JPH08503782A - 往復エンジンにおける不点火状態を判定するためのパターン認識方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 往復エンジンにおいて不点火を判定する方法および対応するシステムは、エンジン・クランクシャフトの角速度を測定し、エンジン・クランクシャフト（４０３）から測定された角速度信号を発生する。エンジン・クランクシャフトの角速度信号に依存し、正常燃焼の情報およびその他の高次効果とは独立の濾波加速度信号が、濾波（４０５）によって発生される。前記濾波加速度信号が、エンジン速度、エンジン負荷、またはエンジン温度（７１１）の少なくとも１つに依存するスレシホールドを超過した場合、不点火が指示される。好ましくは、不点火の判定に先だって、濾波加速度信号（７０１）をエンジン・クランクシャフト回転の第１期間にわたってサンブルして第１テータ点（７０３）を供給し、エンジン・クランクシャフト回転の第２期間にわたってサンブルして第２テ一夕点（７０７）を供給し、エンジン・クランクシャフト回転の第３期間にわたってサンブルして第３テータ点（７０５）を供給する。次に、前記第１および第３データ点の平均を前記第２データ点から減算して、結合加速度信号を発生する（５１１）。この結合加速度信号が前記スレシホールド（５１３）を超過した場合、不点火を指示する（５１７）。好ましくは、この濾波加速度信号のサンプリングは連続的であり、前記第１、第２および第３テータ点のサンブリングは、エンジン・クランクシャフトの２回転分だけ分離される。

Description

【発明の詳細な説明】 往復エンジンにおける不点火状態を判定するための パターン認識方法およびシステム 発明の分野 本発明は往復エンジン（recipro cating engine）における不点火検出の分野 に関し、更に特定すれば、エンジンのクランクシャフトの加速を解析することに よって、往復エンジンにおける不点火（misfire）を判定する方法および対応す る装置に関するものである。 発明の背景 現在の電子エンジン制御装置には、往復エンジンにおける燃焼中の気筒の不点 火を検出するために、不点火検出システムが用いられている。不点火は出力損失 の原因となり、不燃焼燃料を触媒変換器に堆積ことによってその寿命を縮めると 共に、有害な排気水準を更に高める原因となる。不点火が生じたか否かを識別す る必要性は、より厳格な政府規制に基づく厳しい要求となっている。 従来技術の不点火検出方式には、エンジンのクランクシャフト速度の測定に基 づく、エンジン・トルクの検出があ る。この速度に基づく方式は、平均速度にかなりの変化が生じた場合に不点火状 態を予測するものである。この方式は、トルク挙動したがってエンジンのクラン クシャフトの速度挙動に多くのエラー源があるため、精度が悪く信頼性がない。 主として、種々のトルク挙動は性質上周期的である。 望ましくないトルク挙動源には、不点火が起こり得るスペクトル領域に現れる ものがあるので、不点火に関連するトルク情報を失うことなくそれらを除去する ことはできない。特に、エンジンの潜在的不点火率に関連する期間以下の期間に 発生するそれらトルク挙動は、非常に興味を引くものである。 エンジンの潜在的不点火率は以下のように表すことができる。４サイクル・エ ンジンでは、全気筒の完全な点火はクランクシャフトの回転（rotation）の２周 回（revolution）即ち７２０゜で実行される。この気筒の点火の周期性とクラン クシャフトの回転との関係のため、２つの異なる不点火信号か共通して現れる。 第１信号は、１つの気筒が連続的に不点火を生じることによって発生される。不 点火を起こした気筒はクランクシャフトの７２０゜回転毎に活性状態となり、こ の場合に関連するトルク挙動はクランクシャフトの回転の２サイクルに１回、即 ちクランクシャフト１周回につき１／２サイクルで現れる。これは一般的に１／ ２次挙動（half-order behavior）または 効果と呼ばれている。共通な第２挙動は、２つの気筒が不点火の場合のものであ る。これは、典型的に、点火回路の誤動作によるものであるが、多くの場合費用 効率を高めるために２つの気筒を１つの共通回路で駆動するためである。２つの 気筒が不点火を起こすと、不点火率は７２０゜当たり２回、即ちクランクシャフ ト周回当たり１サイクルとなる。これは一般的に一次挙動（first-order behavi or）または効果と呼ばれている。 このクランクシャフトの回転当たり半サイクルないし１サイクルのスペクトル 以内で生じる潜在性のある望ましくないトルク挙動には、往復慣性トルク（reci procating inertia torque）によって引き起こされるクランクシャフトの捻れ（ ｃrankshaft twist）の一次効果が含まれる。クランクシャフトの捻れは、エン ジンのクランクシャフトが回る際のエンジンの往復質量によるトルクに起因する 。往復質量に起因する膨大な量の刺激の下で、クランクシャフトは比較的柔軟で ある。殆どの場合、クランクシャフトの捻れは、エンジンの前後とクランクシャ フトの相対的柔軟性との間のトルク不均衡によるものである。結果的に捻れが生 じる絶対頻度（absolute frequency）は、エンジンのクランクシャフトの角速度 によって決る。クランクシャフトの角速度が高いと、このクランクシャフトの捻 れを起こすトルクは燃焼トルクよりも大幅に大きくなる。これは、クランクシャ フトの角速度が高い場合に、主要なトルク・ エラー源となる。 一次効果はピストン質量の不均衡（piston massimbalance）を含む。ピストン 質量の不均衡は、個々の気筒が異なる質量を有するために生じるものである。ピ ストン質量の不均衡は、簡単な例によって最もよく理解することができる。１つ の気筒を除いて全ての気筒が同一質量を有する場合、トルク成分はクランクシャ フトの回転毎に現れる。これは、異なる質量を有するピストンがクランクシャフ トの慣性モーメント、即ちトルクを発生するときである。これはクランクシャフ トの回転毎に起きるので、この挙動は１サイクル／周回の周期性を有し、したか って一次挙動を有することになる。 １／２次効果は、気筒間の燃焼不均衡を含む。燃料不均衡が現れるのは、個々 の気筒からの燃料によるトルクの寄与に相違がある場合である。その結果、ピス トン不均衡効果と全く同一な挙動が生じる。 したがって、エンジン・クランクシャフトのトルクに依存するパラメータを測 定することに基づいて不点火状態を検出し、不点火挙動と同一スペクトルにおけ る重大な影響と同時に存在する前述のトルク挙動を考慮しようとしない方式は、 全エンジン動作状態において精度高く或いは信頼性高く作用するものではない。 必要とされているのは、より信頼性があり精度が高くクランクシャフトの捻れ 、ピストン質量の不均衡、および燃 料の不均衡のような種々の１／２次および一次スペクトル効果を考慮するように 適用可能な、往復エンジンにおいて不点火を検出するための、改良された方法お よび対応するシステムである。 図面の簡単な説明 第１図は、エンジン・クランクシャフトの回転を測定することによって、走行 中のエンジンから抽出されたエンジン・クランクシャフト加速度信号を示す図で ある。 第２図は、濾波後のエンジン・クランクシャフト加速度信号を示す図である。 第３図は、本発明によるシステムのブロック図である。 第４図は、本発明による、エンジン・クランクシャフトの加速度を得るための 、種々の方法ステップを示すフロー・チャートである。 第５図は、本発明による、ハード不点火（hard misfire）を検出し、ソフト不 点火（soft misfire）のために信号対ノイズ比を改善するための、種々の方法ス テップを表わすフロー・チャートを示す図である。 第６図は、本発明による濾波されかつパターンを打ち消された加速度波形を示 す図である。 第７図は、本発明による種々の加速度波形を示す図である。 好適実施例の詳細な説明 往復エンジンにおける不点火を判定するための方法および対応するシステムは 、エンジン・クランクシャフト速度を測定し、エンジン・クランクシャフトから 測定された角速度信号を発生する。角速度信号は、エンジン・クランクシャフト の角速度に応答して濾波され、正常燃焼およびその他の高次効果に関する全ての 情報を除去する。好ましくは、これはローパス・フィルタによって行われる濾波 である。濾波された加速度信号は、濾波された速度信号に応答して発生される。 濾波加速度信号から抽出された少なくとも２データ点の組み合わせが、エンジン 速度、エンジン負荷、またはエンジン温度の少なくとも１つに依存するスレシホ ールドを超過したとき、不点火が指示される。好ましくは、不点火の判定に先だ って、エンジン・クランクシャフトの回転の第１期間にわたって、前記濾波加速 度信号をサンプルして第１データ点をとり、エンジン・クランクシャフトの回転 の第２期間にわたってサンプルして第２データ点をとり、更にエンジン・クラン クシャフトの回転の第３期間にわたってサンプルして第３データ点を得る。次に 、前記第１および第３データ点の平均を第２データ点から減算して、結合加速度 信号を発生する。この結合加速度信号が前記スレシホールドを超過したとき、不 点火が指示され る。好ましくは、この濾波加速度信号のサンプリングは連続的であり、前記第１ 、第２および第３データ点のサンプリングは、エンジン・クランクシャフトの２ 回転だけ分離される。添付図面の記述は、本実施例の詳細の理解の助けとなろう 。 第１図は、エンジン・クランクシャフトの回転を測定することによって走行中 のエンジンから抽出された、エンジン・クランクシャフト加速度信号を示す。こ のエンジン・クランクシャフト加速度信号内のデータは、連続的な不点火を含む 。この信号は、エンジン・クランクシャフトの回転の測定値から得ることが好ま しい。以後の処理を行わないと、点火トルクおよびその他の高次トルク挙動に伴 う影響が大きいために、不点火情報はこの信号から失われてしまう。 第２図は、エンジン・クランクシャフト速度信号から得た、濾波されたエンジ ン・クランクシャフト加速度信号を示す。この濾波信号では、正常の燃焼に関す る全ての加速度情報は実質的に濾波されている。加えて、クランクシャフト系の 固有周波数（natural frequency）において生じる歪み振動（torsional vibrati ons）や往復質量によるトルクのような、他の高次加速効果もこの信号では濾波 されている。参照番号２０１，２０３は、種々の不点火挙動に起因する減速を示 す。信号対ノイズ比は予測不可能であることに注意されたい。これは、第１に、 発明の背景におて 記載した、不点火とは無関係の１／２次および一次効果に対応する望ましくない トルク挙動によるものである。第２図に示した信号から不点火状態を確実に判定 するためには、好ましくは、信号対ノイズ比を、特にソフト即ち間欠的不点火状 態の場合に改善しなければならない。 信号対ノイズ比の改善は、不点火には関連のない１／２次および一次効果を打 ち消すことによって達成することができる。典型的に、ハードな即ち連続的な不 点火は、その不点火挙動の原因によって、１／２次または一次挙動のいずれかに おいて現れる。発明の背景の部分で述べたように、第１不点火加速は、１つの気 筒に連続的に不点火が発生することが原因である。不点火を生じている気筒は、 クランクシャフトが７２０゜回転する毎に活性化されるので、この場合に関連す るトルク挙動は、クランクシャフトの回転の２サイクル毎に１回、したがってク ランクシャフト１周回当たり半サイクルで現れる。これは一般的に１／２次挙動 または効果と呼ばれている。共通な第２挙動は２つの気筒が不点火を生じた場合 のものである。これは、典型的に、点火回路の誤動作によって発生する。点火回 路は多くの場合費用効率を高めるために２つの気筒を１つの共通回路で駆動する からである。 ２つの気筒で不点火が生じると、不点火率（misfire rate）は７２０゜毎に２ 回、即ちクランクシャフト１周回当たり１サイクルである。これは一般的に一次 挙動または効 果と呼ばれている。 信号対ノイズ比改善技法によって、これらハード不点火（hard wisfire）の観 察データが消される可能性がある。この理由は、例えば、クランクシャフトの捻 れに基づくノイズ即ち望ましくない加速は、ハード不点火と同じ１／２次または 一次挙動を共有するからである。したがって、この不測の事態（eventuality） に対する処置を行わなければならない。次に、システム・ブロック図を説明する 。 第３図は、クランクシャフト３０２を有する８気筒エンジン３０１を示す。関 連するエンジン制御部３０３は、エンジン３０１の８気筒３２０の気筒番号１の ３０９の上死点即ちＴＤＣを示す、カムシャフト回転センサ３０７からのＴＤＣ 信号３０５を受ける入力を有する。このＴＤＣ信号は、カムシャフト３１３の終 端上のローブ（lobe）３１１を測定することに応答して発生される。このカムシ ャフト回転センサ３０７は、クランクシャフト３０２の角回転７２０゜毎に、エ ンジン制御部３０３にＴＤＣ信号３０５を供給する。ＴＤＣ信号３０５は、どの 気筒３２０が現在点火中か、したがってエンジンのクランクシャフトに加速を与 えているかを測定するための開始点を決定するために、エンジン制御システム３ ０３によって用いられる。 エンジン制御部への他の入力は、エンジンのクランクシャフト３０２上に取り 付けられた歯車３１７を感知することによつてエンジンの角変位（angular disp lacement）を 測定するエンジン角変位センサ３１５によって供給される。このエンジン角変位 センサ３１５は、歯車３１７上の歯と空間とのパターンに基づいて、エンジン・ クランクシャフト３０２が１０゜回転する毎に、エンジン角変位信号３１９をエ ンジン制御システム３０３に供給する。エンジン角変位信号３１９は、エンジン 角速度、クランクシャフトの加速度を測定するため、および不点火の場合には活 性状態の気筒を識別するために、エンジン制御部３０３によって用いられる。 エンジン制御部３０３はマイクロコントローラを含む。この場合、マイクロコ ントローラはＭotorola MC68HCl6Zlである。当業者は、以下に述べる好適な方法 を実行可能な他の等価なマイクロコントローラ・プラットフオームも認めよう。 好都合なのは、マイクロコントローラ３０３がパルス状の信号３０５，３０９を 当該パルスに含まれている情報を表わすデジタル信号に変換し、後に実行される 方法ステップにおいて用いることである。次にこの方法ステップについて詳しく 述べる。 第４図は、好適な不点火検出方法の一部をフロー・チャート形式で表したもの である。まず、後の分析のために、エンジン・クランクシャフト加速度情報を取 り込む。これには、正常な燃焼に関連するトルクを含む望ましくないトルク情報 を濾波するための処置が含まれる。また、これには、エンジン・クランクシャフ ト加速度情報の信号対ノイ ズ比を改善するための処置、ならびにハードおよびソフト不点火の双方を検出す るための処置も含まれる。この方法は、エンジン制御部のMotorola MC68HC16Zl マイクロコントローラ３０３上で実行するためのファームウエアにエンコードす ることが好都合である。 前記改善された方法ステップは連続的に実行され、ステップ４０１から開始す る。 次に、ステップ４０３で、エンジン・クランクシャフトの角速度を決定する。 これは、エンジン角変位信号３１９によって行われる。エンジン制御部のMotoro la MC68HC16Zlマイクロコントローラ３０３は、歯車３１７上の歯−空間パター ンの連続する歯の間の時間を測定することによって、エンジン・クランクシャフ トの角速度を決定する。ステップ４０３の結果、エンジンのエンジン・クランク シャフト角速度を表わす離散値が供給される。このステップ４０３が連続的に繰 り返されると、この離散値が角速度信号を形成する。 次にステップ４０５では、前記方法は角速度信号を濾波して、角速度情報内の 不要なトルク情報を除去する。この濾波ステップは、主に、エンジン制御部のMo torola MC68HCI6Zlマイクロコントローラ３０３上で実行されるデジタル・ロー パス・フイルタ・アルゴリズムを用いて行われる。好ましくは、３２タップのＦ ＩＲ（有限インパルス応答）型のデジタル・フィルタが適用される。このフィ ルタは、エンジン・クランクシャフトの角速度に応答して調整される。フィルタ のカットオフは、エンジンのクランクシャフト１周回当たり１サイクルに設定さ れる。したがって、このフィルタは一次応答を有するものと考えられるため、ク ランクシャフト１周回当たり１サイクル程度に調整される。エンジン・クランク シャフトの角速度が変化するに連れて、フィルタのカットオフ周波数は、新しい クランクシャフトの速度でのクランクシャフト１周回当たり１サイクルに対応す る他のカットオフ点に応答するようになる。クランクシャフトの速度は、エンジ ン角変位信号３１９を解釈することによって決定される。 まず、上述のように、フィルタは、正常燃焼のトルク、およびクランクシャフ ト系の自然周波数で発生する歪み振動、往復質量によるトルク、一次以下のトル クに関連しない他の速度挙動のような他の高次加速効果を除去するために、ロー パス応答を有する。勿論、他のフィルタ応答を用いて、種々のトルク・エラー源 を除去することも可能である。 クランクシヤフトの歪み効果（torsional effects）は予測が非常に容易であ り、エンジンのクランクシャフトの共鳴（resonance）に関連する。幸い、これ らの共鳴は、エンジンが異なる速度で動作していても固定周波数で発生する。有 利なことに、この共鳴は、エンジン・クランクシャフトの角速度が高い場合でも 、一次フィルタで濾波できる程高 次のものである。 次に、ステップ４０７で、クランクシャフトの角加速度を、ステップ４０５で 得られた濾波エンジン角速度信号の関数として決定し、濾波加速度信号を発生す る。これは、第２図に示す信号に対応する。 次に、ステップ４０９で、濾波加速度信号および気筒ＩＤ（識別子）を、エン ジン制御部３０３に内蔵されているメモリ・バッファに記憶する（post）。気筒 ＩＤは、エンジンのクランクシャフトに加速をもたらしている活性状態の気筒を 識別する。 次に、ステップ４１１で、ルーチン４００は、現在のサンプル期間が終わるま で待つ。このサンプル期間はエンジンの角変位に基づくものである。好適実施例 では、エンジン・クランクシャフトの周回あたり１８サンプル期間、即ち７２０゜ のエンジン・サイクル当たり３６サンプルが用いられる。次に、ステップ４０ ３から開始してルーチン４００を繰り返す。 第５図は、上述の信号対ノイズ比を改善し、ソフトおよびハード双方の不点火 状態の検出に関連する方法ステップを示すフロー・チャートである。これらの方 法ステップ５００は、第４図に示した方法ステップ４００と同時に実行される。 ルーチン５００はステップ５０１で起動される。 次に、ステップ５０３で、濾波加速度信号の３つの別個のサンプルを、メモリ ・バッファから取り出す。これらは、 現濾波加速度信号の第１データ点α_n、現サンプルより３６サンプル期間前の濾 波加速度信号の第２データ点α_n-36、および現サンプルより７２サンプル期間前 の濾波加速度信号の第３データ点α_n-72を含むことが好ましい。エンジン・クラ ンクシャフトの周回当たり１８サンプルあるので、これらのサンプルは、個別の ３エンジン・サイクルからのエンジン・クランクシャフトの加速度を表し、した がって１／２次および一次クランクシャフト加速挙動に関する情報を有している 。 次に、ステップ５０５で、第１データ点α_nおよび第３データ点α_n-72から、 総合平均（ensamble average）を求める。これは、以下の式を用いて求められる 。 式１ 次に、ステップ５０７で、得られた結合加速度信号α_xを、エンジン速度、エ ンジン負荷、またはエンジン温度の内少なくとも１つに依存するスレシホールド と比較する。このスレシホールドは経験的に決められ、エンジン機種に応じて異 なることがある。好ましくは、低エンジン速度と高エンジン速度とでは異なるス レシホールドを用いる。また、ある別のエンジン速度範囲では、特定のエンジン 構造に伴うエンジン特性に応じた異なるスレシホールドを有してもよい。また、 特定のエンジン構造において必要ならば、こ のスレシホールドをエンジン負荷に依存させることもできる。更に、エンジン温 度も、スレシホールドの決定に影響を及ぼし得る。特に、エンジン動作温度があ るレベルに達するときにのみ、不点火の判定が可能とすることもできる。このレ ベルは、ウオータ・ジヤケット（water jacket）温度、または任意にマニホール ド（manifold）温度を測定する温度センサによって測定することができる。不点 火検出は、エンジン温度が所定レベルより高くなるまで、不点火の検出ができな い程スレシホールドを高く設定することによって行うことができる。次に、スレ シホールドを下げて、不点火の検出ができるようにする。結合加速度信号α_xが このスレシホールドを超過した場合、ステップ５０９を実行する。 ステップ５０９では、ハード不点火指示が記憶される。結合加速度信号α_xが スレシホールドを超過していない場合、ステップ５１１を実行する。ステップ５ １１では、不点火には関係ない１／２次および一次効果を、平均化する即ちそれ らの重要性を目立たなくする（de-emphasize）ことによって、濾波加速度信号に 対してパターン打ち消し（pattern cancellation）を行い、不点火には関係ない １／２次および一次効果を全て除去することによって信号対ノイズ比を改善する 。 これは、次の式を用いて決定される。 式２ 第６図は、ルーチン５００のパターン打ち消しステップ５１１を実行した後の 、連続加速度波形を示す図である。第２図と比較した場合の、不点火に関連する 減速の一貫性に注意されたい。これは信号対ノイズ比を改善したことによるもの である。 次に、ステップ５１３で、得られた結合加速度信号α_xを、エンジン速度、エ ンジン負荷、またはエンジン温度の内少なくとも１つに依存する別のスレシホー ルドと比較する。この別のスレシホールドは経験的に決められ、異なるエンジン 機種では異なることもある。結合加速度信号α_xがこの別のスレシホールドを超 過した場合、ステップ５１５を実行する。結合加速度信号α_xが別のスレシホー ルドを超過していない場合、不点火は発生しておらず、ルーチン５００はステッ プ５０３から繰り返される。 ステップ５１５では、ソフト不点火指示が記憶される。次に、ステップ５１７ で、不点火指示がその種類と共に指示される。この場合、単にメモリに蓄えられ るだけである。或いは、不点火を他のシステムに報告してもよい。そして、ルー チン５００をステップ５０３から繰り返す。 ルーチン４００，５００のステップの結果の一例を第７図に示す。 第７図は加速度波形を示す。好適な技術の連続性を例示するために、これを連 続波形として示しているが、エンジン制御部のMotorola MC68HC16Zlマイクロコ ントローラ３０３は、実際には、上述のルーチン４００で得られた離散的な加速 度測定値に基づいて取り込みや動作を行う。参照番号７０１は、エンジン・クラ ンクシャフトの６周回、即ち３エンジン・サイクル、〜１、〜２、〜３における 、クランクシャフトの加速度プロファイルを表わす加速度波形を示す。これは一 般的に第２図に示した連続波形の一部を表わす。参照番号７０３，７０５，７０ ７は、クランクシャフトの加速度プロファイルを１エンジン・サイクルずつ分離 して、３つの離散的な測定結果として示すものである。これらは、ルーチン４０ ０のステップ４０９で得られたものである。クランクシャフトの加速度プロファ イルを表わす波形７０１は、全体的に、３エンジン・サイクルに及ぶ一次クラン クシャフト加速挙動を示す。この加速挙動は、クランクシャフトの捻れの特性で ある。参照番号７０３，７０５で示される離散的測定の各々は、この望ましくな い１／２次および一次加速、即ちトルク挙動を有する。また、第２エンジン・サ イクルの間、間欠的な即ちソフト不点火が起こり、クランクシャフトの捻れとの 組み合わせが参照番号７０７で表されている。 先に教示した連続パターン認識の後、主にステップ５１１において、得られた 波形α_xがスレシホールドを超過して いるので（７０９）、不点火が指示されることになる。活性状態にある気筒のＩ Ｄはステップ４０９で記憶されているので、エンジン制御部のMotorola MC68HC1 6Zlマイクロコントローラ３０３は、判定された不点火がどのシリンダに生じた かも指示することができる。 パターン打ち消しの例には、３エンジン・サイクルしか示されていないが、複 数のサイクルを用いて、信号対ノイズ比を更に改善することもできる。例えば、 上述のエンジン・サイクル〜２の各側に２エンジン・サイクルを適用することに よって、改善された結果が示された。これは、より多くのサイクルにわたって一 次および１／２次挙動を平均化することにより、不点火判定前の測定の信号対ノ イズ比を改善したからである。この場合、２つの連続する前サイクル（prc-cycl es）と２つの連続する後サイクル（post cycle）のサンプルを総合して平均化し 、その後、総合平均を中間エンジン・サイクル（mcdian engine cycle）から減 算することによってパターン打ち消しを行う。例えば、次の式を用いる。 式３ 先の例は４ストローク・エンジンへの応用を示したが、当業者は容易にこれを ２ストローク・エンジンに展開できよう。また、前記改善された方法およびシス テムは、エン ジン角速度信号の濾波を教示したが、濾波されていないエンジン角速度信号から のエンジン・クランクシャフト加速度信号を濾波することによって、正常燃焼情 報を全て除去してもよい。 結論として、往復エンジンにおいて不点火を判定するための方法および対応す るシステムは、エンジン・クランクシャフトの加速度を測定し、加速度信号を発 生する。この加速度信号を濾波して、正常燃焼に関する加速度情報を全て除去す る。濾波された加速度信号がスレシホールドを超過した場合、不点火が指示され る。前記改善された方法およびシステムは、ハードおよびソフト不点火の双方を 判定する。加えて、この技術は、ソフト不点火の判定のために、信号対ノイズ比 を改善するパターン打ち消しを含む。また、前記改善された技術は、従来技術の 方式よりも信頼性高くしかも精度よく不点火を検出し、クランクシャフトの捻れ 、ピストン質量の不均衡、および燃焼の不均衡のような種々の１／２次および一 次スペクトル効果を考慮するために適用可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リンチ，マービン・エル アメリカ合衆国ミシガン州デトロイト、ロ スリン・ロード19555 (72)発明者 ミックリッシュ，マイケル・エー アメリカ合衆国ミシガン州ノースビル、タ イヤー・ボウルバード647 【要約の続き】 速度信号が前記スレシホールド（５１３）を超過した場 合、不点火を指示する（５１７）。好ましくは、この濾 波加速度信号のサンプリングは連続的であり、前記第 １、第２および第３テータ点のサンブリングは、エンジ ン・クランクシャフトの２回転分だけ分離される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．往復エンジンにおいて不点火を判定する方法であって： エンジン・クランクシャフトの角速度を測定し、それに応答して角速度信号を 発生するステップ； 前記エンジン・クランクシャフトの角速度信号に依存し、かつ正常燃焼の情報 とは独立した、濾波された加速度信号を発生するために濾波を行うステップ；お よび エンジン速度、エンジン負荷、およびエンジン温度から成るエンジン特性群か ら選択された少なくとも１つのエンジン特性に依存するスレシホールドと、前記 濾波加速度信号とを比較し、前記濾波加速度信号が前記スレシホールドを超過し た場合、不点火指示を発生するステップ； から成ることを特徴とする方法。 ２．前記エンジンのクランクシャフトの第１周回の間に前記濾波は加速度信号か らデータ点を抽出するステップ； 前記エンジンシャフトの第ｌ周回に続く、前記エンジンのクランクシャフトの 別の周回の間に、前記濾波加速度信号から別のデータ点を抽出するステップ；お よび 前記データ点および前記別のデータ点の平均が前記スレシホールドを超過した 場合、不点火指示を発生するステツプ； を含むことを更なる特徴とする請求項１記載の方法。 ３．エンジン・クランクシャフトの回転の第１期間におい て前記濾波加速度信号を測定し、それに応答して第１加速度信号を発生するステ ップ； 前記第１期間とは異なるエンジン・サイクルに関連するエンジン・クランクシ ャフトの回転の第２期間において前記濾波加速度信号を測定し、それに応答して 第２加速度信号を発生するステップ； 前記第１および第２期間とは異なるエンジン・サイクルに関連するエンジン・ クランクシャフトの回転の第３期間において前記濾波加速度信号を測定し、それ に応答して第３加速度信号を発生するステップ； 前記第１エンジン・クランクシャフト加速度信号と前記第３エンジン・クラン クシャフト加速度信号との平均を取り、平均加速度信号を発生するステツプ； 前記平均加速度信号を前記第２エンジン・クランクシャフト加速度信号から減 算し、結合加速度信号を発生するステップ；および 前記結合加速度信号が前記スレシホールドを超過した場合、不点火指示を発生 するステツプ； を含むことを更なる特徴とする請求項ｌ記載の方法。 ４．エンジン・クランクシャフトの回転の第１期間においてエンジン・クランク シャフトの加速度を測定する前記ステップは、複数のエンジン・クランクシャフ トの周回を含む第１期間におけるエンジン・クランクシャフトの加速度を測定す るステップを含むことを特徴とする請求項３記載 の方法。 ５．エンジン・クランクシャフトの回転の第２期間においてエンジン・クランク シャフトの加速度を測定する前記ステップは、前記エンジン・クランクシャフト の回転の第１期間においてエンジン・クランクシャフトの加速度を測定するステ ップに関連する前記複数のエンジン・クランクシャフトの周回直後の複数のエン ジン・クランクシャフトの周回を含む、エンジン・クランクシャフトの回転の第 ２期間における、前記エンジン・クランクシャフトの加速度を測定するステップ を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。 ６．前記エンジン・クランクシャフトの回転の第２期間においてエンジン・クラ ンクシャフトの加速度を測定する前記ステップは、前記エンジン・クランクシャ フトの回転の第１期間においてエンジン・クランクシャフトの加速度を測定する 前記ステップの後で、かつ前記エンジン・クランクシャフトの回転の第３期間に おいてエンジン・クランクシャフトの加速度を測定する前記ステップの前に、エ ンジン・クランクシャフトの回転の第２期間におけるエンジン・クランクシャフ トの加速度を測定するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。 ７．前記エンジン・クランクシャフトの回転の第１、第２、および第３期間の各 々においてエンジン・クランクシャフトの加速度を測定する前記ステップは、連 続的に実行され、 前記測定ステップが前記エンジン・クランクシャフトの少なくとも連続する６回 転にわたって前記エンジン・クランクシャフトの加速度を測定することを特徴と する請求項３記載の方法。 ８．前記エンジン・クランクシャフト加速度信号が前記スレシホールドを超過し た場合、エンジン角度位置に関連する気筒を識別するステップを含むことを更な る特徴とする請求項３記載の方法。 ９．前記濾波ステップは、エンジン・クランクシャフトの角速度に同期し、ほぼ エンジンの１周回当たり１サイクルに調整して濾波するステップと、正常燃焼に 関連する情報の実質的に除去し、前記エンジン・クランクシャフトの角速度信号 に依存し、かつ正常燃焼の情報とは独立した濾波加速度信号を発生するステップ とを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。 １０．往復エンジンにおいて不点火を判定する方法であって： エンジン・クランクシャフトの角速度を測定し、それに応答して角速度信号を 発生するステップ； 正常燃焼に関連する情報を実質的に除去するように濾波を行い、前記エンジン ・クランクシャフトの角速度信号に依存し、正常燃焼の情報には独立した濾波加 速度信号を発生するステップ； 前記濾波加速度信号から第１データ点を抽出するステッ プ； 前記濾波加速度信号から第２データ点を抽出するステップ； 前記濾波加速度信号から第３データ点を抽出するステップ； 前記第２データ点から前記第１および第３データ点の平均を減じたものが、エ ンジン速度、エンジン負荷、およびエンジン温度から成るエンジン特性群から選 択された少なくとも１つのエンジン特性に依存するスレシホールドを超過した場 合、不点火指示を発生するステップ； から成ることを特徴とする方法。 １１．第１データ点を抽出する前記ステップは、更に、複数のエンジン・クラン クシャフトの周回を含む期間における、一連の第１データ点の抽出を含むことを 特徴とする請求項１０記載の方法。 １２．第２データ点を抽出する前記ステップは、更に、前記一連の第１データ点 を抽出するステップに関連する前記複数のエンジン・クランクシャフトの周回の 直後の複数のエンジン・クランクシャフトの周回を含む期間における、一連の第 ２データ点の抽出を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。 １３．第３データ点を抽出する前記ステップは、更に、前記一連の第２データ点 を抽出するステップに関連する前記複数のエンジン・クランクシャフトの周回の 直後の複数の エンジン・クランクシャフトの周回を含む期間における、一連の第３データ点の 抽出を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。 １４．前記一連の第２データ点を抽出するステップは、一連の第１データ点を抽 出する前記ステップの後で、かつ一連の第３データ点を抽出する前記ステップの 前に、一連の第２データ点の抽出を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法 。 １５．一連の第１、第２、および第３データ点を抽出する前記ステップの各々は 、前記エンジン・クランクシャフトの少なくとも６回の隣接する回転にわたって 、前記抽出ステップが前記濾波加速度信号から、前記エンジン・クランクシャフ トの加速度を抽出するように、連続して実行されることを特徴とする請求項１０ 記載の方法。 １６．往復エンジンにおいて不点火を判定する方法であって： エンジン・クランクシャフトの角速度を連続的に測定し、それに応答して角速 度信号を発生するステップ； 正常燃焼に関連する情報を実質的に除去するように濾波を行い、前記エンジン ・クランクシャフトの角速度信号に依存し、正常燃焼の情報には独立した濾波加 速度信号を発生するステップ； 発生された濾波加速度信号から、連続するエンジン・クランクシャフトの加速 度を表す一連の第１データ点を抽出 するステップ； 発生された濾波加速度信号から、連続するエンジン・クランクシャフトの加速 度を表す一連の第２データ点を抽出するステップ； 発生された濾波加速度信号から、連続するエンジン・クランクシャフトの加速 度を表す一連の第３データ点を抽出するステップ； 一連の第４データ点を発生し、該一連の第４データ点内のデータ点の各々を、 前記一連の第１および第２データ点の各々の平均に対応付けるステップ；および 前記第４データ点の平均を前記一連の第２データ点から減算したものが、エン ジン速度、エンジン負荷、およびエンジン温度から成るエンジン特性群から選択 された少なくとも１つのエンジン特性に依存するスレシホールドを超過した場合 、不点火指示を発生するステップ； から成ることを特徴とする方法。 １７．往復エンジンにおいて不点火を判定するシステムであって： エンジン・クランクシャフトの角速度を測定し、それに応答して角速度信号を 発生する手段； 正常燃焼に関連する情報を実質的に濾波し、前記エンジン・クランクシャフト の角速度信号に依存し、かつ正常燃焼の情報とは独立して、渣波加速度信号を発 生する手段；および エンジン速度、エンジン負荷、およびエンジン温度から成るエンジン特性群か ら選択された少なくとも１つのエンジン特性に依存するスレシホールドと、前記 濾波加速度信号を比較し、前記濾波加速度信号か前記スレシホールドを超過した 場合、不点火指示を発生する手段； から成ることを特徴とするシステム、。 １８．前記エンジンのクランクシャフトの第１周回の間に前記路は加速度信号か らデータ点を抽出し、前記エンジンシャフトの第１周回に続く、前記エンジンの クランクシャフトの別の周回の間に、前記濾波加速度信号から別のデータ点を抽 出する手段；および 前記信号点および前記別の信号点の平均が前記スレシホールドを超過した場合 、不点火指示を発生する手段； を含むことを更なる特徴とする請求項１７記載のシステム。 １９．エンジン・クランクシャフトの回転の第１期間において前記濾波加速度信 号を測定し、それに応答して第１加速度信号を発生し、前記第１期間とは異なる エンジン・サイクルに関連するエンジン・クランクシャフトの回転の第２期間に おいて前記浦波加速度信号を測定し、それに応答して第２加速度信号を発生する と共に、前記第１および第２期間とは異なるエンジン・サイクルに関連するエン ジン・クランクシャフトの回転の第３期間において前記濾波加速度信号を測定し 、それに応答して第３加速度信号を発生する手段； 前記第１エンジン・クランクシャフト加速度信号と前記第３エンジン・クラン クシャフト加速度信号との平均を前記第２エンジン・クランクシャフト加速度信 号から減算し、結合加速度信号を発生する手段；および 前記結合加速度信号が前記スレシホールドを超過した場合、不点火指示を発生 する手段； を含むことを更なる特徴とする請求項１７記載のシステム。 ２０．前記エンジン・クランクシャフト回転の第１期間においてエンジン・クラ ンクシャフトの加速度を測定する手段は、複数のエンジン・クランクシャフトの 周回を含む第１期間においてエンジン・クランクシャフトの加速度を測定する手 段を含むことを特徴とする請求項１９記載のシステム。 ２１．前記エンジン・クランクシャフトの回転の第２期間においてエンジン・ク ランクシャフトの加速度を測定する手段は、前記エンジン・クランクシャフト回 転の第１期間においてエンジン・クランクシャフトの加速度を測定する手段に関 連する前記複数のエンジン・クランクシャフトの周回の直後の複数のエンジン・ クランクシャフトの周回を含む、エンジン・クランクシャフトの回転の第２期間 において、前記エンジン・クランクシャフトの加速度を測定する手段を含むこと を特徴とする請求項２０記載のシステム。 ２２．前記エンジン・クランクシャフトの回転の第２期間においてエンジン・ク ランクシャフトの加速度を測定する 手段は、前記エンジン・クランクシャフト回転の第１期間においてエンジン・ク ランクシャフトの加速度を測定した後で、かつ前記エンジン・クランクシャフト の回転の第３期間においてエンジン・クランクシャフトの加速度を測定する前に 、エンジン・クランクシャフトの回転の第２期間におけるエンジン・クランクシ ャフトの加速度測定を含むことを特徴とする請求項１８記載のシステム。 ２３．前記エンジン・クランクシャフトの回転の第１、第２、および第３期間の 各々において濾波加速度信号を測定し、前記第１、第２、および第３加速度信号 の各々を発生する前記手段は、前記エンジン・クランクシャフトの少なくとも連 続する６回転にわたって前記濾波加速度信号を連続的に測定する手段を含むこと を特徴とする請求項１８記載のシステム。 ２４．更に、前記エンジン・クランクシャフト加速度信号が前記スレシホールド を超過した場合、エンジン角度位置に関連する気筒を識別する手段を含むことを 特徴とする請求項２３記載のシステム。 ２５．前記濾波手段は、エンジン・クランクシャフトの角速度に同期し、ほぼエ ンジンの１周回当たり１サイクルに調整して濾波を行って、正常燃焼に関連する 情報を実質的に除去すると共に、前記エンジン・クランクシャフトの角速度信号 に依存し、かつ正常燃焼の情報とは独立した濾波加速度信号を発生する手段を含 むことを特徴とする請求項 １７記載のシステム。 ２６．往復エンジンにおいて不点火を判定するシステムであって： エンジン・クランクシャフトの角速度を測定し、それに応答して角速度信号を 発生する手段； 正常燃焼に関連する情報を実質的に除去するように濾波を行い、前記エンジン ・クランクシャフトの角速度信号に依存し、正常燃焼の情報には独立した濾波加 速度信号を発生する手段； 前記濾波加速度信号から第１、第２および第３データ点を抽出する手段；およ び 前記第２データ点から前記第１および第３データ点の平均を減じたものが、エ ンジン速度、エンジン負荷、およびエンジン温度から成るエンジン特性群から選 択された少なくとも１つのエンジン特性に依存するスレシホールドを超過した場 合、不点火指示を発生する手段； から成ることを特徴とするシステム。 ２７．前記第１データ点を抽出する手段は、更に、複数のエンジン・クランクシ ャフトの周回を含む期間にわたって、一連の第１データ点を抽出する手段を含む ことを特徴とする請求項２６記載のシステム。 ２８．前記第２データ点を抽出する手段は、更に、前記一連の第１データ点を抽 出するステッブに関連する前記複数のエンジン・クランクシャフトの周回の直後 の複数のエン ジン・クランクシャフトの周回を含む期間にわたって、一連の第２データ点を抽 出する手段を含むことを特徴とする請求項２７記載のシステム。 ２９．前記第３データ点を抽出する手段は、更に、前記一連の第２データ点を抽 出するステップに関連する前記複数のエンジン・クランクシャフトの周回の直後 の複数のエンジン・クランクシャフトの周回を含む期間にわたって、一連の第３ データ点を抽出する手段を含む特徴とする請求項２８記載のシステム。 ３０．前記一連の第２データ点を抽出する手段は、前記一連の第１データ点を抽 出するステッブの後で、前記一連の第３データ点を抽出するステップの前に、一 連の第２データ点を抽出する手段を含むことを特徴とする請求項２９記載のシス テム。 ３１．前記一連の第１、第２、および第３データ点を抽出する手段は、前記エン ジン・クランクシャフトの少なくとも６回の隣接する回転にわたって、前記濾波 加速度信号から、前記エンジン・クランクシャフト加速度が抽出されるように、 連続して実行されることを特徴とする請求項２６記載のシステム。