JPH08121235A - Misfire detection system by spectrum and its method - Google Patents

Misfire detection system by spectrum and its method

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JPH08121235A
JPH08121235A JP28297294A JP28297294A JPH08121235A JP H08121235 A JPH08121235 A JP H08121235A JP 28297294 A JP28297294 A JP 28297294A JP 28297294 A JP28297294 A JP 28297294A JP H08121235 A JPH08121235 A JP H08121235A
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Abstract

PURPOSE: To provide a misfire detection system of internal combustion engines that can detect a wide range of misfire states precisely even in a transient operational phase. CONSTITUTION: The system and method for detecting misfire states via an analysis of spectral activities employs devices 309 and 313 for measuring acceleration characteristics indicative of the performance of an engine in operation. According to acceleration signals 317 from the acceleration measuring devices 309 and 313, a programmable filter depending on engine speed as at 335 provides filtered acceleration signals. A spectrum discriminator 319 produces a normal ignition signal 321 corresponding to spectrum energy in a normal ignition state and a misfire signal 323 corresponding to spectrum energy in a misfire state. A comparator 325 provides a misfire state command 327 when the misfire signal 323 exceeds the normal ignition signal 321 in magnitude.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関内での不点火
(ミスファイア:misfire)検出の分野に関し、
かつより特定的には作動中のエンジンのスペクトル活動
の解釈によってエンジンにおける燃焼事象の間における
不点火を判定するための方法、および対応する装置、に
関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to the field of misfire detection in internal combustion engines,
And more particularly, a method and corresponding apparatus for determining misfire during a combustion event in an engine by interpreting the spectral activity of the engine during operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃焼事象の不点火を検出するために種々
のシステムがエンジンに関して用いられている。もしあ
るシリンダが反復して不点火を起こせば、典型的にはそ
のシリンダへの燃料が遮断される。これは多量の不燃焼
の燃料が排気触媒にわたされるのを防止する。これは前
記触媒の性能および有用な寿命の劣化を防止するために
行なわれる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Various systems have been used on engines to detect misfires in combustion events. If a cylinder repeatedly misfires, fuel to that cylinder is typically shut off. This prevents a large amount of unburned fuel from passing over the exhaust catalyst. This is done to prevent degradation of the performance and useful life of the catalyst.

【0003】1つの形式のシステムは点火(イグニショ
ン:ignition)に関係する不点火を検出するた
めに点火システムに結合される。この機構は、それが可
能な不点火条件の部分集合であるイグニションに関係し
た不点火条件のみを検出できかつしたがって広範囲の動
作条件にわたり正確に不点火を判定するのに必要な完全
な機能を欠いているため都合が悪い。
One type of system is coupled to an ignition system to detect misfires associated with ignition. This mechanism is capable of detecting only ignition-related misfire conditions, which is a subset of possible misfire conditions, and thus lacks the full functionality required to accurately determine misfire over a wide range of operating conditions. It is not convenient because

【0004】他の機構はエンジンからの排気ガス流の温
度を測定するものである。また、一酸化炭素および炭化
水素の含有量を検知して不点火状態を判定することもで
きる。これらの機構の双方ともセンサシステムの遅い応
答速度および不利な自動車の環境におけるセンサの限ら
れた耐久性により悩まされる。
Another mechanism is to measure the temperature of the exhaust gas flow from the engine. It is also possible to determine the misfire state by detecting the contents of carbon monoxide and hydrocarbons. Both of these mechanisms suffer from the slow response speed of the sensor system and the limited durability of the sensor in adverse vehicle environments.

【0005】他の機構はエンジンのクランクシャフトの
平均角速度を監視する。不点火状態を予測するための試
みにおいてこの平均のエンジンクランクシャフトの速度
に対し符号解析(signature analysi
s)が行なわれる。他の機構は平均のエンジンクランク
シャフト加速度を測定することに依存する。これらの機
構の双方ともそれらが複数の燃焼サイクルの平均に依存
するため不正確である。このことはこれらの機構が過渡
的な動作状態および強い燃焼の変化性(variabi
lity)を有する他の状態の間には不正確かつ信頼で
きないため問題である。燃焼の変化性は、クランクシャ
フトの共振特性による、クランクシャフトのねじれ効
果、およびオルタネータ、エアコンディショナのコンプ
レッサ、ファン、その他のような種々のエンジンのアク
セサリーの影響を含む数多くの形式で発生する。
Another mechanism monitors the average angular velocity of the engine crankshaft. In an attempt to predict misfire conditions, a signature analysis was performed for this average engine crankshaft speed.
s) is performed. Other mechanisms rely on measuring average engine crankshaft acceleration. Both of these mechanisms are inaccurate because they rely on the average of multiple combustion cycles. This means that these mechanisms are subject to transient operating conditions and strong combustion variability.
It is a problem because it is inaccurate and unreliable during other states with a lity). Combustion variability occurs in a number of forms, including the effects of crankshaft torsion due to the resonance characteristics of the crankshaft, and the effects of various engine accessories such as alternators, air conditioner compressors, fans, and others.

【0006】さらに、検知された信号の不点火成分はエ
ンジンの全動作範囲にわたり振幅および周波数がかなり
変動する。平均化機構は定常状態からの変化を予測する
ことに依存するから、それらは本質的にこれらの過渡的
動作条件の下では正確性を失う。これらの効果は典型的
には往復運動する慣性トルク、およびクランクシャフト
のねじれ振動によって引き起こされるエンジン負荷トル
クの変動に帰する。
In addition, the misfire component of the sensed signal varies considerably in amplitude and frequency over the entire operating range of the engine. Since the averaging mechanisms rely on predicting changes from steady state, they are inherently inaccurate under these transient operating conditions. These effects are typically attributable to reciprocating inertial torque and engine load torque fluctuations caused by crankshaft torsional vibrations.

【0007】他の機構は圧力変換器の使用によって、燃
焼室の排気経路における圧力または流量の変動を測定す
るものである。符号解析により、この圧力変換器の出力
は不点火状態を検出するために所定の信号と比較され
る。
Another mechanism uses pressure transducers to measure variations in pressure or flow in the exhaust path of a combustion chamber. By sign analysis, the output of this pressure transducer is compared to a predetermined signal to detect a misfire condition.

【0008】他のシステムはエンジンからのオーディオ
出力の分析を考えている。それは排気ノイズの周波数ス
ペクトルを測定するためにオーディオセンサを排気シス
テムの出力に結合することによりエンジンの点火性能を
分析することに依存する。
Other systems contemplate analysis of audio output from the engine. It relies on analyzing the ignition performance of the engine by coupling an audio sensor to the output of the exhaust system to measure the frequency spectrum of the exhaust noise.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この機構、および前述
の排気測定機構もまた数多くの欠点を有している。例え
ば、それは実質的に、この場合には排気システムにおけ
る、結合媒体の特性に依存する。排気システムは、排気
管に結合された、排気マニホールドを含み、前記排気管
は触媒変換器に結合され、該触媒変換器は消音器に結合
され、該消音器は排気筒に結合されている。このような
構造のため、この構成は排気システムに結合されるエン
ジンおよび車両の振動を含むエンジン性能に関係しない
オーディオノイズ発生源からの干渉を受けやすい。この
結合媒体の共振はエンジンによって与えられる調波スペ
クトルを増大させ得る。また、その大きな体積寸法のた
め、排気システムは利用可能な信号を低減するローパス
フィルタのように作用し、したがって計測の精度に影響
を与える。さらに、エンジンからのオーディオ出力の伝
搬時間は排気システムが加熱するに応じて、あるいは冷
却するに応じて変化する。さらに、過渡的エンジン動作
条件の下での精度は排気システムの長さに関連するタイ
ムラグによって損傷される。このため、エンジンの同期
的チューニングは保証できない。また、個々のシリンダ
のオーディオ出力が通過する長さは各シリンダによって
異なり、それは排気マニホールドの異なる排気ランナ長
のためである。これは排気バルブが開く時からそれが検
知される時までの遅延を変化させる。各シリンダからセ
ンサ手段へのこの可変長の結合はまたエンジンにより提
供される調波スペクトルをシフトさせ得る。これは異な
るシリンダにおいて排気バルブからオーディオセンサま
で進行するのに圧力パルスが必要とする異なる時間量に
よって引き起こされる圧力波の反射のためである。さら
に、エンジンの排気システムは最適のエンジン性能のた
めにチューニングされる。この機構を使用することによ
り、このチューニングはさらに複雑になるが、それはチ
ューニング経路にオーディオセンサを設けることについ
ての余分の考慮を要するためである。また、前記オーデ
ィオセンサは耐久性の制限がある。
This mechanism, and the exhaust measurement mechanism described above, also have a number of drawbacks. For example, it substantially depends on the properties of the coupling medium, in this case in the exhaust system. The exhaust system includes an exhaust manifold coupled to an exhaust pipe, the exhaust pipe is coupled to a catalytic converter, the catalytic converter is coupled to a silencer, and the silencer is coupled to an exhaust stack. Because of such a structure, this configuration is susceptible to interference from audio noise sources that are unrelated to engine performance, including engine and vehicle vibrations coupled to the exhaust system. The resonance of this coupling medium can increase the harmonic spectrum provided by the engine. Also, because of its large volume size, the exhaust system acts like a low pass filter that reduces the available signal, thus affecting the accuracy of the measurement. In addition, the propagation time of the audio output from the engine changes as the exhaust system heats up or cools down. Further, accuracy under transient engine operating conditions is compromised by the time lag associated with the length of the exhaust system. Therefore, synchronous tuning of the engine cannot be guaranteed. Also, the length that the audio output of an individual cylinder travels varies from cylinder to cylinder, due to the different exhaust runner lengths of the exhaust manifold. This changes the delay from when the exhaust valve opens to when it is detected. This variable length coupling from each cylinder to the sensor means may also shift the harmonic spectrum provided by the engine. This is due to the reflection of the pressure wave caused by the different amount of time the pressure pulse requires to travel from the exhaust valve to the audio sensor in different cylinders. Additionally, the engine exhaust system is tuned for optimum engine performance. The use of this mechanism makes this tuning even more complicated, since it requires the extra consideration of having an audio sensor in the tuning path. Also, the audio sensor has a limited durability.

【0010】要するに、従来技術の不点火検出機構は不
正確であり、過渡的なエンジン動作条件に応答するのが
遅く、かつ動作中のエンジンにおいて可能な広範囲の不
点火状態を検出する能力が不完全である。
In summary, prior art misfire detection mechanisms are inaccurate, slow to respond to transient engine operating conditions, and lack the ability to detect the wide range of misfire conditions possible in an operating engine. Perfect.

【0011】したがって、本発明の目的でもありかつ必
要なことは、正確であり、過渡的エンジン動作状態に応
答することができ、動作中のエンジンにおいて可能な広
範囲の不点火状態を検出可能であり、最小の構成のみを
必要とし、かつ異なるエンジンファミリに容易に適用可
能な内燃機関における不点火を検出するための改善され
たシステムを提供することである。
Accordingly, it is also an object and need of the present invention to be accurate, capable of responding to transient engine operating conditions, and capable of detecting a wide range of misfire conditions possible in an operating engine. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved system for detecting misfire in an internal combustion engine that requires only minimal configuration and is easily applicable to different engine families.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段および作用】本発明によれ
ば、作動するエンジンの不点火検出システムにおける信
号の忠実度を改善するための装置が提供され、該装置
は、前記動作しているエンジンの加速行動を示す加速信
号を提供するための加速度計測手段と、前記動作してい
るエンジンの速度を決定するための手段と、前記動作し
ているエンジンの速度に依存してプログラム可能なろ波
手段であって前記加速度計測手段により与えられる加速
度信号に応答してろ波された加速度信号を提供するため
のろ波手段とを具備する。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, there is provided a device for improving signal fidelity in a misfire detection system of an operating engine, the device comprising the operating engine. Acceleration measuring means for providing an acceleration signal indicative of the acceleration behavior of the vehicle, means for determining the speed of the operating engine, and programmable filtering means depending on the speed of the operating engine. And a filtering means for providing a filtered acceleration signal in response to the acceleration signal provided by the acceleration measuring means.

【0013】さらに、前記フィルタ手段により提供され
た前記ろ波された加速度信号を受信し、かつ正常な点火
状態を表わす複合信号の一部による加速度の挙動に対応
して、正常な点火信号を提供しかつ、前記正常な点火信
号の提供と同時に、不点火状態を表わす前記複合信号の
他の部分による加速度の挙動に対応して、不点火信号を
提供するための加速度弁別手段、および共に前記加速度
弁別手段により提供される、前記正常な点火信号および
前記不点火信号を受信し、かつ前記不点火信号の大きさ
が前記正常な点火信号の大きさを超えたとき不点火指示
を提供するための比較手段、を設けることができる。
Furthermore, the normal ignition signal is provided in response to the behavior of the acceleration, which receives the filtered acceleration signal provided by the filter means and which is due to a part of the composite signal representing the normal ignition state. And at the same time as providing the normal ignition signal, an acceleration discriminating means for providing a misfire signal in response to the behavior of acceleration by the other part of the composite signal representing the misfire state, and together with the acceleration. For receiving the normal ignition signal and the misfire signal provided by a discriminating means and providing a misfire indication when the magnitude of the misfire signal exceeds the magnitude of the normal ignition signal. Comparison means can be provided.

【0014】このような構成により、作動しているエン
ジンの燃焼プロセスの性能を示す加速度特性に関連する
運動を測定することを通してスペクトル活動を監視する
ことにより不点火状態の存在を検出するシステムが実現
され、従来技術の不都合が除去される。
Such an arrangement provides a system for detecting the presence of a misfire condition by monitoring spectral activity through measuring motion associated with acceleration characteristics indicative of the performance of the combustion process of an operating engine. The disadvantages of the prior art are eliminated.

【0015】[0015]

【実施例】好ましい実施例では、動作しているエンジン
のスペクトル活動を監視することにより不点火状態の存
在を検出するためのシステムが説明される。この好まし
い実施例においては、動作しているエンジンの、燃焼プ
ロセスの性能を示す、ある特性、好ましくは加速特性、
に関係するスペクトルが考慮される。この特性を計測す
るための数多くの種々の手段が不点火状態を判定するた
めの適切な情報を生み出す。例えば、加速度計によりエ
ンジンの振動を測定する手段、光学的手段、イオン化ま
たは電離手段、シリンダ内の燃焼現象を測定するための
圧力手段、または燃焼プロセスを示す加速度特性に関連
する全ての運動を測定するための手段が有用である。当
業者はこの開示の意図から離れることなくこれらの手段
に置き換えることができる他の同様の手段および方法を
認識するであろう。
The preferred embodiment describes a system for detecting the presence of a misfire condition by monitoring the spectral activity of an operating engine. In this preferred embodiment, certain characteristics, preferably acceleration characteristics, of the operating engine that indicate the performance of the combustion process,
The spectrum related to is considered. A number of different means for measuring this characteristic produce suitable information for determining misfire conditions. For example, by accelerometers means of measuring engine vibrations, optical means, ionization or ionization means, pressure means for measuring combustion phenomena in cylinders, or any movement related to acceleration characteristics indicative of the combustion process. Means for doing so are useful. One of ordinary skill in the art will recognize other similar means and methods that can be substituted for these means without departing from the spirit of this disclosure.

【0016】図1および図2のチャートは動作している
エンジンの燃焼性能を示すサイクル/回転(cycle
s/revolution)領域における加速度のスペ
クトル的ふるまいを示す。前記サイクル/回転領域にお
ける表現は都合が良く、それは燃焼、エンジンの不均
衡、および(オルタネータ、エアコンディショナのコン
プレッサ、ファン、その他のような)エンジンのアクセ
サリーによる加速度の変動はエンジン速度にかかわりな
く同じサイクル/回転の発生周波数に留まっているため
である。
The charts of FIGS. 1 and 2 show the combustion performance of an operating engine in cycle / cycle.
3 shows the spectral behavior of acceleration in the s / revolution) region. The expression in the cycle / rotational region is convenient, because combustion, engine imbalances, and variations in acceleration due to engine accessories (such as alternators, air conditioner compressors, fans, etc.) are independent of engine speed. This is because they remain at the same cycle / rotation generation frequency.

【0017】図1には、4ストローク6シリンダのエン
ジンの正常な点火状態によるエンジンの点火スペクトル
が示されている。加速度の変動の出力は特に3 (10
1),6 (103),および9 (105)サイクル
/回転で始まるシリーズにおいて顕著である。もちろん
高次の調波(harmonics)、または部分音(p
artials)、が前記シリーズにあるが、それらは
組織全体のノイズと比較すると微々たるものである。ま
た、参照数字107で示された強い応答に注目すべきで
ある。これはクランクシャフトのねじり効果から直接生
じるスペクトル応答を表わす。正常な点火スペクトル現
象はサイクル/回転領域においてエンジンの速度と独立
であり、かつねじり振動のスペクトルは前記ねじり振動
が一定周波数のふるまいを有するとすれば、サイクル/
回転領域において変化し得るものであることに注目すべ
きである。
FIG. 1 shows the engine ignition spectrum of a 4-stroke 6-cylinder engine under normal ignition conditions. The output of acceleration fluctuation is especially 3 (10
Notable in series starting with 1), 6 (103), and 9 (105) cycles / rev. Of course higher harmonics or partials (p
arteries) are in the series, but they are insignificant when compared to the noise of the whole tissue. Also note the strong response indicated by reference numeral 107. This represents the spectral response that results directly from the crankshaft twisting effect. The normal ignition spectrum phenomenon is independent of engine speed in the cycle / rotation region, and the spectrum of torsional vibrations is cycle / cycle, given that the torsional vibrations have a constant frequency behavior.
It should be noted that it can vary in the region of rotation.

【0018】図2は、1つのシリンダが点火していない
不点火状態によるエンジン点火スペクトルを示す。出力
は依然として3 (101′),6 (103′),お
よび9 (105′)サイクル/回転で始まるシリーズ
において特に顕著であるのみならず、1/2 (20
1),1 (203),3/2 (205),2 (2
07),および5/2 (209)サイクル/回転にお
いても顕著であることに注目すべきである。このサブハ
ーモニック(sub−harmonic)シリーズのふ
るまいは1つのシリンダのみが不点火であることを示し
ている。もし1対のシリンダが不点火となれば、1およ
び2サイクル/回転と共にスタートするシリーズに顕著
なエネルギが現われる。このふるまいはまったく普通に
あることであり、かつ、今日のイグニションシステムに
おいて典型的に見られる、共用(shared)イグニ
ションコイルの障害によるものである。
FIG. 2 shows the engine ignition spectrum for a misfired condition where one cylinder is not ignited. The output is not only particularly pronounced in the series starting at 3 (101 '), 6 (103'), and 9 (105 ') cycles / rev, but also at 1/2 (20
1), 1 (203), 3/2 (205), 2 (2
It should be noted that it is also significant at 07), and 5/2 (209) cycles / revolution. The behavior of this sub-harmonic series shows that only one cylinder is misfiring. If a pair of cylinders misfires, significant energy will appear in the series starting with 1 and 2 cycles / revolution. This behavior is quite common and is due to the failure of the shared ignition coil typically found in today's ignition systems.

【0019】もちろん、異なる数のシリンダを備えたエ
ンジン構成においては、不点火のイグニション対は異な
るが、しかし同様に予測可能なスペクトル挙動を持つこ
とななる。さらに、不均一(non−even)点火エ
ンジンにおいては、加速度特性のスペクトル挙動は対応
して予測可能なスペクトル挙動を持つ。
Of course, in engine configurations with different numbers of cylinders, the misfired ignition pairs will be different, but will also have predictable spectral behavior. Furthermore, in a non-even ignition engine, the spectral behavior of the acceleration characteristic has a correspondingly predictable spectral behavior.

【0020】2ストロークまたは4ストロークであれ、
全てのエンジンに対する基本的な、または最も低い次数
の点火周波数は以下の関係によって表現可能である。
Whether it is 2 or 4 strokes,
The basic or lowest order ignition frequency for all engines can be expressed by the relationship:

【数1】f=360/Δθ [サイクル/回転] この場合、360=度/回転(degrees/rev
olution)であり、かつ、均一点火(even
firing)エンジンに対しては、Δq=シリンダ点
火の間の度数であり、かつ、不均一点火(uneven
firing)エンジンに対しては、Δq=点火パタ
ーンにおける反復の間の度数である。
F = 360 / Δθ [cycle / revolution] In this case, 360 = degree / revolution (degrees / rev)
solution and uniform ignition (even)
For firing engines, Δq = frequency between cylinder firings, and uneven firing
For firing engines, Δq = the number of iterations in the firing pattern.

【0021】全ての均一点火エンジンに対する基本的
な、または最も低い次数の不点火周波数は次の関係で表
現できる。
The basic or lowest order misfire frequency for all uniform ignition engines can be expressed as:

【数2】f2ストローク=1サイクル/回転[Formula 2] f 2 stroke = 1 cycle / revolution

【数3】f4ストローク=1/2サイクル/回転[Formula 3] f 4 stroke = 1/2 cycle / revolution

【0022】上に与えられたスペクトル関係に対するシ
リーズ全体は次のようにして決定論的に近似できる。単
一シリンダエンジンに対するガス圧力によるエンジンの
クランクシャフトに対するトルクは次の式によって近似
できる。
The entire series for the spectral relationships given above can be deterministically approximated as follows. The torque on the crankshaft of the engine due to the gas pressure for a single cylinder engine can be approximated by the equation:

【数4】 この場合、 T=瞬時圧力トルク T=エンジンの平均トルク W,f=エンジンの形式および動作条件によって変
化する係数 n=調波次数 q=エンジンの回転位置、である。
[Equation 4] In this case, T p = instantaneous pressure torque T m = average torque of the engine W n , f n = coefficient varying with engine type and operating conditions n = harmonic order q = engine rotational position.

【0023】均一または一様な点火インターバルを有す
る典型的な4ストロークエンジンに対しては、トルクベ
クトルはnが2で除算したシリンダの数の倍数である時
増大し、かつ通常の動作条件の下でのnの全ての他の値
に対し相殺する(cancel)。しかしながら、図2
に示されるように、かつ前に述べたように、単一のシリ
ンダが不点火になると、全ての低い次数(n=1/2,
1,3/2,2,……)が正常な点火次数に加えて存在
する。前記点火次数において対向ストロークに関し対で
不点火が生じた場合、前に述べたように、より高い次数
のみが存在する。したがって、不点火の検出はシリーズ
n=1/2,1,3/2,2,……のスペクトルの存在
を観察することによって達成できる。これは全てのエン
ジン負荷および速度に対し有効である。
For a typical four-stroke engine with uniform or uniform ignition intervals, the torque vector increases when n is a multiple of the number of cylinders divided by two, and under normal operating conditions. Cancel for all other values of n in. However, FIG.
, And as previously mentioned, when a single cylinder misfires, all low orders (n = 1/2,
1,3 / 2,2, ...) are present in addition to the normal ignition order. If in the ignition order a misfire occurs in pairs with respect to the opposite stroke, then only the higher order exists, as mentioned previously. Therefore, misfire detection can be achieved by observing the presence of spectra in the series n = 1 / 2,1,3 / 2,2, .... This is valid for all engine loads and speeds.

【0024】異なるシリンダ構成に対する4ストローク
の、均一点火エンジンに対する特徴的周波数を示すチャ
ートは次のように与えられる。
A chart showing the characteristic frequencies for a four stroke, uniform ignition engine for different cylinder configurations is given as follows.

【表1】 シリンダの数 イグニション (点火より低い)付加的周波数 対 点火周波数1 シリンダ不点火 不点火 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 4 n=2,4,6,…… n=1/2,1,3/2, n=1 …… 6 n=3,6,9,…… n=1/2,1,3/2, n=1,2 …… 8 n=4,8,12,… n=1/2,1,3/2, n=1,2,3 …… ここでn=サイクル/回転(cycles/revol
ution)である。
Table 1 Number of cylinders Ignition (lower than ignition) Additional frequency vs. Ignition frequency 1 Cylinder misfire Misfire ------------------------- −−−−−−−−−− 4 n = 2,4,6, ... n = 1 / 2,1,3 / 2, n = 1 ... 6 n = 3,6,9, ... n = 1 / 2,1,3 / 2, n = 1,2 ... 8 n = 4,8,12, ... n = 1 / 2,1,3 / 2, n = 1,2,3 ... Where n = cycles / revolution (cycles / revol)
)).

【0025】したがって、不点火状態から生じるスペク
トルは正常な点火状態に関連するスペクトルより下の固
定されたスペクトル距離に位置することになる。
The spectrum resulting from a misfire condition will therefore be located at a fixed spectral distance below the spectrum associated with a normal ignition condition.

【0026】上に述べた挙動を認識するためのシステム
は、作動するエンジンに結合され、該作動するエンジン
のスペクトル活動を表わし、エンジンの性能を表示す
る、スペクトル信号を提供するためのスペクトル検知手
段を含む。好ましい実施例においては、角度変位を計測
するためにクランクシャフト位置センサが使用され、か
つ次にクランクシャフトの加速度を表わす複合信号を提
供するよう調製される(conditioned)。後
に詳細に説明する、他の実施例は、作動するエンジンの
燃焼プロセスの性能を示す、加速度特性に関連する運動
を計測するための他の検知機構を含む。
A system for recognizing behavior as described above is coupled to an operating engine and is spectral sensing means for providing a spectral signal representative of the spectral activity of the operating engine and indicative of engine performance. including. In the preferred embodiment, a crankshaft position sensor is used to measure the angular displacement, and is then conditioned to provide a composite signal representative of the acceleration of the crankshaft. Other embodiments, described in detail below, include other sensing mechanisms for measuring motion associated with acceleration characteristics that is indicative of the performance of the combustion process of an operating engine.

【0027】スペクトル弁別手段が前記計測手段によっ
て提供される複合信号を受信し、かつ正常な点火状態を
表わす複合信号の一部に起因するスペクトルエネルギに
対応する正常な点火信号を提供する。もし、不点火状態
が存在すれば、前記スペクトル弁別手段はさらに作動す
るエンジンの不点火状態を表す複合信号の他の部分に起
因するスペクトルエネルギに対応する、不点火信号を提
供する。次に、もし該不点火信号の振幅が前記点火信号
の振幅を所定の率または量だけ超過すれば不点火指示が
提供される。
Spectral discriminating means receives the composite signal provided by said measuring means and provides a normal ignition signal corresponding to the spectral energy attributable to a portion of the composite signal representative of a normal ignition condition. If a misfire condition exists, the spectral discrimination means provides a misfire signal corresponding to the spectral energy due to the other portion of the composite signal representing the misfire condition of the engine that is still operating. A misfire indication is then provided if the amplitude of the misfire signal exceeds the amplitude of the ignition signal by a predetermined rate or amount.

【0028】図3は作動するエンジンにおける不点火状
態の改善された検出を可能にするためのこの挙動認識戦
略を適用する不点火検出システムのシステムブロック図
を示す。好ましい実施例では、6シリンダ、4ストロー
クエンジンが使用される。好ましい実施例では、離散的
時間信号処理要素を使用して不点火状態を検出するため
の中央要素が構成される。
FIG. 3 shows a system block diagram of a misfire detection system that applies this behavior recognition strategy to enable improved detection of misfire conditions in an operating engine. In the preferred embodiment, a 6 cylinder, 4 stroke engine is used. In the preferred embodiment, a discrete time signal processing element is used to configure the central element for detecting misfire conditions.

【0029】あるいは、当業者は、伝統的なアナログ回
路を含む、伝統的な連続時間信号処理要素を使用したも
ののような他の等価な実施例に気が付くであろう。離散
的時間信号処理はそれが連続的な時間信号処理要素に対
して持っている利点のため選択された。これらの利点は
より少ない部品、安定な決定性能、エージングがないこ
と、ドリフトがないこと、調整がないこと、種々のエン
ジンに対し容易にチューニング可能であること、高いノ
イズ免疫性、および自己テストの可能性を含む。
Alternatively, those skilled in the art will be aware of other equivalent embodiments, such as those using traditional continuous time signal processing elements, including traditional analog circuits. Discrete time signal processing was chosen because of the advantages it has over continuous time signal processing elements. These advantages include fewer components, stable decision performance, no aging, no drift, no adjustments, easy tuning for different engines, high noise immunity, and self-testing. Including the possibility.

【0030】前に述べたように、角度変位を測定するた
めにクランクシャフトの変位センサが使用され、該角度
変位は次に作動するエンジンにおける燃焼プロセスの性
能によるクランクシャフトの加速度を表す複合信号を提
供するよう調製される。その測定を行なうために、図3
においては、センサ301は、作動するエンジンのクラ
ンクシャフトに取り付けられた回転するホイール305
上の通過する歯(tooth)303を計測する。クラ
ンクシャフトにおける歯付きホイールを使用するこの方
法はエンジン制御の分野においてありふれた事である。
もちろん、当業者は角度変位を計測するために数多くの
他の、実質的に等価な、手段および方法を認識するであ
ろう。エンジンの角度変位信号307がセンサ301に
よって提供される。好ましい実施例では、エンジンが作
動するに応じて、該角度変位信号307はセンサ301
が歯303および引き続く間隔部分311を検知した時
遷移する論理レベルの信号である。したがって、作動す
るエンジンにおける燃焼プロセスに応じて、歯付きホイ
ール305が回転するに応じて、角度変位信号307は
実質的に角速度、またはエンジン速度に応じた矩形波形
となる。
As mentioned previously, a crankshaft displacement sensor is used to measure the angular displacement, which produces a composite signal representative of the crankshaft acceleration due to the performance of the combustion process in the engine that is to operate next. Prepared to provide. To make that measurement, FIG.
In, the sensor 301 is a rotating wheel 305 mounted on the crankshaft of an operating engine.
The upper passing tooth 303 is measured. This method of using toothed wheels on the crankshaft is commonplace in the field of engine control.
Of course, those skilled in the art will recognize numerous other, substantially equivalent means and methods for measuring angular displacement. An engine angular displacement signal 307 is provided by sensor 301. In the preferred embodiment, the angular displacement signal 307 is provided by the sensor 301 in response to engine operation.
Is a signal of a logic level that transits when the tooth 303 and the succeeding interval portion 311 are detected. Therefore, depending on the combustion process in the engine that operates, as the toothed wheel 305 rotates, the angular displacement signal 307 is substantially angular velocity, or a rectangular waveform that is a function of engine speed.

【0031】この角度変位信号307は要素309へ提
供される。要素309は作動するエンジンのクランクシ
ャフトの加速度を決定する。当業者はこのためのいくつ
かの手段および方法に気が付くであろう。好ましい実施
例では、前記矩形波307の隣接する遷移の間の経過時
間インターバルが比較されてクランクシャフトの加速度
を決定する。なんらかのねじれ振動または不点火挙動に
関連しない他の加速度効果を除去するためにこの決定さ
れた加速度をろ波することが好ましい。これについては
後に説明する。
This angular displacement signal 307 is provided to element 309. Element 309 determines the acceleration of the crankshaft of the operating engine. Those skilled in the art will be aware of several means and methods for this. In the preferred embodiment, the elapsed time intervals between adjacent transitions of the square wave 307 are compared to determine crankshaft acceleration. It is preferable to filter this determined acceleration to remove any torsional vibrations or other acceleration effects that are not associated with misfire behavior. This will be described later.

【0032】前記加速度情報は次に要素313に与えら
れる。好ましい実施例では、要素313は前記加速度情
報をエンジンの角度変位と同期してサンプルする。前に
述べたように、エンジンの点火および不点火スペクトル
を検出するためのものである、注目の加速度情報のスペ
クトル現象は、もしエンジンの同期サンプリングが使用
されれば、エンジンの速度に無関係である。したがっ
て、この実施例では、要素313は単に前記角度変位信
号307によって制御されるゲートである。要素313
は動作するエンジンの燃焼性能に関係するエンジンのス
ペクトル放射を表す、複合信号、または捕捉された(a
cquisitioned)エンジンクランクシャフト
加速度信号317を出力する。
The acceleration information is then provided to element 313. In the preferred embodiment, element 313 samples the acceleration information synchronously with the angular displacement of the engine. As mentioned previously, the spectral phenomenon of the acceleration information of interest, which is for detecting engine ignition and misfire spectra, is independent of engine speed if synchronous sampling of the engine is used. . Therefore, in this embodiment, element 313 is simply a gate controlled by the angular displacement signal 307. Element 313
Is a composite signal, or captured (a) that represents the engine's spectral emissions related to the combustion performance of the operating engine.
cquisitioned) The engine crankshaft acceleration signal 317 is output.

【0033】前に述べたように、好ましい実施例では離
散的時間信号処理要素に依存する。要素315はデジタ
ル信号プロセッサ、またはDSPを表す。要素315内
に示された構成要素のシステムレベルのブロック図の要
素は適切なソフトウェアルーチンを有するマイクロコー
ド化されたハードウェア手段を表す。この場合モトロー
ラのDSP56001が装置315として使用される。
モトローラのDSP56001は毎秒1000万(te
n million)以上の命令を実行する能力を有
し、かつ24ビット幅のデータパスにより144dBの
ダイナミックレンジを提供する。もちろん、当業者は他
の等価的に有用なDSP装置、または実質的に同じ機能
を有するハードワイヤの、または他のマイクロコード化
された手法に気が付くであろう。
As mentioned previously, the preferred embodiment relies on discrete time signal processing elements. Element 315 represents a digital signal processor, or DSP. Elements of the system level block diagram of the components shown within element 315 represent microcoded hardware means with appropriate software routines. In this case, a Motorola DSP56001 is used as device 315.
Motorola's DSP56001 has 10 million (te
It has the ability to execute more than n million instructions and provides a dynamic range of 144 dB over a 24-bit wide data path. Of course, one of ordinary skill in the art will be aware of other equivalently useful DSP devices, or hardwired or other microcoded approaches having substantially the same function.

【0034】この構成の重要な要素は、要素319で表
される、デジタルフィルタを含む。このフィルタは図7
に詳細に示される3つの別個のフィルタからなる。
The key elements of this configuration include the digital filter represented by element 319. This filter is shown in Figure 7.
It consists of three separate filters detailed in

【0035】図7を参照すると、このフィルタ319は
クランクシャフトのねじれスペクトル成分からのなんら
かの影響を除去するために配置されたノイズろ波手段、
またはノッチフィルタ701を含む。このノイズろ波手
段701、またはノイズスペクトル弁別手段は、この場
合は前記捕捉したエンジンクランクシャフト加速度信号
317である、複合スペクトル信号を受信し、かつ前記
複合スペクトル信号の所定のノイズ成分がないノイズろ
波された信号703を提供する。この場合、前記所定の
ノイズ成分はクランクシャフトねじれ振動である。サイ
クル/回転(cycles/revolution)領
域がこの実施例では使用されているから、かつねじれ振
動スペクトル成分は周波数領域において一定であるか
ら、このフィルタ701はエンジン速度と同期してチュ
ーニングされなければならない。このため、要素333
はエンジン速度を決定しかつエンジンクランクシャフト
計測装置301,303,305,311,307の速
度に対応する出力変数335を提供する。
Referring to FIG. 7, this filter 319 is a noise filtering means arranged to remove any effect from the crankshaft torsional spectral components,
Alternatively, the notch filter 701 is included. The noise filtering means 701 or the noise spectrum discriminating means receives the composite spectrum signal, which in this case is the captured engine crankshaft acceleration signal 317, and is free of the predetermined noise component of the composite spectrum signal. A corrugated signal 703 is provided. In this case, the predetermined noise component is crankshaft torsional vibration. This filter 701 must be tuned in synchronism with engine speed because the cycles / revolution region is used in this embodiment and because the torsional vibrational spectral components are constant in the frequency domain. Therefore, the element 333
Determines the engine speed and provides an output variable 335 corresponding to the speed of the engine crankshaft measuring devices 301, 303, 305, 311 and 307.

【0036】フィルタ701のチューニングはエンジン
速度に対応する可変フィルタ係数を得ることにより達成
される。これは特に前記モトローラのDSP56001
において都合が良く、かつ択一的(alternati
ve)フィルタ係数を有するルックアップテーブルの使
用によって達成される。あるいは、フィルタ係数の再計
算がエンジン速度を示す信号335に応じてフィルタ7
01を、事実上、チューニングするために使用できる。
また、当業者は前記データを周波数領域へと再サンプル
し、固定されたフィルタを適用し、かつ他の選択肢とし
てサイクル/回転領域へと再サンプルする方法に気が付
くであろう。フィルタ701は点火フィルタバンク70
7および不点火フィルタバンク709の双方にノイズろ
波された信号703を提供する。
Tuning of filter 701 is accomplished by obtaining a variable filter coefficient that corresponds to engine speed. This is especially true for the Motorola DSP56001
Convenient and alternative
ve) This is achieved by the use of a look-up table with filter coefficients. Alternatively, the recalculation of the filter coefficients causes the filter 7 to
01 can effectively be used for tuning.
Those skilled in the art will also be aware of how to resample the data into the frequency domain, apply a fixed filter, and, alternatively, resample into the cycle / rotation domain. The filter 701 is an ignition filter bank 70.
7 and the misfire filter bank 709 provide a noise filtered signal 703.

【0037】ノッチフィルタ701について上述したよ
うに、フィルタ705および707もまたサイクル/回
転領域でのスペクトルエネルギを考慮するよう設計され
ている。他の実施例では、いくつかはここで説明する
が、これらのフィルタ701,705,および707は
周波数領域においてデータに対して動作するよう設計さ
れる。
As described above for notch filter 701, filters 705 and 707 are also designed to account for spectral energy in the cycle / rotation domain. In other embodiments, some of which are described herein, these filters 701, 705, and 707 are designed to operate on data in the frequency domain.

【0038】前記点火フィルタバンク707は3,6,
および9サイクル/回転における正常な点火に関連する
ノイズろ波された信号703から期待されるスペクトル
エネルギを抽出するよう設計されている。あるいは、も
し精度がより低くても良ければ、点火フィルタバンク7
07は前記複合スペクトル信号317から予期されるス
ペクトルエネルギを直接抽出することができる。点火フ
ィルタバンク707は動作しているエンジンの正常な点
火状態によって引き起こされるエネルギを表すノイズろ
波された信号703の一部に帰するスペクトルエネル
ギ、または出力に対応する、正常な点火信号321を提
供する。
The ignition filter bank 707 is 3, 6,
And to extract the expected spectral energy from the noise filtered signal 703 associated with normal ignition at 9 cycles / rev. Alternatively, if a lower accuracy is acceptable, the ignition filter bank 7
07 can directly extract the expected spectral energy from the composite spectral signal 317. The ignition filter bank 707 provides a normal ignition signal 321 that corresponds to the spectral energy, or output, attributable to the portion of the noise filtered signal 703 that represents the energy caused by the normal ignition conditions of the operating engine. To do.

【0039】不点火フィルタバンク705は1/2,
1,3/2,2,および5/2サイクル/回転での不点
火に関連するノイズろ波された信号703から予期され
るスペクトルエネルギを抽出するよう設計されている。
該フィルタバンク705は動作中のエンジンの不点火状
態を表す前記複合信号の他の部分に帰するスペクトルエ
ネルギに対応する、不点火信号323を提供する。
The misfire filter bank 705 is 1/2,
It is designed to extract the expected spectral energy from the noise filtered signal 703 associated with misfire at 1,3 / 2,2,2 and 5/2 cycles / rev.
The filter bank 705 provides a misfire signal 323 corresponding to the spectral energy attributable to another portion of the composite signal that is representative of the misfire condition of the engine during operation.

【0040】好ましい実施例では、6シリンダ、4スト
ロークのエンジンが使用されていることに注意を要す
る。もし他のエンジン構成が使用されれば、適切なスペ
クトル関係は表1に示されるものとなる。
Note that in the preferred embodiment, a six cylinder, four stroke engine is used. If other engine configurations were used, the appropriate spectral relationships would be those shown in Table 1.

【0041】もちろん、当業者は力の不均衡、道路に関
連する外乱、およびエンジンのアクセサリに関連するノ
イズによるもののような、他の望まれないシステム的ノ
イズの消去を含む、ノッチフィルタ701の他の用途を
認識するであろう。これらの他の現象のいくつかをろ波
除去するために、複数のノッチ、または異なるようにチ
ューニングされた阻止帯域、を使用できる。
Of course, one of ordinary skill in the art will appreciate that other notch filters 701 include cancellation of other unwanted systematic noise, such as due to force imbalances, road disturbances, and noise associated with engine accessories. You will recognize the uses of. Multiple notches, or differently tuned stopbands, can be used to filter out some of these other phenomena.

【0042】前記デジタルフィルタ701,705,7
07は有限インパルス応答、またはFIRフィルタとし
て構成される。あるいは、無限インパルス応答、または
IIRフィルタを使用できる。デジタルフィルタ設計の
主題に関してはかなりの量の卓越した今日の文献が入手
可能である。この文献にはMcGraw−HillIn
c.により1979年に発行され、かつAndreas
Antoniouにより著わされ、“DIGITAL
FILTERS:ANALYSIS AND DES
IGN”と題するテキストブックが含まれる。Pren
tice Hall Inc.により1990年に発行
された他の卓越した文献は“DEGITAL SIGN
AL PROCESSING IN VLSI”と題す
るものである。ここに述べられた実施例においては、こ
れらのデジタルフィルタを実現するために前記DSP5
6001の装置315がプログラミングされている。F
IRフィルタはこのDSP 315使用して非常に一般
的に設計されている。
The digital filters 701, 705, 7
07 is configured as a finite impulse response or FIR filter. Alternatively, an infinite impulse response, or IIR filter can be used. A significant amount of today's excellent literature is available on the subject of digital filter design. This document contains McGraw-HillIn
c. Published in 1979 by Andreas
Written by Antoniou, "DIGITAL
FILTERS: ANALYSIS AND DES
Includes a textbook entitled "IGN". Pren
ice Hall Inc. Another outstanding publication published in 1990 by the company is "DESIGNAL SIGN".
AL PROCESSING IN VLSI ". In the described embodiment, the DSP 5 is implemented to implement these digital filters.
The device 315 of 6001 is programmed. F
IR filters are very commonly designed using this DSP 315.

【0043】好ましい実施例では、かつ後に説明する他
のものの内のいくつかにおいては、注目のスペクトル現
象はサイクル/回転領域におけるエンジン速度に依存し
ないという事実によりエンジンの同期サンプリングに適
用するのに都合の良いものとなっている。これを行なう
ため、3,6,および9サイクル/回転における正常な
点火に対する、かつ1/2,1,3/2,2,および5
/2サイクル/回転におけ不点火に対するデジタルフィ
ルタの係数がサイクル/回転領域においてナイキスト理
論に従ってサンプリング、またはデータ、レートに関し
て特定される。したがって、エンジンが速度を変えた
時、デジタルフィルタの係数はサンプリングレートに対
し固定された関係を有するから、注目の現象はサイクル
/回転領域において一定に留まっており、前記フィルタ
701,705,707は事実上追従する。
In the preferred embodiment, and in some of the others described below, the fact that the spectral phenomenon of interest is independent of engine speed in the cycle / rev region makes it convenient to apply to synchronous sampling of engines. Has become a good one. To do this, for normal ignition at 3, 6, and 9 cycles / rev, and 1/2, 1, 3/2, 2, and 5
The coefficients of the digital filter for misfire at / 2 cycles / rev are sampled according to Nyquist theory in the cycle / rev domain, or specified in terms of data, rate. Therefore, when the engine changes speed, the coefficient of the digital filter has a fixed relationship to the sampling rate, so the phenomenon of interest remains constant in the cycle / rotation region, and the filters 701, 705, 707 Virtually follow.

【0044】ろ波の後、正常な点火信号321および不
点火信号323はデジタルフィルタ705および707
から要素325へと提供される。要素325は不点火信
号323の振幅が点火信号321の振幅を所定の率また
は量だけ越えた場合に不点火指示信号327を提供す
る。この所定の率などは異なるエンジンファミリに対し
て調整可能にすると好ましい。
After filtering, the normal ignition signal 321 and misfire signal 323 are converted to digital filters 705 and 707.
To element 325. Element 325 provides a misfire indication signal 327 when the amplitude of misfire signal 323 exceeds the amplitude of fire signal 321 by a predetermined rate or amount. This predetermined rate, etc., is preferably adjustable for different engine families.

【0045】不点火指示信号327は好ましくは該不点
火を起こしているシリンダへの燃料の輸送を遮断する要
素329に提供される。該不点火指示信号327はまた
他のエンジン制御装置、または診断装置に不点火状態を
報告するためにこのシステムの外部にも供給できる。
Misfire indication signal 327 is preferably provided to element 329 which blocks the transfer of fuel to the misfiring cylinder. The misfire indication signal 327 can also be provided external to the system for reporting misfire conditions to other engine controls or diagnostics.

【0046】不点火指示信号327と一致する特定のシ
リンダを識別するために要素331が設けられている。
要素331は現在燃焼プロセスにあるシリンダを計算す
るために角度変位信号307およびTDCマーカ信号3
33を考慮する。他のセンサ335および歯(toot
h)337がエンジンのクランクシャフトに取り付けら
れ、かつ前記TDC、またはシリンダ識別、マーカ信号
333を提供するために使用される。いったん正確に不
点火を識別するという困難なタスクが完了すると、不点
火を生じているシリンダを識別しかつディスエーブルす
る数多くの装置および方法がエンジン設計の当業者には
良く知られている。
Element 331 is provided to identify the particular cylinder that matches the misfire indication signal 327.
Element 331 is the angular displacement signal 307 and the TDC marker signal 3 to calculate the cylinders currently in the combustion process.
Consider 33. Other sensors 335 and teeth
h) 337 is attached to the crankshaft of the engine and is used to provide the TDC, or cylinder identification, marker signal 333. Once the daunting task of accurately identifying misfires has been completed, numerous devices and methods for identifying and disabling misfiring cylinders are well known to those skilled in the art of engine design.

【0047】上記好ましい実施例において説明した手法
により、点火および不点火燃焼性能に関連する、測定さ
れた加速度特性は、歯付きホイール305により具現さ
れる、動作しているエンジンと、センサ301によって
表わされる、センサシステムとの間の測定経路長に依存
しないことに注目すべきである。これはまた複数シリン
ダ設計においても当てはまる。さらに、結合媒体として
の自由空間を有することは、必然的に耐えがたい負担と
なる結合媒体に依存する従来技術のシステムのように、
エンジンに対し負荷を与えることはなくかつ測定された
特性に実質的な影響を与えることもない。
In accordance with the techniques described in the preferred embodiment above, the measured acceleration characteristics associated with ignition and misfire combustion performance are represented by the operating engine embodied by the toothed wheel 305 and the sensor 301. It should be noted that it does not depend on the measurement path length to and from the sensor system. This also applies in multi-cylinder designs. Furthermore, having free space as a coupling medium, as in prior art systems that rely on coupling medium, which inevitably bears an unbearable burden,
It does not load the engine and does not substantially affect the measured characteristics.

【0048】この実施例のエレガンス(eleganc
e)はエンジン速度によって直接得られる入力データレ
ート、またはサンプルレートに依存する固定された、安
定なスペクトル弁別手段を含む。このエンジンに同期し
たサンプリング手法は従来技術において使用された同調
アナログフィルタ構成によっては可能ではなく、デジタ
ルフィルタにより都合の良いものとなる。また、燃焼性
能を測定するためにエンジンの単一のポイントが使用さ
れるため、該測定が測定経路長および形状に無関係であ
り、したがって従来技術のように測定経路結合またはマ
ルチパスエラーは導入されない。
The elegance of this embodiment
e) includes fixed, stable spectral discrimination means depending on the input data rate obtained directly by the engine speed, or the sample rate. This engine-synchronized sampling technique is not possible with the tuned analog filter arrangement used in the prior art, but is more convenient with digital filters. Also, because a single point of the engine is used to measure combustion performance, the measurement is independent of measurement path length and shape, and thus does not introduce measurement path coupling or multipath error as in the prior art. .

【0049】他の実施例が図4、図5および図6に示さ
れている。図4においては、同じクランクシャフト検知
システムが、サイクル/回転領域ではなく、周波数領域
に関連したデジタルフィルタと共に使用されている。
Another embodiment is shown in FIGS. 4, 5 and 6. In FIG. 4, the same crankshaft sensing system is used with a digital filter associated with the frequency domain rather than the cycle / rotation domain.

【0050】要素313′は固定されたサンプリングレ
ートで要素309によって提供されるクランクシャフト
の加速度情報を入力する。もちろん、この固定されたサ
ンプリング速度はエイリアシングが生じないことを保証
するためにナイキスト理論の要件に適合するのに充分高
くなるよう選択される。要素313′はクロッキング発
振器によって制御されるゲートを使用して構築され、か
つ一定のサンプルレートで出力317′を要素319′
に提供する。
Element 313 'inputs the crankshaft acceleration information provided by element 309 at a fixed sampling rate. Of course, this fixed sampling rate is chosen to be high enough to meet the requirements of Nyquist theory to ensure that aliasing does not occur. Element 313 'is constructed using gates controlled by a clocking oscillator, and outputs 317' at constant sample rate, element 319 '.
To provide.

【0051】図8を参照すると、このフィルタ319′
は、図7において詳細に示された、前記フィルタ319
に見られるのと実質的に同じ構造を有する。しかしなが
ら、この手法は、時間において、固定されたサンプリン
グレートを使用するから、317′で表わされるデータ
は周波数領域にある。したがって、デジタルフィルタ7
01′は固定的なものとすることができ、かつデジタル
フィルタ705′および707′はエンジン速度に追従
するためにチューニング可能でなければならない。これ
は、サンプリングレートが固定されているから、および
ねじれ振動スペクトル現象が周波数領域において固定さ
れているから、デジタルフィルタ701′は固定できる
ためである。また、注目の点火および不点火スペクトル
現象はそれが前記サイクル/回転領域における実施例に
おいて行なったように周波数領域において一定に留まっ
ておらず、かつしたがってこれらのフィルタ705′,
707′はエンジン速度に追従するために同調されなけ
ればならない。この実施例では、エンジン速度変数33
5がフィルタ705′および707′をチューニングす
るために提供される。
Referring to FIG. 8, this filter 319 '
Is shown in detail in FIG.
Has substantially the same structure as found in. However, since this approach uses a fixed sampling rate in time, the data represented by 317 'is in the frequency domain. Therefore, the digital filter 7
01 'can be fixed and digital filters 705' and 707 'must be tunable to track engine speed. This is because the digital filter 701 'can be fixed because the sampling rate is fixed and the torsional vibration spectrum phenomenon is fixed in the frequency domain. Also, the ignition and misfire spectral phenomena of interest do not remain constant in the frequency domain as they did in the embodiment in the cycle / rotation domain, and thus these filters 705 ',
The 707 'must be tuned to track engine speed. In this example, the engine speed variable 33
5 is provided to tune filters 705 'and 707'.

【0052】前記好ましい実施例において述べたよう
に、好ましくは、フィルタ701′はノッチフィルタと
して設計されるが、ここではフィルタ係数は固定されか
つ周波数領域において特定される。特に、フィルタ70
1は、3,210RPMにおいて4.5サイクル/回転
(cycles/revolution)に対応する2
40ヘルツ(Hz)に固定チューニングされている。こ
のフィルタは固定的なものとされているが、それは実効
クランクシャフトねじれ振動効果が周波数領域において
固定されているからであることに注目すべきである。
As mentioned in the preferred embodiment, the filter 701 'is preferably designed as a notch filter, but here the filter coefficients are fixed and specified in the frequency domain. In particular, the filter 70
1 corresponds to 4.5 cycles / revolution at 3,210 RPM 2
It is fixedly tuned to 40 hertz (Hz). It is noted that this filter is fixed, since the effective crankshaft torsional vibration effect is fixed in the frequency domain.

【0053】このフィルタ701′の出力703′、ま
たはノイズろ波された信号、は他のフィルタ705′,
および707′にねじれ振動のない信号を提供する。
The output 703 'of this filter 701', or the noise-filtered signal, is output to another filter 705 ',
And 707 'provide a torsion-free signal.

【0054】フィルタ707′は知られたエンジン速度
で3,6,および9サイクル/回転を表わす周波数に対
応するスペクトルを弁別する応答を有するデジタルマル
チ通過帯域フィルタとして構成されている。デジタルフ
ィルタ707′の係数は可変でありかつ周波数領域にお
いて特定される。特に、フィルタ707′は3,210
RPMのエンジン速度に対し160ヘルツ,320ヘル
ツおよび480ヘルツに同調されている。もしエンジン
速度が1,605RPMへと50%だけ低減されれば、
前に述べたように新しいフィルタ係数がルックアップさ
れ、かつフィルタ707′が対応して80ヘルツ,16
0ヘルツ,および240ヘルツに同調される。
Filter 707 'is constructed as a digital multi-passband filter having a response that discriminates the spectrum corresponding to frequencies representing 3, 6, and 9 cycles / rev at known engine speeds. The coefficients of the digital filter 707 'are variable and specified in the frequency domain. In particular, the filter 707 'has 3,210
It is tuned to 160, 320 and 480 Hertz for RPM engine speeds. If the engine speed is reduced by 50% to 1,605 RPM,
As before, the new filter coefficients are looked up and the filter 707 'is correspondingly 80 Hz, 16
It is tuned to 0 and 240 hertz.

【0055】フィルタ705′はまた1/2,1,3/
2,2,および5/2サイクル/回転における不点火を
表わす周波数に対応するスペクトルを弁別する応答を有
するデジタルマルチ通過帯域フィルタとして構成され
る。デジタルフィルタ705の係数は可変でありかつ周
波数領域において規定される。特に、フィルタ705は
3,210RPMのエンジン速度に対し27ヘルツ,5
3ヘルツ,80ヘルツ,106ヘルツ,および160ヘ
ルツに同調される。もしエンジン速度が1,605RP
Mへと50%だけ低減すれば、新しいフィルタ係数が、
前に述べたように、ルックアップされ、かつフィルタ7
05はこれに応じて13ヘルツ,27ヘルツ,40ヘル
ツ,53ヘルツ,および80ヘルツに同調される。
The filter 705 'also has 1/2, 1, 3 /
Configured as a digital multi-passband filter with a response that discriminates the spectrum corresponding to frequencies representing misfires at 2, 2, and 5/2 cycles / revolution. The coefficients of the digital filter 705 are variable and defined in the frequency domain. In particular, the filter 705 is 27 Hertz, 5 for an engine speed of 3,210 RPM.
It is tuned to 3 Hertz, 80 Hertz, 106 Hertz, and 160 Hertz. If the engine speed is 1,605RP
If you reduce M to 50%, the new filter coefficient becomes
As previously mentioned, the lookup and filter 7
05 is tuned accordingly to 13 Hertz, 27 Hertz, 40 Hertz, 53 Hertz, and 80 Hertz.

【0056】これらのフィルタ707′および705′
の各々はそれぞれ予測される点火周波数および不点火周
波数に位置するスペクトルエネルギを指示するために信
号321′および323′を対応して出力する。他の要
素は図3についての説明において前に述べたのと同様に
動作する。
These filters 707 'and 705'
Each output a corresponding signal 321 'and 323' to indicate the spectral energy located at the expected ignition and misfire frequencies, respectively. The other elements operate as previously described in the description of FIG.

【0057】図5においては、エンジンに装着された加
速度計501、便宜的にはノック検出のために使用でき
るのと同じもの、が燃焼性能を測定するために使用され
ている。センサ手段の置き換えは別としてこの実施例は
前記好ましい実施例と同様に動作する。
In FIG. 5, an accelerometer 501 mounted on the engine, conveniently the same one that can be used for knock detection, is used to measure combustion performance. Apart from the replacement of the sensor means, this embodiment operates in the same way as the preferred embodiment.

【0058】図5はサイクル/回転領域における測定に
とって一般的なエンジン同期サンプリング手法を使用し
て示されているが、固定サンプリングレート、または周
波数領域、の手法もこれに代えて適用できる。前に述べ
た利点に加えて、この手法はノック検出機能のために提
供されるものとセンサを共用する。これはコストの節
約、工場での導入および現場での修理の容易さおよび現
場での信頼性のために意味のあることである。さらに、
この手法はクランクシャフトのねじれ振動に鈍感であ
る。
Although FIG. 5 is shown using the engine-synchronous sampling technique common for measurements in the cycle / rotation domain, the fixed sampling rate, or frequency domain, technique may be applied instead. In addition to the previously mentioned advantages, this approach shares the sensor with that provided for the knock detection function. This makes sense for cost savings, ease of factory installation and field repair, and field reliability. further,
This method is insensitive to torsional vibration of the crankshaft.

【0059】図6においては、燃焼性能を測定するため
にシリンダ内センサ601が使用されている。種々の形
式のセンサが使用できる。これらのうちの部分集合は光
学的、圧力、および電離センサを含む。また、シリンダ
の各々についてセンサを使用できる。もしセンサが複数
のシリンダに対して設けられれば、それらの出力は組み
合わされて不点火検出システムへ入力されるのが好まし
い。あるいは、各センサを個別に分析することができ
る。図6は周波数領域での手法を示す。
In FIG. 6, an in-cylinder sensor 601 is used to measure the combustion performance. Various types of sensors can be used. A subset of these include optical, pressure, and ionization sensors. Also, a sensor can be used for each of the cylinders. If sensors are provided for multiple cylinders, their outputs are preferably combined and input to the misfire detection system. Alternatively, each sensor can be analyzed individually. FIG. 6 shows a method in the frequency domain.

【0060】要素313′はシリンダ内センサ601に
よって提供された燃焼情報を固定されたサンプリングレ
ートで入力する。この要素313′は図4において説明
された要素と同じである。サンプルされたデータ31
7′はフィルタ319′に提供される。該フィルタ31
9′は図4で説明されたフィルタと同様に動作するよう
設計されている。他の要素は図3に関する説明において
前に記載したのと同様に動作する。
Element 313 'inputs the combustion information provided by in-cylinder sensor 601 at a fixed sampling rate. This element 313 'is the same as the element described in FIG. Sampled data 31
7'is provided to the filter 319 '. The filter 31
9'is designed to operate similarly to the filter described in FIG. The other elements operate as previously described in the description with respect to FIG.

【0061】あるいは、もしシリンダが個別に分析され
れば、前記デジタルフィルタは適切な点火に対する1/
2(one−half)サイクル/回転を検出するよう
同調され、点火の欠如または1/2サイクル/回転にお
ける大幅に減衰した点火エネルギは不点火を指示する。
Alternatively, if the cylinders are analyzed individually, the digital filter will be 1 /
Tuned to detect two (one-half) cycles / rev, lack of ignition or significantly attenuated ignition energy at 1/2 cycle / rev indicates misfire.

【0062】もちろん、エンジンに同期したサンプリン
グ手法もこれに代えて使用できる。前に述べた利点に加
えて、この手法は燃焼プロセスを直接測定しかつ、他の
検知技術に影響を与える、クランクシャフトのねじれ効
果のような、外来のシステム的ノイズ発生源により影響
を受けない。
Of course, a sampling method synchronized with the engine can be used instead. In addition to the advantages previously mentioned, this technique is not affected by extraneous system noise sources, such as crankshaft torsion effects, which directly measure the combustion process and affect other sensing techniques. .

【0063】[0063]

【発明の効果】結論として、作動しているエンジンの燃
焼プロセスの性能を示す加速度特性に関連する運動を測
定することを通してスペクトル活動を監視することによ
り不点火状態の存在を検出するシステムが提示された。
前記好ましいおよび代替実施例は従来技術の重大な不都
合を克服する。それらの改善は測定経路が直接的である
ため不点火状態のより正確な検出ができること、外部の
影響に対する改善された鈍感さがあること、マルチパス
により引き起こされるエラーによって影響されない単一
測定経路、およびこの手法が複数サイクルを平均するこ
とによるいずれの不正確さをも避けることを含む。この
システムはまた、デジタルフィルタ構成のため、より安
定でありかつより予測性に富む。さらに、この手法は複
数サイクルの平均が使用されないため過渡的エンジン動
作状態により良く応答する。この手法はまた放射される
エネルギに依存せず、かつ従来技術のシステムにおいて
生じたような測定されるエンジンに対する負荷の問題を
生じない。すべてのエンジンが知られたスペクトルで不
点火挙動を示すため、このシステムは最小限の較正を必
要とするのみであり、かつ異なるエンジンファミリに容
易に適用できる。
In conclusion, a system is presented for detecting the presence of a misfire condition by monitoring spectral activity through measuring motion related acceleration characteristics indicative of the performance of the combustion process of an operating engine. It was
The preferred and alternative embodiments overcome the significant disadvantages of the prior art. These improvements include more accurate detection of misfire conditions because the measurement path is direct, improved insensitivity to external influences, single measurement path that is not affected by errors caused by multipath, And this technique involves avoiding any inaccuracy due to averaging multiple cycles. The system is also more stable and more predictable due to the digital filter configuration. Moreover, this approach responds better to transient engine operating conditions because multiple cycle averaging is not used. This approach is also independent of the energy radiated and does not create load problems on the measured engine as occurs in prior art systems. Since all engines exhibit misfire behavior in the known spectrum, this system requires minimal calibration and is easily applicable to different engine families.

【0064】ここに提案された実施例は特定のシステム
的手法に依存するが、数多くの他のシステム、および
(他の装置と共に)方法もこの手法と同じ利点を生み出
すために考案できることは明らかである。
Although the embodiments proposed herein depend on a particular systemic approach, it is clear that numerous other systems and methods (along with other devices) can be devised to produce the same advantages as this approach. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】全てのシリンダが設計どおり点火している正常
な点火状態によるエンジンの点火スペクトルを示すグラ
フである。
FIG. 1 is a graph showing an ignition spectrum of an engine in a normal ignition state in which all cylinders are ignited as designed.

【図2】1つのシリンダが設計どおり点火していない不
点火状態によるエンジンの点火スペクトルを示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing an ignition spectrum of an engine in a misfired state in which one cylinder is not igniting as designed.

【図3】本発明の好ましい実施例に係わる点火検出シス
テムのシステムブロック図である。
FIG. 3 is a system block diagram of an ignition detection system according to a preferred embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例に係わる、エンジン速度に
応答するスペクトル分析手段を含む不点火検出システム
のシステムブロック図である。
FIG. 4 is a system block diagram of a misfire detection system including spectrum analysis means responsive to engine speed according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例に係わる、エンジン装着加
速度計を含む、不点火検出システムのシステムブロック
図である。
FIG. 5 is a system block diagram of a misfire detection system including an engine-mounted accelerometer according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の別の実施例に係わる、シリンダ内セン
サを含む、不点火検出システムのシステムブロック図で
ある。
FIG. 6 is a system block diagram of a misfire detection system including an in-cylinder sensor according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の各実施例において使用される、全てサ
イクル/回転領域における、ねじれクランクシャフト振
動、点火関連スペクトル、および不点火関連スペクトル
を抽出するためのデジタルフィルタのシステムブロック
図である。
FIG. 7 is a system block diagram of a digital filter used in embodiments of the present invention to extract torsional crankshaft vibration, ignition-related spectrum, and misfire-related spectrum, all in the cycle / rotation region.

【図8】本発明の各実施例において使用される、全て周
波数領域における、ねじれクランクシャフト振動、点火
関連スペクトル、および不点火関連スペクトルを抽出す
るためのデジタルフィルタのシステムブロック図であ
る。
FIG. 8 is a system block diagram of a digital filter used in embodiments of the present invention to extract torsional crankshaft vibration, ignition-related spectrum, and misfire-related spectrum, all in the frequency domain.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

301 センサ 303 ホイールの歯 305 ホイール 307 エンジン角度変位信号 309 クランクシャフト加速度決定要素 311 ギャップ 313 捕捉エンジンスペクトル放射要素 315 デジタル信号プロセッサ 317 捕捉されたエンジンクランクシャフト加速度信
号 319 点火および不点火関連スペクトルのスペクトル
分析要素 321 正常点火信号 323 不点火信号 325 不点火指示要素 327 不点火指示信号 329 燃料遮断要素 331 作動シリンダ識別要素 333 エンジン速度決定要素 335 他のセンサ 337 歯
301 Sensor 303 Wheel Teeth 305 Wheel 307 Engine Angular Displacement Signal 309 Crankshaft Acceleration Determining Element 311 Gap 313 Captured Engine Spectrum Radiating Element 315 Digital Signal Processor 317 Captured Engine Crankshaft Acceleration Signal 319 Spectral Analysis of Ignition and Misfire Related Spectra Element 321 Normal ignition signal 323 Misfire signal 325 Misfire instruction element 327 Misfire instruction signal 329 Fuel cutoff element 331 Working cylinder identification element 333 Engine speed determination element 335 Other sensor 337 Teeth

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エフ・フォリー アメリカ合衆国ミシガン州48374、ノビ、 ウィクソム・ロード 24930 (72)発明者 デビッド・フランコウスキー アメリカ合衆国ミシガン州48116、ウッド ヘイブン、ベルウッド・ドライブ 21848 (72)発明者 スティーブン・エル・プリー アメリカ合衆国ミシガン州48116、ブライ トン、パイン・ホロウ 2226 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor John F. Folly Wixom Road, Novi 48374, Michigan, USA 24930 (72) Inventor David Francowski Michigan, USA 48116, Wood Haven, Bellwood Drive 21848 (72) Inventor Stephen Elple 2226 Pine Hollow, Bryton, Michigan, Michigan, USA 2226

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 作動中のエンジンの不点火検出システム
における信号の忠実度を改善するための装置であって、 前記作動中のエンジンの加速度の挙動を示す加速度信号
を提供するための加速度測定手段、 前記作動中のエンジンの速度を決定するための手段、そ
して前記作動中のエンジンの速度に依存してプログラム
可能なフィルタ手段であって、該フィルタ手段は前記加
速度測定手段により提供された加速度信号に応答してろ
波された加速度信号を提供するもの、 を具備することを特徴とする作動中のエンジンの不点火
検出システムにおける信号の忠実度を改善するための装
置。
1. An apparatus for improving signal fidelity in a misfire detection system of an operating engine, the acceleration measuring means for providing an acceleration signal indicative of the behavior of acceleration of the operating engine. Means for determining the speed of said operating engine, and a filter means programmable depending on the speed of said operating engine, said filter means comprising an acceleration signal provided by said acceleration measuring means. An apparatus for improving signal fidelity in a misfire detection system of an operating engine, comprising: providing a filtered acceleration signal in response to the.
【請求項2】 さらに、 前記フィルタ手段により提供された前記ろ波された加速
度信号を受信し、かつ正常な点火状態を表わす複合信号
の一部による加速度の挙動に対応して、正常な点火信号
を提供しかつ、前記正常な点火信号の提供と同時に、不
点火状態を表わす前記複合信号の他の部分による加速度
の挙動に対応して、不点火信号を提供するための加速度
弁別手段、そして共に前記加速度弁別手段により提供さ
れる、前記正常な点火信号および前記不点火信号を受信
し、かつ前記不点火信号の大きさが前記正常な点火信号
の大きさを超えたとき不点火指示を提供するための比較
手段、 を具備することを特徴とする請求項1に記載の装置。
2. A normal ignition signal, which further receives the filtered acceleration signal provided by the filter means, and which corresponds to the behavior of acceleration due to a part of a composite signal representing a normal ignition state. And at the same time as providing the normal ignition signal, the acceleration discriminating means for providing the misfire signal in response to the behavior of acceleration by the other part of the composite signal representing the misfire state, and together. A misfire indication is provided when the normal ignition signal and the misfire signal provided by the acceleration discriminating means are received and the magnitude of the misfire signal exceeds the magnitude of the normal ignition signal. A device according to claim 1, characterized in that it comprises:
【請求項3】 前記加速度測定手段は前記作動中のエン
ジンの角度変位に対応するエンジンの角加速度を測定す
るための手段を具備することを特徴とする請求項2に記
載の装置。
3. The apparatus of claim 2 wherein said acceleration measuring means comprises means for measuring the angular acceleration of the engine corresponding to the angular displacement of said engine during operation.
【請求項4】 前記加速度測定手段は前記作動中のエン
ジンの振動に対応する加速度を測定するための手段を具
備することを特徴とする請求項2に記載の装置。
4. An apparatus according to claim 2, wherein said acceleration measuring means comprises means for measuring an acceleration corresponding to the vibration of the engine during operation.
【請求項5】 前記加速度測定手段は前記作動中のエン
ジンの加速度の挙動に依存するシリンダ内燃焼現象を測
定するための手段を具備することを特徴とする請求項2
に記載の装置。
5. The acceleration measuring means comprises means for measuring an in-cylinder combustion phenomenon that depends on the behavior of acceleration of the operating engine.
An apparatus according to claim 1.
【請求項6】 さらに、前記不点火指示の提供に応じ
て、シリンダへの燃料を遮断するための手段を具備する
ことを特徴とする請求項2に記載の装置。
6. The apparatus of claim 2 further comprising means for shutting off fuel to a cylinder in response to providing the misfire indication.
【請求項7】 前記加速度弁別手段は正常な点火状態を
表わす複合信号の一部に起因するスペクトルエネルギに
応答する正常点火加速度弁別手段、および不点火状態を
表わす複合信号の一部に起因するスペクトルエネルギに
応答する不点火信号加速度弁別手段を具備し、前記不点
火信号加速度弁別手段は前記正常点火スペクトル弁別手
段より低い所定の固定されたスペクトル距離をスペクト
ル的に弁別することを特徴とする請求項2に記載の装
置。
7. The normal ignition acceleration discriminating means responsive to spectral energy attributable to a portion of a composite signal representative of a normal ignition condition, and the spectrum attributable to a portion of a composite signal representative of a misfire condition. An energy responsive misfire signal acceleration discriminating means comprising spectrally discriminating a predetermined fixed spectral distance lower than said normal ignition spectral discriminating means. The apparatus according to 2.
【請求項8】 前記不点火信号スペクトル弁別手段は正
常点火スペクトル弁別手段の顕著なスペクトル位置の1
/2,1,および3/2サイクル/回転に位置する周波
数に顕著に応答する複数スペクトル弁別手段を具備する
ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
8. The misfire signal spectral discriminating means is one of the salient spectral positions of the normal ignition spectral discriminating means.
8. Apparatus according to claim 7, characterized in that it comprises a multi-spectral discriminating means which is significantly responsive to frequencies located at / 2,1, and 3/2 cycles / revolution.
【請求項9】 さらに、 前記作動中のエンジンの速度を表わす同期信号を提供す
るための手段、 を具備し、前記作動中のエンジンの前記加速度測定手段
は前記同期信号を提供するための手段によって与えられ
る前記同期信号に応じたサンプルレートで前記加速度を
測定することを特徴とする請求項8に記載の装置。
9. Further comprising means for providing a synchronization signal representative of the speed of said operating engine, said acceleration measuring means of said operating engine being provided by said means for providing said synchronization signal. 9. The apparatus according to claim 8, wherein the acceleration is measured at a sample rate according to the applied synchronization signal.
【請求項10】 前記加速度弁別手段の顕著なスペクト
ル位置は同調可能であることを特徴とする請求項7に記
載の装置。
10. The device according to claim 7, wherein the salient spectral position of the acceleration discriminating means is tunable.
【請求項11】 さらに、 前記作動中のエンジンの速度を表わす同期信号を提供す
るための手段、 を具備し、前記加速度弁別手段の前記顕著なスペクトル
位置は前記同期信号を提供するための手段によって与え
られる前記同期信号に応じて同調されることを特徴とす
る請求項10に記載の装置。
11. A means for providing a synchronization signal representative of the speed of said operating engine, said significant spectral position of said acceleration discriminating means being provided by means for providing said synchronization signal. 11. Device according to claim 10, characterized in that it is tuned in response to the applied synchronization signal.
【請求項12】 前記加速度測定手段は前記作動中のエ
ンジンの燃焼プロセスの性能を示す前記加速度に関連す
る運動と前記加速度を測定するための手段との間の測定
経路長に依存せずに前記加速度を測定することを特徴と
する請求項2に記載の装置。
12. The acceleration measuring means is independent of the measurement path length between the acceleration related motion indicative of the performance of the combustion process of the operating engine and the means for measuring the acceleration. The device according to claim 2, wherein the device measures acceleration.
【請求項13】 前記加速度測定手段は複数シリンダエ
ンジンにおいて前記測定のための手段と前記作動中のエ
ンジンとの間の測定経路長に依存することなく前記加速
度を測定することを特徴とする請求項2に記載の装置。
13. The acceleration measuring means measures the acceleration in a multi-cylinder engine without depending on a measurement path length between the measuring means and the operating engine. The apparatus according to 2.
【請求項14】 前記加速度測定手段によって使用され
る結合媒体は前記エンジンに対し負荷を与えずかつ前記
測定される加速度に対し実質的な影響を持たないことを
特徴とする請求項13に記載の装置。
14. The coupling medium used by the acceleration measuring means does not load the engine and has no substantial effect on the measured acceleration. apparatus.
【請求項15】 作動中のエンジンの加速度活動を解釈
することにより不点火状態を検出する装置であって、 前記作動中のエンジンに結合され、前記作動中のエンジ
ンの前記加速度活動を表わす信号を提供し、かつそれに
応じて複合信号を提供するための加速度検知手段、 前記加速度検知手段により提供される前記複合信号を受
信し、かつ正常な点火状態を表わす前記複合信号の一部
に起因する加速度の挙動に対応する、正常な点火信号を
提供し、かつ、該正常な点火信号の提供と同時に、不点
火状態を表わす前記複合信号の他の部分に起因する加速
度の挙動に対応する、不点火信号を提供するための加速
度弁別手段、そして前記不点火信号の大きさが前記点火
信号の大きさを所定の割合または量だけ超過した場合に
不点火状態の指示を提供するための手段、 を具備することを特徴とする作動中のエンジンの加速度
活動を解釈することにより不点火状態を検出する装置。
15. An apparatus for detecting a misfire condition by interpreting the acceleration activity of an operating engine, the apparatus being coupled to the operating engine and providing a signal representative of the acceleration activity of the operating engine. An acceleration sensing means for providing and for providing a composite signal accordingly; an acceleration resulting from a portion of said composite signal receiving said composite signal provided by said acceleration sensing means and representing a normal ignition condition. A misfire, which corresponds to the behavior of the acceleration signal, and which at the same time as the provision of the normal ignition signal, corresponds to the behavior of acceleration due to the other part of the composite signal representing the misfire condition. Acceleration discriminating means for providing a signal, and providing an indication of a misfire condition when the magnitude of the misfire signal exceeds the magnitude of the ignition signal by a predetermined percentage or amount. Apparatus for detecting a misfire condition by interpreting acceleration activity of the engine during operation, characterized in that it comprises because of means.
【請求項16】 前記加速度検知手段は前記作動中のエ
ンジンに結合された加速度計を具備することを特徴とす
る請求項15に記載の装置。
16. The apparatus of claim 15 wherein said acceleration sensing means comprises an accelerometer coupled to said operating engine.
【請求項17】 前記加速度検知手段は前記作動中のエ
ンジンに結合されたクランクシャフトの加速度を検知す
るための手段を具備することを特徴とする請求項15に
記載の装置。
17. The apparatus of claim 15, wherein the acceleration sensing means comprises means for sensing acceleration of a crankshaft coupled to the operating engine.
【請求項18】 前記加速度検知手段はさらに、 前記作動中のエンジンの速度を表わす同期信号を提供す
るための速度検知手段、 を具備し、前記加速度弁別手段は正常な点火状態を表わ
す前記複合信号の一部に起因する加速度の挙動に応答す
る周波数同調可能な正常点火加速度ろ波手段、および不
点火状態を表わす前記複合信号の一部に起因する加速度
の挙動に応答する周波数同調可能な不点火信号加速度ろ
波手段を具備し、前記周波数同調可能な不点火信号加速
度ろ波手段は前記周波数同調可能な正常点火加速度ろ波
手段よりも所定の固定されたスペクトル距離だけ低くス
ペクトル的に位置し、かつ前記周波数同調可能な正常点
火加速度ろ波手段、および前記周波数同調可能な不点火
加速度ろ波手段の双方は前記速度検知手段によって与え
られる前記同期信号に応じてスペクトル的に同調される
ことを特徴とする請求項15に記載の装置。
18. The acceleration sensing means further comprises speed sensing means for providing a synchronization signal representative of the speed of the operating engine, wherein the acceleration discriminating means is the composite signal representative of a normal ignition condition. Frequency tunable normal ignition acceleration filtering means responsive to the behavior of acceleration due to a portion of the same, and frequency tunable misfire responsive to the behavior of acceleration due to a portion of said composite signal representative of a misfire condition. Signal acceleration filtering means, wherein the frequency tunable misfire signal acceleration filtering means is spectrally located lower than the frequency tunable normal ignition acceleration filtering means by a predetermined fixed spectral distance, And both the frequency tunable normal ignition acceleration filtering means and the frequency tunable non-ignition acceleration filtering means are provided by the speed sensing means. Apparatus according to claim 15, characterized in that the spectrally tuned in response to the synchronization signal.
【請求項19】 前記周波数同調可能な不点火信号加速
度ろ波手段は前記正常点火スペクトル弁別手段の顕著な
スペクトル位置の1/2,1,および3/2サイクル/
回転に位置する加速度スペクトルに対し顕著に応答する
複数加速度ろ波手段を具備することを特徴とする請求項
18に記載の装置。
19. The frequency tunable misfire signal acceleration filtering means comprises 1/2, 1, and 3/2 cycles / of the significant spectral position of the normal ignition spectrum discriminating means.
19. The apparatus of claim 18, comprising a plurality of acceleration filtering means responsive to a rotationally located acceleration spectrum.
【請求項20】 作動中のエンジンの加速度を解釈する
ことにより不点火状態を検出する方法であって、 前記作動中のエンジンの加速度の挙動を示す加速度信号
を提供する段階、 前記作動中のエンジンの速度を決定する段階、 前記決定段階において決定された作動中のエンジンの速
度に依存して加速度信号を提供する前記段階に応じてろ
波された加速度信号を提供する段階、 前記測定段階において提供された前記複合信号をスペク
トル的に弁別し、かつ前記作動中のエンジンの正常な点
火状態を表わす前記複合信号の一部に起因するスペクト
ルエネルギに対応する正常な点火信号を提供し、かつ、
該正常な点火信号の提供と同時に、前記作動中のエンジ
ンにおける不点火状態を表わす前記複合信号の他の部分
に起因するスペクトルエネルギに対応する、不点火信号
を提供する段階、そして共に前記測定段階において提供
される、前記正常な点火信号および前記不点火信号を比
較し、かつ前記不点火信号の大きさが前記正常な点火信
号の大きさを超えたとき不点火指示を提供する段階、 を具備することを特徴とする作動中のエンジンの加速度
を解釈することにより不点火状態を検出する方法。
20. A method of detecting a misfire condition by interpreting the acceleration of an operating engine, the method comprising providing an acceleration signal indicative of the behavior of acceleration of the operating engine. Determining the speed of the vehicle, providing an acceleration signal dependent on the speed of the operating engine determined in the determining step, and providing an acceleration signal filtered in response to the step, and providing in the measuring step. And spectrally discriminating the composite signal and providing a normal ignition signal corresponding to spectral energy due to a portion of the composite signal representative of a normal ignition condition of the operating engine, and
At the same time as providing the normal ignition signal, providing a misfire signal corresponding to spectral energy due to another portion of the composite signal representative of a misfire condition in the operating engine, and together with the measuring step. Comparing the normal ignition signal and the misfire signal, and providing a misfire indication when the magnitude of the misfire signal exceeds the magnitude of the normal ignition signal. A method of detecting a misfire condition by interpreting the acceleration of an operating engine, the method comprising:
【請求項21】 作動中のエンジンのスペクトル活動を
解釈することにより不点火状態を検出する装置であっ
て、 前記作動中のエンジンの燃焼プロセスの性能を示す特性
を測定し、かつ前記燃焼プロセスの性能を表わす複合ス
ペクトル信号を提供するための手段、 前記特性を測定するための手段により提供される前記複
合スペクトル信号を受信し、かつ前記複合スペクトル信
号の所定のノイズ成分のないノイズろ波された信号を提
供するためのノイズスペクトル弁別手段、 前記ノイズスペクトル弁別手段により提供される前記ノ
イズろ波された信号を受信し、かつ前記作動中のエンジ
ンにおける正常な点火状態を表わす前記複合信号の一部
に起因するスペクトルエネルギに対応して正常な点火信
号を提供し、かつ前記作動中のエンジンにおける不点火
状態を表わす前記複合信号の他の部分に起因するスペク
トルエネルギに対応して、不点火信号を提供するための
スペクトル弁別手段、そして前記不点火信号の大きさが
前記点火信号の大きさを所定の割合または量だけ超えた
とき不点火状態の指示を提供するための手段、 を具備することを特徴とする作動中のエンジンのスペク
トル活動を解釈することにより不点火状態を検出する装
置。
21. An apparatus for detecting a misfire condition by interpreting the spectral activity of an operating engine, the characteristic being indicative of the performance of the combustion process of the operating engine, and Means for providing a composite spectral signal representative of performance, receiving the composite spectral signal provided by means for measuring the characteristic, and noise filtered without a predetermined noise component of the composite spectral signal. Noise spectrum discriminating means for providing a signal, a portion of the composite signal receiving the noise filtered signal provided by the noise spectrum discriminating means and representative of a normal ignition condition in the operating engine. To provide a normal ignition signal in response to the spectral energy due to A spectral discrimination means for providing a misfire signal, the magnitude of said misfire signal corresponding to the spectral energy due to the other part of said composite signal representing the misfire condition, Means for providing an indication of a misfire condition when a predetermined percentage or amount is exceeded, a device for detecting a misfire condition by interpreting the spectral activity of an operating engine.
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