JP4692186B2 - エンジンの失火検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンの失火を検出する装置に関する。

エンジンが失火すると未燃ガスが排出されエミッション悪化する。そこで従来より失火を検出する装置が種々提案されている。例えば特許文献１では、瞬間的なエンジン回転速度の落ち込みがあったときにエンジンの失火を検出する。
特開２００１−３１７４０２号公報

ところで近時開発されているハイブリッド車両においては、エンジントルクが急変したときにギヤ等の部品を保護するとともに運転性の悪化を防止するために、エンジンダンパやデュアルマスフライホイールのように弾性体の伸縮作用によってエンジントルクの急変を吸収する構造が設けられている。ところがこれらが設けられていると、エンジンダンパ等の構造上、上述の従来方法では失火を誤検出してしまう可能性がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、エンジンダンパ等を備える場合であっても、エンジンの失火を正確に検出することができるエンジンの失火検出装置を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、エンジン出力軸（２１）に設けられ、エンジン出力の急変に応動して伸縮する弾性体（３３）によって回転方向の出力急変を吸収する出力急変吸収手段（３０）と、前記エンジン出力軸（２１）が所定角度を回転するのに要する回転時間TINTを検出する回転時間検出手段（ステップＳ１１）と、前記回転時間検出手段（ステップＳ１１）で検出した回転時間TINTの減少量が、基準減少量TINLMよりも大きいときに、前記出力急変吸収手段（３０）の影響を受けたと判定する影響判定手段（ステップＳ１３）と、前記影響判定手段で影響を受けたと判定したときに、回転時間の減少量が前記基準減少量に一致するようにした回転時間を修正後の回転時間とする回転時間修正手段（ステップＳ１５）と、前記回転時間修正手段（ステップＳ１５）で修正した回転時間の変動に基づいてエンジンの失火を判定する失火判定手段（ステップＳ２０，Ｓ３０）とを有することを特徴とする。

本発明によれば、エンジン出力軸が所定角度を回転するのに要する回転時間TINTが基準減少量TINLMよりも大きく減少しているときには、その基準減少量TINLMで回転時間の減少を制限し、エンジンの失火を判定するようにしたので、ノイズが減って、失火時の失火パラメータが明確になり失火を正確に判定することができるようになった。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１は、本発明による失火検出装置の一実施形態を示す図である。

失火検出装置１０はエンジン２０の失火を検出する装置である。失火検出装置１０は、クランク角センサ１１と、警告ランプ１２と、コントローラ１５とを有する。コントローラ１５は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１５を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。コントローラ１５は、クランク角センサ１１の信号からクランクシャフトが一定角度回転するのにかかるクランク回転時間TINT（すなわちクランク角回転速度の逆数）を検出し、そのクランク回転時間TINTの変動（失火パラメータ）に基づいてエンジン２０の失火を判定する。すなわちクランクシャフトの回転速度が急激に落ち込んでクランク回転時間TINTが急増し、失火パラメータが所定値以上になったときに失火を判定する。コントローラ１５は、失火を判定したときは警告ランプ１２を点灯し、運転者に注意を喚起する。

またエンジン２０のクランクシャフトに結合するシャフト（エンジン出力軸）２１にはエンジンダンパ３０が設けられている。このエンジンダンパ３０はエンジントルクが急変したときにギヤ等の部品を保護するとともに、運転性の悪化を防止するものである。ところがこのエンジンダンパ３０はその構造上、コントローラ１５の失火判定を誤判定させる可能性がある。

この点についてエンジンダンパの構造について説明しながら明らかにする。

エンジンダンパは図２に示すような構造である。図２（Ａ）はエンジンダンパの側面図、図２（Ｂ）はエンジンダンパをエンジン側プレートとギヤ側プレートとを分離した図、図２（Ｃ）はエンジン側プレート及びギヤ側プレートをそれぞれの接合面から見た図、図２（Ｄ）はギヤ側プレートを透視してエンジン側プレートを見た図である。

エンジンダンパ３０は、エンジン側プレート３１と、ギヤ側プレート３２と、バネ３３とを有する。

図２（Ａ）に示すように、エンジン側プレート３１はエンジン側シャフト２１に連結する。またギヤ側プレート３２はギヤ側シャフト２２に連結する。

また図２（Ｂ），図２（Ｃ）に示すように、エンジン側プレート３１は接合面に突起３１ａを形成する。ギヤ側プレート３２は接合面に突起３２ａを形成する。これらの突起３１ａ，３２ａは、図２（Ｄ）に示すようにバネ３３を介して噛み合っている。

このようにエンジンダンパ３０は、エンジン側シャフト２１とギヤ側シャフト２２とが、バネ３３を介して連結する構造である。エンジンダンパ３０は、このような構造であるので、エンジン出力（エンジントルク）が急変してもその出力変動（トルク変動）をバネ３３の変位で吸収し、ギヤ側シャフト２２に伝達しない。そのためエンジンダンパ３０はギヤ等の部品を保護できる。ところが、エンジンの或る気筒で失火が発生したときは、シャフト２１の回転の落ち込みによって、バネ３３は一旦伸びる。そして縮まろうとする。

するとクランク角センサ１１は、このバネ３３の収縮時の影響でクランクシャフトの回転速度を本来の速度よりも速い速度で検出する可能性がある。このような検出値に基づいて失火を判定してはコントローラ１５は失火を誤判定する可能性がある。

そこで本発明は、クランク回転速度が急激に低下、すなわちクランク回転時間TINTが急上昇したときは失火に起因するものであり、その反動としてクランク回転速度が急激に上昇、クランク回転時間TINTが急低下したときはエンジンダンパによるものであるとして、エンジンダンパによる影響を除去したクランク回転時間TINTを求めることで失火の誤判定を防止するのである。以下では具体的な失火判定ロジックについて説明する。図３は、コントローラの具体的な失火判定ロジックについて説明するフローチャートである。

ステップＳ１０において、コントローラ５０はクランク回転時間TINTを算出する。具体的な算出法は後述する。

ステップＳ２０において、コントローラ５０は失火パラメータを算出する。具体的にはクランク回転時間TINTを微分して失火パラメータを求める。

ステップＳ３０において、コントローラ５０は失火パラメータに基づいて失火したか否かを判定する。具体的には失火パラメータが所定値以上であれば失火を判定する。なおこの判定基準値はあらかじめ実験を通じて設定しておく。失火を判定したときは、警告ランプ１２を点灯し、運転者に警告する。

図４は、コントローラのクランク回転時間TINT算出ルーチンについて説明するフローチャートである。

ステップＳ１１において、コントローラ５０はクランク角センサ１１によってクランク回転時間TINTを計測する。

ステップＳ１２において、コントローラ５０はあらかじめＲＯＭに格納された図５に示す特性のマップに基づいてクランク回転時間変化リミッタTINLMを求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定されている。

ステップＳ１３において、コントローラ５０は今回計測したクランク回転時間TINTと、クランク回転時間の前回値TINTzからクランク回転時間変化リミッタTINLMを減算した値の大小を比較する。計測TINTの方が大きければステップＳ１４に処理を移し、クランク回転時間前回値TINTzからクランク回転時間変化リミッタTINLMを減算した値の方が大きければステップＳ１５に処理を移す。

ステップＳ１４において、コントローラ５０はクランク回転時間TINTを、計測TINTで更新する。

ステップＳ１５において、コントローラ５０はクランク回転時間TINTを、TINTz-TINLMで更新する。

図５は、クランク回転時間変化リミッタTINLMを求めるための特性マップである。

クランク回転時間変化リミッタTINLMは、エンジンの負荷が一定のときは、回転速度が大きいほど大きくなる。またクランク回転時間変化リミッタTINLMは、エンジンの回転速度が一定のときは、負荷が大きいほど大きくなる。

図６は、クランク回転時間TINTの変化を示す図である。補正ありの場合の今回のクランク回転時間TINTを実線で示し、その比較として補正なしの場合の従来のクランク回転時間TINTを点線で示した。

まずクランク回転時間TINTを補正しなかった場合について説明する。補正しなかった場合は、時刻ｔ２においてTINT=27350μsecが、時刻ｔ３においてTINT=27000μsecとなる。また時刻ｔ６においてTINT=27900μsecが、時刻ｔ７においてTINT=27150μsecとなる。このようにクランク回転時間TINTが急減することがある。このようなクランク回転時間TINTに基づいて失火パラメータを求めると、図７（Ａ）のようになる。この図７（Ａ）を見るとノイズが多いことが分かる。このようにノイズが多いと失火判定を誤る可能性がある。

続いてクランク回転時間TINTを補正した場合について説明する。なお本実施形態のクランク回転時間変化リミッタTINLMは100[μsec]である。補正すると、図６に示すように、時刻ｔ２におけるTINT=27350μsecは、時刻ｔ３においてTINT=27250μsecとなる。また時刻ｔ６におけるTINT=27900μsecは、時刻ｔ７においてTINT=27800μsecとなる。このようにクランク回転時間TINTの減少については変化リミッタを設けて制限することでクランク回転時間TINTが急減しない。このようなクランク回転時間TINTに基づいて失火パラメータを求めると、図７（Ｂ）のようになる。この図７（Ｂ）を見ると図７（Ａ）に比べてノイズが減っており、失火時の失火パラメータが明確になることが分かる。このような失火パラメータに基づけば失火を正確に判定することができるのである。

このように本実施形態によれば、クランク回転時間変化リミッタTINLMを設け、クランク回転時間TINTの減少に制限をかけることとしたので、ノイズが減って、失火時の失火パラメータが明確になり失火を正確に判定することができるようになった。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、弾性体の伸縮作用によってエンジントルクの急変を吸収する構造としてエンジンダンパを例示して説明したが、デュアルマスフライホイールであってもよい。

本発明による失火検出装置の一実施形態を示す図である。 エンジンダンパの構造を示す図である。 コントローラの失火判定ロジックについて説明するフローチャートである。 コントローラのクランク回転時間TINT算出ルーチンについて説明するフローチャートである。 クランク回転時間変化リミッタTINLMを求めるための特性マップである。 クランク回転時間TINTの変化を示す図である。 失火パラメータの変化を示す図である。

符号の説明

１０ 失火検出装置
１１ クランク角センサ
１５ コントローラ
２０ エンジン
２１ シャフト（エンジン出力軸）
３０ エンジンダンパ
３１ エンジン側プレート
３２ ギヤ側プレート
３３ バネ（弾性体）
ステップＳ１１ 回転時間検出手段
ステップＳ１３ 影響判定手段
ステップＳ１５ 回転時間修正手段
ステップＳ２０，ステップＳ３０ 失火判定手段

Claims (5)

1. エンジン出力軸に設けられ、エンジン出力の急変に応動して伸縮する弾性体によって回転方向の出力急変を吸収する出力急変吸収手段と、
   前記エンジン出力軸が所定角度を回転するのに要する回転時間を検出する回転時間検出手段と、
   前記回転時間検出手段で検出した回転時間の減少量が、基準減少量よりも大きいときに、前記出力急変吸収手段の影響を受けたと判定する影響判定手段と、
   前記影響判定手段で影響を受けたと判定したときに、回転時間の減少量が前記基準減少量に一致するようにした回転時間を修正後の回転時間とする回転時間修正手段と、
   前記回転時間修正手段で修正した回転時間の変動に基づいてエンジンの失火を判定する失火判定手段と、
   を有するエンジンの失火検出装置。
2. 前記失火判定手段は、前記回転時間を時間微分して求めた失火パラメータが基準値よりも大きいときにエンジンの失火を判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの失火検出装置。
3. 前記基準減少量は、エンジンの回転速度及び負荷に基づいて算出される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの失火検出装置。
4. 前記基準減少量は、エンジンの負荷が一定のときは、回転速度が大きいほど大きい、
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの失火検出装置。
5. 前記基準減少量は、エンジンの回転速度が一定のときは、負荷が大きいほど大きい、
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの失火検出装置。

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