JPH0447146A - 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、自動車等に用いられる内燃機関の失火を検
出する内燃機関の失火検出装置に関するものである。

［従来の技術ユ 従来、この種の失火検出装置として、例えば、特開昭６
２−３０９３２号公報に開示されているものがあった。

これはエンジンの圧縮上死点前後の等しいクランク角２
点間のシリンダ内圧力を筒内圧センサで検出し、この両
者の圧力がほぼ等しいときに失火と判定するものである
。

Ｕ発明が解決しようとする課Ｎ］ しかしながらこのような従来の装置は、燃焼状態の変化
によって圧力変動が起こった場合や、筒内圧検出値にノ
イズが重畳した場合には、失火を誤検出するなどの課題
があった。

この発明は燃焼状態の変化による圧力変動があったり、
筒内圧検出値にノイズが重畳しても誤検出をおこさない
装置を提供することにある。

［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この発明は、エンジン
の燃焼サイクル内の所定クランク角以前の指圧の積分値
と、所定クランク角以後の指圧の積分値を比較し、両者
に所定値以上の差がある場合に失火と判定するようにし
たものである。

［作用］ 各気筒毎にエンジンの燃焼サイクル内の所定クランク角
以前の指圧の積分値と、所定クランク角以後のし圧の積
分値とが比較され、各気筒の失火が検出される。

［実施例］ 第１図はこの発明の基本構成を示すブロック図である。

図においてＭｌはエンジン、Ｍ２はクランク角を検出す
るクランク角検出手段であり、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ようになってい
る。Ｍ３はシリンダ内の圧力を検出する圧力検出手段で
ある。Ｍ４は失火検出手段であり、クランク角検出手段
Ｍ２により与えられる所定クランク位置での圧力を圧力
検出手段Ｍ３によって計測し、所定の手順にしたがって
失火判定をするようになっている。

第２図はこの発明の一実施例であり、１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、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（Ｉ／Ｆ）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／Ｄ変換器２７およびメモリ２８を有するシ
ングルチップマイコン（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り換え、Ａ／Ｄ変換
器に伝達するマルチプレクサ２つによって構成されてい
る。

この構成の装置において、圧力センサ６からの出力はイ
ンターフェイス１２から５を介してマルチプレクサ２９
に供給され、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）から（ｄ）は４ストロークエン
ジンのクランク角に対する気筒２〜５の圧力変化と各部
の波形を示し、ＴＤＣはエンジン１の上死点、ＢＤＣは
エンジン１の下死点を示している。クランク角センサ１
０は、第３図（ｂ）、（ｃ）に示すように、７２０度間
隔で気筒識別信号を出力すると共に、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１
６を介してマイコン２６に供給される。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によって所定クランク角の例えば２度間隔で
Ａ／Ｄ変換され、メモリ２８に記憶されるようになって
いる。

このようなシーケンスは７２０度間隔で繰り返され、第
４図（ａ）に示すようになる。すなわち、先ず＃１の気
筒２の入力データが吸入から排気までの１燃焼サイクル
の間、Ａ／Ｄ変換され、次の１８０度のクランク角間で
データ処理が行われる。

同様にして、＃３、＃４、＃２の各気筒４．５．３の順
に７２０度間隔でＡ／Ｄ変換および、データ処理が行わ
れる。従って、各気筒２〜５のデータ収集は４回に１回
の割合で、間欠的に順次行われる。なお、気筒数がｎの
場合には、気筒毎の計測周期は０回に１回、次工程への
クランク角間隔は７２０　／　ｎとなる。なお、第４図
（ｂ）、（ｃ）はクランク角センサ１０の出力を再度水
したものである。

次に失火検出の具体的方法について説明する。

先ずエンジン１が１燃焼サイクルに行う図示仕事％ｌｌ
ｉはＷｉ＝ｆｆ　ｐ　・ｄｖ　（ｋ　ｇ−ｃｍ）であり
、ｐは筒内圧（ｋｇ／ａＩｉ）、■は気筒の容積（−）
である。ここで実際に用いられる演算式は（１）式のよ
うになる。

ただし、ＣＡはクランク角、ＰＡＤは圧力センサ６〜９
の出力のクランク角信号発生毎（１度毎）のＡ／Ｄ変換
値、ＭＣＡはｄｖに相当する値をクランク角θに対応し
たマツプから読み出したものである。すなわち、第６図
はクランク角に対する容積変化を示し、この第６図の関
係から第７図に示すクランク角に対する容積変化率の関
係を求め、この第７図の関係をマツプデータとしてマイ
コン２６のメモリに予め記憶させておき、このマツプデ
ータをクランク角に対応して読み出す。

このようにして求められる図示仕事ｖｉと失火の関係を
第７図を用いて説明する０図において実線は正常燃焼を
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ｍ張し、排気工程で気筒外に排出される。次に
失火の場合を同図において破線で示す。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。破線は燃焼が全くない
場合、すなわち完全失火を示すが、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。

そこでこの発明は、このことに着目し、所定クランク角
Ｔ（例えば３６０度）以前の所定区間（例えばα）の図
示仕事％１１１ｇを■式を用いて計算する。

同様にして所定クランク角Ｔ以後の所定区間（例えばβ
）の図示仕事％１ｉｉＪをβ）式によって計算する。

この両者の値を比較しくイ）式が成立したときは正常と
判定し、不成立であれば失火と判定する。

ρ・％ｔｌｉａ＋に≦％ｌｌｉβ　・・・・・・・・・
（２）ここで１はゲイン定数またｋはオフセラ１〜定数
で、（４）式の判定値に幅を持たせるために用いる。

すなわち、Ｃ＝１、ｋ＝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（およびオフセットｋを定めることができる。

第８図から第１０図は角気筒の失火を検出するためのフ
ローチャートである。第８図はメインルーチンであり、
プログラムの起動後、このルーチンの処理が実行される
。ここで、クランク角センサ１０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、メイン
ルーチン処理中に割り込み信号として与えられ、第３図
（ｂ）に示した気筒識別信号の立ち上がりまたは同図（
Ｃ）に示したクランク角信号の立ち上がりに同期して気
筒識別信号のセットおよび後述のクランクパルス計数カ
ウンタＣＡのカウントアツプが実行され、この処理が終
了すると、元のメインルーチンが再び実行される。

第８図のステップ１００は計測開始時の処理設定であり
、失火を記憶するメモリをクリアすると共に、後述のメ
モリを初期状態にセットする。次にステップ１０１では
第３図（ｂ）に示したクランク角センサ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２９により第４気
筒＃４をＡ／Ｄ変換器に接続すると共にメモリ２８内に
設けられた気筒識別カウンタに１をセットする。次いで
ステップ１０３で同カウンタの値を判定し、ここでは前
記ステップ１０２によってカウンタは「１」にセットさ
れているためフローはステップ１０４に移行する。

ステップ１０４は第８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、この処理内容を第９図に示す
。先ず、ステップＡ１において、メモリ２８内に設けら
れたクランクパルス計数カウンタＣＡを零にクリアする
。次にステップＡ２で第４図（ａ）に示す区間γの期間
、ＣＡ＝１．８０になるまで待機する。この条件が満た
されると、ステップＡ３に移行し５ステツプ八３〜Ａ７
によって第７図にαで示した区間の図示仕事Ｗｊσを計
測する。

先ず、ステップＡ３でＷｉの計測用メモリを零にクリア
する。次いでステップＡ４に移行する。ステップＡ４は
第９図のサブルーチンから呼び出されるサブルーチンで
あり、第１０図に従ってシリンダ圧力のＡ／Ｄ変換を実
行する。このルーチンは所定クランク角毎に割り込みで
起動され、所定クランク角毎に１回のＡ／Ｄ変換が実行
される。

先ず、ステップＢ１でＡ／Ｄ変換器２８をスタートさせ
、次いでステップＢ２において第６図に示した各気筒の
容積変化率をクランク各に対応して読み出し、メモリＭ
ＣＡにセットする。次にステップＢ３に移行し、Ａ／Ｄ
変換が終了するのを待機し、終了した時点でＡ／Ｄ変換
値をメモリＰＡＤにセットし、第９図のサブルーチンに
復帰する。

第９図のサブルーチンではステップＡ５に移行し、ＰＡ
ＤＸＭＣＡの乗算が実行され、結果をメモリαに格納す
る。次いでステップＡ６に移行し、α十％１ｌｉａの加
算が実行され、この演算結果は再びＷｉａにセットされ
る。次に、ステップＡ７でＣＡ３６０に達したか否かを
判定し、前述のようなループをクランクの１８１度から
３６０度まで繰り返し、クランク各錘にＷｉｔが加算さ
れ、（２）式に対応した処理を実行し、区間αの図示仕
Ｉｔが計測演算される。

次にステップＡ８に移行し、ステップＡ８〜Ａ１１にお
いてβで示した区間の図示仕事側β計測する。先ずステ
ップＡ８でＷｉａの計測用メモリを零にクリアする。次
いでステγ７　Ａ　４　ａに移行し、前述の第１０図の
処理が実行される。ステップＡ４ａの動作については前
記ステップＡ４と同一であるため、説明を省略する。そ
してステップＡ９に移行し、ＰＡＤＸＭＣＡの乗算が実
行され、結果をメモリβに格納する０次にステップＡＩ
Ｏでβ＋％ｌｌｉβの加算が実行され、この演算結果は
Ｗｉａにセットされる。

次にステップＡｌｌでＣＡ＝５４０に達したか否かが判
定され、ステップＡ４ないしステップＡ１１のループが
クランク角３６１度から５４０度まで繰り返され、（３
）式に対応した処理を実行し、区間βの図示仕事Ｗｉβ
が計測演算される。次にステップＡ１２に移行し、ｌ１
ｌｉＩＩとＷｉａの値が（１）式に基づいて比較され、
失火であればステップＡＩ４に移行し、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Ａ１３に移行し、失火フラグをクリアする。このよう
にして第１気筒＃１の失火を判定した後、第８図のメイ
ンルーチンのステップ１０５に復帰する。ステップ１０
５では前述の気筒識別カウンタに１が加算され、ステッ
プ１０３に移行する。ここでは再び同カウンタの値が判
定されるが、ステップ１０５でインクリメントされてい
るため、ステップ１０６に移行する。

ステップ１０６ではクランクパルス計数カウンタＣＡを
零にクリアし、次いでステップ１０７に移行し、第５図
に示すζ区間の３６０度間、待機する。これが完了する
とステップ１０８に移行し、気筒識別カウンタを判定し
、ここではステップ１０５で２がセットされているため
、再びステップ１０４に移行し、第３気筒＃３の失火判
断が前述ので手順で実行される。ステップ１０４終了後
、ステップ１０５に移行し、気筒識別カウンタがインク
リメントされ、カウンタを３としてステップ１０３ない
し、１０９が実行され、第４気筒の失火が判定される。

以下、同様にして第２気筒＃２の失火判定が区間γ−α
→β→この手順で実行される。このようにして第２気筒
の判定が終了すると、再びステップ１０１に復帰し、失
火判定が点火順序に従って＃１−＃４−＃４→＃２と再
び繰り返される。この実施例では失火フラグをセット、
リセットするにとどめたが、メモリ２８内に角気筒に対
応した失火フラグを設け、独立に判定結果を記憶しても
良く、また、図示仕事を求める区間〈α、β〉および所
定クランク角Ｔはエンジンの点火時期または運転状態に
合わせて設定値を変えても良い。更にこの例では図示仕
事Ｗｉを用いたが、これに変えてクランク角毎の圧力値
を積分しても良く、また図示仕事側を工程容Ｎ（−）で
除算することによって求められる図示平均有効圧Ｐ１を
第（５１式を用いて求めても同様の効果が得られる。

また、この実施例では複数の気筒の圧力を一つのＡ　、
／　Ｄ変化器をマルチプレクサを用いて間欠かつ順次に
計測し、失火を検出するように構成したが、各々の気筒
に対して専用のＡ／Ｄ変換器を備え、多気筒の失火を同
時に計測しても良く、同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明はエンジンの燃焼サイクル
内の所定クランク角以前の指圧の積分値と、所定クラン
ク角以後の指圧の積分値を比較し、両者に所定値以上の
差がある場合に失火と判定するようにしたものであるか
ら、燃焼状態によって圧力変動が発生したり、筒内圧検
出値にノイズが重畳しても誤動作をおこさないという効
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ブロック図、第３図は筒内圧変
化と気筒識別信号およびクランク角信号の関係を示す図
、第４図はエンジンの動作工程と気筒識別信号およびク
ランク角の関係を示す図、第５図はクランク角と気筒容
積の関係を示す図、第６図はクランク角と容積変化率の
関係を示す図、第７図はクランク角に対する筒内圧の変
化を示す図、第８図は気筒識別を行う動作を説明するフ
ローチャート、第９図は図示仕事率を演算する動作を説
明するためのフローチャート、第１０図はＡ／Ｄ変換の
動作を説明するためのフローチャートである。 Ｍｌ−・・−エンジン、Ｍ２・・−・クランク角検出手
段、Ｍ３・・・・圧力検出手段、４・・・・失火検出手
段、１・・−・エンジン、２〜５−・・・気筒、６〜９
・・・・圧力センサ、１０・・・・クランク角センサ、
２７・・・・Ａ／Ｄ変換器、２８・−・・メモリ、２９
・・・・マルチプレクサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、前記圧力
   検出手段と前記クランク角検出手段の信号に基づいて失
   火を検出する失火検出手段とを備え、 前記失火検出手段はエンジンの燃焼サイクル内の所定ク
   ランク角以前の指圧の積分値と、所定クランク角以後の
   指圧の積分値を比較し、両者に所定値以上の差がある場
   合に失火と判定することを特徴とする内燃機関の失火検
   出装置。