JPH05263709A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関の回転速度の変動により燃焼状態を診
断する装置において、誤診断を低減する。 【構成】回転状態検出手段１００により内燃機関の所定
のクランク角度間を回転するのにかかる時間を計測し、
燃焼状態パラメータを算出する。燃焼状態判定手段２０
は、この時燃焼状態パラメータが、予め設定された値を
越えると失火と診断する。また、これとは別に、負荷の
変動を監視し、負荷の急変が生じうる場合には、上記診
断処理を停止する。 【効果】本発明によればコストの上昇を伴うことなく、
燃焼状態の検出精度を向上することができる。したがっ
て、失火による未燃焼ガスの排出や排気系の温度上昇を
最小限に抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷の変動が要因であ
る回転変動と燃焼異常による回転変動とを識別可能な内
燃機関の燃焼状態検出装置およびそれを搭載した自動車
に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近は、社会一般に環境問題や資源問題
が大きく取りざたされている。特に、自動車はその両方
の問題を抱えているため、各種の対策が考えられてい
る。その解決策としては、例えばエンジンの希薄燃焼技
術がある。この希薄燃焼技術とは、エンジンに噴射する
ガソリンと空気との混合気中のガソリン濃度をできるだ
け薄くすることにより、燃費の向上と、有害物の排出量
を抑えようとするものである。

【０００３】しかし、現在、エンジン電子制御技術の導
入により極めて精密な制御を行っているため、失火の生
じる回数は少なくなっているが、これを完全に無くすこ
とは困難である。まして、希薄燃焼を行うと、当然なが
ら、混合気に着火しにくくなるため、失火が生じやすく
なる。失火が生じると、エンジン出力にムラが生じるた
め、振動が発生する。また、燃料の無駄にもなる。その
ため失火を無くすことが望ましいが、上述したとおり完
全に無くすことは困難である。従って、失火が生じた場
合に、いかにこれを制御するかということが重要にな
る。

【０００４】そのためには、まず、エンジンでの燃焼状
態を確実に検知することのできる技術が必要となる。現
在の燃焼状態検出装置、例えば失火検出装置は内燃機関
の筒内圧を測定して、筒内圧が所定の圧力に達しない場
合を失火と判断している。また、他の方法としては、失
火等が発生したときに内燃機関の発生トルクが低下する
ことを利用して、回転速度の変化を計測して間接的に燃
焼状態を検出するものがある。このように回転速度の変
化により燃焼状態を検出する方式として、例えば、特開
昭５８−５１２４３号があげられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
には以下のような問題があった。

【０００６】気筒内の圧力を検出する方法では、気筒の
数だけ筒内圧計を用意する必要があり高価であった。ま
た、筒内圧計の取付けは容易ではなかった。

【０００７】また、回転速度の変化を検出するものにつ
いても、回転速度の急激な変化は、必ずしも燃焼異常を
意味するものではないという問題があった。つまり、回
転速度の変化は内燃機関の発生トルクの変化によるもの
と、内燃機関にかかる負荷の変化によるものとがある。
例えば、クラッチの急激な接続時、タイヤがスリップし
た時や、タイヤのスリップ中急にタイヤが路面に動力を
伝えた時などでは、内燃機関にかかる負荷が急激に増大
するため、正常運転であるにも係らず内燃機関の回転速
度は急激に変動する。

【０００８】ところが、前記特開昭５８−５１２４３号
に示されたものは、内燃機関にかかる負荷の変化による
回転速度の変動は考慮されていなかった。そのため、回
転速度の急落が起きた場合でも、負荷の変動によるもの
か失火によるものかの区別ができず、結果として、稀頻
度の失火の検出を行なうことが難しくなっていた。

【０００９】しかし、稀頻度の失火であってもこれを検
出して、異常燃焼が発生していることを運転者に警告し
たり、失火している気筒に対して燃料供給を中断して未
燃焼ガスの排出を防いだり排気系が高温になるのを防ぐ
といったことが、大気汚染防止上、あるいは安全上ます
ます必要となってきている。そのため、負荷の変動と失
火とを見極めて、誤診断の可能性を低減する必要があ
る。

【００１０】本発明は、内燃機関にかかる回転状態の変
化に基づいて、燃焼異常を検出する燃焼状態検出装置で
あって、負荷の変化による回転状態の変化を、燃焼異常
による変化であると誤診断することのない燃焼状態検出
装置およびそれを用いたエンジン制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであって、その一態様として
は、内燃機関の回転状況に関する情報を検出する回転状
態検出手段と、上記回転情報検出手段の検出結果に基づ
いて燃焼状態を診断する燃焼状態診断手段と、負荷の変
動と対応関係を有するなんらかの状態変化と負荷の変動
につながるなんらかの状態変化とのうち少なくとも一つ
を検出する負荷変動検出手段と、上記負荷変動検出手段
の検出結果に基づいて上記燃焼状態診断手段による診断
を停止させる診断禁止手段とを有することを特徴とする
内燃機関の燃焼状態診断装置が提供される。

【００１２】この場合、上記回転状態検出手段によって
検出された上記情報に基づき、内燃機関の燃焼に対応す
る燃焼状態パラメータを求めるパラメ−タ算出手段を有
し、上記燃焼状態診断手段は、予め設定された値（以下
「しきい値１」という）を有し、該しきい値１と該燃焼
状態パラメ−タの値とを比較し、その比較結果に基づい
て燃焼状態を診断することが好ましい。また、上記燃焼
状態診断手段は、しきい値１の値を変更する機能を有す
ることが好ましい。

【００１３】上記診断禁止手段は、予め設定された値
（以下「しきい値２」という）を有し、該しきい値２と
上記負荷変動検出手段の検出結果とを比較し、その比較
結果に基づいて上記燃焼状態診断手段の動作を停止させ
ることが好ましい。この場合、上記診断禁止手段は、上
記負荷変動検出手段の検出結果に応じて、上記しきい値
２の大きさを変更することが好ましい。

【００１４】なお、上記負荷変動検出手段は、内燃機関
に加わる負荷に変動を与えうるある特定の要因の変動を
検知するものであることが好ましい。

【００１５】本発明の他の態様としては、エンジンと、
エンジンの回転状況に関する情報を検出する回転状態検
出手段と、上記回転情報検出手段の検出結果に基づいて
燃焼状態を診断する燃焼状態診断手段と、エンジンに加
わる負荷の変動と対応関係を有するなんらかの状態変化
と負荷の変動につながるなんらかの状態変化とのうち少
なくとも一つを検出する負荷変動検出手段と、上記負荷
変動検出手段の検出結果に基づいて上記燃焼状態診断手
段による診断を停止させる診断禁止手段と、上記燃焼状
態診断手段により燃焼異常と診断された場合、予め決め
られているエンジン制御を実行するエンジン制御手段
と、を有することを特徴とするエンジンシステムが提供
される。

【００１６】本発明の他の態様としては、エンジンと、
上記エンジンの発生する駆動力を地面に伝えるための車
輪と、該エンジンと車輪との間の駆動力の伝達の断続す
るクラッチと、車輪の動きを制動するブレ−キと、車体
と、を有する自動車において、エンジンの回転状況に関
する情報を検出する回転状態検出手段と、上記回転情報
検出手段の検出結果に基づいて燃焼状態を診断する燃焼
状態診断手段と、１または２以上のある特定の要因に起
因した、負荷の変動と対応関係を有するなんらかの状態
変化と負荷の変動につながる状態変化を検出する運転状
態検出手段と、上記運転状態検出手段の検出結果に基づ
いて上記燃焼状態診断手段による診断を停止させる診断
禁止手段と、上記燃焼状態診断手段により燃焼異常と診
断された場合、予め決められているエンジン制御を実行
するエンジン制御手段と、を有することを特徴とする自
動車が提供される。

【００１７】上記ある特定の要因とは、上記車体の振動
であってもよい。

【００１８】上記運転状態検出手段は、加速度センサを
含むものであっても良い。

【００１９】上記運転状態検出手段は、ブレ−キの作動
および／またはブレ−キの作動量を検知するセンサを含
んで構成されてもよい。この場合、上記センサは、ブレ
−キペダルの動きを検出するもの、あるいは、上記ブレ
−キが油圧を用いたものである場合には上記ブレ−キの
油圧の変動を検出するものであってもよい。

【００２０】上記運転状態検出手段は、上記クラッチの
断続状態を検出するセンサを含んで構成されてもよい。

【００２１】上述の態様をより具体的に説明する。

【００２２】上記課題を解決するためには、一つには、
計測された回転速度や燃焼状態パラメ−タが失火等によ
るものかどうかを判断し、その結果、失火による回転速
度の変化ではなく、内燃機関にかかる負荷の変化による
回転速度の変化とみなされた場合は、前述の内燃機関に
かかる負荷の変化による影響を受けると考えられる期間
は、失火等の診断を行なわないという処理を施す。

【００２３】失火等によるものかどうかの判断の方法の
一つとしては、内燃機関の１個あるいは複数の運転状態
を示すパラメータを用いてそのときの運転状態を認識
し、その運転状態で失火が起こった場合に変化するであ
ろう回転速度の変動を推定し、実際の回転速度の変化量
と比較する。この時、実際の回転速度の差が前述の推定
値を越えた場合は、失火等以外の要因、すなわち内燃機
関にかかる負荷が急に増大または減少したと考えられ
る。

【００２４】また、別の診断方法として、内燃機関の１
個あるいは複数の運転状態を示すパラメータを用いてそ
のときの運転状態を認識し、その運転状態で失火が起こ
った場合に変化する回転速度の変動によって得られる燃
焼状態パラメータを推定し、実際に得られた燃焼状態パ
ラメータと比較する。この時、実際の燃焼状態パラメー
タが前述の燃焼状態パラメータの推定値を越えた場合
は、失火等以外の要因、すなわち内燃機関にかかる負荷
が急に増大または減少したと考えられる。

【００２５】上述の方法によって内燃機関にかかる負荷
の変動による内燃機関の回転速度または燃焼状態パラメ
ータの変動と判断した場合、前述の内燃機関にかかる負
荷の変動による内燃機関の回転速度または燃焼状態パラ
メータの変動の影響があると考えられる期間内の失火の
検出を行なわないようにする。

【００２６】また、別の態様としては、ブレ−キの作
動、悪路の走行など明らかに負荷の変動が発生するよう
な運転状態では、このような運転状態であることを検出
し、失火等の診断を行わないという処理をほどこす。

【００２７】

【作用】パラメ−タ算出手段は、回転状態検出手段の検
出結果に基づいて、燃焼状態パラメ−タを算出する。

【００２８】燃焼状態検出手段は該パラメ−タ値と、し
きい値１とを比較することにより燃焼異常が生じていな
いか否かを診断している。

【００２９】一方、負荷変動検出手段あるいは運転状態
検出手段は、クラッチの急激な接続時、タイヤがスリッ
プした時や、タイヤのスリップ中急にタイヤが路面に動
力を伝えた時、あるいは、ブレ−キ作動時や悪路走行時
であることを検出する。そして、これらの検出値としき
い値２とを比較し、急激な負荷変動などが生じていると
判断された場合には、燃焼状態判定手段の動作を停止さ
せる。

【００３０】燃焼状態検出手段により燃焼異常と診断さ
れた場合には、エンジン制御手段は、燃焼噴射を停止す
るなどの予め設定された制御を行う。

【００３１】これによりブレ−キ作動時や悪路走行など
急激に内燃機関の負荷が変化するとき正常運転にもかか
わらず失火等の燃焼異常と誤診断する可能性を大幅に低
減することができる。このため、より信頼性の高い失火
検出を行なうことが可能となる。従って、運転者への警
告がより正確になり、またより確実に未燃焼ガスの排出
を防いだり排気系が高温になるのを防いだりすることが
できる。

【００３２】

【実施例】以下において幾つかの実施例を説明するが、
その前に、これら実施例が本発明においてどのようなけ
位置付けがなされるものであるかを図１を用いて簡単に
説明しておく。

【００３３】燃焼状態判定手段２００は、回転状態検出
手段１００によって計測された回転速度や燃焼状態パラ
メータの変動を監視し、ある”特別のピーク”を検出す
る。この場合、”特別のピーク”とは、失火などの燃焼
異常発生時や、負荷が急変した場合にのみ観測しうるよ
うな通常の変動範囲を越えたものである。なお、ここで
は”特別のピーク”という表現を使用しているが、これ
は特別の”変動”という広い概念で使用しているもので
あって、”ピーク”のみには限定したものではない。後
述する実施例においてこの燃焼状態パラメータに該当す
るのは、パラメータＡ等である。

【００３４】このような構成においては、誤診断が生じ
うる場面が二つある。

【００３５】一つは、上記”特別のピーク”の検出時
に、ノイズなどが大きい場合には、該ノイズと”特別の
ピーク”との判別が困難であることによるものである。
二つ目は、従来技術の説明において述べたとおり、該”
特別のピーク”が、燃焼異常によるものか、負荷の急変
によるものかが判別できないことによるものである。但
し、これら両場面は完全に分けて考えることができるも
のではない。例えば、悪路走行時の負荷の変動は、ノイ
ズの要因とみることもできるが、同時に、”特別のピー
ク”に対応する負荷急変の要因と観ることもできる。

【００３６】本願発明においては、該二つの場面につい
てそれぞれ誤診断を防ぐための対策をほどこしている。

【００３７】第一番目の問題については、別途ノイズの
原因となりうる要因を測定し、その測定値に応じて、予
め誤診断の可能性のある場合には”特別のピーク”の抽
出条件の変更、あるいは、診断の停止等の処置をとるも
のである。なお、下記実施例において、該抽出条件に該
当するのは”しきい値１”である。

【００３８】第二番目の問題についても同様に、別途、
負荷の急変を引き起こしうる要因を監視し、負荷の急変
が起こっている場合には、診断を停止するものである。
この場合、該要因は当然ながら、燃焼異常による影響が
少ないものでなければならない。下記実施例において、
該負荷急変の要因に該当するのは、ブレーキ、アクセ
ル、クラッチ、エアコンのコンプレッサ、オルタネータ
等の動作である。

【００３９】また、回転状態以外の要因を監視しなくて
も、回転状態検出手段１００等により検出された”特別
のピーク”をさらに別の条件（下記実施例における”し
きい値２”がこれに該当する）を用いて判定することに
より、負荷の急変に起因するものであるか否かを判断す
ることもできる。

【００４０】これ以下、具体的な実施例である自動車用
の内燃機関システムを説明する。

【００４１】まず、内燃機関一般の動作概要を図２を用
いて説明する。

【００４２】内燃機関はインジェクタ１によって噴射さ
れる燃料と吸入した空気とを、吸気管７を通じて燃焼室
５０内に混合気として取り入れる。該混合気は、点火プ
ラグ５の発生する火花により着火されて燃焼する。そし
て、この後、燃焼ガスは、排気ガスとして排気管８を通
じて排出される。一方、該吸気、燃焼、排気一連の動作
に伴うピストン５５の往復運動は、クランクシャフト１
０等により回転運動に変換され、タイヤの回転等に使用
される。

【００４３】ハードウエア構成を図２を用いて説明す
る。

【００４４】本実施例のエンジンおよびその駆動力を伝
達する機構そのものは従来技術と同様である。そのた
め、ここでは燃焼状態検出のための構成を中心に説明
し、従来技術と同様の部分は説明を省略する。

【００４５】本実施例の内燃機関は、回転状態検出手段
１００に該当する三つのセンサ、すなわち、レファレン
スセンサ２と、ポジションセンサ３と、フェイズセンサ
４とを備えている。また、これら各センサの出力値を用
いて燃焼状態を診断し、燃焼異常の場合等においては所
定の処理の実行を指示するエンジン制御装置６、燃焼異
常警告装置９を有している。

【００４６】レファレンスセンサ２は、現在燃焼中の気
筒は何番目の気筒であるかといった気筒判別に用いる信
号を得るためのものである。本実施例のレファレンスセ
ンサ２では、クランクシャフト１０の特定位置に取り付
けられたマーカを検知することによりのクランクシャフ
ト１０の角度位置を検出している。

【００４７】フェイズセンサ４は、気筒判別の補助信号
を得るためのものである。すなわち、本実施例の内燃機
関は４サイクルの機関であり、上記一連の工程を行うた
めにクランクシャフトは、２回転する必要がある。その
ため、単にレファレンスセンサ２により得られるクラン
クシャフト１０の角度位置を検出するのみでは気筒を特
定できない。従って、該フェイズセンサ４により、カム
軸５７の角度を検出し、レファレンスセンサ２の出力信
号と共に、気筒判別の際に使用するものである。なお、
該フェイズセンサ４の構成は、レファレンスセンサ２と
同様である。

【００４８】ポジションセンサ３は、クランクシャフト
１０の回転角速度を測定するためのものである。本実施
例においては、内燃機関始動時に使用するスタータ用の
リングギアの歯形を磁気式ピックアップで検出するもの
を使用している。

【００４９】これら各センサの出力する信号の一例を図
３に示す。

【００５０】フェイズセンサ４は、吸気、圧縮、燃焼、
排気からなる一連の工程の開始時のみに所定のパルス信
号を出力する。一方、レファレンスセンサ２の出力信号
は、クランクシャフト１０が１回転する毎に所定のパル
ス信号を出力する。ポジションセンサ３は、所定の角
度、本実施例においては、上記リンクギアのピッチに対
応した角度ごとに、所定のパルス信号を出力する。な
お、図中、７２０°となっているのは、４サイクルの内
燃機関では、クランクシャフト２回転（３６０°×２）
で１工程が終了することを示しているものである。

【００５１】なお、以上説明した各センサの具体的な構
成は、上記説明したものに限られるものではない。

【００５２】エンジン制御装置６は、レファレンスセン
サ２、フェイズセンサ３、ポジションセンサ４出力に基
づいて、エンジンの燃焼状態検出を行う機能を有するも
ので、上述の燃焼状態診断手段２００、診断禁止手段３
００に該当するものである。其の詳細については後ほど
説明する。

【００５３】燃焼異常警告装置９は、エンジン制御装置
６が燃焼異常と診断した場合に、これを運転者等に知ら
せるためのものである。該燃焼異常警告装置９は、音、
表示パネルへの表示等を用いて該警告を行う構成となっ
ている。

【００５４】エンジン制御装置６の燃焼状態診断処理を
説明する。

【００５５】エンジン制御装置６は、図３に示したよう
に、各センサからの入力に基づき、その時点で燃焼中の
気筒を判別している。

【００５６】また、ポジションセンサ３からの入力信号
（以下「ポジション信号」という）を監視して、所定個
数のパルスが入力される時間間隔を計測することによ
り、回転速度を算出している。つまり、一定の区間（角
度）を回転するのにかかる時間Ｔ（ｓ）を検出し、その
逆数を演算することにより回転速度Ｎ（１／ｍｉｎ）
を、区間ごとに求めている（注：ここでいう回転速度と
は、実際には、回転数に該当する値である）。そして、
該区間ごとの回転速度Ｎを用いて、下記数１に示す燃焼
状態パラメータＡを算出し、この値を監視することによ
り燃焼状態の診断を行なっている。

【００５７】

【数１】Ａ＝［Ｎ（ｃｙｌ）−Ｎ（ｃｙｌ−１）］・Ｎ
（ｃｙｌ−１） ｃｙｌ：該当気筒 Ｎ（ｃｙｌ）：該当気筒の回転速度 Ｎ（ｃｙｌ−１）：前の気筒の回転速度 燃焼状態パラメータＡは、図４に示すように、正常時に
はほぼゼロとなるが、失火時には、その時に内燃機関に
かかっていた負荷にほぼ比例した絶対値を有する負の値
となる。従って、内燃機関にかかる負荷にほぼ比例する
負の値であるしきい値１を設定し、燃焼状態パラメータ
Ａの値がこのしきい値１よりも小さくなった場合には、
失火と診断する。そして、運転者への警告及び、失火し
ていると判断した気筒への燃料の供給を中断する。

【００５８】正常に燃焼を起こしているときに、クラッ
チの急激な接続を行なった場合のパラメータＡの変化の
様子を図５に示す。ここでは、正常に燃焼を行なってい
るにもかかわらず、内燃機関にかかる負荷が急激に増大
したため、パラメータＡの値がしきい値１を越えてい
る。従って、このままでは失火と誤診断をしてしまう。

【００５９】そのため、本実施例においては、このよう
な誤診断を防ぐために、絶対値がしきい値１より大き
く、かつ、エンジンにかかる負荷のに比例した負のしき
い値２を設定し、燃焼状態パラメータＡがこのしきい値
２を越えた場合は、燃焼状態の診断を停止している。な
お、該しきい値２に基づいた判断が、上述の診断禁止手
段３００の機能に該当するものである。

【００６０】なお、しきい値２の設定をエンジンにかか
る負荷に比例したものとしているのは、負荷が高いほ
ど、失火時に燃焼状態パラメータＡに現われるピークが
大きいからである。つまり、失火した状態ではエンジン
出力がある一定の値（完全に失火した場合、理論的には
当該気筒については０になるが、実際には０にまで低下
するものではなく、また、バラツキもある）にまで低下
するため、出力低下以前の出力値が高いほどその回転変
動が大きくなることによるものである。

【００６１】なお、しきい値１についても、運転状況等
に応じて変更しているが、この点については後ほど別途
詳細に説明する。

【００６２】図５に示したクラッチミートによる燃焼状
態パラメータＡの変動に、しきい値２を付加したものを
図６に示す。

【００６３】この診断禁止領域の設定方法によって燃焼
状態診断を行なう場合のフローチャートを図７に示す。

【００６４】この処理は燃焼状態診断を行なう気筒毎に
行なわれる。例えば、４気筒４サイクルの内燃機関では
クランク角度１８０度ごとに、また、６気筒４サイクル
の内燃機関では１２０度ごとに、このルーチンが行なわ
れるものである。

【００６５】まず、該当する気筒の回転速度計測区間に
渡る時間Ｔを計測する（ステップ６０２）。また、その
燃焼状態パラメータＡの失火判定用のしきい値１及び、
誤診断防止用のしきい値２を決定する（ステップ６０
４）。そして、燃焼状態パラメータＡを計算し（ステッ
プ６０６）、しきい値２と比較する（ステップ６０
８）。燃焼状態パラメータＡがしきい値２よりも小さい
場合は、診断禁止フラグを立て（ステップ６１０）、こ
の時点から燃焼状態の診断を一定期間禁止する（ステッ
プ６１２）。

【００６６】なお、この禁止期間の設定は、診断禁止用
のカウンタを設けて、これに診断を禁止する範囲を設定
する。例えば４気筒４サイクルの内燃機関で、クランク
角度にして７２０度分に相当する期間診断を禁止したい
場合はカウンタ値として４を設定する。また、６気筒４
サイクルの内燃機関で、クランク角度にして１４４０度
分に相当する期間診断を禁止したい場合は１２を設定す
る。そして、燃焼状態診断ルーチンを行うたびに、診断
禁止用のカウンタの値を１ずつ減少させ、前記診断禁止
用のカウンタの値が０となった時に診断を許可するよう
にすればよい（後述するステップ６２２〜６２６を参
照）。なお、該禁止期間の設定は、クランク角度ではな
く、直接、時間により設定する構成としても構わないこ
とは言うまでもない。また、禁止期間の長さも、様々な
条件に基づいて変更される構成としてもよい。

【００６７】ステップ６０８において、パラメータＡが
しきい値２よりも小さくなかった場合には、診断禁止フ
ラグが立っていないこと、すなわち燃焼状態診断が許可
されていることを確認した後（ステップ６１４）、燃焼
状態パラメータＡとしきい値１とを比較する（ステップ
６１６）。その結果、燃焼状態パラメータＡがしきい値
１よりも小さい場合は失火等とみなし、失火気筒には燃
料を供給しないなどの処理を施す（ステップ６１８）。
逆に、しきい値１を越えていない場合には、正常燃焼と
判断する（ステップ６２０）。

【００６８】ステップ６１４において、診断禁止フラグ
が立っていた場合には、上述した診断禁止カウンタの値
を更新し（ステップ６２２）、該カウンタ値が０になっ
たか否かを判定する（ステップ６２４）。該カウンタ値
が０になっていた場合には、診断禁止フラグを下げて診
断禁止状態を解除する（ステップ６２６）。

【００６９】ステップ６１２，６１８，６２０，６２６
等の後は、再び、ステップ６０２に戻り、次の気筒に対
して同様の処理を繰り返す。

【００７０】燃焼状態パラメータＡに代わって、下記数
２に示す燃焼状態パラメータＢを採用して燃焼状態の診
断を行なうこともできる。これ以下においては、燃焼状
態パラメータＢを採用した場合のエンジン制御装置６の
処理を説明する。

【００７１】

【数２】Ｂ＝［Ｔ（ｃｙｌ）−Ｔ（ｃｙｌ−１）］／Ｔ
（ｃｙｌ−１）^３ ｃｙｌ：該当気筒 Ｔ（ｃｙｌ）：該当気筒の回転速度計測区間内にかかる
時間 Ｔ（ｃｙｌ−１）：前の気筒の回転速度計測区間内にか
かる時間 燃焼状態パラメータＢは、正常時にはほぼゼロの値とな
り、失火時にはその時に内燃機関にかかっていた負荷に
ほぼ比例するような絶対値を有する正の値となる。すな
わち、失火等の検出に使用するしきい値１を、内燃機関
にかかる負荷にほぼ比例する正の値に設定し、燃焼状態
パラメータＢがこのしきい値１を越えた場合、失火と診
断する。図８に、この一例を示した。

【００７２】正常に燃焼を起こしているときに、クラッ
チの急激な接続を行なった場合のパラメータＢの変化の
様子を図９に示す。ここでは、正常に燃焼を行なってい
るにもかかわらず、内燃機関にかかる負荷が急激に増大
したため、しきい値１を越えてしまっている。

【００７３】そのため、前述の場合と同様に、絶対値が
しきい値１より大きく、且つ、エンジンにかかる負荷に
比例した正のしきい値２を設定し、燃焼状態パラメータ
Ｂがこのしきい値２を越えた場合は、失火の診断を行な
わないようにする。該しきい値２の大きさを負荷に比例
させるのは燃焼状態パラメータＡの場合と同様の理由に
よるものである。図９に示したクラッチミートによる燃
焼状態パラメータＢの変動に、しきい値２を付加したも
のを図１０に示す。

【００７４】この診断禁止領域の設定方法によって燃焼
状態診断を行なう場合のフローチャートを図１１に示
す。

【００７５】図１１のフローチャートは、燃焼状態診断
を行なう気筒毎に行なわれる。例えば、４気筒４サイク
ルの内燃機関ではクランク角度１８０度ごと、また、６
気筒４サイクルの内燃機関では１２０度ごとに、このル
ーチンが行なわれるものである。

【００７６】まず、該当する気筒の回転速度計測区間に
渡る時間Ｔを計測する（ステップ７０２）。また、その
燃焼状態パラメータＢの失火判定用のしきい値１及び、
誤診断防止用のしきい値２を決定する（ステップ７０
４）。そして、燃焼状態パラメータＢを計算し（ステッ
プ７０６）、しきい値２と比較する（ステップ７０
８）。燃焼状態パラメータＢがしきい値２よりも大きい
場合は、診断禁止フラグを立て（ステップ７１０）、こ
の時点から燃焼状態診断を一定期間禁止する（ステップ
７１２）。

【００７７】なお、この禁止期間の設定は、診断禁止用
のカウンタを設けて、これに診断を禁止する範囲を設定
する。例えば４気筒４サイクルの内燃機関で、禁止期間
がクランク角度にして７２０度分に相当する場合は４を
設定する。また、６気筒４サイクルの内燃機関では、禁
止期間がクランク角度にして１４４０度分に相当する場
合は１２を設定する。そして、燃焼状態診断ルーチンを
行うたびに、診断禁止用のカウンタの値を１ずつ減少さ
せ、前記診断禁止用のカウンタの値が０となった時に診
断を許可するようにすればよい（後述するステップ７２
２〜７２６の説明を参照）。

【００７８】ステップ７０８において、パラメータＢが
しきい値２よりも小さかった場合には、診断禁止フラグ
が立っていないこと、すなわち燃焼状態診断が許可され
ていることを確認した後（ステップ７１４）、燃焼状態
パラメータＢとしきい値１とを比較する（ステップ７１
６）。その結果、燃焼状態パラメータＢがしきい値１よ
りも大きい場合は失火等とみなし、失火気筒には燃料を
供給しないなどの処理を施す（ステップ７１８）。逆
に、しきい値１よりも小さい場合には、正常燃焼と判断
する（ステップ７２０）。

【００７９】ステップ７１４において、診断禁止フラグ
が立っていた場合には、診断禁止カウンタの値を更新し
（ステップ７２２）、該カウンタ値が０になったか否か
を判定する（ステップ７２４）。該カウンタ値が０にな
っていた場合には、診断禁止フラグを下げて診断禁止状
態を解除する（ステップ７２６）。

【００８０】ステップ７１２，７１８，７２０，７２６
等の後は、再び、ステップ７０２に戻り、次の気筒に対
して同様の処理を繰り返す。

【００８１】上述したパラメータＡ，Ｂを使用する場合
には、”特別のピーク”の検出（すなわち、しきい値１
による判断）だけでなく、負荷の急変であるか否かの判
断（すなわち、しきい値２による判断）においても”該
パラメータＡ，Ｂの値をそのまま判断対象としていた。

【００８２】しかし、負荷の急変であるか否かの判断に
ついては、下記数３に示す回転速度変化量Ｃをパラメー
タとして使用することもできる。

【００８３】

【数３】C=N(cyl)-N(cyl-1) ｃｙｌ：該当気筒 Ｎ（ｃｙｌ）：該当気筒の回転速度 Ｎ（ｃｙｌ−１）：前の気筒の回転速度 該回転速度変化量Ｃは、正常時にはほとんど０である
が、失火時等に置いては、その時に加わっていた負荷の
大きさに比例し、回転速度に反比例した絶対値を有する
正の値をとる。

【００８４】この場合も、上述の場合と同様に燃焼異常
と負荷の急変とを判別するためのしきい値２を設定し、
回転速度変化量Ｃの値がしきい値２よりも小さくなった
場合は、一定期間失火検出を行なわない。なお、しきい
値２を負荷に応じて変更するのは上述した場合と同様で
ある。この一例を図１２に示す。

【００８５】パラメータＡと、パラメータＣとを併用し
て燃焼状態診断を行なう場合の処理を図１３を用いて説
明する。

【００８６】この処理は、燃焼状態診断を行なう気筒毎
に行なわれる。例えば、４気筒４サイクルの内燃機関で
はクランク角度１８０度ごと、また、６気筒４サイクル
の内燃機関では１２０度ごとに、このルーチンが行なわ
れる。

【００８７】まず、該当する気筒の回転速度計測区間に
渡る時間Ｔを計測する（ステップ８０２）。そして、数
３に従って、回転速度変化量Ｃを計算する（ステップ８
０４）。また、その回転速度変化量Ｃの診断用にしきい
値２を計算する（ステップ８０６）。

【００８８】回転速度変化量Ｃの値をしきい値２と比較
する（ステップ８０８）。しきい値２よりも小さい場合
には、診断禁止フラグを立て（ステップ８１０）、この
時点から燃焼状態診断を一定期間禁止する（ステップ８
１２）。この禁止期間の設定方法は、上述の例と同様に
行えば良い。

【００８９】ステップ８０８において、パラメータＡが
しきい値２よりも大きかった場合には、診断禁止フラグ
が立っていないこと、すなわち燃焼状態診断が許可され
ていることを確認した後（ステップ８１４）、パラメー
タＡと、しきい値１を計算する（ステップ８１６，８１
８）。そして、該パラメータＡとしきい値１とを比較す
る（ステップ８２０）。その結果、燃焼状態パラメータ
Ａがしきい値１よりも小さければ失火等とみなし、失火
気筒には燃料を供給しないなどの処理を施す（ステップ
８２２）。逆に、しきい値１よりも大きければ、正常燃
焼と判断する（ステップ８２４）。

【００９０】ステップ８１４において、診断禁止フラグ
が立っていた場合には、診断禁止カウンタの値を更新し
（ステップ８２６）、該カウンタ値が０になったか否か
を判定する（ステップ８２８）。該カウンタ値が０にな
っていた場合には、診断禁止フラグを下げて診断禁止状
態を解除する（ステップ８３０）。

【００９１】ステップ８１２，８２２，８２４，８３０
等の後は、再び、ステップ８０２に戻り、他の気筒に対
して同様の処理を繰り返す。

【００９２】以上述べた例では、燃焼状態診断を禁止す
る期間を一定としているが、該期間の長さは、負荷や、
内燃機関の回転数、もしくは、燃焼状態パラメータの値
等によって可変長にしても良い。また、燃焼状態パラメ
ータ、もしくは、回転速度変化量がしきい値２を超えた
時だけのみ診断を行なわず、次の気筒からは燃焼状態診
断を行うようにしてもよい。

【００９３】なお、しきい値１、しきい値２の具体的な
値は、使用するパラメータの種類により異なることはい
うまでもない。

【００９４】しきい値１の変更について説明する。

【００９５】上述したとおり、エンジンに加わっていた
負荷が大きいほど、高いほど燃焼状態パラメータＡ，Ｂ
等の失火等に由来する変動（しきい値１を越えているか
否かに関係なく）は大きいものとなる。これに対して、
負荷の変動に由来する該パラメータ値の変動（該変動
が、上述したノイズ成分の一部を構成する。このうち、
しきい値１を越えるほどおおきなものについては上述し
た”特別のピーク”として取り扱われる。）は、負荷の
変動幅が一定であれば、その時の負荷の大きさ（負荷の
大きさとは、図１４に示す変動する負荷の平均値として
定義づけられるものである）に関わらず一定である。従
って、負荷の小さい状態においては、失火によるピーク
が小さくなることに起因して、Ｓ／Ｎ比が低下すること
になる。そのため、負荷の大きさに応じて特別のピーク
の抽出条件、つまり、しきい値１を変更する。具体的に
は、負荷が大きくなるにつれて、（ある一定の範囲内
で）しきい値１を大きくすることにより、ノイズを誤っ
て”特別のピーク”として抽出する誤診断の可能性を少
なくすることができる。なお、この負荷に応じてしきい
値を変更する際にはギア比なども考慮してもよい。この
ような負荷に応じたピークの大きさの変化の様子を、図
１５に示した。

【００９６】以上述べたとおり、しきい値１およびしき
い値２を、例えば、負荷や、回転速度など内燃機関の運
転状態を示すパラメータに応じて変更することにより、
失火などの燃焼異常検出の誤診断を防ぐことができる。
これら、しきい値１，しきい値２の具体的な値は、実際
のエンジンや車体により異なるため、予め運転状態を様
々に変更した実験により求めておく。そして、そのデー
タを内燃機関の運転状態を示すパラメータの関数または
マップ値として対応させ、メモリに記憶させておけばよ
い。このようにしておけば、各々の運転条件で即座に検
索または計算できる。

【００９７】なお、しきい値１、しきい値２を上述の通
り変更するのは、負荷が大きい状態ほど上記実施例で採
用している燃焼状態パラメータＡ等の変動が、大きくな
るからであり、これとは異なる挙動、例えば負荷が大き
いほど変動が小さくなるようなパラメータを使用した場
合には、しきい値１の変更方法は当然ことなる。

【００９８】上記実施例においては、単に燃焼状態パラ
メータＡ等の大きさのみに基づいて診断処理を行ってい
るが、これ以外にも、例えば、しきい値を越えている時
間や周期、波形等を用いてより詳細に分析すればより正
確な診断が可能となる。

【００９９】診断を禁止するか否かの判断、言い替えれ
ば、燃焼異常と負荷の急変との区別を、燃焼状態パラメ
ータそのものの大きさにもとづいて行うのではなく、実
施例の説明の冒頭において述べたとおり、別途、負荷急
変の要因を監視し、負荷の急変が生じる場合には、燃焼
状態の診断を停止する構成とすることもできる。以下に
おいてこのような例を説明する。

【０１００】悪路を走行する場合のように車体振動等に
よる負荷の変動幅が大きくなると、ノイズが大きくなっ
てくることに起因してＳ／Ｎ比が低下する（図１５参
照）。そのため、車体の振動が激しくなると”特別のピ
ーク”の抽出処理を停止し、診断を禁止する。例えば、
加速度センサにより車体の振動等を検出し、振動が激し
い場合、すなわち負荷の変動が大きい場合には上記抽出
処理を停止する。この場合、車体の振動と負荷の変動と
はほぼ対応した変化が見られるため、加速度センサの検
出値を直接監視することにより該判定を行うことができ
る。該加速度センサの検出値が、予め設定された値
（注：該値は、上記しきい値２に相当する役割を果たす
ものである。）以上になった場合には、燃焼状態の診断
を停止させる。なお、この場合においても負荷の大きい
状態ほど、該値を大きくすることは上述のしきい値１、
しきい値２の場合と同様である。従って、例えば、傾斜
の急な悪路において、坂道の上りと下りとを比較した場
合、同じ悪路であっても、上りの方が診断停止状態には
なりにくい。

【０１０１】なお、振動の原因の種類に応じて、加速度
センサにより計測する方向が異なる。例えば、悪路走行
に起因する振動を検出する場合には、加速度センサは上
下方向の振動を主に検出することが好ましい。この場
合、加速度センサは、サスペンションのバネにより振動
が減衰されない位置、つまり、その質量がバネにより支
えられていない部分に設置すれば検出感度が良い。但
し、これに限定されるものではなくその質量がバネによ
り支えられている部分であっても十分該振動を検出する
ことができる。また、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｌ
ａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）作動時の振動を検出するために
は、前後方向の振動を主に検出することが好ましい。な
お、この場合には、加速減速による影響を排除するた
め、ハイパスフィルタなどで所定の低周波成分を除去す
れば、ＡＢＳに起因する振動のみをより正確に検出可能
である。また、加速度センサは、たわみなどの生じにく
い車体の剛性の高い部分に取り付けることが好ましい。
しかし、剛性がある程度小さい部分にあえて設置し、車
体そのものをローパスフィルタとして機能させることも
可能である。

【０１０２】この他の例としては、例えば、ブレーキの
使用による急減速による負荷の急変に対しては、図１６
に示すようにブレーキペダル７０の動きをセンサ７２に
より監視することにより、あるいはブレーキの油圧を監
視することにより、迅速に対応することができる。この
場合、単にブレーキが操作されたか否かだけではなく、
その作動量や変化率などをも考慮すればより正確に診断
を中止すべきか否かが判定できる。急加速についてもア
クセルペダルの動きなどを監視することにより同様に対
処できる。さらには、図には示していないが、クラッチ
の断続（特にオートマチック車におけるロックアップ
時）、エアコンプレッサーの作動、オルタネータの作動
に起因する負荷急変についても、これらの動作状態を別
途監視することにより対応することができる。さらに、
ここには明記しなかった様々な要因に対しても適用可能
である。

【０１０３】これによれば、失火時と負荷急変時との燃
焼状態パラメータＡ等の変化の大きさに違いがない場合
でも、誤診断を防止することができる。また、これらを
用いた場合にはより的確に診断の停止処理等を行うこと
ができる。なお、この場合でも”特別のピ−ク”の抽出
処理そのものは、上述した実施例と同様に燃焼状態パラ
メ−タＡなどを用いて行う。

【０１０４】上記説明した幾つかの例はいずれか一つの
みを選択しなければならないものではなく、必要に応じ
て、重複して設けても良い。この場合、各要因毎に的確
な判断ができるためより正確な診断が可能となる。ま
た、診断を禁止するか否かの判定は、各要因毎に別個独
立して行うのではなく、各要因を総合した結果に基づい
て行っても良い。これは、例えば、各要因を監視するセ
ンサの出力値を、ある統一的なパラメータ値に変換し、
これらの合計値を判断対象とすることにより容易に実現
可能である。これにより、個々の要因に起因する個々の
負荷変動は小さくても、それらが同時に生じることによ
り全体としては大きな負荷変動が生じるような場合にも
対応することができる。但し、個々の要因毎に別個に判
断しても良く、この場合には、各要因の検出センサの検
出値を直接の判断対象とするため、より高い応答性が得
られる。

【０１０５】上記各実施例においては、失火等の燃焼異
常を確実に検出できるため、未燃焼ガスの排出や排気系
の温度上昇を最小限に抑制する制御が可能となる。ま
た、新たな部品の追加も少なく、かつ、製造上の困難も
ないためコスト上昇も少ない。

【０１０６】

【発明の効果】本発明の燃焼状態監視装置によれば、負
荷変動に起因する回転変動を燃焼異常と誤診断を減らす
ことができる。したがって、失火による未燃焼ガスの排
出や排気系の温度上昇を最小限に抑制することができ
る。また、コストの上昇も小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本概念を説明するブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の主な構成を示す説明図であ
る。

【図３】センサの検出信号を示すのタイミングチャート
図である。

【図４】燃焼状態検出パラメータＡによる失火検出の原
理を示すグラフである。

【図５】クラッチミート時の燃焼状態パラメータＡの挙
動を示すグラフである。

【図６】燃焼状態パラメータＡの診断禁止領域を示すグ
ラフである。

【図７】燃焼状態パラメータＡに基づく燃焼状態診断処
理を示すフローチャートである。

【図８】燃焼状態パラメータＢによる失火検出の原理を
示すグラフである。

【図９】クラッチミート時の燃焼状態パラメータＢの挙
動を示すグラフである。

【図１０】燃焼状態パラメータＢの診断禁止領域を示す
グラフである。

【図１１】燃焼状態パラメータＢに基づく燃焼状態診断
処理を示すフローチャートである。

【図１２】回転速度変化量Ｃに基づいく診断禁止の可否
判断の原理を示すグラフである。

【図１３】燃焼状態パラメータＡおよび回転速度変化量
Ｃを併用した燃焼状態診断処理を示すフローチャートで
ある。

【図１４】負荷の大きさおよび負荷の変動幅の説明図で
ある。

【図１５】負荷の大きさおよび負荷の変動幅による、パ
ラメータの変化の違いを示すグラフである。

【図１６】本発明の他の例を示す構成図である。

【符号の説明】

１…インジェクタ、 ２…レファレンスセンサ、 ３…
ポジションセンサ、４…フェイズセンサ、 ５…点火プ
ラグ、 ６…エンジン制御装置、 ７…吸気管、 ８…
排気管、 ９…失火警告装置、 １０…クランクシャフ
ト、 ５０…シリンダ、 ５５…ピストン、 ５７…カ
ム軸、 ７０：ブレーキペダル、 ７１：ブレーキ、
７２：センサ、 ７４：加速度センサ、 １００：回転
状態検出手段、 ２００：燃焼状態判定手段、 ３０
０：診断禁止手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 俊夫 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 高久 豊 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の回転状況に関する情報を検出す
   る回転状態検出手段と、 上記回転情報検出手段の検出結果に基づいて燃焼状態を
   診断する燃焼状態診断手段と、 負荷の変動と対応関係を有するなんらかの状態変化と、
   負荷の変動につながるなんらかの状態変化と、のうち少
   なくとも一つを検出する負荷変動検出手段と、 上記負荷変動検出手段の検出結果に基づいて上記燃焼状
   態診断手段による診断を停止させる診断禁止手段と、 を有することを特徴とする内燃機関の燃焼状態診断装
   置。
2. 【請求項２】上記回転状態検出手段によって検出された
   上記情報に基づき、内燃機関の燃焼に対応する燃焼状態
   パラメータを求めるパラメ−タ算出手段を有し、 上記燃焼状態診断手段は、予め設定された値（以下「し
   きい値１」という）を有し、該しきい値１と該燃焼状態
   パラメ−タの値とを比較し、その比較結果に基づいて燃
   焼状態を診断することを特徴とする請求項１記載の内燃
   機関の燃焼状態診断装置。
3. 【請求項３】上記燃焼状態診断手段は、しきい値１の値
   を変更する機能を有することを特徴とする請求項２記載
   の内燃機関の燃焼状態診断装置。
4. 【請求項４】上記診断禁止手段は、予め設定された値
   （以下「しきい値２」という）を有し、該しきい値２と
   上記負荷変動検出手段の検出結果とを比較し、その比較
   結果に基づいて上記燃焼状態診断手段の動作を停止させ
   ること、 を特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼状態診断装
   置。
5. 【請求項５】上記診断禁止手段は、上記負荷変動検出手
   段の検出結果に応じて、上記しきい値２の大きさを変更
   すること、 を特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃焼状態診断装
   置。
6. 【請求項６】上記負荷変動検出手段は、内燃機関の回転
   速度に関する情報を検知するものであることを特徴とす
   る請求項１記載の内燃機関の燃焼状態診断装置。
7. 【請求項７】エンジンと、 エンジンの回転状況に関する情報を検出する回転状態検
   出手段と、 上記回転情報検出手段の検出結果に基づいて燃焼状態を
   診断する燃焼状態診断手段と、 負荷の変動と対応関係を有するなんらかの状態変化と、
   負荷の変動につながるなんらかの状態変化と、のうち少
   なくとも一つを検出する負荷変動検出手段と、 上記負荷変動検出手段の検出結果に基づいて上記燃焼状
   態診断手段による診断を停止させる診断禁止手段と、 上記燃焼状態診断手段により燃焼異常と診断された場
   合、予め決められているエンジン制御を実行するエンジ
   ン制御手段と、 を有することを特徴とするエンジンシステム。
8. 【請求項８】エンジンと、上記エンジンの発生する駆動
   力を地面に伝えるための車輪と、該エンジンと車輪との
   間の駆動力の伝達の断続するクラッチと、車輪の動きを
   制動するブレ−キと、車体と、を有する自動車におい
   て、 エンジンの回転状況に関する情報を検出する回転状態検
   出手段と、 上記回転情報検出手段の検出結果に基づいて燃焼状態を
   診断する燃焼状態診断手段と、 １または２以上のある特定の要因に起因した、負荷の変
   動と対応関係を有するなんらかの状態変化と、負荷の変
   動につながる状態変化とのうち少なくとも一つを検出す
   る運転状態検出手段と、 上記運転状態検出手段の検出結果に基づいて上記燃焼状
   態診断手段による診断を停止させる診断禁止手段と、 上記燃焼状態診断手段により燃焼異常と診断された場
   合、予め決められているエンジン制御を実行するエンジ
   ン制御手段と、 を有することを特徴とする自動車。
9. 【請求項９】上記ある特定の要因とは、上記車体の振動
   であることを特徴とする請求項８記載の自動車。
10. 【請求項１０】上記運転状態検出手段は加速度センサを
    含んで構成されることを特徴とする請求項８記載の自動
    車。
11. 【請求項１１】上記運転状態検出手段は、ブレ−キの作
    動および／またはブレ−キの作動量を検知するセンサを
    含んで構成されることを特徴とする請求項１０記載の自
    動車。
12. 【請求項１２】上記センサはブレ−キペダルの動きを検
    出するものであることを特徴とする請求項１１記載の自
    動車。
13. 【請求項１３】上記ブレ−キは、油圧を用いたものであ
    って、 上記センサは上記ブレ−キの油圧の変動を検出するもの
    であることを特徴とする請求項１２記載の自動車。
14. 【請求項１４】上記運転状態検出手段は、上記クラッチ
    の断続状態を検出するセンサを含んで構成されることを
    特徴とする請求項８記載の自動車。