JPH09112334A - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全回転域にわたって高い失火検出精度を確保
する。 【解決手段】 ５０００ｒｐｍ以下の低回転域では失火
判定区間をＡＴＤＣ１４５℃Ａから開始し、失火判定区
間の角度幅を９０℃Ａとする。一方、高回転域では、低
回転域と比較して、失火発生後のエンジン回転速度低下
の最下点の位置（クランク角）が後側にずれ、失火発生
後のクランク角に対するエンジン回転速度の下降・上昇
が遅くなって最下点付近がほぼフラットになるため、失
火判定区間を低回転域より３０℃Ａ遅らせてＡＴＤＣ１
７５℃Ａから開始すると共に、その失火判定区間の角度
幅を１２０℃Ａに拡大する。エンジン運転中は、クラン
ク角信号のパルス間隔から失火判定区間の時間ＴＭＦ０
を積算し、この時間ＴＭＦ０と前回の失火判定区間の時
間ＴＭＦ１との差ＤＭＦ（ＤＭＦは回転速度低下量に比
例する）が失火判定値ＭＦＲＥＦを越えたときに失火と
判定する。

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（以下
「エンジン」という）に発生する失火を回転速度低下量
から検出する内燃機関の失火検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】エンジン運転中に失火が発生すると、エ
ンジン回転速度が低下することから、特開平３−２７５
９６２号公報に示すように、爆発行程毎に所定クランク
角度幅の失火判定区間を設定し、この失火判定区間内に
クランク角センサから一定クランク角毎に出力されるク
ランク角信号のパルス間隔から失火判定区間の時間を積
算し、それを前回の失火判定区間の時間と比較すること
で、失火判定区間の時間の変動量即ち回転速度変動量を
演算し、回転速度低下量（時間の変動量）が失火判定値
を越えたときに失火と判定するようにしている。従来の
一般的な失火検出装置は、ある特定の決った失火判定区
間（例えば４気筒エンジンではＡＴＤＣ１４５℃Ａ〜２
３５℃Ａの９０℃Ａ間又はＡＴＤＣ１７５℃Ａ〜２９５
℃Ａの１２０℃Ａ間）を設定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
ように、低回転域と高回転域では、失火発生後のエンジ
ン回転速度の低下具合が異なり、エンジン回転速度低下
の最下点の位置（クランク角）が高回転域ほど後側にず
れる傾向があり、また、最下点からのエンジン回転速度
の戻り具合も高回転域ほど遅くなる傾向がある。従っ
て、従来のように失火判定区間の位置（クランク角）を
固定したのでは、回転域によって最下点の位置が失火判
定区間から外れてしまったり、失火判定区間の境界付近
にずれてしまうことがあり、これが回転速度低下量の検
出精度を低下させて失火検出精度を低下させる原因とな
っている。

【０００４】ところで、失火判定区間のクランク角度幅
を大きくすると、失火判定区間内に最下点が収まる回転
域を拡大できるが、回転速度低下量は失火判定区間内の
回転速度低下量の平均値として求められるため、失火判
定区間が必要以上に大きくなると、相対的に回転速度低
下量が少なく検出されてしまい、失火検出精度が低下し
てしまう（但し、外乱による瞬間的な回転変動の影響を
受けにくくするために失火判定区間の角度幅をある程度
大きくする必要がある）。従って、理想的には、失火判
定区間の中間付近に最下点が位置し、失火判定区間の角
度幅を、外乱による瞬間的な回転変動の影響を受けにく
くしながら時間測定精度が低下しない範囲内で狭くする
ことが好ましいが、従来構成のものは、低回転域に合わ
せた設定（図５の従来技術１）又は高回転域に合わせた
設定（図５の従来技術２）のいずれか一方に限定されて
しまい、低回転域と高回転域のいずれか一方で失火検出
精度が低下してしまう欠点があった。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、全回転域にわたって
高い失火検出精度を確保することができる内燃機関の失
火検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の失火検出装置は、失
火判定区間の位置（クランク角）を機関回転速度に応じ
て変化させる。これにより、低回転域と高回転域のいず
れに対しても失火判定区間の位置が適切なものとなり、
全回転域にわたって高い失火検出精度を確保することが
できる。

【０００７】更に、請求項２では、失火判定区間の角度
幅も機関回転速度に応じて変化させる。つまり、図４及
び図５に示すように、低回転域では、高回転域と比較し
て失火発生後のクランク角に対するエンジン回転速度の
下降・上昇が速い。従って、低回転域では、失火判定区
間の角度幅をある程度狭くした方が最下点付近で回転速
度低下量を精度良く検出できる。

【０００８】これに対し、高回転域では、失火発生後の
クランク角に対するエンジン回転速度の下降・上昇が遅
くなって、最下点付近がほぼフラットになるため、失火
判定区間の角度幅をある程度大きくしても、回転速度低
下量を精度良く検出できる。更に、高回転域では、クラ
ンク角信号のパルス間隔（時間）も短くなるため、失火
判定区間の角度幅を大きくした方が時間測定精度の点で
有利であるばかりか、外乱による瞬間的な回転変動の影
響を受けにくくなる。請求項２は、このような回転域に
応じた回転変動特性を考慮して失火判定区間をその位置
と共に角度幅も回転域によって変化させるものである。

【０００９】最も好ましい本発明の態様は、請求項３の
ように、機関回転速度が所定値以上のときに、失火判定
区間の位置を所定クランク角遅らせると共に該失火判定
区間の角度幅を長くする構成である。この構成により、
低回転域と高回転域のいずれに対しても失火判定区間の
位置と角度幅の双方が最良のものとなり、全回転域にわ
たって失火検出精度を更に向上することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図４に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエ
ンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機
関であるエンジン１１の吸気管１２には、スロットルバ
ルブ１３と吸気管圧力センサ１４が設けられ、また、エ
ンジン１１の各気筒毎に燃料噴射弁１５が設けられてい
る。エンジン１１には、イグナイタ１６で発生した高電
圧を各気筒の点火プラグ（図示せず）に順次分配するデ
ィストリビュータ１７が取り付けられ、このディストリ
ビュータ１７には、エンジン１１のクランク軸２回転に
１回の割合でパルス信号を発生する気筒判別センサ１８
と、所定のクランク角（本実施形態では３０℃Ａ）回転
する毎にパルス状のクランク角信号を出力するクランク
角信号出力手段であるクランク角センサ１９が設けられ
ている。更に、エンジン１１のウォータジャケット２０
には、エンジン冷却水温を検出する水温センサ２１が取
り付けられている。

【００１１】これら各センサからの検出信号は、エンジ
ン制御回路２２に入力される。このエンジン制御回路２
２は、ＣＰＵ２３，ＲＯＭ２４，ＲＡＭ２５，バックア
ップＲＡＭ２６，入出力ポート２７等を内蔵したマイク
ロコンピュータにより構成されている。このエンジン制
御回路２２は、ＲＯＭ２４に記憶された各種のエンジン
制御プログラムに従って燃料噴射量や点火時期を演算し
てエンジン１１の運転を制御すると共に、ＲＯＭ２４に
記憶されている図３及び図４に示す失火判定プログラム
に従って各気筒の失火の有無を判定し、失火検出時には
警告ランプ２８を点灯させて運転者に警告する。

【００１２】次に、図４（４気筒エンジンの例）に基づ
いて失火判定方式を説明する。本実施形態では、例えば
５０００ｒｐｍで低回転域と高回転域に分け、低回転域
では失火判定区間をＡＴＤＣ１４５℃Ａから開始し、そ
の失火判定区間の角度幅を９０℃Ａとしている。一方、
高回転域では、低回転域と比較して、失火発生後のエン
ジン回転速度低下の最下点の位置（クランク角）が後側
にずれると共に、失火発生後のクランク角に対するエン
ジン回転速度の下降・上昇が遅くなって最下点付近がほ
ぼフラットになるため、失火判定区間を低回転域より３
０℃Ａ遅らせてＡＴＤＣ１７５℃Ａから開始すると共
に、その失火判定区間の角度幅を低回転域より３０℃Ａ
拡大して１２０℃Ａとしている。

【００１３】そして、エンジン運転中は、失火判定区間
内に出力されるクランク角信号のパルス間隔から失火判
定区間の時間ＴＭＦ０を積算し、それを前回（４気筒エ
ンジンでは１８０℃Ａ前）の失火判定区間の時間ＴＭＦ
１と比較して両者の差ＤＭＦを算出することで、失火判
定区間の時間の変動量即ち回転速度変動量を演算し、そ
の回転速度低下量（時間変動量ＤＭＦ）が失火判定値Ｍ
ＦＲＥＦを越えたときに失火と判定するようになってい
る。

【００１４】この失火判定処理は、以下に説明する図２
及び図３のプログラムに従って実行される。図２に示す
Ｔ３０割込みルーチンは、クランク角信号の立ち下がり
入力毎に割込み処理にて実行される。本ルーチンが起動
されると、まずステップ１０１で、前回のクランク角信
号の立ち下がりから次のクランク角信号の立ち下がりま
での時間Ｔ３０、つまりクランク軸が３０℃Ａ回転する
のに要した時間（以下「３０℃Ａ時間」という）を算出
する。

【００１５】そして、続くステップ１０２〜１０７の処
理で、過去１５０℃Ａ前からの３０℃Ａ時間データＴ３
０５〜Ｔ３００を順次更新する。ここで、Ｔ３００は今
回の３０℃Ａ時間であり、Ｔ３０１は前回（３０℃Ａ
前）の３０℃Ａ時間であり、Ｔ３０２は前々回（６０℃
Ａ前）の３０℃Ａ時間であり、Ｔ３０３は９０℃Ａ前の
３０℃Ａ時間であり、Ｔ３０４は１２０℃Ａ前の３０℃
Ａ時間であり、Ｔ３０５は１５０℃Ａ前の３０℃Ａ時間
である。尚、Ｔ３０□の□内の数字は図４のクランクＮ
ｏ．に対応している。

【００１６】一方、図３に示す失火検出ルーチンは、図
４に示すクランクＮｏ．０のクランク角信号の立ち下が
り入力毎に割込み処理にて実行される。本ルーチンが起
動されると、まずステップ２０１で、エンジン回転速度
ＮＥを読み込み、続くステップ２０２で、エンジン回転
速度ＮＥが５０００ｒｐｍより低いか否か、つまり低回
転域か高回転域かを判別する。もし、低回転域（ＮＥ＜
５０００ｒｐｍ）であれば、ステップ２０３に進み、低
回転域での失火判定区間の時間ＴＭＦ０を次式により算
出する。

【００１７】ＴＭＦ０＝Ｔ３０４＋Ｔ３０３＋Ｔ３０２ ここで、低回転域での失火判定区間は、ＡＴＤＣ１４５
℃Ａから始まってＡＴＤＣ２３５℃Ａで終了する角度幅
９０℃Ａの区間であり、この区間内に図２のＴ３０割込
みルーチンで求められた３０℃Ａ時間であるＴ３０４，
Ｔ３０３，Ｔ３０２を合算して、低回転域での失火判定
区間の時間ＴＭＦ０を算出するものである。

【００１８】また、上記ステップ２０２で、高回転域
（ＮＥ≧５０００ｒｐｍ）と判定されれば、ステップ２
０４に進み、高回転域での失火判定区間の時間ＴＭＦ０
を次式により算出する。ＴＭＦ０＝Ｔ３０３＋Ｔ３０２
＋Ｔ３０１＋Ｔ３００ここで、高回転域での失火判定区
間は、ＡＴＤＣ１７５℃Ａから始まってＡＴＤＣ２９５
℃Ａで終了する角度幅１２０℃Ａの区間であり、この区
間内の３０℃Ａ時間であるＴ３０３，Ｔ３０２，Ｔ３０
１，Ｔ３００を合算して高回転域での失火判定区間の時
間ＴＭＦ０を算出するものである。

【００１９】以上のようにして回転領域に応じて失火判
定区間の時間ＴＭＦ０を算出した後、ステップ２０５に
進み、今回算出した失火判定区間の時間ＴＭＦ０を前回
（４気筒エンジンでは１８０℃Ａ前）の失火判定区間の
時間ＴＭＦ１と比較して両者の差ＤＭＦを算出すること
で、失火判定区間の時間の変動量即ち回転速度変動量を
演算する。これらステップ２０２〜２０５の処理が特許
請求の範囲でいう回転速度変動量演算手段として機能す
る。

【００２０】この後、ステップ２０６で、時間変化量Ｄ
ＭＦ（回転速度低下量）を失火判定値ＭＦＲＥＦと比較
し、ＤＭＦ＞ＭＦＲＥＦであれば、失火と判定する。こ
の際、失火判定値ＭＦＲＥＦは、エンジン回転速度ＮＥ
とエンジン負荷をパラメータとする二次元マップよりエ
ンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷を基に算出する。も
し、失火（ＤＭＦ＞ＭＦＲＥＦ）と判定されれば、ステ
ップ２０７に進み、警告ランプ２８を点灯させて運転者
に警告すると共に、続くステップ２０８で、その失火の
情報をバックアップＲＡＭ２６に記憶した後、ステップ
２０９で、今回算出した失火判定区間の時間ＴＭＦ０を
前回の失火判定区間の時間ＴＭＦ１として記憶し、次回
の失火判定に用いる。尚、上記ステップ２０６で、失火
と判定されない場合（ＤＭＦ≦ＭＦＲＥＦ）には、直ち
にステップ２０９へ移行し、今回算出した失火判定区間
の時間ＴＭＦ０を前回の失火判定区間の時間ＴＭＦ１と
して記憶し、本ルーチンを終了する。上記ステップ２０
６の処理が特許請求の範囲でいう失火判定手段として機
能する。

【００２１】以上説明した実施形態によれば、低回転域
と高回転域との間で失火判定区間の位置と角度幅の双方
を変化させる。つまり、図４及び図５に示すように、失
火発生後のエンジン回転速度低下の最下点の位置（クラ
ンク角）が高回転域ほど後側にずれると共に、最下点か
らのエンジン回転速度の戻り具合も高回転域ほど遅くな
る傾向がある。換言すれば、低回転域では、高回転域と
比較して失火発生後のクランク角に対するエンジン回転
速度の下降・上昇が速い。従って、低回転域では、高回
転域と比較して、失火判定区間の位置を前側にずらし、
失火判定区間の角度幅をある程度狭くすることで、最下
点付近で回転速度低下量を精度良く検出できる。

【００２２】これに対し、高回転域では、失火発生後の
エンジン回転速度低下の最下点の位置（クランク角）が
後側にずれ、失火発生後のクランク角に対するエンジン
回転速度の下降・上昇が遅くなって、最下点付近がほぼ
フラットになるため、高回転域では、失火判定区間の位
置を後側にずらし、失火判定区間の角度幅をある程度大
きくすることで、回転速度低下量を精度良く検出でき
る。更に、高回転域では、クランク角信号のパルス間隔
（時間）も短くなるため、失火判定区間の角度幅を大き
くした方が時間測定精度の点で有利であると共に、外乱
による瞬間的な回転変動の影響を受けにくくなる。

【００２３】本実施形態は、このような回転域に応じた
回転変動特性を考慮して失火判定区間の位置と角度幅の
双方を変化させることで、全回転域にわたって回転変動
検出精度を向上させて失火検出精度を向上させるもので
あるが、失火判定区間の角度幅を変えずに失火判定区間
の位置のみをエンジン回転速度に応じて変化させるよう
にしても良く、この場合でも本発明の所期の目的は達成
できる。

【００２４】また、本実施形態では、高回転域と低回転
域との境界を５０００ｒｐｍに設定したが、例えば５５
００ｒｐｍ、４５００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ、３５０
０ｒｐｍ、…のいずれかであっても良い。また、回転域
を３領域以上に区分して各領域毎に失火判定区間の位置
と角度幅（位置のみでも良い）を変化させるようにして
も良い。

【００２５】また、図３のステップ２０５では、今回算
出した失火判定区間の時間ＴＭＦ０と前回の失火判定区
間の時間ＴＭＦ１との差ＤＭＦを算出して回転速度変動
量を推定するようにしたが、次式により今回の失火判定
区間の角速度Ｋ／ＴＭＦ０と前回の失火判定区間の角速
度Ｋ／ＴＭＦ１との差ＤＭＦを算出して回転速度変動量
を推定するようにしても良い。 ＤＭＦ＝Ｋ／ＴＭＦ１−Ｋ／ＴＭＦ０ （Ｋ：定数） さらに、特開昭６１−１１４４０号公報や特開昭５７−
１０６８３４号公報等に記載されている回転変動量の算
出方法を用いても良い。

【００２６】尚、本実施形態では、クランク角信号を３
０℃Ａ毎に発生するようにしたが、これに限定されず、
例えば１５℃Ａ毎に発生するようにしても良い。また、
エンジンの気筒数も４気筒に限定されないことは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すシステム全体の概略
構成図

【図２】Ｔ３０割込みルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図３】失火検出ルーチンの処理の流れを示すフローチ
ャート

【図４】エンジン回転域と失火判定区間の位置・角度幅
との関係を説明するタイムチャート

【図５】従来のエンジン回転域と失火判定区間の位置・
角度幅との関係を説明するタイムチャート

【符号の説明】 １１…エンジン（内燃機関）、１４…吸気管圧力セン
サ、１８…気筒判別センサ、１９…クランク角センサ
（クランク角信号出力手段）、２２…エンジン制御回路
（回転速度変動量演算手段，失火判定手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転に伴ってクランク角信号
   を周期的に出力するクランク角信号出力手段と、 前記クランク角信号に基づいて所定クランク角度幅の失
   火判定区間の時間を求めて回転速度変動量を演算する回
   転速度変動量演算手段と、 前記回転速度変動量に基づいて失火の有無を判定する失
   火判定手段とを備え、 前記回転速度変動量演算手段は、前記失火判定区間の位
   置を機関回転速度に応じて変化させることを特徴とする
   内燃機関の失火検出装置。
2. 【請求項２】 前記回転速度変動量演算手段は、前記失
   火判定区間の角度幅も機関回転速度に応じて変化させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の失火検出
   装置。
3. 【請求項３】 前記回転速度変動量演算手段は、機関回
   転速度が所定値以上のときに、前記失火判定区間の位置
   を所定クランク角遅らせると共に該失火判定区間の角度
   幅を長くすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機
   関の失火検出装置。