JP2745760B2 - 内燃機関の異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の異常検出装置に関し、詳しくは内
燃機関における着火不良，火炎伝播不良等の失火を検出
する異常検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、内燃機関における失火を検出する装置とし
て、特開昭58−19532号公報に示されるように、往復機
関の膨張行程後と膨張行程前とのクランク軸回転速度を
検出し、その回転速度差が設定値以下のとき失火と判断
するものが知られている。即ち、膨張行程と圧縮行程と
では回転速度は異なり、正常に点火が行なわれている場
合は前者の方が速いが、失火が発生した場合には、その
差が殆ど無くなることに基づき、回転速度差が所定値以
下、即ち膨張行程でクランク軸が加速されていない場合
に失火と判断している。

他にも、内燃機関の上死点毎の回転速度を検出し、そ
の速度差が設定値以上のときに、失火と判断する装置も
知られている。即ち、内燃機関が正常に燃焼している場
合には、各上死点における回転速度の差は僅かであり、
失火が生じた場合には、回転速度が減少しその速度差が
大きくなることから、この速度差が設定値以上のとき
に、失火と判断している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような装置では、車両が悪路を走
行した場合には、路面の凹凸によりクランク軸回転速度
が不安定になり、失火が発生していないのに拘らず、失
火であると判断することがある。なぜなら、路面の凹凸
により車輪と路面との接地状態が一定とならず、車輪が
路面から離れたり強く接地したりして、内燃機関にかか
る負荷が変動することから、クランク軸回転速度が不安
定となるからである。そのため、本来回転速度が上昇す
べき行程であるにも拘らず、負荷が増大して回転速度が
上昇しない場合や、その逆の場合が生じてしまう。従っ
て、正確な失火検出が行なわれないという問題点が生じ
ていた。

本発明の内燃機関の異常検出装置は上記問題点を解決
するためになされたものであり、悪路走行中においても
失火検出精度を良好にすることを目的とする。

発明の構成［課題を解決するための手段］ 本発明の内燃機関の異常検出装置は、第１図に例示す
るように、 内燃機関M1における失火を検出する異常検出装置であ
って、 上記内燃機関M1の機関回転速度を検出する回転速度検
出手段M2と、 上記回転速度検出手段M2により連続的に検出された実
機関回転速度値をなまし処理するなまし処理手段M3と、 上記内燃機関M1の所定クランク角における、上記なま
し処理後の回転速度値と上記実機関回転速度値との差を
算出する速度差算出手段M4と、 上記速度差算出手段M4により算出された差が予め設定
された基準値を越えたときに、上記内燃機関M1に失火が
生じたと判断する失火判断手段M5と を備えたことを要旨とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明の内燃機関の異常検出装置
は、速度差算出手段M4が、回転速度検出手段M2により連
続的に検出した実機関回転速度値と、なまし処理手段M3
により実機関回転速度値をなまし処理した回転速度値と
の所定クランク角における差を算出する。そして、失火
判断手段M5は、この差が予め設定された基準値をえたと
きに、内燃機関M1に失火が生じたと判断する。

従って、回転速度値が減少する方向にしか変化しない
失火時においては、実機関回転速度値となまし処理後の
回転速度値との差は大きいため、失火と判断されるが、
悪路走行時においては、その回転速度値は増減を繰り返
すため、実機関回転速度値となまし処理後の回転速度値
との差は小さく失火と判断されない。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにする
ために、以下本発明の内燃機関の異常検出装置の好適な
実施例について説明する。

第２図は、本発明の一実施例としての内燃機関の失火
を検出するための異常検出装置の概略構成図である。
尚、本実施例の異常検出対象となる内燃機関は、４気筒
４サイクルエンジンとする。

図示するように、異常検出装置１は、回転角センサ3,
吸入空気量センサ5,警告灯7,電子制御装置９を備える。

回転角センサ３は、図示しないディストリビュータの
カムシャフトの1/24回転毎に、即ち、クランク角度30℃
Ａ（℃Ａはクランクアングルの略）毎に１パルスの信号
を出力するもので、このパルス信号の周期により内燃機
関10の回転速度（回転速度は回転数に対応するものであ
るから、以下、回転数Neとして説明する）が求められ
る。即ち、回転数Neは、 として求められる。また、クランク角が上死点TDCとな
る度（180℃Ａ毎）に、別に信号が出力され、上死点の
時期も併せて検出できる。

吸入空気量センサ５は、内燃機関10の空気取入れ口側
に設けられ、内燃機関10の吸入空気量を検出するもの
で、周知のエアフロメータを用いている。

警告灯７は、図示しない車両のインナパネル内に設け
られ、後述する失火検出処理により失火が検出されたと
きに、乗員に異常を知らせる表示灯である。

電子制御装置９は、論理演算回路としてのCPU91,ROM9
2,RAM93,バックアップRAM94と、入出力インタフェース9
5と、これらを相互に接続するバス96とを備える。バッ
クアップRAM94は、図示しないバッテリから直接電源が
供給され、図示しないイグニッションスイッチのオン・
オフに拘らずデータを保持するメモリである。また、入
出力インタフェース95は、波形整形回路,A/Dコンバー
タ，駆動回路等を備え、回転角センサ3,吸入空気量セン
サ５からの検出信号を入力し、異常時には警告灯７に駆
動信号を出力する。

次に、電子制御装置９により実行される失火検出処理
について、第３図のフローチャートと共に説明する。こ
の処理は、回転角センサ３からの信号によりクランク角
30℃Ａ毎に実行される。まず、回転数Neに対応する回転
角センサ３からの信号を取り込み（ステップ100）、次
に、吸入空気量Ｑに対応する吸入空気量センサ５からの
信号を取り込む（ステップ110）。続いて、回転数Neの
なまし処理を行なう（ステップ120）。この処理は、ク
ランク角度30℃Ａ毎に得られた回転数Neの推移をなます
もので、以下のように行なわれる。

失火検出処理がクランク角30℃Ａ毎に実行されること
により得られた前回のなまし処理後の回転数Nsi−１
と、今回の回転数Neiとから、なまし処理後の回転数Nsi
を、 （ｎは定数）として求める。

このなまし処理により得られた回転数Nsと実際の回転
数Neとの推移を第４図（ア）に示す。破線にて示す波形
がなまし処理後の回転数Nsであり、実線にて示す波形が
実際の回転数Neである。この図は、車両が滑らかな路面
を走行し、しかも、内燃機関10の燃焼が完全に行なわれ
ている場合の波形である。この場合、各上死点TDCごと
の回転数Neは、ほとんど同じ値となり、また、なまし処
理後の回転数Nsは回転数Neの波形の中央付近で振幅の小
さな変動をする。この状態から、内燃機関10に失火が生
じたときの波形を、同図（イ）に示す。図示するよう
に、時刻t1において、失火が生じると、クランク角が上
死点TDCにあるにも拘らず、回転数Neは更に減少し、次
の上死点TDC（時刻t2）において増大する。そして、時
刻t3以降に元の正常な状態に復帰する。従って、失火が
生じた次の上死点TDC（時刻t2）においては、回転数Ne
は大きく減少するが、なまし処理後の回転数Nsはそれま
での回転数Neの平均的値よりもやや減少するにすぎない
ため、両者の差は大きなものとなる。即ち、失火が生じ
ると、それまで回転数Neの極大値と極小値との間の中央
付近で変化していたなまし処理後の回転数Nsが、時刻t2
においては減少するものの、このときの回転数Neの極
大，極小値の中央（中間値）より高い側になるため、回
転数Neと回転数Nsとの差は大きなものとなる。

一方、悪路走行中においては、内燃機関10の燃焼が完
全に行なわれている場合でも、路面の凹凸の影響によ
り、第４図（ウ）に示すように、回転数Neは、クランク
角度180℃Ａ毎に同一の波形とならず、その極大値，極
小値が変動し、全体として回転数Neが増減する。そのた
め、なまし処理後の回転数Nsは、その全体の流れに沿っ
て変化し、回転数Neの波形のほぼ中央付近の値をとる。
従って、回転数Neの振幅は大きいものの、なまし処理後
の回転数Nsとの差は余り大きくならない。

このように、なまし処理後の回転数Nsと実際の回転数
Neとの差が、失火によるものは比較的大きくなり、悪路
走行によるものは比較的小さくなる現象は、実験によっ
ても確認されている。

このことに基づいて、以下第３図のステップ130から
の処理により内燃機関10の失火の検出がなされる。

ステップ130では、クランク角が上死点TDCであるか否
かを判断する。上死点TDCでなければ、この処理を一旦
終了し、上死点TDCであれば、回転数Neとなまし処理後
の回転数Nsとの差△Ne（△Ne＝Ns−Ne、以下、回転差△
Neと呼ぶ）を算出する（ステップ140）。即ち、クラン
ク角度180℃Ａ回転する毎に位置する上死点TDCにおける
回転数Neとなまし処理後の回転数Nsとの差である回転差
△Neを算出するのである。

続いて、回転差△Neの値が負であるか否かを判断する
（ステップ150）。内燃機関10に失火が生じた場合に
は、回転数Neの方がなまし処理後の回転数Nsよりも常に
小さくなることから、△Ne≧０の場合には、内燃機関10
に失火が生じてないとしてこの処理を一旦終了する。△
Ne＜０の場合には、更に、回転差△Neの絶対値が基準値
Kiよりも大きいか否かを判断する（ステップ160）。こ
の基準値Kiは、第５図に示すように、回転数Neと、機関
負荷Q/Neとから設定されるマップＭに基づいて求められ
る。従って、機関負荷Q/Ne,回転数Neに応じた基準値Ki
が設定される。

ステップ160の判断が「ON」、即ち、｜△Ne|≦Kiの場
合には、内燃機関10に失火が生じてないとしてこの処理
を一旦終了し、「YES」の場合には、内燃機関10に失火
が生じたとしてステップ170の処理に移る。即ち、第４
図（イ）に示したように、失火時においては回転差△Ne
の絶対値は大きくなることから、｜△Ne|＞Kiの場合に
は、失火が生じたと判断する。また、基準値Kiは、第４
図（ウ）に示したように、悪路走行における通常考えら
れる回転差△Neの絶対値より大きな値を設定することに
より、悪路走行でも正常な燃焼が行なわれているときに
は、ステップ160の判断は「NO」となる。

ステップ170の処理は、失火ダイアグノーシス処理で
ある。この処理は、内燃機関10に異常が検出されたこと
を乗員に報知するために、警告灯７を点灯すべく駆動信
号を出力すると共に、バックアップRAM93に失火検出を
示すコードを記憶するものである。従って、警告灯７の
点灯により内燃機関10の異常を知ることができ、走行後
にチェッカ（図示略）にてコードを読み取って異常の内
容を知ることができる。ステップ170の処理が終了する
と、この失火検出処理を一旦終了する。

尚、本実施例における基準値Kiは、変換マップＭに基
づいて設定したが、吸入空気量センサ５を用いずに、吸
入空気量Ｑとは無関係に一定値に設定してもよい。

以上説明した本実施例の内燃機関の異常検出装置は、
クランク角度30℃Ａ毎の回転数Neと、これをなまし処理
した回転数Nsとを求め、各上死点TDC毎に両者の回転差
△Neを算出し、この回転差△Neの絶対値が基準値Kiより
大きいときに内燃機関10に失火が生じたと判断してい
る。即ち、悪路走行時においては回転数Neの変動は大き
いが、回転差△Neは、失火時に比べて小さいため、悪路
走行時における失火誤検出はなされないのである。この
結果、路面状態に影響されずに、失火検出ができ、失火
検出精度は向上する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
うした実施例に何等限定されるものではなく、例えば、
回転差△Neの算出がなされるクランク角を上死点TDCと
せずに、その前あるいは後の所定クランク角間隔毎に算
出してもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の内燃機関の異常検出装
置によれば、実機関回転速度値と、これをなまし処理し
た回転速度値との所定クランク角における差を算出し、
この差が基準値を越えたときに内燃機関に失火が生じた
と判断している。即ち、悪路走行時においては所定クラ
ンク角における回転速度の変動は大きいが、なまし処理
を行なって得られた両者の差は、失火時に比べて小さい
ため、悪路走行時における失火誤検出はなされない。こ
の結果、路面状態に影響されずに、失火検出ができ、失
火検出精度は良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は異常検出装置の概略構成図、第３図は失火検出処
理を表すフローチャート、第４図は回転数の変化を表す
グラフ、第５図は基準値Kiを求めるためのマップであ
る。 ３……回転角センサ、９……電子制御装置、10……内燃
機関

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関における失火を検出する異常検出
   装置であって、 上記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手
   段と、 上記回転速度検出手段により連続的に検出された実機関
   回転速度値をなまし処理するなまし処理手段と、 上記内燃機関の所定クランク角における、上記なまし処
   理後の回転速度値と上記実機関回転速度値との差を算出
   する速度差算出手段と、 上記速度差算出手段により算出された差が予め設定され
   た基準値を越えたときに、上記内燃機関に失火が生じた
   と判断する失火判断手段と を備えてなる内燃機関の異常検出装置。