表わすタイムチャートで
ある。 １・・・エンジン、１１・・・クランク角センサ、２０
・・・制御回路、５１〜５６・・・燃、料噴射弁、２−
００・・・マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンのクランク角を検出するクランク角センサと、
   このクランク角センサの任意の所定クランク角間の周期
   より上記エンジンの回転数相当の情報を演算し、この回
   転数相当の情報の変化量または変化率により上記エンジ
   ンの失火状態を検出する失火検出手段と、この失火検出
   手段による上記エンジンの失火検出時に上記エンジンへ
   の燃料供給を停止する制御回路とを備えた燃料制御装置
   。