JP2684844B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、クランク軸の角速度の微小な変動から内
燃機関の失火を検出するようにした失火検出装置に関す
る。

従来の技術 内燃機関で失火が生じると、未燃焼の混合気がそのま
ま排出されるので、排気中の有害成分の増加を来すのは
勿論のこと、出力の低下や機関の安定性の低下を招く。
そのため、近年、失火が発生しているか否かを容易に、
例えば通常の運転状態のまま検出する失火検出装置の要
請されている。

この失火検出の方法の一つとして、クランク軸の角速
度の微小な変動を例えば電磁ピックアップ等を用いて検
出する方法が考えられている。例えば特開昭57−188748
号公報には、クランク角180゜毎に突起片を有する回転
板をクランク軸に固着するとともに、90゜異なる位相の
２箇所に近接スイッチを設け、その90゜異なる２箇所で
の速度差から失火の有無を検出するようにした装置が示
されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この種の失火検出装置を自動車用内燃
機関に適用したとすると、例えば路面の凹凸によって車
輪の受ける反力が変動し、ひいてはクランク軸の角速度
変動が生じるので、これを失火と誤検出する虞れがあ
る。従って、未舗装路のような悪路走行時に失火の誤判
定を生じ易い。

また運転者がブレーキを瞬間的に踏み込んだような場
合にも各速度が一時的に低下することから失火と誤検出
し易い。

そのため、上記従来のものでは失火判定の信頼性が低
い、という不具合があった。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、路面の凹凸やブレーキ操作とい
った車輪側からの外乱入力がある場合には失火判定を行
わないようにして、失火判定の信頼性を高めるようにし
たものである。すなわち、この発明に係る内燃機関の失
火検出装置は、第１図に示すように、内燃機関のクラン
ク軸の角速度を検出する角速度検出手段１と、上記角速
度の変化に基づいて内燃機関の失火発生を仮判定する失
火仮判定手段２と、車両の車速変化を検出する車速変化
検出手段５と、クランク軸の角速度変化とこれに対応す
る車速変化との対比により車輪側からの外乱入力の有無
を検出する外乱入力検出手段３と、この外乱入力が検出
されたときに最終的な失火判定を禁止する判定禁止手段
４とを備えて構成されている。

また請求項２の発明では、上記外乱入力検出手段３と
して、クランク軸の角速度変化量と車速変化量とを比較
して外乱入力の有無を検出するようにした。

さらに請求項３の発明では、クランク軸の角速度変化
と車速変化とのタイミングの前後関係から外乱入力の有
無を検出するようにした。

作用 失火仮判定手段２では、角速度検出手段１により検出
される角速度に、失火に起因するような変動があった場
合に失火発生と仮判定する。そして、このとき路面の凹
凸やブレーキ操作といった車輪側からの外乱入力が検出
されなければ、最終的に失火と判定される。

これに対し、路面の凹凸やブレーキ操作といった車輪
側からの外乱入力が検出された場合には、最終的な失火
判定が禁止され、誤判定が防止される。

尚、失火により角速度変動が生じた場合には、この変
動が変速機等の動力伝達系を介して減衰された形で車輪
に伝わるので、機関側の各速度変化量に対して車速変化
量は比較的小さい。これに対し、路面の凹凸ブレーキ操
作による影響は先ず車輪側で作用し、これが動力伝達系
を介して減衰された形で機関クランク軸に伝わるので、
同一の角速度変化量に対して車速変化量は大きなものと
なる。すなわち、角速度変化量と車速変化量とを比較す
ることで、角速度変動が外乱入力によるものか否かを判
別することができる。

同様に、クランク軸の角速度変化とこれに対応する車
速変化とのタイミングの前後関係からも、角速度変動が
外乱入力によるものか否かを判別することができる。

実施例 第２図はこの発明の一実施例の機械的構成を示す説明
図であって、内燃機関11の後端に変速機12が装着されて
おり、この変速機12から後方にプロペラシャフト13が延
設されている。そして、このプロペラシャフト13にディ
ファレンシャルギヤ14を介して車軸15が連結され、車輪
（詳しくは後輪）16を駆動するようになっている。尚、
17は前輪を示す。

上記内燃機関11には、電磁ピックアップ式もしくは光
電式等のクランク角センサ18が設けられている。このク
ランク角センサ18は、単位クランク角毎にパルスを発生
するもので、望ましくはバックラッシュ等の影響を避け
るためにクランク軸に対し直接に設けられていることが
好ましいが、クランク軸に連動するカムシャフトあるい
はディストリビュータ等に配設されている形式のもので
も良い。このクランク角センサ18が発生するパルス信号
によって機関クランク軸の角速度が検出される。尚、こ
のほか内燃機関11にはエアフロメータ19や水温センサ20
等のセンサ類が設けられており、これらに基づいて後述
する失火診断領域であるか否かの判定がなされる。

また車速を検出するために、例えば車速機12の出力軸
の回転数を検出する車速センサ21が設けられている。符
号22として示すように、一般にアンチスキッドブレーキ
システムやトラクションコントロールシステム等におい
て用いられる車輪速センサを具備した車両においては、
該車輪速センサ22を車速検出手段として用いることが望
ましい。

上記の各センサの検出信号が入力されるコントロール
ユニット23は、所謂マイクロコンピュータシステムを用
いたもので、図示せぬ空燃比センサを用いた空燃比制御
や図示せぬ点火系の点火時期制御等内燃機関11の種々の
制御を行っている。そして、これらの制御と同時に、ク
ランク角センサ18によって検出されるクランク軸の角速
度変動から所定の失火判定を行い、最終的に失火と判定
した場合には警報ランプ24等の警報手段を作動させると
ともに、その旨をメモリに記憶するようになっている。

次に第３図のフローチャートを参照して失火検出の処
理の流れを説明する。

この第３図に示すルーチンは、所定時間もしくは所定
クランク角毎に繰り返し実行されるもので、先ず初め
に、機関運転条件が所定の診断領域内であるか否かを判
定する。例えば失火による角速度変動が現れにくい高速
域やスロットル弁を全閉とした減速時などは診断領域外
として失火判定は行わない。

次に、ステップ２でクランク角センサ18が出力するパ
ルス信号から機関回転数Ｎを計測し、かつステップ３で
単位時間もしくは単位クランク角におけるその変化量Δ
Ｎを演算する。この機関回転数Ｎの変化量ΔＮは、機関
クランク軸の角速度変化量に相当する。

そして、上記の機関回転数Ｎの変化量ΔＮを所定の判
定レベルNNGと比較する（ステップ４）。ここで変化量
ΔＮが判定レベルNNG以下であれば、失火がないものと
判定する（ステップ５）。尚、上記の判定レベルNNGは
固定値であっても良く、あるいは機関回転数Ｎ等の関数
として与えるようにしても良い。

変化量ΔＮが判定レベルNNGより大であれば失火の可
能性があると仮判定し、ステップ６以降で外乱入力を有
無を判定する。すなわち、ステップ６で、車速変化量Δ
VSPの判定レベルＡを機関回転数Ｎの変化量ΔＮの関数
として求め、ステップ７で、直前に生じた車速変化の車
速変化量ΔVSPを上記判定レベルＡと比較する。

ここで車速変化量ΔVSPが判定レベルＡより小さけれ
ば、失火があったものと最終的に判定する（ステップ
８）。これに対し判定レベルＡ以上であった場合には、
回転数変化（つまりクランク軸の角速度変化）が路面の
凹凸等の外乱によるものと判断し、失火無しと最終的に
判定する（ステップ５）。

尚、車速変化は、第４図に示す別のルーチンによって
繰り返し検出される。すなわち、車速センサ21の出力信
号に基づいて車速VSPを計測し（ステップ11）、かつそ
の変化量ΔVSPを演算（ステップ12）するとともに、そ
の値を順次記憶する（ステップ13）。これは、機関回転
数変化のタイミングと車速変化のタイミングとに多少の
ずれがあることを考慮したものである。

第５図および第６図は、上述したような外乱の有無の
判定を説明するための説明図であって、例えば複数気筒
の中の１気筒が繰り返し失火を生じていたとすると、機
関回転数Ｎは、第５図（ａ）のように失火による周期的
な回転数低下を伴った変化を示す。この失火による回転
数変化は、変速機12の各部の遊びやクラッチ部分の振動
吸収機構あるいは自動変速機の場合はトルクコンバータ
等によってかなり吸収されるので、例えば変速機12の出
力軸側で車速VSPを検出したとすると、第５図（ｂ）の
ように減衰した状態で現れる。また前述した車輪速セン
サ22によって車速VSPを検出するものとすれば、更にデ
ィファレンシャルギヤ14の遊びやプロペラシャフト13の
ねじれ等によって減衰し、第５図（ｃ）に示すような非
常に振幅の小さな変化となる。

これに対し、路面に凹凸があった場合には、第６図
（ａ）に示すように車輪16における回転速度変化が大き
く発生し、これが多少減衰して変速機12の出力軸に伝わ
るため、該出力軸に基づいて検出される車速VSPは第６
図（ｂ）のような特性となる。そして、これが更に変速
機12の各部の遊びやクラッチ部分の振動吸収機構によっ
て吸収されるため、最終的に内燃機関11のクランク軸に
生じる回転数変化としては、第６図（ｃ）に示すように
非常に振幅の小さなものとなる。

従って、仮に同一レベルの回転数変化ΔＮが検出され
たとしても、これが失火に起因するものであれば車速変
化量ΔVSPは比較的小さく、また路面凹凸に起因するも
のであれば車速変化量ΔVSPは比較的大きい。そのた
め、前述したように、車速変化量ΔVSPを判定レベルＡ
と大小比較することで、失火によるものと路面凹凸によ
るものとを精度良く判別できるのである。

尚、運転者が瞬間的にブレーキを踏込操作したような
場合の回転数変化も同様に失火による回転数変化と判別
できる。

次に、上記実施例では、機関回転数Ｎの変化量ΔＮと
車速VSPの変化量ΔVSPとの大小関係から失火と外乱入力
とを判別しているが、両者の変化のタイミングを比較し
て判別することも可能である。

第７図は、路面凹凸等の外乱入力による変動があった
場合の例を示しており、この場合には、初めに車輪16側
つまり車速VSPが低下し、これより僅かに（Δｔ）遅れ
て機関回転数Ｎの低下が現れる。これに対し、失火によ
る場合は、図示していないが、初めに機関回転数Ｎが低
下し、その影響が僅かに遅れて車輪16側に伝わるため、
車速VSPの低下が遅れて現れる。従って、両者の前後関
係から、失火による回転数低下と路面凹凸等による回転
数低下とを確実に判別できる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関の失火検出装置によれば、路面の凹凸やブレーキの瞬
間的な踏み込み等車輪側からの外乱入力があった場合
に、最終的な失火判定を禁止するようにしたので、悪路
等での失火の誤判定を防止でき、その判定の信頼性を高
めることができる。特に、外乱入力をクランク軸の角速
度変化とこれに対応する車速変化との対比により検出す
るので、新たなセンサ類の付加を必要とせずに、かつ精
度よく外乱入力を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る失火検出装置の構成を示すクレ
ーム対応図、第２図はこの発明の一実施例の機械的構成
を示す構成説明図、第３図および第４図はこの実施例に
おける失火検出処理を示すフローチャート、第５図は失
火時の回転数変化と車速変化の関係を示す特性図、第６
図は路面凹凸時の回転数変化と車速変化の関係を示す特
性図、第７図は路面凹凸による回転数変化と車速変化の
タイミングの関係を示す特性図である。 １……角速度検出手段、２……失火仮判定手段、３……
外乱入力検出手段、４……判定禁止手段、５……車速変
化検出手段。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のクランク軸の角速度を検出する
   角速度検出手段と、上記角速度の変化に基づいて内燃機
   関の失火発生を仮判定する失火仮判定手段と、車両の車
   速変化を検出する車速変化検出手段と、クランク軸の角
   速度変化とこれに対応する車速変化との対比により車輪
   側からの外乱入力の有無を検出する外乱入力検出手段
   と、この外乱入力が検出されたときに最終的な失火判定
   を禁止する判定禁止手段とを備えたことを特徴とする内
   燃機関の失火検出装置。
2. 【請求項２】クランク軸の角速度変化量と車速変化量と
   を比較して外乱入力の有無を検出することを特徴とする
   請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。
3. 【請求項３】クランク軸の角速度変化と車速変化とのタ
   イミングの前後関係から外乱入力の有無を検出すること
   を特徴とする請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。