JPH0571409A

JPH0571409A - 多気筒内燃機関の失火検出装置

Info

Publication number: JPH0571409A
Application number: JP3347728A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Shimazaki; 勇一島崎; Masaki Kanehiro; 正毅金広; Takuji Ishioka; 卓司石岡; Shigeru Maruyama; 茂丸山; Yoichi Nishimura; 要一西村; Akira Kato; 彰加藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 1993-03-23
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2701186B2

Abstract

(57)【要約】【目的】多気筒内燃機関の回転速度信号から失火気筒
を判別する失火検出装置において、失火以外の要因によ
る回転速度変動が除去され、失火の発生及びその気筒が
正確に判定されるようにする。【構成】内燃機関のクランク軸とともに回転するリン
グギヤ５に近接して配置されるピックアップ６により、
そのときのクランク軸の回転速度を検出し、その検出信
号をＦＶコンバータ７によって回転速度変動の信号に変
換する。そして、その出力信号をローパスフィルタ８及
びハイパスフィルタ９に通してフィルタリングすること
により、失火による回転速度変動が顕著な信号とし、そ
の信号と基準値とを比較することによって失火を判定す
る。フィルタ８，９を通すことにより信号に時間遅れが
生ずるので、失火気筒の確定はその時間遅れを補正して
行う。信号の処理はディジタル的に行うこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用等の多気筒内
燃機関において、ある気筒に点火が正常に行われない失
火が発生したとき、その失火を検出する失火検出装置に
関するもので、特に、クランク軸の回転速度変動に基づ
いて失火を判別するようにした多気筒内燃機関の失火検
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車においては、環境問題等に対処す
るために、排気ガス源である内燃機関の失火を検出する
ことが求められるようになってきている。その場合、自
動車用内燃機関は多気筒内燃機関であるので、どの気筒
が失火したかも検出することが求められる。そのような
多気筒内燃機関の失火検出装置としては、例えば特開平
2-112646号公報に開示されているように、回転速度変動
から失火を検出するようにしたものが知られている。そ
の失火検出装置においては、各気筒の特定位置、例えば
上死点近傍におけるクランク軸の瞬時の回転速度が検出
され、その回転速度の変動に基づいて失火が判定される
ようになっている。

【０００３】一般に、多気筒内燃機関の瞬時の回転速度
は、各気筒の上死点付近で最も落ち込み、その間で高く
なるという周期性を有している。すなわち、ある気筒が
圧縮行程において上死点近傍に達し、点火されて爆発行
程に入ると、ガス圧によってクランク軸が加速されるの
で、その回転速度が上昇する。次いで、その回転速度は
負荷の抵抗により徐々に低下する。そして、次の気筒に
点火されることによって再び加速されるという動作を繰
り返す。したがって、上述のような周期性を示す。とこ
ろが、ある気筒が失火すると、その気筒によるクランク
軸の加速が行われないので、その気筒の上死点を超えて
も回転速度は低下し続けることになる。したがって、上
記公報に示されているように、各気筒の上死点近傍にお
けるクランク軸の瞬時の回転速度を検出し、その回転速
度の変動を見るようにすれば、その変動が小さいときに
は正常であり、大幅に低下するときには失火が発生して
いると判断することができる。そして、回転速度の低下
が検出されたとき、その一つ前に上死点近傍にあった気
筒が失火気筒であるということがわかる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな失火検出装置の場合には、各気筒の特定位置におけ
る内燃機関の回転速度検出信号がそのまま失火検出に用
いられるので、失火以外の要因による回転速度変動があ
っても、それが失火によるものであるのかどうかを判別
することができない。すなわち、内燃機関の回転速度の
検出信号上には、例えば４サイクル４気筒内燃機関であ
れば機関回転数の２倍（２次）の回転速度変動が、ま
た、４サイクル６気筒内燃機関であればその回転数の３
倍（３次）の回転速度変動が現れる。また、自動車用内
燃機関の場合には、自動車の運転状態の変化、例えば加
減速や悪路走行などによっても回転速度は変動する。更
に、一旦失火が生ずると、その揺り返しという現象のた
めに、回転速度が上昇し、再び下降するという振動を繰
り返す。したがって、機関回転速度の検出信号は、その
ような失火以外の要因による回転速度変動をも含むもの
となる。そのために、上述のように内燃機関の回転速度
検出信号をそのまま失火検出に用いるものでは、特に機
関の高回転低負荷時や比較的低回転の悪路走行時などに
ノイズが加わることになり、失火による回転速度変動が
不明瞭となり、失火検知性が悪く、失火気筒の決定も困
難になるという問題がある。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、失火による回転速度変動
が明確化されるようにし、それによって失火検知性を高
めるとともに、失火気筒の正確な確定を可能とした多気
筒内燃機関の失火検出装置を得ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、回転速度検出手段により検出されるク
ランク軸の回転速度検出信号をフィルタリングして特定
周波数成分を取り出すフィルタ手段を設け、そのフィル
タ手段の出力値と基準値とを比較することにより失火を
判別するようにしている。そのフィルタ手段としては、
所定周波数以下の成分を通過させるローパスフィルタ、
あるいは所定周波数以上の成分を通過させるハイパスフ
ィルタが、必要に応じてそれぞれ使い分けられる。ま
た、フィルタ手段の出力信号を微分する微分手段を設
け、その微分手段の出力値と基準値とを比較することに
よって失火を判別するようにすることもできる。

【０００７】

【作用】一般に、内燃機関の失火による回転速度変動の
周波数は１０〜５０Hz程度である。一方、自動車の運転
状態の変化によって生じる内燃機関の回転速度変動の周
波数はそれより低く、機関回転数の２次あるいは３次の
回転速度変動の周波数はそれより高い。したがって、回
転速度検出手段から出力される機関回転速度信号をフィ
ルタリングし、例えば１０Hz以下及び５０Hz以上の周波
数成分が濾波されるようにすれば、これら失火以外の要
因による回転速度変動が除去される。その結果、フィル
タ手段を通過した信号は主として失火によるものとなる
ので、そのフィルタ手段の出力値が基準値より低くなっ
たときには失火と判断することができる。その場合、フ
ィルタ手段によってフィルタリングされた信号を微分手
段によって微分するようにすれば、失火による回転速度
変動がより顕著な信号となる。したがって、その微分手
段の出力信号を用いることにより、更に正確な失火の検
出が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図中、図１は本発明による失火検出装置の一実施例
を示すブロック図である。この図から明らかなように、
この失火検出装置は、多気筒内燃機関のクランク軸の回
転速度を検出する回転速度検出手段１と、その回転速度
検出手段１の出力信号が導かれる信号処理手段２と、そ
の信号処理手段２の出力信号から失火を判別する失火判
別手段３とを備えている。

【０００９】回転速度検出手段１は、クランク軸に同期
して回転する回転部材、例えばクランク軸によって回転
されるフライホイール４に取り付けられたリングギヤ５
と、そのリングギヤ５に近接して配設されるピックアッ
プ６と、そのピックアップ６の出力信号を電圧に変換す
るＦＶコンバータ７とによって構成されている。ピック
アップ６は磁石のまわりにコイルを巻き付けたもので、
そのピックアップ６に対してリングギヤ５の歯が通過す
るたびに生ずる磁束変化によりコイルに電圧が誘起され
る。したがって、そのピックアップ６からはパルスが出
力される。そして、そのパルスの幅がそのときのクラン
ク軸の瞬時の回転速度となる。リングギヤ５には１２０
個の歯が設けられている。したがって、そのピックアッ
プ６により、クランク軸の１回転につき１２０回の瞬時
の回転速度が検出される。そのピックアップ６の出力パ
ルスは、ＦＶコンバータ７によって電圧波形に変換され
る。こうして、回転速度検出手段１から、内燃機関の瞬
時の回転速度をつないだ回転速度変動の波形が出力され
るようになっている。

【００１０】信号処理手段２は、設定周波数より高い周
波数の信号を濾波するローパスフィルタ８と、設定周波
数より低い周波数の信号を濾波するハイパスフィルタ９
とからなるフィルタ手段として構成されている。ローパ
スフィルタ８は機関回転数の２次（４気筒内燃機関の場
合）あるいは３次（６気筒内燃機関の場合）の周波数の
回転速度変動を除去するもので、その設定周波数は機関
回転数の２次あるいは３次の周波数より低くされる。そ
のために、そのローパスフィルタ８には周波数変更手段
１０が設けられ、内燃機関の回転数に応じてその設定周
波数が直線的あるいは多段的に変化するようにされてい
る。ハイパスフィルタ９は、例えば自動車の加減速時や
悪路走行時などに生じる内燃機関の回転速度変動を除去
するもので、その設定周波数は、そのような回転速度変
動の周波数より高くされるが、失火時の回転速度変動の
波形を鈍らせないようにするために、例えば３Hz程度と
される。こうして、信号処理手段２からは、ローパスフ
ィルタ８の設定周波数とハイパスフィルタ９の設定周波
数との間の特定周波数成分の信号のみが出力されるよう
になっている。

【００１１】失火判別手段３は、信号処理手段２の出力
値と基準値設定器１１から導かれる基準値とを比較する
比較器１２を備えている。そして、その基準値より信号
処理手段２の出力値の方が小さいときに、その比較器１
２から信号が出力されるようになっている。比較器１２
の出力信号はタイマ１３に導かれ、その出力信号が所定
時間より短い時間だけ持続するときに、タイマ１３から
失火信号が出力されるようになっている。その失火信号
には、更に気筒判別信号発生器１４からの気筒判別信号
が加えられ、失火気筒確定手段１５において、ローパス
フィルタ８及びハイパスフィルタ９による信号の時間遅
れを補正した上で、失火気筒が確定されるようになって
いる。

【００１２】次に、このように構成された失火検出装置
の作用について説明する。４サイクル４気筒内燃機関の
場合には、気筒判別信号発生器１４から、図２（Ａ）に
示されているような、各気筒の上死点（ＴＤＣ）信号ｄ
とシリンダ信号ｃとを組み合わせた気筒判別信号が出力
される。各気筒の点火は＃４、＃２、＃１、＃３の順に
行われる。このとき、回転速度検出手段１のＦＶコンバ
ータ７から出力される波形は、図２（Ｂ）に示されてい
るような種々の周波数成分を含んだ複雑な波形となる。
しかしながら、各気筒の点火が正常に行われているとき
には、同図の左端部分に示されているように比較的周期
性のある波形となる。

【００１３】いま、ｓ点、すなわち第３気筒＃３で失火
が生じたとする。すると、クランク軸の回転速度が低下
するので、回転速度検出手段１の出力波形は大きく落ち
込む。そして、その失火に伴う車体の揺り返しにより、
機関回転速度が上昇し、次いで再び低下する。したがっ
て、回転速度検出手段１の出力波形は、同図の中央部か
ら右側部分に示されているように大きなうねりを持つこ
とになる。

【００１４】このような回転速度検出手段１の出力波形
がフィルタ手段である信号処理手段２に通されると、ロ
ーパスフィルタ８によって高周波成分が除去されるとと
もに、ハイパスフィルタ９によって低周波成分が除去さ
れることにより、その信号処理手段２からの出力波形
は、図２（Ｃ）に示されているように、失火による落ち
込みと、その揺り返しによるうねりとのみが顕著な波形
となる。そして、その信号処理手段２からの出力波形が
失火判別手段３に送られ、基準値設定器１１が発生する
基準値と比較される。その基準値は、同図にｈで示され
ているようなレベルである。したがって、失火による波
形の落ち込みはその基準値より低くなる。こうして、信
号処理手段２の出力値と基準値とを比較することによ
り、失火が生じたことが判定される。

【００１５】このように、回転速度検出手段１の出力信
号を、ローパスフィルタ８とハイパスフィルタ９とから
なるフィルタ手段としての信号処理手段２に通すことに
より、機関の高回転低負荷領域において発生する機関回
転数の２次あるいは３次の高周波のノイズや比較的低回
転の領域において自動車の運転状態の変化に伴って発生
する低周波のノイズは除去されるようになる。すなわ
ち、この失火検出装置においては、失火以外の要因によ
る内燃機関の回転速度変動をできるだけ除去した波形に
よって失火が検出される。したがって、その失火の検出
が正確となり、失火気筒の確定も確実となる。

【００１６】ところで、失火の揺り返しによる回転速度
変動の周波数は、失火による回転速度変動の周波数より
は低いものの、その周波数にかなり近い。そのために、
単に信号処理手段２に通すだけでは、揺り返しの影響を
除去することは難しい。すなわち、揺り返しの影響を除
去するためにはハイパスフィルタ９によって濾波する低
周波の設定周波数を高くすることが必要となるが、その
ようにすると、失火による回転速度低下の信号自体が小
さくなり、しかも、揺り返しによる振動は相対的には小
さくならない。したがって、信号処理手段２を通過させ
ても、その信号には上述のように揺り返しによるうねり
が残ることになる。そして、そのようなうねりのため
に、揺り返しによる波形の落ち込みが、その信号と比較
される基準値のレベルｈ以下となることがある。その結
果、揺り返しによる回転速度低下を失火と誤検知する可
能性が生ずる。そこで、この実施例においては、比較器
１２の出力信号がタイマ１３に送られ、信号処理手段２
からの出力値が基準値より低い状態の持続時間が計測さ
れる。上述のように、失火に比べて揺り返しは低周波と
なるので、その周期は長くなる。したがって、失火によ
り基準レベルｈを超えている時間をｔ、揺り返しにより
基準レベルｈを超えている時間をｔ′とすると、ｔ＜
ｔ′となる。すなわち、その時間によって失火によるも
のか揺り返しによるものかがわかる。

【００１７】こうして、比較器１２の出力値が基準値よ
り低い状態の持続時間が所定時間より短い場合にのみタ
イマ１３から失火信号が出力されることによって、失火
が確実に判別される。そして、その失火信号が失火気筒
確定手段１５に送られ、どの気筒に失火が生じたかが判
別される。この場合、ローパスフィルタ８及びハイパス
フィルタ９による信号の時間遅れのために、失火の判定
は第２気筒＃２が上死点近傍にあるときに行われる。そ
こで、その失火気筒確定手段１５においては、その時間
遅れを補正し、失火気筒が＃３であると判定する。

【００１８】図３は、この失火検出装置により、失火と
揺り返しとを更に確実に区別することができるようにす
る方法を説明するものである。この場合には、基準値設
定器１１に二つの基準レベルｈ₁ 及びｈ₂ を設定する。
そして、タイマ１３においては、信号処理手段２からの
出力値がそれらの基準レベルｈ₁ ，ｈ₂ を超えて持続す
る時間をそれぞれ検出する。ここで、ｈ₁ ＞ｈ₂ とす
る。また、失火により基準レベルｈ₁ を超えて持続する
時間をｔ₁ 、基準レベルｈ₂ を超えて持続する時間をｔ
₂ とし、揺り返しにより基準レベルｈ₁ を超えて持続す
る時間をｔ₁′、基準レベルｈ₂ を超えて持続する時間
をｔ₂′とする。すると、上述のように失火に比べて揺
り返しは低周波であり、周期が長くなるので、ｔ₁ ＜ｔ₁′ ｔ₁ −ｔ₂ ＜ｔ₁′−ｔ₂′ となる。したがって、ｔ₁ が所定時間よりも短く、ｔ₁
−ｔ₂ も所定時間より短く、しかも基準レベルｈ₂ を超
えるときを検出すれば、それが失火であると判定するこ
とができる。

【００１９】図４は、本発明による失火検出装置の第２
実施例を示すブロック図である。なお、この実施例にお
いて、図１の実施例と対応する部分には同一の符号を付
すことにより、重複する説明は省略する。この実施例の
場合には、その信号処理手段２が、設定周波数より高い
周波数の信号を濾波するローパスフィルタ及び設定周波
数より低い周波数の信号を濾波するハイパスフィルタか
らなるフィルタ手段と、入力された信号の微分信号を出
力する微分器からなる微分手段とによって構成されてい
る。しかも、そのローパスフィルタと微分器とは２段に
設けられている。すなわち、回転速度検出手段１のＦＶ
コンバータ７から出力された信号は、まず、第１ローパ
スフィルタ８ａに通された後、微分器１６ａに送られ、
更に第２ローパスフィルタ８ｂに通されて、次の微分器
１６ｂに送られるようになっている。そして、その微分
器１６ｂの出力信号がハイパスフィルタ９に導かれるよ
うになっている。第１ローパスフィルタ８ａは機関回転
数の２次（４気筒内燃機関の場合）あるいは３次（６気
筒内燃機関の場合）の周波数の回転速度変動を除去する
もので、その設定周波数は、通常の機関回転数の２次あ
るいは３次の周波数より低いが失火による回転速度変動
の周波数よりは高い一定の周波数とされている。また、
第２ローパスフィルタ８ｂの設定周波数も同様の周波数
とされている。一方、ハイパスフィルタ９は、自動車の
走行時に生じる内燃機関の回転速度変動と失火後の揺り
返しによる回転速度変動とを除去するもので、その設定
周波数は揺り返しの周波数よりやや高くされている。こ
うして、信号処理手段２からは、第１ローパスフィルタ
８ａの設定周波数とハイパスフィルタ９の設定周波数と
の間の特定周波数成分の信号のみが、２回微分された上
で出力されるようになっている。

【００２０】失火判別手段３は、図１の実施例と同様
に、信号処理手段２の出力値と基準値設定器１１から導
かれる基準値とを比較する比較器１２を備えている。そ
して、その基準値より信号処理手段２の出力値の方が小
さいときに、その比較器１２から失火信号が出力される
ようになっている。その失火信号は、失火気筒確定手段
１５において、気筒判別信号発生器１４から導かれる気
筒判別信号と比べられ、フィルタ８ａ，８ｂ，９による
信号の時間遅れと微分器１６ａ，１６ｂによる位相進み
とを補正した上で、失火気筒が確定されるようになって
いる。

【００２１】このように構成された失火検出装置におい
ては、図１の実施例の場合と同様に、４サイクル４気筒
内燃機関の場合、気筒判別信号発生器１４から、図５
（Ａ）に示されているような、各気筒のＴＤＣ信号ｄと
シリンダ信号ｃとを組み合わせた気筒判別信号が出力さ
れる。各気筒の点火が正常に行われているときには、回
転速度検出手段１のＦＶコンバータ７からは、同図
（Ｂ）の左端部分に示されているように種々の周波数成
分を含んだ波形信号が出力される。いま、同図のｓ点、
すなわち第４気筒＃４で失火が生じたとする。すると、
クランク軸の回転速度が低下するので、回転速度検出手
段１から出力される波形は大きく落ち込む。そして、そ
の失火の揺り返しにより、回転速度が上昇し、次いで再
び低下する。したがって、その出力波形は、同図（Ｂ）
に示されているように大きなうねりを持つ波形となる。

【００２２】このような回転速度検出手段１の出力波形
が信号処理手段２に通されると、まず、第１ローパスフ
ィルタ８ａによって高周波成分が除去される。したがっ
て、検出された回転速度変動の信号から、機関回転数の
２次あるいは３次の回転速度変動が除かれる。その場
合、その出力信号は、ローパスフィルタ８ａによる時間
遅れのために、実際の検出信号よりは遅れる。その結
果、第１ローパスフィルタ８ａからの出力波形は、同図
（Ｃ）に示されているような波形となる。こうして、失
火による落ち込みと、その揺り返しによるうねりとが顕
著な波形が得られることになる。その波形には、自動車
の悪路走行中における内燃機関の回転速度変動のような
低周波成分は含まれている。

【００２３】次いで、その第１ローパスフィルタ８ａの
出力信号は、微分器１６ａによって微分される。する
と、その信号波形の位相が進むとともに、その振幅が増
大する。その場合、その振幅の増加率は周波数が高いほ
ど大きくなる。したがって、失火による回転速度低下の
信号の振幅は、揺り返しによるものよりはるかに大きく
なる。一方、揺り返しによる回転速度変動の周期はほぼ
一定であるので、その周期は微分によっても変化しな
い。その結果、微分器１６ａから出力される波形は、同
図（Ｄ）に示されているような波形となる。すなわち、
失火による回転速度低下の信号の周波数が高められたか
のようになる。そして、その微分器１６ａからの出力信
号が第２ローパスフィルタ８ｂに通された後、微分器１
６ｂにおいて再び微分される。その結果、失火による回
転速度低下の信号より周波数の高い信号が除去されると
ともに、失火時の信号が更に尖鋭化される。こうして、
その微分器１６ｂから出力される信号の波形は同図
（Ｅ）に示されているようになる。なお、図５（Ｄ）の
スケールは（Ｃ）より大きく、（Ｅ）のスケールはそれ
より更に大きい。

【００２４】この微分器１６ｂからの出力信号は、次に
ハイパスフィルタ９に通され、揺り返しの周波数以下の
低周波成分が除去される。それによって、その信号から
揺り返しによる回転速度変動や自動車の走行時における
回転速度変動などの成分が除かれる。その場合、失火に
よる回転速度変動の信号は上述のように尖鋭化している
ので、ハイパスフィルタ９を通ることによっても鈍るこ
とはない。こうして、信号処理手段２から、失火による
回転速度低下のみが明瞭な波形信号が出力される。

【００２５】そして、その信号処理手段２からの出力波
形信号が失火判別手段３に送られ、比較器１２において
基準値設定器１１が発生する基準値と比較される。その
基準値は、図５（Ｅ）にｈで示されているようなレベル
である。したがって、失火による波形の落ち込みはその
基準値より低くなる。また、それ以外のときに基準値よ
り低くなることはない。こうして、信号処理手段２の出
力値と基準値とを比較することにより、その出力値が基
準値より低いとき失火が発生したと判定され、比較器１
２から失火信号が出力される。そして、その失火信号が
失火気筒確定手段１５に送られ、どの気筒に失火が生じ
たかが判別される。その場合、フィルタ８ａ，８ｂ，９
による信号の時間遅れ及び微分器１６ａ，１６ｂによる
信号の位相進みのために、失火の判定は実際に失火が発
生した時点とは異なる時点で行われる。そこで、その失
火気筒確定手段１５においては、その時間のずれを補正
した上で、失火気筒を確定する。

【００２６】このようにして、この失火検出装置におい
ては、失火以外の要因による内燃機関の回転速度変動及
び失火後の揺り返しによる回転速度変動を除去した波形
によって失火が検出される。したがって、その失火の検
出がより正確となり、失火気筒の確定も更に確実とな
る。なお、この実施例において、ローパスフィルタ及び
微分器は３段以上の多段とすることもできる。また、場
合によっては、それらは１段のみでもよい。失火後の揺
り返しによる振動の周波数は、トランスミッションのギ
ヤ比によって変化する。したがって、ハイパスフィルタ
９の設定周波数はトランスミッションのギヤのシフト位
置によって変更されるようにすることが望ましい。

【００２７】以上の実施例においては、信号の処理をア
ナログ的に行うものとしているが、これをディジタル処
理に変えることもできる。そのようにすれば、失火検出
装置の構成をより単純化することができる。例えば、図
１の実施例の場合には、ローパスフィルタ８の設定周波
数を機関回転数に応じて変化させるために周波数変更手
段１０を用いる必要があるが、ディジタル処理するよう
にすれば、サンプル周波数が機関回転数に応じて自動的
に変化するので、そのような手段が不要となる。図６
は、そのように信号をディジタル的に処理することによ
って失火を検出するようにした本発明の異なる実施例を
示すブロック図である。この図から明らかなように、こ
の場合には、クランク軸の回転速度を検出する回転速度
検出手段としてクランク角センサ２１が用いられてい
る。そのクランク角センサ２１は、クランク軸に同期し
てその２分の１の速度で回転するカムシャフト２２に取
り付けられ、そのカムシャフト２２が１５゜、すなわち
クランク軸が３０゜回転するごとに一つのパルスを発生
するものとされている。そのクランク角センサ２１から
出力されるクランクパルスは、マイクロコンピュータか
らなる信号処理装置２３に入力されるようになってい
る。その信号処理装置２３は、機能的に見ると、入力さ
れる信号をフィルタリングして特定周波数成分の信号の
みを通過させるフィルタ手段としてのローパスフィルタ
２４及びハイパスフィルタ２５と、そのフィルタ２４，
２５から出力される信号を微分する微分手段２６と、そ
の微分手段２６の出力信号に基づいて失火を判別する失
火判別手段２７とを備えている。そして、その信号処理
装置２３からの信号がディスプレイあるいはプリンタ等
の表示装置２８に出力され、失火が生じたときにはそれ
が表示されるようになっている。

【００２８】ローパスフィルタ２４及びハイパスフィル
タ２５は入力パルスに対してディジタルフィルタリング
を行うバターワースフィルタと呼ばれるディジタルフィ
ルタで、所定の伝達関数特性を有し、そのゲインが可変
とされている。そして、ローパスフィルタ２４はほぼＴ
ＤＣ周波数以上で減衰し、ハイパスフィルタ２５はＴＤ
Ｃ周波数以下で減衰する特性を有するものとされてい
る。また、微分手段２６は、そのときの入力値とその前
に入力された値との差を算出するものである。そして、
失火判別手段２７は、入力値と基準値とを比較して、入
力値が基準値より大きいときに失火と判定して失火信号
を出力するものである。その基準値は、機関回転数Ｎ
ｅ、吸気管負圧Ｐｂ、車速Ｖ、あるいはトランスミッシ
ョンのギヤ位置などの関数としてあらかじめ求められ、
マップとして記憶されている。

【００２９】信号処理装置２３においては図７に示され
ているような処理が行われる。すなわち、処理が開始さ
れると、ステップｓ１においてクランクパルスが入力さ
れる。そして、そのクランクパルスが入力されるごと
に、ステップｓ２においてローパスフィルタ２４の特性
に応じた出力値が演算される。その演算は、入力データ
をｕ（ｋ）、出力データをｙ（ｋ）とするとき、ｙ（ｋ）＝ｂ₁ ｕ（ｋ）＋ｂ₂ ｕ（ｋ−１）＋ｂ₃ ｕ（ｋ−２） −ａ₂ ｙ（ｋ−１）−ａ₃ ｙ（ｋ−２）というものである。ここで、ｂ₁ ，ｂ₂ ，ｂ₃ 及びａ
₂ ，ａ₃ は、高周波ノイズが除去されるようにするため
にあらかじめ設定される定数である。その数値として
は、例えば、サンプル周波数の２分の１のナイキスト周
波数が６００Hzのとき、ローパスフィルタ２４の減衰特
性が２００Hzで３dB以内、４００Hzで−１９dB以上とな
るように定められる。次に、ステップｓ３において、そ
のとき所定のステージにあるか否か、すなわち４サイク
ル４気筒内燃機関の場合にはクランクパルスが６個カウ
ントされたか否かの判定が行われる。そして、所定のス
テージにないときには、そのままの状態で保持される。
また、所定のステージにあると判断されたときには、ス
テップｓ４においてクランク軸の所定回転角当たりの回
転時間Ｍｅが算出される。その回転時間Ｍｅは、それま
でに入力された６個のクランクパルス間隔Ｃｒの和、す
なわちＭｅ＝Ｃｒ_n ＋Ｃｒ_n-1 ＋…＋Ｃｒ_n-5 によって求められる。こうして、４サイクル４気筒内燃
機関の場合には、いずれかの気筒がＴＤＣに達するごと
に、その間の時間を表すＭｅの大きさのパルスが出力さ
れる。そして、ステップｓ５において、そのときの機関
回転数Ｎｅが例えば３０００rpm 以下のような比較的低
い回転数領域にあるか否かの判断が行われ、低回転領域
にあると判断されたときには、ステップｓ６においてＭ
ｅパルスを通過させるハイパスフィルタ２５の特性に応
じた出力値が演算される。その演算も、ローパスフィル
タ２４の場合と同様な式によって行われるが、その係数
は、悪路走行による低周波ノイズや失火の揺り返しが除
去されるように変えられる。その数値は、例えばナイキ
スト周波数が６００Hzのとき、ハイパスフィルタ２５の
減衰特性が７０Hzで３dB以内、３０Hzで−１４dB以上と
なるような値である。また、機関回転数Ｎｅが高いとき
には、ステップｓ６はとばされ、ハイパスフィルタ２５
の演算は行われない。次いで、ステップｓ７において、
失火判定領域にあるか否かの判断がなされる。内燃機関
の始動直後や急加減速時、あるいは負荷変動時などには
ノイズが大きくなり、誤検知の確率が高くなるので、失
火の判定は行われない。そのようなときには失火判定領
域にないと判断され、そのままの状態で保持される。一
方、失火判定領域にあると判断されたときには、ステッ
プｓ８においてＭｅの変動量ΔＭｅ、すなわち ΔＭｅ＝Ｍｅ_n −Ｍｅ_n-1 が算出される。その変動量ΔＭｅはＭｅの微分値であ
り、クランク軸の回転角速度に相当する。また、ステッ
プｓ９において、そのときのΔＭｅとその前の４個のΔ
Ｍｅの平均値との差ΔΔＭｅが算出される。すなわち、 ΔΔＭｅ＝ΔＭｅ_n −（ΔＭｅ_n-1 ＋ΔＭｅ_n-2 ＋…＋ΔＭｅ_n-4）／４となる。このΔΔＭｅはΔＭｅの微分値であり、クラン
ク軸の回転角加速度に相当することになる。このように
してΔΔＭｅが求められると、次にステップｓ１０にお
いて失火判定基準値がマップ検索される。そして、ステ
ップｓ１１においてそれらΔΔＭｅと基準値との比較が
行われ、ΔΔＭｅの絶対値が基準値より大きいときに
は、ステップｓ１２において失火と決定されて失火信号
が出力される。

【００３０】このように構成された失火検出装置におい
ては、クランク角センサ２１から出力されるクランクパ
ルスは、信号処理装置２３においてローパスフィルタリ
ングされることにより、機関回転数の２次のような高周
波のノイズが除去される。したがって、そのクランクパ
ルス信号から算出されるＭｅパルスにも、高周波のノイ
ズは含まれない。そして、機関回転数Ｎｅが比較的低い
ときには、そのＭｅパルスがハイパスフィルタリングさ
れることにより、自動車の悪路走行時や失火の揺り返し
により発生する低周波のノイズも除去される。その結
果、失火判定に用いられる信号は、失火による回転速度
変動のみを含むＴＤＣ周波数に近いものとなる。その場
合、機関回転数Ｎｅが高回転領域にあれば、ハイパスフ
ィルタリングは行われない。すなわち、図６のブロック
線図で言えば、ハイパスフィルタ２５が働かないことに
なる。内燃機関の高回転時には、悪路走行による誤検知
や失火の揺り返しによる重複誤検知が問題となることは
なく、逆に、ハイパスフィルタリングによって入力デー
タの絶対値レベルが損なわれるので、そのように機関の
低回転領域でのみハイパスフィルタリングを行うように
する。また、低回転域と高回転域との切換時にも、失火
判定が停止されるようにすることが望ましい。

【００３１】各気筒の点火が正常に行われているときに
は、Ｍｅの値がほぼ一定に保たれるので、ΔＭｅは小さ
く、ΔΔＭｅも十分に小さい。したがって、失火信号が
出力されることはない。ところが、ある気筒において失
火が発生すると、次の気筒のＴＤＣに至るまでのＭｅが
大きくなる。そのために、ΔＭｅが大きくなり、ΔΔＭ
ｅの絶対値も基準値より大きくなる。その結果、信号処
理装置２３から失火信号が出力され、表示装置２８にそ
れが表示される。

【００３２】このように、信号をディジタル処理するこ
とによっても失火を正確に検出することができる。そし
て、そのようにすることにより、信号処理はソフトによ
って対応することが可能となるので、失火検出装置の構
成を単純化してコストダウンを図りながら精度を高める
ことができる。この場合にも、ローパスフィルタ２４及
びハイパスフィルタ２５の特性により、実際に失火が発
生した時点と失火が検出される時点との間には時間遅れ
が生ずる。そこで、失火判別手段２７には失火気筒確定
手段を設け、その時間遅れを加味して失火気筒が決定さ
れるようにする。

【００３３】なお、この実施例において、クランクパル
スの代わりにＴＤＣパルスを用いることもできる。ま
た、図１あるいは図４の実施例においても、リングギヤ
５に代えてクランク角センサを用いることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、クランク軸の回転速度を検出する検出手段か
らの出力信号をフィルタリングし、特定周波数の信号成
分のみを取り出すようにしているので、機関回転数の２
次あるいは３次の周波数を持つ回転速度変動や自動車の
運転状態の変化に伴う回転速度変動、更には失火後の揺
り返しによる回転速度変動など、失火以外の要因による
回転速度変動が除去されるようになり、失火時の回転速
度変動を明確にすることができる。したがって、失火の
検知性を向上させることができる。また、失火気筒の確
定も正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多気筒内燃機関の失火検出装置の
一実施例を示すブロック図である。

【図２】その失火検出装置の各部において出力される信
号波形を示す波形図である。

【図３】失火判定方法の他の例を示す波形図である。

【図４】本発明による多気筒内燃機関の失火検出装置の
異なる実施例を示すブロック図である。

【図５】図４の失火検出装置の各部において出力される
信号波形を示す波形図である。

【図６】本発明による多気筒内燃機関の失火検出装置の
更に異なる実施例を示すブロック図である。

【図７】図６の失火検出装置において行われる信号処理
の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１回転速度検出手段２信号処理手段３失火判別手段５リングギヤ（回転部材）８，８ａ，８ｂローパスフィルタ（フィルタ手段）９ハイパスフィルタ（フィルタ手段）１１基準値設定器１２比較器１４気筒判別信号発生器１５失火気筒確定手段１６ａ，１６ｂ微分器（微分手段）２１クランク角センサ（回転速度検出手段）２２カムシャフト（回転部材）２３信号処理装置２４ローパスフィルタ（フィルタ手段）２５ハイパスフィルタ（フィルタ手段）２６微分手段２７失火判別手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸山茂埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者西村要一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者加藤彰埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多気筒内燃機関のクランク軸に同期して
回転する回転部材の回転に基づいて、そのときのクラン
ク軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、その回転速度検出手段の出力信号をフィルタリングして
そのうちの特定周波数成分を取り出すフィルタ手段と、そのフィルタ手段の出力値と基準値とを比較して前記内
燃機関の失火を判別する失火判別手段と、を備えてな
る、多気筒内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】前記フィルタ手段が、前記回転速度検出
手段から出力される回転速度信号の所定周波数以下の成
分を通過させるローパスフィルタによって構成されてい
ることを特徴とする、請求項１記載の失火検出装置。
【請求項３】前記フィルタ手段が、前記回転速度検出
手段から出力される回転速度信号の所定周波数以上の成
分を通過させるハイパスフィルタによって構成されてい
ることを特徴とする、請求項１記載の失火検出装置。
【請求項４】多気筒内燃機関のクランク軸に同期して
回転する回転部材の回転に基づいて、そのときのクラン
ク軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、その回転速度検出手段の出力信号をフィルタリングして
そのうちの特定周波数成分を取り出すフィルタ手段と、そのフィルタ手段の出力信号を微分する微分手段と、その微分手段の出力値と基準値とを比較して前記内燃機
関の失火を判別する失火判別手段と、を備えてなる、多
気筒内燃機関の失火検出装置。
【請求項５】前記失火判別手段に、前記フィルタ手段
の特性による時間遅れを加味して失火気筒の決定を行う
失火気筒確定手段が設けられていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか記載の失火検出装置。