JPH04501157A - 失火を識別する方法及び装置 - 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】 失火を識別する方法及び装置 本発明は、内燃機関の失火を識別する方法及び装置に関する。

従来の技術 失火は、従来の方法では異なる２つの方法により、具体的には内燃機関の各シリ ンダの圧力を測定するかあるいは光を測定することにより検出される。異なるシ リンダの測定値は共通の制御装置に供給されそこで処理される。装置が複雑にな るので、これまで大量生産車には使用されていない。

特に触媒を有する車両では、継続して失火を監視できることが好ましい。これは 、失火により未燃焼の燃料が触媒に入り、そこで点火してしまうからである。こ れによりしばしば触媒が焼けてしまい、特にひどい場合には車両火災を引き起こ してしまう。

本発明の課題は、大量生産に適する失火を識別する方法を提供することである。

更に本発明の課題は、この方法を実施する簡単な構成の装置を提供することであ る。

発明の利点 本発明の方法は、請求の範囲第１項の特徴により、また装置は請求の範囲第１０ 項の特徴により与えられる。この方法の好ましい実施例並びに構成が請求の範囲 第２項から第９項に記載されている。

本発明の方法は圧力測定方法であるが、各シリンダの燃焼圧を測定するのではな く、排ガス路の圧力が検出される。これにより２つの利点が得られる。その一つ は、単一の圧力センサで全てのシリンダを監視できることであり、他の利点は、 点火の欠陥だけでなく、排ガス路の欠陥も検出できることである。通常実施され る方法で、両利点が得られるかどうかは、使用される実施形に関係している。排 ガス圧力が各多岐管に配置された個別のセンサにより検出される場合には、構成 が簡単になるという利点は失われる。具体的に行なわれる方法で、圧力の減少が 、点火の欠陥によってもたらされ゛たのかあるいは排ガス路の誤った箇所が開い ていることによってもたらされたのかを考慮しない場合には、これらの欠陥を区 別できるという利点は失われてしまう。

欠陥を検出するために、本発明方法では各点火行程毎に排ガス圧力が測定され期 待値と比較される。両値の差が所定の差よりも大きい場合には、事象信号が出力 される。この信号の頻度がめられ、頻度しきい値を越えると、欠陥を示す信号が 出力される。欠陥信号は、例えば警告ランプを点灯するのに用いられる。しかし 、好ましくは本方法の実施例では、欠陥信号が何により起こったかが正確に検出 され、その検出に成功した場合、適切な欠陥処理対策が講じられる。

欠陥信号を出力させる事象信号の頻度は、合目的的に選ばれる。極端な場合は、 事象信号が発生した場合直ちに欠陥信号を出力させる場合であり、従って比較が なされる頻度は、−行程の事象信号である。しかし、通常は所定数、例えば１０ ００行程内で、所定数例えば１０個の事象信号を越えた場合に欠陥と判断するの が好ましい。

点火の欠陥かあるいは排ガス路の欠陥かは、特に２つの原理に従って調べられる 。その一つは、比較的小さな値である所定の頻度しきい値を越えた場合には、個 々のシリンダに点火の欠陥があるとすることである。それに対して、事象信号の 頻度が非常に大きい場合には、これは全体の点火装置の欠陥によって起こされる か、あるいは排ガス路が開放している（すなわち、排気管の終端部以外の所が開 放している）ことにより起こされる。この場合には、失火の場合による排ガス圧 力の時間的な値が排ガス路が開いている場合と異なるという、第２の原理が用い られる。従って、実際の値が所定の値と比較され、その比較値に従ってこの事象 に属する欠陥信号が出力される。

排ガス圧力の測定値が所定の差だけ期待値を下回ったかどうかを調べるだけでな く、測定値が異なる他の所定のしきい値以上期待値を越えたかどうかを調べる場 合には、排ガス路が詰まってしまっているかどうかを検査することができる。

本発明装置は、上述した方法を実施する手段を有する。装ロセッサにより実現で きる。

図面 以下に本発明を図面に示した実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は、内燃機関での本発明装置のブロック図である。

第２図は、失火を識別する好ましい方法の流れを説明する流れ図である。

実施例の説明 第１図のブロック図に示した失火を識別する装置は、第１図で個々のシリンダを 区別することなく概略図示した内燃機関１０を監視する。吸気路１１と排ガス路 １２もそれぞれシリンダへの分岐のない単なる簡単な管として図示されている。

吸気路１１には絞り弁１３が配置されており、その位置は任意構成の角度センサ により検出される。絞り弁の位置は、内燃機関ｌＯが駆動される負荷りを示す。

負荷信号は他の公知の方法でも得ることもできる。排ガス路１２には圧力信号ｐ Ｍ　（ｐ）を出力する圧力センサ１５が配置されている。失火を識別する装置に よりさらに処理される信号として、第１図にはクランク角δ並びに回転数ｎが図 示されている。

内燃機関の各シリンダでは、所定のクランク角δで対応する排気弁装置が開放す る。この開放はカム形状により最初は緩慢に行なわれ、続いて加速される。それ により排ガス路に排気される排ガス量は最初は緩慢に続いて急速に増加し、その 後減少する。通常、排気弁装置が完全に開放する前にすでに排気口の排ガス流は 最大値に達している。排気弁装置の所の排ガス流が時間的に変化すると、それに 関連して圧力が時間的に変化する。

圧力と排ガスは異なる速度で伝播する。すなわち、圧力は音速で伝播し、一方排 出された排ガスは所定の流速で進む。以下のことで圧力の伝播が重要になる。圧 力信号には、排気弁装置から圧力センサ１５までいくまでに排気弁装置と圧力セ ンサ間の距離と音速の積に対応する時間が必要になる。回転数ｎと負荷りが種々 の値をとった場合、排気弁装置での圧力がどのクランク角δで最大になるか比較 的正確に知られている。更に圧力信号がそれぞれの排気弁装置から圧力センサに 達するのにかかる時間は正確にわかっているので、それぞれ上述したクランク角 に関連して、どの時点で所定のシリンダで発生した最大圧力が圧力センサ１５に 達するかが正確にわかる。理想的には、圧力センサの測定値はまさにこの時点で められる。

これを可能にするために、第１図には測定角度マツプ値１６、時間信号発生器１ ７及びサンプルホールド回路１８が図示されている。測定角度マツプ値１６には 常時クランク角δ、回転数ｎ及び負荷りの実際値が入力される。回転数ｎと負荷 りの値に従ってマツプ値１６から排気弁装置での排ガス圧力が最大になるクラン ク角が読み出される。実際のクランク角δが排ガス圧力が最大になるクランク角 δＭと一致すると、時間信号発生器１７にトリが一信号が出力される。時間信号 発生器により、圧力を測定しようとするシリンダの排気弁装置と圧力センサ間に 対応する時間がセットされる。セットした時間が経過すると、これは、測定時点 ｔＭになったことを意味する。時間信号発生器１７からの対応したトリガー信号 に応答してサンプルホールド回路１８が実際の排ガス圧力値ｐＭ　（ｔＭ）を検 出する。

それぞれの回転数ｎと負荷りの値に従って、全体装置の機能が正常な場合圧力セ ンサ１５の測定値はどのような値になるかはわかっている。この期待される排ガ ス圧力値ｐＫが排ガス圧力マツブ値１９から読み出され、比較段２０においてこ の値から排ガス圧力測定値ｐＭ（ｔＭ）が減算される。その差が欠陥識別及び欠 陥処理手段２１に入力される。この手段は差信号を解析し、以下に説明する流れ に従って燃料供給あるいは点火に欠陥があるかどうかを定める。この調査の結果 に従って種々の手段が講じられる。

なお、第１図に図示した各ブロック部分はプログラムされたマイクロプロセッサ により実現できるものである。

第１図の装置に基づいて概略説明した処理の流れを第２図の流れ図に従って詳細 に説明する。

方法がスタートすると、マークＡと８間で種々の値の初期化が行なわれる。ステ ップｓｌにおいて測定時点ｔＭで排ガス圧力ｐＭが検出される。測定時点ｔＭが どのようにして定められるかは、すでに第１図において説明された。ステップｓ ２において同様にすでに詳細に説明した排ガス圧力の期待値ｐＫが特性マツプ値 １９から読み出される。ステップｓ３では、排ガス圧力の測定値ｐＭが所定の差 ６９０以上排ガス圧力の期待値ｐＫを越えたかどうか、すなわち排ガス路が詰ま っているかどうかが判断される。判断した間がイエスの場合は、圧力増加信号が 出力されていることに対応する。ステップｓ４では、この圧力増加信号が所定行 程数内にどのぐらい頻繁に現れたかが調べられる。これが測定頻度ＨＰＧＭとな る。この頻度がステップｓ５でしきい値頻度ＨＰＧＳと比較される。しきい値頻 度に達するかそれを上回ると、ステップｓ６において、警告ランプが点灯され、 排ガス路が詰まっていることを示す診断信号が格納される。

それに対して、しきい値頻度を下回っている場合には、ステップｓ７にくる。こ のステップは、ステップｓ３において排ガス路が詰まっているかの判断の間に対 して否定されたときステップｓ３の次に（るステップでもある。ステップｓ７に おいては、排ガス圧力の測定値が所定の差Δｐｕ以上排ガス圧力の期待値より下 回っているかどうかが調べられる。この判断の間が否定された場合は、マークＢ に戻る。

それに対して、ステップｓ７の判断の間が肯定された場合は、測定された排ガス 圧力が予期に反して低い値になっていることを表している。この原因は、点火が 行なわれていないか排ガス路が開いていることである。そのいづれであるかの区 別は、ステップＳ８においてフラグＳＰがセットされているかどうかを調べるこ とにより開始される。このフラグは、マークＡと８間で初期化されているので、 最初はセットされていない。セットされていない場合には、ステップｓ９に行き 、そこで頻度ＨＰＫＭが測定される。ステップｓｌＯでこの測定された頻度ＨＰ ＫＭがしきい値頻度ＨＰＫＳと比較される。

それに対して、ステップＳ８でフラグＳＰがセットされていることが検出された 場合には、頻度ＨＰＫＳＰＭが測定され、続くステップｓ１２でしきい値頻度Ｈ ＰＫＳＰＳと比較される。

ステップｓ４の頻度ＨＰＧＭ、ステップＳ９の頻度ＨＰＫＭ並びにステップｓｌ ｌの頻度ＨＰＫＳＰＭ、それにステップｓ５のしきい値頻度ＨＰＧＳ、ステップ ｓｌｏのしきい値頻度ＨＰＫＳ、並びにステップｓ１２のしきい値頻度ＨＰＫＳ ＰＳに関しては以下のことに注意する。

それぞれ所定行程数内に複数の事象信号が測定される。事象信号が測定されると 、ステップｓ３の間に対して肯定（圧力増加信号）となるかステップｓ７の間に 対して肯定（圧力減少信号）となる。排ガス路に欠陥がある場合は、それが詰ま りによるものかあるいは好ましくない開放によるものであるにせよ、事象信号は ほぼ各行程毎に発生する。それに対して、個々のシリンダの点火が欠けるだけの 場合には、事象信号は、あまり頻繁には現れない。この違いが、頻度をどのよう に決めるか並びに対応するしきい値をどのようにめるかを決める場合に考慮され る。個々のシリンダの点火が欠けているのを火装置に欠陥がなくても非定常的な 遷移領域では失火になることが多いからである。

本実施例において頻度ＨＰＫＭは、１０００行程内にどのぐらいの圧力減少信号 が発生したかを調べることによりめられる。これは、ますカウンタで１００行程 内にどのぐらいの圧力減少信号が発生したかをめることにより行なわれる。１０ ０行程毎にこのカウンタがリセットされ、そのカウント値のｌ／ｌＯが９／ｌＯ の合計に加算される。次の加算時には新たな合計の９／ｌＯが用いられる。この ようにして常時最新の１０００行程の結果を用いることができる。このようにし てめた頻度ＨＰＫＭが、中間負荷と中間回転数でｌＯの値を有するしきい値頻度 ＨＰＫＳと比較される。

個々のシリンダの失火に基づかない欠陥を検出するのに用いられる他の頻度ＨＰ ＧＭとＨＰＫＳＰＭの値は、好ましい実施例では、１００行程だけでめられる。

圧力が予期せず高（なる場合のしきい値頻度ＨＰＧＳは１００行程で５０個の信 号である。しきい値頻度ＨＰＫＳＰＳは、圧力信号の行程信号に対する比が全シ リンダ数に対するシリンダ比より幾分大きくなるように選ばれる。４シリンダの エンジンの場合では、この比は１：４になるので、しきい値頻度は１００行程で ３０の圧力減少信号に選ぶ。

上述したように、ステップｓｌＯで、頻度ＨＰＫＭがしきい値頻度ＨＰＫＳに達 したかあるいは越えたが判断される。そうでない場合には、処理はＢに戻る。こ れに対してそうである場合には、上述したフラグＳＰがセットされ、その後処理 は同様にＢに戻る。再びステップＳ８に達したとき、今度はフラグＳＰがセット されているので、処理はステップｓｌｌに分岐する。ステップｓ１２では、頻度 ＨＰＫＳＰＭがしきい値頻度ＨＰＫＳＰＳに達したかあるいは越えたかが調べら れる。

前説で述べた処理シーケンスの理由は、以下の通りである。

ステップｓｌｏにおいてしきい値頻度ＨＰＫＳに達しあるいはそれを越えたこと が検出された場合、欠陥がそれぞれ調べた前回の１００の行程に渡って均一に分 布した頻度で現れたか、あるいは欠陥頻度が最近の行程で多かったかは、明かで ない。個々のシリンダで一時的に点火が欠けるとすると、前回調べた１０００の 行程の間に例えば１１の圧力減少信号が徐々に現れる。一方、９８９行程の間に 圧力減少信号が現れない場合は、連続して１１の圧力減少信号が現れる。これは 個々のシリンダの点火に欠陥があることにはならないことを示している。この場 合がステップｓｌｌとｓ１２で区別される。

ステップｓ１２で頻度ＨＰＫＳＰＭ　がＬ／きい値頻度ＨＰＫＳＰＳより小さい 場合には、これは個々のシリンダの点火だけに欠陥があることを示している。続 くステップｓ１３で警告ランプが点灯され、対応する診断信号が格納される。更 に欠陥対策が講じられる。

好ましい実施例では、欠陥頻度はすべてのシリンダに対して共通にめられるだけ でなく、それぞれのシリンダの測定値に対してめられる。これは特に問題はない 。というのは、圧力センサ１５が作動される場合、シリンダのそれぞれ一つのシ リンダからの圧力波の振幅が通過するときにそれぞれ圧力センサが動作するから である。ステップｓ１３における欠陥対策の主なものは、欠陥のあるシリンダの 噴射を遮断することである。それにより触媒には未燃焼の燃料は供給されなくな る。ステップｓ１４において待機時間が経過後、欠陥のあるシリンダに対しても 再び噴射が開始される。しかしその場合、このシリンダに対する点火エネルギが 増大される。処理はマークＡに戻る。

欠陥が点火ドエルタイムを大きくすることによっても解消しない場合には、欠陥 のあるシリンダに対する噴射を長期的に遮断する。それに対して欠陥がなくなっ た場合には、改めて待機時間が経過後再び通常の運転に切り換える。再び欠陥が 現れた場合には、長期的に点火ドエルタイムを長くする。いずれの場合も、警告 ランプはずっと点灯しておく。しかし、もはや欠陥が発生しない場合には、警告 ランプを消灯し診断信号を消去する。

なお、点火ドエルタイム並びに噴射調節に関する欠陥対策は、個々に行なうかあ るいは逆の順序でのみ行なうようにする。

ステップｓ１２で、頻度ＨＰＫＳＰＭがしきい値頻度ＨＰＫＳＰＳ以上であるこ とがわかった場合、これは、個々のシリンダの点火に欠陥があるだけでなく、圧 力減少信号が、しばしば全体の点火装置の障害あるいは排ガス路が開放している ことによって起こされていることを表わしている。点火の欠陥を排ガス路の欠陥 から区別するために、ステップｓ１５で複数回、本実施例では３回排ガス圧力を 測定する。第１図に基づきステップｓ１で説明した時点ｔＭで真中の測定が行な われる。第１回番目の測定は、それより所定時間前に、また第２回目の測定は、 それより所定時間後に行なう。

ステップｓ１６において、点火が正常に動作しているが排ガス路が開放している 場合に発生する期待圧力値ＤＫＫがめられる。この期待圧力値は、すでに第１図 に基づきステップｓ２で各排ガス圧力の期待値に対して説明したのと同様に、特 性マツプ値から読み出すことができる。しかし、好ましい実施例では異なるよう にすることもできる。すなわち、ステップｓ１５で真中の測定時にめた排ガス圧 力の測定値を初期値として用いる。この値により第１と第３の測定時点で予想さ れる期待値が計算される。排ガス路に欠陥がある場合は、最大圧力に対する前記 圧力は、点火に欠陥がある場合よりもかなり低い値になる。

ステップｓ１７において測定された圧力値が期待圧力値と比較される。本実施例 では、この比較は、第１と第３の測定により得られた圧力値ＤＶＭと対応する期 待値ＤＶＫを比較することにより行なわれる。両値に対して所定の限界値±ΔＤ Ｖ内で比較値が互いに一致する場合には、これは、点火に欠陥があることを表わ している。この場合には、ステップｓ１８で警告ランプを点灯し、診断信号を格 納する。点火がかなりの程度欠如する場合には、通常車両は機能が果たせないの で、欠陥対策は講じられない。

それに対して、ステップｓ１７において判断の間にノーであった場合には、ステ ップｓ１９において同様に警告ランプが点灯されるが、排ガス路が好ましくない 場所で開放しているという診断信号が出力される。唯一の意味ある対策は、好ま しくない開放部を再び閉鎖することでありこの対策は自動的に行なうことができ ないので、欠陥対策はとられない。

なお、所定の運転条件では排ガス路に定常波が発生し、この定常波がシリンダの 点火が欠如してもなお継続することがある。この場合点火の欠如を検出すること ができない。従って、圧力センサからの信号が調査した欠陥を正確に示さないこ とがわかっている運転状態では、頻度測定を中止するのが好ましい。そのときは 行程の計数並びに発生する欠陥信号の計数を行なわないようにする。好ましくは 、このように処理される運転状態が特性マツプ値に格納される。マツプ値が満た されるときは常に頻度測定を中止する。

が得られる値を数学的な演算からめることもできるが、この場合は、計算時間が かかることになる。

圧力測定用のセンサは、好ましくは、圧電センサ、従ってこれまでシリンダ内の 圧力測定に用いられていたようなセンサである。

−に−Ｃ」 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年４月　４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）各行程に対して排ガス圧力の測定値を求め、運転パラメータの値から各行程 に対して排ガス圧力の期待値を求め、 前記排ガス圧力の測定値とそれに対応する排ガス圧力の期待値をそれぞれ比較し 、その両値が所定差以上互いに相違するとき事象信号を出力し、 前記事象信号の頻度を求め、 前記頻度がしきい値を超えたとき欠陥信号を出力することを特徴とする内燃機関 の失火を識別する方法。 ２）前記測定値が所定差以上期待値より小さくなったとき、圧力減少信号である 事象信号を出力することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）欠陥信号が失火の欠陥信号であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載 の方法。 ４）前記頻度がしきい値以下であるときは、失火の欠陥信号を出力し、 頻度がしきい値を越えたときは、点火欠陥の欠陥信号あるいは排ガス路の欠陥信 号を出力することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ５）少なくとも１行程に対して実際の排ガス圧力の値を求め、求めた各値を期待 排ガス圧力値と比較し、比較の結果、測定値が、点火は正常であるが排ガス路が 開放している場合の期待値にほぼ対応するときには、排ガス路開放信号を出力し 、 一方、比較の結果、測定値が、点火に欠陥があり排ガス路が正常に動作している 場合の期待値にほぼ対応するときには、点火欠陥信号を出力し、 点火欠陥の欠陥信号あるいは排ガス路の欠陥信号を得ることを特徴とする請求の 範囲第４項に記載の方法。 ６）排ガス圧力の測定値が所定差以上期待値を越えているとき、圧力増加信号を 出力し、この信号の頻度を求め、求めた頻度がしきい値を越えたとき、排ガス路 詰り信号を出力することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれ か１項に記載の方法。 ７）噴射をシーケンシャルに行なう内燃機関に用いる場合、前記方法を全ての行 程に一緒に行なうほかに、各シリンダの点火行程に対して個々に実施することを 特徴とする請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載の方法。 ８）個々のシリンダ識別方法により失火の欠陥信号が得られたとき、欠陥のある シリンダに対する噴射を遮断することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方 法。 ９）失火の欠陥信号あるいは点火欠陥の欠陥信号が得られたとき点火エネルギを 増大させることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に 記載の方法。 １０）排ガス圧力を測定するセンサ（１５）と、各行程時に前記センサの測定値 を検出する手段（１６、１７、１８）と、 運転パラメータの値から各行程に対して排ガス圧力の期待値を定める手段（１９ ）と、 各排ガス圧力の測定値と対応する期待値を比較し、両値が所定の差以上互いに相 違するとき事象信号を出力する手段（２０、２１）と、 事象信号の頻度を求める手段（２１）と、求めた頻度がしきい値を越えたとき欠 陥信号を出力する手段（２１）とからなることを特徴とする内燃機関の失火を識 別する装置。