JP2517213B2 - 多気筒エンジンの少なくとも１つの気筒における低い動力を検出する装置 - Google Patents
多気筒エンジンの少なくとも１つの気筒における低い動力を検出する装置Info
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- Testing Of Engines (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼エンジンの診断の
分野に関する。更に詳しくは、本発明は、多気筒エンジ
ンの個々の気筒における燃焼過程の性能をモニターし得
ると共に、低い動力レベル状況を検出し得る方法および
装置に向けられたものである。
分野に関する。更に詳しくは、本発明は、多気筒エンジ
ンの個々の気筒における燃焼過程の性能をモニターし得
ると共に、低い動力レベル状況を検出し得る方法および
装置に向けられたものである。
【０００２】
【従来の技術】気筒の圧力共鳴現象はよく知られており
かつ理解されている。更に、米国特許第４，８９５，１
２１号（マッコイら）、第５，１１９，７８３号（コム
ラサキ）および第５，１４４，９２９号（ホソヤら）に
より示されているように、この現象は、自動点火、すな
わちノッキングの発生を抑制するためにエンジン動作を
制御する方法および装置で使用されている。これらの開
示によれば、振動センサを使用し、多気筒エンジンの動
作の際に発生するエンジンの気筒共鳴振動数をモニター
すると共に、共鳴振動数ピークの大きさをノッキング表
示として評価するものである。共鳴振動数が生ずる振動
数範囲は考慮されておらず、かつ検出された異常燃焼状
況のみがノッキングとされる。
かつ理解されている。更に、米国特許第４，８９５，１
２１号（マッコイら）、第５，１１９，７８３号（コム
ラサキ）および第５，１４４，９２９号（ホソヤら）に
より示されているように、この現象は、自動点火、すな
わちノッキングの発生を抑制するためにエンジン動作を
制御する方法および装置で使用されている。これらの開
示によれば、振動センサを使用し、多気筒エンジンの動
作の際に発生するエンジンの気筒共鳴振動数をモニター
すると共に、共鳴振動数ピークの大きさをノッキング表
示として評価するものである。共鳴振動数が生ずる振動
数範囲は考慮されておらず、かつ検出された異常燃焼状
況のみがノッキングとされる。
【０００３】更に、「火花点火エンジンのための新しい
ノック検出器、火花点火エンジンにおけるノックを検出
する新しいより感度の高い方法」、エヌ・ヘルレとジェ
イ・エフ・ベーメ、Ａｕｔｏｍｏｂｉｌ−Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉｅ、１９９０年１月号には、マイクロプロセッサを
使用し、信号変換、重み付け等を含む複雑な振動信号処
理タスクを実施する、エンジンノッキングの存在をより
正確な様式で決定することが記載されている。記載され
た技術により、発せられるノッキングの誤った表示の可
能性を最小としつつ、共鳴エネルギーの検出されたレベ
ルが、予め決められたノッキングのしきい値表示を越え
たことを決定する際に、より大きい感度を得ることがで
きることが示されている。
ノック検出器、火花点火エンジンにおけるノックを検出
する新しいより感度の高い方法」、エヌ・ヘルレとジェ
イ・エフ・ベーメ、Ａｕｔｏｍｏｂｉｌ−Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉｅ、１９９０年１月号には、マイクロプロセッサを
使用し、信号変換、重み付け等を含む複雑な振動信号処
理タスクを実施する、エンジンノッキングの存在をより
正確な様式で決定することが記載されている。記載され
た技術により、発せられるノッキングの誤った表示の可
能性を最小としつつ、共鳴エネルギーの検出されたレベ
ルが、予め決められたノッキングのしきい値表示を越え
たことを決定する際に、より大きい感度を得ることがで
きることが示されている。
【０００４】ノッキングの検出によらない、多気筒エン
ジンにおける低い動力の気筒の識別のための試験が知ら
れている。しかしながら、これらの試験は、カットアウ
トされたシリンダを使用して、エンジンのアイドリング
状況の際にしか実行できない。よって、この種の試験は
実車の診断装置には適切ではなく、道路上の運転状況下
で診断試験を行うのに使用することはできない。
ジンにおける低い動力の気筒の識別のための試験が知ら
れている。しかしながら、これらの試験は、カットアウ
トされたシリンダを使用して、エンジンのアイドリング
状況の際にしか実行できない。よって、この種の試験は
実車の診断装置には適切ではなく、道路上の運転状況下
で診断試験を行うのに使用することはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の主たる目的
は、多気筒エンジンの個々の気筒の性能をモニターし得
ると共に、ミスファイアを含む低い動力状況を識別し得
る、内燃エンジンのための診断装置を提供することにあ
る。
は、多気筒エンジンの個々の気筒の性能をモニターし得
ると共に、ミスファイアを含む低い動力状況を識別し得
る、内燃エンジンのための診断装置を提供することにあ
る。
【０００６】更なる目的は、アイドリングの際の試験に
限定されず、かつ道路上での運転の際に利用することの
できる手法で前記目的を達成することにある。
限定されず、かつ道路上での運転の際に利用することの
できる手法で前記目的を達成することにある。
【０００７】前記した目的を助成するに当り、この発明
のより特別な目的は、エンジン気筒における該当する共
鳴振動数と燃焼性能との関係を見い出したことを利用
し、エンジン気筒において低い動力状況が何時存在する
かを決定することにある。
のより特別な目的は、エンジン気筒における該当する共
鳴振動数と燃焼性能との関係を見い出したことを利用
し、エンジン気筒において低い動力状況が何時存在する
かを決定することにある。
【０００８】本発明の更に他の目的は、与えられた振動
数範囲外で生ずる共鳴振動数に応答して低い動力状況を
検出し得る、単一気筒の診断を創製することにある。
数範囲外で生ずる共鳴振動数に応答して低い動力状況を
検出し得る、単一気筒の診断を創製することにある。
【０００９】この発明の他の目的は、エンジン性能欠陥
を検出する方法および装置を提供することにあり、該欠
陥はノッキングの発生に限定されない。
を検出する方法および装置を提供することにあり、該欠
陥はノッキングの発生に限定されない。
【００１０】本発明の更なる目的は、既存のモニター技
術を採用することにより前記した目的を達成することに
ある。
術を採用することにより前記した目的を達成することに
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の好適な態様によ
れば、多気筒エンジンのそれぞれの気筒の共鳴振動数を
モニターする振動センサを使用することにより、かつ異
常共鳴振動数、すなわち確立された範囲外の共鳴振動数
を、１以上の特定の気筒が不適切な動力レベルで作動し
ていることの表示として検出することを使用することに
より、これらの、および他の目的を達成する。それぞれ
の気筒における燃焼に伴う振動信号を使用し、決定され
る全てのエンジンサイクルについての共鳴振動数（燃焼
共鳴振動数）、および取得されるそれぞれの気筒につい
ての平均化した共鳴振動数を用いて、ＦＦＴ（Fast Fou
rier Transformation,高速フーリエ変換）を行うことが
できる。気筒の１つのみについての平均化した共鳴振動
数のシフトまたは共鳴が検出されないことを、シフトし
た共鳴振動数を有するかまたは共鳴のない気筒は、不着
火を含む低い動力状況に陥っていることの表示として使
用することができる。
れば、多気筒エンジンのそれぞれの気筒の共鳴振動数を
モニターする振動センサを使用することにより、かつ異
常共鳴振動数、すなわち確立された範囲外の共鳴振動数
を、１以上の特定の気筒が不適切な動力レベルで作動し
ていることの表示として検出することを使用することに
より、これらの、および他の目的を達成する。それぞれ
の気筒における燃焼に伴う振動信号を使用し、決定され
る全てのエンジンサイクルについての共鳴振動数（燃焼
共鳴振動数）、および取得されるそれぞれの気筒につい
ての平均化した共鳴振動数を用いて、ＦＦＴ（Fast Fou
rier Transformation,高速フーリエ変換）を行うことが
できる。気筒の１つのみについての平均化した共鳴振動
数のシフトまたは共鳴が検出されないことを、シフトし
た共鳴振動数を有するかまたは共鳴のない気筒は、不着
火を含む低い動力状況に陥っていることの表示として使
用することができる。
【００１２】１つの好適な態様によれば、自己診断を行
って、それぞれの振動センサにより与えられる豊富な情
報を使用することにより、故障した部分を決定すること
ができる。例えば、一対のセンサにより同一のエンジン
の事態（例えば特定の気筒についての弁閉鎖）が測定さ
れることがあるが、その事態に対応するそれらの振動信
号の部分を比較することができる。
って、それぞれの振動センサにより与えられる豊富な情
報を使用することにより、故障した部分を決定すること
ができる。例えば、一対のセンサにより同一のエンジン
の事態（例えば特定の気筒についての弁閉鎖）が測定さ
れることがあるが、その事態に対応するそれらの振動信
号の部分を比較することができる。
【００１３】本発明のこれらの、および更なる目的、特
徴並びに利点は、説明の目的のためのみとして本発明に
よる幾つかの態様を示す添付図面と併せて、以下の説明
を参酌することから明らかとなろう。
徴並びに利点は、説明の目的のためのみとして本発明に
よる幾つかの態様を示す添付図面と併せて、以下の説明
を参酌することから明らかとなろう。
【００１４】
【実施例】本発明は、共鳴振動数（すなわち、エンジン
の燃焼過程に伴う振動の振動数スペクトルにおいて優勢
な振動数）と燃焼性能との関係を見い出したことを利用
し、エンジン気筒において低い動力の状況が何時存在す
るかを決定するものである。気筒の圧力共鳴はよく知ら
れておりかつ理解されている現象であり、すなわち、内
燃エンジンの燃焼室における燃焼過程により発生した振
動の共鳴振動数は、音速に正比例しかつ燃焼室の内径寸
法（直径）に対して反比例して変動する。音速に影響を
与える変数の解析により、音速に影響を与える主たる因
子として、それゆえ共鳴振動数に影響を与える主たる因
子として、燃焼室温度が挙げられるが、気筒温度は、エ
ンジン速度および負荷のような因子によりエンジン動作
の間に変動する。しかしながら、共鳴振動数が変動した
としても、これは気筒内径に依存して通常は約２．５Ｋ
Ｈｚ〜７．５ＫＨｚの範囲に存し得る（例えば、６．２
５インチの気筒内径について、約２．５〜４．０ＫＨｚ
の共鳴振動数を予期し得る）。
の燃焼過程に伴う振動の振動数スペクトルにおいて優勢
な振動数）と燃焼性能との関係を見い出したことを利用
し、エンジン気筒において低い動力の状況が何時存在す
るかを決定するものである。気筒の圧力共鳴はよく知ら
れておりかつ理解されている現象であり、すなわち、内
燃エンジンの燃焼室における燃焼過程により発生した振
動の共鳴振動数は、音速に正比例しかつ燃焼室の内径寸
法（直径）に対して反比例して変動する。音速に影響を
与える変数の解析により、音速に影響を与える主たる因
子として、それゆえ共鳴振動数に影響を与える主たる因
子として、燃焼室温度が挙げられるが、気筒温度は、エ
ンジン速度および負荷のような因子によりエンジン動作
の間に変動する。しかしながら、共鳴振動数が変動した
としても、これは気筒内径に依存して通常は約２．５Ｋ
Ｈｚ〜７．５ＫＨｚの範囲に存し得る（例えば、６．２
５インチの気筒内径について、約２．５〜４．０ＫＨｚ
の共鳴振動数を予期し得る）。
【００１５】この点から、エンジンの気筒における膨脹
過程による温度変化の効果を解析することにより、本発
明者は、共鳴振動数はエンジンのクランク角と共に変化
する筈であることを確認した（例えば、前記エヌ・ヘル
レとジェイ・エフ・ベーメを参照することができるが、
これにおいては共鳴振動数がエンジンのクランク角と共
に変化することに触れられている）。図１は、インジェ
クタに対する燃料流量を正常な燃料流量の７５％、５０
％および２５％に低減することによりシュミレートした
ものとして、異なるレベルの動力におけるクランク角の
関数として、振動センサからの信号の共鳴振動数スペク
トルを表わす実験結果を示すものである。理解し得るよ
うに、燃焼過程が終了へと進行するにつれて共鳴振動数
が減少する。更に、動力のレベルの関数として共鳴振動
数のシフトを観察することができ、すなわち燃料流量
（およびこれと共に動力レベル）が減少するにつれて、
気筒の共鳴振動数はより低い振動数にシフトしている。
これらの結果は、図５から理解し得るように（この場
合、より詳細に後記する様式で検出した気筒振動のスペ
クトル解析においてこの振動数シフトを反映させる）、
エンジンを幾つかの異なる負荷レベルで作動させる試験
により確認された。
過程による温度変化の効果を解析することにより、本発
明者は、共鳴振動数はエンジンのクランク角と共に変化
する筈であることを確認した（例えば、前記エヌ・ヘル
レとジェイ・エフ・ベーメを参照することができるが、
これにおいては共鳴振動数がエンジンのクランク角と共
に変化することに触れられている）。図１は、インジェ
クタに対する燃料流量を正常な燃料流量の７５％、５０
％および２５％に低減することによりシュミレートした
ものとして、異なるレベルの動力におけるクランク角の
関数として、振動センサからの信号の共鳴振動数スペク
トルを表わす実験結果を示すものである。理解し得るよ
うに、燃焼過程が終了へと進行するにつれて共鳴振動数
が減少する。更に、動力のレベルの関数として共鳴振動
数のシフトを観察することができ、すなわち燃料流量
（およびこれと共に動力レベル）が減少するにつれて、
気筒の共鳴振動数はより低い振動数にシフトしている。
これらの結果は、図５から理解し得るように（この場
合、より詳細に後記する様式で検出した気筒振動のスペ
クトル解析においてこの振動数シフトを反映させる）、
エンジンを幾つかの異なる負荷レベルで作動させる試験
により確認された。
【００１６】本発明は、発生した動力のレベルの関数と
してこの共鳴振動数がシフトすることを発見したことに
基づく。更に、気筒ピーク圧力上昇測定を使用し、多気
筒エンジンのそれぞれの気筒の共鳴振動数を実際に測定
し得る場合にそれぞれの気筒における動力レベルを決定
することを可能とする、検出される共鳴振動数と発生す
る動力レベルとの間の関係を確立した。この点に関し
て、ピーク圧力上昇測定は試験条件下でエンジンの気筒
に生ずる動力レベルを確立するのに使用し得るが、この
種のものは道路上での使用には実際的ではないことが銘
記される。例えば、気筒圧力センサは（熱的および機械
的の両者の点で）非常に敏感なものであり、長期間のエ
ンジン動作には耐え得ない。
してこの共鳴振動数がシフトすることを発見したことに
基づく。更に、気筒ピーク圧力上昇測定を使用し、多気
筒エンジンのそれぞれの気筒の共鳴振動数を実際に測定
し得る場合にそれぞれの気筒における動力レベルを決定
することを可能とする、検出される共鳴振動数と発生す
る動力レベルとの間の関係を確立した。この点に関し
て、ピーク圧力上昇測定は試験条件下でエンジンの気筒
に生ずる動力レベルを確立するのに使用し得るが、この
種のものは道路上での使用には実際的ではないことが銘
記される。例えば、気筒圧力センサは（熱的および機械
的の両者の点で）非常に敏感なものであり、長期間のエ
ンジン動作には耐え得ない。
【００１７】多気筒エンジンのそれぞれの気筒の共鳴振
動数を測定する目的のために、圧電振動センサのような
従来の「ノック」センサを使用することができる。この
種のセンサは、感度の一貫性を欠如する傾向があるもの
の、本目的のために許容し得るものである。なぜなら共
鳴振動数ピークが生ずる振動数が本発明に重要であり且
つ共鳴振動数ピークの大きさはそれ自体認識されるべき
最小のしきい値レベルを越えたことを決定することのみ
に必要であるからである。加えて、圧電振動センサは、
他の加速度計型の振動センサと比較して、コストが低
く、信頼性があると共に耐久性がある。
動数を測定する目的のために、圧電振動センサのような
従来の「ノック」センサを使用することができる。この
種のセンサは、感度の一貫性を欠如する傾向があるもの
の、本目的のために許容し得るものである。なぜなら共
鳴振動数ピークが生ずる振動数が本発明に重要であり且
つ共鳴振動数ピークの大きさはそれ自体認識されるべき
最小のしきい値レベルを越えたことを決定することのみ
に必要であるからである。加えて、圧電振動センサは、
他の加速度計型の振動センサと比較して、コストが低
く、信頼性があると共に耐久性がある。
【００１８】ノックセンサには主として２つの型式：共
鳴および非共鳴型がある。これらの型式の両者が、本発
明の目的のためのノックの検出に適切であるが、非共鳴
型が（より低い出力を発生するにも拘らず）好適であ
る。特に、非共鳴型のノックセンサは、ある種の周波数
範囲で概して一定の感度を与えると共に、エンジンの型
式に拘らずに使用することができるため適切である。一
方、共鳴型はそれぞれの異なるエンジンの型式について
調整しなければならず、かつ更に重要なことには、この
型式のセンサを用いた場合、燃焼過程に伴うものからセ
ンサの共鳴を識別する試みに困難性が伴うため、一貫し
て正確な共鳴測定を得るのが困難である。
鳴および非共鳴型がある。これらの型式の両者が、本発
明の目的のためのノックの検出に適切であるが、非共鳴
型が（より低い出力を発生するにも拘らず）好適であ
る。特に、非共鳴型のノックセンサは、ある種の周波数
範囲で概して一定の感度を与えると共に、エンジンの型
式に拘らずに使用することができるため適切である。一
方、共鳴型はそれぞれの異なるエンジンの型式について
調整しなければならず、かつ更に重要なことには、この
型式のセンサを用いた場合、燃焼過程に伴うものからセ
ンサの共鳴を識別する試みに困難性が伴うため、一貫し
て正確な共鳴測定を得るのが困難である。
【００１９】センサの位置は、燃焼力を感知し得る、か
つ可能であれば他のエンジンの力を感知し得ない、エン
ジン上の所定の場所に選択すべきである。図２は、本発
明の好適な態様による低動力検出装置を備えるエンジン
１を示すものであり、この場合振動センサ３は、それぞ
れのエンジンの気筒の近傍で弁ハウジングカバー５に取
付ける。代替として、図３に概略的に示すように、それ
ぞれ対をなす気筒の２つの隣接するヘッド集成体の間の
シリンダブロックにセンサ３を取付けることができる。
ただし、何が適切なセンサの取付け位置たり得るかは、
エンジンによって変動し得て、選択を支配する主たる要
因は、これらが燃焼力を感知し得ると共に他のエンジン
の力を少なくとも相対的に感知し得ないことであること
を認識すべきであり、また接近性のような他の要因もな
お考慮すべきである。
つ可能であれば他のエンジンの力を感知し得ない、エン
ジン上の所定の場所に選択すべきである。図２は、本発
明の好適な態様による低動力検出装置を備えるエンジン
１を示すものであり、この場合振動センサ３は、それぞ
れのエンジンの気筒の近傍で弁ハウジングカバー５に取
付ける。代替として、図３に概略的に示すように、それ
ぞれ対をなす気筒の２つの隣接するヘッド集成体の間の
シリンダブロックにセンサ３を取付けることができる。
ただし、何が適切なセンサの取付け位置たり得るかは、
エンジンによって変動し得て、選択を支配する主たる要
因は、これらが燃焼力を感知し得ると共に他のエンジン
の力を少なくとも相対的に感知し得ないことであること
を認識すべきであり、また接近性のような他の要因もな
お考慮すべきである。
【００２０】エンジン１上のセンサの位置を注意深く選
択したとしても、センサ３は他の内的な力による構造的
振動をなお採集するであろう。燃焼に関連するエンジン
の振動を分離するため、クランク角に基く時間ドメイン
ウインドウ処理（time domain windowing ）を使用し、
燃焼の事態と重複しないエンジンの事態、例えば、吸気
および排気弁閉鎖を有効に分離することができる。これ
は、クランク軸８のそれぞれの回転の毎に１回パルスを
発生する、クランク軸タイミングエンコーダまたは磁気
ピックアップのようなクランク軸角度指示器７を使用
し、データプロセッサ９により処理されるべきセンサ３
からの信号を、特定のクランク角期間、例えばそれぞれ
の動力行程の際に上死点（ＴＤＣ）から上死点の３０°
後（ＡＴＤＣ、after top dead center ）までの間に得
られる信号のみに制限することにより達成することがで
きる。有利には、それぞれの端部でゼロへと滑らかに次
第に減少する（ベル形状の曲線に類似する）ハミングウ
インドウ（Hamming window）として知られているウイン
ドウを使用し、ウインドウ処理した系列の始めと終りに
おける突然の不連続を排除するものとする。
択したとしても、センサ３は他の内的な力による構造的
振動をなお採集するであろう。燃焼に関連するエンジン
の振動を分離するため、クランク角に基く時間ドメイン
ウインドウ処理（time domain windowing ）を使用し、
燃焼の事態と重複しないエンジンの事態、例えば、吸気
および排気弁閉鎖を有効に分離することができる。これ
は、クランク軸８のそれぞれの回転の毎に１回パルスを
発生する、クランク軸タイミングエンコーダまたは磁気
ピックアップのようなクランク軸角度指示器７を使用
し、データプロセッサ９により処理されるべきセンサ３
からの信号を、特定のクランク角期間、例えばそれぞれ
の動力行程の際に上死点（ＴＤＣ）から上死点の３０°
後（ＡＴＤＣ、after top dead center ）までの間に得
られる信号のみに制限することにより達成することがで
きる。有利には、それぞれの端部でゼロへと滑らかに次
第に減少する（ベル形状の曲線に類似する）ハミングウ
インドウ（Hamming window）として知られているウイン
ドウを使用し、ウインドウ処理した系列の始めと終りに
おける突然の不連続を排除するものとする。
【００２１】加えて、前記銘記したように、与えられた
エンジンについての共鳴振動数は、通常は比較、画定さ
れた振動数範囲内で生ずるため、バンドパスフィルタ１
１を使用し、燃焼に関連する振動を他のエンジンの事態
に伴うものから更に分離することができる。例えば、
６．２５インチの内径を有するエンジンについて、２．
０ＫＨｚ〜４．５ＫＨｚの範囲の振動のみを通過させ得
るバンドパスフィルタ１１を使用することができる。
エンジンについての共鳴振動数は、通常は比較、画定さ
れた振動数範囲内で生ずるため、バンドパスフィルタ１
１を使用し、燃焼に関連する振動を他のエンジンの事態
に伴うものから更に分離することができる。例えば、
６．２５インチの内径を有するエンジンについて、２．
０ＫＨｚ〜４．５ＫＨｚの範囲の振動のみを通過させ得
るバンドパスフィルタ１１を使用することができる。
【００２２】センサ３から得られたデータの処理を可能
とするため、データプロセッサ９における処理の前に、
これらのアナログ出力をＡ／Ｄ変換器によりディジタル
信号に変換する。ディジタルデータ信号を解析して共鳴
振動数を決定し得る種々の技術が知られている。これら
の公知の技術の中には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）お
よび最尤推定（Maximum Likelihood Estimation,ＭＬ
Ｅ）がある。エンジンの燃焼は固有的に短い時間の過程
であるため、ＦＦＴ解析は不適切な振動数分析をもたら
す。シヌソイドパラメータ推定についてのＭＬＥは満足
し得る振動数分析を達成するが、ＭＬＥ法の実行は、ペ
リオドグラムとして知られている推定関係（すなわち、
振動数、振幅および位相のパラメータについて）を最大
化し得る周波数範囲で周波数を検索するステップをそれ
が必要とするため、データ処理を行うＣＰＵに対して重
い計算負荷を及ぼし得る。
とするため、データプロセッサ９における処理の前に、
これらのアナログ出力をＡ／Ｄ変換器によりディジタル
信号に変換する。ディジタルデータ信号を解析して共鳴
振動数を決定し得る種々の技術が知られている。これら
の公知の技術の中には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）お
よび最尤推定（Maximum Likelihood Estimation,ＭＬ
Ｅ）がある。エンジンの燃焼は固有的に短い時間の過程
であるため、ＦＦＴ解析は不適切な振動数分析をもたら
す。シヌソイドパラメータ推定についてのＭＬＥは満足
し得る振動数分析を達成するが、ＭＬＥ法の実行は、ペ
リオドグラムとして知られている推定関係（すなわち、
振動数、振幅および位相のパラメータについて）を最大
化し得る周波数範囲で周波数を検索するステップをそれ
が必要とするため、データ処理を行うＣＰＵに対して重
い計算負荷を及ぼし得る。
【００２３】結果として、積載した車両装置のために実
際的なシステムを達成するには、効率的で十分に正確な
計算方法が必要である。この目的のため、本発明者は、
振動数ドメインにおけるＦＦＴ振動数点の間の放物線曲
線補間の着想を検討した（放物線当てはめによるＦＦ
Ｔ）。開発した放物線当てはめによるＦＦＴは次のステ
ップを含む： １）燃焼期間に渡ってウインドウ処理したデータに対し
てＦＦＴを行い、 ２）共鳴の存在をチェックし、かつ共鳴が存在する場合
のみに続行し、 ３）ＦＦＴの結果から、最大の大きさが生ずる振動数を
識別し、 ４）最大の大きさの振動数が生ずる振動数点、およびそ
のそれぞれの側部の振動数点を選択し、 ５）振動数ドメインにおける３つの選択した点を通して
放物線曲線の当てはめを行い（３つの点は独特の放物線
関数を決定する）、かつ ６）得られた放物線関数の最大の大きさを見出し、かつ
これが生ずる振動数を推定した共鳴振動数として指定す
る。
際的なシステムを達成するには、効率的で十分に正確な
計算方法が必要である。この目的のため、本発明者は、
振動数ドメインにおけるＦＦＴ振動数点の間の放物線曲
線補間の着想を検討した（放物線当てはめによるＦＦ
Ｔ）。開発した放物線当てはめによるＦＦＴは次のステ
ップを含む： １）燃焼期間に渡ってウインドウ処理したデータに対し
てＦＦＴを行い、 ２）共鳴の存在をチェックし、かつ共鳴が存在する場合
のみに続行し、 ３）ＦＦＴの結果から、最大の大きさが生ずる振動数を
識別し、 ４）最大の大きさの振動数が生ずる振動数点、およびそ
のそれぞれの側部の振動数点を選択し、 ５）振動数ドメインにおける３つの選択した点を通して
放物線曲線の当てはめを行い（３つの点は独特の放物線
関数を決定する）、かつ ６）得られた放物線関数の最大の大きさを見出し、かつ
これが生ずる振動数を推定した共鳴振動数として指定す
る。
【００２４】図４は、ＦＦＴ、ＭＬＥおよび放物線当て
はめによるＦＦＴ振動数推定方法の結果の一例の比較を
示すものであり、これから、放物線曲線当てはめ法は、
ＭＬＥ技術により得られたものに匹敵し得る結果を与え
ることが理解され得る。よって、放物線曲線当てはめ法
のより大きい効率から、本発明によるノックセンサ配置
を利用して取得したセンサ信号測定に基く共鳴振動数推
定のための好適な方法としてこれを採用した。
はめによるＦＦＴ振動数推定方法の結果の一例の比較を
示すものであり、これから、放物線曲線当てはめ法は、
ＭＬＥ技術により得られたものに匹敵し得る結果を与え
ることが理解され得る。よって、放物線曲線当てはめ法
のより大きい効率から、本発明によるノックセンサ配置
を利用して取得したセンサ信号測定に基く共鳴振動数推
定のための好適な方法としてこれを採用した。
【００２５】しかしながら、燃焼過程の不確実性および
複雑性のため、エンジンの燃焼サイクルは幾分無作為な
過程であり、かつノッキングまたは他の共鳴燃焼は全ゆ
るエンジンサイクルで生起するものではない。更に、ど
のエンジンサイクルで共鳴燃焼が生起し得るかを予測す
るのは不可能である。よって、推定した共鳴振動数に対
するエンジンの燃焼サイクルの不確実性の効果を有効に
低減するため、多サイクル測定の統計的解析を使用すべ
きことが必須である。
複雑性のため、エンジンの燃焼サイクルは幾分無作為な
過程であり、かつノッキングまたは他の共鳴燃焼は全ゆ
るエンジンサイクルで生起するものではない。更に、ど
のエンジンサイクルで共鳴燃焼が生起し得るかを予測す
るのは不可能である。よって、推定した共鳴振動数に対
するエンジンの燃焼サイクルの不確実性の効果を有効に
低減するため、多サイクル測定の統計的解析を使用すべ
きことが必須である。
【００２６】多サイクルデータを使用するために、本発
明により、共鳴燃焼サイクルを非共鳴燃焼サイクルから
識別し、それぞれの気筒の共鳴振動数をそれぞれの共鳴
燃焼サイクルについて推定し、推定した共鳴振動数の統
計的解析をそれぞれのエンジン気筒について行い、かつ
これらの振動数の平均を決定すると共にそれらの平均を
それぞれのエンジン気筒についての最終的な推定共鳴振
動数のために使用する。図６を参照すると、定常条件下
で作動するエンジンの、４８サイクルのそれぞれについ
てのセンサからの信号の振動数スペクトルを、「○」に
より示された推定共鳴振動数と共に見ることができる。
この例では、モニターした４８サイクルの内２５が共鳴
燃焼サイクルであり、残りは非共鳴燃焼サイクルであ
り、この特定の気筒の推定された共鳴振動数の平均は、
２３Ｈｚの標準偏差で２９０３Ｈｚであると決定され
た。測定の時点でエンジンが加速または減速していたな
らば、共鳴振動数点「○」は、主として垂直に整列する
のではなく、右または左への傾きを生成していたであろ
う。
明により、共鳴燃焼サイクルを非共鳴燃焼サイクルから
識別し、それぞれの気筒の共鳴振動数をそれぞれの共鳴
燃焼サイクルについて推定し、推定した共鳴振動数の統
計的解析をそれぞれのエンジン気筒について行い、かつ
これらの振動数の平均を決定すると共にそれらの平均を
それぞれのエンジン気筒についての最終的な推定共鳴振
動数のために使用する。図６を参照すると、定常条件下
で作動するエンジンの、４８サイクルのそれぞれについ
てのセンサからの信号の振動数スペクトルを、「○」に
より示された推定共鳴振動数と共に見ることができる。
この例では、モニターした４８サイクルの内２５が共鳴
燃焼サイクルであり、残りは非共鳴燃焼サイクルであ
り、この特定の気筒の推定された共鳴振動数の平均は、
２３Ｈｚの標準偏差で２９０３Ｈｚであると決定され
た。測定の時点でエンジンが加速または減速していたな
らば、共鳴振動数点「○」は、主として垂直に整列する
のではなく、右または左への傾きを生成していたであろ
う。
【００２７】多気筒エンジンのそれぞれの気筒にこの技
術を適用することにより、全ての気筒に渡る共鳴振動数
分布を得ることができ、これから低動力の気筒は有意に
低い共鳴振動数を有し且つ不着火気筒は検出される共鳴
を有し得ないという事実により、個々の低動力気筒を識
別することができる。図７は、４つのエンジン気筒につ
いて共鳴振動数分布を示すものであり、ここでは気筒１
を正常なレベル、および３つの低減した動力レベルで作
動させる一方、他の３つのモニターした気筒は正常な動
力レベルで作動させた。理解され得るように、気筒１
は、５０％の動力レベルで作動させた場合には実質的に
共鳴振動数が低減しており、かつ正常な動力レベルの２
５％で作動させた場合には共鳴振動数がないことを証明
している。これらの結果は、気筒圧力上昇分布および他
のエンジンについて得られたデータから確認された。
術を適用することにより、全ての気筒に渡る共鳴振動数
分布を得ることができ、これから低動力の気筒は有意に
低い共鳴振動数を有し且つ不着火気筒は検出される共鳴
を有し得ないという事実により、個々の低動力気筒を識
別することができる。図７は、４つのエンジン気筒につ
いて共鳴振動数分布を示すものであり、ここでは気筒１
を正常なレベル、および３つの低減した動力レベルで作
動させる一方、他の３つのモニターした気筒は正常な動
力レベルで作動させた。理解され得るように、気筒１
は、５０％の動力レベルで作動させた場合には実質的に
共鳴振動数が低減しており、かつ正常な動力レベルの２
５％で作動させた場合には共鳴振動数がないことを証明
している。これらの結果は、気筒圧力上昇分布および他
のエンジンについて得られたデータから確認された。
【００２８】検出されるべき共鳴振動数の単なる欠如
は、与えられた気筒における低い動力の存在を決定する
ものではないことがわかろう。これは、燃焼過程が極め
て円滑であるか（エンジンが高速条件で運転している場
合に生じ得る状況）または、またはそれぞれのセンサ３
の感度または一貫性の欠如を仮定すると、共鳴の大きさ
が検出するには小さ過ぎたであろう（すなわち、図６に
示される広い範囲の大きさにより示されるように、共鳴
の大きさが動力レベルに関連しない（燃焼の円滑性の
み））ことを示し得るからである。正にこの理由のため
に、それぞれの気筒の共鳴振動数を決定するには、統計
的にかなりの数のエンジンサイクル（エンジンがアイド
リングしている場合は短い時間的期間の、例えば約１０
秒のサンプリングウインドウでエンジンの動作条件が有
意に変化し得ることを認識し、これは大き過ぎるものと
すべきでなく、エンジンのｒｐｍが増加すると共に比例
して短いサンプリングウインドウとするのが適切であ
る）を使用しなければならず、与えられた気筒の共鳴振
動数を他の気筒の振動数分布と比較しなければならない
（例えば、全てのまたは大半の気筒について類似する結
果が見出された場合は、このことが気筒が不着火してい
るのではなくむしろ円滑な運転のエンジンを示している
のであろうので、与えられた気筒について共鳴振動数を
検出し得なかったことは重大ではない）。同様に、実際
的な観点からすれば、与えられた正常なエンジンの気筒
間の変動（１０〜２０％の動力喪失は有意ではなく、正
常なエンジンの変動の範囲内である）、３０％未満の動
力喪失は正確には検出できない。
は、与えられた気筒における低い動力の存在を決定する
ものではないことがわかろう。これは、燃焼過程が極め
て円滑であるか（エンジンが高速条件で運転している場
合に生じ得る状況）または、またはそれぞれのセンサ３
の感度または一貫性の欠如を仮定すると、共鳴の大きさ
が検出するには小さ過ぎたであろう（すなわち、図６に
示される広い範囲の大きさにより示されるように、共鳴
の大きさが動力レベルに関連しない（燃焼の円滑性の
み））ことを示し得るからである。正にこの理由のため
に、それぞれの気筒の共鳴振動数を決定するには、統計
的にかなりの数のエンジンサイクル（エンジンがアイド
リングしている場合は短い時間的期間の、例えば約１０
秒のサンプリングウインドウでエンジンの動作条件が有
意に変化し得ることを認識し、これは大き過ぎるものと
すべきでなく、エンジンのｒｐｍが増加すると共に比例
して短いサンプリングウインドウとするのが適切であ
る）を使用しなければならず、与えられた気筒の共鳴振
動数を他の気筒の振動数分布と比較しなければならない
（例えば、全てのまたは大半の気筒について類似する結
果が見出された場合は、このことが気筒が不着火してい
るのではなくむしろ円滑な運転のエンジンを示している
のであろうので、与えられた気筒について共鳴振動数を
検出し得なかったことは重大ではない）。同様に、実際
的な観点からすれば、与えられた正常なエンジンの気筒
間の変動（１０〜２０％の動力喪失は有意ではなく、正
常なエンジンの変動の範囲内である）、３０％未満の動
力喪失は正確には検出できない。
【００２９】図８および９を参照し、振動センサ３によ
り検出される振動に基き、多気筒エンジンの個々の気筒
の動力レベル性能を検出するためにデータプロセッサ９
により行う工程の例をここに説明する。単一の気筒の動
力喪失診断の開始に際し、燃焼サイクルカウント（coun
t ）をｊ＝０で設定し、かつエンジン速度およびエンジ
ン負荷（load）を決定する。エンジン速度は、気筒につ
いてのＴＤＣが生起する毎に磁気ピックアップセンサ７
により発せられる回転当り１回のパルス信号から決定す
ることができる。エンジン負荷は、必要に応じてエンジ
ンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）、またはエンジンが
ＥＣＭを備えていない場合はスロットル位置センサから
のエンジン負荷信号に基くものとすることができる。例
えば、公知のカミンス（Cummins ）１６気筒Ｖ型エンジ
ンの場合、エンジンが高速または負荷のない条件で作動
しているとき、取得し得る妥当な程度の正確性について
燃焼が非常に円滑に生起している可能性が高いため、診
断要綱は行わないものとし、好ましくは最高程度の正確
性を確保するためには、比較的低い速度で軽乃至中程度
の負荷をもってエンジンを作動させるものとすべきであ
る。
り検出される振動に基き、多気筒エンジンの個々の気筒
の動力レベル性能を検出するためにデータプロセッサ９
により行う工程の例をここに説明する。単一の気筒の動
力喪失診断の開始に際し、燃焼サイクルカウント（coun
t ）をｊ＝０で設定し、かつエンジン速度およびエンジ
ン負荷（load）を決定する。エンジン速度は、気筒につ
いてのＴＤＣが生起する毎に磁気ピックアップセンサ７
により発せられる回転当り１回のパルス信号から決定す
ることができる。エンジン負荷は、必要に応じてエンジ
ンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）、またはエンジンが
ＥＣＭを備えていない場合はスロットル位置センサから
のエンジン負荷信号に基くものとすることができる。例
えば、公知のカミンス（Cummins ）１６気筒Ｖ型エンジ
ンの場合、エンジンが高速または負荷のない条件で作動
しているとき、取得し得る妥当な程度の正確性について
燃焼が非常に円滑に生起している可能性が高いため、診
断要綱は行わないものとし、好ましくは最高程度の正確
性を確保するためには、比較的低い速度で軽乃至中程度
の負荷をもってエンジンを作動させるものとすべきであ
る。
【００３０】好ましい速度および負荷条件が存在すると
認められると想定して、図９の診断要綱を開始する。最
初に、データプロセッサにより、十分な数の連続的なエ
ンジンサイクル、ＮＵＭ＿ＣＹＣ、例えば４０〜５０サ
イクルについて、例えば約１０，０００Ｈｚのサンプリ
ング速度ｆｓで採取した振動センサ３からのデータのス
ナップショットを吟味する。このデータを、例えばそれ
ぞれの動力行程のＴＤＣ〜３０°ＡＴＤＣに渡ってウイ
ンドウ処理し、かつ例えば約２，０００〜４，５００Ｈ
ｚで帯域通過させ、その後このデータに対してＦＦＴを
行う。共鳴が検出される場合、共鳴サイクルカウントｒ
を１だけ増加させると共に、前記したように放物線当て
はめを行う。全ゆるサイクルの間に共鳴が検出されない
場合、ゼロの共鳴振動数を設定する。その後、予め規定
された数のサイクルについてのデータを処理した後（ｊ
＝ＮＵＭ＿ＣＹＣ）、ｒの共鳴燃焼サイクルからの共鳴
振動数を平均化することにより、気筒ｉについての共鳴
振動数を取得する。全てのエンジン気筒について共鳴振
動数を一旦取得したならば（ｉ＝ＮＵＭ＿ＣＹＬ）、全
ての気筒に渡る共鳴振動数分布を取得し、これから正常
な（normal）気筒についての振動数帯域、低動力（low
power ）気筒についての振動数帯域、および必要に応じ
て過剰動力（overpower ）気筒についての振動数帯域を
決定する。これらの振動数帯域に基き、その後それぞれ
の気筒の動力レベルを分類すると共に、この診断要綱を
何回行ったかに対応するカウント数を例えば行として、
かつ動力レベルの分類が適切な特定の気筒の数を例えば
列として有する、分類した動力レベルのフラグ（気筒内
に共鳴が検出されない場合はＮＯ＿ＲＥＳ状況（statu
s）が割当てられる）により構成されるＳＴＡＴＵＳベ
クターに保存する。
認められると想定して、図９の診断要綱を開始する。最
初に、データプロセッサにより、十分な数の連続的なエ
ンジンサイクル、ＮＵＭ＿ＣＹＣ、例えば４０〜５０サ
イクルについて、例えば約１０，０００Ｈｚのサンプリ
ング速度ｆｓで採取した振動センサ３からのデータのス
ナップショットを吟味する。このデータを、例えばそれ
ぞれの動力行程のＴＤＣ〜３０°ＡＴＤＣに渡ってウイ
ンドウ処理し、かつ例えば約２，０００〜４，５００Ｈ
ｚで帯域通過させ、その後このデータに対してＦＦＴを
行う。共鳴が検出される場合、共鳴サイクルカウントｒ
を１だけ増加させると共に、前記したように放物線当て
はめを行う。全ゆるサイクルの間に共鳴が検出されない
場合、ゼロの共鳴振動数を設定する。その後、予め規定
された数のサイクルについてのデータを処理した後（ｊ
＝ＮＵＭ＿ＣＹＣ）、ｒの共鳴燃焼サイクルからの共鳴
振動数を平均化することにより、気筒ｉについての共鳴
振動数を取得する。全てのエンジン気筒について共鳴振
動数を一旦取得したならば（ｉ＝ＮＵＭ＿ＣＹＬ）、全
ての気筒に渡る共鳴振動数分布を取得し、これから正常
な（normal）気筒についての振動数帯域、低動力（low
power ）気筒についての振動数帯域、および必要に応じ
て過剰動力（overpower ）気筒についての振動数帯域を
決定する。これらの振動数帯域に基き、その後それぞれ
の気筒の動力レベルを分類すると共に、この診断要綱を
何回行ったかに対応するカウント数を例えば行として、
かつ動力レベルの分類が適切な特定の気筒の数を例えば
列として有する、分類した動力レベルのフラグ（気筒内
に共鳴が検出されない場合はＮＯ＿ＲＥＳ状況（statu
s）が割当てられる）により構成されるＳＴＡＴＵＳベ
クターに保存する。
【００３１】説明した診断要綱が完了する毎に、カウン
ト数を１だけ増加させると共に、カウント数が十分な正
確性を与えるのに十分に大きい予備設定数に一旦達した
ならば、低動力レベルの表示の発生の数をＳＴＡＴＵＳ
ベクターからそれぞれの気筒について決定し、かつ最も
高い数の低動力発生を有するような気筒、または予め規
定された数またはパーセントを越える低動力ＳＴＡＴＵ
Ｓベクターを有するいずれかの気筒について、低動力警
報を視覚的ディスプレイに出力する。
ト数を１だけ増加させると共に、カウント数が十分な正
確性を与えるのに十分に大きい予備設定数に一旦達した
ならば、低動力レベルの表示の発生の数をＳＴＡＴＵＳ
ベクターからそれぞれの気筒について決定し、かつ最も
高い数の低動力発生を有するような気筒、または予め規
定された数またはパーセントを越える低動力ＳＴＡＴＵ
Ｓベクターを有するいずれかの気筒について、低動力警
報を視覚的ディスプレイに出力する。
【００３２】好ましくは、図８に示すように、警報表示
を表示する前に、センサの故障による誤った警報を防止
するため、センサに対して自己診断を行い、故障したセ
ンサが検出される場合は、寧ろセンサ交換の表示を発す
る。センサの故障診断は、それぞれのセンサ３により与
えられる冗長情報を使用することにより行うことができ
る。例えば、２つのセンサが、吸気／排気弁閉鎖のよう
な、それらの振動信号における同一の事態を測定する可
能性があり、また共同でモニターされた事態に対応する
信号の部分を吟味することにより、故障したセンサおよ
びセンサ間の振動さえも決定することができる。
を表示する前に、センサの故障による誤った警報を防止
するため、センサに対して自己診断を行い、故障したセ
ンサが検出される場合は、寧ろセンサ交換の表示を発す
る。センサの故障診断は、それぞれのセンサ３により与
えられる冗長情報を使用することにより行うことができ
る。例えば、２つのセンサが、吸気／排気弁閉鎖のよう
な、それらの振動信号における同一の事態を測定する可
能性があり、また共同でモニターされた事態に対応する
信号の部分を吟味することにより、故障したセンサおよ
びセンサ間の振動さえも決定することができる。
【００３３】本発明による種々の態様を示しかつ説明し
たが、この発明はこれらに限定されるものではなく、当
業者に公知のように多数の変更および改変に供せられる
ことが理解される。したがって、この発明はここに示し
かつ説明した詳細に限定されず、添付する特許請求の範
囲により包含されるものとして、全てのその種の変更お
よび改変を含むものである。
たが、この発明はこれらに限定されるものではなく、当
業者に公知のように多数の変更および改変に供せられる
ことが理解される。したがって、この発明はここに示し
かつ説明した詳細に限定されず、添付する特許請求の範
囲により包含されるものとして、全てのその種の変更お
よび改変を含むものである。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、多気筒内燃エンジンのための
単一気筒の動力損失診断に広範囲の用途を見出すもので
あり、ディーゼルおよび火花点火エンジンの両者に適用
し得るものである。この発明の診断システムは、４気筒
〜１６気筒エンジンの範囲のエンジンのための実車の診
断として特別の有用性を認め得る。この発明は、低動力
気筒を点検修理するのに必要な時間並びにコストのかか
る合計作業休止時間を大幅に低減し得る。
単一気筒の動力損失診断に広範囲の用途を見出すもので
あり、ディーゼルおよび火花点火エンジンの両者に適用
し得るものである。この発明の診断システムは、４気筒
〜１６気筒エンジンの範囲のエンジンのための実車の診
断として特別の有用性を認め得る。この発明は、低動力
気筒を点検修理するのに必要な時間並びにコストのかか
る合計作業休止時間を大幅に低減し得る。
【図１】異なる動力レベルにおけるクランク角の関数と
して、振動センサからの共鳴振動数の信号を示すグラフ
である。
して、振動センサからの共鳴振動数の信号を示すグラフ
である。
【図２】本発明の好適な態様による低動力検出装置を備
えたエンジンの概略説明図である。
えたエンジンの概略説明図である。
【図３】図１の装置の振動センサの配置についての代替
的な位置を示すエンジンの概略図である。
的な位置を示すエンジンの概略図である。
【図４】３つの異なる共鳴振動数推定技術の結果を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】異なるレベルの燃料供給における、シリンダ弁
カバーに取付けたセンサからの信号の振動数スペクトル
を示すグラフである。
カバーに取付けたセンサからの信号の振動数スペクトル
を示すグラフである。
【図６】図４に類似するが、定常状況における４８サイ
クルのそれぞれについてセンサからの信号の振動数スペ
クトルを示すグラフである。
クルのそれぞれについてセンサからの信号の振動数スペ
クトルを示すグラフである。
【図７】第１の気筒を正常な、および３つの低減した動
力レベルで作動させた場合のエンジンの４つの気筒につ
いての共鳴振動数分布を示すグラフである。
力レベルで作動させた場合のエンジンの４つの気筒につ
いての共鳴振動数分布を示すグラフである。
【図８】本発明によりデータプロセッサにおいて行われ
る診断ステップのブロック図である。
る診断ステップのブロック図である。
【図９】図８のブロック図の診断サブルーチンである。
１ エンジン ３ 振動センサ ５ ハウジングカバー ８ クランク軸 ７ 指示器 ９ データプロセッサ １１ バンドパスフィルタ
Claims (20)
- 【請求項１】 複数の個々の気筒を有する多気筒エンジ
ンの少なくとも１つの気筒における低い動力を検出する
装置であって、 多気筒エンジンのそれぞれの個々の気筒内での燃焼の間
に生ずる振動を検出し、かつその振幅および振動数に対
応する出力信号を発生する振動感知手段と、 出力信号を、予め決められた振動数範囲の、かつ個々の
エンジン燃焼サイクルの特定された部分からの信号に限
定する信号調節手段と、 予め規定された数の連続的なエンジンサイクルのそれぞ
れの間に個々のエンジン気筒に生ずる共鳴振動数ピーク
の存在を検出する手段と、 個々のエンジン燃焼サイクルの前記部分の間に前記予め
決められた振動数範囲で検出される共鳴振動数ピークの
振動数を推定する推定手段と、 予め規定された数のエンジンサイクルにつき、それぞれ
の個々の気筒について認められる共鳴振動数ピークの振
動数を平均化する平均化手段と、 それぞれの個々の気筒について認められる共鳴振動数ピ
ークの平均化した振動数および全ての気筒に渡るその分
布に基いて、それぞれの気筒を少なくとも低い動力の気
筒と正常な動力の気筒とに分類する分類手段と、 低い動力の気筒として繰返し分類された気筒の識別を発
する出力手段とを備えることを特徴とする、多気筒エン
ジンの少なくとも１つの気筒における低い動力を検出す
る装置。 - 【請求項２】 前記振動センサが、エンジン弁カバーハ
ウジングに取付けられた請求項１記載の多気筒エンジン
の少なくとも１つの気筒における低い動力を検出する装
置。 - 【請求項３】 前記振動センサが、圧電ノックセンサで
ある請求項２記載の多気筒エンジンの少なくとも１つの
気筒における低い動力を検出する装置。 - 【請求項４】 前記振動センサが、隣接するヘッド集成
体の間のエンジンのシリンダブロックに取付けられた請
求項１記載の多気筒エンジンの少なくとも１つの気筒に
おける低い動力を検出する装置。 - 【請求項５】 前記振動センサが、圧電ノックセンサで
ある請求項４記載の多気筒エンジンの少なくとも１つの
気筒における低い動力を検出する装置。 - 【請求項６】 前記振動センサが、圧電ノックセンサで
ある請求項１記載の多気筒エンジンの少なくとも１つの
気筒における低い動力を検出する装置。 - 【請求項７】 それぞれの動力行程の際に、前記予め決
められた振動数範囲が約２，０００〜４，５００Ｈｚで
あり、かつ燃焼サイクルの前記特定された部分が上死点
から上死点の約３０°後までである請求項１記載の多気
筒エンジンの少なくとも１つの気筒における低い動力を
検出する装置。 - 【請求項８】 前記推定手段が、振動感知手段からの出
力信号上で高速フーリエ変換を行う手段と、最大の大き
さの振動数点を識別する手段と、最大の大きさの振動数
点およびそのそれぞれの側の振動数点を介して放物線補
間を行って放物線関数を取得する手段と、前記平均化手
段が使用するために、取得した放物線関数を最大化する
振動数を決定する手段とを備える請求項１記載の多気筒
エンジンの少なくとも１つの気筒における低い動力を検
出する装置。 - 【請求項９】 前記振動センサが、圧電ノックセンサで
ある請求項８記載の多気筒エンジンの少なくとも１つの
気筒における低い動力を検出する装置。 - 【請求項１０】前記振動センサが、エンジン弁カバーハ
ウジングに取付けられた請求項９記載の多気筒エンジン
の少なくとも１つの気筒における低い動力を検出する装
置。 - 【請求項１１】前記振動センサが、隣接するヘッド集成
体の間のエンジンのシリンダブロックに取付けられた請
求項８〜１０のいづれか１項記載の多気筒エンジンの少
なくとも１つの気筒における低い動力を検出する装置。 - 【請求項１２】前記振動センサのいずれかの故障によ
る、前記出力手段による低い動力の気筒の誤った表示を
防止する診断手段を更に備える請求項１記載の多気筒エ
ンジンの少なくとも１つの気筒における低い動力を検出
する装置。 - 【請求項１３】前記診断手段が、同一の共同でモニター
されるエンジンの事態を測定する複数の前記センサのそ
れぞれにより与えられる豊富な情報を比較する手段を備
える請求項１記載の多気筒エンジンの少なくとも１つの
気筒における低い動力を検出する装置。 - 【請求項１４】前記共同でモニターされるエンジンの事
態が、エンジン吸気／排気弁の閉鎖である請求項１３記
載の多気筒エンジンの少なくとも１つの気筒における低
い動力を検出する装置。 - 【請求項１５】多気筒エンジンの少なくとも１つの気筒
における低い動力を検出する方法であって、 Ａ）多気筒エンジンのそれぞれの個々の気筒内での燃焼
の間に生ずる振動を振動センサを介して検出し、かつそ
の振幅および振動数に対応する出力信号を発生し、 Ｂ）予め決められた振動数範囲へと、かつ個々のエンジ
ン燃焼サイクルの特定された部分からに出力信号を限定
し、 Ｃ）予め規定された数の連続的なエンジンサイクルのそ
れぞれの間に個々のエンジン気筒に生ずる共鳴振動数ピ
ークの存在を検出し、 Ｄ）個々のエンジン燃焼サイクルの前記部分の間に前記
予め決められた振動数範囲で検出される共鳴振動数ピー
クの振動数を推定し、 Ｅ）予め規定された数のエンジンサイクルにつき、それ
ぞれの個々の気筒について認められる共鳴振動数ピーク
の振動数を平均化し、 Ｆ）それぞれの個々の気筒について認められる共鳴振動
数ピークの平均化した振動数および全ての気筒に渡るそ
の分布に基いて、それぞれの気筒を少なくとも低い動力
の、および正常な動力の気筒に分類し、かつ Ｇ）低い動力の気筒として繰返し分類される気筒の識別
を発する工程を含むことを特徴とする、多気筒エンジン
の少なくとも１つの気筒における低い動力を検出する方
法。 - 【請求項１６】前記推定工程が、振動センサからの出力
信号上で高速フーリエ変換を行い、最大の大きさの振動
数点を識別すると共に、最大の大きさの振動数点および
そのそれぞれの側の振動数点を介して放物線補間を行っ
て放物線関数を取得し、かつ前記平均化手段が使用する
ために、取得した放物線関数を最大化する振動数を決定
する工程を含む請求項１５記載の多気筒エンジンの少な
くとも１つの気筒における低い動力を検出する方法。 - 【請求項１７】工程Ｄ〜Ｆが、工程Ｇを行う前に統計的
正確性を与えるのに十分大きい回数だけ繰返されるシー
ケンスを含む請求項１６記載の多気筒エンジンの少なく
とも１つの気筒における低い動力を検出する方法。 - 【請求項１８】同一の共同でモニターされるエンジンの
事態を測定する複数の前記センサのそれぞれにより与え
られる豊富な情報を比較することにより、前記振動セン
サのいずれかの故障による、低い動力の気筒の誤った表
示を防止するために振動センサ上で診断を行い、前記十
分大きい回数だけ前記シーケンスを繰返した後、かつ工
程Ｇを行う前に前記診断を行う請求項１７記載の多気筒
エンジンの少なくとも１つの気筒における低い動力を検
出する方法。 - 【請求項１９】前記共同でモニターされるエンジンの事
態が、エンジン吸気／排気弁の閉鎖である請求項１８記
載の多気筒エンジンの少なくとも１つの気筒における低
い動力を検出する方法。 - 【請求項２０】同一の共同でモニターされるエンジンの
事態を測定する複数の前記センサのそれぞれにより与え
られる豊富な情報を比較することにより、前記振動セン
サのいずれかの故障による、低い動力の気筒の誤った表
示を防止するために振動センサ上で診断を行い、前記十
分大きい回数だけ前記シーケンスを繰返した後、かつ工
程Ｇを行う前に前記診断を行う請求項１５記載の多気筒
エンジンの少なくとも１つの気筒における低い動力を検
出する方法。
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