JP2831493B2 - エンジンの燃焼状態診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃焼状態を
診断する燃焼状態診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃焼状態診断装置としては、例え
ば、エンジンの筒内圧を測定して、筒内圧が所定の圧力
に達しない場合を失火したとして、燃焼状態を診断する
ものがある。また、この他、失火が発生したときにエン
ジンの発生トルクが低下することを利用して、回転数の
変化を計測し、間接的に失火を検出するものもある。こ
のように回転数の変化により失火を検出する方式として
は、例えば、特開昭５８−５１２４３号公報に記載され
ているのもがある。これは、ある計測開始クランク各か
ら計測幅クランク角間において、クランクが回転するの
に要する所要時間を測り、その所要時間から回転速度を
算出している。なお、この公報に記載されているもので
は、所要時間の測定に当り、その計測開始クランク角度
および計測幅クランク角度に関しては、一切考慮されて
いない。

【０００３】ところで、この場合、エンジン回転速度の
計測精度は、時間を測る分解能（クロック周波数）と、
回転速度計測区間の角度誤差と、その他の誤差（電気的
ノイズ、外乱）とによって決まる。これらの誤差につい
て、まず、時間計測分解能については、クロック周波数
を高くすることによりかなり向上することができるが、
処理をする電子回路の応答性等の問題により限界が有
る。また、回転速度計測区間の角度検出誤差について
は、例えば、特公平１−３００９８号公報に記載されて
いるもののように、加速運転中と減速運転中との差を求
めることにより角度検出誤差の影響をある程度取り除く
ことができるが、このような方式であっても電気的ノイ
ズや外乱の影響を取り除くことはできず、かえって増幅
することさえある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来技術で
は、各種状態量の検出誤差等を低減する方法は数々ある
が、コストその他を考慮すると現実的な方法では誤差を
除去できず、的確に燃焼状態を把握することができない
ことがあるという問題点がある。本発明は、このような
従来の問題点に着目してなされたもので、各種状態量の
検出等の際に誤差が多少存在しても、的確に燃焼状態を
把握することができるエンジンの燃焼状態診断装置およ
びこれを備えた車両を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
のエンジンの燃焼状態診断装置は、燃焼状態を表す特定
の燃焼状態パラメータの正常燃焼時の値と異常時の値と
の差が最大となるよう、または前記燃焼状態パラメータ
の正常燃焼時の値と異常時の値との差を両者のバラツキ
を示す値で割ったものが最大となるよう定められた、前
記燃焼状態パラメータを取得するための状態量の計測開
始状態および計測間隔を記憶しておく記憶手段と、前記
記憶手段に記憶されている前記計測開始状態から前記計
測間隔の前記状態量を計測する計測手段と、計測された
前記状態量から前記燃焼状態パラメータを求め、該燃焼
状態パラメータに基づき燃焼状態を判断する燃焼状態判
断手段とを備えていること特徴とするものである。

【０００６】また、前記目的を達成するための他のエン
ジンの燃焼状態診断装置は、燃焼状態を表す特定の燃焼
状態パラメータの正常燃焼時の値と異常時の値との差が
最大となるよう定められた、前記燃焼状態パラメータを
取得するための状態量の第１の計測開始状態および第１
の計測間隔と、前記燃焼状態パラメータの正常燃焼時の
値と異常時の値との差を両者のバラツキを示す値で割っ
たものが最大となるよう定められた前記状態量の第２の
計測開始状態および第２の計測間隔とを、記憶しておく
記憶手段と、前記第１の計測開始状態から前記第１の計
測間隔の状態量と、前記第２の計測開始状態から前記第
２の計測間隔の状態量とを計測する計測手段と、計測さ
れたそれぞれの状態量から前記燃焼状態パラメータをそ
れぞれ求め、これらの該燃焼状態パラメータに基づき燃
焼状態を判断する燃焼状態判断手段とを備えていること
特徴とするものである。

【０００７】ここで、前記燃焼状態パラメータとして
は、具体的には、その値がクランクの回転速度の変化に
応じて変わるもの、またはエンジン負荷の変化に応じて
変わるものを用いるとよい。なお、クランク回転速度の
変化に応じて、その値が変化する燃焼状態パラメータを
用いる場合には、前記状態量としては、クランク回転速
度を用いる必要がある。また、前記第１の計測区間およ
び前記第２の計測区間における燃焼状態パラメータを求
めるものでは、いずれの区間においても燃焼状態パラメ
ータの値が異常を示す値であるときのみ、異常と判断す
るようにしてもよい。また、エンジン運転状態に応じ
て、いずれか一方の燃焼状態パラメータを用いて、燃焼
状態を判断するようにしてもよい。なお、前記燃焼状態
診断装置には、前記燃焼状態判断手段により、異常と判
断された場合に、異常を警告する警告手段を設けること
が好ましい。

【０００８】

【作用】燃焼状態パラメータの正常燃焼時の値と異常時
の値との差が最大となるよう、または前記燃焼状態パラ
メータの正常燃焼時の値と異常時の値との差を両者のバ
ラツキを示す値で割ったものが最大となるよう定められ
た、前記燃焼状態パラメータを取得するための状態量の
計測開始状態および計測間隔において、前記状態量を計
測するので、この状態量の計測自体に多少の誤差が有っ
たとしても、正常燃焼時と異常時との燃焼状態パラメー
タの値差が、明確に異なり、正常燃焼時か異常時かを的
確に判断することができる。

【０００９】

【実施例】まず、本発明に係る一実施例の燃焼状態診断
装置について説明する前に、エンジンの回転速度と燃焼
状態の関係、および回転速度に基づいて定められる燃焼
状態パラメータが回転速度のサンプリングの仕方により
どのように変わるかについて、図８から図１３を用いて
説明する。

【００１０】エンジン回転速度は、特定のクランク角、
つまり回転速度計測幅Ｗ（ｄｅｇ）の開始から終了まで
回転するのに要する所要時間Ｔ（ｓ）を測り、その所要
時間Ｔ（ｓ）から以下の式により回転速度Ｎ（１／ｍｉ
ｎ）を算出する。 Ｎ＝６０×Ｗ／（３６０×Ｔ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（数１） エンジンの回転速度Ｎは、図８に示すように、正常な燃
焼状態でも常に一定ではなく、クランク角に応じて変動
する。この変動は、各燃焼室での吸気、圧縮、爆発、排
気行程に伴う発生トルクＴｇの変動や、ピストン等往復
動する質量の慣性力に伴い生じるトルクＴｉの変動によ
るものである。

【００１１】例えば、６気筒エンジンの場合、発生トル
クＴｇは図９に示すように変動する。この発生トルク曲
線は、燃焼室内の圧力とクランク機構のアーム長の積に
より決定する曲線である。なお、図８は、質量の慣性力
に伴い生じるトルクＴｉが比較的小さいく、図９に示す
発生トルクＴｇの変動が相対的に大きいとき、すなわち
低回転速度のときの回転速度変動を示している。失火時
には、爆発によるトルクが発生しないので、発生トルク
Ｔｇおよび回転速度Ｎは、これらの図の破線で示すよう
に低下する。そこで、燃焼状態パラメータとして、例え
ば、次の式で表されるＤを採用する。 Ｄ（cyl）＝〔Ｎ（cyl）−Ｎ（cyl-1）〕×Ｎ（cyl-1）・・・・（数２） ここで、Ｎ（cyl）は該当気筒の回転数。Ｎ（cyl-1）は
前の気筒の回転数である。Ｄは、正常時にはほぼゼロの
値となり、失火時には、該当気筒の回転数が低下するの
で、エンジンの負荷にほぼ比例するような負の値とな
る。燃焼状態パラメータとしては、正常時と失火時との
差すなわちゲインが大きく、かつ、正常時および失火時
におけるそれぞれのパラメータ値のバラツキが小さいこ
とが望ましい。すなわち、Ｓ／Ｎ比（ここではゲインと
バラツキとの比）が大きいことが望ましい。Ｓ／Ｎ比が
大きいということは、正常と失火との判別がしやすいと
いうことで、失火を失火と検出できない検出漏れや、正
常燃焼時に失火と検出してしまう誤検出が少ないという
ことである。

【００１２】ところで、燃焼状態パラメータのゲインお
よびバラツキは回転速度計測区間の開始位置Ｗｓと幅Ｗ
により大きく変化する。このことを前述した燃焼状態パ
ラメータＤを用いて以下説明する。正常に燃焼している
ときであっても、燃焼自体のバラツキや計測上の誤差等
により、燃焼状態パラメータＤの値はバラつく。また、
失火時の燃焼状態パラメータＤも同様の理由でバラつ
く。前述したように、燃焼状態パラメータＤは、正常時
にはほぼゼロの値、失火時には負の値となるので、燃焼
状態パラメータＤの値の頻度分布は、およそ図１０のよ
うになる。ここで、Ｓ／Ｎ比は、例えば次式で示される
Ｐで評価できる。 Ｐ＝Δ／（σ１＋σ２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（数３） なお、Δは正常時の燃焼状態パラメータの平均値と失火
時の燃焼状態パラメータの平均値との差、σ１は正常時
の燃焼状態パラメータの標準偏差または偏差の絶対値、
σ２は失火時の燃焼状態パラメータの標準偏差または偏
差の絶対値である。すなわち、Δはゲイン、σ１および
σ２はバラツキを表している。

【００１３】実験により求めた、回転速度計測区間幅Ｗ
および回転速度計測開始位置Ｗｓと、ゲインを表すΔと
の関係、さらにＳ／Ｎ比を表すＰとの関係を、それぞ
れ、図１１、図１２に示す。なお、これらの図は、回転
速度計測区間幅ＷがＡ（＝１２０°），Ｂ（＝７５
°），Ｃ（＝３０°）のものに関して計測したもので、
縦軸はゲインΔまたはＳ／Ｎ比 Ｐ、横軸は回転速度計
測開始位置Ｗｓを示している。また、この実験に用いた
エンジンは、６気筒エンジンなので、クランク角度が１
２０°毎に爆発行程がある。図１１に示すように、ゲイ
ンΔは、回転速度計測区間幅Ｗが狭いＣ曲線の計測開始
位置Ｗｓが上死点（以下、ＴＤＣとする）後１２０°付
近のとき最大となる。このことから、燃焼状態パラメー
タとしてＤを用いた場合、クランク角度が１２０°毎に
爆発行程があることを考慮すると、隣あった気筒の回転
速度の差が最大となるときに回転速度計測区間が有する
よう、回転速度計測区間幅および回転速度計測開始位置
を設定すれば、ゲインΔを大きくすることができる。ま
た、図１２に示すように、Ｓ／Ｎ比 Ｐは、幅Ｗが小さ
いほど回転速度計測精度が下がる等の理由によりバラツ
キが大きくなるので、Ｓ／Ｎ比 Ｐは、回転速度計測区
間幅Ｗが中間的な値であるＢ（計測幅が７５°）曲線の
計測開始位置ＷｓがＴＤＣ後４８°から７２°の間で最
大かつ極大となる。

【００１４】以上のように、ゲインΔやＳ／Ｎ比 Ｐ
は、回転速度計測開始位置Ｗｓや回転速度計測幅Ｗによ
り大きく変動する。また、エンジンの運転状態によって
も、ゲインΔやＳ／Ｎ比 Ｐの最大値を得るためのＷｓ
およびＷは、変化する。従来技術においては、これらの
点に関する配慮がなされていなかったため、たとえ回転
速度自体を正確に把握できたとしても、失火と正常燃焼
状態との区別を確実にできなかったのである。なお、燃
焼状態パラメータとして（数２）に示すものを用いる場
合には、以上の試験と同様の試験を各種計測幅Ｗに関し
て行ったところ、少なくとも、計測幅Ｗが点火サイクル
間の角度以下で、計測開始位置Ｗｓが該当気筒の爆発上
死点から隣接する気筒の爆発上死点までの間に有するこ
とが必要であることが判明した。また、以上の説明で
は、燃焼状態パラメータがＤの場合に関するものである
が、他の燃焼状態パラメータの場合にも同様にＷｓおよ
びＷによって、ゲインやＳ／Ｎ比が変動し、最大値を得
るための最適なＷｓやＷが存在する。

【００１５】本発明では、このように、回転速度計測開
始位置Ｗｓや回転速度計測幅Ｗの設定値により、正常時
と失火時とが明確に検出できるようになることを見出し
たことに基づいてなされたもので、以下に、この点を考
慮してなれた燃焼状態診断装置の実施例について、図１
から図７を用いて説明する。エンジンは、図２に示すよ
うに、エアクリーナ１、熱線式吸入空気量計２、スロッ
トルバルブ５、インテークマニホールド６を経て、各気
筒の燃焼室内に空気を取り入れている。燃焼室の近傍に
は、水温または燃焼室壁温を測定するための温度センサ
１７が取り付けられている。この温度センサ１７は、各
気筒に取り付ける必要はなく、複数の気筒について１個
あればよい。燃焼ガスは、各気筒の燃焼室からエキゾー
ストバルブを経て、Ｏ₂センサ１１が取付けられている
エキゾーストパイプ８から排出される。エンジン回りに
は、これらの他、点火コイル１３、配電器１４、点火プ
ラグ１５、インジェクタ１６、エンジン制御装置９、気
筒判別用のレファレンスセンサ１２、クランクシャフト
の回転角度を測定するポジションセンサ１８等が設けら
れている。気筒判別用のレファレンスセンサ１２および
ポジションセンサ１８は、エンジン始動時に使用するス
タータ用のリングギアに取付けられている。このよう
に、レファレンスセンサ１２およびポジションセンサ１
８は、クランクシャフトの動きに連動するものであれ
ば、クランクシャフト以外の所に取付けてもよい。

【００１６】本実施例の燃焼状態診断装置は、図１に示
すように、エンジン制御装置９と、レファレンスセンサ
１２と、ポジションセンサ１８と、運転者に失火を知ら
せる失火警告用ランプ１９とを有して構成される。エン
ジン制御装置は、図１に示すように、各種演算等を行な
うＣＰＵ９１と、各種データ等が記憶されているメモリ
９２と、ＣＰＵ９１に対する割込みを制御する割込制御
器９３と、クランク角度を検出するためポジションセン
サ１８からのポジション信号をカウントするクランク角
度カウンタ９４と、計測開始位置となるクランク角度を
一時的に記憶しておく計測開始位置レジスタ９５と、計
測幅となるクランク角度の幅を一時的に記憶し、この計
測幅間におけるポジションセンサ１８からのポジション
信号をカウントするポジションカウンタ９６ａ，９６ｂ
と、クランク角度カウンタ９４の値と計測開始位置レジ
スタ９５の値とを比較して一致した場合にＣＰＵ９１に
対して割込みを掛ける比較器９７と、基準クロック信号
を発するクロック９８ａと、クロック９８ａから発せら
れる基準クロック信号をカウントするカウンタ９８ｂ
と、比較器９７から発せられる一致信号の入力時におけ
るカウンタ９８ｂのカウント値、およびポジションカウ
ンタ９６ａ，９６ｂからのゼロ検出信号の入力時におけ
るカウンタ９８ｂのカウント値を記憶するキャプチャレ
ジスタ９９と、ＣＰＵ９１からの失火情報を失火警告用
ランプ１９に出力するためのインターフェース回路９９
ａとを有している。なお、本実施例において、記憶手段
はメモリ９２により構成され、計測手段はレファレンス
センサ１２とポジションセンサ１８とクランク角度カウ
ンタ９４と計測開始レジスタ９５とポジションカウンタ
９６ａ，９６ｂと比較器９７とクロック９８ａとカウン
タ９８ｂとキャプチャレジスタ９９とにより構成され、
燃焼状態パラメータ算出手段および燃焼状態判断手段は
メモリ９２とこのメモリ９２内に記憶されているプログ
ラムを実行するＣＰＵ９１とで構成されている。

【００１７】次に、この燃焼状態診断装置の動作につい
て、図３から図７を用いて説明する。図３および図４に
示すように、レファレンス信号に基づく信号の立ち上が
りで、ＣＰＵ９１は、クランク角度カウンタ９４をクリ
アすると共に（ステップ１１）、レファレンス信号に基
づく信号をカウントする（ステップ１２）。次に、ＣＰ
Ｕ９１は、計測開始位置レジスタ９５にエンジン回転速
度を計測するための計測開始位置Ｗｓを設定する（ステ
ップ１３）。クランク角度カウンタ９４のカウント値と
計測開始位置レジスタ９５に設定されている値Ｗｓとが
一致すると、図３および図５に示すように、ＣＰＵ９１
に割り込みがかかり、ＣＰＵ９１はメモリ９２に記憶さ
れている計測幅Ｗ₁，Ｗ₂を呼び出して、これをポジショ
ンカウンタ９１ａに設定する（ステップ２１）。同時に
計測開始時の基準クロック信号のカウント値がキャプチ
ャレジスタ９９にセットされ、ＣＰＵ９１はキャプチャ
レジスタ９９の値を読み、これを計測開始時刻としてメ
モリ９２に書き込む（ステップ２２）。

【００１８】図３および図６に示すように、ポジション
カウンタ９６ａ，９６ｂがゼロになった時点でＣＰＵ９
１に割り込みがかかり、この時の基準クロック信号のカ
ウント値がキャプチャレジスタ９９にセットされる。Ｃ
ＰＵ９１は、このキャプチャレジスタ９９にセットされ
たこの値と先にセットされた計測開始時の値との差Ｔを
求める（ステップ３１）。すなわちこのＴが回転速度計
測幅をクランクが回転するのにかかる時間のデータとい
うことになる。さらに、この計測時間Ｔから、図７に示
すように、ＣＰＵ９１は、（数１）を用いて気筒毎にエ
ンジン回転速度を求めて、逐次メモリ９２に書き込む
（ステップ４１）。

【００１９】次に、該当気筒のエンジン回転速度Ｎ（cy
l）と隣接する気筒のエンジン回転速度Ｎ（cyl-1）とＮ
（cyl）とにより、（数２）を用いて燃焼状態パラメー
タＤ（cyl）計算する（ステップ４２）。そして、メモ
リ９２から失火判定用のしきい値Ｄthを呼び出し（ステ
ップ４４）、このしきい値Ｄthとステップ４２において
算出したＤ（cyl）とを比較して（ステップ４５）、Ｄ
（cyl）がＤthより小さい場合（Ｄ（cyl）の絶対値が大
きい場合）失火と判定する。失火と判定した場合には、
ＣＰＵ９１は、ｃｙｌ気筒の失火フラグを立てると共に
（ステップ４６）、インターフェース回路９９ａを介し
て、失火警告用ランプ１９を点灯させる（ステップ４
７）。

【００２０】なお、回転速度計測幅を本実施例のよう
に、ポジションカウンタ９６ａ，９６ｂに別々の値をセ
ットすることで回転速度をＷのパラメータとして計測し
てもよい。また、ステップ４６において、失火と判定し
た場合には、失火警告用ランプ１９を点灯させると共
に、失火した気筒への燃料供給を停止するようにしても
よい。このようにすることにより、未燃カーボン等の排
出量を低減することができる。

【００２１】次に、計測開始位置Ｗｓおよび計測幅Ｗの
設定方法について説明する。第一の方法は、予め実験等
によりゲインまたはＳ／Ｎ比が最大となるような計測開
始位置Ｗｓおよび計測幅Ｗを、例えば、回転速度と負荷
とに応じて求めておき、メモリ９２に記憶させておく方
法である。このような場合に、エンジンの運転状態によ
りＷｓ，Ｗがあまり変動しないならば、例えば、ポジシ
ョン信号を回転速度計測区間の開始位置（Ｗｓ）と終了
位置（Ｗｓ＋Ｗ）に相当する位置で発生させるようにし
たり、あるいは、前述のクランク角度カウンタ９４とポ
ジションカウンタ９６等を使用した計測時間Ｔの計測回
路の変わりに、一般的な論理ゲートによる計測時間Ｔの
計測回路を使用することもできる。なお、この場合にお
いても、例えば、ポジションセンサ１８にＷｓ，Ｗに関
する情報を形状的に記憶させておくなど、Ｗｓ，Ｗの固
定値をいずれかの箇所に記憶させておく必要がある。

【００２２】第二の方法は、ユーザが車両を運転してい
る際に、プログラムにより、実際に燃料の供給を強制的
に停止させて失火と同じ状態を作り出し、ゲインΔやσ
１，σ２、さらにＳ／Ｎ比Ｐ（簡便な方法として Ｐ＝
Δ／σ１ としてもよい。）を計算して、ゲインまたは
Ｓ／Ｎ比が最大となるようにＷｓ，Ｗを変化させる方法
である。この場合、前述のように複数の回転速度計測幅
Ｗ₁，Ｗ₂について同時に計測時間Ｔ₁，Ｔ₂を計測する方
法と、少しづつＷｓ，Ｗを変化させて、そのたびごとに
計測時間Ｔを計測する方法とがある。

【００２３】次に、失火判定に当り、ゲインが最大とな
るＷｓ，Ｗと、Ｓ／Ｎ比が最大となるＷｓ，Ｗのどちら
を用いるかについて説明する。ゲイン最大となるように
Ｗｓ，Ｗを選ぶと、失火した場合それを検出し易くなる
が、代わりに正常なのに失火と判定してしまう誤判定の
可能性が比較的高くなってしまう。このため誤って運転
者に警告を出すことがあり、警告を信じて修理に出した
ら正常であったというようなことがあると、その後に本
当に失火して警告が出ても信じなくなる可能性がある。
このため、警告を出す場合には確実に失火しているとき
に限定する必要がある。従って、一般的にはＳ／Ｎ比が
最大となるＷｓ，Ｗを用いた方がよい。正常燃焼を失火
と誤判定してしまうことを避けるための他の方法として
は、前述の失火判定用しきい値Ｄthを絶対値で大きい側
に設定して正常燃焼を失火と誤判定しずらいようにして
おいて、ゲインが最大となるＷｓ，Ｗを用いる方法もあ
る。また他の方法として、ゲインが最大となるＷｓ，Ｗ
を使用した場合の判定結果と、Ｓ／Ｎ比が最大となるＷ
ｓ，Ｗを使用した場合の判定結果とが共に失火と判定さ
れるときのみ、失火と判定する方法がある。

【００２４】また、回転速度によりＷｓ，Ｗを切り換え
る方法もある。図１３に示すように、Ｓ／Ｎ比Ｐは回転
速度により変化する。そこで、比較的Ｓ／Ｎ比の低い高
回転側では、ゲインが最大となるＷｓ，Ｗを使用し、そ
れ以外のときには、Ｓ／Ｎ比が最大となるＷｓ，Ｗを使
用する。この場合も、失火判定用のしきい値を絶対値で
大きい側に設定して正常を失火と誤判定しにくいように
しておくことが望ましい。一般的に、エンジンが高速回
転になると、爆発膨張行程にかかる時間が短くなり、失
火した場合の回転速度の落ち込みが回転速度にほぼ反比
例して少なくなるために、正常燃焼時と失火時との回転
速度の差がほとんどなくなってしまう。一例を述べる
と、回転速度が６０００ｒｐｍの時で負荷が比較的低い
場合に、従来技術によるサンプリングで回転速度を測定
すると、失火しても、回転速度が５〜１０ｒｐｍ程度し
か変化しない。このような条件では、従来では誤差範囲
内となり、失火検出がほとんど不可能であったが、前述
したように、エンジン回転速度に応じて、ゲインが最大
となるＷｓ，Ｗと、Ｓ／Ｎ比が最大となるＷｓ，Ｗとを
使いわけることにより、低回転域においても、また高回
転域においても、正常燃焼時と失火時における燃焼状態
パラメータの値に、ある程度明確な差ができ、全回転域
における燃焼状態を的確に把握することができる。

【００２５】なお、以上の各種方式変更に対しては、メ
モリ９２内のプログラムやデータ等を変更することに実
行できる。また、以上の実施例では、燃焼異常形態とし
て失火を例として説明したが、失火ではないが、例え
ば、点火時期のズレ、空気燃料比のズレ、点火プラグの
かぶり等により燃焼状態が悪化した場合の、異常な燃焼
状態の検出に、本発明にかかる燃焼状態診断装置を適用
してもよい。この場合には、燃焼状態パラメータＤの値
のバラツキの小さいＳ／Ｎ比最大の回転速度計測区間を
使用するのがよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、燃焼状態を判断するた
めの燃焼状態パラメータの正常燃焼時の値と燃焼異常時
の値とに明確な差ができるので、各種状態量の検出等の
際に誤差が多少存在しても、的確に燃焼状態を診断する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の燃焼状態診断装置の回
路ブロック図である。

【図２】本発明に係る一実施例のエンジン回りの構成を
示す説明図である。

【図３】本発明に係る一実施例の燃焼状態診断装置のタ
イミングチャートである。

【図４】本発明に係る一実施例の燃焼状態診断装置の動
作順序を示すフローチャートである。

【図５】本発明に係る一実施例の燃焼状態診断装置の動
作順序を示すフローチャートである。

【図６】本発明に係る一実施例の燃焼状態診断装置の動
作順序を示すフローチャートである。

【図７】本発明に係る一実施例の燃焼状態診断装置の動
作順序を示すフローチャートである。

【図８】クランク角とエンジン回転速度との関係を示す
グラフである。

【図９】クランク角と発生トルクとの関係を示すグラフ
である。

【図１０】本発明に係る一実施例の燃焼状態パラメータ
の頻度分布を示すグラフである。

【図１１】本発明に係る一実施例の燃焼状態パラメータ
のゲインと計測開始位置との関係を示すグラフである。

【図１２】本発明に係る一実施例の燃焼状態パラメータ
のＳ／Ｎ比と計測開始位置との関係を示すグラフであ
る。

【図１３】本発明に係る一実施例の燃焼状態パラメータ
のＳ／Ｎ比とエンジン回転数との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

９…エンジン制御装置、１２…レファレンスセンサ、１
８…ポジションセンサ、１９…失火警告用ランプ、９１
…ＣＰＵ、９２…メモリ、９４…クランク角カウンタ、
９５…計測開始レジスタ、９６ａ，９６ｂ…ポジション
カウンタ、９７…比較器、９８ａ…クロック、９９…キ
ャプチャレジスタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 俊夫 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (72)発明者 小田 和正 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地３ 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社内 (72)発明者 西尾 治之 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地３ 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社内 審査官 宮崎 侑久 (56)参考文献 特開 平４−262225（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−132862（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−116246（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−113244（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−9635（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 45/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼状態を表す特定の燃焼状態パラメータ
   の正常燃焼時の値と燃焼異常時の値との差が最大となる
   よう、または前記燃焼状態パラメータの正常燃焼時の値
   と燃焼異常時の値との差を両者のバラツキを示す値相互
   を加算した値で割ったものが最大となるよう定められ
   た、前記燃焼状態パラメータを取得するための状態量の
   計測開始状態および計測間隔を記憶しておく記憶手段
   と、 前記記憶手段に記憶されている前記計測開始状態から前
   記計測間隔の前記状態量を計測する計測手段と、 計測された前記状態量から前記燃焼状態パラメータを求
   め、該燃焼状態パラメータに基づき燃焼状態を判断する
   燃焼状態判断手段とを備えていること特徴とするエンジ
   ンの燃焼状態診断装置。
2. 【請求項２】燃焼状態を表す特定の燃焼状態パラメータ
   の正常燃焼時の値と燃焼異常時の値との差が最大となる
   よう定められた、前記燃焼状態パラメータを取得するた
   めの状態量の第１の計測開始状態および第１の計測間隔
   と、前記燃焼状態パラメータの正常燃焼時の値と燃焼異
   常時の値との差を両者のバラツキを示す値相互を加算し
   た値で割ったものが最大となるよう定められた前記状態
   量の第２の計測開始状態および第２の計測間隔とを、記
   憶しておく記憶手段と、 前記第１の計測開始状態から前記第１の計測間隔の状態
   量と、前記第２の計測開始状態から前記第２の計測間隔
   の状態量とを計測する計測手段と、 計測されたそれぞれの状態量から前記燃焼状態パラメー
   タをそれぞれ求め、これらの該燃焼状態パラメータに基
   づき燃焼状態を判断する燃焼状態判断手段とを備えてい
   ること特徴とするエンジンの燃焼状態診断装置。
3. 【請求項３】気筒内の燃焼状態を強制的に変化させる燃
   焼状態変更手段と、 燃焼状態が変化した形態ごとの前記燃焼状態パラメータ
   を算出し、この算出結果から前記計測開始状態および前
   記計測間隔を求め、該計測開始状態および該計測間隔を
   前記記憶手段に設定する設定手段とを、備えていること
   を特徴とする請求項１または２記載のエンジンの燃焼状
   態診断装置。
4. 【請求項４】複数の気筒を有するエンジンの燃焼状態を
   診断する燃焼状態診断装置において、 クランクの回転速度の変化に応じて、その値が変化する
   燃焼状態パラメータの正常燃焼時の値と燃焼異常時の値
   との差が最大となるよう、または前記燃焼状態パラメー
   タの正常燃焼時の値と燃焼異常時の値との差を両者のバ
   ラツキを示す値相互を加算した値で割ったものが最大と
   なるよう定められた、前記クランク回転速度の計測開始
   クランク角度および計測幅クランク角度を各気筒ごとに
   記憶しておく記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されている前記計測開始クランク角
   度から前記計測幅クランク角度だけ、前記クランクが回
   転する時間を各気筒ごとに計測する計測手段と、 計測された回転時間と前記計測幅クランク角度とから各
   気筒ごとの回転速度を求め、該回転速度から各気筒ごと
   の前記燃焼状態パラメータを算出する燃焼状態パラメー
   タ算出手段と、 算出した前記燃焼状態パラメータに基づき、各気筒ごと
   の燃焼状態を判断する燃焼状態判断手段とを備えている
   こと特徴とする燃焼状態診断装置。
5. 【請求項５】複数の気筒を有するエンジンの燃焼状態を
   診断する燃焼状態診断装置において、 クランクの回転速度の変化に応じて、その値が変化する
   燃焼状態パラメータの正常燃焼時の値と燃焼異常時の値
   との差が最大となるよう定められた、前記クランク回転
   速度の第１の計測開始クランク角度および第１の計測幅
   クランク角度と、前記燃焼状態パラメータの正常燃焼時
   の値と燃焼異常時の値との差を両者のバラツキを示す値
   相互を加算した値で割ったものが最大となるよう定めら
   れた、前記クランク回転速度の第２の計測開始クランク
   角度および第２の計測幅クランク角度とを、各気筒ごと
   に記憶しておく記憶手段と、 前記第１の計測開始クランク角度から前記第１の計測幅
   クランク角度だけ前記クランクが回転する第１の計測時
   間、および前記第２の計測開始クランク角度から前記第
   ２の計測幅クランク角度だけ前記クランクが回転する第
   ２の計測時間とを、各気筒ごとに計測する計測手段と、 計測した前記第１の計測時間と前記第１の計測幅クラン
   ク角度とから各気筒ごとの回転速度を求め、該回転速度
   に基づき各気筒ごとの第１の燃焼状態パラメータを算出
   すると共に、計測した前記第２の計測時間と前記第２の
   計測幅クランク角度とから各気筒ごとの回転速度を求
   め、該回転速度に基づき各気筒ごとの第２の燃焼状態パ
   ラメータを算出する燃焼状態パラメータ算出手段と、 算出した前記第１の燃焼状態パラメータおよび第２の燃
   焼状態パラメータに基づき、各気筒ごとの燃焼状態を判
   断する燃焼状態判断手段とを備えていること特徴とする
   燃焼状態診断装置。
6. 【請求項６】複数の気筒を有するエンジンの燃焼状態を
   診断する燃焼状態診断装置において、 クランクの回転速度の変化に応じて、その値が変化する
   燃焼状態パラメータの正常燃焼時の値と燃焼異常時の値
   との差が最大となるよう定められた、前記クランク回転
   速度の第１の計測開始クランク角度および第１の計測幅
   クランク角度と、前記燃焼状態パラメータの正常燃焼時
   の値と燃焼異常時の値との差を両者のバラツキを示す値
   相互を加算した値で割ったものが最大となるよう定めら
   れた、前記クランク回転速度の第２の計測開始クランク
   角度および第２の計測幅クランク角度とを、各気筒ごと
   に記憶しておく記憶手段と、 前記第１の計測開始クランク角度から前記第１の計測幅
   クランク角度だけ前記クランクが回転する第１の計測時
   間と、前記第２の計測開始クランク角度から前記第２の
   計測幅クランク角度だけ前記クランクが回転する第２の
   計測時間とのうち、前記エンジンの運転状態に応じて、
   いずれか一方を各気筒ごとに計測する計測手段と、 計測した前記第１の計測時間または前記第２の計測時間
   と、これに対応する計測幅クランク角度とから各気筒ご
   との回転速度を求め、該回転速度に基づき各気筒ごとの
   燃焼状態パラメータを算出する燃焼状態パラメータ算出
   手段と、 算出した前記燃焼状態パラメータに基づき、各気筒ごと
   の燃焼状態を判断する燃焼状態判断手段とを備えている
   こと特徴とする燃焼状態診断装置。
7. 【請求項７】前記計測開始クランク角度は、該当気筒の
   点火上死点から位相差が最も近い気筒の点火上死点まで
   の間に設定され、 前記計測幅クランク角度は、前記エンジンの点火サイク
   ル間角度以内の角度に設定されていることを特徴とする
   請求項４、５または６記載の燃焼状態診断装置。
8. 【請求項８】前記燃焼状態判断手段により、燃焼異常と
   判断された場合に、異常を警告する警告手段を備えてい
   ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６また
   は７記載のエンジンの燃焼状態診断装置。
9. 【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６、７または
   ８記載のエンジンの燃焼状態診断装置と、 前記燃焼状態診断装置によって燃焼状態が診断されるエ
   ンジンとを、備えていることを特徴とする車両。