JPH09329053A

JPH09329053A - 内燃機関の失火診断装置

Info

Publication number: JPH09329053A
Application number: JP14913896A
Authority: JP
Inventors: Giyokutou Ou; 暁東王
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】失火以外の要因による角速度ばらつきを精度良
く補正して、角速度に基づく失火診断の精度を向上させ
る。【解決手段】学習条件の成立時に（Ｓ３）、角速度に相
当する各気筒毎の回転周期ＴＩＮＴｉ（ｉ＝１〜４）
が、平均値ＴＩＮＴＡＶ（Ｓ４）に一致するように、燃
料噴射量を各気筒毎に補正する（Ｓ７）。そして、前記
燃料補正を行なったときの各気筒の周期ＴＩＮＴＧｉ
（Ｓ８）のうち、平均値ＴＩＮＴＡＶよりも所定値以上
に長いものがあったときには（Ｓ10）、失火発生を判定
し（Ｓ11）、学習を禁止する（Ｓ12）。一方、失火発生
が判定されなかったときには、各気筒の周期ＴＩＮＴｉ
をそれぞれ平均値に補正するような補正係数ＫＴＩＮＴ
ｉを、機関回転速度Ｎｅ毎に学習させる（Ｓ13，Ｓ1
4）。

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診断
装置に関し、詳しくは、各気筒の回転の角速度に基づい
て失火の有無を判定する失火診断装置において、各気筒
の角速度のばらつきを補正して、失火診断の精度を向上
させるための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の失火診断装置として、気筒毎
の回転の角速度に基づいて失火の有無を診断する装置が
従来から知られている（実開平５−１７１７２号公報等
参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記角速度
に基づく失火診断において、前記気筒毎の角速度は、機
関運転状態が一定であっても、失火の有無のみならず、
角速度の検出に用いるクランク角センサ等の機械的ばら
つきや、気筒間の燃焼ばらつき等の影響を受ける。

【０００４】このため、失火の有無による角速度変化が
元々小さい多気筒機関や、前記角速度変化が他の運転領
域に比べて小さくなる低負荷，高回転域での診断精度を
確保するためには、前記失火以外の要因による角速度ば
らつきの影響を取り除く必要があった。本発明は上記問
題点に鑑みなされたものであり、角速度の検出に用いる
クランク角センサ等の機械的ばらつきや、気筒間の燃焼
ばらつき等の影響を精度良く取り除いて、多気筒機関や
低負荷，高回転領域でも、角速度に基づいて高精度に失
火診断を行なえるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明は、各気筒毎に独立に制御可能な燃料供給手段を
備えた内燃機関において、各気筒の回転の角速度に基づ
いて失火の有無を判定する内燃機関の失火診断装置にお
いて、前記角速度の気筒間のばらつきを学習する学習条
件において、各気筒毎の角速度を均一化すべく前記燃料
供給手段による燃料供給量を各気筒毎に個別に補正し、
該補正によって角速度を均一化できたか否かによって、
前記学習条件における失火の有無を判定させ、角速度を
均一化できたことに基づいて失火無しの判定がなされた
ときにのみ、前記気筒間の角速度のばらつきを補正する
ための補正係数を各気筒毎に学習させ、該各気筒毎に学
習された補正係数によって補正された角速度に基づいて
失火診断を行なう構成とした。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、図１に示す
ように構成される。図１において、燃料供給手段は、各
気筒毎に備えられ、それぞれに独立に制御可能な手段で
ある。また、燃料供給量補正手段は、学習条件検出手段
で各気筒の角速度のばらつきを学習する学習条件の成立
が検出されたときに、角速度検出手段で検出される各気
筒の角速度を均一化すべく、前記燃料供給手段による燃
料供給量を個別に補正する。

【０００７】学習時失火判定手段は、燃料供給量補正手
段により燃料供給量が補正された状態での各気筒毎の角
速度に基づいて前記学習条件での失火の有無を判定す
る。ここで、補正係数学習手段は、学習時失火判定手段
により失火無しの判定がなされた学習条件において、前
記各気筒毎の角速度のばらつきを補正するための補正係
数を各気筒毎に学習する。

【０００８】そして、角速度補正手段は、前記補正係数
学習手段で学習された各気筒毎の補正係数に基づいて前
記角速度検出手段で検出された角速度を各気筒毎に補正
し、通常時失火判定手段は、前記角速度補正手段で補正
された各気筒の角速度に基づいて失火の有無を判定す
る。上記請求項１又は２記載の発明によると、気筒間の
角速度ばらつきを学習するときに、実際に学習を行なう
前に、角速度を均一化すべく各気筒毎に燃料供給量が補
正して、学習条件での失火の有無を判定させる。失火が
発生しているときには、燃料を増大させて出力トルクの
増大による角速度の増大を図っても、燃料が正常に燃焼
しないので、角速度を増大変化させることができず、結
果的に、角速度を均一化することができないから、角速
度を均一化できなかったことに基づいて失火発生を判定
できる。

【０００９】気筒間の角速度ばらつきの学習は、失火以
外の要因による角速度ばらつきを学習させることを目的
とするから、失火が発生していないことが前提条件とな
るが、補正係数の学習前では、通常に角速度に基づいて
失火診断を行なわせたのでは、信頼性が低い。そこで、
角速度検出値のばらつきがあっても、比較的明確に失火
を診断できる方法として、燃料補正による角速度の修正
を行なわせ、燃料補正を行なっても失火によって角速度
が変化しない気筒を判別させる。そして、前記燃料補正
によって失火が発生していないことを確認してから、気
筒間の角速度ばらつきを学習させるようにした。

【００１０】請求項３記載の発明では、前記学習条件検
出手段で検出される学習条件を、機関の定常運転状態で
あってかつ機関温度が所定温度以上の状態とする構成と
した。即ち、加減速によって角速度が変動しない条件で
あって、然も、機関温度が高く機関運転（燃焼）が安定
しているときに学習させることで、気筒間の角速度ばら
つきを精度良く学習させる。

【００１１】請求項４記載の発明では、前記燃料供給量
補正手段が、各気筒の角速度を全気筒での平均値に一致
させるように、燃料供給量を各気筒毎に補正する構成と
した。即ち、平均値に対して角速度が小さい気筒におい
ては燃料供給量の増大により出力トルクの増大を図り、
逆に、平均値に対して角速度が大きい気筒においては、
燃料供給量の減少により出力トルクの減少を図る。

【００１２】尚、燃料供給量の補正においては、予め特
定された気筒の角速度に、他の気筒の角速度を揃えるよ
うにしても良いし、また、各気筒の角速度の中の最大値
又は最小値に揃えるようにしても良いが、平均値に揃え
るようにすることで、各気筒での空燃比の変動を確実か
つ充分に抑制することが可能となる。請求項５記載の発
明では、前記補正係数学習手段が、各気筒毎かつ機関回
転速度毎に補正係数を学習する構成とした。

【００１３】角速度ばらつきは、気筒間で発生すると共
に、機関回転速度によってばらつきの影響度合いが大き
く異なるので、各気筒毎に学習すると共に、機関回転速
度毎に学習させることで、ばらつき影響を高精度に取り
除くことができる。請求項６記載の発明では、前記補正
係数学習手段が、各気筒毎の角速度を全気筒での平均値
に一致させるように補正係数を各気筒毎に学習する構成
とした。

【００１４】前記角速度の平均値は、ばらつきがないと
した場合の理想的な角速度であると見做すことができる
から、上記のようにして補正係数を学習させれば、失火
がない場合には、各気筒の角速度をそのときの運転条件
に見合った前記平均値に略揃えることができ、以て、失
火による角速度の変化を精度良く捉えることが可能とな
る。

【００１５】

【発明の効果】請求項１及び請求項２記載の発明による
と、角速度を均一化すべく各気筒毎の燃料供給量を補正
することで、失火がないことを確認してから、角速度の
気筒間ばらつきを学習させるようにしたので、角速度検
出手段の機械的ばらつきや燃焼ばらつきを精度良く学習
させることができ、以て、失火の有無による角速度変化
が小さい条件下であっても、失火を精度良く診断させる
ことが可能になるという効果がある。

【００１６】請求項３記載の発明によると、角速度が安
定する条件下で、失火以外の要因による角速度ばらつき
を高精度に学習させることができるという効果がある。
請求項４記載の発明によると、大きな空燃比変動を招く
ことなく、各気筒の角速度の均一化を図って、学習条件
での失火の有無を判定させることができるという効果が
ある。

【００１７】請求項５記載の発明によると、機関回転速
度による角速度のばらつき影響の違いに対応して、全回
転域で角速度を精度良く補正させることができるという
効果がある。請求項６記載の発明によると、失火がない
場合の各気筒の角速度をそのときの運転条件に見合った
値に補正でき、以て、失火による角速度変化を高精度に
検出できるという効果がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、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において、内
燃機関１は４気筒４サイクル機関とし、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１の各気筒 (♯１〜♯
４) 毎に設けられている燃料噴射弁２による燃料噴射及
び点火栓３による点火を制御する。尚、各気筒毎に設け
られた燃料供給手段としての前記燃料噴射弁２による燃
料噴射量（燃料供給量）は、各気筒毎に独立に制御でき
るものとする。

【００１９】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、水温センサ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（６気筒であれば120 °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得ると共に、機関回転速度Ｎｅ
を検出することができる。また、前記基準信号には気筒
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。

【００２０】エアフローメータ12は、例えば熱線式であ
って、機関１の吸入空気流量Ｑを検出する。水温センサ
13は、機関１の冷却水温度Ｔｗ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Ｎｅとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ＝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＝Ｔｐ・ＣＯＥＦ (ＣＯＥＦは各
種補正係数) を定め、この燃料噴射量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。

【００２１】また、コントロールユニット10は、機関回
転速度Ｎｅと基本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷を代表する
値）とに基づいて点火時期を定め、そのタイミングで点
火が行なわれるように点火信号を図示しないパワートラ
ンジスタに出力して、点火栓３による点火時期を制御す
る。また、コントロールユニット10は、図３に示す失火
診断ルーチンに従って、各気筒の失火の有無を判定し、
所定の場合に警報ランプ等により警報を発する。

【００２２】図３のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
ＴＤＣ後に設定される所定クランク角範囲（≦180 °Ｃ
Ａ）だけ回転するのに要した周期ＴＩＮＴを、角速度相
当値 (角速度の逆数) として計測する（角速度検出手
段）。尚、前記所定クランク角範囲は、失火によって角
速度が大きく変化する範囲に設定することが好ましい
が、前記基準信号の周期を前記周期ＴＩＮＴとして計測
させても良い。

【００２３】ステップ２では、前記周期を各気筒に対応
させて記憶させる。即ち、例えば＃１気筒の燃焼行程で
計測された周期ＴＩＮＴを、＃１に対応させて記憶させ
るものとする。ステップ３では、前記周期ＴＩＮＴの補
正係数を学習させるための学習条件が成立しているか否
かを判別する（学習条件検出手段）。

【００２４】ここで、機関温度を代表する冷却水温度Ｔ
ｗが所定温度以上の完暖状態であって、機関１が定常運
転状態であるときを、学習条件の成立状態として判別す
る。前記学習条件は、完暖状態であって燃焼が安定する
条件であって、かつ、機関１の加減速による角速度変動
が発生しない、角速度の安定状態である。学習条件が成
立していると判別されると、ステップ４へ進み、前記周
期ＴＩＮＴの全気筒における平均値ＴＩＮＴＡＶを演算
する。

【００２５】次のステップ５では、後述する燃料補正が
実行済みであるか否かを示すフラグＦ（初期値＝１）を
判別し、フラグＦに１がセットされていて、前記燃料補
正が実行されていないときには、ステップ６へ進む。ス
テップ６では、空燃比フィードバック制御や空燃比学習
制御を禁止し、各気筒の燃料噴射量を目標空燃比とは無
関係に強制的に補正できる条件とする。

【００２６】ステップ７では、各気筒毎の周期ＴＩＮＴ
ｉ（ｉ＝１〜４）と前記平均値ＴＩＮＴＡＶとの比に基
づいて、各気筒毎に個別に基本燃料噴射量Ｔｐを補正設
定し（Ｔｐｉ＝Ｔｐ×ＴＩＮＴｉ／ＴＩＮＴＡＶ）、該
各気筒毎に補正設定された基本燃料噴射量Ｔｐｉに基づ
いて、各気筒の燃料噴射弁２を個別に制御させる（燃料
供給量補正手段）。

【００２７】上記補正によって、各気筒の周期ＴＩＮＴ
ｉが平均値ＴＩＮＴＡＶに近づくように（平均値ＴＩＮ
ＴＡＶに均一化されるように）噴射量が補正されること
になる。例えば、周期ＴＩＮＴｉが平均値ＴＩＮＴＡＶ
よりも小さい気筒（角速度が平均よりも大きい気筒）に
おいては、基本噴射量Ｔｐが減少補正されることになる
から、当該気筒における発生トルクが減少し、前記周期
ＴＩＮＴｉを増大させることになる。逆に、周期ＴＩＮ
Ｔｉが平均値ＴＩＮＴＡＶよりも長い気筒（角速度が平
均よりも小さい気筒）においては、基本噴射量Ｔｐが増
大補正されることになるから、当該気筒における発生ト
ルクが増大し、前記周期ＴＩＮＴｉを減少させることに
なる。

【００２８】ステップ８では、前記基本燃料噴射量Ｔｐ
の補正を行なった状態での各気筒のＴＩＮＴｉを計測
し、これを燃料補正状態での計測値ＴＩＮＴＧｉとして
記憶させる。ステップ９では、前記フラグＦに０をセッ
トする。学習条件が継続していて、前記ステップ５に戻
った場合には、前記ステップ９における処理によって、
ステップ５からステップ10へ進むことになる。

【００２９】ステップ10では、前記ステップ４で演算さ
れた平均値ＴＩＮＴＡＶと、前記燃料補正状態で求めた
各気筒毎の周期ＴＩＮＴＧｉとをそれぞれに比較し、平
均値ＴＩＮＴＡＶよりも所定値以上に大きな周期ＴＩＮ
ＴＧｉがあったときには、失火の発生を判定する（学習
時失火判定手段）。そして、失火発生の判定を行なった
ときには、ステップ11へ進んで失火判定回数をカウント
アップさせ、次のステップ12では、前記フラグＦに１を
セットし、次の学習機会の待機状態とする。

【００３０】失火気筒においては、たとえ燃料噴射量を
増量させて、前記周期ＴＩＮＴの短縮（角速度の増大）
を図っても、これが実際に周期ＴＩＮＴに反映されるこ
とはなく、周期ＴＩＮＴが平均値ＴＩＮＴＡＶよりも所
定以上に長い状態に保持されることになってしまう。一
方、失火していない気筒においては、燃焼ばらつきやク
ランク角センサ11の機械的ばらつきによって、平均値Ｔ
ＩＮＴＡＶよりも周期ＴＩＮＴが長かったとしても、噴
射量の増量補正によって周期ＴＩＮＴを前記平均値ＴＩ
ＮＴＡＶに近づけることができる。

【００３１】従って、燃焼ばらつきやクランク角センサ
11の機械的ばらつきを補正するための補正係数が学習さ
れる前で、通常の周期ＴＩＮＴの計測のみによる失火診
断では、信頼性の高い診断結果が得られない状態であっ
ても、噴射量の補正が周期ＴＩＮＴの変化に表れるか否
かに基づいて、失火を精度良く判別することができる。

【００３２】そして、学習条件下での失火発生が検出さ
れたときに、前記補正係数の学習を行なわないで、後述
するように、失火がないときにのみ学習を行なわせるこ
とで、失火以外の燃焼ばらつきやクランク角センサ11の
機械的ばらつきによる角速度のばらつきを高精度に学習
させることができる。ステップ10で、平均値ＴＩＮＴＡ
Ｖよりも所定値以上に大きな周期ＴＩＮＴＧｉがなく、
全気筒で失火がないと判定されたときには、ステップ13
へ進み、各気筒の周期ＴＩＮＴｉを補正するための補正
係数ＫＴＩＮＴｉを演算させる（補正係数学習手段）。

【００３３】ＫＴＩＮＴｉ＝（ＴＩＮＴｉ−ＴＩＮＴＡ
Ｖ）／ＴＩＮＴｉステップ14では、各気筒毎に演算された補正係数ＫＴＩ
ＮＴｉを、そのときの機関回転速度Ｎｅに対応させて記
憶させる。機関回転速度Ｎｅ毎に補正係数ＫＴＩＮＴｉ
を学習させることで、回転速度の違いによる補正要求の
違いに対応して、精度の良い補正を行なえる。

【００３４】ステップ15では、フラグＦに１をセット
し、学習を終了させる。前記ステップ14で学習記憶され
た補正係数ＫＴＩＮＴは、ステップ３で学習条件が成立
していないと判別されたときの通常の失火診断において
用いられる。ステップ３で学習条件が成立していないと
判別されると、ステップ16へ進み、各気筒毎の周期ＴＩ
ＮＴｉを、それぞれの気筒に対応し、かつ、そのときの
機関回転速度Ｎｅに対応して学習されている補正係数Ｋ
ＴＩＮＴｉによって補正する（角速度補正手段）。

【００３５】ＴＩＮＴｉ＝ＴＩＮＴｉ×（１−ＫＴＩＮＴｉ）上記補正により、失火がない場合には、各気筒の周期Ｔ
ＩＮＴが平均値ＴＩＮＴＡＶに略一致するような値に修
正されることになる。ステップ17では、前記補正係数Ｋ
ＴＩＮＴｉで補正された各気筒の周期ＴＩＮＴｉを用い
て失火診断を行い、失火が判定されたときには、前記失
火判定回数をカウントアップさせ、失火判定回数が所定
値以上になると（点火回数に対する失火割合が所定以上
になると）、例えば警報ランプを点灯させて、運転者に
警告する（通常時失火判定手段）。

【００３６】前記補正後の周期ＴＩＮＴｉを用いた失火
診断の方法としては、予め機関回転速度Ｎｅと機関負荷
（基本燃料噴射量Ｔｐ）とに対応させて記憶しておいた
ＴＩＮＴの基準値と、各気筒のＴＩＮＴｉとを比較し、
基準値よりもＴＩＮＴｉが所定値以上に長い気筒を失火
気筒として判定させる方法がある。また、最新の周期Ｔ
ＩＮＴをＴ１とし、同様にして求められた最新の５個の
値(Ｔ１〜Ｔ５) から、次式に従って、失火判定値Ｍ₁
を算出する。尚、Ｔ１は現在気筒判別されている失火判
定対象気筒の値を示し、Ｔ５はその気筒の１サイクル前
の周期を示すことになる。

【００３７】Ｍ₁＝〔３× (Ｔ４−Ｔ５) ＋ (Ｔ４−Ｔ
１) 〕／Ｔ５³ そして、前記失火判定値Ｍ₁と基準値ＳＬとを比較し、
Ｍ₁≧ＳＬの場合に失火と判定する方法であっても良
い。また、失火判定値として、前記のＭ₁の代わりに下
記のＭ₂を用いることができる。

【００３８】Ｍ₂＝〔２× (Ｔ３−Ｔ５) ＋ (Ｔ３−Ｔ
１) 〕／Ｔ５³ 更に、このＭ₂について、最新値を３個 (Ｍ₂₁〜Ｍ₂₃)
を記憶しておき、失火判定値として下記のＭ₃を用いて
もよい。Ｍ₃＝Ｍ₂₂−Ｍ₂₃ 但し、補正後の周期ＴＩＮＴｉを用いた失火診断の方法
を、上記に限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の発明の構成を示すブロック図。

【図２】実施の形態における内燃機関のシステム構成
図。

【図３】失火診断の実施形態を示すフローチャート。

【符号の説明】

１機関２燃料噴射弁３点火栓 10 コントロールユニット 11 クランク角センサ 12 エアフローメータ 13 水温センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各気筒毎に独立に制御可能な燃料供給手段
を備えた内燃機関において、各気筒の回転の角速度に基
づいて失火の有無を判定する内燃機関の失火診断装置に
おいて、前記角速度の気筒間のばらつきを学習する学習条件にお
いて、各気筒毎の角速度を均一化すべく前記燃料供給手
段による燃料供給量を各気筒毎に個別に補正し、該補正
によって角速度を均一化できたか否かによって、前記学
習条件における失火の有無を判定させ、角速度を均一化
できたことに基づいて失火無しの判定がなされたときに
のみ、前記気筒間の角速度のばらつきを補正するための
補正係数を各気筒毎に学習させ、該各気筒毎に学習され
た補正係数によって補正された角速度に基づいて失火診
断を行なうことを特徴とする内燃機関の失火診断装置。
【請求項２】各気筒毎に独立に制御可能な燃料供給手段
を備えた内燃機関の失火診断装置であって、各気筒の回転の角速度を検出する角速度検出手段と、各気筒の角速度のばらつきを学習する学習条件を検出す
る学習条件検出手段と、該学習条件検出手段で学習条件の成立が検出されたとき
に、各気筒の角速度を均一化すべく、各気筒にそれぞれ
設けられた前記燃料供給手段による燃料供給量を個別に
補正する燃料供給量補正手段と、該燃料供給量補正手段により燃料供給量が補正された状
態での各気筒毎の角速度に基づいて失火の有無を判定す
る学習時失火判定手段と、該学習時失火判定手段により失火無しの判定がなされた
ときに、前記各気筒毎の角速度のばらつきを補正するた
めの補正係数を各気筒毎に学習する補正係数学習手段
と、該補正係数学習手段で学習された各気筒毎の補正係数に
基づいて前記角速度検出手段で検出された角速度を気筒
毎に補正する角速度補正手段と、該角速度補正手段で補正された各気筒の角速度に基づい
て失火の有無を判定する通常時失火判定手段と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の失火診
断装置。
【請求項３】前記学習条件検出手段で検出される学習条
件が、機関の定常運転状態であってかつ機関温度が所定
温度以上の状態であることを特徴とする請求項２記載の
内燃機関の失火診断装置。
【請求項４】前記燃料供給量補正手段が、各気筒の角速
度を全気筒での平均値に一致させるように、燃料供給量
を各気筒毎に補正することを特徴とする請求項２又は３
に記載の内燃機関の失火診断装置。
【請求項５】前記補正係数学習手段が、各気筒毎かつ機
関回転速度毎に補正係数を学習することを特徴とする請
求項２〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の失火診断
装置。
【請求項６】前記補正係数学習手段が、各気筒毎の角速
度を全気筒での平均値に一致させるように補正係数を各
気筒毎に学習することを特徴とする請求項２〜５のいず
れか１つに記載の内燃機関の失火診断装置。