JPH04209950A - 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 この発明は、クランク軸の角速度の微小な変動から内燃
機関の失火を検出するようにした失火検出装置に関する
。

従来の技術 内燃機関で失火が生じると、未燃焼の混合気がそのまま
排出されるので、排気中の有害成分の増加を来すのは勿
論のこと、出力の低下や機関の安定性の低下を招く。そ
のため、近年、失火が発生しているか否かを容易に、例
えば通常の運転状態のまま検出する失火検出装置が要請
されている。

この失火検出の方法の一つとして、クランク軸の角速度
の微小な変動を例えば電磁ピックアップ等を用いて検出
する方法が考えられている。例えば特開昭５７−１８８
７４８号公報には、クランク角１８０°毎に突起片を有
する回転板をクランク軸に固着するとともに、９０°異
なる位相の２箇所に近接スイッチを設け、その９０°異
なる２箇所での速度差から失火の有無を検出するように
した装置が示されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この種の失火検出装置を自動車用内燃機
関に適用したとすると、例えば路面の凹凸によって車輪
の受ける反力が変動し、ひいてはクランク軸の角速度変
動が生じるので、これを失火と誤検出する虞れがある。

従って、未舗装路のような悪路走行時に失火の誤判定を
生じ易い。

また運転者がブレーキを瞬間的に踏み込んだような場合
にも角速度が一時的に低下することから失火と誤検出し
易い。

そのため、上記従来のものでは失火判定の信頼性が低い
、という不具合があった。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、路面の凹凸やブレーキ操作といっ
た車輪側からの外乱入力がある場合には失火判定を行わ
ないようにして、失火判定の信頼性を高めるようにした
ものである。すなわち、この発明に係る内燃機関の失火
検出装置は、第１図に示すように、内燃機関のクランク
軸の角速度を検出する角速度検出手段１と、上記角速度
の変化に基づいて内燃機関の失火発生を仮判定する失火
仮判定手段２と、車両の車輪側からの外乱入力の有無を
検出する外乱入力検出手段３と、この外乱入力が検出さ
れたときに最終的な失火判定を禁止する判定禁止手段４
とを備えて構成されている。

また請求項２の発明では、上記外乱入力検出手段３とし
て、クランク軸の角速度変化量と車速変化量とを比較し
て外乱入力の有無を検出するようにした。

作用 失火仮判定手段２では、角速度検出手段１により検出さ
れる角速度に、失火に起因するような変動があった場合
に失火発生と仮判定する。そして、このとき路面の凹凸
やブレーキ操作といった車輪側からの外乱入力が検出さ
れなければ、最終的に失火と判定される。

これに対し、路面の凹凸やブレーキ操作といった車輪側
からの外乱入力が検出された場合には、最終的な失火判
定が禁止され、誤判定が防止される。

尚、失火により角速度変動が生じた場合には、この変動
が変速機等の動力伝達系を介して減衰された形で車輪に
伝わるので、機関側の各速度変化量に対して車速変化量
は比較的小さい。これに対し、路面の凹凸やブレーキ操
作による影響は先ず車輪側で作用し、これが動力伝達系
を介して減衰された形で機関クランク軸に伝わるので、
同一の角速度変化量に対して車速変化量は大きなものと
なる。すなわち、角速度変化ｌと車速変化量とを比較す
ることで、角速度変動が外乱入力によるものか否か判別
することができる。

実施例 第２図はこの発明の一実施例の機械的構成を示す説明図
であって、内燃機関１１の後端に変速機Ｉ２が装着され
ており、この変速機１２から後方にプロペラシャフト１
３が延設されている。そして、このプロペラシャフト１
３にディファレンシャルギヤ１４を介して車軸１５が連
結され、車輪（詳しくは後輪）１６を駆動するようにな
っている。尚、１７は前輪を示す。

上記内燃機関１１には、電磁ピックアップ式もしくは光
電式等のクランク角センサ１８が設けられている。この
クランク角センサ１８は、単位クランク角毎にパルスを
発生するもので、望ましくはバックラッシュ等の影響を
避けるためにクランク軸に対し直接に設けられているこ
とが好ましいが、クランク軸に連動するカムシャフトあ
るいはディストリビュータ等に配設されている形式のも
のでも良い。このクランク角センサ１８が発生するパル
ス信号によって機関クランク軸の角速度が検出される。

尚、このほか内燃機関１１にはエアフロメータ１９や水
温センサ２０等のセンサ類が設けられており、これらに
基づいて後述する失火診断領域であるか否かの判定がな
される。

また車速を検出するために、例えば変速機１２の出力軸
の回転数を検出する車速センサ２Ｉが設けられている。

尚、符号２２として示すように、一般にアンチスキッド
ブレーキシステムやトラクシコンコントロールシステム
等において用いられる車輪速センサを具備した車両にお
いては、該車輪速センサ２２を車速検出手段として用い
ることが望ましい。

上記の各センサの検出信号が入力されるコントロールユ
ニット２３は、所謂マイクロコンビュータシステムを用
いたもので、図示せぬ空燃比センサを用いた空燃比制御
や図示せぬ点火系の点火時期制御等内燃機関１１の種々
の制御を行っている。

そして、これらの制御と同時に、クランク角センサー８
によって検出されるクランク軸の角速度変動から所定の
失火判定を行い、最終的に失火と判定した場合には警報
ランプ２４等の警報手段を作動させるとともに、その旨
をメモリに記憶するようになっている。

次に第３図のフローチャートを参照して失火検出の処理
の流れを説明する。

この第３図に示すルーチンは、所定時間もしくは所定ク
ランク角毎に繰り返し実行されるもので、先ず初めに、
機関運転条件が所定の診断領域内であるか否かを判定す
る。例えば失火による角速度変動が現れにくい高速域や
スロットル弁を全閉と′□１１ した減速時などは診断領域外として失火判定は行わない
。

次に、ステップ２でクランク角センサー８が出力するパ
ルス信号から機関回転数Ｎを計測し、かっステップ３で
単位時間もしくは単位クランク角におけるその変化量Δ
Ｎを演算する。この機関回転数Ｎの変化量ΔＮは、機関
クランク軸の角速度変化量に相当する。

そして、上記の機関回転数Ｎの変化量ΔＮを所定の判定
レベルＮＮＧと比較する（ステップ４）。

ここで変化量ΔＮが判定レベルＮＮＧ以下であれば、失
火がないものと判定する（ステップ５）。

尚、上記の判定レベルＮＮＧは固定値であっても良く、
あるいは機関回転数Ｎ等の関数として与えるようにして
も良い。

変化量ΔＮが判定レベルＮＮＧより大であれば失火の可
能性があると仮判定し、ステップ６以降で外乱入力の有
無を判定する。すなわち、ステップ６で、車速変化量Δ
ｖＳＰの判定レベルＡを機関回転数Ｎの変化量ΔＮの関
数として求め、ステップ７で、直前に生じた車速変化の
車速変化量ΔｖＳＰを上記判定レベルＡと比較する。

ここで車速変化量ΔｖＳＰが判定レベルＡより小さけれ
ば、失火があったものと最終的に判定する（ステップ８
）。これに対し判定レベルＡ以上であった場合には、回
転数変化（つまりクランク軸の角速度変化）が路面の凹
凸等の外乱によるものと判断し、失火無しと最終的に判
定する（ステップ５）。

尚、車速変化は、第４図に示す別のルーチンによって繰
り返し検出される。すなわち、車速センサ２１の出力信
号に基づいて車速ｖＳＰを計測しくステップ１１）、か
つその変化量ΔｖＳＰを演算（ステップ１２）するとと
もに、その値を順次記憶する（ステップ１３）。これは
、機関回転数変化のタイミングと車速変化のタイミング
とに多少のずれがあることを考慮したものである。

第５図および第６図は、上述したような外乱の有無の判
定を説明するための説明図であって、例えば複数気筒の
中のｌ気筒が繰り返し失火を生じていたとすると、機関
回転数Ｎは、第５図（ａ）のように失火による周期的な
回転数低下を伴った変化を示す。この失火による回転数
変化は、変速機１２の各部の遊びやクラッチ部分の振動
吸収機構あるいは自動変速機の場合はトルクコンバータ
等によってかなり吸収されるので、例えば変速機１２の
出力軸側で車速ｖＳＰを検出したとすると、第５図（ｂ
）のように減衰した状態で現れる。また前述した車輪速
センサ２２によって車速ｖＳＰを検出するものとすれば
、更にディファレンシャルギヤ１４の遊びやプロペラシ
ャフト１３のねじれ等によって減衰し、第５図（ｃ）に
示すような非常に振幅の小さな変化となる。

これに対し、路面に凹凸があった場合には、第６図（ａ
）に示すように車輪１６における回転速度変化が大きく
発生し、これが多少減衰して変速機１２の出力軸に伝わ
るため、該出力軸に基づいて検出される車速■ＳＰは第
６図（ｂ）のような特性となる。そして、これが更に変
速機１２の各部の遊びやクラッチ部分の振動吸収機構に
よって吸収されるため、最終的に内燃機関１１のクラン
ク軸に生じる回転数変化としては、第６図（ｃ）に示す
ように非常に振幅の小さなものとなる。

従って、仮に同一レベルの回転数変化ΔＮが検出された
としても、これが失火に起因するものであれば車速変化
量ΔＶＳＰは比較的小さく、また路面凹凸に起因するも
のであれば車速変化量Δ■ＳＰは比較的大きい。そのた
め、前述したように、車速変化量ΔＶＳＰを判定レベル
Ａと大小比較することで、失火によるものと路面凹凸に
よるものとを精度良く判別できるのである。

尚、運転者が瞬間的にブレーキを踏込操作したような場
合の回転数変化も同様に失火による回転数変化と判別で
きる。

次に、上記実施例では、機関回転数Ｎの変化量ΔＮと車
速■ＳＰの変化量ΔｖＳＰとの大小関係から失火と外乱
入力とを判別しているが、両者の変化のタイミングを比
較して判別することも可能である。

第７図は、路面凹凸等の外乱入力による変動があった場
合の例を示しており、この場合には、初めに車輪１６側
つまり車速ＶＳＰが低下し、これより僅かに（Δｔ）遅
れて機関回転数Ｎの低下が現れる。これに対し、失火に
よる場合は、図示していないが、初めに機関回転数Ｎが
低下し、その影響が僅かに遅れて車輪１６側に伝わるた
め、車速ｖＳＰの低下が遅れて現れる。従って、両者の
前後関係から、失火による回転数低下と路面凹凸等によ
る回転数低下とを確実に判別できる。

尚、上記実施例のほか、外乱入力となる路面の凹凸やブ
レーキの踏み込みを直接に検出し、その検出時に最終的
な失火判定を禁止するように構成することも可能である
。例えば路面に向けて配設した超音波センサや、車体の
上下方向の加速度を検出する加速度センサ等によって路
面の凹凸の検出が可能であり、またブレーキスイッチを
設けることでブレーキの踏み込みを検出できる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の失火検出装置によれば、路面の凹凸やブレーキの瞬間
的な踏み込み等車輪側からの外乱入力があった場合に、
最終的な失火判定を禁止するようにしたので、悪路等で
の失火の誤判定を防止でき、その判定の信頼性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る失火検出装置の構成を示すクレ
ーム対応図、第２図はこの発明の一実施例の機械的構成
を示す構成説明図、第３図および第４図はこの実施例に
おける失火検出処理を示すフローチャート、第５図は失
火時の回転数変化と車速変化の関係を示す特性図、第６
図は路面凹凸時の回転数変化と車速変化の関係を示す特
性図、第７図は路面凹凸による回転数変化と車速変化の
タイミングの関係を示す特性図である。 １・・・角速度検出手段、２・・・失火仮判定手段、３
・・・外乱入力検出手段、４・・・判定禁止手段。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 時間 時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のクランク軸の角速度を検出する角速度
   検出手段と、上記角速度の変化に基づいて内燃機関の失
   火発生を仮判定する失火仮判定手段と、車両の車輪側か
   らの外乱入力の有無を検出する外乱入力検出手段と、こ
   の外乱入力が検出されたときに最終的な失火判定を禁止
   する判定禁止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。
2. （２）クランク軸の角速度変化量と車速変化量とを比較
   して外乱入力の有無を検出することを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関の失火検出装置。