【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するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の燃焼室に供給された燃料が燃焼しない状態（以下、失火という）を種々の方法で検出し、失火が頻繁に生じる状況であれば、使用者にその検出結果について了知せしめ、内燃機関の調整・修理を促していた。
【０００３】
なぜなら、失火が生じると内燃機関から排出される排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯの成分が増加することになるが、斯かる失火が頻繁に生じる状態を放置しておくのは環境保護の観点から好ましくないためである。
【０００４】
多気筒内燃機関のある気筒において失火が生じると、その気筒では燃焼による爆発力が得られず、ピストンを下方に付勢する力が働かないことになる。また、クランクシャフトはピストンの下降力を受けて回転するため、当該爆発行程中に回転力を受けることができない。したがって、クランクシャフトが一定のクランク角度（ＣＡ）を回転するのに要する時間が正常燃焼の場合に比べて相対的に長くなる。即ち、クランクシャフトの角速度が低下し、その爆発行程における機関回転数が低下する。
【０００５】
この失火による機関回転数の変動に着目した失火検出方法（又は装置）、即ち、ある気筒の爆発行程中においてクランクシャフトの角速度が他の気筒に比べて相対的に低下した場合には当該気筒において失火が生じたと判断する失火検出方法（又は装置）が公知である（特開平０６−３０７２８４号）。
【０００６】
また、検出された失火の情報を使用者に知らせる方法としては、例えば、点火数に対する失火の検出数の割合が所定レベル以上の場合に警告灯を点灯させるものが知られている。
【０００７】
しかし、上記のような技術には、次のような問題があった。冷間時などの内燃機関が始動し難い状態においては、燻り等のような所望の爆発力を生じない燃焼（以下、半失火）が起きることがある。このような半失火であっても、燃焼自体は行われているため、排出されるＨＣ、ＣＯは正常燃焼時と同程度となる。よって、半失火が生じても特に排気ガスに悪影響を及ぼすことはなく、半失火を失火として検出する必要性がそれほど高いとはいえない。
【０００８】
しかし、半失火の場合は所望の爆発力が得られないため、ピストンを下方へ押す力が弱まり、クランクシャフトの角速度の低下を招くことになる。その結果、爆発行程中のクランクシャフトの角速度が気筒間で相対的に変動（以下、この変動を角速度変動と言い、気筒間における角速度の差、又は後述する爆発行程経過時間の差を角速度変動値と言う。）するため、上記のような従来の失火検出方法（又は装置）では、半失火を失火として検出してしまう場合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、内燃機関の失火検出装置において、半失火の誤検出を低減し、以って失火検出の精度を高めることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
実際、角速度変動値は、正常燃焼の場合であってもある一定の範囲で検出されるため、角速度変動値の有無だけでは失火の判断はできない。このことから、従来技術は、「一定値（以下、失火判断基準値という。）以上の角速度変動値が生じた場合」という条件を用いて失火の有無を判断している。
【００１１】
およそ、燃焼態様が正常燃焼、半失火、失火の順に角速度変動値が大きくなるが、その境界は明確なものではない。そのため、角速度変動値が失火判断基準値を越えた場合であっても、その角速度変動値の発生原因が半失火によるものが存在し、また逆に、失火判断基準値を越えない場合であっても、正常燃焼と断定できるわけではなく、半失火による場合も存在する。このことは、角速度変動値の度数分布（図９）を見れば容易に理解することができる。
【００１２】
図９の２０は正常燃焼の場合の角速度変動値分布、２１は半失火の場合の角速度変動値分布、２２は失火の場合の角速度変動値分布のモデルを示す。正常燃焼の場合は角速度変動値はゼロ近傍に集中して分布する。また、失火が生じた場合には、角速度変動値はある一定の値Ｇに集中して分布する。この様に一極に度数が集中するのは、正常燃焼や失火の場合には、所望の爆発力が得られたか、全く得られなかったかによって角速度変動値がほぼ一定の値に決定されるためである。
【００１３】
一方、半失火の場合には、燻りの状態に応じた爆発力が発生するため、角速度変動値は爆発力に応じて広範囲に渡って分布することになり、半失火であっても失火判断基準値Ｋ１を下回る角速度変動値のものもあれば、失火判断基準値Ｋ１を越える角速度変動値も存在する。
【００１４】
この失火判断基準値Ｋ１は実験的、経験的によって人為的に設定される値である。そのため、半失火の発生頻度のうち、失火判断基準値Ｋ１を越えた度数２３と越えなかった度数２４は互いに独立した関係にあるわけではなく、両者にはある一定の相関関係が存在すると推定できる。
【００１５】
斯かる関係を正しく定式化することは困難であるが、少なくとも半失火による角速度変動値の度数は失火判断基準Ｋ１を境に急激に変化することはなく、失火判断基準値Ｋ１を越える角速度変動値の度数が多くなれば、それに応じて失火判断基準値Ｋ１を下回る角速度変動値の度数も多くなるという関係は認められる。
【００１６】
本発明は上記の関係を利用することによって、失火検出の精度を向上させるものである。その内容は、失火判断基準値Ｋ１より小さい半失火推定基準値Ｋ２を設け、失火判断基準値Ｋ１と半失火推定基準値Ｋ２の範囲における角速度変動値の度数を基に、角速度変動値が失火判断基準値Ｋ１を越えた度数のうち半失火に因るものを考慮して、失火判断基準値Ｋ１を越える度数を基盤として決定される内燃機関の失火状態の是非の判断を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、失火判断基準値Ｋ１以下の領域を複数個に区分して、区分された各領域での各度数の関係を用いて失火判断基準値Ｋ１以上を越えた度数２３を推定することによって内燃機関の失火状態の是非の判断を行うことを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項１に係る発明は、内燃機関の失火検出装置において、クランクシャフトの角速度変動値を算出する算出手段と、該算出手段から算出された前記角速度変動値が第１の閾値以上となった第１の度数を記憶する手段と、前記角速度変動値が第１の閾値未満であって、第２の閾値以上となった第２の度数を記憶する手段と、を備え、第１の度数と第２の度数の関係を用いて内燃機関の失火状態を判断すること特徴とする内燃機関の失火検出装置である。
【００１９】
また、請求項２に係る発明は、内燃機関の失火検出装置において、クランクシャフトの角速度変動値を算出する手段と、第１の閾値と第１の閾値より小さい少なくとも２個以上の異なる閾値を有し、前記算出手段によって算出された前記角速度変動値が第１の閾値以上となった第１の度数を記憶する記憶手段と、第１の閾値と第１の閾値以外の閾値とによって区分された範囲にある前記角速度変動値の第２の度数を記憶する記憶手段と、第１の閾値以外の閾値同士によって区分された範囲にある前記角速度変動値の度数を記憶する前記記憶手段以外の記憶手段と、を備え、前記各記憶手段に記憶された度数の関係を用いて内燃機関の失火状態を判断することを特徴とする内燃機関の失火検出装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は内燃機関１の概略図である。内燃機関１は１番気筒＃１気筒、２番気筒＃２気筒、３番気筒＃３気筒、４番気筒＃４気筒からなる４つの気筒を具備し、それぞれの気筒は一方向に並設されている。この内燃機関１の点火は＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順に行なわれる。各気筒内には気筒内を往復運動可能なピストン２が挿入されている。このピストン２にはコンロッド３が連結され、そのコンロッド３にはクランクシャフト４が連結される。そして、ピストン２の往復運動がコンロッド３とクランクシャフト４によって回転運動に変換される。
【００２１】
クランクシャフト４の近傍にはクランク角センサ（ＮＥセンサ）５が取付けられている。このＮＥセンサ５はクランクシャフト４の角度位置を検出するためのセンサであり、クランクシャフト４が所定ＣＡ回転する毎にパルス（ＮＥ信号）を出力する。例えば、このようなＮＥセンサには、クランクシャフト４にクランクシャフトに同期して回転し、外周に等間隔に形成された凸形状を有しているロータに対し、その近傍に位置するようにクランクケースに設置され、前記凸形状がＮＥセンサ近傍を通過する際にＮＥ信号を発するピックアップ式のものがある。もちろんロータには気筒判別を行う為の欠歯があってもよい。本実施形態においては、クランクシャフト４が３０°ＣＡ回転する毎にＮＥ信号を発する。また、かかるＮＥ信号の出力間隔の逆数を計算するとことによってクランクシャフトの回転数が計算されることになる。
【００２２】
内燃機関１には図示しない気筒判別センサ（Ｇセンサ）が取付けられている。このＧセンサはＮＥセンサ５を代用してもよいし、従来から知られているカムシャフト近傍に取付けるものを用いてもよい。カムシャフト近傍に取付けるタイプのＧセンサは、クランクシャフト４が２回転（７２０°ＣＡ）するごとにパルス（Ｇ信号）を出力するものである。
【００２３】
本実施例におけるＧセンサは、＃１気筒の爆発行程上死点に達する毎にＧ信号を出力する。ＮＥセンサ５とＧセンサはともにＥＣＵに接続され、それぞれのセンサから出力される信号はＥＣＵに入力される。
【００２４】
ＮＥ信号がＥＣＵに入力されると、ＥＣＵ内におけるクランクカウンタ（以下、ＣＡカウンタ）がインクリメントされる。即ち、クランクシャフト４が３０°ＣＡ回転する毎にＣＡカウンタが１つインクリメントされる。そして、ＣＡカウンタはＧ信号の入力により０にリセットされる。
【００２５】
よって、本実施例のようにＧセンサが＃１気筒の爆発行程上死点でＧ信号を発するように設定しておけば、ＣＡカウンタが０となる瞬間は＃１気筒が爆発行程上死点（＃３気筒が爆発行程下死点）にあり、ＣＡカウンタが６となる瞬間は＃３気筒が爆発行程上死点（＃４気筒が爆発行程下死点）にあり、ＣＡカウンタが１２となる瞬間は＃４気筒が爆発行程上死点（＃２気筒が爆発行程下死点）にあり、ＣＡカウンタが１８となる瞬間は＃２気筒が爆発行程上死点（＃１気筒が爆発行程下死点）にあることが識別できる。
【００２６】
図２は、全ての気筒で正常な燃焼が生じた場合であり、図３、図４はそれぞれ＃３気筒で失火、半失火が生じた場合のグラフである。図２、図３、図４に示されたｔは、各気筒において爆発行程上死点から爆発行程下死点まで、クランクシャフト４が３０°ＣＡ回転するのに要した（ＮＥ信号の出力間隔）時間ｔ（ｉ）（以下、ＣＡ所要時間という）をプロットしたものである。即ち、ＣＡカウンタがインクリメントされて次にＣＡカウンタがインクリメントされるまでの時間を示している。ｉはＣＡカウンタに相当する値であり、例えば、ＣＡカウンタが８を示している間の時間がＣＡ所要時間ｔ（８）となる。なお、図２のタイムチャート上では、ＣＡカウンタが８を示している間は、まだｔ（８）は計測されていないため、つまりＣＡカウンタ９が示されてｔ（８）が算出されるので、ＣＡカウンタ８とｔ（８）は３０°ＣＡずれて表示される。図３、図４、図８も同じ。図２のｔの波形は、各気筒間において大きな変化は見られない。一方、図３、図４のｔの波形は、＃３気筒において失火、又は半失火が生じているため、ｔが徐々に増加し、その後の点火順序にあたる気筒（＃４気筒、＃２気筒、＃１気筒）で正常燃焼が行なわれることによって、ｔの波形が徐々に失火、又は半失火が生じる前の状態に戻っていく。
【００２７】
次に、各気筒において爆発行程上死点から爆発行程下死点までクランクシャフトが回転するのに要する時間Ｔ（以下、爆発行程経過時間）を見る。この爆発行程経過時間Ｔは各気筒の爆発行程期間におけるＣＡ所要時間ｔを加算していったものに相当する。したがって、図２のように、各気筒において正常燃焼が行われた場合には、各気筒間での爆発行程経過時間Ｔの大きな変動は見られない。
【００２８】
一方、図３、図４の場合は、失火、又は半失火が生じた気筒（＃３気筒）や、その次の点火順序に当たる気筒（＃４気筒）の爆発行程経過時間Ｔが他の気筒に比べて相対的に長くなる。
【００２９】
次に、クランクシャフトの角速度変動値の算出について説明する。本実施例では、クランクシャフトの角速度変動値を、気筒間の爆発行程経過時間Ｔの差として算出する。このようにクランクシャフトの角速度変動値を気筒間の爆発行程経過時間Ｔの差として算出しても、クランクシャフトの角速度変動と爆発行程経過時間Ｔには、爆発行程経過時間Ｔの逆数がクランクシャフトの爆発行程の平均角速度に相当するという相関を有するから問題はない。
【００３０】
つまり、図２に示すように爆発行程経過時間Ｔが各気筒において一定の値をとれば、クランクシャフトの爆発行程の平均角速度は一定であり、クランクシャフトの角速度変動が生じていないと考えることができ、図３、図４のように爆発行程経過時間Ｔが各気筒間において変動する場合には、クランクシャフトに角速度変動が生じていると考えることができる。そして、爆発行程経過時間Ｔの各気筒間における変動が大きければ、クランクシャフトの角速度変動も大きくなる。
【００３１】
また、クランクシャフトの角速度変動は爆発行程経過時間Ｔ以外のパラメータによっても算出することができる。例えば、ＣＡ所要時間ｔから角速度変動値を算出することも可能であり、内燃機関の回転数から角速度変動値を算出することも可能である。更に、これらのパラメータを用いた場合について、角速度変動値を算出することなく、角速度変動値に代用して用いることも可能である。
【００３２】
爆発行程経過時間Ｔを考える際には、図３、図４からも明らかなように、失火、又は半失火が生じた＃３気筒において爆発行程経過時間Ｔが他の気筒に比べて相対的に長くなるのみならず、その次の点火順序にあたる＃４気筒でも相対的に長くなることに注意する必要がある。
【００３３】
これは、＃３気筒で起きた失火、又は半失火によって、クランクシャフトの角速度が急に低下したため、＃４気筒で正常燃焼が行なわれても、＃４気筒の爆発行程経過時間Ｔが急には元に戻らないことによる。
【００３４】
したがって、両者は爆発行程経過時間Ｔが他の気筒に比べて相対的に長い点では共通するが、その原因については異にする。
【００３５】
そして、失火検出においては両者を区別して取り扱う必要がある。なぜなら、＃４気筒における爆発行程経過時間Ｔを他の気筒と比較して相対的に長いからといって検出してしまうと、失火、又は半失火が生じていないにも拘わらず、失火、又は半失火として検出してしまう虞があり、失火検出の精度が低下してしまうからである。
【００３６】
そこで、図３、図４に示すＣＡ経過時間ｔのグラフに着目して、＃３気筒と＃４気筒の爆発行程経過時間Ｔの区別を行う。
【００３７】
＃３気筒の場合、爆発行程の最初の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（６）より爆発行程の最後の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（１１）が大きくなるという特徴を有している。一方、正常燃焼が行なわれた＃４気筒の場合は、ｔ（１２）＞ｔ（１７）となり、＃３気筒において見られたような特徴は有しない。
【００３８】
これは、＃３気筒においては、失火、又は半失火が生じたため、爆発工程中のクランクシャフトの角速度が単調に減少していくのに対し、＃４気筒においては、正常燃焼が行なわれ、クランクシャフトの角速度が上昇に転じて増加するためである。
【００３９】
したがって、ｔ（ｋ＋ｈ）−ｔ（ｋ）＞０の要件を満たせば、当該気筒における失火、又は半失火によって爆発行程経過時間Ｔが他の気筒より相対的に長くなったと判断することができる。
【００４０】
ただし、車両は加減速を行うため、特に減速時にはｔ（ｋ＋ｈ）−ｔ（ｋ）＞０となる虞も生じる。したがって、車両の加減速を考慮してｔ（ｋ＋ｈ）−ｔ（ｋ）＞＝Ｋ３（Ｋ３は正の値）とう条件を用いることもできる。ここでＫ３はＫ１、Ｋ２とは別に定められる基準値を示し、実験的、経験的に求められる。
【００４１】
ｔ（ｋ）は爆発行程の最初のＡ°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間を示し、ｔ（ｋ＋ｈ）は爆発行程の最後のＡ°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間を示す。また、ｋ＝（ｎ−１）・（ｈ＋１）、ｎ＝１、２、３、４の関係があり、ｈ＝（１８０°ＣＡ／Ａ°ＣＡ）−１の関係がある。ここで、ＮＥセンサはクランクシャフトがＡ°ＣＡ毎にＮＥ信号を発するものとする。したがって、本実施例では、Ａ＝３０、ｈ＝５、ｋ＝０、６、１２、１８となる。
【００４２】
このように、ある気筒における爆発行程経過時間Ｔがその気筒において生じた失火、又は半失火によって相対的に長くなっているのか、他の気筒における失火、又は半失火の影響を受けて長くなっているのかを区別した上で、次にクランクシャフトの角速度変動値を算出すればよい。上述したように、このクランクシャフトの角速度変動値は爆発行程経過時間Ｔの変動と考えることができるから、爆発行程経過時間Ｔの偏差ΔＴを用いて代用できる。
【００４３】
ある気筒における爆発行程経過時間をＴ（ｎ）とする。そうすると、当該気筒の点火順序が１つ前の気筒の爆発行程経過時間はＴ（ｎ−１）、当該気筒より直後の点火順序にあたる気筒の爆発行程経過時間はＴ（ｎ＋１）となる。
【００４４】
そして、爆発行程経過時間Ｔの偏差ΔＴ（ｎ）はＴ（ｎ）から点火順序が２つ前の気筒におけるＴ（ｎ−２）を減算して得られる（ΔＴ（ｎ）＝Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−２））。
【００４５】
次に、このようにして算出された偏差ΔＴを、その大きさに応じてカウントしていく。即ち、偏差ΔＴが失火判断基準値Ｋ１以上（Ｋ１＝＜ΔＴ）であれば、カウンタ１が１つインクリメントされる。また、偏差ΔＴが半失火推定基準値Ｋ２以上であり、失火判断基準値Ｋ１未満（Ｋ２＜＝ΔＴ＜Ｋ１）であれば、カウンタ２が１つインクリメントされる。
【００４６】
従来は、カウンタ１の全点火数に対する割合が所定値以上であれば、内燃機関が失火状態にあることが肯定されていた。しかしながら、半失火が生じ易い状況にあれば、カウンタ１の度数に占める半失火が原因によるものの割合が増加することになるが、斯かる場合においても内燃機関の失火状態を肯定し、警告手段を作動させることは適当でないことは上述した通りである。
【００４７】
そこで、カウンタ２の度数を基に、カウンタ１の度数に占める半失火が原因によるものの割合（又は度数）を推定して、内燃機関の失火状態を判断する条件を修正する。
【００４８】
そして、半失火推定基準値Ｋ２は経験的、実験的に求められる値であるが、カウンタ１の度数のうち半失火が原因でカウントされた割合をカウンタ２によって推定するのであるから、なるべくカウンタ２は半失火によって生じた偏差ΔＴがカウントされるべきである。したがって、正常燃焼によって生じる偏差ΔＴがカウンタ２にカウンタされないようにＫ２を決定すべきである。
【００４９】
図９のように、分布２０がＫ２に係らないようにＫ２を決定するほうがよい。
【００５０】
次に斯かる修正された条件（以下、失火状態の判断条件と言う。）について説明する。
【００５１】
失火状態の判断条件の第１の例は、後述するようにクランクシャフトが所定数回転した時、カウンタ２の度数に係数ｋを掛けた値をカウンタ１の度数から差引いた値が所定値ａ以上であれば、内燃機関の失火状態を肯定する（カウンタ１−カウンタ２×ｋ＞＝ａ）。ここで、係数ｋとは、カウンタ１の度数のうち、半失火が原因でカウントされた割合をカウンタ２によって推定するための係数であり、例えば、内燃機関の状態等から実験的に求められる値であってもよいし、図９に示す領域Ｂの度数分布の傾きなどから決定してもよい。また、ｋは単なる係数でなくても冷却水温、吸気温度、吸気圧等の関数であってもよい。また、所定値ａは失火による排気ガス中のＣＯ、ＨＣ成分の増分量との関係で決定される値である。
【００５２】
このように失火状態の判断条件を設定することによって、失火状態を肯定する際に半失火の影響を排除することができるため、内燃機関の失火検出装置の精度が向上する。
【００５３】
失火状態の判断条件の第２の例は、後述するようにクランクシャフトが所定数回転した時、カウンタ１の度数が所定値ｂ以上であり、カウンタ２が所定値ｃ以下のときには内燃機関の失火状態を肯定する（ｂ＝＜カウンタ１、ＡＮＤ、カウンタ２＝＜ｃ）。ここで、所定値ｃは、カウンタ２の度数が所定値ｃ以下であれば、カウンタ１の度数に与える半失火の影響が小さいと判断される程度の値である。なお、所定回数ｂは、失火による排気ガス中のＣＯ、ＨＣ成分の増分量との関係で決定される値である。
【００５４】
このように、カウンタ２が所定値以下の場合には、半失火の発生件数が小さいと判断できるため、カウンタ１の度数を基に内燃機関の失火状態の判断を行うことができ、また、検出精度も低下しない。
【００５５】
逆に、カウンタ２が所定値以下の場合には、半失火が偶然に生じたものと考えるのが普通であり、このような場合には、カウンタ１の度数のうち半失火によるものと、カウンタ２の相関関係を認めるのは適当ではない。よって第２の失火状態の判断条件を用いることは失火検出精度の向上に寄与する。
【００５６】
失火状態の判断条件の第３の例は、後述するようにクランクシャフトが所定数回転した時、カウンタ１の度数が所定値ｄ以上であり、カウンタ２の度数のカウンタ１の度数に対する割合が所定値ｅ以下であるときには、失火状態を肯定する（ｄ＝＜カウンタ１、ＡＮＤ、カウンタ２／カウンタ１＝＜ｅ）。これも、第２の例と同様に半失火がカウンタ１の度数に与える影響から内燃機関の失火状態を判断するものであり、ｅの値も斯かる観点から決定される。所定値ｄは、失火による排気ガス中のＣＯ、ＨＣ成分の増分量との関係で決定される値である。
【００５７】
かかる条件も第２の例と同様の効果を有する。また、これらの条件を組合せて用いることも可能である。
【００５８】
次に、半失火を検出し、その検出情報を処理して警告手段の作動を行うための失火検出ルーチンについて説明する（図５、図６）。本ルーチンは、各気筒が爆発行程下死点に達したとき、即ち、ＣＡカウンタが１、７、１３、１９を示すときに実施される。即ち、ＣＡカウンタが６であれば＃１気筒の爆発行程終了後に実行されるルーチン、ＣＡカウンタが１２であれば＃３気筒の爆発行程終了後に実行されるルーチン、ＣＡカウンタが１８であれば＃４気筒の爆発行程終了後に実行されるルーチン、ＣＡカウンタが０であれば＃２気筒の爆発行程終了後に実行されるルーチンとなる。各ルーチンが開始されるとステップ１０１においてルーチン実施カウンタｍがインクリメントされる。 したがって、ルーチン実施カウンタは点火毎にインクリメントされることになる。
【００５９】
その後、ステップ１０３へ進み、今回のルーチン開始時刻Ｔｉｍｅを記憶する。そしてステップ１０５へ進み、今回の時刻Ｔｉｍｅから前回の時刻Ｔｉｍｅ’を差し引いて本ルーチンが始まる直前の爆発行程経過時間Ｔ（ｍ）を算出する。この爆発行程経過時間Ｔ（ｍ）の算出には、ＣＡ所要時間ｔを加算して求めることもできる。
【００６０】
次に、ステップ１０７では、爆発行程の最初の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（ｋ）と爆発行程の最後の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間Ｔ（ｋ＋ｈ）の大小関係を比較して、ｔ（ｋ＋ｈ）―ｔ（ｋ）＞Ｋ３であれば、ステップ１０９に進む。それ以外の場合には、ステップ１１９に進む。
【００６１】
ステップ１０９では、爆発行程経過時間偏差（以下、偏差という。）ΔＴ（ｍ）を計算する。偏差ΔＴ（ｍ）はステップ１０５で計算したＴ（ｍ）から点火順序が２つ前の気筒におけるＴ（ｍ−２）を減算して得られる（ΔＴ（ｍ）＝Ｔ（ｍ）−Ｔ（ｍ−２））。このステップ１０９は請求項１に記載の算出手段に該当する。
【００６２】
その後、ステップ１１１に進み、算出された偏差ΔＴが失火判断基準値Ｋ１を越えているかどうかの判断を行う。
【００６３】
ステップ１１１で、ΔＴが失火判断基準値Ｋ１を越えた場合には、ステップ１１３に進み、カウンタ１をインクリメントする。その後、警告手段作動ルーチンへ進む。このカウンタ１は請求項１に記載の第１の度数を記憶する手段に相当する。
【００６４】
ステップ１１１で、ΔＴが失火判断基準値Ｋ１を越えなかった場合には、ステップ１１５に進み、ΔＴが半失火推定基準値Ｋ２を越えているかどうかを判断する。
【００６５】
ステップ１１５において、ΔＴが半失火推定基準値Ｋ２を越えていた場合には、ステップ１１７に進みカウンタ２をインクリメントする。その後、ステップ１１９へ進む。また、ステップ１１５において、ΔＴが半失火判断基準値Ｋ２を越えなかった場合も、ステップ１１９へ進む。このカウンタ２は請求項１に記載の第２の度数を記憶する手段に相当する。
【００６６】
なお、カウンタ１によってカウントされた数は、図９における領域Ａに分布する度数に相当し、カウンタ２によってカウントされた数は領域Ｂに分布する度数に相当する。
【００６７】
ステップ１１９においては、ルーチン実施カウンタｍが所定回転数Ｊ以上カウントされているか否かを判断する。前記所定回転数Ｊとは、例えば、クランクシャフトが１０００回転する間の点火回数などが考えられる。４気筒の内燃機関の場合では、クランクシャフトが７２０度回転する間に点火が４回行なわれるため、内燃機関が１０００回転するのに必要となる点火回数は２０００回となる。ステップ２００において、ルーチン実施カウンタｍが所定回数Ｊカウントされていると判断された場合には、警告手段作動ルーチンに進む。一方、ステップ１１９において、ルーチン実施カウンタｍが所定回数Ｊだけカウントされていると判断されなかった場合には、ルーチンは終了する。
【００６８】
警告手段作動ルーチンにおいては、まず、ステップ２０１において、失火状態の判断条件が成立したか否かの判断を行う。失火状態の判断条件が成立していなければ、内燃機関は正常に運転されていると判断できるため、ステップ２０５に進み、ルーチン実施カウンタ、カウンタ１、及びカウンタ２をリセットして、ルーチンを終了させる。一方、失火状態の判断条件が成立していた場合には、失火が生じ易い状態（失火状態）に内燃機関があると判断する。即ち、排気ガス中にＨＣ、ＣＯ成分が増加している状況にあると推定できるため、ステップ２０３に進み、警告手段の作動を指示する。その後、ステップ２０５に進み、ルーチン実施カウンタ、カウンタ１、及びカウンタ２をリセットしてルーチンを終了する。以上が失火検出装置の作動ルーチンの説明である。
【００６９】
本発明は、次のように実施してもよい。気筒毎に前記カウンタ１及び前記カウンタ２と同様の機能を有するカウンタ１（Ｌ）、カウンタ２（Ｌ）を設定する。Ｌは気筒番号。そして、警告手段作動ルーチンにおいて、各カウンタ１（Ｌ）、カウンタ２（Ｌ）を加算し、前記カウンタ１のカウント数、前記カウンタ２のカウント数を算出する。この場合、Ｌ気筒におけるカウンタ２（Ｌ）の領域Ｂに分布する度数が所定値以上であれば、その気筒におけるカウンタ１（Ｌ）は半失火が原因でカウントされた割合が多いため、前記加算から排除する。そして、その結果得られたカウンタ１とカウンタ２のカウント数の関係から警告手段を作動するかどうかを判断することもできる。
【００７０】
また、次のように偏差ΔＴの代わりに次の補正偏差ΔＴ’を用いることもできる。偏差ΔＴ（ｎ）は車両の加減速によっても生じることがあるため、このまま失火・半失火による偏差として考えることができない場合がある。そこで、次のように車両の加減速を考慮した補正偏差ΔＴ’（ｎ）を算出する。
【００７１】
加減速による発生する爆発行程経過時間Ｔの偏差分は、失火、又は半失火が生じる前の点火順序に当たる気筒及びその前の点火順序に当たる気筒の爆発工程経過時間の偏差ΔＴ（ｎ−１）、ΔＴ（ｎ−２）の和を２で割った値から得られる。例えば、＃３気筒で失火が生じている場合には、偏差ΔＴ（２）が急激に上昇するが、その前のΔＴ（１）及びもう１つ前のΔＴ（４）は失火又は半失火の影響を受けていない偏差、即ち車両の加減速よる偏差と考えることができる。そして、この場合の加減速分の経過時間の偏差αは２α＝Ｔ（１）＋Ｔ（４）と考えて算出する。このαを偏差ΔＴ（ｎ）から減算して補正偏差ΔＴ’（ｎ）を算出する（図７）。
【００７２】
また、加減速を考慮した別の実施例を説明する。ある気筒の偏差ΔＴを考えている場合、当該気筒において、爆発行程の最後の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（ｋ＋ｈ）から最初の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（ｋ）を減算した値Ｘ１と、ｔ（ｋ＋ｈ）とｔ（ｋ）のそれぞれ３６０°ＣＡ前に相当するｔ’（ｋ＋ｈ）、ｔ’（ｋ）から求めたＸ２（＝ｔ’（ｋ＋ｈ）−ｔ’（ｋ））とを比較する。比較の方法としては、Ｘ１−Ｘ２＞Ｋ４が成立するか否かの判断を行う。かかる条件が非成立の場合には、偏差ΔＴは加減速によるものと考えられ、かかる条件が成立した場合には、偏差ΔＴは失火、又は半失火によるものと推定することができる。
【００７３】
なぜなら、ある短い時間で考えた場合、クランクシャフトの角速度の加速度は直線的に変化すると仮定することができる。したがって、例えば、車両が減速している場合であって、失火や半失火が生じない場合にはＸ１とＸ２はほぼ同じ値を示すことになる（図８破線）。
【００７４】
しかし、当該気筒で失火が生じた場合（図８実線）には、Ｘ１’の値がＸ２’の値に比べて大きな値を有することとなるため、失火を推定することができる。なお図８におけるＸ２’はゼロである。
【００７５】
斯かる要件を、先の実施例に付加することによって、より精度よく失火の検出を行うことができる。
【００７６】
また、別の実施例として、失火判断基準値Ｋ１以下の領域を３つに区分し、各区分をそれぞれＡＡ、ＢＢ、ＣＣとし、区分ＡＡがＫ１以上の区分に隣接するとする。区分ＣＣに分類される角速度変動値の度数と区分ＢＢに分類される角速度変動値の度数との関係と、区分ＢＢに分類される角速度変動値の度数と区分ＡＡに分類される角速度変動値の度数の関係とから３つの区分に分類された角速度変動値の度数に一定の関係があると判断できた場合、その関係をもとに区分ＡＡとＫ１以上の領域の度数のうち半失火が原因による度数との関係を推測することが可能になる。
【００７７】
前記一定の関係とは、例えば、区分ＣＣから区分ＡＡにかけて度数が直線的に減少していくという関係、又は２次曲線的に減少してくという関係があれば、区分ＡＡからその関係を用いてＫ１以上の領域の度数のうち半失火が原因とよる度数との関係を推測することができる。図１０参照。
【００７８】
斯かる実施例においては、角速度変動値の値が失火判断基準値Ｋ１以下の各区分に分類される角速度変動値の度数から、Ｋ１を越える半失火による度数を推測することが出る。したがって、より精度の高い失火検出が可能となる。
【００７９】
【発明の効果】
このように、半失火による角速度変動の影響を失火状態の判断条件に組み込んだので、より精度の高い失火の検出結果が得られる。これにより、半失火の影響による不要な警告手段の作動が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の断面図である。
【図２】本発明の実施例の正常燃焼時のタイムチャートを示す図である。
【図３】本発明の実施例の失火発生時のタイムチャートを示す図である。
【図４】本発明の実施例の半失火発生時のタイムチャートを示す図である。
【図５】本発明の実施例の失火検出ルーチンのフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の実施例の警告手段作動ルーチンのフローチャートを示す図である。
【図７】補正偏差のタイムチャートを示す図である。
【図８】加速度補正のタイムチャートを示す図である。
【図９】角速度変動値の分布図である。
【図１０】角速度変動値の分布図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…ピストン
３…コンロッド
４…クランクシャフト
５…クランク角センサ
＃１気筒…１番気筒
＃２気筒…２番気筒
＃３気筒…３番気筒
＃４気筒…４番気筒[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a misfire detection device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a state in which fuel supplied to a combustion chamber of an internal combustion engine does not burn (hereinafter, referred to as misfire) is detected by various methods. If misfire occurs frequently, a user is notified of the detection result. At the very least, he urged adjustment and repair of the internal combustion engine.
[0003]
This is because, when a misfire occurs, the components of HC and CO contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine increase, but leaving such a state in which the misfire frequently occurs is considered from the viewpoint of environmental protection. This is because it is not preferable.
[0004]
If a misfire occurs in a certain cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine, no explosive power due to combustion is obtained in that cylinder, and no force for urging the piston downward works. Further, since the crankshaft rotates by receiving the downward force of the piston, it cannot receive the rotational force during the explosion stroke. Therefore, the time required for the crankshaft to rotate at a constant crank angle (CA) becomes relatively longer than that in the case of normal combustion. That is, the angular velocity of the crankshaft decreases, and the engine speed during the explosion stroke decreases.
[0005]
A misfire detection method (or device) that focuses on fluctuations in the engine speed due to this misfire, that is, when the angular velocity of the crankshaft is relatively lower than that of another cylinder during the explosion stroke of the cylinder, A misfire detection method (or device) for judging that a misfire has occurred is known (JP-A-06-307284).
[0006]
Further, as a method of notifying the user of detected misfire information, for example, a method of turning on a warning lamp when the ratio of the number of misfires detected to the number of ignitions is equal to or higher than a predetermined level is known.
[0007]
However, the above techniques have the following problems. In a state where the internal combustion engine is difficult to start such as in a cold state, combustion (hereinafter, semi-misfire) that does not generate a desired explosive power such as smoking may occur. Even in the case of such a semi-misfire, since the combustion itself is being performed, the amount of HC and CO discharged is approximately the same as in normal combustion. Therefore, even if a semi-misfire occurs, the exhaust gas is not particularly adversely affected, and it is not necessary to detect the semi-misfire as misfire.
[0008]
However, in the case of a semi-misfire, a desired explosive force cannot be obtained, so that the force for pushing down the piston is weakened, and the angular velocity of the crankshaft is reduced. As a result, the angular velocity of the crankshaft during the explosion stroke relatively fluctuates between cylinders (hereinafter, this fluctuation is referred to as angular velocity fluctuation, and the difference in angular velocity between cylinders or the difference in the elapsed time of the explosion stroke described later is referred to as the angular velocity fluctuation value). Therefore, in the above-described conventional misfire detection method (or apparatus), a half misfire may be detected as a misfire.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to reduce the erroneous detection of a half misfire in an apparatus for detecting a misfire of an internal combustion engine, thereby improving the accuracy of the misfire detection.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Actually, since the angular velocity fluctuation value is detected in a certain range even in the case of normal combustion, it is not possible to judge misfire only by the presence or absence of the angular velocity fluctuation value. For this reason, in the related art, the presence / absence of a misfire is determined using the condition “when an angular velocity variation value equal to or more than a certain value (hereinafter, referred to as a misfire determination reference value) occurs”.
[0011]
Approximately, the angular velocity fluctuation value increases in the order of normal combustion, semi-misfire, and misfire, but the boundary is not clear. Therefore, even when the angular velocity fluctuation value exceeds the misfire determination reference value, the cause of the angular velocity fluctuation value may be due to a partial misfire, and conversely, the angular velocity fluctuation value may not exceed the misfire determination reference value. However, it cannot be concluded that the combustion is normal combustion, and there is also a case of semi-misfire. This can be easily understood by looking at the frequency distribution of the angular velocity fluctuation value (FIG. 9).
[0012]
In FIG. 9, reference numeral 20 denotes a model of angular velocity fluctuation value distribution in the case of normal combustion, 21 denotes a model of angular velocity fluctuation value distribution in the case of half-misfire, and 22 denotes a model of angular velocity fluctuation value distribution in the case of misfire. In the case of normal combustion, the angular velocity fluctuation values are concentrated and distributed near zero. Further, when a misfire occurs, the angular velocity fluctuation value is concentrated and distributed at a certain value G. The reason why the frequency is concentrated at one pole is that in the case of normal combustion or misfire, the angular velocity fluctuation value is determined to be a substantially constant value depending on whether the desired explosive power was obtained or not at all. It is.
[0013]
On the other hand, in the case of a semi-misfire, the explosive power according to the state of smoking is generated, so the angular velocity fluctuation value will be distributed over a wide range according to the explosive power. There are angular velocity fluctuation values below the value K1, and there are angular velocity fluctuation values exceeding the misfire determination reference value K1.
[0014]
This misfire determination reference value K1 is a value artificially set by experiment and experience. Therefore, among the frequencies of occurrence of semi-misfires, the frequency 23 that did not exceed the misfire determination reference value K1 and the frequency 24 that did not exceed the misfire determination reference value K1 are not independent of each other, and it can be estimated that there is a certain correlation between them. .
[0015]
Although it is difficult to formulate such a relationship correctly, at least the frequency of the angular velocity fluctuation value due to the semi-misfire does not change sharply at the boundary of the misfire judgment standard K1, and the angular velocity fluctuation value exceeding the misfire judgment standard value K1 It is recognized that the higher the frequency of, the higher the frequency of the angular velocity fluctuation value below the misfire determination reference value K1.
[0016]
The present invention improves the accuracy of misfire detection by utilizing the above relationship. The content is that a misfire estimation reference value K2 smaller than the misfire judgment reference value K1 is provided, and the angular velocity fluctuation value is determined based on the frequency of the angular velocity fluctuation value in the range of the misfire judgment reference value K1 and the half misfire estimation reference value K2. A determination is made as to whether a misfire state of the internal combustion engine is determined based on a frequency exceeding the misfire determination reference value K1 in consideration of a frequency caused by a half misfire among frequencies exceeding the reference value K1. .
[0017]
Further, the internal combustion engine is divided into a plurality of regions each having a misfire determination reference value K1 or less and a frequency 23 exceeding the misfire determination reference value K1 or more is estimated using a relationship between the respective frequencies in each of the divided regions. It is characterized in that the judgment of the misfire state is made.
[0018]
According to a first aspect of the present invention, in the misfire detection device for an internal combustion engine, a calculating means for calculating an angular velocity fluctuation value of the crankshaft, and the angular velocity fluctuation value calculated from the calculating means is equal to or more than a first threshold value. Means for storing a first frequency, and means for storing a second frequency in which the angular velocity variation value is less than a first threshold value and greater than or equal to a second threshold value. And determining a misfire state of the internal combustion engine using a relationship between the misfire and the second frequency.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, in the misfire detection device for an internal combustion engine, there is provided means for calculating an angular velocity variation value of the crankshaft, and a first threshold value and at least two different threshold values smaller than the first threshold value. And a storage unit for storing a first frequency at which the angular velocity variation value calculated by the calculation unit is equal to or larger than a first threshold, and a first threshold and a threshold other than the first threshold. Storage means for storing a second frequency of the angular velocity variation value in a range, and storage means other than the storage means for storing the frequency of the angular velocity variation value in a range divided by thresholds other than the first threshold And wherein the misfire state of the internal combustion engine is determined using the relationship between the degrees stored in each of the storage means.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram of the internal combustion engine 1. The internal combustion engine 1 has four cylinders including a first cylinder # 1 cylinder, a second cylinder # 2 cylinder, a third cylinder # 3 cylinder, a fourth cylinder # 4 cylinder, and each cylinder is arranged in one direction. ing. The ignition of the internal combustion engine 1 is performed in the order of # 1 cylinder, # 3 cylinder, # 4 cylinder, # 2 cylinder. A piston 2 that can reciprocate in the cylinder is inserted in each cylinder. A connecting rod 3 is connected to the piston 2, and a crankshaft 4 is connected to the connecting rod 3. Then, the reciprocating motion of the piston 2 is converted into a rotational motion by the connecting rod 3 and the crankshaft 4.
[0021]
A crank angle sensor (NE sensor) 5 is mounted near the crankshaft 4. The NE sensor 5 is a sensor for detecting the angular position of the crankshaft 4, and outputs a pulse (NE signal) every time the crankshaft 4 makes a predetermined CA rotation. For example, such an NE sensor includes a crankshaft 4 that rotates in synchronism with the crankshaft, and which has a convex shape formed at regular intervals on the outer circumference so that the crankshaft 4 is positioned near the rotor. There is a pickup type that is installed in a case and emits an NE signal when the convex shape passes near the NE sensor. Of course, the rotor may have missing teeth for performing cylinder discrimination. In the present embodiment, an NE signal is issued each time the crankshaft 4 rotates by 30 ° CA. By calculating the reciprocal of the NE signal output interval, the rotation speed of the crankshaft is calculated.
[0022]
A cylinder discrimination sensor (G sensor) (not shown) is attached to the internal combustion engine 1. As the G sensor, the NE sensor 5 may be used in place of the NE sensor 5 or a conventionally known G sensor mounted near the camshaft may be used. The G sensor mounted near the camshaft outputs a pulse (G signal) every time the crankshaft 4 rotates twice (720 ° CA).
[0023]
The G sensor in this embodiment outputs a G signal every time the cylinder reaches the top dead center in the explosion stroke of the # 1 cylinder. The NE sensor 5 and the G sensor are both connected to the ECU, and signals output from the respective sensors are input to the ECU.
[0024]
When the NE signal is input to the ECU, a crank counter (hereinafter, referred to as a CA counter) in the ECU is incremented. That is, each time the crankshaft 4 rotates by 30 ° CA, the CA counter is incremented by one. Then, the CA counter is reset to 0 by the input of the G signal.
[0025]
Therefore, if the G sensor is set to emit a G signal at the top dead center of the explosion stroke of the # 1 cylinder as in this embodiment, the moment the CA counter becomes 0, the # 1 cylinder will be at the top dead center of the explosion stroke. At the moment when the CA counter reaches 6, the # 3 cylinder is at the top dead center of the explosion stroke (# 4 cylinder is at the bottom dead center of the explosion stroke). At the moment, the # 4 cylinder is at the top dead center of the explosion stroke (# 2 cylinder is at the bottom dead center of the explosion stroke), and when the CA counter reaches 18, the # 2 cylinder is at the top dead center of the explosion stroke (the # 1 cylinder is in the explosion stroke) At the bottom dead center).
[0026]
FIG. 2 shows a case where normal combustion occurs in all cylinders, and FIGS. 3 and 4 are graphs showing cases where misfire and semi-misfire occur in cylinder # 3, respectively. The t shown in FIGS. 2, 3, and 4 is the time required for the crankshaft 4 to rotate 30 ° CA from the top dead center of the explosion stroke to the bottom dead center of the explosion stroke in each cylinder (the output interval of the NE signal). ) Time t (i) (hereinafter referred to as CA required time) is plotted. That is, it indicates the time from when the CA counter is incremented until the CA counter is incremented next time. i is a value corresponding to the CA counter. For example, the time during which the CA counter indicates 8 is the CA required time t (8). In the time chart of FIG. 2, while the CA counter indicates 8, t (8) has not been measured yet, that is, since the CA counter 9 is indicated and t (8) is calculated. , CA counter 8 and t (8) are displayed shifted by 30 ° CA. 3, 4, and 8 are the same. The waveform at t in FIG. 2 shows no significant change between the cylinders. On the other hand, the waveforms of t in FIGS. 3 and 4 indicate that misfire or semi-misfire has occurred in cylinder # 3, so that t gradually increases, and the cylinders (# 4 cylinder, # 2 cylinder, By performing normal combustion in the (# 1 cylinder), the waveform of t gradually returns to the state before the occurrence of misfire or semi-misfire.
[0027]
Next, the time T required for the crankshaft to rotate from the top dead center of the explosion stroke to the bottom dead center of the explosion stroke in each cylinder (hereinafter, the elapsed time of the explosion stroke) will be examined. This explosion stroke elapsed time T corresponds to the sum of the CA required time t during the explosion stroke period of each cylinder. Therefore, as shown in FIG. 2, when normal combustion is performed in each cylinder, no large fluctuation in the explosion stroke elapsed time T between the cylinders is observed.
[0028]
On the other hand, in the case of FIGS. 3 and 4, the explosion stroke elapsed time T of the cylinder in which misfire or semi-misfire has occurred (cylinder # 3) or the cylinder in the next ignition order (cylinder # 4) is set to other cylinders. It is relatively long in comparison.
[0029]
Next, calculation of the angular velocity fluctuation value of the crankshaft will be described. In the present embodiment, the angular velocity fluctuation value of the crankshaft is calculated as the difference of the explosion stroke elapsed time T between the cylinders. Even if the angular velocity fluctuation value of the crankshaft is calculated as the difference between the explosion stroke elapsed times T between the cylinders, the reciprocal of the explosion stroke elapsed time T is equal to the crankshaft angular velocity fluctuation and the explosion stroke elapsed time T. There is no problem because it has a correlation that it corresponds to the average angular velocity of the explosion stroke of.
[0030]
That is, if the explosion stroke elapsed time T takes a constant value in each cylinder as shown in FIG. 2, it can be considered that the average angular velocity of the explosion stroke of the crankshaft is constant, and that the angular velocity of the crankshaft does not fluctuate. If the explosion stroke elapsed time T fluctuates between the cylinders as shown in FIGS. 3 and 4, it can be considered that the angular speed fluctuates in the crankshaft. If the variation in the explosion stroke elapsed time T between the cylinders is large, the angular speed variation of the crankshaft is also large.
[0031]
Further, the angular velocity fluctuation of the crankshaft can be calculated by parameters other than the explosion stroke elapsed time T. For example, it is possible to calculate the angular velocity fluctuation value from the CA required time t, and it is also possible to calculate the angular velocity fluctuation value from the rotation speed of the internal combustion engine. Further, in the case where these parameters are used, it is also possible to substitute the angular velocity fluctuation value without calculating the angular velocity fluctuation value.
[0032]
When considering the explosion stroke elapsed time T, as is apparent from FIGS. 3 and 4, the explosion stroke elapsed time T is relatively smaller in the # 3 cylinder in which misfire or semi-misfire has occurred than in the other cylinders. It should be noted that not only the length becomes longer, but also the next ignition order, # 4 cylinder, becomes relatively longer.
[0033]
This is because the angular speed of the crankshaft suddenly decreases due to the misfire or semi-misfire occurring in the # 3 cylinder. Therefore, even if normal combustion is performed in the # 4 cylinder, the explosion stroke elapsed time T of the # 4 cylinder is rapidly increased. Is due to not return.
[0034]
Therefore, both have a common point that the explosion stroke elapsed time T is relatively longer than the other cylinders, but have different causes.
[0035]
In the misfire detection, it is necessary to handle the two in a distinctive manner. The reason is that if the explosion stroke elapsed time T in the # 4 cylinder is detected as being relatively long as compared with the other cylinders, the misfire or the misfire occurs even though no misfire or semi-misfire has occurred. This is because there is a possibility that the misfire may be detected, and the accuracy of misfire detection may be reduced.
[0036]
Therefore, attention is paid to the graphs of the CA elapsed time t shown in FIGS. 3 and 4, and the explosion stroke elapsed time T of the # 3 cylinder and the # 4 cylinder is distinguished.
[0037]
In the case of a # 3 cylinder, the time t (11) required for the crankshaft to rotate the last 30 ° CA of the explosion stroke from the time t (6) required for the crankshaft to rotate the first 30 ° CA for the explosion stroke. ) Is large. On the other hand, in the case of the # 4 cylinder in which the normal combustion has been performed, t (12)> t (17), and there is no characteristic as seen in the # 3 cylinder.
[0038]
This is because the misfiring or semi-misfiring occurred in the # 3 cylinder, and the angular velocity of the crankshaft during the explosion process decreased monotonically, whereas the # 4 cylinder performed normal combustion, This is because the angular velocity of the shaft increases as it increases.
[0039]
Therefore, if the requirement of t (k + h) -t (k)> 0 is satisfied, it can be determined that the explosion stroke elapsed time T has become relatively longer than other cylinders due to misfire or semi-misfire in the cylinder.
[0040]
However, since the vehicle accelerates / decelerates, there is a possibility that t (k + h) −t (k)> 0, particularly during deceleration. Therefore, the condition of t (k + h) -t (k)> = K3 (K3 is a positive value) can be used in consideration of the acceleration / deceleration of the vehicle. Here, K3 indicates a reference value determined separately from K1 and K2, and is obtained experimentally and empirically.
[0041]
t (k) indicates the time required for the crankshaft to rotate the first A ° CA of the explosion stroke, and t (k + h) indicates the time required for the crankshaft to rotate the last A ° CA of the explosion stroke. Show. In addition, there is a relationship of k = (n−1) · (h + 1), n = 1, 2, 3, and 4, and there is a relationship of h = (180 ° CA / A ° CA) −1. Here, it is assumed that the NE sensor emits the NE signal every A ° CA of the crankshaft. Therefore, in this embodiment, A = 30, h = 5, k = 0, 6, 12, and 18.
[0042]
Thus, the explosion stroke elapsed time T in a certain cylinder is relatively long due to the misfire or semi-misfire occurring in that cylinder, or becomes longer due to the misfire or semi-misfire in another cylinder. Then, the angular velocity fluctuation value of the crankshaft may be calculated after discriminating whether or not the crankshaft is present. As described above, since the angular velocity fluctuation value of the crankshaft can be considered as a fluctuation of the explosion stroke elapsed time T, it can be substituted by using the deviation ΔT of the explosion stroke elapsed time T.
[0043]
Let the explosion stroke elapsed time in a certain cylinder be T (n). Then, the explosion stroke elapsed time of the cylinder whose ignition order is immediately before the cylinder is T (n-1), and the explosion stroke elapsed time of the cylinder immediately following the cylinder in the ignition order is T (n + 1).
[0044]
The deviation ΔT (n) of the explosion stroke elapsed time T is obtained by subtracting T (n−2) in the cylinder whose ignition order is two before from T (n) (ΔT (n) = T (n)). -T (n-2)).
[0045]
Next, the deviation ΔT calculated in this way is counted according to its magnitude. That is, if the deviation ΔT is equal to or greater than the misfire determination reference value K1 (K1 = <ΔT), the counter 1 is incremented by one. If the deviation ΔT is equal to or larger than the semi-misfire estimation reference value K2 and less than the misfire judgment reference value K1 (K2 << ΔT <K1), the counter 2 is incremented by one.
[0046]
Conventionally, when the ratio of the counter 1 to the total number of ignitions is equal to or more than a predetermined value, it has been affirmed that the internal combustion engine is in a misfire state. However, in a situation where a semi-misfire is likely to occur, the ratio of the frequency of the counter 1 due to the semi-misfire increases, but in such a case, the misfire state of the internal combustion engine is affirmed and the warning means is issued. As described above, it is not appropriate to operate.
[0047]
Therefore, based on the frequency of the counter 2, the ratio (or frequency) of the frequency of the counter 1 due to the semi-misfire is estimated, and the condition for determining the misfire state of the internal combustion engine is corrected.
[0048]
The semi-misfire estimation reference value K2 is a value empirically and experimentally obtained. Since the counter 2 estimates the proportion of the frequency of the counter 1 counted due to the semi-misfire, the counter 2 is preferably used. Should be counted for the deviation ΔT caused by a semi-misfire. Therefore, K2 should be determined so that the deviation ΔT caused by normal combustion is not counted by the counter 2.
[0049]
As shown in FIG. 9, it is better to determine K2 so that the distribution 20 does not depend on K2.
[0050]
Next, such a corrected condition (hereinafter, referred to as a misfire state determination condition) will be described.
[0051]
The first example of the misfire condition determination condition is that, when the crankshaft rotates a predetermined number of times, a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the frequency of the counter 2 by the coefficient k from the frequency of the counter 1 is equal to or more than a predetermined value a as described later. If so, the misfire state of the internal combustion engine is affirmed (counter 1−counter 2 × k> = a). Here, the coefficient k is a coefficient for estimating, by the counter 2, the ratio of the frequency of the counter 1 counted due to the half misfire, and is, for example, a value experimentally obtained from the state of the internal combustion engine. Or may be determined from the slope of the frequency distribution of the area B shown in FIG. Further, k is not a simple coefficient but may be a function of the cooling water temperature, the intake air temperature, the intake air pressure, or the like. The predetermined value a is a value determined in relation to the increment of the CO and HC components in the exhaust gas due to the misfire.
[0052]
By setting the conditions for determining the misfire state in this way, the effect of a semi-misfire can be eliminated when the misfire state is affirmed, so that the accuracy of the misfire detection device for the internal combustion engine is improved.
[0053]
A second example of a misfire state determination condition is that when the crankshaft rotates a predetermined number of times, the frequency of the counter 1 is equal to or more than a predetermined value b, and when the counter 2 is equal to or less than a predetermined value c, misfire of the internal combustion engine is performed. Affirm the state (b = <counter 1, AND, counter 2 = <c). Here, the predetermined value c is such a value that if the frequency of the counter 2 is equal to or less than the predetermined value c, the influence of the semi-misfire on the frequency of the counter 1 is determined to be small. The predetermined number b is a value determined in relation to the increment of the CO and HC components in the exhaust gas due to misfire.
[0054]
As described above, when the value of the counter 2 is equal to or less than the predetermined value, it can be determined that the number of occurrences of the semi-misfire is small. Therefore, the misfire state of the internal combustion engine can be determined based on the frequency of the counter 1, and the detection can be performed. Accuracy does not decrease.
[0055]
Conversely, when the value of the counter 2 is equal to or less than the predetermined value, it is generally considered that a half misfire has occurred by accident. It is not appropriate to recognize the correlation of 2. Therefore, using the second misfire state determination condition contributes to improvement of misfire detection accuracy.
[0056]
A third example of the misfire condition determination condition is that, when the crankshaft rotates a predetermined number of times, the frequency of the counter 1 is equal to or more than a predetermined value d and the ratio of the frequency of the counter 2 to the frequency of the counter 1 is a predetermined value as described later. If the value is equal to or less than the value e, the misfire state is affirmed (d = <counter 1, AND, counter 2 / counter 1 = <e). As in the second example, the misfire state of the internal combustion engine is determined based on the influence of the half misfire on the frequency of the counter 1, and the value of e is also determined from this viewpoint. The predetermined value d is a value determined in relation to the increment of the CO and HC components in the exhaust gas due to misfire.
[0057]
Such a condition also has the same effect as the second example. It is also possible to use these conditions in combination.
[0058]
Next, a misfire detection routine for detecting a semi-misfire, processing the detection information and operating the warning means will be described (FIGS. 5 and 6). This routine is executed when each cylinder reaches the bottom dead center of the explosion stroke, that is, when the CA counter indicates 1, 7, 13, or 19. That is, if the CA counter is 6, the routine is executed after the explosion stroke of the # 1 cylinder. If the CA counter is 12, the routine is executed after the explosion stroke of the # 3 cylinder. If the CA counter is 18, the routine is #. This is a routine that is executed after the explosion stroke of the four cylinders. If the CA counter is 0, the routine is executed after the explosion stroke of the # 2 cylinder. When each routine is started, in step 101, the routine execution counter m is incremented. Therefore, the routine execution counter is incremented for each ignition.
[0059]
Thereafter, the routine proceeds to step 103, where the current routine start time Time is stored. Then, the routine proceeds to step 105, where the explosion stroke elapsed time T (m) immediately before the start of this routine is calculated by subtracting the previous time Time 'from the current time Time. In calculating the explosion stroke elapsed time T (m), the required CA time t can be added.
[0060]
Next, in step 107, the time t (k) required for the crankshaft to rotate for the first 30 ° CA in the explosion stroke and the time T (T) required for the crankshaft to rotate for the last 30 ° CA in the explosion stroke. Comparing the magnitude relation of (k + h), if t (k + h) -t (k)> K3, the process proceeds to step 109. Otherwise, go to step 119.
[0061]
In step 109, an explosion stroke elapsed time deviation (hereinafter referred to as deviation) ΔT (m) is calculated. The deviation ΔT (m) is obtained by subtracting T (m−2) in the cylinder whose ignition order is two immediately before from T (m) calculated in step 105 (ΔT (m) = T (m) −T ( m-2)). This step 109 corresponds to the calculating means according to the first aspect.
[0062]
Thereafter, the routine proceeds to step 111, where it is determined whether or not the calculated deviation ΔT exceeds the misfire determination reference value K1.
[0063]
If ΔT exceeds the misfire determination reference value K1 in step 111, the process proceeds to step 113, and the counter 1 is incremented. Thereafter, the process proceeds to a warning means operation routine. This counter 1 corresponds to a means for storing the first frequency in the first aspect.
[0064]
If ΔT does not exceed the misfire determination reference value K1 in step 111, the process proceeds to step 115, and it is determined whether ΔT exceeds the semi-misfire estimation reference value K2.
[0065]
In step 115, when ΔT exceeds the half misfire estimation reference value K2, the process proceeds to step 117, and the counter 2 is incremented. Thereafter, the process proceeds to step 119. Also in step 115, if ΔT does not exceed the half misfire determination reference value K2, the process proceeds to step 119. The counter 2 corresponds to a means for storing the second frequency.
[0066]
The number counted by the counter 1 corresponds to the frequency distributed in the area A in FIG. 9, and the number counted by the counter 2 corresponds to the frequency distributed in the area B.
[0067]
In step 119, it is determined whether or not the routine execution counter m has counted a predetermined number of revolutions J or more. The predetermined number of revolutions J may be, for example, the number of ignitions while the crankshaft rotates 1000 times. In the case of a four-cylinder internal combustion engine, since ignition is performed four times while the crankshaft rotates 720 degrees, the number of ignitions required for the internal combustion engine to rotate 1000 times is 2000 times. If it is determined in step 200 that the routine execution counter m has been counted the predetermined number of times J, the process proceeds to a warning means operation routine. On the other hand, if it is not determined in step 119 that the routine execution counter m has been counted the predetermined number of times J, the routine ends.
[0068]
In the warning means operation routine, first, in step 201, it is determined whether or not a misfire state determination condition is satisfied. If the misfire determination condition is not satisfied, it can be determined that the internal combustion engine is operating normally, so the routine proceeds to step 205, where the routine execution counter, counter 1 and counter 2 are reset and the routine is terminated. . On the other hand, if the misfire determination condition is satisfied, it is determined that the internal combustion engine is in a state where misfire is likely to occur (misfire state). That is, since it can be estimated that the HC and CO components are increasing in the exhaust gas, the process proceeds to step 203, and the operation of the warning unit is instructed. Thereafter, the routine proceeds to step 205, where the routine execution counter, counter 1 and counter 2 are reset, and the routine ends. The above is the description of the operation routine of the misfire detection device.
[0069]
The present invention may be implemented as follows. A counter 1 (L) and a counter 2 (L) having the same function as the counter 1 and the counter 2 are set for each cylinder. L is the cylinder number. Then, in the warning means operation routine, each of the counters 1 (L) and 2 (L) is added to calculate the count number of the counter 1 and the count number of the counter 2. In this case, if the frequency distributed in the area B of the counter 2 (L) in the L cylinder is equal to or more than a predetermined value, the counter 1 (L) in that cylinder has a large percentage counted due to a half misfire, so Eliminate from. Then, whether or not to activate the warning means can be determined from the relationship between the count numbers of the counter 1 and the counter 2 obtained as a result.
[0070]
Further, the following correction deviation ΔT ′ can be used instead of the deviation ΔT as follows. Since the deviation ΔT (n) may also be caused by acceleration / deceleration of the vehicle, it may not be considered as it is as a deviation due to misfire or semi-misfire. Therefore, a correction deviation ΔT ′ (n) in consideration of the acceleration / deceleration of the vehicle is calculated as follows.
[0071]
The deviation of the explosion stroke elapsed time T caused by the acceleration / deceleration is the deviation ΔT (n−1) of the explosion process elapsed time of the cylinder in the ignition sequence before the misfire or semi-misfire occurs and the cylinder in the previous ignition sequence. It is obtained from the value obtained by dividing the sum of ΔT (n−2) by two. For example, when a misfire has occurred in the # 3 cylinder, the deviation ΔT (2) rises sharply, but the preceding ΔT (1) and the immediately preceding ΔT (4) indicate the misfire or semi-misfire. It can be considered as a deviation that is not affected, that is, a deviation due to acceleration and deceleration of the vehicle. In this case, the deviation α of the elapsed time of the acceleration / deceleration is calculated by considering that 2α = T (1) + T (4). This α is subtracted from the deviation ΔT (n) to calculate a correction deviation ΔT ′ (n) (FIG. 7).
[0072]
Another embodiment considering acceleration / deceleration will be described. When considering the deviation ΔT of a certain cylinder, in the cylinder, the crankshaft rotates for the first 30 ° CA from the time t (k + h) required for the crankshaft to rotate for the last 30 ° CA of the explosion stroke. X1 (= t) obtained from the value X1 obtained by subtracting the time t (k) required for the calculation, and t ′ (k + h) and t ′ (k) corresponding to 360 ° CA before t (k + h) and t (k), respectively. '(K + h) -t' (k)). As a comparison method, it is determined whether or not X1−X2> K4 holds. When such a condition is not satisfied, the deviation ΔT is considered to be due to acceleration / deceleration, and when such a condition is satisfied, it can be estimated that the deviation ΔT is due to misfire or semi-misfire.
[0073]
This is because it can be assumed that the acceleration of the angular velocity of the crankshaft changes linearly in a short time. Therefore, for example, when the vehicle is decelerating and no misfire or semi-misfire occurs, X1 and X2 show almost the same value (broken line in FIG. 8).
[0074]
However, when a misfire occurs in the cylinder (solid line in FIG. 8), the value of X1 'has a larger value than the value of X2', and thus misfire can be estimated. Note that X2 'in FIG. 8 is zero.
[0075]
By adding such a requirement to the previous embodiment, it is possible to detect misfire more accurately.
[0076]
Further, as another embodiment, it is assumed that the area equal to or less than the misfire determination reference value K1 is divided into three areas, each of which is AA, BB, CC, and that the area AA is adjacent to the area equal to or more than K1. The relationship between the frequency of the angular velocity fluctuation value classified into the section CC and the frequency of the angular velocity fluctuation value classified into the section BB, and the relationship between the frequency of the angular velocity fluctuation value classified into the section BB and the angular velocity fluctuation value classified into the section AA If it is determined from the relationship between the frequencies that the frequency of the angular velocity variation values classified into the three categories has a certain relationship, a semi-misfire among the frequencies of the areas AA and K1 or higher is based on the relationship. It is possible to infer the relationship with the frequency by
[0077]
The constant relation is, for example, a relation in which the frequency decreases linearly from the section CC to the section AA or a relation in which the frequency decreases like a quadratic curve. It is possible to infer the relationship between the frequency in the region of K1 or more and the frequency due to the half misfire. See FIG.
[0078]
In such an embodiment, the frequency due to the half misfire exceeding K1 may be estimated from the frequency of the angular speed fluctuation value classified into each section where the value of the angular speed fluctuation value is equal to or less than the misfire determination reference value K1. Therefore, more accurate misfire detection can be performed.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, since the influence of the angular velocity fluctuation due to the semi-misfire is incorporated in the misfire state determination condition, a more accurate misfire detection result can be obtained. Thereby, the operation of the unnecessary warning means due to the influence of the semi-misfire is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a diagram showing a time chart at the time of normal combustion according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a time chart at the time of occurrence of misfire according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a time chart when a semi-misfire occurs according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a misfire detection routine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a warning means operation routine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a time chart of a correction deviation.
FIG. 8 is a diagram showing a time chart of acceleration correction.
FIG. 9 is a distribution diagram of an angular velocity fluctuation value.
FIG. 10 is a distribution diagram of an angular velocity fluctuation value.
[Explanation of symbols]
1. Internal combustion engine
2 ... Piston
3. Connecting rod
4 ... Crankshaft
5 ... Crank angle sensor
# 1 cylinder ... No.1 cylinder
# 2 cylinder ... No.2 cylinder
# 3 cylinder ... the third cylinder
# 4 cylinder ... No.4 cylinder
