TW202120794A - 引擎之失火診斷檢測方法 - Google Patents

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井野拓也
瀧川武相
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日商日氣股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種準確的引擎之失火診斷檢測方法，其不會有因來自惡劣路況行駛中之輪胎之間隙輸入等干擾而將正常燃燒誤判定為失火狀態的問題。 本發明之解決手段為，預先規定作為引擎之燃燒循環內之互不相同之地點的兩個曲柄角度A、B，並根據該等曲柄角度A、B中之曲柄角速度C1之經過時間之差量而算出膨脹行程附近的引擎之角加速度(XTM)以作為燃燒狀態之指標值，於上述已算出之指標值超過預先規定之臨限值之情況下，因失火現象而引擎轉矩成為負，藉此角加速度(XTM)減小而預判斷為發生了失火，進而，於設置在上述引擎之排氣系統所具備之觸媒的下游部之排出氣體溫度感測器之溫度超過規定值之情況下，對由失火所致之故障確定進行判斷。

Description

引擎之失火診斷檢測方法
本發明係關於一種引擎之失火診斷檢測方法。
習知，因引擎之失火(所謂，不點火(misfire))所致之不完全燃燒會影響引擎之燃燒效率或動力性能等，故而不僅對引擎控制是極其重要的事項，且存在觸媒之活化之延遲或對環境有害之排出氣體之釋放等問題，自習知以來已提出失火之診斷檢測手段並實施。
圖1係表示習知之4循環火花點火式引擎中之系統概要，如眾所周知般，於連接至引擎本體1之連桿(曲軸)22之曲柄角度檢測用轉盤23以既定之角度間隔配置有凹凸，藉由將曲柄角度感測器(CPS)35配置於該曲柄角度檢測用轉盤23而能夠檢測引擎之旋轉速度，又，於吸氣閥凸輪28之凸輪軸亦配置有相同之凸輪角度檢測用轉盤26與凸輪角度感測器(CAM)36，藉由來自上述曲柄角度感測器(CPS)35與凸輪角度感測器(CAM)36之信號而利用引擎控制裝置(ECU)29來辨識引擎之曲柄角度與4循環引擎之循環相位關係。
又，根據上述資訊來控制適合於引擎之燃料噴射器19之電動閥開閉時間點、藉由控制火星塞20之放電時間點而最佳地控制4循環火花點火式引擎亦為眾所周知之事實。
而且，圖4係表示失火診斷判定方式之說明圖，其係將以習知之失火診斷之手法用於上述圖1所示之引擎控制之感測器資訊直接以4氣缸串聯引擎為例而加以利用，藉由連接於上述圖1所示之連桿(曲軸)22之曲柄角度檢測用轉盤23來觀測例如6 deg.間隔之等角度中之經過時間。
又，利用作為引擎之燃燒循環內之互不相同之地點的兩個曲柄角度即A地點至B地點之曲柄角度區分而累計6 deg.經過時間(T6)，藉此算出該氣缸之膨脹行程所需要之曲柄角度經過時間。
此時，由於各氣缸利用1個連桿(曲軸)22(參照圖1)連接，故而曲柄角度A地點至曲柄角度B地點之區間係表示於#1氣缸中膨脹行程所需要之時間，對上述曲柄角度A地點至曲柄角度B地點之區間賦予180 deg.相位差所得之曲柄角度C地點至曲柄角度D地點之區間表示下一氣缸之膨脹行程所需要之時間，賦予360 deg.相位差所得之曲柄角度E地點至曲柄角度F地點之區間表示進而下一個氣缸之膨脹行程所需要之時間，賦予540 deg.相位差所得之曲柄角度G地點至曲柄角度H地點之區間表示進而下下一個氣缸之膨脹行程所需要之時間。
此處，若引擎正常，則在膨脹行程中，圖1所示之活塞21因燃燒而被壓下，在連桿(曲軸)22中產生轉矩，故而藉由該轉矩而上述6 deg.經過時間(T6)變短，例如，若第3個氣缸失火，則於膨脹行程中無法獲得轉矩而會失速，故而上述6 deg.經過時間(T6)變長。
如此，習知之失火診斷手段係著眼於上述6 deg.經過時間(T6)之變化，於發生了變化，即，從前1個氣缸之膨脹行程之6 deg.經過時間(T6)至目前之氣缸之膨脹行程之6 deg.經過時間(T6)變長之情況下，判斷該對象氣缸失火。
然而，於此種根據膨脹行程之經過時間的變化來檢測失火之習知手段中，由於將相當於膨脹行程之曲柄角度A地點至曲柄角度B地點之所有時間資訊進行積分，故而，例如，存在由於來自惡劣路況行駛中之輪胎之間隙輸入等干擾而如類似失火現象之減速資訊疊加之情況，而將正常燃燒誤判定為失火狀態之問題常常發生。
因此，例如日本專利特開2005-299511號公報中提出用以解決此種問題之引擎之失火診斷手段。
如圖5所示，該公報中提出之失火診斷手段中，將因引擎燃燒所產生之轉矩的變化利用引擎旋轉速度(Ne)之快(NexpH)、慢(NexpL)來判別，將循環內之變慢之曲柄角度位置(Tbefore)處之引擎旋轉速度(NexpL)與循環內變快之預定之曲柄角度位置(Tafter)處之引擎旋轉速度(NexpH)讀入至電腦內，根據該兩個旋轉速度資訊之差量來觀測膨脹行程之速度變化，藉此識別正常燃燒與失火。
然而，上述公報中提出之失火診斷手段雖於如發電機般之固定式引擎之用途等情況下無問題，但於如車輛般之用途之引擎中，由於引擎旋轉體受到來自輪胎之干擾之影響，故而在循環內變慢之預定之曲柄角度位置(Tbefore)、變快之預定之曲柄角度位置(Tafter)產生意外的速度變化，且位置之設定不合適，無法測量正確之旋轉速度之差，因此存在將正常燃燒誤判定為失火之問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-299511號公報
(發明所欲解決之問題)
本發明係為了解決上述課題而完成者，課題在於提供一種準確的引擎之失火診斷檢測方法，其不會有因來自惡劣路況行駛中之輪胎之間隙輸入等干擾而將正常燃燒誤判定為失火狀態的問題。 (解決問題之技術手段)
為了解決上述課題而完成之本發明之特徵在於，預先規定作為引擎之燃燒循環內之互不相同之地點的兩個曲柄角度，根據該等曲柄角度中之曲柄角速度之經過時間之差量而算出膨脹行程附近的引擎之角加速度以作為燃燒狀態之指標值，於上述已算出之指標值超過預先規定之臨限值之情況下，因失火現象而引擎轉矩成為負，藉此角加速度減小而預判斷為發生了失火，進而，於設置在上述引擎之排氣系統所具備之觸媒的下游部之排出氣體溫度感測器之溫度超過規定值之情況下，對由失火所致之故障確定進行判斷。
又，於本發明中，特徵在於：將上述兩個曲柄角度之各地點之曲柄角度位置資訊預先記憶於引擎控制裝置中之電腦內之記憶裝置，根據來自引擎所具備之曲柄角度感測器及凸輪角度感測器之資訊，藉由上述電腦之運算處理裝置而算出上述燃燒狀態之指標值；於此情況下，與利用旋轉速度之快、慢來檢索之方法相比，可不易受干擾之影響，並且簡化角加速度之運算。
進而，於本發明中，特徵在於：將作為上述預先規定之引擎之燃燒循環內之互不相同之地點的兩個曲柄角度中之曲柄角速度之經過時間測量複數次，使用其之平均值，藉此去除機械性、電性之雜訊成分；於此情況下可消除機械性、電性之雜訊成分之影響而進行更準確之失火診斷。
另外，於本發明中，特徵在於：於上述預判斷被確認複數次之情況下，不進行上述排出氣體溫度感測器之溫度是否超過規定值之判斷便判斷為該氣缸因失火而發生故障；藉此，於懷疑發生了對作為引擎排氣淨化用之後處理裝置的觸媒裝置帶來不良影響之失火的情況下，除了上述失火判定資訊以外，亦使用設置於觸媒排氣下游之排氣溫度感測器(Tcat)之資訊，藉此，於其超過規定以上之溫度之情況下，判斷為觸媒熔損失火故障，藉此，於失火率低的故障條件下亦不會做出誤判定。 (對照先前技術之功效)
根據本發明，以規定之曲柄角度之場所為基準，根據該基準來規定合適的膨脹行程之開始位置與結束位置，並根據該位置處之曲柄角6 deg.經過時間(T6)之差，運算膨脹行程中之引擎之角加速度(XTM)，若該時間資訊變慢，則判斷為發生了失火，藉此可提供一種準確的引擎之失火診斷檢測方法，其不會有因來自惡劣路況行駛中之輪胎之間隙輸入等干擾而將正常燃燒誤判定為失火狀態的問題。
以下，一面參照圖式一面對用以實施本發明之形態進行說明。
圖1係表示用以實施本發明之較佳之實施形態之失火診斷裝置的4循環火花點火引擎系統概要圖，其係基本上與上述習知例相同之構成，且於以下各方面與上述習知例相同：於連接在引擎本體1之連桿(曲軸)22之曲柄角度檢測用轉盤23以既定之角度間隔配置有凹凸，藉由於該曲柄角度檢測用轉盤23配置曲柄角度感測器(CPS)35，而能夠檢測引擎之旋轉速度，又，亦於吸氣閥凸輪28之凸輪軸配置有相同之凸輪角度檢測用轉盤26與凸輪角度感測器(CAM)36，藉由來自上述曲柄角度感測器(CPS)35與凸輪角度感測器(CAM)36之信號而利用引擎控制裝置(ECU)29來辨識引擎之曲柄角度與4循環引擎之循環相位關係；根據上述資訊來控制適合於引擎之燃料噴射器19之電動閥開閉時間點、藉由控制火星塞20之放電時間點而最佳地控制4循環火花點火引擎；進而，藉由連接於連桿(曲軸)22之曲柄角度檢測用轉盤23來觀測例如6 deg.間隔之等角度中之經過時間；及基於來自上述曲柄角度感測器(CPS)35與凸輪角度感測器(CAM)36之信號來判斷發生失火；但於以下方面為特徵：發生失火之判斷之手法及基於來自上述曲柄角度感測器(CPS)35與凸輪角度感測器(CAM)36之信號而利用引擎控制裝置(ECU)29將判斷作為發生失火之預判斷，進而，於設置在上述引擎之排氣系統所具備之觸媒之下游部的排出氣體溫度感測器(Tact)之溫度超過規定值之情況下，對由失火所致之故障確定進行判斷並顯示於故障顯示器(MIL)30。
本實施形態基本上如圖2所示，藉由將相當於膨脹行程之曲柄角度A地點至曲柄角度B地點之經過時間進行微分而將膨脹行程捕捉為角加速度(XTM)，根據該角加速度(XTM)之大小來識別有無失火，與上述圖4所示之習知之將相當於膨脹行程之曲柄角度A地點至曲柄角度B地點之經過時間之單純的變動用作失火之指標值者不同，不會有因來自惡劣路況行駛中之輪胎之間隙輸入等干擾而將正常燃燒誤判定為失火狀態之問題。
若更詳細地進行說明，則本實施形態係於角加速度(XTM)之運算中，由於僅使用曲柄角度A地點與曲柄角度B地點之區間之曲柄角6 deg.經過時間(T6)之資訊，故而即使於因干擾而在旋轉速度疊加不需要之資訊之情況下，對微分資訊之由該情況所致之影響亦較少，故而能夠進行去除。
又，如圖2所示，自曲柄角度B地點之6 deg.經過時間減去曲柄角度A地點之6 deg.經過時間前所得之AB差量時間即角加速度(XTM)係於正常燃燒之膨脹行程中引擎加速，故而獲得了負值，但若發生失火，則於膨脹行程中引擎減速，故而作為AB差量時間之角加速度(XTM)成為正值。如此，可知若作為AB差量時間之角加速度(XTM)超過既定之臨限值則可判定為發生了失火。
尤其，於本實施形態中，將圖1所示之上述兩個曲柄角度之各地點之曲柄角度位置資訊預先記憶於引擎控制裝置(ECU)29中之電腦內之記憶裝置，根據來自引擎本體1所具備之曲柄角度感測器(CPS)35與凸輪角度感測器(CAM)36之資訊，藉由上述電腦之運算處理裝置而算出上述燃燒狀態之指標值，藉此與利用引擎之旋轉速度之快、慢檢索之習知之方法相比，可不易受干擾之影響，並且簡化圖2所示之角加速度(XTM)之運算。
又，圖3係表示與上述實施形態中之失火診斷方法之判定相關之流程圖，首先，如上所述，於藉由將相當於膨脹行程之曲柄角度A地點至曲柄角度B地點之經過時間進行微分而捕捉之膨脹行程即角加速度(XTM)超過預先規定的臨限值之情況下(Yes)，若因失火現象而引擎轉矩成為負，藉此角加速度減小而發生失火，則對失火計數進行加算。
然後，於上述特定之氣缸存在上述失火計數明顯增加傾向之情況下(Yes)，判斷為既定之氣缸中已發生了恆定失火，且確定預判斷為恆定失火故障。
又，角加速度(XTM)超過了預先規定之臨限值(Yes)而懷疑有可能於特定之氣缸發生了失火並發生了導致觸媒熔損之失火，但於上述失火計數不存在明顯增加傾向之情況下(No)，將失火計數與預先規定之失火計數臨限值進行比較，於失火計數超過失火計數臨限值之情況下(Yes)，將來自設置於引擎之排氣系統所具備的觸媒之下游部之排出氣體溫度感測器(Tact)之排出氣體溫度與預先規定之排出氣體溫度臨限值進行比較，於排出氣體溫度超過排出氣體溫度臨限值之情況下(Yes)，確定失火判斷為觸媒熔損失火故障。
再者，於上述角加速度(XTM)不超過上述臨限值之情況(No)持續一會兒之情況下，將失火計數與預先規定之失火計數臨限值進行比較，於失火計數不超過失火計數臨限值之情況下(No)，及於將排出氣體溫度與預先規定之排出氣體溫度臨限值進行比較，而排出氣體溫度不超過排出氣體溫度臨限值之情況下(No)，對失火計數資訊進行重置處理。
如以上所述，本實施形態根據規定之曲柄角度位置除出相當於膨脹行程之位置，並根據與出現由燃燒所致之速度變化之膨脹行程的開始與結束部分相當之曲柄角經過時間之差量來檢測膨脹行程之角加速度，於該資訊超過處置之臨限值且配置於觸媒下游之排出氣體溫度感測器超過既定之臨限值的條件下，將導致觸媒熔損之失火故障作為確定資訊輸出，藉此能夠提供與習知相比更確實且精度更高的引擎之失火診斷檢測方法。
1:引擎本體 2:吸入空氣配管 3:渦輪增壓器(壓縮機) 4:中間冷卻器 5:吸入空氣配管(節流上游配管) 6:進氣歧管配管(intake manifold) 7:吸氣埠 8:排氣埠 9:渦輪增壓器(葉輪) 10:排氣配管(渦輪下游排氣配管) 11:EGR配管 12:EGR冷卻器 13:EGR配管(EGR冷卻器下游) 14:EGR閥 15:EGR配管(EGR閥下游) 16:燃料配管 17:燃料壓力調節器 18:燃料配管(調節器下游配管) 19:燃料噴射器 20:火星塞 21:活塞 22:連桿(曲軸) 23:曲柄角度檢測用轉盤 24:三元觸媒 25:排氣配管(觸媒後排氣配管) 26:凸輪角度檢測用轉盤 27:排氣閥凸輪 28:吸氣閥凸輪 29:引擎控制裝置(ECU) 30:故障顯示器(MIL) 31:其他輸入輸出資訊 32:節流閥 33:進氣歧管壓力感測器(Pmap) 34:觸媒後排氣溫度感測器(Tcat) 35:曲柄角度感測器(CPS) 36:凸輪角度感測器(CAM) A～H:曲柄角度 XTM:角加速度
圖1係表示本發明之實施形態及習知例之失火診斷裝置之引擎系統概要圖。 圖2係使用上述圖1所示之失火診斷裝置之引擎系統概要圖之本實施形態之失火診斷檢測方法之說明圖。 圖3係使用上述圖1所示之失火診斷裝置之引擎系統概要圖之實施形態之失火診斷之故障判定流程圖。 圖4係習知之失火診斷檢測方法之說明圖。 圖5係習知之不同之失火診斷檢測方法之說明圖。
A~H:曲柄角度

Claims (5)

  1. 一種引擎之失火診斷檢測方法，其特徵在於，預先規定作為引擎之燃燒循環內之互不相同之地點的兩個曲柄角度，根據該等曲柄角度中之曲柄角速度之經過時間之差量而算出膨脹行程附近的引擎之角加速度以作為燃燒狀態之指標值，於上述已算出之指標值超過預先規定之臨限值之情況下，因失火現象而引擎轉矩成為負，藉此角加速度減小而預判斷為發生了失火，進而，於設置在上述引擎之排氣系統所具備之觸媒的下游部之排出氣體溫度感測器之溫度超過規定值之情況下，對由失火所致之故障確定進行判斷。
  2. 如請求項1之引擎之失火診斷檢測方法，其中，將上述兩個曲柄角度之各地點之曲柄角度位置資訊預先記憶於引擎控制裝置中之電腦內的記憶裝置，根據來自引擎所具備之曲柄角度感測器及凸輪角度感測器之資訊，藉由上述電腦之運算處理裝置而算出上述燃燒狀態之指標值。
  3. 如請求項1或2之引擎之失火診斷檢測方法，其中，將作為上述預先規定之引擎之燃燒循環內之互不相同之地點的兩個曲柄角度中之曲柄角速度之經過時間測量複數次，使用其之平均值，藉此去除機械性、電性之雜訊成分。
  4. 如請求項1或2之引擎之失火診斷檢測方法，其中，於上述預判斷被確認複數次之情況下，不進行上述排出氣體溫度感測器之溫度是否超過規定值之判斷便判斷為該氣缸因失火而發生故障。
  5. 如請求項3之引擎之失火診斷檢測方法，其中，於上述預判斷被確認數次之情況下，不進行上述排出氣體溫度感測器之溫度是否超過規定值之判斷便判斷為該氣缸因失火而發生故障。
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