JPS63268959A - エンジンの制御装置 - 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】 発明の産業上の利用分野 本発明は、エンジンに失火あるいは半失火が発生した場
合におけるトルクショックを抑制したエンジンの制御装
置に関するものである。

先行技術 エンジンの少なくとも１か所の支持部分に圧電ピックア
ップを介在させ、失火によって生ずるエンジンの振動を
圧電ピックアップで検知することにより、エンジンの失
火を検出する装置が知られている。（特開昭５６−３３
５１４号公報。）このように、失火の発生を検出する装
置は知られていたが、失火を検出したときに、格別の対
策はとられていなかった。

発明の解決しようとする問題点 しかしながら、エンジンに失火が発生した場合には、爆
発燃焼がおこなわれないため、その燃焼サイクルにおい
ては、発生するトルクが小さくなり、また、燃焼室内に
新気が残るので、排気ガスの残留率が下がり、次の燃焼
サイクルにおいて、充填効率が高くなりすぎて、発生す
るトルクが所期の値より大きくなって、トルク変動が大
きくなり、トルクショックが発生するという現象が認め
られる。多気筒エンジンにおいては、すべての気筒が発
生するトルクを平均したトルクが発生するが、ある気筒
が失火すると、その燃焼サイクルでは、多気筒エンジン
から得られるトルクは低下し、次の燃焼サイクルでは、
トルクが所期の値より大きくなるため、やはり、同様な
現象が発生する。

完全に失火をせず、半失火をした場合にも、失火に比べ
てその大きさは小さいものの、同様に、トルクショック
の発生が認められる。このようなトルク変動は、運転性
を著しく阻害するものであり、これを最小になるように
抑制することが必要である。

発明の目的 本発明は、エンジンに失火または半失火が発生した場合
に、次の燃焼サイクルの出力が過剰となることを抑え、
トルク変動を最小になるように抑制することのできるエ
ンジンの制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

発明の構成 本発明のかかる目的は、少なくとも、失火または半失火
の発生した気筒における次の燃焼サイクルの発生トルク
を抑制する燃焼抑制手段を設けることによって達成され
る。

本発明において、発生トルクを抑制する燃焼抑制手段と
は、エンジンの点火時期を遅角させる手段、燃料噴射量
を減少させる手段など、燃焼により発生するトルクを抑
制するあらゆる手段を含むものであるが、これらのうち
で、エンジンの点火時期を遅角させる手段を採用するこ
とが、燃焼を精度よく制御し得るという点で、最も好ま
しい。

本発明の好ましい実施態様においては、更に、失火また
は半失火の発生した気筒の次に燃焼する気筒の発生トル
クを抑制する燃焼抑制手段が設けられている。

実施例 以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例につき、詳
細に説明を加える。

第１図は、本発明の一実施例に係る４気筒エンジンの制
御装置を含むエンジンの全体概略図である。

第１図において、エンジンの気筒１には、吸気通路２が
開口し、吸気通路２には、燃料噴射ノズル３が設けられ
ている。また、エンジンの気筒ｌには、点火プラグ４お
よび燃焼室５内の圧力を検出する圧力センサ６が、それ
ぞれ、燃焼室５に臨むように設けられ、圧力センサ６の
出力は、コントロールユニット７に入力せしめられてい
る。また、クランク角センサ８は、クランク角信号とＴ
ＤＣ信号を、それぞれ、コントロールユニット７に出力
している。コントロールユニット７には、燃焼制御手段
９が設けられており、圧力センサ６より人力された燃焼
室圧力検出信号およびクランク角センサ８より人力され
たクランク角信号とＴＤＣ信号に基づいて、失火および
半失火の有無を判定して、失火あるいは半失火が発生し
たと判定したときには、点火時期遅角信号を、点火コイ
ル１０に出力する。この燃焼制御手段９には、エンジン
運転状態に対して、あらかじめ実験的に定められた失火
あるいは半失火が発生したときの点火時期の遅角量が、
マツプなどの形で、記憶されてふり、これにより、エン
ジン運転状態にしたがって、点火時期遅角信号が演算算
出される。点火コイル１０に出力された点火時期遅角信
号に基づいて、ディストリビユータ１１は、点火プラグ
４の点火時期を制御する。第１図においては、便宜上、
４気筒エンジンのうちの１つの気筒のみが示されている
。

第２図は、本実施例に係るエンジンの制御装置の制御を
示すフローチャートであり、また、第３図（１）は、Ｔ
ＤＣ信号を、第３図（２）は、第１気筒ないし第４気筒
の燃焼室圧力曲線を、第３図（３）は、第１気筒ないし
第４気筒の図示平均有効圧力を、第３図（４）は、点火
時期の制御曲線を、それぞれ示すタイミングチャートで
ある。

第３図（２）において、エンジンの点火は、第１気筒、
第２気筒、第３気筒、第４気筒の順でおこなわれ、各曲
線にあられれているピークは、それぞれ、爆発燃焼がお
こなわれたことを示している。

各気筒の燃焼圧力曲線において、Ａで示されるピークは
、正常に燃焼がおこなわれたことをホし、その形状は、
ＴＤＣに対して非対称で、ＴＤＣ後に、ピークがあられ
れている。Ｂで示されるピークは、失火が発生したこと
を示しており、その形状は、ＴＤＣに対して対称で、Ｔ
ＤＣにピークがあられれている。これは、失火のため、
燃焼室圧力は、ピストンによる圧縮のみによって与えら
れるためである。このように、失火が第１気筒で発生す
ると、第３図（３）に示すように、図示平均圧力が、低
下する。Ｃで示されるピークは、半失火が発生したこと
を示しており、その形状は、ＴＤＣに対して非対称で、
ピストンによる圧縮ため、ＴＤＣに１つのピークがあら
れれ、燃焼により、ＴＤＣ後に、もう１つの小さなピー
クがあられれている。半失火が第１気筒で発生した場合
には、失火の場合はどではないが、やはり、第３図（３
）に示すように、図示平均圧力が、低下する。Ｄで示さ
れるピークは、第１気筒で、失火が発生したときの次の
燃焼サイクルにおける第１気筒の燃焼室圧力を示してお
り、充填量の増大により、正常燃焼時に比べて、高い圧
力になっており、第３図（３）に示すように、図示平均
圧力も、高くなる。Ｅで示　　゛されるピークは、第１
気筒で、半失火が発生したときの次の燃焼サイクルにお
ける第１気筒の燃焼室圧力を示しており、失火時に比べ
れば、小さいが、充填量の増大により、正常燃焼時に比
べて、高い圧力になっており、第３図（３）に示すよう
に、図示平均圧力も、高くなる。このように、失火ある
いは半失火が発生した場合には、失火あるいは半失火自
体により、所期のトルクが発生しないだけなく、その後
に、所期のトルクを越えるトルクが発生し、トルク変動
が、きわめて大きくなり、トルクショックを生じてしま
う。

本実施例においては、ある気筒（第３図（２）の例では
、第１気筒）において、失火あるいは半失火が発生した
場合には、それぞれ、第３図（４）のａまたはｂで示す
ように、その気筒における次のサイクルの燃焼の点火時
期を遅角させることにより、本来、ピークＤあるいはＥ
で示される燃焼室圧力を、ピークＤ゛　あるいはＥ′で
示されるように低減させ、図示平均圧力も、これにとも
ない、Ｃまたはｄで指示される破線のように、所期のレ
ベルにまで低減させて、かかるトルクショックの軽減を
図っている。さらに、本実施例においては、失火あるい
は半失火の発生により、エンジン全体として低下したト
ルクが、次の気筒の燃焼により、ただちに、ピークＦあ
るいはＧで示される正常なトルクに復帰゛して、トルク
変動が大きくなることを防止するために、それぞれ、第
３図（４）のｅまたはｆで示すように、その気筒の次に
燃焼する気筒（第３図（２）の例では、第３気筒）の点
火時期を遅角させることによって、第３気筒の燃焼室圧
力を、ピークＦ′あるいはＧｏで示されるように低減さ
せ、図示平均圧力も、これにともない、ｇまたはｈで指
示される破線のように、所期のレベルより低減させて、
トルク変動の抑制を図っている。

第２図は、本実施例における失火あるいは半失火が発生
したときの点火時期制御を示すフローチャートである。

第２図においては、第３図（２）に示すように、正常燃
焼、失火および半失火の場合の燃焼室圧力のピーク形状
の違いを利用して、ＴＤＣの後６０゜の燃焼室圧力の積
分値とＴＤＣの前６０°の燃焼室圧力の積分値の差ＰＭ
Ｘにより、正常燃焼、失火あるいは半失火を判定してい
る。すなわち、前述のように、正常燃焼の場合には、ピ
ークはＴＤＣの後にあられれるから、ＰＭＸＯ値は正に
なるが、失火の場合には、ピークの形状がＴＤＣに対し
て対称であるので、ＰＭＸの値はゼロになり、また半失
火の場合は、ＰＭＸＯ値は正になるが、正常燃焼の場合
に比べて、小さい値となる。そこで、第２図のフローチ
ャートにおいては、前３回のＰＭＸＯ値の平均値の１／
２と、その時点のＰＭＸの値とを比較し、その時点のＰ
ＭＸの値が、前３回の平均値に等しいか大きいときは、
正常燃焼と判定し、その時点のＰＭＸの値が、前３回の
平均値より小さく、かつ、ＰＭＸの値がゼロのときには
、失火、その時点のＰ　Ｍ　ＸＯ値が、前３回の平均値
より小さくが、ＰＭＸの値がゼロでないときは、半失火
と判定するようにしている。

第２図において、制御は、第１気筒より、点火順序にし
たがってなされる。スタートにあたり、まず、第１気筒
における前３回のＰＭＸｌ、ＰＭＸ２およびＰＭＸ３の
値が、ゼロに設定される。

これとともに、フラッグＪもゼロに設定される。

ここに、ＰＭＸｌは、前回の値、ＰＭＸ２は、前々回の
値、ＰＭＸ３は、その前の値であり、括弧内１〜４は、
第１気筒〜第４気筒を示している。

制御の定常状態になると、ＰＭＸｌ、ＰＭＸ２およびＰ
　？ＶＩ　Ｘ　３の値には、実際に演算された値が人力
されていることになる。

こうして、初期化が林わると、減速状態か否かが判定さ
、れる。減速の場合には、ＰＭＸを計算しても、マイナ
スになり、制御の必要もないから、通常の点火時期に点
火する。減速状態でないときにはじめて、点火時期の制
御がなされ、まず、クランク角が、ＴＤＣの前６０°以
内か否かが、判定される。これは、ＰＭＸの演算期間を
、ＴＤＣの前後６０°に設定したことによるものであり
、ＮＯのときは、ＹＥＳになるまで、以下の制御はおこ
なわれない。ＹＥＳになると、まず、気筒番号が入力さ
れ、ついで、ＰＭＸが演算される。ＰＩｖｌＸは、前述
のように、ＴＤＣの後６０°の燃焼室圧力の積分値とＴ
ＤＣの前６０°の燃焼室圧力の積分値の差として求めら
れる。

ＴＤＣの後６０°になると、ＰＭＸの演算が完了するの
で、次ぎに正常燃焼か否かが、判定される。この判定は
、前述のように、その時点のＰＭＸの値と前３回のＰＭ
ＸＯ値の平均値の１／２とを比較することによりおこな
われる。

その時点のＰＭＸの値が、前３回のＰＭＸＯ値の平均値
の１／２と等しいか、これより大きいときは、正常燃焼
と判定され、その気筒の前回のＰＭＸＯ値に、今回の値
を、前々回の値に、前回の値を、その前の値に前々回の
値を、それぞれ人力する。

ついで、つぎの気筒は、前回に失火した気筒か否かが判
定される。

その結果、ＮＯと判定されたときは、基本点火時期マツ
プ（マツプ１）にしたがって、次の燃焼の点火時期が演
算され、点火コイル１０に出力される。

他方、ＹＥＳ、すなわち、つぎの気筒が、前回に失火し
た気筒と判定されたときは、点火時期の遅角制御がなさ
れる。そのために、その気筒の前回のＰ　Ｍ　Ｘがゼロ
か否かにより、失火状態か、半失火状態かが判定される
。ゼロのときは、完全に失火したと判定され、失火用点
火時期マツプ（マツプ２）にしたがって、次の燃焼の点
火時期が演算され、点火コイルｌＯに出力される。ゼロ
でないとき、すなわち、半失火と認められるときは、半
失火用点火時期マツプ（マツプ３）にしたがって、次の
燃焼の点火時期が演算され、点火コイル１０に出力され
る。なお、つぎの気筒が、前回に失火した気筒と判定さ
れたときに、フラグＪが、ゼロに設定されているのは、
次の制御に備えるためである。

その時点のＰＭＸＯ値が、前３回のＰＭＸＯ値の平均値
の１／２未満のときは、フラグＪ（１）が１に設定され
、第１気筒が失火あるいは半失火したことが記憶され、
ある気筒が失火あるいは半失火したときに、次に燃焼す
る気筒の点火時期を制御する÷ツブ（マツプ４）にした
がって、次の燃焼の点火時期が演算され、点火コイル１
０に出力される。

こうして、１つの気筒（ここでは第１気筒）についての
演算制御が完了したときは、次に燃焼する気筒（ここで
は第３気筒）についての演算制御がなされ、点火順に、
次々に繰り返される。

本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求
の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変更
が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるも
のであることは言うまでもない。

たとえば、前記実施例においては、４気筒エンジンにつ
いて、説明を加えているが、本発明は、４気筒エンジン
に限らず、６気筒などの多気筒エンジンにも、また１気
筒のエンジンにも、適用し得るものである。

また、前記実施例においては、４気筒エンジンのある１
つの気筒に失火が発生したときに、その気筒の次の燃焼
のみならず、その気筒の次に燃焼する気筒の発生トルク
を抑制するように、点火時期を遅角させているが、失火
の発生した気筒の点火時期のみを遅角させるように制御
してもよいことはもとよりである。

さらには、前記実施例においては、次のサイクルの発生
トルクを抑制するために、点火時期を遅角させているが
、点火時期を遅角させる代わりに、燃料噴射量を減少さ
せるなど、他の方法により、発生トルクを抑制するよう
にしてもよいことは、前述のとおりである。

発明の効果 本発明によれば、エンジンに失火が発生したときにも、
エンジンのトルク変動を最小に抑えることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る４気筒エンジンの制
御装置を含むエンジンの全体概略図である。第２図は、
本実施例に係るエンジンの制御装置の制御を示すフロー
チャートであり、また、第３図（１）は、ＴＤＣ信号を
、第３図（２）は、第１気筒　　　゛ないし第４気筒の
燃焼指圧曲線を、第３図（３）は、第１気筒ないし第４
気筒の図示平均有効圧力を、第３図（４）は、点火時期
の制御曲線を、それぞれ示すタイミングチャートである
。 １・・・気筒、　　２・・・吸気通路、３・・・燃料噴
射ノズル、 ４・・・点火プラグ、　５・・・燃焼室、６・・・圧力
センサ、 ７・・・コントロールユニット、 ８・・・クランク角センサ、 ９・・・燃焼制御部手段、 １０・・・点火コイル、 １１・・・ディストリビュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 失火または半失火を検出する失火検出手段を備えたエン
   ジンの制御装置において、該失火検出手段により失火ま
   たは半失火を検出したとき、少なくとも、失火または半
   失火の発生した気筒における次の燃焼サイクルの発生ト
   ルクを抑制する燃焼抑制手段を設けたことを特徴とする
   エンジンの制御装置。