JP2000291481A - エンジンの失火判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】失火発生の判定をより迅速に行うことができる
エンジンの失火判定装置を得ること。 【解決手段】エンジンの失火判定装置は、エンジンの燃
焼室から排出される排気ガスの排気温度を検出する排気
温度検出手段と、検出した排気温度がエンジンに失火が
生じているか否かを判定するための排気温度失火判定値
よりも高い場合、失火と判定する失火判定手段とを備え
る。これによれば、エンジンに失火が生じているか否か
の失火判定が、排気温度の基づいて行われるため、失火
発生を迅速に検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに失火が
生じているか否かを排気温度に基づいて判定する失火判
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンに失火が生じると、失火気筒か
ら未燃ガスが排気通路に流れ込み、排気通路途中に設け
られている排気ガス浄化用の触媒コンバータを劣化させ
るおそれがある。

【０００３】これは、排気通路内に流れ込んだ未燃ガス
が触媒コンバータに付着して触媒コンバータの熱により
燃える、いわゆる後燃えにより、排気ガスを通常以上の
高温状態とさせ、触媒コンバータを限界値以上の高温状
態とするためである。

【０００４】したがって、エンジンに失火が生じた場合
は早急に触媒を保護する手段を取らなければならない。
このため、従来より、エンジンの失火発生を検知するエ
ンジンの失火判定装置が種々提案されている。

【０００５】例えば、特開平２−１１２６４６号公報に
示されるように、クランク軸の角速度を演算し、失火が
生じた場合に生ずる角速度の変化に基づいて失火を検出
する方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラン
ク軸の角速度変化は、所定期間の検出値を平均処理して
求める必要があるため、迅速な失火判断が要求される場
合に対応が十分ではなく、更なる性能向上の課題が残さ
れていた。

【０００７】特に、近年、ターボを搭載した車両用エン
ジンにおいて排気通路のターボ設置箇所の上流位置に触
媒コンバータを設け、冷間始動時に早期に活性化させる
ことにより、未燃ガスの排出を抑制するものがある。こ
の場合、燃焼室と触媒コンバータの距離が接近している
ため、失火が生じた場合には触媒コンバータが劣化しや
すく、かかる劣化を防止して触媒コンバータを確実に保
護するためには、従来よりも迅速な失火判断が要求され
る。

【０００８】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、失火発生の判定をより迅速に
行うことができるエンジンの失火判定装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明によるエンジンの失火判定装
置は、エンジンの燃焼室から排出される排気ガスの排気
温度を検出する排気温度検出手段と、検出した排気温度
がエンジンに失火が生じているか否かを判定するための
排気温度失火判定値よりも高い場合、失火と判定する失
火判定手段と、排気温度失火判定値をエンジン運転領域
毎に応じて設定する排気温度失火判定値設定手段とを備
えることを特徴とする。

【００１０】これによれば、エンジンに失火が生じてい
るか否かの失火判定値が、排気温度に基づいて行われ
る。排気温度は失火発生により直ちに変化が生じるた
め、これを常に検出し監視することによって、失火発生
を迅速に検知する。失火により上昇する排気温度の温度
状態はエンジン運転領域により異なるため、排気温度失
火判定値をエンジン運転領域に応じて設定する構成とな
っている。

【００１１】例えば、高回転運転領域で失火が生じた場
合、吸入空気量が多いため、大量の未燃ガスが排出され
る。このため、激しい後燃えを生じ、排気温度は超高温
状態となる。しかし、低回転運転領域で失火が生じた場
合は、吸入空気量が少ないため、未燃ガスの量も少な
い。このため、排気温度は失火が生じていない正常な状
態よりは高温状態となるが、高回転運転領域にて失火が
生じた場合よりも低い高温状態となる。

【００１２】このため、失火を判断するための排気温度
失火判定値を低く設定した場合、高回転運転領域におけ
る通常の排気温度を失火と誤判断するおそれがあり、逆
に失火を判断するための排気温度失火判定値を高く設定
した場合、低回転運転領域にて発生した失火を検出する
ことが困難となるおそれがある。

【００１３】したがって、排気温度失火判定値設定手段
を設け、エンジン運転領域に応じて排気温度失火判定値
を設定することにより、失火発生の適切な判断を行うこ
とができる。

【００１４】請求項２に記載の発明によるエンジンの失
火判定装置は、エンジンの燃焼室から排出される排気ガ
スの排気温度を検出する排気温度検出手段と、検出した
排気温度の単位時間当たりの上昇量である温度上昇率を
演算する温度上昇率演算手段と、演算された温度上昇率
がエンジンに失火が生じているか否かを判定するための
温度上昇率失火判定値よりも大きい場合、失火と判定す
る失火判定手段と、を備えることを特徴とするこれによ
れば、エンジンに失火が生じているか否かの判断は、排
気温度の温度上昇率によって判断され、排気温度の温度
上昇率が温度上昇率失火判定値よりも大きい場合に、失
火発生と判定される。

【００１５】これは、エンジンに失火が生じた場合、後
燃えのために通常の運転状態時における温度上昇速度よ
りも速い速度で排気温度が上昇するためである。そし
て、排気温度の上昇率は瞬時に求められるため、失火発
生をより迅速に検知することができる。

【００１６】請求項３に記載の発明によるエンジンの失
火判定装置は、前記温度上昇率失火判定値をエンジン運
転領域に応じて設定する温度上昇率失火判定値設定手段
を備えることを特徴とする。これによれば、温度上昇率
失火判定値は、エンジン運転領域に応じて設定される。
これは、排気温度の温度上昇率がエンジン運転領域によ
って異なるためである。

【００１７】例えば、高回転運転領域で失火が生じた場
合、吸入空気量が多いため、大量の未燃ガスが排出され
る。このため、激しい後燃えを生じ、排気温度は急激に
上昇し、温度上昇率は大きくなる。

【００１８】しかし、低回転運転領域で失火が生じた場
合は、吸入空気量が少ないため、未燃ガスの量も少な
い。このため、排気温度は失火が生じていない正常な状
態よりは急上昇するが、高回転運転領域にて失火が生じ
た場合よりは緩やかな温度上昇となり、温度上昇率も小
さくなる。

【００１９】このため、失火を判断するための温度上昇
率失火判定値を小さく設定した場合、高回転運転領域に
おける通常の温度変化を失火と誤判断するおそれがあ
り、逆に失火を判断するための温度上昇率失火判定値を
極端に大きく設定した場合、低回転運転領域にて発生し
た失火を検出することが困難となるおそれがある。

【００２０】したがって、エンジン運転領域に応じて温
度上昇率失火判定値を設定する温度上昇率失火判定値設
定手段を設けることにより、請求項３記載の発明の作用
に加えて、失火発生の適切な判断を行うことができる。

【００２１】請求項４に記載の発明によるエンジンの失
火検出装置は、図１に示すように、エンジンの燃焼室か
ら排出される排気ガスの排気温度を検出する排気温度検
出手段Ｍ１と、検出した排気温度の単位時間当たりの上
昇量である温度上昇率を算出する温度上昇率演算手段Ｍ
２と、エンジンに失火が生じているか否かを判定するた
めの排気温度失火判定値をエンジン運転領域に応じて設
定する排気温度失火判定値設定手段Ｍ３と、エンジンに
失火が生じているか否かを判定するための温度上昇率失
火判定値をエンジン運転領域に応じて設定する温度上昇
率失火判定値設定手段Ｍ４と、排気温度失火判定値設定
手段により設定された排気温度失火判定値よりも排気温
度検出手段により検出された排気温度の方が高い場合、
又は温度上昇率失火判定値設定手段により設定された温
度上昇率失火判定値よりも温度上昇率演算手段により演
算された温度上昇率の方が大きい場合のいずれかに該当
するときに失火と判定する失火判定手段Ｍ５と、を備え
ることを特徴とする。

【００２２】これによれば、排気温度と温度上昇率のい
ずれか一方が失火判定値を越えた場合に失火と判断され
る。したがって、例えば、排気温度が低い状態であって
も急激な排気温度の上昇を検出した場合は失火を検知す
ることができ、また、排気温度の急激な上昇がなくても
排気温度が触媒コンバータの限界値を越えた場合には失
火を検知することができる。このように、互いに補完し
合うことによって、より迅速かつ確実な失火判定を行う
ことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、以下に図に基づいて説明する。図２は、本発明の失
火検出装置を備えたエンジン装置を概念的に示した全体
構成図である。エンジン装置１に用いられているエンジ
ン本体２は、水平対向型の４気筒エンジンであり、シリ
ンダブロック３の左右両バンクにシリンダヘッドをそれ
ぞれ備えている。シリンダヘッド４には吸気ポート５と
排気ポート６が形成され、吸気ポート５には吸気通路１
０が接続されている。

【００２４】吸気通路１０は、上流側からエアクリーナ
ボックス１１、ターボ１２のコンプレッサハウジング１
２ａ、インタークーラ１３、スロットルバルブ１４、吸
気管１５を備え、吸気管１５は吸気ポート５の直上流位
置にて各気筒毎に独立して燃料噴射を行うインジェクタ
１６を備える。

【００２５】一方、排気ポート６には排気通路２０が接
続され、上流側からプリ触媒２１、ターボ１２のタービ
ンハウジング１２ｂ、ウエストゲートバルブ２２、フロ
ント触媒２３、リヤ触媒２４を備える。

【００２６】また、エンジン本体２、吸気通路１０及び
排気通路２０には、エンジン動作状態を検出するための
各種センサが設けられている。具体的には、エンジン本
体２には、シリンダブロック３の中心位置に支承された
クランクシャフトの回転角度位置を検出するクランク角
センサ３１、カムシャフトの回転角度を検出するカム角
センサ３２が設けられている。

【００２７】吸気通路１０には、コンプレッサハウジン
グ１２ａの上流位置に吸入空気量を計測するエアフロー
メータ３４が設けられ、スロットルバルブ１４の付近に
はスロットル開度を検出するスロットル開度センサ３５
が設けられている。また、スロットルバルブ１４の下流
位置には吸入空気の温度を検出する吸気温センサ３６が
設けられ、吸気管１５には吸気管１５内の吸気圧力を検
出する吸気圧センサ３７が設けられている。

【００２８】排気通路２０には、プリ触媒２１の上流位
置にて排気ガス中に残留する酸素量を検出するＡ／Ｆセ
ンサ４１、プリ触媒２１の下流位置にて排気ガスの排気
温度を検出する排気温センサ４２、フロント触媒２２の
下流位置に空燃比フィードバック制御用のリヤＯ₂セン
サ４３が設けられている。

【００２９】上記構成を有するエンジン装置１の制御
は、電子制御装置（以下、単に「ＥＣＵ」という）５０
により行われる。図３は、ＥＣＵ５０の概略構成説明図
である。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを中心と
して構成され、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２、ＣＰＵ５３、
入力ポート５４、出力ポート５５がバスライン５６を介
して互いに接続されている。

【００３０】また、各種センサから受け取ったアナログ
信号をデジタル信号に変換して入力ポート５４に引き渡
すＡ／Ｄ変換器５７、及び出力ポート５５から受けた制
御信号を駆動信号に変換して各種アクチュエータ類に出
力するための駆動回路５８を内蔵している。

【００３１】入力ポート５４には、クランク角センサ３
１、カム角センサ３２が接続され、また、Ａ／Ｄ変換器
５７を介してエアフローメータ３４、Ａ／Ｆセンサ４
１、リアＯ₂センサ４３、排気温センサ４２、吸気温セ
ンサ３６が接続されている。出力ポート５５には、イグ
ナイタ１１が接続され、また、駆動回路５８を介してイ
ンジェクタ１６、及び図示していないインストルメント
パネルに設けられる警告ランプ２６が接続されている。

【００３２】ＲＯＭ５１は、制御プログラムや予め設定
された固定データを記憶し、ＲＡＭ５２は、各種センサ
からの検出信号や学習値等を格納する。ＣＰＵ５３は、
予め設定された固定データや各種センサからの検出信号
等を用いてＲＯＭ５１に記憶した制御プログラムに従っ
て演算処理を行い、燃料噴射制御、点火時期制御等を行
うとともに、失火の有無を判断している。

【００３３】すなわち、ＥＣＵ５０及びＥＣＵ５０に接
続されるセンサ類・アクチュエータ類により、本発明に
かかる排気温度検出手段、温度上昇率演算手段、排気温
度失火判定値設定手段、温度上昇率失火判定値設定手
段、失火判定手段の各機能、及び、その他の制御機能が
実現される。

【００３４】次に、ＥＣＵ５０にて実行される失火検出
にかかわる処理について、図４のフローチャートに基づ
いて説明する。図４は、失火判定ルーチンを示すフロー
チャートである。まず最初に、ステップＳ１では排気温
度Ｔの読み込みが行われる。排気温度Ｔは、排気温度検
出手段Ｍ１である排気温センサ４２により計測され、Ｅ
ＣＵ５０のＲＡＭ５２内にストアされる。

【００３５】ステップＳ２では、排気温度の上昇速度を
示す温度上昇率ΔＴの演算が行われる。温度上昇率ΔＴ
は、ステップＳ１にて計測した排気温度の単位時間当た
りの上昇量により求められる。この部分が温度上昇率演
算手段Ｍ２に相当する。

【００３６】ステップＳ３では、吸入空気量Ｑａとエン
ジン回転数Ｎｅの読み込みが行われる。エアフローメー
タ３４及びクランク角センサ３１の検出信号に基づいて
演算され、求められた吸入空気量Ｑａとエンジン回転数
Ｎｅは、現在のエンジン運転領域を判断するためのパラ
メータとして、ＲＡＭ５２内にストアされる。

【００３７】ステップＳ４では、エンジン運転領域に応
じた温度上昇率失火判定値ΔＴｍｉｓの設定が行われ
る。エンジン運転領域は、本実施の形態では、吸入空気
量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅを用いて表され、３つに区
分されている。

【００３８】そして、それぞれの運転領域毎に温度上昇
率失火判定値ΔＴｍｉｓａ，ΔＴｍｉｓｂ、ΔＴｍｉｓ
ｃが設定されている。温度上昇率失火判定値ΔＴｍｉｓ
ａ，ΔＴｍｉｓｂ、ΔＴｍｉｓｃは、ΔＴｍｉｓａ＜Δ
Ｔｍｉｓｂ＜ΔＴｍｉｓｃの関係を有する。図５は、エ
ンジン運転領域と温度上昇率失火判定値との関係を示す
グラフである。

【００３９】エンジン運転領域は、図示したように、吸
入空気量Ｑａを縦軸に、エンジン回転数Ｎｅを横軸に用
いて表されており、吸入空気量Ｑａ及びエンジン回転数
Ｎｅが大きくなるにしたがって、順番に温度上昇率失火
判定値ΔＴｍｉｓａ，ΔＴｍｉｓｂ、ΔＴｍｉｓｃをと
るように設定されている。したがって、例えば、吸入空
気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅが共に小さい場合は一番
小さな温度上昇率失火判定値ΔＴｍｉｓａが温度上昇率
失火判定値ΔＴｍｉｓとして設定される。

【００４０】このように、温度上昇率ΔＴｍｉｓをエン
ジン運転領域に応じて設定することにより、適切な判定
値を得ることができ、迅速な失火判定を行うことができ
る。この部分が温度上昇率失火判定値設定手段Ｍ４に相
当する。

【００４１】ステップＳ５では、エンジン運転領域に応
じた排気温度失火判定値Ｔｍｉｓの設定が行われる。エ
ンジン運転領域は、温度上昇率失火判定値ΔＴｍｉｓと
同様に、吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅを用いて
３つに区分されており、それぞれの運転領域毎に排気温
度失火判定値Ｔｍｉｓａ，Ｔｍｉｓｂ、Ｔｍｉｓｃが設
定されている。ここで設定される排気温度失火判定値Ｔ
ｍｉｓａ，Ｔｍｉｓｂ、Ｔｍｉｓｃは、Ｔｍｉｓａ＜Ｔ
ｍｉｓｂ＜Ｔｍｉｓｃの関係を有する。図６は、エンジ
ン運転領域と排気温度失火判定値との関係を示すグラフ
である。

【００４２】エンジン運転領域は、図示したように、吸
入空気量Ｑａを縦軸に、エンジン回転数Ｎｅを横軸に用
いて表されており、吸入空気量Ｑａ及びエンジン回転数
Ｎｅが大きくなるにしたがって、順番に排気温度失火判
定値Ｔｍｉｓａ，Ｔｍｉｓｂ、Ｔｍｉｓｃをとるように
設定されている。したがって、例えば、吸入空気量Ｑａ
とエンジン回転数Ｎｅが共に小さい場合は一番小さな排
気温度失火判定値Ｔｍｉｓａが排気温度失火判定値Ｔｍ
ｉｓとして設定される。

【００４３】このように、排気温度失火判定値Ｔｍｉｓ
をエンジン運転領域に応じて設定することにより、適切
な判定値を得ることができ、迅速な失火判定を行うこと
ができる。この部分が排気温度失火判定値設定手段Ｍ３
に相当する。

【００４４】ステップＳ６では、ステップＳ２にて求め
られた温度上昇率ΔＴがステップＳ４にて設定された温
度上昇率失火判定値ΔＴｍｉｓよりも大きいか否かが判
断される。これにより、温度上昇率ΔＴに基づいた失火
判定が行われる。温度上昇率ΔＴは瞬時に求められるた
め、これに基づいて判断することにより、失火の発生を
迅速に検知することができる。

【００４５】ここで、温度上昇率ΔＴが温度上昇率失火
判定値ΔＴｍｉｓよりも大きい場合（ＹＥＳ）は失火が
生じているとしてステップＳ８に進む。また、温度上昇
率ΔＴが温度上昇率失火判定値ΔＴｍｉｓよりも小さい
場合（ＮＯ）は排気温度Ｔに基づいた失火判定を行うべ
くステップＳ７に進む。

【００４６】ステップＳ７では、ステップＳ１にてＲＡ
Ｍ５２に読み込まれた排気温度ＴがステップＳ５にて設
定された排気温度失火判定値Ｔｍｉｓよりも高いか否か
が判断される。これにより、排気温度に基づいた失火判
定が行われる。排気温度Ｔは失火の発生により直に変化
が生ずるため、これに基づいて判断することにより、失
火の発生を迅速に検知することができる。

【００４７】ここで、排気温度Ｔが排気温度失火判定値
Ｔｍｉｓよりも大きい場合（ＹＥＳ）は失火が生じてい
るとしてステップＳ８に進む。また、排気温度Ｔが排気
温度失火判定値Ｔｍｉｓよりも小さい場合（ＮＯ）は失
火は現在生じていないとしてステップＳ９に進む。

【００４８】ステップＳ８では、エンジンに失火が生じ
ているとの失火判定が行われ、警告ランプ２６の点灯
や、ＥＣＵ５０のバックアップＲＡＭ内に失火の事実を
トラブルデータとしてストアするなどの処理を行い、そ
の後に本ルーチンを抜ける（リターン）。また、ステッ
プＳ９では、エンジンに失火は生じていないとの正常判
定が行われ、本ルーチンを抜ける（リターン）。これら
ステップＳ６〜ステップＳ９までが失火判定手段Ｍ５に
相当する。

【００４９】このように、温度上昇率ΔＴｍｉｓと排気
温度Ｔのいずれか一方が失火判定値を越えた場合に失火
と判断するため、互いに補完し、例えば、排気温度が低
い状態であっても急激な排気温度の上昇を検出した場合
は失火を検知することができ、また、排気温度の急激な
上昇がなくても排気温度が失火判定値を越えた場合には
失火を検知することができる。したがって、より迅速で
確実な失火判定を行うことができる。

【００５０】尚、本発明は、上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨内にて種々の変更が可
能である。例えば、上述の実施の形態では、温度上昇率
失火判定値設定手段及び排気温度失火判定値設定手段
は、エンジン運転領域に応じて温度上昇率失火判定値及
び排気温度失火判定値を設定しているが、吸入空気量の
みに応じて設定しても良い。また、上述の実施の形態で
は運転領域を３つに区分けしているが、これに限定され
るものではなく、種々の変更が可能であり、例えば、更
に複数に区分してもよく、また、データマップ化して補
間計算付にて参照して求めても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエン
ジンの失火判定装置によれば、エンジンに失火が生じて
いるか否かの失火判定が排気温度に基づいて行われるた
め、失火発生を迅速に検知することができる。したがっ
て、失火に対して早急な対処をとることができ、触媒コ
ンバータの保護をより強化することができる。

【００５２】また、他の発明によれば、失火判定が排気
温度の温度上昇率に基づいて行われるため、失火発生を
迅速に検知することができ、更に他の発明によれば、失
火判定値がエンジン運転状態に応じて設定されるため、
失火発生を迅速かつ正確に行うことができる。したがっ
て、上記発明と同様の効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図である。

【図２】本発明の失火検出装置を備えたエンジン装置を
概念的に示した全体構成図である。

【図３】ＥＣＵの概略構成説明図である。

【図４】失火判定ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図５】エンジン運転領域と温度上昇率失火判定値との
関係を示すグラフである。

【図６】エンジン運転領域と排気温度失火判定値との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン装置 ２ エンジン本体 ２１ プリ触媒 ３１ クランク角センサ ４２ 排気温センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの燃焼室から排出される排気ガ
   スの排気温度を検出する排気温度検出手段と、 該検出した排気温度が前記エンジンに失火が生じている
   か否かを判定するための排気温度失火判定値よりも高い
   場合、失火と判定する失火判定手段と、 前記排気温度失火判定値をエンジン運転領域毎に応じて
   設定する排気温度失火判定値設定手段とを備えることを
   特徴とするエンジンの失火判定装置。
2. 【請求項２】 エンジンの燃焼室から排出される排気ガ
   スの排気温度を検出する排気温度検出手段と、 該検出した排気温度の単位時間当たりの上昇量である温
   度上昇率を算出する温度上昇率演算手段と、 該演算された温度上昇率が前記エンジンに失火が生じて
   いるか否かを判定するための温度上昇率失火判定値より
   も大きい場合、失火と判定する失火判定手段と、を備え
   ることを特徴とするエンジンの失火判定装置。
3. 【請求項３】 前記温度上昇率失火判定値をエンジン運
   転領域に応じて設定する温度上昇率失火判定値設定手段
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの
   失火判定装置。
4. 【請求項４】 エンジンの燃焼室から排出される排気ガ
   スの排気温度を検出する排気温度検出手段と、 該検出した排気温度の単位時間当たりの上昇量である温
   度上昇率を算出する温度上昇率演算手段と、 前記エンジンに失火が生じているか否かを判定するため
   の排気温度失火判定値をエンジン運転領域に応じて設定
   する排気温度失火判定値設定手段と、 前記エンジンに失火が生じているか否かを判定するため
   の温度上昇率失火判定値をエンジン運転領域に応じて設
   定する温度上昇率失火判定値設定手段と、 前記排気温度失火判定値設定手段により設定された排気
   温度失火判定値よりも前記排気温度検出手段により検出
   された排気温度の方が高い場合、又は前記温度上昇率失
   火判定値設定手段により設定された温度上昇率失火判定
   値よりも前記温度上昇率演算手段により演算された温度
   上昇率の方が大きい場合のいずれかに該当するときに失
   火と判定する失火判定手段と、を備えることを特徴とす
   るエンジンの失火判定装置。