JP2889651B2 - Misfire detection device for internal combustion engine - Google Patents

Misfire detection device for internal combustion engine

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JP2889651B2
JP2889651B2 JP11078290A JP11078290A JP2889651B2 JP 2889651 B2 JP2889651 B2 JP 2889651B2 JP 11078290 A JP11078290 A JP 11078290A JP 11078290 A JP11078290 A JP 11078290A JP 2889651 B2 JP2889651 B2 JP 2889651B2
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roughness
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英之 田村
敏夫 高畑
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Nissan Motor Co Ltd
Unisia Jecs Corp
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、クランク軸の角速度の微小な変動から内
燃機関の失火を検出するようにした失火検出装置に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a misfire detection device that detects a misfire of an internal combustion engine from a minute change in the angular speed of a crankshaft.

従来の技術 内燃機関で失火が生じると、未燃焼の混合気がそのま
ま排出されるので、排気中の有害成分の増加を来すのは
勿論のこと、出力の低下や機関の安定性の低下を招く。
そのため、近年、失火が発生しているか否かを容易に、
例えば通常の運転状態のまま検出する失火検出装置が要
請されている。
2. Description of the Related Art When a misfire occurs in an internal combustion engine, unburned air-fuel mixture is discharged as it is, which not only causes an increase in harmful components in the exhaust gas, but also causes a decrease in output and a decrease in engine stability. Invite.
Therefore, it is easy to determine whether a misfire has occurred in recent years.
For example, there is a demand for a misfire detection device that detects a fire in a normal operation state.

この失火検出の方法を一つとして、クランク軸の角速
度の微小な変動を例えば電磁ピックアップ等を用いて検
出する方法が考えられている。例えば特開昭57−188748
号公報には、クランク角180°毎に突起片を有する回転
板をクランク軸に固着するとともに、90°異なる位相の
2箇所に近接スイッチを設け、その90°異なる2箇所で
の速度差から失火の有無を検出するようにした装置が示
されている。
As one of the methods for detecting the misfire, a method of detecting a minute change in the angular velocity of the crankshaft by using, for example, an electromagnetic pickup or the like has been considered. For example, JP-A-57-188748
According to the publication, a rotating plate having a projection piece is fixed to a crankshaft at every 180 ° of crank angle, and proximity switches are provided at two places with phases different by 90 °. There is shown an apparatus for detecting the presence or absence of an error.

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成では、突起片が近接スイ
ッチ前面を通過するに要する時間を検出しようとしてい
るため、失火に伴う微小な速度差を確実に検出すること
は非常に困難であり、特にアイドル時以外のある程度の
回転速度で運転されている状態では、その検出は実質的
に不可能となる。
However, in the above-described conventional configuration, it is very difficult to reliably detect a small speed difference due to a misfire because it is trying to detect the time required for the protrusion to pass through the front surface of the proximity switch. In particular, in a state where the engine is operated at a certain rotational speed other than at the time of idling, the detection becomes substantially impossible.

そして従来は、失火の詳しく状態、つまり特定気筒で
頻繁に失火が発生しているのか、複数気筒で失火が発生
しているのか、あるいは極く稀に失火が発生しているの
か、といったことを識別することが考慮されていない。
In the past, the details of misfires, that is, whether misfires occurred frequently in specific cylinders, whether misfires occurred in multiple cylinders, or very rarely caused misfires Identification is not considered.

また角速度変動は相対的なものであるから、他のフリ
クション等の要因によって角速度が変化すると、それに
大きく影響されてしまい、十分な検出精度を得ることが
できない。
Further, since the angular velocity fluctuation is relative, if the angular velocity changes due to other factors such as friction, it is greatly affected by the change, and sufficient detection accuracy cannot be obtained.

課題を解決するための手段 この発明に係る内燃機関の失火検出装置は、第1図に
示すように、各気筒の基準クランク角位置で基準位置信
号を発する基準位置検出手段1と、所定のクランク角度
毎に所定の信号を出力するセンサ2と、上記基準位置信
号を基準とした所定の位相から上記センサが出力する信
号の所定個数の検出に要する所要時間を計測する手段3
と、順次計測される所要時間の偏差を所要時間の平均値
で除して各気筒のラフネス度を演算する手段4と、この
ラフネス度の絶対値の全気筒の平均値が所定の基準値を
越えた回数をカウントして第1のパラメータを求める手
段5と、上記ラフネス度の絶対値の所定期間内での最大
値に基づいて第2のパラメータを求める手段6と、各気
筒のラフネス度の正負回数を所定期間加減算し、その絶
対値の和として第3のパラメータを求める手段7と、こ
れらの第1〜第3のパラメータに基づき、1気筒の頻繁
な失火発生状態と複数気筒での頻繁な失火発生状態と低
頻度の失火発生状態とを識別する手段8とを備えて構成
されている。
As shown in FIG. 1, a misfire detection device for an internal combustion engine according to the present invention includes: a reference position detection unit 1 that outputs a reference position signal at a reference crank angle position of each cylinder; A sensor 2 for outputting a predetermined signal for each angle, and a means 3 for measuring a time required for detecting a predetermined number of signals output from the sensor from a predetermined phase based on the reference position signal
Means 4 for calculating the degree of roughness of each cylinder by dividing the deviation of the required time sequentially measured by the average value of the required time. The average value of the absolute value of the degree of roughness of all cylinders is a predetermined reference value. Means 5 for counting the number of times exceeded to obtain a first parameter, means 6 for obtaining a second parameter based on the maximum value of the absolute value of the roughness within a predetermined period, and means for calculating the roughness of each cylinder. Means 7 for adding and subtracting the number of positive and negative times for a predetermined period, and obtaining a third parameter as a sum of the absolute values; based on these first to third parameters, a frequent misfire occurrence state of one cylinder and a frequent misfire Means 8 for distinguishing between a misfire occurrence state and a low frequency misfire occurrence state.

また第2図に示すように、ラフネス度の演算毎に各気
筒別の移動平均としてラフネス度学習値を求める手段9
と、順次演算されたラフネス度を上記ラフネス部学習値
を用いて補正する手段10とを設けても良い。
As shown in FIG. 2, means 9 for obtaining a roughness degree learning value as a moving average for each cylinder every time the roughness degree is calculated.
And means 10 for correcting the degree of roughness calculated sequentially using the roughness part learning value.

作用 所定信号数の検出に要する所要時間は、クランク軸の
角速度に比例したものとなる。
The required time required to detect the predetermined number of signals is proportional to the angular velocity of the crankshaft.

ラフネス度は、 各所要時間の偏差/所要時間の平均値 として定義されるので、失火が無く、各気筒の爆発行程
で一定の角速度が得られれば、ラフネス度が0となり、
また失火があれば、対応する位相で検出されるラフネス
度が負の値となる。そして、他の気筒に対応する位相で
検出されるラフネス度は相対的に正の値となる。
The roughness degree is defined as the deviation of each required time / the average value of the required time, so if there is no misfire and a constant angular velocity is obtained during the explosion stroke of each cylinder, the roughness degree becomes 0,
If there is a misfire, the roughness detected at the corresponding phase has a negative value. Then, the roughness detected at the phase corresponding to the other cylinder has a relatively positive value.

従って、上記ラフネス度の絶対値の全気筒平均値が所
定の基準値を越えた回数をカウントすることによって得
られる第1のパラメータは、機関全体の回転変動の多少
を示すことになる。
Therefore, the first parameter obtained by counting the number of times that the average value of the absolute values of the roughness degrees exceeds the predetermined reference value indicates the degree of rotation fluctuation of the entire engine.

また第2のパラメータは、ある程度大きな変動つまり
失火に起因する大きな変動が低頻度であっても生じてい
るのか否かを示すものとなる。
In addition, the second parameter indicates whether or not a large variation to some extent, that is, a large variation due to misfire occurs even at a low frequency.

また第3のパラメータは、ラフネス度の正負回数を加
減算し、その絶対値の和として求められるので、1気筒
失火の場合に比して多気筒でランダムに失火が生じてい
る場合には、正負の相殺によって相対的に小さな値を示
す。
The third parameter is obtained by adding or subtracting the positive / negative number of roughness degrees and calculating the sum of the absolute values. Therefore, if misfiring occurs more randomly in multiple cylinders than in the case of misfiring in one cylinder, the third parameter is positive or negative. Shows a relatively small value due to the cancellation of

従って、第1〜第3のパラメータの組み合わせによ
り、1気筒の頻繁な失火発生状態と複数気筒での頻繁な
失火発生状態と低頻度の失火発生状態とを識別すること
ができる。
Therefore, a frequent misfire occurrence state of one cylinder, a frequent misfire occurrence state of a plurality of cylinders, and a low-frequency misfire occurrence state can be identified by a combination of the first to third parameters.

また学習値演算手段9と補正手段10とを備えた第2図
の構成においては、センサとしてリングギヤを用いる場
合にリングギヤの加工精度等に起因する各所要時間のば
らつきが学習補正される。
In the configuration shown in FIG. 2 including the learning value calculation means 9 and the correction means 10, when a ring gear is used as a sensor, variations in required times caused by processing accuracy of the ring gear are corrected.

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第3図はこの発明の一実施例の機械的構成を示す説明
図であって、11は内燃機関、12はその吸気通路、13は排
気通路を示している。尚、この実施例では、4サイクル
直列6気筒の内燃機関を例にとって説明する。
FIG. 3 is an explanatory view showing a mechanical configuration of one embodiment of the present invention, in which 11 is an internal combustion engine, 12 is an intake passage, and 13 is an exhaust passage. In this embodiment, a 4-cycle in-line 6-cylinder internal combustion engine will be described as an example.

上記吸気通路12には、各吸気ポートへ向けて燃料を供
給する燃料噴射弁14が気筒毎に配設されているととも
に、絞弁15が介装されており、この絞弁15の上流側に、
吸入空気量Qを検出する例えば熱線式のエアフロメータ
16が配設されている。上記絞弁15には、その開度TVOを
検出する絞弁開度センサ17が設けられている。
In the intake passage 12, a fuel injection valve 14 for supplying fuel toward each intake port is provided for each cylinder, and a throttle valve 15 is interposed.The throttle valve 15 is provided upstream of the throttle valve 15. ,
For example, a hot wire type air flow meter for detecting the intake air amount Q
Sixteen are arranged. The throttle valve 15 is provided with a throttle valve opening sensor 17 for detecting the opening TVO.

尚、18は車速VSPを検出する車速センサである。 Reference numeral 18 denotes a vehicle speed sensor that detects a vehicle speed VSP.

また19は、機関回転数Neやクランク角位置を検出する
ために、カムシャフト端部やディストリビュータ内部等
に設けられるクランク角センサを示している。このクラ
ンク角センサ19は、各気筒の基準位置例えば上死点位置
を検出するためのパルス信号(REF信号)と、この基準
位置からの回転角を検出するための単位クランク角(例
えば2°CA)毎のパルス信号(POS信号)とを出力する
ようになっている。上記REF信号は、6気筒機関であれ
ば120°CA毎に出力され、それぞれ各気筒の上死点前所
定角度で出力される。更に詳しくは、各気筒毎に対応す
るパルスのパルス幅が異なっており、これによって#1
気筒の圧縮上死点位置の検出ひいては各気筒の気筒判別
が、可能となっている(第4図(a)参照)。従って、
この実施例では、基準位置信号として上記REF信号が用
いられている。
Reference numeral 19 denotes a crank angle sensor provided at the end of the camshaft, inside the distributor, or the like to detect the engine speed Ne and the crank angle position. The crank angle sensor 19 includes a pulse signal (REF signal) for detecting a reference position of each cylinder, for example, a top dead center position, and a unit crank angle (for example, 2 ° CA) for detecting a rotation angle from the reference position. ) And a pulse signal (POS signal). The REF signal is output at every 120 ° CA in the case of a six-cylinder engine, and is output at a predetermined angle before the top dead center of each cylinder. More specifically, the pulse width of the pulse corresponding to each cylinder is different.
It is possible to detect the compression top dead center position of the cylinder, and thus to discriminate the cylinder of each cylinder (see FIG. 4 (a)). Therefore,
In this embodiment, the REF signal is used as a reference position signal.

一方、クランク軸20の後端部には、図示せぬスタータ
モータと噛合可能なリングギヤ21がフライホイールとと
もに取り付けられている。このリングギヤ21の歯は、例
えば6°CA毎に等間隔に形成されている。そして、この
リングギヤ21に近接して、電磁ピックアップ等からなる
リングギヤセンサ22が設けられている。このリングギヤ
センサ22は、リングギヤ21の歯の通過によって発生する
交流電流をON−OFFパルス信号に成形して出力するよう
になっており、これによって第4図(b)に示すような
パルス列が得られる。尚、クランク角センサ19をカムシ
ャフト等に対し設けた場合に、POS信号の精度が動弁機
構のバックラッシュ等によって影響されるので、該POS
信号から失火による角速度変動を検出することは困難で
ある。これに対し、上記リングギヤセンサ22は、クラン
ク軸20に直結されたリングギヤ21の回転速度を検出する
ので、角速度変動の確実な検出が可能である。
On the other hand, a ring gear 21 that can mesh with a starter motor (not shown) is attached to the rear end of the crankshaft 20 together with a flywheel. The teeth of the ring gear 21 are formed at equal intervals, for example, every 6 ° CA. A ring gear sensor 22 including an electromagnetic pickup or the like is provided near the ring gear 21. The ring gear sensor 22 is configured to form an AC current generated by the passage of the teeth of the ring gear 21 into an ON-OFF pulse signal and output the ON / OFF pulse signal, thereby obtaining a pulse train as shown in FIG. Can be When the crank angle sensor 19 is provided for a camshaft or the like, the accuracy of the POS signal is affected by the backlash of the valve operating mechanism or the like.
It is difficult to detect angular velocity fluctuation due to misfire from the signal. On the other hand, since the ring gear sensor 22 detects the rotation speed of the ring gear 21 directly connected to the crankshaft 20, it is possible to reliably detect angular velocity fluctuation.

上記の各センサの検出信号が入力されるコントロール
ユニット23は、所謂マイクロコンピュータシステムを用
いたもので、燃料噴射弁14による空燃比制御や図示せぬ
点火系の点火時期制御等を行っているとともに、上記リ
ングギヤセンサ22の検出信号に基づく失火判定を行い、
所定の失火を検出した場合には所定の失火に応じた故障
コードを記憶し、かつ警報ランプ24等の警報手段を作動
させるようになっている。また、外部の手段により故障
コードを読み出すことが可能となっている。
The control unit 23 to which the detection signals of the above-described sensors are input uses a so-called microcomputer system, and performs the air-fuel ratio control by the fuel injection valve 14, the ignition timing control of an ignition system (not shown), and the like. Performing a misfire determination based on the detection signal of the ring gear sensor 22,
When a predetermined misfire is detected, a failure code corresponding to the predetermined misfire is stored, and alarm means such as an alarm lamp 24 is activated. Further, the failure code can be read by external means.

次に上記実施例の作用について説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.

初めに、第4図を参照して各気筒毎の角速度の検出に
ついて説明すると、第4図(a)に示すように120°CA
毎に出力されるREF信号の検出後、リングギヤセンサ22
の出力パルスのカウントが開始され、所定歯数、例えば
P個の歯数を検出した時点で、コントロールユニット23
内の図示せぬプリセットカウンタによって同図(c)に
示すような第1トリガが出力される。更に、これからm
個の歯数を検出した時点で、図示せぬプリセットカウン
タによって同図(d)に示すような第2トリガが出力さ
れる。つまり、この間にm個の歯数に相当するクランク
角だけクランク軸20が回転したことになる。そして、コ
ントロールユニット23内のタイマによって、上記第1ト
リガから第2トリガに至る機関の所要時間Tが計測され
る。
First, the detection of the angular velocity for each cylinder will be described with reference to FIG. 4. As shown in FIG.
After detecting the REF signal output every time, the ring gear sensor 22
Is started, and when a predetermined number of teeth, for example, P teeth are detected, the control unit 23
A first trigger as shown in FIG. 4C is output by a preset counter (not shown). Furthermore, from now on
When the number of teeth is detected, a preset counter (not shown) outputs a second trigger as shown in FIG. That is, during this time, the crankshaft 20 rotates by the crank angle corresponding to the number of m teeth. Then, the timer in the control unit 23 measures the required time T of the engine from the first trigger to the second trigger.

この所要時間Tの計測は、REF信号の出力の度につま
り120°CA毎に繰り返し行われる。そして、気筒数をN
(本実施例ではN=6)として(N+1)個のデータが
常に保存される。具体的には、最新のデータをT1とし
て、前回のデータをT2として、順にT(N+1)までの
データが、順次更新する形で保存され、これらに基づい
て後述するように失火判定がなされる。
The measurement of the required time T is repeatedly performed every time the REF signal is output, that is, every 120 ° CA. And the number of cylinders is N
(N + 1) data is always stored as (N = 6 in this embodiment). More specifically, the data up to T (N + 1) is stored in a sequentially updated manner, with the latest data being T1 and the previous data being T2, and a misfire determination is made based on these, as described later. .

尚、上記所要時間Tを計測する位相は、失火による角
速度変動が最も顕著に現れる期間を選択して設定すべき
ことは勿論である。このように、ある範囲内の位相のみ
に着目することで、それ以外の期間でフリクション等に
よる角速度変動があったとしても影響を受けることがな
い。
The phase for measuring the required time T should, of course, be set by selecting a period in which the angular velocity fluctuation due to misfire appears most remarkably. In this way, by focusing only on the phase within a certain range, there is no influence even if there is a change in angular velocity due to friction or the like in other periods.

次に、第5図はコントロールユニット23における具体
的な処理の流れを示すメインフローチャートであって、
先ず種々の条件が失火判定の可能な診断領域内にあるか
否か判別し(ステップ1)、診断領域内にある場合に限
ってステップ3以降に進む。診断領域外であれば、所要
時間Tの計測を停止し(ステップ2)、後述するTRAVMX
等の値をクリアする(ステップ13)。この診断領域内に
あるか否かの判定は、基本的には、機関の角速度が変化
するような他の要因が存在するか否かを判定するもの
で、種々の方法が考えられるが、その一例を第6図に示
す。すなわち、車速VSPの変化量ΔVSPが所定値ΔVSP1以
下であること(ステップ21)、絞弁開度TVOの変化量ΔT
VOが所定値ΔTVO1以下であること(ステップ22)、スタ
ータスイッチがOFFであること(ステップ23)、電気的
負荷が一定であること、つまりヘッドライトスイッチ等
のON,OFF変化直後でないこと(ステップ24)、パワース
テアリング負荷が一定つまりパワーステアリング操作中
でないこと(ステップ25)、機関回転数Neが略一定つま
り所定のNe1〜Ne2の範囲内にあること(ステップ26)、
機関の負荷、例えば基本燃料噴射量Tpが略一定つまり所
定のTp1〜Tp2の範囲内にあること(ステップ27)、を診
断条件としており、これら総ての条件が成立した場合に
診断領域内とし(ステップ29)、いずれか1つでも条件
が成立しない場合には診断領域外としている(ステップ
28)。
Next, FIG. 5 is a main flowchart showing a specific processing flow in the control unit 23.
First, it is determined whether or not various conditions are within a diagnosis area where misfire can be determined (step 1). Only when the conditions are within the diagnosis area, the process proceeds to step 3 and subsequent steps. If it is out of the diagnostic area, the measurement of the required time T is stopped (step 2), and the TRAVMX described later is used.
Are cleared (step 13). The determination as to whether or not it is within the diagnostic region is basically a determination as to whether or not there is another factor such as a change in the angular velocity of the engine, and various methods can be considered. An example is shown in FIG. That is, the change amount ΔVSP of the vehicle speed VSP is equal to or smaller than the predetermined value ΔVSP1 (step 21), and the change amount ΔT of the throttle valve opening TVO is set.
VO is equal to or less than a predetermined value ΔTVO1 (step 22), the starter switch is OFF (step 23), and the electric load is constant, that is, not immediately after the ON / OFF change of the headlight switch (step 22). 24) that the power steering load is constant, that is, the power steering operation is not being performed (step 25), that the engine speed Ne is substantially constant, that is, that the engine speed Ne is within a predetermined range of Ne1 to Ne2 (step 26);
The load of the engine, for example, that the basic fuel injection amount Tp is substantially constant, that is, within a predetermined range of Tp1 to Tp2 (step 27) is set as a diagnostic condition. (Step 29) If any one of the conditions is not satisfied, it is determined to be out of the diagnostic region (Step 29).
28).

上記の処理により診断領域内と判定した場合には、ス
テップ3に進んで前述した所要時間Tの計測が開始され
る。
If it is determined in the above processing that the time is within the diagnostic area, the process proceeds to step 3 and the measurement of the required time T described above is started.

そして計測した所要時間T、詳しくはその時点で保持
しているT1〜T(N+1)のデータに基づいて、ラフネ
ス度ROを逐次演算する(ステップ4)。
Then, the roughness degree RO is sequentially calculated based on the measured required time T, specifically, the data of T1 to T (N + 1) held at that time (step 4).

このラフネス度ROは、所要時間Tの偏差を所要時間T
の平均値で除したもので、例えば、 として求められる。この例は、T1〜T(N+1)のデー
タの中央点となるT(N/2)を重視したもので、最新のT
1と同一気筒の1サイクル前(720°CA前)のT(N+
1)とを用いることで、特定位置で毎回生じるフリクシ
ョン等の影響を軽減できる。
This roughness degree RO is obtained by calculating the deviation of the required time T from the required time T
Divided by the average of, for example, Is required. This example focuses on T (N / 2) which is the center point of the data of T1 to T (N + 1).
T (N +) one cycle before the same cylinder as before (720 ° CA before)
By using 1), it is possible to reduce the influence of friction or the like that occurs each time at a specific position.

尚、上記の式の分子として、 T(N/2+1)−T(N/2) 等を用いることもできる。 Note that T (N / 2 + 1) -T (N / 2) and the like can be used as the numerator of the above formula.

また分母として、 T(N/2)あるいは {T1+T2…T(N/2)}×2/N 等を用いることもできる。 Alternatively, T (N / 2) or {T1 + T2... T (N / 2)} × 2 / N may be used as the denominator.

上記のラフネス度ROの演算は、所要時間Tの計測の度
つまりREF信号の出力の度に行われるので、気筒番号n
のREF信号について演算されたラフネス度ROをn気筒の
ラフネス度RO(n)と定義する。従って、点火順序に従
って各気筒のラフネス度RO(n)が順次求められる。
Since the above calculation of the roughness degree RO is performed each time the required time T is measured, that is, every time the REF signal is output, the cylinder number n
Is defined as the roughness degree RO (n) of n cylinders. Therefore, the roughness degree RO (n) of each cylinder is sequentially obtained according to the ignition order.

ここで、上記ラフネス度ROは、角速度変動が全く無い
と仮定すれば0となる。失火があれば、これに対応する
ある気筒のラフネス度ROは負の値を示し、他の気筒のラ
フネス度ROは相対的に正の値を示す。尚、ラフネス度RO
(n)における気筒番号nと失火気筒とは必ずしも一致
しない。
Here, the roughness degree RO is 0 assuming that there is no angular velocity fluctuation. If there is a misfire, the roughness degree RO of a certain cylinder corresponding to the misfire indicates a negative value, and the roughness degree RO of another cylinder indicates a relatively positive value. In addition, roughness degree RO
The cylinder number n in (n) does not always match the misfiring cylinder.

次に、上記のラフネス度RO(n)を用いて、その絶対
値の移動平均TRAVLUを演算する。
Next, a moving average TRAVLU of the absolute value is calculated using the roughness degree RO (n).

すなわち、 としてREF信号の度に演算を行う(ステップ5)。That is, Is performed for each REF signal (step 5).

更に上記のTRAVLUをデータ収集期間中の過去の最大値
TRAVMXと比較し、これを上廻っていた場合には新たな最
大値TRAVMXとしてメモリ内容を更新する(ステップ
6)。これは、最終的に1回のデータ収集期間における
TRAVLUの最大値を示すことになる。
In addition, the above TRAVLU is set to the past maximum value during the data collection period.
Compare with TRAVMX, and if it exceeds, update the memory contents as a new maximum value TRAMMX (step 6). This is the final result of one data collection period
This indicates the maximum value of TRAVLU.

そして、ステップ7で、各気筒nの正負規則性を示す
指標FU(n)の演算を行う。これはFU(1)〜FU(N)
のN個のカウンタによって気筒別に示されるもので、あ
る気筒nのラフネス度RO(n)が正であったらFU(n)
をインクリメントし、かつ負であったらFU(n)をデク
リメントする。従って、ある気筒nで失火が繰り返し生
じると、その気筒nの指標FU(n)は負側に大きく減少
して行く。
Then, in step 7, an index FU (n) indicating the positive / negative regularity of each cylinder n is calculated. This is FU (1)-FU (N)
Are indicated for each cylinder by N counters. If the roughness degree RO (n) of a certain cylinder n is positive, FU (n)
Is incremented, and if negative, FU (n) is decremented. Therefore, when misfire repeatedly occurs in a certain cylinder n, the index FU (n) of that cylinder n greatly decreases to the negative side.

次にステップ8では、リングギヤ21の歯の欠損の検出
を行う。これについては後述する。
Next, at step 8, the missing teeth of the ring gear 21 are detected. This will be described later.

ステップ9では、上記ステップ5で求めた移動平均TR
AVLUを基準値TRAVCOと比較し、基準値以上であった場合
には、第1パラメータMMF1の値をインクリメントする
(ステップ10)。上記の基準値TRAVCOは、機関回転数Ne
あるいは機関回転数Neと基本燃料噴射量Tpとのマップか
ら逐次ルックアップされる基準値COMPLの移動平均とし
て与えられる。
In step 9, the moving average TR obtained in step 5 above
The AVLU is compared with the reference value TRAVCO. If the AVLU is equal to or larger than the reference value, the value of the first parameter MMF1 is incremented (step 10). The above reference value TRAVCO is the engine speed Ne.
Alternatively, it is given as a moving average of a reference value COMPL that is sequentially looked up from a map of the engine speed Ne and the basic fuel injection amount Tp.

TRAVLUは前述したようにラフネス度ROの絶対値の平均
であるので、上記第1パラメータMMF1は、機関全体につ
いてのあるレベル以上の角速度変動の頻度に関連したも
のとなる。
Since TRAVLU is the average of the absolute values of the roughness degree RO as described above, the first parameter MMF1 is related to the frequency of angular velocity fluctuation of a certain level or more for the entire engine.

ステップ11では、所定のデータ収集期間が経過したか
否かを判定しており、データ収集期間が経過している場
合にはステップ12へ進んで故障判定を行う。上記データ
収集期間は、時間もしくはクランク角によって規定され
るもので、例えば2〜3秒程度で十分である。従って、
所定のデータ収集期間が経過するまでの間、前述したス
テップ3〜ステップ10の処理が繰り返され、TRAVLUの演
算等が行われる。そして、故障判定を実行した後、TRAV
MX等がクリアされて次の判定に備えることになる(ステ
ップ13)。
In step 11, it is determined whether or not a predetermined data collection period has elapsed. If the data collection period has elapsed, the process proceeds to step 12, and a failure determination is performed. The data collection period is defined by time or crank angle, and for example, about 2 to 3 seconds is sufficient. Therefore,
Until the predetermined data collection period elapses, the above-described processing of steps 3 to 10 is repeated, and the calculation of TRAVLU and the like are performed. Then, after performing the failure determination, TRAV
MX and the like are cleared to prepare for the next determination (step 13).

第8図は、上記ステップ12の故障判定の詳細を示すも
ので、ステップ41で第2パラメータMMF2と第3パラメー
タMMF3とが演算される。
FIG. 8 shows details of the failure determination in step 12 described above. In step 41, a second parameter MMF2 and a third parameter MMF3 are calculated.

第2パラメータMMF2は、データ収集期間中のTRAVLUの
最大値であるTRAVMXと前述した基準値TRAVCOとを用い
て、 MMF2=TRAVMX/TRAVCO として求められる。尚、TRAVCOはデータ収集終了時点で
の値が用いられる。この第2パラメータMMF2は、大きな
角速度変動があったかどうかを示すものとなる。
The second parameter MMF2 is obtained as MMF2 = TRAVMX / TRAVCO using TRAVMX, which is the maximum value of TRAVLU during the data collection period, and the above-described reference value TRAVCO. The value at the end of data collection is used for TRAVCO. The second parameter MMF2 indicates whether a large angular velocity fluctuation has occurred.

第3パラメータMMF3は、前述した各気筒の正負規則性
を示す指標FU(n)の絶対値の全気筒の和、つまり MMF3=|FU(1)|+|FU(2)|…+|FU(N)| として求められる。従って、角速度の低下もしくは増加
が同一気筒で複数回同様の傾向で現れれば、上記第3パ
ラメータMMF3が増大する。また角速度の低下もしくは増
加がランダムに現れれば、上記第3パラメータMMF3の値
はそれ程大きくならない。
The third parameter MMF3 is the sum of all cylinders of the absolute value of the index FU (n) indicating the above-mentioned positive / negative regularity of each cylinder, that is, MMF3 = | FU (1) | + | FU (2) | ... + | FU (N) | Therefore, if the angular velocity decreases or increases in the same cylinder a plurality of times with the same tendency, the third parameter MMF3 increases. If the decrease or increase in the angular velocity appears at random, the value of the third parameter MMF3 does not increase so much.

ステップ42では、前述したステップ10でカウントされ
た第1パラメータMMF1の値を基準値JMF1と比較する。こ
こで基準値JMF1未満であれば、ステップ43へ進み、第2
パラメータMMF2の値を基準値JMF2と比較する。ここで基
準値JMF2未満であれば、ステップ49へ進み、「正常」つ
まり失火が殆どないものと判定する。一方、ステップ43
で第2パラメータMMF2の値が基準値JMF2以上であった場
合には、機関全体として角速度変動は少ないものの、時
々大きな角速度変動が現れることを意味するから、ステ
ップ50へ進み、低頻度の失火発生状態と判定する。
In step 42, the value of the first parameter MMF1 counted in step 10 described above is compared with a reference value JMF1. If the value is less than the reference value JMF1, the process proceeds to step 43 and the second
The value of the parameter MMF2 is compared with the reference value JMF2. If the value is less than the reference value JMF2, the process proceeds to step 49, where it is determined that "normal", that is, there is almost no misfire. Meanwhile, step 43
If the value of the second parameter MMF2 is greater than or equal to the reference value JMF2, it means that although the angular velocity fluctuation is small as a whole engine, but large angular velocity fluctuation sometimes appears, the process proceeds to step 50, and the occurrence of low frequency misfire occurs. Judge as the state.

またステップ42で第1パラメータMMF1が基準値JMF1以
上の場合は、機関全体として角速度変動が多発している
ことを意味するので、第3パラメータMMF3を第1の基準
値JMF3Hおよび第2の基準値JMF3L(但しJMF3H>JMF3L)
と順次比較する(ステップ44,45)。ここでJMF3H以上の
場合は、前述したように角速度の低下もしくは増加が同
一気筒で同様の傾向で繰り返し現れていることを意味す
るので、特定の1気筒の頻繁な失火発生状態と判定し
(ステップ46)、かつその失火気筒の判別を行う(ステ
ップ47)。尚、失火気筒は、指標FU(n)に基づいて判
別でき、本実施例では、FU(n)が最も小となった気筒
nの1つ前の点火気筒が該当する。
If the first parameter MMF1 is equal to or larger than the reference value JMF1 in step 42, it means that the angular velocity fluctuation occurs frequently in the entire engine, and thus the third parameter MMF3 is changed to the first reference value JMF3H and the second reference value JMF3H. JMF3L (however, JMF3H> JMF3L)
Are sequentially compared (steps 44 and 45). In the case of JMF3H or more, it means that the decrease or increase of the angular velocity repeatedly appears in the same cylinder with the same tendency as described above, and therefore, it is determined that the frequent misfire of one specific cylinder has occurred (step 46) And the misfiring cylinder is determined (step 47). The misfiring cylinder can be determined based on the index FU (n). In the present embodiment, the ignition cylinder immediately before the cylinder n having the smallest FU (n) corresponds to the misfiring cylinder.

また第3パラメータMMF3がJMF3H未満でしかもJMF3L未
満の場合は、大きな角速度変動が頻繁にかつランダムに
現れていることを意味するので、複数気筒の頻繁な失火
発生状態と判定する(ステップ48)。
If the third parameter MMF3 is less than JMF3H and less than JMF3L, it means that large angular velocity fluctuations appear frequently and randomly, and it is determined that a frequent misfire state of a plurality of cylinders has occurred (step 48).

以上の処理によって失火状態のきめ細かな判定を行う
ことができる。尚、失火と判定した場合には、警報ラン
プ24が点灯する。
Through the above processing, a detailed determination of the misfire state can be made. When it is determined that a misfire has occurred, the alarm lamp 24 is turned on.

次に、第7図のフローチャートは前述したステップ8
のギヤ欠損検出の処理の詳細を示す。すなわち、所定の
計測期間に対応する部分でリングギヤ21の歯が欠損して
いると、前述した所要時間Tの検出値がその箇所だけ異
常となるが、角速度変動が無いものと仮定すれば、本来
の計測歯数をmとして、1枚の歯の欠損に対し、 の関係が成立する。
Next, the flowchart of FIG.
The details of the gear loss detection process will be described. That is, if the teeth of the ring gear 21 are missing in the portion corresponding to the predetermined measurement period, the detected value of the required time T described above becomes abnormal only in that portion, but assuming that there is no change in the angular velocity, Assuming that the number of measured teeth in m is m, Is established.

そこで、この処理では、先ずステップ31で、RO(n)
/TRAVLUが (αは適当な微小値)の範囲内にあるか否か判定し、同
範囲内にあればカウンタCRGNGを順次インクリメント
(ステップ33)する。
Therefore, in this process, first, at step 31, RO (n)
/ TRAVLU (Α is an appropriate minute value) is determined, and if it is within the range, the counter CRGNG is sequentially incremented (step 33).

そして、このCRGNGの値を所定の基準値CRGNG1と比較
して(ステップ34)、基準値CRGNG1以上となったなら
ば、リングギヤ欠損と判定するようにしている(ステッ
プ35)。尚、上記範囲外である場合にはCRGNGを0とす
る(ステップ32)。
Then, the value of the CRGNG is compared with a predetermined reference value CRGNG1 (step 34), and if it is equal to or more than the reference value CRGNG1, it is determined that the ring gear is defective (step 35). If the value is outside the above range, CRGNG is set to 0 (step 32).

従って、リングギヤ21の歯の欠損を確実に検出でき、
これに起因する失火の誤判定を防止できる。ここで、ギ
ヤ欠損を検出した後の処理としては、例えば、失火判定
を停止するとともに、その警告のために警報ランプの点
灯等を行うようにしても良く、あるいは該当する箇所の
計測歯数をm−1として補正するようにしても良い。
Therefore, the missing teeth of the ring gear 21 can be reliably detected,
The misjudgment of misfire due to this can be prevented. Here, as the processing after the detection of the gear loss, for example, the misfire determination may be stopped, and an alarm lamp may be turned on for warning, or the number of measured teeth at the corresponding location may be reduced. The correction may be made as m-1.

尚、同様の方法で、2枚,3枚…の歯の欠損の検出も可
能である。
Incidentally, it is also possible to detect missing teeth of two, three, etc. in the same manner.

以上で、この発明の一実施例を説明したが、次にリン
グギヤ21の加工精度等を学習補正するようにした実施例
を説明する。
An embodiment of the present invention has been described above. Next, an embodiment will be described in which the processing accuracy and the like of the ring gear 21 are learned and corrected.

第9図は、そのメインフローチャートを示すもので、
各気筒(n)毎にラフネス度RO(n)を演算(ステップ
4)した後に、ラフネス度学習値LRNRO(n)の演算を
行う(ステップ14)。つまり、次式によりラフネス度RO
(n)の気筒別の移動平均、詳しくは重み付けした加重
平均として求める。
FIG. 9 shows the main flowchart.
After calculating the roughness degree RO (n) for each cylinder (n) (step 4), a roughness degree learning value LRNRO (n) is calculated (step 14). In other words, the roughness degree RO is given by
The moving average for each cylinder in (n) is calculated as a weighted average.

LRNRO(n)=W×RO(n)+(1−W)×LRNRO(n) (但し、Wは極めて小さな重み係数) このラフネス度学習値LRNRO(n)は、例えば機関回
転数NeもしくはNe−Tpのマップに割り付けた形で記憶さ
れる。
LRNRO (n) = W × RO (n) + (1−W) × LRNRO (n) (W is a very small weighting factor) The roughness degree learning value LRNRO (n) is, for example, the engine speed Ne or Ne. -Stored in the form assigned to the Tp map.

そして、次のステップ5における移動平均TRAVLUの演
算に際しては、ラフネス度学習値LRNRO(n)を差し引
いた{RO(n)−LRNRO(n)}の絶対値の移動平均を
求める。同様に、ステップ7の指標FU(n)の演算にお
いても、{RO(n)−LRNRO(n)}の正負に基づいて
行う。
Then, in the calculation of the moving average TRAVLU in the next step 5, the moving average of the absolute value of {RO (n) −LRNRO (n)} obtained by subtracting the roughness learning value LRNRO (n) is obtained. Similarly, the calculation of the index FU (n) in step 7 is performed based on the sign of {RO (n) -LRNRO (n)}.

従って、リングギヤ21の加工精度等により各気筒での
所要時間Tがそもそも多少異なっているような場合に、
そのずれが学習補正され、失火判定を一層精度良く行う
ことができる。
Therefore, when the required time T in each cylinder is slightly different due to the processing accuracy of the ring gear 21 or the like,
The shift is learned and corrected, and the misfire determination can be performed with higher accuracy.

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関の失火検出装置によれば、所定のクランク角度に対応
して出力される信号の信号数に基づいて角速度変動を検
出するようにしており、しかもある程度の長さの期間に
おける角速度変動の傾向から失火であるか否かを判定し
ているので、非常に高精度な失火検出が行える。また、
第1〜第3のパラメータに基づき、1気筒の頻繁な失火
発生状態と複数気筒での頻繁な失火発生状態と低頻度の
失火発生状態とをそれぞれ区別することができる。その
ため、故障発生時に、その故障原因の究明が容易になる
ので正確な整備や修理を短時間で実施することができ
る。
EFFECT OF THE INVENTION As is apparent from the above description, according to the misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, an angular velocity variation is detected based on the number of signals output corresponding to a predetermined crank angle. In addition, since it is determined whether or not a misfire has occurred based on the tendency of angular velocity fluctuation during a certain length of time, a very high accuracy misfire detection can be performed. Also,
Based on the first to third parameters, a frequent misfire occurrence state in one cylinder, a frequent misfire occurrence state in a plurality of cylinders, and a low-frequency misfire occurrence state can be distinguished. Therefore, when a failure occurs, the cause of the failure can be easily determined, and accurate maintenance and repair can be performed in a short time.

また学習補正を付加することにより、センサとしてリ
ングギヤを用いる場合にリングギヤの加工精度等による
影響を排除できる。
In addition, by adding the learning correction, when a ring gear is used as a sensor, it is possible to eliminate the influence of the processing accuracy of the ring gear.

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

第1図はこの発明の構成を示すクレーム対応図、第2図
は学習補正を付加した発明の構成を示すクレーム対応
図、第3図はこの発明の一実施例の機械的構成を示す構
成説明図、第4図はこの実施例の作用を説明するための
タイムチャート、第5図,第6図,第7図および第8図
はこの実施例における処理の一例を示すフローチャー
ト、第9図は学習補正を行う例を示すフローチャートで
ある。 1……基準位置検出手段、2……センサ、3……所要時
間計測手段、4……ラフネス度演算手段、5……第1パ
ラメータ算出手段、6……第2パラメータ算出手段、7
……第3パラメータ算出手段、8……失火状態識別手
段、9……学習値演算手段、10……補正手段。
FIG. 1 is a claim correspondence diagram showing a configuration of the present invention, FIG. 2 is a claim correspondence diagram showing a configuration of the invention with learning correction added thereto, and FIG. 3 is a configuration explanation showing a mechanical configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of this embodiment. FIGS. 5, 6, 7, and 8 are flowcharts showing an example of the processing in this embodiment. 9 is a flowchart illustrating an example of performing learning correction. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reference position detection means, 2 ... Sensor, 3 ... Required time measurement means, 4 ... Roughness degree calculation means, 5 ... First parameter calculation means, 6 ... Second parameter calculation means, 7
... Third parameter calculation means, 8... Misfire state identification means, 9... Learning value calculation means, 10.

フロントページの続き (72)発明者 中庭 伸平 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地1 日本 電子機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−206337(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 45/00 Continuation of front page (72) Inventor Shinhei Nakaba 1671-1, Kasukawa-cho, Isesaki-shi, Gunma Japan Electronic Equipment Co., Ltd. (56) References JP-A-3-206337 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 6 , DB name) F02D 45/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】各気筒の基準クランク角位置で基準位置信
号を発する基準位置検出手段と、所定のクランク角度毎
に所定の信号を出力するセンサと、上記基準位置信号を
基準とした所定の位相から上記センサが出力する信号の
所定個数の検出に要する所要時間を計測する手段と、順
次計測される所要時間の偏差を所要時間の平均値で除し
て各気筒のラフネス度を演算する手段と、このラフネス
度の絶対値の全気筒の平均値が所定の基準値を越えた回
数をカウントして第1のパラメータを求める手段と、上
記ラフネス度の絶対値の所定期間内での最大値に基づい
て第2のパラメータを求める手段と、各気筒のラフネス
度の正負回数を所定期間加減算し、その絶対値の和とし
て第3のパラメータを求める手段と、これらの第1〜第
3のパラメータに基づき、1気筒の頻繁な失火発生状態
と複数気筒での頻繁な失火発生状態と低頻度の失火発生
状態とを識別する手段とを備えたことを特徴とする内燃
機関の失火検出装置。
1. A reference position detecting means for outputting a reference position signal at a reference crank angle position of each cylinder, a sensor for outputting a predetermined signal at each predetermined crank angle, and a predetermined phase based on the reference position signal. Means for measuring a required time required to detect a predetermined number of signals output from the sensor, and means for calculating a degree of roughness of each cylinder by dividing a deviation of the sequentially measured required time by an average value of the required time. Means for calculating the first parameter by counting the number of times the average value of the absolute value of the roughness degree of all cylinders exceeds a predetermined reference value, and calculating the maximum value of the absolute value of the roughness degree within a predetermined period. Means for obtaining a second parameter based on the first and third parameters, means for adding and subtracting the number of positive and negative of the roughness degree of each cylinder for a predetermined period, and obtaining a third parameter as the sum of the absolute values thereof. Hazuki misfire detecting device for an internal combustion engine, characterized by comprising means for identifying and frequent misfiring state of misfire state and a low frequency at frequent misfiring state and a plurality of cylinders of one cylinder.
【請求項2】上記ラフネス度の演算毎に各気筒別の移動
平均としてラフネス度学習値を求める手段と、順次演算
されたラフネス度を上記ラフネス度学習値を用いて補正
する手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の内
燃機関の失火検出装置。
Means for calculating a roughness degree learning value as a moving average for each cylinder for each calculation of the roughness degree; and means for correcting the sequentially calculated roughness degree using the roughness degree learning value. 2. The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
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