JPH04505490A - 燃焼障害を内燃機関のシリンダに対応づける方法 - 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】 燃焼障害を内燃機関のシリンダに対応づける方法本発明は、燃焼障害を内燃機関 のシリンダに対応づける方法に関するものである。この種の方法は、誤動作して いるシリンダへの燃料供給を中断することができるので、興味深いものである。

それによって、未燃焼の混合気を排出することが防止される。未燃焼の混合気は 、現在では通常内燃機関に設けられている触媒内で燃焼する。このような後燃焼 は、過熱によって触媒を破壊することが多い。極端な場合には車両火災が生じる 。燃焼障害は、特に燃焼ミスである。しかしまた、燃焼障害には、誤つた燃料調 量、特に洩れのある噴射弁によって燃焼の質が低下するものも含まれる。

従来の技術 センサ、例えば光電センサあるいは圧力センサを用いて各シリンダにおける燃焼 工程を直接監視する場合には、燃焼障害は確実に識別することができる。しかし この種のセンサは非常に高価であり、それがこのような方法を実際に使用する上 での障害となる。同様な欠点は、失火を検出する方法にもいえる。この場合にも 、それぞれの点火ケーブルに点火電流が流れているかどうかを検出する誘導的に 動作する特殊なセンサが必要である。さらにこの種の方法においては、点火ミス とは異なる障害によってもたらされる燃焼ミスを識別することができないという 欠点がある。

簡単なセンサで間に合い、多数の排気マニホールドから排ガスが集まる各排気管 に対してそれぞれ１つのセンサだけで済む方法は、余りコストがかからない。こ の方法は、温度あるいは圧力の変動を検出する方法である。この方法は、純粋な 失火識別においてさえ余り信頼することはできない。燃焼ミスを具体的にあるシ リンダに対応づけることが問題になる場以前から、確実に作動し、特にその方法 のために必要なセンサでなくてもよく、燃焼ミスを内燃機関のシリンダに対応づ けることのできる方法を提供することが問題となっている。

本発明の説明 燃焼障害を内燃機関のシリンダに対応づける本発明方法は、排気マニホールドの 合流点とラムダセンサ間に少なくとも１つの排気管を有する内燃機関に使用する ことができる。本発明方法は次のような特徴を有する。

すなわち、 ａ）シリンダの各排気行程に対して吸気工程時の負荷と回転数に関係した排気体 積がめられ、 ｂ）シリンダが排ガスを排出する場合に、計算された排気体積が合流点において 排気マニホールドから排気管に流入するものと仮定し、 Ｃ）合流点で排気管に流入する体積が合流点とセンサ間の排気管体積に相当する 体積に達しあるいはそれを越えるまで加算され、 ｄ）排気管に流入する排気体積のシリンダ対応の順番を用いて上述の加算条件を 満たした体積がどのシリンダに属するかが識別され、 ｅ）ラムダセンサから出力される信号が処理され、ｆ）センサ信号がラムダ平均 値よりしきい値以上の偏差を示チップの識別に従いシリンダの排ガスがちょうど センサを通過したそのシリンダに対応づけられる特徴を有する。

なお、上述の処理ステップは必ずしも上述の順序で行う必要のないことを断わっ ておく。すなわち、ステップＣ）とｄ）は、センサからの信号を処理する場合に 著しいラムダ偏差が存在する場合にだけ行うようにすることができる。しかしそ の場合にステップＣ）を実施できるようにするためには、排気管に流入する排ガ ス量の体積値を、加算に使用できるように記憶しておかなければならない。その 場合、最大で、すなわち排ガス温度が最も低い場合に、合流点とラムダセンサ間 の排気管体積内に存在する空間と同じだけの量の体積に対して値を格納すれば充 分である。

好ましくはステップａ）による排気体積は、テーブルを用いてめられる。という のはこの方法は、吸気工程の際にそれぞれの負荷と回転数の算術的関係を用いて 体積の計算を行う場合よりも迅速だからである。

合流点とラムダセンサの間に多数、特に２つの排気管を有するタイプのエンジン はかなりたくさん存在する。代表的なものは、２つのシリンダバンクを有する６ シリンダエンジンである。バンクのそれぞれ３つのシリンダのマニホールドがそ れぞれ合流点において排気管に合流している（ズボン形パイプ）。

そして２つの排気管が共通のメインの排気管に集まっている。

各排気管がメインの排気管に合流する直前にそれぞれラムダセンサが取り付けら れている。排気管のそれぞれについてそれぞれ合流点とそれぞれラムダセンサの 間に多数の排気管を有するこの種の内燃機関の場合には、本発明方法をそれぞれ の排気管について別個に行うと効果的である。

本発明方法がラムダセンサの信号によって動作することにより、燃焼ミスだけで な（、冒頭で述べた種類の他の障害もシリンダに対応づけることができる。

図面 第１図は、４本の排気マニホールドと１本の排気管を有する内燃機関を概略的に 示す説明図であって、排気管内に排気体積が記載されており、 第２図は、排気管内の排気体積の連続番号、該当するシリンダ番号、該当する体 積及び該当する体積の合計の関係を概略的に示す表であり、 第３図は、それぞれ排気マニホールド合流点とラムダセンサの間に２つの排気管 を有する内燃機関を概略的に示す説明図である。

実施例の説明 第１図においては、４本のシリンダ１〜４を有する内燃機関１０は単に矩形のブ ロックとして示されており、シリンダはそれぞれ丸で示されている。各シリンダ からは排気マニホールド１１．１−１１．４が排気管１２まで延びている。排気 マニホールド１１．１〜１１．４が排気管１２に合流する箇所を、以下において は合流点１３という。ラムダセンサ１４が合流点１３の下流において排気管１２ 内に突出している。以下の説明においては、合流点１３とラムダセンサ１４間の 区間が重要になる。

内燃機関１０においてシリンダ１が、燃焼ミスを有し誤動作するものと仮定する 。その場合にはそのシリンダから排出される排気体積は、他のシリンダから排出 される排気体積よりも酸素成分が多い。酸素が多いことによってラムダセンサの 電圧が減少し、ラムダ電圧平均値に対するしきい値を下回る。

ラムダセンサ１４において電圧減少をもたらした排気体積がどのシリンダに属す るかを識別できることが望ましい。それをどのようにして識別できるかを、以下 で詳しく説明する。

シリンダの排気行程毎に所定の排気体積が、関連の排気マニホールドへ流入する 。全体の排気系において同一の圧力が支配している場合には（以下においては、 常にそうであると仮定する）、合流点１３において、シリンダからそれぞれ排出 されたのとまりたく同一の体積が、それぞれの排気マニホールド１１．１〜１１ ．４の長さとは無関係に排気管１２に流入する。

従って個々のシリンダから連続して排気体積が排気管を貫流する。シリンダに対 応した各体積の順番は、シリンダの点火順序とまったく等しい。本実施例におい ては、１−３−４−２の点火順序を有するエンジンが使用される。個々の体積が この順序でラムダセンサ１４を通過する。

各排気体積あるいはシリンダの排気パケットの体積値は、吸気空気量と排ガス温 度に関係する。ラムダセンサを有する内燃機関においては、吸気空気量はわかつ ている。というのは燃料に対して所望のラムダ値を得るために必要な量の空気を 供給しなければならないからである。排ガス温度も、負荷と回転数から決定する ことができ、同様にラムダ制御方法において使用される量からも決定することが できる。本実施例では、定常的な運転状態に関して個々の排気パケットの体積値 が回転数と負荷に従ってめられ、テーブルに書き込まれる。

本方法の実施例では、このテーブルから体積値を再び回転数と負荷に従って読み だしている。本実施例については、合流点１３とラムダセンサ１４の間で最大１ ２の排気パケットが存在する。すなわち各排気パケットが最小の体積を有するア イドリング状態でそうなる。全負荷の場合には、合流点とセンサの間には約５〜 ６の排気パケットしか存在しない。

第２図に示す表には、全部で１２の排気体積あるいは排気パケットに関するデー タが記載されている。これは、上述のように、合流点１３とセンサ１４の間に最 大で１２パケツトが存在するからである。しかし第１図により示される運転状態 （第２図の表の基礎となっている）においては、合流点とラムダセンサの間の排 気管１２内には排気パケットは７つしか存在しない。ちょうどセンサを通過して いるのは、シリンダｌの排気体積である。連続番号では、７である。点火順序１ −３−４−２に従って合流点１３の方向へ他の排気体積が続く。また排気管１２ には、４番のシリンダが排出した体積に相当する体積が入ってきている。この体 積の値は、上述の体積テーブルを用いて、特に関連する吸気工程に該当する負荷 と回転数の値を用いてめられる。

第２図に示す表においては、この体積の値は４２である。この体積は、合流点１ ３とラムダセンサ１４の間の排気管１２の全体積に対して規格化される。全体積 自体は２の８乗＝２５６の値に設定される。第２図の表の右に記載されている体 積の合計から、最初の６つの体積については、体積合計２５６には達していない が、７つ目の体積を含めるとこの数を越えることがわかる。すなわち７つ目′の 体積を含めた合計は２７０である。これは体積４２．４１．４０．３９．３６． ３６．３６から形成される。

従ってエンジンはまず定常的な状態（体積３６）で回転し、その後負荷が増大す る（体積が増加する３９．４０．４１．４２）。

上述の方法を用いて燃焼ミスを具体的にあるシリンダに対応づけることができる ようにするためには、それぞれのシリンダがどの排気体積を排出するかを継続的 に負荷と回転数から検出しなければならない。個々の体積値は、回転数と負荷が 低い場合でも少なくとも合流点１３とセンサ１４間にある排気管の体積になるだ けの値が得られるシリンダ数について少なくとも継続的に記憶しなければならな い。体積の加算は連続的に行ってもよく、あるいは排ガス内の酸素の割合が多い ことによりラムダセンサによって失火が示された場合にだけ行うようにすること もできる。その場合、体積合計を合流点１３とセンサ１４間の排気管１２の体積 に相当する値にしたシリンダからの排ガスがちょうどラムダセンサ１４を通過す る。

上述のように、各シリンダについての排気体積は、内燃機関の定常運転における 測定に基づき形成したテーブルからめることができる。しかし、負荷が突然増大 した場合に、シリンダから排出される排ガスは排気管１２内で、定常状態におい て負荷がより大きい場合よりも著しく冷却されることがある。反対に負荷が突然 減少した場合に、排出された排ガスがさらに加熱されることがある。というのは 排気系がその前に行われたより大きな負荷での運転によってまだ非常に温まって いるからである。しかし、それによってもたらされる体積の変化は通常の内燃機 関においては大きな障害にはならないことが明らかにされている。その場合に特 に注意しなければならないことは、燃焼ミスを対応づけるすべての種類の方法に おいて、対応づけを行うためには、個々の測定結果だけで充分であるとみなすの ではなく、測定結果を何らかの方法で平均することである。例えばそれによって 所定回数の点火の内で所定のシリンダについて何回失火が識別されたかを検出す ることができる。それによって個々の測定誤差は問題にならなくなる。

第３図は、２つのシリンダブロック１０．１と１０．２並びにそれぞれ関連する 排気管１２．１と１２．２を有する内燃機関を概略図示するものであって、排気 管は２つの合流点１３．１ないし１３゜２から始まってメイン′の排気管１５に 一緒に合流している。それぞれの排気管１２．１と１２．２の合流点の直前にそ れぞれラムダセンサ１４．１ないし１４．２が配置されている。第１図と第２図 を用いて合流点１３とラムダセンサ１４間の排気管１２について説明したのと同 様に、２つの排気管１２．１と１２．２のそれぞれについて、別々に処理が行わ れる。

上述の方法によって、燃焼ミスをあるシリンダに、より確実に対応させることが でき、別のセンサを必要としない。それぞれ吸気工程時の負荷と回転数に従って 定められる個々の体積を加算することによって、本発明方法は非定常的な過渡状 態の場合でも信頼性のある結果を得ることができる。

以上の実施例は、燃焼ミスをあるシリンダに対応づけることに関するものである 。燃焼障害として失火でなく、洩れのある噴射弁による１すぎる混合気が存在す る場合には、ラムダセンサが識別する電圧の偏差は、ラムダ電圧平均値の下でな くしきい値分ラムダ平均値を越える（高い電圧＝ラムダ値小＝濃厚）。この偏差 とシリンダの対応づけは、上述の方法で行われる。

Ｆｉｇ、２ 要約書 燃焼障害を排気マニホールドの合流点とラムダセンサ間に少なくとも１つの排気 管を有する内燃機関のシリンダに対応づける方法において、 ａ）シリンダの各排気行程に対して吸気工程時の負荷と回転数に関係した排気体 積がめられ、 ｂ）シリンダが排ガスを排出する場合に、計算された排気体積が合流点において 排気マニホールドから排気管に流入するものと仮定し、 Ｃ）合流点で排気管に流入する体積が合流点とセンサ間の排気管体積に相当する 体積に達しあるいはそれを越えるまで加算され、 ｄ）排気管に流入する排気体積のシリンダ対応の順番を用いて上述の加算条件を 満たした体積がどのシリンダに属するかが識別され、 ｅ）ラムダセンサから出力される信号が処理され、チップの識別に従いシリンダ の排ガスがちょうどセンサを通過したそのシリンダに対応づけられることを特徴 とする。

この方法は、特殊なセンサなしで十分である。この方法によれば、それぞれ吸気 行程時の負荷と回転数に関係する個々の排ガス体積を加算することによって、非 定常的な遷移状態においても確実な対応づけが得られる。

国際調査報告 −一一一一〜―−―−１ＰＣｒ／ＤＥ　９１１００００９国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃焼障害を排気マニホールドの合流点とラムダセンサ間に少なくとも１つの 排気管を有する内燃機関のシリンダに対応づける方法において、 イ）シリンダの各排気行程に対して吸気工程時の負荷と回転数に関係した排気体 積が求められ、 ロ）シリンダが排ガスを排出する場合に、計算された排気体積が合流点において 排気マニホールドから排気管に流入するものと仮定し、 ハ）合流点で排気管に流入する体積が合流点とセンサ間の排気管体積に相当する 体積に達しあるいはそれを越えるまで加算され、 ニ）排気管に流入する排気体積のシリンダ対応の順番を用いて上述の加算条件を 満たした体積がどのシリンダに属するかが識別され、 ホ）ラムダセンサから出力される信号が処理され、ヘ）センサ信号がラムダ平均 値よりしきい値以上の偏差を示した場合に、この偏差をもたらした障害が、上記 （ニ）のステップの識別に従いシリンダの排ガスがちょうどセンサを通過したそ のシリンダに対応づけられることを特徴とする燃焼障害を内燃機関のシリンダに 対応づける方法。 ２）ステップ（イ）に示す排気体積が、テーブルを用いて求められることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）それぞれ合流点とそれぞれラムダセンサの間に多数の排気管を有する内燃機 関において、それぞれの排気管について個別に本方法が実施されることを特徴と する請求の範囲第１項あるいは第２項に記載の方法。