JP2005337021A - 多気筒エンジンの失火検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、触媒がダメージを受けるような失火レベルかどうかの判定と、燃料カットする気筒の数を決定する判断とを別々に行い、燃料カットをする気筒を増やし過ぎることなく、また運転性の悪化を招くことのない精度の高い失火検出制御を実現することを目的としている。
【解決手段】このため、失火検出手段と燃料カット手段とを備えた多気筒エンジンの失火検出装置において、所定期間内に失火検出手段により検出された失火回数を、気筒毎と総失火回数とに各々積算する失火回数積算手段と、触媒がダメージを受けているかどうかを判定するダメージ判定手段と、ダメージ判定手段により触媒がダメージを受けていると判定した場合には、失火回数積算手段により積算された気筒毎の積算回数に基づいて、燃料カット手段により燃料カットを行う気筒を判定する気筒判定手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は多気筒エンジンの失火検出装置に係り、特に触媒がダメージを受けるような失火レベルかどうかの判定と、燃料カットする気筒の数を決定する判断とを別々に行い、燃料カットをする気筒を増やし過ぎることなく、また運転性の悪化を招くことのない精度の高い失火検出制御を実現し得る多気筒エンジンの失火検出装置に関するものである。

車両等に搭載される多気筒エンジンにおいては、希薄燃焼運転による空燃比のリーン化や点火系・燃料系の機能不全、機関構成体の異常等の各種の要因により燃焼室内における燃料の燃焼が不安定となり、失火を生じることがある。多気筒エンジンは、失火を生じた場合に、未燃焼ガスが排気系の触媒に流れて燃焼し、触媒温度を上昇させて機能劣化や損傷を招くことになる。そこで、多気筒エンジンにおいては、失火を検出する失火検出装置を設けているものがある。

特開平５−２０３５３９号公報 特許第３４１６２５４号公報 特開２０００−２４８９８９号公報

ところで、従来の多気筒エンジンの失火検出装置においては、触媒にダメージを与える頻度の失火が検出された時に、触媒ダメージを軽減するために燃料カットを行うべく制御するものがある。

このような多気筒エンジンの失火検出装置では、失火は単一の気筒で発生するケースが多いため、失火検出率が最大の１つの気筒のみを燃料カットする場合が多い。

また、失火検出直後は全ての気筒を燃料カットし、排気温度を抑制した後で、失火を検出した気筒のみの燃料カットに移行させる制御例を開示するものがある（特許文献３参照）。

しかし、複数気筒が失火している場合には、燃料カットしない失火気筒の影響による触媒ダメージがあり、また、全気筒を燃料カットする場合は、エンジントルクの急激な低下による運転性の悪化が生ずるという不都合がある。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、気筒毎の失火を検出可能な失火検出手段と、この失火検出手段により失火が検出された気筒を燃料カットする燃料カット手段とを備えた多気筒エンジンの失火検出装置において、所定期間内に失火検出手段により検出された失火回数を、気筒毎と総失火回数とに各々積算する失火回数積算手段と、触媒が失火によりダメージを受けているかどうかを判定するダメージ判定手段と、このダメージ判定手段により触媒がダメージを受けていると判定した場合には、前記失火回数積算手段により積算された気筒毎の積算回数に基づいて、前記燃料カット手段により燃料カットを行う気筒を判定する気筒判定手段とを備えていることを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、気筒毎の失火を検出可能な失火検出手段と、失火検出手段により失火が検出された気筒を燃料カットする燃料カット手段とを備えた多気筒エンジンの失火検出装置において、所定期間内に失火検出手段により検出された失火回数を、気筒毎と総失火回数とに各々積算する失火回数積算手段と、触媒が失火によりダメージを受けているかどうかを判定するダメージ判定手段と、ダメージ判定手段により触媒がダメージを受けていると判定した場合には、失火回数積算手段により積算された気筒毎の積算回数に基づいて、燃料カット手段により燃料カットを行う気筒を判定する気筒判定手段とを備えていることにより、触媒がダメージを受けるような失火レベルかどうかの判定と、燃料カットする気筒の数を決定する判断とを別々に行い、燃料カットをする気筒を増やし過ぎることなく、また運転性の悪化を招くことのない精度の高い失火検出制御を実現することができる。

上述の如く発明したことにより、触媒がダメージを受けるような失火レベルかどうかの判定と、燃料カットする気筒の数を決定する判断とを別々に行い、燃料カットをする気筒を増やし過ぎることなく、また運転性の悪化を招くことのない精度の高い失火検出制御を行っている。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。図３において、２は多気筒エンジン、４は吸気通路、６は排気通路である。

この多気筒エンジン２は、一側の第１シリンダバンク８と他側の第２シリンダバンク１０とをＶ字形状に配設している。

そして、前記吸気通路４には、上流側から、エアクリーナ１２と、吸気温センサ１４と、マスエアフローセンサ１６と、スロットルバルブ１８とが順次配設され、吸気通路４の下流側を２本の第１、第２分岐吸気通路４−１、４−２に分岐させて設け、第１分岐吸気通路４−１を前記第１シリンダバンク８側の図示しない燃焼室に接続して設けるとともに、第２分岐吸気通路４−２を前記第２シリンダバンク１０側の図示しない燃焼室に接続して設ける。

また、前記スロットルバルブ１８には、このスロットルバルブ１８のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２０を設けるとともに、前記スロットルバルブ１８をバイパスするバイパス通路２２を設け、このバイパス通路２２途中にアイドル・エア・コントロールバルブ２４を設ける。

更に、前記排気通路６は、上流側を２本の第１、第２分岐排気通路６−１、６−２に分岐して設け、第１分岐排気通路６−１を前記第１シリンダバンク８側の図示しない燃焼室に接続して設けるとともに、第２分岐排気通路６−２を前記第２シリンダバンク１０側の図示しない燃焼室に接続して設ける。

そして、第１分岐排気通路６−１途中に第１触媒コンバータ２６−１を設けるとともに、第２分岐排気通路６−２途中に第２触媒コンバータ２６−２を設け、第１分岐排気通路６−１途中の第１触媒コンバータ２６−１よりも上流側部位に、排気ガス中の酸素濃度を検出する第１フロント側酸素センサ２８−１を設け、第１分岐排気通路６−１途中の第１触媒コンバータ２６−１よりも下流側部位には第１リヤ側酸素センサ３０−１を設ける。

前記第２分岐排気通路６−２途中の第２触媒コンバータ２６−２よりも上流側部位に第２フロント側酸素センサ２８−２を設け、第２分岐排気通路６−２途中の第２触媒コンバータ２６−２よりも下流側部位には第２リヤ側酸素センサ３０−２を設ける。

更にまた、前記第１、第２リヤ側酸素センサ３０−１、３０−２よりも下流側部位において、第１、第２分岐排気通路６−１、６−２を合流させ、この合流部位よりりも下流側の排気通路６途中には三元触媒コンバータ３２を配設する。

前記多気筒エンジン２には、図示しない各燃焼室に指向させて燃料噴射弁３４を設けている。この燃料噴射弁３４は、燃料供給通路３６により燃料タンク３８に連通されている。燃料タンク３８内の燃料は、燃料ポンプ４０により圧送され、燃料フィルタ４２により塵埃を除去されて燃料供給通路３６により燃料噴射弁３４に供給される。

前記燃料供給通路３６途中には、燃料の圧力を調整する燃料圧力調整部４４を連絡して設けている。燃料圧力調整部４４は、吸気通路４に連通する導圧通路４６から導入される吸気圧により燃料圧力を一定値に調整し、余剰の燃料を燃料戻り通路４８により燃料タンク３８に戻す。この燃料タンク３８には燃料レベルセンサ５０や圧力センサ５２が配設されている。

また、前記燃料タンク３８は、蒸発燃料用通路５４によりスロットルバルブ１８よりも下流側の吸気通路４に連通して設け、蒸発燃料用通路５４の途中にキャニスタ５６を介設している。

前記多気筒エンジン２には、ＥＧＲ制御手段５８を設けている。ＥＧＲ制御手段５８は、排気系から吸気系に還流される排気のＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ６０を設けている。このＥＧＲバルブ６０は、排気系の第２フロント側酸素センサ２８−２よりも上流側の第２分岐排気通路６−２と吸気系の第１、第２分岐吸気通路４−１、４−２の合流部位とを連通するＥＧＲ通路６２に設けられ、作動を電子的に制御されてＥＧＲ量を調整する。

なお、符号６４はＰＣＶバルブである。

前記吸気温センサ１４と、マスエアフローセンサ１６と、スロットル開度センサ２０と、アイドル・エア・コントロールバルブ２４と、第１フロント側酸素センサ２８−１と、第１リヤ側酸素センサ３０−１と、第２フロント側酸素センサ２８−２と、第２リヤ側酸素センサ３０−２と、燃料噴射弁３４と、燃料ポンプ４０と、圧力センサ５２と、ＥＧＲバルブ６０とを、制御手段（「ＥＣＭ」ともいう）６６に接続して設ける。

この制御手段６６には、カムシャフトポジジョンセンサ６８と、吸気圧センサ７０と、イグニションコイルアセンブリ７２と、水温センサ７４と、クランク角センサ７６と、インジケータランプ７８と、クルーズ・コントロール・モジュール８０と、車速センサ８２と、コンビネーションメータ８４と、メインリレー８６と、イグニションスイッチ８８、Ｐ／Ｎポジションスイッチ９０と、バッテリ９２と、スタータスイッチ９４とを夫々接続して設ける。

そして、前記制御手段６６は、前記クランク角センサ７６がクランク角速度を検出することによって気筒毎の失火を検出可能、つまり気筒毎の個々の失火を検出し、所定期間中の全ての気筒の失火率を算出する失火検出手段９６と、この失火検出手段９６により失火が検出された気筒を燃料カットする燃料カット手段９８とを有している。

このとき、前記制御手段６６は、所定期間内に前記失火検出手段９６により検出された失火回数を、気筒毎と総失火回数とに各々積算する失火回数積算手段１００と、触媒が失火によりダメージを受けているかどうかを判定するダメージ判定手段１０２と、このダメージ判定手段１０２により触媒がダメージを受けていると判定した場合には、前記失火回数積算手段１００により積算された気筒毎の積算回数に基づいて、前記燃料カット手段９８により燃料カットを行う気筒を判定する気筒判定手段１０４とを備える構成とする。

詳述すれば、前記ダメージ判定手段１０２は、エンジン回転数とエンジン負荷からなる２次元マップであるエンジン運転条件マップ（図示せず）に設定された触媒ダメージ失火率と実失火率とを比較するものである。

また、前記制御手段６６には、燃料復帰条件成立時に燃料カットを解除する燃料復帰判定手段１０６をも備えている。

そして、前記気筒判定手段１０４は、失火回数積算手段１００により積算された気筒毎の積算回数が、失火回数積算手段１００により積算された総失火回数と燃料カット可能な気筒数から設定された値とから算出される判定値より多いかどうかを判定している。

つまり、前記気筒判定手段１０４により判定される燃料カットを行う気筒は、その気筒の失火回数が、触媒ダメージ失火と判定されるトータルの失火回数に、係数Ａを乗じた値を超えた気筒とする。

ここで、燃料カットできる最大気筒数（＝ｎ）を限定するため、係数Ａは、
１／（ｎ＋１）＜Ａ＜１／ｎ
の範囲で設定する。例えば、燃料カットできる最大気筒数を２気筒とする時、係数Ａは、１／３〜１／２の範囲で設定する。

参考までに記載すると、この発明の実施例は、複数の気筒が失火している時に、失火している気筒の中から所定の気筒数まで燃料カットできる制御とし、複数気筒失火時の触媒ダメージを押さえ、かつ燃料カットする気筒数を限定することで、運転性の悪化を阻止するものである。

次に、図１の多気筒エンジンの失火検出装置の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。

先ず、多気筒エンジンの失火検出装置の制御用プログラムがスタート（２０２）すると、失火モニタ条件が成立したか否かの判断（２０４）に移行し、この判断（２０４）がＮＯの場合には、判断（２０４）がＹＥＳとなるまで判断（２０４）を繰り返し行い、判断（２０４）がＹＥＳの場合には、前記失火検出手段９６による失火が検出されたか否かの判断（２０６）に移行する。

そして、この失火が検出されたか否かの判断（２０６）において、判断（２０６）がＹＥＳの場合には、気筒毎に失火回数積算の処理（２０８）を行い、所定回数の点火終了か否かの判断（２１０）に移行し、判断（２０６）がＮＯの場合には、所定回数の点火終了か否かの判断（２１０）に直接移行する。

この所定回数の点火終了か否かの判断（２１０）において、判断（２１０）がＮＯの場合には、上述した失火モニタ条件が成立したか否かの判断（２０４）に戻り、判断（２１０）がＹＥＳの場合には、トータル失火回数積算の処理（２１２）を行い、前記ダメージ判定手段１０２による触媒ダメージ失火判定、つまり触媒が失火によりダメージを受けているか否かの判断（２１４）に移行する。

前記ダメージ判定手段１０２による触媒ダメージ失火判定、つまり触媒が失火によりダメージを受けているか否かの判断（２１４）において、この判断（２１４）がＮＯの場合には、後述するリターン（２２６）に移行し、判断（２１４）がＹＥＳの場合には、燃料カット対象気筒判定の処理（２１６）に移行する。

ここで、燃料カット対象気筒判定の処理（２１６）は、前記気筒判定手段１０４により下記の条件の成立した気筒を燃料カットを行う気筒と判定する。
各気筒の失火積算回数＞トータル失火積算回数＊Ａ
係数Ａは、
１／（ｎ＋１）＜Ａ＜１／ｎ
の範囲で設定する。なお、ｎは、燃料カット可能な気筒数である。

また、上述の燃料カット対象気筒判定の処理（２１６）の後には、前記燃料カット手段９８により対象気筒燃料カットの処理（２１８）を行うとともに、対象外の気筒の燃料補正制御の処理（２２０）を行い、前記燃料復帰判定手段１０６による燃料復帰条件成立か否かの判断（２２２）に移行する。

この燃料復帰判定手段１０６による燃料復帰条件成立か否かの判断（２２２）において、判断（２２２）がＮＯの場合には、前記燃料カット手段９８による対象気筒燃料カットの処理（２１８）に戻り、判断（２２２）がＹＥＳの場合には、燃料復帰の処理（２２４）を行い、リターン（２２６）に移行する。

これにより、所定期間内に前記失火検出手段９６により検出された失火回数を、気筒毎と総失火回数とに各々積算する失火回数積算手段１００と、触媒が失火によりダメージを受けているかどうかを判定するダメージ判定手段１０２と、このダメージ判定手段１０２により触媒がダメージを受けていると判定した場合には、前記失火回数積算手段１００により積算された気筒毎の積算回数に基づいて、前記燃料カット手段９８により燃料カットを行う気筒を判定する気筒判定手段１０４とを備える構成によって、触媒がダメージを受けるような失火レベルかどうかの判定と、燃料カットする気筒の数を決定する判断とを別々に行っているので、燃料カットをする気筒を増やし過ぎることなく、また運転性の悪化を招くことのない精度の高い失火検出制御を実現することができる。

また、前記気筒判定手段１０４は、失火回数積算手段１００により積算された気筒毎の積算回数が、失火回数積算手段１００により積算された総失火回数と燃料カット可能な気筒数から設定された値とから算出される判定値より多いかどうかを判定していることにより、燃料カットを行う気筒数を失火回数の多い気筒のみに制限でき、運転性の維持と触媒へのダメージを最小限にするという相反する効果を両立することができ、実用上有利である。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、失火回数積算手段により気筒毎の積算回数を積算し、失火回数積算手段により積算された総失火回数と燃料カット可能な気筒数から設定された値とから算出される判定値とを比較し、気筒判定手段により判定して燃料カットする気筒の数を決定する構成としたが、気筒判定手段による処理を簡略化する特別構成とすることも可能である。

すなわち、前記失火回数積算手段による気筒毎の積算回数の積算において、初期の積算処理において気筒毎の失火傾向が現れるため、初期、例えば１回目、あるいは２回目までの失火を検出した際に、所定時間後の失火傾向を推測し、この推測失火回数と燃料カット可能な気筒数から設定された値とから算出される判定値とを比較し、前記気筒判定手段により判定して燃料カットする気筒の数を決定するものである。

さすれば、前記失火回数積算手段による積算処理において、初期段階で各気筒毎の失火傾向を推測し、燃料カットする気筒の数を決定する数値として使用できることにより、判定制御が簡略となるとともに、判定制御を迅速に行うことでき、使い勝手の向上に寄与し得る。

この発明の実施例を示す多気筒エンジンの失火検出装置の制御用フローチャートである。 多気筒エンジンの失火検出装置のブロック図である。 多気筒エンジンの失火検出装置の構成図である。

符号の説明

２ 多気筒エンジン
４ 吸気通路
４−１ 第１分岐吸気通路
４−２ 第２分岐吸気通路
６ 排気通路
６−１ 第１分岐排気通路
６−２ 第２分岐排気通路
８ 一側の第１シリンダバンク
１０ 他側の第２シリンダバンク
１２ エアクリーナ
１４ 吸気温センサ
１６ マスエアフローセンサ
１８ スロットルバルブ
２０ スロットル開度センサ
２２ バイパス通路
２４ アイドル・エア・コントロールバルブ
２６−１ 第１触媒コンバータ
２６−２ 第２触媒コンバータ
２８−１ 第１フロント側酸素センサ
２８−２ 第２フロント側酸素センサ
３０−１ 第１リヤ側酸素センサ
３０−２ 第２リヤ側酸素センサ
３２ 三元触媒コンバータ
３４ 燃料噴射弁
３６ 燃料供給通路
３８ 燃料タンク
４０ 燃料ポンプ
４２ 燃料フィルタ
４４ 燃料圧力調整部
４６ 導圧通路
４８ 燃料戻り通路
５０ 燃料レベルセンサ
５２ 圧力センサ
５４ 蒸発燃料用通路
５６ キャニスタ
５８ ＥＧＲ制御手段
６０ ＥＧＲバルブ
６２ ＥＧＲ通路
６４ ＰＣＶバルブ
６６ 制御手段（「ＥＣＭ」ともいう）
６８ カムシャフトポジジョンセンサ
７０ 吸気圧センサ
７２ イグニションコイルアセンブリ
７４ 水温センサ
７６ クランク角センサ
７８ インジケータランプ
８０ クルーズ・コントロール・モジュール
８２ 車速センサ
８４ コンビネーションメータ
８６ メインリレー
８８ イグニションスイッチ
９０ Ｐ／Ｎポジションスイッチ
９２ バッテリ
９４ スタータスイッチ
９６ 失火検出手段
９８ 燃料カット手段
１００ 失火回数積算手段
１０２ ダメージ判定手段
１０４ 気筒判定手段
１０６ 燃料復帰判定手段

Claims (2)

1. 気筒毎の失火を検出可能な失火検出手段と、この失火検出手段により失火が検出された気筒を燃料カットする燃料カット手段とを備えた多気筒エンジンの失火検出装置において、所定期間内に失火検出手段により検出された失火回数を、気筒毎と総失火回数とに各々積算する失火回数積算手段と、触媒が失火によりダメージを受けているかどうかを判定するダメージ判定手段と、このダメージ判定手段により触媒がダメージを受けていると判定した場合には、前記失火回数積算手段により積算された気筒毎の積算回数に基づいて、前記燃料カット手段により燃料カットを行う気筒を判定する気筒判定手段とを備えていることを特徴とする多気筒エンジンの失火検出装置。
2. 前記気筒判定手段は、失火回数積算手段により積算された気筒毎の積算回数が、失火回数積算手段により積算された総失火回数と燃料カット可能な気筒数から設定された値とから算出される判定値より多いかどうかを判定していることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジンの失火検出装置。

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