JP2016113944A

JP2016113944A - 内燃機関の失火診断装置

Info

Publication number: JP2016113944A
Application number: JP2014252561A
Authority: JP
Inventors: 星二橋本; Seiji Hashimoto; 鈴木　秀幸; Hideyuki Suzuki; 秀幸鈴木; 高橋　明生; Akio Takahashi; 明生高橋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-15
Also published as: JP6413732B2

Abstract

【課題】失火パラメータが不用意に小さくなることによる失火診断の誤診の発生を抑制し、失火診断の信頼性を向上する。
【解決手段】燃焼行程で発生するトルクに応じて変動する失火パラメータＭＩＳＣを検出する。この失火パラメータが所定のしきい値Ｔｈ以下の場合に、内燃機関の失火と判定する。内燃機関の全運転点において、失火パラメータがしきい値Ｔｈを超えるように、車両特性を設定する。例えば、フライホイールのダンパーの剛性を所定値Ｑ１よりも低い範囲Ｒ１内で設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の失火を診断可能な失火診断装置に関する。

内燃機関の失火が生じると、機関出力や安定性が低下するとともに、排気エミッションが悪化することから、従来より、内燃機関の失火を診断する装置が提案されている。このような内燃機関の失火診断装置の一例が例えば特許文献１に記載されている。この装置では、内燃機関の燃焼行程で発生するトルクによって、燃焼が行なわれている場合には、圧縮上死点近傍と、その位置より９０°進角した位置と、の間で機関回転速度にある程度の差が生じることから、その差（つまり、回転変動）が所定のしきい値以下となると、失火と判定している。上記のしきい値は動力伝達系の慣性モーメントに応じて設定されている。

特開平１０−３３１７０７号公報

しかしながら、失火以外の要因によって、失火の診断に用いる失火パラメータとしての内燃機関の回転変動が小さくなると、失火ではないのに失火と誤認されるおそれがある。このような要因の一例として、近年、運転性の要求からフライホイールに設けられるダンパーの剛性を大きくしたものが増えてきているが、このようにダンパーの剛性を大きくした場合、内燃機関の回転変動が小さくなり、この回転変動が失火診断のしきい値以下となって、誤診を招くおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の失火判定の誤診を抑制し、診断精度を向上することを目的としている。

そこで本発明は、燃焼行程で発生するトルクに応じて変動する失火パラメータを検出する失火パラメータ検出手段と、上記失火パラメータが所定のしきい値以下の場合に、内燃機関の失火と判定する失火判定手段と、を有する内燃機関の失火診断装置において、内燃機関の全運転点において、上記失火パラメータが上記しきい値を超えるように、車両特性が設定されていることを特徴としている。

上記失火パラメータは、典型的には、車両回転系の共振による減衰域の収縮点における内燃機関の回転変動の最小値である。

本発明によれば、内燃機関の運転中に、失火パラメータが失火以外の要因で不用意に失火診断のしきい値以下となることがないので、失火の誤診を抑制し、失火診断の信頼性を向上することができる。

本発明の一実施例に係る内燃機関の失火診断装置を示す構成図。機関回転数と失火パラメータＭＩＳＣとフライホイールのダンパーの剛性との関係を示す特性図。フライホイールのダンパーの剛性と失火パラメータＭＩＳＣとの関係を示す特性図。ドライブシャフトの剛性と失火パラメータＭＩＳＣとの関係を示す特性図。ドライブシャフトの減衰係数と失火パラメータＭＩＳＣとの関係を示す特性図。モータのイナーシャと失火パラメータＭＩＳＣとの関係を示す特性図。内燃機関のイナーシャと失火パラメータＭＩＳＣとの関係を示す特性図。

以下、図示実施例により本発明を説明する。図１は、本発明による失火診断装置の一実施例を示す構成図である。この失火診断装置１０は、内燃機関１１のクランクシャフト１２に固定されるフライホイール１３と、磁気ピックアップセンサ１４と、クランク角センサ１５と、ＥＣＭ２０と、を有している。

フライホイール１３は、メインフライホイール１３ａと、サブフライホイール１３ｂとを有するデュアルマスタイプのフライホイールである。メインフライホイール１３ａは、内燃機関１１のクランクシャフト１２に固定されている。サブフライホイール１３ｂは、バネ１３ｃを介してメインフライホイール１３ａに連結されており、クランクシャフト１２に対しては固定されない構造となっている。これらのサブフライホイール１３ｂ及びバネ１３ｃが、内燃機関１１の振動を減衰するダンパーとして機能する。フライホイール１３の周囲には、リングギア１６が設けられている。

磁気ピックアップセンサ１４は、リングギア１６の回転角度を検出する。磁気ピックアップセンサ１４は、その検出信号をＥＣＭ２０に出力する。クランク角センサ１５は、カム軸の回転角度を検出する。クランク角センサ１５は、その検出信号（ＲＥＦ信号）をＥＣＭ２０に出力する。

ＥＣＭ２０は、各種の機関制御処理を記憶及び実行する機能を有しており、波形整形回路２１と、位相検出回路２２と、タイマー２３と、失火診断部２４と、を有している。波形整形回路２１は、磁気ピックアップセンサ１４のリングギア信号に基づいて、信号波形を整形する。位相検出回路２２は、その整形されたリングギア信号及びクランク角センサ１５のＲＥＦ信号に基づいて、位相を検出する。

タイマー２３は、その位相信号及び波形整形回路２１で整形されたリングギア信号に基づいて、内燃機関が規定角度を回転するのに要した時間ＴＩＮＴを検出する。具体的には、燃焼トルクにより内燃機関が加速される圧縮上死点近傍の規定角度を回転するのに要した時間ＴＩＮＴ（回転速度）と、この圧縮上死点近傍よりも例えば９０度進角した位置での規定角度を回転するのに要した時間ＴＩＮＴ（回転速度）と、の差に基づいて、失火パラメータＭＩＳＣとしての内燃機関の回転変動、より詳しくは車両回転系の共振による減衰域の収縮点における内燃機関の回転変動の最小値を求める。これらの波形整形回路２１，位相検出回路２２及びタイマー２３が、燃焼行程で発生するトルクに応じて変動する失火パラメータＭＩＳＣを検出する失火パラメータ検出手段を構成している。

失火診断部２４は、失火パラメータＭＩＳＣに基づいて失火したか否かを判定する。具体的には、燃焼が発生している場合、失火パラメータＭＩＳＣがある程度大きな値となることから、この失火パラメータＭＩＳＣが、予め設定された所定のしきい値Ｔｈを超えていれば、失火しておらず、しきい値Ｔｈ以下であれば失火と判定する。この失火診断部２４が、内燃機関の失火を判定する失火判定手段を構成している。

そして本実施例では、内燃機関の全運転点において、失火パラメータＭＩＳＣが上記のしきい値Ｔｈを超えるように、図２〜図７に示すような様々な車両特性が設定されている。

第１の車両特性として、図２及び図３は、フライホイール１３のダンパー（１３ｂ，１３ｃ）の剛性を示している。図２に示すように、ダンパー剛性が大きくなるほど、失火パラメータＭＩＳＣとしての共振による減衰域の収縮点Ｐ１〜Ｐ３における回転変動の最小値が小さくなる。そこで図３に示すように、この失火パラメータＭＩＳＣがしきい値Ｔｈを超えるように、ダンパーの剛性が所定値Ｑ１（失火パラメータＭＩＳＣがしきい値となる値）よりも小さい範囲Ｒ１内に設定されている。

図４は、第２の車両特性として、クランクシャフト１２に接続される車両のドライブシャフトの剛性を示している。この図４に示すように、ドライブシャフトの剛性が大きくなるほど、ＭＩＳＣは大きくなる。そこで、失火パラメータＭＩＳＣがしきい値Ｔｈを超えるように、ドライブシャフトの剛性が所定値Ｑ２（失火パラメータＭＩＳＣがしきい値となる値）よりも大きい範囲Ｒ２内に設定されている。

図５は、第３の車両特性として、クランクシャフト１２に接続される車両のドライブシャフトの減衰係数を示している。この図５に示すように、ドライブシャフトの減衰係数が大きくなるほど、ＭＩＳＣは大きくなる。そこで、失火パラメータＭＩＳＣがしきい値Ｔｈを超えるように、ドライブシャフトの減衰係数が所定値Ｑ３（失火パラメータＭＩＳＣがしきい値となる値）よりも大きい範囲Ｒ３内に設定されている。

図６は、第４の車両特性として、車両駆動源に上記の内燃機関１１とモータとを併用するハイブリッド車両におけるモータのイナーシャ（慣性モーメント）を示している。図６に示すように、モータのイナーシャが大きくなるほど、失火パラメータＭＩＳＣは小さくなる。そこで、失火パラメータＭＩＳＣがしきい値Ｔｈを超えるように、モータのイナーシャが所定値Ｑ４（失火パラメータＭＩＳＣがしきい値となる値）よりも小さい範囲Ｒ５内に設定されている。

図７は、第５の車両特性として、内燃機関１１のイナーシャ（慣性モーメント）を示している。この図７に示すように、内燃機関１１のイナーシャが大きくなるほど、失火パラメータＭＩＳＣは小さくなる。そこで、失火パラメータＭＩＳＣがしきい値Ｔｈを超えるように、内燃機関１１のイナーシャが所定値（失火パラメータＭＩＳＣがしきい値となる値）よりも小さく設定されている。

このような本実施例によれば、内燃機関の負荷と回転数から定まる運転点として、機関実動時に想定される全ての運転点において、失火パラメータＭＩＳＣが失火以外の要因で不用意に失火判定用のしきい値以下となることがないので、誤診の発生を抑制し、失火診断の信頼性を向上することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。

１１…内燃機関
１２…クランクシャフト
１３…フライホイール
１３ｂ…サブフライホイール（ダンパー）
１３ｃ…バネ（ダンパー）
２０…ＥＣＭ
２１…波形整形回路（失火パラメータ検出手段）
２２…位相検出回路（失火パラメータ検出手段）
２３…タイマー（失火パラメータ検出手段）
２４…失火診断（失火判定手段）

Claims

燃焼行程で発生するトルクに応じて変動する失火パラメータを検出する失火パラメータ検出手段と、
上記失火パラメータが所定のしきい値以下の場合に、内燃機関の失火と判定する失火判定手段と、を有する内燃機関の失火診断装置において、
内燃機関の全運転点において、上記失火パラメータが上記しきい値を超えるように、車両特性が設定されていることを特徴とする内燃機関の失火診断装置。
上記失火パラメータは、車両回転系の共振による減衰域の収縮点における内燃機関の回転変動の最小値であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の失火診断装置。
内燃機関のフライホイールに、上記内燃機関の回転変動を減衰するためのダンパーが設けられ、
上記失火パラメータが上記しきい値を超えるように、上記ダンパーの剛性が小さく設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の失火診断装置。
上記失火パラメータが上記しきい値を超えるように、車両のドライブシャフトの剛性が大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の失火診断装置。
上記失火パラメータが上記しきい値を超えるように、車両のドライブシャフトの減衰係数が大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の失火診断装置。
車両駆動源として上記内燃機関とモータとを備え、
上記失火パラメータが上記しきい値を超えるように、上記モータのイナーシャが小さく設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の失火診断装置。
上記失火パラメータが上記しきい値を超えるように、上記内燃機関のイナーシャが小さく設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の失火診断装置。