JPH0510198A - 内燃機関の失火時フエイルセーフ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 あらゆる失火原因に基づく失火の有無を判定
することができ、しかもそのために外乱の影響による誤
判定があったとしてもその結果の不必要なフェイルセー
フ措置が持続してしまう不具合を排除し、かつ、迅速な
失火判定を行う。 【構成】 燃焼工程における瞬時回転速度に対応する情
報から失火有りと判定されたら（Ｓ１２「ＹＥＳ」）、
エンジン回転速度ＮＥが現在どの様な判定領域にあるか
により領域別失火フラグｆ1A〜4Aをセットし（Ｓ１３〜
Ｓ１９）、特定の判定領域にのみ有効なフラグｆ1A〜ｆ
4Aを参照し（Ｓ２０〜Ｓ２６）、燃料カット（Ｓ２７）
又は燃料噴射（Ｓ２８）を行う。一方、いずれかの判定
領域で失火無しと判定された場合は（Ｓ１２「Ｎ
Ｏ」）、全部のフラグｆ1A〜ｆ4Aをリセットし、燃料カ
ットしない（Ｓ２９）。なお、フラグｆ1A〜ｆ4Aの内３
以上がセットされている場合には直ちに燃料カットする
（Ｓ１１，Ｓ２７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の失火時フェ
イルセーフ装置に係り、特に、内燃機関の失火の影響に
より変化する所定のパラメータ、例えば内燃機関の瞬時
回転速度に基づいて気筒別に失火の有無を判定する気筒
別失火判定手段と、該気筒別失火判定手段により失火有
りと判定された気筒へのその後の燃料供給を停止する気
筒別燃料停止手段とを備えた内燃機関の失火時フェイル
セーフ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の排出ガス規制等のため、
排気管に触媒を装着した内燃機関が知られている。こう
した内燃機関において一部の気筒に失火が発生すると、
未燃ガスが排気管内で着火し、触媒寿命を縮めるという
問題があった。また、こうした触媒寿命の短縮に限ら
ず、排気管に損傷を与えるなどの不具合があった。

【０００３】そこで、従来より、特開昭６３−２９５８
４０号公報に記載の様に、内燃機関に失火が発生したか
否かを検出し、失火を起こしている気筒への燃料供給を
停止するフェイルセーフ装置が提案されている。この装
置は、点火コイルの一次電圧により直接的に失火の有無
を判定する構成を採用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、失火の原因は
点火コイルの断線以外の原因による場合もある。これに
対し、従来のフェイルセーフ装置では、点火コイルの断
線による失火の有無以外は判定することができず、的確
なフェイルセーフ対策を実施し得ない場合があった。

【０００５】これは失火の原因側のパラメータを判定に
用いたことに原因がある。失火原因側のパラメータを用
いて的確なフェイルセーフ対策を行うには、失火原因と
なる全てのパラメータを監視しなければならなくなり、
具体的に装置化することが困難である。

【０００６】ところで、失火が発生しているか否かは、
内燃機関の失火の影響により変化する所定のパラメー
タ、例えば内燃機関の瞬時回転速度を用いることができ
る。従来、このパラメータをリーンバーン制御における
燃焼ムラの判定に用いた例（特開昭５８−５１２４３
号）は知られているが、本発明が対象とする失火時のフ
ェイルセーフ処理に用いた例はない。

【０００７】ここに、本発明者は、内燃機関の瞬時回転
速度を失火有無の判定に用いれば、あらゆる原因による
失火の有無を一括して判定することができると考え、そ
の応用を試みた。しかし、こうした瞬時回転速度の変化
は、例えば高速走行中においては路面の荒れ具合いなど
による変動によっても相当程度に表れる。従って、ただ
単にこの内燃機関の瞬時回転速度により失火有無の判定
をしたのでは、路面状況等の外乱の影響を失火有りと誤
判定してしまう場合がある。

【０００８】一方、従来の様な原因側のパラメータによ
る場合は、失火有りから失火無しに移行するということ
は線がくっついたり離れたりしている接触不良の状態で
あるから、むしろ一旦失火有りとなったならばそれを翻
すべきではない。こうした観点から、従来の失火時フェ
イルセーフ装置では、一旦失火有りと判定されたらその
後は燃料供給停止を続行する構成となっていた。

【０００９】このため、従来の失火時フェイルセーフ装
置に瞬時回転速度等の失火の結果側のパラメータを適用
しただけでは、高速走行時に誤判定がなされると失火を
起こしていない気筒に対して燃料供給の停止が実行さ
れ、その後低速走行に移行した場合にも何等制御を翻す
ことがなく、実際には失火が無いにも拘らずそのまま出
力不足で運転しなければならないという不具合を生じ
る。

【００１０】なお、失火の原因側のパラメータではなく
失火の結果側のパラメータを採用する故に、一旦燃料供
給を停止した後も失火判定を続行することにより誤判定
か否かを判定しようとしてもそれは無理である。つま
り、燃料供給が停止されるということは、その後はずっ
と強制的に失火されたのと同じ状態になるからである。

【００１１】このため、失火有無の判定基準としてのパ
ラメータ変動許容値を大きくとることで、誤判定を起こ
さない様にする対策が考えられる。しかしこの様な対策
では、迅速な失火判定ができなくなるという新たな不具
合を生じてしまう。そこで、あらゆる失火原因に基づく
失火の有無を判定することができ、しかもそのために外
乱の影響による誤判定があったとしてもその結果の不必
要なフェイルセーフ措置が持続してしまう不具合を排除
し、かつ、迅速な失火判定を行い得る内燃機関の失火時
フェイルセーフ装置を提供することを目的として本発明
を完成した。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用】かかる目的を達
成するためになされた本発明の内燃機関の失火時フェイ
ルセーフ装置は、内燃機関の失火の影響により変化する
所定のパラメータに基づいて気筒別に失火発生の有無を
判定する気筒別失火判定手段と、該気筒別失火判定手段
により失火有りと判定された気筒へのその後の燃料供給
を停止する気筒別燃料停止手段とを備えた内燃機関の失
火時フェイルセーフ装置であって、前記気筒別失火判定
手段は、前記所定のパラメータの性質に基づいて複数に
設定した判定領域毎に失火有無の判定を行う領域別失火
判定手段を備え、前記気筒別燃料停止手段は、前記所定
のパラメータの現在値により定まる現在の判定領域にお
いて失火有りと判定されていない場合は燃料供給の停止
を行わない燃料停止取りやめ手段を備えることを特徴と
する。

【００１３】この失火時フェイルセーフ装置によれば、
内燃機関の失火の影響により変化する所定のパラメータ
に基づいて失火有無の判定を行うから、あらゆる失火原
因による失火を捉えることができる。しかも、失火有無
の判定は判定領域毎に行われ、その判定結果は当該判定
領域についてのみ有効となるから、ある判定領域での外
乱等の影響により失火有りの判定がなされたとしても、
その外乱の影響のない他の判定領域にまで判定結果が影
響を及ぼすことがない。つまり、失火有りとされた後の
燃料供給停止を以後変更されないものとするのではな
い。従って、誤判定の場合には不必要な燃料停止が解消
される。この結果、判定条件を厳しくしてもよく、迅速
に失火判定を行うことができる。

【００１４】また、前記気筒別失火判定手段は、いずれ
かの判定領域について失火無しと判定した場合は他の判
定領域についても失火無しと判定する全領域失火判定キ
ャンセル手段をも備えることとすれば、誤判定の結果
は、その誤判定をなされた領域についても解消される。
従って、先の判定が誤判定であった場合には、再び全領
域について「しきり直し」の状態となる。

【００１５】ここで、さらに、前記気筒別失火判定手段
は、所定の判定領域について失火有りと判定した場合は
他の判定領域についても失火有りと認定する全領域失火
認定手段をも備えることとして、判定領域間に優劣を付
加しておいてもよい。この構成によれば、外乱の影響の
全くない領域があるならばその領域を所定の判定領域と
しておけば、当該領域で失火有りと判定した場合には他
の領域全てを失火有りと認定することになる。場合によ
っては、本当は失火が発生しているにも拘らず外乱の影
響等によって逆に失火が発生していないと判定されるケ
ースも有り得るから、かかる構成が有効となる。

【００１６】なお、前記全領域失火認定手段は、所定個
数の判定領域について失火有りと判定した場合に他の判
定領域についても失火有りと認定することとしてもよ
い。例えば４つの判定領域の内３つが失火有りとなって
いる場合には他の１つは当然に失火有りと認定すること
としてもよいのである。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を適用した内燃機関の失火時フ
ェイルセーフ装置の実施例を説明する。図１，図２に実
施例の装置の全体構成を示す。

【００１８】４気筒エンジン１０は、燃料噴射系にマル
チポイントインジェクションシステムを採用し、Ａ番〜
Ｄ番の４つの気筒１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれにインジェ
クタ２８Ａ〜２８Ｄが配設されている。また、排気管４
２の途中に三元触媒４４を配設した排気浄化システムも
採用している。さらに、排気マニホルド３８の下流側に
配設した酸素センサ４０からの検出信号に応じリーン／
リッチ状態の検出を行うシステムも採用している。これ
らは従来公知の各システムと変わるところはないので、
電子制御装置５６と各種入出力信号との関係についてだ
け簡単に説明する。

【００１９】ＣＰＵ５６Ａ，ＲＯＭ５６Ｂ，ＲＡＭ５６
Ｃ等を有する電子制御装置５６は、エアフローセンサ１
２，酸素センサ４０及び水温センサ５４からの検出信号
をＡ／Ｄコンバータ５６Ｄを介して入力すると共に、デ
ィストリビュータ４８のディストリビュータ軸４８Ａの
回転に応じてパルス信号を発するクランク角度センサ５
０とクランク位置センサ５２，アイドルスイッチ１８及
びスタータ５８等からの信号をＩ／Ｏポート５６Ｅを介
して入力している。また、アイドルアップ制御弁２４，
各インジェクタ２８Ａ〜２８Ｄ及び点火コイル４６等へ
Ｉ／Ｏポート５６Ｆを介して駆動制御信号を出力してい
る。

【００２０】ここで、クランク角度センサ５０は、クラ
ンク角度３０度毎にパルス信号を発するものであり、エ
ンジン回転速度ＮＥの算出等に利用される。また、クラ
ンク位置センサ５２は、各気筒の燃焼工程上死点ＴＤＣ
に対応したパルス信号を発するものであり、気筒判別等
に利用される。

【００２１】この電子制御装置５６の行う制御の内、特
に本実施例において特徴的なものの一つは、図３に示す
失火検出ルーチンでの処理である。この失火検出ルーチ
ンは、各気筒１１Ａ〜１１Ｄの内いずれかについて燃焼
工程の開始時期である上死点位置ＴＤＣが訪れる毎に実
行される（Ｓ１）。まず、クランク角度が１８０度変化
するのに要した時間Ｔ180iを計算する（Ｓ２）。そし
て、今回の計算値Ｔ180iを含む前４回分の計算値につい
ての平均値Ｔ180av を計算する（Ｓ３）。次に、今回の
計算値Ｔ180iから平均値Ｔ180av を減算した値が所定値
αよりも大きいか否かを判定する（Ｓ４）。「ＹＥＳ」
と判定された場合は、失火が発生していることを意味す
るフェイルフラグＦに値「１」をセットし（Ｓ５）、
「ＮＯ」と判定された場合はフェイルフラグＦに値
「０」をセットする（Ｓ６）。

【００２２】次に、この失火検出ルーチンの処理と並行
して実行されるフェイルセーフ処理ルーチンについて説
明する。図４はＡ番気筒についてのフェイルセーフ処理
ルーチンを表している。他の気筒についても同様のルー
チンを個別に備えている。これら各気筒毎のフェイルセ
ーフ処理ルーチンは、クランク位置センサ５２からの入
力信号に応じて気筒を判別し、失火検出ルーチンの演算
処理が済む毎にスタートされる。以下、Ａ番気筒フェイ
ルセーフ処理ルーチンについてだけ説明する。

【００２３】このＡ番気筒フェイルセーフ処理ルーチン
においては、まず、領域別失火フラグｆ1A〜ｆ4Aの内３
以上に値「１」がセットされているか否かを判定する
（Ｓ１１）。ここで、Ａ番気筒１１Ａに対する領域別失
火フラグｆ1A〜ｆ4Aについて図５を用いて説明する。

【００２４】領域別失火フラグｆ1A〜ｆ4Aは、図示の様
に、４つに区分けされたエンジン回転速度範囲毎にのみ
有効なものとして設けられている。即ち、エンジン回転
速度ＮＥが第１判定領域（ＮＥ＜Ｎ1 ）にあるときは、
以後のフェイルセーフ処理において有効となるのは領域
別失火フラグｆ1Aだけであり、第２判定領域（Ｎ1 ≦Ｎ
Ｅ＜Ｎ2 ）や、第３判定領域（Ｎ2 ≦ＮＥ＜Ｎ3 ）や、
第４判定領域（Ｎ3 ≦ＮＥ）ではそれぞれ領域別失火フ
ラグｆ2A〜ｆ4Aだけが有効なものとしての意味を有す
る。なお、Ｂ〜Ｄ番気筒１１Ｂ〜１１Ｄについてもそれ
ぞれ領域別失火フラグｆ1B〜ｆ4B，ｆ1C〜ｆ4C，ｆ1D〜
ｆ4Dが設定されているが、例えば領域別失火フラグｆ1A
と領域別失火フラグｆ1Bとは無関係である。つまり、本
実施例のフェイルセーフ処理は、どの気筒についてどの
判定領域にあるかにより処理が異なることになるのであ
る。

【００２５】再びＡ番気筒フェイルセーフ処理ルーチン
に戻って説明を続ける。Ｓ１１の処理で「ＮＯ」と判定
された場合は、直前に実行された失火検出ルーチンの判
定結果としてフェイルフラグＦに値「１」がセットされ
ているか否か、即ち、失火が起こっていたか否かを判定
する（Ｓ１２）。ここで「ＹＥＳ」と判定された場合に
は、エンジン回転速度ＮＥが現在どの様な判定領域にあ
るか（Ｓ１３〜Ｓ１５）により定まる領域別失火フラグ
ｆ1A〜4Aのいずれかに値「１」をセットする（Ｓ１６〜
Ｓ１９）。次に、現在のエンジン回転速度ＮＥがどの判
定領域にあるかを判定し（Ｓ２０〜Ｓ２２）、各判定領
域にのみ有効な領域別失火フラグｆ1A〜ｆ4Aを参照し
（Ｓ２３〜Ｓ２６）、値「１」がセットされている場合
にはＡ番気筒１１Ａ用のインジェクタ２８Ａによる燃料
噴射を停止し（Ｓ２７）、そうでないならばインジェク
タ２８Ａによる燃料噴射を行う（Ｓ２８）。

【００２６】一方、Ｓ１１の処理で「ＹＥＳ」と判定さ
れている場合は、Ｓ１２〜Ｓ２６の処理をパスして直接
Ｓ２７へ移行し、インジェクタ２８Ａによる燃料噴射を
停止する。また、Ｓ１１の処理が「ＮＯ」であり、Ｓ１
２の処理も「ＮＯ」である場合には、全部の領域別失火
フラグｆ1A〜ｆ4Aに値「０」をセットしてＳ２０以下の
処理へ移行する（Ｓ２９）。

【００２７】上述の失火検出ルーチンを採用したことに
より、一次コイルの断線に限らず、点火プラグの不良
等、何等かの原因によって失火が発生しておればそれを
直ちに失火有りと判定することができる。一方、この様
に失火有りと判定したのが例えば高速走行での外乱によ
る誤判定だったとしても、領域別のフェイルセーフ処理
を行う構成としたから、外乱の影響のない領域において
は必要以上に燃料供給を停止することがない。

【００２８】また、例えば高速走行中に路面状態によっ
てたまたま失火有りと誤判定された場合にも、低速走行
に移行すれば路面状態の影響はなくなるから失火無しと
判定される。本来は失火が起こっていないのであるから
当然である。本実施例では、Ｓ１２，Ｓ２９の処理によ
り、この様な場合には領域別失火判定フラグｆ1A〜4Aを
全てリセットする構成を採用した。従って、再び高速走
行に移行した場合には、「しきり直し」の状態になる。
つまり、路面状態の不良な高速走行で失火有りと判定さ
れたとしても、それがいつまでも影響を与えないのであ
る。

【００２９】さらに、Ｓ１１の処理において、４つの判
定領域の内３つ以上の判定領域で失火有りと判定されて
いる場合は、常に燃料供給を停止することとした。これ
は、失火の直接的なパラメータではない瞬時回転速度に
関する情報である「クランク角度が１８０度変化するの
に要する時間Ｔ180i」を用いて失火判定を行っているも
のの、点火コイル一次電力の不良やプラグ不良の様な、
修理をしなければ復旧しがたい失火原因があることが明
らかに予測されるならば失火として対処しようとしたも
のである。これにはもう一つの意味がある。それは、先
に説明した本実施例の作用・効果は、外乱は失火有りと
の誤判定につながるものであることを前提に考えたもの
であったが、場合によっては失火無しの誤判定につなが
る場合もあることから、これに対処する意味である。即
ち、明らかに失火と判定すべき状態にあるならば、一旦
燃料噴射を停止した後にこれが何等かの誤判定により復
活されるのを防止した方が失火時のフェイルセーフ上望
ましいのである。

【００３０】この様に、本実施例によれば、失火原因別
の検出手段を備えて装置を複雑化することなく、あらゆ
る原因による失火を検出することができると共に、かか
る新規な構成の採用においても誤判定にひきずられた制
御をすることがなく、失火判定基準を厳しくすることも
可能であるから、三元触媒４４を含む排気系を失火から
的確に保護することができ、かつ不必要な保護措置を続
行することによる出力不足等の不具合を避けることがで
きる。

【００３１】以上本発明の一実施例を説明したが、本発
明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内の種々なる態様を採用することができる。例えば、Ｓ
１１の処理に代えて、低速走行領域で失火有りと判定さ
れている場合は常に燃料供給を停止することとしてもよ
い。つまり、路面影響を考慮することの不要な低速走行
領域で失火有りと判定されたならば、全領域で失火有り
と判定すべきであると考えることもできるからである。

【００３２】また、瞬時回転速度以外にも、例えばノッ
キングセンサ等を介して得られる情報等に基づいて失火
の有無を判定してもよい。この場合にもエンジン回転速
度を判定領域を分ける基準に用いてもよいし、他の基準
により判定領域を分けることとしてもよい。どの様な誤
判定要素があるかにより適宜選定すればよいのである。

【００３３】

【発明の効果】以上の如く本発明の内燃機関の失火時フ
ェイルセーフ装置によれば、あらゆる失火原因に基づく
失火の有無を判定することができ、しかもそのために発
生する外乱の影響による誤判定の結果が持続してしまう
不具合を排除し、かつ、失火判定条件を厳しくすること
ができるから迅速な失火判定を行うことができる。

【００３４】この結果、触媒等を含む排気系の失火時の
保護を的確に実行し、かつ不必要な保護措置を続行する
ことによる出力不足の持続等の不具合を避けることがで
きる。特に請求項２記載の構成によれば、誤判定の影響
を速やかに排除して「しきり直し」の状態とすることが
できるから、判定基準を一層厳しくすることができる。

【００３５】また、請求項３又は請求項４に記載の失火
時フェイルセーフ装置によれば、逆に明らかに失火が発
生している場合に失火無しと誤判定がなされることを防
止することができ、フェイルセーフを重視した制御を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の内燃機関のフェイルセーフ装置の全
体についての概略構成図である。

【図２】 その電子制御装置における入出力系統のブロ
ック図である。

【図３】 実施例における失火検出処理のフローチャー
トである。

【図４】 実施例におけるＡ番気筒についてのフェイル
セーフ処理のフローチャートである。

【図５】 フェイルセーフ処理に用いる領域別失火フラ
グとエンジン回転速度との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１０・・・４気筒エンジン、１１Ａ〜１１Ｄ・・・気
筒、１２・・・エアフローセンサ、２４・・・アイドル
アップ制御弁、２８Ａ〜２８Ｄ・・・インジェクタ、３
８・・・排気マニホルド、４０・・・酸素センサ、４２
・・・排気管、４４・・・三元触媒、４８・・・ディス
トリビュータ、４８Ａ・・・ディストリビュータ軸、５
０・・・クランク角度センサ、５２・・・クランク位置
センサ、５４・・・水温センサ、５６・・・電子制御装
置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の失火の影響により変化する所
   定のパラメータに基づいて気筒別に失火発生の有無を判
   定する気筒別失火判定手段と、 該気筒別失火判定手段により失火有りと判定された気筒
   へのその後の燃料供給を停止する気筒別燃料停止手段と
   を備えた内燃機関の失火時フェイルセーフ装置であっ
   て、 前記気筒別失火判定手段は、前記所定のパラメータの性
   質に基づいて複数に設定した判定領域毎に失火有無の判
   定を行う領域別失火判定手段を備え、 前記気筒別燃料停止手段は、前記所定のパラメータの現
   在値により定まる現在の判定領域において失火有りと判
   定されていない場合は燃料供給の停止を行わない燃料停
   止取りやめ手段を備えることを特徴とする内燃機関の失
   火時フェイルセーフ装置。
2. 【請求項２】 前記気筒別失火判定手段は、いずれかの
   判定領域について失火無しと判定した場合は他の判定領
   域についても失火無しと判定する全領域失火判定キャン
   セル手段をも備えることを特徴とする請求項１に記載の
   内燃機関の失火時フェイルセーフ装置。
3. 【請求項３】 前記気筒別失火判定手段は、さらに、所
   定の判定領域について失火有りと判定した場合は他の判
   定領域についても失火有りと認定する全領域失火認定手
   段をも備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の内燃機関の失火時フェイルセーフ装置。
4. 【請求項４】 前記全領域失火認定手段は、所定個数の
   判定領域について失火有りと判定した場合に他の判定領
   域についても失火有りと認定することを特徴とする請求
   項３に記載の内燃機関の失火時フェイルセーフ装置。