JPH05340294A

JPH05340294A - クランク軸回転変動による失火検出方法

Info

Publication number: JPH05340294A
Application number: JP4149432A
Authority: JP
Inventors: Takuya Matsumoto; 卓也松本; Toru Hashimoto; 徹橋本; Mitsuhiro Miyake; 光浩三宅; Yasuhisa Yoshida; 泰久吉田; Mitsuhiko Yanagisawa; 満彦柳澤; Hiroyuki Nakajima; 浩之仲嶌
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 1993-12-21
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JP2795062B2

Abstract

(57)【要約】【目的】失火状態が一旦発生した後にクランク軸回転
変化率が振動的に増減することに起因する失火検出上の
検出誤差を除去して、失火発生の有無を正確に検出で
き、しかも、このための特別なハードウェアを要しない
失火検出方法を提供すること。【構成】今回角加速度と前回角加速度との差Ｄωn−
Ｄωn-1が第１閾値ｋ1以下であるか（Ｓ５）、前々回角
加速度と前回角加速度との差Ｄωn-2−Ｄω-1が第２閾
値ｋ2以下であるとき（Ｓ６）、前回の算出角加速度Ｄ
ωn-1を値「０」で置換して算出値Ｄωn-1にフィルタを
かけて失火状態発生後の角加速度振動の影響を除去する
（Ｓ７）。次に、角加速度Ｄωn-1と判別基準値ｋ3との
大小関係を判別して失火発生の有無を判別する（Ｓ
８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランク軸回転変動に
よる失火検出方法に関し、特に、失火状態が一旦発生し
た後にクランク軸回転変化率が振動的に増減することに
起因する失火検出上の検出誤差を除去して、失火発生の
有無を正確に検出できる失火検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の運転中に、燃料噴射装置の故
障等によって気筒内での燃焼が正常に行われない失火状
態が発生すると、内燃機関の排ガス特性等が悪化する。
そこで、従来は、例えば特開平２ー３０９５４号に開示
のように、エンジンの各気筒毎に対応した所定クランク
角毎の周期より回転数相当の情報を演算し、この情報の
変化量又は変化率によりエンジンの失火状態を検出し、
失火が確認された気筒への燃料供給を停止している。こ
の種の失火検出方法は、気筒内で失火が発生したときに
内燃機関のトルク出力の低下に起因してクランク軸の回
転速度（角速度）が低下することに着目したもので、ク
ランク軸の回転速度変化率（角加速度）を繰り返し検出
している間に回転速度変化率が判別基準値を下回って負
になったときに失火発生を判別している。

【０００３】又、特開平２ー４９９５５号の記載によれ
ば、内燃機関での燃焼行程に合わせて点火間隔毎に算出
される、内燃機関の回転角速度と基準角速度（判別基準
値）としての１点火前の回転角速度との偏差、すなわち
回転変動に基づいて失火検出を行うと、偶発的な失火が
生じ或は数回転に１回程度の割合で失火が生じる場合
に、失火を正確に検出できないことがある。そこで、特
開平２ー４９９５５号では、基準角速度すなわち判別基
準値を必要に応じて更新するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関に失火状態が一旦発生すると、内燃機関とこれに連結
された駆動系との共振などに起因して、失火状態発生後
しばらくの間、クランク軸回転速度変化率が振動的に増
減することがある。この場合、実際には失火状態が発生
していなくともクランク軸回転速度変化率が失火検出上
の判別基準値を下回って、誤って失火状態であるとの検
出が行われることがある。

【０００５】そこで、本発明は、失火状態が一旦発生し
た後にクランク軸回転変化率が振動的に増減することに
起因する失火検出上の検出誤差を除去して、失火発生の
有無を正確に検出でき、しかも、このための特別なハー
ドウェアを要しない失火検出方法を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、内燃機関の夫々の気筒に対応するクランク軸回転速
度変化率を周期的に算出し、失火検出対象の気筒に対応
する算出周期でのクランク軸回転速度変化率が判別基準
値を下回ったときに該気筒での失火発生を検出するクラ
ンク軸回転変動による失火検出方法において、本発明
は、失火検出対象の気筒に対応する算出周期の直後の算
出周期でのクランク軸回転速度変化率が、前記対応する
算出周期でのクランク軸回転速度変化率と第１閾値との
和を上回るという第１条件が成立しないとき、又は、前
記対応する算出周期の直前の算出周期でのクランク軸回
転速度変化率が、前記対応する算出周期でのクランク軸
回転速度変化率と第２閾値との和を上回るという第２条
件が成立しないときに、好ましくは、失火検出対象の気
筒に対応する算出周期でのクランク軸回転速度変化率を
零の値で置換することによって、検出対象気筒に対応す
る周期での算出変化率にフィルタをかけることを特徴と
する。

【０００７】

【作用】内燃機関の運転中、例えば、各気筒に対応する
クランク軸回転角度領域に対する突入から離脱までの時
間間隔を、クランク角センサによって検出し、この検出
時間間隔に基づいてクランク軸回転速度変化率を算出す
る。斯かる変化率算出を繰り返しつつ、今回変化率が前
回変化率と第１閾値との和を上回るという第１条件が成
立しないとき、又は、前々回算出周期での変化率が前回
変化率と第２閾値との和を上回るという第２条件が成立
しないときは、失火状態発生後のクランク軸回転速度変
化率の振動が前回周期での変化率に影響を及ぼしている
と判別し、前回周期での算出変化率にフィルタをかけ
る。例えば、算出変化率を値零にすることにより、フィ
ルタをかける。この結果、変化率の振動の影響が除去さ
れ、誤って失火発生を検出することが防止される。

【０００８】一方、第１及び第２条件の双方が成立し、
従って、前回周期においてクランク軸回転速度変化率が
急変したと判別すると、変化率の変化が失火状態発生後
の変化率振動の影響によるものではないと判断して、前
回算出周期での算出変化率にフィルタをかけることな
く、当該算出変化率自体を用いて失火検出を行う。この
結果、算出変化率が失火検出上の判別基準値を下回った
とき、失火発生を検出する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例のクランク軸回転変
動による失火検出方法を説明する。本実施例の失火検出
方法を実施するための装置は、例えば、内燃機関として
の６気筒エンジン（図示略）に搭載されるもので、図１
に示すように、コントローラ１０，クランク角センサ２
０および気筒判別センサ３０を主要要素として備えてい
る。

【００１０】図２を参照すると、クランク角センサ２０
は、エンジンのクランク軸（図示略）に同期して回転す
るカムシャフト１に一体回転自在に装着された回転部材
２１とこの回転部材２１に臨んで配された検出部２２と
を有し、回転部材２１の周縁にはカムシャフト半径方向
に突出する第１，第２及び第３のベーン２１ａ，２１ｂ
及び２１ｃが形成され、検出部２２によってベーン２１
ａ，２１ｂ又は２１ｃの通過を光学的に或は電磁気的に
検出したときにパルス出力を発生するようになってい
る。第１ないし第３のベーン２１ａ，２１ｂ及び２１ｃ
は、各々が一定角度のクランク軸回転角度に対応する周
方向長さを有し、互いに所定角度間隔をおいて周方向に
離間して配され、従って、相隣るベーンの対応する端同
士間の角度間隔は１２０度になっている。但し、実際に
は、クランク角センサ２０の構成上の誤差、特にベーン
２１ａ，２１ｂ及び２１ｃの製造および取付け誤差に起
因して、相隣るベーンの端間の角度間隔は正確には１２
０度であるとは限らず、一般には、約１度以下の角度間
隔誤差がある。

【００１１】気筒判別センサ３０は、カムシャフト１に
これと一体回転自在に装着され、クランク軸が２回転し
てカムシャフト１が１回転する間に、カムシャフト１が
一つの気筒に対応する特定の回転位置をとる毎にパルス
出力を発生するようになっている。コントローラ１０
は、失火検出装置の主要要素として機能すると共に通常
の各種エンジン制御を実行するもので、各種制御プログ
ラムを実行するためのプロセッサ１１と、制御プログラ
ムを格納したリードオンリメモリ１２と、データの一時
記憶等のためのランダムアクセスメモリ１３とを有して
いる。プロセッサ１１は、入力回路１４を介して、クラ
ンク角センサ２０，気筒判別センサ３０，イグニッショ
ンスイッチ４０，吸気量センサ，吸気温センサ，水温セ
ンサ等の各種センサ及びスイッチ（一部図示略）に接続
されると共に、出力回路１５を介して、燃料噴射弁５０
を含む各種アクチュエータ，警告ランプ６０等を駆動す
るための各種駆動回路（要素５０，６０に対応するもの
のみを参照符号５１，６１で示す）に接続されている。

【００１２】点火動作が気筒番号順に行われる６気筒エ
ンジンに搭載される本実施例の装置は、例えば、第３ベ
ーン２１ｃの端（前端２１ｃ’又は後端）が検出部２２
を通過したときに、第１気筒グループをなす第１気筒及
び第４気筒のいずれか一方（好ましくは、当該一方の気
筒での主に膨張行程）に対応する第１クランク軸回転角
度領域にクランク軸が突入すると共に、第１ベーン２１
ａの端が検出部２２を通過したときにクランク軸が第１
回転角度領域から離脱するようになっている。同様に、
第１ベーン２１ａの端の通過時に、第２気筒グループを
構成する第２及び第５気筒のいずれか一方に対応する第
２クランク軸回転角度領域に突入しかつ第２ベーン２１
ｂの端の通過時に同領域から離脱し、更に、第２ベーン
２１ｂの端の通過時に第３気筒グループをなす第３及び
第６気筒の一方に対応する第３クランク軸回転角度領域
への突入が行われると共に第３ベーン２１ｃの端の通過
時に同領域からの離脱が行われるようになっている。な
お、第１気筒と第４気筒との識別，第２気筒と第５気筒
との識別および第３気筒と第６気筒との識別は、気筒判
別センサ３０の出力に基づいて行われる。

【００１３】以下、上記構成の失火検出装置の作動を説
明する。エンジン運転中、プロセッサ１１は、クランク
角センサ２０からのパルス出力と気筒判別センサ３０か
らのパルス出力とを逐次入力しつつ、図３に示す失火検
出処理を周期的に繰り返し実行する。プロセッサ１１
は、クランク角センサ２０のパルス出力を入力する毎に
失火検出処理サイクルを開始する。各検出サイクルにお
いて、プロセッサ１１は、上記クランク角センサパルス
出力が、気筒判別センサ３０のパルス出力の入力時点以
降に順次入力したクランク角センサパルス出力のうちの
何番目のものであるのかを先ず判別する。これにより、
入力したクランク角センサパルス出力に対応する気筒が
何番目の気筒であるのかが識別される（ステップＳ
１）。好ましくは、主に膨張行程（出力行程）を現時点
で実行中の気筒が識別気筒として識別される。

【００１４】なお、プロセッサ１１は、クランク角セン
サ２０のパルス出力の入力に応じて、識別気筒グループ
ｍ（ｍは１，２又は３）に対応するクランク軸回転角度
領域への突入を判別すると、周期計測用タイマ（図示
略）をリスタートさせる。識別気筒グループｍは、ステ
ップＳ１で識別した気筒を含む。クランク角センサ２０
から次のパルス出力を入力すると、プロセッサ１１は、
識別気筒グループｍに対応するクランク軸回転角度領域
からの離脱を判別し、周期計測用タイマの計時動作を停
止させて計時結果を読み取る（ステップＳ２）。この計
時結果は、識別気筒グループｍに対応するクランク軸回
転角度領域への突入時点から当該領域からの離脱時点ま
での時間間隔Ｔm(n)、すなわち、識別気筒グループに対
応する２つの所定クランク角によって定まる周期Ｔm(n)
を表している。ここで、周期Ｔm(n)での添え字ｎは、当
該周期が識別気筒におけるｎ回目（今回）の点火動作に
対応することを表す。又、周期Ｔm(n)は、６気筒エンジ
ンでは識別気筒グループの１２０度クランク角間周期に
なり、より一般的には、Ｎ気筒エンジンでの（７２０／
Ｎ）度クランク角間周期になる。

【００１５】そして、プロセッサ１１は、ベーン製造及
び取付上のベーン角度間隔のばらつきによる周期測定誤
差を除去すべく、識別気筒グループｍに関連する補正係
数ＫLm(n)を、式ＫLm(n)＝ａ・ＫLm(n-1)＋（１−ａ）
・ＫLmに従って算出する（ステップＳ３）。ここで、記
号ａは、メモリ１２に予め格納しておいたフィルタ定数
で、０以上でかつ１以下の値をとる。記号ＫLm(n-1)
は、先の検出サイクルで算出されメモリ１３に格納して
おいた識別気筒グループｍに関連する補正係数を表し、
ＫLmは、式ＫLm＝Ｔm(n)÷（Ｔ(n)／３）に従って算出
される値を表す。ここで、記号Ｔm(n)は、上述したよう
に、識別気筒グループｍの今回検出した１２０度クラン
ク角間周期を表す。又、記号Ｔ(n)は、先の２つの検出
サイクル及び今回の検出サイクルで相次いで計測した第
１ないし第３気筒グループの１２０度クランク角間周期
の和すなわち３６０度クランク角間周期（Ｔ(n)＝Ｔ1
(n)＋Ｔ2(n)＋Ｔ3(n)）を表す。エンジン回転数が一定
であれば、この３６０度クランク角間周期を値３で除し
た値Ｔ(n)／３は、ベーン角度間隔に誤差がない場合で
の正確な１２０度クランク角間周期に等しい。従って、
算出値ＫLmは、正確な１２０度クランク角間周期と識別
気筒グループｍの１２０度クランク角間周期との比を示
す。

【００１６】更に、プロセッサ１１は、今回の検出サイ
クルのステップＳ２で計測した１２０度クランク間周期
Ｔn（＝Ｔm(n)）から当該周期におけるクランク軸の平
均角速度ωn（＝１２０度／Ｔn）を算出すると共に、先
の検出サイクルで計測及び算出してメモリ１３に格納し
ておいた周期Ｔn-1及び平均角速度ωn-1を読み出す。次
に、プロセッサ１１は、計測値Ｔn，Ｔn-1及び算出値ω
n，ωn-1とステップ３で算出した補正係数ＫLm(n)とを
用いて、今回の検出サイクルの１２０度クランク間周期
におけるクランク軸の平均角加速度Ｄωを、式Ｄω＝Ｋ
Lm(n)・（ωn−ωn-1）÷｛（１／２）・（Ｔn＋Ｔn-
1）｝に従って算出する（ステップＳ４）。ここで、記
号Ｄは微分演算子記号で、ｄ／ｄｔを表す。この様にし
て、補正係数ＫLm(n)を用いて補正した計測周期に基づ
いてクランク軸角加速度が求められることになる。

【００１７】次いで、プロセッサ１１は、下記の２つの
条件が成立しているか否かを順次判別する（ステップＳ
５及びＳ６）。（１）今回算出周期でのクランク軸平均角加速度Ｄωn
が、前回周期の角加速度Ｄωn-1と第１閾値ｋ1との和よ
りも大きい。より一般的に云えば、失火検出対象の気筒
に対応する算出周期の直後の算出周期でのクランク軸回
転速度変化率Ｄωnが、前記対応する算出周期の変化率
Ｄωn-1と第１閾値ｋ1との和よりも大きい。

【００１８】（２）前々回算出周期の角加速度Ｄωn-2
が、前回角加速度Ｄωn-1と第２閾値ｋ2との和よりも大
きい。より一般的に云えば、前記対応する算出周期の直
前の算出周期でのクランク軸回転速度変化率Ｄωn-2
が、前記対応する算出周期の変化率Ｄωn-1と第２閾値
ｋ2との和よりも大きい。プロセッサ１１は、今回角加
速度Ｄωnから前回角加速度Ｄωn-1を減じて得た値Ｄω
n−Ｄωn-1が第１閾値ｋ1以下で、上記第１条件が成立
しないとステップＳ５で判別したとき、又は、前々回角
加速度Ｄωn-2から前回角加速度Ｄω-1を減じて得た値
Ｄωn-2−Ｄωn-1が第２閾値ｋ2以下で、上記第２条件
が成立しないとステップＳ６で判別したときは、失火状
態発生後のクランク軸角加速度の振動（図４参照）が前
回周期での角加速度に影響を及ぼしていると判断して、
前回周期での算出角加速度Ｄωn-1を値「０」で置換す
る（ステップＳ７）。これにより、前回周期での算出角
加速度Ｄωn-1にフィルタがかかり、上記角加速度の振
動の影響が除去され（図５参照）、誤って失火発生を検
出することが防止される。図５中、点火回数５，１３及
び２１回目での角加速度低下は、失火発生に起因して生
じたものである。

【００１９】一方、第１及び第２条件の双方が成立し、
従って、前回周期においてクランク軸平均角加速度Ｄω
n-1が急変したと判別すると、角加速度の変化が失火状
態発生後の角加速度振動の影響によるものではないと判
断して、前回算出周期での算出角加速度Ｄωn-1にはフ
ィルタをかけない。次に、プロセッサ１１は、上記第１
及び第２条件の双方が成立するときはステップＳ４で算
出された値をとる一方、第１又は第２条件が成立しない
ときはステップＳ７で値「０」にされた前回平均角加速
度Ｄωn-1とメモリ１２に予め格納された失火判定のた
めの判別基準値ｋ3との大小関係を判別する（ステップ
Ｓ８）。なお、判別基準値ｋ3は負の値に設定されてい
る。角速度Ｄωn-1が判別基準値ｋ3よりも小さいと判別
すると、プロセッサ１１は、ランプ駆動回路６１に例え
ばＨレベルの駆動信号を送出して警告ランプ６０を点灯
させ、これにより、識別気筒よりも一つ前の失火検出対
象の気筒に失火が生じたことを警告し（ステップＳ
９）、更に、ステップＳ１で判別した識別気筒よりも一
つ前の気筒に失火が生じたことをメモリ１３内に記憶さ
せる（ステップＳ１０）。一方、クランク軸の平均角加
速度Ｄωn-1が判別基準値ｋ3以上であるとステップＳ８
で判別すると、プロセッサ１１は例えばＬレベルの駆動
信号を送出して警告ランプ６０を消灯させて失火検出対
象気筒に失火が生じていないことを告知する（ステップ
Ｓ１１）。

【００２０】ステップ１０での失火気筒記憶又はステッ
プＳ１１での警告ランプ消灯を終えると、プロセッサ１
１は、クランク角センサ２０からの次のパルス出力の入
力に待機し、パルス出力を入力すると、図３の処理を再
開する。上記第１ないし第３実施例では本発明を６気筒
エンジンに適用した場合について説明したが、本発明は
４気筒エンジンなどの種々のエンジンに適用可能であ
る。又、上記実施例では、失火検出処理（図３）にお
いて、ベーン角度間隔のばらつきによる周期測定誤差を
除去すべく補正係数を演算しかつこれを用いてクランク
軸角加速度Ｄωを算出したが、補正係数演算及び補正係
数に基づく角加速度算出は必須ではない。

【００２１】

【発明の効果】上述のように、内燃機関の夫々の気筒に
対応するクランク軸回転速度変化率を周期的に算出し、
失火検出対象の気筒に対応する算出周期でのクランク軸
回転速度変化率が判別基準値を下回ったときに該気筒で
の失火発生を検出するクランク軸回転変動による失火検
出方法において、本発明は、失火検出対象の気筒に対応
する算出周期の直後の算出周期でのクランク軸回転速度
変化率が、前記対応する算出周期でのクランク軸回転速
度変化率と第１閾値との和を上回るという第１条件が成
立しないとき、又は、前記対応する算出周期の直前の算
出周期でのクランク軸回転速度変化率が、前記対応する
算出周期でのクランク軸回転速度変化率と第２閾値との
和を上回るという第２条件が成立しないときに、好まし
くは、失火検出対象の気筒に対応する算出周期でのクラ
ンク軸回転速度変化率を零の値で置換することによっ
て、検出対象気筒に対応する周期での算出変化率にフィ
ルタをかけるようにしたので、失火状態が一旦発生した
後にクランク軸回転変化率が振動的に増減することに起
因する失火検出上の検出誤差を除去して、失火発生の有
無を正確に検出でき、しかも、このための特別なハード
ウェアを要しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による失火検出方法を実施す
るための装置を示す概略ブロック図である。

【図２】図１に示す装置のクランク角センサを示す斜視
図である。

【図３】図１のコントローラによって実行される失火検
出処理を示すフローチャートである。

【図４】失火状態発生に伴うクランク軸平均角加速度の
振動的な増減変化を例示するグラフである。

【図５】図４に示す振動を除去すべく図３の失火検出処
理でクランク軸平均角加速度についてのフィルタ処理を
実行した場合におけるクランク軸平均角加速度の変化を
示すグラフである。

【符号の説明】

１カムシャフト１０コントローラ１１プロセッサ２０クランク角センサ３０気筒判別センサ４０イグニッションスイッチ６０警告ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田泰久東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者柳澤満彦東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者仲嶌浩之東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の夫々の気筒に対応するクラン
ク軸回転速度変化率を周期的に算出し、失火検出対象の
気筒に対応する算出周期でのクランク軸回転速度変化率
が判別基準値を下回ったときに該気筒での失火発生を検
出するクランク軸回転変動による失火検出方法におい
て、失火検出対象の気筒に対応する算出周期の直後の算
出周期でのクランク軸回転速度変化率が、前記対応する
算出周期でのクランク軸回転速度変化率と第１閾値との
和を上回るという第１条件が成立しないとき、又は、前
記対応する算出周期の直前の算出周期でのクランク軸回
転速度変化率が、前記対応する算出周期でのクランク軸
回転速度変化率と第２閾値との和を上回るという第２条
件が成立しないときに、前記失火検出対象の気筒に対応
する算出周期でのクランク軸回転速度変化率の算出結果
にフィルタをかけることを特徴とする、クランク軸回転
変動による失火検出方法。
【請求項２】前記第１条件又は前記第２条件が成立し
ないときに、前記失火検出対象の気筒に対応する算出周
期で算出したクランク軸回転速度変化率を零の値で置換
することによって、フィルタをかけることを特徴とす
る、請求項１のクランク軸回転変動による失火検出方
法。