JPH06272610A - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

内燃機関の失火検出装置

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JPH06272610A
JPH06272610A JP5085324A JP8532493A JPH06272610A JP H06272610 A JPH06272610 A JP H06272610A JP 5085324 A JP5085324 A JP 5085324A JP 8532493 A JP8532493 A JP 8532493A JP H06272610 A JPH06272610 A JP H06272610A
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misfire
value
deterioration
catalyst
engine
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Toshihiko Sato
佐藤  敏彦
Takayoshi Nakayama
隆義 中山
Takeshi Takizawa
剛 滝澤
Yoichi Iwata
洋一 岩田
Hiroshi Ito
洋 伊東
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の排気系に設けられる触媒装置の浄
化能力が低下した場合にも失火状態の判定を適切に行
う。 【構成】 機関の排気系に装着される三元触媒の劣化度
合を算出し(ステップS1)、その劣化度合の応じて失
火判定基準値を算出し(ステップS2)、その失火判定
基準値を用いて失火判定を行う(ステップS3)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の失火検出装
置に関し、特に燃料系の原因に係る失火の検出装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の失火検出装置は従来から種々
知られている(例えば本願出願人による特開平4−81
548号公報)。それらの検出装置は、所定の失火発生
率を越えるような失火状態にあるとき、失火状態である
との判定を確定し、警告等を発生させ、運転者に知らせ
ることにより、機関の排気系の部品(特に排気ガス浄化
用の触媒装置)への悪影響を抑制するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置においては、所定の失火発生率は、触媒装置の浄化能
力が正常レベルにある場合を想定して設定されているた
め、浄化能力が低下した場合には、失火状態であるとの
判定を確定する前に排気ガス特性が悪化するおそれがあ
る。
【0004】また、浄化能力がさらに低下したような場
合には、その浄化能力低下を助長し、触媒装置の耐用期
間が短縮化するおそれもある。
【0005】本発明は上述した点に鑑みなされたもので
あり、触媒装置の浄化能力が低下した場合にも失火状態
の判定を適切に行い、排気ガス特性が悪化を防止すると
ともに触媒装置の劣化進行を抑制することを可能とする
失火検出装置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
本発明は、排気系に排気ガスを浄化する触媒装置が設け
られた内燃機関の失火状態を判定する失火判定手段を備
えた内燃機関の失火検出装置において、前記触媒装置の
劣化度合を検出する触媒劣化度合検出手段と、該検出さ
れた劣化度合に応じて、前記失火判定手段の判定基準を
設定する失火判定基準設定手段とを設けるようにしたも
のである。
【0007】また、前記失火判定基準設定手段は、検出
した劣化度合が大きい程前記失火判定基準を失火状態と
判定する可能性が高くなるように設定することが望まし
い。
【0008】
【作用】検出された触媒装置の劣化度合に応じて失火状
態を判定するため判定基準が設定される。
【0009】この判定基準は、検出した劣化度合が大き
い程、失火状態と判定する可能性が高くなるように設定
される。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
述する。
【0011】図1は本発明の一実施例に係る内燃機関
(以下「エンジン」という)及びその制御装置の全体の
構成図であり、エンジン1の吸気管2の途中にはスロッ
トル弁3が配されている。スロットル弁3にはスロット
ル弁開度(θTH)センサ4が連結されており、当該ス
ロットル弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子コ
ントロールユニット(以下「ECU」という)5に供給
する。
【0012】燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁
3との間且つ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接
続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射の開弁
時間が制御される。
【0013】一方、スロットル弁3の直ぐ下流には管7
を介して吸気管内絶対圧(PBA)センサ8が設けられ
ており、この絶対圧センサ8により電気信号に変換され
た絶対圧信号は前記ECU5に供給される。また、その
下流には吸気温(TA)センサ9が取付けられており、
吸気温TAを検出して対応する電気信号を出力してEC
U5に供給する。
【0014】エンジン1の本体に装着されたエンジン水
温(TW)センサ10はサーミスタ等から成り、エンジ
ン水温(冷却水温)TWを検出して対応する温度信号を
出力してECU5に供給する。
【0015】エンジン1の図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲には、エンジン1の特定の気筒の所定クラ
ンク角度位置で信号パルス(以下「CYL信号パルス」
という)を出力する気筒判別センサ(以下「CYLセン
サ」という)13、各気筒の吸入行程開始時の上死点
(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位
置で(4気筒エンジンではクランク角180゜毎に)T
DC信号パルスを発生するTDCセンサ12、及び前記
TDC信号パルスの周期より短い一定クランク角(例え
ば30゜)周期で1パルス(以下「CRK信号パルス」
という)を発生するクランク角センサ(以下「CRKセ
ンサ」と云う)11が取り付けられており、CYL信号
パルスTDC信号パルス及びCRK信号(クランク角信
号)パルスはECU5に供給される。
【0016】エンジン1の各気筒には、点火プラグ19
設けられ、ディストリビュータ18を介してECU5に
接続されている。
【0017】三元触媒(触媒装置)15はエンジン1の
排気管14に配置されており、排気ガス中のHC,C
O,NOx等の成分の浄化を行う。排気管14の三元触
媒15の上流側及び下流側には、それぞれ空燃比センサ
としての酸素濃度センサ16,17(以下それぞれ「上
流側O2センサ16」,「下流側O2センサ17」とい
う)が装着されており、これらのO2センサ16,17
は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応じた
電気信号を出力しECU5に供給する。
【0018】ECU5には、さらに大気圧を検出する大
気圧センサ、当該エンジンが搭載された車両の走行速度
を検出する車速センサ等の各種センサ20が接続されて
おり、これらのセンサの検出信号がECU5に供給され
る。
【0019】ECU5は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路5a、中央演算処理回路(以下「CPU」とい
う)5b、CPU5bで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段5c、前記燃料噴射
弁6に駆動信号を供給する出力回路5d等から構成され
る。
【0020】CPU5bは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エン
ジン運転状態に応じ、次式(1)に基づき、前記TDC
信号パルスに同期する燃料噴射弁6の燃料噴射時間To
utを演算する。
【0021】 Tout=Ti×KO2×K1+K2 …(1) ここに、Tiは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
NEと吸気管内絶対圧PBAとに応じて決定される基本
燃料噴射時間であり、このTi値を決定するためのTi
マップが記憶手段5cに記憶されている。
【0022】KO2は、O2センサ16,17の出力に
基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィ
ードバック制御中は上流側O2センサ16によって検出
された空燃比(酸素濃度)が目標空燃比に一致するよう
に設定され、オープンループ制御中はエンジン運転状態
に応じた所定値に設定される。
【0023】K1及びK2は夫々各種エンジンパラメータ
信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であ
り、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速
特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定され
る。
【0024】CPU5bはさらに点火時期θIGをエン
ジン運転状態に応じて算出し、上記Tout値に応じた
燃料噴射弁6の駆動及びθIG値に応じた点火プラグ1
9の駆動信号を、出力回路5dを介して出力する。
【0025】なお、ECU5は、失火判定手段、触媒劣
化度合検出手段及び失火判定基準設定手段を構成する。
【0026】図2はCPU5bで実行される失火判定処
理の全体構成を説明するためのフローチャートである。
【0027】ステップS1では、三元触媒15の劣化度
合の算出し、ステップS2では、算出した劣化度合に応
じて失火判定基準値を算出する。そして、その基準値を
用いて失火判定を行う。
【0028】以下、上記ステップS1〜S3における処
理内容を詳細に説明する。 (1)触媒劣化度合の算出 触媒の劣化度合の算出は、図4に示すように下流側O2
センサ16の出力RVO2のみに基づいて補正係数KO
2を算出するフィードバック制御実行中に、KO2値を
減少方向にスキップさせるためのスペシャルP項PLS
Pが発生してからO2センサ出力RVO2が反転するま
での時間TL及びKO2値を増加方向にスキップさせる
ためのスペシャルP項PRSPが発生してからO2セン
サ出力RVO2が反転するまでの時間TRを計測し、こ
れらの時間TL,TRに基づいて行われる。
【0029】図3は、この算出を行うプログラムのフロ
ーチャートであり、同図のステップS21では劣化度合
の算出を行うべき前条件が成立しているか否かを判別す
る。この前条件はエンジン回転数NE、吸気管内絶圧P
BA等のエンジン運転パラメータが所定範囲内にあり、
エンジン運転状態が定常的な状態にあるとき成立する。
【0030】前条件が成立しないときにはステップS2
2に進み、時間TL,TRの積算値TLSUM,TRS
UM及びTL値、TR値の計測回数nTL,nTRを値
0にリセットし、通常の燃料制御を行う(ステップS2
3)。通常燃料制御では、空燃比フィードバック制御中
はO2センサ16,17の出力に基づくフィードバック
制御により補正係数KO2を算出する一方、オープンル
ープ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値に設定す
る。
【0031】前条件が成立するときにはステップS24
に進み、TL値、TR値の計測を所定回数行ったか否か
を判別し、最初はこの答が否定(NO)となるので、ス
テップS25に進み、下流側O2センサ出力RVO2の
みに基づくPI(比例積分)制御を行うとともに、TL
値及びTR値の計測を行って、それらの値の積算値TL
SUM,TRSUMを算出する(ステップS25,S2
6)。
【0032】具体的には、図4に示すように、下流側O
2センサ出力RVO2のリーンリッチ反転時点t1から
所定時間tLD経過した時刻t2において、リーン方向
のスペシャルP項PLSPにより、KO2値を減少方向
にスキップさせ、その後、センサ出力RVO2のリッチ
リーン反転時点t3から所定時間tRD経過する時刻t
4までKO2値を漸減させるI項制御を行う。そしてこ
のとき時刻t2から時刻t3までの時間をTL値(TL
1)として計測する。次に時刻t4においてリッチ方向
のスペシャルP項PRSPにより、KO2値を増加方向
にスキップさせ、その後センサ出力RVO2のリーンリ
ッチ反転時点t5から所定時間tLD経過する時刻t6
までKO2値を漸増させるI項制御を行う。そして、こ
のとき時刻t4から時刻t5までの時間をTR値(TR
1)として計測する。以後、同様にして順次TL2,TR
2,…を計測し、それらの計測値の積算値としてTLS
UM,TRSUMを算出する。
【0033】ステップS24の答が肯定(YES)、即
ち、所定回数計測が完了すると、次式(2)により触媒
の劣化度合を表わすパラメータである判定時間TCHK
を算出する(ステップS27)。
【0034】 TCHK=(TLSUM/nTL+TRSUM/nTR)/2 …(2) その後は前記ステップS23と同様に通常燃料制御を行
う(ステップS28)。
【0035】ここで、時間TLとTRの平均値であるT
CHKは、触媒の浄化率(CAT浄化率)と図5に示す
ような関係があり、触媒の浄化率が低下してくると、T
CHK値が減少する。従って、図5において浄化率が低
下するのに伴ってTCHK値が減少する範囲では、TC
HK値が触媒の劣化度合(浄化率の低下度合)を表わす
ことになる。なお、触媒の浄化率は、触媒の酸素蓄積能
力(O2ストレージ能力)に依存しており、判定時間T
CHKの減少はO2ストレージ能力の低下を意味する。
この手法により、触媒の劣化度合を正確に把握すること
ができる。 (2)失火判定基準値の算出 後述する図12に示す処理で、失火が特定の気筒で発生
したか否かを判定するための失火判定基準値MSLMT
を次式(3)により算出する。
【0036】 MSLMT=MSLMTM+KMSLMT …(3) ここでMSLMTMは、エンジン回転数NE及びエンジ
ン負荷(吸気管内絶対圧PBA)に応じて設定されたマ
ップから読み出されるマップ値である。MSLMTM値
は、エンジン回転速度NEが増加するほど小さくなるよ
うに設定され、エンジン負荷が増加するほど大きくなる
ように設定されている。これは、エンジン回転速度が低
いほど燃焼周期が長くなるため、速度変動分が大きくな
ること、及びエンジン負荷が高い程出力トルクも大きく
なり、トルク変動分が大きくなることを考慮したもので
ある。
【0037】また、KMSLMTは、図6(a)に示す
ように判定時間TCHKに応じて算出される補正値であ
り、TCHK値が小さくなるほどより小さな値に設定さ
れる。換言すれば、触媒の劣化度合が大きくなるほどK
MSLMT値はより小さな値に設定され、基準値MSL
MTもより小さな値に補正される。図12の処理では、
失火判定用パラメータ(偏差積差値)MSがMSLMT
値を越えると、失火発生と判定されるので、補正値KM
SLMTによりMSLMT値は触媒の劣化度合が大きく
なるほど、失火と判定される可能性が増加するように補
正される。 (3)失火判定 図7〜図15を参照して説明する。
【0038】図7は、エンジン1の失火状態の判定を行
うプログラムの全体構成を示す図である。
【0039】同図(a)は、前記CRK信号パルスの発
生毎にこれと同期して実行されるCRK処理を示し、本
処理ではCRK信号パルスの発生時間間隔(エンジン回
転速度の逆数に比例するパラメータ)の平均値(以下
「第1の平均値」という)TAVEの算出を行う(ステ
ップS41)。
【0040】同図(b)は、前記TDC信号パルスの発
生毎にこれと同期して実行されるTDCと処理を示し、
本処理ではモニタ実施条件、即ち失火判定が実行可能か
否かの判別を行い(ステップS42)、さらに後述する
#3STG処理(同図(c))で失火と判定された回数
に基づく異常判定(失火率検定)を行う(ステップS4
3)。
【0041】上記モニタ実施条件、例えば、エンジン運
転状態が定常的な状態であり、かつエンジン水温TW、
吸気温TA、エンジン回転速度NE等が所定範囲内にあ
るとき成立する。
【0042】同図(c)は、前記TDC処理と同一周期
であって、#3STG(#3ステージ、図9参照)で実
行される処理を示し、本処理では、CRK処理で算出さ
れる第1の平均値TAVEの平均値(以下「第2の平均
値」という)Mの変化量ΔMが算出され(ステップS4
4)、この変化量ΔMとその平均値との偏差の積算値M
Sが算出され(ステップS45)、偏差積算値MSに基
づいてエンジン1における失火の発生の有無及び失火気
筒の判別が行われる(ステップS46)。
【0043】図8は、第1の平均値TAVEを算出する
プログラムのフロ−チャ−トである。
【0044】ステップS51では、CRK信号パルスの
発生時間間隔CRMe(n)計測する。具体的には、図
9に示すようにクランク軸が30度回転する毎に順次C
RMe(n),CRMe(n+1),CRMe(N+
2)…が計測される。
【0045】なお、クランク軸が180度回転する期間
を30度毎に分割し、それぞれ#0STG〜#5STG
(#0ステージ〜#5ステージ)と呼んでいる。
【0046】ステップS52では、次式(3)により1
1回前の計測値CRMe(n−11)から最新の計測値
CRMe(n)までの12個のCRMe値の平均値とし
て、第1の平均値TAVE(n)を算出する。
【0047】
【数1】 本実施例ではCRK信号パルスはクランク軸が30度回
転する毎に発生するので、第1の平均値TAVE(n)
はクランク軸1回転に対応する平均値である。このよう
な平均化処理を行うことにより、クランク軸1回転で1
周期のエンジン回転の1次振動成分、即ち、クランク角
センサ11を構成するパルサ又はピックアップの機械的
誤差(製造誤差、取付誤差等)によるノイズ成分を除去
することができる。
【0048】なおTAVE(n)値に基づいてエンジン
回転速度NEが算出される。
【0049】図10は、図7(c)のステップS44に
おけるΔM算出処理を具体的に示したフロ−チャ−トで
ある。
【0050】ステップS61では、次式(4)により、
第1の平均値TAVEの5回前の算出値TAVE(n−
5)から最新の算出値TAVE(n)までの6個のTA
VE値の平均値として、第2の平均値M(n)を算出す
る。
【0051】
【数2】 本実施例では、エンジン1は4気筒4サイクルエンジン
であり、クランク軸が180度回転する毎にいずれかの
気筒で点火が行われる。従って、第2の平均値(n)
は、第1の平均値TAVE(n)の点火周期毎の平均値
である。このような平均化処理を行うことにより、燃焼
によるエンジン回転のトルク変動分として表わされる2
次振動成分、即ち、クランク軸半回転周期の振動成分を
除去することができる。
【0052】続くステップS62では、次式(5)によ
り、第2の平均値M(n)のハイパスフィルタ処理を行
う。ハイパスフィルタ処理後の第2の平均値をFM
(n)としている。
【0053】 FM(n)=b(1)×M(n)+b(2)×M(n−1)+b(3)×M(n−2) −a(2)FM(n−1)−a(3)FM(n−2) …(5) ここで、b(1)〜b(3),a(2),a(3)はフィルタ伝達係数で
あり、それぞれ例えば0.2096,−0.4192,
0.2096,0.3557,0.1940に設定され
る。またFM(0)及びFM(1)はいずれも値0とし
て、値2以上のnについて式(5)が適用される。
【0054】このハイパスフィルタ処理により、M
(n)値に含まれる約10Hz以下の低周波成分が除か
れ、駆動系からエンジンに伝わる振動(例えばクランク
シャフトのねじりに起因する振動、タイヤから伝わる路
面振動等)の影響を除去することができる。
【0055】続くステップS63では、ハイパスフィル
タ処理した第2の平均値FM(n)の変化量ΔM(n)
を次式(6)により算出する。
【0056】 ΔM(n)=FM(n)−FM(n−1) …(6) なお、ハイパスフィルタ処理した後の第2の平均値FM
(n)は、M(n)値と極性が反転するため、エンジン
1で失火が発生した場合には、M(n)値は増加するの
でFM(n)値はマイナス方向に増加し、ΔM(n)値
もマイナス方向に増加する傾向を示す。なお、ΔM
(n)値がマイナス方向に増加することは、エンジン回
転速度の減速度が増加することを示す。
【0057】図11は、図7(c)のステップS45に
おけるMS算出処理を具体的に示したフローチャートで
ある。
【0058】ステップS71では、次式(7)により、
変化量Mの3回前の算出値ΔM(n−3)から最新の算
出値ΔM(n)までの4個のΔM値の平均値として、変
化量平均値X(n)を算出する。
【0059】
【数3】 続くステップS72では、次式(8)により、変化量平
均値X(n)と変化量ΔM(n)の偏差AD(n)を算
出する。
【0060】 AD(n)=X(n)−ΔM(n) …(8) 次に偏差AD(n)が値0より大きいか否かを判別し
(ステップS73)、AD(n)≦0が成立するときに
は、AD(n)=0,MS(n)=0とする(ステップ
S75,S76)。ここでMS(n)は、偏差AD
(n)の積算値である。
【0061】ステップS73の答が肯定(YES)、即
ちAD(n)>0が成立するときには、次式(9)によ
り積算値MS(n)を算出する。
【0062】
【数4】 図11のプログラムによれば、偏差AD(n)が正のと
きには前回値AD(n−1)と今回値AD(n)の和と
して積算値MS(n)が算出される一方、偏差AD
(n)が値0又は負のときにはMS(n)=0とされ
る。従って、偏差AD(n)が正、すなわち変化量平均
値X(n)が変化量ΔM(n)より大きいとき(変化量
ΔM(n)が平均値X(n)に対してエンジン回転速度
の減速度が大きい側にあるとき)のAD(n)値のみに
より積算値MS(n)が算出される。
【0063】このようにして算出した積算値MS(n)
を用いて後述するように失火判定を行うことにより、エ
ンジン回転速度が増加方向に転じた後の回転変動の影響
が除去され、失火の検出及び失火気筒の特定を容易かつ
迅速に行うことができる。
【0064】なお、積算値MS(n)の算出期間(積算
する期間)を、クランク角度で360度(2TDC期
間)としたのは、失火によるクランク軸回転角度変化の
ゆり返しの影響を除去するためである。
【0065】図12は、上述のようにして算出した積算
値MSに基づいて失火判定及び失火気筒判別を行うプロ
グラムのフローチャートである。
【0066】ステップS81では、前述したモニタ実施
条件が成立しているか否かを判別し、モニタ実施条件が
不成立のときには直ちに本プログラムを終了する。
【0067】モニタ実施条件が成立しているときには、
積算値MSが失火判定基準値MSLMTより大きいか否
かを判別する(ステップS82)。
【0068】ステップS82の答が否定(NO)、即ち
MS≦MSLMTが成立するときには直ちに本プログラ
ムを終了し、ステップS82の答が肯定(YES)、即
ちMS>MSLMTが成立するときには、前々回(2T
DC前に)点火した気筒で失火が発生したと判定する。
前述したように積算値MSは、エンジン回転速度の減速
度が増加したとき増加する傾向を示すので、この値がし
きい値MSLMTを越えたとき失火発生と判定するもの
である。
【0069】ここで失火判定基準値MSLMTは、前記
式(3)により算出され、触媒の劣化度合が大きくなる
ほどより小さな値に補正されるので、触媒の劣化度合が
大きくなるほど失火発生と判定される可能性が高くな
り、失火発生と判定される回数が増加する。
【0070】従って後述する失火率検定により異常(失
火状態)と判定される可能性も高くなり、排気ガス特性
が悪化する前に適切な処置をとることができる。
【0071】なお、前々回点火気筒で失火発生と判定す
るのは、ハイパスフィルタ処理によって遅れ分が発生す
るからである。ハイパスフィルタ処理の内容(フィルタ
特性)によって遅れ分は変化するのでその場合には、失
火気筒の判定も異なるものになる(例えば3TDC前の
点火気筒あるいは1TDC前の点火気筒となる)。
【0072】図13は#3気筒で単発的に失火が発生し
た場合における変化量ΔMの推移を示す図であり、図1
4はこれに対応する積算値MSの推移を示す図である。
これらの図において横軸の時刻t1〜t9は互いに対応
しており、また図中の数字は点火気筒の気筒番号を示し
ている。
【0073】図14から明らかなように、MS値は矢印
Bで示す#2気筒点火時にしきい値MSLMTを越え
る。従って、矢印Aで示す#3気筒(2TDC前の点火
気筒)で失火発生と判定される。
【0074】図15は、図7(b)のステップS43で
実行される失火率検定処理のフロ−チャ−トである。
【0075】ステップS91では、失火判定用の部品又
はセンサ、具体的にはCRKセンサ11、TDCセンサ
12、CYLセンサ13及びこれらの周辺部品の故障が
検知されているか否かを判別し、故障が検知されていな
いときには後述するステップS103でリセットされる
カウンタAのリセット後連続して200回転分のクラン
ク軸回転変動(ΔM)の計測を行ったか否かを判別する
(ステップS92)。なお、カウンタAは、クランク軸
が200回転する間に失火と判定した回数を計測するカ
ウンタである。
【0076】失火判定用のセンサ等の故障検知時又は2
00回転分の計測が完了していないときには、直ちに本
処理を終了する一方、200回転分の計測を行ったとき
には、カウンタBのリセット後連続して1000回転分
のクランク軸回転変動の計測を行ったか否かを判別する
(ステップS93)。カウンタBはクランク軸が100
0回転する間に失火と判定した回数を計測するカウンタ
である。
【0077】1000回転分の計測が完了していないと
きには、200回転分の計測のみ完了したことを示すフ
ラグF200を値1に設定する一方(ステップS9
5)、完了したときにはそのことを示すフラグF100
0を値1に設定する(ステップS96)。続くステップ
S96では、NG判定用失火TDC数MFTDCEMS
TD及びMFTDCCATをそれぞれMFTDCEMS
TDマップ及びMFTDCCATマップから検索する。
MFTDCEMSTDは後述するステップS99の判別
に使用する第1のしきい値であり、未燃排出ガスが許容
基準以上となる失火率(1000回転中の失火発生回
数)に対応する。またMFTDCCATは、後述するス
テップS100の判別に使用する第2のしきい値であ
り、三元触媒15に悪影響を与える可能性のある失火率
(200回転中の失火発生回数)に対応する。ここで第
1及び第2のしきい値は、MFTDCCAT/200>
MFTDCEMSTD/1000という関係がある。な
お、MFTDCEMSTDマップ及びMFTDCCAT
マップはそれぞれエンジン回転数NE及び吸気管内絶対
圧PBAに応じてMFTDCEMSTD値及びMFTD
CCAT値が設定されたマップであり、NE値が増加す
るほど、またPBA値が増加するほど、設定値が減少す
るように設定されている。
【0078】続くステップS97では、モニタ実施条件
(図7、ステップS42参照)を判定するための部品又
はセンサ、具体的にはエンジン水温センサ10、吸気温
センサ9、吸気管内絶対圧センサ8、スロットル弁開度
センサ4、車速センサ、大気圧センサ等又はこれらの周
辺部品の故障が検知されているか否かを判別し、故障が
検知されているときには、カウンタAの値に基づく失火
率検定のみ行う(ステップS100〜S102)。即
ち、カウンタAの値が第2のしきい値MFTDCCAT
以上か否かを判別し(ステップS100)、A<MFT
DCCATが成立するとき正常と判定する一方(ステッ
プS102)、A≧MFTDCCATが成立するとき異
常(失火状態)と判定する(ステップS103)。
【0079】前記ステップS97の答が否定(NO)、
即ちモニタ実施条件判定用のセンサ等の故障が検知され
ていないときには、フラグF200が値1であるか否か
を判別し(ステップS98)、F200=1のときは1
000回転分の計測が完了していないので、前記ステッ
プS100に進み、カウンタAの値に基づく失火率検定
のみ行う。一方、F200=0のときは1000回転分
の計測が完了しているので、まずカウンタBの値に基づ
く失火率検定を行う(ステップS99)。即ち、カウン
タBの値が第1のしきい値MFTDCEMSTD以上か
否かを判別し、B≧MFTDCEMSTDが成立すると
きには異常と判定する一方(ステップS101)、B<
MFTDCEMSTDが成立するときには前記ステップ
S100に進む。
【0080】続くステップS103では、カウンタA及
びフラグF200のリセットを行い、次いでF1000
=1のときはカウンタB及びフラグF1000のリセッ
トを行って(ステップS105)、本処理を終了する。
【0081】図15のステップS97〜S102によれ
ば、モニタ実施条件判定用のセンサ等の故障が検知され
ていないときは、カウンタAの値に基づく判定及びカウ
ンタBの値に基づく判定の両方が実行され、故障が検知
されたときはカウンタAの値に基づく判定のみ実行され
る。これはモニタ実施条件判定用センサ等の故障時は、
失火判定の精度が十分確保されない、あるいはエンジン
に供給する混合気の空燃比が所望値からずれて未燃排出
ガス成分が増大する可能性があり、検出精度が低下しそ
の結果カウンタBの値に基づく判定を実行した場合は正
常燃焼状態を失火と判定するおそれがあるからである。
【0082】また、モニタ実施条件判定用センサ等の正
常時は、200回転毎にカウンタAの値に基づく判定が
実行され、さらに1000回転毎にカウンタBの値に基
づく判定も実行されるので、比較的軽微の異常も確実に
検出することができる。
【0083】以上のように本実施例によれば、触媒の劣
化度合を表わす判定時間TCHKに応じて、劣化度合が
大きくなるほど失火判定基準値MSLMTがより小さな
値、即ち失火発生と判定する可能性が高くなるような値
に設定されるので、触媒の劣化度合が大きくなるほど、
失火発生と判定される回数が増加する。従って、失火率
検定により失火状態(異常)と判定される可能性が高く
なり、排気ガス特性が悪化する前に適切な処置をとるこ
とができる。その結果、排気ガス特性の悪化を未然に防
止するとともに、触媒の劣化の進行を抑制し、触媒の耐
用年数の短縮化を防止することができる。
【0084】なお、上述した実施例では、失火判定基準
値MSLMTを判定時間TCHKに応じて補正するよう
にしたが、これに代えて、又はこれとともに失火率検定
用の第1及び第2のしきい値MFTDCEMSTD,M
FTDCCATをTCHK値に応じて補正するようにし
てもよい。
【0085】具体的には、次式(10),(11)によ
りMFTDCEMSTD値及びMFTDCAT値を算出
する。
【0086】 MFTDCEMSTD=MFTDCEMSTDM+KMFTDC1…(10) MFTDCCAT=MFTDCCATM+KMFTDC2…(11) ここでMFTDCEMSTDM及びMFTDCCATM
は、エンジン回転数NE及び吸気管内絶対圧PBAに応
じて設定されたマップから読み出されるマップ値であ
る。KMFTDC1は、図6(b)に示すように判定時
間TCHKに応じて算出される補正値であり、TCHK
値が小さくなる(触媒の劣化度合が大きくなる)ほどよ
り小さな値に設定される。また、KMFTDC2もKM
FTDC1と同様に算出される。
【0087】このように、第1及び第2のしきい値MF
TDCFMSTD,MFTDCATをTCHK値に応じ
て補正することにより、触媒の劣化度合が大きくなるほ
どしきい値が低下し、異常(失火状態)と判定される可
能性が高くなり、上述した実施例と同様の効果を奏す
る。
【0088】次に失火の発生を検出するための他の手法
を用いた実施例を、図16〜図19を参照して説明す
る。本実施例は点火電圧を検出し、検出した点火電圧に
基づいて失火の発生を判定するものである。
【0089】図16は、本実施例における点火電圧に基
づく失火の検出に係る部分の構成を示す図であり、EC
U5において電源電圧VBが供給される電源端子T1は
一次側コイル47と二次側コイル48とから成る点火コ
イル(点火手段)49に接続されている。一次側コイル
47と二次側コイル48とは互いにその一端で接続さ
れ、一次側コイル47の他端はトランジスタ46のコレ
クタに接続され、トランジスタ46のベースは駆動回路
51を介してCPU5bに接続され、そのエミッタは接
地されている。トランジスタ46のベースには、CPU
5bより点火指令信号Aが供給される。また、二次側コ
イル48の他端は、ディストリビュータ18を介して点
火プラグ19に接続されている。
【0090】ディストリビュータ18と点火プラグ19
とを接続する接続線の途中には、その接続的と静電的に
結合された(接続線と数PFのコンデンサを形成する)
点火電圧センサ20が設けられており、点火電圧センサ
20は、入力回路41を介してピークホールド回路42
及び比較器44の非反転入力に接続されている。ピーク
ホールド回路42の出力は、比較レベル設定回路43を
介して比較器44の反転入力に接続されている。また、
ピークホールド回路42のリセット入力には、CPU5
bが接続されおり、CPU5bから適切なタイミングで
ピークホールド値をリセットするリセット信号が供給さ
れる。比較器44の出力は、CPU5bに入力される。
また、二次側コイル48とディストリビュータ15との
間にダイオード50が介装されている。
【0091】入力回路41は分圧回路、バッファアンプ
等から成り、点火電圧センサ出力を適当なレベルに変換
して出力する。以下入力回路41の出力電圧を点火電圧
Vという。
【0092】図16の回路によれば、検出された点火電
圧Vのピーク値がピークホールド回路42によって保持
され、そのピークホールド値が比較レベル設定回路43
により、値1より小さい所定数倍され、比較レベルVC
OMPとして比較器44に供給される。従って、端子T
4にはV>VCOMPが成立するとき高レベルとなるパ
ルス信号(比較判定パルス)が出力される。
【0093】以上のように構成される回路41〜44の
動作を図17を用いて説明する。同図(b),(c)に
おいて実線は燃料混合気の正常燃焼時の特性を示し、破
線は燃料系の原因に係る失火発生時の特性を示す。
【0094】同図(a)は、点火指令信号Aを示す。
【0095】同図(b)は、検出した点火電圧(入力回
路41の出力電圧)V(B,B′)及び比較レベルVC
OMP(C,C′)の推移を示している。
【0096】この図から明らかなように、失火発生時
(破線B′)は、点火プラグ間の絶縁破線電圧が正常燃
焼時より高くなるので、点火電圧Vは正常燃焼時(実線
B)より高くなる。なお、失火発生時は放電後期におい
て高電圧を維持しているが、これは、ダイオード50の
作用によるものである。
【0097】図17(b)の曲線C,C′は、点火電圧
Vのピークホールド値から得られる比較レベルVCOM
Pの推移を示しており、時刻t2〜t3間でリセットさ
れている。従って、時刻t2以前は、前回点火された気
筒の比較レベルVCOMPを示している。また、図17
(c)は比較器44の出力(以下「比較判定パルス」と
いう)を示しており、図17(b)及び(c)から明ら
かなように、燃焼時においては時刻t2〜t4間でV>
VCOMPとなり、失火時においては時刻t1〜t5間
でV>VCOMPとなり、その間比較器44の出力は高
レベルとなる。
【0098】従って、比較器44から出力される比較判
定パルスのパルス幅を計測し、基準値と比較することに
よって、失火を判定することができる。図18は、比較
判定パルスに基づいて、失火判定を行うプログラムのフ
ローチャートであり、本プログラムはCPU5bにおい
て一定時間毎に実行される。
【0099】ステップS111では、IGフラグ(Fl
agIG)が「1」であるか否かを判別し、その答が否
定(No)、即ちIGフラグが「0」のときには、リセ
ットタイマの計測値tRを値0として(ステップS11
2)本プログラムを終了する。ステップS111の答が
肯定(Yes)、即ちIGフラグが「1」のときには、
リセットタイマの計測値tRが所定時間tRESETよ
り小さいか否かを判別する(ステップS113)。IG
フラグが「0」から「1」となった直後は、この答が肯
定(Yes)となり、比較判定パルス、即ち比較器44
の出力パルスが有るか否かを判別する(ステップS11
6)。この答が否定(No)であれば直ちに本プログラ
ムを終了し、肯定(Yes)であれば、カウンタのカウ
ント値CPを値1だけインクリメントし(ステップS1
17)、そのカウント値CPが基準値CPREFより小
さいか否かを判別する(ステップS118)。
【0100】ステップS118の答が肯定(Yes)、
即ちCP<CPREFのときには、正常燃焼と判定し、
フラグFMISを「0」とする(ステップS119)一
方、ステップS118の答が否定(No)、即ちCP≧
CPREFのときには、FI失火と判定し、フラグFM
ISを「1」とし(ステップS119)、本プログラム
を終了する。
【0101】前記ステップS113の答が否定(N
o)、即ちtR>tRESETとなったときには、カウ
ンタのカウント値CP及びIGフラグを値0にリセット
し(ステップS114,S115)、前記ステップS1
19に進む。
【0102】図18のプログラムによれば、図17
(d),(e)に示すように、燃焼時には、カウント値
CPが基準値CPREFを越えないのに対し、失火時に
は、時刻t6に基準値CPREFを越えるので、失火が
検出される(FMISが0から1に変化する)。
【0103】ここで基準値CPREFは、次式(12)
により算出される。
【0104】 CPREF=CPREFM+KCPREF …(12) CPREFMは、エンジン回転数NE及び吸気管内絶対
圧PBAに応じて設定されたマップから読み出されるマ
ップ値である。KCPREFは、図19に示すように判
定時間TCHKに応じて算出される補正値であり、TC
HK値が小さくなる(触媒の劣化度合が大きくなる)ほ
どより小さな値に設定される。
【0105】また、本実施例における失火率検定は図1
5に示すプログラムと同様に行われる。即ち、図15の
ステップS92及びS93におけるクランク軸回転変動
計測を、点火電圧による失火判定に置き換えた処理によ
って行われる。
【0106】従って、前述した実施例と同様に触媒の劣
化が進行するほど失火発生と判定される頻度が増加し、
同様の効果を奏する。
【0107】なお、失火発生の検出手法としては、上述
した手法に代えてイオン電流法を適用してもよく、その
場合の失火判定基準値も触媒の劣化度合が大きくなるほ
ど失火と判定する可能性が高くなるように設定される。
【0108】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、検
出された触媒装置の劣化度合に応じて失火状態を判定す
るための判定基準が設定されるので、触媒措置の劣化度
合に対応した適切な判定基準を用いて失火状態を判定
し、排気ガス特性が悪化する前に適切な処置をとること
ができる。その結果、排気ガス特性の悪化を未然に防止
するとともに、触媒装置の劣化の進行を抑制し、触媒の
耐用年数の短縮化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る内燃機関及びその制御
装置の全体構成を示す図である。
【図2】内燃機関の失火状態を判定する処理の全体構成
を説明するためのフローチャートである。
【図3】三元触媒の劣化度合を表わすパラメータ(TC
HK)を算出するプログラムのフローチャートである。
【図4】三元触媒の劣化度合を表わすパラメータの算出
手法を説明するための図である。
【図5】三元触媒による浄化率と劣化度合を表わすパラ
メータとの関係を示す図である。
【図6】劣化度合を表わすパラメータと、失火判定基準
値の補正値(KMSLMT,KMFTDC)との関係を
示す図である。
【図7】失火状態の判定を行うプログラムの全体構成を
示す図である。
【図8】図7の処理内容の一部を詳細に示すフローチャ
ートである。
【図9】エンジン回転速度を表わすパラメータの計測と
クランク軸の回転角度との関係を説明するための図であ
る。
【図10】図7の処理内容の一部を詳細に示すフローチ
ャートである。
【図11】図7の処理内容の一部を詳細に示すフローチ
ャートである。
【図12】図7の処理内容の一部を詳細に示すフローチ
ャートである。
【図13】失火発生時における、エンジン回転速度の変
化量を表わすパラメ−タ値(ΔM)の推移を示す図であ
る。
【図14】失火発生時における、エンジン回転速度の変
化量を表わすパラメ−タ値(ΔM)の平均値に対する偏
差の積算値(MS)の推移を示す図である。
【図15】図7の処理内容の一部を詳細に示すフロ−チ
ャ−トである。
【図16】点火電圧を検出して失火判定を行う手法を用
いた実施例の失火判定に係る部分の構成を示す図であ
る。
【図17】図16の構成による失火判定手法を説明する
ための図である。
【図18】図16の構成による失火判定を行うプログラ
ムのフローチャートである。
【図19】劣化度合を表わすパラメータ(TCHK)
と、失火判定基準値の補正値(KCPREF)との関係
を示す図である。
【符号の説明】
1 内燃エンジン 5 電子コントロ−ルユニット(ECU) 11 クランク角センサ 12 TDCセンサ 20 点火電圧センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 洋一 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 伊東 洋 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気系に排気ガスを浄化する触媒装置が
    設けられた内燃機関の失火状態を判定する失火判定手段
    を備えた内燃機関の失火検出装置において、前記触媒装
    置の劣化度合を検出する触媒劣化度合検出手段と、該検
    出された劣化度合に応じて、前記失火判定手段の判定基
    準を設定する失火判定基準設定手段とを設けたことを特
    徴とする内燃機関の失火検出装置。
  2. 【請求項2】 前記失火判定基準設定手段は、検出した
    劣化度合が大きい程前記失火判定基準を失火状態と判定
    する可能性が高くなるように設定することを特徴とする
    請求項1記載の内燃機関の失火検出装置。
JP5085324A 1993-03-19 1993-03-19 内燃機関の失火検出装置 Pending JPH06272610A (ja)

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