JPH03246373A - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の失火検出装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の失火検出装置の従来例として、以下のような
ものがある（特開昭６１−２３８７６号公報、特開昭６
２−９５４３７号公報及び特開昭６２−３０９３２号公
報参照）。

すなわち、機関燃焼室の筒内圧力を所定クランク角度毎
に検出し、圧縮上死点を中心として前後の２つのクラン
ク角位置にて検出された筒内圧力を比較し、それらの検
出値が定められた関係にあるときに失火と判定するよう
にしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の失火検出装置において
は、圧縮上死点を中心として前後の２つのクランク角位
置における筒内圧力の関係から失火を判定するようにし
ているので、点火時期が過進角されて筒内圧力のピーク
が第９図中鎖線示の如く略圧縮上死点位置にある異常燃
焼時にも失火と誤判定するという不具合がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、失
火と異常燃焼時とを判別して失火を高精度に検出できる
失火検出装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、機関燃焼室
の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段Ａと、機関のク
ランク角度を検出するクランク角度検出手段Ｂと、筒内
圧力のサンプリング時期を設定するサンプリング時期設
定手段Ｃと、設定されたサンプリング時期に前記筒内圧
力検出手段Ａの筒内圧力検出信号をサンプリングするサ
ンプリング手段りと、前記サンプリング時期における燃
焼室容積を設定する燃焼室容積設定手段Ｅと、設定され
た燃焼室容積と前記サンプリングされた筒内圧力検出信
号に基づいて当該筒内圧力検出信号のバイアス量を設定
するバイアス量設定手段Ｆと、設定されたバイアス量に
基づいて、サンプリングされた筒内圧力検出信号を補正
し筒内圧力を求める筒内圧力補正手段Ｇと、補正された
筒内圧力と前記燃焼室容積とに基づいて非燃焼時のモー
タリング圧力を予測するモータリング圧力予測手段Ｈと
、予測されたモータリング圧力と前記補正された筒内圧
力とに基づいて失火を判定する失火判定゛手段■と、を
備えるようにした。

〈作用〉 このようにして、筒内圧力検出手段の筒内圧力検出信号
をバイアス量により補正して筒内圧力を求めると共に、
非燃焼時のモータリング圧力を予測し、この予測された
モータリング圧力と補正された筒内圧力とを比較して失
火を判定するようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第８図に基づいて
説明する。

第２図において、機関燃焼室の筒内圧力を検出する筒内
圧力検出手段としての筒内圧センサ１〜６が気筒毎（本
実施例では６気筒）に設けられており、これら筒内圧セ
ンサ１〜６は圧電素子により筒内圧力を電荷信号に変換
してチャージアンプ７〜１２に出力する。前記チャージ
アンプ７〜１２は電荷信号を電圧信号に変換してマルチ
プレクサ１３に出力する。

マルチプレクサ１３は後述の切換信号に基づいて選択さ
れた気筒の筒内圧センサ１〜６の検出信号をローパスフ
ィルタ１４を介して制御装置１５のＩ１０インターフェ
ース１６に出力する。前記ローパスフィルタ１４は、ノ
ッキング振動や点火ノイズ等の筒内圧力の検出に不用で
誤検出の原因となる高周波域の成分を取り除き、所定周
波数以下の低周波成分のみを通過させるものである。

前記制御装置１５にはＣＰＵ１７、ＲＯＭ１Ｂ、ＲＡＭ
１９、Ａ／Ｄ変換器２０が備えられており、ＣＰＵ１７
は、ＲＯＭ１Ｂに書込まれているプログラムに従ってＩ
１０インターフェース１６から必要とする外部データを
読込んだり、またＲＡＭ１９との間でデータの授受を行
ったりしながら燃焼状態に関連するパラメータの算出に
必要な処理値を演算処理し、必要に応じて処理したデー
タをＩ１０インターフェース１６に出力する。Ｉ１０イ
ンタフェース１６には前記ローパスフィルタ１４、クラ
ンク角検出手段としてのクランク角センサ２１、エアフ
ローメータ２２からの信号が入力されると共に、Ｉ１０
インターフェース１６からはＣＰＵ１７の命令に従って
前記マルチプレクサ１３に切換信号が出力される。

前記Ａ／Ｄ変換器２０は、ＣＰＵ１７の命令に従ってＩ
１０インターフェース１６に入力される外部信号をＡ／
Ｄ変換する。また、ＲＯＭ１ＢはＣＰＵ１７におけるプ
ログラムを格納し、ＲＡＭ１９は演算等に使用するデー
タをマツプ等の形で記憶している。

前記クランク角センサ２１は、所定クランク角度（６気
筒機関ではクランク角度で１２０°）毎に、角気筒の圧
縮上列前の所定クランク角度で、基準信号を出力すると
共に、単位クランク角度（例えば１°）毎に単位信号を
出力する。したがって、前記基準信号の入力周期成いは
カウント数により機関回転速度を検出できる。また、エ
アフローメータ２２は、吸入空気流量に対応する信号を
出力する。

ここでは、ＣＰＵ１７がサンプリング時期設定手段とサ
ンプリング手段と燃焼室容積設定手段とバイアス量設定
手段と筒内圧力補正手段とモータリング圧力予測手段と
失火判定手段とを構成する。

次に作用を第３図〜第７図のフローチャートに従って説
明する。

まず、第３図のフローチャートに示す筒内圧力のサンプ
リング時期決定ルーチンを説明する。

Ｓｌでは、基準信号が入力されたか否かを判定し、ＹＥ
ＳのときにはＳ２に進みＮＯのときにはルーチンを終了
させる。

Ｓ２では、基準信号の入力時に起動されるルーチン（説
明せず）により決定された点火時期ＡＤＶを読込む。

Ｓ３では、読込まれた点火時期ＡＤＶが所定値Ｃより小
さい（圧縮上死点に近い）か否かを判定し、ＹＥＳのと
きにはＳ４に進みＮｏのときにはＳ５に進む。

Ｓ４では、第２サンプリング時期ＡＮＣ２を次式により
演算される。

ＡＮＧ２＝ＲＥＦＡＮＧ−Ｃ ＲＥＦＡＮＧは基準信号発注時のクランク角度から圧縮
上死点までのクランク角度であり、ＡＮＧ２は基準信号
発生時からサンプリング時期までのクランク角度である
。

Ｓ５では、第２サンプリング時期ＡＮＣ２を次式により
演算する。

ＡＮＧ２＝ＲＥＦＡＮＧ−ＡＤＶ Ｓ６では、Ｓ４若しくはＳ５にて演算された第２サンプ
リング時期ＡＮＣ２から所定値Ａを減じてａを算出する
。これは、サンプリング時期を点火時期より前に設定す
るためである。

Ｓ７では、算出されたａが所定値ＡＮＧＸ以下か否かを
判定し、ＹＥＳのときにはＳ８に進みＮＯのときにはＳ
９に進む。前記所定値ＡＮＧＸはＭＰＸＡＮＧ＋Ｂの値
であり、ＭＰＸＡＮＧは基準信号発生時からマルチプレ
クサ１３が切換えられるまでのクランク角度で、また、
Ｂは設定値である。これはマルチプレクサ１３切換時の
筒内圧力には誤差が含まれるため、筒内圧力のサンプリ
ング時期を前記切換時から設定値Ｂだけ遅らせるためで
ある。

Ｓ８では、前記Ａ、ＮＧＸを第１サンプリング時期ＡＮ
ＧＩとして設定する。

Ｓ９では、前記ａを第１サンプリング時期ＡＮＧ１とし
て設定する。

Ｓ１０では、第３サンプリング時期ＡＮＧ３として前記
ＲＥＦＡＮＧを設定する。従って、第３サンプリング時
期ＡＮＧ３は圧縮上死点に設定される。

Ｓｌｌでは、第４サンプリング時期ＡＮＧ４を前記設定
された第１サンプリング時期ＡＮＧ１とＲＥＦＡＮＣ；
とに基づいて次式により演算される。

ＡＮＧ４＝２ＸＲＥＦＡＮＣ−ＡＮＧＩこのようにして
、第４サンプリング時期ＡＮＧ４を演算すると、第４サ
ンプリング時期ＡＮＧ４と第１サンプリング時期ＡＮＧ
１とは圧縮上死点に対して対称のクランク角度に設定さ
れる。

次に、前記各サンプリング時期に実行されるルーチンを
第４図のフローチャートに従って説明する。

Ｓ２１では、基準信号が入力されたか否かを判定し、Ｙ
ＥＳのときにはＳ２２に進みＮｏのときにはＳ２３に進
む。

Ｓ２２では、タイマのカウント値ＣＲＡＮＧを初期値（
零）にクリアする。

Ｓ２３では、前記カウント値ＣＲＡＮＧのカウントを継
続する。すなわち、前記１°ごとの単位信号の入力毎に
カウント値ＣＲＡＮＧをカウントアツプする。従って、
カウント値ＣＲＡＮＧは前記基準信号発生時からのクラ
ンク角度毎に相当する。

３２４では、前記カウント値ＣＲＡＮＧが前記マルチプ
レクサ１３の切換クランク角度ＭＰＸＡＮＣ；になった
か否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ２５に進みＮＯの
ときにはＳ２６に進む。

Ｓ２５では、マルチプレクサ１３に所望気筒の筒内圧縮
を読込むべく切換信号を出力する。

３２６では、前記カウント値ＣＲＡＮＧが第１サンプリ
ング時期ＡＮＧ１になったか否かを判定し、ＹＥＳのと
きにはＳ２７に進みＮｏのときにはＳ２９に進む。

Ｓ２７では、マルチプレクサ１３を介して筒内圧力セン
サｌ〜６により検出された所望気筒の筒内圧力を読込む
。

３２８では、読込れた筒内圧力を第１サンプリング時期
ＡＮＧ１に対応させてＲＡＭ１９に記憶させる。

Ｓ２９では、前記カウント値ＣＲＡＮＧが第２サンプリ
ング時期ＡＮＣ２になったか否かを判定し、ＹＥＳのと
きにはＳ３０に進みＮｏのときにはＳ３５に進む。

Ｓ３０では、筒内圧力センサ１〜６により検出された所
望気筒の筒内圧力センサを読込む。

Ｓ３１では、読込れた筒内圧力を第２サンプリング時期
ＡＮＣ２に対応させてＲＡＭ１９に記憶させる。

Ｓ３２では、バイアス量Ｘを後述の第５図のフローチャ
ートに示すルーチンに従って、演算する。

Ｓ３３では、ＲＡＭ１９に記憶されている第１サンプリ
ング時期ＡＮＧ１の筒内圧力ＰＥＩを、前記バイアス量
Ｘに基づいて次式により補正し、筒内圧力ＰＩを求める
。

Ｐ１＝ＰＥ１＋Ｘ ５３４では、ＲＡＭ１９に記憶されている第２サンプリ
ング時期ＡＮＧ２の筒内圧力ＰＥ２を、前記バイアス量
Ｘに基づいて、次式により補正し、筒内圧力Ｐ２を求め
る。

Ｐ２＝ＰＥ２＋Ｘ ５３５では、カウント値ＣＲＡＮＧが第３サンプリング
時期ＡＮＧ３になったか否かを判定し、ＹＥＳのときに
はＳ３６に進みＮＯのときには３３９に進む。

Ｓ３６では、筒内圧力センサ１〜６により検出された所
望気筒の筒内圧力ＰＥ３を読込む。

Ｓ３７では、読込れた筒内圧力ＰＥ３を、前記バイアス
量Ｘに基づいて、次式により補正し、筒内圧力Ｐ３を求
める。

Ｐ３＝ＰＥａ＋Ｘ ３３Ｂでは、圧縮上死点における未燃焼時（点火されな
いとき）のモータリング圧力を、後述の第６図のフロー
チャートに示すルーチンに従って、演算する。

Ｓ３９では、前記カウント値ＣＲＡＮＧが第４サンプリ
ング時期ＡＮＧ４になったか否かを判定し、ＹＥＳのと
きにはＳ４０に進みＮＯのときにはルーチンを終了させ
る。

Ｓ４０では、筒内圧力センサ１〜６により検出された所
望気筒の筒内圧力ＰＥ４を読込む。

Ｓ４１では、読込れた筒内圧力ＰＥ４を、前記バイアス
量Ｘに基づいて、次式により補正し、筒内圧力Ｐ４を求
める。

Ｐ４＝ＰＥｄ＋Ｘ ５４２では、求められた筒内圧力Ｐ４をＲＡＭ１９に記
憶する。

Ｓ４３では、失火判定を、後述の第７図のフローチャー
トに示すルーチンに従って、行う。

次に、バイアス量の演算ルーチンを、第５図のフローチ
ャートに従って説明する。

３５１では、第１サンプリング時期ＡＮＧＩと第２サン
プリング時期ＡＮＣ２とにおける燃焼室容積Ｖｌ、■２
を、例えばＲＯＭ１Ｂからマツプの検索により、読込む
。

Ｓ５２では、ポリトロープ指数ＰＮをマツプから検索す
る。このポリトロープ指数ＰＮは一般的に１．３程度に
設定されている。

Ｓ５３では、前記燃焼室容積ｖ１、ｖ２とポリトロープ
係数ＰＮとに基づいて、係数Ｂを次式により演算する。

Ｂ＝　（Ｖ　１／Ｖ２）　′Ｎ 尚、係数Ｂは、燃焼室容積■１、■２に対してマツプに
割付けて、マツプから検索するようにしてもよい。

３５４では、ＲＡＭ１９に記憶されている前記筒内圧力
ＰＥＩ、ＰＥ２と前記係数Ｂとに基づいて、バイアスＸ
を次式により演算する。

Ｘ＝　（ＰＥ２ＸＢ−ＰＥＩ）／　（１−Ｂ）ところで
、筒内圧センサ１〜６の出力値による検出筒内圧力と燃
焼室の真の筒内圧力とには、第８図に示すように、誤差
が発生しやすい。特に、点火栓の座金部の座金部に取付
けられる筒内圧センサの場合には出力値が周囲の温度変
化に対して変動しやすい。このため、サンプリング時期
ＡＮＧ１、ＡＮＣ２における燃焼室容積■１、■２とポ
リトロープ係数ＰＮとから断熱変化時の真の筒内圧力変
化に対応する係数Ｂを算出すると共に、この係数Ｂと筒
内圧センサ１〜６により検出された筒内圧力ＰＥＩ、Ｐ
Ｅ２とからバイアス量χ（第８図参照）を算出して筒内
圧センサ１〜６の出力値から真の筒内圧力を検出できる
ようにしたのである。ここで、始動時、暖機、負荷等に
よってバイアス量Ｘはサイクル毎に変化するため、バイ
アス量Ｘは常に演算するようにしている。

次に、モータリング圧力の演算ルーチンを、第６図のフ
ローチャートに従って、説明する。

Ｓ６１では、第２サンプリング時期ＡＮＧ２と第２サン
プリング時期ＡＮＣ；３とにおける燃焼室容積■２、■
３を、例えばマツプ検索により、読込む。

Ｓ６２では、ポリトロープ係数ＰＮをマツプから検索す
る。

Ｓ　６’３では、前記燃焼室容積■１、■２とポリトロ
ープ係数ＰＮとに基づいて、断熱変化時の真の筒内圧力
変化に対応する係数Ｃを次式により演算する。

Ｃ＝　（Ｖ　２／Ｖ　３　”）　” 尚、係数Ｃは、燃焼室容積■２、■３に対してマツプに
割付けて、マツプから検索するようにしてもよい。

Ｓ６４では、演算された係数Ｃと、前記第３図の３３４
にて得られた第２サンプリング時期ＡＮＧ２の筒内圧力
Ｐ２と、に基づいて、圧縮上死点におけるモータリング
圧力ＰＭＯＴ３を次式により演算する。

ＰＭＯＴ３＝Ｐ２ｘＣ 尚、第２サンプリング時期、ＡＮＧ２は、点火開始直前
であるため、筒内圧力Ｐ２はモータリング圧力となる。

次に、失火判定ルーチンを第７図のフローチャートに従
って説明する。

Ｓ７１では、前記Ｓ３３にて算出された第１サンプリン
グ時ＭＡＮＧ１の筒内圧力ＰＩと、前記Ｓ４１にて算出
された第４サンプリング時期ＡＮＧ４の筒内圧力Ｐ４と
、が略等しいか否かを判定し、ＹＥＳのときすなわち圧
力上死点の前後の対称クランク角位置の筒内圧力が略等
しいときにはＳ７２に進みＮＯのときにはＳ７４に進む
。

Ｓ７２では、前記Ｓ３７にて算出された第３サンプリン
グ時期ＡＮＧ３の筒内圧力Ｐ３と、前記Ｓ６４にて算出
された圧縮上死点におけるモータリング圧力ＰＭＯＴ３
と、が略等しいか否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ７
３に進みＮＯのときにはＳ７４に進む。

Ｓ７３では、失火が発生したことを失火フラッグ＝１と
してＲＡＭ１９に記憶させる。

３７４では、失火の発生がないことを失火フラッグ＝０
としてＲＡＭ１９に記憶させる。

以上説明したように、圧縮上死点に対して対称クランク
角位置である第１サンプリング時期ＡＮＣ１と第４サン
プリング時期ＡＮＧ４とにおける筒内圧力が略等しく、
かつ圧縮上死点における筒内圧力が演算により予測され
た未燃焼時のモータリング圧力と略等しいときに、失火
と判断するようにしたので、過進角による異常燃焼時（
第９図参照）と失火とを判別して失火の判断を行うこと
ができ、もって失火判定精度を向上できる。また、筒内
圧センサｌ〜６により検出された筒内圧力をバイアスＩ
Ｘにて補正するようにしたので、燃焼室の真の筒内圧力
を高精度に検出でき、これによっても失火判定精度を向
上できる。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、筒内圧力検出手段によ
り検出された筒内圧力をバイアス量により補正すると共
に、サンプリング時期における燃焼室容積と筒内圧力と
から未燃焼時のモータリング圧力を予測し、このモータ
リング圧力と補正された筒内圧力とから失火を判定する
ようにしたので、異常燃焼時と判別して失火を判定でき
、失火判定精度を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図〜第７図は同上のフローチ
ャート、第８回は同上の作用を説明するための図、第９
図は従来の欠点を説明するための図である。 １〜６・・・筒内圧力センサ　　１５・・・制御装置１
８・・・ＲＯＭ　　　１９・・・ＲＡＭ　　　２１・・
・クランク角センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関燃焼室の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、
   機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と
   、筒内圧力のサンプリング時期を設定するサンプリング
   時期設定手段と、設定されたサンプリング時期に前記筒
   内圧力検出手段の筒内圧力検出信号をサンプリングする
   サンプリング手段と、前記サンプリング時期における燃
   焼室容積を設定する燃焼室容積設定手段と、設定された
   燃焼室容積と前記サンプリングされた筒内圧力検出信号
   に基づいて当該筒内圧力検出信号のバイアス量を設定す
   るバイアス量設定手段と、設定されたバイアス量に基づ
   いて、サンプリングされた筒内圧力検出信号を補正し筒
   内圧力を求める筒内圧力補正手段と、補正された筒内圧
   力と前記燃焼室容積とに基づいて非燃焼時のモータリン
   グ圧力を予測するモータリング圧力予測手段と、予測さ
   れたモータリング圧力と前記補正された筒内圧力とに基
   づいて失火を判定する失火判定手段と、を備えたことを
   特徴とする内燃機関の失火検出装置。