JP2000120488A - 失火検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両等に搭載された内燃機関において、その走
行時においても失火の発生を精度良く検出し、誤検出を
防止することができる失火検出装置を提供すること。 【解決手段】 ＥＣＵ２２は、回転センサ１７からの信
号に基づいて回転変動量ΔＴ３０を算出するとともに、
シフトポジションセンサ２３からの信号に基づいてトラ
ンスミッション２１のシフト位置（変速比）を検知す
る。そして、その検知したシフト位置（変速比）に応じ
て失火判定値を補正する。そしてＥＣＵ２２は、回転変
動量ΔＴ３０が補正後の失火判定値を超えている場合に
は、失火が生じていると判定する。これにより、失火時
における検出率が向上して高精度な失火検出がなされ、
また正常燃焼時における誤検出が精度良く防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等に搭載され
る内燃機関の失火検出装置に関し、さらに詳細には、走
行時において各気筒で発生する失火を精度良く検出する
ことができる失火検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多気筒の内燃機関で失火が発生し
た場合には、単に気筒トルクが変動するだけでなく、未
燃焼の燃料が失火気筒からそのまま排出されたり、内燃
機関の周囲に漏れ出したりすることがある。そこで、こ
の失火の発生を早期に検出するために、内燃機関には失
火検出装置が設けられている。

【０００３】その失火検出装置の一例としては、特開平
２−４９９５５号公報に記載されたものが挙げられる。
この失火装置では、連続して爆発燃焼が行われる一対の
気筒の爆発燃焼行程における内燃機関のクランク軸の回
転角速度の偏差を算出し、この偏差があらかじめ定めら
れた判定値を超えたときには後で燃焼が行われた気筒に
おいて失火が発生したと判断するようにしている。さら
に、内燃機関の運転状況に応じて精度良く失火の検出が
行えるようにしたものもある。この種のものとしては、
例えば特開平５−１８３１１号公報に記載されたものが
挙げられる。この装置では、暖機時、始動時、急加速時
および急減速時等の運転の過渡状態に対応して、失火が
発生したと判断する所定の判定値を変更することによ
り、失火の誤検出を防止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の失火検出装置では、内燃機関を車両等に搭載し
た場合、その走行中において、失火を検出できないおそ
れがあった。失火が発生したと判断するための判定値は
変速比が切り換えられても変化しないからである。すな
わち、車両が走行するときには、その走行状況に応じて
変速装置の変速比が切り換えられる。そして変速比が変
わると、図５に示すように、失火時におけるクランク軸
の回転変動量の分布および正常燃焼時におけるクランク
軸の回転変動量の分布も変化する。なお、図５は回転変
動量の分布を示したものであり、図５（Ａ）は変速比が
小さいときを示し、図５（Ｂ）は変速比が大きいときを
示している。

【０００５】その一方、失火が生じたと判断するための
判定値Ｋは、図５（Ａ）に示すように、変速比が小さい
ときに失火の誤検出をしないように設定されておりその
値は変化しない。つまり変速比が変化しても同一の失火
判定値Ｋを用いて失火の判定を行うため、図５（Ｂ）か
ら明らかなように、変速比が大きくなった場合には図５
（Ｂ）中の斜線部Ｓ２において失火の検出ができないと
いう問題が生じるのである。

【０００６】そこで、本発明は上記した問題点を解決す
るためになされたものであり、車両等に搭載された内燃
機関において、その走行時においても失火の発生を精度
良く検出し、誤検出を防止することができる失火検出装
置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めになされた本発明は、内燃機関の回転数を検出する回
転数検出手段と、前記回転数検出手段により検出された
回転数に基づき各気筒の回転変動量を算出する回転変動
算出手段と、前記回転変動算出手段により算出された値
が所定の判定値を超えたときには失火が生じたと判断す
る失火判定手段と、を有する失火検出装置において、前
記内燃機関の駆動力を駆動部材へ効率的に伝達するため
の変速手段と、前記変速手段における変速比を検出する
変速比検出手段と、前記変速比検出手段により検出され
た変速比に基づき前記判定値を補正する判定値補正手段
と、を有する。

【０００８】この失火判定装置では、回転変動算出手段
が、回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数に基
づき、各気筒の回転変動量を算出する。そしてその算出
結果が、あらかじめ設定された判定値を超えたときに、
失火判定手段が失火したと判断する。このようにして、
基本的な状態（アイドリング時等）での失火検出が行わ
れている。

【０００９】そして、かかる失火検出の処理を行いつ
つ、変速比検出手段が変速手段における変速比を検出し
ている。この検出は、例えば変速手段のシフト位置（１
〜５速等）を検知することにより行われる。次いで判定
値補正手段が、その検出された変速比に基づき失火の判
定に用いる判定値を補正する。そして、失火判定手段が
補正後の判定値に基づき上記した失火検出の処理を実行
する。すなわち、走行時においては変速比に基づき判定
値が補正され、補正後の判定値により失火判定が行われ
るのである。

【００１０】ここで、判定値変更手段は、変速手段の変
速比が大きいときには変速比が小さいときに比べて判定
値を小さくすることが望ましい。変速比が変わると、失
火時における回転変動量および正常燃焼時における回転
変動量が変化するからである。つまり、変速比が小さい
ほど、失火時の回転変動量は小さくなり、正常燃焼時の
回転変動量は大きくなる、言い換えると失火時と正常燃
焼時とにおける回転変動量の差が小さくなるのである。
これは、変速比が１に近づく（小さくなる）と内燃機関
が駆動輪の回転の影響を受けやすくなるからである。従
って通常は、失火の誤検出を防止するために、変速比が
小さいときを基準にして判定値が定められている。

【００１１】そして走行時において変速比が大きくなる
と、失火時の回転変動量は大きくなり、正常燃焼時の回
転変動量は小さくなる。従って、変速比が大きいときに
変速比が小さいときと同一の判定値を用いて失火判定を
行うと、失火判定手段は正常に燃焼しているにもかかわ
らず失火していると誤検出するのである。このため、変
速比が大きいときには変速比が小さいときに比べて判定
値を小さくすることにより、失火を精度良く検出され、
また誤検出も防止される。

【００１２】なお変速手段とは、内燃機関に連結されて
おり、複数の変速比を選択することができ、その選択を
手動あるいは自動で行うものをいう。例えばギヤを使用
するマニュアルトランスミッションやオートマチックト
ランスミッションがこれに該当する。またプーリを利用
する無段変速機もこれに含まれるのは言うまでもない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態
を、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態
は、本発明の失火検出装置を適用した自動車のガソリン
エンジンシステムである。

【００１４】このシステムの概念構成を図１に示す。こ
のエンジン１は周知の構造を有する多気筒タイプのもの
である。エンジン１は、吸気通路２を通じて供給される
燃料及び空気、即ち、可燃混合気を、各気筒の燃焼室で
爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気ガスを排気通路３を
通じて排出させることにより、ピストン（図示しない）
を駆動させてクランクシャフト４を回転させ、その動力
を得るものである。そして、エンジン１で得られた動力
をタイヤ２６に伝達するために、トランスミッション２
１、プロペラシャフト２４、およびデファレンシャル２
５が設けられている。トランスミッション２１は、エン
ジン１の動力を路面状態や走行条件に即応するように回
転力（トルク）を変化させるものである。プロペラシャ
フト２４は、トランスミッション２１からの回転力をタ
イヤ２６に伝達するための回転軸である。デファレンシ
ャル２５は、プロペラシャフト２４からの駆動力を左右
に分けてタイヤ２６を回転させるものである。

【００１５】吸気通路２に設けられたスロットルバルブ
７は、吸気通路２を流れて各燃焼室に吸入される空気量
（吸気量）を調節するために開閉されるものである。こ
のスロットルバルブ７は、運転席に設けられたアクセル
ペダル８の操作に連動して駆動されるものである。スロ
ットルバルブ７に対して設けられたスロットルセンサ９
は、このスロットルバルブ７の開度（スロットル開度）
を検出し、その検出結果に応じた電気信号を出力するも
のである。吸気通路２に設けられた吸気圧センサ３０
は、スロットルバルブ７より下流の吸気通路２における
吸気圧力を検出し、その検出結果に応じた電気信号を出
力するものである。

【００１６】各気筒に対応する吸気ポートに設けられた
複数のインジェクタ１０は、各気筒に対して燃料を噴射
するためのものである。これらインジェクタ１０は、共
通するデリバリパイプ１１に設けられる。デリバリパイ
プ１１は、燃料タンクから圧送される燃料を、各インジ
ェクタ１０へ分配するためのものである。

【００１７】各燃焼室に対応してエンジン１に設けられ
た複数の点火プラグ１３は、ディストリビュータ１４か
ら分配される点火信号を受けて動作する。ディストリビ
ュータ１４は、イグナイタ１５から出力される高電圧を
クランクシャフト４の回転角度、即ちクランク角度の変
化に同期して各点火プラグ１３へ分配するものである。
各点火プラグ１３の動作時期、即ち点火時期は、イグナ
イタ１５から出力される高電圧の出力タイミングにより
決定される。従って、イグナイタ１５を制御することに
より、各点火プラグ１３による点火時期が制御される。

【００１８】排気通路３に設けられた酸素センサ１６
は、各燃焼室から排気通路３へ排出される排気ガス中の
酸素濃度を検出し、その検出結果に応じた電気信号を出
力するものである。

【００１９】クランクシャフト４に対して設けられた回
転センサ１７は、クランクシャフト４の回転速度、即
ち、エンジン回転速度ＮＥを検出し、その検出結果に応
じた電気信号を出力するものである。本実施の形態の回
転センサ１７は、クランク角（ＣＡ）で３０°ごとに回
転パルス信号を出力するようになっている。エンジン１
に設けられ水温センサ１８は、エンジン１の内部を流れ
る冷却水の温度（冷却水温）を検出し、その検出結果に
応じた電気信号を出力するものである。この冷却水温
は、エンジン１の温度状態を示すものである。

【００２０】この実施の形態で、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）２２は、前述したスロットルセンサ９、酸素センサ
１６、回転センサ１７、水温センサ１８及び吸気圧セン
サ３０等から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ２
２は、これらの入力信号に基づき、空燃比制御を含む燃
料噴射制御、燃料供給制御及び点火時期制御等を実行す
るために、各インジェクタ１０、イグナイタ１５をそれ
ぞれ制御する。またＥＣＵ２２は、本発明の回転変動算
出手段、失火判定手段、および判定値変更手段に相当す
る。このＥＣＵ２２は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出
し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等よりなる周知の構成を
備えたものである。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る
所定の制御プログラムやマップ等を予め記憶している。
ＥＣＵ（ＣＰＵ）２２は、これらの制御プログラムに従
って前述した各種制御を実行する。

【００２１】次に、ＥＣＵ２２が実行する各種制御のう
ち、失火検出の処理内容について説明する。図２は、失
火検出処理のプログラムの内容を示すフローチャートで
ある。ＥＣＵ２２は、エンジン１の各気筒ごとに、この
プログラムを起動させる。

【００２２】このプログラムを起動させると、ステップ
（以下、単に「Ｓ」と記す。）１において、ＥＣＵ２２
は失火検出を行うための前提条件が成立しているか否か
を判断する。具体的には、ＥＣＵ２２に対して信号を入
力する各種センサが正常に作動しているか、エンジン１
の暖機運転が終了しているか等が判断される。そして、
前提条件が成立している場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、Ｓ
２の処理へと進む。一方、前提条件が成立していない場
合には（Ｓ１：Ｎｏ）、このルーチンはそのまま終了す
る。

【００２３】Ｓ２において、ＥＣＵ２２は、エンジン１
を搭載した自動車が走行中であるか否かを判断する。そ
して走行中の場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、Ｓ３の処理に進
む。一方、走行中でない場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、アイ
ドリング中の失火検出ルーチンが起動される（Ｓ１
０）。このアイドリング中の失火検出は、従来例として
例示した周知のものであるからその説明は省略する。

【００２４】Ｓ３において、ＥＣＵ２２は、回転センサ
１７からの信号に基づいてエンジン回転速度ＮＥを読み
込む。またＥＣＵ２２は、上死点ＴＤＣから上死点後Ａ
ＴＤＣ３０°までの所要時間Ｔ３０を読み込む。次いで
Ｓ４において、ＥＣＵ２２は、回転変動量ΔＴ３０（ｓ
ｅｃ）を算出する。すなわち、前回の所要時間ＢＴ３０
と今回の所要時間Ｔ３０との時間差を算出して、これを
回転変動量ΔＴ３０とするのである。

【００２５】Ｓ５において、ＥＣＵ２２は、シフトポジ
ションセンサ２３からの信号に基づきトランスミッショ
ン２１におけるシフト位置を読み込む。そしてＳ６にお
いて、ＥＣＵ２２は、失火判定値の補正を行う。この補
正は、基準の失火判定値（本実施の形態では４速の場合
を基準としている）に補正係数を乗じることにより行
う。すなわちＥＣＵ２２は、図３にグラフで示すような
補正係数の関数データ（マップ）に基づき、失火判定値
の補正を行うのである。この補正係数は、適合試験等に
より最適値が決定されたものであり、そのデータはＥＣ
Ｕ２２のＲＯＭ内にマップとしてあらかじめ格納されて
いる。本実施の形態では、４速の場合を基準、すなわち
補正係数を「１」とし、３速で「０．８」、２速および
１速で「０．７」と定められている。ここで、本実施の
形態では２速と１速の補正係数が同じ値であるのは、２
速の場合における補正により１速の場合においても精度
良く失火を検出することができるからである。ただし、
これは本実施の形態において４気筒エンジンを使用して
いるためであり、これよりも多気筒、例えば６気筒や８
気筒エンジンを使用する場合には、２速と１速の場合に
おける補正係数は異なった値にする必要がある（図３の
破線参照）。

【００２６】そして、Ｓ６において、シフト位置に応じ
た補正値が呼び出され、失火判定値の補正が行われるの
である。すなわち、基準となる失火判定値に補正係数を
乗じた値が新たな失火判定値とされるのである。例え
ば、シフトダウンした場合（４速から３速へ変更）には
失火判定値が小さくなり、シフトアップした場合（２速
から３速へ変更）には失火判定値が大きくなるのであ
る。

【００２７】Ｓ７において、ＥＣＵ２２は、Ｓ４にて算
出した回転変動量ΔＴ３０が、Ｓ６にて補正した失火判
定値を超えたか否かを判断する。そして、回転変動量Δ
Ｔ３０が補正後の失火判定値を超えていない場合には
（Ｓ７：Ｎｏ）、回転変動量が適正であることから、こ
のルーチンはそのまま終了する。一方、回転変動量ΔＴ
３０が補正後の失火判定値を超えている場合には（Ｓ
７：Ｙｅｓ）、Ｓ８へと進む。

【００２８】Ｓ８において、ＥＣＵ２２は、回転変動量
ΔＴ３０の変化が失火パターンに当てはまるか否かを判
断する。ここで失火パターンには、単発失火、間欠失
火、連続失火等の一定のパターンがあり、その各種パタ
ーンはあらかじめＥＣＵ２２のＲＯＭ内に記憶されてい
る。このように、回転変動量ΔＴ３０の変化が失火パタ
ーンにあてはまるか否かを判断するのは、失火検出の精
度を向上させるためである。すなわち、回転変動量ΔＴ
３０と失火判定値との大小関係のみで失火判定を行う
と、失火以外の原因により回転変動量ΔＴ３０が変化し
て失火判定値を超えた場合には、失火していないにもか
かわらず失火していると誤検出するので、これを防止す
るためである。そして、失火パターンにあてはまる場合
には（Ｓ８：Ｙｅｓ）、失火していると判定して、この
ルーチンを終了する。一方、失火パターンにあてはまら
ない場合には（Ｓ８：Ｎｏ）、回転変動は適正ではない
が、その回転変動量の増加は失火以外の原因によるもの
であると判断し、失火は生じていないものとしてこのル
ーチンを終了する。

【００２９】ここで、上記フローによる失火検出につい
て、実際に自動車が走行しているときの動作の一例を図
４に示し、この図を参照しつつ説明する。図４は、正常
燃焼時と失火時のそれぞれにおける回転変動量の分布を
示している。そして、図４（Ａ）はシフト位置が４速
（変速比が小さい）にあるときを示し、図４（Ｂ）はシ
フト位置が２速（変速比が大きい）にあるときを示して
いる。

【００３０】４速にて走行しているときは、図４（Ａ）
に示すように、正常燃焼時における回転変動量と失火時
における回転変動量との差が小さい。これは、変速比が
１に近づく（小さくなる）と、タイヤ２６の回転の影響
をエンジン１が受けやすくなるためである。そして、正
常燃焼時における回転変動量の分布と失火時における回
転変動量の分布との一部が重なっている（図４（Ａ）中
の斜線部ＳＡ）。このため、正常燃焼時に失火している
と誤検出するのを防止するために、失火判定値を図に示
す「Ｋ₀ 」に設定している。

【００３１】そして、２速に切り換えると、正常燃焼時
および失火時における回転変動量ΔＴ３０が変化する。
つまり図４（Ｂ）に示すように、正常燃焼時における回
転変動量ΔＴ３０は小さくなり、失火時における回転変
動量ΔＴ３０は大きくなる。ここで、従来の失火検出装
置では前述した通り、２速走行時であっても４速走行時
と同一の失火判定値Ｋ₀ を用いて失火の判定を行うた
め、図４（Ｂ）から明らかなように、図４（Ｂ）中の斜
線部ＳＢにおいて失火の検出ができない場合があること
がわかる。これに対して、本実施の形態では、図２のＳ
６にてシフトポジションセンサ２３からの信号に基づき
失火判定値が補正される。すなわち、４速から２速に切
り換えられると、正常燃焼時と失火時とを正確に判定で
きるように、失火判定値が「Ｋ₀ 」から「Ｋ₁ 」に変更
されるのである。そして、その補正後の判定値Ｋ₁ に基
づき失火の判定が行われる。これにより、失火時の検出
率が向上し高精度な失火検出が可能となり、また正常燃
焼時における失火の誤検出を精度良く防止することがで
きる。

【００３２】以上詳細に説明したように本実施の形態の
失火検出装置によれば、ＥＣＵ２２は、回転センサ１７
からの信号に基づいて回転変動量ΔＴ３０を算出すると
ともに、シフトポジションセンサ２３からの信号に基づ
いてトランスミッション２１のシフト位置（変速比）を
検知する。そして、その検知した変速比に応じて失火判
定値を補正する。すなわち、シフト位置（変速比）が変
化したときには正常燃焼時および失火時における回転変
動量ΔＴ３０が変化するが、その変化に対応して失火判
定値が補正されるのである。そしてＥＣＵ２２は、回転
変動量ΔＴ３０が補正後の失火判定値を超えている場合
には、失火が生じていると判定する。これにより、失火
時における検出率が向上して高精度な失火検出がなさ
れ、また正常燃焼時における誤検出が精度良く防止され
る。

【００３３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が
可能であることはもちろんである。例えば本実施の形態
では、ガソリンエンジンに適用したが、本発明はディー
ゼルエンジン等、その他の内燃機関にも適用することが
できる。また、本実施の形態では自動車に搭載された内
燃機関を例示したが、これに限られず船舶、航空機、農
機具等に搭載される内燃機関であって、変速機が連結さ
れたものであれば本発明を適用することができる。な
お、上記実施の形態の説明中に示した補正値等の数値
は、単なる例示にすぎない。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
失火検出装置によれば、判定値補正手段が、変速手段に
おける変速比の変化に対応して、失火の判定値を補正す
る。そして失火判定手段が、その補正後の判定値に基づ
き失火の判定を行う。これにより、失火時に失火検出率
が向上し高精度な失火検出がなされ、また正常燃焼時の
誤検出が精度良く防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の失火検出装置を適用したエンジンシス
テムの概略構成を説明する図である。

【図２】実施の形態に係る失火検出装置における失火検
出の処理について説明するフローチャートである。

【図３】失火判定値を補正するための補正係数とトラン
スミッションのシフト位置（変速比）との関係を示した
図である。

【図４】正常燃焼時と失火時のそれぞれにおける回転変
動量の分布、および失火判定値を示した図であり、図４
（Ａ）はシフト位置が４速（変速比が小さい）にあると
きを示し、図４（Ｂ）はシフト位置が２速（変速比が大
きい）にあるときを示している。

【図５】正常燃焼時と失火時のそれぞれにおける回転変
動量の分布、および従来の失火検出装置における失火判
定値を示した図であり、図５（Ａ）は変速比が小さいと
きを示し、図５（Ｂ）は変速比が大きいときを示してい
る。

【符号の説明】

１ エンジン １７ 回転センサ ２１ トランスミッション ２２ ＥＣＵ ２３ シフトポジションセンサ ２６ タイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G087 AA01 BB14 CC01 FF23 3G084 AA03 CA02 CA03 CA04 CA05 CA06 CA08 DA04 DA27 EA11 EB08 EB12 EB22 EB25 FA06 FA24 FA34 FA38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転数を検出する回転数検出
   手段と、前記回転数検出手段により検出された回転数に
   基づき各気筒の回転変動量を算出する回転変動算出手段
   と、前記回転変動算出手段により算出された値が所定の
   判定値を超えたときには失火が生じたと判断する失火判
   定手段と、を有する失火検出装置において、 前記内燃機関の駆動力を駆動部材へ回転数を変化させて
   伝達する変速手段と、 前記変速手段における変速比を検出する変速比検出手段
   と、 前記変速比検出手段により検出された変速比に基づき前
   記判定値を補正する判定値補正手段と、を有することを
   特徴とする失火検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する失火検出装置におい
   て、 前記判定値補正手段は、前記変速手段の変速比が大きい
   ときには変速比が小さいときに比べて前記判定値を小さ
   くすることを特徴とする失火検出装置。