JP3355959B2 - 内燃機関の安定度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の発生
トルクを気筒毎に検出し、内燃機関の安定度を判定なら
びに制御する内燃機関の安定度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の各気筒の燃焼状態をほぼ均一
に制御することで、アイドル時における内燃機関の安定
度を高めるようにした内燃機関の制御装置が、例えば特
開平２−６４２５２号公報において開示されている。こ
れは、クランク軸に配設されたクランク角センサの出力
に基づいて、クランク軸の予め定められた所定角度幅の
回転に要する経過時間を計測し、その差を計算すること
で、内燃機関の２行程の間に起きた発生トルク差に比例
する回転変動の変化量すなわち角加速度を求め、気筒相
互間の角加速度の差がゼロとなるように各気筒の基本点
火時期または基本噴射量を補正することで、全気筒の燃
焼状態をほぼ均一に維持するようにしている。

【０００３】ここで上記クランク角センサは、一般に、
クランク軸に固定されたシグナルプレートと、このシグ
ナルプレート周縁部の周方向の移動を検出するコイルや
フォトダイオード等からなるセンサ部と、から構成され
ており、単位クランク角度毎にパルスを出力するように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の安定度検出装置にあっては、角加
速度の計算の基礎となるクランク角センサの位置検出精
度、特に、クランク軸に固定されたシグナルプレートの
加工精度が考慮されておらず、この加工誤差に基づいて
気筒間で角加速度の検出値にばらつきが生じるので、こ
れを揃えるように点火時期や燃料噴射量を制御しても、
シグナルプレートの気筒毎の加工誤差の影響が必ず残存
し、安定度を高めることができない。例えば膨張行程中
に設定された所定クランク角度幅の角速度測定期間は、
シグナルプレートの外周部のある部分がセンサ部近傍を
通過することにより検出されるのであるが、例えば、直
列４気筒内燃機関を例にとると、＃１気筒と＃４気筒で
は、シグナルプレートの同一の部分がセンサ部近傍を通
過することになる。そのため、＃１気筒と＃４気筒の間
では、シグナルプレートの加工誤差に起因する角加速度
検出値のばらつきは生じない。これに対し、＃２気筒お
よび＃３気筒では、＃１，＃４気筒の角速度測定期間と
１８０°ＣＡ（クランク角）異なる部分がセンサ部近傍
を通過することで、その角度の検出がなされる。従っ
て、シグナルプレートにおける２つの部分の相互の加工
精度が低いと、＃１，＃４気筒と＃２，＃３気筒との間
で角加速度検出値のばらつきが生じる。そのため、この
角加速度が全気筒に亙って均一に揃うように点火時期や
燃料噴射量の補正を行うと、クランク角センサの加工精
度が十分でない場合には、逆に、その角加速度検出値の
誤差分だけ安定度を悪化させてしまう、という問題があ
る。

【０００５】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、クランク角センサの加工精度の
ばらつきに影響されずに、高精度に内燃機関の安定度を
検出することが可能な内燃機関の安定度検出装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る内燃機関の安定度検出装置は、図１
に示すように、各気筒の所定の行程位置に対応するクラ
ンク軸の基準位置信号を出力するクランク軸基準位置検
出手段１と、クランク軸の単位クランク角度に対応する
信号を出力するクランク軸角度検出手段２と、上記クラ
ンク軸角度検出手段２の出力に基づいて、所定のクラン
ク角度間での経過時間を各気筒毎に計測する経過時間計
測手段３と、この各気筒の経過時間に基づいて内燃機関
の安定度を検出する安定度検出手段４と、を備えてなる
内燃機関の安定度検出装置において、上記クランク軸角
度検出手段２は、クランク軸と一体に回転する回転体２
ａと、該回転体２ａの周方向の運動に伴って上記単位ク
ランク角度対応信号を出力する複数のセンサ部２ｂ，２
ｃ…とを有するとともに、上記センサ部２ｂ，２ｃ…
が、各気筒の上死点のクランク角度位相差と等しい角度
間隔で配設されており、かつクランク軸の上記角度間隔
毎の回転に同期して、複数のセンサ部２ｂ，２ｃ…が順
次選択され、その選択されたセンサ部２ｂ，２ｃ…の出
力信号が上記単位クランク角度対応信号として用いられ
ることを特徴としている。

【０００７】例えば直列４気筒機関であれば、２個のセ
ンサ部２ｂ，２ｃが１８０°ＣＡ間隔で配設され、直列
６気筒機関であれば、３個のセンサ部２ｂ，２ｃ…が１
２０°ＣＡ間隔で配設される。

【０００８】経過時間の計測の対象となる所定クランク
角度間が例えば膨張行程に対応して設定されているとす
ると、ある気筒の膨張行程の所定クランク角度間の変化
が１つのセンサ部２ａによって検出される。これに基づ
いて、所定クランク角度間の経過時間が計測される。そ
して、次の気筒における膨張行程の所定クランク角度間
の変化は、次のセンサ部２ｂによって検出され、これに
基づいて、同様に、所定クランク角度間の経過時間が計
測される。例えば直列４気筒機関であれば、各気筒の膨
張行程は１８０°ＣＡづつの位相差でもって順次現れ
る。また直列６気筒機関であれば、各気筒の膨張行程は
１２０°ＣＡづつの位相差でもって順次現れる。

【０００９】従って、その位相差と等しい角度間隔で配
設された複数のセンサ部２ｂ，２ｃ…を、クランク軸の
回転とともに順次切り換えることにより、各センサ部２
ｂ，２ｃ…は、回転体２ａの同一部分を検出することに
なる。例えば、回転体２ａの外周縁に歯やスリットを形
成したものでは、常に同一の歯やスリットが各気筒の膨
張行程の所定クランク角度間の検出に用いられることに
なり、これらの歯やスリットの加工誤差が、気筒毎の経
過時間の計測に影響を与えることはない。つまり、気筒
間で誤差を生じることがない。

【００１０】上記複数のセンサ部２ｂ，２ｃ…の出力信
号の切換は、例えば請求項３のように、上記クランク軸
基準位置検出手段１による基準位置信号に基づいて行わ
れる。

【００１１】また請求項２の発明においては、上記経過
時間計測手段３は、一つの基準位置信号から次の基準位
置信号までの間において予め設定された２箇所の検出角
度毎に、それぞれ所定のクランク角度間での経過時間を
計測するものであり、上記安定度検出手段４は、２つの
経過時間と２箇所の検出角度間のサンプリング時間とを
用いて、気筒毎に角加速度を演算するものとなってい
る。

【００１２】つまり、各気筒の膨張行程等において２箇
所で角速度がそれぞれ検出され、かつその２箇所の間の
サンプリング時間を用いて、角加速度が求められる。こ
の各気筒の角加速度は、行程毎の発生トルク差に比例す
るので、これによって機関の安定度が検出される。特
に、同一の膨張行程内の２箇所において角速度を検出す
るようにすれば、角加速度変化に他の気筒の影響が及ぶ
ことが少なくなり、各気筒の発生トルクを正しく反映し
たものとなる。

【００１３】また請求項４の発明においては、上記安定
度検出手段４は、気筒毎に角加速度を求めるとともに、
燃焼サイクル毎に求められた気筒別角加速度のデータと
その平均値とから、角加速度の分散値を気筒別に演算す
るものとなっている。

【００１４】すなわち、各気筒毎に、かつ各行程毎に分
散値が得られるが、この分散値は、発生トルクのばらつ
き度合いを示し、ひいては機関の安定度を示すものとな
る。

【００１５】また請求項５の発明においては、安定度検
出手段４により求められた気筒別角加速度の平均値と全
気筒の角加速度平均値との偏差に基づいて当該気筒の噴
射量もしくは点火時期の補正を行う補正手段を備えてい
る。つまり、全気筒角速度平均値に比較して気筒別平均
値が大きいときには、当該気筒の点火時期を遅角側に補
正し、あるいは燃料噴射量を減量するように補正する。
逆に、全気筒角速度平均値に比較して気筒別平均値が小
さいときには、当該気筒の点火時期を進角側に補正し、
あるいは燃料噴射量を増量するように補正する。これに
より、各気筒の燃焼状態が揃うように制御され、安定度
が向上する。

【００１６】また請求項６のように、上記分散値に基づ
いて当該気筒の噴射量もしくは点火時期の補正を行う補
正手段を設けるようにしてもよい。

【００１７】さらに請求項７に係る内燃機関の安定度検
出装置は、安定度検出手段４により燃焼サイクル毎に求
められた気筒別角加速度を、失火に相当する失火サイク
ル判定しきい値と比較する失火サイクル判定手段と、所
定のサイクル数毎に、上記気筒別角加速度が上記失火サ
イクル判定しきい値よりも小さい失火サイクル数の割合
を求める失火率計算手段と、求められた失火率が所定の
故障判定しきい値を越えた場合に故障警報を発する警報
手段と、をさらに備えている。

【００１８】ある気筒で失火が発生すると、発生トルク
差に比例する角加速度は小さな値もしくは負の値とな
り、これが所定のしきい値より小さい場合には、失火と
判定される。そして、この失火サイクルの割合が所定の
故障判定しきい値を越えた場合には、何らかの異常であ
ると判断して、故障警報が発せられる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の安定度検出装置においては、角速度検
出の基礎となる所定クランク角度の検出が、各気筒で、
クランク軸角度検出手段の回転体の同一の部分を利用し
て行われるため、回転体における信号発生用の歯やスリ
ット等の加工精度に全く影響を受けることがなくなり、
高精度に安定度を検出することができる。

【００２０】特に、請求項２によれば、他の気筒の影響
を受けずに各気筒の発生トルクを正確に把握でき、安定
度を一層高精度に検出できる。

【００２１】また請求項５および請求項６によれば、全
気筒の燃焼状態を揃えてアイドル時の安定性を大幅に向
上させることができる。

【００２２】さらに請求項７によれば、失火の検出を高
精度に行うことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２４】図２〜図５は、本発明に係る内燃機関の安
定度検出装置の一実施例を示す。本実施例は、本発明を
直列４気筒の４サイクル火花点火式内燃機関に適用した
ものである。

【００２５】図２は、安定度検出装置を含む内燃機関の
制御装置全体の構成を示すブロック図である。

【００２６】図２において、１１はクランク角センサで
あり、このクランク角センサ１１は、爆発間隔（１８０
°ＣＡ）毎に各気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）前の所定位
置、例えば、ＢＴＤＣ１１０°ＣＡでＨレベルのパルス
となる基準信号ＲＥＦを出力するクランク軸基準位置検
出手段となるＲＥＦセンサ１２と、クランク軸の単位角
度毎にＨレベルのパルスとなる単位信号ＰＯＳを出力す
るＰＯＳセンサ１３とからなり、それぞれの出力信号が
エンジン制御ユニット１４に入力される。上記ＲＥＦセ
ンサ１２は、クランク軸に固定された第１シグナルプレ
ート１２ａと、このシグナルプレート１２ａの１８０°
毎に設けた突起を検出するコイルからなるセンサ部１２
ｂとから構成されている。また、ＰＯＳセンサ１３は、
クランク軸に固定された第２シグナルプレート１３ａ
と、このシグナルプレート１３ａに所定角度間隔で形成
された突起を検出するコイルからなる第１，第２センサ
部１３ｂ，１３ｃとから構成されている。ここで、上記
第１，第２センサ部１３ｂ，１３ｃは、互いに１８０°
離れた位置に配設されている。なお、第２シグナルプレ
ート１３ａに、図示例では３０°毎に突起が形成されて
いるが、さらに細かな角度間隔で多数の突起を設けるこ
とができることは勿論である。

【００２７】１５は、内燃機関の吸入空気量を計測する
エアフローメータ、１６は内燃機関の冷却水温を計測す
る水温センサ、１７はスロットル開度を検出するスロッ
トル開度センサであり、これらによって内燃機関の運転
状態が検出される。これらのセンサ類の出力はエンジン
制御ユニット１４に入力されている。

【００２８】エンジン制御ユニット１４は、これらの機
関運転状態の情報に基づき、要求噴射量および要求点火
時期を決定するとともに、後述する処理を行うもので、
ＣＰＵ１８、ＲＯＭ１９、ＲＡＭ２０、カウンタ２１お
よびＩ／Ｏポート２２により構成される。ＣＰＵ１８は
ＲＯＭ１９に書き込まれているプログラムに従ってＩ／
Ｏポート２２より必要とする外部データを取り込んだ
り、またＲＡＭ２０との間でデータの授受を行ったりし
ながら安定度検出に必要な処理値等を演算処理し、必要
に応じて処理したデータをＩ／Ｏポート２２へ出力す
る。ＲＯＭ１９はＣＰＵ１８を制御するプログラムを格
納しており、さらに演算に使用するデータをマップ等の
形で記憶している。Ｉ／Ｏポート２２にはセンサ群から
の信号やカウンタ２１からの情報が入力され、またＩ／
Ｏポート２２からは燃料噴射信号あるいは点火信号が燃
料噴射弁２３ａ〜２３ｄもしくは点火ユニット２４に出
力される。燃料噴射弁２３ａ〜２３ｄは入力パルス幅に
応じた燃料を内燃機関の吸気ポートに供給し、また、点
火ユニット２４はパルス入力に応じたタイミングで点火
プラグ２５ａ〜２５ｄをスパークさせることで筒内の混
合気に着火させる。

【００２９】次に作用を説明する。最初に本発明の基本
原理について説明する。

【００３０】クランク軸の角加速度Δωは、以下の式で
表すことができる。

【００３１】 Δω∝（ＴＰｉ−Ｔｆ−Ｔｄ）／Ｉｐ …（１） ここで、ＴＰｉは気筒別発生トルク、Ｔｆは摩擦損失、
Ｔｄは駆動トルク、Ｉｐは車両および機関の慣性力であ
る。

【００３２】従って、定常走行時やアイドリング状態等
のように、摩擦損失トルクＴｆおよび駆動トルクＴｄが
一定となる条件であれば、気筒毎に角加速度Δωを計測
することで、間接的に気筒毎の発生トルクを検出するこ
とが可能である。

【００３３】角加速度Δωの検出は、各気筒の膨張行程
に設定された所定の区間θ１〜θ２°ＣＡ、およびθ３
〜θ４°ＣＡ間において、それぞれ経過時間Ｔ１ｉおよ
びＴ２ｉを計測し、かつθ１からθ３まで、あるいはθ
２からθ４までのサンプリング時間Ｔｄｔを用いて、２
つの区間の角速度差を微分することにより、行われる。
なお、回転数が一定であれば、サンプリング時間Ｔｄｔ
を一定値とみなして、２つの経過時間Ｔ１ｉおよびＴ２
ｉの差により角加速度Δωを表すこともできる。

【００３４】上記の区間θ１〜θ２°ＣＡおよびθ３〜
θ４°ＣＡは、クランク角センサ１の一部をなすＰＯＳ
センサ１３によって検出されるが、この検出に際して
は、第１，第２センサ部１３ｂ，１３ｃが、クランク軸
の１８０°ＣＡ毎に切り換えられて用いられる。具体的
には、ＲＥＦセンサ１２から１８０°ＣＡ毎に基準信号
ＲＥＦが出力される度に、第１センサ部１３ｂの出力信
号と第２センサ部１３ｃの出力信号とが、交互に切り換
えられる。なお、ＲＥＦセンサ１２とＰＯＳセンサ１３
との位相関係によっては、基準信号ＲＥＦから一定クラ
ンク角度だけ遅れた時点で切り換えを行うようにしても
よい。

【００３５】直列４気筒内燃機関においては、＃１，＃
４気筒の膨張行程と＃２，＃３気筒の膨張行程とが、１
８０°ＣＡの位相差を有しているが、これに対応して、
上記第１，第２センサ部１３ｂ，１３ｃは、互いに１８
０°離れた位置に配設されている。従って、クランク軸
が１８０°ＣＡ回転する度に第１，第２センサ部１３
ｂ，１３ｃの切換を行うと、例えば、＃１，＃４気筒の
膨張行程が第１センサ部１３ｂにより検出されるとする
と、＃２，＃３気筒の膨張行程が第２センサ部１３ｃに
よって検出される関係となり、かつ、それぞれ、シグナ
ルプレート１３ａの同一の突起を検出するようになる。

【００３６】具体的には、点火順序が＃１→＃３→＃４
→＃２である場合に、例えば、図２に示すように、突起
３１，３２が第１センサ部１３ｂを通過することによっ
て＃１気筒の膨張行程中の上述したθ１〜θ２°ＣＡが
検出されるとすると、次の＃３気筒の膨張行程中のθ１
〜θ２°ＣＡは、同一の突起３１，３２が第２センサ部
１３ｃを通過することによって検出される。さらに、＃
４気筒のθ１〜θ２°ＣＡの検出の際には再び第１セン
サ部１３ｂに切り換えられ、また＃２気筒のθ１〜θ２
°ＣＡの検出の際には再び第２センサ部１３ｃに切り換
えられる。そのため、全ての気筒において、θ１〜θ２
°ＣＡの検出は、突起３１，３２によってなされること
になる。従って、仮に突起３１，３２の加工精度が低く
ても、各気筒間では、区間θ１〜θ２°ＣＡにおける経
過時間に差が生じることがない。つまり、突起の加工誤
差による角加速度誤差が発生する余地がない。従って、
各気筒の角加速度Δωを高精度に検出でき、高精度な安
定度検出が可能である。

【００３７】なお、ＰＯＳセンサ１３の基本的な機能で
ある機関回転数の検出や点火時期制御等に際しては、第
１，第２センサ部１３ｂ，１３ｃのいずれか一方の信号
を固定的に用いるようにしてもよく、あるいは上記のよ
うに適宜に切り換えて用いてもよい。また、万一、第
１，第２センサ部１３ｂ，１３ｃの一方が断線あるいは
短絡したような場合には、他方の信号によって点火時期
制御等の基本的な制御を継続することができる。

【００３８】次に、この実施例の具体的な作用を、図３
〜図５のフローチャートに基づいて説明する。

【００３９】図３は、燃焼行程中の角加速度変動を検出
するためのプログラムを示すフローチャートである。こ
のフローチャートに示すルーチンは、単位クランク角
（例えば１°ＣＡ毎に分周して生成したＰＯＳ信号）毎
に呼び出され、時間計測を必要に応じて行う。まず、Ｓ
１００でクランク基準位置（ＲＥＦ信号）からの経過角
度ＰＯＳＮと第１角速度計測区間の開始角ＯＭＧＳ１と
の比較を行い、ＰＯＳＮがＯＭＧＳ１未満であった場合
はＳ１０６で区間所要時間計測タイマＴＭＰＯＳをクリ
アするとともに、Ｓ１１０で経過角度カウンタＰＯＳＮ
をインクリメントして、このサブルーチンを終了する。
尚、ＴＭＰＯＳは、制御ユニット１４に内蔵されたフリ
ーランニングタイマであり、内容をクリアしないかぎり
内蔵クロックに同期してカウントアップされる。また、
このタイマＴＭＰＯＳのインクリメント開始トリガは、
制御ユニット１４に内蔵されているフリップフロップ回
路によって選択された第１センサ部１３ｂもしくは第２
センサ部１３ｃによるＰＯＳ信号である。

【００４０】一方、Ｓ１００でＰＯＳＮ＞ＯＭＧＳ１の
ときは、次にＳ１０１でＰＯＳＮと第１角速度計測区間
の終了角ＯＭＧＥ１を比較し、ＰＯＳＮがＯＭＧＥ１と
等しければ、Ｓ１０２で、タイマＴＭＰＯＳの値を、第
１経過時間計測値Ｔ１ｉにロードするとともに、サンプ
リング時間計測タイマＴＭＤＴを「０」にクリアする。

【００４１】一方、Ｓ１００でＰＯＳＮ≠ＯＭＧＳ１の
ときは、Ｓ１０３へ進み、カウンタＰＯＳＮと第２角速
度計測区間の開始角ＯＭＧＳ２を比較する。ＰＯＳＮが
ＯＭＧＳ２以下であった場合はＳ１０６でＴＭＰＯＳを
クリアするとともに、Ｓ１１０でＰＯＳＮをインクリメ
ントしてサブルーチンを終了する。つまりＰＯＳＮが第
２角速度計測区間の開始角ＯＭＧＳ２に至るまで、ここ
で計測待ちの状態となる。Ｓ１０３でＰＯＳＮ＞ＯＭＧ
Ｓ２であった場合は、Ｓ１０４でＰＯＳＮと第２角速度
計測区間の終了角ＯＭＧＥ２とを比較する。

【００４２】Ｓ１０４でＰＯＳＮがＯＭＧＥ２と等しけ
れば、Ｓ１０５でタイマＴＭＰＯＳの内容を第２時間計
測値Ｔ２ｉに、タイマＴＭＤＴの内容をサンプリング時
間計測値Ｔｄｔにロードする。一方、Ｓ１０４でＰＯＳ
Ｎ≠ＯＭＧＥ２の場合、つまりＯＭＧＥ２に達する前あ
るいはＳ１０５の処理の後は、次のＳ１０７のＲＥＦ信
号レベルの読み込みに移る。Ｓ１０７においては、ＲＥ
Ｆ信号のレベルを読み込み、Ｓ１０８で信号レベルの判
定を行う。信号レベルが「Ｌ」レベルのときはＳ１１０
でＰＯＳＮをインクリメントし、サブルーチンを終了す
る。

【００４３】一方、Ｓ１０８でＲＥＦ信号レベルが
「Ｈ」であれば、当該気筒の燃焼行程が終了したと判断
して、Ｓ１０９でＰＯＳＮをクリアするとともに、ＰＯ
Ｓセンサの切換つまり前述した第１センサ部１３ｂと第
２センサ部１３ｃとの切換を行う。さらに、Ｓ１１２に
おいて、その行程での角加速度Δωを次の（２）式によ
って計算し、これを各気筒の平均有効圧力Ｐｉに比例す
る気筒別Ｐｉパラメータ（簡易平均有効圧力）Ｐｉｎと
する。

【００４４】 Ｐｉｎ＝Ｋ（１／Ｔ２ｉ−１／Ｔ１ｉ）／Ｔｄｔ …（２） 但し、Ｋは定数である。

【００４５】尚、「ｎ」は後述するように計算の対象と
している気筒を示すものであり、ｎ＝１〜４であるが、
この数字は、必ずしも気筒番号とは一致しない。

【００４６】以上の処理により、１行程中での２カ所の
周期時間つまり第１経過時間計測値Ｔ１ｉと第２経過時
間計測値Ｔ２ｉとが求められ、かつ角加速度Δωが逐次
算出されるが、回転数が一定であれば、２つの周期の周
期差を演算し、これを角加速度に比例するパラメータと
して用いることもできる。これによれば、角加速度を演
算するよりも演算負荷が軽くなる。

【００４７】次に、図４は、基本点火時期および基本燃
料噴射量を計算するサブルーチンを示している。このサ
ブルーチンは、一定時間（例えば１０ｍｍｓｅｃ）毎に
実行されるものであって、まずＳ２００で機関回転数Ｎ
ｅと吸入空気量Ｑａを読み込み、Ｓ２０１において、基
本燃料噴射量Ｔｐを、Ｔｐ＝ｋ×Ｑａ／Ｎｅとして計算
する。但し、ｋは定数である。そして、Ｓ２０２では、
機関回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａとから、例えばマップ
を参照して基本点火時期ＭＡＤＶを設定する。この基本
燃料噴射量Ｔｐおよび基本点火時期ＭＡＤＶは、機関回
転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａの変化に応答できる速度で演
算すればよいので、時間同期で演算処理することにより
ＣＰＵ１８の演算負荷が軽減する。実際に気筒別に噴射
量および点火時期を制御する処理は、さらに後述のサブ
ルーチンで行われる。

【００４８】図５は、気筒毎に安定度の補正制御を行う
サブルーチンを示しており、これは、クランク基準位置
信号（ＲＥＦ信号）に同期して実行される。まず、Ｓ３
００で、先のＳ１１２でそれぞれ求められた各気筒毎の
簡易平均有効圧力Ｐｉｎを読み込む。この簡易平均有効
圧力Ｐｉｎは、気筒別かつサンプリング順に順次バッフ
ァメモリに記憶されていく。次に、Ｓ３０１において、
この簡易平均有効圧力Ｐｉｎの値を用いて、気筒別平均
値ＡＶＰｉｎと全気筒平均値ＡＡＶＰｉを、それぞれ加
重平均にて求める。具体的には、次の（３）式および
（４）式による。

【００４９】 ＡＶＰｉｎ＝Ａ×ＡＶＰｉｎ＋（１−Ａ）×Ｐｉｎ …（３） ＡＡＶＰｉ＝Ｂ×ＡＡＶＰｉ＋（１−Ｂ）×Ｐｉｎ …（４） なお、加重平均係数ＡおよびＢは、いずれも１未満の最
適値に予め設定されている。また、このような移動平均
によらずに、バッファメモリの内容の総和を求め、サン
プリング数で除して求めることも勿論可能である。

【００５０】次に、Ｓ３０２では、演算の対象とした気
筒が＃２気筒であるか否か、換言すれば、現在のＲＥＦ
信号が＃１気筒の燃焼行程にあたる基準信号であるか否
かを判定する。上述したＰｉ検出サブルーチンでは、Ｒ
ＥＦ信号を基準に簡易平均有効圧力Ｐｉｎを演算してい
るので、＃１気筒燃焼行程では＃２気筒の燃焼圧力Ｐｉ
が検出された時点であり、＃１気筒をサンプリング開始
気筒とすると、全気筒分の簡易平均有効圧力Ｐｉｎが求
められている。Ｓ３０２でＹＥＳの場合は、Ｓ３０３へ
進み、ＮＯの場合は、後述するＳ３２０を経て、このサ
ブルーチンを終了する。Ｓ３０３では、サンプリング数
カウンタＲＥＦＣＮＴと所定のフィードバック周期ＲＥ
ＦＳＬとを比較し、ＲＥＦＣＮＴ≧ＲＥＦＳＬであった
場合にはＳ３０４以降へ進む。ＲＥＦＣＮＴ＜ＲＥＦＳ
Ｌの場合は、Ｓ３０５へ進み、サンプリング数カウンタ
ＲＥＦＣＮＴをインクリメントしてＳ３２０へ進む。

【００５１】Ｓ３０４では、サンプリング数カウンタＲ
ＥＦＣＮＴを初期化のためゼロクリアし、次のＳ３０６
で（５）式により簡易平均有効圧力Ｐｉｎから気筒別分
散値ＳＰｉｎを計算する。なお、上記のＳ３０２および
Ｓ３０３により、＃１気筒から＃４気筒までの簡易平均
有効圧力Ｐｉｎが所定数サンプリングされた上に、それ
らが平均化された気筒別平均値ＡＶＰｉｎと全気筒平均
値ＡＡＶＰｉが求められた段階で、このＳ３０６へ進む
ことになる。

【００５２】 ＳＰｉｎ＝｛（Ｐｉｎ１−ＡＶＰｉｎ）＋（Ｐｉｎ２−ＡＶＰｉｎ）＋…＋ （Ｐｉｎｍ−ＡＶＰｉｎ）｝／（ＲＥＦＳＬ−１） …（５） この計算に必要なＰｉｎｍのサンプリング系列は前述し
たようにサンプリング順にバッファメモリに記憶され蓄
えられている。次に、Ｓ３０７で、計算気筒カウンタｎ
に１を設定する。

【００５３】Ｓ３０８では、気筒別平均値ＡＶＰｉｎが
全気筒平均値ＡＡＶＰｉに制御不感帯ＣＳＬを加えた上
限値を越えているか否か判定する。ここでＡＶＰｉｎ＞
ＡＡＶＰｉ＋ＣＳＬであった場合は、Ｓ３１０へ進む。
またＡＶＰｉｎ≦ＡＡＶＰｉ＋ＣＳＬであった場合は、
Ｓ３０９へ進み、気筒別平均値ＡＶＰｉｎが全気筒平均
値ＡＡＶＰｉから制御不感帯ＣＳＬを引いた下限値より
小さいか否かを判定する。ＡＶＰｉｎ≧ＡＡＶＰｉ＋Ｃ
ＳＬであった場合には、噴射量補正値Ｋｗを修正するこ
となくＳ３１２へ進む。Ｓ３１０では、気筒別基本噴射
量補正値Ｋｗｎに噴射量補正値修正ゲインＤＫｗを加え
て新たなＫｗｎとし、Ｓ３１１では、気筒別基本噴射量
補正値Ｋｗｎから噴射量補正値修正ゲインＤＫｗを減じ
て新たなＫｗｎとし、それぞれＳ３１２へ進む。ここ
で、噴射量補正値修正ゲインＤＫｗは、予め実験等によ
り求められた定数である。

【００５４】Ｓ３１２では、気筒別噴射量Ｔｉｎを、次
の（６）式により求める。

【００５５】 Ｔｉｎ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗｎ）＋Ｔｓ …（６） 次に、Ｓ３１３では、上述した気筒別分散値ＳＰｉｎと
安定性判定しきい値Ｃｏとを比較する。ＳＰｉｎ＞Ｃｏ
である場合には、Ｓ３１４へ進んで、気筒別点火時期補
正値ＩＡＤＶｎに点火時期補正係数修正ゲインＤＡＤＶ
を加算し、Ｓ３１６へ進む。ＳＰｉｎ≦Ｃｏである場合
には、Ｓ３１５へ進み、逆に、気筒別点火時期補正値Ｉ
ＡＤＶｎから点火時期補正係数修正ゲインＤＡＤＶを減
じて、同じくＳ３１６へ進む。ここで、点火時期補正係
数修正ゲインＤＡＤＶは、予め実験等により求められた
定数である。Ｓ３１６では、最終的な気筒別点火時期Ａ
ＤＶｎを、次の（７）式により求める。

【００５６】 ＡＤＶｎ＝ＭＡＤＶ＋ＩＡＤＶｎ …（７） Ｓ３１７では、計算気筒カウンタｎが「４」に達したか
を判定しており、４未満であれば、Ｓ３１８で該カウン
タをインクリメントした後に、Ｓ３０８へ戻り、次の気
筒について噴射量および点火時期の演算を行う。

【００５７】Ｓ３１７で計算気筒カウンタｎが「４」に
達していれば、全気筒について補正計算が完了している
ので、Ｓ３１９でＰｉｎｍのバッファメモリを全てクリ
アする。そして、最後に、Ｓ３２０で、現在の気筒を判
別し、これまでの処理で求められた当該気筒の気筒別噴
射量Ｔｉｎと気筒別点火時期ＡＤＶｎを、それぞれエン
ジン制御ユニット１４に内蔵されているＩ／Ｏポート２
２のカウンタにセットして本サブルーチンを終了する。
このように、気筒別噴射量Ｔｉｎおよび気筒別点火時期
ＡＤＶｎを補正することにより、当該気筒の発生トルク
が段階的に増加もしくは低下し、気筒間のばらつきが小
さくなる。

【００５８】なお、この図５の実施例においては、各気
筒の角加速度の平均値に基づく安定度の制御を燃料噴射
量の補正により実行し、かつ気筒別の分散値に基づく安
定度の制御を点火時期の補正により実行しているが、各
気筒の角加速度平均値に基づいて点火時期を補正し、あ
るいは、気筒別分散値に基づいて燃料噴射量を補正する
ようにしても、同様の効果が得られる。

【００５９】次に、図６は、この発明を失火の自己診断
に応用した第２実施例のフローチャートを示す。なお、
角加速度（Ｐｉｎ）の検出サブルーチンは、前述した図
３と同様である。

【００６０】図６に示したサブルーチンは、クランク基
準位置信号（ＲＥＦ信号）に同期して実行される。ま
ず、Ｓ４００において、図３のサブルーチンにより求め
られた気筒別の簡易平均有効圧力Ｐｉｎを失火サイクル
判定しきい値ＭＩＳＳＬと比較し、Ｐｉｎ＜ＭＩＳＳＬ
であった場合は、当該燃焼サイクルが失火サイクルであ
ったと判定し、Ｓ４０２で失火サイクル数カウンタＭＩ
ＳＣＮＴをインクリメントした後に、Ｓ４０３へ進む。
Ｐｉｎ≧ＭＩＳＳＬであった場合は、当該燃焼サイクル
が失火サイクルではないと判定し、Ｓ４０３へ進む。

【００６１】Ｓ４０３では、経過サイクル数カウンタＲ
ＥＦＣＮＴ２と所定の失火サイクル判定周期ＲＥＦＳＬ
２とを比較する。ＲＥＦＳＬ２は実験等によって予め定
められた定数である。Ｓ４０３で、ＲＥＦＣＮＴ２＜Ｒ
ＥＦＳＬ２であった場合は、Ｓ４０５へ進んで、経過サ
イクル数カウンタＲＥＦＣＮＴ２をインクリメントし、
本サブルーチンを終了する。一方、Ｓ４０３で、ＲＥＦ
ＣＮＴ２≧ＲＥＦＳＬ２であった場合は、Ｓ４０４で経
過サイクル数カウンタＲＥＦＣＮＴ２をクリアするとと
もに、次の（８）式により失火率ＭＩＳＲＴを計算す
る。

【００６２】 ＭＩＳＲＴ＝（ＭＩＳＣＮＴ／ＲＥＦＳＬ２）×１００ …（８） 次に、Ｓ４０７で、この失火率ＭＩＳＲＴを所定の故障
判定しきい値ＷＲＮＳＬと比較し、ＭＩＳＲＴ＞ＷＲＮ
ＳＬであった場合には、Ｓ４０８へ進んで故障警報を出
力する。そして、最後にＳ４１０で失火サイクル数カウ
ンタＭＩＳＣＮＴを初期化して本サブルーチンを終了す
る。一方、Ｓ４０７で、ＭＩＳＲＴ≦ＷＲＮＳＬであっ
た場合には、Ｓ４０９で故障警報を解除し、本サブルー
チンを終了する。

【００６３】このように、この実施例によれば、気筒別
に検出した角加速度が各気筒の発生トルクに比例するこ
とを利用して、各気筒の失火を高精度に判定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示すクレーム対応図。

【図２】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図３】角速度を計測するサブルーチンの流れを示すフ
ローチャート。

【図４】基本燃料噴射量および基本点火時期を求めるサ
ブルーチンの流れを示すフローチャート。

【図５】燃料噴射量および点火時期の補正のサブルーチ
ンを示すフローチャート。

【図６】失火判定を行う第２の実施例を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

１…クランク軸基準位置検出手段 ２…クランク軸角度検出手段 ２ｂ，２ｃ…センサ部 ３…経過時間計測手段 ４…安定度検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−313043（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−1754（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−195856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−188748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−165770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−5551（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 45/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各気筒の所定の行程位置に対応するクラ
   ンク軸の基準位置信号を出力するクランク軸基準位置検
   出手段と、 クランク軸の単位クランク角度に対応する信号を出力す
   るクランク軸角度検出手段と、 上記クランク軸角度検出手段の出力に基づいて、所定の
   クランク角度間での経過時間を各気筒毎に計測する経過
   時間計測手段と、 この各気筒の経過時間に基づいて内燃機関の安定度を検
   出する安定度検出手段と、 を備えてなる内燃機関の安定度検出装置において、 上記クランク軸角度検出手段は、クランク軸と一体に回
   転する回転体と、該回転体の周方向の運動に伴って上記
   単位クランク角度対応信号を出力する複数のセンサ部と
   を有するとともに、上記センサ部が、各気筒の上死点の
   クランク角度位相差と等しい角度間隔で配設されてお
   り、かつクランク軸の上記角度間隔毎の回転に同期し
   て、複数のセンサ部が順次選択され、その選択されたセ
   ンサ部の出力信号が上記単位クランク角度対応信号とし
   て用いられることを特徴とする内燃機関の安定度検出装
   置。
2. 【請求項２】 上記経過時間計測手段は、一つの基準位
   置信号から次の基準位置信号までの間において予め設定
   された２箇所の検出角度毎に、それぞれ所定のクランク
   角度間での経過時間を計測するものであり、 上記安定度検出手段は、２つの経過時間と２箇所の検出
   角度間のサンプリング時間とを用いて、気筒毎に角加速
   度を演算するものであることを特徴とする請求項１記載
   の内燃機関の安定度検出装置。
3. 【請求項３】 上記複数のセンサ部の出力信号の切換
   が、上記クランク軸基準位置検出手段による基準位置信
   号に基づいて行われることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の内燃機関の安定度検出装置。
4. 【請求項４】 上記安定度検出手段は、気筒毎に角加速
   度を求めるとともに、燃焼サイクル毎に求められた気筒
   別角加速度のデータとその平均値とから、角加速度の分
   散値を気筒別に演算するものであることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の安定度検出装
   置。
5. 【請求項５】 安定度検出手段により求められた気筒別
   角加速度の平均値と全気筒の角加速度平均値との偏差に
   基づいて当該気筒の噴射量もしくは点火時期の補正を行
   う補正手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかに記載の内燃機関の安定度検出装置。
6. 【請求項６】 上記分散値に基づいて当該気筒の噴射量
   もしくは点火時期の補正を行う補正手段を備えているこ
   とを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の安定度検出
   装置。
7. 【請求項７】 安定度検出手段により燃焼サイクル毎に
   求められた気筒別角加速度を、失火に相当する失火サイ
   クル判定しきい値と比較する失火サイクル判定手段と、 所定のサイクル数毎に、上記気筒別角加速度が上記失火
   サイクル判定しきい値よりも小さい失火サイクル数の割
   合を求める失火率計算手段と、 求められた失火率が所定の故障判定しきい値を越えた場
   合に故障警報を発する警報手段と、 をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載の内燃機関の安定度検出装置。