JPH05149192A - 失火検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車載としてすでに実用化しているノックセン
サなどの振動センサを用いて、失火を検出することがで
きる優れた失火検出装置を提供する。 【構成】 エンジン振動を検出する複数のノックセンサ
１、３と、これらのノックセンサ１、３で検出された信
号よりノック振動成分を抽出する第１フィルタ６と、失
火時の振動成分を抽出する第２フィルタ９と、これらの
ノックセンサ１、３と第１フィルタ６および、第２フィ
ルタ９とを任意に接続するスイッチ回路５と、一点火時
期における第１フィルタ６からの出力よりピーク値を求
めこのピーク値を第１フィルタ６からの出力レベルと比
較してノック判定し出力するノック検出部７と、一点火
時期における第２フィルタ９からの出力より失火判定値
を求めこの判定値と第２フィルタ９からの出力レベルを
比較して失火を判別し出力する失火検出部１０とから構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用内燃機関の失火
検出に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染に関して自動車の排ガス
規制が重要視されており、その一環として、失火検出が
必要となる。即ち、失火を検出することによって、点火
されずに自動車から生ガスが排出されるのを防止する。

【０００３】図５は、従来失火検出装置の内圧センサの
一例を示すものである。図５において、１５１はエンジ
ンシリンダ１５２に取り付けられている点火プラグであ
り、１５３は点火プラグ１５１のガスケットの代わりに
取り付けられた内圧センサである。

【０００４】以上のように構成された内圧センサ１５３
について、以下その動作について説明する。内圧センサ
１５３を取り付けた点火プラグ１５１をエンジンシリン
ダ１５２に締め付けると、内圧センサ１５３に圧縮荷重
がかかる。この状態でシリンダ内圧が上がると１５１は
外へ押し出され、内圧１５３の圧縮荷重は減少する。こ
のようにシリンダ内圧に応じて圧縮荷重が変動し、その
変動に対応した出力が得られる。その様子を図６に示
す。

【０００５】図６は、点火および失火時における１エン
ジンサイクルのクランクアングルとシリンダ内の圧力と
の関係を表した特性図であり、この図６からも明らかな
ように、エンジンの圧縮・爆発行程におけるシリンダ内
圧は、点火した時と失火した時では、圧力差が大きい。
従って、この圧力差を比較することによって失火と点火
を区別できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の失火検出装置では、内圧センサの信頼性やコストの
面で問題があり、研究レベル、実験レベルの物がほとん
どであり、実用化には問題があった。

【０００７】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、車載としてすでに実用化しているノックセンサなど
の振動センサを用いて、従来の構造を変更することな
く、失火を検出することができる優れた失火検出装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、失火時の振動成分を含むエンジン振動を検
出する複数のノックセンサと、前記ノックセンサで検出
された信号よりノック振動成分を抽出する第１フィルタ
と、失火時の振動成分を抽出する第２フィルタと、これ
ら複数のノックセンサと第１、第２フィルタとを任意に
接続するスイッチ回路と、一点火時期における前記第１
フィルタからの出力よりピーク値を求めこのピーク値を
前記第１フィルタからの出力レベルと比較してノック判
定し出力するノック検出部と、一点火時期における前記
第２フィルタからの出力より失火判定値を求めこの判定
値と前記第２フィルタからの出力レベルを比較して失火
を判別し出力する失火検出部とから構成した。

【０００９】

【作用】本発明は、上記のような構成にすることによ
り、既に装置されている複数のノックセンサのうち、ノ
ック振動を検出しやす燃焼中の気筒の近くのノックセン
サをノック検出用とし、残りの他のノックセンサを失火
検出用として利用でき、エンジンなどの構造に何等の変
更も加えることがなく、低コストで失火検出を確実に行
い得る。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明による失火検出装置の全体構
成を示すブロック図である。図１において１，３は失火
成分を含むエンジン振動を検出する第１及び第２ノック
センサであり、この第１ノックセンサ１，第２ノックセ
ンサ３はエンジンブロックに取り付けられる。１２は例
えばクランク軸センサやＴＤＣセンサ等のピストンの動
きに同期しているエンジン回転センサであり、このエン
ジン回転センサ１２により検出された信号は波形成形回
路１３により波形成形されてタイミング算出部１４に入
力される。タイミング算出部１４は波形整形回路１３か
らの出力信号に基づいて点火タイミングを算出し、その
算出された点火タイミング信号はノック判定回路７４、
失火判定回路１０４、スイッチ回路５にそれぞれ入力さ
れる。

【００１１】スイッチ回路５はアナログスイッチ５１、
５２、５３及び５４並びにインバータ５５によって構成
される。アナログスイッチ５１及び５３は、失火タイミ
ング信号に応じて第１及び第２ノックセンサの出力をそ
れぞれ第１及び第２フィルタに中継する。またアナログ
スイッチ５２及び５４は、インバータ５５によって反転
された失火タイミング信号に応じて、第１及び第２ノッ
クセンサの出力をそれぞれ第２及び第１フィルタに中継
する。

【００１２】第１フィルタ６は、第１又は第２ノックセ
ンサからの信号よりノックの特徴周波数をフィルタリン
グするもので、この第１フィルタ６を通過した信号はノ
ック判定部に入力される。また第２フィルタ９は、第１
又は第２ノックセンサからの信号より失火の特徴周波数
をフィルタリングするもので、この第２フィルタ９を通
過した信号は失火検出部に入力される。

【００１３】ノック検出部７はノックセンサ信号の平均
値より基準レベルを算出する比較レベル計算回路７２、
ノック判定回路７４の出力するノックが発生するタイミ
ング（ノックゲート）の期間におけるノックセンサ信号
のピーク値を検出するピーク値検出回路７１、ピーク値
検出回路７１の出力と比較レベル計算回路７２の出力を
比較する比較器７３、比較器７３の出力よりノック判定
を行うノック判定回路７４から構成される。

【００１４】失火検出部１０は 第２フィルタ９の出力
を増幅する増幅器１０１と、ノックセンサ信号の平均値
より比較レベルを算出する比較レベル計算回路１０２
と、幅器１０１の出力と比較レベル計算回路１０２の出
力を比較する比較器１０３と、比較器１０３の出力によ
り失火判定を行う失火判定回路１０４により構成され
る。

【００１５】次に、以上のように構成された上記実施例
の動作について図１〜図４に基づき説明する。図１にお
いてまず第１ノックセンサ１及び第２ノックセンサ３で
エンジン振動を検出する。この時同時にエンジン回転に
同期した点火タイミング信号（Ａ）がタイミング算出部
１４から出力される。点火タイミング信号（Ａ）に基づ
き第１ノックセンサ１の設置箇所の近くの気筒の点火タ
イミングには、第１ノックセンサ１からの信号が第１フ
ィルタ６に、第２ノックセンサ３からの信号が第２フィ
ルタ９に入力される。また逆に第１ノックセンサ１の設
置箇所の近くの気筒の点火タイミングには、第１ノック
センサ１からの信号が第２フィルタ９に、第２ノックセ
ンサ３からの信号が第１フィルタ６に入力される。

【００１６】第１フィルタ６および第２フィルタ９はそ
れぞれインピーダンス変換用のバッファを含んでいて、
第１フィルタ６は検出信号から高い周波数帯域の振動成
分を抽出しノック判定部７へ出力する。第２フィルタ９
は検出信号から低い周波数帯域の振動成分を抽出し失火
検出部１０へ出力する。ここで図２はノックセンサの周
波数分析図を示すものであるが、図２に示すように失火
したときと、点火したときでは、低周波数（たとえば１
００Ｈｚ近傍）において振動センサのレベルに明らかな
差があり、このレベル差により失火を検出できる。ま
た、ノッキングの特徴周波数は５〜１２ＫＨｚにあるの
で、第１及び第２フィルタにより図３のようにノック信
号と失火信号を分離できる。すなわち、第１フィルタの
通過帯域は、ノック信号の周波数帯となっており、第２
フィルタ９の通過帯域は、失火成分を表す失火信号の周
波数帯域となっている。

【００１７】ノック検出部７はピーク値検出回路７１の
値と、比較レベル計算回路７２の値を比較してノック判
定を、また失火検出部１０では増幅器１０１の値と、比
較レベル計算回路１０２の値を比較して失火判定を行う
が、図１のＡないしＣ１、Ｃ２ないしＦ１、Ｆ２および
Ｇにおける信号波形を図４（Ａ）ないし（Ｇ）に示す。

【００１８】まず、タイミング産出部１４からの失火タ
イミング信号（Ａ）に応じて、第１ノックセンサ及び第
２ノックセンサからのノックセンサ信号（Ｂ）がスイッ
チ回路５によりそれぞれ第１及び第２フィルタ６及び９
に中継される。第１フィルタ６によって抽出された高い
周波数（５〜１２ＫＨｚ）の信号成分はピーク値検出回
路７１で増幅されると共にノック判定回路７４からのノ
ックゲート信号（Ｄ）のハイレベルの間のピーク値を検
出してピーク検出信号（Ｃ１）を比較記７３の一方の入
力に供給する。同時に、第１フィルタ６の出力は比較レ
ベル計算回路７２に供給されて、積分処理あるいはその
他の信号処理を行なって閾値電圧である比較レベル信号
（Ｃ２）が出力され、比較器７３の他方の入力に供給す
る。比較器７３において、ピーク検出信号（Ｃ１）の値
が比較レベル信号（Ｃ２）の値を超えたとき、比較検出
信号（Ｅ）を生成してノック判定回路７４に供給する。
ノック判定回路７４では、この比較検出信号（Ｅ）をラ
ッチして、ノック判定出力８を出力する。

【００１９】一方、第２フィルタ９によって抽出された
低い周波数（１００Ｈｚ近傍）の信号成分は、増幅器１
０１により増幅されて失火検出信号（Ｆ１）として、比
較器１０３の一方の入力に供給される。同時に、第２フ
ィルタ９の出力は比較レベル計算回路１０２により、閾
値電圧である比較レベル信号（Ｆ２）が出力され、比較
器１０３の他方の入力に供給される。

【００２０】比較器１０３において、失火検出信号（Ｆ
１）の値が比較レベル信号（Ｆ２）の値を超えたとき、
比較検出信号（Ｇ）を生成して失火判定回路１０４に供
給する。失火判定回路１０４では、この比較検出信号
（Ｇ）をラッチして失火判定出力１１を出力する。

【００２１】以上のように本実施例により、ノックセン
サの信号から容易にかつ正確に失火を検出することがで
きる。

【００２２】なお上記実施例においては、２つのノック
センサを用いたが、１つの共通センサ、または３つ以上
のノックセンサでエンジン振動を検出して、第１および
第２のフィルタにより周波数分離して、ノック判定出力
および失火判定出力を得ることも可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、上記実施例より明らかなよう
に、ノックセンサのような既存の振動センサを用いて、
ノック振動成分を抽出してノック検出を行うと同時に、
失火の周波数成分を抽出し、そのレベルを計測し判定閾
値と比較することにより、失火を容易にかつ正確に気筒
ごとに検出することができるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における失火検出装置のブロッ
ク図

【図２】本実施例における失火検出装置の動作説明のた
めの振動センサ周波数分析図

【図３】本実施例におけるノックセンサ及び失火とノッ
クを抽出するフィルタの周波数特性図

【図４】本実施例における失火検出装置の動作説明のた
めのタイミング図

【図５】従来例における内圧センサの図

【図６】従来例における内圧センサの点火時および失火
時出力示す図

【符号の説明】

１ 第１ノックセンサ ３ 第２ノックセンサ ５ スイッチ回路 ６ 第１フィルタ ７ ノック検出部 ８ ノック判定出力 ９ 第２フィルタ １０ 失火検出部 １１ 失火検出出力 １２ エンジン回転センサ １３ 波形整形回路 １４ タイミング算出部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン振動を検出するノックセンサ
   と、前記ノックセンサで検出された検出信号から高い周
   波数帯域の振動成分を抽出する第１フィルタと、一点火
   時期における前記第１フィルタからの出力よりノック判
   定をするノック検出部と、前記ノックセンサで検出され
   た信号から低い周波数帯域の振動成分を抽出する第２フ
   ィルタと、一点火時期における前記第２フィルタからの
   出力より失火判定をする失火検出部とを備えた失火検出
   装置。
2. 【請求項２】 エンジン振動を検出する複数のノックセ
   ンサとこれらノックセンサのうちの少なくとも１つから
   検出した信号を前記第１フィルタに、残りの他のノック
   センサから検出した信号を前記第２フィルタに入力する
   スイッチ回路を備えた請求項１記載の失火検出装置。
3. 【請求項３】 前記スイッチ回路は、前記ノックセンサ
   のうちから点火タイミングの気筒に近いノックセンサか
   ら検出した信号を前記第１フィルタに、残りの他のノッ
   クセンサから検出した信号を前記第２フィルタにピスト
   ンの動きに同期して交互に入力することを特徴とする請
   求項２記載の失火検出装置。