JP2641997B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

内燃機関の失火検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の失火検出装
置に関し、特に燃料系に係る失火の検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の気筒に吸入された燃料混合気
を点火するため該各気筒毎に点火プラグが設けられてい
る。通常、内燃機関の点火コイルにおいて発生された高
電圧は配電器を介して各気筒の点火プラグへ順次分配さ
れ、前記燃料混合気を点火する。この場合、点火プラグ
での点火が正常に行なわれない、すなわち失火が生ずる
と、種々の弊害が発生する。例えば、運転性能を悪化さ
せ、燃費を悪化させ、さらには未燃焼ガスの排気系路で
の後燃えにより排気ガス浄化装置における触媒温度の上
昇をまねく等の弊害である。従って、このような弊害を
もたらす失火は絶対に防止しなければならない。この失
火の原因を大別すると、燃料系に係るものと点火系に係
るものとがある。前者の燃料系に係るものは燃料混合気
のリーンまたはリッチに起因するものであり、後者の点
火系に係るものはいわゆるミス・スパークに起因するも
のである。ミス・スパークとは点火プラグに正常な火花
放電が生じないことを意味する。
【0003】従来の失火検出装置としては例えば、特公
昭51−22568号公報に記載されたものがある。こ
れは、点火回路の1次回路に配電器接点の開路毎に発生
する減衰振動電圧の周波数が、点火の場合は失火の場合
よりも高いことを利用するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
失火検出装置は、点火回路に発生する減衰振動電圧の周
波数のみ、すなわち点火プラグの両電極間の放電の有無
のみを検出しているため、失火の原因が放電が発生した
が混合気がリーン又はリッチにより着火しないといった
燃料系に係るものか否かを判断することができず、迅速
な故障対策の上で必ずしも満足のいくものではなかっ
た。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、失火の原因が燃料系に
係るものか否かを検出す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。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、機関運運パラメータの値を検出する機関運
転状態検出手段と、前記機関運転パラメータの値に基づ
いて点火時期を決定して点火指令信号を発生する信号発
生手段と、前記点火指令信号に基づいて機関に備えられ
た点火プラグを放電させる為の高電圧を発生させる点火
手段と、前記点火手段に高電圧が発生された時の放電電
流値を検出する電流検出手段とを有する内燃機関の失火
検出装置において、前記点火指令信号発生後の点火手段
の放電電流値と所定値との比較をすることにより失火が
発生したか否かを判定する失火判定手段を備え、この失
火判定手段は、前記点火指令信号発生時から所定期間経
過する以前の前記放電電流の値が所定値以下となる部分
の面積を求め、この面積の値が所定面積値以上となった
ときに失火であると判定するようにしたものである。
【0007】
【作用】本発明による内燃機関の失火検出装置の失火判
定手段は、点火指令信号発生時からの所定時間経過する
以前に放電電流の値が所定電流値以下となったときの所
定電流値以下の部分の面積を求め、この面積の値が所定
面積値以上となったときに燃料系に係る失火であると判
定する。これにより、失火状態を正確に把握でき、燃料
系に係る失火であるか否かを判定することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0009】図1は、本発明による内燃機関の失火検出
装置の一実施例を示す回路図である。本実施例は、燃料
系に係る失火(以下、「FI失火」と略記する)が生じ
た場合には点火プラグの放電電流の値が正常燃焼の場合
よりも早い時点で零となり、その後負の値となることを
利用するものである。
【0010】図1において、電源電圧VBが供給される
電源端子T1は一次側コイル2と二次側コイル3とから
成る点火コイル(点火手段)1と接続され、一次側コイ
ル2と二次側コイル3とは互いにその一端で接続され、
一次側コイル2の他端はトランジスタ4のコレクタに接
続され、トランジスタ4のベースは点火指令信号Aが入
力される入力端子T2に接続され、そのエミッタは接地
されている。また、二次側コイル3の他端は電流検出手
段6を介して点火プラグ5の中心電極5aに接続され、
点火プラグ5の接地電極5bは接地されている。電流検
出手段6のコイル61にはコイル3を流れる電流に応じ
て電流が流れ、このコイル61は電圧発生抵抗62に接
続され、この抵抗62はコイル61を流れる電流に応じ
た電圧を発生する。電流検出手段6の出力側はECU7
のフィルタ手段71、A/D変換器72を介してCPU
73に接続されている。さらに、CPU73は、入力回
路74を介して、各種機関運転パラメータ(機関回転
数、機関負荷等のパラメータ)の値を検出する機関運転
パラメータセンサ(機関運転状態検出手段)8に接続さ
れ、また、点火指令信号Aを増幅する駆動回路75を介
してトランジスタ4のベースに接続されている。上記C
PU73は、該機関運転状態に基づき点火時期を決定し
て点火指令信号Aを発生する信号発生手段と、失火か否
かを判定する失火判定手段とを有する。
【0011】図2は図1の回路の失火検出動作を実行す
るためのプログラムを示すフローチャートであり、図3
は点火指令信号Aの発生により二次側コイル3に生じる
放電電流、すなわち点火プラグ5の両電極5a,5b間
を流れる放電電流(以下、単に「放電電流」という)を
示すタイムチャートであり、図3において、実線は燃料
混合気の正常点火時の放電電流を示し、点線はFI失火
時の放電電流を示す。次に、図3を用いて各放電電流特
性について説明する。
【0012】まず、正常点火時の放電電流特性(実線で
示す特性)について説明する。点火指令信号A発生時刻
t0の直後においては、点火電圧が点火プラグ電極間の
燃料混合気の絶縁を破壊する値まで増加するその後絶縁
破壊に伴い電流は流れる(曲線a)。この電流は絶縁破
壊初期の突入電流であり、大きな電流が流れる。例えば
図3に示すように放電電流Iの値が正常点火判別用基準
電流Ifire0の値を越えたとき(I>Ifire0となったと
き)燃料混合気の絶縁は破壊され、絶縁破壊前の容量放
電状態から誘導放電へと移行し、放電電流Iが流れるコ
イルに蓄えられた誘導エネルギーが放出される(曲線
b)。これに伴い放電電流Iは零に向かって低下する。
【0013】次に、燃料混合気が燃料供給系の異常等に
よりリーン状態やカット状態となりFI失火を生じたと
きの放電電流特性(点線で示す特性)について説明す
る。点火指令信号A発生時刻t0の直後においては、正
常点火時と同様、点火電圧が点火プラグ電極間の燃料混
合気の絶縁を破壊する値まで増加する。その後絶縁破壊
に伴い電流は流れる。この電流は絶縁破壊初期の突入電
流であり、大きな電流が流れるが、このときの放電電流
(容量放電電流)のピーク値は、燃料混合気に占める空
気の割合が正常点火時よりも多く、燃料混合気の絶縁耐
力が大きくなり、正常点火時の電流値よりも低くなる
(曲線a’)。この後、正常点火時と同様に誘導放電状
態へ移行するが、容量放電時に正常点火時の場合に比べ
多くのエネルギーを消費している、又、誘導放電時の電
圧が正常点火に比べ高いため誘導放電時間が短くなる
(曲線b’)。この結果、コイル内残留エネルギーによ
る再度の容量放電へと移行する。この放電電流は逆方向
に流れ、やがて零となる(曲線c’)。これは、誘導放
電の後、高圧電線の浮遊容量等に電荷が蓄積されるため
コイルの残留エネルギーで放出されて逆方向の電流とな
るためである。このエネルギーはその後減衰され零とな
る。
【0014】次に、図1の回路の動作について図2、図
3を用いて説明する。
【0015】まず、点火指令信号Aが発生したか否かを
示すIGフラグ(Flag IG)に「1」が立っているか
否かを判定する(ステップS1)。「1」は点火指令信
号Aが発生したことを示す。IGフラグに「1」を立て
る処理は図2のルーチンとは別のルーチン例えば点火時
期演算処理ルーチンで行う。点火指令信号Aの発生前に
おいては「1」は立っていないので、ステップS1にお
ける判断は否定となり、ステップS2,S3,S4へ移
行し、ECU8のタイマ(点火指令信号A発生後の経過
時間を計測するタイマ)に所定時間Tmis1を設定し、面
積Sの値を零に初期化してメモリに記憶し、IGフラグ
に「0」を立て、図2のフローの動作を終了する。所定
時間Tmis1は、点火指令信号Aの発生時から放電電流の
値が略零となる時までの時間であり、図3において時刻
t0からt1までの時間である。なお、上記Tmis1の値
は、機関運転状態(機関運転パラメータ値)、例えば機
関回転数、機関負荷、バッテリー電圧、機関温度等に応
じてマップ又はテーブルから読み出される値である。
【0016】次に、点火指令信号Aが発生してIGフラ
グに「1」が立つと、ステップS1からS5へ移行し
て、ECU8のタイマにおいて所定時間Tmis1が経過し
たか否かを判断する。所定時間Tmis1が経過している場
合、IGフラグに「0」を立て(ステップS4)、図2
の動作を終了する。所定時間Tmis1が経過していない場
合、放電電流Iの値が基準電流Ifire1の値(所定電流
値)より小さいか(I<Ifire1)否かを判断する(ス
テップS6)。I≧Ifire1のときは図2の動作を終了
し、I<Ifire1のときはステップS7へ移行する。な
お、Ifire1の値は、機関運転状態(機関運転パラメー
タ値)、例えば機関回転数、機関負荷、バッテリー電
圧、機関温度等に応じてマップ又はテーブルから読み出
される値であり、図3に点線で示すFI失火時の放電電
流特性曲線における所定電流Ifire1の値以下の面積S
a(左下り斜線部分)の値と、実線で示す正常点火時の
放電電流特性曲線における所定電流Ifire1の値以下の
面積Sb(右下り斜線部分)の値との差(Sa−Sb)
が大きくなるように設定される。
【0017】次に、ステップS7で、放電電流Iの値と
所定電流Ifire1の値との差分(Ifire1−I)を求め、
この差分を初期値零の面積Sの値に加え、新たな面積S
の値とする。この新たな面積Sの値と所定面積Smisの
値(所定面積値)とを比較し(ステップS8)、S≧S
misであればFI失火と判定し(ステップS9)、S<
SmisであればFI失火でないと判定し図2の動作を終
了する。上記ステップS1,S5〜S9は、所定時間T
misが経過するまで(図3の時刻t1となるまで)繰り
返し実行される。所定時間Tmisが経過したら、上述し
たように、IGフラグに「0」を立て(ステップS
4)、図2の動作を終了する。所定時間Tmisが経過し
た後にFI失火と判定される可能性は無いからである。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、機関運運
パラメータの値を検出する機関運転状態検出手段と、前
記機関運転パラメータの値に基づいて点火時期を決定し
て点火指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指
令信号に基づいて機関に備えられた点火プラグを放電さ
せる為の高電圧を発生させる点火手段と、前記点火手段
に高電圧が発生された時の放電電流値を検出する電流検
出手段とを有する内燃機関の失火検出装置において、前
記点火指令信号発生後の点火手段の放電電流値と所定値
との比較をすることにより失火が発生したか否かを判定
する失火判定手段を備え、この失火判定手段は、前記点
火指令信号発生時から所定期間経過する以前の前記放電
電流の値が所定値以下となる部分の面積を求め、この面
積の値が所定面積値以上となったときに失火であると判
定することにより、燃料系に係る失火であるか否かを正
確に検出でき、故障個所の早期発見や適切な故障対策が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1の回路の失火検出動作を実行するためのプ
ログラムを示すフローチャートである。
【図3】放電電流を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 点火コイル 2 一次側コイル 3 二次側コイル 5 点火プラグ 6 電流検出手段 7 ECU 8 機関運転パラメータセンサ(機関運転状態検出手
段) 73 CPU
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 恵隆 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 新井 秀明 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関運運パラメータの値を検出する機関
    運転状態検出手段と、前記機関運転パラメータの値に基
    づいて点火時期を決定して点火指令信号を発生する信号
    発生手段と、前記点火指令信号に基づいて機関に備えら
    れた点火プラグを放電させる為の高電圧を発生させる点
    火手段と、前記点火手段に高電圧が発生された時の放電
    電流値を検出する電流検出手段とを有する内燃機関の失
    火検出装置において、前記点火指令信号発生後の点火手
    段の放電電流値と所定値との比較をすることにより失火
    が発生したか否かを判定する失火判定手段を備え、この
    失火判定手段は、前記点火指令信号発生時から所定期間
    経過する以前の前記放電電流の値が所定値以下となる部
    分の面積を求め、この面積の値が所定面積値以上となっ
    たときに失火であると判定することを特徴とする内燃機
    関の失火検出装置。
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