JPH0441959A - 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］ この発明は、エンジンの点火系の異常による失火を検出
するための内燃機関の失火検出装置に関するものである
。

「従来の技術］ 従来、この種の装置として、例えば特開昭６２２６３４
５号公報に開示されているものがある。

これはエンジンのシリンダ内圧力を筒内圧センサで検出
し、この筒内圧がピークとなるクランク角を求め、この
ピーク位置が予め定めたクランク角期間内に存在すると
きは正常であると判断するものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこのような従来装置は、筒内圧のピーク位
置を検出するために所定期間単位でクランク角毎に連続
して筒内圧を計測する必要があり、装置が複雑になり、
軽負荷運転条件では筒内圧のピーク値が圧縮上死点と、
燃焼によるピークの２通りあり、その判定が難しく、ま
た圧縮上死点前にピークを有する場合には失火判定がで
きないなどの課題があった。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために第１発明は、圧縮工程
上死点後の所定クランク角におけるシリンダ内圧力が所
定値以下のときに失火と判定するようにしたものである
。また、第２発明は失火判定のための所定値に、エンジ
ン負荷と回転数によって決まる値を用いるようにしたも
のである。

［作用］ 圧縮工程上死点以後、正常時は爆発のために筒内圧が上
昇するが、失火時の筒内圧はそれに比べると非常に小さ
な値になるので、筒内圧が所定値以上であるか否かを検
出することで失火が判定できる。

［実施例］ 第１図はこの発明の構成要素を示すブロック図である０
図においてＭｌはエンジン、Ｍ２はクランク角の基準位
置毎および単位角度毎のパルスを出力するクランク角検
出手段、Ｍ３はシリンダ内の圧力を検出する圧力検出手
段、Ｍ５はエンジンの負荷を検出する負荷検出手段であ
る。負荷検出手段は図示しない機関の吸入空気量を計測
するエアフローメータまたは吸気管圧センサ、または吸
入空気を調節するスロットル弁の開度を検出するスロッ
トル弁■度センサを用いることができる。

Ｍ６は回転数検出手段であり、クランク角検出手段Ｍ２
の信号から、所定クランク角間の周期を計測し、エンジ
ンの回転数を検出する。Ｍ４は失火検出手段であり、負
荷検出手段Ｍ５および回転数検出手段Ｍ６の信号からエ
ンジンの運転状態を検出し、クランク角検出手段Ｍ２お
よび圧力検出手段Ｍ３の信号から、所定クランク角の圧
力を計測し、運転状態に対応した失火判定を行うもので
ある。

第２図はこの発明を適用して構成した装置の一実施例で
ある０図においてｌは＃１〜＃４の気筒２〜５を有する
エンジン、６〜９は各気筒２〜５の圧力を検出する圧力
センサであり、シリンダ内の圧力変化に対応して電荷を
発生する圧電素子や、圧力を半導体ダイヤフラムに導き
、抵抗値の変化として検出する半導体圧力センサを用い
ることができる。１０はエンジン１のクランク軸に接続
され、例えばクランク角の基準位置毎（１８０度ないし
、７２０度毎）に基準位置パルスを出力し、また単位角
度毎（例えば１度毎）に単位角パルスを出力し、圧力検
出しのタイミングを決定するクランク角センサである。

３０は圧力センサ６〜９およびクランク角センサ１０の
出力を受け、筒内圧を計測する筒内圧計測部であり、圧
力センサ６〜９の出力を電圧値に変換するインターフェ
イス１２〜１５と、クランク角センサ１０の出力が入力
されるタイミングインターフェイス１６と、Ａ　／　Ｉ
）変換器２７およびメモリ２８を存するシングルチップ
マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）２６
と、このマイコン２６の制御指令に従ってインターフェ
イス１２〜１５の出力を選択して切換え、Ａ／Ｄ変換器
に伝達するマルチプレクサ２９によって構成されている
。

このような構成において、圧力センサ６〜９の出力はイ
ンターフェイス１２〜１５を介してマルチプレクサ２つ
に入力され、ここで信号が選択されてマイコン２６に入
力される。第３図（ａ）〜（Ｃ）に４ストロークサイク
ル４気筒エンジンのクランク角に対する各気筒２〜５の
圧力変化と各部の波形を示す、同図（ａ）において点線
はエンジン１の第１気筒＃１の圧力波形であり、ＢＤＣ
は下死点、ＴＤＣは上死点である。また、破線は第２気
筒＃３、−点ｌ；ｌｉ線は第２気筒＃２．２点鎖線は第
４気筒＃４の圧力波形である。

図に示すように、４気筒エンジンでは各気筒の燃焼サイ
クルはクランク角１８０度の位相差を持っている。なお
、＃２、＃３、＃４の圧力波形は圧縮と爆発工程のみを
記載し、吸入、排気の工程は記載を省略している。

クランク角センサ１０は第３［４（ｂ）に示すように７
２０度間隔で気筒識別信号を出力するとともに、同ｌｌ
１１ｊ（ｃ）に示すように、１度間隔のクランク角信号
を出力し、これらの信号はインターフェイス１６を介し
てマイコン２６に入力される。

これに応じてマルチプレクサ２９によって選択された圧
力信号はＡ／Ｄ変換器２７によって所定りランク角にお
いてＡ／Ｄ変換され、メモリ２８に記憶される。

次に、失火検出の具体的方法について説明する。

第４図は失火と圧力波形の関係を示すものであり、実線
は正常燃焼時の圧力波形を示す、すなわち、吸入工程で
充填された混合気は圧縮工程で加圧され、圧縮のＴＤＣ
付近で点火され、爆発工程で急激に膨張し、排気工程で
気筒外に排出される。失火の場合の圧力変化を破線で示
している。点火失敗や、空気と燃料の混合比が不適切な
場合、爆発工程での圧力変化は破線に示すように、区間
αとβとではクランク角３６０度を中心として左右対象
となる。破線は燃焼が全く無い場合、即ち完全失火の状
態をしめしているが、失火の程度が軽微であれば区間β
の実線と破線の中間の圧力遷移となる。

そこで、本願はこのことに着目し、圧縮工程の上死点後
の所定クランク角Ｐ点（例えば４０度）のシリンダ圧力
Ｐ２を測定し、予め定めた圧力値Ｐ１と比較し、（１）
式のＲ係が成立したときは正常と判定し、その関係が成
立しない場合は失火と判定する。

ｆ−Ｐ］＋に≦Ｐ２・−・・・・・・・（１）ここで、
ｌはゲイン定数、ｋはオフセット定数で１１）式の判定
値に幅を持たせるために用いる。すなわちｆ＝１．に＝
１の場合には完全失火状態のレベルを検出でき、また検
出する失火のレベルに応じてゲインρおよびオフセット
ｋを定めることができる。

第５図、第６図は各気筒の失火を検出するためのフロー
チャートである。第５図はメインルーチンであり、計測
開始時点のステップ１００では失火を記憶するメモリを
リセットすると共に、所定クランク角をカウントするカ
ウンタをクリアする。

次にステップ１．０１では第３図（ｂ）に示すクランク
角センサ１０の気筒識別信号が立ち上がるのを待機する
。ここで気筒識別信号が立ち上がると、ステップ１０２
に移り、マイコン２６はマルチプレクサ２つによって第
４気筒＃４をＡ／Ｄ変換器に接続すると共に、圧力を計
測するクランク角計測用カウンタの比較値に４０をセッ
トする。

そしてステップ１０３に移るが、このステップは第５図
のメインルーチンから呼び出されるサブルーチンであり
、処理内容を第６図に示す。なお、クランク角センサ１
０の角度信号はインターフェイス１６を介してマイコン
２６に伝達され、プログラム処理中に割り込み信号とし
て与えられ、ステップ１０１で用いられる。気筒識別信
号のセットおよび第６図のステラ７Ｓ２のクランクパル
スのカウントアツプが割り込み処理として実行される。

第６図のステップＳ１では失火を判定する所定値Ｐ１を
メモリ２８から詠み出す。次いでステップＳ２において
第４図（Ｃ）に示すクランク角センサ１０からの単位角
パルスの割り込み信号を待機し、単位角の立ち上がり毎
にカウンタがインクリメントされる。ステラ７”Ｓ３で
は第５図のメインルーチンで与えられたカウンタの比較
値と、ステップＳ２のカウント値を比較し、圧力を計測
するタイミングを決定する。ここで、カウンタ値と比較
値とが一致すると、ステップＳ４に移行し、Ａ／Ｄ変換
をスタートさせ、圧力を計測する。

ステップＳ５ではこのＡ　／′Ｄ変換の終了を待機し、
終了するとステップＳ６に移る。ステップＳ６ではＡ／
Ｄ変換した圧力値Ｐ２と、失火判定値Ｐ１を比較し、（
１）式に基づいた判定が行われ、失火であればステップ
Ｓ８に移り、メモリ２８に設けられた失火フラグをセッ
トし、そうでなければステップＳ７に移り、失火フラグ
をクリアする。

このようにして、失火を判定した後、第５図のメインル
ーチンのステップ１０４にａ４？ｇする。ここではステ
ップ１０２と同様に、Ａ／［）変換器が第２気筒＃２に
接続され、圧力を計測するクランク角設定値は第２気筒
に合わせて２２０に更新される。次いで前述のサブルー
チンであるステップ１０３が詠み出され、第６図の処理
が実行され、第２気筒の失火判定が実行される。

以下、同様にしてステップ１０５で第１気筒＃１が指定
され、ステップ１０６で第３気筒＃３が指定され、それ
ぞれステップ１０３で失火判定が行われる。このように
して、点火順序に従って＃４、＃２、＃ｌ、＃３と失火
が判定され、ステ・７プ１０１に復帰して、失火判定が
繰り返される。

次に請求項２の実施例について説明する。エンジンの燃
焼波形は運転条件に対応して変化するものであり、その
−例を第７図に示す０図において、高負荷時の正常燃焼
波形を実線で、失火波形を破線で示す。また、低負荷時
の正常燃焼波形を一点鎖線で、失火波形を二点鎖線で示
す。

ここで失火を検出する所定クランク角８点に対応する失
火時の圧力は、エンジンの負荷によって異なり、ＰＩ、
Ｐ２であり、正常燃焼時の圧力はＰＬ、Ｐ２１である。

従って、運転条件が異なる場合には失火判定値を運転条
件に応じて変化させることが必要である。

そこで、本願は第８図に示す運転条件に対応する失火判
定値マツプをマイコン２６のメモリ２８に予め記憶させ
ておき、運転条件に応じてこれを続出、判定するように
構成している。

同図の横軸は回転数Ｎであり、Ｎｌ、Ｎ２．Ｎ３と区分
されている。この回転数をクランク角センサ１０の出力
から所定クランク角間の周期を計測して検出される。ま
た、縦軸はエンジンの負荷を示すパラメータであり、こ
こに図示しない吸入空気量を計測するエアフローメータ
の吸入空気量Ｑを用いており、Ｑｌ、Ｑ２．Ｑ３と区分
されている。これらの区分でゾーン分けをし、それぞれ
のゾーンに対応して失火判定値をメモリｐａ＋Ｑに割り
当てる。ここでｎ、ｑはそれぞれの横軸と縦軸の区分番
号を示している。失火検出に用いるフローチャートは前
述のものと同一の第５図および第６図である。第５図の
動作は前述のものと同一であるため、説明を省略する。

第６図において、ステップＳ１の失火判定値の読出は回
転数Ｎと吸入空気量Ｑで定まる運転状態に応じて第８図
からテープルルツクア・ノブされ、ステップＳ６で失火
判定値として用いられる。この他の動作は前述のものと
同様である。このよにして、第７図に示したように運転
条件が変化した場合においても、これに応じた失火判定
値で検出が精度良く実行される。

また、本願では第８図の縦軸に吸入空気量を用いたが、
吸入空気を調節するスロットル弁の開度を用いるか、吸
気管圧力を用いても良い、また、ここに図示しない混合
気の点火手段の点火時期に応じて、失火判定値を変化さ
せても良い、また、クランク角検出手段は、単位角毎の
パルスを出力するように構成したが、クランク角の基準
位置毎（例えば第６図の説明で示した４０．２２０．４
００．５８０度）に基準位置パルスを出力するように構
成しても良い、更に、回転数検出手段は点火手段の点火
コイルの点火周期を計測しても良く、同様を効果を奏す
る。

［発明の効果］ 以上説明したように第１発明は圧縮工程の上死点後の所
定クランク角におけるシリンダ内圧力が所定値以下のと
きに失火と判定するようにしたので、従来のようにピー
ク位置を測定する必要がないので装置が簡単になり、第
２発明は負荷状態に応じて判定基準を変えるようにして
いるので、負荷状態が変わっても最適の判定が行えると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図はこ
の発明を適用した装置の一実施例を示すブロック図、第
３図はクランク角と筒内圧の関係を示すグラフ、第４図
は筒内圧の変化を示すグラフ、第５図は失火検出を行う
メインルーチンを示すフローチャート、第６図はサブル
ーチンを示すフローチャート、第７図は負荷状態が変わ
った場合の筒内圧変化を示すグラフ、第８図は回転数と
空気量に対する判定値マツプを示す図である。 Ｍｌ・・・・エンジン、Ｍ２・・・・クランク角検出手
段、Ｍ３・−・・圧力検出手段、Ｍ４・・−・失火検出
手段、Ｍ５・・・・負荷検出手段、Ｍ６・・・・回転数
検出手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのシリンダ内圧力を検出する圧力検出手
   段と、 クランク角を検出するクランク角検出手段と、エンジン
   燃焼サイクル内の圧縮工程上死点後の所定クランク角に
   おけるシリンダ内圧力が所定値以下のときに失火と判定
   する失火検出手段とから構成された内燃機関の失火検出
   装置。
2. （２）請求項１において、エンジンの負荷を検出する負
   荷検出手段と、 回転数を検出する回転数検出手段を備え、 失火検出手段の判定値は負荷検出手段と回転数検出手段
   との組合せによって予め決まる所定値を用いることを特
   徴とする内燃機関の失火検出装置。