JPH05113149A - 失火検知装置 - Google Patents
失火検知装置Info
- Publication number
- JPH05113149A JPH05113149A JP27515991A JP27515991A JPH05113149A JP H05113149 A JPH05113149 A JP H05113149A JP 27515991 A JP27515991 A JP 27515991A JP 27515991 A JP27515991 A JP 27515991A JP H05113149 A JPH05113149 A JP H05113149A
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- JP
- Japan
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- misfire
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- vibration
- filter
- signal
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/12—Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 既に装着されてある振動センサをそのまま使
用して、失火を検知する。 【構成】 振動センサ１で検出されたエンジン振動から
失火時の振動成分を含む帯域の信号をローパスフィルタ
２により取り出し、この信号をＡ−Ｄコンバータ３によ
りデジタル量に変換した後、デジタルフィルタ４を通す
ことにより失火振動成分を抽出する。失火検出部１１で
は、一点火時期におけるデジタルフィルタからの出力レ
ベルの最大値と最小値の差の移動平均値に車速、エンジ
ン回転数および吸入負圧により決定される定数を掛けて
失火判定値を求め、この判定値を基に失火を判別する。
用して、失火を検知する。 【構成】 振動センサ１で検出されたエンジン振動から
失火時の振動成分を含む帯域の信号をローパスフィルタ
２により取り出し、この信号をＡ−Ｄコンバータ３によ
りデジタル量に変換した後、デジタルフィルタ４を通す
ことにより失火振動成分を抽出する。失火検出部１１で
は、一点火時期におけるデジタルフィルタからの出力レ
ベルの最大値と最小値の差の移動平均値に車速、エンジ
ン回転数および吸入負圧により決定される定数を掛けて
失火判定値を求め、この判定値を基に失火を判別する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用内燃機関の失
火検知装置に関するものである。
火検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境汚染に関して自動車の排ガス
規制が重要視されており、その一環として、失火検出が
必要となる。即ち、失火を検出することによって、点火
されずに自動車から生ガスが排出されるのを防止する。
規制が重要視されており、その一環として、失火検出が
必要となる。即ち、失火を検出することによって、点火
されずに自動車から生ガスが排出されるのを防止する。
【０００３】図５は、従来の失火検出装置の内圧センサ
の一例を示すものである。図５において、４１はエンジ
ンシリンダ４２に取り付けられている点火プラグであ
り、４３は点火プラグ４１のガスケットの代わりに取り
付けられた内圧センサである。
の一例を示すものである。図５において、４１はエンジ
ンシリンダ４２に取り付けられている点火プラグであ
り、４３は点火プラグ４１のガスケットの代わりに取り
付けられた内圧センサである。
【０００４】以上のように構成された内圧センサ４３に
ついて、以下その動作について説明する。内圧センサ４
３を取り付けた点火プラグ４１をエンジンシリンダ４２
に締め付けると、内圧センサ４３に圧縮荷重がかかる。
この状態でシリンダ内圧が上がると点火プラグ４１は外
へ押し出され、内圧センサ４３の圧縮荷重は減少する。
このようにシリンダ内圧に応じて圧縮荷重が変動し、そ
の変動に対応した出力が得られる。その様子を図５に示
す。
ついて、以下その動作について説明する。内圧センサ４
３を取り付けた点火プラグ４１をエンジンシリンダ４２
に締め付けると、内圧センサ４３に圧縮荷重がかかる。
この状態でシリンダ内圧が上がると点火プラグ４１は外
へ押し出され、内圧センサ４３の圧縮荷重は減少する。
このようにシリンダ内圧に応じて圧縮荷重が変動し、そ
の変動に対応した出力が得られる。その様子を図５に示
す。
【０００５】図６は、点火および失火時における１エン
ジンサイクルのクランクアングルとシリンダ内の圧力と
の関係を表わした特性図であり、この図６からも明らか
なように、エンジンの圧縮・爆発行程におけるシリンダ
内圧は、点火した時と失火した時では、圧力差が大き
い。従って、この圧力差を比較することによって失火と
点火を区別できる。
ジンサイクルのクランクアングルとシリンダ内の圧力と
の関係を表わした特性図であり、この図６からも明らか
なように、エンジンの圧縮・爆発行程におけるシリンダ
内圧は、点火した時と失火した時では、圧力差が大き
い。従って、この圧力差を比較することによって失火と
点火を区別できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の失火検出装置では、研究レベル・実験室レベルの
物がほとんどであり、実用化レベルの内圧センサとして
はコスト的に高いという問題があった。
従来の失火検出装置では、研究レベル・実験室レベルの
物がほとんどであり、実用化レベルの内圧センサとして
はコスト的に高いという問題があった。
【０００７】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、車載として既に実用化している振動センサを用い
て、従来の構造を変更することなく、失火を検知できる
ようにした失火検知装置を提供することを目的とする。
で、車載として既に実用化している振動センサを用い
て、従来の構造を変更することなく、失火を検知できる
ようにした失火検知装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、失火時の振動成分を含む、エンジン振動を
検出する振動センサと、前記振動センサで検出された信
号から失火時の振動成分を抽出するフィルタと、一点火
時期における前記フィルタからの出力と車速、エンジン
回転数および吸入負圧に基づいて失火判定値を求め、こ
の判定値と前記フィルタからの出力レベルとを比較して
失火を判別し出力する失火検出部とから構成した。
するために、失火時の振動成分を含む、エンジン振動を
検出する振動センサと、前記振動センサで検出された信
号から失火時の振動成分を抽出するフィルタと、一点火
時期における前記フィルタからの出力と車速、エンジン
回転数および吸入負圧に基づいて失火判定値を求め、こ
の判定値と前記フィルタからの出力レベルとを比較して
失火を判別し出力する失火検出部とから構成した。
【０００９】
【作用】本発明は、上記のような構成にすることによ
り、既に装置されている振動センサ、車載センサや吸入
負圧センサを利用でき、エンジンなどの構造に何等の変
更も加えることがなく、低コストで失火検出を確実に行
い得る。
り、既に装置されている振動センサ、車載センサや吸入
負圧センサを利用でき、エンジンなどの構造に何等の変
更も加えることがなく、低コストで失火検出を確実に行
い得る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１１】図１は、本発明による失火検出装置の全体
構成を示すブロック図である。図１において、１は失火
時の振動成分を含むエンジン振動を検出する圧電型ノッ
クセンサ等からなる振動センサであり、この振動センサ
１はエンジンブロックに取り付けられる。２は振動セン
サ１で検出した失火時に生じる振動から失火信号以下の
周波数成分を取り出すローパスフィルタ（ＬＰＦ）、３
はＬＰＦ３を通過した信号成分をデジタル信号に変換す
るＡ−Ｄコンバータ、４はデジタル信号から失火信号を
抽出するデジタルフィルタであり、このデジタルフィル
タ４を通過した信号は後述する失火検出部１１に入力さ
れる。
構成を示すブロック図である。図１において、１は失火
時の振動成分を含むエンジン振動を検出する圧電型ノッ
クセンサ等からなる振動センサであり、この振動センサ
１はエンジンブロックに取り付けられる。２は振動セン
サ１で検出した失火時に生じる振動から失火信号以下の
周波数成分を取り出すローパスフィルタ（ＬＰＦ）、３
はＬＰＦ３を通過した信号成分をデジタル信号に変換す
るＡ−Ｄコンバータ、４はデジタル信号から失火信号を
抽出するデジタルフィルタであり、このデジタルフィル
タ４を通過した信号は後述する失火検出部１１に入力さ
れる。
【００１２】５は車速センサであり、この車速センサ５
で検出された車速信号は波形整形回路６により波形整形
されて失火検出部１１に入力される。７は点火時期セン
サであり、この点火時期センサ７により検出されたエン
ジンの点火タイミング信号は波形整形回路８により波形
整形されて失火検出部１１に入力される。また、９は吸
入負圧センサであり、この吸入負圧センサ９により検出
されたエンジンへの空気流量信号は波形整形回路１０に
より波形整形されて失火検出部１１に入力される。
で検出された車速信号は波形整形回路６により波形整形
されて失火検出部１１に入力される。７は点火時期セン
サであり、この点火時期センサ７により検出されたエン
ジンの点火タイミング信号は波形整形回路８により波形
整形されて失火検出部１１に入力される。また、９は吸
入負圧センサであり、この吸入負圧センサ９により検出
されたエンジンへの空気流量信号は波形整形回路１０に
より波形整形されて失火検出部１１に入力される。
【００１３】失火検出部１１は、デジタルフィルタ４の
出力から点火時期のある充電時期から次の充電時期まで
の区間におけるレベルの最大値と最小値を算出するレベ
ル算出部１１１と、波形整形回路６からの出力信号に基
づいて車速を計算する車速算出部１１２と、波形整形回
路８からの出力信号に基づいてエンジン回転数を計算す
る回転数算出部１１３と、波形整形回路１０からの出力
信号に基づいてエンジンへの空気流量を計算する吸入負
圧算出部１１４と、レベル算出部１１１で算出されたレ
ベルの最大値と最小値との差の移動平均値に、ある定数
を乗じて失火の判定値を算出する判定値算出部１１５
と、レベル算出部１１１の算出値と判定値算出部１１５
の算出値とを比較して失火判定を行う失火判定部１１
６、および判定値情報や測定した波形のレベル情報など
を記憶するメモリ１１７とから構成される。
出力から点火時期のある充電時期から次の充電時期まで
の区間におけるレベルの最大値と最小値を算出するレベ
ル算出部１１１と、波形整形回路６からの出力信号に基
づいて車速を計算する車速算出部１１２と、波形整形回
路８からの出力信号に基づいてエンジン回転数を計算す
る回転数算出部１１３と、波形整形回路１０からの出力
信号に基づいてエンジンへの空気流量を計算する吸入負
圧算出部１１４と、レベル算出部１１１で算出されたレ
ベルの最大値と最小値との差の移動平均値に、ある定数
を乗じて失火の判定値を算出する判定値算出部１１５
と、レベル算出部１１１の算出値と判定値算出部１１５
の算出値とを比較して失火判定を行う失火判定部１１
６、および判定値情報や測定した波形のレベル情報など
を記憶するメモリ１１７とから構成される。
【００１４】次に、以上のように構成された失火検知装
置の動作について説明する。図２は、振動センサ１の周
波数分析図を示すものである。図２に示すように失火し
たときと、点火したときでは、低周波（たとえば３０〜
５００Ｈz近傍）域における振動センサ１のレベルに明
らかな差があり、このレベル差により失火を検出でき
る。
置の動作について説明する。図２は、振動センサ１の周
波数分析図を示すものである。図２に示すように失火し
たときと、点火したときでは、低周波（たとえば３０〜
５００Ｈz近傍）域における振動センサ１のレベルに明
らかな差があり、このレベル差により失火を検出でき
る。
【００１５】図１において、振動センサ１の出力はＬＰ
Ｆ２より不要成分、例えば１ｋＨz以上の周波数が取り
除かれ、このＬＰＦ２を通過したアナログ値はＡ−Ｄコ
ンバータ３によりデジタル値に変換される。デジタルフ
ィルタ４はＬＰＦ２を通過した信号から失火振動成分の
みを抽出するバンドパス・フィルタであり、そのフィル
タ特性は振動センサ信号に含まれているメカニカルノイ
ズや、ノック振動などを除くため、下方のカットオフ周
波数は１０〜５０Ｈz、上方のカットオフ周波数は５０
０〜１０００Ｈzの急峻な減衰特性を有している。急峻
な減衰特性を得るには、デジタルフィルタの方がアナロ
グフィルタより実現が容易であり、またエンジン状態に
よりフィルタ特性を容易に変更できるので有効である
が、アナログフィルタでももちろん実現できる。但し、
アナログフィルタの場合、Ａ−Ｄコンバータ３は不要で
ある。また、デジタルフィルタとして位相特性がリニア
であるＦＩＲフィルタを採用すればフィルタ通過後の信
号のタイミングを正確に計算できるので、どの気筒で失
火が起きているかを検出できる。
Ｆ２より不要成分、例えば１ｋＨz以上の周波数が取り
除かれ、このＬＰＦ２を通過したアナログ値はＡ−Ｄコ
ンバータ３によりデジタル値に変換される。デジタルフ
ィルタ４はＬＰＦ２を通過した信号から失火振動成分の
みを抽出するバンドパス・フィルタであり、そのフィル
タ特性は振動センサ信号に含まれているメカニカルノイ
ズや、ノック振動などを除くため、下方のカットオフ周
波数は１０〜５０Ｈz、上方のカットオフ周波数は５０
０〜１０００Ｈzの急峻な減衰特性を有している。急峻
な減衰特性を得るには、デジタルフィルタの方がアナロ
グフィルタより実現が容易であり、またエンジン状態に
よりフィルタ特性を容易に変更できるので有効である
が、アナログフィルタでももちろん実現できる。但し、
アナログフィルタの場合、Ａ−Ｄコンバータ３は不要で
ある。また、デジタルフィルタとして位相特性がリニア
であるＦＩＲフィルタを採用すればフィルタ通過後の信
号のタイミングを正確に計算できるので、どの気筒で失
火が起きているかを検出できる。
【００１６】判定値算出部１１５は、レベル算出部１１
１で算出したレベルの最大値と最小値の差を、ある所定
の点火回数だけ平均した移動平均値に、車速、エンジン
回転数及び吸入負圧によって決定されるある定数を乗じ
て、失火の判定値を算出するものであり、あらかじめメ
モリ１１７にマップ化されて格納されている。各点火ご
との最大値と最小値の差を、Ｌ1・Ｌ2・・・・Ｌn と
すると、判定値は下記の（１）式により求められる。
１で算出したレベルの最大値と最小値の差を、ある所定
の点火回数だけ平均した移動平均値に、車速、エンジン
回転数及び吸入負圧によって決定されるある定数を乗じ
て、失火の判定値を算出するものであり、あらかじめメ
モリ１１７にマップ化されて格納されている。各点火ご
との最大値と最小値の差を、Ｌ1・Ｌ2・・・・Ｌn と
すると、判定値は下記の（１）式により求められる。
【００１７】 判定値＝［（Ｌ1＋Ｌ2＋・・・・＋Ｌn）／ｎ］×Ａ （１） 但し ｎ：所定の点火回数 Ａ：車速，エンジン回転数，吸入負圧によって決定する
定数。
定数。
【００１８】このように、（１）式からエンジン状態に
応じた最適な失火判定値を求めることができる。ただ
し、各気筒とセンサ間伝達経路の違いからエンジンの各
気筒のタイミングにおける振動センサの出力は異なった
ものとなる。従って、各気筒ごとにセンサ信号と判定値
を出して失火判定することが望ましい。
応じた最適な失火判定値を求めることができる。ただ
し、各気筒とセンサ間伝達経路の違いからエンジンの各
気筒のタイミングにおける振動センサの出力は異なった
ものとなる。従って、各気筒ごとにセンサ信号と判定値
を出して失火判定することが望ましい。
【００１９】失火判定部１１６は、レベル算出部１１１
の値と判定値算出部１１５の値を比較して失火判定を行
うが、この様子を図３および図４に示す。図３におい
て、（ａ）は振動センサ１の出力波形であり、（ｂ）は
点火時期信号である。また、″Ｈ″は充電期間を、″
Ｌ″は放電期間を示し、マイナス側のパルス信号は失火
を示す。しかし、図３のような振動センサ１の出力波形
からは失火の判別は難しい。
の値と判定値算出部１１５の値を比較して失火判定を行
うが、この様子を図３および図４に示す。図３におい
て、（ａ）は振動センサ１の出力波形であり、（ｂ）は
点火時期信号である。また、″Ｈ″は充電期間を、″
Ｌ″は放電期間を示し、マイナス側のパルス信号は失火
を示す。しかし、図３のような振動センサ１の出力波形
からは失火の判別は難しい。
【００２０】そこで、図４に示すような振動センサ波形
および点火時期信号波形にする。図４において、（ａ）
は振動センサ１の出力信号のフィルタリング後の波形で
あり、（ｂ）は点火時期信号である。この図から明らか
なように失火時の波形が充電時及び放電時に小さくなっ
ているのがわかる。従って、充電時の最大値及び放電時
の最小値のレベルと正常点火時のレベルの違いから失火
を容易に判別できる。例えば図４において、失火が起き
ているときの（最大値−最小値）の値Ｌ２は、同じ気筒
の一つ前の正常点火時の値Ｌ１に比べ明らかに低い。こ
のように、失火検知は一点火サイクルにおける充放電時
の最大、最小の差の大きさを、ある判定値で判別するこ
とで可能となる。これは失火が起きた場合、エンジンの
爆発行程での振動が起きないために、正常点火時と比べ
振動成分が小さくなるためである。従って、このレベル
差を検出することにより失火現象を検知することが可能
となる。
および点火時期信号波形にする。図４において、（ａ）
は振動センサ１の出力信号のフィルタリング後の波形で
あり、（ｂ）は点火時期信号である。この図から明らか
なように失火時の波形が充電時及び放電時に小さくなっ
ているのがわかる。従って、充電時の最大値及び放電時
の最小値のレベルと正常点火時のレベルの違いから失火
を容易に判別できる。例えば図４において、失火が起き
ているときの（最大値−最小値）の値Ｌ２は、同じ気筒
の一つ前の正常点火時の値Ｌ１に比べ明らかに低い。こ
のように、失火検知は一点火サイクルにおける充放電時
の最大、最小の差の大きさを、ある判定値で判別するこ
とで可能となる。これは失火が起きた場合、エンジンの
爆発行程での振動が起きないために、正常点火時と比べ
振動成分が小さくなるためである。従って、このレベル
差を検出することにより失火現象を検知することが可能
となる。
【００２１】失火検出するレベルの判定値をセンサ出力
の平均値を使用し、さらに（１）式における定数Ａをエ
ンジンの回転数や車速及び吸入負圧に応じて変えること
により、エンジン状態で最適な値となる。また、判定値
算出部１１５は、失火と判別された点火時期のデジタル
フィルタ出力を判定値生成のデータとして使わないよう
にすれば、より正確な判定値を算出できる。
の平均値を使用し、さらに（１）式における定数Ａをエ
ンジンの回転数や車速及び吸入負圧に応じて変えること
により、エンジン状態で最適な値となる。また、判定値
算出部１１５は、失火と判別された点火時期のデジタル
フィルタ出力を判定値生成のデータとして使わないよう
にすれば、より正確な判定値を算出できる。
【００２２】以上のように本実施例により、振動センサ
の信号から容易にかつ正確に失火を検出することができ
る。
の信号から容易にかつ正確に失火を検出することができ
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、上記実施例より明らかなよう
に、ノックセンサのような既存の振動センサを用いて、
失火の周波数成分を抽出し、その波形のレベルを計測す
ることにより、失火を容易にかつ正確に気筒ごとに検出
することができるという優れた効果を有する。
に、ノックセンサのような既存の振動センサを用いて、
失火の周波数成分を抽出し、その波形のレベルを計測す
ることにより、失火を容易にかつ正確に気筒ごとに検出
することができるという優れた効果を有する。
【図１】本発明の実施例における失火検知装置のブロッ
ク図
ク図
【図２】本発明における失火検知装置の動作説明のため
の振動センサの周波数分析図
の振動センサの周波数分析図
【図３】本実施例における振動センサ波形と点火時期信
号を示す波形図
号を示す波形図
【図４】本実施例における振動センサ波形と点火時期信
号を示す波形図
号を示す波形図
【図５】従来における内圧センサの図
【図６】従来における内圧センサの点火時と失火時の出
力を示す特性図
力を示す特性図
【符号の説明】 １ 振動センサ ２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） ３ Ａ−Ｄコンバータ ４ デジタルフィルタ ５ 車速センサ ６，８，１０ 波形整形回路 ７ 点火時期センサ ９ 吸入負圧センサ １１ 失火検出部 １２ 失火出力信号
Claims (3)
- 【請求項１】 失火時の振動成分を含む、エンジン振動
を検出する振動センサと、前記振動センサで検出された
信号から失火時の振動成分を抽出するフィルタと、一点
火時期における前記フィルタからの出力と車速、エンジ
ン回転数および吸入負圧に基づいて失火判定値を求め、
この判定値と前記フィルタからの出力レベルとを比較し
て失火を判別し出力する失火検出部とを備えたことを特
徴とする失火検知装置。 - 【請求項２】 前記失火検出部は、一点火時期における
フィルタ出力レベルの最大値と最小値との差の移動平均
値に車速、エンジン回転数および吸入負圧により決定さ
れる定数を乗じて得られる判定値で失火を判定すること
を特徴とする請求項１記載の失火検知装置。 - 【請求項３】 前記失火検出部は、失火を判別するため
の判定値を各気筒ごとに算出することを特徴とする請求
項１記載の失火検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27515991A JPH05113149A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 失火検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27515991A JPH05113149A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 失火検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113149A true JPH05113149A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17551499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27515991A Pending JPH05113149A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 失火検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05113149A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997011345A1 (de) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur verbrennungsaussetzererkennung durch auswertung von drehzahlschwankungen |
| EP1944493A3 (en) * | 2007-01-10 | 2009-09-16 | Denso Corporation | Apparatus for filtering measured analog signal used to control vehicle engine |
| JP2016166564A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | いすゞ自動車株式会社 | 天然ガスエンジン及びその運転方法 |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP27515991A patent/JPH05113149A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997011345A1 (de) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur verbrennungsaussetzererkennung durch auswertung von drehzahlschwankungen |
| US5875411A (en) * | 1995-09-21 | 1999-02-23 | Robert Bosch Gmbh | Method of detecting combustion misfires by evaluating RPM fluctuations |
| EP1944493A3 (en) * | 2007-01-10 | 2009-09-16 | Denso Corporation | Apparatus for filtering measured analog signal used to control vehicle engine |
| JP2016166564A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | いすゞ自動車株式会社 | 天然ガスエンジン及びその運転方法 |
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