JP2757548B2 - Misfire detection device for internal combustion engine - Google Patents
Misfire detection device for internal combustion engineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、内燃機関の失火を検出する装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for detecting misfire of an internal combustion engine.
（従来の技術） 内燃機関の着火ミス等による失火を検出する装置とし
て、機関のクランク角を検出する角度センサの信号か
ら、気筒の燃焼行程毎に所定のクランク角間の回転時間
を計測し、その回転時間の変動状態から気筒の失火を判
別するものがある（特開昭58−19532号公報等参照）。(Prior Art) As a device for detecting a misfire due to an ignition error or the like of an internal combustion engine, a rotation time between predetermined crank angles is measured for each combustion stroke of a cylinder from a signal of an angle sensor for detecting a crank angle of the engine. There is one that determines misfire of a cylinder based on the fluctuation state of the rotation time (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-19532).
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような装置だと、４サイクル機関
にあって、燃焼行程が同一のクランク角にある気筒同志
の失火を判別するのが難しい。(Problems to be Solved by the Invention) However, with such a device, in a four-stroke engine, it is difficult to determine the misfire of the cylinders whose combustion strokes are at the same crank angle.
即ち、４サイクル６気筒機関のように、点火順序にし
たがって＃１気筒と＃４気筒、＃２気筒と＃５気筒、＃
３気筒と＃６気筒の燃焼行程が同一のクランク角にある
場合、＃1,＃2,＃３気筒（または＃4,＃5,＃６気筒）の
失火に対しては、これらの気筒の燃焼行程中の回転時間
をそれぞれ＃4,＃5,＃６気筒（または＃1,＃2,＃３気
筒）の燃焼行程中の回転時間と比較することにより、各
失火を判別できるのであるが、この場合＃１気筒と＃４
気筒のように燃焼行程が同一のクランク各にある気筒が
ともに失火したときには、これらの間で燃焼行程中の回
転時間に差を生じることがなく、このため失火があって
も失火にないと判定してしまうのである。That is, like a four-cycle six-cylinder engine, # 1 cylinder and # 4 cylinder, # 2 cylinder and # 5 cylinder, #
If the combustion strokes of the three cylinders and the # 6 cylinder are at the same crank angle, the misfire of the # 1, # 2, # 3 cylinders (or # 4, # 5, # 6 cylinders) Each misfire can be determined by comparing the rotation time during the combustion stroke with the rotation time during the combustion stroke of each of the # 4, # 5, and # 6 cylinders (or # 1, # 2, and # 3 cylinders). , In this case # 1 cylinder and # 4
When the cylinders of the same combustion stroke in each of the cranks, such as cylinders, are misfired, there is no difference in the rotation time during the combustion stroke between these cylinders. Therefore, it is determined that there is no misfire even if there is a misfire. It will do.
したがって、失火を必ずしも的確に検出することがで
きず、それほど高い信頼性は得られないのである。Therefore, misfire cannot always be detected accurately, and so high reliability cannot be obtained.
この発明は、このような問題点を解決することを目的
としている。An object of the present invention is to solve such a problem.
（課題を解決するための手段） この発明は、第１図に示すように機関のクランク角を
検出する角度センサ１と、角度センサ１の信号から気筒
の燃焼行程毎に所定のクランク角範囲について回転時間
を計測する手段２とを備え、その回転時間の変動状態か
ら気筒の失火を判別する４サイクル型多気筒内燃機関の
失火検出装置において、各気筒毎に、当該気筒に対して
燃焼行程が異なるクランク角となる他の気筒との間で前
記回転時間を比較する第１の比較手段３と、当該気筒に
対して燃焼行程が同一のクランク角となる他の気筒との
間で前記回転時間を比較する第２の比較手段４と、これ
らの比較に基づき、少なくとも、第２の比較手段４での
回転時間比が所定の基準値以下であったときに、第１の
比較手段３での回転時間比が所定の基準値を超え、かつ
当該気筒に対する第２の比較手段４における他の気筒に
ついての第１の比較手段３での比較にて回転時間比が所
定の基準値を超えていたときに、当該気筒の失火発生を
判定する手段５とを設ける。(Means for Solving the Problems) The present invention relates to an angle sensor 1 for detecting a crank angle of an engine as shown in FIG. 1, and a predetermined crank angle range for each combustion stroke of a cylinder based on a signal from the angle sensor 1. A misfire detection device for a four-cycle multi-cylinder internal combustion engine that includes a means for measuring a rotation time and determines a misfire of a cylinder based on a fluctuation state of the rotation time. A first comparison means for comparing the rotation time with another cylinder having a different crank angle; and a rotation time between another cylinder having a combustion stroke equal to the crank angle with respect to the cylinder. And a second comparing means 4 for comparing at least when the rotation time ratio of the second comparing means 4 is equal to or less than a predetermined reference value based on the comparison. When the rotation time ratio When the rotation time ratio exceeds a predetermined reference value in the second comparison means 4 in the first comparison means 3 with respect to another cylinder in the cylinder, the occurrence of misfire in the cylinder is determined. A determination means 5 is provided.
（作用） ４サイクル型多気筒内燃機関において、ある気筒が失
火した場合、その燃焼行程中の予め定めたクランク角度
範囲についての回転時間を、燃焼行程が同一のクランク
角となる他の気筒と比較することにより失火の有無が判
別可能であるが、もしも前記他の気筒も同時に失火して
いた場合には失火の判別は困難となる。(Operation) In a four-cycle type multi-cylinder internal combustion engine, when a certain cylinder misfires, the rotation time in a predetermined crank angle range during the combustion stroke is compared with other cylinders having the same crank angle in the combustion stroke. By doing so, it is possible to determine the presence or absence of a misfire. However, if the other cylinders are also misfiring at the same time, it is difficult to determine the misfire.
これに対して本発明では、第２の比較手段４におけ
る、燃焼行程が同一クランク角となる気筒同士での回転
時間比が基準値以下であったときに、さらに第１の比較
手段３における、燃焼行程が異なるクランク角となる気
筒同士での回転時間比が基準値を超えており、かつ当該
気筒に対する第２の比較手段４における他の気筒につい
ての第１の比較手段３での回転時間比（つまりクランク
１回転前の同一クランク角での回転時間比）が基準値を
超えていることから当該気筒の失火を判定するので、燃
焼行程が同一のクランク角にある気筒の両方の失火をも
確実に検出することができる。On the other hand, in the present invention, when the rotation time ratio between the cylinders whose combustion strokes have the same crank angle in the second comparison means 4 is equal to or less than the reference value, the first comparison means 3 The rotation time ratio between cylinders having different crank angles with different combustion strokes exceeds a reference value, and the rotation time ratio of the first comparison means 3 for the other cylinder in the second comparison means 4 with respect to that cylinder (That is, the rotation time ratio at the same crank angle before one rotation of the crank) exceeds the reference value, so that misfire of the cylinder is determined. It can be detected reliably.
（実施例） 第２図は本発明の実施例を示すもので、20は４サイク
ルエンジン、21はそのクランク軸、22はクランク軸21端
のフライホイールの外周に形成したリングギヤである。(Embodiment) FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which 20 is a four-stroke engine, 21 is its crankshaft, and 22 is a ring gear formed on the outer periphery of the flywheel at the end of the crankshaft 21.
そして、リングギヤ22に対峙して、リングギヤ22の歯
が磁界を断続することで信号を出力する角度センサ（磁
気センサ）23が設置される。An angle sensor (magnetic sensor) 23 that outputs a signal when the teeth of the ring gear 22 intermittently intersects the magnetic field is installed facing the ring gear 22.
角度センサ23は、リングギヤ22の歯数に応じクランク
角の数度毎に角度信号を出力し、その角度信号はコント
ロールユニット24に送られる。The angle sensor 23 outputs an angle signal every several degrees of the crank angle according to the number of teeth of the ring gear 22, and the angle signal is sent to the control unit 24.
また、クランク軸21に駆動される図示しないカム軸側
にクランク角を検出するクランク角センサ25が設けら
れ、その信号もコントロールユニット24に送られる。A crank angle sensor 25 for detecting a crank angle is provided on a camshaft (not shown) driven by the crankshaft 21, and its signal is also sent to the control unit 24.
コントロールユニット24は、回転時間の計測回路と、
失火判別回路から構成される。計測回路は、第３図、第
４図のように気筒判別部26、２つのプリセットカウンタ
27,28,発信器29、タイマ30からなり、クランク角センサ
25の気筒判別信号（POS信号）、基準位置信号（REF信
号）を基準に角度センサ23からの信号をカウントし、こ
のカウント値から各気筒の燃焼行程中の所定のクランク
角間の回転時間TINTを計測する。なお、クランク角セン
サ25が角度センサ23を兼ねても良い。The control unit 24 includes a rotation time measurement circuit,
It is composed of a misfire determination circuit. The measuring circuit includes a cylinder discriminating unit 26 and two preset counters as shown in FIGS.
27, 28, transmitter 29, timer 30, crank angle sensor
The signal from the angle sensor 23 is counted based on the 25 cylinder discrimination signals (POS signal) and the reference position signal (REF signal), and the rotation time TINT between the predetermined crank angles during the combustion stroke of each cylinder is calculated from the count value. measure. Note that the crank angle sensor 25 may also serve as the angle sensor 23.
そして、失火判別回路は、各気筒の燃焼行程毎の回転
時間TINTを、燃焼行程が同一のクランク角間の回転時間
および燃焼行程が異なるクランク角間の回転時間と比較
し、この比較をもとに各気筒の失火を判別する。Then, the misfire determination circuit compares the rotation time TINT of each cylinder for each combustion stroke with the rotation time between crank angles where the combustion stroke is the same and the rotation time between crank angles where the combustion stroke is different, and based on this comparison, The misfire of the cylinder is determined.
次に、制御内容を第５図〜第８図のフローチャートに
基づいて説明する。Next, the contents of the control will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
第５図はメインフローを示すもので、失火の診断を行
う際の条件を満たしている場合に、１燃焼サイクル毎に
回転時間TINTの計測を行い、新しいものからTINT1〜TIN
T9として更新記憶される（ステップ101,102）。Fig. 5 shows the main flow. When the conditions for diagnosing misfire are satisfied, the rotation time TINT is measured for each combustion cycle, and TINT1 to TIN
It is updated and stored as T9 (steps 101 and 102).
診断条件は、第８図のように車速VSPが安定してお
り、スロットル弁の開度の変化ΔTVOが小さく、電気負
荷SW、パワーステアリングSWが一定で、かつエンジン回
転数Ｎ、燃料供給量Tpが所定範囲にある通常状態にある
こと等である。The diagnosis conditions are as follows: the vehicle speed VSP is stable, the change ΔTVO in the opening of the throttle valve is small, the electric load SW and the power steering SW are constant, the engine speed N and the fuel supply amount Tp are as shown in FIG. Is in a normal state within a predetermined range.
そして、計測した回転時間TINTをもとに、パラメータ
を算出する（ステップ103）。Then, parameters are calculated based on the measured rotation time TINT (step 103).
ここで、４サイクルＶ型６気筒エンジンを例にとる
と、この形式のエンジンでは一般に、一方のバンクの先
端側から＃１、＃３、＃５、他方のバンクの先端側から
＃２、＃４、＃６と気筒番号が付され、燃焼行程が同一
クランク角となる気筒同士（これを以下「対角気筒」と
称する。）の組み合わせは＃１−＃４、＃２−＃５、＃
３−＃６となる。また、点火順序は＃１−＃２−＃３−
＃４−＃５−＃６となる。そこで、最新の回転時間TINT
1を計測した時点でその５つ前の気筒のTINT6のパラメー
タを算出する。これは例えばTINT1が＃１気筒のもので
あれば、その時点で＃６気筒のTINTのパラメータを算出
するのである。Here, taking a 4-cycle V-type 6-cylinder engine as an example, in this type of engine, generally, # 1, # 3, # 5 from the leading end of one bank, and # 2, # 5 from the leading end of the other bank. 4, # 6 and cylinder numbers are assigned, and combinations of cylinders whose combustion strokes are the same crank angle (hereinafter referred to as "diagonal cylinders") are # 1- # 4, # 2- # 5, #
3- # 6. The ignition order is # 1- # 2- # 3-
# 4- # 5- # 6. Therefore, the latest rotation time TINT
When 1 is measured, the parameter of TINT6 of the five cylinders before that is calculated. For example, if TINT1 is for the # 1 cylinder, the TINT parameters for the # 6 cylinder are calculated at that time.
このパラメータは、第６図（Ａ）、（Ｂ）のように燃
焼行程が異なるクランク角となる気筒同士の回転時間を
比較するためのパラメータMISAと、燃焼行程が同一のク
ランク角となる対角気筒同士の回転時間を比較するため
のパラメータMISBとからなり、それぞれ次式にて求める
ものとしている（ステップ201）。This parameter is a parameter MISA for comparing the rotation times of cylinders having different crank angles with different combustion strokes as shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), and a diagonal where the combustion stroke has the same crank angle. A parameter MISB is used to compare the rotation times of the cylinders, and each parameter is determined by the following equation (step 201).
MISA＝｛（TINT6−TINT7）×５ ＋（TINT6−TINT1）｝ /TINT93 MISB＝｛（TINT6−TINT9）×３ ＋（TINT6−TINT3）×３｝ /TINT93 この場合、点火順序が＃１→＃２→＃３→＃４→＃５
→＃６の順でおこなわれるエンジンであれば、TINT1を
＃６気筒のものとすると、TINT6は＃１気筒の値、TINT3
は＃４気筒の値、TINT7はTINT1の前回の値、TINT9はTIN
T3の前回の値を示す。また、乗数5,3は燃焼間隔に対す
る加速時等の補正分を、TINT93はエンジン回転数に対す
る補正分を示す。MISA = {(TINT6-TINT7) × 5 + (TINT6-TINT1)} / TINT9 3 MISB = {(TINT6-TINT9) × 3 + (TINT6-TINT3) × 3} / TINT9 3 In this case, the ignition order is # 1 → # 2 → # 3 → # 4 → # 5
→ If the engine is performed in the order of # 6, if TINT1 is the cylinder of # 6, TINT6 is the value of cylinder # 1, TINT3
Is the value of cylinder # 4, TINT7 is the previous value of TINT1, TINT9 is TIN
Shows the previous value of T3. Also, the multiplier 5,3 is a correction component, such as during acceleration for combustion interval, the TINT9 3 shows the correction amount with respect to the engine speed.
即ち、パラメータMISAは、TINT6が失火により大きく
なると、＞０となる。また、パラメータMISBは、TINT6
（例えば＃１気筒）が失火にあるときは＞０となる一
方、＃1,＃４気筒が失火でTINT9,6,3がともに大きいと
きは≒０となる。That is, the parameter MISA becomes> 0 when TINT6 increases due to misfire. The parameter MISB is TINT6
When (for example, # 1 cylinder) is misfired, it becomes> 0. On the other hand, when # 1, # 4 cylinders are misfired and TINT9, 6, and 3 are both large, it becomes ≒ 0.
そして、パラメータMISA,MISBをそれぞれ所定値と比
較し、所定値よりも大きい場合、フラグFLGA,Bに“1"を
立てる。同時に、３気筒前の計測時にフラグFLGAが“1"
であったかどうかを確認し、“1"の場合にフラグFLGCに
“1"を立てる（ステップ202〜210）。Then, the parameters MISA and MISB are each compared with a predetermined value, and if larger than the predetermined value, the flag FLGA, B is set to "1". At the same time, the flag FLGA is set to "1" at the time of measurement before the third cylinder
Is checked, and if "1", the flag FLGC is set to "1" (steps 202 to 210).
そして、フラグFLGA,Bがともに“1"またはフラグFLGA
とＣが“1"の場合は、TINT6の該当気筒の失火カウンタM
FCNTを＋１するステップ211〜214）。Then, the flag FLGA and B are both "1" or the flag FLGA
And C are "1", the misfire counter M of the corresponding cylinder of TINT6
Steps 211 to 214 for incrementing the FCNT by +1.
フラグFLGA,Bがともに“1"の場合は、TINT6の該当気
筒が失火にある。また、TINT6の該当気筒が失火にあっ
ても、燃焼行程が同一のクランク角間のTINT3,TINT9の
該当気筒も失火にあるときはフラグFLGBが“0"になる
が、この場合フラグFLGA＝“1"および３回前の失火判定
で失火と判定した場合のフラグFLGC＝“1"をもとに、TI
NT6の該当気筒の失火を判別できる。If the flags FLGA and B are both "1", the cylinder corresponding to TINT6 is misfired. Also, even if the corresponding cylinder of TINT6 is misfired, the flag FLGB is set to "0" if the corresponding cylinders of TINT3 and TINT9 are also misfired during the same stroke of the combustion stroke. In this case, the flag FLGA = "1" TIGC based on the flag FLGC = “1” when the misfire is determined in the misfire
The misfire of the corresponding cylinder of NT6 can be determined.
そして、各データ計算を終了すると（エンジンの所定
回転後）、故障判定（失火判定）に入り（ステップ104,
105）、故障判定では第７図のように失火カウンタMFCNT
の値が所定値を越えた気筒を失火と判定する（ステップ
301〜303）。When the calculation of each data is completed (after a predetermined rotation of the engine), a failure determination (misfire determination) is started (step 104,
105) In the failure judgment, misfire counter MFCNT as shown in Fig. 7
Is determined to be a misfire if the cylinder value exceeds a predetermined value.
301-303).
このように各気筒の燃焼行程中の所定のクランク角間
の回転時間を計測し、燃焼行程が同一のクランク角間の
回転時間および燃焼行程が異なるクランク角間の回転時
間を比較し、これらの比較をもとに失火を判別するの
で、４サイクルエンジンであっても、失火および失火気
筒を的確に検出することができる。In this way, the rotation time between the predetermined crank angles during the combustion stroke of each cylinder is measured, the rotation time between the crank angles having the same combustion stroke and the rotation time between the crank angles having different combustion strokes are compared, and these comparisons are also made. Therefore, misfire and misfiring cylinder can be accurately detected even with a four-stroke engine.
即ち、ある１つの気筒が失火にある場合、当該気筒の
燃焼行程中の回転時間は、他の気筒の燃料行程クランク
角間の回転時間よりも大きくなり、このときパラメータ
MISA,MISBが所定値を越えるので、当該気筒が失火にあ
ると判定できる。That is, when one cylinder is misfired, the rotation time during the combustion stroke of the cylinder becomes longer than the rotation time between the fuel stroke crank angles of the other cylinders.
Since MISA and MISB exceed the predetermined values, it can be determined that the cylinder is misfired.
一方、燃焼行程が同一のクランク角にある２つの気筒
がともに失火した場合、同一のクランク角間の回転時間
の比較だけでは差が出ないため、パラメータMISBからは
失火を判別できないが、この場合それぞれの回転時間を
燃焼行程が異なるクランク角間の回転時間と比較するこ
とで、それぞれのパラメータMISAから両気筒の失火をそ
れぞれ単独に判別するので、燃焼行程が同一のクランク
角にある気筒同志が失火した場合にあっても、これらの
失火を確実に判別することができる。On the other hand, if two cylinders whose combustion strokes are at the same crank angle are both misfired, there is no difference only by comparing the rotation times between the same crank angles, so misfires cannot be determined from the parameter MISB. By comparing the rotation time of the cylinder with the rotation time between crank angles with different combustion strokes, misfires of both cylinders are determined individually from each parameter MISA, so cylinders with combustion strokes at the same crank angle misfired. Even in such a case, these misfires can be reliably determined.
したがって、各気筒の失火を的確に検出することがで
き、信頼性が大幅に向上する。Therefore, misfiring of each cylinder can be accurately detected, and reliability is greatly improved.
（発明の効果） 以上のようにこの発明によれば、機関のクランク角を
検出する角度センサと、角度センサの信号から気筒の燃
焼行程毎に所定のクランク角範囲について回転時間を計
測する手段とを備え、その回転時間の変動状態から気筒
の失火を判別する内燃機関の失火検出装置において、各
気筒毎に、当該気筒に対して燃焼行程が異なるクランク
角となる他の気筒との間で前記回転時間を比較する第１
の比較手段と、当該気筒に対して燃焼行程が同一のクラ
ンク角となる他の気筒との間で前記回転時間を比較する
第２の比較手段と、これらの比較に基づき、少なくと
も、第２の比較手段での回転時間比が所定の基準値以下
であったときに、第１の比較手段での回転時間比が所定
の基準値を超え、かつ当該気筒に対する第２の比較手段
における他の気筒についての第１の比較手段での比較に
て回転時間比が所定の基準値を超えていたときに、当該
気筒の失火発生を判定する手段とを設けたので、４サイ
クル型多気筒内燃機関の各気筒の失火を的確に検出する
ことができ、検出装置としての高い信頼性を確保でき
る。(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, an angle sensor for detecting a crank angle of an engine, and a means for measuring a rotation time in a predetermined crank angle range for each combustion stroke of a cylinder from a signal of the angle sensor In a misfire detection device for an internal combustion engine that determines misfire of a cylinder from the fluctuation state of the rotation time, a combustion stroke for each cylinder is different from that of another cylinder having a different crank angle with respect to the cylinder. First to compare rotation time
Comparison means, and second comparison means for comparing the rotation time between other cylinders whose combustion strokes have the same crank angle with respect to the cylinder. Based on these comparisons, at least the second When the rotation time ratio in the comparison means is equal to or less than a predetermined reference value, the rotation time ratio in the first comparison means exceeds the predetermined reference value, and the other cylinder in the second comparison means with respect to the cylinder concerned Means for judging the occurrence of misfire in the cylinder when the rotation time ratio exceeds a predetermined reference value in the comparison by the first comparing means. The misfire of each cylinder can be accurately detected, and high reliability as a detection device can be secured.
第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の実施例を示
す構成図、第３図、第４図は回転時間の計測回路を示す
ブロック図とタイミングチャート、第５図〜第８図は制
御内容を示すフローチャートである。 21……クランク軸、22……リングギア、23……角度セン
サ、24……コントロールユニット、25……クランク角セ
ンサFIG. 1 is a block diagram of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 are block diagrams and timing charts showing a rotation time measuring circuit, and FIGS. FIG. 8 is a flowchart showing the control contents. 21 ... Crank shaft, 22 ... Ring gear, 23 ... Angle sensor, 24 ... Control unit, 25 ... Crank angle sensor
Claims (1)
と、角度センサの信号から気筒の燃焼行程毎に所定のク
ランク角範囲について回転時間を計測する手段とを備
え、その回転時間の変動状態から気筒の失火を判別する
４サイクル型多気筒内燃機関の失火検出装置において、
各気筒毎に、当該気筒に対して燃焼行程が異なるクラン
ク角となる他の気筒との間で前記回転時間を比較する第
１の比較手段と、当該気筒に対して燃焼行程が同一のク
ランク角となる他の気筒との間で前記回転時間を比較す
る第２の比較手段と、 これらの比較に基づき、少なくとも、 第２の比較手段での回転時間比が所定の基準値以下であ
ったときに、 第１の比較手段での回転時間比が所定の基準値を超え、
かつ 当該気筒に対する第２の比較手段における他の気筒につ
いての第１の比較手段での比較にて回転時間比が所定の
基準値を超えていたときに、 当該気筒の失火発生を判定する手段 とを設けたことを特徴とする内燃機関の失火検出装置。An angle sensor for detecting a crank angle of an engine, and means for measuring a rotation time in a predetermined crank angle range for each combustion stroke of a cylinder based on a signal of the angle sensor, and detecting a rotation time from a fluctuation state of the rotation time. In a four-cycle type multi-cylinder internal combustion engine misfire detection device for determining cylinder misfire,
A first comparing means for comparing the rotation time between each cylinder and another cylinder having a different combustion angle with respect to the combustion stroke of the cylinder; and a crank angle having the same combustion stroke with respect to the cylinder. A second comparing means for comparing the rotation time between the other cylinders, and based on these comparisons, at least when a rotation time ratio of the second comparison means is equal to or less than a predetermined reference value. The rotation time ratio in the first comparing means exceeds a predetermined reference value,
And a means for determining the occurrence of misfire in the cylinder when the rotation time ratio exceeds a predetermined reference value in the comparison of the other cylinder with the first comparison means in the second comparison means for the cylinder. A misfire detection device for an internal combustion engine, comprising:
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