JPH0763111A

JPH0763111A - エンジンの失火検出装置

Info

Publication number: JPH0763111A
Application number: JP20602393A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Togai; 一英栂井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-08-20
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1995-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、リーンバーンシステムを採用した
エンジンに適用される失火検出装置に関し、リーン運転
域であっても空燃比の検出結果に基づいて失火を的確に
判定できるようにすることを目的とする。【構成】エンジンの各気筒に関連して設けられたイン
ジェクタと、各気筒の燃焼室が運転状態に応じた空燃比
となるようにインジェクタ駆動時間を設定し各気筒がそ
れぞれ予め定められた行程位相にあるときに対応するイ
ンジェクタを順次作動させるインジェクタ駆動手段４１
と、排気通路中の空燃比を検出する空燃比検出手段２２
と、その検出結果をインジェクタ駆動時間に対応した空
燃比と比較し当該検出結果が当該空燃比よりも設定値以
上リーン側の値であった場合に失火と判定する失火判定
手段４４とをそなえて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン（内燃機関）
の失火を検出するための装置に関し、特にリーンバーン
システム（希薄燃焼方式）を採用したエンジンに適用さ
れる失火検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃費向上のために、エンジンの各
気筒に供給される混合気の空燃比を薄く（リーン化）し
て運転する希薄燃焼方式（リーンバーンシステム）が採
用されている。このようなリーンバーンシステムでは、
ＮＯｘの排出量を低減させるために可能な限りリーン限
界に近い状態で運転することが望ましいが、そのような
状態では、燃焼変動が大きくなり、時には失火の発生を
招くことがある。失火を生じると、失火に伴うショック
が発生するだけでなく、未燃焼ガスがそのまま排出され
るために排気ガス中の有害成分が増加してしまう。

【０００３】そこで、エンジンにおける失火を検出し
て、失火を生じた場合に、空燃比を若干濃く（リッチ
化）する制御を行なうことが考えられるが、このとき、
失火を検出する手段としては、エンジンの回転変動から
失火を検出したり、各気筒の筒内圧から失火を検出した
りすることが公知である。しかし、回転変動に基づいて
失火を検出する手段では、高精度の回転センサが必要に
なりコスト増加を招くことになるほか、自動車用のエン
ジンなどにこの手段を適用した場合、ラフロードの走行
中に失火を誤検出する可能性が高い。

【０００４】また、筒内圧に基づいて失火を検出する手
段では、筒内圧センサを新たに付設するためのコストが
必要になるほか、筒内圧センサによる検出データから失
火を判断するための信号処理が大きな負担となってしま
う。そこで、従来、例えば特開平４−１６４１４４号公
報に開示されるような失火検出装置も提案されている。
この従来技術では、空燃比を制御するためにエンジンの
排気系に予め設けられている空燃比センサ（酸素セン
サ）を用い、この空燃比センサによる検出結果と、予め
定められたしきい値とを比較し、その差の絶対値に基づ
いて失火の判定が行なわれている。

【０００５】このような従来技術によれば、空燃比制御
のための空燃比センサを失火検出用にも用いることがで
き、新たなセンサ（高精度回転センサや筒内圧センサ）
を別途設ける必要がないので、コスト増加を招くことな
く失火検出を行なうことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエンジンの失火検出装置では、リーン限界に
近い空燃比での運転状態（リーン運転域）において、予
め定められたしきい値を基準とした失火判定を行なって
いるため、失火が起こっていない空燃比のリーン状態を
失火と誤判定してしまう可能性があり、的確な失火判定
を行なえないという課題があった。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、リーン運転域であっても空燃比の検出結果に
基づいて失火を的確に判定できるようにした、エンジン
の失火検出装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のエン
ジンの失火検出装置（請求項１）は、エンジンの各気筒
に関連してそれぞれ設けられたインジェクタと、上記の
各気筒における燃焼室が運転状態に応じた空燃比となる
ように該インジェクタの駆動時間を設定するとともに上
記の各気筒がそれぞれ予め定められた行程位相にあると
きに対応するインジェクタを順次作動させるインジェク
タ駆動手段と、該エンジンの排気通路に設けられ該排気
通路中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、該空燃比
検出手段による検出結果を該インジェクタ駆動手段によ
るインジェクタ駆動時間に対応した空燃比と比較し当該
検出結果が当該空燃比よりも設定値以上リーン側の値で
あった場合に失火と判定する失火判定手段とをそなえた
ことを特徴としている。

【０００９】また、本発明のエンジンの失火検出装置
（請求項２）は、多気筒エンジンの各気筒に関連してそ
れぞれ設けられたインジェクタと、上記の各気筒におけ
る燃焼室が運転状態に応じた空燃比となるように該イン
ジェクタの駆動時間を設定するとともに上記の各気筒が
それぞれ予め定められた行程位相にあるときに対応する
インジェクタを順次作動させるインジェクタ駆動手段
と、該インジェクタ駆動手段によるインジェクタ駆動時
間に対応した各気筒毎の空燃比状態を設定空燃比情報と
して順次記憶する記憶手段と、該エンジンの排気通路に
設けられ該排気通路中の空燃比を検出する空燃比検出手
段と、該インジェクタから燃料が噴射された時点から当
該燃料の排気ガスの空燃比が該空燃比検出手段により検
出されるまでの遅れ時間を算出する遅れ時間算出手段
と、該遅れ時間算出手段による算出結果に基づいて該空
燃比検出手段による検出結果に対応する該設定空燃比情
報を該記憶手段の記憶情報の中から選択する選択手段
と、該空燃比検出手段による検出結果と該選択手段によ
り選択された設定空燃比情報とを比較し該空燃比検出手
段による検出結果が当該設定空燃比情報よりも設定値以
上リーン側の値であった場合に失火と判定する失火判定
手段とをそなえたことを特徴としている。

【００１０】そして、上述した請求項２のエンジンの失
火検出装置にあって、該失火判定手段により失火と判定
された設定空燃比情報に対応した気筒のインジェクタの
駆動時間を増加させるインジェクタ駆動時間増加手段を
そなえて構成してもよい（請求項３）。

【００１１】

【作用】上述の本発明のエンジンの失火検出装置（請求
項１）では、失火判定手段において、空燃比検出手段に
よる検出結果がインジェクタ駆動手段によるインジェク
タ駆動時間に対応した空燃比と比較され、その検出結果
がその空燃比よりも設定値以上リーン側の値であった場
合に、失火と判定される。つまり、インジェクタ駆動時
間に応じたインジェクタからの燃料噴射量によって得ら
れるべき空燃比を基準とした失火判定を行なうことがで
きる。

【００１２】また、上述の本発明のエンジンの失火検出
装置（請求項２）では、インジェクタ駆動手段によるイ
ンジェクタ駆動時間に対応した各気筒毎の空燃比状態
が、記憶手段に設定空燃比情報として順次記憶される一
方、遅れ時間算出手段により、インジェクタから燃料が
噴射された時点から当該燃料の排気ガスの空燃比が空燃
比検出手段により検出されるまでの遅れ時間が算出され
る。そして、選択手段により、遅れ時間算出手段による
算出結果に基づいて空燃比検出手段による検出結果に対
応する設定空燃比情報が記憶手段の記憶情報の中から選
択され、失火判定手段において、空燃比検出手段による
検出結果と選択手段により選択された設定空燃比情報と
が比較され、その検出結果がその設定空燃比情報よりも
設定値以上リーン側の値であった場合に、失火と判定さ
れる。つまり、空燃比検出手段による検出結果に対応し
た設定空燃比情報を基準とした失火判定を行なうことが
できる。

【００１３】さらに、インジェクタ駆動時間増加手段に
より、失火判定手段にて失火と判定された設定空燃比情
報に対応した気筒のインジェクタの駆動時間を増加させ
ることで（請求項３）、失火の生じた気筒に対する空燃
比をリッチ化させることができ、失火の再発を自動的に
防止することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
のエンジンの失火検出装置について説明すると、図１は
その構成を示すブロック図、図２はその装置のための制
御系を示すハードブロック図、図３はその装置を適用さ
れるエンジンシステムを示す全体構成図、図４はその燃
料搬送モデルを概念的に説明するためのブロック図、図
５はその吸気管燃料付着モデルを説明すべく要部を模式
的に示す断面図、図６はその排気管輸送遅れを説明すべ
く要部を模式的に示す断面図、図７はその空燃比検出手
段（ＬＡＦＳ）の検出遅れを示すグラフ、図８はその装
置による失火検出要領を説明するためのフローチャー
ト、図９はその空燃比検出手段（ＬＡＦＳ）の検出結果
および燃料噴射から失火検出までの遅れを説明するため
のグラフ、図１０はその空燃比検出手段（ＬＡＦＳ）の
検出結果と吸気管燃料付着モデルによる空燃比推定結果
との偏差の計算例を示すグラフである。

【００１５】さて、本実施例の装置を適用される自動車
用のエンジンシステムは、図３に示すようなものである
が、この図３において、エンジン（内燃機関）１は、そ
の燃焼室２に通じる吸気通路（吸気管）３および排気通
路（排気管）４を有しており、吸気通路３と燃焼室２と
は吸気弁５によって連通制御されるとともに、排気通路
４と燃焼室２とは排気弁６によって連通制御されるよう
になっている。

【００１６】また、吸気通路３には、その上流側から順
に、エアクリーナ７，スロットル弁８およびインジェク
タ（電磁式燃料噴射弁）９が設けられており、排気通路
４には、その上流側から順に、排気ガス浄化用の触媒コ
ンバータ（三元触媒）１０および図示しないマフラ（消
音器）が設けられている。なお、吸気通路３には、サー
ジタンク３ａが設けられている。さらに、スロットル弁
８は、ワイヤケーブルを介してアクセルペダル（図示せ
ず）に連結されており、このアクセルペダルの踏込み量
に応じて開度を調整されるようになっている。

【００１７】なお、図３において、１５は燃料圧調節器
で、この燃料圧調節器１５は、吸気通路３中の負圧を受
けて動作し、図示しない燃料ポンプから燃料タンクへ戻
る燃料量を調節することにより、インジェクタ９から噴
射される燃料圧を調節するようになっている。また、イ
ンジェクタ９は吸気マニホールド部に気筒数だけ設けら
れており、今、本実施例のエンジン１が直列４気筒エン
ジンであるとすると、インジェクタ９は４個設けられて
いることになる。即ち、いわゆるマルチポイント燃料噴
射（ＭＰＩ）方式のエンジンである。

【００１８】このような構成により、スロットル弁８の
開度に応じエアクリーナ７を通じて吸入された空気が吸
気マニホールド部分でインジェクタ９からの燃料と適宜
の空燃比となるように混合され、燃焼室２内で点火プラ
グ１６を適宜のタイミングで点火動作させることによ
り、その吸入混合気が燃焼せしめられて、エンジントル
クを発生させた後、混合気は、排気ガスとして排気通路
４へ排出され、触媒コンバータ１０で排気ガス中のＣ
Ｏ，ＨＣ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化してから、マ
フラで消音されて大気側へ放出されるようになってい
る。

【００１９】このエンジン１の運転状態を制御するため
に、種々のセンサが設けられている。図３に示すよう
に、まず、エアクリーナ７を通過した吸気が吸気通路３
内に流入する部分には、吸入空気量をカルマン渦情報か
ら検出するエアフローセンサ（吸気量センサ）１７と、
吸入空気温度を検出する吸気温センサ１８と、大気圧を
検出する大気圧センサ１９とがそなえられている。

【００２０】また、吸気通路３におけるスロットル弁８
の配設部分には、スロットル弁８の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルポジションセンサ２０と、
スロットル弁８の全閉状態（つまりアイドリング状態）
をスロットル弁８の位置から機械的に検出するアイドル
スイッチ２１とがそなえられている。さらに、排気通路
４側には、触媒コンバータ１０の上流側部分に、排気通
路４を流れる排気ガス中の酸素濃度（Ｏ₂濃度、つまり
エンジン１における吸入混合気の空燃比）を線型的に検
出する線型空燃比検出センサ（空燃比検出手段；以下、
ＬＡＦＳという）２２がそなえられるほか、その他のセ
ンサとして、エンジン１用の冷却水１４の温度を検出す
る水温センサ２３や、エンジン１のクランク角度を検出
するクランク角センサ２４（このクランク角センサ２４
はエンジン回転数Ｎｅを検出する回転数センサとしての
機能も兼ねている）などがそなえられている。

【００２１】そして、これらのセンサやスイッチからの
検出信号は、図２に示すようなハードウェア構成の電子
制御ユニット（ＥＣＵ）２５へ入力されるようになって
いる。このＥＣＵ２５は、その主要部としてＣＰＵ（演
算装置）２６をそなえており、このＣＰＵ２６には、吸
気温センサ１８，大気圧センサ１９，スロットルポジシ
ョンセンサ２０，Ｏ₂センサ２２および水温センサ２３
からの検出信号が、入力インターフェイス２７およびア
ナログ／ディジタルコンバータ２８を介して入力され
る。

【００２２】また、ＣＰＵ２６には、エアフローセンサ
１７，アイドルスイッチ２１，クランク角センサ２４，
車速センサ３０等からの検出信号（ディジタル信号）
や、イグニッションスイッチ（キースイッチ）３４等か
らのオン／オフ信号が、入力インターフェイス２９を介
して入力される。さらに、ＣＰＵ２６は、バスラインを
介して、プログラムデータや固定値データを記憶するＲ
ＯＭ３２，更新して順次書き替えられるＲＡＭ３３，お
よび，バッテリが接続されている間はその記憶内容が保
持されることによってバックアップされるバッテリバッ
クアップＲＡＭ（図示せず）との間でデータの授受を行
なうようになっている。

【００２３】なお、ＲＡＭ３３内のデータはイグニッシ
ョンスイッチ３４をオフすると消えてリセットされるよ
うになっている。また、このＲＡＭ３３は、後述するご
とく、インジェクタ駆動時間Ｔi に対応した各気筒毎の
空燃比状態を設定空燃比情報として順次記憶する記憶手
段として機能するものである。また、ＣＰＵ２６による
演算の結果、ＥＣＵ２５からは、エンジン１の運転状態
等を制御するための信号、例えば、燃料噴射制御信号，
燃料ポンプ制御信号，点火時期制御信号，エンジンチェ
ックランプ点灯信号，アラームランプ点灯信号等の各種
制御信号が出力されるようになっている。

【００２４】これらの制御信号のうち、燃料噴射制御
（空燃比制御）信号は、ＣＰＵ２６から４つの噴射ドラ
イバ３４を介して、インジェクタ９を駆動させるための
インジェクタソレノイド９ａ（正確にはインジェクタソ
レノイド９ａ用のトランジスタ）へそれぞれ出力される
ようになっている。また、点火時期制御信号は、ＣＰＵ
２６から点火ドライバ３５を介して、パワートランジス
タ３６へ出力され、このパワートランジスタ３６から点
火コイル３７を介しディストリビュータ３８により各点
火プラグ１６に順次火花を発生させるようになってい
る。

【００２５】そして、今、本実施例のエンジン１では、
リーンバーンシステムが採用されており、このようなエ
ンジン１の各気筒における失火を検出するために、ＥＣ
Ｕ２５には、図１に示すように構成される失火検出機能
がそなえられている。即ち、図１に示すように、ＥＣＵ
２５は、記憶手段として機能するＲＡＭ３３のほかに、
インジェクタ駆動手段４１，遅れ時間算出手段４２，選
択手段４３，失火判定手段４４およびインジェクタ駆動
時間増加手段４５を有している。

【００２６】ここで、インジェクタ駆動手段４１は、各
気筒における燃焼室２が運転状態に応じた空燃比となる
ように各インジェクタ９の駆動時間Ｔi を設定するとと
もに、各気筒がそれぞれ予め定められた行程位相にある
ときに対応するインジェクタ９を、設定された駆動時間
Ｔi に従い、各噴射ドライバ３４を介して各インジェク
タソレノイド９ａを励磁することにより順次作動させる
ものである。なお、噴射ドライバ３４は、インジェクタ
駆動手段４１の構成要素の一つであり、図１中では図示
を省略されている。

【００２７】つまり、インジェクタ駆動手段４１は、エ
アフローセンサ１７，クランク角センサ２４およびＬＡ
ＦＳ２２の検出結果に基づいて空燃比を制御するもの
で、エアフローセンサ１７からの吸入空気量Ａ情報とク
ランク角センサ２４からのエンジン回転数Ｎｅ情報とか
らエンジン１回転あたりの吸入空気量Ａ／Ｎｅ情報（エ
ンジン負荷情報）を求め、この情報に応じて設定された
基本パルス幅を密度補正することにより、エンジン１の
燃焼室２に供給する燃料噴射量に応じた各インジェクタ
９の駆動時間Ｔi(つまりはインジェクタ９による燃料噴
射量）を設定するようになっている。

【００２８】また、インジェクタ駆動手段４１におい
て、各インジェクタ９の駆動時間Ｔiは、ＬＡＦＳ２２
の検出結果に基づいて、エンジン１における吸入混合気
の空燃比が理論空燃比となるように補正されるようにな
っている。なお、インジェクタ駆動手段４１により設定
されたインジェクタ駆動時間Ｔi に対応した各気筒毎の
空燃比状態は、前述した通り、ＲＡＭ３３に設定空燃比
情報として順次記憶されるようになっている。

【００２９】遅れ時間算出手段４２は、インジェクタ９
から燃料が噴射された時点から、当該燃料の排気ガスの
空燃比がＬＡＦＳ２２により検出されるまでの遅れ時間
を算出するものであり、選択手段４３は、遅れ時間算出
手段４２による算出結果に基づいて、ＬＡＦＳ２２によ
る検出結果に対応する設定空燃比情報をＲＡＭ３３の記
憶情報の中から空燃比（Ａ／Ｆ）推定値ｙi として選択
するものである。

【００３０】失火判定手段４４は、図４に示すように、
ＬＡＦＳ２２による検出結果〔空燃比計測値Ｓi 〕と選
択手段４３により選択された設定空燃比情報〔空燃比推
定値ｙi 〕とを比較してその偏差ΔＡＦi(＝Ｓi −ｙi
）を算出する偏差演算器４４ａと、この偏差演算器４
４ａからの偏差ΔＡＦi が設定値ΔＡＦ₀よりも大きい
場合（即ち、ＬＡＦＳ２２による検出結果が当該設定空
燃比情報よりも設定値以上リーン側の値であった場合）
に失火と判定する偏差判定部４４ｂとから構成されてい
る。

【００３１】さらに、インジェクタ駆動時間増加手段４
５は、失火判定手段４４により失火が発生したと判定さ
れた場合に、失火と判定された設定空燃比情報に対応し
た気筒のインジェクタ９の駆動時間を自動的に増加させ
るものである。ところで、本実施例では、上述した遅れ
時間算出手段４２，選択手段４３およびＲＡＭ３３によ
り、例えば図４に示すような燃料輸送モデル５０が概念
的に構成されているものと見なすことができる。

【００３２】つまり、燃料輸送モデル５０は、失火判定
手段４４において失火判定のための基準値となる空燃比
推定値ｙi をつくり出すためのもので、インジェクタ９
による燃料噴射時の空燃比状態（インジェクタ９の駆動
時間Ｔi に対応した空燃比状態）のガスが筒内サイクル
行程，排気通路（排気管）４を通過してＬＡＦＳ２２に
よりその空燃比を検出されるまでの時間遅れをモデル化
し、ＬＡＦＳ２２により実際に検出された空燃比計測値
Ｓi に対応する、インジェクタ９による燃料噴射時の空
燃比状態である空燃比推定値ｙi を失火判定基準値とし
て比較判定手段４４に与えるようになっている。

【００３３】この燃料輸送モデル５０は、吸気管燃料付
着モデル５１，筒内サイクル行程遅れモデル５２，排気
管輸送遅れモデル５３およびＬＡＦＳ検出遅れモデル５
４の４つのモデルから構成される。吸気管燃料付着モデ
ル５１は、燃料噴射から壁面付着，気化，吸入までの過
程をモデル化したもので、図５に示すように、インジェ
クタ９から噴射された燃料のうち吸気通路３の壁面に付
着するものを考慮し、各気筒の燃焼室２内に流入する燃
料量とエアフローセンサ１７からの吸入空気量ａe(n)と
に基づいて、実際の吸入時の空燃比ａfi(n) を算出して
いる。

【００３４】ここで、インジェクタ９から噴射される燃
料量ｆi(n)は、インジェクタ駆動手段４１によるインジ
ェクタ駆動時間Ｔi に基づいて、次式（１）のように与
えられる。ｆi(n)＝（Ｔi −Ｔd)／Ｇi （１）ただし、Ｔd はむだ時間、Ｇi はインジェクタゲインで
ある。そして、図５に示すように、インジェクタ９から
今回噴射される燃料量を前記（１）式で与えられるｆi
(n)、現時点で吸気通路３の壁面に付着している燃料量
をＡ(n) 、今回の燃料噴射で燃焼室２内に流入する燃料
量をｆ(n) とすると、燃料量ｆ(n) および付着燃料量Ａ
(n) は、それぞれ次式（２），（３）により与えられ
る。

【００３５】ｆ(n) ＝β・Ａ(n) ＋α・ｆi(n) （２）Ａ(n) ＝（１−β）・Ａ(n-1) ＋（１−α）・ｆi(n-1) （３）上記（２），（３）式において、αは燃焼室２内への燃
料流入率を表す定数、βは吸気通路３の壁面に付着して
いる燃料の燃焼室２内への流入率を表す定数であり、上
記（２）式は前回の燃料噴射時にも成立するので、次式
（４）が成立する。

【００３６】ｆ(n-1) ＝β・Ａ(n-1) ＋α・ｆi(n-1) （４）この（４）式を用いて、（３）式におけるＡ(n-1) を消
去すると、次式（５）が得られる。Ａ(n) ＝（１−β）・〔ｆ(n-1) −α・ｆi(n-1)〕／β ＋（１−α）・ｆi(n-1) （５）この（５）式を（２）式に代入することにより、今回の
燃料噴射で燃焼室２内に流入する燃料量ｆ(n) は、今回
の燃料噴射量ｆi(n)，前回の燃料噴射量ｆi(n-1)および
前回の流入燃料量ｆ(n-1) を用い、次式（６）のように
与えられる。

【００３７】ｆ(n) ＝（１−β）・ｆ(n-1) ＋〔β・（１−α）＋α〕・ｆi(n) −（１−β）・α・ｆi(n-1) （６）従って、吸気管燃料付着モデル５１においては、上記
（６）式により得られる今回の流入燃料量ｆ(n) と、エ
アフローセンサ１７からの今回の吸入空気量ａe(n)とか
ら、今回の燃料噴射時の空燃比ａfi(n) が次式（７）に
より算出されることになる。

【００３８】ａfi(n) ＝ａe(n)／ｆ(n) （７）筒内サイクル行程遅れモデル５２は、気筒内での筒内現
象による遅れ（図９，図１０のＴ₁参照）、つまり吸入
行程，圧縮行程，膨張行程の３行程分の遅れをモデル化
したもので、燃焼室２内では完全に燃焼し混合気の空燃
比が完全に保存されるものとすることにより、各気筒か
らの排気ガスの空燃比ａfex(n)が次式（８）により与え
られる。

【００３９】ａfex(n)＝ａfi(n-3) （８）排気管輸送遅れモデル５３は、排気ガスが各気筒から排
出されてＬＡＦＳ２２の位置に到達するまでの遅れ（図
９，図１０のＴ₂参照）をモデル化したもので、本実施
例では、各気筒からの排気ガスは一切混合しないものと
仮定し、図６にローマ数字Ｉ〜Ｖで示すように、５行程
分の遅れ（この遅れは排気系，ＬＡＦＳ２２の配置位置
によって異なる）を生じるものとすると、ＬＡＦＳ２２
の位置到達時における排気ガスの空燃比ａfs(n) は次式
（９）により与えられる。

【００４０】ａfs(n) ＝ａfex(n-5) （９）ＬＡＦＳ検出遅れモデル５４は、ＬＡＦＳ２２の位置に
到達した排気ガスの空燃比が実際にこのＬＡＦＳ２２に
より検出されるまでの立上り遅れ（図９，図１０のＴ₃
参照；本実施例では２行程分）をモデル化したもので、
その遅れは、ガス交換と電気回路の応答性による例えば
図７に示すような一時遅れとなっており（回転数にはほ
とんど依存しない）、ＬＡＦＳ２２により検出されると
推定される空燃比ａfm(n) は次式（１０）により与えら
れる。

【００４１】ａfm(n) ＝γ・ａfm(n-1) ＋（１−γ）・ａfs(n) （１０）ただし、０＜γ＜１本実施例における遅れ時間算出手段４２，選択手段４３
およびＲＡＭ３３により得られる、ＬＡＦＳ２２による
検出結果に対応する設定空燃比情報（空燃比推定値ｙi
）は、上述した燃料輸送モデル５０にて説明した空燃
比ａfm(n) と等価なものと言える。

【００４２】次に、上述のごとく構成された本実施例の
装置による、失火判定動作および失火気筒に対する噴射
燃料増量動作について、図８のフローチャートおよび図
９，図１０を用いて説明する。図８に示す失火判定動作
等の処理は、クランク角センサ２４からクランク角１８
０°信号が出力される毎に割込みによって実行され、ま
ず、ＬＡＦＳ２２の検出信号を取り込んで、その信号を
排気通路４内の排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）計測値Ｓi
に変換する（ステップＳ１）。

【００４３】一方、インジェクタ駆動手段４１によるイ
ンジェクタ駆動時間Ｔi に対応した各気筒毎の空燃比状
態は、ＲＡＭ３３に設定空燃比情報として順次記憶され
ており、遅れ時間算出手段４２により、インジェクタ９
から燃料が噴射された時点（図９，図１０のｔ₁）から
当該燃料の排気ガスの空燃比がＬＡＦＳ２２により検出
される時点（図９，図１０のｔ₅）までの遅れ時間（図
９，図１０のＴ₁＋Ｔ ₂＋Ｔ₃）を算出し、選択手段４
３により、遅れ時間算出手段４２による算出結果に基づ
いてＬＡＦＳ２２による検出結果に対応する設定空燃比
情報をＲＡＭ３３の記憶情報の中から選択する。つま
り、ＬＡＦＳ２２による現検出結果Ｓi に対応する設定
空燃比情報（図４により前述した燃料輸送モデル５０に
よる空燃比推定値に対応）ｙi を取り込む（ステップＳ
２）。

【００４４】そして、失火判定手段４４の偏差演算器４
４ａにより、ＬＡＦＳ２２からの空燃比計測値Ｓi と選
択手段４３により選択された設定空燃比情報（燃料輸送
モデル５０からの空燃比推定値）ｙi とを比較してその
偏差ΔＡＦi(＝Ｓi −ｙi ）を算出した後（ステップＳ
３）、失火判定手段４４の偏差判定部４４ｂにより、算
出された偏差ΔＡＦと設定値ΔＡＦ₀とを比較する（ス
テップＳ４）。

【００４５】このとき、ステップＳ４において、偏差Δ
ＡＦi が設定値ΔＡＦ₀以下でＮ（Ｎｏ）判定となった
場合には、失火は生じてないものとしてリターンする一
方、偏差ΔＡＦi が設定値ΔＡＦ₀よりも大きくＹ（Ｙ
ｅｓ）判定となった場合（即ち、ＬＡＦＳ２２による検
出結果Ｓi が当該設定空燃比情報ｙi よりも設定値ΔＡ
Ｆ₀以上リーン側の値であった場合）、失火と判定して
いる（ステップＳ５）。

【００４６】失火と判定された場合、本実施例では、前
述したように、エンジン１が４気筒であり、燃料噴射時
点からＬＡＦＳ２２による空燃比検出時点までの遅れ時
間が１０行程分（図９，図１０参照）あることから、今
回失火を生じた気筒は、現噴射気筒よりも１０行程前の
気筒、つまり、１０ＭＯＤ４＝２であるから、現噴射気
筒よりも２行程だけ前の気筒であるとして、失火気筒を
特定することができる（ステップＳ６）。

【００４７】そして、インジェクタ駆動時間増加手段４
５により、ステップＳ６により失火気筒と判定された気
筒に対する、インジェクタ駆動手段４１によるインジェ
クタ駆動時間Ｔi を増加させて、この失火気筒に対する
燃料噴射量を増量している（ステップＳ７）。なお、図
９は、本実施例におけるＬＡＦＳ２２による具体的な検
出結果（数値が大きいほどリーン）および燃料噴射から
失火検出までの遅れを示しており、図１０は、失火判定
手段４４の偏差演算器４４ａにより算出される偏差ΔＡ
Ｆの具体例を、燃料噴射から失火検出までの遅れと合わ
せて示している。そして、図９，図１０において、ｔ₁
は今回の失火の要因となったリーン噴射時点、ｔ₂は失
火発生時点、ｔ₃は排気時点、ｔ₄はＬＡＦＳ２２への
到達時点、ｔ₅はＬＡＦＳ２２による空燃比検出時点を
示している。

【００４８】このように、本実施例のエンジンの失火検
出装置によれば、失火判定手段４４により失火判定を行
なう際の基準値として、従来のような固定的なしきい値
を用いず、ＬＡＦＳ２２により実際に検出された空燃比
計測値Ｓi に対応する、インジェクタ９による燃料噴射
時の空燃比状態である空燃比推定値ｙi を用いているの
で、リーン運転域であっても、失火が起こっていない空
燃比のリーン状態を失火と誤判定してしまうことがなく
なり、ＬＡＦＳ２２による空燃比検出結果に基づいて失
火を的確に判定できるのである。

【００４９】また、本実施例によれば、インジェクタ駆
動時間増加手段４５により、失火判定手段４４にて失火
と判定された気筒のインジェクタ駆動時間Ｔi を増加さ
せることで失火の生じた気筒に対する空燃比をリッチ化
させることができ、失火の再発を自動的に防止できる利
点もある。なお、上述した実施例では、本発明の装置を
自動車用の４気筒直列エンジンに適用した場合について
説明したが、本発明の装置は、これに限定されるもので
なく、各種動力源として用いられる各種タイプのエンジ
ンに上述と同様にして適用され、上記実施例と同様の作
用効果が得られることはいうまでもない。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のエンジン
の失火検出装置（請求項１，２）によれば、失火判定手
段により失火判定を行なう際の基準値として、空燃比検
出手段による検出結果に対応する燃料噴射時の空燃比を
用いているので、リーン運転域であっても、失火が起こ
っていない空燃比のリーン状態を失火と誤判定してしま
うことがなくなり、空燃比検出手段による検出結果に基
づいて失火を的確に判定できる効果がある。

【００５１】また、インジェクタ駆動時間増加手段によ
り、失火判定手段にて失火と判定された設定空燃比情報
に対応した気筒のインジェクタの駆動時間を増加させる
ことで（請求項３）、失火の生じた気筒に対する空燃比
をリッチ化させることができ、失火の再発を自動的に防
止できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのエンジンの失火検出
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例の装置のための制御系を示すハードブ
ロック図である。

【図３】本実施例の装置を適用されるエンジンシステム
を示す全体構成図である。

【図４】本実施例における燃料搬送モデルを概念的に説
明するためのブロック図である。

【図５】本実施例における吸気管燃料付着モデルを説明
すべく要部を模式的に示す断面図である。

【図６】本実施例における排気管輸送遅れを説明すべく
要部を模式的に示す断面図である。

【図７】本実施例における空燃比検出手段（ＬＡＦＳ）
の検出遅れを示すグラフである。

【図８】本実施例の装置による失火検出要領を説明する
ためのフローチャートである。

【図９】本実施例における空燃比検出手段（ＬＡＦＳ）
の検出結果および燃料噴射から失火検出までの遅れを説
明するためのグラフである。

【図１０】本実施例における空燃比検出手段（ＬＡＦ
Ｓ）の検出結果と吸気管燃料付着モデルによる空燃比推
定結果との偏差の計算例を示すグラフである。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）２燃焼室３吸気通路（吸気管）３ａサージタンク４排気通路（排気管）５吸気弁６排気弁７エアクリーナ８スロットル弁９インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）９ａインジェクタソレノイド１０触媒コンバータ（三元触媒）１４冷却水１５燃料圧調節器１６点火プラグ１７エアフローセンサ（吸気量センサ）１８吸気温センサ１９大気圧センサ２０スロットルポジションセンサ２１アイドルスイッチ２２ＬＡＦＳ（線型空燃比センサ，空燃比検出手段）２３水温センサ２４クランク角センサ２５電子制御ユニット２６ＣＰＵ（演算装置）２７入力インターフェイス２８アナログ／ディジタルコンバータ２９入力インターフェイス３０車速センサ３１イグニッションスイッチ３２ＲＯＭ３３ＲＡＭ（記憶手段）３４噴射ドライバ３５点火ドライバ３６パワートランジスタ３７点火コイル３８ディストリビュータ４１インジェクタ駆動手段４２遅れ時間算出手段４３選択手段４４失火判定手段４４ａ偏差演算器４４ｂ偏差判定部４５インジェクタ駆動時間増加手段５０燃料輸送モデル５１吸気管燃料付着モデル５２筒内サイクル行程遅れモデル５３排気管輸送遅れモデル５４ＬＡＦＳ検出遅れモデル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの各気筒に関連してそれぞれ設
けられたインジェクタと、上記の各気筒における燃焼室が運転状態に応じた空燃比
となるように該インジェクタの駆動時間を設定するとと
もに、上記の各気筒がそれぞれ予め定められた行程位相
にあるときに対応するインジェクタを順次作動させるイ
ンジェクタ駆動手段と、該エンジンの排気通路に設けられ該排気通路中の空燃比
を検出する空燃比検出手段と、該空燃比検出手段による検出結果を該インジェクタ駆動
手段によるインジェクタ駆動時間に対応した空燃比と比
較し、当該検出結果が当該空燃比よりも設定値以上リー
ン側の値であった場合に失火と判定する失火判定手段と
をそなえたことを特徴とする、エンジンの失火検出装
置。
【請求項２】多気筒エンジンの各気筒に関連してそれ
ぞれ設けられたインジェクタと、上記の各気筒における燃焼室が運転状態に応じた空燃比
となるように該インジェクタの駆動時間を設定するとと
もに、上記の各気筒がそれぞれ予め定められた行程位相
にあるときに対応するインジェクタを順次作動させるイ
ンジェクタ駆動手段と、該インジェクタ駆動手段によるインジェクタ駆動時間に
対応した各気筒毎の空燃比状態を設定空燃比情報として
順次記憶する記憶手段と、該エンジンの排気通路に設けられ該排気通路中の空燃比
を検出する空燃比検出手段と、該インジェクタから燃料が噴射された時点から、当該燃
料の排気ガスの空燃比が該空燃比検出手段により検出さ
れるまでの遅れ時間を算出する遅れ時間算出手段と、該遅れ時間算出手段による算出結果に基づいて該空燃比
検出手段による検出結果に対応する該設定空燃比情報を
該記憶手段の記憶情報の中から選択する選択手段と、該空燃比検出手段による検出結果と該選択手段により選
択された設定空燃比情報とを比較し、該空燃比検出手段
による検出結果が当該設定空燃比情報よりも設定値以上
リーン側の値であった場合に失火と判定する失火判定手
段とをそなえたことを特徴とする、エンジンの失火検出
装置。
【請求項３】該失火判定手段により失火と判定された
設定空燃比情報に対応した気筒のインジェクタの駆動時
間を増加させるインジェクタ駆動時間増加手段をそなえ
たことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの失火検
出装置。