JPH05332193A

JPH05332193A - 内燃機関の失火検出装置

Info

Publication number: JPH05332193A
Application number: JP14124392A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kondo; 勝彦近藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的簡単な構成によって、悪路走行時を検
出して失火の誤判定を防止する。【構成】内燃機関のクランク角位置を検出し、このク
ランク角位置信号より失火を判定するものにおいて、車
体変動量検出手段として車高センサ１３，Ｇセンサ１４
を設ける。そして、これらセンサ１３，１５のうち少な
くとも１つの信号に基づいて車体の変動を検出し、悪路
であるかどうかを判定する。その結果、悪路と判定して
場合は、失火判定を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の失火検出装置
に関し、特に悪路走行時における失火誤判定を防止する
ようにした内燃機関の失火検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の失火検出装置として、例
えば図７，図８に示すものがある。図７はこの従来の失
火検出装置の機能ブロック図であり、Ｍ１はエンジン、
Ｍ２はこのエンジンＭ１に接続され、点火制御に用いる
基準クランク角位置を出力するクランク角検出手段であ
る。Ｍ３はこのクランク角検出手段Ｍ２に接続され、時
間比率を検出する時間検出手段及び失火を判定する失火
判定手段とを含む失火検出部であり、この失火検出部Ｍ
３はクランク角検出手段Ｍ２の信号から、エンジンＭ１
の特定の基準角度、例えば上死点を挟む前後の基準周期
信号の時間比率または、この時間比率の加速度から失火
を判定するものとなっている。

【０００３】図８は、図７を具体化した構成図である。
図８において１は＃１〜＃４の気筒２〜５を有するエン
ジン、６はエンジン１のクランク軸またはカム軸に接続
され、気筒２〜５の点火位置に対応するクランク角の基
準位置毎（例えば１８０度）に周期信号を出力するクラ
ンク角センサである。７はクランク角センサ６の出力を
受け、時間比率を検出し、この時間比率より失火を検出
する失火検出部であり、この失火検出部７は、クランク
角センサ６の信号をマイクロコンピュータ９（以下マイ
コンと称する）に伝達するインタフェース（Ｉ／Ｆ）８
と、処理手順，制御情報を記憶するメモリ１０、定時間
クロック毎にカウントアップするタイマカウンタ（フリ
ーランニングカウンタ）１１、及び失火検出演算処理を
実行するＣＰＵ１２等を内蔵したマイコン９とによって
構成されている。上記構成において、クランク角センサ
６の信号は、インタフェース８を介してマイコン９に入
力され、演算処理が実行される。

【０００４】次に動作について図９〜図１２を用いて説
明する。まずクランク角センサ６と点火，燃焼の関係に
ついて説明する。図９(a)，(b)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) において実線はエ
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３気筒＃
３、一点鎖線は第２気筒＃２、２点鎖線は第４気筒＃４
の圧力波形である。図９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、第２気筒＃２，第３気筒＃３，
第４気筒＃４の圧力波形は圧縮と爆発行程のみを記載
し、吸入，排気の行程は記載を省略している。

【０００５】クランク角センサ６は図９(b) に示すよう
に各気筒２〜５の点火時期に対応して、ＴＤＣに対して
例えば６度前の位置を基準として１８０度の周期で、例
えば１１０度のＬow 区間（以下Ｌと称す）と７０度の
Ｈigh区間（以下Ｈと称す）に振り分けられた周期信号
を発生する。一般的に点火制御はこの信号を参照して、
ここに図示しない点火コイルの通電を制御する。

【０００６】即ち、第１気筒＃１を例にとると、クラン
ク角１８０度〜３６０度における圧縮行程のＨ区間に点
火コイルの通電を開始し、回転数負荷に対応して定めら
れた点火時期にＴＤＣ近傍でＨからＬに変化するクラン
ク角センサ６の信号を参照して、点火コイルの通電を遮
断し、これによって発生する高電圧を点火プラグに印加
し、着火させる。これに対応して、図９(a) に実線で示
すように筒内圧はクランク角３６０度〜５４０度におけ
る爆発行程で着火し、燃焼圧力が増大する。以下同様に
して、１８０度周期で、着火順序＃１→＃３→＃４→＃
２→＃１と燃焼サイクルが繰り返される。

【０００７】次に失火検出の具体的方法について説明す
る。図９(a)，(c)に燃焼と角速度の関係を示す。なお、
本図はエンジン回転数１０００ｒｐｍの場合である。同
図(a) に実線で示す第１気筒＃１において、クランク角
３６０度を中心とする波形は正常燃焼の場合であり、吸
入行程で充填された混合気は圧縮行程で加圧され、圧縮
のＴＤＣ付近で点火され、爆発行程で急激に膨張し、排
気行程で気筒外に排出される。

【０００８】次に点火失敗あるいは、空気と燃料の混合
比が不適切な場合に発生する失火状態を説明する。クラ
ンク角１０８０度を中心とする圧力波形がこれに相当
し、ＴＤＣを中心として左右対称となる。この例の場合
は、燃焼が全く無い場合、即ち完全失火の状態を示して
いるが、失火の程度が軽微であれば、爆発行程の圧力遷
移はクランク角３６０度〜５４０度に示す正常時の圧力
波形の中間の値となる。また、角速度は図９(c) のクラ
ンク角０〜１０８０度に示すように、各気筒の爆発によ
るトルク上昇に対応して、角速度が増大し、圧縮に対応
して、減少する特性を有する。

【０００９】ここで、失火が発生すると、クランク角１
０８０度以降に示すように、爆発によるトルク上昇が得
られないため、角速度は減少し、次の第３気筒＃３の爆
発が発生するまで減少し続ける。そこで、従来例の方法
ではこのことに着目し、失火の有無により発生するクラ
ンク角の所定区間の角速度の変動から、失火を判定しよ
うとするものである。

【００１０】図１０，図１１及び図１２は上記マイコン
９のタイムチャート及び演算フローチャートである。こ
の従来例では、クランク角センサ６の点火周期信号例え
ば図９(b) に示す上死点ＴＤＣ前６度より前のクランク
角７０度のＨ区間ＴＬと、ＴＤＣを挟む１１０度のＬ区
間ＴＵの所要時間を計測してその時間比率から失火を検
出する。

【００１１】図１０にクランク角と演算処理の詳細なタ
イムチャートを示す。上死点ＴＤＣを基準に上死点前７
６度（以下ＢＴＤＣ７６°と記す）毎にクランク角セン
サ６の信号によりインタフェース８を介して、マイコン
９に割り込みが発生し、割り込み処理ルーチンとして図
１１のフローが実行され、上死点前６度（以下ＢＴＤＣ
６°と記す）毎に図１２のフローが実行される。

【００１２】まず、図１１において、ＣＰＵ１２はステ
ップＳ６１で所定時間クロック毎にカウントアップする
タイマ１１のカウンタ値を読み込んでメモリ１０内に設
けられたメモリＭＢ７６（図示せず）にストアする。こ
こで、このストアされた値はＢＴＤＣ７６度における時
刻を示す。次にステップＳ６２に移り、この処理が、プ
ログラムのスタート時点から、初回目であるか否かを図
示しないフラグを参照して、判定する。このフラグはプ
ログラムのスタート時点で初回を示すようセットされて
おり、この場合には同フラグをクリアすると共にＹｅｓ
に分岐し、処理を終了する。

【００１３】次にＣＰＵ１２は、クランク角センサ６の
信号がＢＴＤＣ６度になるまで待機する。エンジンが回
転し、図１０に示すＢＴＤＣ６度に達すると、クランク
角センサ６の信号により、再び割り込みが発生し、図１
２のフローが実行される。ステップＳ７１で、タイマ１
１のカウンタ値を読み込み、ＢＴＤＣ６度における時刻
を示す値をメモリＭＢ６（図示せず）にストアする。次
いでステップＳ７２で、図１１のステップＳ６１で与え
られたＢＴＤＣ７６度における時刻を参照して図１０に
示す区間ＴＬの所要時間を

【００１４】ＴＬ＝ＭＢ７６−ＭＢ６・・・・・(1)

【００１５】により算出し、メモリＭＴＬ（図示せず）
にストアし処理を終了する。次いで、次の気筒の点火信
号に対応するＢＴＤＣ７６度の位置に達すると、再び図
１１の処理が実行される。ここではステップＳ６１でメ
モリＭＢ７６の値を更新し、次回の処理に備えると共に
ステップＳ６２において前回の処理で初期フラグがクリ
アされているため、ステップＳ６３に移る。ステップＳ
６３では、図１２のステップＳ７１で与えられたＢＴＤ
Ｃ６度における時刻を参照して、図１０に示す区間ＴＵ
の所要時間を

【００１６】ＴＵ＝ＭＢ６−ＭＢ７６・・・・・(2)

【００１７】により算出し、次いで時間比率を

【００１８】時間比率＝ＴＵ／ＴＬ・・・・・(3)

【００１９】により算出する。次に、ステップＳ６４
で、この時間比率が予め設定された失火に対応する所定
値より大きいかどうかを判定し、大きい時には、ステッ
プＳ６５に分岐し失火していると判定し、小さければ、
ステップＳ６６に分岐して正常と判定し、それぞれ処理
を終了する。以下、同様にして、ＢＴＤＣ７６度では図
１１のフローが、ＢＴＤＣ６度では図１２のフローが実
行され、各気筒に対応する時間比率が順次算出される。

【００２０】図９(d) は失火と時間比率ＴＵ／ＴＬ
（％）の関係を示す図である。同図において実線は、各
気筒＃１〜＃４に対応してそれぞれ算出される時間比率
値であり、同図に破線で示す例えば１５８（％）の値を
図１１のステップＳ６４で用いる失火判定値に設定すれ
ば、クランク角１０８０度を中心とする第１気筒＃１の
失火に対応して時間比率ＴＵ／ＴＬが増大し、所定値以
上となるため、失火を判定できることは明らかである。
また、失火検出感度を上げるため、失火判定値の演算式
を(3)式以外のクランク角周期による演算式とする方法
もある。

【００２１】このように従来例の方法では、点火制御に
用いるクランク角センサを利用しているため特別にセン
サを設ける必要がなく、また時間比率は圧縮行程に基づ
く時間で除しているので、エンジンの負荷変動を正規化
できる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の装置は以上のように構成されているので、クラ
ンク角の角速度または角加速度が機関の燃焼以外の力に
よって変動する場合、つまり車両が悪路を走行した場合
の車輪から伝達される力によってクランク軸に不規則に
力が加わった場合には、正常に燃焼しているにも拘ら
ず、所定クランク角間の周期が変動（前記ＴＬ，ＴＵが
変動）し、失火していると誤判定してしまう問題があっ
た。

【００２３】本発明は以上の点に鑑み、上記のような問
題点を解決するためになされたもので、車両が悪路を走
行している場合にも誤判定することのない内燃機関の失
火検出装置を得ることを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係る内燃機関の失火検出装置は、車両の加速
度を検出する手段または車高を検出する手段により車両
が悪路を走行しているかどうか判断し、悪路と判定した
場合には失火判定を禁止て、失火誤判定を防止するよう
にしたものである。

【００２５】

【作用】したがって本発明によれば、車両が悪路を走行
している場合には、車両の加速度検出手段または車高検
出により悪路と判定し、失火判定を禁止することができ
る。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例を基づいて
詳細に説明する。実施例１図１は本発明の失火検出装置の第１の実施例を示すブロ
ック構成図である。同図において１は＃１〜＃４の気筒
２〜５を有するエンジン、６はエンジン１のクランク軸
またはカム軸に接続され、気筒２〜５の点火位置に対応
するクランク角の基準位置毎（例えば１８０度）に周期
信号を出力するクランク角センサである。７はクランク
角センサ６の出力を受け、時間比率を検出し、この時間
比率より失火を検出する失火検出部であり、この失火検
出部７は、クランク角センサ６の信号をマイコン９に伝
達するインタフェース（Ｉ／Ｆ）８と、処理手順，制御
情報を記憶するメモリ１０、定時間クロック毎にカウン
トアップするタイマカウンタ（フリーランニングカウン
タ）１１、及び失火検出演算処理を実行するＣＰＵ１２
等を内蔵したマイコン９とによって構成されている。

【００２７】また、１３は車高を検出する車高センサで
あり、車高に応じてディジタル信号をインタフェース８
を介してマイコン９に出力する。１４は車体の加速度を
検出する加速度センサつまりＧセンサであり、加速度に
応じてアナログ信号をインタフェース８を介してマイコ
ン９に出力する。すなわち、この実施例において図８に
示した従来例のものと異なるのは、車高センサ１３とＧ
センサ１４との検出信号により車両が悪路を走行してい
るかどうかを判断し、悪路と判定したときには失火判定
を禁止するように構成したことである。なお、その他の
構成は従来例で説明した図８と同じであるため、その説
明は省略する。

【００２８】次に上記実施例の動作を図２〜図４を用い
て説明する。図２〜図４は上記マイコン９の動作を示す
フローチャートであり、図２及び３は一定時間毎に実行
され、図４はＢＴＤＣ７６度毎に実行される。まず、図
２で車高センサ１３による処理を示す。ステップＳ２１
にて今回の車高センサ値Ａiを読み込む。次にステップ
Ｓ２２では前回のセンサ値Ａ_i-1との差の絶対値ΔＡを
計算する。次にステップＳ２３では悪路判定値ｋ_H とΔ
Ａを比較する。

【００２９】ここで、ｋ_Hは悪路と判定するための所定
時間内の車高センサの変化量であり、実験的に求められ
る値である。そして、ΔＡ＞ｋ_H であれば、悪路である
と判定し、ステップＳ２４に進み失火判定禁止タイマー
（カウンタ）Ｃ_H に初期値をセットして処理を終了す
る。また、ステップＳ２３にてΔＡ≦ｋ_H であれば悪路
でないと判定し、ステップＳ２５に進み失火判定禁止タ
イマーＣ_H をデクリメントし処理を終了する。但し、上
記タイマーＣ_Hは零でクリップする。ここでは、車高セ
ンサ１３により車体の上下方向の変化量を検出して悪路
を判定しようとするものである。

【００３０】図３ではＧセンサ１４による処理を示す。
ステップＳ３１にて今回のＧセンサ値Ｂiを読み込む。
次にステップＳ３２では前回のセンサ値Ｂ_i-1との差の
絶対値ΔＢを計算する。次にステップＳ３３では悪路判
定値ｋ_G とΔＢを比較する。ここでｋ_G は悪路と判定す
るための所定時間内のＧセンサの変化量であり、実験的
に求めれる値である。そして、ΔＢ＞ｋ_G であれば悪路
であると判定し、ステップＳ３４に進み、失火判定禁止
タイマー（カウンタ）Ｃ_G に初期値をセットして処理を
終了する。また、ステップＳ３３にてΔＢ≦ｋ_G であれ
ば、悪路でないと判定しステップＳ３５に進み失火判定
禁止タイマーＣ_G をデクリメントし処理を終了する。但
し上記タイマーＣ_Gは零でクリップする。ここでは、Ｇ
センサ１４により車体の横方向または縦方向の変化量を
検出して悪路を判定しようとするものである。

【００３１】図４において、まずステップＳ４１におい
て失火判定禁止タイマーＣ_H が作動中（Ｃ_H ＞０）であ
るかどうか判定する。作動中であれば、失火判定禁止中
であるので処理を終了する。Ｃ_H ＝０であればステップ
Ｓ４２に進む。ここでも同様に失火判定禁止タイマーＣ
_G が作動中（Ｃ_G ＞０）であるかどうか判定し、作動中
であれば失火判定禁止中であるので処理を終了する。Ｃ
_G ＝０であれば、ステップＳ４３に進み失火判定を実行
し処理を終了する。ステップＳ４３の内容は従来例の図
１１で説明した内容と同じである。

【００３２】このように本実施例によると、内燃機関の
失火を検出する装置において、車高を検出する車高セン
サ１３と車両の加速度を検出するＧセンサ１４を設け、
これらセンサ１３，１４の検出信号に基づき車両が悪路
を走行しているか否かを判断して、悪路と判断した場合
には失火判定を禁止することにより、悪路走行時におけ
る失火誤判定を防止することができる。

【００３３】実施例２図５は本発明の第２の実施例を示す構成図である。この
実施例において図１の実施例と異なるのは、車高センサ
１３，Ｇセンサ１４からの信号及び図示しないスロット
ルセンサ，車速センサなどからの信号に基づいて図示し
ないアクチュエータを駆動し車高のサスペンションの制
御を行うサスペンションコントロールユニット１５を設
け、このサスペンションコントロールユニット１５と失
火検出部７を通信ライン１６によって情報を伝達できる
ように接続したことである。なお、図中同一符号は同一
または相当部分を示すものであり、その説明は省略す
る。

【００３４】次に動作について説明する。サスペンショ
ンコントロールユニット１５において、第１の実施例で
示した図２，図３の処理を一定時間毎に実行する。そし
てこの場合、失火判定禁止タイマーＣ_H，Ｃ_GがＣ_H ＞０
またはＣ_G ＞０の場合は、通信ライン１６を介して失火
判定禁止信号を失火検出部７へ送信する。ここでは、失
火判定禁止時は８０_H，禁止でないときは００_Hを送信す
るものとする。

【００３５】次に失火検出部７での動作について説明す
る。図６はマイコン９の動作を示すフローチャートであ
り、ＢＴＤＣ７６度毎に実行される。まずステップＳ５
１で受信したデータが８０_Hであるかどうか判断する。
この受信データが８０_Hであれば失火判定禁止であるた
め処理を終了し、そうでなければステップＳ５２に進み
失火判定処理を行う。ステップＳ５２の処理内容は従来
例の図１１で説明した内容と同じである。このように本
実施例によると、新たにセンサを追加する必要がなく、
安価な装置とすることができる利点を有する。

【００３６】実施例３第１，第２の実施例においては、車高センサ１３とＧセ
ンサ１４の信号を両方とも使用する方法について示した
が、どちらか一方のみを使用して構成してもよい。

【００３７】実施例４第１，第２の実施例においては、車高センサ１３，Ｇセ
ンサ１４のみにより失火判定を禁止するかどうか判定し
ているが、図示しないスロットル開度，車速，エンジン
回転数などの条件を追加して構成してもよい。

【００３８】実施例５第２の実施例においては、サスペンションコントロール
ユニット１５と接続する構成について示したが、車速セ
ンサまたは車高センサの少なくとも１つを入力している
コントロールユニットであれば何でも良い。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、内燃機関
のクランク角位置を検出し、このクランク角位置信号よ
り失火を判定する装置において、Ｇセンサ，車高センサ
等の車体変動量検出手段の少なくとも１つの信号より悪
路を検出して失火判定を禁止するようにしたので、簡単
な構成にて悪路走行時における失火の誤判定を防止する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例の動作説明に供するため
の演算フローチャートである。

【図３】本発明の第１の実施例の動作説明に供するため
の演算フローチャートである。

【図４】本発明の第１の実施例の動作説明に供するため
の演算フローチャートである。

【図５】本発明の第２の実施例を示す構成図である。

【図６】本発明の第２の実施例の動作説明に供するため
の演算フローチャートである。

【図７】従来装置の機能ブロックを示す構成図である。

【図８】従来装置の具体的な構成図である。

【図９】従来装置の動作説明に供するためのタイムチャ
ートである。

【図１０】従来装置の動作説明に供するためのタイムチ
ャートである。

【図１１】従来装置の動作説明に供するためのフローチ
ャートである。

【図１２】従来装置の動作説明に供するためのフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１エンジン２，３，４，５気筒６クランク角センサ７失火検出部１３車高センサ１４Ｇセンサ１５サスペンションコントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のクランク角位置を検出するク
ランク角位置検出手段と、このクランク角位置信号より
失火を判定する失火判定手段と、車体の変動量を検出す
る車体変動量検出手段と、この検出された車体変動量が
所定範囲外になった場合に前記失火判定を禁止する失火
判定禁止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。
【請求項２】前記車体変動量検出手段は、車体の加速
度を検出する加速度センサ，車高を検出する車高センサ
からの信号のうち少なくとも１つの信号に基づいて検出
するものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機
関の失火検出装置。