JP2004176563A - 多気筒内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、間欠複数気筒の失火に対しても高精度に検出することができる多気筒内燃機関の失火検出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】第１の変動量算出手段により算出されたＴ１８０ベースの第１の回転変動量ＲＦ１が判定値ＴＨを越えている場合は（Ｓ２）、完全失火か否かの判定（Ｓ３）、単一気筒の失火であるか否かのパターン判定（Ｓ４）及び失火と非失火とを繰り返すか否かのランダム判定（Ｓ７）を経て単一気筒完全失火（Ｓ５）、連続複数気筒完全失火（Ｓ６）、ランダム失火（Ｓ８）及び悪路（Ｓ９）のいずれかが判定される。第１の回転変動量ＲＦ１が判定値ＴＨ以下である場合には、第２の変動量算出手段８から入力されたＴ２７０ベースの第２の回転変動量ＲＦ２と判定値ＴＨとの比較が行われ（Ｓ１０）、第２の回転変動量ＲＦ２が判定値ＴＨを越えている場合に間欠複数気筒完全失火と判定される（Ｓ１１）。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多気筒内燃機関の失火検出装置に係り、特に失火状態の検出精度の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の失火検出装置として、例えば特許文献１に開示されているように、各気筒の爆発行程中における所定のクランク回転角度の所要時間に基づき気筒間の回転変動量を算出して失火の有無を判定するものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３１８０３３号公報
【０００４】
この失火検出装置においては、クランク角センサからの検出信号に基づいて、爆発行程中の例えば１２０度ＣＡ（クランク角）の所要時間Ｔ１２０を測定し、直前に点火した気筒の所要時間Ｔ１２０あるいはクランク角で３６０度前に点火した気筒の所要時間Ｔ１２０との偏差を回転変動量とし、この回転変動量を判定値と比較して各種の失火状態を検出している。このような方法により、単一気筒の完全失火、点火順序が連続する複数気筒で失火が生じる連続複数気筒の完全失火、及び単一気筒あるいは連続複数気筒が失火と非失火とを繰り返すランダム失火に対しては、算出された回転変動量のピーク値が高い確率で判定値を越えて失火の検出性を確保することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、点火順序が連続しない複数の気筒で失火が生じる間欠複数気筒の完全失火に対しては、回転変動量のピーク値が下がると共にＳ／Ｎが低下する傾向にあり、失火検出の信頼性が低いという問題があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、間欠複数気筒の失火に対しても高精度に検出することができる多気筒内燃機関の失火検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る多気筒内燃機関の失火検出装置は、各気筒に対応する所定の第１のクランク回転角度の所要時間に基づいて気筒間の第１の回転変動量を算出する第１の変動量算出手段と、各気筒に対応し且つ第１のクランク回転角度とは異なる所定の第２のクランク回転角度の所要時間に基づいて気筒間の第２の回転変動量を算出する第２の変動量算出手段と、第１の変動量算出手段で算出された第１の回転変動量に基づいて単一気筒あるいは連続複数気筒の失火の発生を判定すると共に第２の変動量算出手段で算出された第２の回転変動量に基づいて間欠複数気筒の失火の発生を判定する失火判定手段とを備えたものである。
【０００７】
単一気筒あるいは連続複数気筒の失火発生の判定は第１のクランク回転角度に対応した第１の回転変動量に基づいて行われ、一方、間欠複数気筒の失火発生の判定は第２のクランク回転角度に対応した第２の回転変動量に基づいて行われる。すなわち、間欠複数気筒の失火発生が単一気筒あるいは連続複数気筒の失火発生とは別のロジックで検出される。
【０００８】
なお、第２のクランク回転角度を第１のクランク回転角度より大きく設定することができる。これにより、間欠複数気筒の失火が発生した場合に算出される第２の回転変動量が大きくなり、精度の良い失火検出が行われる。さらに、第２のクランク回転角度を１８０度ＣＡより大きく設定することもできる。
また、失火判定手段が、まず、第１の回転変動量に基づいて単一気筒あるいは連続複数気筒の失火の発生を判定し、失火が発生していないと判定された場合に第２の回転変動量に基づいて間欠複数気筒の失火の発生を判定するように構成することができる。このようにすれば、失火判定手段における判定作業が簡潔化される。
単一気筒あるいは連続複数気筒の失火発生の判定と併せて、失火判定手段に第１の回転変動量に基づいたランダム失火発生の判定をも行わせることができる。なお、好ましくは、第１及び第２の変動量算出手段はクランク角センサを含んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１にこの発明の実施の形態に係る失火検出装置が適用される多気筒内燃機関の全体構成を示す。Ｖ型８気筒のエンジン１には、＃１〜＃８の各気筒に対応して点火コイル２が配設されると共にクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角センサ３が設けられている。また、エンジン１の吸気管４には吸入空気量を検出するエアフローメータ５が取り付けられており、各点火コイル２、クランク角センサ３及びエアフローメータ５にＥＣＵ（エンジン制御ユニット）６が接続されている。ＥＣＵ６は、さらに他の各種センサ及び図示しない燃料噴射弁等に接続され、エンジン１の運転状態に関する各種情報を収集して燃料噴射制御、点火時期制御等の種々の制御を行うと共に、クランク角センサ３から入力される信号に基づいて後述する失火の検出を行う。
【００１０】
実施の形態に係る失火検出装置の構成を図２に示す。第１の回転変動量ＲＦ１を算出する第１の変動量算出手段７と第２の回転変動量ＲＦ２を算出する第２の変動量算出手段８とにそれぞれ失火判定手段９が接続されている。第１の変動量算出手段７及び第２の変動量算出手段８は共にＥＣＵ６及びクランク角センサ３から構成され、失火判定手段９はＥＣＵ６から構成されている。
【００１１】
次に、図３のフローチャートを参照してこの実施の形態の動作について説明する。まず、ステップＳ１で、駆動中のエンジン１に対し、第１の変動量算出手段７により所定の第１のクランク回転角度である１８０度ＣＡの所要時間Ｔ１８０をベースにした気筒間の第１の回転変動量ＲＦ１が算出されると共に、第２の変動量算出手段８により所定の第２のクランク回転角度である２７０度ＣＡの所要時間Ｔ２７０をベースにした気筒間の第２の回転変動量ＲＦ２が算出される。
【００１２】
ここで、第１及び第２の回転変動量ＲＦ１及びＲＦ２の算出方法について述べる。クランク角センサ３からクランクシャフトの２回転すなわち７２０度ＣＡ毎に基準位置信号が発せられると共に３０度ＣＡ毎に単位信号が発せられる。そこで、単位信号に基づき、基準位置信号を基準として３０度ＣＡの所要時間ｔ３０［０］を計測し、次の３０度ＣＡの所要時間ｔ３０［１］を計測し、このようにして所要時間ｔ３０［ｎ］（ｎ＝０〜２３）を計測する。第１の変動量算出手段７は、＃１〜＃８の各気筒の爆発行程に対応して連続する６つの所要時間ｔ３０［ｎ］の和を求めることにより１８０度ＣＡの所要時間ｔ１８０［ｉ］（ｉ＝０〜７）を算出し、さらに３６０度ＣＡ前の所要時間ｔ１８０［ｉ−４］との偏差を求めてこれを３６０度ＣＡ間の回転変動量ｄｔ１８０［ｉ］とする。
例えば、
ｔ１８０［０］＝ｔ３０［０］＋ｔ３０［１］＋・・・＋ｔ３０［５］
ｄｔ１８０［０］＝ｔ１８０［０］−前回ｔ１８０［４］
となる。
【００１３】
次に、それまでに計算された４つの回転変動量ｄｔ１８０［ｉ］の平均値ｄｔ１８０ａｖを算出し、さらに回転変動量ｄｔ１８０［ｉ］から平均値ｄｔ１８０ａｖを減算してこれを失火判定用のＴ１８０ベースの第１の回転変動量ＲＦ１とする。
例えば、
ｄｔ１８０ａｖ＝（ｄｔ１８０［０］＋前回ｄｔ１８０［７］＋前回ｄｔ１８０［６］＋前回ｄｔ１８０［５］）／４
ＲＦ１＝ｄｔ１８０［０］−ｄｔ１８０ａｖ
となる。
【００１４】
同様に、第２の変動量算出手段８は、＃１〜＃８の各気筒の爆発行程に対応して連続する９つの所要時間ｔ３０［ｎ］の和を求めることにより２７０度ＣＡの所要時間ｔ２７０［ｉ］（ｉ＝０〜７）を算出し、さらに３６０度ＣＡ前の所要時間ｔ２７０［ｉ−４］との偏差を求めてこれを３６０度ＣＡ間の回転変動量ｄｔ２７０［ｉ］とする。
例えば、
ｔ２７０［０］＝ｔ３０［０］＋ｔ３０［１］＋・・・＋ｔ３０［５］＋ｔ３０［６］＋ｔ３０［７］＋ｔ３０［８］
ｄｔ２７０［０］＝ｔ２７０［０］−前回ｔ２７０［４］
となる。
【００１５】
次に、それまでに計算された４つの回転変動量ｄｔ２７０［ｉ］の平均値ｄｔ２７０ａｖを算出し、さらに回転変動量ｄｔ２７０［ｉ］から平均値ｄｔ２７０ａｖを減算してこれを失火判定用のＴ２７０ベースの第２の回転変動量ＲＦ２とする。
例えば、
ｄｔ２７０ａｖ＝（ｄｔ２７０［０］＋前回ｄｔ２７０［７］＋前回ｄｔ２７０［６］＋前回ｄｔ２７０［５］）／４
ＲＦ２＝ｄｔ２７０［０］−ｄｔ２７０ａｖ
となる。
【００１６】
このようにして第１及び第２の変動量算出手段７及び８から＃１〜＃８の各気筒に対する第１及び第２の回転変動量ＲＦ１及びＲＦ２が７２０度ＣＡ毎に順次算出され、失火判定手段９に入力される。失火判定手段９は、ステップＳ２で、第１の変動量算出手段７から入力された第１の回転変動量ＲＦ１と判定値ＴＨとの比較を行う。
第１の回転変動量ＲＦ１が判定値ＴＨを越えている場合には、何らかの失火の発生に起因した回転の変動が生じていると判断してステップＳ３に進み、完全失火か否かの判定がなされる。ここでは、ある気筒に対する第１の回転変動量ＲＦ１が判定値ＴＨを越えた状態が所定の回数だけ続いて現れるかどうかを判定し、続いて現れる場合には完全失火と判断してステップＳ４に進む。
【００１７】
ステップＳ４では、判定値ＴＨを越えた第１の回転変動量ＲＦ１を、その気筒の前に点火された気筒の第１の回転変動量ＲＦ１及びさらにその前に点火された気筒の第１の回転変動量ＲＦ１と比較することにより、単一気筒の失火であるか否かがパターン判定される。第１の回転変動量ＲＦ１の比較結果が単一気筒失火のパターンに適合したときには、ステップＳ５で単一気筒完全失火と判定され、一方、単一気筒失火のパターンに適合しないときには、点火順序が連続する複数の気筒が同時に失火していると判断してステップＳ６で連続複数気筒完全失火と判定される。
【００１８】
また、ステップＳ３で、第１の回転変動量ＲＦ１が判定値ＴＨを越えた状態が続いて現れることなく、所定の回数の間に第１の回転変動量ＲＦ１が判定値ＴＨ以下になった場合には、ステップＳ７に進んでランダム失火か否かの判定がなされる。判定の結果、継続的ではないが失火が認められる場合には、単一気筒あるいは連続複数気筒が失火と非失火とを繰り返すと判断してステップＳ８でランダム失火と判定される。一方、失火が認められない場合には、例えばエンジン１を搭載した車両が悪路を走行したためにある気筒の第１の回転変動量ＲＦ１が突発的に判定値ＴＨを越えたと判断してステップＳ９で悪路と判定される。
【００１９】
ステップＳ２における第１の回転変動量ＲＦ１と判定値ＴＨとの比較の結果、第１の回転変動量ＲＦ１が判定値ＴＨ以下である場合には、単一気筒あるいは連続複数気筒の完全失火の可能性はないと判断してステップＳ１０に進み、第２の変動量算出手段８から入力されたＴ２７０ベースの第２の回転変動量ＲＦ２と判定値ＴＨとの比較が行われる。
そして、第２の回転変動量ＲＦ２が判定値ＴＨを越えている場合には、点火順序が連続しない複数の気筒で失火が同時に発生していると判断し、ステップＳ１１で間欠複数気筒完全失火と判定される。
一方、第２の回転変動量ＲＦ２が判定値ＴＨ以下である場合には、失火は発生していないと判断してステップＳ１０からステップＳ１２に進み、今回の失火判定がリセットされる。
【００２０】
ここで、単一の気筒に失火が発生している場合のＴ１８０ベースの第１の回転変動量ＲＦ１とＴ２７０ベースの第２の回転変動量ＲＦ２の様子を図４に示す。なお、エンジン１の回転条件は、２５００ｒｐｍ、４５％負荷である。第１の回転変動量ＲＦ１と第２の回転変動量ＲＦ２は互いに似通った変動パターンとなり、いずれも明確に判定値ＴＨを越えているため、図３のフローチャートに示したように、Ｔ１８０ベースの第１の回転変動量ＲＦ１を用いて十分に失火の判定を行うことができる。
【００２１】
また、＃１〜＃８の気筒のうち点火順序が連続しない＃１、＃４及び＃５の３気筒が失火している場合のＴ１８０ベースの第１の回転変動量ＲＦ１とＴ２７０ベースの第２の回転変動量ＲＦ２の様子を図５に示す。なお、エンジン１の回転条件は、２５００ｒｐｍ、４５％負荷である。この場合、Ｔ１８０ベースの第１の回転変動量ＲＦ１の変動ピーク値は小さく、判定値ＴＨを越えることが少ない。これに対して、Ｔ２７０ベースの第２の回転変動量ＲＦ２の変動ピーク値は大きく、明確に判定値ＴＨを越えている。これは、Ｔ１８０ベースより大きな２７０度のクランク回転角度内で所要時間ｔ３０［ｎ］の和を求めたために、気筒間のバラツキが低減され、間欠複数気筒の完全失火に関しては、失火した際の変動ピーク値が大きく現れたものと考えられる。そこで、図３のフローチャートに示したように、Ｔ２７０ベースの第２の回転変動量ＲＦ２を用いることにより間欠複数気筒の完全失火を高精度に検出することができる。
【００２２】
なお、この発明は、単一気筒あるいは連続複数気筒の完全失火と間欠複数気筒の完全失火とを別のロジックで検出する点に特徴があり、上記の実施の形態のように、第１及び第２の回転変動量ＲＦ１及びＲＦ２がそれぞれＴ１８０ベース及びＴ２７０ベースに限定されるものではない。第１及び第２の回転変動量ＲＦ１及びＲＦ２に十分なＳ／Ｎが確保されれば、１８０度ＣＡより小さなクランク角度でも、また２７０度ＣＡより大きなクランク角度でもよい。
また、図３においては、ステップＳ１０で用いられた判定値ＴＨがステップＳ２における判定値ＴＨの値と一致する場合について説明したが、ステップＳ１０の判定値ＴＨを例えば実験等により最適な値に変更してもよい。
【００２３】
上記の実施の形態においては、まず、第１の回転変動量ＲＦ１に基づいて単一気筒あるいは連続複数気筒の失火の発生を判定し、失火が発生していないと判定された場合に第２の回転変動量ＲＦ２に基づいて間欠複数気筒の失火の発生を判定したが、単一気筒あるいは連続複数気筒の失火と間欠複数気筒の失火とを同時進行で判定するように構成することもできる。
【００２４】
なお、この発明は、Ｖ型８気筒のエンジン１に限られるものではなく、各種の多気筒内燃機関に幅広く適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、単一気筒あるいは連続複数気筒の失火と間欠複数気筒の失火とを互いに異なるクランク回転角度の所要時間に基づいて判定するようにしたので、単一気筒あるいは連続複数気筒の失火のみならず、間欠複数気筒の失火に対しても高精度に検出することが可能となる。その結果、失火が発生した際に、早期にエンジンチェックランプ等を点滅させてユーザーに知らせることができ、故障部品を修理あるいは交換することができる。
また、間欠複数気筒の失火を単一気筒あるいは連続複数気筒の失火とは別のロジックで検出するため、正常時と単一気筒あるいは連続複数気筒の失火時の回転変動量のＳ／Ｎを大きくとることができ、単一気筒あるいは連続複数気筒の失火の検出精度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る失火検出装置が適用される多気筒内燃機関の全体構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る失火検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】単一気筒完全失火の発生時における回転変動量を示すグラフである。
【図５】間欠複数気筒完全失火の発生時における回転変動量を示すグラフである。
【符号の説明】
１ エンジン、２ 点火コイル、３ クランク角センサ、４ 吸気管、５ エアフローメータ、６ ＥＣＵ、７ 第１の変動量算出手段、８ 第２の変動量算出手段、９ 失火判定手段。

Claims (6)

1. 各気筒に対応する所定の第１のクランク回転角度の所要時間に基づいて気筒間の第１の回転変動量を算出する第１の変動量算出手段と、
   各気筒に対応し且つ第１のクランク回転角度とは異なる所定の第２のクランク回転角度の所要時間に基づいて気筒間の第２の回転変動量を算出する第２の変動量算出手段と、
   第１の変動量算出手段で算出された第１の回転変動量に基づいて単一気筒あるいは連続複数気筒の失火の発生を判定すると共に第２の変動量算出手段で算出された第２の回転変動量に基づいて間欠複数気筒の失火の発生を判定する失火判定手段と
   を備えたことを特徴とする多気筒内燃機関の失火検出装置。
2. 第２のクランク回転角度は第１のクランク回転角度より大きく設定されている請求項１に記載の多気筒内燃機関の失火検出装置。
3. 第２のクランク回転角度は１８０度ＣＡより大きく設定されている請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の失火検出装置。
4. 前記失火判定手段は、第１の回転変動量に基づいて単一気筒あるいは連続複数気筒の失火の発生を判定し、失火が発生していないと判定された場合に第２の回転変動量に基づいて間欠複数気筒の失火の発生を判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の失火検出装置。
5. 前記失火判定手段は、第１の回転変動量に基づいてランダム失火の発生をも判定する請求項１〜４のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の失火検出装置。
6. 前記第１及び第２の変動量算出手段は、クランク角センサを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の失火検出装置。

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