JPH0466755A

JPH0466755A - 車両用内燃機関の失火検出装置

Info

Publication number: JPH0466755A
Application number: JP17805390A
Authority: JP
Inventors: Toshio Takahata; 敏夫高畑; Osamu Matsuno; 修松野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1992-03-03
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JP2578247B2

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、特に車
両用内燃機関の失火検出装置に関する。

従来の技術内燃機関で失火か生じると、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。

この失火検出技術の一つとして、失火に伴うクランク軸
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
いて検出することが考えられている。例えば特開昭５７
−１８８７４８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２、（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。詳述すると、方
の突起片が各近接スイッチ近傍のある角度を通過するに
要するそれぞれの時間の差をある値と比較し、その時間
差がある値より小さくなったとき、失火が発生している
と判定するものである。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のような従来例では、内燃機関がト
ランスミッション等の動力伝達系から切り離され定常回
転しているアイドル運転時しか、失火の有無が検出でき
ない。つまり、機関が動力伝達系に機械的に接続されて
いる状態では、失火に伴うエネルギーの減少が、車両が
保有する運動エネルギーの変動に影響され、クランク軸
の角速度変動として正確に現れない。特に、動力伝達系
の減速比が異なれば、その影響度が変化するので、減速
比が大きく変化する車両用内燃機関では、失火検出が実
質的に困難になる。

課題を解決するための手段この発明に係る車両用内燃機関の失火検出装置は、第１
図に示すように、クランク軸が所定クランク角位置から
所定角度回転するに要する所要時間を計測する手段１と
、順次計測される前記所要時間の変化量を検出する手段
２と、前記変化量を所定の失火判定値と比較することに
より内燃機関の失火判定を行う手段３とを備えた車両用
内燃機関の失火検出装置において、前記失火判定値を車
両の減速比に応じて補正する手段４を設けたことを特徴
とするものである。

作用クランク軸の角速度の変動を、クランク軸が所定クラン
ク角位置から所定角度回転するに要する所要時間を所定
周期で計測し、その変化量で捕らえる。そして、その変
化量を所定の失火判定値と比較することにより、機関で
失火が発生しているか否かを判定する。前記失火判定値
は、たとえば燃料噴射量等を考慮した基準値を車両の減
速比に応じて補正することにより、設定する。

実施例以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

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、１１は内燃機関、１２はその吸気通路、１３
は排気通路を示している。尚、この実施例では、４サイ
クル直列６気筒の内燃機関を例にとって説明する。

上記吸気通路１２には、各吸気ポートへ向けて燃料を供
給する燃料噴射弁１４が気筒毎に配設されているととも
に、絞弁１５が介装されており、この絞弁１５の上流側
に、吸入空気量Ｑを検出する例えば熱線式のエアフロメ
ータ１６が配設されている。上記絞弁１５には、その開
度ＴＶＯを検出する絞弁開度センサ１７が設けられてい
る。

尚、１８は車速ＶＳＰを検出する車速センサである。

また１９は、機関回転数Ｎｅやクランク角位置を検出す
るために、カムシャフト端部やディストリビュータ内部
等に設けられるクランク角センサを示している。このク
ランク角センサ１９は、各気筒の基準位置、例えば上死
点位置を検出するためのパルス信号（ＲＥＦ信号）と、
この基準位置からの回転角を検出するための単位クラン
ク角（例えば２”ＣＡ）毎のパルス信号（ＰＯＳ信号）
とを出力するようになっている。上記ＲＥＦ信号は、６
気筒機関であれば１２０°ＣＡ毎に出力され、それぞれ
各気筒の十死点前所定角度で出力される。更に詳しくは
、各気筒毎に対応するパルスのパルス幅か異なっており
、これによって＃１気筒の圧縮上死点位置の検出ひいて
は各気筒の気筒判別か、可能となっている（第３図（ａ
）参照）。

従って、この実施例では、クランク軸２０の基準位置検
出信号として上記ＲＥＦ信号か用いられている。

一方、クランク軸２０の後端部には、図示せぬスタータ
モータと噛合可能なリングギヤ２１がフライホイールと
ともに取り付けられている。このリングギヤ２１の歯は
、例えば６°ＣＡ毎に等間隔に形成されている。そして
、このリングギヤ２１に近接して、電磁ピックアップ等
からなるリングギヤセンサ２２が設けられている。この
リングギヤセンサ２２は、リングギヤ２１の歯の通過に
よって発生する交流電流を０Ｎ−ＯＦＦパルス信号に成
形して出力するようになっており、これによって第３図
（ｂ）に示すようなパルス列が得られる。尚、クランク
角センサ１９をカムシャフト等に対し設けることもでき
るが、ＰＯＳ信号の精度か動弁機構のバックラッシュ等
によって影響されるので、該ＰＯ８信号から失火による
角速度変動を検出することは困難である。これに対し、
上記リングギヤセンサ２２は、クランク軸２０に直結さ
れたリングギヤ２１の回転速度を検出するので、角速度
変動の確実な検出が可能である。

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、所謂マイクロコンピュータシステムを用
いたもので、燃料噴射弁１４による空燃比制御や図示せ
ぬ点火系の点火時期制御等を行っているとともに、上記
リングギヤセンサ２２の検出信号に基づいて後述する失
火判定を行い、所定の失火を検出した場合には所定の失
火に応じた故障コードを記憶し、かつ警報ランプ２４等
の警報手段を作動させるようになっている。また、外部
の手段により故障コートを読み出すことが可能となって
いる。

次に上記実施例の失火検出動作について説明する。

初めに、第３図を参照して各気筒毎の角速度の検出につ
いて説明すると、第３図（ａ）に示すように１２０°Ｃ
Ａ毎に出力されるＲＥＦ信号の検出後、リングギヤセン
サ２２の出力パルスのカウントが開始され、所定歯数、
例えばＰ個の歯数を検出した時点で、コントロールユニ
ット２３内の図示せぬプリセットカウンタによって同図
（Ｃ）に示すような第１トリガが出力される。更に、こ
れからｍ個の歯数を検出した時点で、図示せぬプリセッ
トカウンタによって同図（ｄ）に示すような第２トリガ
が出力される。つまり、この間にｍ個の歯数に相当する
クランク角だけクランク軸２０か回転したことになる。

そして、コントロールユニット２３内のタイマによって
、上記第１トリガから第２トリガに至る期間の所要時間
Ｔが計測される。

この所要時間Ｔの計測は、ＲＥＦ信号の出力の度につま
り１２０°ＣＡ毎に繰り返し行われる。

そして、最新のデータをＴ１として、前回のデータをＴ
２として、順次更新する形で保存され、この両者の差に
基づき、後述するように失火判定がなされる。

尚、上記所要時間Ｔを計測する位相は、失火による角速
度変動が最も顕著に現れる期間を選択して設定すべきこ
とは勿論である。このように、ある範囲内の位相のみに
着目することで、それ以外の期間でフリクション等によ
る角速度変動があったとしても影響を受けることがない
。

次に、第４図はコントロールユニット２３における具体
的な処理の流れを示すメインフローチャートであって、
先ず上述のように所要時間Ｔを計測する（ステップＳｌ
）。

続いて、カウント値ＣＮＴをインクリメントしくステッ
プＳ２）、そのカウント値ＣＮＴが所定値ＣＣＮＴを超
えたか否かを判断する（ステップＳ２）。後述するよう
に失火が１回検出されただけでは失火が発生していると
判定せず、所定期間内に所定頻度以上失火が検出された
とき失火が発生していると判定するため、ここでは、カ
ウント値ＣＮＴを所定値ＣＣＮＴと比較することにより
、その期間を検出している。

カウント値ＣＮＴが所定値ＣＣＮＴを超えたときはカウ
ント値ＣＮＴおよび後述する各気筒の失火検出回数ＣＮ
Ｇ　（ｎ）を「０」にリセットしくステップＳ４）、所
定値ＣＣＮＴ以下のときはステップＳ５に進む。

ステップＳ５では各気筒毎に前回計測した所要時間Ｔ２
と今回計測した所要時間Ｔ１の時間差ΔＴを演算する（
ステップＳ５）。

次に、失火判定値ＪＤＴを設定するための各変数Ｋ　Ｔ
　ｐ、　Ｋｃｐ、　Ｋｔを順次求める（ステップ８６〜
Ｓ８）。変数Ｋ　Ｔ　ｐは第５図に示すように燃料噴射
量Ｔｐ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎｅに基ついて演算
する）に比例して設定し、変数ＫＧＦは第６図に示すよ
うに減速比ＧＰ（車速ＶＳＰ／機関回転数Ｎｅから求め
る）に反比例して設定し、変数ＫＴは第７図に示すよう
に所要時間Ｔの３乗に比例して設定する。なお、各変数
Ｋ　Ｔ　ｐ、　Ｋ　ｃｐ。

ＫＴは上記各個Ｔｐ、ｃｐ、Ｔのマツプデータとしてそ
れぞれメモリに予め格納しておく。

ここで、この各変数Ｋ　Ｔ　ｐ、　Ｋｃｐ、　Ｋｔを上
述のように設定する理由について述べる。ます、車両が
一定速度で走行しているときの運動エネルギーＥＴを考
えると次式のようになる。

Ｅｔ−Ｅｃ＋Ｅｓ＋　　　　　・−−・＝　　（１）た
だし、ＥＣは走行エネルギー、ＥＲは回転エネルギーで
ある。そして、走行エネルギーＥ。は次式％式％ジンからミッションにいたる部所での回転慣性モーメン
ト、■、はミッションから終減速部にいたる部所での回
転慣性モーメント、Ｉｄは終減速部からタイヤにいたる
部所での回転慣性モーメントである。そして、第２式お
よび第３式における定数部分を次のように定数Ａ、Ｂで
それぞれ置き換え、ただし、■は車速（ＶＳＰ）　、Ｄはタイヤの直径、ｒ
は減速比（Ｇ　Ｐ　）　、ｒ　Ｍはミッション部減速比
、ｒＤは終減速比である。また、回転エネルギーＥＲは
次式で示される。

ＥＲ＝Ｅ、＋Ｅ、＋Ｅａたたし、Ｃ，、Ｃ２＋　Ｃ３は所定の定数、１．はエン
第２式および第３式を第１式に代入すると、上述の運動
エネルギーＥＴは次式で表される。

Ｅ、＝　（Ａ＋Ｂ）　　・Ｎ、′ ＝Ｃ−Ｎ、２　　　　　　　　・・・・・・（６）ただ
し、Ｃ＝Ａ＋Ｂである。これから、所定期間における運
動エネルギーＥＴの変化量ΔＥは、次式で示すことがで
きる。

ΔＥ　＝　Ｃ（Ｎ−２２Ｎ−１２）　　　・・・・・・
（７）ただし、Ｎ６Ｉは現在の機関回転数、Ｎ２２は所
定期間前の機関回転数である。

一方、燃料噴射量Ｔ、の変化や失火により失われる運動
エネルギーΔＥ＋は、抵抗トルクがＴＩ、抵抗トルクＴ
Ｉを受けるクランク角度（範囲）がθとすると、次式で
表される。

ΔＥ　ｒ　＝　Ｔ　ｒ・θ　　　　　　　・・・・・・
（８）そこで、ΔＥ＝ΔＥ、であるとすると、次式が成
り立つ。

Ｔ、・θ−Ｃ（Ｎ、２２−Ｎ、、２）　　・・・・・・
（９）また、機関回転数Ｎ、は、前記所要時間Ｔを計測
するクランク角度（範囲）がθ工とすると、次式％式％ただし、ｍｌは所定の定数である。

次にこの第１０式を第９式に代入すると、次式のように
なる。

ただし、前述のようにＴ１は今回計測した所要時間、Ｔ
２は前回計測した所要時間である。

そして、これを時間差ΔＴ＝Ｔ２　ＴＩについて解くと
、次式のようになる。

ただし、ｍ２は所定の定数である。

これにより、時間差ΔＴが燃料噴射ＮＴ、に比例し、減
速比ＧＰに反比例しく第１２式におけるＣは第４式のＡ
と第５式のＢとの和であり、減速比ＧＰの関数）、所要
時間Ｔの３乗に比例すると考えられ、前述の各変数ＫＴ
Ｐ、Ｋｃｐ、ＫＴの設定理由か説明される。

上述のように各変数ＫＴｐ、Ｋｃｐ、に□が求まると、
次式の演算を行い、失火判定値ＪＤＴを設定する（ステ
ップＳ９）。

ＪＤＴ＝ＫＴＰ・Ｋｃｐ・Ｋア　・・　・（１３）次に
、前述のステップＳ５で求めた時間差６丁がこの失火判
定値ＪＤＴを超えているか否かを判断する（ステップ５
１０）。なお、この判断は各気筒毎にそれぞれ行う。

そして、時間差ΔＴが失火判定値ＪＤＴを超えていれば
、その気筒の失火検出回数ＣＮＧ　（ｎ）をインクリメ
ントしくステップ５１１）、各気筒の失火検出回数ＣＮ
Ｇ　（ｎ）が所定値ＪＣを超えているか否かを判断する
（ステップ５１２）。ここでは、前述したように、カウ
ント値ＣＮＴが所定値ＣＣＮＴを超えるまでの間、時間
差ΔＴが失火判定値ＪＤＴを超えていれば失火検出回数
ＣＮＧ　（ｎ）をインクリメントしていくことにより、
失火頻度が所定頻度以上か否かを判断しており、失火検
出回数ＣＮＧ　（ｎ）が所定値ＪＣを超えると、所定頻
度以上の失火が発生していると判定し、該当気筒の失火
判定フラグＦＬＧＭＦ（ｎ）を「１」にする（ステップ
５１３）。なお、失火判定フラグＦＬＧＭＦ（ｎ）が「
１」になると、上述したように警報ランプ２４が点灯さ
れる。

以上のように、この実施例では、クランク軸２０の角速
度変化をリングギヤ２１が所定基準位置から所定角度回
転するに要する所要時間Ｔを計測し、前回計測した所要
時間Ｔ２と今回計測した所要時間Ｔ１との時間差ΔＴを
求め、その時間差ΔＴを失火判定値ＪＤＴと比較し、時
間差ΔＴが失火判定値ＪＤＴを超えれば、失火が発生し
ていると判断する。失火判定値ＪＤＴは、燃料噴射量Ｔ
、に比例して設定する変数ＫＴ１、減速比ＧＰに反比例
して設定する変数Ｋｃｐ、前記所要時間Ｔの３乗に比例
して設定する変数にアに基づいて設定する。したがって
、アイドル運転時だけでなく、走行運転等で失火以外の
要因でクランク軸の角速度か変動する場合でもその状態
に応じて失火判定値ＪＤＴか設定されるので、常に正確
な失火判定を行うことかできる。

なお、上述の実施例では、減速比ＧＰを車速ＶＳＰと機
関回転数Ｎ、とから演算しているが、変速ギヤのポジシ
ョンを検出するセンサを設け、第８図に示すようにその
検出ポジションに応じて変数Ｋｃｐを設定してもよい。

発明の効果以上の説明で明らかなように、この発明に係る車両用内
燃機関の失火検出装置によれば、減速比に応じて失火判
定値を補正するので、走行運転で減速比が変化するよう
な場合でも、失火検出が正確に行われるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明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構成を示す説明図、第３図はこ
の実施例の動作を説明するためのタイムチャート、第４
図はこの実施例の動作を説明するためのフローチャート
、第５図は燃料噴射量Ｔ。と変数Ｋ　Ｔ　ＰＯ量関係示すグラフ、第６図は減速比
ＧＰと変数Ｋ。、の関係を示すグラフ、第７図は所要時
間Ｔと変数ＫＴの関係を示すグラフ、第８図はこの発明
の他の実施例に関連するギヤポジションと変数Ｋ　ＧＦ
の関係を示すグラフである。１・・・所要時間計測手段、２・・・所要時間変化量検
出手段、３・・・失火判定手段、４・・・失火補正手段
、２３・・・コントロールユニット。第１図第２図第５図第６図ｐＰ第７図第８図１１　ノ這　３遭　４通　５１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）クランク軸が所定クランク角位置から所定角度回
転するに要する所要時間を計測する手段と、順次計測さ
れる前記所要時間の変化量を検出する手段と、前記変化
量を所定の失火判定値と比較することにより内燃機関の
失火判定を行う手段とを備えた車両用内燃機関の失火検
出装置において、前記失火判定値を車両の減速比に応じ
て補正する手段を設けたことを特徴とする車両用内燃機
関の失火検出装置。