JP4372737B2 - Misfire detection device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の失火検出装置に関し、特に機関回転速度に応じた回転速度パラメータに基づいて失火の有無を判定するものに関する。   The present invention relates to a misfire detection device for an internal combustion engine, and more particularly to a device for determining the presence or absence of misfire based on a rotation speed parameter corresponding to the engine rotation speed.

特許文献1には、所定クランク角度の回転に要する時間であるセグメント時間に基づいて形成される特徴信号q(n)に基づいて、失火の有無を判定する手法が示されている。特徴信号q(n)は、セグメント時間を示す信号が、複素平面上の点として示されるように変換された信号であり、特徴信号q(n)の大きさ及び位相に基づいて失火の有無が判定される。   Patent Document 1 discloses a technique for determining the presence or absence of misfire based on a feature signal q (n) formed based on a segment time that is a time required for rotation at a predetermined crank angle. The feature signal q (n) is a signal obtained by converting the signal indicating the segment time so as to be indicated as a point on the complex plane, and whether or not misfire has occurred is determined based on the magnitude and phase of the feature signal q (n). Determined.

特開平9−119338号公報JP-A-9-119338

上記従来の手法では、セグメント時間を検出するためのクランクパルサ(特許文献1では、「角度伝送車」と呼ばれているもの)の歯の加工精度や磁気センサの特性ばらつき、あるいはクランク軸の軸芯撓みなどの影響が考慮されていないため、誤検出が発生する可能性があった。   In the conventional method described above, the processing accuracy of the teeth of the crank pulser for detecting the segment time (referred to as “angle transmission vehicle” in Patent Document 1), the variation in characteristics of the magnetic sensor, or the axis of the crankshaft Since the influence of core deflection or the like is not taken into account, there is a possibility that erroneous detection occurs.

本発明はこの点に着目してなされたものであり、クランクパルサの加工精度、磁気センサの特性ばらつき、あるいはクランク軸の軸芯撓みなどの影響を抑制し、正確な失火検出を行うことが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。   The present invention has been made paying attention to this point, and can suppress the influence of the processing accuracy of the crank pulsar, the variation in the characteristics of the magnetic sensor, the deflection of the axis of the crankshaft, and the like, and can perform accurate misfire detection. An object of the present invention is to provide a misfire detection device for an internal combustion engine.

上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータ(Tx)に基づいて前記機関の失火を検出する内燃機関の失火検出装置において、前記回転速度パラメータ(Tx)の周波数成分を複素平面上の周波数成分ベクトル(VX)として算出する周波数成分ベクトル算出手段と、前記機関への燃料供給を遮断する燃料供給遮断運転中において、前記周波数成分ベクトル算出手段により算出される周波数成分ベクトル(VX)に応じて原点補正ベクトル(Vp)を算出する原点補正ベクトル算出手段と、前記機関の通常運転中において算出される前記周波数成分ベクトル(VX)を、前記原点補正ベクトル(Vp)により補正する補正手段と、前記補正手段による補正後の周波数成分ベクトル(VXc)に基づいて失火判定を行う判定手段と、前記機関の回転数(NE)及び吸気圧(PBA)に応じて運転補正ベクトル(Vne,Vtq)を算出する運転補正ベクトル算出手段とを備え、前記運転補正ベクトル算出手段は、前記運転補正ベクトルの実部成分(Rne,Rtq)及び虚部成分(Ine,Itq)をそれぞれ前記回転数(NE)及び吸気圧(PBA)に応じて算出し、前記補正手段は、前記原点補正ベクトル(Vp)及び運転補正ベクトル(Vne,Vtq)により、前記機関の通常運転中において算出される前記周波数成分ベクトル(VX)を補正することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a misfire detection apparatus for an internal combustion engine that detects misfire of the engine based on a rotation speed parameter (Tx) corresponding to the rotation speed of the internal combustion engine. Frequency component vector calculating means for calculating the frequency component of the parameter (Tx) as a frequency component vector (VX) on the complex plane, and the frequency component vector calculating means during the fuel supply cutoff operation for cutting off the fuel supply to the engine Origin correction vector calculation means for calculating an origin correction vector (Vp) in accordance with the frequency component vector (VX) calculated by the above, and the frequency component vector (VX) calculated during normal operation of the engine as the origin. Correction means for correcting with a correction vector (Vp), and frequency component vector (VX) corrected by the correction means ) And determination means for performing a misfire determination based on the rotational speed of the engine (NE) and the intake pressure (PBA) operating correction vector according to (Vne, and a driving correction vector calculation means for calculating a VTQ), wherein The operation correction vector calculation means calculates a real part component (Rne, Rtq) and an imaginary part component (Ine, Itq) of the operation correction vector according to the rotational speed (NE) and the intake pressure (PBA), respectively. correcting means, said origin correction vector (Vp) and the operating correction vector (Vne, VTQ) by, characterized that you correct the frequency component vector calculated (VX) in normal operation of the engine.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の失火検出装置において、前記判定手段は、前記補正後の周波数成分ベクトルの絶対値(GVXc)が判定閾値(GJUD)より大きいとき、失火が発生したと判定し、前記補正後の周波数成分ベクトルの位相角(φVXc)に応じて失火気筒の判定を行うことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the misfire detection device for an internal combustion engine according to the first aspect, the determination means is configured such that the absolute value (GVXc) of the corrected frequency component vector is greater than a determination threshold (GJUD). It is determined that misfire has occurred, and the misfire cylinder is determined according to the phase angle (φVXc) of the corrected frequency component vector.

請求項に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の失火検出装置において、前記周波数成分ベクトル算出手段は、前記回転速度パラメータ(Tx)が入力され、前記機関の回転速度に応じた中心周波数の近傍の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ(31)を備え、該バンドパスフィルタ(31)から出力される前記回転速度パラメータ(Txf)の周波数成分ベクトルを算出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect , the frequency component vector calculating means receives the rotational speed parameter (Tx) and determines the rotational speed of the engine. A bandpass filter (31) for passing a frequency component in the vicinity of the corresponding center frequency, and calculating a frequency component vector of the rotational speed parameter (Txf) output from the bandpass filter (31). To do.

請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか1項に記載の内燃機関の失火検出装置において、前記周波数成分ベクトル算出手段は、前記機関回転速度(NE)に対応する周波数成分(X(2))の周波数成分ベクトルを算出することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the misfire detection device for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the frequency component vector calculating means is a frequency component corresponding to the engine speed (NE). The frequency component vector of (X (2)) is calculated.

請求項1に記載の発明によれば、回転速度パラメータの周波数成分が複素平面上の周波数成分ベクトルとして算出されるとともに、燃料供給遮断運転中において算出される周波数成分ベクトルが、原点補正ベクトルとして算出される。また機関回転数及び吸気圧に応じて運転補正ベクトルが算出される。そして、機関の通常運転中において算出される周波数成分ベクトルが、原点補正ベクトル及び運転補正ベクトルにより補正され、該補正後の周波数成分ベクトルに基づいて失火判定が行われる。クランクパルサの歯精度、角度センサの特性ばらつき、あるいはクランク軸の軸芯撓みなどの影響は、機関の燃焼が行われないときに算出される原点補正ベクトルに反映されるので、原点補正ベクトルによる補正を行うことにより、クランクパルサの加工精度、磁気センサの特性ばらつき、あるいはクランク軸の軸芯撓みなどの影響を抑制し、正確な失火検出を行うことができる。また機関回転数及び/または吸気圧の変化によっても周波数成分ベクトルが変化するので、原点補正ベクトルとともに運転補正ベクトルを適用することにより、機関運転状態の変化に拘わらず正確な失火判定を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the frequency component of the rotation speed parameter is calculated as a frequency component vector on the complex plane, and the frequency component vector calculated during the fuel supply cutoff operation is calculated as the origin correction vector. Is done. An operation correction vector is calculated according to the engine speed and the intake pressure. The frequency component vector calculated during normal operation of the engine is corrected by the origin correction vector and the operation correction vector , and misfire determination is performed based on the corrected frequency component vector. Effects of crank pulser tooth accuracy, angle sensor characteristic variations, or crankshaft axis deflection are reflected in the origin correction vector calculated when the engine is not combusted. By performing the above, it is possible to suppress the influence of the processing accuracy of the crank pulsar, the variation in the characteristics of the magnetic sensor, or the deflection of the axis of the crankshaft, and to perform accurate misfire detection. Further, since the frequency component vector also changes due to changes in engine speed and / or intake pressure, accurate misfire determination can be performed regardless of changes in the engine operating state by applying the operation correction vector together with the origin correction vector. it can.

請求項2に記載の発明によれば、補正後の周波数成分ベクトルの絶対値が判定閾値より大きいとき、失火が発生したと判定され、補正後の周波数成分ベクトルの位相角に応じて失火気筒の判定が行われる。回転速度パラメータの周波数成分のうち、失火が発生すると増加する特定周波数成分、例えば機関回転数に対応する周波数の周波数成分ベクトルを用いることにより、失火の発生をその周波数成分ベクトルの絶対値の増加として検出することができる。またどの気筒で失火が発生したかに依存して、周波数成分ベクトルの位相が変化するので、周波数成分ベクトルの位相によって失火気筒を判定することができる。   According to the second aspect of the present invention, it is determined that misfire has occurred when the absolute value of the corrected frequency component vector is greater than the determination threshold, and the misfire cylinder is determined in accordance with the phase angle of the corrected frequency component vector. A determination is made. Among the frequency components of the rotational speed parameter, by using a specific frequency component that increases when misfire occurs, for example, a frequency component vector of a frequency corresponding to the engine speed, the occurrence of misfire is regarded as an increase in the absolute value of the frequency component vector. Can be detected. Further, since the phase of the frequency component vector changes depending on which cylinder has misfired, the misfiring cylinder can be determined based on the phase of the frequency component vector.

請求項に記載の発明によれば、回転速度パラメータが、機関の回転速度に応じた中心周波数の近傍の周波数の信号を通過させるバンドパスフィルタにより帯域制限されるので、例えば機関の加減速の影響によって周波数成分ベクトルがずれることを防止し、正確な失火判定を行うことができる。 According to the third aspect of the present invention, the rotational speed parameter is band-limited by the band-pass filter that passes a signal having a frequency near the center frequency corresponding to the rotational speed of the engine. It is possible to prevent the frequency component vector from being shifted due to the influence, and perform an accurate misfire determination.

請求項に記載の発明によれば、機関回転速度に対応する周波数の周波数成分ベクトルが算出され、その周波数成分ベクトルに基づいて失火判定が行われる。機関回転速度に対応する周波数の周波数成分ベクトルの絶対値は、特定の気筒及び該特定の気筒の作動位相と360度ずれた作動位相の気筒において連続的に失火発生すると増加するので、この周波数成分ベクトルに着目することにより、作動位相が360度ずれた関係にある複数気筒における連続失火を検出することができる。 According to the invention described in claim 4 , the frequency component vector of the frequency corresponding to the engine speed is calculated, and the misfire determination is performed based on the frequency component vector. The absolute value of the frequency component vector of the frequency corresponding to the engine rotational speed increases when misfiring continuously occurs in a specific cylinder and a cylinder having an operation phase shifted 360 degrees from the operation phase of the specific cylinder. By paying attention to the vector, it is possible to detect continuous misfires in a plurality of cylinders whose operating phases are shifted by 360 degrees.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、例えば4気筒を有し、吸気管2及び排気管5を備えている。吸気管2にはスロットル弁3が設けられている。また排気管5には排気の浄化を行う触媒コンバータ6が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. An internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 has, for example, four cylinders and includes an intake pipe 2 and an exhaust pipe 5. A throttle valve 3 is provided in the intake pipe 2. The exhaust pipe 5 is provided with a catalytic converter 6 for purifying exhaust gas.

燃料噴射弁4はエンジン1とスロットル弁3との間かつ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共に電子制御ユニット(以下「ECU」という)20に電気的に接続されてECU20からの制御信号により燃料噴射弁4の開弁時間が制御される。   The fuel injection valve 4 is provided for each cylinder between the engine 1 and the throttle valve 3 and slightly upstream of the intake valve (not shown) of the intake pipe 2, and each injection valve is connected to a fuel pump (not shown). At the same time, it is electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 20 and the opening time of the fuel injection valve 4 is controlled by a control signal from the ECU 20.

スロットル弁3の直ぐ下流には吸気管2内の圧力を検出する吸気管内絶対圧(PBA)センサ11が設けられており、その検出信号はECU20に供給される。
ECU20には、エンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ12が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がECU20に供給される。クランク角度位置センサ12は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で(4気筒エンジンではクランク角180度毎に)TDCパルスを出力するTDCセンサ及びTDCパルスより短い一定クランク角周期(例えば30度周期)で1パルス(以下「CRKパルス」という)を発生するCRKセンサから成り、CYLパルス、TDCパルス及びCRKパルスがECU20に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。またECU20は、CRKパルスの発生時間間隔T30Dに基づいて、エンジン1における失火の検出を行う。
An intake pipe absolute pressure (PBA) sensor 11 for detecting the pressure in the intake pipe 2 is provided immediately downstream of the throttle valve 3, and the detection signal is supplied to the ECU 20.
A crank angle position sensor 12 that detects a rotation angle of a crankshaft (not shown) of the engine 1 is connected to the ECU 20, and a signal corresponding to the rotation angle of the crankshaft is supplied to the ECU 20. The crank angle position sensor 12 is a cylinder discrimination sensor that outputs a pulse (hereinafter referred to as “CYL pulse”) at a predetermined crank angle position of a specific cylinder of the engine 1, and relates to a top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder. A TDC sensor that outputs a TDC pulse at a crank angle position before a predetermined crank angle (every crank angle of 180 degrees in a four-cylinder engine) and one pulse (hereinafter referred to as “CRK”) with a constant crank angle cycle shorter than the TDC pulse (for example, a cycle of 30 °). The CYL pulse, the TDC pulse, and the CRK pulse are supplied to the ECU 20. These pulses are used for various timing controls such as fuel injection timing and ignition timing, and detection of engine speed (engine speed) NE. Further, the ECU 20 detects misfire in the engine 1 based on the CRK pulse generation time interval T30D.

ECU20は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁4などに制御信号を供給する出力回路等から構成される。ECU20のCPUは、以下に説明する失火検出を実行する。   The ECU 20 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, a central processing unit (hereinafter referred to as “CPU”). A storage circuit for storing various calculation programs executed by the CPU and calculation results, an output circuit for supplying a control signal to the fuel injection valve 4 and the like. The CPU of the ECU 20 performs misfire detection described below.

次に本実施形態における失火検出の手法を詳細に説明する。
図2は、発生時間間隔T30Dの実測データを示すタイムチャートであり、同図(a)は失火が発生していない正常燃焼状態に対応し、同図(b)は#1気筒及び#4気筒において連続して失火が発生している状態に対応し、同図(c)は#2気筒及び#3気筒において連続して失火が発生している状態に対応する。なお、本実施形態では、#1気筒→#3気筒→#4気筒→#2気筒の順で点火が行われるので、#1気筒の点火時期と、#4気筒の点火時期はクランク角度で360度ずれており、#2気筒の点火時期と、#3気筒の点火時期の関係も同様である。
Next, the misfire detection method in this embodiment will be described in detail.
FIG. 2 is a time chart showing actual measurement data of the generation time interval T30D. FIG. 2A corresponds to a normal combustion state in which no misfire has occurred, and FIG. 2B shows cylinders # 1 and # 4. Corresponds to a state in which misfires are continuously generated in FIG. 2, and FIG. 6C corresponds to a state in which misfires are continuously generated in the # 2 cylinder and the # 3 cylinder. In this embodiment, since ignition is performed in the order of # 1 cylinder → # 3 cylinder → # 4 cylinder → # 2 cylinder, the ignition timing of the # 1 cylinder and the ignition timing of the # 4 cylinder are 360 in terms of crank angle. The relationship between the ignition timing of the # 2 cylinder and the ignition timing of the # 3 cylinder is the same.

本実施形態では、エンジン1の回転速度に応じた回転速度パラメータとして、下記式(1)で定義される時間パラメータTxを使用する。式(1)において、kは、クランク角30度回転するのに要する時間で離散化した離散化時刻、nはクランク角90度回転するのに要する時間で離散化した離散化時刻である。
Tx(n)=T30D(k)+T30D(k-1)+T30D(k-2) (1)
In the present embodiment, a time parameter Tx defined by the following equation (1) is used as a rotation speed parameter corresponding to the rotation speed of the engine 1. In equation (1), k is the discretization time discretized by the time required for rotating the crank angle 30 degrees, and n is the discretization time discretized by the time required for rotating the crank angle 90 degrees.
Tx (n) = T30D (k) + T30D (k-1) + T30D (k-2) (1)

時間パラメータTxの周波数成分X(0)〜X(7)は、時間パラメータTxの検出データ8個Tx(i)(i=n〜n−7)を用いて、下記式(2)により算出される。式(2)は離散フーリエ変換を行う数式である。式(2)で算出されるX(0)は直流成分、X(1)はエンジン回転数NEに対応する周波数fNEの0.5倍の周波数成分(1次成分)、X(2)は周波数fNEの周波数成分(2次成分)、X(3)は周波数fNEの1.5倍の周波数成分(3次成分)、X(3)は周波数fNEの2倍の周波数成分(4次成分)、X(4)は周波数fNEの2.5倍の周波数成分(5次成分)、X(5)は周波数fNEの3倍の周波数成分(6次成分)、X(6)は周波数fNEの3.5倍の周波数成分(7次成分)、X(7)は周波数fNEの4倍の周波数成分(8次成分)を示す。

Figure 0004372737
The frequency components X (0) to X (7) of the time parameter Tx are calculated by the following equation (2) using eight detection data Tx (i) (i = n to n-7) of the time parameter Tx. The Expression (2) is an expression for performing discrete Fourier transform. X (0) calculated by equation (2) is a DC component, X (1) is a frequency component (primary component) 0.5 times the frequency fNE corresponding to the engine speed NE, and X (2) is a frequency. fNE frequency component (second order component), X (3) is 1.5 times the frequency component (third order component) of frequency fNE, X (3) is twice the frequency component (fourth order component) of frequency fNE, X (4) is a frequency component (fifth order component) 2.5 times the frequency fNE, X (5) is a frequency component three times the frequency fNE (sixth order component), and X (6) is the frequency component fNE3. Five times the frequency component (seventh order component) and X (7) indicate a frequency component (fourth order component) four times the frequency fNE.
Figure 0004372737

式(2)の2次成分X(2)は、下記式(3)で与えられる。

Figure 0004372737
ここで2次成分X(2)を表す複素数の実部Rx,虚部Ixを用いて2次成分ベクトルVX(2)を表すと、式(4)のようになる。なお、以下の説明ではVX(2)は、「VX」と略して記載する。
VX(2)=(Rx,Ix)
=(Tx(0)−Tx(2)+Tx(4)−Tx(6),
−Tx(1)+Tx(3)−Tx(5)+Tx(7)) (4) The secondary component X (2) of the formula (2) is given by the following formula (3).
Figure 0004372737
Here, when the secondary component vector VX (2) is expressed using the real part Rx and the imaginary part Ix of the complex number representing the secondary component X (2), the equation (4) is obtained. In the following description, VX (2) is abbreviated as “VX”.
VX (2) = (Rx, Ix)
= (Tx (0) -Tx (2) + Tx (4) -Tx (6),
-Tx (1) + Tx (3) -Tx (5) + Tx (7)) (4)

図3は、2次成分ベクトルVXの計測データを複素平面上に示した図であり、失火が発生していないときは、白丸で示すように、2次成分ベクトルVXの絶対値は「0」に近い値をとるため、2次成分ベクトルVXに対応する座標点は原点近傍に分布する。これに対し、#1気筒及び#4気筒において連続的に失火が発生しているときは、2次成分ベクトルVXの絶対値が増加し、対応する座標点は第2象限に黒丸で示すように、原点から離れた領域に分布する。また#2気筒及び#3気筒において連続的に失火が発生しているときは、2次成分ベクトルVXに対応する座標点は、第4象限内の原点から離れた領域に分布する。   FIG. 3 is a diagram showing measurement data of the secondary component vector VX on a complex plane. When no misfire has occurred, the absolute value of the secondary component vector VX is “0” as shown by a white circle. Therefore, the coordinate points corresponding to the secondary component vector VX are distributed near the origin. On the other hand, when misfire occurs continuously in the # 1 cylinder and the # 4 cylinder, the absolute value of the secondary component vector VX increases, and the corresponding coordinate point is indicated by a black circle in the second quadrant. , Distributed in an area away from the origin. When misfires are continuously generated in the # 2 cylinder and the # 3 cylinder, the coordinate points corresponding to the secondary component vector VX are distributed in a region away from the origin in the fourth quadrant.

したがって、2次成分ベクトルVXに対応する座標点が、判別円CRの外側に分布しているときは、失火が発生した判定することができる。また位相角φVXにより、連続失火が発生している気筒が、#1気筒及び#4気筒であるか、#2気筒及び#3気筒であるかを判別することができる。   Therefore, when the coordinate points corresponding to the secondary component vector VX are distributed outside the discrimination circle CR, it can be determined that a misfire has occurred. Further, it can be determined from the phase angle φVX whether the cylinder where the continuous misfire has occurred is the # 1 cylinder and the # 4 cylinder, or the # 2 cylinder and the # 3 cylinder.

図4は、失火が発生したときの時間パラメータTxの変化を模式的に示す波形図であり、図の中央部で#1気筒及び#4気筒が連続して失火した(対向2気筒の連続失火が発生した)場合の波形が示されている。このように、対向2気筒の連続失火が発生すると、エンジン回転数NEに対応する周波数fNEの周波数成分、すなわち2次成分が増加する。   FIG. 4 is a waveform diagram schematically showing a change in the time parameter Tx when misfire occurs. The # 1 cylinder and the # 4 cylinder continuously misfire in the center of the figure (continuous misfire of the opposed two cylinders). Waveform is shown). Thus, when continuous misfiring of the opposed two cylinders occurs, the frequency component of the frequency fNE corresponding to the engine speed NE, that is, the secondary component increases.

図5は、失火のパターンと、対応する周波数成分との関係を説明するための図である。正常燃焼時は、エンジン1回転当たり2回の燃焼が発生することから4次成分が大きくなる。また上述した対向2気筒連続失火が発生したときは、2次成分が大きくなり、1次成分も若干増加する。また1気筒連続失火(例えば#1気筒のみが連続して失火するパターン)が発生したとき、あるいは2気筒連続失火(例えば#1気筒及び#3気筒が連続失火するパターン)が発生したときは、1次成分が大きくなる。したがって、1気筒連続失火または2気筒連続失火を検出する場合には、1次成分に対応する周波数成分ベクトルに基づいて失火判定を行う。   FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between a misfire pattern and a corresponding frequency component. During normal combustion, combustion occurs twice per revolution of the engine, so the quaternary component increases. Further, when the above-described opposed two-cylinder continuous misfire occurs, the secondary component increases and the primary component also increases slightly. In addition, when one cylinder continuous misfire (for example, a pattern in which only # 1 cylinder continuously misfires) or two cylinder continuous misfire (for example, a pattern in which # 1 and # 3 cylinders continuously misfire) occurs, The primary component becomes large. Therefore, when detecting a one-cylinder continuous misfire or a two-cylinder continuous misfire, the misfire determination is performed based on the frequency component vector corresponding to the primary component.

時間パラメータTxは、CRKパルスの発生時間間隔T30Dから算出され、CRKパルスを発生するCRKセンサは、クランク軸に固定されて回転するクランクパルサ(歯車)と、クランクパルサの動きを検出する磁気センサとからなる。したがって、クランクパルサの加工精度や磁気センサの特性ばらつき、さらにクランク軸の軸芯撓みなど(以下「センサ誤差要因」という)によって、時間パラメータTxが変化する。   The time parameter Tx is calculated from the CRK pulse generation time interval T30D. The CRK sensor that generates the CRK pulse includes a crank pulser (gear) that is fixed to the crankshaft and rotates, and a magnetic sensor that detects the movement of the crank pulser. Consists of. Therefore, the time parameter Tx varies depending on the processing accuracy of the crank pulser, the variation in the characteristics of the magnetic sensor, the axial deflection of the crankshaft (hereinafter referred to as “sensor error factor”), and the like.

図6(a)は、センサ誤差要因により、周波数成分ベクトルに対応する座標点が分布する領域R0,R1,R2がずれた状態を示す。この例では、領域R0が正常燃焼状態に対応し、領域R1及びR2が対向2気筒連続失火が発生してる状態に対応している。この例では、領域R1の一部が判別円CRの内側に入っているので、失火しているにも拘わらず正常燃焼と誤判定する可能性が高くなっている。   FIG. 6A shows a state in which regions R0, R1, and R2 in which coordinate points corresponding to frequency component vectors are distributed are shifted due to a sensor error factor. In this example, the region R0 corresponds to the normal combustion state, and the regions R1 and R2 correspond to the state where the opposed two-cylinder continuous misfire has occurred. In this example, since a part of the region R1 is inside the determination circle CR, there is a high possibility of erroneous determination as normal combustion despite misfire.

そこで、本実施形態では、センサ誤差要因によるずれを補正する原点補正ベクトルを算出し、これによって周波数成分ベクトルVXを補正するようにしている。この補正により、図6(b)に示すように、領域R0〜R2がそれぞれ領域R0’〜R2’に移動し、正確な判定を行うことが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, an origin correction vector for correcting a shift due to a sensor error factor is calculated, and thereby the frequency component vector VX is corrected. By this correction, as shown in FIG. 6B, the regions R0 to R2 move to the regions R0 'to R2', respectively, and accurate determination can be performed.

次にエンジン回転数NEが急激に変化した場合について、図7を参照して説明する。図7(a)は、正常燃焼時の時間パラメータTxの推移を示すタイムチャートであり、白丸でプロットした波形がエンジン回転数NEが変化していない状態に対応し、矩形でプロットした波形がエンジン回転数NEが緩やかに減速している状態に対応し、三角形でプロットした波形がエンジン回転数NEが急激に減速している状態に対応する。これらの波形に対応する周波数成分ベクトルVXを示す座標点は、図7(b)に示すようになり(矩形及び三角形が減速時に対応)、エンジン回転数NEの減速により、座標点がずれる。そこで本実施形態では、着目している周波数成分を中心周波数としたバンドパスフィルタを設け、時間パラメータTxにバンドパスフィルタ処理を施して、周波数成分ベクトルVXを算出するようにしている。これにより、図7(c)に示すように、同図(a)に示す各波形に対応する座標点がすべて原点近傍に位置するようになり、正確な判定を行うことができる。   Next, the case where the engine speed NE changes rapidly will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a time chart showing the transition of the time parameter Tx during normal combustion. The waveform plotted with a white circle corresponds to the state in which the engine speed NE has not changed, and the waveform plotted with a rectangle is the engine waveform. Corresponding to the state where the rotational speed NE is slowly decelerating, the waveform plotted with a triangle corresponds to the state where the engine rotational speed NE is decelerating rapidly. The coordinate points indicating the frequency component vectors VX corresponding to these waveforms are as shown in FIG. 7B (rectangles and triangles correspond to when decelerating), and the coordinate points are shifted due to the deceleration of the engine speed NE. Therefore, in the present embodiment, a bandpass filter having the frequency component of interest as the center frequency is provided, and the frequency component vector VX is calculated by performing bandpass filter processing on the time parameter Tx. As a result, as shown in FIG. 7C, the coordinate points corresponding to the waveforms shown in FIG. 7A are all located in the vicinity of the origin, and an accurate determination can be made.

図8は、周波数成分ベクトルに対応する座標点の分布を示す図であり、破線で示す領域がバンドパスフィルタ処理を行わない場合の座標点の分布を示し、実線で示す領域がバンドパスフィルタ処理を行った場合の座標点の分布を示す。このように、バンドパスフィルタ処理を施すことにより、失火検出に必要な周波数成分以外のノイズ成分が減衰するため、座標点のばらつきを低減することができる。その結果、失火判定の精度を向上させることができる。   FIG. 8 is a diagram illustrating the distribution of coordinate points corresponding to the frequency component vector. The region indicated by the broken line indicates the distribution of coordinate points when the bandpass filter processing is not performed, and the region indicated by the solid line is the bandpass filter processing. The distribution of coordinate points when As described above, by performing the band-pass filter process, noise components other than the frequency components necessary for misfire detection are attenuated, so that the variation in coordinate points can be reduced. As a result, the accuracy of misfire determination can be improved.

図9は、上述した手法により失火判定を行うとともに、その判定結果に応じてフェールセーフアクションを実行する失火判定モジュールの構成を示すブロック図である。図9に示す失火判定モジュールの機能は、実際にはECU20のCPUによる演算処理により実現される。
図9に示す失火判定モジュールは、バンドパスフィルタ(以下「BPF」という)31と、周波数成分ベクトル算出部32と、エンジン回転数算出部33と、補正ベクトル算出部34と、判定閾値算出部35と、失火判定部36と、失火カウント処理部37と、フェールセーフ処理部38とからなる。
FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of a misfire determination module that performs misfire determination by the above-described method and executes a failsafe action according to the determination result. The function of the misfire determination module shown in FIG. 9 is actually realized by arithmetic processing by the CPU of the ECU 20.
The misfire determination module shown in FIG. 9 includes a bandpass filter (hereinafter referred to as “BPF”) 31, a frequency component vector calculation unit 32, an engine speed calculation unit 33, a correction vector calculation unit 34, and a determination threshold calculation unit 35. A misfire determination unit 36, a misfire count processing unit 37, and a fail safe processing unit 38.

BPF31は、時間パラメータTxに、図7及び図8を参照して説明したバンドパスフィルタ処理を施す。具体的には、下記式(5)により、フィルタ処理後時間パラメータTxfを算出する。式(5)のa(q)及びb(s)は、例えばのゲイン周波数特性が図10に示す特性となるように設定されるフィルタ係数である。

Figure 0004372737
The BPF 31 performs the bandpass filter processing described with reference to FIGS. 7 and 8 on the time parameter Tx. Specifically, the post-filtering time parameter Txf is calculated by the following equation (5). In the equation (5), a (q) and b (s) are filter coefficients set so that, for example, the gain frequency characteristic becomes the characteristic shown in FIG.
Figure 0004372737

周波数成分ベクトル算出部32は、フィルタ処理後時間パラメータTxfを、前記式(4)のTxとして適用し、周波数成分ベクトル(2次成分ベクトル)VXを算出する。エンジン回転数算出部33は、1サイクルの期間に入力される時間パラメータTxの平均値を用いてエンジン回転数NEを算出する。   The frequency component vector calculation unit 32 calculates the frequency component vector (secondary component vector) VX by applying the post-filtering time parameter Txf as Tx in the equation (4). The engine speed calculator 33 calculates the engine speed NE using the average value of the time parameters Tx input during the period of one cycle.

補正ベクトル算出部34は、エンジン回転数NE、吸気管内絶対圧PBA及び周波数成分ベクトルVXに応じて、図11に示す手順により、補正ベクトルVec(=(Rec,Iec))を算出する。   The correction vector calculation unit 34 calculates a correction vector Vec (= (Rec, Iec)) according to the procedure shown in FIG. 11 according to the engine speed NE, the intake pipe absolute pressure PBA, and the frequency component vector VX.

図11のステップS11では、エンジン回転数NEに応じて図12(a)に示すRneテーブルを検索し、第1実部補正値Rneを算出する。Rneテーブルは、低回転数領域では、エンジン回転数NEが増加するほど、第1実部補正値Rneが減少するように設定され、高回転領域では、逆にエンジン回転数NEが増加するほど、第1実部補正値Rneが増加するように設定されている。ステップS11では、さらにエンジン回転数NEに応じて図12(b)に示すIneテーブルを検索し、第1虚部補正値Ineを算出する。Ineテーブルは、エンジン回転数NEが増加するほど、第1虚部補正値Ineが増加するように設定されている。ステップS11で算出されるエンジン回転数NEに応じた補正値Rne及びIneを要素とするベクトルを、回転数補正ベクトルVne(=(Rne,Ine))という。   In step S11 of FIG. 11, the Rne table shown in FIG. 12A is searched according to the engine speed NE, and the first real part correction value Rne is calculated. The Rne table is set so that the first real part correction value Rne decreases as the engine speed NE increases in the low speed region, and conversely in the high speed region, the engine speed NE increases. The first real part correction value Rne is set to increase. In step S11, an Ine table shown in FIG. 12B is further retrieved according to the engine speed NE to calculate a first imaginary part correction value Ine. The Ine table is set so that the first imaginary part correction value Ine increases as the engine speed NE increases. A vector having correction values Rne and Ine corresponding to the engine speed NE calculated in step S11 as elements is referred to as a rotation speed correction vector Vne (= (Rne, Ine)).

ステップS12では、吸気管内絶対圧PBAに応じて図12(c)に示すRtqテーブルを検索し、第2実部補正値Rtqを算出する。Rtqテーブルは、吸気管内絶対圧PBAが増加するほど、第2実部補正値Rtqが減少するように設定されている。ステップS12では、さらに吸気管内絶対圧PBAに応じて図12(d)に示すItqテーブルを検索し、第2虚部補正値Itqを算出する。Itqテーブルは、吸気管内絶対圧PBAが増加するほど、第2虚部補正値Itqが増加するように設定されている。ステップS12で算出される吸気管内絶対圧PBA(エンジン負荷)に応じた補正値Rtq及びItqを要素とするベクトルを、負荷補正ベクトルVtq(=(Rtq,Itq))という。   In step S12, the Rtq table shown in FIG. 12C is retrieved according to the intake pipe absolute pressure PBA to calculate the second real part correction value Rtq. The Rtq table is set so that the second actual part correction value Rtq decreases as the intake pipe absolute pressure PBA increases. In step S12, the Itq table shown in FIG. 12D is further retrieved according to the intake pipe absolute pressure PBA, and the second imaginary part correction value Itq is calculated. The Itq table is set so that the second imaginary part correction value Itq increases as the intake pipe absolute pressure PBA increases. A vector whose elements are correction values Rtq and Itq corresponding to the intake pipe absolute pressure PBA (engine load) calculated in step S12 is referred to as a load correction vector Vtq (= (Rtq, Itq)).

ステップS13ではフュエルカットフラグFFCが「1」であるか否かを判別する。フュエルカットフラグFFCは、図示しない処理においてエンジン1への燃料供給を遮断する燃料供給遮断運転が実行されるとき、「1」に設定される。フュエルカットフラグFFCが「0」であるときは、直ちにステップS15に進み、フュエルカットフラグFFCが「1」であって燃料供給遮断運転が実行されているときは、周波数成分ベクトル算出部32で算出される周波数成分ベクトルVX(=(Rx,Ix))、並びにステップS11及びS12で算出された回転数補正ベクトルVne及び負荷補正ベクトルVtqを下記式(6)及び(7)に適用し、実部原点補正値Rp及び虚部原点補正値Ip、すなわち原点補正ベクトルVp(=(Rp,Ip))を更新する(ステップS14)。
Rp=A×(Rx−Rne−Rtq)+(1−A)×Rp (6)
Ip=A×(Ix−Ine−Itq)+(1−A)×Ip (7)
ここで、Aは0から1の間の値に設定されるなまし係数であり、右辺のRp及びIpは、前回算出値である。
In step S13, it is determined whether or not the fuel cut flag FFC is “1”. The fuel cut flag FFC is set to “1” when a fuel supply cut-off operation for cutting off the fuel supply to the engine 1 is executed in a process (not shown). When the fuel cut flag FFC is “0”, the process immediately proceeds to step S15. When the fuel cut flag FFC is “1” and the fuel supply cut-off operation is being executed, the frequency component vector calculation unit 32 calculates the fuel cut flag FFC. The applied frequency component vector VX (= (Rx, Ix)), the rotation speed correction vector Vne and the load correction vector Vtq calculated in steps S11 and S12 are applied to the following equations (6) and (7), and the real part The origin correction value Rp and the imaginary part origin correction value Ip, that is, the origin correction vector Vp (= (Rp, Ip)) are updated (step S14).
Rp = A * (Rx-Rne-Rtq) + (1-A) * Rp (6)
Ip = A * (Ix-Ine-Itq) + (1-A) * Ip (7)
Here, A is a smoothing coefficient set to a value between 0 and 1, and Rp and Ip on the right side are previously calculated values.

ステップS15では、下記式(8)及び(9)により、補正ベクトルVec(=(Rec,Iec))を算出する。
Rec=Rp+Rne+Rtq (8)
Iec=Ip+Ine+Itq (9)
In step S15, a correction vector Vec (= (Rec, Iec)) is calculated by the following equations (8) and (9).
Rec = Rp + Rne + Rtq (8)
Iec = Ip + Ine + Itq (9)

図9に戻り、判定閾値算出部35は、エンジン回転数NE及び吸気管内絶対圧PBAに応じて、図13に示すGJUDマップを検索し、判定閾値GJUDを算出する。GJUDマップは、エンジン回転数NEが減少するほど、また吸気管内絶対圧PBAが増加するほど、判定閾値GJUDが増加するように設定されている。すなわち図13においてラインL1〜L4は、それぞれ吸気管内絶対圧PBAが所定吸気管内絶対圧PBA1(例えば26.7PA(200mmHg)),PBA2(例えば53.3(400mmHg)),PBA3(例えば80PA(600mmHg)),及びPBA4(例えば106PA(800mmHg)である場合に対応し、所定吸気管内絶対圧PBA1〜PBA4は、PBA1<PBA2<PBA3<PBA4なる関係を満たす。判定閾値GJUDは、図3に示した判別円CRの半径に相当するパラメータである。   Returning to FIG. 9, the determination threshold calculation unit 35 searches the GJUD map shown in FIG. 13 according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA, and calculates the determination threshold GJUD. The GJUD map is set such that the determination threshold GJUD increases as the engine speed NE decreases and the intake pipe absolute pressure PBA increases. That is, in FIG. 13, the lines L1 to L4 indicate that the intake pipe absolute pressure PBA is a predetermined intake pipe absolute pressure PBA1 (for example, 26.7 PA (200 mmHg)), PBA2 (for example, 53.3 (400 mmHg)), PBA3 (for example, 80 PA (600 mmHg)). )), And PBA4 (for example, 106 PA (800 mmHg)), the predetermined intake pipe absolute pressures PBA1 to PBA4 satisfy the relationship PBA1 <PBA2 <PBA3 <PBA4. The determination threshold GJUD is shown in FIG. This is a parameter corresponding to the radius of the discrimination circle CR.

失火判定部36は、周波数成分ベクトルVX、補正ベクトルVec、及び判定閾値GJUDに基づいて、図14に示す手順により失火判定を行う。
ステップS21では、下記式(10)に周波数成分ベクトルVX及び補正ベクトルVecを適用し、補正周波数成分ベクトルVXcを算出する。
VXc=(Rxc,Ixc)
=VX−Vec=(Rx−Rec,Ix−Iec) (10)
The misfire determination unit 36 performs misfire determination according to the procedure shown in FIG. 14 based on the frequency component vector VX, the correction vector Vec, and the determination threshold GJUD.
In step S21, the frequency component vector VX and the correction vector Vec are applied to the following equation (10) to calculate the correction frequency component vector VXc.
VXc = (Rxc, Ixc)
= VX-Vec = (Rx-Rec, Ix-Iec) (10)

ステップS22では、下記式(11)により、補正周波数成分ベクトルVXcの絶対値GVXcを算出し、ステップS23では、下記式(12)により、補正周波数成分ベクトルVXcの位相角φVXcを算出する。

Figure 0004372737
In step S22, the absolute value GVXc of the correction frequency component vector VXc is calculated by the following equation (11). In step S23, the phase angle φVXc of the correction frequency component vector VXc is calculated by the following equation (12).
Figure 0004372737

ステップS24では、絶対値GVXcが判定閾値GJUDより大きいか否かを判別し、この答が否定(NO)であって補正周波数成分ベクトルVXcに対応する座標点が判別円CRの内部に位置するときは、正常燃焼と判定する(ステップS25)。一方、GVXc>GJUDであるときは、位相角φVXcが所定角度φR(例えば90度)より大きくかつ(φR+180度)以下であるか否かを判別する(ステップS26)。この答が肯定(YES)であるときは、#1気筒及び#4気筒において連続失火が発生していると判定する(ステップS27)。またステップS26の答が否定(NO)であるときは、#2気筒及び#3気筒において連続失火が発生していると判定する(ステップS28)。   In step S24, it is determined whether or not the absolute value GVXc is larger than the determination threshold value GJUD. When the answer is negative (NO), the coordinate point corresponding to the corrected frequency component vector VXc is located inside the determination circle CR. Is determined to be normal combustion (step S25). On the other hand, when GVXc> GJUD, it is determined whether or not the phase angle φVXc is larger than a predetermined angle φR (for example, 90 degrees) and smaller than (φR + 180 degrees) (step S26). If the answer is affirmative (YES), it is determined that continuous misfire has occurred in the # 1 cylinder and the # 4 cylinder (step S27). If the answer to step S26 is negative (NO), it is determined that continuous misfire has occurred in the # 2 cylinder and the # 3 cylinder (step S28).

図9に戻り、失火カウント処理部37は、失火判定部36で失火が発生した判定された回数をカウントし、失火率RMFを算出する。そして、失火率RMFが所定失火率RMTHを超えると失火が発生しているとの判定を確定する。フェールセーフ処理部38は、失火発生判定が確定したときは、必要なフェールセーフアクション、例えば失火発生気筒への燃料供給の停止を実行する。   Returning to FIG. 9, the misfire count processing unit 37 counts the number of times the misfire determination unit 36 determines that misfire has occurred, and calculates the misfire rate RMF. When the misfire rate RMF exceeds the predetermined misfire rate RMTH, the determination that misfire has occurred is established. When the misfire occurrence determination is confirmed, the fail safe processing unit 38 executes a necessary fail safe action, for example, stopping the fuel supply to the misfire occurrence cylinder.

以上詳述したように本実施形態では、時間パラメータTxに基づいて周波数成分ベクトルVXが算出されるとともに、燃料供給遮断運転中において算出される周波数成分ベクトルVXに応じて、原点補正ベクトルVpが算出される。そして、燃料を供給している通常運転中において算出される周波数成分ベクトルVXが、原点補正ベクトルVpにより補正され、補正周波数成分ベクトルVXcに基づいて失火判定が行われる。したがって、クランクパルサの加工精度、磁気センサの特性ばらつき、あるいはクランク軸の軸芯撓みなどのセンサ誤差要因の影響が抑制され、正確な失火検出を行うことができる。   As described above in detail, in the present embodiment, the frequency component vector VX is calculated based on the time parameter Tx, and the origin correction vector Vp is calculated according to the frequency component vector VX calculated during the fuel supply cutoff operation. Is done. Then, the frequency component vector VX calculated during the normal operation in which the fuel is supplied is corrected by the origin correction vector Vp, and misfire determination is performed based on the corrected frequency component vector VXc. Therefore, the influence of sensor error factors such as crank pulser processing accuracy, magnetic sensor characteristic variation, or crankshaft axis deflection is suppressed, and accurate misfire detection can be performed.

より具体的には、補正周波数成分ベクトルVXcの絶対値GVXcが判定閾値GJUDより大きいとき、失火が発生したと判定され、補正周波数成分ベクトルVXcの位相角φVXcに応じて失火気筒の判定が行われる。
またエンジン回転数NEに応じて回転数補正ベクトルVne(補正値Rne,Ine)を算出するとともに、吸気管内絶対圧PBAに応じて負荷補正ベクトルVtq(補正値Rtq,Itq)を算出し、これらの補正ベクトルVne,Vtq及び原点補正ベクトルVpにより補正された周波数成分ベクトルVXcに基づいて失火判定が行われる。これにより、エンジン運転状態の変化に拘わらず正確な失火判定を行うことができる。なお、失火判定を実行する運転状態を比較的狭い範囲に限定すれば、補正ベクトルVne及びVtq(補正値Rne,Ine,Rtq,及びItq)による補正は行わなくてもよい。
More specifically, when the absolute value GVXc of the correction frequency component vector VXc is larger than the determination threshold GJUD, it is determined that misfire has occurred, and the misfire cylinder is determined according to the phase angle φVXc of the correction frequency component vector VXc. .
Further, a rotation speed correction vector Vne (correction value Rne, Ine) is calculated according to the engine speed NE, and a load correction vector Vtq (correction value Rtq, Itq) is calculated according to the intake pipe absolute pressure PBA. A misfire determination is performed based on the correction vector Vne, Vtq and the frequency component vector VXc corrected by the origin correction vector Vp. As a result, an accurate misfire determination can be made regardless of changes in the engine operating state. In addition, if the driving | running state which performs misfire determination is limited to a comparatively narrow range, the correction | amendment by correction vector Vne and Vtq (correction value Rne, Ine, Rtq, and Itq) may not be performed.

また、エンジン回転数NEに対応する周波数の近傍の周波数成分を通過させるBPF31により時間パラメータTxの帯域制限を行い、フィルタ処理後時間パラメータTxfを用いて、周波数成分ベクトルVXを算出するようにしたので、エンジン1の加減速の影響や他のノイズ成分による周波数成分ベクトルVXのばらつきを抑制し、正確な失火判定を行うことができる。なお、エンジン1が定常的な運転状態にあるときに限定して失火判定を行う場合には、BPF31は設けなくてもよい。   In addition, the band limitation of the time parameter Tx is performed by the BPF 31 that passes the frequency component in the vicinity of the frequency corresponding to the engine speed NE, and the frequency component vector VX is calculated using the time parameter Txf after filtering. In addition, the influence of the acceleration / deceleration of the engine 1 and the variation of the frequency component vector VX due to other noise components can be suppressed, and an accurate misfire determination can be performed. Note that the BPF 31 may not be provided when the misfire determination is performed only when the engine 1 is in a steady operation state.

また、本実施形態では、エンジン回転数NEに対応する周波数成分、すなわち2次成分を周波数成分ベクトルVXとして、失火判定を行うようにしたので、対向2気筒(#1気筒と#4気筒の組、または#2気筒と#3気筒の組)の連続失火を検出し、且つ失火気筒を判定することができる。   In the present embodiment, since the misfire determination is performed using the frequency component corresponding to the engine speed NE, that is, the secondary component, as the frequency component vector VX, the opposed two cylinders (a set of the # 1 cylinder and the # 4 cylinder) Or a combination of # 2 cylinder and # 3 cylinder) can be detected, and the misfire cylinder can be determined.

本実施形態では、ECU20が、周波数成分ベクトル算出手段、原点補正ベクトル算出手段、補正手段、判定手段、及び運転補正ベクトル算出手段を構成する。具体的には、図9のBPF31及び周波数成分ベクトル算出部32が周波数成分ベクトル算出手段に相当し、図11のステップS13及びS14が原点補正ベクトル算出手段に相当し、図14のステップS21が補正手段に相当し、同図のステップS22〜S28が判定手段に相当し、図11のステップS11及びS12が運転補正ベクトル算出手段に相当する。   In the present embodiment, the ECU 20 constitutes a frequency component vector calculation unit, an origin correction vector calculation unit, a correction unit, a determination unit, and an operation correction vector calculation unit. Specifically, the BPF 31 and frequency component vector calculation unit 32 in FIG. 9 correspond to frequency component vector calculation means, steps S13 and S14 in FIG. 11 correspond to origin correction vector calculation means, and step S21 in FIG. Steps S22 to S28 in FIG. 11 correspond to determination means, and steps S11 and S12 in FIG. 11 correspond to operation correction vector calculation means.

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、周波数成分X(1)〜X(7)のうち、2次成分X(2)に着目して、対向2気筒連続失火を検出する例を示したが、図5を参照すれば明らかなように、1次成分X(1)に着目すれば、1気筒連続失火または2気筒連続失火を、上述した手法と同様の手法で検出することができる。その場合、BPF31の通過帯域は、1次成分(fNE/2に対応する成分)の周波数を中心周波数とした帯域とする。また、時分割で着目する周波数成分を切り換えて、1次成分及び2次成分の双方について、失火判定を行うようにしてもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the example in which the opposed two-cylinder continuous misfire is detected by focusing on the secondary component X (2) among the frequency components X (1) to X (7) has been described. As will be apparent from the above, if attention is paid to the primary component X (1), one-cylinder continuous misfire or two-cylinder continuous misfire can be detected by the same method as described above. In this case, the pass band of the BPF 31 is a band having the frequency of the primary component (component corresponding to fNE / 2) as the center frequency. Moreover, the misfire determination may be performed for both the primary component and the secondary component by switching the frequency component of interest in time division.

また時間パラメータTxに代えて、時間パラメータTxに比例するパラメータ、あるいは時間パラメータTxの逆数またはこの逆数に比例するパラメータを回転速度パラメータとして用いてもよい。   Further, instead of the time parameter Tx, a parameter proportional to the time parameter Tx, a reciprocal of the time parameter Tx, or a parameter proportional to the reciprocal may be used as the rotation speed parameter.

また上述した実施形態では、本発明を4気筒のエンジンに適用した例を示したが、エンジンの気筒数はこれに限るものではなく、6気筒エンジンや8気筒エンジンにも適用可能である。失火パターンと、周波数成分との関係は、6気筒エンジンでは図15(a)に示すようになり、8気筒エンジンでは同図(b)に示すようになる。この図から明らかなように、4気筒エンジンの場合と同様に、対向2気筒連続失火は、2次成分に着目し、1気筒連続失火あるいは2気筒連続失火は、1次成分に着目することにより、失火を検出することができる。なお、6気筒エンジン及び8気筒エンジンのいずれにおいても、1次成分の周波数とエンジン回転数NEとの関係は4気筒エンジンと同一である。   In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a four-cylinder engine has been described. However, the number of cylinders of the engine is not limited to this, and the present invention can also be applied to a six-cylinder engine or an eight-cylinder engine. The relationship between the misfire pattern and the frequency component is as shown in FIG. 15A for a 6-cylinder engine and as shown in FIG. 15B for an 8-cylinder engine. As is clear from this figure, as in the case of the four-cylinder engine, the opposed two-cylinder continuous misfire is focused on the secondary component, and the one-cylinder continuous misfire or the two-cylinder continuous misfire is focused on the primary component. Can detect misfire. In both the 6-cylinder engine and the 8-cylinder engine, the relationship between the frequency of the primary component and the engine speed NE is the same as that of the 4-cylinder engine.

また上述した実施形態では、本発明をガソリンエンジンに適用した例を示したが、本発明はディーゼルエンジンにも適用可能である。その場合には、エンジン負荷を示すパラメータとして、アクセルペダルの踏み込み量や単位時間当たりの燃料噴射量が用いられる。さらに本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの失火検出にも適用が可能である。   In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a gasoline engine has been described. However, the present invention can also be applied to a diesel engine. In that case, as a parameter indicating the engine load, an accelerator pedal depression amount or a fuel injection amount per unit time is used. Furthermore, the present invention can be applied to misfire detection of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a crankshaft as a vertical direction.

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the internal combustion engine and its control apparatus concerning one Embodiment of this invention. クランク角度30度毎に発生するパルスの発生時間間隔(T30D)の推移を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows transition of the generation time interval (T30D) of the pulse which occurs every 30 degrees of crank angles. 図2に示す信号波形の特定周波数成分の周波数成分ベクトルに対応する座標点の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the coordinate point corresponding to the frequency component vector of the specific frequency component of the signal waveform shown in FIG. 機関回転速度に応じた時間パラメータ(Tx)の推移を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows transition of the time parameter (Tx) according to engine speed. 失火パターンと周波数成分との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between a misfire pattern and a frequency component. 周波数成分ベクトルに対応する座標点の原点補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the origin correction | amendment of the coordinate point corresponding to a frequency component vector. 時間パラメータ(Tx)のバンドパスフィルタ処理の必要性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the necessity of the band pass filter process of a time parameter (Tx). バンドパスフィルタ処理の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of a band pass filter process. 失火判定モジュールの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a misfire determination module. バンドパスフィルタのゲイン特性を示す図である。It is a figure which shows the gain characteristic of a band pass filter. 補正ベクトル(Vec)の算出手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation procedure of a correction vector (Vec). 補正ベクトルの算出に使用するテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table used for calculation of a correction vector. 判定閾値(GJUD)の算出に使用するマップを示す図である。It is a figure which shows the map used for calculation of a determination threshold value (GJUD). 失火判定の手順を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the procedure of misfire determination. 6気筒エンジン及び8気筒エンジンにおける失火パターンと周波数成分との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the misfire pattern and frequency component in a 6-cylinder engine and an 8-cylinder engine.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
11 吸気管内絶対圧センサ
12 クランク角度位置センサ
20 電子制御ユニット
31 バンドパスフィルタ(周波数成分ベクトル算出手段)
32 周波数成分ベクトル算出部(周波数成分ベクトル算出手段)
34 補正ベクトル算出部(原点補正ベクトル算出手段、運転補正ベクトル算出手段)
35 判定閾値算出部
36 失火判定部(補正手段、判定手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 11 Intake pipe absolute pressure sensor 12 Crank angle position sensor 20 Electronic control unit 31 Band pass filter (frequency component vector calculation means)
32 Frequency component vector calculation unit (frequency component vector calculation means)
34 Correction vector calculation unit (origin correction vector calculation means, operation correction vector calculation means)
35 determination threshold value calculation unit 36 misfire determination unit (correction unit, determination unit)

Claims (4)

内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータに基づいて前記機関の失火を検出する内燃機関の失火検出装置において、
前記回転速度パラメータの周波数成分を複素平面上の周波数成分ベクトルとして算出する周波数成分ベクトル算出手段と、
前記機関への燃料供給を遮断する燃料供給遮断運転中において、前記周波数成分ベクトル算出手段により算出される周波数成分ベクトルに応じて原点補正ベクトルを算出する原点補正ベクトル算出手段と、
前記機関の通常運転中において算出される前記周波数成分ベクトルを、前記原点補正ベクトルにより補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後の周波数成分ベクトルに基づいて失火判定を行う判定手段と
前記機関の回転数及び吸気圧に応じて運転補正ベクトルを算出する運転補正ベクトル算出手段とを備え
前記運転補正ベクトル算出手段は、前記運転補正ベクトルの実部成分及び虚部成分をそれぞれ前記回転数及び吸気圧に応じて算出し、
前記補正手段は、前記原点補正ベクトル及び運転補正ベクトルにより、前記機関の通常運転中において算出される前記周波数成分ベクトルを補正することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
In a misfire detection device for an internal combustion engine that detects misfire of the engine based on a rotational speed parameter corresponding to the rotational speed of the internal combustion engine,
Frequency component vector calculating means for calculating the frequency component of the rotational speed parameter as a frequency component vector on a complex plane;
Origin correction vector calculation means for calculating an origin correction vector according to the frequency component vector calculated by the frequency component vector calculation means during fuel supply cutoff operation for cutting off fuel supply to the engine;
Correction means for correcting the frequency component vector calculated during normal operation of the engine by the origin correction vector;
Determination means for performing misfire determination based on the frequency component vector corrected by the correction means ;
An operation correction vector calculating means for calculating an operation correction vector according to the engine speed and the intake pressure ,
The driving correction vector calculating means calculates a real part component and an imaginary part component of the driving correction vector according to the rotation speed and the intake pressure, respectively.
Said correction means, said origin by correction vector and operation correction vector, the misfire detection apparatus for an internal combustion engine, characterized that you correct the frequency component vectors calculated during normal operation of the engine.
前記判定手段は、前記補正後の周波数成分ベクトルの絶対値が判定閾値より大きいとき、失火が発生したと判定し、前記補正後の周波数成分ベクトルの位相角に応じて失火気筒の判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の失火検出装置。   The determination means determines that a misfire has occurred when an absolute value of the corrected frequency component vector is larger than a determination threshold, and determines a misfire cylinder according to a phase angle of the corrected frequency component vector. The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記周波数成分ベクトル算出手段は、前記回転速度パラメータが入力され、前記機関の回転速度に応じた中心周波数の近傍の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタを備え、該バンドパスフィルタから出力される前記回転速度パラメータの周波数成分ベクトルを算出す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失火検出装置。 The frequency component vector calculation means includes a band pass filter that receives the rotation speed parameter and passes a frequency component in the vicinity of a center frequency corresponding to the rotation speed of the engine, and the rotation output from the band pass filter. The misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein a frequency component vector of a speed parameter is calculated. 前記周波数成分ベクトル算出手段は、前記機関回転速度に対応する周波数の周波数成分ベクトルを算出する請求項1からのいずれか1項に記載の内燃機関の失火検出装置。 The frequency component vector calculation means, the misfire detecting device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 for calculating a frequency component vector of a frequency corresponding to the engine rotational speed.
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