JP2009057839A - Misfire detection system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグを介して検出して、そのイオン電流検出値に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の失火検出装置に関する発明である。 The present invention detects an ionic current generated by combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine through a spark plug, and determines the presence or absence of misfiring based on the detected ionic current value. It is an invention related to a device.
近年、内燃機関の筒内で混合気が燃焼する際にイオン(燃焼イオン)が発生する特性に着目して、点火毎に筒内で発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出し、そのイオン電流検出値に基づいて着火/失火を検出する技術が開発されている。従来の着火/失火の判定方法は、着火時にイオン電流が増加し、失火発生時にイオン電流が減少する性質を利用し、イオン電流検出信号の積分値又はピーク値を所定の失火判定値と比較して、イオン電流検出信号の積分値又はピーク値が失火判定値以上であれば、着火と判定し、そうでなければ、失火と判定するものである(特許文献1:特許第2505620号公報参照)。 In recent years, focusing on the characteristics that ions (combustion ions) are generated when the air-fuel mixture burns in the cylinder of the internal combustion engine, the ion current generated in the cylinder for each ignition is detected via the electrode of the ignition plug, A technique for detecting ignition / misfire based on the detected value of ion current has been developed. The conventional ignition / misfire determination method uses the property that the ion current increases at the time of ignition and decreases when the misfire occurs, and the integrated value or peak value of the ion current detection signal is compared with a predetermined misfire determination value. If the integral value or peak value of the ion current detection signal is greater than or equal to the misfire determination value, it is determined to be ignited; otherwise, it is determined to be misfire (see Patent Document 1: Japanese Patent No. 2505620). .
更に、特許文献2(特許第2552754号公報)に記載された失火検出装置は、内燃機関の運転状態に応じてイオン電流検出信号のノイズレベルが変化することを考慮して、内燃機関の運転状態に応じて失火判定値を変化させることで、内燃機関の運転状態の変化によるノイズレベルの変化に応じて失火判定値を変化させて失火検出精度を向上させるようにしている。
ところで、内燃機関の失火が発生すると、排気通路に未燃燃料が排出されるため、運転状態によっては、排気熱で未燃燃料の酸化反応が促進されて、排気通路中の触媒が過熱状態となって損傷してしまう可能性がある。このような失火による触媒の過熱を未然に防止するためには、失火の検出感度を高くする(失火判定値を大きくして失火有りと判定し易くする)ことが望まれる。しかし、内燃機関の運転状態によっては、失火が発生しても、未燃燃料の酸化反応が促進されず(例えば排気温度が低い場合や酸素濃度が低い場合)、触媒が過熱状態にならないため、内燃機関の運転状態を問わず、常に失火の検出感度を高くしたのでは、失火による触媒の過熱が発生しない運転状態のときに、着火を失火と誤判定し易くなる弊害が発生する。 By the way, when misfire of the internal combustion engine occurs, unburned fuel is discharged to the exhaust passage. Depending on the operating state, the oxidation reaction of the unburned fuel is promoted by the exhaust heat, and the catalyst in the exhaust passage is overheated. Could be damaged. In order to prevent overheating of the catalyst due to such misfire, it is desirable to increase the misfire detection sensitivity (by increasing the misfire determination value so that it can be easily determined that misfire has occurred). However, depending on the operating state of the internal combustion engine, even if misfire occurs, the oxidation reaction of unburned fuel is not accelerated (for example, when the exhaust temperature is low or the oxygen concentration is low), and the catalyst does not become overheated. Regardless of the operation state of the internal combustion engine, if the detection sensitivity of misfire is always increased, there is a problem in that it is easy to erroneously determine ignition as misfire in an operation state in which catalyst overheating due to misfire does not occur.
また、上記特許文献2の技術は、内燃機関の運転状態の変化によるノイズレベルの変化に応じて失火判定値を変化させる技術であり、失火による触媒の過熱を防止するために失火の検出感度を高くするものではないため、失火による触媒の過熱を効果的に防止することはできない。 The technique of Patent Document 2 is a technique for changing a misfire determination value in accordance with a change in noise level due to a change in the operating state of the internal combustion engine, and has a misfire detection sensitivity in order to prevent overheating of the catalyst due to misfire. Since it is not intended to be high, overheating of the catalyst due to misfire cannot be effectively prevented.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、失火による触媒過熱の防止と失火/着火の判定精度の向上とを両立させることができる内燃機関の失火検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances. Accordingly, the object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can achieve both prevention of catalyst overheating due to misfire and improvement in misfire / ignition determination accuracy. The object is to provide a misfire detection device.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出するイオン電流検出手段を備え、イオン電流検出手段のイオン電流検出値を失火判定値と比較して失火の有無を判定する内燃機関の失火検出装置において、正常燃焼時のイオン電流の最小値に基づいて設定された第一の失火判定値と、失火時のノイズの最大値に基づいて前記第一の失火判定値よりも小さい値に設定された第二の失火判定値のうちの一方を失火判定値として選択する失火判定値選択手段を備え、失火判定値選択手段は、内燃機関の所定運転領域において所定失火発生状態のときに第一の失火判定値を選択し、所定失火発生状態でないときに第二の失火判定値を選択するようにしたものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
この場合、第一の失火判定値は、第二の失火判定値よりも大きい値に設定して正常燃焼時のイオン電流の最小値付近に設定できるため、第二の失火判定値よりも失火の検出感度が高い(失火有りと判定し易い)判定値となる。一方、第二の失火判定値は、第一の失火判定値よりも小さい値に設定して失火時のノイズの最大値付近に設定できるため、第一の失火判定値と比較して、着火を失火と誤判定し難い判定値となる。 In this case, the first misfire determination value can be set to a value larger than the second misfire determination value and set near the minimum value of the ion current during normal combustion. The detection value is high (it is easy to determine that there is a misfire). On the other hand, since the second misfire determination value can be set to a value smaller than the first misfire determination value and set near the maximum noise value at the time of misfire, the ignition is compared with the first misfire determination value. It becomes a judgment value that is difficult to misdetermine as misfire.
従って、本発明のように、内燃機関の所定運転領域において所定失火発生状態のときに第一の失火判定値を選択し、所定失火発生状態でないときに第二の失火判定値を選択するようにすれば、失火時の触媒温度上昇が大きい所定運転領域において、所定失火発生状態のとき(例えば連続着火回数が少ないとき)には、失火による触媒の過熱の可能性があると判断して、第一の失火判定値を選択することで、失火の検出感度を高くすることができ、失火を早期に検出して触媒過熱防止処理(燃料カット等)を早期に実施して、失火による触媒の過熱を効果的に防止することができる。一方、所定失火発生状態でないときには、失火による触媒の過熱の可能性がないと判断して、第二の失火判定値を選択することで、着火を失火と誤判定し難くして、第一の失火判定値よりも失火/着火の判定精度を高くすることができる。これにより、失火による触媒の過熱を効果的に防止しながら、失火/着火の判定精度を向上させることができる。 Accordingly, as in the present invention, the first misfire determination value is selected when the predetermined misfire occurrence state is set in the predetermined operation region of the internal combustion engine, and the second misfire determination value is selected when the predetermined misfire occurrence state is not set. Then, in a predetermined operation region where the catalyst temperature rise at the time of misfire is large, when a predetermined misfire occurs (for example, when the number of continuous ignitions is small), it is determined that there is a possibility that the catalyst may be overheated due to misfire. By selecting one misfire judgment value, it is possible to increase the misfire detection sensitivity, detect misfire early, and implement catalyst overheat prevention treatment (fuel cut, etc.) early to overheat the catalyst due to misfire. Can be effectively prevented. On the other hand, when it is not in the predetermined misfire occurrence state, it is determined that there is no possibility of overheating of the catalyst due to misfire, and by selecting the second misfire determination value, it is difficult to erroneously determine ignition as misfire. The misfire / ignition judgment accuracy can be made higher than the misfire judgment value. As a result, the misfire / ignition determination accuracy can be improved while effectively preventing overheating of the catalyst due to misfire.
この場合、請求項2のように、内燃機関の各気筒毎に所定失火発生状態であるか否かを判定して各気筒毎に失火判定値を選択するようにしても良い。このようにすれば、所定運転領域において一部の気筒が所定失火発生状態となったときに、その一部の気筒に対してのみ第一の失火判定値を選択して失火の検出感度を高くすることができ、所定失火発生状態ではない他の気筒に対しては第二の失火判定値を選択して失火/着火の判定精度を高い状態に維持することができる。これにより、失火による触媒過熱防止効果を高くするために失火の検出感度を高くする気筒(つまり失火/着火の判定精度を低くする気筒)を必要最小限に抑えることができる。 In this case, as in claim 2, it may be determined whether or not a predetermined misfire has occurred for each cylinder of the internal combustion engine, and a misfire determination value may be selected for each cylinder. In this way, when some cylinders are in a predetermined misfire occurrence state in the predetermined operation region, the first misfire determination value is selected only for the some cylinders to increase the misfire detection sensitivity. The second misfire determination value can be selected for other cylinders that are not in the predetermined misfire occurrence state, and the misfire / ignition determination accuracy can be maintained at a high level. This makes it possible to minimize the cylinders that increase the misfire detection sensitivity (that is, the cylinders that reduce the misfire / ignition determination accuracy) to increase the catalyst overheating prevention effect due to misfire.
ところで、内燃機関の低回転領域や低負荷領域では、排気温度が低く、排出ガス流量も少なくなるため、失火時の触媒温度上昇(未燃燃料の酸化反応)が少なくなり、失火による触媒の過熱の問題が発生しないことから、失火の検出感度が高い第一の失火判定値を選択する必要がない。しかも、低回転領域や低負荷領域では、燃焼時のイオン電流が小さくなるため、第二の失火判定値よりも大きい第一の失火判定値を選択すると、着火を失火と誤判定し易くなる。 By the way, in the low speed region and low load region of the internal combustion engine, the exhaust gas temperature is low and the exhaust gas flow rate is also small. Therefore, it is not necessary to select the first misfire determination value having high misfire detection sensitivity. In addition, since the ion current during combustion is small in the low rotation region and the low load region, if the first misfire determination value larger than the second misfire determination value is selected, it becomes easy to erroneously determine ignition as misfire.
これらの事情を考慮して、請求項3のように、内燃機関の低回転領域及び/又は低負荷領域で失火判定値を選択する処理を行わないようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の低回転領域や低負荷領域では、常に失火/着火の判定精度が高い第二の失火判定値に固定することが可能となり、失火/着火の判定精度を高くすることができる。 In consideration of these circumstances, the process of selecting the misfire determination value in the low rotation region and / or the low load region of the internal combustion engine as in claim 3 may be omitted. In this way, it is possible to always fix the second misfire determination value with high misfire / ignition determination accuracy in the low rotation region and low load region of the internal combustion engine, and to increase the misfire / ignition determination accuracy. be able to.
また、請求項4のように、所定失火発生状態であるか否かを連続着火回数及び/又は失火発生率に基づいて判定するようにしても良い。失火の発生状態によって連続着火回数や失火発生率が変化するため、連続着火回数や失火発生率を用いれば、失火発生状態を精度良く判定することができる。 Further, as in claim 4, whether or not a predetermined misfire occurrence state may be determined based on the number of consecutive ignitions and / or the misfire occurrence rate. Since the number of continuous ignitions and the rate of misfire are changed depending on the state of misfire, the state of misfire can be accurately determined by using the number of times of continuous ignition and the rate of misfire.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図1に基づいて点火制御系の回路構成を説明する。
点火コイル21の一次コイル22の一端はバッテリ23に接続され、該一次コイル22の他端は、イグナイタ24に内蔵されたパワートランジスタ25のコレクタに接続されている。二次コイル26の一端は点火プラグ27に接続され、該二次コイル26の他端は、2つのツェナーダイオード28,29を介してグランドに接続されている。
Hereinafter, an embodiment embodying the best mode for carrying out the present invention will be described.
First, the circuit configuration of the ignition control system will be described with reference to FIG.
One end of the
2つのツェナーダイオード28,29は互いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード28にコンデンサ30が並列に接続され、他方のツェナーダイオード29にイオン電流検出抵抗31が並列に接続されている。コンデンサ30とイオン電流検出抵抗31との間の電位Vinが抵抗32を介して反転増幅回路33の反転入力端子(−)に入力されて反転増幅され、この反転増幅回路33の出力電圧Vがイオン電流検出信号としてエンジン制御回路34に入力される。イオン電流検出回路35は、ツェナーダイオード28,29、コンデンサ30、イオン電流検出抵抗31、反転増幅回路33等から構成され、このイオン電流検出回路35とエンジン制御回路34とによってイオン電流検出装置(イオン電流検出手段)が構成されている。
The two Zener
エンジン運転中は、エンジン制御回路34からイグナイタ24に送信される点火信号の立ち上がり/立ち下がりでパワートランジスタ25がオン/オフする。パワートランジスタ25がオンすると、バッテリ23から一次コイル22に一次電流が流れ、その後、パワートランジスタ25がオフすると、一次コイル22の一次電流が遮断されて、二次コイル26に高電圧が電磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ27の電極36,37間に火花放電が発生する。この火花放電電流は、点火プラグ27の接地電極37から中心電極36へ流れ、二次コイル26を経てコンデンサ30に充電されると共に、ツェナーダイオード28,29を経てグランド側に流れる。コンデンサ30の充電後は、ツェナーダイオード28のツェナー電圧によって規制されるコンデンサ30の充電電圧を電源としてイオン電流検出回路35が駆動され、後述するようにしてイオン電流が検出される。
During engine operation, the
これに対して、イオン電流は、火花放電電流とは反対方向に流れる。つまり、点火終了後は、コンデンサ30の充電電圧によって点火プラグ27の電極36,37間に電圧が印加されるため、気筒内で混合気が燃焼する際に発生するイオンによって電極36,37間にイオン電流が流れるが、このイオン電流は、中心電極36から接地電極37へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗31を通ってコンデンサ30に流れる。この際、イオン電流検出抵抗31に流れるイオン電流の変化に応じて反転増幅回路33の入力電位Vinが変化し、反転増幅回路33の出力端子からイオン電流に応じた電圧Vがエンジン制御回路34に出力される。この反転増幅回路33の出力電圧Vからイオン電流が検出される。
On the other hand, the ionic current flows in the opposite direction to the spark discharge current. In other words, after ignition is finished, a voltage is applied between the
エンジン制御回路34は、マイクロコンピュータを主体として構成され、回転角検出センサ38(クランク角センサ)、負荷検出センサ39(吸入空気量検出センサ、吸気圧検出センサ)等により検出した運転状態に応じて燃料噴射制御や点火時期制御を行うと共に、イオン電流検出回路35の出力を利用して、各気筒毎に所定の燃焼イオン検出区間におけるイオン電流(例えばイオン電流のピーク値P)を検出して、その検出値を失火判定値と比較して失火の有無を判定する。
The
次に、イオン電流検出回路35で検出するイオン電流波形が、正常燃焼時とノイズ発生時にどのように変化するかを図2を用いて説明する。
Next, how the ion current waveform detected by the ion
図2(d)に示すように、点火コイル21の一次コイル22への通電開始直後(点火信号OFF→ON切換直後)に、短い時間幅のパルス状のノイズ電流が誘起され、点火直後(点火信号ON→OFF切換直後)に、点火コイル21の二次側の残留磁気エネルギによってLC共振が発生し、その後、正常燃焼時には燃焼により発生したイオン(以下「燃焼イオン」という)の電流波形が現れる。本実施例では、各気筒毎にLC共振後に現れる燃焼イオンのピーク値Pを検出して、その検出値を失火判定値と比較して失火の有無を判定する。
As shown in FIG. 2 (d), immediately after the start of energization of the
一方、点火プラグ27のガイシ部に帯電した電荷により発生するノイズには、図2(e)に示すように、筒内圧力が低下してから間欠的に発生するスパイクノイズがあるが、その他、点火直後の筒内圧力が高い時期に連続的に発生する連続コロナ放電ノイズもある。 On the other hand, as shown in FIG. 2 (e), the noise generated by the electric charge charged in the insulator portion of the spark plug 27 includes spike noise that occurs intermittently after the in-cylinder pressure decreases, There is also a continuous corona discharge noise that occurs continuously when the cylinder pressure immediately after ignition is high.
ところで、失火が発生すると、排気通路に未燃燃料が排出されるため、エンジンの運転状態によっては、排気熱で未燃燃料の酸化反応が促進されて、排気通路中の触媒が過熱状態となって損傷してしまう可能性がある。このような失火による触媒の過熱を未然に防止するためには、失火の検出感度を高くする(失火判定値を大きくして失火有りと判定し易くする)ことが望まれる。しかし、エンジンの運転状態によっては、失火が発生しても、未燃燃料の酸化反応が促進されず(例えば排気温度が低い場合や酸素濃度が低い場合)、触媒が過熱状態にならないため、エンジンの運転状態を問わず、常に失火の検出感度を高くしたのでは、失火による触媒の過熱が発生しない運転状態のときに、着火を失火と誤判定し易くなる弊害が発生する。 By the way, when misfire occurs, unburned fuel is discharged into the exhaust passage. Depending on the operating state of the engine, the oxidation reaction of unburned fuel is promoted by exhaust heat, and the catalyst in the exhaust passage becomes overheated. May be damaged. In order to prevent overheating of the catalyst due to such misfire, it is desirable to increase the misfire detection sensitivity (by increasing the misfire determination value so that it can be easily determined that misfire has occurred). However, depending on the operating condition of the engine, even if misfire occurs, the oxidation reaction of unburned fuel is not accelerated (for example, when the exhaust temperature is low or the oxygen concentration is low), and the catalyst does not become overheated. If the misfire detection sensitivity is always increased regardless of the operating state, there is a problem in that it is easy to erroneously determine that ignition is misfired in an operating state in which catalyst overheating due to misfire does not occur.
この対策として、本実施例では、各気筒毎にイオン電流のピーク値P(#i)を失火判定値Vth(#i)と比較して失火の有無を判定する際に、図3に示すように、各気筒毎にエンジン運転状態や失火発生状態に基づいて第一の失火判定値Vth1 と第二の失火判定値Vth2 のうちの一方を失火判定値Vth(#i)として選択するようにしている。尚、(#i)は気筒番号である。 As a countermeasure against this, in this embodiment, the peak value P (#i) of the ionic current is compared with the misfire determination value Vth (#i) for each cylinder as shown in FIG. Further, one of the first misfire determination value Vth1 and the second misfire determination value Vth2 is selected as the misfire determination value Vth (#i) based on the engine operating state and the misfire occurrence state for each cylinder. Yes. (#I) is a cylinder number.
この場合、第一の失火判定値Vth1 は、第二の失火判定値Vth2 よりも大きい値で且つ正常燃焼時のイオン電流の最小値付近に設定されている。これにより、第一の失火判定値Vth1 は、第二の失火判定値Vth2 よりも失火の検出感度が高い(失火有りと判定し易い)判定値となり、不安定燃焼サイクルを失火として検出できる判定値となる。この第一の失火判定値Vth1 を選択することで、失火の検出感度を高くすることができ、失火を早期に検出して触媒過熱防止処理(燃料カット等)を早期に実施することができる。 In this case, the first misfire determination value Vth1 is set to a value larger than the second misfire determination value Vth2 and near the minimum value of the ion current during normal combustion. As a result, the first misfire determination value Vth1 becomes a determination value with higher misfire detection sensitivity than the second misfire determination value Vth2 (it is easy to determine that there is misfire), and a determination value that can detect an unstable combustion cycle as misfire. It becomes. By selecting the first misfire determination value Vth1, the misfire detection sensitivity can be increased, and the misfire can be detected at an early stage to perform the catalyst overheat prevention process (fuel cut or the like) at an early stage.
一方、第二の失火判定値Vth2 は、第一の失火判定値Vth1 よりも小さい値で且つエンジン故障等よる完全失火時のノイズの最大値付近に設定されている。これにより、第二の失火判定値Vth2 は、第一の失火判定値Vth1 と比較して、着火を失火と誤判定し難くなり、エンジン故障等よる完全失火を精度良く検出できる判定値となる。この第二の失火判定値Vth2 を選択することで、第一の失火判定値Vth1 よりも失火/着火の判定精度を高くすることができる。 On the other hand, the second misfire determination value Vth2 is set to a value smaller than the first misfire determination value Vth1 and near the maximum value of noise at the time of complete misfire due to engine failure or the like. As a result, the second misfire determination value Vth2 is less likely to be erroneously determined as ignition misfire, compared to the first misfire determination value Vth1, and becomes a determination value that can accurately detect complete misfire due to engine failure or the like. By selecting the second misfire determination value Vth2, the misfire / ignition determination accuracy can be made higher than the first misfire determination value Vth1.
各気筒の失火判定値Vth(#i)を設定する場合には、まず、エンジン運転状態(エンジン回転速度と負荷率)が領域A〜C(図4参照)のいずれであるかを判定する。
ここで、領域Aは、失火時の触媒温度上昇が小さい領域(例えば低回転領域及び低負荷領域)に設定されている。また、領域Bは、失火時の触媒温度上昇が大きい領域(例えば中回転且つ中高負荷領域)に設定されている。更に、領域Cは、失火時の触媒温度上昇が最も大きい領域(例えば高回転領域)に設定されている。尚、本実施例では、領域Bが特許請求の範囲でいう所定運転領域に相当する。
When setting the misfire determination value Vth (#i) for each cylinder, first, it is determined whether the engine operating state (engine speed and load factor) is in any of the areas A to C (see FIG. 4).
Here, the region A is set to a region where the catalyst temperature rise during a misfire is small (for example, a low rotation region and a low load region). Further, the region B is set to a region where the catalyst temperature rise during a misfire is large (for example, a medium rotation and medium and high load region). Furthermore, the region C is set to a region (for example, a high rotation region) in which the catalyst temperature rise during a misfire is the largest. In the present embodiment, the region B corresponds to a predetermined operation region referred to in the claims.
エンジン運転状態が領域Aの場合には、失火時の触媒温度上昇が小さく、失火による触媒の過熱の可能性がほとんどないため、失火の検出感度が高い第一の失火判定値Vth1 を選択する必要がない。しかも、領域A(低回転領域や低負荷領域)では、燃焼時のイオン電流が小さくなる傾向があるため、第二の失火判定値Vth2 よりも大きい第一の失火判定値Vth1 を選択すると、着火を失火と誤判定し易くなる。 When the engine operating state is region A, the catalyst temperature rise at the time of misfire is small, and there is almost no possibility of catalyst overheating due to misfire. Therefore, it is necessary to select the first misfire determination value Vth1 with high misfire detection sensitivity. There is no. In addition, in the region A (low rotation region or low load region), the ion current during combustion tends to be small. Therefore, if the first misfire determination value Vth1 larger than the second misfire determination value Vth2 is selected, ignition occurs. Is easily misidentified as misfire.
このような事情を考慮して、エンジン運転状態が領域A(失火時の触媒温度上昇が小さい領域)の場合には、図3(a)に示すように、失火判定値を選択する処理を禁止して、各気筒の失火判定値Vth(#i)を第二の失火判定値Vth2 に固定して、失火/着火の判定精度を高くする。
Vth(#i)=Vth2
In consideration of such circumstances, when the engine operating state is region A (region where the catalyst temperature rise during misfire is small), as shown in FIG. 3A, the process of selecting the misfire determination value is prohibited. Then, the misfire determination value Vth (#i) of each cylinder is fixed to the second misfire determination value Vth2 to increase the misfire / ignition determination accuracy.
Vth (#i) = Vth2
また、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)の場合には、各気筒毎に失火頻度の高い状態(所定失火状態)であるか否かを、連続着火回数L(#i)が所定値K(例えば10)よりも小さいか否かによって判定する。 Further, when the engine operating state is the region B (region where the catalyst temperature rise at the time of misfiring is large), it is determined whether or not each cylinder has a high misfiring frequency (predetermined misfiring state). It is determined by whether #i) is smaller than a predetermined value K (for example, 10).
その結果、図3(b)に示すように、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)で連続着火回数L(#i)が所定値K以上の場合には、燃焼悪化が軽微で失火頻度の低い状態であるため、失火による触媒の過熱の可能性がないと判断して、第二の失火判定値Vth2 を選択し、当該気筒の失火判定値Vth(#i)を第二の失火判定値Vth2 に設定して、失火/着火の判定精度を高くする。
Vth(#i)=Vth2
As a result, as shown in FIG. 3B, when the engine operating state is the region B (the region where the catalyst temperature rises greatly at the time of misfire) and the continuous ignition count L (#i) is equal to or greater than a predetermined value K, combustion Since the deterioration is slight and the misfire frequency is low, it is determined that there is no possibility of catalyst overheating due to misfire, the second misfire judgment value Vth2 is selected, and the misfire judgment value Vth (#i) of the relevant cylinder is selected. Is set to the second misfire determination value Vth2 to increase the misfire / ignition determination accuracy.
Vth (#i) = Vth2
一方、図3(c)に示すように、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)で連続着火回数L(#i)が所定値Kよりも小さい場合には、燃焼悪化がひどくて失火頻度が高い状態であるため、失火による触媒の過熱の可能性があると判断して第一の失火判定値Vth1 を選択し、当該気筒の失火判定値Vth(#i)を第一の失火判定値Vth1 に設定して、失火の検出感度を高くする。
Vth(#i)=Vth1
On the other hand, as shown in FIG. 3C, when the engine operating state is the region B (the region where the catalyst temperature rise during misfire is large) and the number of times of continuous ignition L (#i) is smaller than a predetermined value K, combustion Since the deterioration is severe and the misfire frequency is high, it is judged that there is a possibility of catalyst overheating due to misfire, the first misfire judgment value Vth1 is selected, and the misfire judgment value Vth (#i) of the cylinder concerned is selected. The first misfire determination value Vth1 is set to increase the misfire detection sensitivity.
Vth (#i) = Vth1
その後、エンジン運転状態が領域Bで連続着火回数L(#i)が所定値K以上になったときには、失火による触媒の過熱の可能性がないと判断して、第二の失火判定値Vth2 を選択し、当該気筒の失火判定値Vth(#i)を第二の失火判定値Vth2 に戻す。 After that, when the engine operation state is the region B and the number of continuous ignitions L (#i) is equal to or greater than the predetermined value K, it is determined that there is no possibility of catalyst overheating due to misfire, and the second misfire determination value Vth2 is set. The selected misfire determination value Vth (#i) is returned to the second misfire determination value Vth2.
また、エンジン運転状態が領域Cの場合には、失火時の触媒温度上昇が最も大きく、失火による触媒の過熱の可能性が高いため、失火の検出感度が高い第一の失火判定値Vth1 を選択することが望ましい。しかも、領域C(高回転領域)では、燃焼時のイオン電流が大きくなる傾向があるため、第二の失火判定値Vth2 より大きい第一の失火判定値Vth1 を選択しても、着火を失火と誤判定し難くなる。 In addition, when the engine operating state is region C, the catalyst temperature rise at the time of misfire is greatest, and the possibility of catalyst overheating due to misfire is high, so the first misfire detection value Vth1 with high misfire detection sensitivity is selected. It is desirable to do. In addition, in region C (high rotation region), the ionic current at the time of combustion tends to increase. Therefore, even if the first misfire determination value Vth1 larger than the second misfire determination value Vth2 is selected, the ignition is misfired. It becomes difficult to make a mistake.
このような事情を考慮して、エンジン運転状態が領域C(失火時の触媒温度上昇が最も大きい領域)の場合には、図3(d)に示すように、失火判定値を選択する処理を禁止して、各気筒の失火判定値Vth(#i)を第一の失火判定値Vth1 に固定して、失火の検出感度を高くする。
Vth(#i)=Vth1
In consideration of such circumstances, when the engine operating state is in the region C (region where the catalyst temperature rise during the misfire is the largest), as shown in FIG. Forbidden, the misfire determination value Vth (#i) of each cylinder is fixed to the first misfire determination value Vth1, and the misfire detection sensitivity is increased.
Vth (#i) = Vth1
以上説明した本実施例の失火判定値の設定と失火判定は、エンジン制御回路34によって図5及び図6のルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
The setting of the misfire determination value and the misfire determination of the present embodiment described above are executed by the
[失火判定ルーチン]
図5及び図6に示す失火判定ルーチンは、エンジン運転中に各気筒毎に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、回転角検出センサ38、負荷検出センサ39等の出力信号に基づいてエンジン回転速度、負荷率等のエンジン運転状態を検出する。この後、ステップ102に進み、イオン電流検出回路35で検出したイオン電流検出値I(#i)を読み込んだ後、ステップ103に進み、所定の燃焼イオン検出区間のイオン電流ピーク値P(#i)を検出する。
[Misfire detection routine]
The misfire determination routine shown in FIGS. 5 and 6 is executed at a predetermined cycle for each cylinder during engine operation. When this routine is started, first, in
この後、ステップ104に進み、現在のエンジン運転状態(エンジン回転速度と負荷率)が領域Bであるか否かを判定する。図4に示すように、領域Bは、失火時の触媒温度上昇が大きい領域であり、中回転且つ中高負荷領域(エンジン回転速度が所定値αから所定値βまでの範囲内で且つ負荷率が所定値γ以上の領域)に設定されている。 Thereafter, the routine proceeds to step 104 where it is determined whether or not the current engine operating state (engine speed and load factor) is in the region B. As shown in FIG. 4, the region B is a region where the catalyst temperature rises greatly in the event of a misfire, and is a medium rotation and medium and high load region (the engine rotation speed is within a range from a predetermined value α to a predetermined value β and the load factor is The area is set to a predetermined value γ or more.
このステップ104で、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)であると判定された場合には、ステップ105に進み、各気筒毎に失火頻度の高い状態であるか否かを、連続着火回数L(#i)が所定値K(例えば10)よりも小さいか否かによって判定する。
If it is determined in
その結果、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)で連続着火回数L(#i)が所定値K以上であると判定された場合には、燃焼悪化が軽微で失火頻度の少ない状態であるため、失火による触媒の過熱が発生しないと判断して、ステップ106に進み、第二の失火判定値Vth2 を選択し、当該気筒の失火判定値Vth(#i)を第二の失火判定値Vth2 に設定して、失火/着火の判定精度を高くする。
Vth(#i)=Vth2
As a result, when it is determined that the engine operation state is the region B (the region where the catalyst temperature rises greatly at the time of misfiring) is large and the number of consecutive ignitions L (#i) is equal to or greater than the predetermined value K, the combustion deterioration is slight and the misfire is Since the frequency is low, it is determined that the catalyst is not overheated due to misfire, and the process proceeds to step 106, where the second misfire determination value Vth2 is selected, and the misfire determination value Vth (#i) of the cylinder is set to the first. The second misfire determination value Vth2 is set to increase the misfire / ignition determination accuracy.
Vth (#i) = Vth2
一方、上記ステップ105で、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)で連続着火回数L(#i)が所定値Kよりも小さいと判定された場合には、燃焼悪化がひどくて失火頻度の高い状態であるため、失火による触媒の過熱の可能性があると判断して、ステップ107に進み、第一の失火判定値Vth1 を選択し、当該気筒の失火判定値Vth(#i)を第一の失火判定値Vth1 に設定して、失火の検出感度を高くする。
Vth(#i)=Vth1
On the other hand, if it is determined in
Vth (#i) = Vth1
これに対して、上記ステップ104で、エンジン運転状態が領域Bではない(領域A又は領域Cである)と判定された場合には、ステップ108に進み、図4の失火判定値のマップを参照して、現在のエンジン運転状態に応じた失火判定値Vth(#i)を設定する。図4に示すように、領域Aは、失火時の触媒温度上昇が小さい領域であり、低回転領域及び低負荷領域(エンジン回転速度が所定値αよりも低い領域及びエンジン回転速度が所定値β以下の範囲内で負荷率が所定値γよりも低い領域)に設定されている。一方、領域Cは、失火時の触媒温度上昇が最も大きい領域であり、高回転領域(エンジン回転速度が所定値βよりも高い領域)に設定されている。
On the other hand, if it is determined in
図4の失火判定値のマップは、エンジン運転状態が領域A(失火時の触媒温度上昇が小さい領域)の場合には、失火判定値を選択する処理を禁止して、失火判定値Vth(#i)を第二の失火判定値Vth2 に固定して失火の検出感度を高くし、エンジン運転状態が領域C(失火時の触媒温度上昇が最も大きい領域)の場合には、失火判定値Vth(#i)を第一の失火判定値Vth1 に固定して失火の検出感度を高くするように設定されている。
これらのステップ104〜108の処理が特許請求の範囲でいう失火判定値選択手段としての役割を果たす。
The map of misfire determination values in FIG. 4 shows that when the engine operating state is region A (region where the catalyst temperature rise during misfire is small), the process of selecting the misfire determination value is prohibited and the misfire determination value Vth (# i) is fixed to the second misfire judgment value Vth2 to increase the misfire detection sensitivity. When the engine operating state is in the region C (the region where the catalyst temperature rises at the time of misfire is the largest), the misfire judgment value Vth ( #i) is fixed to the first misfire determination value Vth1, and the misfire detection sensitivity is set high.
The processing in these
この後、ステップ109に進み、イオン電流ピーク値P(#i)が失火判定値Vth(#i)よりも大きいか否かを判定する。その結果、イオン電流ピーク値P(#i)が失火判定値Vth(#i)よりも大きいと判定された場合には、着火と判断して、ステップ110に進み、当該気筒の失火フラグをOFFにセットした後、ステップ111に進み、当該気筒の連続着火回数L(#i)を「1」だけカウントアップする。 Thereafter, the routine proceeds to step 109, where it is determined whether or not the ion current peak value P (#i) is larger than the misfire determination value Vth (#i). As a result, if it is determined that the ionic current peak value P (#i) is greater than the misfire determination value Vth (#i), it is determined that ignition has occurred and the routine proceeds to step 110 where the misfire flag of the cylinder is turned off. Then, the routine proceeds to step 111 where the number of consecutive ignitions L (#i) of the cylinder is incremented by “1”.
これに対して、上記ステップ109で、イオン電流ピーク値(#i)が失火判定値Vth(#i)以下であると判定された場合には、失火と判断して、ステップ112に進み、当該気筒の失火フラグをONにセットした後、ステップ113に進み、当該気筒の連続着火回数L(#i)を「0」にリセットする。
On the other hand, when it is determined in
この後、図6のステップ114に進み、所定点火回数(例えば1000点火)における全気筒の失火率を次式により算出する。
失火率=(失火回数/点火回数)×100 [%]
Thereafter, the process proceeds to step 114 in FIG. 6, and the misfire rate of all cylinders at a predetermined number of ignitions (for example, 1000 ignitions) is calculated by the following equation.
Misfire rate = (number of misfires / number of ignitions) x 100 [%]
この後、ステップ115に進み、失火率が所定値C1 (例えば3%)よりも大きいか否かを判定し、失火率が所定値C1 よりも大きければ、ステップ116に進み、失火故障有りと判定する。 Thereafter, the process proceeds to step 115, where it is determined whether or not the misfire rate is greater than a predetermined value C1 (eg, 3%). If the misfire rate is greater than the predetermined value C1, the process proceeds to step 116 where it is determined that there is a misfire failure. To do.
この後、ステップ117に進み、失火率が所定値C2 (C2 >C1 ,C2 =例えば25%)よりも大きいか否かを判定し、失火率が所定値C2 よりも大きければ、ステップ118に進み、触媒過熱防止処理(例えば燃料カット等)を実行する。 Thereafter, the process proceeds to step 117, where it is determined whether or not the misfire rate is larger than a predetermined value C2 (C2> C1, C2 = 25%, for example). If the misfire rate is larger than the predetermined value C2, the process proceeds to step 118. Then, a catalyst overheat prevention process (for example, fuel cut or the like) is executed.
以上説明した本実施例では、正常燃焼時のイオン電流の最小値付近に第一の失火判定値Vth1 を設定すると共に、エンジン故障等よる完全失火時のノイズの最大値付近に、第一の失火判定値Vth1 よりも小さい第二の失火判定値Vth2 設定し、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)で失火頻度の低い状態の場合には、失火による触媒の過熱が発生しないと判断して、失火判定値Vth(#i)として、小さい方の第二の失火判定値Vth2 を選択するようにしたので、失火/着火の判定精度を高くすることができる。一方、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)で失火頻度の高い状態の場合には、失火による触媒の過熱の可能性があると判断して、失火判定値Vth(#i)として、大きい方の第一の失火判定値Vth1 を選択するようにしたので、失火の検出感度を高くすることができ、失火を早期に検出して触媒過熱防止処理(燃料カット等)を早期に実施することができる。 In the present embodiment described above, the first misfire determination value Vth1 is set near the minimum value of the ion current during normal combustion, and the first misfire is set near the maximum noise value during complete misfire due to engine failure or the like. When the second misfire judgment value Vth2 smaller than the judgment value Vth1 is set, and the engine operating state is in the region B (the region where the catalyst temperature rises greatly during misfire) is low, the catalyst is overheated due to misfire. Since it is determined that no occurrence occurs, the smaller second misfire determination value Vth2 is selected as the misfire determination value Vth (#i), so that the misfire / ignition determination accuracy can be increased. On the other hand, if the engine operating state is a region B (region where the catalyst temperature rise during misfire is large) and the misfire frequency is high, it is determined that the catalyst may be overheated due to misfire, and the misfire determination value Vth ( As #i), the larger first misfire judgment value Vth1 is selected, so that the misfire detection sensitivity can be increased, and misfire is detected early to prevent overheating of the catalyst (fuel cut, etc.) Can be implemented early.
また、エンジン運転状態が領域A(失火時の触媒温度上昇が小さい領域)の場合に、失火による触媒の過熱が発生しないと判断して、失火判定値Vth(#i)を小さい方の第二の失火判定値Vth2 に固定するようにしたので、失火/着火の判定精度を高くすることができる。一方、エンジン運転状態が領域C(失火時の触媒温度上昇が最も大きい領域)の場合に、失火による触媒の過熱の可能性が高いと判断して、失火判定値Vth(#i)を大きい方の第一の失火判定値Vth1 に固定するようにしたので、失火の検出感度を高くすることができ、失火を早期に検出して触媒過熱防止処理(燃料カット等)を早期に実施することができる。 Further, when the engine operating state is region A (region in which the catalyst temperature rise at the time of misfire is small), it is determined that the catalyst is not overheated due to misfire, and the misfire determination value Vth (#i) is set to the smaller second value. Since the misfire determination value Vth2 is fixed, the misfire / ignition determination accuracy can be increased. On the other hand, when the engine operating state is region C (region where the catalyst temperature rise during misfire is greatest), it is determined that there is a high possibility of catalyst overheating due to misfire, and the misfire determination value Vth (#i) is larger Since the first misfire determination value Vth1 is fixed, the misfire detection sensitivity can be increased, and the misfire can be detected early and the catalyst overheat prevention processing (fuel cut, etc.) can be performed early. it can.
これらの処理により、失火による触媒の過熱を効果的に防止しながら、失火/着火の判定精度を向上させることができる。 By these processes, it is possible to improve the misfire / ignition determination accuracy while effectively preventing overheating of the catalyst due to misfire.
更に、本実施例では、エンジン運転状態が領域B(失火時の触媒温度上昇が大きい領域)の場合に、各気筒毎に所定失火発生状態(失火頻度の高い状態)であるか否かを判定して各気筒毎に失火判定値を選択するようにしたので、一部の気筒が所定失火発生状態となったときに、その一部の気筒に対してのみ大きい方の第一の失火判定値Vth1 を選択して失火の検出感度を高くすることができ、所定失火発生状態ではない他の気筒に対しては、小さい方の第二の失火判定値Vth2 を選択して失火/着火の判定精度を高い状態に維持することができる。これにより、失火による触媒過熱防止効果を高くするために失火の検出感度を高くする気筒(つまり失火/着火の判定精度を低くする気筒)を必要最小限に抑えることができる。 Further, in this embodiment, when the engine operating state is the region B (region where the catalyst temperature rise during a misfire is large), it is determined whether or not a predetermined misfire occurrence state (a state where the misfire frequency is high) for each cylinder. Since the misfire determination value is selected for each cylinder, when some of the cylinders are in a predetermined misfire occurrence state, the larger first misfire determination value for only that part of the cylinders The misfire detection sensitivity can be increased by selecting Vth1. For other cylinders that are not in a predetermined misfire occurrence state, the smaller second misfire determination value Vth2 is selected to determine the misfire / ignition determination accuracy. Can be maintained in a high state. This makes it possible to minimize the cylinders that increase the misfire detection sensitivity (that is, the cylinders that reduce the misfire / ignition determination accuracy) to increase the catalyst overheating prevention effect due to misfire.
しかしながら、本発明は、各気筒毎に失火判定値を選択する構成に限定されず、全気筒で同一の失火判定値を選択するようにしても良い。 However, the present invention is not limited to the configuration in which the misfire determination value is selected for each cylinder, and the same misfire determination value may be selected for all cylinders.
また、上記実施例では、エンジン運転状態が領域C(失火時の触媒温度上昇が最も大きい領域)の場合に、失火判定値Vthを第一の失火判定値Vth1 に固定するようにしたが、エンジン運転状態が領域Cで所定失火発生状態(失火頻度の高い状態)の場合に、失火判定値Vthとして大きい方の第一の失火判定値Vth1 を選択し、エンジン運転状態が領域Cで所定失火発生状態ではない場合に、失火判定値Vthとして小さい方の第二の失火判定値Vth2 を選択するようにしても良い。 In the above embodiment, the misfire determination value Vth is fixed to the first misfire determination value Vth1 when the engine operating state is the region C (region where the catalyst temperature rise during the misfire is greatest). When the operation state is a predetermined misfire occurrence state in the region C (a state with a high misfire frequency), the larger first misfire determination value Vth1 is selected as the misfire determination value Vth, and the predetermined misfire occurrence occurs in the region C. If not, the smaller second misfire determination value Vth2 may be selected as the misfire determination value Vth.
また、上記実施例では、所定失火発生状態であるか否かを連続着火回数に基づいて判定するようにしたが、連続失火回数や失火発生率に基づいて所定失火発生状態であるか否かを判定するようにしても良い。 In the above embodiment, whether or not the predetermined misfire occurrence state is determined based on the number of consecutive ignitions, but whether or not the predetermined misfire occurrence state is determined based on the number of continuous misfires and the misfire occurrence rate. It may be determined.
また、上記実施例では、所定運転領域において所定失火発生状態であるか否かによって失火判定値を選択的に切り換えるようにしたが、所定運転領域においてイオン電流検出値の出力分布が正常燃焼分布であるか否かによって失火判定値を選択的に切り換えるようにしても良い。 In the above embodiment, the misfire determination value is selectively switched depending on whether or not a predetermined misfire has occurred in the predetermined operation region, but the output distribution of the ion current detection value in the predetermined operation region is a normal combustion distribution. The misfire determination value may be selectively switched depending on whether or not there is.
また、上記実施例では、正常燃焼時のイオン電流の最小値付近に第一の失火判定値Vth1 を設定するようにしたが、エンジントルク変動が限界状態の燃焼時のイオン電流の最小値付近に第一の失火判定値Vth1 を設定するようにしても良い。 In the above embodiment, the first misfire determination value Vth1 is set in the vicinity of the minimum value of the ionic current at the time of normal combustion. However, the engine torque fluctuation is near the minimum value of the ionic current at the time of combustion in the limit state. The first misfire determination value Vth1 may be set.
また、上記実施例では、イオン電流ピーク値Pを失火判定値と比較して失火の有無を判定する失火判定に本発明を適用したが、イオン電流ピーク値Pに代えて、イオン電流積分値Q、イオン電流出力時間T等の他のパラメータを失火判定値と比較して失火の有無を判定する失火判定に本発明を適用しても良い。 In the above embodiment, the present invention is applied to the misfire determination in which the ion current peak value P is compared with the misfire determination value to determine the presence or absence of misfire, but instead of the ion current peak value P, the ion current integrated value Q The present invention may be applied to misfire determination in which other parameters such as the ion current output time T are compared with the misfire determination value to determine the presence or absence of misfire.
21…点火コイル、22…一次コイル、23…バッテリ、24…イグナイタ、25…パワートランジスタ、26…二次コイル、27…点火プラグ、31…イオン電流検出抵抗、33…反転増幅回路、34…エンジン制御回路(失火判定値選択手段)、35…イオン電流検出回路(イオン電流検出手段)、36…中心電極、37…接地電極
DESCRIPTION OF
Claims (4)
正常燃焼時のイオン電流の最小値に基づいて設定された第一の失火判定値と、失火時のノイズの最大値に基づいて前記第一の失火判定値よりも小さい値に設定された第二の失火判定値のうちの一方を前記失火判定値として選択する失火判定値選択手段を備え、
前記失火判定値選択手段は、内燃機関の所定運転領域において所定失火発生状態のときに前記第一の失火判定値を選択し、前記所定失火発生状態でないときに前記第二の失火判定値を選択することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。 Ion current detection means for detecting ion current generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine through the electrode of the spark plug, and comparing the ion current detection value of the ion current detection means with the misfire determination value In the misfire detection device for an internal combustion engine that determines the presence or absence of misfire,
The first misfire determination value set based on the minimum value of the ion current during normal combustion and the second set to a value smaller than the first misfire determination value based on the maximum noise value during misfire A misfire determination value selecting means for selecting one of the misfire determination values as the misfire determination value,
The misfire determination value selection means selects the first misfire determination value when a predetermined misfire has occurred in a predetermined operation region of the internal combustion engine, and selects the second misfire determination value when not in the predetermined misfire occurrence state. A misfire detection apparatus for an internal combustion engine, characterized in that:
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