JPH0599060A - エンジンの出力異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジン気筒のミスファイヤを応答性よく、か
つ精度よく判定することが可能なエンジンの出力異常検
出装置をうる。 【構成】エアと混合した燃料を複数の各気筒２に供給す
る吸気管５内に絞り弁９が設けられ、この絞り弁９で前
記エアと混合した燃料の量を調節して出力を設定値にほ
ぼ維持するエンジンにおいて、前記吸気管５内の絶対圧
との関係で測定した正常出力以下で、１気筒にミスファ
イヤが生じたときの異常出力以上の判定限界出力値をＣ
ＰＵ15にあらかじめ入力する。そして、運転時の前記絶
対圧との関係における出力が、前記判定限界出力値まで
低下したことを検出してミスファイヤを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、発電機または
揚水機などを駆動するための絞り弁付火花点火内燃機関
におけるミスファイヤを検出するエンジンの出力異常検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】絞り弁付火花点火内燃機関はエアと混合
した燃料を吸気管から複数の気筒のそれぞれに供給し、
かつ点火プラグで点火して各ピストンを作動させ、その
排気を排気管で排出するが、前記排気管には排気浄化触
媒を設けて、前記排気の浄化処理を行っている。しか
し、各気筒に供給された前記燃料に対する点火プラグに
よる点火が行われない、いわゆるミスファイヤが生じる
場合がある。そして、前記ミスファイヤが生じると、そ
れを迅速に検出し、エンジンの出力を低下させるなどし
て、前記排気浄化触媒を保護することが必要である。こ
のミスファイヤの判定を、例えば、排気浄化触媒の温度
を絶対値で測定、または排気浄化触媒の温度の変化量を
測定して、その測定値に基づいて行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ちなみに、前記絞り弁
付火花点火機関における入力エネルギ（燃料供給量）に
対する熱勘定は、出力に３０％、排気エネルギに３０
％、残りが冷却損及び補機駆動になる。例えば、４気筒
のエンジンにおいて、その内の１気筒にミスファイヤが
生じると、その気筒に供給された燃料は燃焼しないか
ら、その未燃焼燃料がエアと共に排気管に排出されて、
前記排気浄化触媒中で燃焼する。したがって、１気筒に
ミスファイヤが生じた場合における排気浄化触媒の受熱
量は、 （０．３−０．３×０．２５＋０．２５）÷０．３＝１．５８ となり、４気筒のすべてに点火された場合の１．５８倍
に増加するから、ミスファイヤが生じると、排気浄化触
媒の温度は急激に上昇する。したがって、前記ミスファ
イヤが生じた場合には、それを迅速に検出し、例えば、
負荷を小さくして入力エネルギを減少させるなどの処置
をすることが必要である。このミスファイヤの検出が遅
れまたは行われないで、エンジンの運転が続行される
と、排気浄化触媒が温度上昇のために劣化して、排気の
浄化が不十分になったり、排気浄化触媒がバーンアウト
などするおそれがある。

【０００４】したがって、従来は前記のように、排気浄
化触媒の温度を絶対値で測定、または前記温度の変化量
を測定して、これらの測定値に基づいてミスファイヤを
判定している。しかし、前記排気浄化触媒の温度を絶対
値で測定する場合は、その応答性が遅く排気浄化触媒が
バーンアウトする場合が生じる課題がある。また、排気
浄化触媒の温度の変化量を測定する場合は、その温度変
化の原因がミスファイヤに基づくものか、負荷の変動な
どに基づくものであるかの判別が困難な場合が生じるお
それがあり、判定精度が低下する課題がある。その他、
種々の判定手段が存在するが、いずれも精度や応答性な
どにおいて課題があり、満足することは困難である。

【０００５】本発明は、上記のような課題を解決するも
のであって、エンジンの気筒のミスファイヤを応答性よ
く、かつ精度よく判定することが可能なエンジンの出力
異常検出装置をうることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のエンジンの出力
異常検出装置は、エアと混合した燃料を複数の各気筒に
供給する吸気管内に絞り弁が設けられ、この絞り弁で前
記エアと混合した燃料の量を調節して出力を設定値にほ
ぼ維持するエンジンにおいて、前記吸気管内の絶対圧ま
たは吸入空気量もしくは前記絞り弁の開度との関係で測
定した正常出力以下で、１気筒にミスファイヤが生じた
ときの異常出力以上の判定限界出力値が制御装置にあら
かじめ入力され、運転時の前記絶対圧または吸入空気量
もしくは前記絞り弁の開度との関係における出力が、前
記判定限界出力値まで低下したことを検出してミスファ
イヤを判定することを特徴とする。

【０００７】

【作用】前記本発明のエンジンの出力異常検出装置は、
エアと混合してすべての気筒に供給された燃料に点火プ
ラグで点火が行われて、正常に運転が行われているとき
は、設定出力に対応して調節された前記絞り弁の開度に
応じた前記絶対圧または吸入空気量もしくは絞り弁の開
度にほぼ対応した正常な出力をし、かつ前記吸気管内の
絶対圧または吸入空気量もしくは絞り弁の開度とエンジ
ン出力とはほぼ比例する。

【０００８】そして、１気筒にミスファイヤが生じたと
きのエンジンの出力低下は、前記正常出力の気筒数分の
１の低下に加えて、ミスファイヤが生じた気筒を駆動す
るのに要する動力分の出力が低下したものになる。この
ため、前記ミスファイヤで低下した異常出力を設定値に
復帰させるために制御装置が絞り弁を開き、各気筒に対
するエアと混合した燃料の供給量を増加させるから、そ
れに対応して前記絶対圧または吸入空気量は上昇する。
しかし、そのときのエンジンの異常出力は、前記上昇し
た絶対圧または吸入空気量もしくは絞り弁の開度に対応
する正常出力から前記ミスファイヤが生じた１気筒分の
出力が低下しており、かつこの異常出力は前記判定限界
出力値以下になるから、それを制御装置が検出してミス
ファイヤが生じた信号を出力する。複数の気筒にミスフ
ァイヤが生じた場合も、その異常出力は前記判定限界出
力値以下になるから、制御装置がミスファイヤが生じた
信号を出力する。

【０００９】

【実施例】本発明のエンジンの出力異常検出装置の実施
例を、図１〜２に基づいて説明する。

【００１０】図１において、１はエンジン、２はエンジ
ン１を構成する気筒で、この図では１気筒を示している
が、この実施例のエンジン１は４気筒からなるものであ
る。３はピストン、４は点火プラグ、５は気筒２に連通
した吸気管で、これにエアクリーナ６を経てエアが吸入
される。７は吸気管５に吸入されたエアの温度と湿度と
を検出する温度・湿度センサ、８はエアクリーナ６の下
流側で吸気管５に設けられた燃料供給管で、これに供給
された圧縮天然ガスなどの燃料が、吸気管５内に設けら
れたミキサー（図示省略）を介して吸気管５内に供給さ
れる。９は前記燃料供給管８のミキサーよりも下流側で
吸気管５内に設けられた絞り弁で、これはガバナ10で操
作される。11は絞り弁９の下流側で吸気管５に接続され
た絶対圧センサで、これで吸気管５内の絶対圧を検出す
る。12は気筒２に連通した排気管で、これに排気浄化触
媒13が設けられている。

【００１１】14a は吸気弁、14b は排気弁、15はエンジ
ン１が駆動する発電機、16は発電機15の発電電流を検出
する電流検出器で、これが検出した発電電流が、エンジ
ン１の出力としてＡ／Ｄコンバータ17に入力される。そ
して、前記Ａ／Ｄコンバータ17には、前記温度・湿度セ
ンサ７及び絶対圧センサ11の各出力も入力される。18は
Ａ／Ｄコンバータ17の出力信号が入力される制御装置と
してのＣＰＵで、これには吸気管５内の前記絶対圧との
関係で測定した発電機15の正常発電電流（エンジン１の
正常出力）以下で、１本の気筒２にミスファイヤが生じ
たときの異常発電電流（エンジン１の異常出力）以上の
判定限界発電電流値（エンジン１の判定限界出力値）が
あらかじめデータとして入力されている。そして、エン
ジン１の運転時の前記絶対圧との関係における発電電流
値が前記判定限界発電電流値まで低下したことをＣＰＵ
18が検出すると、ミスファイヤに関する信号を出力する
ように構成されている。

【００１２】このエンジン１は吸気管２に吸入されたエ
アに、燃料供給管８で供給されたガスなどの燃料が混合
されて各気筒２に供給され、かつこの燃料に点火プラグ
４で点火されて各ピストン３を往復運動させるが、この
気筒２に供給される燃料の量は、エンジン１の設定出力
に対応してガバナ10で操作される絞り弁９の開度で決定
される。前記気筒２内で燃焼した燃料の排気は、排気管
12で排気浄化触媒13を経て排出される。

【００１３】前記吸気管５内の絶対圧と発電電流（エン
ジン出力）との関係は、例えば、図２の模式図に示した
ようになる。すなわち、前記４本の気筒２のそれぞれに
供給された燃料のすべてが正常に燃焼したときは、実線
で示した正常発電電流ａが前記絶対圧に対応して出力さ
れる。一方、前記正常発電電流ａに連続してマイナス側
に破線て示したように、前記４本の気筒２を駆動するた
めの動力ｂが消費される。そして、エンジン１の運転時
において、１本の気筒２にミスファイヤが生じると、そ
のときの発電電流は前記正常発電電流ａの１／４が低下
して、低下発電電流ｃになり、更に、ミスファイヤが生
じた気筒２を他の３本の気筒２で駆動するために前記動
力ｂの１／４が必要なり、この動力ｂの１／４に対応す
る発電電流の低下が加わるから、１本の気筒２にミスフ
ァイヤが生じたときの発電電流は異常発電電流ｄにな
る。そして、ｅは前記絶対圧に対応する正常発電電流ａ
よりも低く、かつ異常発電電流ｄよりも高く設定した判
定限界発電電流値で、これは負荷変動などによる出力低
下とミスファイヤによる出力低下との区別を明確にする
ため、正常発電電流ａよりも異常発電電流ｄに近い値に
設定されている。

【００１４】エンジン１の運転時にいずれかの気筒２に
ミスファイヤが生じた場合に、その検出を前記図２につ
いて説明する。ここでエンジン１を、例えば、発電機15
の正常発電電流ａの５０％で運転したとすると、そのと
きに前記絶対圧センサ11からＣＰＵ18に入力される吸気
管５内の絶対圧はほぼ５００mmHgになる。この運転状態
でいずれかの気筒２にミスファイヤが生じると、発電機
15の出力は前記絶対圧５００mmHgにおける異常発電電流
ｄまで矢印で示したように低下する。したがって、前記
出力低下をガバナ10で絞り弁９の開度を大きくして、エ
ンジン１の出力を設定値まで矢印で示したように上昇さ
せて発電電流を５０％に復帰させるが、この発電電流の
復帰は気筒２のミスファイヤのために異常発電電流ｄに
沿って行われるから、このとき絶対圧センサ11からＣＰ
Ｕ18に入力される吸気管５内の絶対圧はほぼ６８０mmHg
に上昇する。しかし、吸気管５内の絶対圧が６８０mmHg
に達したときの正常発電電流ａはほぼ８５％に上昇する
はずであるにもかかわらず、実際の発電電流は５０％で
あって、これは前記正常発電電流ａの８５％より低く、
かつ絶対圧６８０mmHgにおける判定限界発電電流ｅより
も低いから、ＣＰＵ18がミスファイヤの判定をして信号
を出力するものである。

【００１５】前記のように、いずれかの気筒２のミスフ
ァイヤによって生じるエンジン１の出力低下に対応して
変化する、発電機15の発電電流の低下に基づいて前記ミ
スファイヤを検出するから、応答性よくミスファイヤを
検出することが可能である。そして、気筒２のミスファ
イヤによって生じる発電電流の低下は、正常発電電流ａ
の１／４とかなり大きくなるから、正常発電電流ａと判
定限界発電電流値ｅとの差を大きく設定することが可能
である。したがって、エンジンの経時変化などによる出
力低下などに起因する発電電流の低下とミスファイヤに
よる発電電流の低下とを、容易にかつ明確に区別するこ
とが可能であって、精度よくミスファイヤによる出力異
常を検出することができる。

【００１６】図２の模式図は、自然吸気のエンジンにつ
いて示したが、これは過吸エンジンの場合も同じであっ
て、前記自然吸気のエンジンにおけるミスファイヤの検
出と同様に、ミスファイヤを精度よく検出することが可
能である。そして、前記実施例は、４気筒エンジンにつ
いて示したから、ミスファイヤによる発電電流の低下量
がかなり大きくなり、ミスファイヤの発生を精度よく検
出することが可能である。しかし、例えば、６〜１０気
筒のように多気筒のエンジンの場合におけるミスファイ
ヤによる発電電流の低下量は、前記気筒数分の１と、４
気筒の場合に比してやや小さくなるが、このような場合
は、温度・湿度センサ７で検出した、吸気管５に吸気し
たエアの温度または湿度による補正を加えることによっ
て検出精度を向上させることができる。

【００１７】前記吸気管５内の絶対圧に変えて吸気管５
の吸入空気量を用いても、前記絶対圧を用いた場合と同
様に、気筒のミスファイヤを応答性よくかつ高精度で検
出することが可能である。また、絞り弁９の開度を用い
ても精度が少し劣るが同様に検出ができる。前記実施例
は発電機用のエンジンについて説明したが、その他揚水
機などのエンジンに実施することも可能である。そし
て、揚水機に実施した場合は、エンジンの出力として揚
水機の回転数を検出して、そのデータを、前記実施例の
Ａ／Ｄコンバータ17に入力する。他の構成は前記実施例
と同じであり、かつミスファイヤの検出も同様である。

【００１８】

【発明の効果】本発明のエンジンの出力異常検出装置
は、上記のように、運転時の吸気管内の絶対圧または吸
入空気量もしくは絞り弁の開度との関係における出力
が、エンジンの吸気管内の絶対圧または吸入空気量もし
くは絞り弁の開度との関係で測定した正常出力以下で、
１気筒にミスファイヤが生じたときの異常出力以上であ
る判定限界出力値まで低下したことを検出して、ミスフ
ァイヤが生じたと判定するものである。そして、ミスフ
ァイヤで出力が低下して、その低下出力を設定出力に復
帰した場合したときにおける、吸気管内の前記絶対圧ま
たは吸入空気量もしくは絞り弁の開度の変化を迅速に検
知することが可能であるから、ミスファイヤを応答性よ
く検出することが可能である。また、気筒のミスファイ
ヤに伴う出力低下は比較的大きくなり、前記正常出力と
の差を比較的大きくして判定限界出力を設定することが
可能である。したがって、経時変化などによる出力低下
と、ミスファイヤに基づく出力低下とを明確に区別する
ことが容易であって、精度よくミスファイヤを検出し、
排気浄化触媒の異常な温度上昇を防いで、排気浄化触媒
の劣化やバーンアウトなどを確実に防止することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面構成図である。

【図２】本発明の実施例における吸気管内絶対圧と発電
電流（エンジン出力）との関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…気筒、５…吸気管、９…絞り弁、11
…絶対圧センサ、12…排気管、13…排気浄化触媒、ａ…
正常発電電流、ｄ…異常発電電流、ｅ…判定限界発電電
流値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアと混合した燃料を複数の各気筒に供
   給する吸気管内に絞り弁が設けられ、この絞り弁で前記
   エアと混合した燃料の量を調節して出力を設定値にほぼ
   維持するエンジンにおいて、前記吸気管内の絶対圧また
   は吸入空気量もしくは前記絞り弁の開度との関係で測定
   した正常出力以下で、１気筒にミスファイヤが生じたと
   きの異常出力以上の判定限界出力値が制御装置にあらか
   じめ入力され、運転時の前記絶対圧または吸入空気量も
   しくは前記絞り弁の開度との関係における出力が、前記
   判定限界出力値まで低下したことを検出してミスファイ
   ヤを判定することを特徴とするエンジンの出力異常検出
   装置。