JP2701186B2 - Misfire detection device for multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Misfire detection device for multi-cylinder internal combustion engine

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JP2701186B2
JP2701186B2 JP3347728A JP34772891A JP2701186B2 JP 2701186 B2 JP2701186 B2 JP 2701186B2 JP 3347728 A JP3347728 A JP 3347728A JP 34772891 A JP34772891 A JP 34772891A JP 2701186 B2 JP2701186 B2 JP 2701186B2
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internal combustion
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茂 丸山
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用等の多気筒内
燃機関において、ある気筒に点火が正常に行われない失
火が発生したとき、その失火を検出する失火検出装置に
関するもので、特に、クランク軸の回転速度変動に基づ
いて失火を判別するようにした多気筒内燃機関の失火検
出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a misfire detecting device for detecting a misfire in a multi-cylinder internal combustion engine for an automobile or the like, when a misfire occurs in a certain cylinder. More particularly, the present invention relates to a misfire detection device for a multi-cylinder internal combustion engine, which determines misfire based on fluctuations in rotation speed of a crankshaft.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車においては、環境問題等に対処す
るために、排気ガス源である内燃機関の失火を検出する
ことが求められるようになってきている。その場合、自
動車用内燃機関は多気筒内燃機関であるので、どの気筒
が失火したかも検出することが求められる。そのような
多気筒内燃機関の失火検出装置としては、例えば特開平
2-112646号公報に開示されているように、回転速度変動
から失火を検出するようにしたものが知られている。そ
の失火検出装置においては、各気筒の特定位置、例えば
上死点近傍におけるクランク軸の瞬時の回転速度が検出
され、その回転速度の変動に基づいて失火が判定される
ようになっている。
2. Description of the Related Art In an automobile, it is required to detect a misfire of an internal combustion engine as an exhaust gas source in order to cope with environmental problems and the like. In this case, since the internal combustion engine for a vehicle is a multi-cylinder internal combustion engine, it is required to detect which cylinder has misfired. As such a misfire detection device for a multi-cylinder internal combustion engine, for example,
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-112646, there is known an apparatus in which misfire is detected from fluctuations in rotation speed. In the misfire detection device, the instantaneous rotational speed of the crankshaft at a specific position of each cylinder, for example, near the top dead center, is detected, and misfire is determined based on the fluctuation of the rotational speed.

【0003】一般に、多気筒内燃機関の瞬時の回転速度
は、各気筒の上死点付近で最も落ち込み、その間で高く
なるという周期性を有している。すなわち、ある気筒が
圧縮行程において上死点近傍に達し、点火されて爆発行
程に入ると、ガス圧によってクランク軸が加速されるの
で、その回転速度が上昇する。次いで、その回転速度は
負荷の抵抗により徐々に低下する。そして、次の気筒に
点火されることによって再び加速されるという動作を繰
り返す。したがって、上述のような周期性を示す。とこ
ろが、ある気筒が失火すると、その気筒によるクランク
軸の加速が行われないので、その気筒の上死点を超えて
も回転速度は低下し続けることになる。したがって、上
記公報に示されているように、各気筒の上死点近傍にお
けるクランク軸の瞬時の回転速度を検出し、その回転速
度の変動を見るようにすれば、その変動が小さいときに
は正常であり、大幅に低下するときには失火が発生して
いると判断することができる。そして、回転速度の低下
が検出されたとき、その一つ前に上死点近傍にあった気
筒が失火気筒であるということがわかる。
[0003] Generally, the instantaneous rotational speed of a multi-cylinder internal combustion engine has a periodicity such that it falls most near the top dead center of each cylinder and increases during that time. That is, when a certain cylinder reaches the vicinity of the top dead center in the compression stroke and is ignited and enters the explosion stroke, the crankshaft is accelerated by the gas pressure, and the rotation speed increases. Then, the rotation speed gradually decreases due to the resistance of the load. Then, the operation of accelerating again by igniting the next cylinder is repeated. Therefore, the periodicity as described above is exhibited. However, when a certain cylinder misfires, the crankshaft is not accelerated by that cylinder, so that the rotation speed continues to decrease even if the cylinder exceeds the top dead center. Therefore, as shown in the above publication, if the instantaneous rotational speed of the crankshaft near the top dead center of each cylinder is detected and the fluctuation of the rotational speed is observed, it is normal when the fluctuation is small. Yes, when it drops significantly, it can be determined that a misfire has occurred. Then, when a decrease in the rotational speed is detected, it can be understood that the cylinder that was in the vicinity of the top dead center immediately before that was a misfired cylinder.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな失火検出装置の場合には、各気筒の特定位置におけ
る内燃機関の回転速度検出信号がそのまま失火検出に用
いられるので、失火以外の要因による回転速度変動があ
っても、それが失火によるものであるのかどうかを判別
することができない。すなわち、内燃機関の回転速度の
検出信号上には、例えば4サイクル4気筒内燃機関であ
れば機関回転数の2倍(2次)の回転速度変動が、ま
た、4サイクル6気筒内燃機関であればその回転数の3
倍(3次)の回転速度変動が現れる。また、自動車用内
燃機関の場合には、自動車の運転状態の変化、例えば加
減速や悪路走行などによっても回転速度は変動する。更
に、一旦失火が生ずると、その揺り返しという現象のた
めに、回転速度が上昇し、再び下降するという振動を繰
り返す。したがって、機関回転速度の検出信号は、その
ような失火以外の要因による回転速度変動をも含むもの
となる。そのために、上述のように内燃機関の回転速度
検出信号をそのまま失火検出に用いるものでは、特に機
関の高回転低負荷時や比較的低回転の悪路走行時などに
ノイズが加わることになり、失火による回転速度変動が
不明瞭となり、失火検知性が悪く、失火気筒の決定も困
難になるという問題がある。
However, in the case of such a misfire detection device, since the rotational speed detection signal of the internal combustion engine at a specific position of each cylinder is used as it is for misfire detection, the rotation caused by factors other than misfire is detected. Even if there is a speed fluctuation, it cannot be determined whether or not it is due to a misfire. That is, the detection signal of the rotation speed of the internal combustion engine includes, for example, a rotation speed fluctuation twice (secondary) of the engine speed in the case of a four-cycle four-cylinder internal combustion engine, or a four-cycle six-cylinder internal combustion engine. 3
A double (third order) rotation speed fluctuation appears. In the case of an internal combustion engine for a vehicle, the rotational speed also fluctuates due to a change in the driving state of the vehicle, for example, acceleration or deceleration or running on a rough road. Further, once a misfire occurs, the oscillation repeats the oscillation that the rotation speed increases and then decreases again due to the phenomenon of swingback. Therefore, the detection signal of the engine rotation speed also includes a rotation speed fluctuation due to a factor other than the misfire. Therefore, if the rotational speed detection signal of the internal combustion engine is directly used for misfire detection as described above, noise is added particularly when the engine is running at a high speed and a low load or traveling on a relatively low speed rough road, There is a problem that the rotational speed fluctuation due to the misfire becomes unclear, the misfire detection performance is poor, and the determination of the misfire cylinder becomes difficult.

【0005】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、失火による回転速度変動
が明確化されるようにし、それによって失火検知性を高
めるとともに、失火気筒の正確な確定を可能とした多気
筒内燃機関の失火検出装置を得ることである。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to clarify the rotational speed fluctuation due to a misfire, thereby improving misfire detection performance, and improving the misfire cylinder. An object of the present invention is to provide a misfire detection device for a multi-cylinder internal combustion engine that enables accurate determination.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、回転速度検出手段により検出されるク
ランク軸の回転速度検出信号をフィルタリングして特定
周波数成分を取り出すフィルタ手段を設け、そのフィル
タ手段の出力値と基準値とを比較することにより失火を
判別するようにしている。そのフィルタ手段としては、
所定周波数以下の成分を通過させるローパスフィルタ、
あるいは所定周波数以上の成分を通過させるハイパスフ
ィルタが、必要に応じてそれぞれ使い分けられる。ま
た、フィルタ手段の出力信号を微分する微分手段を設
け、その微分手段の出力値と基準値とを比較することに
よって失火を判別するようにすることもできる。そのよ
うにフィルタ手段や微分手段によって信号を処理するよ
うにすると、信号の時間遅れや位相進みが生じて失火気
筒の判定が難しくなる場合がある。そこで、失火を判定
する失火判別手段には、そのような時間遅れや位相進み
を補正して失火気筒の決定を行う失火気筒確定手段が設
けられる。
In order to achieve this object, according to the present invention, there is provided filter means for filtering a crankshaft rotation speed detection signal detected by a rotation speed detection means to extract a specific frequency component, Misfire is determined by comparing the output value of the filter means with a reference value. As the filter means,
A low-pass filter that passes components below a predetermined frequency,
Alternatively, a high-pass filter that passes a component of a predetermined frequency or more is used as needed. It is also possible to provide a differentiating means for differentiating the output signal of the filter means, and to determine the misfire by comparing the output value of the differentiating means with a reference value. That's it
The signal is processed by filtering means and differentiating means.
If this happens, a signal delay or phase advance will occur,
It may be difficult to determine the cylinder. So, determine misfire
The misfire determination means that such a time delay or phase advance
Misfire cylinder determination means for correcting misfire and determining the misfire cylinder
Be killed.

【0007】[0007]

【作用】一般に、内燃機関の失火による回転速度変動の
周波数は10〜50Hz程度である。一方、自動車の運転
状態の変化によって生じる内燃機関の回転速度変動の周
波数はそれより低く、機関回転数の2次あるいは3次の
回転速度変動の周波数はそれより高い。したがって、回
転速度検出手段から出力される機関回転速度信号をフィ
ルタリングし、例えば10Hz以下及び50Hz以上の周波
数成分が濾波されるようにすれば、これら失火以外の要
因による回転速度変動が除去される。その結果、フィル
タ手段を通過した信号は主として失火によるものとなる
ので、そのフィルタ手段の出力値が基準値より低くなっ
たときには失火と判断することができる。その場合、フ
ィルタ手段によってフィルタリングされた信号を微分手
段によって微分するようにすれば、失火による回転速度
変動がより顕著な信号となる。したがって、その微分手
段の出力信号を用いることにより、更に正確な失火の検
出が可能となる。
Generally, the frequency of rotation speed fluctuation due to misfire of an internal combustion engine is about 10 to 50 Hz. On the other hand, the frequency of the rotation speed fluctuation of the internal combustion engine caused by the change in the operating state of the automobile is lower, and the frequency of the secondary or tertiary rotation speed fluctuation of the engine speed is higher. Therefore, if the engine speed signal output from the speed detecting means is filtered so that the frequency components of, for example, 10 Hz or less and 50 Hz or more are filtered, the speed variation due to factors other than the misfire is removed. As a result, the signal that has passed through the filter means is mainly due to misfire, so that when the output value of the filter means becomes lower than the reference value, misfire can be determined. In such a case, if the signal filtered by the filter means is differentiated by the differentiating means, the rotation speed fluctuation due to misfire becomes more remarkable. Therefore, by using the output signal of the differentiating means, it is possible to detect misfire more accurately.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図中、図1は本発明による失火検出装置の一実施例
を示すブロック図である。この図から明らかなように、
この失火検出装置は、多気筒内燃機関のクランク軸の回
転速度を検出する回転速度検出手段1と、その回転速度
検出手段1の出力信号が導かれる信号処理手段2と、そ
の信号処理手段2の出力信号から失火を判別する失火判
別手段3とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a misfire detection device according to the present invention. As is clear from this figure,
This misfire detection device includes a rotation speed detection means 1 for detecting a rotation speed of a crankshaft of a multi-cylinder internal combustion engine, a signal processing means 2 to which an output signal of the rotation speed detection means 1 is derived, and a signal processing means 2 A misfire judging means 3 for judging misfire from the output signal.

【0009】回転速度検出手段1は、クランク軸に同期
して回転する回転部材、例えばクランク軸によって回転
されるフライホイール4に取り付けられたリングギヤ5
と、そのリングギヤ5に近接して配設されるピックアッ
プ6と、そのピックアップ6の出力信号を電圧に変換す
るFVコンバータ7とによって構成されている。ピック
アップ6は磁石のまわりにコイルを巻き付けたもので、
そのピックアップ6に対してリングギヤ5の歯が通過す
るたびに生ずる磁束変化によりコイルに電圧が誘起され
る。したがって、そのピックアップ6からはパルスが出
力される。そして、そのパルスの幅がそのときのクラン
ク軸の瞬時の回転速度となる。リングギヤ5には120
個の歯が設けられている。したがって、そのピックアッ
プ6により、クランク軸の1回転につき120回の瞬時
の回転速度が検出される。そのピックアップ6の出力パ
ルスは、FVコンバータ7によって電圧波形に変換され
る。こうして、回転速度検出手段1から、内燃機関の瞬
時の回転速度をつないだ回転速度変動の波形が出力され
るようになっている。
The rotation speed detecting means 1 includes a rotating member which rotates in synchronization with the crankshaft, for example, a ring gear 5 mounted on a flywheel 4 which is rotated by the crankshaft.
, A pickup 6 disposed close to the ring gear 5, and an FV converter 7 for converting an output signal of the pickup 6 into a voltage. The pickup 6 has a coil wound around a magnet.
A voltage is induced in the coil by a change in magnetic flux that occurs each time the teeth of the ring gear 5 pass through the pickup 6. Therefore, a pulse is output from the pickup 6. Then, the width of the pulse becomes the instantaneous rotation speed of the crankshaft at that time. The ring gear 5 has 120
There are teeth. Therefore, the instantaneous rotation speed of 120 times per one rotation of the crankshaft is detected by the pickup 6. The output pulse of the pickup 6 is converted into a voltage waveform by the FV converter 7. In this way, the rotation speed detecting means 1 outputs a waveform of the rotation speed fluctuation connecting the instantaneous rotation speeds of the internal combustion engine.

【0010】信号処理手段2は、設定周波数より高い周
波数の信号を濾波するローパスフィルタ8と、設定周波
数より低い周波数の信号を濾波するハイパスフィルタ9
とからなるフィルタ手段として構成されている。ローパ
スフィルタ8は機関回転数の2次(4気筒内燃機関の場
合)あるいは3次(6気筒内燃機関の場合)の周波数の
回転速度変動を除去するもので、その設定周波数は機関
回転数の2次あるいは3次の周波数より低くされる。そ
のために、そのローパスフィルタ8には周波数変更手段
10が設けられ、内燃機関の回転数に応じてその設定周
波数が直線的あるいは多段的に変化するようにされてい
る。ハイパスフィルタ9は、例えば自動車の加減速時や
悪路走行時などに生じる内燃機関の回転速度変動を除去
するもので、その設定周波数は、そのような回転速度変
動の周波数より高くされるが、失火時の回転速度変動の
波形を鈍らせないようにするために、例えば3Hz程度と
される。こうして、信号処理手段2からは、ローパスフ
ィルタ8の設定周波数とハイパスフィルタ9の設定周波
数との間の特定周波数成分の信号のみが出力されるよう
になっている。
The signal processing means 2 includes a low-pass filter 8 for filtering a signal having a frequency higher than the set frequency and a high-pass filter 9 for filtering a signal having a frequency lower than the set frequency.
This is configured as filter means consisting of: The low-pass filter 8 removes a rotational speed fluctuation of a secondary (in the case of a four-cylinder internal combustion engine) or a tertiary (in the case of a six-cylinder internal combustion engine) frequency of the engine speed. The frequency is set lower than the second or third order frequency. For this purpose, a frequency changing means 10 is provided in the low-pass filter 8 so that the set frequency changes linearly or in multiple stages according to the rotation speed of the internal combustion engine. The high-pass filter 9 removes the rotational speed fluctuation of the internal combustion engine that occurs when the vehicle is accelerating or decelerating or traveling on a rough road. The set frequency is set higher than the frequency of such rotational speed fluctuation. For example, the frequency is set to about 3 Hz so as not to obscure the waveform of the rotation speed fluctuation at the time. Thus, the signal processing means 2 outputs only a signal of a specific frequency component between the set frequency of the low-pass filter 8 and the set frequency of the high-pass filter 9.

【0011】失火判別手段3は、信号処理手段2の出力
値と基準値設定器11から導かれる基準値とを比較する
比較器12を備えている。そして、その基準値より信号
処理手段2の出力値の方が小さいときに、その比較器1
2から信号が出力されるようになっている。比較器12
の出力信号はタイマ13に導かれ、その出力信号が所定
時間より短い時間だけ持続するときに、タイマ13から
失火信号が出力されるようになっている。その失火信号
には、更に気筒判別信号発生器14からの気筒判別信号
が加えられ、失火気筒確定手段15において、ローパス
フィルタ8及びハイパスフィルタ9による信号の時間遅
れを補正した上で、失火気筒が確定されるようになって
いる。
The misfire determining means 3 has a comparator 12 for comparing the output value of the signal processing means 2 with a reference value derived from a reference value setting device 11. When the output value of the signal processing means 2 is smaller than the reference value, the comparator 1
2 outputs a signal. Comparator 12
Is output to the timer 13, and when the output signal lasts for a time shorter than the predetermined time, the timer 13 outputs a misfire signal. A cylinder discrimination signal from the cylinder discrimination signal generator 14 is further added to the misfire signal, and the misfire cylinder determination means 15 corrects the time delay of the signal by the low-pass filter 8 and the high-pass filter 9 before the misfire cylinder is detected. It is to be fixed.

【0012】次に、このように構成された失火検出装置
の作用について説明する。4サイクル4気筒内燃機関の
場合には、気筒判別信号発生器14から、図2(A)に
示されているような、各気筒の上死点(TDC)信号d
とシリンダ信号cとを組み合わせた気筒判別信号が出力
される。各気筒の点火は#4、#2、#1、#3の順に
行われる。このとき、回転速度検出手段1のFVコンバ
ータ7から出力される波形は、図2(B)に示されてい
るような種々の周波数成分を含んだ複雑な波形となる。
しかしながら、各気筒の点火が正常に行われているとき
には、同図の左端部分に示されているように比較的周期
性のある波形となる。
Next, the operation of the thus configured misfire detection device will be described. In the case of a four-cycle four-cylinder internal combustion engine, a top dead center (TDC) signal d of each cylinder as shown in FIG.
And a cylinder discrimination signal combining the cylinder signal c. The ignition of each cylinder is performed in the order of # 4, # 2, # 1, and # 3. At this time, the waveform output from the FV converter 7 of the rotation speed detecting means 1 is a complicated waveform including various frequency components as shown in FIG.
However, when the ignition of each cylinder is performed normally, the waveform has a relatively periodic waveform as shown in the left end portion of FIG.

【0013】いま、s点、すなわち第3気筒#3で失火
が生じたとする。すると、クランク軸の回転速度が低下
するので、回転速度検出手段1の出力波形は大きく落ち
込む。そして、その失火に伴う車体の揺り返しにより、
機関回転速度が上昇し、次いで再び低下する。したがっ
て、回転速度検出手段1の出力波形は、同図の中央部か
ら右側部分に示されているように大きなうねりを持つこ
とになる。
Now, it is assumed that a misfire has occurred at the point s, that is, at the third cylinder # 3. Then, since the rotation speed of the crankshaft decreases, the output waveform of the rotation speed detecting means 1 drops significantly. And, due to the turning of the car body due to the misfire,
The engine speed increases and then decreases again. Therefore, the output waveform of the rotation speed detecting means 1 has a large swell as shown from the center to the right in FIG.

【0014】このような回転速度検出手段1の出力波形
がフィルタ手段である信号処理手段2に通されると、ロ
ーパスフィルタ8によって高周波成分が除去されるとと
もに、ハイパスフィルタ9によって低周波成分が除去さ
れることにより、その信号処理手段2からの出力波形
は、図2(C)に示されているように、失火による落ち
込みと、その揺り返しによるうねりとのみが顕著な波形
となる。そして、その信号処理手段2からの出力波形が
失火判別手段3に送られ、基準値設定器11が発生する
基準値と比較される。その基準値は、同図にhで示され
ているようなレベルである。したがって、失火による波
形の落ち込みはその基準値より低くなる。こうして、信
号処理手段2の出力値と基準値とを比較することによ
り、失火が生じたことが判定される。
When the output waveform of the rotation speed detecting means 1 is passed through the signal processing means 2 as a filtering means, high frequency components are removed by a low pass filter 8 and low frequency components are removed by a high pass filter 9. As a result, as shown in FIG. 2 (C), the output waveform from the signal processing means 2 has a remarkable waveform including only a drop due to a misfire and a swell due to its rebound. Then, the output waveform from the signal processing means 2 is sent to the misfire discrimination means 3 and compared with the reference value generated by the reference value setting device 11. The reference value is a level indicated by h in FIG. Therefore, the drop of the waveform due to misfire becomes lower than the reference value. Thus, by comparing the output value of the signal processing means 2 with the reference value, it is determined that a misfire has occurred.

【0015】このように、回転速度検出手段1の出力信
号を、ローパスフィルタ8とハイパスフィルタ9とから
なるフィルタ手段としての信号処理手段2に通すことに
より、機関の高回転低負荷領域において発生する機関回
転数の2次あるいは3次の高周波のノイズや比較的低回
転の領域において自動車の運転状態の変化に伴って発生
する低周波のノイズは除去されるようになる。すなわ
ち、この失火検出装置においては、失火以外の要因によ
る内燃機関の回転速度変動をできるだけ除去した波形に
よって失火が検出される。したがって、その失火の検出
が正確となり、失火気筒の確定も確実となる。
As described above, the output signal of the rotational speed detecting means 1 is passed through the signal processing means 2 as a filter means composed of the low-pass filter 8 and the high-pass filter 9, thereby generating an engine in a high-speed low-load region of the engine. High-frequency noise of the second or third order of the engine speed and low-frequency noise generated due to a change in the operating state of the vehicle in a relatively low-speed region are removed. That is, in this misfire detection device, misfire is detected by a waveform from which fluctuations in the rotational speed of the internal combustion engine due to factors other than misfire are removed as much as possible. Therefore, the detection of the misfire becomes accurate, and the determination of the misfiring cylinder is also ensured.

【0016】ところで、失火の揺り返しによる回転速度
変動の周波数は、失火による回転速度変動の周波数より
は低いものの、その周波数にかなり近い。そのために、
単に信号処理手段2に通すだけでは、揺り返しの影響を
除去することは難しい。すなわち、揺り返しの影響を除
去するためにはハイパスフィルタ9によって濾波する低
周波の設定周波数を高くすることが必要となるが、その
ようにすると、失火による回転速度低下の信号自体が小
さくなり、しかも、揺り返しによる振動は相対的には小
さくならない。したがって、信号処理手段2を通過させ
ても、その信号には上述のように揺り返しによるうねり
が残ることになる。そして、そのようなうねりのため
に、揺り返しによる波形の落ち込みが、その信号と比較
される基準値のレベルh以下となることがある。その結
果、揺り返しによる回転速度低下を失火と誤検知する可
能性が生ずる。そこで、この実施例においては、比較器
12の出力信号がタイマ13に送られ、信号処理手段2
からの出力値が基準値より低い状態の持続時間が計測さ
れる。上述のように、失火に比べて揺り返しは低周波と
なるので、その周期は長くなる。したがって、失火によ
り基準レベルhを超えている時間をt、揺り返しにより
基準レベルhを超えている時間をt′とすると、t<
t′となる。すなわち、その時間によって失火によるも
のか揺り返しによるものかがわかる。
By the way, the frequency of the rotational speed fluctuation due to the reciprocation of the misfire is lower than the frequency of the rotational speed fluctuation due to the misfire, but is very close to the frequency. for that reason,
It is difficult to remove the influence of the swingback simply by passing the signal through the signal processing means 2. In other words, in order to remove the influence of the rebound, it is necessary to increase the set frequency of the low frequency to be filtered by the high-pass filter 9, but in such a case, the signal of the decrease in the rotational speed due to misfire becomes small, Moreover, the vibration due to the swing back does not become relatively small. Therefore, even if the signal passes through the signal processing means 2, the swell of the signal remains as described above. Then, due to such undulation, the fall of the waveform due to the swing may be equal to or lower than the level h of the reference value compared with the signal. As a result, there is a possibility that a decrease in the rotation speed due to the swingback is erroneously detected as misfire. Therefore, in this embodiment, the output signal of the comparator 12 is sent to the timer 13 and the signal processing means 2
The duration of the state where the output value from is lower than the reference value is measured. As described above, the repetition has a lower frequency than that of the misfire, so that the cycle becomes longer. Therefore, assuming that the time during which the reference level h is exceeded by misfire is t and the time during which the reference level h is exceeded due to reversal is t ′, t <
t ′. In other words, it is possible to determine whether the time is due to a misfire or a swingback depending on the time.

【0017】こうして、比較器12の出力値が基準値よ
り低い状態の持続時間が所定時間より短い場合にのみタ
イマ13から失火信号が出力されることによって、失火
が確実に判別される。そして、その失火信号が失火気筒
確定手段15に送られ、どの気筒に失火が生じたかが判
別される。この場合、ローパスフィルタ8及びハイパス
フィルタ9による信号の時間遅れのために、失火の判定
は第2気筒#2が上死点近傍にあるときに行われる。そ
こで、その失火気筒確定手段15においては、その時間
遅れを補正し、失火気筒が#3であると判定する。
Thus, the misfire signal is output from the timer 13 only when the duration of the state where the output value of the comparator 12 is lower than the reference value is shorter than the predetermined time, so that misfire can be reliably determined. Then, the misfiring signal is sent to the misfiring cylinder determination means 15 to determine which cylinder has misfiring. In this case, the misfire determination is performed when the second cylinder # 2 is near the top dead center because of the time delay of the signal by the low-pass filter 8 and the high-pass filter 9. Therefore, the misfiring cylinder determination means 15 corrects the time delay and determines that the misfiring cylinder is # 3.

【0018】図3は、この失火検出装置により、失火と
揺り返しとを更に確実に区別することができるようにす
る方法を説明するものである。この場合には、基準値設
定器11に二つの基準レベルh1 及びh2 を設定する。
そして、タイマ13においては、信号処理手段2からの
出力値がそれらの基準レベルh1 ,h2 を超えて持続す
る時間をそれぞれ検出する。ここで、h1 >h2 とす
る。また、失火により基準レベルh1 を超えて持続する
時間をt1 、基準レベルh2 を超えて持続する時間をt
2 とし、揺り返しにより基準レベルh1 を超えて持続す
る時間をt1′、基準レベルh2 を超えて持続する時間
をt2′とする。すると、上述のように失火に比べて揺
り返しは低周波であり、周期が長くなるので、 t1 <t1′ t1 −t2 <t1′−t2′ となる。したがって、t1 が所定時間よりも短く、t1
−t2 も所定時間より短く、しかも基準レベルh2 を超
えるときを検出すれば、それが失火であると判定するこ
とができる。
FIG. 3 illustrates a method for enabling the misfire detection device to more reliably distinguish between misfire and flurry. In this case, two reference levels h 1 and h 2 are set in the reference value setting device 11.
Then, the timer 13 detects the time during which the output value from the signal processing means 2 exceeds the reference levels h 1 and h 2 . Here, it is assumed that h 1 > h 2 . Further, the time that exceeds the reference level h 1 due to misfire is t 1 , and the time that the reference level h 2 is exceeded is t.
2, and the time that persists beyond the reference level h 1 t 1 ', the time that persists beyond the reference level h 2 t 2' and the reacting roll phenomenon. Then, the reacting roll than the misfire as described above is a low-frequency, since the period is longer, the t 1 <t 1 't 1 -t 2 <t 1' -t 2 '. Therefore, t 1 is shorter than the predetermined time, and t 1
If it is detected that −t 2 is shorter than the predetermined time and exceeds the reference level h 2 , it can be determined that a misfire has occurred.

【0019】図4は、本発明による失火検出装置の第2
実施例を示すブロック図である。なお、この実施例にお
いて、図1の実施例と対応する部分には同一の符号を付
すことにより、重複する説明は省略する。この実施例の
場合には、その信号処理手段2が、設定周波数より高い
周波数の信号を濾波するローパスフィルタ及び設定周波
数より低い周波数の信号を濾波するハイパスフィルタか
らなるフィルタ手段と、入力された信号の微分信号を出
力する微分器からなる微分手段とによって構成されてい
る。しかも、そのローパスフィルタと微分器とは2段に
設けられている。すなわち、回転速度検出手段1のFV
コンバータ7から出力された信号は、まず、第1ローパ
スフィルタ8aに通された後、微分器16aに送られ、
更に第2ローパスフィルタ8bに通されて、次の微分器
16bに送られるようになっている。そして、その微分
器16bの出力信号がハイパスフィルタ9に導かれるよ
うになっている。第1ローパスフィルタ8aは機関回転
数の2次(4気筒内燃機関の場合)あるいは3次(6気
筒内燃機関の場合)の周波数の回転速度変動を除去する
もので、その設定周波数は、通常の機関回転数の2次あ
るいは3次の周波数より低いが失火による回転速度変動
の周波数よりは高い一定の周波数とされている。また、
第2ローパスフィルタ8bの設定周波数も同様の周波数
とされている。一方、ハイパスフィルタ9は、自動車の
走行時に生じる内燃機関の回転速度変動と失火後の揺り
返しによる回転速度変動とを除去するもので、その設定
周波数は揺り返しの周波数よりやや高くされている。こ
うして、信号処理手段2からは、第1ローパスフィルタ
8aの設定周波数とハイパスフィルタ9の設定周波数と
の間の特定周波数成分の信号のみが、2回微分された上
で出力されるようになっている。
FIG. 4 shows a second embodiment of the misfire detecting apparatus according to the present invention.
It is a block diagram showing an example. In this embodiment, portions corresponding to those in the embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the case of this embodiment, the signal processing means 2 comprises a filter means comprising a low-pass filter for filtering a signal having a frequency higher than the set frequency and a high-pass filter for filtering a signal having a frequency lower than the set frequency; And a differentiating means comprising a differentiator for outputting a differential signal of Moreover, the low-pass filter and the differentiator are provided in two stages. That is, the FV of the rotation speed detecting means 1
The signal output from the converter 7 is first passed through a first low-pass filter 8a, and then sent to a differentiator 16a.
Further, the signal passes through the second low-pass filter 8b and is sent to the next differentiator 16b. The output signal of the differentiator 16b is guided to the high-pass filter 9. The first low-pass filter 8a removes a rotational speed fluctuation of a secondary (in the case of a four-cylinder internal combustion engine) or tertiary (in the case of a six-cylinder internal combustion engine) frequency of the engine speed. The fixed frequency is lower than the secondary or tertiary frequency of the engine speed but higher than the frequency of the rotational speed fluctuation due to misfire. Also,
The set frequency of the second low-pass filter 8b is set to the same frequency. On the other hand, the high-pass filter 9 removes fluctuations in the rotational speed of the internal combustion engine that occur when the vehicle is running and fluctuations in the rotational speed caused by the swaying after the misfire, and the set frequency is slightly higher than the swaying frequency. In this manner, the signal processing means 2 outputs only a signal of a specific frequency component between the set frequency of the first low-pass filter 8a and the set frequency of the high-pass filter 9 after being differentiated twice. I have.

【0020】失火判別手段3は、図1の実施例と同様
に、信号処理手段2の出力値と基準値設定器11から導
かれる基準値とを比較する比較器12を備えている。そ
して、その基準値より信号処理手段2の出力値の方が小
さいときに、その比較器12から失火信号が出力される
ようになっている。その失火信号は、失火気筒確定手段
15において、気筒判別信号発生器14から導かれる気
筒判別信号と比べられ、フィルタ8a,8b,9による
信号の時間遅れと微分器16a,16bによる位相進み
とを補正した上で、失火気筒が確定されるようになって
いる。
The misfire judging means 3 has a comparator 12 for comparing the output value of the signal processing means 2 with the reference value derived from the reference value setting device 11, as in the embodiment of FIG. When the output value of the signal processing means 2 is smaller than the reference value, the comparator 12 outputs a misfire signal. The misfire signal is compared with a cylinder discrimination signal guided from a cylinder discrimination signal generator 14 by a misfire cylinder determination means 15, and a time delay of a signal by filters 8 a, 8 b, 9 and a phase advance by differentiators 16 a, 16 b are calculated. After the correction, the misfiring cylinder is determined.

【0021】このように構成された失火検出装置におい
ては、図1の実施例の場合と同様に、4サイクル4気筒
内燃機関の場合、気筒判別信号発生器14から、図5
(A)に示されているような、各気筒のTDC信号dと
シリンダ信号cとを組み合わせた気筒判別信号が出力さ
れる。各気筒の点火が正常に行われているときには、回
転速度検出手段1のFVコンバータ7からは、同図
(B)の左端部分に示されているように種々の周波数成
分を含んだ波形信号が出力される。いま、同図のs点、
すなわち第4気筒#4で失火が生じたとする。すると、
クランク軸の回転速度が低下するので、回転速度検出手
段1から出力される波形は大きく落ち込む。そして、そ
の失火の揺り返しにより、回転速度が上昇し、次いで再
び低下する。したがって、その出力波形は、同図(B)
に示されているように大きなうねりを持つ波形となる。
In the misfire detecting apparatus thus constructed, in the case of a four-cycle four-cylinder internal combustion engine, as in the embodiment of FIG.
As shown in (A), a cylinder discrimination signal combining the TDC signal d of each cylinder and the cylinder signal c is output. When the ignition of each cylinder is performed normally, a waveform signal including various frequency components as shown in the left end portion of FIG. Is output. Now, point s in the figure,
That is, it is assumed that a misfire has occurred in the fourth cylinder # 4. Then
Since the rotation speed of the crankshaft decreases, the waveform output from the rotation speed detecting means 1 drops significantly. Then, due to the resurgence of the misfire, the rotation speed increases and then decreases again. Therefore, the output waveform is shown in FIG.
The waveform has a large swell as shown in FIG.

【0022】このような回転速度検出手段1の出力波形
が信号処理手段2に通されると、まず、第1ローパスフ
ィルタ8aによって高周波成分が除去される。したがっ
て、検出された回転速度変動の信号から、機関回転数の
2次あるいは3次の回転速度変動が除かれる。その場
合、その出力信号は、ローパスフィルタ8aによる時間
遅れのために、実際の検出信号よりは遅れる。その結
果、第1ローパスフィルタ8aからの出力波形は、同図
(C)に示されているような波形となる。こうして、失
火による落ち込みと、その揺り返しによるうねりとが顕
著な波形が得られることになる。その波形には、自動車
の悪路走行中における内燃機関の回転速度変動のような
低周波成分は含まれている。
When the output waveform of the rotational speed detecting means 1 is passed through the signal processing means 2, first, high frequency components are removed by the first low-pass filter 8a. Therefore, the secondary or tertiary rotation speed fluctuation of the engine speed is removed from the detected rotation speed fluctuation signal. In that case, the output signal is delayed from the actual detection signal due to the time delay caused by the low-pass filter 8a. As a result, the output waveform from the first low-pass filter 8a becomes a waveform as shown in FIG. In this way, a waveform is obtained in which the drop due to the misfire and the undulation due to the swing are remarkable. The waveform includes low frequency components such as fluctuations in the rotational speed of the internal combustion engine while the vehicle is traveling on a rough road.

【0023】次いで、その第1ローパスフィルタ8aの
出力信号は、微分器16aによって微分される。する
と、その信号波形の位相が進むとともに、その振幅が増
大する。その場合、その振幅の増加率は周波数が高いほ
ど大きくなる。したがって、失火による回転速度低下の
信号の振幅は、揺り返しによるものよりはるかに大きく
なる。一方、揺り返しによる回転速度変動の周期はほぼ
一定であるので、その周期は微分によっても変化しな
い。その結果、微分器16aから出力される波形は、同
図(D)に示されているような波形となる。すなわち、
失火による回転速度低下の信号の周波数が高められたか
のようになる。そして、その微分器16aからの出力信
号が第2ローパスフィルタ8bに通された後、微分器1
6bにおいて再び微分される。その結果、失火による回
転速度低下の信号より周波数の高い信号が除去されると
ともに、失火時の信号が更に尖鋭化される。こうして、
その微分器16bから出力される信号の波形は同図
(E)に示されているようになる。なお、図5(D)の
スケールは(C)より大きく、(E)のスケールはそれ
より更に大きい。
Next, the output signal of the first low-pass filter 8a is differentiated by a differentiator 16a. Then, as the phase of the signal waveform advances, the amplitude increases. In that case, the rate of increase of the amplitude increases as the frequency increases. Therefore, the amplitude of the signal of the decrease in the rotational speed due to the misfire becomes much larger than that due to the reversal. On the other hand, since the cycle of the rotation speed fluctuation due to the swingback is almost constant, the cycle does not change by the differentiation. As a result, the waveform output from the differentiator 16a becomes a waveform as shown in FIG. That is,
It is as if the frequency of the signal of rotation speed reduction due to misfire was increased. After the output signal from the differentiator 16a is passed through the second low-pass filter 8b, the differentiator 1
Differentiated again at 6b. As a result, a signal having a higher frequency than a signal of a decrease in rotation speed due to misfire is removed, and a signal at the time of misfire is further sharpened. Thus,
The waveform of the signal output from the differentiator 16b is as shown in FIG. The scale of FIG. 5D is larger than that of FIG. 5C, and the scale of FIG.

【0024】この微分器16bからの出力信号は、次に
ハイパスフィルタ9に通され、揺り返しの周波数以下の
低周波成分が除去される。それによって、その信号から
揺り返しによる回転速度変動や自動車の走行時における
回転速度変動などの成分が除かれる。その場合、失火に
よる回転速度変動の信号は上述のように尖鋭化している
ので、ハイパスフィルタ9を通ることによっても鈍るこ
とはない。こうして、信号処理手段2から、失火による
回転速度低下のみが明瞭な波形信号が出力される。
The output signal from the differentiator 16b is then passed through a high-pass filter 9 to remove low-frequency components below the frequency of the repetition. As a result, components such as rotation speed fluctuation due to swingback and rotation speed fluctuation during running of the automobile are removed from the signal. In this case, since the signal of the rotation speed fluctuation due to the misfire is sharpened as described above, the signal does not become dull even by passing through the high-pass filter 9. In this way, the signal processing means 2 outputs a waveform signal in which only a decrease in rotation speed due to misfire is clear.

【0025】そして、その信号処理手段2からの出力波
形信号が失火判別手段3に送られ、比較器12において
基準値設定器11が発生する基準値と比較される。その
基準値は、図5(E)にhで示されているようなレベル
である。したがって、失火による波形の落ち込みはその
基準値より低くなる。また、それ以外のときに基準値よ
り低くなることはない。こうして、信号処理手段2の出
力値と基準値とを比較することにより、その出力値が基
準値より低いとき失火が発生したと判定され、比較器1
2から失火信号が出力される。そして、その失火信号が
失火気筒確定手段15に送られ、どの気筒に失火が生じ
たかが判別される。その場合、フィルタ8a,8b,9
による信号の時間遅れ及び微分器16a,16bによる
信号の位相進みのために、失火の判定は実際に失火が発
生した時点とは異なる時点で行われる。そこで、その失
火気筒確定手段15においては、その時間のずれを補正
した上で、失火気筒を確定する。
Then, the output waveform signal from the signal processing means 2 is sent to the misfire discrimination means 3 and compared with the reference value generated by the reference value setting unit 11 in the comparator 12. The reference value is a level as shown by h in FIG. Therefore, the drop of the waveform due to misfire becomes lower than the reference value. At other times, it does not become lower than the reference value. Thus, by comparing the output value of the signal processing means 2 with the reference value, it is determined that a misfire has occurred when the output value is lower than the reference value.
2 outputs a misfire signal. Then, the misfiring signal is sent to the misfiring cylinder determination means 15 to determine which cylinder has misfiring. In that case, the filters 8a, 8b, 9
, And the phase advance of the signal by the differentiators 16a and 16b, the determination of misfire is made at a time different from the time when the misfire actually occurs. Therefore, the misfiring cylinder determination means 15 determines the misfiring cylinder after correcting the time lag.

【0026】このようにして、この失火検出装置におい
ては、失火以外の要因による内燃機関の回転速度変動及
び失火後の揺り返しによる回転速度変動を除去した波形
によって失火が検出される。したがって、その失火の検
出がより正確となり、失火気筒の確定も更に確実とな
る。なお、この実施例において、ローパスフィルタ及び
微分器は3段以上の多段とすることもできる。また、場
合によっては、それらは1段のみでもよい。失火後の揺
り返しによる振動の周波数は、トランスミッションのギ
ヤ比によって変化する。したがって、ハイパスフィルタ
9の設定周波数はトランスミッションのギヤのシフト位
置によって変更されるようにすることが望ましい。
In this way, in this misfire detection device, misfire is detected by a waveform from which fluctuations in the rotational speed of the internal combustion engine due to factors other than the misfire and fluctuations in the rotational speed due to rebound after the misfire have been removed. Therefore, the detection of the misfire becomes more accurate, and the determination of the misfiring cylinder becomes more reliable. In this embodiment, the number of low-pass filters and differentiators may be three or more. In some cases, they may be provided in only one stage. The frequency of the vibration caused by the rebound after the misfire changes depending on the gear ratio of the transmission. Therefore, it is desirable that the set frequency of the high-pass filter 9 be changed according to the gear shift position of the transmission.

【0027】以上の実施例においては、信号の処理をア
ナログ的に行うものとしているが、これをディジタル処
理に変えることもできる。そのようにすれば、失火検出
装置の構成をより単純化することができる。例えば、図
1の実施例の場合には、ローパスフィルタ8の設定周波
数を機関回転数に応じて変化させるために周波数変更手
段10を用いる必要があるが、ディジタル処理するよう
にすれば、サンプル周波数が機関回転数に応じて自動的
に変化するので、そのような手段が不要となる。図6
は、そのように信号をディジタル的に処理することによ
って失火を検出するようにした本発明の異なる実施例を
示すブロック図である。この図から明らかなように、こ
の場合には、クランク軸の回転速度を検出する回転速度
検出手段としてクランク角センサ21が用いられてい
る。そのクランク角センサ21は、クランク軸に同期し
てその2分の1の速度で回転するカムシャフト22に取
り付けられ、そのカムシャフト22が15゜、すなわち
クランク軸が30゜回転するごとに一つのパルスを発生
するものとされている。そのクランク角センサ21から
出力されるクランクパルスは、マイクロコンピュータか
らなる信号処理装置23に入力されるようになってい
る。その信号処理装置23は、機能的に見ると、入力さ
れる信号をフィルタリングして特定周波数成分の信号の
みを通過させるフィルタ手段としてのローパスフィルタ
24及びハイパスフィルタ25と、そのフィルタ24,
25から出力される信号を微分する微分手段26と、そ
の微分手段26の出力信号に基づいて失火を判別する失
火判別手段27とを備えている。そして、その信号処理
装置23からの信号がディスプレイあるいはプリンタ等
の表示装置28に出力され、失火が生じたときにはそれ
が表示されるようになっている。
In the above embodiment, the signal processing is performed in an analog manner, but this can be changed to digital processing. By doing so, the configuration of the misfire detection device can be further simplified. For example, in the case of the embodiment shown in FIG. 1, it is necessary to use the frequency changing means 10 to change the set frequency of the low-pass filter 8 according to the engine speed. Automatically changes according to the engine speed, so that such means is not required. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a different embodiment of the present invention in which a misfire is detected by digitally processing the signal. As is apparent from this figure, in this case, the crank angle sensor 21 is used as rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the crankshaft. The crank angle sensor 21 is attached to a camshaft 22 that rotates at half the speed in synchronization with the crankshaft, and the camshaft 22 is rotated by 15 °, that is, one crankshaft every 30 °. It is supposed to generate a pulse. The crank pulse output from the crank angle sensor 21 is input to a signal processing device 23 including a microcomputer. When viewed functionally, the signal processing device 23 includes a low-pass filter 24 and a high-pass filter 25 as filter means for filtering an input signal and passing only a signal of a specific frequency component;
A differentiating means 26 for differentiating the signal output from 25 and a misfire determining means 27 for determining a misfire based on the output signal of the differentiating means 26 are provided. Then, a signal from the signal processing device 23 is output to a display device 28 such as a display or a printer, and when a misfire occurs, it is displayed.

【0028】ローパスフィルタ24及びハイパスフィル
タ25は入力パルスに対してディジタルフィルタリング
を行うバターワースフィルタと呼ばれるディジタルフィ
ルタで、所定の伝達関数特性を有し、そのゲインが可変
とされている。そして、ローパスフィルタ24はほぼT
DC周波数以上で減衰し、ハイパスフィルタ25はTD
C周波数以下で減衰する特性を有するものとされてい
る。また、微分手段26は、そのときの入力値とその前
に入力された値との差を算出するものである。そして、
失火判別手段27は、入力値と基準値とを比較して、入
力値が基準値より大きいときに失火と判定して失火信号
を出力するものである。その基準値は、機関回転数N
e、吸気管負圧Pb、車速V、あるいはトランスミッシ
ョンのギヤ位置などの関数としてあらかじめ求められ、
マップとして記憶されている。
The low-pass filter 24 and the high-pass filter 25 are digital filters called Butterworth filters for performing digital filtering on input pulses, have predetermined transfer function characteristics, and have variable gains. Then, the low-pass filter 24 is substantially T
Attenuates above the DC frequency and the high-pass filter 25
It has a characteristic of attenuating below the C frequency. Further, the differentiating means 26 calculates a difference between the input value at that time and the value input before. And
The misfire judging means 27 compares the input value with the reference value, and when the input value is larger than the reference value, judges that a misfire has occurred and outputs a misfire signal. The reference value is the engine speed N
e, which is previously obtained as a function of the intake pipe negative pressure Pb, the vehicle speed V, or the gear position of the transmission,
It is stored as a map.

【0029】信号処理装置23においては図7に示され
ているような処理が行われる。すなわち、処理が開始さ
れると、ステップs1においてクランクパルスが入力さ
れる。そして、そのクランクパルスが入力されるごと
に、ステップs2においてローパスフィルタ24の特性
に応じた出力値が演算される。その演算は、入力データ
をu(k)、出力データをy(k)とするとき、 y(k)=b1 u(k)+b2 u(k−1)+b3 u(k−2) −a2 y(k−1)−a3 y(k−2) というものである。ここで、b1 ,b2 ,b3 及びa
2 ,a3 は、高周波ノイズが除去されるようにするため
にあらかじめ設定される定数である。その数値として
は、例えば、サンプル周波数の2分の1のナイキスト周
波数が600Hzのとき、ローパスフィルタ24の減衰特
性が200Hzで3dB以内、400Hzで−19dB以上とな
るように定められる。次に、ステップs3において、そ
のとき所定のステージにあるか否か、すなわち4サイク
ル4気筒内燃機関の場合にはクランクパルスが6個カウ
ントされたか否かの判定が行われる。そして、所定のス
テージにないときには、そのままの状態で保持される。
また、所定のステージにあると判断されたときには、ス
テップs4においてクランク軸の所定回転角当たりの回
転時間Meが算出される。その回転時間Meは、それま
でに入力された6個のクランクパルス間隔Crの和、す
なわち Me=Crn +Crn-1 +…+Crn-5 によって求められる。こうして、4サイクル4気筒内燃
機関の場合には、いずれかの気筒がTDCに達するごと
に、その間の時間を表すMeの大きさのパルスが出力さ
れる。そして、ステップs5において、そのときの機関
回転数Neが例えば3000rpm 以下のような比較的低
い回転数領域にあるか否かの判断が行われ、低回転領域
にあると判断されたときには、ステップs6においてM
eパルスを通過させるハイパスフィルタ25の特性に応
じた出力値が演算される。その演算も、ローパスフィル
タ24の場合と同様な式によって行われるが、その係数
は、悪路走行による低周波ノイズや失火の揺り返しが除
去されるように変えられる。その数値は、例えばナイキ
スト周波数が600Hzのとき、ハイパスフィルタ25の
減衰特性が70Hzで3dB以内、30Hzで−14dB以上と
なるような値である。また、機関回転数Neが高いとき
には、ステップs6はとばされ、ハイパスフィルタ25
の演算は行われない。次いで、ステップs7において、
失火判定領域にあるか否かの判断がなされる。内燃機関
の始動直後や急加減速時、あるいは負荷変動時などには
ノイズが大きくなり、誤検知の確率が高くなるので、失
火の判定は行われない。そのようなときには失火判定領
域にないと判断され、そのままの状態で保持される。一
方、失火判定領域にあると判断されたときには、ステッ
プs8においてMeの変動量ΔMe、すなわち ΔMe=Men −Men-1 が算出される。その変動量ΔMeはMeの微分値であ
り、クランク軸の回転角速度に相当する。また、ステッ
プs9において、そのときのΔMeとその前の4個のΔ
Meの平均値との差ΔΔMeが算出される。すなわち、 ΔΔMe=ΔMen −(ΔMen-1 +ΔMen-2 +…+ΔMen-4)/4 となる。このΔΔMeはΔMeの微分値であり、クラン
ク軸の回転角加速度に相当することになる。このように
してΔΔMeが求められると、次にステップs10にお
いて失火判定基準値がマップ検索される。そして、ステ
ップs11においてそれらΔΔMeと基準値との比較が
行われ、ΔΔMeの絶対値が基準値より大きいときに
は、ステップs12において失火と決定されて失火信号
が出力される。
In the signal processing device 23, processing as shown in FIG. 7 is performed. That is, when the process is started, a crank pulse is input in step s1. Each time the crank pulse is input, an output value corresponding to the characteristics of the low-pass filter 24 is calculated in step s2. The operation is as follows: when input data is u (k) and output data is y (k), y (k) = b 1 u (k) + b 2 u (k−1) + b 3 u (k−2) −a 2 y (k−1) −a 3 y (k−2). Where b 1 , b 2 , b 3 and a
2 and a 3 are constants set in advance to remove high-frequency noise. For example, when the Nyquist frequency, which is a half of the sample frequency, is 600 Hz, the attenuation characteristic of the low-pass filter 24 is determined to be within 3 dB at 200 Hz and to be -19 dB or more at 400 Hz. Next, in step s3, it is determined whether or not the engine is in a predetermined stage at that time, that is, whether or not six crank pulses have been counted in the case of a four-cycle four-cylinder internal combustion engine. When it is not on the predetermined stage, it is held as it is.
When it is determined that the crankshaft is on the predetermined stage, the rotation time Me per predetermined rotation angle of the crankshaft is calculated in step s4. The rotation time Me is obtained by the sum of the six crank pulse intervals Cr input so far, that is, Me = Cr n + C n−1 +... + C n−5 . Thus, in the case of a four-cycle four-cylinder internal combustion engine, every time any one of the cylinders reaches TDC, a pulse of the magnitude of Me representing the time during that time is output. Then, in step s5, it is determined whether or not the engine speed Ne at that time is in a relatively low speed region such as, for example, 3000 rpm or less. At M
An output value corresponding to the characteristic of the high-pass filter 25 that passes the e-pulse is calculated. The calculation is also performed by the same formula as that of the low-pass filter 24, but the coefficient is changed so that low-frequency noise due to running on a rough road and rebound of misfire are removed. The numerical value is such that when the Nyquist frequency is 600 Hz, the attenuation characteristic of the high-pass filter 25 is within 3 dB at 70 Hz and -14 dB or more at 30 Hz. When the engine speed Ne is high, step s6 is skipped and the high-pass filter 25
Is not calculated. Next, in step s7,
It is determined whether or not it is in the misfire determination area. Immediately after the start of the internal combustion engine, at the time of rapid acceleration / deceleration, or at the time of a load change, the noise increases, and the probability of erroneous detection increases, so that the misfire determination is not performed. In such a case, it is determined that it is not in the misfire determination area, and the state is maintained as it is. On the other hand, when it is determined that the misfire determination region, Me variation amount DerutaMe, i.e. ΔMe = Me n -Me n-1 is calculated in step s8. The variation ΔMe is a differential value of Me, and corresponds to the rotational angular velocity of the crankshaft. Further, in step s9, the current ΔMe and the preceding four ΔMe
The difference ΔΔMe from the average value of Me is calculated. That is, ΔΔMe = ΔMe n − (ΔMe n−1 + ΔMe n−2 +... + ΔMe n−4 ) / 4. This ΔΔMe is a differential value of ΔMe, and corresponds to the rotational angular acceleration of the crankshaft. When ΔΔMe is obtained in this way, a map search is performed for a misfire determination reference value in step s10. Then, in step s11, these ΔΔMe are compared with the reference value. If the absolute value of ΔΔMe is larger than the reference value, it is determined in step s12 that a misfire has occurred, and a misfire signal is output.

【0030】このように構成された失火検出装置におい
ては、クランク角センサ21から出力されるクランクパ
ルスは、信号処理装置23においてローパスフィルタリ
ングされることにより、機関回転数の2次のような高周
波のノイズが除去される。したがって、そのクランクパ
ルス信号から算出されるMeパルスにも、高周波のノイ
ズは含まれない。そして、機関回転数Neが比較的低い
ときには、そのMeパルスがハイパスフィルタリングさ
れることにより、自動車の悪路走行時や失火の揺り返し
により発生する低周波のノイズも除去される。その結
果、失火判定に用いられる信号は、失火による回転速度
変動のみを含むTDC周波数に近いものとなる。その場
合、機関回転数Neが高回転領域にあれば、ハイパスフ
ィルタリングは行われない。すなわち、図6のブロック
線図で言えば、ハイパスフィルタ25が働かないことに
なる。内燃機関の高回転時には、悪路走行による誤検知
や失火の揺り返しによる重複誤検知が問題となることは
なく、逆に、ハイパスフィルタリングによって入力デー
タの絶対値レベルが損なわれるので、そのように機関の
低回転領域でのみハイパスフィルタリングを行うように
する。また、低回転域と高回転域との切換時にも、失火
判定が停止されるようにすることが望ましい。
In the misfire detection device configured as described above, the crank pulse output from the crank angle sensor 21 is subjected to low-pass filtering in the signal processing device 23, so that a high frequency such as the second order of the engine speed is obtained. Noise is removed. Therefore, the Me pulse calculated from the crank pulse signal does not include high-frequency noise. Then, when the engine speed Ne is relatively low, the Me pulse is subjected to high-pass filtering, so that low-frequency noise generated when the vehicle is running on a rough road or due to a reciprocating misfire is also removed. As a result, the signal used for the misfire determination is close to the TDC frequency including only the rotation speed fluctuation due to the misfire. In this case, if the engine speed Ne is in the high rotation region, the high-pass filtering is not performed. That is, the high-pass filter 25 does not work in the block diagram of FIG. When the internal combustion engine is running at high speeds, erroneous detection due to rough road running or duplicate erroneous detection due to reign of misfire does not pose a problem.On the contrary, the absolute value level of input data is impaired by high-pass filtering, so High-pass filtering is performed only in the low engine speed region. Further, it is desirable that the misfire determination be stopped even when switching between the low rotation range and the high rotation range.

【0031】各気筒の点火が正常に行われているときに
は、Meの値がほぼ一定に保たれるので、ΔMeは小さ
く、ΔΔMeも十分に小さい。したがって、失火信号が
出力されることはない。ところが、ある気筒において失
火が発生すると、次の気筒のTDCに至るまでのMeが
大きくなる。そのために、ΔMeが大きくなり、ΔΔM
eの絶対値も基準値より大きくなる。その結果、信号処
理装置23から失火信号が出力され、表示装置28にそ
れが表示される。
When the ignition of each cylinder is performed normally, the value of Me is kept substantially constant, so that ΔMe is small and ΔMe is also sufficiently small. Therefore, no misfire signal is output. However, when a misfire occurs in a certain cylinder, Me up to the TDC of the next cylinder increases. As a result, ΔMe increases and ΔΔM
The absolute value of e also becomes larger than the reference value. As a result, a misfire signal is output from the signal processing device 23 and is displayed on the display device 28.

【0032】このように、信号をディジタル処理するこ
とによっても失火を正確に検出することができる。そし
て、そのようにすることにより、信号処理はソフトによ
って対応することが可能となるので、失火検出装置の構
成を単純化してコストダウンを図りながら精度を高める
ことができる。この場合にも、ローパスフィルタ24及
びハイパスフィルタ25の特性により、実際に失火が発
生した時点と失火が検出される時点との間には時間遅れ
が生ずる。そこで、失火判別手段27には失火気筒確定
手段を設け、その時間遅れを加味して失火気筒が決定さ
れるようにする。
As described above, the misfire can be accurately detected also by digitally processing the signal. By doing so, the signal processing can be handled by software, so that the accuracy of the misfire detection device can be improved while simplifying the configuration and reducing the cost. Also in this case, due to the characteristics of the low-pass filter 24 and the high-pass filter 25, a time delay occurs between the time when the misfire actually occurs and the time when the misfire is detected. Therefore, the misfire determination means 27 is provided with a misfire cylinder determination means, and the misfire cylinder is determined in consideration of the time delay.

【0033】なお、この実施例において、クランクパル
スの代わりにTDCパルスを用いることもできる。ま
た、図1あるいは図4の実施例においても、リングギヤ
5に代えてクランク角センサを用いることができる。
In this embodiment, a TDC pulse can be used instead of a crank pulse. Also, in the embodiment of FIG. 1 or FIG. 4, a crank angle sensor can be used instead of the ring gear 5.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、クランク軸の回転速度を検出する検出手段か
らの出力信号をフィルタリングし、特定周波数の信号成
分のみを取り出すようにしているので、機関回転数の2
次あるいは3次の周波数を持つ回転速度変動や自動車の
運転状態の変化に伴う回転速度変動、更には失火後の揺
り返しによる回転速度変動など、失火以外の要因による
回転速度変動が除去されるようになり、失火時の回転速
度変動を明確にすることができる。したがって、失火の
検知性を向上させることができる。また、失火気筒の確
定も正確に行うことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the output signal from the detecting means for detecting the rotational speed of the crankshaft is filtered to extract only the signal component of a specific frequency. So, the engine speed 2
Rotational speed fluctuations due to factors other than misfires, such as rotational speed fluctuations having the second or third order frequency, rotational speed fluctuations due to changes in the driving state of the vehicle, and rotational speed fluctuations due to swingback after a misfire are removed. , And the fluctuation of the rotation speed at the time of misfire can be clarified. Therefore, the misfire detection performance can be improved. Further, the misfiring cylinder can be accurately determined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による多気筒内燃機関の失火検出装置の
一実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a misfire detection device for a multi-cylinder internal combustion engine according to the present invention.

【図2】その失火検出装置の各部において出力される信
号波形を示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing signal waveforms output at various parts of the misfire detection device.

【図3】失火判定方法の他の例を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform chart showing another example of a misfire determination method.

【図4】本発明による多気筒内燃機関の失火検出装置の
異なる実施例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the misfire detection device for a multi-cylinder internal combustion engine according to the present invention.

【図5】図4の失火検出装置の各部において出力される
信号波形を示す波形図である。
FIG. 5 is a waveform chart showing signal waveforms output from various parts of the misfire detection device of FIG. 4;

【図6】本発明による多気筒内燃機関の失火検出装置の
更に異なる実施例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment of the misfire detection device for a multi-cylinder internal combustion engine according to the present invention.

【図7】図6の失火検出装置において行われる信号処理
の手順を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of signal processing performed in the misfire detection device of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転速度検出手段 2 信号処理手段 3 失火判別手段 5 リングギヤ(回転部材) 8,8a,8b ローパスフィルタ(フィルタ手段) 9 ハイパスフィルタ(フィルタ手段) 11 基準値設定器 12 比較器 14 気筒判別信号発生器 15 失火気筒確定手段 16a,16b 微分器(微分手段) 21 クランク角センサ(回転速度検出手段) 22 カムシャフト(回転部材) 23 信号処理装置 24 ローパスフィルタ(フィルタ手段) 25 ハイパスフィルタ(フィルタ手段) 26 微分手段 27 失火判別手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation speed detection means 2 Signal processing means 3 Misfire discrimination means 5 Ring gear (rotating member) 8, 8a, 8b Low pass filter (Filter means) 9 High pass filter (Filter means) 11 Reference value setting unit 12 Comparator 14 Cylinder discrimination signal generation Unit 15 Misfire cylinder determining means 16a, 16b Differentiator (differentiating means) 21 Crank angle sensor (rotating speed detecting means) 22 Cam shaft (rotating member) 23 Signal processing device 24 Low-pass filter (filter means) 25 High-pass filter (filter means) 26 Differentiating means 27 Misfire determining means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 茂 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 西村 要一 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 加藤 彰 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 (56)参考文献 特開 平2−291476(JP,A) 特開 昭61−11440(JP,A) 特開 昭59−113269(JP,A) 特開 平4−194346(JP,A) 特開 平5−149182(JP,A) 実開 昭62−61954(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shigeru Maruyama 1-4-1, Chuo, Wako, Saitama Prefecture Inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Koichi Nishimura 1-4-1, Chuo, Wako, Saitama Prefecture Inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Akira Kato 1-4-1, Chuo, Wako-shi, Saitama Prefecture Inside Honda R & D Co., Ltd. (56) References JP-A-2-291476 (JP, A) JP-A Sho-61 -11440 (JP, A) JP-A-59-113269 (JP, A) JP-A-4-194346 (JP, A) JP-A-5-149182 (JP, A) )

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多気筒内燃機関のクランク軸に同期して
回転する回転部材の回転に基づいて、そのときのクラン
ク軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 その回転速度検出手段の出力信号をフィルタリングして
そのうちの特定周波数成分を取り出すフィルタ手段と、 そのフィルタ手段の出力値と基準値とを比較して前記内
燃機関の失火を判別する失火判別手段と、を備え 前記失火判別手段に、前記フィルタ手段の特性による時
間遅れを加味して失火気筒の決定を行う失火気筒確定手
段が設けられていることを特徴とする 、 多気筒内燃機関の失火検出装置。
1. A rotation speed detection means for detecting a rotation speed of a crankshaft at that time based on rotation of a rotation member which rotates in synchronization with a crankshaft of a multi-cylinder internal combustion engine, and an output of the rotation speed detection means. Filter means for filtering out a specific frequency component of the signal by filtering the signal; and misfire judging means for judging misfire of the internal combustion engine by comparing an output value of the filter means with a reference value , wherein the misfire judging means The time depending on the characteristics of the filter means.
A misfire cylinder determination method that determines the misfire cylinder taking into account the delay
A misfire detection device for a multi-cylinder internal combustion engine, comprising a stage .
【請求項2】 前記フィルタ手段が、前記回転速度検出
手段から出力される回転速度信号の所定周波数以下の成
分を通過させるローパスフィルタによって構成されてい
ることを特徴とする、 請求項1記載の失火検出装置。
2. The misfire according to claim 1, wherein said filter means comprises a low-pass filter that passes a component of a rotation speed signal output from said rotation speed detection means that is lower than a predetermined frequency. Detection device.
【請求項3】 前記フィルタ手段が、前記回転速度検出
手段から出力される回転速度信号の所定周波数以上の成
分を通過させるハイパスフィルタによって構成されてい
ることを特徴とする、 請求項1記載の失火検出装置。
3. The misfire according to claim 1, wherein said filter means is constituted by a high-pass filter which passes a component having a frequency equal to or higher than a predetermined frequency of a rotation speed signal output from said rotation speed detection means. Detection device.
【請求項4】 多気筒内燃機関のクランク軸に同期して
回転する回転部材の回転に基づいて、そのときのクラン
ク軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 その回転速度検出手段の出力信号をフィルタリングして
そのうちの特定周波数成分を取り出すフィルタ手段と、 そのフィルタ手段の出力信号を微分する微分手段と、 その微分手段の出力値と基準値とを比較して前記内燃機
関の失火を判別する失火判別手段と、を備え 前記失火判定手段に、前記フィルタ手段の特性による時
間遅れ及び前記微分手段の特性による位相進みを加味し
て失火気筒の決定を行う失火気筒確定手段が設 けられて
いることを特徴とする 、 多気筒内燃機関の失火検出装置。
4. A rotation speed detection means for detecting a rotation speed of a crankshaft at that time based on rotation of a rotation member which rotates in synchronization with a crankshaft of a multi-cylinder internal combustion engine, and an output of the rotation speed detection means. Filter means for filtering a signal to extract a specific frequency component thereof; differentiating means for differentiating an output signal of the filter means; comparing an output value of the differentiating means with a reference value to determine misfire of the internal combustion engine comprising a misfire determination means for, the, the misfire determining means, when due to the characteristics of the filter means
Taking into account the delay and the phase advance due to the characteristics of the differentiating means,
Misfiring cylinder determination means to make a decision of the misfiring cylinder Te has been eclipsed set
A misfire detection device for a multi-cylinder internal combustion engine.
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