JPH0422763A - 内燃機関の失火検出装置 - 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フィルタを用いて失
火を検出する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、内燃機関の回転角センサから出力される角度
信号をマイコン等でデジタル演算を行なって瞬間回転数
を算出しこの瞬間回転数を統計的に演算処理して、この
処理値の変動により失火を検出するものがある。

（例えば特開昭５８−５１２４３号公報）〔発明が解決
しようとする課題〕 しかし上記の装置においては、デジタル演算の負担が大
きいためエンジンが高回転すると演算時間に制約を受け
てデジタル演算処理ができなくなり失火を検出すること
ができなくなるという問題がある。

本発明は、デジタル演算の処理量を少なくして高回転で
も確実に失火を検出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じてフィルタ周波数帯域が変動
するフィルタ手段と、 このフィルタ手段を通過した前記回転検出手段からの回
転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！？Ａ機関の失火検出装置
を提案する。

（作用〕 これにより、回転検出手段からの回転信号を、点火周波
数を機関の気筒数で除算した周波数帯、すなわち失火時
に発生する回転信号の信号成分の周波数帯をフィルタ周
波数帯域とするフィルタに通すことにより失火時に発生
する信号成分のみを通過させる。この通過した信号によ
り機関の失火を検出する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、機関の回転信号を、
点火周波数を機関の気筒数で除算した周波数帯、すなわ
ち失火時に発生する回転信号の信号成分の周波数帯をフ
ィルタ周波数帯域とするフィルタに通すことにより失火
時に発生する信号成分をアナログ演算により検出する。

よって高回転時にでも確実に失火を検出できるという優
れた効果がある。

〔実施例〕

本発明実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例は４気筒内燃機関のものであり、第１図は全体
構成図を余す。■は機関クランク軸の７２０°ＣＡ毎に
信号を出力する基準位置センサ、２は基準位置センサ１
からの信号を整形する波型整形回路、３は内燃機関のク
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
の１°ＣＡ毎と及び１８０°ＣＡ毎にスリットが設けで
ある。

スリット円盤３の１°ＣＡ毎のスリット位置を検出して
クランク軸の１°ＣＡ毎に回転信号を発生ずる回転セン
サ、５はスリット円盤３の１８０６ＣＡ毎のスリット位
置を検出してクランク軸の１８０°ＣＡ毎に気筒判別信
号を発生する気筒判別センサである。６は分周回路であ
り、気筒判別信号を基準として回転信号を計数すること
によりクランク軸の３０’ＣＡ毎に信号を出方する。

７はフィルタ手段をなす可変フィルタモジュールであり
、回転信号が入力されて、回転信号の失火信号成分信号
を出力する。８は最大値最小値保持回路であり、フィル
タモジュール７がらの失火成分信号の最大値と最小値を
保持し、後述するＥＣＵ９からのクリア信号によって３
０’ＣＡ毎に最大値、最小値がクリアされる。

９はエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ）であり、整形
回路２、分周回路６、可変フィルタモジュール７等から
の信号に基づいて点火時期や燃料噴射量を制御すると共
に、失火を判別している。

１０は失火を警告する警告ランプ、１１はインジェクタ
、１２はイグナイタである。

第２図は、フィルタ手段をなす可変フィルタモジュール
７の構成図である。７ａは、１°ＣＡ毎の回転信号を周
波数に応じたアナログ電圧信号に変換するＦ−Ｖコンバ
ータ、７ｂはスイソチトキャパシタフィルタであり、フ
ィルタ周波数（通過する周波数帯）をＣＬＫ端子７ｂ−
２に入力する信号の周波数により変えることができる。

またＩＮ端子７ｂ−１には、上記アナログ電圧信号が入
力され、ＯＵＴ端子７ｂ−３から回転信号の失火成分信
号を出力する。７Ｃはローパスフィルタで、Ｆ−Ｖコン
バータ７ａからのアナログ電圧信号の高周波成分をカッ
トする。７ｄはアナログ電圧信号を増幅する正転増幅器
で、７ｅは増幅器７ｄからのアナログ電圧信号を周波数
信号に変換するＶ−Ｆコンバータであり、このＶ−Ｆコ
ンバータ７ｅからの周波数信号はスイッチトキャパシタ
フィルタ７ｂのＣＬＫ端子７ｂ−２に入力される。

第３〜７図に基づいて可変フィルタモジュールの作動を
説明する。

まず第３図に示す回転センサ５からの回転信号がＦ−Ｖ
コンバータ７ａに入力され、アナログ電圧信号に変換さ
れる。正常時のアナログ電圧信号は第４図に示すような
正弦波になり、失火時には第５図に示すような失火気筒
で周期が長くなる波形になる。

ところでこの第４図、第５図に示すアナログ電圧信号を
周波数分析するとそれぞれ第８図、第９図のような周波
数特性を示す。ここでｆ　ｉｇｎは点火周波数であり、
失火時には点火周波数ｆｉｇｎ以゛外にｆｉｇｎ／Ｎ（
Ｎは気筒数、本実施例はＮ＝４）前後の周波数帯にも大
きな振幅が表われる（第９図）。正常点火時は、点火周
波数ｆｉｇｎのみで大きな振幅が表われる。

スイッチトキャパシタフィルタ７ｂは、ｆｉｇｎ　／　
４の周波数帯の信号のみを通過させるためのフィルタで
あるが、ｆｉｇｎはエンジン回転により変動するため、
フィルタ７ｂの中心周波数ｆ。

が常にｆｉｇｎ／４になるようにする必要がある。

ところでスイッチトキャパシタフィルタ７ｂはナショナ
ルセミコンダクタ社製のＭＦｌｏを用Ｌ）でおり、フィ
ルタの中心周波数ｒ０とＣＬＫ端子７ｂ−２に入力する
信号の周波数ｆ　ＣＬＫとは以下の関係がある。

また、中心周波数ｆ０は、失火を検出するために点火周
波数ｆｉｇｎを気筒数（Ｎ）で除算した値にするため以
下の式が成り立つ。

Ｔｏ　−ｆ　ｉ　ｇｎ　　　（Ｎ＝４）−−（Ｂ）上記
（Ａ）式、（Ｂ）式より、 ｆｃｃｘ　＝２５　・ｆ　ｉ　ｇ　ｎ　　　　　−・＝
−（Ｃ）が求まる。

ところで点火周波数ｆｉｇｎは、Ｉ−Ｖコンノ＼−タ７
ａに入力する回転信号の周波数ｒｌ　ＣＡのである。（
’、’７２０” ＣＡに４回点火 が起こるため） 上記（Ｃ）式、（Ｄ）式より １８　〇 一〇、１３９　　・　ｆｌｃＡ　　　　・・・・・・・
・・　（Ｅ）以上よりＣＬＫ端子７ｂ−２にはＦ−Ｖコ
ンバータ７ａに入力する回転信号の周波数ｆｌ　　ＣＡ
を０、１３９倍した周波数の信号を入力すればスイッチ
トキャバシタフィルタ７ｂの中心周波数［。は常にｆｉ
ｇｎ／４になる。

今、Ｆ−Ｖコンバータ７ａと■−Ｆコンバータ７ｅの変
換比率１：１とするとき、Ｆ−Ｖコンバータ７ａからの
アナログ電圧信号は、ローパスフィルタ７ｃを通って高
周波成分を除去し、正転増幅器７ｄにより、０．１３９
倍に増幅する。この増幅されたアナログ電圧信号は■−
Ｆコンバータ７ｅにより周波数信号に変換される。この
周波数信号の周波数ｆ　ＣＬＸは回転信号の周波数ｆｌ
　　ＣＡの０、１３９倍である。この周波数ｆ　Ｃ１１
の周波数信号がＣＬＫ端子に入力されると、スイッチト
キャパシタフィルタ７ｂの中心周波数ｆ０はｆｉｇｈ／
４に設定される。そしてＩＮ端子７ｂ−１にＦ■コンバ
ータ７ａからのアナログ電圧信号が入力されると、この
アナログ電圧信号のｆｉｇｎ／４の周波数帯の信号成分
が、ＯＵＴ端子７ｂ−３から出力される。第６図、及び
第７図が０ＬＩＴ端子７ｂ−３からの出力波形で第６図
が正常点火時、第７図が失火時の場合である。このよう
に失火が生じると大きな振幅をもつ波形が出力されるた
め、燃焼の１サイクル（７２０°ＣＡ）毎の出力信号の
最大値１１１１１Ｘと最小値ｓｉｎをＥＣＵ９が検出し
て失火を判定している。

第１０図は失火検出手段をなすＥＣＵ９の作動を示すフ
ローチャー１・であり、これに基づいてＥＣＵ９におけ
る失火判別の作動を説明する。

ＥＣＵ９には基準センサ２からの７２０°ＣＡ毎の基準
信号、分周回路６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７ｂからの失火成分信号の
３０″ＣＡ毎の最大値と最小値が最大値最小値保持回路
８を介してそれぞれ入力している。

第１０図の失火判定ルーチンは分周回路６からの３０″
ＣＡ毎の割込み信号が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ると、ステップ２０で、基準信号
の入力の有無を判別する。基準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、
、、）と、最小値を記憶するＲＡＭ　（ｄ、ｉ、、）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　ｍａｙ
　、ｄａｉｎ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８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５０で読みとった失火
成分信号の最大値がｄ　ｍｍｘに記憶した値より大きい
ときはｄ　ＩＩＩＩＸの値を更新する。またステップ７
０ではステップ５０で読みとった失火成分信号の最小値
がｄｌ、７に記憶した値より小さいときはｄｌ、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
８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。ステップ８０で、基準信号が入
力してから７２０°ＣＡ経過したか否かを判別し、７２
０’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　ｍａｘと最小値ｄ、、７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Ｔｏ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
運転者にし失火発生を知らせる。またステップ８０で７
２０°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Ｒａｎｇｅ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″ＣＡ毎の割込み信号が入力するたびに
第４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、エンジン負荷が袋機に変化している
ときは失火誤判定しやすいためステップ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、
ステップ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
を停止してエミッショ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。

【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図は上記実施例における可変フィルタの構成を示すブ
ロック図、第３図は回転センサの出力信号波形図、第４
図は正常時のアナログ電圧波形図、第５図は失火時のア
ナログ電圧波形図、第６図は正常時のフィルタ出力波形
図、第７図は失火時のフィルタ出力波形図、第８図は正
常時のアナログ電圧波形の周波数特性図、第９図は失火
時のアナログ電圧波形の周波数特性図、゛第１０図はＥ
ＣＵの作動を示すフローチャートである。 ４・・・回転検出手段をなす回転角センサ、７ｂ・・・
フィルタ手段をなすスイッチトキャパシタフィルタ、８
・・・失火検出手段を構成する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、 このフィルタ手段を通過した前記回転検出手段からの回
   転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の失火検出装置。