JPH0472448A - 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、圧力センサの内圧出力に基づいて内燃機関の
失火状態を検出する内燃機関用失火検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、内燃機関のスパークプラグの座金の代わりに
圧力センサをスパークプラグに締め付けて、内燃機関の
圧力を検出するものがある。

そして、このような圧力センサを用いて内燃機関の失火
状態を検出する内燃機関用失火検出装置が各種提案され
ている。

例えば特公昭６０−８３２７号公報においては、内燃機
関の上死点から所定クランク角度だけ前後のクランク位
置のときの内圧出力を積分して、この積分出力を設定電
圧と比較することによって失火状態を検出する失火検出
装置が記載されている。

また、特開昭６２−３０９３２号公報においては、内燃
機関の上死点から所定クランク角度だけ前後にずれたク
ランク位置のときのシリンダ内圧を検出して、この２つ
のクランク位置で検出されたシリンダ内圧が略等しい時
に失火状態と判定する失火検出装置が記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前者の失火検出装置においては、圧力センサ
をスパークプラグに取付ける際の締付はトルクや圧力セ
ンサの製品誤差等により比較手段に入力される圧力セン
サの内圧出力が製品側々でばらつく可能性があった。こ
のため、各圧力センサによって同じシリンダ、内圧であ
っても内圧出力が異なり、設定値を出力のばらつきも考
慮した幅の広い値に設定する必要があった。このため、
比較手段が複雑になるとともに、失火状態の検出精度も
低下してしまうという課題があった。

また、圧力センサのシリンダ内圧には、−・般に内燃機
関の振動等により発生するノイズが重畳している。この
ため、後者の失火検出装置のように、上死点前後の２つ
のクランク位置で検出されたシリンダ内圧が略等しい時
に失火状態と判定するものにおいては、失火状態の検出
精度が低下するという課題があった。

本発明は、内燃機関の失火状態を精度良く検出すること
が可能な内燃機関用失火検出装置の提供を目的とする。

し課題を解決するための手段］ 本発明の内燃機関用失火検出装置は、前述の課題を解決
するなめ、内燃機関のシリンダ内圧を検出する圧力セン
サと、前記内燃機関の上死点前後の前記圧力センサの内
圧出力をそれぞれ積分する積分手段と、この積分手段か
ら出力された前記上死点前後の積分出力の比を求めて、
前記」・死点前後の積分出力の比が設定値以下である際
に、失火状態と判定する判定手段とを備えた技術手段を
採用した。

［作用］ 圧力センサによって内燃機関の上死点前後のシリンダ内
圧を検出した後に、積分手段によってその内圧出力をそ
れぞれ積分する。そして、判定手段によって、上死点前
後の積分出力の比を求めて、この積分出力の比が設定値
以下であるときに、失火状態と判定する。

ここで、第４図は内燃機関の正常燃焼時と失火時とにお
ける圧力センサの出力波形のモデル図である。第４図に
おいて、Ｓｌは上死点（Ｔ、Ｄ、Ｃ）前の所定のクラン
ク角度（α゛）から上死点までの圧力センサの内圧出力
の積分値である。

なお、内燃機関のシリンダ内圧は、正常燃焼時には上死
点前より上死点後が急上昇し、失火時は上死点を中心と
いて上死点前と上死点後とがほぼ対称となることは周知
である。

よって、Ｓ２は正常燃焼時の１・死点から１．死点後の
所定のクランク角度（α°）までの圧力センサの内圧出
力の積分値となり、Ｓ３は失火時の上死点から上死点後
の所定のクランク角度（α゛）までの圧力センサの内圧
出力の積分値となる。

第４図より、内燃機関の上死点前後の積分値の比は、正
常燃焼時においてはＳ２／Ｓｌ＞１であり、失火時にお
いてはＳ３／Ｓ１’、１である。したがって、Ｓ２　／
Ｓｌの値が設定値以下であれば失火であると判定するこ
とが可能となるので、本発明では内燃機関の失火状態の
判定を積分出力の比により求めることとする。

［発明の効果］ 圧力センサの内圧出力がばらつきや、圧力センサの内圧
出力に内燃機関の振動により生ずるノイズ等が重畳した
場合でも、内燃機関の失火状態を精度良く検出すること
ができる。しかも、判定手段の構成が簡易となる。

［実施例］ 本発明の内燃機関用失火検出装置を第１図ないし第３図
に示す一実施例に基づき説明する。

第１図は内燃機関用失火検出装置である。

内燃機関用失火検出装置１は、圧力センサ２、増幅器３
、回転角検出装置４、積分回ｎ５、判定回路６、表示回
路７、オシロスコープ８およびデータレコーダ９を備え
る。

圧力センサ２は、内燃機関１０のスパークプラグの座金
の代わりにスパークプラグとシリンダブロックとの間に
取付けられている。この圧力センサ２は、内燃機関１０
のシリンダ（図示せず）の内部圧力に比例した変位また
は歪みを電荷値に変換する圧電素子から構成されている
。

増幅器３は、圧力センサ２がら出力された電荷値を増幅
して出力する。

回転角検出装置４は、内燃機関１０に組み込まれた第１
〜第３回転角センサ４１〜４３から構成される。

第１回転角センサ４１は、内燃機関１０の圧縮」−死点
（Ｔ、　Ｄ、　Ｃ）から所定クランク角度（例えば６０
°）前の位置にクランク軸が到達したときに電気信号を
積分回路５に送る。第２回転角センサ４２は、内燃機関
１０の圧縮上死点にクランク軸が到達したときに電気信
号を積分回路５に送る。第３回転角センサ４３は、内燃
機関１０の圧縮上死点（Ｔ、　Ｄ、　Ｃ）から所定クラ
ンク角度（例えば６０°）後の位置にクランク軸が到達
したときに電気信号を積分回路５に送る。

積分回路５は、本発明の積分手段であって、例えばコン
デンサや演算増幅器から構成されている。

積分回路５は、第１〜第３回転角センサ４１〜４３から
電気信号を入力すると、増幅器３から出力された電圧値
を積分して判定回路６に出力するものである。

判定回路６は、本発明の判定手段であって、演算回路６
１と比較回路６２とからなる。

演算回路６１は、積分回路５から出力された上死点前の
積分出力（第２図および第３図の８１）で上死点後の積
分出力（第２図の８２および第３図の５３）を除算して
、積分出力の比（電圧値）を演算するものである。

比較回路６２は、コンパレータ等から構成され、設定値
（電圧値）と積分出力の比（電圧値）とを比較するもの
である。この比較回路６２は、積分出力の比が設定値以
下に低下していると内燃機関１０が失火状態であると判
定してハイレベルの出力を生ずる。逆に、積分出力比が
設定値より」−昇していると内燃機関１０が正常燃焼で
あると判定してローレベルの出力を生ずる。

表示回路７は、入力レベルがハイレベルとなると、すな
わち、通電されると発光する発光ダイオードやランプ等
から構成されている。

オシロスコープ８は、電圧値に変換されたシリンダの内
部圧力を圧力センサ２の出力波形（例えば第２図および
第３図の出力波形）としてブラウン管（図示せず）上に
描くものである。

データレコーダ９は、電圧値に変換されたシリンダの内
部圧力を磁気ヘッドを使用して磁気テープに記録するも
のである。

本実施例の内燃機関用失火検出装置１を第１図ないし第
３図に基づき説明する。

内燃機関１０が始動されると、第１〜第３回転角センサ
４１〜４３から内燃機関１０のクランク角に応じた電気
信号が積分回路５に送られる。すなわち、内燃機関１０
の圧縮上死点、およびそれから所定クランク角度（例え
ば６０°）前後にクランク軸が到達したことが積分回路
５に入力される。

また、圧力センサ２によって、内燃機関１０のシリンダ
の内部圧力が検出され、この内部圧力に比例した変位ま
たは歪みが電荷値に変換される。そして、この圧力セン
サ３からの内圧出力は、増幅器３で増幅されて積分回路
５に送られる。

そして、第１〜第３回転角センサ４１〜４３から電気信
号を入力した積分回路５は、圧力センサ２からの圧縮上
死点前の内圧出力と圧縮上、死点後の内圧出力とを各々
積分して判定回路６の演算口Ｉ＠６１にそれぞれ出力す
る。

積分回路５からの２つの積分出力を入力した演算回路６
１は、積分回路５からの２つの積分出力の比を求めて比
較回路６２に送る。

そして、比較回路６２は、積分出力の比と設定値とを比
較して、積分出力の比が設定値以下に低下していると内
燃機関１０が失火状態であると判定して表示回路７を点
灯させる。逆に、積分出力が設定値より上昇していると
内燃機関１０が正常燃焼であると判定して表示回路７の
点灯は行われない。

なお、本実施例で、積分出力の比を失火状態の判定に用
いた理由を説明する。

第２図および第３図はオシロスコープ８およびデータレ
コーダ９に表示された内燃機関１０の正常燃焼時と失火
時とにおける圧力センサ２の出力波形の代表的なもので
ある。

第２図および第３図において、Ｓｌは」−死点（Ｔ、Ｄ
、Ｃ）前の所定のクランク角度（６０°）から上死点ま
での圧力センサ２の内圧出力の積分値である。また、第
２図において、Ｓ２は正常燃焼時の上死点から上死点後
の所定のクランク角度（６０°）までの圧力センサ２の
内圧出力の積分値である。

さらに、第３図において、Ｓ３は失火時の上死点から上
死点後の所定のクランク角度（α°）までの圧力センサ
の内圧出力の積分値である。

第２図より内燃機関１０の上死点前後の積分値の比は、
正常燃焼時においてはＳ２　／Ｓ１　：＝１．４０であ
り、第３図より失火時においてはＳ３　／Ｓ１　’。

１．０７である。したがって、Ｓ２　／Ｓ１の値が設定
値（例えば１．１〜１．２）以下であれば失火であるこ
とを精度良く検出できる。

なお、積分出力の比で失火状態を判定しているので、圧
力センサ２の内圧出力が製品個々でばらついた場合でも
、積分出力の比はほぼ一定となるので、設定値を圧力セ
ンサ２の内圧出力のばらつきも考慮した幅の広い値に設
定する必要はない。

このため、比較回路６２が簡易となるとともに、失火状
態の検出精度も向上できる。

また、圧力センサ２の内圧出力にノイズ等が重畳した場
合でも、積分出力の比で失火状態を判定しているので、
内燃機関１０の失火状態を精度良く検出できる。

すなわち、この内燃機関用失火検出装置１を採用するこ
とによって、触媒に使用される白金やロジウム等の貴金
属が未燃焼ガスに晒されることによる触媒の劣化を防止
できる。また、失火による排気管内の高温化によって触
媒コンバータ内に温度の」−昇による触媒の機能低下に
よる排気ガスの浄化作用の悪化を防止することができる
。

（変形例） 本実施例では、回転角センサとして内燃機関の上死点お
よびその前後を等間隔で検出するものを使用したが、回
転角センサとして内燃機関の上死点およびその前後を不
等間隔で検出するものを使用しても良い。例えば、上死
点のクランク位置、上死点からクランク角度が６０°前
のクランク位置、および上死点からクランク角度が３０
°後のクランク位置を検出するようにしても良い。

本実施例では、判定手段を演算回路と比較回路からなる
判定回路によって構成したが、判定手段をマイクロコン
ピュータによって構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図および
第３図は実施例で得られた圧力センサの出力波形の代表
的な波形図である。 第４図は本発明の説明のために用いた圧力センサの出力
波形のモデル図である。 図中 １・・・内燃機関用失火検出装置　２・・・圧力センサ
５・・・積分回路（積分手段）　　６・・・判定回路（
判定手段）１０・・・内燃機関

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）内燃機関のシリンダ内圧を検出する圧力セン
   サと、 （ｂ）前記内燃機関の上死点前後の前記圧力センサの内
   圧出力をそれぞれ積分する積分手段と、 （ｃ）この積分手段から出力された前記上死点前後の積
   分出力の比を求めて、前記上死点前後の積分出力の比が
   設定値以下である際に、失火状態と判定する判定手段と を備えた内燃機関用失火検出装置。