JP3066005B1 - 内燃機関の失火検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 信頼性の高い失火判別基準を得る。 【解決手段】 出力軸の回転角速度を、その計測各時点
の回転角に対応して計測するとともに、平均回転角速度
との差を角速度変動量Ｆｎとして求め、さらに、予め求
められている角速度変動量基準Ｆｓと、角速度変動量Ｆ
ｎとに基づいて、角速度変動差Ｇを導出するとともに、
導出される前記角速度変動差Ｇに基づいて、所定行程内
にある角速度変動差量Ｄａを導出し、この角速度変動差
量Ｄａに基づいて、内燃機関の失火状態を判別するに、
正常運転状態と見なせる第１運転状態において、角速度
変動差量Ｄａを複数回検出し、角速度変動差量Ｄａを確
率関数とする角速度変動差量Ｄａの確率分布を求め、求
められる確率分布に基づいて、異常燃焼領域を判別する
ための角速度変動差量基準値Ｄｔを設定し、内燃機関の
失火を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電用多気筒内燃
機関の燃焼不良及び失火を検出するためのものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の失火を検出する従来の装置と
して、特殊なセンサを取付けて燃焼状態を検出したり、
排気ポート近傍に温度センサを取り付けて失火時におけ
る排気温度の低下を判定したりするもの、あるいは回転
変動を検出して回転速度の低下を検出して失火検出を行
うものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
よれば、 １．回転変動検出型の失火検出装置において、失火以外
の負荷変動等の要因から回転角速度が変化した場合に、
これを誤検出する場合がある。 ２．発電機のエンジンのように通常失火が発生していて
もある程度の運転が可能な場合、エンジンを緊急に停止
し故障を回復することは、電力供給の安定性を欠くこと
になる。換言すると、合理的に判定基準の設定をおこな
う必要がある。但し、エンジンの故障、事故が発生する
ような状態では電力供給を停止してでもエンジンを停止
しなければならない。このために失火、燃焼不良のよう
に失火の度合いを示す量（本願において失火量と呼ぶ）
の検出が必要となるため、できるだけ各気筒の爆発力に
依存する値を使用することが要求される。単に回転変動
の絶対値を用いていると負荷毎に通常に発生する爆発力
も異なるために失火量をその変動量から直接推定するこ
とができない。 ３．回転変動検出において、負荷の状態によりエンジン
の回転変動の傾向が異なるため、一つの方法によって回
転変動を検出するとある負荷では精度がよいが別の負荷
では精度が悪くなることがある。これはエンジンの負荷
量により、エンジンの回転特性が変化するからであり、
またエンジンの回転数が変化すると負荷側に影響が及び
さらに負荷が変動するためである。このために固定され
た解析方法だけでは必要とするパラメータが大きくなり
すぎ対応しにくいという欠点がある。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑
み、電子制御エンジンで使用されている回転速度検出セ
ンサ等や発電電力信号を流用し、低コストで精度良くエ
ンジンの異常燃焼、失火の量を測定し、判別できる失火
検出装置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】この目的を達成するため
の本発明による内燃機関の失火検出方法の特徴構成は、
請求項１に記載されているように、内燃機関の出力軸の
回転角速度を、その計測各時点の回転角に対応して、波
形として計測するとともに、前記計測される回転角速度
と、前記回転角速度を計測する計測時点以前の一定期間
の平均回転角速度との差を角速度変動量Ｆｎとし、正常
な回転であることが明らかな状態で、前記計測各時点の
出力軸の回転角に対応して、波形として予め求められて
いる角速度変動量基準Ｆｓと、前記計測各時点で導出さ
れる前記角速度変動量Ｆｎとに基づいて、角速度変動差
Ｇを導出するとともに、導出される前記角速度変動差Ｇ
に基づいて、所定行程内にある角速度変動差量Ｄａを導
出するとともに、前記角速度変動差量Ｄａに基づいて、
内燃機関の失火状態を判別する内燃機関の失火検出方法
であって、正常運転状態と見なせる第１運転状態におい
て、前記角速度変動差量Ｄａを複数回検出し、前記角速
度変動差量Ｄａを確率関数とする前記角速度変動差量Ｄ
ａの確率分布を第１確率分布として求め、求められる前
記角速度変動差量Ｄａの第１確率分布に基づいて、異常
燃焼領域を判別するための角速度変動差量基準値Ｄｔを
設定し、前記角速度変動差量基準値Ｄｔに基づいて内燃
機関の失火を検出する。この手法を採用する場合は、失
火の判別指標として、角速度変動差量を採用し、予め正
常な運転状態にある内燃機関の運転を行い、この運転状
態において得られる角速度変動差量Ｄａの統計的データ
を、確率変数と見なして、その発生確率が非常に低い場
合に、異常が発生しているとみなす。このようにするこ
とにより、検出対象の内燃機関の実情に合致した失火検
出をおこなうことができる。この場合にあって、角速度
変動差量Ｄａの導出にあたって、後に示す実施の形態で
示すように、内燃機関にかかる負荷変動による角速度変
動を除く、異常な変動を検出して判別を行うものとする
と、判別の信頼性を高めることができる。

【０００６】このような手法により内燃機関の失火の判
別をおこなう装置としては、請求項４に記載しているよ
うに、内燃機関の出力軸の回転角速度を、その計測各時
点の回転角に対応して、波形として計測するとともに、
前記計測される回転角速度と、前記回転角速度を計測す
る計測時点以前の一定期間の平均回転角速度との差を角
速度変動量Ｆｎとして導出する角速度変動量導出手段
と、前記角速度変動量導出手段により、正常な回転であ
ることが明らかな状態で、前記計測各時点の出力軸の回
転角に対応して、波形として予め求められている角速度
変動量基準Ｆｓと、前記計測各時点で導出される前記角
速度変動量Ｆｎとに基づいて、角速度変動差Ｇを導出す
る角速度差導出手段と、前記角速度差導出手段により導
出される前記角速度変動差Ｇに基づいて、所定行程内に
ある角速度変動差量Ｄａを導出するとともに、前記角速
度変動差量Ｄａに基づいて、内燃機関の失火状態を判別
する失火判別手段を備えた内燃機関の失火検出装置であ
って、正常運転状態と見なせる第１運転状態において、
前記角速度変動差量Ｄａを確率関数とする前記角速度変
動差量Ｄａの確率分布を求め、求められる前記角速度変
動差量Ｄａの確率分布に基づいて、異常燃焼領域を判別
するための角速度変動差量基準値Ｄｔを設定するととも
に、失火判別手段が前記角速度変動差量基準値Ｄｔに基
づいて内燃機関の失火を検出する構成とすることで、目
的を達成できる。

【０００７】更なる上記の目的を達成するとめの本願の
内燃機関の失火検出方法の特徴構成は、請求項２に記載
されているように、内燃機関の出力軸の回転角速度を、
その計測各時点の回転角に対応して、波形 として計測す
るとともに、前記計測される回転角速度と、前記回転角
速度を計測する計測時点以前の一定期間の平均回転角速
度との差を角速度変動量Ｆｎとし、正常な回転であるこ
とが明らかな状態で、前記計測各時点の出力軸の回転角
に対応して、波形として予め求められている角速度変動
量基準Ｆｓと、前記計測各時点で導出される前記角速度
変動量Ｆｎとに基づいて、角速度変動差Ｇを導出すると
ともに、導出される前記角速度変動差Ｇに基づいて、所
定行程内にある角速度変動差量Ｄａを導出するととも
に、前記角速度変動差量Ｄａに基づいて、内燃機関の失
火状態を判別する内燃機関の失火検出方法であって、正
常運転状態と見なせる第１運転状態において、前記角速
度変動差量Ｄａを複数回検出し、前記角速度変動差量Ｄ
ａの代表値（例えば平均値）である第１代表値を求める
とともに、強制失火運転状態と見なせる第２運転状態に
おいて、前記角速度変動差量Ｄａを複数回検出し、前記
角速度変動差量Ｄａの代表値（例えば平均値）である第
２代表値を求め、前記第１代表値と前記第２代表値との
差である単位失火平均角速度変動差量Ｄｍと、運転状態
にある内燃機関において計測される角速度変動差量Ｄａ
との関係から、失火量を求めることにある。この方法に
おいて、失火量として定義される量は、失火頻度と呼べ
るものであり、従来、このような失火量は知られていな
い。この手法にあっては、第１運転状態における角速度
変動差量Ｄａの統計的分布を求めるとともに、例えば、
その平均値を第１代表値として求める。この第１代表値
は、機関が正常な運転状態にある場合に発生する回転変
動から求まる角速度変動差量である。一方、第２運転状
態における角速度変動差量Ｄａの統計的分布を求めると
ともに、例えば、その平均値を第２代表値として求め
る。この第２代表値は、機関が単位失火を発生する場合
に発生する回転変動から求まる角速度変動差量である。
例えば、このデータは、多気筒内燃機関において、単一
の気筒を強制的に失火させて、その状態に於けるデータ
を収集し、角速度変動差量の平均値を求めることで、こ
れを得ることができる。さて、ここで、第１代表値と第
２代表値との差は、単位失火平均角速度変動差量Ｄｍと
見なせるため、この単位失火平均角速度変動差量Ｄｍ
と、運転状態にある内燃機関において計測される角速度
変動差量Ｄａとの関係（例えば、その比）を取ると、こ
の値が、失火頻度を代表する値となる。このようにして
失火量を知ることにより、この失火基準で、機関の失火
状態の評価、失火判別をおこなうことができる。

【０００８】このような失火量を求めるための失火判別
装置は、請求項５に記載されているように、内燃機関の
出力軸の回転角速度を、その計測各時点の回転角に対応
して、波形として計測するとともに、前記計測される回
転角速度と、前記回転角速度を計測する計測時点以前の
一定期間の平均回転角速度との差を角速度変動量Ｆｎと
して導出する角速度変動量導出手段と、前記角速度変動
量導出手段により、正常な回転であることが明らかな状
態で、前記計測各時点の出力軸の回転角に対応して、波
形として予め求められている角速度変動量基準Ｆｓと、
前記計測各時点で導出される前記角速度変動量Ｆｎとに
基づいて、角速度変動差Ｇを導出する角速度差導出手段
と、前記角速度差導出手段により導出される前記角速度
変動差Ｇに基づいて、所定行程内にある角速度変動差量
Ｄａを導出するとともに、前記角速度変動差量Ｄａに基
づいて、内燃機関の失火状態を判別する失火判別手段を
備えた内燃機関の失火検出装置であって、正常運転状態
と見なせる第１運転状態における前記角速度変動差量Ｄ
ａの代表値を第１代表値と、強制失火運転状態と見なせ
る第２運転状態における前記角速度変動差量Ｄａの代表
値を、第２代表値として、前記第１代表値と前記第２代
表値との差である単位失火平均角速度変動差量Ｄｍと、
運転状態にある内燃機関において計測される角速度変動
差量Ｄａとの関係から、失火量を求める失火量判別手段
を備えて、構成できる。

【０００９】さて、上記のようにして失火量を得る場合
にあって、請求項３に記載されているように、判定基準
失火量に対する角速度変動差量判定基準値Ｄｔｆを、前
記単位失火平均角速度変動差量Ｄｍから予め求めてお
き、計測される角速度変動差量Ｄａが、前記角速度変動
差量判定基準値Ｄｔｆを越えた場合に、失火情報を発生
するように構成することが好ましい。このようにしてお
くと、合理的な基準で、比較的簡単な構成で失火判別を
行える。この構成に対応する装置構成は、請求項６に記
載されているように、判定基準失火量に対する角速度変
動差量判定基準値Ｄｔｆを、前記単位失火平均角速度変
動差量Ｄｍから求め、計測される角速度変動差量Ｄａ
が、前記角速度変動差量判定基準値Ｄｔｆを越えた場合
に、失火情報を発生する構成することで、本願所望の構
成の内燃機関の失火検出装置を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本願の失火検出装置１０
０の機能ブロック図である。図１に示すように、失火検
出装置１００は、内燃機関の出力軸の回転角速度を、そ
の計測各時点の回転角に対応して計測する角速度計測手
段１０１を備え、前記回転角速度を計測する計測時点以
前の一定期間の平均回転角速度と前記角速度計測手段１
０１により計測される回転角速度との差を、前記計測各
時点において、角速度変動量Ｆｎとして導出する角速度
変動量導出手段１０２と、前記計測各時点での該内燃機
関の出力を発電電力から計測する負荷状況計測手段１０
３とを、主な計測系として備えている。さらに、正常な
回転であることが明らかな状態で、前記計測各時点の出
力軸の回転角に対応して予め求められている角速度変動
量基準Ｆｓを生成する基準角速度変動量発生手段１０４
を備えるとともに、この角速度変動量基準Ｆｓと、前記
計測各時点で前記角速度変動量導出手段１０４により導
出される前記角速度変動量Ｆｎとに基づいて、角速度変
動差Ｇを求める角速度差導出手段１０５を複数備えてい
る。この角速度差導出手段１０５にあっては、このよう
な手段が複数備えられており、予め設定された回転範囲
において計測される前記角速度変動量Ｆｎと前記角速度
変動量基準Ｆｓとの関係に基づいて前記角速度変動差Ｇ
を導出するに、例えば、前記角速度変動量基準Ｆｓと前
記角速度変動量Ｆｎとの差を、前記角速度変動差Ｇとす
る第１導出手段１０５ａと、前記角速度変動量Ｆｎが前
記角速度変動量基準Ｆｓより大きい場合に、前記角速度
変動差Ｇを０と、前記前記角速度変動量Ｆｎが前記角速
度変動量基準Ｆｓより小さい場合に、前記前記角速度変
動量基準Ｆｓと前記角速度変動量Ｆｎとの差を、前記角
速度変動差Ｇとする第２導出手段１０５ｂとを備えてい
る。

【００１１】さらに、複数の角速度差導出手段１０５に
より求まる角速度変動差Ｇに基づいて、所定行程内にあ
る角速度変動差量Ｄａを導出するとともに、この角速度
変動差量Ｄａに基づいて、内燃機関の失火状態を判別す
る失火判別手段１０６を備えている。この失火判別手段
１０６には、変動差量導出手段１０７が備えられてお
り、この手段が、複数の角速度差導出手段１０５により
求まる角速度変動差Ｇに基づいて、所定行程内にある角
速度変動差量Ｄａを導出する。例えば、前記第１導出手
段及び前記第２導出手段によりそれぞれ求まる前記角速
度変動差Ｇと、負荷に依存し、各導出手段に対応した分
布関数Ｋａ，Ｋｂに基づいて、前記角速度変動差量Ｄａ
を求める。判別に必要な角速度変動差量基準値Ｄｔは、
異常変動量導出手段１０８により出力される構成が採用
されている。また、失火判別手段１０６に於ける判別
は、例えば、前記第１導出手段１０５ａ、もしくは第２
導出手段１０５ｂにより導出される角速度変動差Ｇに基
づいて導出される前記角速度変動差量Ｄａが、内燃機関
の判別すべき失火量の角速度変動差量基準値Ｄｔより大
きい場合に、失火異常と判別する。

【００１２】一方、同図に示すように、失火判別手段１
０６から、計測・導出される角速度変動差量Ｄａが、前
記基準角速度発生手段１０４に送られる構成が採用され
ているが、この手段は、前記失火判別の基準に従い、前
記角速度変動量基準Ｆｓを、前記角速度変動差量Ｄａに
応じて更新する変動量基準更新手段を備えている。即
ち、基準角速度発生手段１０４は、変動量基準更新手段
１０９としての機能を備えている。

【００１３】さらに、本願の内燃機関の失火検出装置に
は、図１に示されるように、正常運転状態と見なせる運
転状態において、前記角速度変動差量Ｄａを確率関数と
する前記角速度変動差量Ｄａの確率分布を求め、求めら
れる前記角速度変動差量Ｄａの確率分布に基づいて、異
常燃焼領域を判別するための角速度変動差量基準値Ｄｔ
を設定する異常変動量導出手段１０８が備えられてい
る。この角速度変動差量基準値Ｄｔは、失火判別の基準
値であり、異常変動量導出手段１０８より、失火判別手
段１０６にこの基準値が出力される構成が採用されてい
る。

【００１４】以上が、一応の失火検出の構成であるが、
本願にあっては、失火頻度に相当する内燃機関の動作状
態量（この状態量を本願にあっては失火量と呼ぶ）も出
力できるように構成されている。即ち、図１の、最も右
側の機能ブロックに示すように、失火量推定基準値導出
手段１１０と、この失火量推定基準値導出手段１１０に
より導出される失火量推定基準値（これは、本願にあっ
ては、実際上、後に示す単位失火平均角速度変動差量Ｄ
ｍである）に基づいて、失火量を導出するとともに、こ
れを所定の基準に基づいて判別する失火量判別手段１１
１を備えている。

【００１５】ここで、失火量推定基準値導出手段１１０
は、正常運転状態と見なせる第１運転状態における前記
角速度変動差量Ｄａの平均値を第１代表値とし、制失火
運転状態と見なせる第２運転状態における前記角速度変
動差量Ｄａの平均値を、第２代表値として、前記第１代
表値と前記第２代表値との差である単位失火平均角速度
変動差量Ｄｍを導出するものである。この単位失火平均
角速度変動差量Ｄｍと、運転状態にある内燃機関におい
て計測される角速度変動差量Ｄａとの関係から、失火量
が、失火量判別手段１１１によって求められる。さら
に、予め設定される判定基準失火量に対する角速度変動
差量判定基準値Ｄｔｆは、前記単位失火平均角速度変動
差量Ｄｍとの関係から求められるため、この失火量判別
手段１１１にあっては、計測される角速度変動差量Ｄａ
が、角速度変動差量判定基準値Ｄｔｆを越えた場合に、
失火情報を発生するように構成されている。以上が、概
略的な装置のブロック構成である。

【００１６】以下、図２〜図１４を参照しながら、それ
ぞれの手段の構成、動作に関して説明する。

【００１７】イ 角速度計測手段１０１ 図２において、５は基準位置信号発生器、６は角速度単
位信号発生器、７は電力計（これは負荷状況計測手段と
して働く）である。これらの各発生器は５，６は具体的
には図３に示すようにエンジン１のカム軸ギア３やクラ
ンク軸ギア４の回転に基づいてそれぞれ時信号Ｐａ，Ｐ
ｂを発生する。すなわち、基準位置信号発生器５はカム
軸ギア３の基準位置に設けられたギア歯に対応して信号
Ｐａを出力する。同様にクランク軸ギア４に設けられた
ギア歯に対応して信号Ｐｂを出力する。尚、このパルス
信号の発生は本実施例のように行うものとは限らない。
例えば図４のようにクランク軸に基準信号発生器を設け
さらに点火信号検出センサを設けることにより図５のＰ
ｄ信号を発生させ、Ｐｄ信号とＰａ信号から図３のＰａ
信号と同様に基準位置を求めることも可能である。信号
Ｐｂは各クランク角度に対応した信号で各パルスの間隔
時間を計測することによりその角度近傍の瞬間回転角速
度を求めることができる。これを信号ＰａおよびＰｄに
対応させることにより、エンジンの回転角度θに対応し
た回転角速度Ｖが求められる。

【００１８】エンジンが正常に回転している場合には、
図６のように回転角速度Ｖはクランク角度θに対して爆
発膨張行程のある部分で加速し、吸気、圧縮行程の部分
で減速するような波形を描く、異常燃焼（失火）が発生
すると図７のように爆発しないために失火を起こした膨
張行程でもさらに減速してしまうような波形となる。発
電機用のエンジンでは定速回転になるようにガバナ等で
制御されているが、失火に対してガバナの応答は遅いた
め回転を回復し始めるにはかなり遅れる。このためにエ
ンジンの回転は一時的に低下したような形で維持され
る。ただこのまま正常な回転の場合との差を取ると、実
際に正常な回転といえども全体的な速度が一定でないた
め、その差が回転変動差として算出されてしまうことが
考えられる。

【００１９】ロ 角速度変動量導出手段１０２ このため、求めた回転角速度Ｖをさらにある区間での移
動平均化（数１）あるいはローパスフィルタを通して、
平均速度Ｖａｖを求める。図８は各正常時及び異常時の
状態の平均速度を示したものである。そしてその平均速
度Ｖａｖから（数２）の計算により角速度変動量Ｆｎを
求める。

【数１】 ここで、ｎ及びｍは平均速度を算出する区間（例えば、
１行程分）を示す。

【数２】 図９は正常時および異常時の状態の場合に求めた角速度
変動量Ｆｎのグラフである。このようにすることによ
り、Ｆｎ（ｘ）はゆっくりとした負荷の変動や回転速度
の違いに依存されず、変化速度の早い失火等のエンジン
の状況に依存した速度となる。この角速度変動量Ｆｎを
用いて、実際の失火データについて算出する。

【００２０】ハ 基準角速度変動量発生手段１０４ まず、あらかじめ正常な回転であることが明らかな状態
で信号を入力し、角速度変動量基準Ｆｓの波形を取得す
る。ここで、負荷により非常に大きく変動量が異なるの
で実際には、所定の負荷毎に基準波形を取得することに
なる。但し、この場合すべての負荷について調べなけれ
ばならないので、実際にはある程度の負荷について調べ
各Ｆｓについて負荷毎に直線補間した値を用いる。例え
ばある負荷Ｌａの場合の関数Ｆｓ（ｘ，Ｌａ）とすると
別の負荷Ｌｂ、関数Ｆｓ（ｘ，Ｌｂ）との間にある負荷
Ｌｎの関数Ｆｓ（ｘ，Ｌｎ）は数３のように計算され
る。

【数３】 この角速度変動量基準Ｆｓは通常の検出中にも更新され
るがこれについては後に述べる。

【００２１】ニ 角速度差導出手段１０５ 以上のようにして求めた角速度変動量基準Ｆｓを用い
て、実際にどのくらい速度が変動しているかを確認する
ためには、計測で求めた角速度変動量Ｆｎと角速度変動
量基準Ｆｓとの間にある解析関数Ｇｎを用いて角速度変
動差Ｇを求める。実施例では、解析関数ＧａとＧｂの２
種類使用する。

【数４】

【数５】 ここで、解析関数Ｇａは単純に基準からの差を求めてい
るが、解析関数Ｇｂは計測値が基準波形より加速状態に
ある場合には値が０となる関数となっている。解析関数
Ｇｂは通常負荷がほとんどかかっていない場合に使用さ
れる関数で、これはエンジンのイナーシャ分と爆発力に
回転が依存し、負荷変動による差がほとんど出ない場
合、負荷変動のゆっくりとしたわずかな変動によって爆
発力の変動よりもこの後で実施される積分値が大きく変
動してしまうため、明らかに回転が基準より下がった場
合にのみ値を出力するようにするためである。

【００２２】ニ 変動差量導出手段１０７ それぞれの解析関数の結果は、負荷に依存する分布関数
Ｋａ（Ｌｎ）とＫｂ（Ｌｎ）によって一つの値に集約さ
れる。

【数６】 このように各負荷によっても変動する量が異なる場合、
複数の最適な関数あるいは負荷を変数としたものを用い
ることにより精度良く失火を検出することが可能である
（図１０参照）。求めたＳ（ｘ，Ｌｎ）は図１１のよう
に燃焼不良または失火を起こした部分のみの値となるよ
うになる。

【００２３】ホ 失火判別手段１０６ 角速度変動量基準Ｆｓについて、この角速度変動差Ｇを
数７より計算し、その行程について積分した結果、角速
度変動差量Ｄａについてある判定値Ｄｔを設け，その回
転に失火があったかどうかについて判別する。

【数７】 ヘ 変動量基準更新手段１０９ さらに、この判別を終えた後、その回転に失火がなけれ
ば基準波形（角速度変動量基準Ｆｓ）をある関数Ｕに従
って更新する。これにより、エンジンの状態変化や経年
変化等によりエンジンの回転角速度変動が変わってしま
うことに追従するようになる。例えば、関数Ｕが次のよ
うな場合

【数８】 次回の角速度変動量基準Ｆｓを求めるためには、

【数９】 となり、正常な間はＫａとＫｂの値に従って徐々に更新
され、異常な回転では更新量が減るようになっている
（図１２参照）。以上の処理を行うことにより、燃焼不
良あるいは失火を判定することができる。

【００２４】ト 失火量判別手段１１１ 必要な失火量を求めるにはそれぞれの回転範囲にわたっ
て積分する必要がある。そこで定められた区間ａ〜ｂま
でについて数１０の求める角速度変動差量Ｄが求められ
る。

【数１０】 ここで、求めるＤ（ｘ，Ｌｎ）については、ある決めら
れた回転範囲ａ〜ｂ（例えば、１行程分）での燃焼不良
あるいは失火による角速度変動差の総量である。よって
１回あたりの失火による角速度変動差量Ｄｍが求まって
いれば、回転範囲ａ〜ｂまでに発生した失火に匹敵する
失速の量Ｍｓは数１１の様に求まる。

【数１１】 この結果、１行程あたりの失火回数である失火量Ｍｎ
は、

【数１２】 となる。なお、Ｍｎが１であれば、１気筒の全失火状態
ということになる。

【００２５】さて、該回転で失火、燃焼不良に相当する
状態が発生したかどうかを確認するには、１行程あたり
の角速度変動差量Ｄａの値を確認する必要がある。この
判別値Ｄｔについては、エンジンが正常に回転している
状態（第１運転状態）において装置の校正作業を行い、
まず、この状態に於ける角速度変動差量Ｄａの値をサン
プリングし、その標準偏差をσとし、確率分布関数を正
規分布とすれば、例えば３σをＤｔとすれば、Ｄｔの値
以上の発生確率は正常な回転でその２％程度とすること
ができる。よって、その角速度変動差量基準値Ｄｔを超
える値が発生した場合にはその行程において失火、燃焼
不良であったと見なすことができる。

【００２６】チ 失火量推定基準値導出手段１１０ また、強制失火によって失火が発生した場合の状態（第
２運転状態）で装置の校正作業を行い、その結果からＤ
ｍを求めることができる（図１３参照）。ここで、単位
失火平均角速度変動差量Ｄｍは、正常運転状態と見なせ
る第１運転状態における前記角速度変動差量Ｄａの平均
値を第１代表値とし、強制失火運転状態と見なせる第２
運転状態における前記角速度変動差量Ｄａの平均値を、
第２代表値として、これら第１代表値と第２代表値との
差として得ることができる。この場合、強制失火は、複
数気筒のエンジンにあって、一個の気筒において失火し
た状態で起こす。さらに、上記の判別手段にあっては、
判定基準失火量に対する角速度変動差量判定基準値Ｄｔ
ｆを、単位失火平均角速度変動差量Ｄｍから求め、計測
される角速度変動差量Ｄａが、前記角速度変動差量判定
基準値Ｄｔｆを越えた場合に、失火情報を発生する構成
とできる。例えば、判定基準失火量がｎ行程中１回の失
火すれば回転範囲ａ〜ｂにおける角速度変動差量判定基
準値Ｄｔｆは数１３の様に求まる。

【００２７】

【数１３】 即ちこのような構成を採用することにより、失火の検
出、失火量（失火頻度）を導出し、指定失火量に到達す
る場合に、警報信号を出力することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、既存のセンサを使用
し、このセンサ出力を所定の信号処理することにより、
エンジンの燃焼不良、失火を判別し、その出現頻度を計
測することができる失火検出装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の失火検出装置の機能ブロック図

【図２】回転角速度、回転角の検出系統を示す図

【図３】検出信号の状態を示す図

【図４】更なる回転角速度、回転角の検出系統を示す図

【図５】更なる検出信号の状態を示す図

【図６】正常運転状態におけるクランク角に対する回転
角速度Ｖの状態を示す図

【図７】異常発生状態におけるクランク角に対する回転
角速度Ｖの状態を示す図

【図８】異常発生状態における回転角速度Ｖと移動平均
速度の状態を示す図

【図９】異常発生状態におけるクランク角に対する角速
度変動量Ｆｎの状態を示す図

【図１０】角速度変動差量Ｄａの導出シーケンスの説明
図

【図１１】異常発生状態におけるクランク角に対する角
速度変動差の状態を示す図

【図１２】角速度変動量基準Ｆｓの更新シーケンスの説
明図

【図１３】正常運転状態及び異常運転状態に於ける角速
度変動差量Ｄａの出現確率分布を示す図

【符号の説明】

１ エンジン（内燃機関） ３ カム軸ギヤ（回転軸） ４ クランク軸ギヤ（回転軸） ５ 基準位置信号発生器 ６ 角速度単位信号発生器 ７ 電力計 １００ 失火検出装置 １０１ 角速度計測手段 １０２ 角速度変動量導出手段 １０３ 負荷状況計測手段 １０４ 基準角速度変動量発生手段 １０５ 角速度差導出手段 １０５ａ 第１導出手段 １０５ｂ 第２導出手段 １０６ 失火判別手段 １０７ 変動差量導出手段 １０８ 異常変動量導出手段 １０９ 変動量基準更新手段 １１０ 失火量推定基準値導出手段 １１１ 失火量判別手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 智広 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 藤田 裕介 兵庫県赤穂市中広1576‐22 (56)参考文献 特開 平７−310586（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−157000（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−241109（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−86955（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−28339（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−222046（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 45/00 368 F02P 17/00 - 17/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の出力軸の回転角速度を、その
   計測各時点の回転角に対応して、波形として計測すると
   ともに、前記計測される回転角速度と、前記回転角速度
   を計測する計測時点以前の一定期間の平均回転角速度と
   の差を角速度変動量Ｆｎとし、正常な回転であることが明らかな状態で、 前記計測各時
   点の出力軸の回転角に対応して、波形として予め求めら
   れている角速度変動量基準Ｆｓと、前記計測各時点で導
   出される前記角速度変動量Ｆｎとに基づいて、角速度変
   動差Ｇを導出するとともに、 導出される前記角速度変動差Ｇに基づいて、所定行程内
   にある角速度変動差量Ｄａを導出するとともに、前記角
   速度変動差量Ｄａに基づいて、内燃機関の失火状態を判
   別する内燃機関の失火検出方法であって、 正常運転状態と見なせる第１運転状態において、前記角
   速度変動差量Ｄａを複数回検出し、前記角速度変動差量
   Ｄａを確率関数とする前記角速度変動差量Ｄａの確率分
   布を第１確率分布として求め、 求められる前記角速度変動差量Ｄａの第１確率分布に基
   づいて、異常燃焼領域を判別するための角速度変動差量
   基準値Ｄｔを設定し、前記角速度変動差量基準値Ｄｔに
   基づいて内燃機関の失火を検出する内燃機関の失火検出
   方法。
2. 【請求項２】 内燃機関の出力軸の回転角速度を、その
   計測各時点の回転角に対応して、波形として計測すると
   ともに、前記計測される回転角速度と、前記回転角速度
   を計測する計測時点以前の一定期間の平均回転角速度と
   の差を角速度変動量Ｆｎとし、正常な回転であることが明らかな状態で、 前記計測各時
   点の出力軸の回転角に対応して、波形として予め求めら
   れている角速度変動量基準Ｆｓと、前記計測各時点で導
   出される前記角速度変動量Ｆｎとに基づいて、角速度変
   動差Ｇを導出するとともに、 導出される前記角速度変動差Ｇに基づいて、所定行程内
   にある角速度変動差量Ｄａを導出するとともに、前記角
   速度変動差量Ｄａに基づいて、内燃機関の失火状態を判
   別する内燃機関の失火検出方法であって、 正常運転状態と見なせる第１運転状態において、前記角
   速度変動差量Ｄａを複数回検出し、前記角速度変動差量
   Ｄａの代表値である第１代表値を求めるとともに、 強制失火運転状態と見なせる第２運転状態において、前
   記角速度変動差量Ｄａを複数回検出し、前記角速度変動
   差量Ｄａの代表値である第２代表値を求め、 前記第１代表値と前記第２代表値との差である単位失火
   平均角速度変動差量Ｄｍと、運転状態にある内燃機関に
   おいて計測される角速度変動差量Ｄａとの関係から、失
   火量を求める内燃機関の失火検出方法。
3. 【請求項３】 判定基準失火量に対する角速度変動差量
   判定基準値Ｄｔｆを、前記単位失火平均角速度変動差量
   Ｄｍから予め求めておき、計測される角速度変動差量Ｄ
   ａが、前記角速度変動差量判定基準値Ｄｔｆを越えた場
   合に、失火情報を発生する請求項２記載の内燃機関の失
   火検出方法。
4. 【請求項４】 内燃機関の出力軸の回転角速度を、その
   計測各時点の回転角に対応して、波形として計測すると
   ともに、前記計測される回転角速度と、前記回転角速度
   を計測する計測時点以前の一定期間の平均回転角速度と
   の差を角速度変動量Ｆｎとして導出する角速度変動量導
   出手段と、 前記角速度変動量導出手段により、正常な回転であるこ
   とが明らかな状態で、前記計測各時点の出力軸の回転角
   に対応して、波形として予め求められている角速度変動
   量基準Ｆｓと、前記計測各時点で導出される前記角速度
   変動量Ｆｎとに基づいて、角速度変動差Ｇを導出する角
   速度差導出手段と、 前記角速度差導出手段により導出される前記角速度変動
   差Ｇに基づいて、所定行程内にある角速度変動差量Ｄａ
   を導出するとともに、前記角速度変動差量Ｄａに基づい
   て、内燃機関の失火状態を判別する失火判別手段を備え
   た内燃機関の失火検出装置であって、 正常運転状態と見なせる第１運転状態において、前記角
   速度変動差量Ｄａを確率関数とする前記角速度変動差量
   Ｄａの確率分布を求め、 求められる前記角速度変動差量Ｄａの確率分布に基づい
   て、異常燃焼領域を判別するための角速度変動差量基準
   値Ｄｔを設定するとともに、 失火判別手段が前記角速度変動差量基準値Ｄｔに基づい
   て内燃機関の失火を検出する内燃機関の失火検出装置。
5. 【請求項５】 内燃機関の出力軸の回転角速度を、その
   計測各時点の回転角に対応して、波形として計測すると
   ともに、前記計測される回転角速度と、前記回転角速度
   を計測する計測時点以前の一定期間の平均回転角速度と
   の差を角速度変動量Ｆｎとして導出する角速度変動量導
   出手段と、 前記角速度変動量導出手段により、正常な回転であるこ
   とが明らかな状態で、前記計測各時点の出力軸の回転角
   に対応して、波形として予め求められている角速度変動
   量基準Ｆｓと、前記計測各時点で導出される前記角速度
   変動量Ｆｎとに基づいて、角速度変動差Ｇを導出する角
   速度差導出手段と、 前記角速度差導出手段により導出される前記角速度変動
   差Ｇに基づいて、所定行程内にある角速度変動差量Ｄａ
   を導出するとともに、前記角速度変動差量Ｄａに基づい
   て、内燃機関の失火状態を判別する失火判別手段を備え
   た内燃機関の失火検出装置であって、 正常運転状態と見なせる第１運転状態における前記角速
   度変動差量Ｄａの代表値を第１代表値と、 強制失火運転状態と見なせる第２運転状態における前記
   角速度変動差量Ｄａの代表値を、第２代表値として、 前記第１代表値と前記第２代表値との差である単位失火
   平均角速度変動差量Ｄｍと、運転状態にある内燃機関に
   おいて計測される角速度変動差量Ｄａとの関係から、失
   火量を求める失火量判別手段を備えた内燃機関の失火検
   出装置。
6. 【請求項６】 判定基準失火量に対する角速度変動差量
   判定基準値Ｄｔｆを、前記単位失火平均角速度変動差量
   Ｄｍから求め、計測される角速度変動差量Ｄａが、前記
   角速度変動差量判定基準値Ｄｔｆを越えた場合に、失火
   情報を発生する請求項５記載の内燃機関の失火検出装
   置。