JPH03286166A - 内燃機関の異常気筒検出装置 - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関において、異常の生じた気筒を検出
する装置に関する。

［従来の技術］ 従来、燃料噴射弁の詰まりゃ故障により爆発燃焼が行な
われなくなった異常気筒を検出する装置として、クラン
ク軸の角速度を検出し、燃焼行程毎に生じる角速度の異
常な変動・低下から、異常気筒を検出するものが提案さ
れている（例えば、特開昭６１−２５８９５５号公報記
載の「多気筒内燃機関の異常気筒検出装置」）。かかる
装置では、点火間隔毎に、その時点での出力軸の角速度
ＮＥと１点火前の角速度ＮＥＢとの偏差である角速度変
動量ａＮＥを算出し、角速度変動量ａＮＥが判定値Ｘを
越える気筒が所定回同じであれば、その気筒を異常気筒
として検出している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、かかる異常気筒検出装置は、内燃機関の
負荷が変化すると、異常気筒の検出が不適正になるとい
う問題があった 第９図（Ａ）、　　（Ｂ）にガソリン機関（二ついて、
高負荷時と低負荷時とに分けて、出力軸の角速度変動の
分布を示す。

このグラフから、低負荷時に比べて高負荷時では、異常
気筒にかかる角速度変動の分布域が、正常気筒にかかる
角速度変動の分布域から大きくずれるのがわかる。ずれ
の程度は、負荷の増減にしたがい拡大・縮小することが
知られている。

従って、上記従来装置のように、角速度変動量、ｄＮＥ
の大きさを判定する判定値Ｘを固定したもので（よ判定
値Ｘを高負荷時にあわせて大きな値（例えば３０ｒｐｍ
）に初期設定すると、低負荷時に異常気筒を検出できな
いという間理を生ずる。

かといって、低負荷時にあわせて判定値Ｘを小さな値（
例えば１０ｒｐｍ）にすると、高負荷時に正常気筒を異
常と誤検出する問題が生ずる。

本発明の内燃機関の異常気筒検出装置は、上記相反する
課題を解決し、内燃機関の負荷が変化しても異常気筒の
検出を適正に実現できるようにすることを目的とする。

梵唄ｍ［課題を解決するための手段］ 本発明にかかる第１の内燃機関の異常気筒検出装置は、
第１図に例示するように、 前後の爆発行程間に出力軸に生ずる角速度変動を、爆発
行程毎に検出する角速度変動検出手段Ｍ１と、 該検出した角速度変動に基づいて気筒毎に角速度変動の
程度を算出し、算出した角速度変動の程度が許容範囲を
越える気筒を、異常の生じた気筒として検出する異常気
筒検出手段Ｍ２とを備えた内燃機関の異常気筒検出装置
において、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段Ｍ３
と、該検出される内燃機関の負荷の増減にしたがい前記
許容範囲を拡大・縮小する許容範囲修正手段Ｍ４と を設けたことを特徴とする。

１作用］ 上記構成と有する本発明の内燃機関の異常気筒検出装置
においては、前後の爆発行程間に出力軸に生ずる角速度
変動を、角速度変動検出手段Ｍにより爆発行程毎に検出
する。異常気筒検出手段Ｍ２は、角速度変動に基づいて
気筒毎に角速度変動の程度を算出し、角速度変動の程度
が許容範囲舎越える気筒を、異常気筒として検出する。

かかる異常気筒の検出の際、負荷検出手段Ｍ３が検出し
た内燃機関の負荷にしたがって、許容範囲修正手段Ｍ４
が許容範囲を修正する。許容範囲は内燃機関の負荷の増
減にしたがって、拡大・縮小する修正がなされる。既述
したよう（二負荷の増減にともない、正常気筒にかかる
角速度変動の分布域と、異常気筒にかかる角速度変動の
分布域とのずれは拡大・縮小する。即ち、負荷の増減に
ともない、異常気筒にかかる角速度変動の程度が拡大・
縮小する。なお、角速度変動の程度とは、角速度変動の
大きさ自体や、角速度変動が判定値を越える回数などが
相当する。

したがって、上述の許容範囲の修正により、異常気筒検
出手段Ｍ２では、負荷による角速度変動の変化分を相殺
した上で異常気筒の検出が行なわれる。この結果、負荷
の影響を受けない適正な異常気筒の検出が実現される。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかニするた
めに、以下本発明の内燃機関の異常気筒検出装置の好適
な実施例について説明する。

（第１実施例） 第２図は、本発明の第１実施例としての内燃機関の異常
気筒検出装置の構成を、内燃機関１およびその周辺装置
と共に示す概略構成図である。この内燃機関の異常気筒
検出装置は、内燃機関の燃料噴射及び点火時期の制御を
行なう制御装置と一体に構成されている。

図示するように、４気筒の内燃機関］の吸気系二は、吸
気管２の上流から、エアクリーナ３．吸気温を検出する
吸気温センサ５．吸入空気流量を検出するエアフロメー
タ７、吸入空気流量を調整するスロットルバルブ１０等
が設けられている。

エアフロメータ７は吸入空気流量を電圧信号として出力
する。吸気管２を通過して内燃機関］の各気筒に吸入さ
れる空気流量は、スロットルバルブ１０の開閉制御によ
り調節される。尚、スロットルバルブ１０には、スロッ
トルバルブ１０の全閉状態およびその開度を検出するス
ロットル開度センサ１２が備えられている。更に、吸気
管２が分岐した吸気ボード５には、各気筒に燃料を噴射
して混合気を形成する燃料噴射弁２１．２２．２３．２
４が設けられている。

混合気は、吸気ポート１５から図示しない吸気バルブを
介して内燃機関１の各気筒に吸入さ札電気火花により着
火される。電気火花は、内燃機関］の回転（二同期して
イグナイタ３０からディストリビュータ３２を介して分
配される高電圧により、各気筒に設けられた点火プラグ
４１，４２゜４３．４４に形成される。燃焼後の排気は
、排気管４８を介して放出される。

内燃機関１には、このほか、このディストリビュータ３
２に設けられて内燃機関１のクランク軸の回転角速度に
対応したパルス信号を検出する回転数センサ５０や、内
燃機関］のウォータジャケットに設けられて冷却水温Ｔ
ＨＷを検出する冷却水温センサ５２等が備えられている
。

これら回転数センサ５０．冷却水温センサ５２等のセン
サ群および燃料噴射弁２１ないし２４等のアクチュエー
タ群は、内燃機関１の燃料噴射・点火時期を制御すると
共に気筒の異常を検出する電子制御装置７０に接続され
ている。この電子制御装置７０は、周知のＣＰＵ７１．
ＲＡＭ７２゜ＲＯＭ７４．　　タイマ７５等から、いわ
ゆる算術論理演算回路として構成されう　バス７６を介
して、上記センサ群に接続されたアナログ入力ポードア
７、パルス入力ポードア８およびアクチュエータ群に接
続された出力ポードア９を、ＣＰＬＩ７１等と相互に接
続して構成されている。尚、電子制御装置７０内の安定
化された電源電圧は、イグニッションスイッチ８２を介
してバッテリ８５から電力の供給を受けた電源回路８８
により生成される。

この電子制御装置７０は、内燃機関２の運転状態に基づ
く周知の燃料噴射側ｆａ　　点火時期制御と共に、異常
気筒検出処理を実行する。

かかる異常気筒検出処理について、第３図のフローチャ
ートに拠って説明する。この異常気筒検出処理ルーチン
は割込処理により繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、回転数ＮＥ。

吸入空気流量ＱＥ読み込む処理（ステップ１００）を行
なう。ここで、回転数ＮＥは内燃機関１のクランク軸の
角速度に対応する値であって、回転数センサ５０からの
パルス信号から算出される。吸入空気流量０は、内燃機
関１が吸入する空気量であって、エアフロメータ７から
の電圧信号から算出される。

続いて、検出処理を開始してからの時間を示す変数ＣＤ
が値Ｏであるか否か、即ち検出処理の開始直後であるか
否かの判断を行なう（ステップ１１０）。開始直後の場
合には、気筒番号を示す変数用を値０１こ初期化する（
ステップ１２０）。尚、気筒番号を示す変数ｎの値は、
爆発行程を迎える順に気筒に割り振られた番号である。

本実施例では、内燃機関１は４気筒なので、気筒番号ｎ
は値］ないし４をとる。

次に、クランク軸の回転タイミングを表すカウント値Ｃ
ｃｒｎｋが値３もしくは９であるか否かの判断を行なう
（ステップ１３０）。このカウント値Ｃｃ　ｒｎｋは、
第４図に示すように、３０’ＣＡ割込ルーチンにより設
定される値であり、クランク軸の３０度毎に値１だけイ
ンクリメントされ（ステップ１３２）、値］２までカウ
ントアツプされると初期値Ｏにリセットされる（ステッ
プ１３４，１３６）。従って、Ｃｃｒｎｋ＝３もしくは
９の条件は、クランク軸の９０，２７０，４５０，６３
０度毎に成立することになり、結局、各気筒の爆発行程
半ばのタイミングにおいてその判断はｒＹ　Ｅ　ＳＪと
なる。

カウント値Ｃｃ　ｒｎｋの上記条件が成立したときは（
ステップ１３０）、気筒番号ｎを値１ないし４の範囲で
、値］だけインクリメントしくステップ１４０．１５０
．．１６０）、この時の内燃機関１の回転数ＮＥを番号
ｎの気筒の回転数ＮＥｎとし、ひとつ前の番号ｎ−１の
気筒の回転数ＮＥＢとの差である変動量ＡＮＥを求める
処理を行なう（ステツブ１７０）。変動量、ｄＮＥの大
きさはステップ１８０以降の処理で判定される。カウン
ト値Ｃｃｒｎｋの条件が不成立のときは（ステップ１３
０）、ステップ２３０以降の判定処理に移行する。

ステップ１８０に移行すると、まず、吸入空気流量Ｑと
回転数ＮＥとから内燃機関１の負荷りを算出する（ステ
ップ１８０）。

次に、算出した負荷しにもとづいて、変動量２ＮＥの大
きさを判断する基準値Ｘ、Ｙ（第１実施例における許容
範囲）を算出する（ステップ１９０）。基準値Ｘ、Ｙ（
１図示しないデータテーブルのデータから補間演算によ
り求める。データテーブル（友第５図に示す負荷りと基
準値Ｘ、　　Ｙとの関係（負荷りの一次関数として基準
値Ｘ、　　Ｙを規定：負荷りの増減にともない基準値Ｘ
、　　Ｙが増加・減少する）をテーブル化したものであ
る。

第６図のタイミングチャートに、負荷りの変化にともな
う基準値Ｘ、　　Ｙの変化の様子を示す。このタイミン
グチャートに示すように、上記ステップ１９０の処理に
より、負荷りの増減に応じて、基準値Ｘ、　　Ｙが増減
する。

従って、図示するように、負荷ヒが増減しても、異常気
筒が存在しない場合には、各気筒間の回転数の変動量ａ
ＮＥは、基準値Ｘ以下に納まる。

一方、燃料噴射弁２４が異物の噛み込み等の原因で多量
の燃料□噴射し、オーバリッチにより失火しているよう
な場合は次のようになる。即ち、負荷しの増減に応じて
、その気筒での回転数ＮＥｎの低下の程度が増減するが
、基準値Ｘも負荷しに応じて増減するので、変動量ａＮ
Ｅは基準値×を越える。

そこで、異常気筒検出処理ルーチン（第３図）では、変
動量、ＪＮＥが基準値Ｘより大きい場合、その気筒の回
転数は異常であるとして、気筒番号ｎの気筒にかかる回
転異常の程度を表すカウント値ＣＤＩＮＪｎを値Ａだけ
増加し、更（二、回転数ＮＥｎに基準値×を加えた値を
、前気筒の回転数ＮＥ８として更新する処理を行なう（
ステップ２］０）。なお、ステップ２１０において回転
数ＮＥｎに基準値×を加えた値を、前気筒の回転数ＮＥ
Ｂとして更新する結果、不整失火（第６図参照）が生じ
ている場合であっても、異常気筒の判断処理における変
動量、ｄＮＥは、大きな値として検出される。

一方、変動量、６ＮＥが、基準値Ｙより小さい場合、そ
の気筒の回転数は正常であると判断して、回転異常の程
度を表すカウント値ＣＤ　Ｉ　ＮＪｎ　を値Ｂだけ低減
し、更に、今回の回転数ＮＥｎをそのまま前気筒の回転
数ＮＥＢとして更新する処理を行なう（ステップ２２０
）。

変動量ａＮＥが、基準値Ｙを越え基準値０未満の場合に
は、カウント値ＣＤＩＮＪｎの増減は行なわず、前気筒
の回転数ＮＥＢの更新のみ行なう（ステップ２２５）。

かかるステップ１８０ないしステップ２２０までの処理
の結果、第６図下欄に例示するように、負荷りが変動し
ても、回転異常の程度を表すカウント値ＣＤＩＮＪｎは
適正に増加される。

以上の処理（ステップ１８０ないしステップ２２０）の
終了後、またはステップ１３０の判断において、クラン
ク軸のタイミングを表すカウント値ＣＣｒｎｋが所定条
件にないと判断した場合、次に、タイマ７５のカウント
値に基づいて、１秒が経過したか否かの判断を行なう（
ステップ２３０）。

１秒が経過した場合には、経過時間を表す変数ＣＤを値
１だけインクリントしくステップ２４０）、更に、変数
ＣＤが所定値しく本実施例では２５秒）以上であるか否
かの判断と（ステップ２５０）、ｎ番気筒の回転異常の
程度を表すカウント値ＣＤＩ　ＮＪｎが判定値Ｍ（本実
施例では加算値Ａの１００倍の値）以上であるか否かの
判断（ステップ２６０）とを行なう。

ステップ２５０において経過時間ＣＤが値し以上でない
と判断された場合（ま　まだ気筒の異常について判断で
きるデータが集まっていないとして、ｒＮ　Ｅ　Ｘ　Ｔ
Ｊに抜け、本ルーチンを一旦終了し、他の処理（燃料噴
射制御等）に移る。

ステップ２５０およびステップ２６０の両条件が共に満
足されている場合には、気筒番号ｎの気筒には異常があ
ると判定し、これを図示しないインナパネルの表示ラン
プや図示しないダイアグノーシスコンピユータ等に出力
する処理を行なう（ステップ２７０）。

一方、ステップ２６０でカウント値ＣＤＩＮＪｎが判定
値Ｍ以上でないと判断した場合に１社気筒の回転異常の
程度は異常が生じたと判断するまでに至らなかったとし
て、正常と判定する（ステップ２７３）。

こうしてカウント値ＣＤ　Ｉ　ＮＪｎの値に応じて正常
・異常の判定を行なうと、次に、検出処理が全気筒１こ
ついて終了したか否か判断しくステップ２７５）、終了
していれ（ｆ−次回の検出処理に備えて、変数ＣＤ、Ｃ
Ｄ　Ｉ　ＮＪｎ、ＮＥ８等と初期化する処理を行ない（
ステップ２８０）、　ｒＮＥＸＴＪに抜け、本ルーチン
を一旦終了する。一方、終了していなけれ（Ｌ初期化の
処理は行わずに、ｒＮ　Ｅ　Ｘ　ＴＪに抜け、本ルーチ
ンを一旦終了する。

以上説明したように、第１実施例の内燃機関の異常気筒
検出装置は、負荷しの増減に応じて基準値Ｘ、　　Ｙを
増減し、増減した基準値Ｘ、　　Ｙにもとづいて変動量
ａＮＥの大きさを判別し、異常気筒の検出を行なう。

したがって、本検出装置は、変動量ａＮＥが負荷の増減
に応じて変化しても、その変化分が基準値Ｘ、　　Ｙの
増減により相殺さ札　負荷の影響を受けない適正な異常
気筒の検出を実現できるという優れた効果を奏する。

なお、本実施例では、変動量−ＮＥが基準値×を越えた
場合（ステップ２００）、前回の爆発行程の回転数ＮＥ
Ｂとして、回転数ＮＥｎより値×だけ大きな値を設定す
る（ステップ２］○）。従って、いずれかの気筒に異常
が生じている場合であって、第６図に示すようにその気
筒の直前に爆発行程を迎える気筒に不整失火が生じた場
合でも、継続して異常状態の生じている気筒を正しく異
常と判別することができる。また、不整失火の生じた気
筒について、回転数が異常（△ＮＥ＞Ｘ）と判断されて
回転異常の程度を表すカウント値ＣＤＮＪｎを増加した
場合でも、次に回転数の変動が基準値７未満であれば、
カウント値ＣＤＩＮＪｎの値を低減するので、不整失火
により回転数が偶発的に低下した気筒が、誤って異常気
筒と判断されることがない。更に、本実施例の内燃機関
の異常気筒検出装置は、従来装置のハードウェアをその
まま使用することができるので、既存装置の有効利用を
図ることができるという副次的効果も得られる。

（第２実施例） 第２実施例の内燃機関の異常気筒検出装置は、第１実施
例と同一の内燃機関とその周辺装置（第２図参照）を備
え、その電子制御装置７０における処理のみ異なるもの
である。そこで、第７図のフローチャート（二基づいて
、第２実施例における異常気筒検出処理（こついて説明
する。尚、第７図で（よ理解の便を図るために、第１実
施例と同様の処理については省略し、要部を示す。

第２実施例では、異常気筒検出処理ルーチンが起動され
ると、まず、図示しないフローチャートの処理により、
第１実施例と同様に爆発行程毎にクランク軸の角速度の
変動量、６ＮＥを求め、変動量ａＮＥを、内燃機関］の
負荷しにともづいて算出した基準値×、Ｙ（第２実施例
における第１の許容範囲）と比較する処理を行なう。こ
うして負荷りの変動に対して、回転異常の程度を表すカ
ウント値ＣＤＩＮＪｎが適正に増加される（第３図こお
いてステップ］００ないしステップ２２５に相当する処
理）。

更に、以上の処理の終了後、または、第３図のステップ
］３０に相当する判断においてカウント値Ｃｃｒｎｋが
所定条件にないと判断された場合、第１実施例と同様に
、タイマ７５のカウント値に基づいて、１秒が経過した
か否かの判断を行なう（ステップ２３０　Ｂ）。　１秒
が経過した場合には、経過時間を表す変数ＣＤを値］だ
けインクリントする（ステップ２４０Ｂ）。

次に、第２実施例では、回転異常の程度を表すカウント
値ＣＤ　ｆ　ＮＪｎを判断する判定値Ｍに、現時点での
負荷しの大きさに応じた加算値、ｄＭｔ加算する処理（
ステップ２４５　Ｂ）を行なう。加算値ａＭｆ；＆　　
図示しないデータテーブルのデータから補間演算により
求める。データテーブルは、第８図に示す負荷しと加算
値ａＭとの関係（負荷ヒの一次関数として加算値、ｄＭ
を規定：負荷りの増減にともない加算値２Ｍの大きさ舎
値］、○未満の範囲で増加・減少する）表テーブル化し
たものである。

したがって、判定値Ｍは本ルーチンを繰り返す度に、そ
のルーチン実行時の負荷りの大きさに応じた加算値ａＭ
が加算さ札　結果として、現時点までの負荷りの履歴に
見あった判定値Ｍ（第２実施例における第２の許容範囲
）が算出される。

この後、第１実施例と同様に、変数ＣＤが所定値しく本
実施例では２５秒）以上であるか否かの判断と（ステッ
プ２５０　Ｂ）、ｎ香気筒の回転異常の程度を表すカウ
ント値ＣＤ　Ｉ　ＮＪｎがステップ２４５Ｂで求めた判
定値Ｍ以上であるか否かの判断（ステップ２６０Ｂ）と
を行なう。

経過時間ＣＤが値し以上でなければ、まだ気筒の異常に
ついて判断できるデータが集まっていないとして、　ｒ
Ｎ　Ｅ　Ｘ　ＴＪ　に抜け、本ルーチンを一旦終了する
。

両条件が共に満足されている場合には、気筒番号用の気
筒には異常があると判定し、これを図示しないインナパ
ネルの表示ランプや図示しないダイアグノーシスコンピ
ユータ等に出力する処理を行なう（ステップ２７０Ｂ）
。

一方、カウント値ＣＤＩＮＪｎが判定値Ｍ以上でなけれ
ば気筒の回転異常の程度は異常が生じたと判断するまで
に至らなかったとして、正常と判定する（ステップ２７
３Ｂ）。

こうしてカウント値ＣＤ　Ｉ　ＮＪｎＯ値に応じて正常
・異常の判定を行なった場合は、次に、検出処理が金気
筒について終了したか否かを判断しくステップ２７５　
Ｂ）、終了していれば、次回の検出処理に備えて、変数
ＣＤ、ＣＤＩＮＪｎ、ＮＥＢ等と判定値Ｍとを初期化す
る処理を行ない（ステップ２８０Ｂ）、　ｒＮＥＸＴＪ
に抜けて、本ルチンを一旦終了する。一方、終了してい
なければ、初期化の処理は行わずに、　ｒＮ　Ｅ　Ｘ　
ＴＪに抜けて、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明した第２実施例の異常気筒検出装置は、第１実
施例の効果に加えて、異常気筒の検出が完了するまでの
負荷りの履歴を加味して判定値Ｍを算出し、その判定値
Ｍにもとづいて、回転異常の回数を示すカウント値ＣＤ
　Ｉ　ＮＪｎの大きさを判断するから、検出期間（変数
ＣＤが所定値しになるまで；実施例では２５秒）の間の
負荷りの変化の影響を一層正確に除き、異常気筒を格段
に適正こ検出できるという優れた効果を奏する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、例えば吸気
管負圧から負荷を算出する構成、吸入空気流量あるいは
吸気管負圧に回転数を加えた複数の変数から負荷を算出
する構成等、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、
種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の内燃機関の異常気筒検出
装置によれば、許容範囲を負荷に応じて修正し、角速度
変動の程度が負荷に応じて変化した変化分を相殺した上
で、角速度変動の程度を判別するから、負荷の影＃差除
いて、異常気筒を適正に検出できるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明の実施例としての内燃機関の異常気筒検出
装置の概略構成図、第３図は第１実施例における異常気
筒検出処理ルーチンを示すフローチャート、第４図はク
ランク軸の回転タイミングを設定する割込ルーチンを示
すフローチャート、第５図は基準値Ｘ、　　Ｙと負荷り
との関係を例示するグラフ、第６図は負荷しの変化にと
もなう基準値Ｘ、　　Ｙの変化のようす等を示すタイミ
ングチャート、第７図は第２実施例の異常気筒検出処理
ルーチンの要部を示すフローチャート　第８図は判定値
Ｍのための加算値２Ｍと負荷りとの関係を示すグラフ、
第９図は角速度変動の分布を負荷の高低に分けて示すグ
ラフである。 ７・・・エアフロメータ ２１２２、２３．２４・・・燃料噴射弁５０・・・回転
数センサ　　７０・・・電子制御装置Ｌ・・・負荷　　
　　　　　Ｘ、　　Ｙ・・・基準値ａＮＥ・・・回転数
の変動量

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　前後の爆発行程間に出力軸に生ずる角速度変動を、
   爆発行程毎に検出する角速度変動検出手段と、 該検出した角速度変動に基づいて気筒毎に角速度変動の
   程度を算出し、算出した角速度変動の程度が許容範囲を
   越える気筒を、異常の生じた気筒として検出する異常気
   筒検出手段とを備えた内燃機関の異常気筒検出装置にお
   いて、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、該検
   出される内燃機関の負荷の増減にしたがい前記許容範囲
   を拡大・縮小する許容範囲修正手段とを設けたことを特
   徴とする内燃機関の異常気筒検出装置。