JP2007092559A

JP2007092559A - エンジンの失火検出装置

Info

Publication number: JP2007092559A
Application number: JP2005280373A
Authority: JP
Inventors: Takane Hayashi; 孝根林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP4706417B2

Abstract

【課題】エンジンダンパ等を備える場合であっても、エンジンの失火を正確に検出することができるエンジンの失火検出装置を提供する。
【解決手段】エンジン出力の急変に応動して伸縮する弾性体によってエンジンの回転方向の出力急変を吸収する出力急変吸収手段３０と、エンジン出力軸が所定角度を回転するのに要する回転時間TINTを検出する回転時間検出手段（Ｓ３）と、回転時間検出手段（Ｓ３）で検出した回転時間TINTが、出力急変吸収手段３０の影響を受ける区間において検出されたか否かを判定する影響区間判定手段（Ｓ５）と、影響区間であると判定したときに、その影響区間における検出回転時間の最大値TINMXを区間初期値とし、一定の変化量で区間最終値まで変化させた各値を、その影響区間における修正後の回転時間とする回転時間修正手段（Ｓ６）と、修正後の回転時間の変動に基づいてエンジンの失火を判定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、エンジンの失火を検出する装置に関する。

エンジンが失火すると未燃ガスが排出されエミッション悪化する。そこで従来より失火を検出する装置が種々提案されている。例えば特許文献１では、瞬間的なエンジン回転速度の落ち込みがあったときにエンジンの失火を検出する。
特開２００１−３１７４０２号公報

ところで近時開発されているハイブリッド車両においては、エンジントルクが急変したときにギヤ等の部品を保護するとともに運転性の悪化を防止するために、エンジンダンパやデュアルマスフライホイールのように弾性体の伸縮作用によってエンジントルクの急変を吸収する構造が設けられている。ところがこれらが設けられていると、エンジンダンパ等の構造上、上述の従来方法では失火を誤検出してしまう可能性がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、エンジンダンパ等を備える場合であっても、エンジンの失火を正確に検出することができるエンジンの失火検出装置を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、エンジン出力軸（２１）に設けられ、エンジン出力の急変に応動して伸縮する弾性体（３３）によって回転方向の出力急変を吸収する出力急変吸収手段（３０）と、前記エンジン出力軸（２１）が所定角度を回転するのに要する回転時間TINTを検出する回転時間検出手段（１１；ステップＳ３）と、前記回転時間検出手段（１１；ステップＳ３）で検出した回転時間TINTが、前記出力急変吸収手段（３０）の影響を受ける区間において検出されたか否かを判定する影響区間判定手段（ステップＳ５）と、前記影響区間判定手段（ステップＳ５）で影響区間であると判定したときに、その影響区間における検出回転時間の最大値TINMXを区間初期値とし、一定の変化量で区間最終値まで変化させた各値を、その影響区間における修正後の回転時間とする回転時間修正手段（ステップＳ６５）と、前記回転時間修正手段（ステップＳ６５）で修正した回転時間の変動に基づいてエンジンの失火を判定する失火判定手段（１５）とを有することを特徴とする。

本発明によれば、クランク回転時間TINTが、エンジンの回転方向の出力急変を吸収する出力急変吸収手段の影響を受ける場合に、その影響区間における最大値を区間初期値とするようにしたので、失火パラメータの波形にメリハリがつき、失火を一層正確に判定できるようになった。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１は、本発明による失火検出装置の一実施形態を示す図である。

失火検出装置１０はエンジン２０の失火を検出する装置である。失火検出装置１０は、クランク角センサ１１と、警告ランプ１２と、コントローラ１５とを有する。コントローラ１５は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１５を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。コントローラ１５は、クランク角センサ１１の信号からクランクシャフトが一定角度回転するのにかかるクランク回転時間TINT（すなわちクランク角回転速度の逆数）を検出し、そのクランク回転時間TINTの変動（失火パラメータ）に基づいてエンジン２０の失火を判定する。すなわちクランクシャフトの回転速度が急激に落ち込んでクランク回転時間TINTが急増し、失火パラメータが所定値以上になったときに失火を判定する。コントローラ１５は、失火を判定したときは警告ランプ１２を点灯し、運転者に注意を喚起する。

またエンジン２０のクランクシャフトに結合するシャフト（エンジン出力軸）２１にはエンジンダンパ３０が設けられている。このエンジンダンパ３０はエンジントルクが急変したときにギヤ等の部品を保護するとともに、運転性の悪化を防止するものである。ところがこのエンジンダンパ３０はその構造上、コントローラ１５の失火判定を誤判定させる可能性がある。

この点についてエンジンダンパの構造について説明しながら明らかにする。

エンジンダンパは図２に示すような構造である。図２（Ａ）はエンジンダンパの側面図、図２（Ｂ）はエンジンダンパをエンジン側プレートとギヤ側プレートとを分離した図、図２（Ｃ）はエンジン側プレート及びギヤ側プレートをそれぞれの接合面から見た図、図２（Ｄ）はギヤ側プレートを透視してエンジン側プレートを見た図である。

エンジンダンパ３０は、エンジン側プレート３１と、ギヤ側プレート３２と、バネ３３とを有する。

図２（Ａ）に示すように、エンジン側プレート３１はエンジン側シャフト２１に連結する。またギヤ側プレート３２はギヤ側シャフト２２に連結する。

また図２（Ｂ），図２（Ｃ）に示すように、エンジン側プレート３１は接合面に突起３１ａを形成する。ギヤ側プレート３２は接合面に突起３２ａを形成する。これらの突起３１ａ，３２ａは、図２（Ｄ）に示すようにバネ３３を介して噛み合っている。

このようにエンジンダンパ３０は、エンジン側シャフト２１とギヤ側シャフト２２とが、バネ３３を介して連結する構造である。エンジンダンパ３０は、このような構造であるので、エンジン出力（エンジントルク）が急変してもその出力変動（トルク変動）をバネ３３の変位で吸収し、ギヤ側シャフト２２に伝達しない。そのためエンジンダンパ３０はギヤ等の部品を保護できる。ところが、エンジンの或る気筒で失火が発生したときは、シャフト２１の回転の落ち込みによって、バネ３３は一旦伸びる。そして縮まろうとする。そしてまた伸びようとする。

するとクランク角センサ１１は、このバネ３３の収縮時の影響でクランクシャフトの回転速度を本来の速度よりも速い速度で検出する可能性がある。このような検出値に基づいて失火を判定してはコントローラ１５は失火を誤判定する可能性がある。

このようなダンパ影響区間では失火を誤判定する可能性がある。

そこで本発明は、クランク回転速度が急激に低下、すなわちクランク回転時間TINTが急上昇したときは失火に起因するものであり、その反動としてクランク回転速度が急激に上昇、クランク回転時間TINTが急低下したときはエンジンダンパによるものであるとして、エンジンダンパによる影響を除去したクランク回転時間TINTを求めることで失火の誤判定を防止するのである。

以下では具体的な失火判定ロジックについて説明する。図３は、コントローラの具体的な失火判定ロジックについて説明するフローチャートである。なおコントローラは、微少時間ごと（例えば各気筒の点火タイミングこと）に繰り返し実行する。

ステップＳ１において、コントローラ５０は、エンジン負荷及びエンジン回転速度から、あらかじめＲＯＭに格納された図８（Ａ）に示す特性のマップに基づいてダンパ影響区間開始クライテリアDTNSTを求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定されている。

ステップＳ２において、コントローラ５０は、エンジン負荷及びエンジン回転速度から、あらかじめＲＯＭに格納された図８（Ｂ）に示す特性のマップに基づいてダンパ影響区間終了クライテリアDTNEDを求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定されている。

ステップＳ３において、コントローラ５０は、クランクシャフトが一定角度回転するのにかかるクランク回転時間TINT（すなわちクランク角回転速度の逆数）を求める。

ステップＳ４において、コントローラ５０は、クランク回転時間の今回値TINTと前回値TINTzとの回転時間差DTINTを求める。

ステップＳ５において、コントローラ５０は、ダンパ影響区間であるか否かを判定する。具体的な判定方法は後述する。

ステップＳ６において、コントローラ５０は、クランク回転時間TINTを補正処理する。具体的な補正方法は後述する。

コントローラ５０は以上のようにして求めたクランク回転時間TINTを微分処理して失火パラメータを求め、その失火パラメータが所定値以上のときに失火を判定する。

図４は、コントローラのダンパ影響区間判定ルーチンについて説明するフローチャートである。

ステップＳ５１において、コントローラ５０は、ダンパ影響区間判定フラグFAREAが１であるか否かを判定する。なおFAREAの初期値は０である。FAREA＝１でなければステップＳ５２へ処理を移行し、FAREA＝１であればステップＳ５４へ処理を移行する。

ステップＳ５２において、コントローラ５０は、回転時間差DTINTがダンパ影響区間開始クライテリアDTNST以上であるか否かを判定する。ダンパ影響区間開始クライテリアDTNST未満のときは処理を一旦抜け、ダンパ影響区間開始クライテリアDTNST以上のときはステップＳ５３へ処理を移行する。

ステップＳ５３において、コントローラ５０は、ダンパ影響区間判定フラグFAREAに１を設定する。

ステップＳ５４において、コントローラ５０は、回転時間差DTINTの絶対値がダンパ影響区間終了クライテリアDTNED以下であるか否かを判定する。ダンパ影響区間終了クライテリアDTNEDよりも大きければステップＳ５５へ処理を移行し、ダンパ影響区間終了クライテリアDTNED以下であればステップＳ５６へ処理を移行する。

ステップＳ５５において、コントローラ５０は、終了判定カウンタENDCNTにゼロを設定する。

ステップＳ５６において、コントローラ５０は、終了判定カウンタENDCNTをインクリメントする。

ステップＳ５７において、コントローラ５０は、終了判定カウンタENDCNTが終了基準値NED以上であるか否かを判定する。なお終了基準値NEDは、エンジン回転速度から、あらかじめＲＯＭに格納された図９に示す特性のマップに基づいて求められる。このマップはあらかじめ実験を通じて設定されている。終了判定カウンタENDCNTが終了基準値NED未満のときは一旦処理を抜け、終了判定カウンタENDCNTが終了基準値NED以上のときはステップＳ５８へ処理を移行する。

ステップＳ５８において、コントローラ５０は、ダンパ影響区間判定フラグFAREAにゼロを設定する。

図５は、コントローラのクランク回転時間TINT補正処理ルーチンについて説明するフローチャートである。

ステップＳ６１において、コントローラ５０は、ダンパ影響区間判定フラグFAREAが１であるか否かを判定する。FAREAが１であればステップＳ６２へ処理を移行し、１でなければステップＳ６４へ処理を移行する。

ステップＳ６２において、コントローラ５０は、クランク回転時間TINTの最大値TINMXを演算する。具体的な内容は後述する。

ステップＳ６３において、コントローラ５０は、シフトカウンタSFTCNTをインクリメントする。なおシフトカウンタSFTCNTの初期値はゼロである。

ステップＳ６４において、コントローラ５０は、ダンパ影響区間判定フラグの前回値FAREAzが１であるか否かを判定する。FAREAzが１であればステップＳ６５へ処理を移行し、１でなければ一旦処理を抜ける。

ステップＳ６５において、コントローラ５０は、クランク回転時間TINTバッファシフト処理を行う。具体的な内容は後述する。

ステップＳ６６において、コントローラ５０は、クランク回転時間TINTの最大値TINMXを初期化してゼロに設定する。

図６は、コントローラのクランク回転時間TINT最大値演算処理ルーチンについて説明するフローチャートである。

ステップＳ６２１において、コントローラ５０は、クランク回転時間TINTが最大値TINMXよりも大きいか否かを判定する。大きくなければ一旦処理を抜け、大きければステップＳ６２２へ処理を移行する。

ステップＳ６２２において、コントローラ５０は、最大値TINMXをクランク回転時間TINTで更新する。

図７は、コントローラのクランク回転時間TINTバッファシフト処理ルーチンについて説明するフローチャートである。

ステップＳ６５１において、コントローラ５０は、クランク回転時間TINTの変化量TINSTPを以下の式で求める。

ステップＳ６５２において、コントローラ５０は、TINT[SFTCNT]をTINT+TINSTPとする。

ステップＳ６５３において、コントローラ５０は、シフトカウンタSFTCNTをデクリメントする。

ステップＳ６５４において、コントローラ５０は、TINT[SFTCNT]をTINT[SFTCNT+1]+TINSTPで更新する。

ステップＳ６５５において、コントローラ５０は、シフトカウンタSFTCNTがゼロであるか否かを判定し、ゼロになるまでステップＳ６５３へ処理を移し、ゼロになったら処理を抜ける。

図１０はクランク回転時間TINTの補正について説明する図であり、図１０（Ａ）はクランク回転時間TINTの波形を示し、図１０（Ｂ）はクランク回転時間TINTの数値データを示す。なお図３〜図７のフローチャートとの対応が分かりやすくなるように、ステップ番号をＳ付けで併記した。

ダンパ影響区間の開始判定クライテリアDTNST及び終了判定クライテリアDTNEDを演算する（Ｓ１，Ｓ２）。ここではDTNST＝700、DTNED＝250とする。そしてクランク回転時間TINTを計測し（Ｓ３）、回転時間差DTINTを計算する（Ｓ４）。時刻ｔ１ではTINT＝26650、DTINT＝50である。回転時間差DTINTがクライテリアDTNSTよりも小さいので（Ｓ５２にてNo）、ダンパ影響区間判定フラグFAREAはゼロのままであり、クランク回転時間TINT補正処理ルーチンではＳ６１→Ｓ６４と処理を進める。

時刻ｔ２ではTINT＝26600、DTINT＝-50である。回転時間差DTINTがクライテリアDTNSTよりも小さいので（Ｓ５２にてNo）、ダンパ影響区間判定フラグFAREAはゼロのままであり、クランク回転時間TINT補正処理ルーチンではＳ６１→Ｓ６４と処理を進める。

時刻ｔ３ではTINT＝27350、DTINT＝750である。回転時間差DTINTがクライテリアDTNSTよりも大きいので（Ｓ５２にてYes）、ダンパ影響区間判定フラグFAREAを１にし（Ｓ５３）、Ｓ６２で最大値TINTMXを演算する。ここではTINTMXをTINT（＝27350）で更新する。そしてシフトカウンタSFTCNTをインクリメントして１にする（Ｓ６３）。

時刻ｔ４ではTINT＝27000、DTINT＝-300である。現在のダンパ影響区間判定フラグFAREAが１なので、Ｓ５１→Ｓ５４と処理を進める。回転時間差DTINTの絶対値がクライテリアDTNED以上であるので終了判定カウンタENDCNTはゼロのままである（Ｓ５５）。最大値TINMXは更新せず（Ｓ６２１でNo）、シフトカウンタSFTCNTをインクリメントして２にする（Ｓ６３）。

時刻ｔ５ではTINT＝27000、DTINT＝0である。現在のダンパ影響区間判定フラグFAREAが１なので、Ｓ５１→Ｓ５４と処理を進め、回転時間差DTINTの絶対値がクライテリアDTNEDよりも小さいので、終了判定カウンタENDCNTをインクリメントし（Ｓ５６）、終了判定カウンタENDCNTが終了基準値NEDよりも小さいので一旦処理を抜ける。最大値TINMXは更新せず（Ｓ６２１でNo）、シフトカウンタSFTCNTをインクリメントして３にする（Ｓ６３）。

時刻ｔ６ではTINT＝27350、DTINT＝350である。現在のダンパ影響区間判定フラグFAREAが１なので、Ｓ５１→Ｓ５４と処理を進め、回転時間差DTINTの絶対値がクライテリアDTNEDよりも大きいので、終了判定カウンタENDCNTをリセットする（Ｓ５５）。最大値TINMXは更新せず（Ｓ６２１でNo）、シフトカウンタSFTCNTをインクリメントして４にする（Ｓ６３）。

時刻ｔ７ではTINT＝27850、DTINT＝500である。現在のダンパ影響区間判定フラグFAREAが１なので、Ｓ５１→Ｓ５４と処理を進め、回転時間差DTINTの絶対値がクライテリアDTNEDよりも大きいので、終了判定カウンタENDCNTはゼロのままである（Ｓ５５）。最大値TINMXはTINTで更新して27850とし（Ｓ６２２）、シフトカウンタSFTCNTをインクリメントして５にする（Ｓ６３）。

時刻ｔ８ではTINT＝27150、DTINT＝-700である。現在のダンパ影響区間判定フラグFAREAが１なので、Ｓ５１→Ｓ５４と処理を進め、回転時間差DTINTの絶対値がクライテリアDTNEDよりも大きいので、終了判定カウンタENDCNTはゼロのままである（Ｓ５５）。最大値TINMXは更新せず（Ｓ６２１でNo）、シフトカウンタSFTCNTをインクリメントして６にする（Ｓ６３）。

時刻ｔ９ではTINT＝27400、DTINT＝250である。現在のダンパ影響区間判定フラグFAREAが１なので、Ｓ５１→Ｓ５４と処理を進め、回転時間差DTINTの絶対値がクライテリアDTNED以下であるので、終了判定カウンタENDCNTをインクリメントして１にするが（Ｓ５６）、終了判定カウンタENDCNTが終了基準値NEDよりも小さいので一旦処理を抜ける。最大値TINMXは更新せず（Ｓ６２１でNo）、シフトカウンタSFTCNTをインクリメントして７にする（Ｓ６３）。

時刻ｔ１０ではTINT＝27500、DTINT＝100である。現在のダンパ影響区間判定フラグFAREAが１なので、Ｓ５１→Ｓ５４と処理を進め、回転時間差DTINTの絶対値がクライテリアDTNED以下であるので、終了判定カウンタENDCNTをインクリメントして２にし（Ｓ５６）、終了判定カウンタENDCNTが終了基準値NED以上になったので、フラグFAREAをゼロにする（Ｓ５８）。そしてＳ６１→Ｓ６４→Ｓ６５と処理を進め、クランク回転時間TINTバッファシフト処理を行う。まず式（１）に基づいて変化量TINSTPを演算する（Ｓ６５１）。本実施形態では変化量TINSTP=50である。そしてTINT[SFTCNT]をTIN+TINSTPとする。なお本実施形態では、SFTCNT=7なのでTINT[7]=TINT+TINSTP=27550である。以降順次TINT[6]=27600、TINT[5]=27650、TINT[4]=27700、TINT[3]=27750、TINT[2]=27800、TINT[1]=27850を計算し、SFTCNT=0で処理を抜ける。

そしてコントローラ５０は以上のようにして求めたクランク回転時間TINTを微分処理して失火パラメータを求め、その失火パラメータが所定値以上のときに失火を判定する。

図１１は、本実施形態による効果を説明する図である。図１１（Ａ）はクランク回転時間TINTの波形を示す。すなわちこの波形の一部が図１０（Ａ）に対応する。また図１１（Ｂ）は上述の補正処理を行った場合のクランク回転時間TINTに基づく失火パラメータの波形を示す図であり、図１１（Ｃ）は上述の補正処理を行わなかった場合のクランク回転時間TINTに基づく失火パラメータの波形を示す図である。

補正処理を行った場合の方が（図１１（Ｂ））、行わなかった場合（図１１（Ｃ））に比べて失火パラメータのノイズを除去することができ、波形にメリハリがつき、一層正確に失火判定できる。

このように本実施形態によれば、ダンパ影響区間において検出されるクランク回転時間TINTの最大値をその影響区間における初期値にするようにしたので、失火パラメータの波形にメリハリがつき、失火を一層正確に判定できるようになったのである。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、弾性体の伸縮作用によってエンジントルクの急変を吸収する構造としてエンジンダンパを例示して説明したが、デュアルマスフライホイールであってもよい。

本発明による失火検出装置の一実施形態を示す図である。エンジンダンパの構造を示す図である。コントローラの失火判定ロジックについて説明するフローチャートである。コントローラのダンパ影響区間判定ルーチンについて説明するフローチャートである。コントローラのクランク回転時間TINT補正処理ルーチンについて説明するフローチャートである。コントローラのクランク回転時間TINT最大値演算処理ルーチンについて説明するフローチャートである。コントローラのクランク回転時間TINTバッファシフト処理ルーチンについて説明するフローチャートである。ダンパ影響区間開始クライテリアDTNST及びダンパ影響区間終了クライテリアDTNEDを求めるための特性マップである。終了基準値NEDを求めるための特性マップである。クランク回転時間TINTの補正について説明する図である。本実施形態による効果を説明する図である。

符号の説明

１０失火検出装置
１１クランク角センサ（回転時間検出手段）
１５コントローラ（失火判定手段）
２０エンジン
２１シャフト（エンジン出力軸）
３０エンジンダンパ（出力急変吸収手段）
３１エンジン側プレート
３２ギヤ側プレート
３３バネ（弾性体）
ステップＳ３回転時間検出手段
ステップＳ５影響区間判定手段
ステップＳ６５回転時間修正手段

Claims

エンジン出力軸に設けられ、エンジン出力の急変に応動して伸縮する弾性体によって回転方向の出力急変を吸収する出力急変吸収手段と、
前記エンジン出力軸が所定角度を回転するのに要する回転時間を検出する回転時間検出手段と、
前記回転時間検出手段で検出した回転時間が、前記出力急変吸収手段の影響を受ける区間において検出されたか否かを判定する影響区間判定手段と、
前記影響区間判定手段で影響区間であると判定したときに、その影響区間における検出回転時間の最大値を区間初期値とし、一定の変化量で区間最終値まで変化させた各値を、その影響区間における修正後の回転時間とする回転時間修正手段と、
前記回転時間修正手段で修正した回転時間の変動に基づいてエンジンの失火を判定する失火判定手段と、
を有するエンジンの失火検出装置。
前記失火判定手段は、前記回転時間を時間微分して求めた失火パラメータが基準値よりも大きいときにエンジンの失火を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの失火検出装置。
前記影響区間判定手段は、検出した回転時間の増加量が、区間開始基準増加量よりも大きく増加するときに、影響区間の開始を判定する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの失火検出装置。
前記区間開始基準増加量は、エンジンの回転速度及び負荷に基づいて算出される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジンの失火検出装置。
前記区間開始基準増加量は、エンジンの負荷が一定のときは、回転速度が大きいほど大きい、
ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの失火検出装置。
前記区間開始基準増加量は、エンジンの回転速度が一定のときは、負荷が大きいほど大きい、
ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの失火検出装置。
前記影響区間判定手段は、検出した回転時間の変動量の絶対値が、区間終了基準量よりも小さい状態が所定時間継続したときに、影響区間の終了を判定する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエンジンの失火検出装置。
前記所定時間は、エンジンの回転速度が大きいほど大きい、
ことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの失火検出装置。
前記区間終了基準量は、エンジンの回転速度及び負荷に基づいて算出される、
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンジンの失火検出装置。
前記区間終了基準量は、エンジンの負荷が一定のときは、回転速度が大きいほど大きい、
ことを特徴とする請求項９に記載のエンジンの失火検出装置。
前記区間終了基準量は、エンジンの回転速度が一定のときは、負荷が大きいほど大きい、
ことを特徴とする請求項９に記載のエンジンの失火検出装置。