JP2006002628A - エンジンの燃焼状態診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両残響等の外乱の影響を受けることなく、的確に異常燃焼（失火）の有無を判定できるエンジンの燃焼状態診断装置を提供する。
【解決手段】 クランク軸が所定角度を回転するのに要する所要時間を計測する所要時間計測手段１０１と、燃焼状態パラメータを演算する燃焼状態パラメータ演算手段１０２と、前記所要時間から第１の燃焼状態残響パラメータを演算する第１のパラメータ演算手段１０３と、前記所要時間から第２の燃焼状態残響パラメータを演算する第２のパラメータ演算手段１０４と、前記第１と前記第２の燃焼状態残響パラメータに基づいて、燃焼状態残響状態を判定する残響判定手段１０５と、前記燃焼状態パラメータと前記残響判定手段の判定結果に基づいて、失火等の異常燃焼の有無を判定する燃焼状態判定手段１０６と、を備え、失火を判定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンの燃焼状態診断装置に係り、特に外乱の影響等を受けることなく、的確に異常燃焼（失火）の有無を判定できるエンジンの燃焼状態診断装置に関する。

従来より、エンジンの燃焼により発生するトルクと回転数の関係を利用して、回転数を計測することによって燃焼状態を検出し、間接的に失火を検出する技術が知られいる（例えば、下記特許文献１等を参照）。この技術は、前回の点火から今回の点火までの１点火サイクル内の少なくとも２点火以上でエンジンの回転速度を検出し、該回転速度の差により前記１点火サイクル内における前記エンジンの回転速度変動値を求め、逐次求められた回転速度変動値を統計的に演算処理し、該演算処理の結果を用いてエンジンの燃焼状態の診断を行うものである。

特開昭５８−５１２４３号公報（第１〜８頁、図１〜図８）

しかしながら、前記のように回転速度変動を利用した診断技術は、正常燃焼状態でも回転速度変動が発生する加減速時では必要な診断精度を確保できないとの理由から、診断領域が比較的定常的な領域に限定されてしまう。

一方、最近では、診断領域が法規上、広められる方向にあり、例えば、従来では診断領域外として認められていたアイドル状態からオフアイドル、及び、オフアイドルからアイドル状態等の加減速時においても、診断を実施する必要があることから、前記回転速度変動を利用した方式において、加減速時も必要な診断精度を確保できるロジックの構築が必要となっている。

言い換えれば、従来の技術では、アイドル状態からオフアイドル、及び、オフアイドルからアイドル状態等、加減速時等に発生するトルク変動によって引き起こされる車輌残響の影響により、回転速度が大きく変動し、それを誤って失火と判定してしまうおそれがある。

本発明は、前記の如くの従来の問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、加減速時等においても車両残響等の外乱の影響を受けることなく、的確に異常燃焼（失火）の有無を判定できるエンジンの燃焼状態診断装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの燃焼状態診断装置は、クランク軸が所定角度を回転するのに要する所要時間を計測する所要時間計測手段と、前記所要時間から第１の燃焼状態残響パラメータを演算する第１のパラメータ演算手段と、前記所要時間から第２の燃焼状態残響パラメータを演算する第２のパラメータ演算手段と、前記第１の燃焼状態残響パラメータと前記第２の燃焼状態残響パラメータに基づいて、燃焼状態残響状態であるか否かを判定する残響判定手段と、該残響判定手段の判定結果に基づいて、失火等の異常燃焼の有無を判定する燃焼状態判定手段と、を具備して構成される。

前記第１及び第２のパラメータ演算手段は、好ましくは、クランク軸２回転周期信号を抽出するようにされる。

前記第１のパラメータ演算手段により演算される前記第１の燃焼状態残響パラメータは、好ましくは、前記第２のパラメータ演算手段により演算される前記第２の燃焼状態残響パラメータに対し、クランク軸２回転成分以外の成分において、異なる強度をとるようにされる。

前記残響判定手段は、好ましくは、前記第１の燃焼状態残響パラメータと前記第２の燃焼状態残響パラメータの比率もしくは差分が第１の判定値以下、又は、第２の判定値以上の場合、燃焼状態残響状態と判定するようにされる。

前記第１の判定値及び第２の判定値は、好ましくは、アイドルスイッチの動作状態、又は、スロットル開度に応じて切り換えられるようにされる。

前記第１の判定値及び第２の判定値は、好ましくは、エンジン負荷やエンジン水温の関数とされる。

前記残響判定手段は、好ましくは、エンジン回転数が所定値以下のとき、前記判定を行うようにされ、さらに好ましくは、エンジン回転数が所定値以上でかつ車速が所定値以上のとき、前記判定を行うようにされる。

他の好ましい態様では、燃焼状態パラメータを演算する燃焼状態パラメータ演算手段を備え、前記燃焼状態判定手段は、前記燃焼状態パラメータと前記残響判定手段の判定結果に基づいて、異常燃焼の有無を判定するようにされる。

前記燃焼状態パラメータは、好ましくは、今回点火時と前回点火時とにおける前記所要時間の差分とされる。

前記燃焼状態判定手段は、好ましくは、前記燃焼状態パラメータが所定判定値以上で、かつ、前記残響判定手段により燃焼状態残響状態ではないと判定されたとき、異常燃焼が発生したと判定するようにされる。

前記燃焼状態判定手段において、前記燃焼状態パラメータと比較される前記所定判定値は、好ましくは、エンジン回転数及び又はエンジン負荷の関数とされる。

前記の如くの構成とされた本発明に係る燃焼状態診断装置の好ましい態様においては、第１の燃焼状態残響パラメータと第２の燃焼状態残響パラメータは、例えば、クランク軸２回転成分を抽出するパラメータである。第１の燃焼状態残響パラメータと第２の燃焼状態残響パラメータは、クランク軸２回転成分の帯域においては、同一の値を示すが、クランク軸２回転成分以外の帯域においては、異なる値を示す。

一方、失火発生時は、クランク軸２回転成分に特徴があるため、第１の燃焼状態残響パラメータと第２の燃焼状態残響パラメータの値は等しくなる。つまり、燃焼状態パラメータが所定の判定値を超え、かつ、第１の燃焼状態残響パラメータと該第２の燃焼状態残響パラメータが略同一の値を示した場合は、失火と判定する。また、第１の燃焼状態残響パラメータと第２の燃焼状態残響パラメータに所定以上の偏差が生じている場合は、燃焼状態パラメータが所定の判定値を超えていても、失火以外によるものとして失火とは判定しないようにされる。

本発明に係る燃焼状態診断装置では、加減速時等の正常燃焼状態でも車輌残響等の影響により回転速度変動が発生する運転モードにおいても、失火と車輌残響を識別判定することができるので、失火誤判定を無くすことができ、そのため、失火診断領域を加減速時も含めた全運転領域に拡大することができ、その結果、法規要求を満足することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る燃焼状態診断装置の一実施形態をそれが適用された車載用エンジンと共に示す概略構成図である。

図１において、エンジン１０には、その燃焼室２１４に点火装置２０１が設けられ、吸気通路２２０の先端部に設けられたエアークリーナ２００から取り込まれる空気は、スロットル弁２１３でその流量を調節された後、エアーフローセンサ２０４でそこを通過する流量が計測され、燃料噴射弁２０２から所定の角度をもって噴射される燃料と混合されて各気筒（#１、#２、#３、#４）の燃焼室２１４に供給される。また、排気通路２３０には、空燃比センサ２０５、三元触媒２０６等が設けられており、排気ガスは三元触媒２０６で浄化された後に、大気に排出される。

一方、燃料タンク２０９内の燃料は、燃料ポンプ２１０によって、吸引・加圧された後、プレッシャーレギュレータ２１１を備えた燃料配管系２１２を通って燃料噴射弁２０２の燃料入口に導かれ、余分な燃料は、燃料タンク２０９に戻される。なお、本実施形態では直列４気筒エンジンを例にとって説明するが、それに限られる訳ではないことは勿論である。

上記構成に加え、前記点火装置２０１による点火時期、前記燃料噴射弁２０２による燃料噴射量（空燃比）等の制御を行うべく、それ自体の構成は良く知られているコントロールユニット１００が備えられている。コントロールユニット１００には、エアーフローセンサ２０４により検出される吸入空気量（Ｑａ）に応じた信号、回転数センサ２０３により検出されるクランク軸２０８の回転数（エンジン回転数Ｎｅ）に応じた信号、空燃比センサ２０５により検出される空燃比に応じた信号等が供給され、コントロールユニット１００はそれらの信号に基づいて、点火時期制御、燃料噴射（空燃比）制御等を行うとともに、燃焼状態の診断（失火等の異常燃焼の有無の判定）を行うようにされる。

図２は、コントロールユニット１００が実行する燃焼状態診断内容を示す機能ブロック図であり、クランク軸２０８が所定角度を回転するのに要する所要時間を計測する所要時間計測手段１０１と、燃焼状態パラメータを演算する燃焼状態パラメータ演算手段１０２と、前記所要時間から第１の燃焼状態残響（燃焼の結果として残る影響）パラメータを演算する第１のパラメータ演算手段１０３と、前記所要時間から第２の燃焼状態残響パラメータを演算する第２のパラメータ演算手段１０４と、前記第１の燃焼状態残響パラメータと前記第２の燃焼状態残響パラメータに基づいて、燃焼状態残響状態であるか否かを判定する残響判定手段１０５と、前記燃焼状態パラメータと前記残響判定手段１０５の判定結果に基づいて、失火等の異常燃焼の有無を判定する燃焼状態判定手段１０６と、を備える。

ここで、本実施形態の燃焼状態診断を、その前提となる事実及びそれに基づく考察から説明していく。

図３は、エンジンのクランク角度に対する回転数の変化を示した図である。第３気筒＃３において失火したときの波形であり、破線は燃焼状態が正常であるときのものである。図３において、各気筒（#１、#２、#３、#４）毎の回転数測定区間［以下ウインドウ幅（所定クランク角度）と称す］について説明する。基準信号ＲＥＦにより各気筒のＴＤＣ（上死点）を検出する。該ＴＤＣから角度信号ＰＯＳを用いて第一のクランク角度を求めウインドウ開始点Ｗｓとする。ウインドウ開始点Ｗｓから同じ角度信号ＰＯＳを用いて第二のクランク角度を求め、第一のクランク角度から第二のクランク角度までをウインドウ幅Ｗとする。

今、点火サイクルにある気筒のウインドウ通過時間をＴｗ（ｉ）とし、燃焼状態パラメータＤ１Ａ１を下記＜式１＞より求める。

＜式１＞
Ｄ１Ａ１＝｛Ｔｗ（ｉ）−Ｔｗ（ｉ−１）｝／Ｔｗ３（ｉ）×ｋ
但し、
Ｔｗ（ｉ）：現在点火サイクルにある気筒のウインドウ通過時間
Ｔｗ（ｉ−１）：前回点火サイクルにある気筒のウインドウ通過時間
ｋ：演算係数
Ｄ１Ａ１：燃焼状態パラメータ

図４は、第１気筒＃１が失火した場合のウインドウ通過時間Ｔｗ（ｉ）と式（１）で求められる燃焼状態パラメータＤ１Ａ１の挙動を示したものである。なお、ウインドウ幅＝９０°（ＣＡ）、エンジン回転数＝４０００ｒｐｍの場合である。

燃焼状態が正常なときは、各気筒のウインドウ通過時間が略等しいため燃焼状態パラメータＤ１Ａ１は略０を示すが、失火したときは失火気筒のトルク発生がなくなり回転数が低下するため、図４（Ａ）に示される如くに、ウインドウ通過時間Ｔｗ（ｉ）の値は大きくなる。このとき、燃焼状態パラメータＤ１Ａ１は図４（Ｂ）に示される如くに、ある正の値を示す。そこで燃焼状態パラメータＤ１Ａ１を予め設定した値（判定値）と比較することによって、失火気筒の有無を判定することができる。

具体的には、図５に示される如くに、燃焼状態パラメータＤ１Ａ１と予め設定された判定値Ｄ１ＡＴＨとを比較し、Ｄ１Ａ１≧Ｄ１ＡＴＨのときは失火と判定して失火カウンターＣＭＦＴＬＢをカウントＵＰし、Ｄ１Ａ１＜Ｄ１ＡＴＨのときは正常燃焼状態として失火カウントＵＰを行わない。その失火カウンターＣＭＦＴＬＢのカウント数が予め設定した値（点灯しきい値ＭＩＬ）以上になるとメータパネル上の警告ランプを点灯させドライバーに警告する構成である。

図６は、加減速時に発生する失火誤判定の実例を示す。図は加速、減速を繰り返すスロットルチップイン（アクセルペダルのちょい踏み）モード時の燃焼状態パラメータＤ１Ａ１の挙動を示したもので、加減速時のトルク変動をトリガーに車輌残響（車輌前後振動等の外乱）が発生し、その影響により、正常燃焼状態にもかかわらず燃焼状態パラメータＤ１Ａ１が大きく振れ、その結果、燃焼状態判定値Ｄ１ＡＴＨを越えて失火誤判定に至っている。

このような運転モードを数回繰り返すことにより失火カウンターＣＭＦＴＬＢは点灯しきい値ＭＩＬにまで到達し、誤点灯に至る。

上記問題を解決する方策の１つとして、失火カウント条件を強化することが挙げられる。すなわち、燃焼状態パラメータＤ１Ａ１は「失火」発生時以外に、加減速時の「車輌残響」発生時にもレベルが大きくなり、燃焼状態判定値Ｄ１ＡＴＨを越えて失火誤判定に至っているため、失火の判定条件に車輌残響の有無を判定できる条件を追加すれば、前記失火の誤判定を対策できる。

そのためには「失火」と「車輌残響」を確実に判別する必要があり、次にその手法について説明する。

図７は、失火誤判定が発生するスロットルチップインモード、及び、失火発生時のウインドウ通過時間Ｔｗ（ｉ）の周波数解析結果を示したものである。

この結果より、スロットルチップイン時は失火時に対し０．１次〜０．４次成分の強度が大きくなり、また、失火時はスロットルチップイン時に対し、クランク軸２回転成分である０．５次成分の強度が大きくなる特徴がある。

そこで、失火時の特徴である０．５次成分に着目し、０．５次成分のレベルから失火と車輌残響の判別を行う。

図８は、失火時の特徴である０．５次成分を抽出するフィルタを示したもので、図中のフィルタＡは０．５次を抽出するフィルタであり、０．５次でゲインは最大となるが、０．４次でのゲインも大きいため、車輌残響の影響を受け易いデメリットがある。

また、フィルタＢは車輌残響の影響を受けにくいフィルタであり、０．１〜０．４次のゲインは低いが、０．７次にゲインが最大となるため、失火帯域の０．５次以外の成分も抽出してしまうデメリットがある。０．５次成分の抽出はこの２つのフィルタの組み合わせにより行うことで、各フィルタが持つデメリットを相殺でき、また、確実に０．５次成分の抽出が可能となる。

つまり、両フィルタは０．５次のゲインが同じになるように設計してあることがポイントであり、これら２つのフィルタにより作成されたパラメータＡ（第１の燃焼状態残響パラメータ）、及び、パラメータＢ（第２の燃焼状態残響パラメータ）の値に差がない場合は０．５次成分、いわゆる失火と判断できる。また、逆に２つのパラメータの値に差がある場合は、失火以外、つまり、車輌残響（燃焼状態残響）と判定できる。

図９は、失火と車輌残響の判別方法を具体的に示した図であり、前記フィルタＡにて第１の燃焼状態残響パラメータＤ１ＡＲ０５Ａを下記の＜式２＞により求め、また、前記フィルタＢにて、第２の燃焼状態残響パラメータＤ１ＡＲ０５Ｂを下記の＜式３＞により求める。

＜式２＞
Ｄ０５Ａ１＝Ｔｗ（ｉ−３）
Ｄ０５Ａ２＝Ｄ０５Ａ１（ｉ）−Ｄ０５Ａ１（ｉ−２）
Ｄ０５Ａ３＝Ｄ０５Ａ２（ｉ）−Ｄ０５Ａ２（ｉ−１）
Ｄ０５Ａ４＝Ｄ０５Ａ３（ｉ−１）−Ｄ０５Ａ３（ｉ）
Ｄ１ＡＲ０５Ａ＝ｍａｘ（Ｄ０５Ａ４ｏｒ０）
但し、
（ｉ）：現在の計算値、
（ｉ−１）：１つ前の計算値

＜式３＞
Ｄ０５Ｂ１＝１／２×Ｔｗ（ｉ−２）
Ｄ０５Ｂ２＝Ｄ０５Ｂ１（ｉ）−Ｄ０５Ｂ１（ｉ−２）
Ｄ０５Ｂ３＝Ｄ０５Ｂ２（ｉ）−Ｄ０５Ｂ２（ｉ−２）
Ｄ０５Ｂ４＝Ｄ０５Ｂ３（ｉ−２）−Ｄ０５Ｂ３（ｉ）
Ｄ１ＡＲ０５Ｂ＝ｍａｘ（Ｄ０５Ｂ４ｏｒ０）
但し、
（ｉ）：現在の計算値
（ｉ−１）：１つ前の計算値

上記の＜式２＞、＜式３＞にて作成されたパラメータＤ１ＡＲ０５Ａ、Ｄ１ＡＲ０５Ｂの比率もしくは差分が第１の判定値（ＭＦＥＣＨＯ）以上で、かつ、第２の判定値（ＭＦＥＣＨＯ２）以下の場合は、０．５次成分、いわゆる失火と判断し、失火カウンターのカウントを許可する。また、逆に前記第１の判定値未満のとき、及び、第２の判定値を越えているときは、失火以外、つまり、車輌残響（燃焼状態残響）と判定し、失火カウンターのカウントを禁止する。

以上の失火カウント条件をまとめたものを下記に示す。
（ａ）・・・下記の条件（ｉ）及び（ｉｉ）成立時に車輌残響なしと判定し、失火カウントを許可する。
（ｂ）・・・下記の条件（ｉ）（ｉｉ）のいずれかが不成立時は車輌残響ありとし、失火カウントを禁止する。
（ｉ） Ｄ１ＡＲ０５Ａ≧ＭＦＥＣＨＯ×Ｄ１ＡＲ０５Ｂ
（ｉｉ） Ｄ１ＡＲ０５Ａ＜ＭＦＥＣＨＯ２×Ｄ１ＡＲ０５Ｂ
ここで、第１及び第２の判定値ＭＦＥＣＨＯ、ＭＦＥＣＨＯ２はそれぞれ、下記の＜式４＞、＜式５＞により求める。

ここでは、図１０に示される如くに、第１の判定値ＭＦＥＣＨＯ及び第２の判定値ＭＦＥＣＨＯ２は、アイドルスイッチの動作状態、つまり、アイドル状態とオフアイドル状態とで検索テーブルが切り換えられるようになっているのがポイントである。

＜式４＞
・オフアイドル状態（アイドルスイッチのオフ時）の場合
ＭＦＥＣＨＯ ＝ＴＭＦＥＣＨＯ ×ＴＭＦＥＣＨＴＷ
・アイドル状態（アイドルスイッチのオン時）の場合
ＭＦＥＣＨＯ ＝ＴＭＦＥＣＨＯ３×ＴＭＦＥＣＨＴＷ

＜式５＞
・オフアイドル状態（アイドルＳＷオフ時）の場合
ＭＦＥＣＨＯ２＝ＴＭＦＥＣＨＯ２×ＴＭＦＥＣＨＴＷ
・アイドル状態（アイドルＳＷオン時）の場合
ＭＦＥＣＨＯ２＝ＴＭＦＥＣＨＯ４×ＴＭＦＥＣＨＴＷ
但し、ＴＭＦＥＣＨＯ、ＴＭＦＥＣＨＯ２、ＴＭＦＥＣＨＯ３、ＴＭＦＥＣＨＯ４は、図１１に示される如くに、エンジン負荷により要求値が変わることから、エンジン負荷の関数とする。また、ＴＭＦＥＣＨＴＷは、図１２に示される如くに、エンジン水温での補正係数である。

図１３、図１４、図１５は、コントロールユニット１００が実行する前記した如くの燃焼状態診断ルーチンの一例を示すフローチャートである。

図のフローチャートで示される一連の処理は点火毎に繰り返し実行され、まず、ステップ８０１でウインドウ通過時間（所定クランク角度を回転するのに要した所要時間）Ｔｗ（ｉ）を計測する。ステップ８０２で前記した＜式１＞により、燃焼状態パラメータＤ１Ａ１を演算し、ステップ８０３で前記した＜式２＞により、第１の燃焼状態残響パラメータＤ１ＡＲ０５Ａを演算し、さらに、ステップ８０４で前記した＜式３＞により、第２の燃焼状態残響パラメータＤ１ＡＲ０５Ｂを演算する。

続くステップ８０５では、診断条件が成立しているか否かをチェックし、診断条件不成立時は、図１５に示される如くに、このルーチンを終了する。診断条件成立時はステップ８０６に進み、燃焼状態パラメータＤ１Ａ１と燃焼状態判定値Ｄ１ＡＴＨの比較を行う。

ここで、燃焼状態パラメータＤ１Ａ１≧燃焼状態判定値Ｄ１ＡＴＨの場合は、異常燃焼（失火）が発生していると判断して、図１４のステップ８０７に進み、不成立時は、図１５に示される如くに、このルーチンを終了する。

図１４のステップ８０７では、第１の車輌残響判定領域の回転数条件が成立したか否かを判断する（ＮＤＡＴＡ≦ＫＭＦＥＣＯＮ１）。これは、車輌残響は特定の回転数以下で発生することから、判定領域を限定するための条件であり、成立時はステップ８０８へ進み、不成立時は車輌残響判定領域外、つまり車輌残響は発生しない領域のため失火と判定し、図１５のステップ８１２に進んで、失火カウンターを１つカウントＵＰし、このルーチンを終了する。

図１４のステップ８０８では、第２の車輌残響判定領域かどうかの確認を行う（ＮＤＡＴＡ≧ＫＭＦＥＣＯＮ２、ＶＳＰ≧ＫＭＦＥＣＯＶ）。ここでは、停車中など特定車速及び特定回転数以下では車輌残響の発生はないため、さらに判定領域を限定するための条件であり、条件成立時は、ステップ８０９に進み、条件不成立時は車輌残響判定領域外、つまり、車輌残響は発生しない領域のため失火と判定し、図１５のステップ８１２で失火カウンターを１つカウントＵＰし、このルーチンを終了する。

ステップ８０９では、アイドルスイッチがＯＦＦ、つまりオフアイドル状態であるか否かを判断し、オフアイドル状態と判断された場合は図１５のステップ８１０に進み、アイドル状態と判断された場合は図１５のステップ８１１に進む。

図１５のステップ８１０及びステップ８１１は、ステップ８０３及びステップ８０４で算出したＤ１Ａ０５ＡとＤ１ＡＲ０５Ｂの比率もしくは差分により、失火と車輌残響を判定するところで、オフアイドル状態の場合はステップ８１０で、アイドル状態の場合はステップ８１１で判定する。前記比率もしくは差分が前記した＜式４＞、＜式５＞で求めた第１の判定値であるＴＭＦＥＣＯ又はＴＭＦＥＣＯ３以上、第２の判定値であるＴＭＦＥＣＨＯ２又はＹＭＦＥＣＯ４以下の場合は失火と判定し、ステップ８１２で失火カウンターを１つカウントＵＰし、このルーチンを終了する。

前記以外の場合は車輌残響と判定し、ステップ８１２を通らずに（失火カウントＵＰしないで）、このルーチンを終了する。

図１６は、エンジン回転数＝２０００ｒｐｍにてスロットルチップインモードを行ったときの各パラメータ等の変化の様子を示した図であり、従来、このモードでは、車輌残響の影響により燃焼状態パラメータＤ１Ａ１が大きく振れ、燃焼状態判定値Ｄ１ＡＴＨを越え、失火誤判定していたが、本実施形態では、スロットルチップイン時に発生する車輌残響の影響で燃焼状態パラメータＤ１Ａ１は大きくなり、燃焼状態判定値Ｄ１ＡＴＨを越えているため、前記ステップ８０６の条件は成立となるが、前記ステップ８１１の第１の燃焼状態残響パラメータＤ１ＡＲ０５Ａと第２の燃焼状態残響パラメータＤ１ＡＲ０５Ｂの比較結果条件が不成立となるので、車輌残響ありと判定され、失火カウンターＣＭＦＴＬＢがカウントＵＰされず、失火誤カウントの発生がないことが理解されよう。

この結果、本実施形態の燃焼状態診断装置では、加減速時等においても外乱の影響等を受けることなく、的確に異常燃焼（失火）の有無を判定できる。

本発明に係る燃焼状態診断装置の一実施形態をそれが適用された車載用エンジンと共に示す概略構成図。 図１に示されるコントロールユニットが実行する燃焼状態診断内容を示す機能ブロック図。 失火時のエンジン回転数のクランク角度に対する変化を示した図。 気筒＃１の失火時におけるウインドウ通過時間（Ａ）と燃焼状態パラメータ（Ｂ）の変化を示す図。 失火判定及び失火カウントの構成の説明に供される図。 加減速時において失火誤判定が生じる原因等の説明に供される図。 スロットルチップイン時のウインドウ通過時間の周波数解析結果を示す図。 ０．５次成分を抽出するフィルタの説明に供される図。 燃焼状態残響判定手段の説明に供される図。 （Ａ）はオフアイドル状態における第１の判定値及び第２の判定値の一例を示し、（Ｂ）はアイドル状態における第１の判定値及び第２の判定値の一例を示す図。 エンジン負荷に対する燃焼残響判定値の一例を示す図。 エンジン水温に対する燃焼残響判定値の一例を示す図。 コントロールユニットが実行する燃焼状態診断ルーチンの一例の前段部分を示すフローチャート。 コントロールユニットが実行する燃焼状態診断ルーチンの一例の中間部分を示すフローチャート。 コントロールユニットが実行する燃焼状態診断ルーチンの一例の後段部分を示すフローチャート。 本発明実施形態の作用効果の説明に供される図。

符号の説明

１０：エンジン
１００：コントロールユニット
１０１：所要時間計測手段
１０２：燃焼状態パラメータ演算手段
１０３：第１の燃焼状態残響パラメータ演算手段
１０４：第２の燃焼状態残響パラメータ演算手段
１０５：燃焼状態残響判定手段
１０６：燃焼状態判定手段
２００：エアークリーナ
２０１：点火装置
２０２：燃料噴射弁
２０３：回転数センサ
２０４：エアーフローセンサ
２０５：空燃比センサ
２１３：スロットル弁
２１４：燃焼室
#１、#２、#３、#４：気筒

Claims (13)

1. クランク軸が所定角度を回転するのに要する所要時間を計測する所要時間計測手段と、前記所要時間から第１の燃焼状態残響パラメータを演算する第１のパラメータ演算手段と、前記所要時間から第２の燃焼状態残響パラメータを演算する第２のパラメータ演算手段と、前記第１の燃焼状態残響パラメータと前記第２の燃焼状態残響パラメータに基づいて、燃焼状態残響状態であるか否かを判定する残響判定手段と、該残響判定手段の判定結果に基づいて、失火等の異常燃焼の有無を判定する燃焼状態判定手段と、を具備して構成されたエンジンの燃焼状態診断装置。
2. 前記第１及び第２のパラメータ演算手段は、クランク軸２回転周期信号を抽出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
3. 前記第１のパラメータ演算手段により演算される前記第１の燃焼状態残響パラメータは、前記第２のパラメータ演算手段により演算される前記第２の燃焼状態残響パラメータに対し、クランク軸２回転成分以外の成分において、異なる強度をとるようにされていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
4. 前記残響判定手段は、前記第１の燃焼状態残響パラメータと前記第２の燃焼状態残響パラメータの比率もしくは差分が第１の判定値以下、又は、第２の判定値以上の場合、燃焼状態残響状態と判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
5. 前記第１の判定値及び第２の判定値は、アイドルスイッチの動作状態、又は、スロットル開度に応じて切り換えられることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
6. 前記第１の判定値及び第２の判定値は、エンジン負荷の関数であることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
7. 前記第１の判定値及び第２の判定値は、エンジン水温の関数であることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
8. 前記残響判定手段は、エンジン回転数が所定値以下のとき、前記判定を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
9. 前記残響判定手段は、エンジン回転数が所定値以上でかつ車速が所定値以上のとき、前記判定を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
10. 燃焼状態パラメータを演算する燃焼状態パラメータ演算手段を備え、前記燃焼状態判定手段は、前記燃焼状態パラメータと前記残響判定手段の判定結果に基づいて、異常燃焼の有無を判定することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
11. 前記燃焼状態パラメータは、今回点火時と前回点火時とにおける前記所要時間の差分であることを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
12. 前記燃焼状態判定手段は、前記燃焼状態パラメータが所定判定値以上で、かつ、前記残響判定手段により燃焼状態残響状態ではないと判定されたとき、異常燃焼が発生したと判定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
13. 前記燃焼状態判定手段において、前記燃焼状態パラメータと比較される前記所定判定値は、エンジン回転数及び又はエンジン負荷の関数であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のエンジンの燃焼状態診断装置。

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