JPH03282345A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は内燃機関の失火検出装置に係り、特に内燃機
関の失火を早期に検出して未燃焼ガスが大気中に大量に
放出されるのを未然に防止するとともに触媒体の耐久性
を向上し得る内燃機関の失火検出装置に関する。

［従来の技術］ 車両の内燃機関においては、混合気を薄くして運転する
ことにより、排ガス有害成分の発生を低減したり、燃費
を向上させている。

ところが、混合気が薄すぎると、燃焼室内で燃焼が不良
となり、未燃焼ガスが排気系側に流動して失火が発生す
るおそれがある。このように、失火が生ずると、触媒体
等の機能劣化や破損を招くので、触媒体の下流側にヒユ
ーズセンサを設置し、失火によって触媒体の温度が設定
値以上となってこのヒユーズセンサがその温度状態を検
出した際に、メータに表示したり、あるいは、パネル上
において警告用ランプを点灯させ、運転者に失火の発生
を知らせている。

また、このような失火検出装置と失火が生じた場合にお
ける内燃機関の制御装置としては、例えば、特開昭５５
−１３７３４２号公報、特開昭６１−２２９９５０号公
報、特開昭６３−２９５８４０号公報に開示されている
。特開昭５５−１３７３４２号公報に記載のものは、排
気圧力センサからの排気圧力状態と機関回転数状態に対
応する量の検出出力とから決定されたスライスレベルに
よって空燃比を制御することにより、失火を伴うことな
く混合気の限界的希薄化を可能とするものである。また
、特開昭６１−２２９９５０号公報に記載のものは、サ
イクル毎に気筒の失火状態を検出する失火検出手段と、
失火検出後に次のサイクルの燃料増量をカットする燃料
増量カット手段とを設けることにより、失火気筒の次の
サイクルでは失火による未燃焼ガスの一部が残留するだ
けで燃料増量分を上積みさせず、次のサイクルでの空燃
比がオーバリッチに過制御されるのを防止するものであ
る。更に、特開昭６３−２９５８４０号公報に記載のも
のは、各点火コイルの一次電圧により各気筒の失火状態
を検知する失火検知手段と、失火検知信号を受けて失火
気筒の燃料噴射弁を停止する制御手段を設けることによ
り、未燃焼ガスが排気管で燃焼するのを回避させ、触媒
体等の機能劣化を防止するものである。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、内燃機関の失火の検出が遅くなり、失火によ
って未燃焼ガスが大気中に大量に放出されると、失火の
頻度によっては各国の排ガス規制値をオーバしてしまい
、環境汚染を引き起してしまうので、未然に防止する必
要がある。

また、触媒装置を備えた車両にあっては、失火の検出遅
れにより、失火によって触媒体の温度が異常に上昇し、
このため触媒体の機能劣化が早まり、触媒体の耐久性が
低下するとともに、最悪の場合には、触媒体が破損する
という不都合がある。

更に、触媒体の機能劣化又は破損により、内燃機関から
の排ガスの浄化率が低下してしまい、環境汚染の改善を
図ることができないという不都合があった。

［発明の目的コ そこでこの発明の目的は、上述の不都合を除去すべく、
内燃機関の排気行程開始時の排気圧力と排気行程開始時
から所定時間経過後の排気圧力とを比較して内燃機関の
失火を検出する失火検出部を排気圧力センサに連絡して
設けることにより、失火を早期に検出し、失火によって
未燃焼ガスが大気中に大量に放出されるのを未然に防止
するとともに、失火による触媒体の機能劣化や破損を防
止し得る内燃機関の失火検出装置を実現するにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するためにこの発明は、内燃機関の排気
圧力を検出してこの排気圧力に応じた電気信号を出力す
る排気圧力センサを設け、前記内燃機関の排気行程開始
時の排気圧力とこの排気行程開始時から所定時間経過後
の排気圧力とを比較して前記内燃機関の失火を検出する
失火検出部を前記排気圧力センサに連絡して設けたこと
を特徴とする。

［作用コ この発明の構成によれば、失火検出部は、排気圧力セン
サからの電気信号を入力し、内燃機関の排気行程開始時
の排気圧力と排気行程開始時から所定時間経過後の排気
圧力とを比較し、失火を検出する。従って、失火の発生
を早期に検出し、失火を迅速に防止する処置を行わせる
ことが可能となるので、未燃焼ガスが大気中に大量に放
出されるのを防止するとともに、触媒体の機能劣化や破
損を防止して触媒体の耐久性を向上させることができる
。

［実施例コ 以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的
に説明する。

第１〜７図は、この発明の実施例を示すものである。第
１図において、２は例えば３気筒の内燃機関、４はシリ
ンダブロック、６はシリンダヘッド、８は動弁機構、１
０はこの動弁機構８のカム軸、１２はこのカム軸１０に
設けたカム、１４はシＩＪンダヘッド力バー　１６はピ
ストン、１８はエアクリーナ、２０はスロットルボディ
、２２はボディ吸気通路、２４は燃料噴射弁、２６は絞
り弁、２８は吸気マニホルド、３０はマニホルド吸気通
路、３２は吸気ポート、３４は吸気弁、３６は燃焼室、
３８は排気弁、４０は排気ボート、４２は排気マニホル
ド、４４はマニホルド排気通路、４６は排気管、４８は
管排気通路、５０は触媒体である。

前記燃料噴射弁２４は、絞り弁２６上流側のボディ吸気
通路２２内に配設されている。この燃料噴射弁２４には
、一端側が燃料タンク５２内の燃料ポンプ５４に接続す
る燃料供給通路５６の他端側か接続されている。この燃
料供給通路５６途中には、燃料タンク５２内からの燃料
中に含有する不純物を除去する燃料フィルタ５８が設け
られている。

また、前記燃料噴射弁２４には、燃料圧力レギュレータ
６０に連通した燃料導入通路６２が接続されている。こ
の燃料圧力レギュレータ６０は、燃料噴射弁２４に作用
する燃料圧力を一定に調整するものである。また、燃料
圧力レギュレータ６０は、絞り弁２６下流側のマニホル
ド吸気通路３０に連通ずる燃料圧調整用圧力通路６４か
らの吸気管圧力によって作動されるものである。

更に、前記燃料圧力レギュレータ６０には、燃料タンク
５２内に開口する戻し燃料用通路６６が接続されている
。

前記燃料ポンプ５４は、燃料ポンプリレー６８によって
作動制御されるものである。この燃料ポンプリレー６８
は、燃料噴射弁レジスタ７０に連絡している。この燃料
噴射弁レジスタ７０は、燃料噴射弁２４に連絡している
。

前記燃料圧調整用圧力通路６４途中には、マニホルド吸
気通路３０の吸気管圧力を検出する吸気圧力センサ７２
に連通した吸気圧力検出用圧力通路７４が接続されてい
る。

前記シリンダへラドカバー１４には、エアクリーナ１８
内に連通ずるクリーナ側ブローバイガス還流通路７６が
接続されている。このブローバイガス還流通路７６途中
には、マニホルド側ブローバイガス還流通路７８の一端
側が接続されている。

このマニホルド側ブローバイガス還流通路７８の他端側
は、マニホルド吸気通路３０へのブローバイガス量を調
整すべく前記吸気マニホルド２８に設置したＰＣＶバル
ブ８０に接続されている。

前記エアクリーナ１８には、吸気温度を検出する吸気温
センサ８２が設置されている。

また、前記絞り弁２６には、この絞り弁２６の開閉状態
を検出するスロットルセンサ８４が連絡している。

前記吸気マニホルド２８には、絞り弁２４を迂回してボ
ディ吸気通路２２とマニホルド吸気通路３０とを連通す
べくエアバイパス通路８６が形成されている。このエア
バイパス通路８６には、感温作動体８８によってこのエ
アバイパス通路８６を開閉すべく作動されるエアバルブ
９０が配設されている。感温作動体８８は、吸気マニホ
ルド２８に形成した第１冷却水通路９２内を流動する機
関冷却水の温度状態によって作動するものである。

また、前記吸気マニホルド２８には、第１冷却水通路９
２内の機関冷却水の温度を検出する水温センサ９４が設
置されている。

前記絞り弁２６下流側のマニホルド吸気通路３０には１
．第１圧力バイパス通路９６の一端側が開口している。

この第１圧力バイパス通路９６の他端側は、エアクリー
ナ１８内に連通されている。

この第１圧力バイパス通路９６途中には、アイドルスピ
ード制御用ソレノイドバルブ９８が設けられている。

また、第１圧力バイパス通路９６途中には、第２圧力バ
イパス通路１００の一端側が接続されている。この第２
圧力バイパス通路１００の他端側は、前記アイドルスピ
ード制御用ソレノイドバルブ９８よりもエアクリーナ１
８側の第１圧力バイパス通路９６に接続されている。こ
の第２圧力バイパス通路１００途中には、エアコン用圧
力切換弁（ＶＳＶ）１０２が設けられている。このエア
コン用圧力切換弁１０２には、エアコン用アンプ１０４
が連絡されている。

前記マニホルド排気通路４４には、ＥＧＲ還流通路１０
６の一端であるＥＧＲ取入口１０８が開口している。こ
のＥＧＲ還流通路１０６の他端であるＥＧＲ還流口１１
０は、絞り弁２６下流側のマニホルド吸気通路３０に開
口している。このＥＧＲ還流通路１０６途中には、ＥＧ
Ｒ調整弁１１２が設けられている。このＥＧＲ調整弁１
１２の圧力室１１４には、該ＥＧＲ調整弁１１２の作動
用圧力通路１１６が連絡している。

この作動用圧力通路１１６は、ＥＧＲ調整弁１１２の圧
力室１１４と絞り弁２６上流側のボディ吸気通路２２と
を連通ずるものである。また、この作動用圧力通路１１
６途中には、ＥＧＲ調整弁１１２側から順次にＥＧＲ用
モジュレータ１１８とＥＧＲ制御用圧力切換弁１２０と
が介設されている。前記ＥＧＲ用モジュレータ１１８は
、ＥＧＲ還流通路１０６からの排気圧力が排圧用圧力通
路１２２を経て内部のダイヤフラム室１２４に作用する
ことによってＥＧＲ調整弁１１２の圧力室１１４に作用
する圧力を制御するものである。前記ＥＧＲ制御用圧力
切換弁１２０は、作動用圧力通路１１６を開閉動作する
ものである。

前記吸気マニホルド２８には、絞り弁２６を迂回してボ
ディ吸気通路２２とマニホルド吸気通路３０とを連通す
べくスローバイパス通路１２６が形成されているととも
に、このスローバイパス通路１２６を開閉調整するアイ
ドル調整ねじ１２８が設けられている。

また、前記絞り弁２６よりも少許上流側のボディ吸気通
路２２には、バキュームコントローラ１３０に連通ずる
バキューム圧力通路１３２が連通されている。このバキ
ュームコントローラ１３０には、ディストリビュータ１
３４が連設されている。また、バキュームコントローラ
１３０は、コントローラ用圧力通路１３６によってマニ
ホルド吸気通路３０から導かれる吸気管圧力によって作
動される。このコントローラ用圧力通路１３６は、絞り
弁２６よりも下流側の吸気マニホルド２８に付設したガ
スフィルタ１３８に接続されている。

前記燃料タンク５２には、吸着剤を設けたキャニスタ１
４０内に接続する蒸発燃料通路１４２が連通している。

このキャニスタ１４０には、離脱した蒸発燃料をマニホ
ルド吸気通路３０に導くパージ通路１４４が連通してい
る。このパージ通路１４４は、第２圧力バイパス通路１
００に連通している。

また、このキャニスタ１４０には、離脱した蒸発燃料量
を調整する蒸発燃料制御弁１４６が設けられている。こ
の蒸発燃料制御弁１４６の制御用圧力室１４８には、絞
り弁１２６上流側の吸気圧力を導く制御用圧力通路１５
０が連通している。

この制御用圧力通路１５０には、吸気マニホルド２８に
付設した水温感知弁１５２に連通ずる圧力連絡通路１５
４が連通されている。この水温感知弁１５２は、吸気マ
ニホルド２８に形成した第２冷却水通路１５６の冷却水
温度状態によって作動するものである。

また、前記排気マニホルド４２には、排気中の酸素濃度
を検出して電気信号を出力する０２センサ１５８が付設
されている。

前記排気管によって形成された管排気通路４８には、排
気圧検出用圧力通路１６０の一端である排気圧取入口１
６２が開口している。この排気圧検出用圧力通路１６０
の他端側は、排気圧力センサ１６４番４連通している。

前記排気圧検出用圧力通路１６０には、排気圧取入口１
６２側から順次に排気圧検出用圧力通路１８０の通路断
面積を小とするオリフィス１８６と排気圧検出用圧力通
路１６０を拡張するボリウム１６８とが設けられている
。

前記燃料噴射弁２４と燃料ポンプリレー６８と燃料噴射
レジスタ７０と吸気圧力センサ７４と吸気温センサ８２
とスロットルセンサ８４と水温センサ９４とアイドルス
ピード制御用ソレノイドバルブ９８とエアコン用圧力切
換弁１０２とエアコン用アンプ１０４とＥＧＲ制御用圧
力切換弁１２０と０２センサ１５８とは、制御手段（Ｅ
ＣＵ）１７０に連絡している。

この制御手段１７０には、タイマ１７０　ａＮ　　メモ
１Ｊ１７０ｂ１　そして失火検出部１７２が内蔵されて
いる。この失火検出部１７２には、前記排気圧力センサ
１６４が連絡されている。

この失火検出部１７２は、内燃機関２の排気行程開始時
の排気圧力とこの排気行程開始時から所定時間経過後の
排気圧力とを比較して内燃機関２の失火を検出するもの
である。

この実施例において、点火検出部１７２は、排気行程時
、つまり排気圧力を取込むタイミングを、例えば、排気
弁３８の開放動作開始時、あるいは、機関回転数に同期
した信号を入力した時等としている。

また、前記制御手段１７０には、ダイアグノーシススイ
ッチ１７４と、テストスイッチ１７６と、エンジンチエ
ツクライト１７８と、・シフトアップ表示ライト１９０
と、イグニションコイル１８２と、車速センサ１８４と
、ダイアグランプ１８５と、イルミネーシ日ソライト１
８６と、ライトスイッチ１８８と、メインリレー１９０
と、メインスイッチ１９２と、クラッチスイッチ１９４
と、スタータ用スイッチ１９６と、メインヒユーズ１９
８と、そして、バッテリ２００とが連絡している。

これにより、前記制御手段１７０は、失火検出部１７２
が内燃機関２の失火を検出しないならば、ダイアグラン
プ１８５を点灯して運転者に失火を知らせるとともに、
燃料噴射弁２４を作動制御して燃料カット等を行い、未
燃焼ガスが排気系側に流動するのを回避させて失火を防
止するものであ次に、この実施例の作用を説明する。

第２図に示す如く、例えば３気筒の内燃機関２において
、爆発による排気圧力の上昇及び失火による排気圧力の
降下は、排気弁３８の開閉タイミングと同期している。

この排気弁３８の開閉タイミングは、内燃機関２の種類
によって固設されているものである。

従って、排気弁３８の開閉タイミング時において、排気
圧力が上昇するのかあるいは降下するのかで、失火のモ
ニターと失火気筒を判定することができるものである。

この第２図においては、排気圧力が第１気筒（＃１）で
大きく降下しているので（８点で示す）、第１気筒が失
火していることが明らかである。

また、第３図に示す如く、例えば、１サイクルで３パル
スの気筒判別信号があるとすると、制御手段１７０内に
おける気筒判別フラグは、ＴｆｄｅｌａＶ後に、立てら
れる。この第３図においては、この気筒判別信号が１パ
ルスの場合には、判別フラグ演算後に気筒数分割する。

前記Ｔｆｄｅｌａｙは、 Ｔｆｄｅｌａ３’ ＝（気筒数別信号−排気弁開）／３６０×１サイクルの
時間 で求められる。

ここで、第３図において、排気弁開とは、排気弁３８が
閉じている状態から全開になったタイミングであり、つ
まり、第５図に示す時間ＴＩのタイミングである。

また、１サイクルの時間とは、動弁機構８のカム１２が
一回転する時間である。

次いで、第４．６図のフローチャート及び第５図のタイ
ムチャートに基づいて失火の検出状態を説明する。

第４図において、制御手段１７０のプログラムは、排気
弁３８の開タイミング毎にスタート（ステップ２０１）
する。

そして、失火検出部１７２は、排気行程開始時である排
気弁３８の開放動作開始時、つまり排気圧力取込み点（
第５図の時間ＴＩで示す）に排気圧力センサ１６４から
の信号を入力して排気圧力ａを検出するとともに、排気
行程開始時（時間ＴＩ）から所定時間を経過した時間Ｔ
２において排気圧力すを検出する（ステップ２０２）。

次いで、この失火検出部１７２は、排気圧力ａと排気圧
力すとを比較して失火を検出する。

詳述すれば、第５図に示す如く、失火検出部１７２は、
排気弁３８の開放動作開始時（時間ＴＩ）にデータ取込
み始点として排気圧力ａ−１を検出するとともにこの時
間ＴＩから所定時間ｔを経過した時間Ｔ２の排気圧力ｂ
−１を検出する、つまり変化する排気圧力ｐｅｘ−１を
演算する。また、時間ＴＩに排気圧力ａ−２を検出する
とともにこの時間ＴＩから所定時間ｔを経過した時間Ｔ
２の排気圧力ｂ−２を検出、つまり変化排気圧力ｐｅｘ
−２を演算する（ステップ２０３）。

そして、時間Ｔ２で検出された排気圧力ｂ−１が時間Ｔ
Ｉで検出された排気圧力ａ−１よりも高く正の場合には
、失火がなかったと判定している。

一方、時間Ｔ２で検出された排気圧力ｂ−２が時間ＴＩ
で検出された排気圧力ａ−２よりも低く負の場合には、
失火があると判定している（ステップ２０４）。

そして、失火した気筒の判定は、気筒判別信号等を制御
手段１７０に入力させ、排気圧力の周期に変換して制御
手段１７０内のフラグを立たせ、失火判定時にフラグで
判定し、次いで、失火気筒の判別が終了したならば、制
御手段１７０内のメモリ１７０ｂに失火気筒を記憶させ
る。このメモ！Ｊ１７０ｂには、第６図に示す如く、失
火気筒に対し失火回数を記憶させる（ステップ２０５）
。

次いで、第７図のフローチャートにおいて、タイマ１７
０ａと失火が発生した時の処置について説明する。

内燃機関２がスタート（始動）すると（ステップ３０１
）、制御手段１７０のタイマ１７０ａにおいては、点火
回数のカウンタがスタートしくステップ４０１）、そし
て設定回数か否かを判断する（ステップ４０２）。この
ステップ４０２において、設定回数でなくＮｏの場合に
は、この判断を継続させる。

また、ステップ４０２において設定回数でＹＥＳの場合
には、第６図におけるＸ１〜ｘ３←０の処理をする（ス
テップ４０３）。従って、タイマ１７０ａ内は、常に更
新して最新値による判断をしている。

一方、前記ステップ３０１の後は、Ｘ１〜ｘ３←０の処
理をしくステップ３０２）、そして、失火が発生する毎
にメモリ１７０ｂにおいて第６図のＸ１〜Ｘ３に記憶さ
せ（ステップ３０３）、予め制御手段１７０に設定した
機関回数又は点火回転数毎の失火率を判定し、タイマ１
７０ａで失火率が判定値よりも大きくなった場合には（
ステップ３０４）、ダイアグランプ１８５を点灯させて
運転者に知らせるとともに、燃料噴射弁２４を作動制御
して燃料カット等を行って失火を防止し、内燃機関２の
保護や大気汚染を低減させることができる。

この結果、排気行程の際に変化する排気圧力状態によっ
て失火を検出するので、失火を早期に検出させ、これに
より、燃料系を作動制御して失火の発生を防止し、未燃
焼ガスが大気中に大量に放出されるのを未然に防止する
とともに、失火による触媒体５０の機能劣化や破損を防
止し、排ガス浄化率を維持することができる。

また、排気圧取入口１６２と排気圧力センサ１６４間に
オリフィス１６６とボリウム１６８とを設けているので
、排気圧力センサ１６４で検出される排気圧力状態が安
定し、排気圧力を正確に検出することができる。

なお、この実施例においては、第６図におけるデータ取
込みタイミングの点ａ（時間Ｔｌ）、ｂ（時間Ｔ２）を
、機関回転数及び機関負荷によって補正したり、あるい
は、排気圧力を検出するために、第６図の点ａ１　ｂの
２点だけでなく、複数にすることも可能である。

［発明の効果コ 以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、
内燃機関の排気圧力を検出して排気圧力に応じた電気信
号を出力する排気圧力センサを設け、内燃機関の排気行
程開始時の排気圧力と排気行程開始時から所定時間経過
後の排気圧力とを比較して内燃機関の失火を検出する失
火検出部を排気圧力センサに連絡して設けたことにより
、失火を早期に検出し、失火を迅速に防止する処置を行
わせることが可能となるので、未燃焼ガスが大気中に大
量に放出されるのを未然に防止して環境汚染を低減し得
るとともに、触媒体の機能劣化や破損を防止し、排ガス
浄化率が維持し、しかも触媒体の耐久性を向上させ得る
。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図はこの発明の実施例を示し、第１図は内燃機
関の失火検出装置の概略図、第２図は失火の発生状態を
示すタイムチャート、第３図は失火気筒判別を示すタイ
ムチャート、第４図は作用を説明するフローチャート、
第５図は排気圧力の検出時期を示すタイムチャート、第
６図はメモリに記憶させる失火気筒と失火回数との説明
図、第７図は制御手段のタイマと失火が発生した時の処
置を説明するフローチャートである。 図において、２は内燃機関、２４は燃料噴射弁、３８は
排気弁、５０は触媒体、１６０は排気圧力検出用圧力通
路、１６２は排気圧取入口、１６４は排気圧力センサ、
１６６はオリフィス、１６８はボリウム、１７０は制御
手段、１７２は失火検出部、そして１８５はダイアグラ
ンプである。 第２図 臂′）ｔ１マ゛３気筒内燃撚関で葛１気匍力゛矢火り、
Ｔ？場合理 許　出願人　　鈴木自動車工業株式会社人　弁理士　　
西　　郷　　義　　美 Ｔｆ　　ｄｅｌａｙ　＝　　”半゛ｊ万’Ｈ８５−ＮＦ
’Ａｎｉｉ！１６０ １ゴイクルの力量 （刀へυ−回ｗ：、す３門面） 第４ 図 第 図 第 図 Ｔ曾 ２ 手続補正書≦発） 平成２年１２月１２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関の排気圧力を検出してこの排気圧力に応じ
   た電気信号を出力する排気圧力センサを設け、前記内燃
   機関の排気行程開始時の排気圧力とこの排気行程開始時
   から所定時間経過後の排気圧力とを比較して前記内燃機
   関の失火を検出する失火検出部を前記排気圧力センサに
   連絡して設けたことを特徴とする内燃機関の失火検出装
   置。