JP3478707B2 - エンジンの燃焼状態診断装置およびその診断プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒エンジンの
燃焼状態を診断する装置に関し、特に失火の発生を精度
良く診断する燃焼状態診断装置およびその診断プログラ
ムを記録した記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンにおいて失火が発生すると、発
生すべき燃焼エネルギーが得られず出力が低下するばか
りでなく、未燃焼ガスが排気系に流出するため種種の問
題が発生する。例えば、未燃焼ガスが大気に放出される
ことにより大気が汚染される。また、未燃焼ガスの一部
が排気系に備えられた触媒内で燃焼し異常高温となり触
媒が溶損してしまう可能性がある。この場合、排気の浄
化ができなくなるので結果的には大気汚染につながる。

【０００３】このような大気汚染を防止するため、米国
カリフォルニア州のＡＲＢ（AIR RESOUCES BOARD）は失
火の発生を検出し失火頻度が所定値以上の場合、故障コ
ードを記憶したり運転者に対して警告灯（ＭＩＬ：Malf
unction Indicator Light）を点灯して知らせることな
どの要求を法規化している。この場合の判定すべき失火
頻度は、排気に影響を与えるような頻度（エンジン１０
００回転中の失火回数で判断）と触媒に前述のようなダ
メージを与えるような頻度（エンジン２００回転中の失
火回数で判断）で決定する必要がある。具体的な値は車
種や適応すべき排気規制値等により異なるが、例えば２
％程度の低頻度の失火を判定する必要がある。これは８
気筒エンジンでは失火の回数で８０回／１０００回転に
対応する。この失火がひとつの気筒で発生したとする
と、５００点火中８０回の失火が発生したらそれを判定
し、ＭＩＬの点灯等を行う必要がある。さらに、失火判
定をすべき運転領域が拡大され、回転速度については、
上限が３０００r/min程度からエンジンの最高回転速度
（６０００r/min 程度）まで引き上げられた。また、負
荷についても、ほとんど無負荷状態から全負荷状態まで
失火判定することが要求されている。

【０００４】エンジンの失火を検出するため次のような
従来技術が公知である。

【０００５】例えば、特開平４−１９３４４号公報に
は、エンジンの回転速度情報を周波数分析し、周波数毎
の成分の大きさで燃焼異常を検出する装置が開示されて
いる。

【０００６】また、特開平６−５８１９６号公報には、
エンジンの発生トルクの瞬時値を検出するトルク検出手
段と、このトルク検出手段によって検出された発生トル
クから予め定められた特定周波数成分を抽出する特定周
波数成分抽出手段と、気筒内で失火が発生しているか否
かを特定周波数成分に基づいて判定して失火が発生して
いると判定した場合には失火パターンを判別する失火パ
ターン判別手段と、さらに失火パターン毎に失火気筒と
特定周波数成分の位相のずれとの関係を記憶している記
憶手段と、判別された失火パターンに応じて特定周波数
成分の位相のずれと記憶手段に記憶している位相のずれ
とを比較して失火の発生している気筒を判定する失火気
筒判定手段とを備え、失火の発生および失火気筒を判定
する装置が開示されている。

【０００７】特開平６−２６９９６号公報には、回転速
度変動から燃焼状態を判断する技術が開示されている。
この従来技術では、主に計測系の誤差等に起因する誤差
ファクタを除去するため、所定のクランク角度を回転す
るのにかかる所要時間を計測し、燃焼状態パラメータの
１回転以上数回転ごとの値に対して特徴成分を抽出し、
抽出された特徴成分により、または、所要時間の１回転
以上数回転ごとの値に対して特徴成分を抽出し、抽出さ
れた特徴成分に基づいて燃焼状態パラメータを計算し、
その燃焼状態パラメータにより、各気筒ごとの燃焼状態
を判断している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−１９３４４
号公報では、連続的に失火が発生している場合（毎回失
火）の失火検出については検討されているが、上述した
ような法規適合に必要な低頻度の失火の検出については
考慮していない。また、一定時間毎に回転信号出力手段
の出力の２回転周期成分（特開平４−１９３４４号公報
には、特定の気筒の点火周期に応じた周波数fTDC／４の
成分と記載されている。これはエンジン２回転周期成分
のことである。）、またはその自然数倍の周期の成分
（周波数では、fTDC／４ｍ、ｍは自然数）を抽出してい
るために抽出すべき周波数が回転速度により変化してし
まう。このため特に回転速度が刻々と変化する場合抽出
した周波数成分のパワーが周波数ベースでは分散してし
まうため失火の検出精度が低下する。さらに、周波数分
析ウインド（サンプリング数）は抽出すべき成分の周期
より長くする必要があるので、非常に多くのサンプリン
グを行う必要がある。特に低速時では回転周期が長くな
るので、長時間の周波数分析ウインドとする必要があ
る。逆に高速時には回転周期が短くなり、周波数分析ウ
インドは例えば少なくとも数１０回転分となってしま
う。このため低頻度の失火が発生しても失火により発生
する周波数成分が薄められてしまい、正常との区別が困
難となる。また、数多くのサンプリングデータに対して
特定周波数成分の抽出を行うことになるため演算負荷が
大きく、高価なＣＰＵ等を専用に必要とする可能性があ
る。

【０００９】特開平６−５８１９６号公報でも、連続的
に特定気筒が失火している場合（毎回失火）の失火検出
については検討されているが、上述したような法規適合
に必要な低頻度の失火の検出については考慮していな
い。また、高価なトルク検出手段を必要とする。さら
に、一定時間毎にトルクセンサの出力信号の回転１／２
次および１次成分を抽出しているため先に述べた従来技
術同様の課題を有する。

【００１０】一方、回転速度情報に基づく燃焼状態検出
技術は、高価なセンサを必要としないため、自動車用エ
ンジンの燃焼状態検出技術として広く採用されつつある
が、特に気筒数の多いエンジンや、回転慣性の大きなエ
ンジン等において、特に高速低負荷時には失火した場合
の回転速度変化が非常に小さいため、検出精度を維持す
るのが非常に難しい。

【００１１】本発明の出願人が提案した特開平６−２６
９９６号公報に開示されている従来技術では、８気筒エ
ンジンで６０００r/min の低負荷時には精度よく失火検
出を実行することが困難であることを実験により確認し
ている。

【００１２】本発明は、多気筒エンジンにおいて、高速
低負荷時に低頻度の失火が発生したような場合でも失火
の判定を精度良く行うことのできる低コストな燃焼状態
診断装置およびその診断プログラムを記録した記録媒体
を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】燃焼状態診断に当って、
少なくとも２回転分の燃焼状態パラメータから回転に同
期した周期の特定回転周期成分を抽出し、抽出された特
定回転周期成分に基づいて燃焼状態を判定することで目
的を達成することができる。燃焼パラメータは、エンジ
ンの燃焼状態に応じて変化する多気筒エンジンの回転速
度または発生トルク等を使用し得る。本発明は、具体的
には、次に示す装置によって本課題を解決するものであ
る。

【００１４】本発明は、多気筒エンジンの回転速度また
は発生トルク等のエンジンの燃焼状態に応じて変化する
燃焼状態パラメータの値を計測し、前記燃焼状態パラメ
ータに基づいて燃焼状態を判定するエンジンの燃焼状態
診断装置において、前記多気筒エンジンの各点火サイク
ル間に、所定のクランク角度に対応してＮ回（少なくと
も１回）エンジン回転に同期して燃焼状態パラメータの
値を計測する燃焼状態パラメータ計測手段と、前記燃焼
状態パラメータ計測手段により計測された少なくとも２
回転分の燃焼状態パラメータから前記エンジン回転に同
期した周期の特定回転周期成分を抽出する特定回転周期
成分抽出手段と、前記特定回転周期成分抽出手段により
抽出された特定回転周期成分に基づいて燃焼状態を判定
する燃焼状態判定手段と、を備え、前記燃焼状態パラメ
ータ計測手段は、エンジンの各点火サイクル間にＮ回、
所定のクランク角度間を回転する所要時間Ｔ（ｉ）
（ｉ；ｉ番目のサンプリング）を計測し、前記特定回転
周期成分抽出手段は、前記所要時間Ｔ（ｉ）の低域成分
を除去するフィルタ通過後の所要時間Ｔｆ（ｉ）を算出
する低域阻止フィルタ手段を備え、さらにＴｆ（ｉ）か
ら回転に同期した周期の特定回転周期成分を抽出するこ
と、を特徴とするエンジンの燃焼状態診断装置を提供す
る。

【００１５】

【００１６】前述の燃焼状態診断装置は、好ましくは前
記低域阻止フィルタ手段はエンジン２回転より長い周期
の成分を通過阻止するものとする。

【００１７】前述の燃焼状態診断装置において、前記低
域阻止フィルタ手段は燃焼順番が隣り合った気筒に対応
する所要時間Ｔ（ｉ）から差分〔Ｔ（ｉ）−Ｔ（ｉ−
Ｎ）〕を算出し、Ｔｆ（ｉ）とすることができる。

【００１８】前述の燃焼状態診断装置は、好ましくは燃
焼状態パラメータとして計測したトルク変動値を直接的
に使用するものとする。

【００１９】前述の燃焼状態診断装置において、前記特
定回転周期成分抽出手段は、少なくとも２回転分の燃焼
状態パラメータまたはＴｆ（Ｘとする）、すなわちＸ
（ｉ）、Ｘ（ｉ−１）、…、Ｘ（ｉ−ｃ＋１）〔ｃは
（エンジンの気筒数×Ｎ）以上〕と予め設定した少なく
とも２組のそれぞれｃ個からなる重み付け係数群との積
の和から回転に同期した周期のＸの変動成分である特定
回転周期成分を抽出する演算手段を備えるようにするこ
とができる。

【００２０】前述の燃焼状態診断装置において、前記重
み付け係数群はエンジン２回転に同期した周期の２回転
周期成分を抽出するように設定することができる。

【００２１】前述の燃焼状態診断装置において、前記特
定回転周期成分抽出手段はエンジンの２回転に同期した
成分を抽出するように構成することができる。１回転周
期成分を使用することもできる。

【００２２】前述の燃焼状態診断装置において、前記特
定回転周期成分抽出手段はエンジンの１回転に同期した
成分を抽出することができる。

【００２３】前述の燃焼状態診断装置において、前記燃
焼状態判定手段は、前記特定回転周期成分の大きさが所
定の値を連続して超えた回数をカウントし、そのカウン
ト値が所定の値を超えたとき毎回失火と判定し、超えな
い場合には低頻度失火と判定することができる。

【００２４】前述の燃焼状態診断装置において、前記特
定回転周期成分抽出手段は、特定回転周期成分の位相を
算出する位相算出手段を含み、前記燃焼状態判定手段
は、少なくとも前記特定回転周期成分の位相に基づいて
失火気筒数および／または、失火気筒の識別を行う失火
気筒識別手段を含むように構成することができる。

【００２５】前述の燃焼状態診断装置は、好ましくは前
記燃焼状態判定手段は失火が発生していると判定された
ときに、複数の燃焼状態パラメータまたはＴｆ（Ｘとす
る）、すなわちＸ（ｉ）、Ｘ（ｉ−１）、…、Ｘ（ｉ−
ｄ＋１）（ｄは定数）と予め設定した複数のパターンの
ｄからなる重み付け係数群との積の和から最大値を示し
たパターンを特定し、その最大値とその特定されたパタ
ーンに基づいて失火気筒の識別を行う失火気筒識別手段
を備える。

【００２６】前述の燃焼状態診断装置は、好ましくはさ
らに所定の期間内に前記燃焼状態判定手段により失火が
発生していると判定された回数を計測する失火回数計測
手段を備え、その回数が所定の値を超えた場合には運転
者への警告を行う警報手段および／または、失火情報の
記憶を行う失火情報記憶手段を備える。

【００２７】本発明は、多気筒エンジンの回転速度また
は発生トルク等のエンジンの燃焼状態に応じ変化する燃
焼状態パラメータの値を計測し、該燃焼状態パラメータ
に基づいて燃焼状態を判定するためのプログラムを記録
した記録媒体であって、多気筒エンジンの各点火サイク
ル間に、所定のクランク角度に対応してＮ回（少なくと
も１回）燃焼状態パラメータの値を計測させ、少なくと
も２回転分の計測された燃焼状態パラメータから回転に
同期した周期の特定回転周期成分を抽出させ、抽出され
た特定回転周期成分に基づいて燃焼状態を判定させるこ
とを特徴とするエンジンの燃焼状態診断プログラムを記
録した記録媒体を提供する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。

【００２９】図１は本発明の一実施例に係わるエンジン
の燃焼状態診断装置の構成図である。エンジン１には、
クランク角度を測定するためのポジションセンサ５と、
基準位置を知るためのフェイズセンサ３を備えている。
本実施例では、エンジン１の始動時に使用するスタータ
用のリングギア４の歯形を電磁式ピックアップで検出す
るタイプのポジションセンサ５（クランク軸７の１回転
にリングギアの歯数に対応した数の信号を発生する。）
と、クランク軸７の１回転に１回だけ所定クランク角度
位置での信号を得るためにリングギア４に設けた突起部
４ａを電磁式ピックアップで検出するレファレンスセン
サ６とを備える。さらに、気筒識別用として、クランク
軸７の２回転につき１回信号を発生するフェイズセンサ
３をカム軸２に備えているが、本発明はこれらのセンサ
の方式に限定されるものではない。各センサ３，５，６
の検出信号は演算回路８に入力され、クランク角度、回
転速度等が測定または計算される。９はピストン、１０
はピストン９とクランク軸を結ぶコンロッドである。

【００３０】一方、排気がスは排気管１１を通り、酸素
濃度センサ１２で酸素濃度が計測された後、触媒１３で
浄化される。失火が発生すると、未燃焼ガスがエンジン
１から排気管１１に流失され、触媒１３等で燃焼するた
め、その部分が異常に高温になって触媒１３が劣化した
り、未燃焼ガスが大気中に排出され、大気汚染の原因に
なってしまう。また、当然のことながら、触媒１３が劣
化すると、失火が発生しなくても各種有害ガスが浄化さ
れなくなるので、大気汚染の原因になってしまう。

【００３１】図２は、図１に示す演算回路８の構成図で
ある。フェイズセンサ３の出力３ａと、ポジションセン
サ５の出力５ａと、レファレンスセンサ６の出力６ａ
と、図示しない空気流量センサ、水温センサ等の出力が
入力される。これらの入力情報に基づき、ＲＯＭ１１に
記憶されたプログラムによって点火・燃料等の制御が行
われる。

【００３２】図３は、各信号のタイミングを８気筒エン
ジンの場合について示した図である。３ａは前述のよう
にフェイズセンサ３の図示しない波形成形回路を通した
後の出力であり、クランク軸７が２回転する毎に１回出
力される。この信号３ａは、例えば第１気筒の燃焼上死
点で出力されるように合わせてある。６ａはレファレン
スセンサ６の図示しない波形成形回路を通した後の出力
であり、クランク軸７が１回転する毎に１回出力され
る。この信号６ａは、例えば第１気筒の上死点で出力さ
れるように合わせてある。５ａはポジションセンサ５の
図示しない波形成形回路を通した後の出力であり、リン
グギア４の歯に対応して一定のクランク角度ごとに出力
される。

【００３３】波形１４は、信号５ａのパルス数のカウン
ト値を示し、信号３ａと信号６ａのＡＮＤ信号によりリ
セットされる。このカウント値１４により、例えば第１
気筒の燃焼上死点を基準としたクランク角度を検出する
ことができる。波形１５は回転速度計測区間の１例を表
す信号であり、前述のカウント値１４に基づいてほぼ各
気筒の次の気筒の燃焼上死点前後に対応するクランク角
度位置に設定される。図の例では、点火順に第１，２，
３，…，８気筒として、さらに各気筒に対応する回転速
度計測区間にその気筒の番号を付している。この回転速
度計測区間を回転するのに要する時間をタイマーにより
計測し、これをＴとする。このタイマーの動きを波形１
６に示す。Ｔの値は処理ルーチンにより取り込まれるま
での間は、ＲＡＭ等に一時的に記憶される。タイマーの
分解能としては、失火時のエンジン回転速度の変化の大
きさにも依るが、大きくても１μｓ、好ましくは、０．
２〜０．０５μｓ程度がよい。なお、このＴを測定する
方法は上記に限定されるものではなく、エンジンが所定
のクランク角度間を回転する所要時間を測定できればよ
い。

【００３４】図４は回転速度計測区間の詳細を説明する
図である。例えば第２気筒に失火が発生した場合、次の
第３気筒の燃焼上死点付近での回転落ちが最も大きくな
る。回転速度計測区間（波形１５）は、例えば、各気筒
の燃焼上死点からクランク角度でＷＳｎの位置から、幅
Ｗｎの間に設定される。（ｎ＝１，２，…，８） なお、計算を容易にするためすべてのＷｎは等しいこと
が好ましい。また、後述のリングギアのピッチ誤差の影
響除去の面で、ＷＳ１＝ＷＳ５、Ｗ１＝Ｗ５、…、ＷＳ
４＝ＷＳ８、Ｗ４＝Ｗ８とすることが好ましい。これ
は、１回転毎に同一の回転速度計測区間を使うことを意
味する。さらに、すべてのＷｎは一定の値とすることが
好ましい。そうでない場合には、後述する、低域阻止フ
ィルタ手段での処理の前に下記の様な正規化処理が必要
となる。

【００３５】Ｔ'＝Ｔ×Ｗ／Ｗｎ この処理によりＴ'は、幅Ｗの回転速度計測区間での所
要時間相当となる。

【００３６】なお、回転速度計測区間を各気筒に対して
１つとしたが、これに限定するものではなく、例えば、
２つずつとすることも可能である。回転速度計測区間の
数を増やした場合、演算処理は多少増えるが、リングギ
アのピッチ誤差の影響がより少なくなる等のため、失火
の検出精度がより向上する。さらに回転速度計測区間の
位置、幅についても本実施例に限定するものではない。

【００３７】図５は本発明の一実施例の機能構成ブロッ
ク図である。所要時間計測手段１６は、各気筒に対応し
た所定のクランク角度を回転する所要時間Ｔを計測する
手段であり、低域阻止フィルタ手段１７は、所要時間Ｔ
の低域成分を除去しフィルタ後所要時間Ｔｆを算出する
手段であり、特定回転周期成分抽出手段１９は、少なく
とも２回転分のＴｆから回転に同期した周期の特定回転
周期成分を抽出する手段である。燃焼状態判定手段２０
は、特定回転周期成分抽出手段により抽出された特定回
転周期成分に基づいて燃焼状態を判定する手段である。

【００３８】図６は本発明の一実施例の処理フローを示
すフローチャートである。この処理フローには、エンジ
ンの燃焼状態に応じ変化する燃焼パラメータの値を計測
し、該燃焼状態パラメータに基づいて、燃焼状態を判定
するためのプログラムを記録した記録媒体が使用され
る。図６に示すフローは、例えば、前述した所要時間計
測区間の所要時間を計測するたびに起動される。ここで
重要なことは、以下に示す処理が各気筒の点火サイクル
に同期して実行されることである。このことにより、回
転に同期した特定回転周期成分を容易に抽出することが
可能となる。

【００３９】まず、ステップＳ１では所要時間Ｔの計測
値を取り込む。この処理は所要時間Ｔの計測の度に必要
なので、所要時間計測区間をそれぞれの気筒に対してＮ
個（複数個）設定した場合にはそれぞれの所要時間計測
区間に対応して実行する。

【００４０】次に、ステップＳ２以降に進むが、これら
の処理は基本的には１点火サイクルに１回実行すればよ
い。

【００４１】ステップＳ２では、後述のように１回転周
期成分を使用する場合リングギアのピッチ誤差の影響を
受けるので、Ｔに対してピッチ誤差補正を行う。ピッチ
誤差の補正方法は、例えば、特開平５−３３２１８９号
公報に開示されるように、特定の運転条件が成立、例え
ば燃料カット制御中に、所要時間Ｔを計測し、所要時間
計測区間毎にその幅の誤差を求め、補正係数を学習す
る。所要時間Ｔに対応する所要時間計測区間の補正係数
を掛けることによりピッチ誤差を補正する。

【００４２】ステップＳ３では、所要時間Ｔの低域成分
を除去しフィルタ後所要時間Ｔｆを算出する。Ｔｆは例
えば下式により算出される。

【００４３】 Ｔｆ（ｎ）＝Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−１） …（数１） Ｔｆ（ｎ）＝〔Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−１）〕／Ｔ（ｎ）³ …（数２） ｎ：該当気筒番号 式１は、最も単純な微分フィルタを実現するもので、低
域成分を除去する。式１の場合、失火時のＴｆの変化が
回転速度により大きく異なるので、式２のようにするこ
とが好ましい。この場合、失火時のＴｆの変化は回転速
度（Ｔに反比例）によらず、エンジンの負荷（発生トル
ク）にほぼ比例した値となる。

【００４４】ここで本質的なことは、後述する特定回転
周期成分を抽出するための分析ウインド（サンプリング
数）以上の周期の低域成分を除去することである。例え
ば加速や減速等のゆっくりとした回転速度変化は、特定
回転周期成分を抽出する際に誤差の要因となるので、そ
のような低域成分を除去することが必要になる。したが
って、そのような低域成分を除去すれば良いので、低域
除去フィルタを上記に限定するものではない。

【００４５】また、このように低域成分を除去すること
により、誤差を増やすことなく、分析ウインド（サンプ
リング数）を狭く設定することが可能となり、後述のよ
うな低頻度の失火検出が可能となる。

【００４６】ステップＳ４では、Ｔｆを過去２回転分、
すなわち８点火分記憶しておく。

【００４７】ステップＳ５では、Ｔｆから特定回転周期
成分を抽出する。

【００４８】まず、抽出する特定回転周期成分の種類に
ついて説明する。図７に各種失火パターンで毎回（繰り
返して）失火が発生した場合の、各種回転同期成分の大
きさを示す。また、失火パターンＮＯ．に対応する失火
パターンを図８に示す。正常時（ＮＯ．１）には全ての
成分がゼロである。失火が発生するとトータルでは失火
している気筒の数に応じた大きさの値を示す。（ＮＯ．
２は１気筒失火、ＮＯ．３〜６は２気筒失火、ＮＯ．７
〜１３は３気筒失火）また、失火パターンによりそれぞ
れの成分の配分が異なる。本実施例では、以下に述べる
理由により、基本的には２回転周期成分、さらに補助的
に１回転周期成分を抽出する。２回転周期成分と１回転
周期成分とを選んだ理由はのひとつは、所定時間計測区
間の幅等に起因する所要時間Ｔの計測誤差の影響を受け
難いことである。所定時間計測区間の幅は、リングギア
のピッチ誤差の影響を直接受ける。前述したように１回
転毎に同一の回転速度計測区間を使う様に設定すると、
リングギアのピッチ誤差に起因するＴおよびＴｆの誤差
は全て１回転周期成分より短い周期の成分しか含まなく
なる。言い換えると、２回転周期成分成分はリングギア
のピッチ誤差の影響を受けない。さらにエンジンのピス
トン等の作動部材の質量ばらつき等に起因する回転速度
の変動もほとんどが１回転周期成分より短い周期の成分
しか含まない。すなわち、２回転周期成分は、各種誤差
の影響を受け難いという利点がある。１回転周期成分
は、上記の誤差の影響を受けるが、より短周期の成分例
えば２／３回転成分や１／２回転成分よりは誤差の影響
を受け難い。さらに図７に示されているように、２回転
成分では失火パターンＮＯ．６やＮＯ．１３の毎回失火
の場合、正常との識別が難しいため、そのような失火パ
ターンで正常時との差がある成分として１回転成分を選
定した。

【００４９】特定回転周期成分は８気筒エンジン場合、
例えば下式により算出される。

【００５０】

【数３】

【００５１】Ｐｘｒ、Ｐｘｉはｘ回転周期成分の実数部
と虚数部を表している。Ｐｘは実数部と虚数部の平方和
であり、ｘ回転周期成分のパワーを意味する。

【００５２】Ｗｘｒ、Ｗｘｉはｘ回転周期成分の実数部
と虚数部を抽出するための重み付け係数を表している。
１回転周期成分、２回転周期成分を抽出する場合の重み
付け係数の例をそれぞれ図９、図１０に示す。これらの
重み付け係数は所要時間計測区間の位置に基づき決定さ
れる。特定回転周期成分の抽出は、式３により、２回転
（８データ）を分析ウインドとして、１点火サイクル毎
にウインドを１データずらしながら実行される。

【００５３】なお、所要時間計測区間をそれぞれの気筒
に対してＮ個（複数個）設定した場合には、それぞれの
所要時間計測区間に応じて重み付け係数が必要となる。
Ｎ＝２の場合は、下式により特定回転周期成分が算出さ
れる。

【００５４】

【数４】

【００５５】１回転周期成分、２回転周期成分を抽出す
る場合の重み付け係数は図１１、図１２に示すようにな
る。この場合も、これらの重み付け係数は所要時間計測
区間の位置に基づき決定される。図に示す重み付け係数
は所要時間計測区間が全て等間隔で配置されている場合
の例である。

【００５６】特定回転周期成分抽出手段１９は、２回転
分の燃焼パラメータまたはＴｆ（Ｘとする）、すなわ
ち、Ｘ（ｉ）、Ｘ（ｉ−１）、…、Ｘ（ｉ−ｃ＋１）
〔ｃは（エンジンの気筒数×Ｎ）以上、ｉはｉ番目のサ
ンプリング〕と予め設定した少なくとも２組のそれぞれ
Ｃ個からなる重み付け係数群との積の和から回転に同期
した周期のＸの変動成分である特定回転周期成分を抽出
する演算手段を備えている。重み付け係数群は、例えば
エンジン１回転および２回転に同期した周期の１回転お
よび２回転周期成分を抽出するように設定される。

【００５７】なお、Ｔｆの特定回転周期成分を抽出する
ために使うＴｆの数を２回転分（８気筒エンジンの場合
８×Ｎ個）とするのは、２回転周期成分を抽出するのに
必要な最低の数であるからである。２回転分より多くて
も２回転周期成分を抽出する事は可能であるが、頻度失
火と毎回失火とで特定回転周期成分の大きさが異なり、
しきい値の設定等を別別にする事が必要になる可能性が
ある。さらにピッチ誤差を相殺するためには２回転を単
位として決定する必要があるので、２，４，６，…回転
分とすることになり、計算負荷も２倍、３倍、…と増え
る。以上のことよりＴｆの特定回転周期成分を抽出する
ためのＴｆの数を２回転分とすることが最も好ましい。

【００５８】図１３、図１４にそれぞれ、ひとつの気筒
が失火しているパターン（失火パターンＮＯ．２）で、
毎回失火の場合と、低頻度失火の場合のＴｆ、および１
回転周期成分のパワーＰ１と２回転周期成分のパワーＰ
２の挙動を示す。毎回失火の場合にはＰ１とＰ２はほぼ
一定の値を示す。これは、失火のパターンによらず同様
である。低頻度失火の場合には、Ｐ１とＰ２はいったん
大きくなり、失火から８燃焼サイクル後にはまた正常時
の値に戻る。低頻度失火の場合、失火パターンが異なれ
ばＰ１、Ｐ２の挙動は大きく異なる。図１５、１６に、
それぞれ失火パターンＮＯ．４とＮＯ．６の場合のＴ
ｆ、およびＰ１とＰ２の挙動を示す。ここで特記すべき
は、毎回失火の場合、正常時と失火パターンＮＯ．６と
で差がなかったＰ２が、低頻度失火時には有意な差を示
すということである。

【００５９】ステップＳ６では、燃焼状態の診断を適正
に行うための診断条件が成立しているかどうかを調べ
る。診断条件が成立している場合には次のステップＳ７
へ進む。成立していない場合には、燃焼状態を判定せず
に処理を終了する。診断条件としては、例えば、レファ
レンスセンサ６等々のセンサが故障していないこと、燃
料カット制御中でないこと、極端に高速回転であったり
低負荷であったりしないことすなわち所定の運転領域内
であること等である。さらに、例えば急激な過渡状態
（急加速、急減速、ギアチェンジ時）や、悪路走行時に
は回転変動が発生し正常燃焼であっても失火と誤判定す
る可能性があるので、そのような状態でないことも診断
条件とすることが好ましい。

【００６０】ステップＳ７では、以上述べた特定回転周
期成分により燃焼状態を判定する。 （Ａ）２回転周期成分Ｐ２が所定のしきい値ＫＬ２以上
かどうかと、（Ｂ）前述のリングギアのピッチ誤差学習
が終了している場合には１回転周期成分Ｐ１が所定のし
きい値ＫＬ１以上かどうかを調べ、条件（Ａ）と（Ｂ）
どちらかが成立していれば失火が発生していると判定さ
れステップＳ８へ進む。条件（Ａ）と（Ｂ）どちらも成
立していなければ、失火は発生していないと判定されス
テップＳ９へ進み正常判定する。なお、前回の処理時に
条件（Ａ）と（Ｂ）どちらかが成立している状態から、
今回は条件（Ａ）と（Ｂ）どちらも成立していない状態
に移行した場合にはステップＳ８へと進む。

【００６１】ステップＳ８では、条件（Ａ）または
（Ｂ）が連続して成立している回数を調べ、所定回数、
例えば１６回以上連続していれば毎回失火が発生してい
ると判定して、ステップＳ１０へ進む。所定回数連続せ
ずに条件（Ａ）と（Ｂ）どちらも成立していない状態に
移行した場合には低頻度失火が発生していると判定し
て、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１０へ進んだ場
合にはさらにステップＳ１２へ進み後述の毎回失火時失
火気筒の識別を行い、さらにステップＳ１３で該当する
気筒の失火カウンタと合計失火カウンタとをカウントア
ップする。

【００６２】ステップＳ１４では、複数気筒の失火であ
ったかどうかを調べる。その方法の例を説明する。図１
７は特定の気筒が１回だけ失火した場合のＰ２ｒとＰ２
ｉの挙動を示す。（１）から始まって（２）、（３）、
…、（８）とほぼ一定半径の円周上を約４５度づつ移動
する。Ｐ２ｒ軸とベクトル（Ｐ２ｒ，Ｐ２ｉ）とがなす
角度をＡｂａｓｅとする。なお、１回転周期成分Ｐ１の
場合には挙動が異なり、約９０度づつほぼ２回転移動す
る。図１８は図１７同様のケースを横軸を点火サイクル
としてプロットした図である。ここで点火サイクル毎
に、第１〜８気筒に対応して０〜７と順次カウントアッ
プするカウンタＣＹＬＣＮＴを用いて、 Ａ＝Ａｂａｓｅ−ＣＹＬＣＮＴ×４５ …（数５） とすると、Ａはほぼ一定の値となる。なお、正常時には
Ｐ２がほぼ０であり、ＡｂａｓｅおよびＡは意味を持た
なくなるので計算しない。図１９はそれぞれ第1、２、
３気筒が１回失火した場合のＰ２とＡの挙動を極座標表
示した図である。正常時には原点付近、失火が発生する
と気筒により異なった角度位置、かつしきい値ＫＬ２よ
り外側にそれぞれ８回現れ、原点付近に戻る。失火によ
り値がＫＬ２より大きくなった間のＡの最大最小の差を
ＤＡとするとこの場合にはＤＡはほぼ０である。図２０
は複数の気筒が１回失火したいくつかの例についてのＰ
２とＡの挙動を極座標表示した図である。例えば第１、
２気筒が失火した場合には、図１９の第１気筒失火の位
置に１回、図１９の第１気筒失火と第２気筒失火とのベ
クトル和の位置（厳密には、√Ｐ２とＡの挙動を極座標
表示した場合に、ほぼベクトル和の位置となる）に７
回、図１９の第２気筒失火の位置に１回現れる。この挙
動は失火のパターンで大きく異なる。この場合も前述の
ようにＤＡを定義する。複数気筒失火の場合にはＤＡは
およそ４５度よりは大きくなる。以上述べた理由によ
り、例えばＤＡが２５度以上ならステップＳ１６へ進み
複数気筒失火と判定し、２５度未満なら、ステップＳ１
５へ進み単一気筒失火と判定する。

【００６３】ステップＳ１５からはステップＳ１７へ進
み、失火気筒の識別を行う。方法は例えば、図１９で示
したように、失火気筒によりＡの値が異なるので、Ａの
平均値を求め、その値が０±２２．５度の範囲内なら
ば、第１気筒失火、−４５±２２．５度の範囲内なら
ば、第２気筒失火、…と判定する。判定後、ステップＳ
１８で該当する気筒の失火カウンタと合計失火カウンタ
とをカウントアップする。

【００６４】ステップＳ１６からはステップＳ１９へ進
み、失火気筒の識別を行う。方法は例えば、図２０で示
したように、最初と最後の失火気筒はＡの値で判定でき
る。さらに、Ａが変化した回数（２気筒失火の場合２
回、３気筒失火の場合３回）で失火気筒の識別はできな
くとも失火した気筒の数（失火回数）は判定可能であ
る。また、Ａが変化する毎にそれぞれの位置にいた回数
をつかえば、途中の失火気筒を判定することも可能であ
る。例えば、第１、３気筒失火の場合には最初の位置に
２回現れているので第１気筒（Ａ≒０なので）と２回後
の気筒すなわち第３気筒失火であることが判定できる。
第１、４気筒失火の場合には最初の位置に３回現れてい
るので第１気筒（Ａ≒０なので）と３回後の気筒すなわ
ち第４気筒失火であることが判定できる。

【００６５】判定後、ステップＳ２０で合計失火カウン
タを失火した気筒の数（失火回数）分カウントアップ
し、失火していると識別できた気筒の失火カウンタもカ
ウントアップする。

【００６６】ステップＳ２１では、例えば１０００回転
（４０００点火）毎に合計失火カウンタを調べ、しきい
値ＣＲ以上であればステップＳ２２へ進み運転者への警
告や、失火情報（失火気筒番号、失火判定時のエンジン
運転状態、毎回失火か低頻度失火かの情報等）の記憶等
を行い、この処理を終える。合計失火カウンタの値がＣ
Ｒ未満であればこの処理を終える。

【００６７】毎回失火時の失火気筒識別の実施例につい
て説明する。そのひとつは、図２１に示すようにＴｆが
所定のしきい値ＴｆＳＬ１を超えたら該当気筒が失火し
ていると判定し、ＣＹＬＣＮＴにより失火気筒を識別す
る。さらに識別された失火気筒の総数を失火した気筒の
数（失火回数）とするものである。この識別は、例え
ば、２回転（８燃焼サイクル）毎に実行される。ＴｆＳ
Ｌ１は回転速度や負荷に基づいて決定する（回転速度に
対する依存度は小さいので、負荷のみで決定することも
可能である）。この方法は、高速回転時に前述のリング
ギアピッチ誤差の影響を受けやすいので、例えば、ピッ
チ誤差の学習が終了後に実施するとか、ピッチ誤差の学
習が終了するまでの間、回転速度に応じた補正量を用い
てＴｆＳＬ１を高めに設定する様にする。さらに、ピッ
チ誤差の学習が終了後であっても、失火判定の精度は、
特に高速回転低負荷時にあまり高くないのでＴｆＳＬ１
は正常気筒を失火と判定しないように高めに設定する。
ＴｆＳＬ１を超える気筒が存在しない場合には、少なく
とも何れかの気筒が毎回失火しているという判定はなさ
れているので、失火した気筒の数（失火回数）が１であ
るという判定を行い、失火気筒の識別は行わない。

【００６８】なお、毎回失火判定後さらに失火気筒が識
別されてた場合には、仮に失火が点火系の故障等により
発生していた場合、燃料が燃焼せずに排気系に放出され
て、触媒部において燃焼して触媒を高温に過熱し劣化さ
せたり、また、大気中に燃料が放出されてしまうので、
該当する気筒への燃料の供給を停止することが好まし
い。さらに、特に高負荷時に他の失火していない気筒へ
の燃料供給を通常より多めにすることで、ＮＯｘの発生
を低減させることが好ましい。理由は、失火気筒への燃
料供給を停止した場合、吸入空気のみは排気系に流れて
いくので触媒位置では酸素過剰状態となりＮＯｘの転換
効率が低下するため、触媒前でのＮＯｘを減らしておく
ことが好ましいからである。

【００６９】毎回失火時の失火気筒識別の他の実施例に
ついて説明する。

【００７０】前述したように、図７に示した１／２回転
周期成分、２／３回転周期成分、１回転周期成分と２回
転周期成分の大きさのトータルは、失火している気筒の
数に応じた大きさの値を示すので、所定のしきい値と比
較することにより失火している気筒の数を判定する。ト
ータルの大きさは回転速度や負荷に依存するので、しき
い値は回転速度や負荷に基づいて決定する。単一気筒が
毎回失火している場合には、図２２に示すようにＰ２の
位相角Ａは失火気筒により異なるので、失火している気
筒の数が１気筒であることが判定された場合には、Ｐ２
の位相角Ａにより失火気筒の識別を行う。２気筒が失火
している場合には、図７に示したようにＰ２の大きさが
失火パターン（ＮＯ．３〜６）により異なるので、失火
している気筒の数が２気筒であることが判定された場合
には、Ｐ２の大きさを所定のしきい値と比較することに
より失火パターンの識別を行う。Ｐ２の大きさは回転速
度や負荷に依存するので、しきい値は回転速度や負荷に
基づいて決定する。さらに、それぞれの失火パターン毎
に図２３に示すようにＰ１、Ｐ２の位相角は失火気筒に
より異なるので、失火パターンが識別された後、Ｐ１、
Ｐ２の位相角により失火気筒の識別を行う。３気筒以上
が失火している場合には、失火気筒の識別は行わず、失
火している気筒数の判定までで終了する。

【００７１】毎回失火時の失火気筒識別の他の実施例に
ついて説明する。毎回失火が判定された後、一気筒ずつ
燃料供給を停止してＰ２やＰ１の変化を調べる。変化が
無い場合、その気筒が失火していると識別する。

【００７２】さらに上述の実施例を組み合わせてもよ
い。たとえば、１／２回転周期成分、２／３回転周期成
分、１回転周期成分と２回転周期成分の大きさのトータ
ルにより、失火している気筒の数を判定し、さらに失火
気筒を識別後に失火と識別された気筒に対し、燃料供給
を停止してＰ２やＰ１の変化を調べ、変化が無い場合そ
の気筒は失火していると最終的判定をし、変化があった
場合その気筒は失火していないとして失火気筒識別を取
り消す様にしてもよい。

【００７３】次に、低頻度の複数気筒失火時の失火気筒
識別（図６のステップＳ１９）の他の実施例について説
明する。なお、この実施例では、失火している気筒の数
の判定のみを行う。図２４に示すように失火が発生した
場合の、ΣＰ２（例えば過去８点過分のＰ２の和）を負
荷で割った値とＰ２の位相角変化ＤＡとをプロットする
と、失火した気筒の数（失火回数）により領域が別れ
る。したがってどの領域にいるかで失火した気筒の数を
判定することが可能である。なお、前述のように、ＤＡ
が例えば２５未満の場合には、単一気筒失火と判定する
ので、ＤＡが２５度以上の場合に複数気筒気筒と判定
し、さらに図６に示した領域に基づいて失火した気筒数
を判定する。

【００７４】次に、失火気筒識別の他の実施例について
説明する。この実施例は、低頻度失火（単一気筒失火、
複数気筒失火）であっても、毎回失火であっても適用可
能である。まず、図８に示したような各種失火パターン
に応じた複数の重み付け係数を予め設定しておく。係数
としては例えば、計算を容易にするため、失火を１、正
常を０とする。すなわち、失火パターンＮＯ．２の場
合、１，１，０，０，０，０，０，０、ＮＯ．３の場
合、１，１，０，０，０，０，０，０、…となる。これ
らの係数と、Ｔｆ（ｉ）との積和を２回転ごとに求め、
最大値を示したパターンを実際の失火パターンであると
判定し、さらに上記例では係数がメ１モに対応する気筒が
失火しているとして失火気筒の識別を行う。なお、パタ
ーンは２回転分に限定するものではなく、例えば１回転
分として、１回転ごとに失火気筒の識別を行う様にして
もよい。また、重み付け係数も、上記に限定するもので
はなく、実際の失火時のデータから求めるとより精度が
向上する。なお、上記実施例は、失火が発生したと判定
された後の失火気筒識別の例として説明したが、後述す
る、トルクによる燃焼状態診断の場合等計測誤差の影響
が小さい場合には、失火の発生の判定そのものを行うこ
とも可能である。すなわち、各パターンとの積和が全て
所定範囲内の場合正常と判定し、範囲外の場合、所定外
となった失火パターンの内から最大値のパターンを実際
の失火パターンであると判定するものである。

【００７５】他の実施例について説明する。基本的には
図６により説明した実施例とステップＳ７が異なる。図
２５に図６と異なる部分を示す。特定回転周期成分によ
り燃焼状態を判定する条件を次のようにする。（ａ）２
回転周期成分Ｐ２が所定のしきい値ＫＬ２以上かどうか
と、（ｂ）低速時には１回転周期成分Ｐ１が所定のしき
い値ＫＬ１以上かどうかと、（ｃ）高速時でリングギア
のピッチ誤差学習が終了している場合には１回転周期成
分Ｐ１が所定のしきい値ＫＬ１以上かどうかを調べ、条
件（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の何れかが成立していれば失
火が発生していると判定されステップＳ８へ進む。条件
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の何れも成立していなければ、
失火は発生していないと判定されステップＳ９へ進み正
常判定する。このようにする理由は、Ｐ１に対するリン
グギアのピッチ誤差の影響が低速時には少ないため、ピ
ッチ誤差学習が終了していない場合でも判定に用いるこ
とが可能であるからである。低速とはおおよそ２０００
から３０００r/min以下の回転速度域を示す。

【００７６】また、前述の回転速度計測区間の幅や位置
を抽出する特定回転周期成分に応じて変えることも好ま
しい。例えば、２回転周期成分Ｐ２は前述のようにリン
グギアのピッチ誤差の影響を受け難いので、Ｐ２用には
幅を狭くしてゲインを重視した設定とし、１回転周期成
分Ｐ１用には幅を広くして誤差の低減を重視した設定と
する。

【００７７】次に、診断を中断するための実施例につい
て説明する。前述の診断条件の他に以下述べる方法を提
案する。

【００７８】図２６は、低頻度失火が発生した場合の、
前述の図６のステップＳ７でしきい値を超えていたと判
定された回数と、その間のＰ２の位相角変化ＤＡとをプ
ロットした例である。ＮＯ．は図８に示した失火パター
ンを示す。通常の失火時には斜線部に入ることはなく、
悪路等で外乱を受けた場合には斜線部に入ることが多
い。したがって、斜線部に入った場合には、外乱等によ
る失火誤検出であると判定して、その後の処理を中断
し、さらに所定の時間診断を中断するようにする。な
お、失火発生時のプロットは理想的状態の場合の位置で
あり、実際にはばらつきがあり、失火発生時に斜線範囲
に入らないように余裕を持たせてある。さらに斜線部の
形状については、失火時の入らないように設定すれば良
く、本実施例に限定するものではない。

【００７９】他の診断を中断するための実施例を説明す
る。例えば外乱が発生した場合、図２７に示すようにＴ
ｆが負の側（加速側）にも振れるので、所定のしきい値
ＴｆＳＬ２を超えたら診断を中断する様にしておく。失
火の場合にはＴｆは基本的には正の側（減速側）にしか
振れず、負の側には多少しか振れない。したがってＴｆ
ＳＬ２は、失火の場合の負の方向の振れよりも絶対値で
大きい値に設定する。失火時のＴｆの振れは回転速度や
負荷に依存するので、ＴｆＳＬ２は回転速度や負荷に基
づいて決定する（回転速度に対する依存度は小さいの
で、負荷のみで決定することも可能である）。また、図
１８にて説明したＰ２の位相角のベースであるＡｂｅｓ
ｅが、失火発生時には、０度から開始するが、外乱発生
時には例えば−１８０から始まるので、０度から所定値
以上異なる場合には、診断を中断するようにしてもよ
い。

【００８０】以上は回転速度に基づく燃焼状態診断の実
施例について説明したが、以下エンジンのトルクに基づ
く燃焼状態診断の実施例について説明する。回転速度に
基づく燃焼状態診断の実施例と類似部分が多いので、特
に異なる部分について説明する。図２８は処理フローを
示すフローチャートである。このフローも、回転速度に
基づく燃焼状態診断の実施例のフローチャートで説明し
たのと同様に燃焼サイクルに同期して起動される。

【００８１】まず、ステップＳ１０１でトルク値を計測
する。このトルクは所定のクランク角度における（例え
ば燃焼上死点後３０度）瞬時値でも良いし、所定のクラ
ンク角度間の平均値でも良い。さらに、１燃焼サイクル
に１回でも良いし、Ｎ回でも良い。次にステップＳ１０
２で特定回転周期成分を抽出する。トルクに基づく燃焼
状態診断の場合、回転速度に基づく燃焼状態診断の様に
リングギアのピッチ誤差の影響が無いので、その補正は
不要である。すなわち、計測されたトルク値を直接的に
使用することができる。さらに、トルクは、失火時には
ほぼ０、正常時には負荷に応じた正の値を示し、加速や
減速時にはトルクが一様に増減するだけで、トルクが比
較的急激に変化する時以外は長周期の成分の影響が少な
いので、低域成分を除去しなくてもその影響を受け難
い。なお、低域成分を除去することはより好ましい。

【００８２】次にステップＳ１０２で計測したトルクの
値を２回転分記憶し、ステップＳ１０３で特定回転周期
成分を抽出する。ステップＳ１０４で診断条件が成立し
ていると判定されたら、ステップＳ１０５で特定回転周
期成分により燃焼状態を判定する。本実施例においては
前述のようにリングギアのピッチ誤差の影響が無いの
で、ピッチ誤差学習をせずに１回転周期成分を用いるこ
とができる。

【００８３】以下の処理は、回転速度に基づく燃焼状態
診断の実施例のフローチャートで説明したのと同様であ
る。ただし、失火時にＴｆは正の値となる（Ｔが増加方
向）が、トルクは減少方向となるため、失火時のそれら
の挙動は逆方向となるのと、Ｐ２の位相角Ａｂａｓｅ、
Ａの値も異なることを記しておく。

【００８４】以上、燃焼状態診断として失火診断の実施
例について説明したが、失火診断に限定するものではな
い。例えば、特定回転周期成分により燃焼状態を判定す
る際に使用するしきい値を失火判定用のしきい値より小
さく設定し、失火にまではいたらないが、燃焼が悪化し
ている状態等を判定することも可能である。

【００８５】また、燃焼状態パラメータとして、回転速
度情報や、トルクの場合についての実施例について説明
したが、これに限定するものではない。例えば、エンジ
ンの燃焼室内の圧力や、排気ガス中の酸素濃度（酸素濃
度センサの出力信号）、エンジンの振動等に対して適用
することも可能である。

【００８６】

【発明の効果】燃焼状態診断装置において、回転速度変
動情報等の燃焼状態パラメータから失火等の異常燃焼に
関係する特定回転周期成分を抽出し、燃焼状態を判定す
るので、精度良く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は本発明の一実施例に係わる燃焼状態診断装置の構
成図である。図２は演算回路の構成図である。図３は各
信号のタイミングを示す図である。図４は回転速度計測
区間を説明する図である。図５は本発明の一実施例の機
能構成ブロック図である。図６は本発明の一実施例の処
理フローを示すフローチャートである。図７は失火発生
時の各種回転同期成分の大きさを示す図である。図８は
失火パターンを示す図である。図９は重み付け係数の例
を説明する図である。図１０は重み付け係数の例を説明
する図である。図１１は重み付け係数の例を説明する図
である。図１２は重み付け係数の例を説明する図であ
る。図１３は失火発生時の特定回転周期成分等の挙動を
説明する図である。図１４は失火発生時の特定回転周期
成分等の挙動を説明する図である。図１５は失火発生時
の特定回転周期成分等の挙動を説明する図である。図１
６は失火発生時の特定回転周期成分等の挙動を説明する
図である。図１７は失火発生時の２回転周期成分の挙動
を説明する図である。図１８は失火発生時の特定回転周
期成分等の挙動を説明する図である。図１９は失火発生
時の２回転周期成分の挙動を説明する図である。図２０
は失火発生時の２回転周期成分の挙動を説明する図であ
る。図２１は失火発生時のＴｆ等の挙動を説明する図で
ある。図２２は失火発生時の２回転周期成分の挙動を説
明する図である。図２３は失火発生時の特定回転周期成
分の挙動を説明する図である。図２４は失火気筒識別方
法を説明する図である。図２５は他の実施例の処理フロ
ーを示すフローチャートの相違部である。図２６は診断
を中断する方法を説明する図である。図２７は外乱発生
時のＴｆの挙動の例を示す図である。図２８は他の実施
例の処理フローを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…エンジン、４…リングギア、５…ポジションセン
サ、８…演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗原 伸夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 紀村 博史 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平６−58196（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−26996（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−332189（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79396（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−193499（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−260356（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−19344（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 5/145 - 5/155 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 43/04 F02D 45/00 G01M 15/00

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多気筒エンジンの回転速度または発生トル
   ク等のエンジンの燃焼状態に応じて変化する燃焼状態パ
   ラメータの値を計測し、前記燃焼状態パラメータに基づ
   いて燃焼状態を判定するエンジンの燃焼状態診断装置に
   おいて、 前記多気筒エンジンの各点火サイクル間に、所定のクラ
   ンク角度に対応してＮ回（少なくとも１回）エンジン回
   転に同期して燃焼状態パラメータの値を計測する燃焼状
   態パラメータ計測手段と、 前記燃焼状態パラメータ計測手段により計測された少な
   くとも２回転分の燃焼状態パラメータから前記エンジン
   回転に同期した周期の特定回転周期成分を抽出する特定
   回転周期成分抽出手段と、 前記特定回転周期成分抽出手段により抽出された特定回
   転周期成分に基づいて燃焼状態を判定する燃焼状態判定
   手段と、を備え、 前記燃焼状態パラメータ計測手段は、エンジンの各点火
   サイクル間にＮ回、所定のクランク角度間を回転する所
   要時間Ｔ（ｉ）（ｉ；ｉ番目のサンプリング）を計測
   し、 前記特定回転周期成分抽出手段は、前記所要時間Ｔ
   （ｉ）の低域成分を除去するフィルタ通過後の所要時間
   Ｔｆ（ｉ）を算出する低域阻止フィルタ手段を備え、さ
   らにＴｆ（ｉ）から回転に同期した周期の特定回転周期
   成分を抽出すること、を特徴とするエンジンの燃焼状態
   診断装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記低域阻止フィルタ手段はエンジン２回転より長い周
   期の成分を通過阻止するフィルタ手段であることを特徴
   とするエンジンの燃焼状態診断装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記低域阻止フィルタ手段は、燃焼順番が隣り合った気
   筒に対応する所要時間Ｔ（ｉ）から差分〔Ｔ（ｉ）−Ｔ
   （ｉ−Ｎ）〕を算出し、フィルタ処理後の所要時間Ｔｆ
   （ｉ）とすることを特徴とするエンジンの燃焼状態診断
   装置。
4. 【請求項４】多気筒エンジンの回転速度または発生トル
   ク等のエンジンの燃焼状態に応じ変化する燃焼状態パラ
   メータの値を計測し、前記燃焼状態パラメータに基づい
   て燃焼状態を判定するエンジンの燃焼状態診断装置にお
   いて、 前記多気筒エンジンの各点火サイクル間に、所定のクラ
   ンク角度に対応してＮ回（少なくとも１回）エンジン回
   転に同期して燃焼状態パラメータの値を計測する燃焼状
   態パラメータ計測手段と、 前記燃焼状態パラメータ計測手段により計測された少な
   くとも２回転分の燃焼状態パラメータから前記エンジン
   回転に同期した周期の特定回転周期成分を抽出する特定
   回転周期成分抽出手段と、 前記特定回転周期成分抽出手段により抽出された特定回
   転周期成分に基づいて燃焼状態を判定する燃焼状態判定
   手段と、を備え、 前記特定回転周期成分抽出手段は、少なくとも２回転分
   の燃焼状態パラメータまたはＴｆ（Ｘとする）、すなわ
   ちＸ（ｉ）、Ｘ（ｉ−１）、…、Ｘ（ｉ−ｃ＋１）〔ｃ
   は（エンジンの気筒数×Ｎ）以上、ｉ；ｉ番目のサンプ
   リング〕と予め設定した少なくとも２組のそれぞれｃ個
   からなる重み付け係数群との積の和から回転に同期した
   周期のＸの変動成分である特定回転周期成分を抽出する
   演算手段を備えたことを特徴とするエンジンの燃焼状態
   診断装置。
5. 【請求項５】請求項４において、 前記重み付け係数群は、エンジン２回転に同期した周期
   の２回転周期成分を抽出するように設定されていること
   を特徴とするエンジンの燃焼状態診断装置。
6. 【請求項６】多気筒エンジンの回転速度または発生トル
   ク等のエンジンの燃焼状態に応じ変化する燃焼状態パラ
   メータの値を計測し、前記燃焼状態パラメータに基づい
   て燃焼状態を判定するエンジンの燃焼状態診断装置にお
   いて、 前記多気筒エンジンの各点火サイクル間に、所定のクラ
   ンク角度に対応してＮ回（少なくとも１回）燃焼状態パ
   ラメータの値を計測する燃焼状態パラメータ計測手段
   と、 前記燃焼状態パラメータ計測手段により計測された少な
   くとも２回転分の燃焼状態パラメータから前記エンジン
   回転に同期した周期の特定回転周期成分を抽出する特定
   回転周期成分抽出手段と、 前記特定回転周期成分抽出手段により抽出された特定回
   転周期成分に基づいて燃焼状態を判定する燃焼状態判定
   手段と、を備え、 前記特定回転周期成分抽出手段は、前記エンジンの２回
   転周期に同期した２回転周期成分を抽出することを特徴
   とするエンジンの燃焼状態診断装置。
7. 【請求項７】多気筒エンジンの回転速度または発生トル
   ク等のエンジンの燃焼状態に応じ変化する燃焼状態パラ
   メータの値を計測し、前記燃焼状態パラメータに基づい
   て燃焼状態を判定するエンジンの燃焼状態診断装置にお
   いて、 前記多気筒エンジンの各点火サイクル間に、所定のクラ
   ンク角度に対応してＮ回（少なくとも１回）燃焼状態パ
   ラメータの値を計測する燃焼状態パラメータ計測手段
   と、 前記燃焼状態パラメータ計測手段により計測された少な
   くとも２回転分の燃焼状態パラメータから前記エンジン
   回転に同期した周期の特定回転周期成分を抽出する特定
   回転周期成分抽出手段と、 前記特定回転周期成分抽出手段により抽出された特定回
   転周期成分に基づいて燃焼状態を判定する燃焼状態判定
   手段と、を備え、 前記特定回転周期成分抽出手段は、エンジンの１回転周
   期に同期した１回転周期成分を抽出することを特徴とす
   るエンジンの燃焼状態診断装置。
8. 【請求項８】多気筒エンジンの回転速度または発生トル
   ク等のエンジンの燃焼状態に応じ変化する燃焼状態パラ
   メータの値を計測し、前記燃焼状態パラメータに基づい
   て燃焼状態を判定するエンジンの燃焼状態診断装置にお
   いて、 前記多気筒エンジンの各点火サイクル間に、所定のクラ
   ンク角度に対応してＮ回（少なくとも１回）燃焼状態パ
   ラメータの値を計測する燃焼状態パラメータ計測手段
   と、 前記燃焼状態パラメータ計測手段により計測された少な
   くとも２回転分の燃焼状態パラメータから前記エンジン
   回転に同期した周期の特定回転周期成分を抽出する特定
   回転周期成分抽出手段と、 前記特定回転周期成分抽出手段により抽出された特定回
   転周期成分に基づいて燃焼状態を判定する燃焼状態判定
   手段と、を備え、 前記燃焼状態判定手段は、前記特定回転周期成分の大き
   さが所定の値を連続して超えた回数をカウントし、その
   カウント値が所定の値を超えたとき毎回失火と判定し、
   超えない場合には低頻度失火と判定することを特徴とす
   るエンジンの燃焼状態診断装置。
9. 【請求項９】多気筒エンジンの回転速度または発生トル
   ク等のエンジンの燃焼状態に応じ変化する燃焼状態パラ
   メータの値を計測し、前記燃焼状態パラメータに基づい
   て燃焼状態を判定するエンジンの燃焼状態診断装置にお
   いて、 前記多気筒エンジンの各点火サイクル間に、所定のクラ
   ンク角度に対応してＮ回（少なくとも１回）燃焼状態パ
   ラメータの値を計測する燃焼状態パラメータ計測手段
   と、 前記燃焼状態パラメータ計測手段により計測された少な
   くとも２回転分の燃焼状態パラメータから前記エンジン
   回転に同期した周期の特定回転周期成分を抽出する特定
   回転周期成分抽出手段と、 前記特定回転周期成分抽出手段により抽出された特定回
   転周期成分に基づいて燃焼状態を判定する燃焼状態判定
   手段と、を備え、 前記燃焼状態判定手段は、失火が発生していると判定さ
   れたときに、複数の燃焼状態パラメータまたはＴｆ（Ｘ
   とする）、すなわちＸ（ｉ）、Ｘ（ｉ−１）、…、Ｘ
   （ｉ−ｄ＋１）（ｄは定数）と予め設定した複数のパタ
   ーンのｄ個からなる重み付け係数群との積の和から最大
   値を示したパターンを特定し、その最大値とその特定さ
   れたパターンに基づいて失火気筒の識別を行う失火気筒
   識別手段を備えたことを特徴とするエンジンの燃焼状態
   診断装置。
10. 【請求項１０】請求項１から９のいずれかにおいて、 さらに所定の期間内に前記燃焼状態判定手段により失火
    が発生していると判定された回数を計測する失火回数計
    測手段を備え、その回数が所定の値を超えた場合には運
    転者への警告を行う警報手段および／または、失火情報
    の記憶を行う失火情報記憶手段を備えたことを特徴とす
    るエンジンの燃焼状態診断装置。
11. 【請求項１１】多気筒エンジンの回転速度、または発生
    トルク等のエンジンの燃焼状態に応じ変化する燃焼状態
    パラメータの値を計測し、前記燃焼状態パラメータに基
    づいて燃焼状態を判定するためのプログラムを記録した
    記録媒体であって、 前記多気筒エンジンの各点火サイクル間に、所定のクラ
    ンク角度に対応してＮ回（少なくとも１回）燃焼状態パ
    ラメータの値を計測させ、 少なくとも２回転分の計測された燃焼状態パラメータか
    ら回転に同期した周期の特定回転周期成分を抽出させ、 抽出された特定回転周期成分に基づいて燃焼状態を判定
    させることを特徴とするエンジンの燃焼状態診断プログ
    ラムを記録した記録媒体。
12. 【請求項１２】請求項１１において、 燃焼状態パラメータとして所定のクランク角におけるト
    ルクの瞬時値または前記所定のクランク角度間のトルク
    平均値を計測し、前記トルクの変動値を直接的に使用す
    ることを特徴とするエンジンの燃焼状態診断プログラム
    を記録した記録媒体。
13. 【請求項１３】請求項１１において、 前記燃焼状態判定手段は、前記特定回転周期成分の大き
    さが所定の値を連続して超えた回数をカウントし、その
    カウント値が所定の値を超えたとき毎回失火と判定し、
    超えない場合には低頻度失火と判定することを特徴とす
    るエンジンの燃焼状態診断プログラムを記録した記録媒
    体。
14. 【請求項１４】請求項１１において、 前記特定回転周期成分抽出手段は、特定回転周期成分の
    位相を算出する位相算出手段を含み、前記燃焼状態判定
    手段は、少なくとも前記特定回転周期成分の位相に基づ
    いて失火気筒数および／または、失火気筒の識別をおこ
    なうことを特徴とするエンジンの燃焼状態診断装置。