JPH09184449A

JPH09184449A - 内燃機関の失火検出装置

Info

Publication number: JPH09184449A
Application number: JP34191095A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kishimoto; 洋一岸本; Yoshihiro Inada; 嘉宏稲田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-15
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JP3346138B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の失火検出性能を改善する。【解決手段】リングギアの歯がピックアップを通過する
回数が、各気筒の行程位相差相当のクランク角 (例えば
４サイクル機関では180 °) に達する毎の時間ＴＩＮＴ
を計測し、現在を含めた過去７回分のＴＩＮＴ１〜ＴＩ
ＮＴ７に基づいて求められる回転変動率を、基本燃料噴
射量Ｔ_Pを平滑化して得られたＴ_PAVで除算して失火パ
ラメータＭＩＳＡを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の失火の
有無を、機関の運転状態に基づいて算出される失火パラ
メータにより検出する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の失火診断装置として、
各気筒の行程位相差相当のクランク角［４サイクル機関
で720 °／ｎ (ｎは気筒数) ］毎に発生する基準信号
を、連続して計測し、該基準信号発生毎の周期 (回転速
度の逆数) に基づいて、該周期の変動状態つまり機関回
転の変動率に応じた失火パラメータを算出し、該失火パ
ラメータにより有無を判定するようにしたものがある
(実開平５−１７１７２号等参照) 。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、失火発生時
は、そのときのベースとなる (非失火状態での) 機関の
トルクが大きいときほど、失火発生によるトルク落差が
大きくなるため、図７に示すように、ベーストルクに対
して比例的に回転変動率が増大し、それに応じて失火パ
ラメータの値も増大する。

【０００４】ここで、失火の判定は、算出された失火パ
ラメータと、機関回転速度及び機関トルクで複数に区分
された領域毎に設定された基準値と、を比較し、失火パ
ラメータが基準値を中心として所定範囲内から外れたと
きに失火有りと判定しているので、前記基準値は機関ト
ルクに対して比例的に設定されている。このため、近年
のように広範囲な運転領域にわたって失火検出を行う要
求があると、失火パラメータや基準値を表すビット数が
不足したり、トルク変化に応じてきめ細かく基準値を設
定する必要があるため該基準値を記憶する領域数が増え
てメモリの記憶領域が増大してしまうということが発生
してきた。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、機関トルクを考慮して失火パラメータ
を設定することにより、判定用の基準値の変化幅を大幅
に小さくすることができ、以て失火パラメータや基準値
を表すビット数を減少でき、かつ、基準値を記憶するメ
モリの記憶領域を大幅に節約することができるようにし
た内燃機関の失火検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】また、前記失火の判定精度を向上すること
も目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、図１に示すように、機関の運転状態に基づい
て算出される失火パラメータにより失火の有無を検出す
る内燃機関の失火検出装置において、機関回転変動率に
基づいて算出される基本値を、機関のトルク相当値で除
算して失火パラメータを算出する失火パラメータ算出手
段と、前記算出された失火パラメータを、判定用の基準
値と比較して失火の有無を判定する失火判定手段と、を
含んで構成したことを特徴とする。

【０００８】例えば、気筒の行程位相差相当のクランク
角720 °／ｎ (ｎは気筒数) 毎に発生する基準信号を連
続して計測し、該基準信号発生毎の周期 (回転速度の逆
数)に基づき失火パラメータの基本値を算出し、該基本
値を機関トルク相当値で除算して失火パラメータを設定
する。一方、機関回転速度と機関トルクとで区分された
領域毎に基準値を設定しておき、現在の領域に対応する
基準値を選択して、前記算出された失火パラメータと基
準値とを比較して失火の有無を判定する。

【０００９】また、請求項２に係る発明は、前記機関ト
ルク相当値として、機関の基本燃料噴射量を用いること
を特徴とする。また、請求項３に係る発明は、前記機関
トルク相当値が、平滑化された値を用いることを特徴と
する。

【００１０】失火発生時は機関トルクも変動し、該変動
した機関トルク相当値を用いて失火パラメータを補正す
ると、補正にバラツキを生じ、判定精度が損なわれるお
それがある。判定にバラツキを生じる。そこで、機関ト
ルク相当値を平滑化した値で失火パラメータを補正する
ことにより、失火判定精度を良好に維持する。また、請
求項４に係る発明は、前記機関トルク相当値が、最新値
と過去の値との加重平均処理により平滑化され、機関の
過渡運転時には、定常運転時に比較して前記加重平均処
理における最新値の重み付けを大きく設定することを特
徴とする。

【００１１】機関の過渡運転時は機関トルクの変化量が
大きいため、加重平均処理の最新値の重み付けを大きく
して平滑化した機関トルク相当値を用いることにより、
過渡時にも良好に失火判定が行える。

【００１２】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、失火パラ
メータを機関回転変動率に基づく基本値を機関トルク相
当値で除算して補正することにより、失火パラメータや
判定用の基準値の全運転領域での変化幅が大幅に減少す
る結果、これらを表すビット数を減少できると共に、基
準値の運転領域毎の設定数を大幅に減少でき、メモリの
記憶領域を節約することができる。

【００１３】また、請求項２に係る発明によれば、基本
燃料噴射量は、機関トルクを忠実に反映した値に設定さ
れるため、該基本燃料噴射量を機関トルク相当値として
用いることにより、失火パラメータの機関トルクによる
正規化が良好に行われる。また、請求項３に係る発明に
よれば、失火発生時に変動する機関トルク相当値を平滑
化した値で失火パラメータを補正することにより、失火
判定精度を良好に維持する。

【００１４】また、請求項４に係る発明によれば、加重
平均処理の最新値の重み付けを大きくして平滑化した機
関トルク相当値を用いることにより、過渡時にも良好に
失火判定が行える。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。一実施形態を示す図２以降におい
て、内燃機関１は４気筒機関とし、点火順序は♯１→♯
３→♯４→♯２とする。コントロールユニット10はマイ
クロコンピュータを内蔵し、各種センサからの信号に基
づいて演算処理を行い、機関の各気筒 (♯１〜♯４) 毎
に設けられている燃料噴射弁２及び点火コイル３の作動
を制御する。

【００１６】前記各種のセンサとしては、クランク角セ
ンサ11、エアフローメータ12、スロットルセンサ13など
が設けられている。クランク角センサ11は、クランク角
180 °毎の基準信号と単位クランク角 (１〜２°) 毎の
単位信号とを出力し、これらにより、クランク角を検出
しうると共に、機関回転速度Ｎを検出可能である。ま
た、基準信号には気筒判別信号が含まれており、例えば
♯１気筒に対応する基準信号のパルス幅を長くするなど
して、気筒判別を可能としてある。

【００１７】エアフローメータ12は、例えば熱線式で、
吸入空気流量Ｑを検出可能である。スロットルセンサ13
は、スロットル弁の開度を検出する。ここにおいて、コ
ントロールユニット10は、吸入空気流量Ｑと機関回転速
度Ｎとに基づいて基本燃料噴射量Ｔ_P＝ｋ・Ｑ／Ｎ (ｋ
は定数) を演算し、これに各種補正を施して最終的な燃
料噴射量Ｔ_I＝Ｔ_P・ＣＯＥＦ (ＣＯＥＦは各種補正係
数) を定め、このＴ_Iに相当するパルス幅の駆動パルス
信号を機関回転に同期した所定のタイミングで各気筒の
燃料噴射弁２に出力して、燃料噴射を行わせる。

【００１８】また、コントロールユニット10は、機関回
転速度Ｎと基本燃料噴射量Ｔ_Pとに基づいて点火時期を
定め、そのタイミングで点火コイル３の作動を制御して
点火を行わせる。また、前記クランク角センサ11とは別
に、機関１のクランク軸端部に連結されたリングギア14
の外周側に近接して該リングギア14の歯が通過する毎に
信号を発生するピックアップ15を設け、該ピックアップ
15からの信号をコントロールユニット10に入力する。

【００１９】以下に、コントロールユニット10による失
火検出及び診断のルーチンを、図３〜図５に示したフロ
ーチャートに従って説明する。ステップ１では、前記ピ
ックアップ15からリングギア14の歯を通過する毎に発生
する信号が、発生したか否かを判定し、発生したときに
ステップ２へ進んで歯数計測用のカウンターによりカウ
ントアップする。

【００２０】ステップ３では、タイマーにより前記通過
歯数が後述する所定クランク角相当の値に達する毎に要
する時間を計測する。ステップ４では、前記カウンター
のカウント値が各気筒の行程位相差に相当するクランク
角［720 °／４＝180 °］に達したか否かを判定し、達
したときにステップ５へ進み、タイマーの計測値を読み
込んでクランク角180 °の回転に要した時間を最新のＴ
ＩＮＴ１として記憶し、該最新値を含めた過去７回分の
ＴＩＮＴ１〜ＴＩＮＴ７を残しておく。

【００２１】ステップ６では、前記歯数計測用カウンタ
ー及び前記タイマーの値を夫々リセットすると共に、後
述するように失火判定が行われる総失火判定回数に相当
する値を計測するため、機関１が１回転する毎に累積回
転回数ｎを機関回転カウンタによりカウントする。ステ
ップ７では、別ルーチンにより、加重平均処理を行って
平滑化された基本燃料噴射量Ｔ_PAVを機関トルク相当値
として読み込む。

【００２２】ステップ８では、次式により、失火パラメ
ータＭＩＳＡを演算する。ＭＩＳＡ＝［３× (ＴＩＮＴ６−ＴＩＮＴ７) ＋ (ＴＩ
ＮＴ６−ＴＩＮＴ３) ］／［ＴＩＮＴ７³×Ｔ_PAV］ステップ９では、現在の機関回転速度Ｎｅ及び負荷で定
まる運転領域に対応した失火判定用の基準値を、マップ
から読み込む。

【００２３】ステップ10では、前記ステップ８で算出さ
れた失火パラメータＭＩＳＡの値が、前記基準値を中心
として次式のように設定された所定範囲内に属している
か否かを判定する。基準値×0.75≦ＭＩＳＡ≦基準値×1.25 そして、ＭＩＳＡの値が前記所定範囲内に属していると
判定された場合は、ステップ11へ進み、失火有りと判定
して、対応する失火判定対象気筒の失火カウンターの値
をカウントアップする。尚、失火判定対象気筒気筒の判
別は、前記クランク角センサ11の気筒判別信号により行
う。

【００２４】ステップ12以下では、複数気筒失火の検出
を行う。これは、まず、ステップ12で、ステップ10と同
様であるが、単一気筒失火判定時の範囲より拡げて次式
のように設定した所定の判定レベル範囲内に失火パラメ
ータＭＩＳＡが属するか否かを判定する。基準値×0.60≦ＭＩＳＡ≦基準値×1.40 ＭＩＳＡの値が前記判定レベルの範囲内に属していると
判定された場合は、該気筒が失火していると判定し、ス
テップ13へ進んで上記のようにして判定された全気筒の
過去１乃至複数回分の失火判定履歴をメモリに記憶して
おく。

【００２５】そして、ステップ14へ進んで前記失火判定
履歴の中で失火有りとの判定回数が所定値以上 (例えば
全４気筒１回ずつ計４回の中の２回以上あるいは計８回
の中の４回以上等) あるか否かを判定し、あると判定さ
れたときはステップ15へ進んで、複数気筒の失火回数を
カウントする複数気筒失火カウンタをカウントアップす
る。

【００２６】ステップ16では、前記ステップ２で計測さ
れた総失火判定回数相当値である機関１の累積回転回数
ｎが所定値ｎ₀以上に達したか否かを判定する。ステッ
プ16で、機関１の累積回転回数ｎが所定値ｎ₀に達した
と判定された場合は、ステップ17へ進み、前記総失火判
定回数中に失火有りと判定された総失火数ｍを、前記各
気筒の気筒別失火カウンタのカウント値と、複数気筒失
火カウンタのカウント値と、を合計して求める。

【００２７】ステップ18では、前記総失火数ｍが所定値
ｍ₀以上であるか否かを判定する。そして、ｍ≧ｍ₀と
判定されたときは、単一気筒乃至複数気筒の失火がある
と診断してステップ19へ進む。ステップ19では、各気筒
別カウンタのカウント値の中、１つの気筒別カウンタの
カウント値のみが、所定値ｍ₁以上であるか否かを判定
する。

【００２８】そして、ステップ19の条件が満たされてい
る場合は、単一の所定気筒が失火しているとの診断を下
してステップ20へ進み、該所定の単一気筒が失火してい
るとのＮＧコードを記憶し、それ以外の場合は、複数気
筒が失火しているとの診断を下し、ステップ21へ進んで
該複数気筒失火のＮＧコードを記憶する。このようにし
て最終的に残されたＮＧコードに対応する診断結果がＭ
ＩＬ等で表示され、サービスマンは該表示をみて失火気
筒を修理する。

【００２９】ここで、前記失火パラメータＭＩＳＡは、
回転変動率に基づく基本値 (Ｔ_PAVで除算する前の値)
を、機関トルク相当値であるＴ_PAVで除算した値として
算出される。既述したように、回転変動率は、機関トル
クに対して比例的に増大するため、回転変動率に基づく
基本値を機関トルク相当値で除算して得られた失火パラ
メータは、機関トルク相当値で除算しない基本値と比較
すると、機関の全運転領域にわたっての変化幅を大幅に
減少することができる。

【００３０】その結果、失火パラメータ及び失火判定用
の基準値を表すビット数を減少できると共に、基準値の
全運転領域における設定数を大幅に減少することができ
るため、メモリの記憶領域を節約できる。次に、前記基
本燃料噴射量Ｔ_Pを平滑化するルーチンを、図６のフロ
ーチャートに従って説明する。このルーチンは、所定時
間 (例えば10ｍｓ) 毎に実行される。

【００３１】ステップ31では、エアフローメータにより
検出された吸入空気流量Ｑを入力する。ステップ32で
は、クランク角センサ11からの検出値により機関回転速
度Ｎｅを算出する。ステップ33では、シリンダ吸入空気
量に比例的に基本燃料噴射量Ｔ_Pを次式により算出す
る。

【００３２】Ｔ_P＝Ｋ・Ｑ／Ｎｅ (Ｋは定数) ステップ34では、スロットルセンサ13により検出された
スロットル弁開度の変化率ΔＴＶＯが所定値以上である
か等によって機関が過渡運転状態であるか否かを判定す
る。そして、過渡運転状態と判定されたときは、ステッ
プ35へ進んで後述する加重平均処理に使用される重み付
けＸを、Ｘ＝Ｘ₁とし、過渡運転状態でないと判定され
た場合は、ステップ26へ進んでＸ＝Ｘ₂とする (Ｘ_{1 ,}
Ｘ₂共に１より小の正数) 。ここで、過渡運転時の方が
最新値の重み付けが大きくなるようにＸ₁＞Ｘ₂に設定
してある。

【００３３】ステップ35では、次式により基本燃料噴射
量Ｔ_Pの加重平均値Ｔ_PAVを算出する。Ｔ_PAV＝Ｘ・Ｔ_P＋ (１−Ｘ) Ｔ_PAV(old)［Ｔ_PAV(old)
は、Ｔ_PAVの前回値］このように、失火パラメータの算出に用いられる機関ト
ルク相当値として機関トルクを精度良く表す基本燃料噴
射量Ｔ_Pを用い、かつ、該基本燃料噴射量Ｔ_Pが失火時
に機関回転の変動に伴い変動するのを、平滑化した値を
用いることにより、失火判定精度を高めることができ
る。更に、過渡運転時には、応答性を重視して定常運転
時より加重平均の最新値の重み付けを大きく設定するこ
とにより、過渡運転時の失火判定精度も保証される。

【００３４】尚、本実施形態では、リングギアの歯数を
カウントしてＴＩＮＴを計測するものを示したが、クラ
ンク角センサからの基準信号の周期をＴＩＮＴとして計
測するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施形態のシステム構成を示す図。

【図３】同上実施形態の失火検出及び診断ルーチンの前
段を示すフローチャート。

【図４】同上ルーチンの中段を示すフローチャート。

【図５】同上ルーチンの後段を示すフローチャート。

【図６】同上失火検出に使用される機関トルク相当値を
算出するルーチンのフローチャート。

【図７】機関トルクと機関回転変動率との関係を示す
図。

【符号の説明】１内燃機関 10 コントロールユニット 14 リングギア 15 ピックアップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の運転状態に基づいて算出される失火
パラメータにより失火の有無を検出する内燃機関の失火
検出装置において、機関回転変動率に基づいて算出される基本値を、機関の
トルク相当値で除算して失火パラメータを算出する失火
パラメータ算出手段と、前記算出された失火パラメータを、判定用の基準値と比
較して失火の有無を判定する失火判定手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の失火検出
装置。
【請求項２】前記機関トルク相当値として、機関の基本
燃料噴射量を用いることを特徴とする内燃機関の失火検
出装置。
【請求項３】前記機関トルク相当値は、平滑化された値
を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】前記機関トルク相当値は、最新値と過去の
値との加重平均処理により平滑化され、機関の過渡運転
時には、定常運転時に比較して前記加重平均処理におけ
る最新値の重み付けを大きく設定することを特徴とする
請求項３に記載の内燃機関の失火検出装置。