JPH04121440A - 内燃機関用失火検出装置 - 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〕 本発明は、多気筒内燃機関においてエンジンからの振動
より機関の失火を検出する失火検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、内燃機関の支持部分に圧電ピンクアップを介
在させ、この圧電ビックアンプからの出力信号の変化よ
り失火の有無を判別するものがある（例えば特開昭５６
−３３５１４号公報）。

こ発明が解決しようとする課題〕 しかし、上述のものにおいては圧電ピンクアップがエン
ジンの燃焼変動によって生しる振動以外に、外乱ノイズ
（例えば悪路走行時に生じる車両振動）も検出してしま
い確実に失火判別ができないという問題がある。

本発明は、燃焼変動による振動のみを検出し確実に失火
判別する失火検出装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決する手段として本発明は、機関の回転を
検出する回転検出手段と、 前記機関の点火周波数を前記機関の気筒数で除算したフ
ィルタ周波数帯域となるように前記機関の回転に応して
フィルタ周波数帯域が変動するフィルタ手段と、 前記機関の振動を検出する振動検出手段と、前記フィル
タ手段を通過した前記振動検出手段からの振動信号によ
り失火を検出する失火検出手段と を備えることを特徴とする内燃機関用失火検出装置を提
案する。

：作用〕 これ各こより、点火周波数を機関の気筒数で除算したフ
ィルタ周波数帯域となるように機関の回転に応じフィル
タ周波数帯域が変動するフィルタ手段に、振動検出手段
からの出力を通過させて失火成分信号のみを取り出す。

この失火成分信号より失火の有無を判別する。

：発明の効果］ 本発明により、点火周波数を気筒数で除算した周波数帯
域の振動信号から失火を判別するため、例えば悪路を走
行時に外乱ノイズが発生しても確実Ｃ二失火を判別する
ことができるという優れた効果がある。

〔実施例〕

本発明の実施例を以下図面に基づいて説明する。

本実施例Ｓこは４気筒４サイクル内燃機関を採用−でい
る。

第１図は本実施例の全体の構成を示すプロ、り図てあり
、１は機関のカム軸に同期ソて回転するスリット円盤で
＃１気筒の上死点（ＴＤＣ）において基準位置信号が発
生するようスリット１ａが設けられている。２は円盤１
のスリン）ｌａを検出して基準位置を検出する基準位置
センサである。

３は機関のクランク軸と同期して回転するスリット円盤
でクランク軸１０’ＣＡごとに回転角度信号が発生する
ようにスリット３ａが設けられている。

４はスリット円盤３のスリット３ａを検出して１０°Ｃ
Ａごとの回転角度信号を発生する回転角センサである。

５は分周回路であり、基準位置信号を基準として回転角
度信号を計数することによりクランク軸の３０°ＣＡ毎
の信号を出力する。６は１０°ＣＡ毎に発生する回転角
度信号を、その周波数に応したアナログ電圧信号に変換
する周波数−電圧変換器（Ｆ−Ｖコンバータ）、７はア
ナログ電圧信号を増幅する正転増幅器である。８は正転
増幅器７からのアナログ電圧信号を周波数信号に変換す
る電圧−周波数変換器（Ｖ−Ｆコンバータ）であり、こ
のＶ−Ｆコンバータからの周波数信号はスイソチトキャ
バシタフィルタ９のＣＬＫ端子に入力される。

また１０はエンジンフロックに取り付けられた振動セン
サでエンジンブロックの振動加速度に比例した信号を発
生する。

第２図は振動センサ１０のエンジン１７への取り付は状
態を示じたエンジンの部分断面図である。

図に示す如く振動センサ１０はエンジンシリンダ１９に
対して直角に配設されている。

１１は振動センサ１０の発生する電荷を電圧に変換する
チャージアンプである。チャージアンプ１１の出力はエ
ンジンフロックの振動加速度に比例したものであり、こ
れはスイノチトキャバシタフィルタ９のＩＮ端子に入力
される。

詳細の作動は後述するスイソチトキャバシタフィルタ９
のＯｖＴ端子からは所定の周波帯の失火成分信号が出力
され、最大最小保持回路１２に入力する。そして最大最
小保持回路１２は失火成分信号の最大値と最小値を保持
し、後述するエンジン制御装置（ＥＣ１，’）１３から
のクリア信号によって３０°ＣＡ毎に最大値、最小値が
クリアされる。

ＥＣＵ１３は基準位置センサ２２分周回路５最大最小保
持回路１２等からの信号に基づいて点火時期や燃料噴射
料を制御すると共に、失火を判別している。１４は失火
を警告する警告ランプ、１５はインジェクタ、１６はイ
グナイタである。

第３〜５図に基づいてスイソチトキャバシタフィルタ９
の作動を説明する。

第３図は、正常運転時の振動センサ１０の出力波形を示
したものであり、この出力波形の周期は１８０°ＣＡ時
間となっている。

第４図は１つの気筒が失火したときの振動センサ１０の
出力波形を示したものであり、この出力波形周期は周期
１８０°ＣＡ時間の信号と周期７２０°ＣＡ時間の信号
の合成波となっている。

第５図は悪路走行時の振動センサ１０の出力波形であり
、この出力波形は全くランダムな周期をもつ信号に１８
０°ＣＡ時間の周期をもつ信号が重畳している。

第３〜５図かられかるように、失火時の信号成分のみを
抽出するためには、７２０″ＣＡ時間（Ｔτ２０）の逆
数１．／Ｔ７２０の中心周波数をもつバントパスフィル
タ（Ｂ、　　Ｐ、　　Ｆ、　）を通過させればよい。

本実施例においてスイッチトキャパシタフィルタ９をＢ
、　　Ｐ、　　Ｆ、　として用いている。ところでＢ、
　　Ｐ、　　Ｆ、の中心周波数は１／Ｔ７２０に設定じ
てなければならず、またＴ７２０は機関回転数に応じて
変化するためＢ、　　Ｐ、　　Ｆ、の中心周波数を機関
の回転数に応じて変化させなければならない。スイソチ
トキャパシタフィルタ９はナショナルセミコンダク社製
のＭＦＩＯを用いており、フィルタの中心周波数ｆ０と
ＣＬＫ端子に入力する信号の周波数ｆ　ＣＬＸとは以下
の関係がある。

ｆ　ｏ　＝　ｆ　ＣＬＫ　／　１００　　　　　　　−
　（Ａ）中心周波数は失火を検出するために、１／Ｔ７
２０に設定しなければならないため、 ｒ０＝ｉ／Ｔ７２０　　　　　　　　　・・・（Ｂ）上
記の式（Ａ）、（Ｂ）より ｆ　ＣＬＫ　＝　１０　ｏ／Ｔ７２０　　　　　−　（
Ｃ）ところでＴ７２０は機関が７２０°ＣＡだけ回転す
るのに要する時間であるから（Ｃ）式をＦ　−Ｖコンバ
ータ６に入力する回転角度信号の周波数ｆｌｃＡで表わ
せば、 となる。

以上よりスイッチトキャパシタフィルタ９のＣＬＫ端子
にはＦ−Ｖコンバータ６に入力する回転角度信号の周波
数ｆｌｃＡを０．１３９倍した周波数の信号を入力すれ
ばフィルタの中心周波数は１／Ｔ７２０となる。

ところで、本実施例は４気筒エンジンであるのでＴｌ２
Ｏ間に４回点火するため点火周期は４／Ｔ７２０となる
。よって、（Ｂ）式における中心周波数ｆ０は点火周期
（４／Ｔ７２０）を気筒数（４）で除算した値（１／Ｔ
７２０）になっている。

Ｆ−Ｖコンバータ６とＶ−Ｆコンバータ８の変換比率を
１：１とするとき、Ｆ−Ｖコンバータ６からのアナログ
信号は正転増幅器７により０．１３９倍に増幅する。こ
の増幅されたアナログ信号はＶ−Ｆコンバータ８により
周波数信号に変換される。この周波数信号ｆ　Ｃ１１は
回転角度信号の周波数ｆｌｃＡの０．１３９倍である。

この周波数ｆ　ＣＬＫの周波数信号がＣＬＫ端子に入力
されると、スインチトキャパシタフィルタ９の中心周波
数は１／Ｔ７２０に設定される。

そしてＩＮ端子より機関の振動信号が入力されるとこの
アナログ信号の１／Ｔ７２０の周波数帯の信号成分がＯ
ＵＴ端子より出力される。第６〜８図に示す波形は、ス
インチトキャパシタフィルタ９のＯＵＴ端子からの出力
波形であり、第６図が正常運転時、第７図が悪路走行時
、第８図が失火時の場合である。この様に失火が発生す
る大きな増幅をもつ波形が出力されるため、機関の１サ
イクル（７２０°ＣＡ）毎の出力信号の最大値、最小値
をＥＣＵ１３が検出して失火を判定している。

第９図は失火検出手段をなすＥＣＵ１３の作動を示すフ
ローチャートであり、これに基づいてＥＣＬ：１３にお
ける失火判別の作動を説明する。

ＥＣｔＪ１３には基準位置センサ２からの７２０’ＣＡ
毎の基準位置信号、分周回路５からの３０°ＣＡ毎の割
込み信号、スイッチトキャパシタフィルタ９からの失火
成分信号の３０℃Ａ毎の最大値と最小値が最大値最小値
保持回路１２を介してそれぞれ入力している。

第９図の失火判定ルーチンは分周回５からの３Ｑ″ＣＡ
毎の割込み信号か入力したときのみ以下の処理を実行す
る。

割込み信号が入力されと、ステップ２０で、基準位置信
号の入力の有無を判別する。基準位置信号が入力された
と判別したとき、すなわち第１気筒が上死点（ＴＤＣ）
タイミングであるときは、ステップ３０に進む。ステッ
プ３０では、失火成分信号の最大値を記憶するＲＡＭ　
（ｄイａｘ　）と、最小値を記憶するＲＡＭ　（ｄ、ｉ
ｎ）を、初期化してステップ４０に進む。またステップ
２０で基準信号が入力していないと判別したときは、ｄ
い３、。

ｄｏ、７を初期化せずにステップ４０に進む。ステップ
４０では、アナログ−デジタル・コンバータを起動させ
て最大値最小値保持回路１２からの失火成分信号の最大
値と最小値をデジタル変換する。

次にステップ５０でデジタル変換した失火成分信号の最
大値と最小値を読みとり、ステップ６０ではステップ５
０で読みとった失火成分信号の最大値がｄ　ｍａＸに記
憶した値より大きいときはｄ　ａｍ、の値を更新する。

またステップ７０ではステップ５０で読みとった失火成
分信号の最小値がｄ　ｌＲｉゎに記憶した価より小さい
ときはｄ、、７の値を更新する。次にステップ７５で最
大値最小値保持回路１２にクリア信号を出力し、保持回
路で保持された最大値と最小値をクリアする。ステ、プ
８０で基準位置信号が入力してから７２０″ＣＡ経過し
たか否かを判別し、７２０″ＣＡ経過したとき、すなわ
ち燃焼の１サイクルが終了したときはステップ９０で、
燃焼の１サイクルにおける失火成分信号の最大値ｄ　ｍ
ａＸと最小値ｄ　ｐｉｎとの差Ｒａｎｇｅ（失火成分信
号の振幅）を算出する。このＲａｎｇｅが所定の値より
大きいと機関は失火していることになる。次にステップ
１００で失火を判定するために、Ｒａｎｇｅと失火判定
値Ｔ０とを比較する。ＲａｎｇｅがＴ。より大きいとき
は失火が生したと判定し、ステップ１１０で、警告ラン
プ点燈信号を出力して運転者に失火発生を知らせる。

またステップ８０で７２０’ＣＡ経過していないと判定
したときステップ９０〜１１０の処理は行なわずにこの
失火判定ルーチンを終了する。またステップ１００でＲ
ａｎｇｅがＴｏより小さいときすなわち失火が発生して
いないと判定したときはステップ１１０の処理は行なわ
ず、失火判定ルーチンを終了する。

以上の様に３０℃Ａ毎の割込み信号が入力するためびに
第９図に示す失火判定ルーチンを実行して、機関の燃焼
の１サイクルでの失火成分信号の最大値と最小値との差
、すなわち失火成分信号の振幅の大きさより機関の失火
発生を判定している。

なお上述の判定値Ｔ０はエンジン回転数とエンジン負荷
により変動させてもよく、またエンジン回転数が急激に
変化しているとき、エンジン負荷が象、激に変化してい
るときは失火誤判定しゃすいためステップ１１０での警
告ランプ点灯信号の出力をキャンセルしてもよい。また
、ステ、ブ１１０で、警告ランプを点灯するとともにス
テップ６０．７０で求めた最大値、最小値の発生したク
ランク角度より失火気筒を判別してその気筒への燃料供
給を停止してエミツシヨンの悪化を防止するようにして
もよい。

また本実施例では失火成分信号の振幅の大きさにより失
火を判別したが、失火成分信号の最大値が所定値を越え
たとき失火と判別するようにしてもよい。

また、所定回転数内に所定回転数失火判定が起こったと
きにその失火判定を有効にて判定精度の向上を行っても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の全体構成を示すブロック図、第
２図は振動センサの取り付は位置を説明する説明図、第
３図は正常運転時の振動センサの出力波形図、第４図は
失火時の振動センサの出力波形図、第５図は悪路走行時
の振動センサの出力波形図、第６図は正常運転時のスイ
ッチキャパシタフィルタの出力波形図、第７図は悪路走
行時のスイッチキャパシタフィルタの出力波形図、第８
図は失火時のスイッチキャパシタフィルタの出力波形図
、第９図はＥＣＬ’１３における作動を説明するフロー
チャートである。 ４・・・回転角センサ、９・・・スイッチトキャパシタ
フィルタ、１０・・・振動センサ、１３・・・ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機関の回転を検出する回転検出手段と、 前記機関の点火周波数を前記機関の気筒数で除算したフ
   ィルタ周波数帯域となるように前記機関の回転に応じて
   フィルタ周波数帯域が変動するフィルタ手段と、 前記機関の振動を検出する振動検出手段と、前記フィル
   タ手段を通過した前記振動検出手段からの振動信号によ
   り失火を検出する失火検出手段と を備えることを特徴とする内燃機関用失火検出装置。