JP2829698B2 - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents
内燃機関の燃焼状態検出装置Info
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Description
装置に関し、特に、筒内圧(燃焼圧)の積分値を用いて
異常燃焼(失火)を検出する装置に関する。
置としては、従来、実開昭64−15937号公報に開
示されるものがある。前記実開昭64−15937号公
報に開示される燃焼状態検出装置は、所定クランク角範
囲(TDC〜ATDC30°)で筒内圧を積分し、該積分
値と所定値とを比較することで、異常燃焼(失火)を判
定する構成となっている。
し、該積分値のレベルを判定することで燃焼状態を診断
する装置は、筒内圧の最大値発生時期や筒内圧の上昇勾
配などに基づいて燃焼状態を検出させる装置に比べ、よ
り広い運転領域で異常燃焼を精度良く診断できる。
筒内圧の積分値を用いる装置であっても、低負荷・低回
転域では元々燃焼が不安定で筒内圧(燃焼圧)に大きな
ばらつきを生じ、然も、最大燃焼圧を得るクランク角位
置を含むクランク角範囲で筒内圧を積分させても異常燃
焼状態における積分値と正常燃焼状態における積分値と
に大きな差が生じないため、高い診断精度を維持するこ
とが困難であるという問題があった。
あり、低負荷,低回転域においても筒内圧の積分値に基
づいて簡便かつ高精度に異常燃焼を検出できるようにす
ることを目的とする。
内燃機関の燃焼状態検出装置は、図1に示すように構成
される。図1において、筒内圧検出手段は機関の筒内圧
を検出し、筒内圧積分手段は、正常燃焼状態で筒内圧が
最大値となるクランク角位置の後の所定クランク角範囲
を積分区間として前記筒内圧検出手段で検出された筒内
圧を積分する。
積分手段により得られた筒内圧の積分値と所定値との比
較に基づいて異常燃焼の発生の有無を判別する。
度が小さくなって燃焼時間が長くなる特性を有し、長期
に渡って後燃えするので、燃焼圧(筒内圧)が最大値を
迎えた後のクランク角範囲において燃焼圧レベルがその
ときの燃焼状態によって大きく異なる。
え区間を筒内圧の積分区間とすることで、特に低回転,
低負荷域における筒内圧の積分値を用いた燃焼状態検出
の性能を向上させることができるようにした。
を示す図2において、直列4気筒内燃機関1には、エア
クリーナ2,スロットルチャンバ3,吸気マニホールド
4を介して空気が吸入される。そして、燃焼排気は、排
気マニホールド5,排気ダクト6,三元触媒7,マフラ
ー8を介して大気中に排出される。
いアクセルペダルに連動して開閉するスロットル弁9が
設けられており、このスロットル弁9によって機関1の
吸入空気量が調整されるようになっている。また、各気
筒(#1〜#4)の燃焼室に臨ませてそれぞれ点火栓
(図示省略)が装着されているが、かかる点火栓と対
に、それぞれの気筒毎に筒内圧検出手段としての筒内圧
センサ10a〜10dを設けてある。
3−17432号公報に開示されるような点火栓の座金
として装着されるタイプの他、特開平4−81557号
公報に開示されるようなセンサ部を直接燃焼室内に臨ま
せて筒内圧を絶対圧として検出するタイプのものであっ
ても良い。また、機関1の図示しないカム軸には、カム
軸の回転を介して所定クランク角度毎に検出信号を出力
する光学式クランク角センサ11が設けられている。
列4気筒機関1において、気筒間の行程位相差に相当す
るクランク角180 °毎の基準角度信号REFと、単位ク
ランク角(1°又は2°)毎の単位角度信号POSとを
それぞれ出力するセンサである。更に、前記スロットル
弁9の上流側には、機関の吸入空気流量Qを検出するエ
アフローメータ12が設けられている。
ランク角センサ11及びエアフローメータ12の出力は、機
関1に対する燃料供給量や前記点火栓による点火時期を
電子制御するためのマイクロコンピュータを内蔵したコ
ントロールユニット13に出力される。コントロールユニ
ット13は、上記のように機関への燃料供給,点火時期を
制御すると共に、後述するように機関1における失火
(異常燃焼)を検出する機能を有している。
ントロールユニット13による失火検出の様子を説明す
る。尚、本実施例において、筒内圧積分手段及び燃焼状
態診断手段としての機能は、前記図3のフローチャート
に示すように、コントロールユニット13がソフトウェア
的に備えている。
(好ましくは数10μs)毎に割込み実行されるようにな
っており、まず、ステップ1(図中ではS1としてあ
る。以下同様)では、筒内圧センサ10a〜10dで検出さ
れる筒内圧Pをそれぞれに積分させる区間(積分区間)
を、前記クランク角センサ11からの検出信号に基づいて
算出された機関回転数Neに応じて設定する。
示すように、機関の高回転側において前記積分区間はT
DCを挟むクランク角範囲に設定されるが、回転が低下
するに従って積分区間が徐々にATDC側にずれ込むよ
うにしてあり、アイドル回転数近傍の所定回転数以下で
は、図4に示すように正常燃焼状態で筒内圧が最大値を
迎えるクランク角位置Pθmaxよりも後(例えばPθ
maxから10°CA後)から積分区間(50°CA〜60°
CAの範囲)が開始されるようになっている。
燃焼圧発生位置を含んで設定される積分区間が、回転数
の低下に伴って徐々に遅れた時期に設定されることで、
TDCを含まなくなり、更に、最大燃焼圧の発生位置を
含まなくなり、最終的にアイドル回転数付近では、図4
に示すように、正常燃焼状態で最大燃焼圧を示す角度位
置から更に所定角度だけ遅れた時期から積分区間が始ま
るように設定される。
θを前記クランク角センサ11の検出信号に基づいて読み
込む。そして、ステップ3では、現在のクランク角度θ
がステップ1で機関回転数Neに応じて設定した積分区
間内に含まれるか否かを判別する。ここで、積分区間内
でないと判別された場合には、ステップ4で後述するよ
うに筒内圧Pの積分値がセットされるIMEPをゼロリ
セットしてそのまま終了させる。
ときには、ステップ5へ進んで該当する筒内圧センサ10
a〜10dの出力信号PをA/D変換して読み込み、次の
ステップ6では、前記読み込んだ筒内圧Pを順次積分し
て筒内圧積分値IMEPを更新させる。ステップ7で
は、積分区間の終了位置であるか否かを判別する。そし
て、積分区間の途中である場合には、そのまま終了さ
せ、積分区間の終点位置であるときには、ステップ8へ
進み、それまでに積分された積分値IMEPと所定値と
を比較させる。
Neとに基づいて可変設定される値とする。ステップ8
で、積分値IMEPが所定値未満であると判別されたと
きには、失火(異常燃焼)により積分区間における燃焼
圧の低下が生じたものと見做し、失火発生を判定する。
尚、かかる失火判定結果を計数して、該計数結果が所定
値以上になった段階で運転者に警報する構成とすると良
い。
と判別された場合には、正常燃焼によって積分区間にお
いて所期の燃焼圧が得られたものと見做し、正常燃焼を
判定して処理を終了させる。ここで、高回転側では、T
DC前後又はTDC直後のクランク角範囲において、正
常燃焼時と異常燃焼時(失火時)とで明確な燃焼圧の差
異を生じるから、ステップ1に示すように、積分区間と
してTDCを挟むクランク角範囲又はTDC直後のクラ
ンク角範囲を設定することで、燃焼状態を精度良く診断
できる。
燃焼状態の正常・異常による最大筒内圧の変化が小さ
く、然も、燃焼状態が不安定であるから、最大燃焼圧の
発生時期付近で筒内圧を積分しても、燃焼状態による変
化が明確に表れない。しかしながら、本実施例では、回
転数の低下に伴って積分区間を遅らせ、アイドル回転付
近では、正常燃焼時に最大燃焼圧を示すクランク角位置
よりも後のクランク角範囲を積分区間(図4参照)とし
て筒内圧を積分させる構成とすることで、積分値IME
Pが燃焼状態に応じて明確なレベルの差を示すことにな
る。
度が小さくなって燃焼時間が長くなる特性を有し、長期
に渡って後燃えするので、燃焼圧(筒内圧)が最大値を
迎えた後のクランク角範囲において燃焼圧レベルがその
ときの燃焼状態によって大きく異なる。従って、かかる
後燃え区間に積分区間を一致させるようにすれば、積分
値IMEPに燃焼状態による差異が明確に表れるように
なり、以て、精度の良い失火診断(燃焼状態検出)が可
能となるものであり、上記の積分区間の設定を機関回転
数Neに応じたステップ1における積分区間の設定で可
能にしている。
値IMEPを用いて機関の全運転領域において精度の良
い異常燃焼(失火)の診断を行なわせることができるも
のである。尚、上記実施例では、積分区間を機関回転数
Neに応じて徐々に変化させるようにしたが、機関回転
数Neを高回転側と低回転側とに分け、低回転側では、
正常燃焼時に最大圧となるクランク角位置よりも後のク
ランク角範囲を積分区間とし、高回転側では、TDC直
後或いはTDCを含む積分区間を設定させるようにし
て、2種類の積分区間を使い分けるようにしても良い。
更に、積分区間の可変設定を、機関回転数Neと共に機
関負荷を用いて行なわせるようにして、所定の低回転,
低負荷時において、積分区間が最大燃焼圧を示す角度位
置よりも後に設定されるようにしても良い。
常燃焼状態で筒内圧が最大値となるクランク角位置の後
の所定クランク角範囲を積分区間として筒内圧を積分さ
せ、該積分結果に基づいて異常燃焼の発生を検出させる
ようにしたので、特に異常燃焼の発生が最大燃焼圧に大
きく影響しない機関の低回転・低負荷域において高精度
な診断が可能となるという効果がある。
Claims (1)
- 【請求項1】機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段
と、 正常燃焼状態で筒内圧が最大値となるクランク角位置の
後の所定クランク角範囲を積分区間として前記筒内圧検
出手段で検出された筒内圧を積分する筒内圧積分手段
と、 該筒内圧積分手段により得られた筒内圧の積分値と所定
値との比較に基づいて異常燃焼の発生の有無を判別する
燃焼状態診断手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃焼状
態検出装置。
Priority Applications (3)
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