JP2983805B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車などに用いら
れる内燃機関の失火を検出する装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の失火検出装置として、例
えば特開昭６２−３０９３２号公報に開示されているも
のがあった。これは、エンジンの圧縮行程での上死点か
ら前後に等しいクランク角を有する２点における燃焼室
内の圧力を検出し、この両者の圧力がほぼ等しいときに
失火と判定するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の失火検出装置は圧縮行程での上死点前後の２点で検
出した圧力を比較する構成であるので、燃焼状態の変化
によって圧力変動が起こった場合、または圧力センサの
信号にノイズが重畳した場合には、誤検出が発生し易い
問題があった。

【０００４】このようなことから、本出願人は特開平４
−４１９５９号公報に開示された、圧縮行程の上死点後
における所定位置においてエンジンの運転状態を加味し
た燃焼室内の圧力が所定値以下のときに失火と判定する
失火検出装置を提案したが、これはエンジンの運転状態
を加味したものの、その燃焼室内の圧力を上記従来装置
と同様に点計測する構成であるので、燃焼状態が急激に
変化したとき、検出動作にばらつきを生じることがあ
る。

【０００５】また、本出願人は特開平４−４７１４６号
公報に開示された、圧縮行程での燃焼室内の圧力と爆発
行程での燃焼室内の圧力とがほぼ等しければ失火と判定
する失火検出装置を提案したが、これは圧縮行程と爆発
行程との２つの区間における燃焼室内の圧力の積分値を
比較する構成であるので、上記従来装置と同様、燃焼状
態の変化によって誤検出が発生する可能性がある。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、燃焼状態の変化による圧力変動
や圧力信号にノイズが重畳した場合においても、失火判
定を安定に検出できる内燃機関の失火検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項第１項に記載した
第１の発明における内燃機関Ａの失火検出装置は、図１
に示すように、内燃機関Ａのクランク軸のクランク角を
クランク角検出手段Ｂにて検出し、内燃機関Ａの燃焼室
内の圧力を圧力検出手段Ｃにて検出し、内燃機関Ａの回
転数を回転数検出手段Ｄにて検出し、内燃機関Ａの負荷
を負荷検出手段Ｅにて検出し、失火検出手段Ｇがクラン
ク角検出手段Ｂで検出した内燃機関Ａの所定クランク角
範囲におけるクランク角に同期しつつ圧力検出手段Ｃで
検出した内燃機関Ａの燃焼室内の圧力に関係する値の積
分値を求めるとともにクランク角検出手段Ｂで検出した
クランク角と回転数検出手段Ｄで検出した内燃機関Ａの
回転数と負荷検出手段Ｅで検出した内燃機関Ａの負荷と
により失火判定値を求めて積分値と失火判定値とにより
内燃機関Ａの失火を検出するようにしたものである。

【０００８】請求項第２項に記載した第２の発明におけ
る内燃機関Ａの失火検出装置は、図１に示すように、内
燃機関Ａのクランク軸のクランク角をクランク角検出手
段Ｂにて検出し、内燃機関Ａの燃焼室内の圧力を圧力検
出手段Ｃにて検出し、内燃機関Ａの回転数を回転数検出
手段Ｄにて検出し、内燃機関Ａの負荷を負荷検出手段Ｅ
にて検出し、失火検出手段Ｇがクランク角検出手段Ｂで
検出した内燃機関Ａの所定クランク角以降における所定
時間間隔に同期しつつ圧力検出手段Ｃで検出した内燃機
関Ａの燃焼室内の圧力に関係する値の積分値を求めると
ともにクランク角検出手段Ｂで検出したクランク角と回
転数検出手段Ｄで検出した内燃機関Ａの回転数と負荷検
出手段Ｅで検出した内燃機関Ａの負荷とにより失火判定
値を求めて積分値と失火判定値とにより内燃機関Ａの失
火を検出するようにしたものである。

【０００９】

【作用】第１の発明における失火検出装置は、内燃機関
Ａが回転し、失火を検出しようとする気筒において、ク
ランク角検出手段Ｂにて検出したクランク角が所定のク
ランク角、例えば上記気筒の爆発行程が始まる角度に到
達すると、上記クランク角から所定クランク角範囲にお
いて、圧力検出手段Ｃが内燃機関Ａの上記気筒における
燃焼室内の圧力を検出して失火検出手段Ｇに出力する一
方、回転数検出手段Ｄが内燃機関Ａの回転数を検出して
運転状態検出手段Ｆに出力するとともに、負荷検出手段
Ｅが内燃機関Ａの負荷を検出して運転状態検出手段Ｆに
出力することによって、運転状態検出手段Ｆが内燃機関
Ａの運転状態を推定して失火検出手段Ｇに出力する。す
ると、失火検出手段Ｇが圧力検出手段Ｃで検出した内燃
機関Ａの上記気筒における燃焼室内の圧力に関係する値
を上記所定クランク角範囲中積分し、この積分値と上記
運転状態検出手段Ｆで推定した内燃機関Ａの運転状態と
にもとづき内燃機関Ａの失火の有無を判定する。

【００１０】請求項２に記載した第２の発明における失
火検出装置は、内燃機関Ａが回転し、失火を検出しよう
とする気筒において、クランク角検出手段Ｂにて検出し
たクランク角が所定のクランク角、例えば上記気筒の爆
発行程が始まる角度に到達すると、上記クランク角から
所定時間範囲において、圧力検出手段Ｃが内燃機関Ａの
上記気筒における燃焼室内の圧力を検出して失火検出手
段Ｇに出力する一方、回転数検出手段Ｄが内燃機関Ａの
回転数を検出して運転状態検出手段Ｆに出力するととも
に、負荷検出手段Ｅが内燃機関Ａの負荷を検出して運転
状態検出手段Ｆに出力することによって、運転状態検出
手段Ｆが内燃機関Ａの運転状態を推定して失火検出手段
Ｇに出力する。すると、失火検出手段Ｇが圧力検出手段
Ｃで検出した内燃機関Ａの上記気筒における燃焼室内の
圧力に関係する値を上記所定時間の範囲中積分し、この
積分値と上記運転状態検出手段Ｆで推定した内燃機関Ａ
の運転状態とにもとづき内燃機関Ａの失火の有無を判定
する。

【００１１】

【実施例】この発明の各実施例を図２乃至図９を用いて
説明する。

【００１２】 実施例１． 図２はこの発明の実施例１としての失火検出装置を示す
構成図である。同図において、１は上記内燃機関Ａを構
成するエンジンであって、これは気筒＃１，＃２，＃
３，＃４を有する４気筒エンジンを例示してある。各気
筒＃１〜＃４内それぞにはピストンが収容され、このピ
ストンによって各気筒＃１〜＃４内それぞれに燃焼室が
画成される。各ピストンがエンジン１の吸入・圧縮・爆
発・排気からなる燃焼サイクルに応じて各気筒＃１〜＃
４内を往復運動し、このピストンの往復運動の変位に応
じ、各燃焼室の容積は変化する。

【００１３】２はエンジン１の各気筒＃１〜＃４におけ
る燃焼室内ごとの圧力を検出する上記圧力検出手段Ｃを
構成する圧力センサであって、これは気筒＃１〜＃４の
頭部を密封するシリンダヘッドにおける吸・排気孔部以
外の部分に形成した貫通孔に燃焼室の気密を保持するよ
うに装着される。各圧力センサ２の圧力検出部が各気筒
＃１〜＃４における燃焼室内の頭部に露出され、各圧力
センサ２の入出力電線がシリンダヘッドの外側に突出さ
れる。そして、入出力電線中の入力電線から動作電力が
供給された状態において、検出部が燃焼室内の圧力を検
出し、この検出圧力に応じた０〜１０Ｖの電圧を有する
電気信号を入出力電線中の出力電線によって入力インタ
ーフェース９に出力する。この圧力センサ２としては、
圧力変化に対応して電荷を発生する圧電素子タイプの圧
力センサ、または圧力を半導体ダイヤフラムに導き抵抗
値の変化として検出する半導体素子タイプの圧力センサ
などが使用できる。

【００１４】３はエンジン１のクランク軸のクランク角
を検出する上記クランク角検出手段Ｂを構成するクラン
ク角センサであって、これはエンジン１より突出するク
ランク軸の周囲に配置される。このクランク角センサ３
のロータがクランク軸に装着され、クランク角センサ３
のステータがエンジン１のシリンダブロックの前面に取
り付けられる。そして、ステータの検出部にステータよ
り突出した入出力電線中の入力電線から動作電力を供給
した状態において、クランク軸の回転と一緒に回転する
ロータの被検出部がステータの検出部を非接触に通過す
ることによって、検出部が図３のｄ図に示す単位クラン
ク角ごとの単位クランク角信号と、図３のｃ図に示すク
ランク角の基準位置に基づく各気筒識別信号と、図３の
ｂ図に示すクランク角の基準位置に基づく各点火制御信
号とを入出力電線中の出力電線よって入力インターフェ
ース９に出力する。

【００１５】４はエンジン１の各気筒＃１〜＃４側内に
吸入空気を導入する吸気マニホルドであって、この吸気
マニホルド４の吸入空気通路は上流側で一本化されてい
る。

【００１６】５は吸気マニホルド４の一本化された上流
に配置されたスロットル弁であって、これは吸入空気量
を調整する。

【００１７】６はスロットル弁５の開度を検出する上記
負荷検出手段Ｅを構成するスロットル開度センサであっ
て、これは入出力電線中の入力電線から動作電力が供給
された状態において、検出したスロットル弁開度に応じ
た電圧を有する電気信号を入出力電線中の出力電線よっ
て入力インターフェース９に出力する。

【００１８】７は上記回転数検出手段Ｄと上記運転状態
検出手段Ｆと上記失火検出手段Ｇの三者を構成する情報
処理部であって、これは各センサ２，３，６の出力信号
を受け取ってエンジン１における回転数と運転状態と失
火の有無とを論理的に検出するようになっている。具体
的には、情報処理部７はＤＳＰ（高速マイクロコンピュ
ータ）のようなマイクロコンピュータ８（以下、マイコ
ンと記述する）と上記入力インターフェース９とで構成
される。入力インターフェース９は、圧力センサ２およ
びスロットル開度センサ６から出力された信号を必要に
応じてレベル変換しつつアナログ・ディジタル変換器
（以下、Ａ／Ｄ変換器と記述する）１２に伝達するとと
もに、クランク角センサ３から出力された信号をマイコ
ン８の割り込み端子に伝達する。マイコン８はメモリ１
０とタイマ１１と上記Ａ／Ｄ変換器１２と中央演算処理
装置（以下、ＣＰＵと記述する）１３とカウンタ１４と
を備え、ＣＰＵ１３が圧力センサ２からの出力信号を入
力インターフェース９からＡ／Ｄ変換器１２でＡ／Ｄ変
換して受け取りつつプログラムにしたがってエンジン１
の各気筒＃１〜＃４における所定燃焼区間に対応する燃
焼室内の圧力（以下、筒内圧と記述する）としてメモリ
１０に記憶するとともに、筒内圧の積分値を演算する。
また、ＣＰＵ１３がスロットル開度センサ６からの出力
信号を入力インターフェース９からＡ／Ｄ変換器１２で
Ａ／Ｄ変換して受け取りつつプログラムにしたがってエ
ンジン１の各気筒＃１〜＃４における所定燃焼区間に対
応する負荷を求める。さらに、ＣＰＵ１３がプログラム
にしたがってクランク角センサ３からの単位クランク角
信号の周期をタイマ１１で計測してエンジン１の回転数
を算出し、この回転数と上記負荷とからエンジン１の運
転状態を演算する。上記カウンタ１４は失火判定を行う
気筒の圧力センサ２による筒内圧の検出回数を計数す
る。

【００１９】図３は上記エンジン１におけるクランク角
と筒内圧との関係を示すタイムチャートである。図３の
ａ図において、実線はエンジン１の気筒＃１の圧力波
形、破線は気筒＃３の圧力波形、一点鎖線は気筒＃２の
圧力波形、２点鎖線は気筒＃４の圧力波形であり、ＢＤ
Ｃは気筒＃１に対応する燃焼室の容積が最大となるピス
トンの下死点、ＴＤＣは気筒＃１に対応する燃焼室の容
積が最小となるピストンの上死点である。このａ図に示
すように、４気筒エンジンでは各気筒＃１〜＃４の燃焼
サイクルは、クランク角１８０度の位相差を有する。ま
た、ａ図においては、気筒＃１の圧力波形は吸入・圧縮
・爆発・排気の１サイクルの行程を連続させて図示した
が、それ以外の気筒＃２〜＃４の圧力波形はそれぞれの
圧縮・爆発の行程のみを図示してある。

【００２０】図３のｂ図において、点火制御信号は各気
筒＃１〜＃４の点火時期に対応し、例えばＴＤＣに対し
クランク角が６度前の位置を基準として１８０度の周期
を１１０度のＬｏｗ区間（以下、Ｌ区間と記述する）と
７０度のＨｉｇｈ区間（以下、Ｈ区間と記述する）とに
振り分けた信号とし、１８０度の周期で発生する。

【００２１】図３のｃ図において、気筒＃１の気筒識別
信号は当該気筒＃１に対する点火制御信号のＨ区間に対
応したＨ区間の長さの違いによって、点火される気筒の
番号を識別させる信号であって、７２０度の周期で発生
する。

【００２２】図３のｄ図において、単位クランク角信号
はエンジン１のクランク軸のクランク角１度ごとにＬ区
間とＨ区間とを交互に繰り返す信号になっている。

【００２３】この図３を参照しつつ、一般的な点火制御
を気筒＃１を例として説明する。クランク角１８０度〜
３６０度における圧縮行程に対応する点火制御信号のＨ
区間で点火コイルの通電を開始し、図示しない点火プラ
グに高電圧を印加して点火プラグから火花を発生させる
ことによって燃焼室内の圧縮された空気と燃料との混合
気を爆発燃焼する。上記点火コイルへの高電圧印加はＴ
ＤＣ近傍で点火制御信号のＨからＬへの変化（立下り）
にもとづく所定時期に遮断される。また、筒内圧はクラ
ンク角が１８０度の圧縮行程から徐々に増加し、３６０
度の爆発行程における混合気の爆発直後に最高点となっ
て徐々に減少する。この燃焼サイクルは、１８０度周期
で気筒＃１→気筒＃３→気筒＃４→気筒＃２と繰り返さ
れる。

【００２４】上記筒内圧の積分について説明する。この
実施例１の筒内圧の積分値として、エンジン１における
１回の燃焼サイクルの図示仕事に相当する状態量を用い
た。つまり、図示仕事量Ｗｉ（ｋｇ・ｃｍ）は下式で与
えられる。この図示仕事量Ｗｉとはエンジン内での仕事
量を意味し、エンジン内の仕事がクランク軸の回転とし
て機械ロスを含んだまま出てくる正味（若しくは軸）仕
事量に対する用語である。

【００２５】

【数１】

【００２６】ここで、Ｐは筒内圧（ｋｇ／ｃｍ² ）、Ｖ
は燃焼室の容積（ｃｍ³ ）、θはクランク角（ｄｅ
ｇ．）である。

【００２７】また、実際に用いる演算式は下記式を用い
る。

【００２８】

【数２】

【００２９】ここで、ＣＡはクランク角、Ｐｃａはクラ
ンク角に対応する筒内圧、Ｍｃａは上記（１）式のＶ相
当値である。このＭｃａをクランク角と燃焼室の容積と
の関係を規定する容積マップテーブルとしてマイコン８
のメモリ１１にあらかじめ記憶させておき、この容積マ
ップテーブルからクランク角センサ３で検出したクラン
ク角ごとに容積Ｍｃａを読み出し、この容積Ｍｃａに筒
内圧Ｐｃａを乗算し、このＭｃａ×Ｐｃａの積をクラン
ク角が０度から７２０度までの１回の燃焼区間において
積分することで、図示仕事量Ｗｉが求められる。

【００３０】上記図示仕事量Ｗｉと失火の関係を図４を
用いて説明する。同図において、実線は正常燃焼の場合
を示している。吸入行程で燃焼室内に吸入された混合気
が圧縮行程で圧縮され、この圧縮された混合気がＴＤＣ
付近の爆発行程での着火によって爆発して急激に膨張
し、この爆発よる燃焼気が排気行程で燃焼室外に排出さ
れるので、正常燃焼の場合には主に爆発行程で得られる
図示仕事量Ｗｉは正の値となる。

【００３１】また、図４において、失火の場合を破線で
示した。失火は点火不良や空気と燃料の混合比不適切な
どの原因によって発生する。燃焼が全くない場合、すな
わち完全失火の状態では、破線で示すように爆発行程で
の圧力はクランク角３６０度を対称線として圧縮行程の
圧力波形と略対称な波形となるので、爆発行程ではエネ
ルギーが得られず、図示仕事量Ｗｉはほとんど零とな
る。不完全燃焼の場合、すなわち失火の程度が軽微であ
れば、爆発行程での筒内圧は実線と破線間の遷移を示
し、図示仕事量Ｗｉも正常と完全失火の中間値となる。

【００３２】この図示仕事量Ｗｉの変化の特徴に着目
し、エンジン１の燃焼状態の最も特徴的な区間である爆
発行程の所定クランク角区間、例えば、ＴＤＣである３
６０度からＢＤＣである４５０度の区間における図示仕
事量Ｗｉを下記式で求める。

【００３３】

【数３】

【００３４】しかし、エンジン１の燃焼波形はエンジン
１の運転状態に対応して変化するので、エンジン１の回
転数と負荷とをパラメータとする各運転状態ごとの図示
仕事量Ｗｉをあらかじめ計測し、この計測した図示仕事
量Ｗｉとエンジン１の回転数Ｎとスロットル弁開度Ｔと
の関係を規定する失火判定マップテーブルとしてマイコ
ン８のメモリ１０に記憶しておく。

【００３５】図５は上記失火判定マップテーブルを示す
図表である。同図において、横軸はエンジン１の回転数
Ｎであり、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３などに区分されている。こ
のエンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ３の出力信
号から所定クランク角区間の周期をマイコン８のタイマ
１１を用いて計測して算出した。また、縦軸はエンジン
１の負荷を示すパラメータとしてのスロットル弁開度Ｔ
であり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３などに区分されている。この
スロットル弁開度Ｔはスロットル開度センサ６の出力信
号をマイコン８のＡ／Ｄ変換器１２でアナログ・ディジ
タル変換した値を計測して算出した。

【００３６】そして、エンジン１を正常運転しつつ、エ
ンジン１の運転状態ごとの図示仕事量Ｗｉを上記Ｎ１〜
Ｎ３，Ｔ１〜Ｔ３で区分したゾーンごとにあらかじめ計
測し、この計測したエンジン１の運転状態ごとの図示仕
事量Ｗｉを失火判定値Ｃ（ｎ，ｔ）として失火判定マッ
プテーブルに割り当てるようにマイコン８のメモリ１０
に記憶させる。ここで、ｎ，ｔはメモリ１１の失火判定
マップデーブルを構成する領域での横軸と縦軸の区分番
号である。この失火判定マップテーブルからタイマ１１
で計測した回転数Ｎとスロットル開度センサ６で検出し
たスロットル弁開度Ｔとによって失火判定値Ｃ（ｎ，
ｔ）を抽出（ルックアップ）し、この判定値Ｃ（ｎ，
ｔ）を、下記の失火判定式、 Ｗｉ≦Ｃ（ｎ，ｔ） ……………………（４） を用いて失火の有無を検出することができる。つまり、
上記（４）式は成立するならば失火が有ることを意味
し、不成立ならば正常であることを意味する。

【００３７】次に、実施例１における失火検出装置の動
作を図６及び図７のフローチャートを参照しながら説明
する。

【００３８】先ず、エンジン１が回転し、クランク角が
所定のクランク角、例えば３６０度に到達することによ
って、気筒＃１が失火判定を行う気筒となり、図６に示
す失火判定処理が開始すると、ステップ１０１において
失火判定に必要な初期設定を行う。つまり、失火判定を
行う気筒識別番号をメモリ１０にリセット・セットし、
メモリ１０の図示仕事量Ｗｉｊと計数終了フラグとに関
する領域をクリアし、カウンタ１４を零にリセット・セ
ットする。

【００３９】次いで、ステップ１０２ではクランク角セ
ンサ３から例えば１度ごとに出力される単位クランク角
信号の割り込みを許可し、ステップ１０３では後述する
図７での積分処理が終了したかを判定する。具体的に
は、図７に示す積分処理終了フラグを判定し、この積分
処理終了フラグが「１」にセットされるまで待機する。
ステップ１０３に記載したＷｉｊ中の添字「ｊ」は気筒
識別番号（ｊ＝＃１，＃２，＃３，＃４）である。ま
た、メモリ１０の領域は気筒識別番号に対応して割り当
てられる。

【００４０】そして、図７での積分処理が終了すると
（ステップ１０３がＹＥＳ）、ステップ１０４では単位
クランク角信号の割り込みを禁止し、ステップ１０５で
は図５に示した失火判定マップテーブルからタイマ１１
で算出したエンジン１の回転数Ｎとスロットル開度セン
サ６で検出したスロットル弁開度Ｔとに対応する失火判
定値Ｃ（ｎ，ｔ）を読み出し、ステップ１０６において
上記積分処理された図示仕事量Ｗｉｊが失火判定値Ｃ
（ｎ．ｔ）以下であるかを判定する。

【００４１】そして、Ｗｉｊ≦Ｃ（ｎ，ｔ）が成立する
と（ステップ１０６がＹＥＳ）、気筒＃１で失火が発生
したことを意味するので、ステップ１０７において気筒
＃１が失火を発生したことをメモリ１０に記憶する。ま
た、Ｗｉｊ＞Ｃ（ｎ，ｔ）の場合は（ステップ１０６が
ＮＯ）、気筒＃１は正常な燃焼であることを意味するの
で、ステップ１０８において気筒＃１は正常な燃焼であ
ることをメモリ１０に記憶する。

【００４２】引き続き、エンジン１の回転が進み、クラ
ンク角が５４０度に到達すると、失火判定を行う気筒と
しての気筒＃３を表す気筒識別番号に対応する割り込み
信号がクランク角センサ３からマイコン８に入力され、
上記ステップ１０１〜１０８の処理が実行される。つま
り、クランク角が１８０度増加するごとに、気筒＃１→
気筒＃３→気筒＃４→気筒＃２→気筒＃１………と周期
的に失火判定を繰り返す。

【００４３】上記エンジン１における爆発行程でのエン
ジン１の運転状態に応じた図示仕事量Ｗｉｊの積分処理
について図７を参照しながら説明する。上述の単位クラ
ンク角割り込み許可によって図７に示す積分処理が開始
すると、ステップ２０１では積分処理をしようとする気
筒識別番号にもとづき単位クランク角の変位ごとに圧力
センサ２で検出された筒内圧Ｐｃａをメモリ１０に読み
込み、ステップ２０２では容積マップテーブルから単位
クランク角の変位ごとに容積Ｍｃａを読み出す。

【００４４】次いで、ステップ２０３では上記メモリ１
０に読み込んだ筒内圧Ｐｃａを読み出し、この筒内圧Ｐ
ｃａに上記容積マップテーブルから読み出した容積Ｍｃ
ａを乗算し、この積を図示仕事量Ｗｉｊｃａとしてメモ
リ１０にストアする。この図示仕事量Ｗｉｊｃａ＝Ｐｃ
ａ×Ｍｃａ中の添字「ｃａ」は基準位置からの単位クラ
ンク角の変位を意味する。

【００４５】そして、ステップ２０４では上記メモリ１
０にストアした図示仕事量Ｗｉｊｃａを前回の単位クラ
ンク角に対する図示仕事量としてメモリ１０に記憶され
ている図示仕事量Ｗｉｊｃａに加算し、その加算結果を
新たな図示仕事量Ｗｉｊｃａとしてメモリ１０に更新す
る。例えば、基準点からの単位クランク角の変位が３６
０度の場合は、上記メモリ１０の図示仕事量Ｗｉｊの領
域が図６の初期設定でクリアされているので、ステップ
２０３で算出された図示仕事量Ｗｉｊｃａが記憶され
る。そして、上記クランク角が３６０度から５３９度ま
で１度づつ変位するごとに、つまり、クランク角センサ
３から出力される単位クランク角信号ごとに図７に示し
たルーチンを実行するごとに、上記基準位置からの単位
クランク角の変位に対する図示仕事量Ｗｉｊｃａが積分
値として加算されつつメモリ１０に記憶される。

【００４６】引き続き、ステップ２０５では筒内圧Ｐｃ
ａの計測回数を計数しているカウンタ１４に「１」をイ
ンクリメントする。このカウンタ１４も図６の初期設定
で零にクリアされている。

【００４７】そして、ステップ２０６ではステップ２０
５で加算されたカウンタ１４の計数値が所定回数値であ
るかを判断する。この所定回数値は積分区間に対応して
定められる値であることから、積分区間のクランク角幅
を筒内圧を計測する単位クランク角で除算した値が所定
回数値としてメモリ１０に記憶されている。

【００４８】さらに、エンジン１の燃焼行程の進行に伴
い、基準位置からの単位クランク角の変位ごとに割り込
み信号が発生し、このきざみで積分演算が順次実行され
るごとに、カウンタ１４の計数値がインクリメントさ
れ、このインクリメントされたカウンタ１４の計数値が
所定回数になると（ステップ２０６がＹＥＳ）、ステッ
プ２０７において失火判定を行う気筒の図示仕事量Ｗｉ
ｊｃａの積分処理が終了したことを意味する積分処理終
了フラグを「１」にセットする。この積分処理の終了に
より、メモリ１０に記憶された図示仕事量Ｗｉｊｃａは
上記式（３）に示す図示仕事量Ｗｉｊとなる。

【００４９】要するにこの実施例１によれば、各気筒に
おける１回ごとの燃焼サイクル中の燃焼エネルギの変動
の激しい所定区間において、筒内圧Ｐｃａと容積Ｍｃａ
とから求めた図示仕事量Ｗｉｊｃａを積分し、この所定
区間の積分値としての図示仕事量Ｗｉｊを、エンジン１
の回転数Ｎとスロットル弁開度Ｔとによる運転状態にも
とづき作成した失火判定値Ｃ（ｎ，ｔ）と比較する。す
なわち、燃焼エネルギの変動の激しい所定区間中積分し
た値が所定値以上であるか否かを、加減速などに伴うエ
ンジン１の運転状態の変化に応じて判定することによ
り、各気筒＃１〜＃４における失火の有無を判定するの
で、燃焼状態の変化による圧力変動や検出圧力信号にノ
イズが重畳した場合でも、失火の判定が安定に行える。

【００５０】 実施例２． 上記実施例１では失火判定に用いる筒内圧Ｐｃａを単位
クランク角に同期して計測する構成としたが、この実施
例２では図８と図９に示すように、筒内圧Ｐｔをマイコ
ン８中のタイマ１１からの計時信号を用いた所定時間に
同期して計測する構成としたことを特徴にしている。し
たがって、この実施例２では、実質的には図３のd図に
示す単位クランク角が不要となり、エンジンの失火判定
装置としての構成としては、見かけ上、図２と同一であ
ることから、以下の説明において構成部品には図２に付
した符号と同一符号を付してある。この実施例２のマイ
コン８のメモリ１０には上記式（３）に代わる下記式、

【００５１】

【数４】

【００５２】とエンジン１の回転数に対応する容積補正
係数Ｋｎとをメモリ１０に記憶してある。また、メモリ
１０に記憶された容積マップテーブルは単位時間に対応
する燃焼室の容積とする。容積補正係数Ｋｎを掛けるの
は時間単位で検出された容積をクランク角単位相当に変
換するためであるが、このＫｎを掛けることは必須では
なく、Ｐｔ×Ｍｔのみでもよい。

【００５３】よって、実施例２を図８および図９に示す
フローチャトを用いて説明する。先ず、エンジン１が回
転し、クランク角が所定のクランク角、例えば３６０度
に到達することによって、気筒＃１が失火判定を行う気
筒となり、図８に示す失火判定処理が開始すると、ステ
ップ３０１において失火判定に必要な実施例１と同一の
初期設定を行う。

【００５４】次いで、ステップ３０２ではタイマ１１か
ら出力される計時信号にもとづき例えば５０μｓｅｃの
ような所定単位時間ごとに発生する単位時間信号の割り
込みを許可し、ステップ３０３では後述する図９での積
分処理が終了したかを判定する。

【００５５】そして、図９での積分処理が終了すると
（ステップ３０３がＹＥＳ）、ステップ３０４では単位
時間信号の割り込みを禁止し、ステップ３０５では失火
判定マップテーブルからタイマ１１で算出したエンジン
１の回転数Ｎとスロットル開度センサ６で検出したスロ
ットル弁開度Ｔとに対応する失火判定値Ｃ（ｎ，ｔ）を
読み出し、ステップ３０６において上記積分処理された
図示仕事量Ｗｉｊが失火判定値Ｃ（ｎ．ｔ）以下である
かを判定する。

【００５６】さらに、Ｗｉｊ≦Ｃ（ｎ，ｔ）が成立する
と（ステップ３０６がＹＥＳ）、気筒＃１で失火が発生
したことを意味するので、ステップ３０７において気筒
＃１が失火を発生したことをメモリ１０に記憶する。ま
た、Ｗｉｊ＞Ｃ（ｎ，ｔ）の場合は（ステップ３０６が
ＮＯ）、気筒＃１は正常な燃焼であることを意味するの
で、ステップ３０８において気筒＃１は正常な燃焼であ
ることをメモリ１０に記憶する。

【００５７】引き続き、エンジン１の回転が進み、クラ
ンク角が５４０度に到達すると、失火判定を行う気筒と
しての気筒＃３を表す気筒識別番号に対応する割り込み
信号がタイマ１１にてマイコン８に入力され、上記ステ
ップ３０１〜３０８の処理が実行される。つまり、クラ
ンク角が１８０度増加するごとに、気筒＃１→気筒＃３
→気筒＃４→気筒＃２→気筒＃１………と周期的に失火
判定を繰り返す。

【００５８】上記エンジン１における爆発行程でのエン
ジン１の運転状態に応じた図示仕事量Ｗｉｊの積分処理
について図９を参照しながら説明する。上述の単位時間
信号割り込み許可によって図９に示す積分処理が開始す
ると、ステップ４０１では積分処理をしようとする気筒
識別番号にもとづき単位時間の変位ごとに圧力センサ２
で検出された筒内圧Ｐｔをメモリ１０に読み込み、ステ
ップ４０２では容積マップテーブルから単位時間の変位
ごとに容積Ｍｔを読み出し、ステップ４０３ではエンジ
ン１の回転数に応じた容積補正係数Ｋｎをメモリ１０か
ら読み出す。

【００５９】次いで、ステップ４０４では上記メモリ１
０に読み込んだ筒内圧Ｐｔを読み出し、この筒内圧Ｐｔ
に上記容積マップテーブルから読み出した容積Ｍｔとメ
モリ１０から読み出した容積補正係数Ｋｎとを乗算し、
この積を図示仕事量Ｗｉｊｔとしてメモリ１０にストア
する。

【００６０】そして、ステップ４０５では上記メモリ１
０にストアした図示仕事量Ｗｉｊｔを前回の単位時間に
対する図示仕事量としてメモリ１０に記憶されている図
示仕事量Ｗｉｊｔに加算し、その加算結果を新たな図示
仕事量Ｗｉｊｔとしてメモリ１０に更新し、ステップ４
０６では筒内圧Ｐｔの計測回数を計数しているカウンタ
１４に「１」をインクリメントし、ステップ４０７では
４０６で加算されたカウンタ１４の計数値が所定回数値
であるかを判断する。そして、インクリメントされたカ
ウンタ１４の計数値が所定回数になると（ステップ４０
７がＹＥＳ）、ステップ４０８において失火判定を行う
気筒の図示仕事量Ｗｉｔの積分処理が終了したことを意
味する積分処理終了フラグを「１」にセットする。この
積分処理の終了により、メモリ１０に記憶された図示仕
事量Ｗｉｊｔは上記式（５）に示す図示仕事量Ｗｉｊと
なる。

【００６１】実施例３．上記各実施例では筒内圧Ｐｃａ
またはＰｔの積分値としての図示仕事量Ｗｉｊを用いた
が、筒内圧ＰｃａまたはＰｔを積分し、この積分値に対
する失火判定値を定め、両者を比較して失火を判定して
もよい。

【００６２】実施例４．上記各実施例では筒内圧Ｐｃａ
またはＰｔの積分値としての図示仕事量Ｗｉｊを用いた
が、図示仕事量Ｗｉｊを気筒＃１〜＃４の行程容積Ｖ
（ｃｍ³ ）で除算することで求められる平均有効圧Ｐｉ
（ｋｇ／ｃｍ² ）を用いてもよい。

【００６３】実施例５．上記各実施例では検出区間を爆
発行程の所定区間としたが、他の行程を含んでもよく、
また、全行程を用いてもよい。

【００６４】実施例６．上記実施例２では図示仕事量Ｗ
ｉｊを単位時間ごとに計測するように構成したが、検出
時間幅をエンジン１の回転数Ｎに応じて変化させるよう
に構成してもよい。

【００６５】実施例７．上記各実施例ではクランク角の
所定角度区間の周期において失火を検出する構成とした
が、点火コイルの通電時間の周期などにおいて失火を、
検出するようにしてもよい。この実施例を採用する場
合、点火コイル通電周期は上記所定クランク角範囲に実
質的に対応する。

【００６６】実施例８．上記各実施例では負荷としてス
ロットル弁開度Ｔを用いたが、吸気マニホルド内の吸入
圧力や吸入空気量を用いてもよい。

【００６７】実施例９．上記各実施例では４気筒エンジ
ン１を図示して説明したが、４気筒以外のエンジン１に
も同様に適用できる。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、内
燃機関の所定クランク角以降にクランク角に同期しつつ
内燃機関の燃焼室内圧に関係する値の積分値と、内燃機
関のクランク角と回転数と負荷とにより求められた失火
判定値とにより、内燃機関の失火を検出するように構成
したので、例えば加減速時のように、運転状態が変化し
ても、失火を安定に高精度に検出できる。また、燃焼室
内圧を積分しているので、ある時点での検出信号にノイ
ズが入り込んだ場合でも、失火を正確に検出できる。

【００６９】第２の発明によれば、内燃機関の所定クラ
ンク角以降に所定時間間隔に同期して計測したつつ内燃
機関の燃焼室内圧に関係する値の積分値と、内燃機関の
クランク角と回転数と負荷とにより求められた失火判定
値とにより、内燃機関の失火を検出するように構成した
ので、上記第１の発明の効果に加え、クランク角検出手
段を単位クランク角信号が不要となる簡略化した構造と
することができ、装置を安価に提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の失火検出装置を示す構成図である。

【図２】この発明の実施例１における失火検出装置を示
す構成図である。

【図３】実施例１における筒内圧と点火周期と気筒識別
と単位クランク角との関係を示すタイミングチャートで
ある。

【図４】実施例１における正常燃焼と失火の関係を示す
タイミングチャートである。

【図５】実施例１における失火判定データテーブルを示
す図表である。

【図６】実施例１における失火判定処理を示すフローチ
ャートである。

【図７】実施例１における積分処理を示すフローチャー
トである。

【図８】この発明の実施例２における失火判定処理を示
すフローチャートである。

【図９】実施例２における積分処理を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

Ａ 内燃機関 Ｂ クランク角検出手段 Ｃ 圧力検出手段 Ｄ 回転数検出手段 Ｅ 負荷検出手段 Ｆ 運転状態検出手段 Ｇ 失火検出手段 １ エンジン ２ 圧力センサ ３ クランク角センサ ６ スロットル開度センサ ７ 情報処理部 ８ マイクロコンピュータ（マイコン） １１ タイマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｆ０２Ｐ 17/00 Ｆ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク軸のクランク角を検
   出するクランク角検出手段と、内燃機関の燃焼室内の圧
   力を検出する圧力検出手段と、内燃機関の回転数を検出
   する回転数検出手段と、内燃機関の負荷を検出する負荷
   検出手段と、上記クランク角検出手段で検出した内燃機
   関の所定クランク角範囲におけるクランク角に同期しつ
   つ上記圧力検出手段で検出した内燃機関の燃焼室内の圧
   力に関係する値の積分値を求めるとともに上記クランク
   角検出手段で検出したクランク角と上記回転数検出手段
   で検出した内燃機関の回転数と上記負荷検出手段で検出
   した内燃機関の負荷とにより失火判定値を求めて積分値
   と失火判定値とにより内燃機関の失火を検出する失火検
   出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。
2. 【請求項２】 内燃機関のクランク軸のクランク角を検
   出するクランク角検出手段と、内燃機関の燃焼室内の圧
   力を検出する圧力検出手段と、内燃機関の回転数を検出
   する回転数検出手段と、内燃機関の負荷を検出する負荷
   検出手段と、上記クランク角検出手段で検出した内燃機
   関の所定クランク角以降における所定時間間隔に同期し
   つつ上記圧力検出手段で検出した内燃機関の燃焼室内の
   圧力に関係する値の積分値を求めるとともに上記クラン
   ク角検出手段で検出したクランク角と上記回転数検出手
   段で検出した内燃機関の回転数と上記負荷検出手段で検
   出した内燃機関の負荷とにより失火判定値を求めて積分
   値と失火判定値とにより内燃機関の失火を検出する失火
   検出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。