JP2022151044A - Abnormality determination device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の異常判定装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination device for an internal combustion engine.
特許文献1に記載の内燃機関は、複数の気筒と、各気筒に連通している吸気ポート及び排気ポートと、を有している。また、内燃機関は、各気筒に対応する吸気バルブ及び排気バルブを有している。吸気バルブは、気筒と吸気ポートとの間を開閉するバルブである。排気バルブは、気筒と排気ポートとの間を開閉するバルブである。
The internal combustion engine described in
特許文献1に記載されたような内燃機関は、いずれかの気筒における吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開度が微小な状態で、停止することがある。このような状態で、内燃機関の温度が低下すると、開度が微小なバルブの表面に、氷が付着することがある。氷が付着したバルブは、気筒とポートとの間を設計どおりに開閉できなくなる。その結果、氷が付着したバルブに対応する気筒内で正常に混合気を燃焼できず、内燃機関について失火状態と判定される場合がある。
An internal combustion engine such as that described in
ところで、複数の気筒のうち、一部の気筒について失火が多く検出された場合、失火が多く検出された気筒の燃料供給を停止するのに合わせて、ユーザに異常を示す警告を通知することがある。この技術の場合、バルブに氷が付着したことを原因として、そのバルブに対応する気筒について失火が多く検出されることで、内燃機関が失火状態と判定された場合にも、ユーザに異常を示す警告が通知される。 By the way, when many misfires are detected in some cylinders among a plurality of cylinders, it is possible to notify the user of a warning indicating an abnormality at the same time as stopping the fuel supply to the cylinders in which many misfires have been detected. be. In the case of this technology, even if it is determined that the internal combustion engine is in a misfire state due to many misfires detected in the cylinder corresponding to the valve due to the ice sticking to the valve, an abnormality is indicated to the user. A warning will be given.
しかしながら、バルブに付着した氷を原因として失火が多く検出されたとしても、内燃機関の温度上昇によってその不具合は解消する可能性が高い。そのため、部品の交換等がすぐに必要となる可能性は低い。そうであるにも拘らず、ユーザに異常を示す警告が通知されると、ユーザに過剰な不安感を与えてしまう虞がある。 However, even if many misfires are detected due to ice sticking to the valve, there is a high possibility that the temperature rise of the internal combustion engine will solve the problem. Therefore, it is unlikely that replacement of parts or the like will be required immediately. In spite of this, if the user is notified of a warning indicating an abnormality, there is a risk that the user will feel excessive anxiety.
上記課題を解決するため、本発明は、複数の気筒を有する内燃機関に適用される異常判定装置であって、前記気筒が燃焼行程を迎えたときに当該気筒内において混合気が燃焼しないことを失火としたとき、複数の前記気筒毎に、各気筒が一定回数の燃焼行程を迎える度に、当該気筒内で前記失火が生じたか否かを検出する失火検出処理と、前記内燃機関の始動要求があってから予め定められた第1所定期間の経過までに、前記失火検出処理の総回数に対する前記失火が検出された頻度を示す第1失火発生率を算出する第1算出処理と、前記第1失火発生率が予め定められた第1所定値以上の場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定し、前記第1失火発生率が前記第1所定値未満の場合に前記内燃機関が失火状態でないと判定する第1判定処理と、前記第1判定処理によって前記内燃機関が失火状態であると判定された場合に、複数の前記気筒のうち、最も多く前記失火が検出された前記気筒の燃料供給を停止する停止処理と、前記停止処理の後、予め定められた第2所定期間の経過までに、前記失火検出処理の総回数に対する前記失火が検出された頻度を示す第2失火発生率を算出する第2算出処理と、前記第2失火発生率が前記第1所定値より大きい値として予め定められた第2所定値以上の場合に前記内燃機関は異常であると判定し、前記第2失火発生率が前記第2所定値未満の場合に前記内燃機関は正常であると判定する第2判定処理と、前記第2判定処理によって前記内燃機関は異常であると判定した場合に、異常を示す旨を通知する通知処理と、を実行する内燃機関の異常判定装置である。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an abnormality determination apparatus applied to an internal combustion engine having a plurality of cylinders, which detects that an air-fuel mixture does not burn in the cylinder when the cylinder reaches a combustion stroke. a misfire detection process for detecting whether or not the misfire has occurred in each of the plurality of cylinders each time the cylinder undergoes a predetermined number of combustion strokes in the event of a misfire; and a start request for the internal combustion engine. a first calculation process for calculating a first misfire occurrence rate indicating the frequency at which the misfire is detected with respect to the total number of times the misfire detection process is performed during a period of a predetermined first period after the occurrence of the first misfire; It is determined that the internal combustion engine is in a misfire state when the first misfire occurrence rate is equal to or greater than a predetermined first predetermined value, and the internal combustion engine is determined to be in a misfire state when the first misfire occurrence rate is less than the first predetermined value. a first determination process for determining that the engine is not in a misfired state; and the cylinder in which the misfire is detected most frequently among the plurality of cylinders when the first determination process determines that the internal combustion engine is in the misfired state. and a second misfire occurrence indicating the frequency at which the misfire is detected with respect to the total number of times the misfire detection process is performed by the elapse of a predetermined second predetermined period after the stop process. determining that the internal combustion engine is abnormal when the second misfire rate is equal to or greater than a second predetermined value larger than the first predetermined value; a second determination process for determining that the internal combustion engine is normal when the second misfire rate is less than the second predetermined value; and when it is determined by the second determination process that the internal combustion engine is abnormal, and a notification process for notifying that an abnormality has occurred.
複数の気筒のうちの、一部の気筒において、バルブに氷が付着したと仮定する。この場合、氷が付着したバルブに対応する気筒での失火の頻度は相当に大きい。そして、第1算出処理によって、複数の気筒全体での第1失火発生率が算出され、第1判定処理では、内燃機関が失火状態であると判定される。また、氷が付着したバルブに対応する気筒に対する燃料噴射が停止される。燃料噴射の停止により、氷が付着したバルブに対応する気筒では必ず失火する。しかし、上述したとおり、氷が付着したバルブに対応する気筒での失火の頻度は、燃料噴射の停止前において相当に大きい。したがって、停止処理後の第2算出処理において算出される第2失火発生率は、第1失火発生率と比べてそれほど上昇しない。そのため、第2失火発生率が第2所定値未満となる可能性が高く、第2判定処理では、内燃機関は異常と判定されない可能性が高い。よって、一部の気筒においてバルブに氷が付着することで内燃機関が失火状態である場合に、無条件に異常が通知されることを回避できる。 Assume that ice adheres to the valves of some of the cylinders. In this case, the frequency of misfires in cylinders corresponding to ice-covered valves is considerably high. Then, the first calculation process calculates the first misfire occurrence rate for all of the plurality of cylinders, and the first determination process determines that the internal combustion engine is in a misfire state. Further, fuel injection to the cylinder corresponding to the valve to which ice adheres is stopped. Due to the cessation of fuel injection, the cylinder corresponding to the iced valve will inevitably misfire. However, as described above, the frequency of misfires in cylinders corresponding to ice-covered valves is considerably higher before fuel injection is stopped. Therefore, the second misfire rate calculated in the second calculation process after the stop process does not rise much compared to the first misfire rate. Therefore, there is a high possibility that the second misfire rate will be less than the second predetermined value, and there is a high possibility that the internal combustion engine will not be determined to be abnormal in the second determination process. Therefore, when the internal combustion engine is in a misfire state due to ice adhering to the valves of some cylinders, it is possible to avoid unconditionally notifying the abnormality.
<内燃機関の異常判定装置の一実施形態>
(車両の構成について)
図1に示すように、車両VCは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、4つの気筒11を備えている。なお、4つの気筒11を区別する場合には、各気筒11を、気筒#1、気筒#2、気筒#3、気筒#4と、称呼する。
<One Embodiment of Abnormality Determining Device for Internal Combustion Engine>
(About vehicle configuration)
As shown in FIG. 1 , the vehicle VC has an
内燃機関10は、外気を気筒11へ吸入するための吸気通路12を備えている。吸気通路12は、スロットルバルブ14を収容している。スロットルバルブ14は、弁開度の変更によって、吸気通路12を流れる空気の流量である吸入空気量Gaを調整する。
The
吸気通路12の下流部分は、4つの吸気ポート12aに枝分かれしている。各吸気ポート12aは、各気筒11に接続している。
内燃機関10は、複数のポート噴射弁16を備えている。ポート噴射弁16は、吸気ポート12aに燃料を噴射する。ポート噴射弁16は、吸気ポート12a毎に設けられている。そのため、ポート噴射弁16は、気筒11の数に対応して、4つ設けられている。
A downstream portion of the
The
内燃機関10は、複数の吸気バルブ18を備えている。本実施形態においては、1つの気筒11に対して、2つの吸気バルブ18が設けられている。吸気バルブ18は、吸気ポート12aと気筒11との間を開閉する。吸気バルブ18が開弁すると、吸気通路12に流入された空気及びポート噴射弁16から噴射された燃料が、気筒11内の燃焼室20へ流入される。なお、燃焼室20は、気筒11内において、当該気筒11を区画する壁とピストンとによって区画される空間であり、燃焼が行われる空間である。
The
内燃機関10は、複数の筒内噴射弁22を備えている。筒内噴射弁22は、燃焼室20に燃料を噴射する。筒内噴射弁22は、燃焼室20毎に設けられている。そのため、筒内噴射弁22は、気筒11の数に対応して、4つ設けられている。
The
内燃機関10は、複数の点火プラグ24を備えている。点火プラグ24は、火花放電を行うことによって、燃焼室20内の空気と燃料との混合気を燃焼させる。点火プラグ24は、燃焼室20毎に設けられている。そのため、点火プラグ24は、気筒11の数に対応して、4つ設けられている。
The
内燃機関10は、クランク軸26を備えている。クランク軸26は、各気筒11での燃焼によって発生した燃焼エネルギを、回転エネルギとして出力する。詳細は省略するが、クランク軸26に、各気筒11内のピストンが、コンロッドを介して接続している。
The
内燃機関10は、燃焼室20での燃焼により生じた排ガスの排出路である排気通路28を備えている。排気通路28の上流部分は、4つの排気ポート28aに枝分かれしている。排気ポート28aは、各気筒11に接続している。
The
内燃機関10は、複数の排気バルブ30を備えている。本実施形態においては、1つの気筒11に対して、2つの排気バルブ30が設けられている。排気バルブ30は、排気ポート28aと気筒11との間を開閉する。排気バルブ30が開弁すると、気筒11の燃焼に供された混合気が、排気として排気通路28に排出される。
The
内燃機関10は、三元触媒32と、GPF34と、を備えている。三元触媒32は、排気通路28の途中に位置している。三元触媒32は、酸素吸蔵能力を有したものである。GPF34は、排気通路28における三元触媒32を基準として下流側に位置している。GPF34は、PMを捕集するフィルタに三元触媒が担持されたものである。
The
クランク軸26には、クランクロータ40が結合されている。クランクロータ40は、複数の歯部42を備えている。歯部42は、クランク軸26の複数の回転角度のそれぞれを示す。クランクロータ40には、基本的には、10°CA間隔で歯部42が設けられているものの、隣接する歯部42間の間隔が30°CAとなる箇所である欠け歯部44が1カ所設けられている。これは、クランク軸26の基準となる回転角度を示すためのものである。
A
車両VCは、トルクコンバータ50と、変速装置54と、駆動輪60と、を備えている。内燃機関10のクランク軸26は、トルクコンバータ50を介して変速装置54の入力軸56に連結可能となっている。トルクコンバータ50は、ロックアップクラッチ52を備えている。ロックアップクラッチ52が締結状態となることにより、クランク軸26と入力軸56とが連結する。変速装置54の出力軸58は、駆動輪60に機械的に連結している。
The vehicle VC includes a
車両VCは、エアフロメータ80を備えている。エアフロメータ80は、吸気通路12を流れる吸気の量、すなわち吸入空気量Gaを検出する。
車両VCは、クランク角センサ82を備えている。クランク角センサ82は、クランク軸26の回転位置を示す出力信号Scrを検出する。
The vehicle VC has an
The vehicle VC has a
車両VCは、イグニッションスイッチ84を備えている。イグニッションスイッチ84は、内燃機関10が停止しているとき操作されると、内燃機関10の始動要求の信号S1を出力する。また、イグニッションスイッチ84は、内燃機関10が駆動しているときに操作されると、内燃機関10の停止要求の信号S2を出力する。
The vehicle VC has an
車両VCは、水温センサ86を備えている。水温センサ86は、内燃機関10の冷却水の温度である水温THWを検出する。
車両VCは、外気温センサ88を備えている。外気温センサ88は、車両VCの外部の気温である外気温THAを検出する。
The vehicle VC has a
The vehicle VC has an outside
車両VCは、警告灯90を備えている。警告灯90は、例えば、車両VCのメータパネルに、内燃機関10が異常状態であることを示すマークを点灯させるものである。
車両VCは、制御装置70を備えている。本実施形態では、制御装置70が、異常判定装置である。制御装置70は、吸入空気量Gaを示す信号をエアフロメータ80から取得する。制御装置70は、クランク軸26の回転位置を示す出力信号Scrをクランク角センサ82から取得する。制御装置70は、始動要求の信号S1及び停止要求の信号S2を、イグニッションスイッチ84から取得する。制御装置70は、水温THWを示す信号を、水温センサ86から取得する。制御装置70は、外気温THAを示す信号を、外気温センサ88から取得する。
Vehicle VC is provided with
The vehicle VC has a
制御装置70は、CPU71、周辺回路72、ROM73、記憶装置74、及びバス75を備えている。バス75は、CPU71、周辺回路72、ROM73、及び記憶装置74を互いに通信可能に接続している。周辺回路72は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、リセット回路等を含む。ROM73は、CPU71が各種の制御を実行するための各種のプログラムを予め記憶している。
The
CPU71は、ROM73に記憶された各種のプログラムを実行することにより、内燃機関10を制御する。例えば、CPU71は、各センサから入力された値に基づき、スロットルバルブ14の開度、ポート噴射弁16及び筒内噴射弁22から噴射する燃料の噴射量、点火プラグ24の点火時期等を制御する。
The
(失火検出処理)
図2に示すように、CPU71は、ROM73に記憶された失火検出プログラムを実行することで、失火検出処理を、例えば予め定められた所定周期で繰り返し実行する。失火とは、各気筒11が燃焼行程を迎えたときに当該気筒11内において混合気が燃焼しないことをいう。すなわち、ポート噴射弁16及び筒内噴射弁22から燃料が噴射されずに気筒11が燃焼行程を迎え、その結果、混合気が燃焼しないことも失火である。そして、失火検出処理は、複数の気筒11毎に、各気筒11が一定回数の燃焼行程を迎える度に、当該気筒11内で失火が生じたか否かを検出する処理である。本実施形態では、各気筒11が1回の燃焼行程を迎える度に、毎回当該気筒11で失火が生じたか否かを検出する。
(Misfire detection processing)
As shown in FIG. 2, the
具体的には、CPU71は、失火検出プログラムを開始すると、先ずステップS11の処理を実行する。ステップS11では、CPU71は、微小回転時間T30を取得する。微小回転時間T30は、クランク軸26が30°CA回転するのに要する時間である。CPU71は、クランク角センサ82の出力信号Scrに基づき、微小回転時間T30を算出する。これにより、CPU71は、微小回転時間T30を取得する。その後、CPU71は、処理をステップS12に進める。
Specifically, when the misfire detection program is started, the
次に、ステップS12では、CPU71は、ステップS11の処理において取得した最新の微小回転時間T30を、微小回転時間T30[0]とする。また、CPU71は、より過去のステップS11の処理において取得した微小回転時間T30ほど、微小回転時間T30[m]の変数「m」を大きい値とする。すなわち、「m=1,2,3,…」として、ステップS12の処理がなされる直前における微小回転時間T30[m-1]を微小回転時間T30[m]とする。これにより、例えば、図2に示す一連の処理が前回実行されたときにステップS11の処理により取得された微小回転時間T30は、微小回転時間T30[1]となる。なお、微小回転時間T30[0],T30[1],T30[2],…のうち、時系列的に隣り合う微小回転時間T30同士は、互いに隣接する30°CAの角度間隔の回転に要する時間を示しており、それら角度間隔は重複した部分を持たない。その後、CPU71は、処理をステップS13に進める。
Next, in step S12, the
次に、ステップS13では、CPU71は、ステップS10において取得した微小回転時間T30が、気筒#1~#4のいずれかの圧縮上死点前30°CAから圧縮上死点までの角度間隔の回転に要する時間であるか否かを判定する。すなわち、ステップS13では、CPU71は、気筒#1~#4のいずれかである気筒#iが燃焼行程を迎えているか否かを判定する。
Next, in step S13, the
CPU71は、ステップS10において取得した微小回転時間T30が、気筒#1~#4のいずれの圧縮上死点前30°CAから圧縮上死点までの角度間隔の回転に要する時間でないと判定する場合(S13:NO)、一連の処理を一旦終了する。
When the
一方、CPU71は、圧縮上死点までの角度間隔の回転に要する時間であると判定する場合(S13:YES)、処理をステップS14に進める。
ステップS14では、CPU71は、圧縮上死点となった気筒11内で失火が生じたか否かを検出すべく、判定対象となる気筒#iの回転変動量Δω(i)に「T30[0]-T30[6]」を代入する。T30[0]は、失火の判定対象となる気筒#iの圧縮上死点前30°CAから圧縮上死点までの角度間隔の回転に要する時間である。また、T30[6]は、失火の判定対象となる気筒#iの1つ前に圧縮上死点となる気筒11の圧縮上死点前30°CAから圧縮上死点までの角度間隔の回転に要する時間である。このように、T30[0]からT30[6]を減算することによって、回転変動量Δωを定量化する。その後、CPU71は、処理をステップS15に進める。
On the other hand, when the
In step S14, the
次に、ステップS15では、CPU71は、回転変動量Δω(i)が、規定量Δωth以上であるか否かを判定する。この処理は、失火の判定対象となる気筒#iにおいて失火が生じたか否かを判定する処理である。ここで、CPU71は、規定量Δωthを、回転速度NEおよび充填効率ηに基づき可変設定する。
Next, in step S15, the
詳しくは、記憶装置74は、回転速度NEおよび充填効率ηを入力変数とし規定量Δωthを出力変数とするマップデータを記憶している。CPU71は、回転速度NE及び充填効率ηと、当該マップデータとによって、規定量Δωthをマップ演算する。
Specifically, the
なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、例えば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とする。一方で、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。 Note that map data is set data of discrete values of input variables and values of output variables corresponding to the respective values of the input variables. In map calculation, for example, when the value of an input variable matches any of the values of input variables of map data, the value of the output variable of the corresponding map data is used as the calculation result. On the other hand, if they do not match, a process may be performed in which a value obtained by interpolating the values of a plurality of output variables included in the map data is used as the calculation result.
ちなみに、CPU71は、回転速度NEを、クランク角センサ82の出力信号Scrに基づき算出する。ここで、回転速度NEは、圧縮上死点の出現間隔である180°CAよりも大きい角度間隔だけクランク軸26が回転する際の回転速度の平均値である。本実施形態では、回転速度NEは、クランク軸26の1回転以上の回転角度だけクランク軸26が回転する際の回転速度の平均値である。また、CPU71は、充填効率ηを、回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づき算出する。
Incidentally, the
CPU71は、回転変動量Δω(i)が規定量Δωth以上であると判定する場合(S15:YES)、気筒#iにおいて失火が生じていると判定する。その後、CPU71は、処理をステップS16に進める。ステップS16では、CPU71は、気筒#iの失火カウンタCN(i)をインクリメントする。その後、CPU71は、一連の処理を一旦終了する。
When the
一方で、CPU71は、回転変動量Δω(i)が規定量Δωth未満であると判定する場合(S15:NO)、気筒#iにおいて失火が生じていないと判定する。その後、CPU71は、一連の処理を一旦終了する。
On the other hand, when the
(内燃機関の異常判定処理)
図3に示すように、CPU71は、内燃機関10の始動要求があったときに、ROM73に記憶された異常判定プログラムを実行することで、内燃機関10の異常判定処理を実行する。なお、上述したとおり、内燃機関10が停止している状態でイグニッションスイッチ84が操作されると、始動要求の信号S1が出力される。そして、信号S1が制御装置70に入力されたときに、CPU71は、内燃機関10の始動要求があったと判定する。すなわち、CPU71は、内燃機関10が停止している状態でイグニッションスイッチ84が操作されると、内燃機関10の異常判定処理を実行する。
(Processing for judging abnormality of internal combustion engine)
As shown in FIG. 3 , the
CPU71は、異常判定処理を開始すると、先ず、ステップS21の処理を実行する。ステップS21では、CPU71は、内燃機関10が低温条件での始動となるか否かを判定する。具体的には、CPU71は、水温センサ86から取得する水温THW及び外気温センサ88から取得する外気温THAに基づいて、内燃機関10が低温条件での始動となるか否かを判定する。CPU71は、水温THWが予め定められた規定水温以下であり、且つ外気温THAが予め定められた規定外気温以下である場合に、内燃機関10が低温条件での始動となると判定する。
When starting the abnormality determination process, the
本実施形態では、規定水温は、0℃と設定されており、規定外気温は、0℃と設定されている。ステップS21の処理は、吸気バルブ18及び排気バルブ30に氷が付着する可能性があるか否かを判定するものである。
In this embodiment, the prescribed water temperature is set at 0°C, and the prescribed outside air temperature is set at 0°C. The process of step S21 is for determining whether or not there is a possibility that ice adheres to the
内燃機関10が低温条件での始動とならないと判定する場合(S21:NO)、CPU71は、今回の内燃機関10の異常判定処理を終了する。一方で、内燃機関10が低温条件での始動となると判定する場合(S21:YES)、CPU71は、処理をステップS22へ進める。
If it is determined that the
ステップS22では、CPU71は、内燃機関10の始動要求があってから予め定められた第1所定期間T1が経過したか否かを判定する。本実施形態では、第1所定期間T1は、クランク軸26の回転回数が200回転となる期間として設定されている。CPU71は、例えば、クランク軸26の出力信号Scrに基づいて、クランク軸26の回転回数をカウントする。
In step S22, the
CPU71は、内燃機関10の始動要求があってから第1所定期間T1が経過していないと判定する場合(S22:NO)、ステップS22の処理を繰り返す。CPU71は、内燃機関10の始動要求があってから第1所定期間T1が経過していると判定する場合(S22:YES)、処理をステップS23へ進める。
When the
ステップS23では、CPU71は、第1所定期間T1における第1失火発生率R1を算出する第1算出処理を行う。第1失火発生率R1は、失火検出処理の総回数に対する失火が検出された頻度を示す値である。
In step S23, the
なお、本実施形態では、失火検出処理が180°CA間隔で行われるため、第1所定期間T1としてクランク軸26の回転回数が200回転となる期間を設定すると、失火検出処理は、400回となる。
In the present embodiment, the misfire detection process is performed at intervals of 180° CA. Therefore, if a period in which the
また、失火が検出された回数は、内燃機関10の始動要求があってから第1所定期間T1が経過するまでの失火カウンタCN(1)~CN(4)の合計値である。そのため、CPU71は、内燃機関10の始動要求があってから第1所定期間T1が経過するまでの、失火カウンタCN(1)~CN(4)の合計値を失火検出処理の総回数で除算することで、第1失火発生率R1を算出する。その後、CPU71は、処理をステップS24に進める。
The number of misfires detected is the total value of misfire counters CN(1) to CN(4) from when the start request for the
ステップS24では、CPU71は、内燃機関10が失火状態であるか否かを判定する第1判定処理を行う。内燃機関10が失火状態であるとは、複数の気筒11全体として、失火が、予め定められた頻度以上に発生していることをいう。
In step S24, the
第1判定処理において、第1失火発生率R1が予め定められた第1所定値L1未満の場合(S24:NO)、CPU71は、内燃機関10が失火状態でないと判定し、今回の一連の処理を終了する。第1所定値L1は、本実施形態では、例えば20%として定められている。
In the first determination process, when the first misfire occurrence rate R1 is less than the predetermined first predetermined value L1 (S24: NO), the
一方で、第1失火発生率R1が第1所定値L1以上の場合(S24:YES)、CPU71は、内燃機関10が失火状態であると判定し、処理をステップS25に進める。
ステップS25では、CPU71は、気筒#1~#4のうち、失火気筒#idを特定する。失火気筒#idは、複数の気筒11のうち、内燃機関10の始動要求があってから第1所定期間T1が経過するまでに最も多く失火が検出された気筒11である。具体的には、CPU71は、内燃機関10の始動要求があってから第1所定期間T1が経過するまでの失火カウンタCN(1)~CN(4)の値を比べる。そして、CPU71は、失火カウンタCN(1)~CN(4)の値のうち、最も大きい値をもつ失火カウンタCNに対応する気筒11を、失火気筒#idと特定する。その後、処理をステップS26に進める。
On the other hand, if the first misfire rate R1 is greater than or equal to the first predetermined value L1 (S24: YES), the
In step S25, the
ステップS26では、CPU71は、失火気筒#idの燃料供給を停止する停止処理を行う。具体的には、CPU71は、失火気筒#idに対応するポート噴射弁16及び筒内噴射弁22からの燃料供給を停止する。また、CPU71は、失火気筒#idを除くその他の気筒11に対するポート噴射弁16及び筒内噴射弁22からの燃料供給を継続する。その後、CPU71は、処理をステップS27へ進める。
In step S26, the
ステップS27では、CPU71は、停止処理の後、予め定められた第2所定期間T2が経過したか否かを判定する。本実施形態では、第2所定期間T2は、クランク軸26の回転回数が400回転となる期間として設定されている。例えば、CPU71は、停止処理によって、クランク軸26の回転回数をカウントするカウンタを初期化するとともに、クランク軸26の回転回数のカウントを開始する。
In step S27, the
CPU71は、失火気筒#idの停止処理の後、第2所定期間T2が経過していないと判定する場合(S27:NO)、ステップS27の処理を繰り返す。一方で、CPU71は、失火気筒#idの停止処理の後、第2所定期間T2が経過していると判定する場合(S27:YES)、処理をステップS28へ進める。
If the
ステップS28では、CPU71は、第2所定期間T2における第2失火発生率R2を算出する第2算出処理を行う。第2失火発生率R2は、失火検出処理の総回数に対する失火が検出された頻度を示す値である。
In step S28, the
なお、本実施形態では、失火検出処理が180°CA間隔で行われるため、第2所定期間T2としてクランク軸26の回転回数が400回転となる期間を設定すると、失火検出処理は、800回となる。
In the present embodiment, the misfire detection process is performed at intervals of 180° CA. Therefore, if a period in which the number of rotations of the
また、失火が検出された回数は、停止処理の後、第2所定期間T2が経過するまでの失火カウンタCN(1)~CN(4)の合計値である。そのため、CPU71は、停止処理の後、第2所定期間T2が経過するまでの、失火カウンタCN(1)~CN(4)の合計値を失火検出処理の総回数で除算することで、第2失火発生率R2を算出する。その後、CPU71は、処理をステップS29に進める。
The number of misfires detected is the total value of misfire counters CN(1) to CN(4) until the second predetermined period T2 elapses after the stop process. Therefore, the
ステップS29では、CPU71は、内燃機関10が異常であるか正常であるかを判定する第2判定処理を行う。内燃機関10が異常であるとは、内燃機関10の失火状態を解消するためには、部品の交換や調整をする必要があることをいう。
In step S29, the
第2判定処理において、第2失火発生率R2が予め定められた第2所定値L2未満の場合(S29:NO)、CPU71は、内燃機関10が正常であると判定し、今回の一連の処理を終了する。第2所定値L2は、本実施形態では、例えば30%として定められている。
In the second determination process, when the second misfire occurrence rate R2 is less than the predetermined second predetermined value L2 (S29: NO), the
一方で、第2失火発生率R2が第2所定値L2以上の場合(S29:YES)、CPU71は、内燃機関10が異常であると判定し、処理をステップS30に進める。
ステップS30では、CPU71は、内燃機関10の異常を示す旨を通知する通知処理を行う。具体的には、CPU71は、警告灯90を操作することによって、内燃機関10の異常を示す旨を通知する。そして、CPU71は、今回の内燃機関10の異常判定をするための一連の処理を終了する。
On the other hand, if the second misfire rate R2 is equal to or greater than the second predetermined value L2 (S29: YES), the
In step S30, the
(実施形態の作用について)
仮に、スロットルバルブ14の不良により、吸気通路12を流れる空気の流量である吸入空気量Gaが、制御装置70の制御したい目標値よりも、大きくなってしまうとする。この場合、気筒#1~#4のいずれにおいても、ほぼ同等の頻度で失火が検出される可能性が高い。この例のように、スロットルバルブ14の不良で、第1失火発生率R1が25%となったとする。そして、第1失火発生率R1の内訳として、気筒#1が7%、気筒#2~#4が6%ずつとする。この場合、第1判定処理では、第1失火発生率R1は、第1所定値L1である20%以上であるため、内燃機関10は失火状態と判定される。そして、僅かに気筒#1が、気筒#2~#4よりも失火の検出が多く、失火気筒#idとして特定される。その後、停止処理によって、気筒#1の燃料供給を停止すると、気筒#1では混合気が燃焼されなくなる。そのため、気筒#1単独での失火率は100%であり、第1失火発生率R1の内訳として、気筒#1が25%、気筒#2~#4が6%ずつとなる。その結果、第2失火発生率R2は、43%となる。第2判定処理では、第2失火発生率R2は、第2所定値L2である30%以上であるため、内燃機関10は異常であると判定される。
(About the action of the embodiment)
Suppose that due to a defect in the
一方で、仮に、4つの気筒11のうち、気筒#1に対応する吸気バルブ18又は排気バルブ30の少なくとも一方に氷が付着しているとする。また、この場合において、気筒#1では、燃焼室20内を充分に圧縮できず、必ず失火するものとする。そして、気筒#2~#4では、正常に燃焼するとする。この場合、第1失火発生率R1は、25%となる。そして、第1判定処理では、第1失火発生率R1は、第1所定値L1である20%以上であるため、内燃機関10は失火状態と判定される。そして、失火気筒#idとして、気筒#1が特定される。その後、停止処理によって、気筒#1の燃料供給を停止しても、気筒#1では停止処理前から既に失火状態であるため、第2失火発生率R2は、第1失火発生率R1に対して変化せず、25%のままである。そのため、第2判定処理では、第2失火発生率R2は、第2所定値L2である30%未満であるため、内燃機関10は正常であると判定される。なお、内燃機関10が暖機されれば、気筒#1に対応する吸気バルブ18又は排気バルブ30に付着していた氷が溶ける。したがって、気筒#1での失火も解消される。
On the other hand, it is assumed that ice adheres to at least one of the
(実施形態の効果について)
(1)上記実施形態において、複数の気筒11のうちの、一部の気筒11に対応する吸気バルブ18又は排気バルブ30の少なくとも一方にバルブに氷が付着したと仮定する。この場合、氷が付着したバルブに対応する気筒11での失火の頻度は相当に大きい。そして、第1算出処理によって、複数の気筒11全体での第1失火発生率R1が算出され、第1判定処理では、内燃機関10が失火状態であると判定される。また、氷が付着したバルブに対応する気筒11に対する燃料噴射が停止される。燃料噴射の停止により、氷が付着したバルブに対応する気筒11では必ず失火する。しかし、上述したとおり、氷が付着したバルブに対応する気筒11での失火の頻度は、燃料噴射の停止前において相当に大きい。したがって、停止処理後の第2算出処理において算出される第2失火発生率R2は、第1失火発生率R1と比べてそれほど上昇しない。そのため、第2失火発生率R2が第2所定値L2未満となる可能性が高く、第2判定処理では、内燃機関10は異常と判定されない可能性が高い。よって、一部の気筒11においてバルブに氷が付着することで、内燃機関10が失火状態である場合に、無条件に異常が通知されることを回避できる。
(About effect of embodiment)
(1) In the above embodiment, it is assumed that ice adheres to at least one of the
(2)上記実施形態においては、停止処理を行うことによって、失火気筒#idへの燃料供給を停止している。そのため、内燃機関10が失火状態であると判定した後に、第2判定処理が完了するまでの間に、燃焼されない燃料が、排気通路28の三元触媒32にまで至ることを防ぐことができる。これにより、三元触媒32に達した燃料が燃焼して三元触媒32が溶損することを防げる。そのため、第2所定値L2を、相当に大きく設定できる。
(2) In the above embodiment, the fuel supply to the misfiring cylinder #id is stopped by performing the stop processing. Therefore, it is possible to prevent unburned fuel from reaching the three-
(3)上記実施形態によれば、ステップS21において、内燃機関10が低温条件での始動となるか否かを判定している。そして、内燃機関10が低温条件での始動となる場合に、第1判定処理及び第2判定処理を行っている。すなわち、いずれかの気筒11に対応する吸気バルブ18及び排気バルブ30に氷が付着する可能性がある場合にのみ、第1判定処理及び第2判定処理を行っている。換言すれば、各バルブに氷が付着しない状況下では、第1判定処理及び第2判定処理を行わない。よって、不必要に、第1判定処理及び第2判定処理などの一連の処理を行うことを回避できる。
(3) According to the above embodiment, in step S21, it is determined whether or not the
<その他の実施形態>
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
<Other embodiments>
The above embodiment can be implemented with the following modifications. The above embodiments and the following modifications can be combined with each other within a technically consistent range.
・失火検出処理は、上記実施形態の例に限られない。失火検出処理は、複数の気筒11毎に、各気筒11が一定回数の燃焼行程を迎える度に、当該気筒11内で失火が生じたか否かを検出すればよい。例えば、クランク軸26のトルクの変動量に基づいて、各気筒11において、失火が生じたか否かを判定してもよい。また、各気筒11が1回の燃焼行程を迎える度でなくともよく、例えば、各気筒11が複数回の燃焼行程を迎える度に一度失火検出処理を行ってもよい。
- The misfire detection process is not limited to the example of the above embodiment. The misfire detection process may detect whether or not a misfire has occurred in each cylinder 11 every time each cylinder 11 undergoes a certain number of combustion strokes. For example, it may be determined whether or not a misfire has occurred in each cylinder 11 based on the amount of torque fluctuation of the
・ステップS21の処理は、上記実施形態の例に限られない。外気温THAに代えて、吸入空気温度を用いてもよいし、水温THWに代えて、内燃機関10を潤滑するための油の温度や、排気温度を用いてもよい。また、外気温THA又は水温THWを用いてもよい。いずれにしても、内燃機関10の温度が、各バルブに氷が付着する可能性がある程度に低いことを推定できればよい。また、ステップS21の処理を省いてもよい。すなわち、内燃機関10の始動要求があった場合には、必ず異常判定処理を行ってもよい。
- The process of step S21 is not restricted to the example of the said embodiment. The intake air temperature may be used instead of the outside air temperature THA, and the temperature of the oil for lubricating the
・第1所定値L1及び第2所定値L2は、上記実施形態の例に限られない。第2所定値L2は、第1所定値L1より大きければ、適宜変更されてもよい。
例えば、第1所定値L1は、クランク軸26の回転速度NE及び充填効率ηによって、可変設定されてもよい。例えば、第1所定値L1は、クランク軸26の回転速度NE及び充填効率ηを入力変数とし、第1所定値L1を出力変数とするマップによって予め定められていてもよい。
- The 1st predetermined value L1 and the 2nd predetermined value L2 are not restricted to the example of the said embodiment. The second predetermined value L2 may be changed as appropriate as long as it is greater than the first predetermined value L1.
For example, the first predetermined value L1 may be variably set according to the rotation speed NE of the
具体的には、第1所定値L1は、クランク軸26の回転速度NEが大きいほど小さく設定されてもよい。また具体的には、第1所定値L1は、充填効率ηが大きいほど小さく設定されてもよい。クランク軸26の回転速度NEが大きいほど且つ充填効率ηが大きいほど、単位時間当たりの内燃機関10の排気通路28を流れる排気量は多くなる。そのため、三元触媒32の温度上昇の程度が大きくなる。よって、このような場合には、三元触媒32の過熱を防止する点から、第1所定値L1は、小さく設定されて、内燃機関10の失火状態と判定されやすくすることが好ましい。この点、第2所定値L2についても同様である。
Specifically, the first predetermined value L1 may be set smaller as the rotation speed NE of the
・通知処理は、警告灯90を点灯させることを例示したが、これに限られない。例えば、音を鳴らすことによって通知してもよい。また、車両VCが外部装置との通信機能を有しているのであれば、異常を示す旨の情報を外部装置に送信することによって通知してもよい。外部装置の例としては、ユーザが所持するスマートフォン、複数の車両VCの情報を一括して管理するサーバなどが挙げられる。
- Although notification processing turned on warning
・上記実施形態では、4つの気筒11を有する内燃機関10を例示したが、内燃機関10は、複数の気筒11を有していればよい。すなわち、2つや3つの気筒11を有してもよいし、5つ以上の気筒11を有していてもよい。
- Although the
・上記実施形態では、内燃機関10は、1つの気筒11に対して、4つのバルブを有しているが、1つの気筒11に対して、1つの吸気バルブ18と1つの排気バルブ30を有していてもよい。
In the above embodiment, the
・制御装置70としては、CPU71とROM73とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、実行装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
- The
・上記実施形態では、制御装置70が異常判定装置として機能している一例を示したが、失火検出処理及び異常判定処理を行う異常判定装置が、制御装置70とは別に設けられていてもよい。
- In the above embodiment, an example in which the
10…内燃機関
11…気筒
18…吸気バルブ
30…排気バルブ
70…制御装置
71…CPU
72…周辺回路
73…ROM
74…記憶装置
DESCRIPTION OF
72...
74 storage device
Claims (1)
前記気筒が燃焼行程を迎えたときに当該気筒内において混合気が燃焼しないことを失火としたとき、
複数の前記気筒毎に、各気筒が一定回数の燃焼行程を迎える度に、当該気筒内で前記失火が生じたか否かを検出する失火検出処理と、
前記内燃機関の始動要求があってから予め定められた第1所定期間の経過までに、前記失火検出処理の総回数に対する前記失火が検出された頻度を示す第1失火発生率を算出する第1算出処理と、
前記第1失火発生率が予め定められた第1所定値以上の場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定し、前記第1失火発生率が前記第1所定値未満の場合に前記内燃機関が失火状態でないと判定する第1判定処理と、
前記第1判定処理によって前記内燃機関が失火状態であると判定された場合に、複数の前記気筒のうち、最も多く前記失火が検出された前記気筒の燃料供給を停止する停止処理と、
前記停止処理の後、予め定められた第2所定期間の経過までに、前記失火検出処理の総回数に対する前記失火が検出された頻度を示す第2失火発生率を算出する第2算出処理と、
前記第2失火発生率が前記第1所定値より大きい値として予め定められた第2所定値以上の場合に前記内燃機関は異常であると判定し、前記第2失火発生率が前記第2所定値未満の場合に前記内燃機関は正常であると判定する第2判定処理と、
前記第2判定処理によって前記内燃機関は異常であると判定した場合に、異常を示す旨を通知する通知処理と、を実行する
内燃機関の異常判定装置。 An abnormality determination device applied to an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
When misfiring means that the air-fuel mixture does not burn in the cylinder when the cylinder reaches the combustion stroke,
a misfire detection process for detecting whether or not the misfire has occurred in each of the plurality of cylinders each time the cylinder undergoes a predetermined number of combustion strokes;
calculating a first misfire rate indicating the frequency of misfires detected with respect to the total number of times the misfire detection process is performed within a first predetermined period of time after the start request for the internal combustion engine is issued; a calculation process;
If the first misfire occurrence rate is equal to or greater than a predetermined first predetermined value, it is determined that the internal combustion engine is in a misfire state, and if the first misfire occurrence rate is less than the first predetermined value, the internal combustion engine is determined to be in a misfire state. a first determination process for determining that the engine is not in a misfire state;
a stop process of stopping fuel supply to the cylinder in which the most misfires are detected among the plurality of cylinders when the first determination process determines that the internal combustion engine is in a misfired state;
a second calculation process for calculating a second misfire occurrence rate indicating the frequency at which the misfire is detected with respect to the total number of times the misfire detection process is performed before a second predetermined period elapses after the stop process;
When the second misfire rate is equal to or greater than a second predetermined value larger than the first predetermined value, it is determined that the internal combustion engine is abnormal, and the second misfire rate is equal to or greater than the second predetermined value. a second determination process for determining that the internal combustion engine is normal when the value is less than the value;
An abnormality determination device for an internal combustion engine, which performs a notification process of notifying that an abnormality has occurred when the second determination process determines that the internal combustion engine is abnormal.
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