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JP2007002814A - Misfire detection device for internal combustion engine - Google Patents

Misfire detection device for internal combustion engine Download PDF

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JP2007002814A
JP2007002814A JP2005186914A JP2005186914A JP2007002814A JP 2007002814 A JP2007002814 A JP 2007002814A JP 2005186914 A JP2005186914 A JP 2005186914A JP 2005186914 A JP2005186914 A JP 2005186914A JP 2007002814 A JP2007002814 A JP 2007002814A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
misfire
rotational energy
internal combustion
combustion engine
crank angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005186914A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Degaki
貴章 出垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2005186914A priority Critical patent/JP2007002814A/en
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

【課題】 本発明の課題は、従来の失火検出装置よりも検出(判定)精度を向上させた失火検出装置を提供することにある。
【解決手段】 本発明に係る内燃機関の失火検出装置は、内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、回転エネルギ量演算手段と、前記回転エネルギ量演算手段で算出される前記回転エネルギ量の変動量と失火を判定するための失火判定値とを比較して前記内燃機関の失火を判定する失火判定手段と、前記失火判定値が、機関回転速度と、吸入空気量と、の関数値として予めマップに格納されている記憶装置と、を具備し、前記回転エネルギ量は、検出された前記クランク角度に基づいて演算される回転慣性モーメントより算出されることを特徴としている。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a misfire detection device having improved detection (determination) accuracy compared to a conventional misfire detection device.
A misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a crank angle detection means for detecting a crank angle of the internal combustion engine, a rotational energy amount calculation means, and the rotational energy calculated by the rotational energy amount calculation means. A misfire determination means for determining misfire of the internal combustion engine by comparing a variation amount of the amount with a misfire determination value for determining misfire, and the misfire determination value is a function of an engine speed and an intake air amount And a storage device previously stored in the map as a value, wherein the rotational energy amount is calculated from a rotational moment of inertia calculated based on the detected crank angle.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、内燃機関に発生する失火を検出する内燃機関の失火検出装置に関する。   The present invention relates to a misfire detection apparatus for an internal combustion engine that detects misfire occurring in the internal combustion engine.

従来、エンジンの失火検出装置に関連する先行技術文献としては、特許文献1または特許文献2に開示されたものが知られている。このうち、特許文献1には、エンジン回転速度の変動量を算出し、該変動量と失火判定値を比較して失火を判定する技術が示されている。また、特許文献2には、エンジン回転加速度に基づいて失火を判定する技術が示されている。   Conventionally, as a prior art document related to an engine misfire detection device, one disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 is known. Among these, Patent Document 1 discloses a technique for calculating a variation amount of the engine rotation speed and comparing the variation amount with a misfire determination value to determine misfire. Patent Document 2 discloses a technique for determining misfire based on engine rotational acceleration.

特開2004−218605号公報JP 2004-218605 A 特開平6−229310号公報JP-A-6-229310

しかし、エンジン回転速度およびエンジン回転加速度に対して、実際にはピストン、コンロッド等の往復動質量による、クランク角度ごとに変化する慣性力が影響しているが、特許文献1および特許文献2においては、該慣性力は一定値として取扱われている。また、車両に搭載するエンジンに関しては、ドライブシャフトのねじり振動等がエンジン回転速度等に影響を与えるが、特許文献1または特許文献2においては、この影響は何ら考慮されていない。このため、失火判定の精度は十分なものではなかった。   However, the engine rotational speed and the engine rotational acceleration are actually influenced by the inertial force that changes with each crank angle due to the reciprocating mass of the piston, connecting rod, etc. In Patent Document 1 and Patent Document 2, The inertial force is handled as a constant value. As for the engine mounted on the vehicle, the torsional vibration of the drive shaft affects the engine rotation speed and the like, but Patent Document 1 or Patent Document 2 does not consider this effect at all. For this reason, the accuracy of misfire determination was not sufficient.

本発明の目的は、従来の失火検出装置よりも検出(判定)精度を向上させた失火検出(判定)装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a misfire detection (determination) device with improved detection (determination) accuracy compared to a conventional misfire detection device.

請求項1に記載の発明によれば、
内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
回転エネルギ量演算手段と、
前記回転エネルギ量演算手段で算出される前記回転エネルギ量の変動量と失火を判定するための失火判定値とを比較して前記内燃機関の失火を判定する失火判定手段と、
前記失火判定値が、機関回転速度と、吸入空気量と、の関数値として予めマップに格納されている記憶装置と、を具備し、
前記回転エネルギ量は、検出された前記クランク角度に基づいて演算される回転慣性モーメントより算出されることを特徴とする、内燃機関の失火検出装置が提供される。
According to the invention of claim 1,
Crank angle detection means for detecting the crank angle of the internal combustion engine;
Rotational energy amount calculating means;
Misfire determination means for determining misfire of the internal combustion engine by comparing a fluctuation amount of the rotational energy amount calculated by the rotational energy amount calculation means with a misfire determination value for determining misfire;
A storage device in which the misfire determination value is stored in advance in a map as a function value of the engine speed and the intake air amount;
The rotational energy amount is calculated from a rotational moment of inertia calculated based on the detected crank angle, and a misfire detection device for an internal combustion engine is provided.

このように請求項1に記載の内燃機関の失火検出装置によれば、検出されたクランク角度に基づく回転慣性モーメントにより算出された回転エネルギ量を失火判定値として採用する。このため、回転慣性モーメントを一定値として取扱っている従来の失火判定装置に比し、検出(判定)精度を向上させることができる。   As described above, according to the misfire detection device for an internal combustion engine according to the first aspect, the rotational energy amount calculated from the rotational moment of inertia based on the detected crank angle is employed as the misfire determination value. For this reason, detection (determination) accuracy can be improved compared with the conventional misfire determination apparatus which handles the rotational inertia moment as a fixed value.

請求項2に記載の発明によれば、
前記クランク角度検出手段の一部であるクランク角度基準位置検出手段が、クランク軸の前端近傍と、該前端近傍と同一位相にある後端近傍と、の2箇所に配置され、前記二つのクランク角度基準位置検出手段による同一時刻における二つの検出値から算出された前記前端のクランク角度と前記後端のクランク角度との相対角度差に基づいて前記回転エネルギ量を補正す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が提供される。
このように請求項2に記載の内燃機関の失火検出装置によれば、エンジン回転にともなうクランク軸のねじり振動に起因するクランク角速度の変動量を補正するので、算出される回転エネルギ量の精度が向上し、ひいては検出(判定)精度を向上させることができる。
According to invention of Claim 2,
The crank angle reference position detecting means, which is a part of the crank angle detecting means, is arranged at two locations, near the front end of the crankshaft and near the rear end in the same phase as the front end. The rotational energy amount is corrected based on a relative angle difference between the crank angle at the front end and the crank angle at the rear end calculated from two detection values at the same time by a reference position detection unit. An internal combustion engine misfire detection apparatus according to Item 1, is provided.
As described above, according to the misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, the fluctuation amount of the crank angular velocity caused by the torsional vibration of the crankshaft accompanying the engine rotation is corrected. As a result, detection (determination) accuracy can be improved.

請求項3に記載の発明によれば、
車両に搭載された内燃機関において、内燃機関とトランスミッションとを連結するトルクコンバータに内臓されるタービンの回転速度および/または車輪回転速度および/または補機駆動がオンされる時の該補機の駆動負荷、に基づいて前記回転エネルギ量を補正することを特徴とする、請求項1または2に記載の内燃機関の失火検出装置が提供される。
このように請求項3に記載の内燃機関の失火検出装置によれば、車両に搭載された内燃機関において、各種外乱要因に起因するクランク角速度の変動量を補正するので、算出される回転エネルギ量の精度が向上し、ひいては検出(判定)精度を向上させることができる。
According to invention of Claim 3,
In an internal combustion engine mounted on a vehicle, the rotational speed of a turbine and / or wheel rotational speed incorporated in a torque converter connecting the internal combustion engine and a transmission and / or driving of the auxiliary equipment when the auxiliary equipment driving is turned on The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the rotational energy amount is corrected based on a load.
As described above, according to the misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 3, in the internal combustion engine mounted on the vehicle, the variation amount of the crank angular velocity due to various disturbance factors is corrected, so that the calculated rotational energy amount This improves the accuracy of detection, and in turn improves the detection (determination) accuracy.

請求項4に記載の発明によれば、
車両に搭載された内燃機関において、前記回転エネルギ量を数値処理し周波数分析して所定の低周波数の数値を除去した後の前記回転エネルギ量に基づいて前記回転エネルギ量の変動量を算出することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の失火検出装置が提供される。
このように請求項4に記載の内燃機関の失火検出装置によれば、車輪駆動軸系に発生する低周波数のねじり振動に起因する回転エネルギ量変動成分を除去するため、算出される回転エネルギ量の精度が向上し、ひいては検出(判定)精度を向上させることができる。
According to invention of Claim 4,
In an internal combustion engine mounted on a vehicle, calculating a fluctuation amount of the rotational energy amount based on the rotational energy amount after numerically processing the rotational energy amount and performing frequency analysis to remove a predetermined low-frequency numerical value. The misfire detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
Thus, according to the misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, the calculated rotational energy amount is removed in order to remove the rotational energy amount fluctuation component caused by the low-frequency torsional vibration generated in the wheel drive shaft system. This improves the accuracy of detection, and in turn improves the detection (determination) accuracy.

本発明によれば、従来の失火検出装置よりも検出精度を向上させた失火検出装置を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the misfire detection apparatus which improved detection accuracy rather than the conventional misfire detection apparatus can be obtained.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態にかかる失火検出装置が適用されたエンジンおよびその周辺機器を示す概略構成図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an engine to which a misfire detection apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied and peripheral devices thereof.

図1において、10は4サイクル6気筒(第1気筒〜第6気筒)からなるエンジンであり、11はエアクリーナ12から導入される吸入空気をエンジン10側に供給する吸気通路である。13は吸気通路11内に導入される吸入空気量GNを検出するエアフローメータ等の吸入空気量センサである。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an engine composed of four-cycle six cylinders (first cylinder to sixth cylinder), and reference numeral 11 denotes an intake passage for supplying intake air introduced from an air cleaner 12 to the engine 10 side. Reference numeral 13 denotes an intake air amount sensor such as an air flow meter that detects an intake air amount GN introduced into the intake passage 11.

21はエンジン10のクランク軸16に配設され、所定クランク角毎に信号を出力しエンジン回転速度NEを求めるための回転速度センサであり、23は通常はディストリビュータ22に内蔵され、特定気筒を判別するための信号を出力、例えば、第1気筒のピストン17が最も上昇した時点である圧縮TDC(Top Dead Center:上死点)毎の基準位置Gを検出する基準位置センサである。そして、基準位置センサ23および回転速度センサ21による二つの検出値に基づきクランク角度を算出することとなる。本書においては、基準位置センサ23および回転速度センサ21をクランク角度検出手段と言う。24はエンジン10の冷却水路に配設され、冷却水温THWを検出する水温センサである。   A rotational speed sensor 21 is provided on the crankshaft 16 of the engine 10 and outputs a signal at every predetermined crank angle to obtain an engine rotational speed NE. 23 is usually built in the distributor 22 and discriminates a specific cylinder. For example, a reference position sensor that detects a reference position G for each compression TDC (Top Dead Center) at which the piston 17 of the first cylinder rises most. Then, the crank angle is calculated based on the two detected values by the reference position sensor 23 and the rotational speed sensor 21. In this document, the reference position sensor 23 and the rotation speed sensor 21 are referred to as crank angle detection means. A water temperature sensor 24 is disposed in the cooling water passage of the engine 10 and detects the cooling water temperature THW.

30は吸入空気量センサ13からの吸入空気量GN、回転速度センサ21からのエンジン回転速度NE、基準位置センサ23からの基準位置G、水温センサ24からの冷却水温THW、その他の各種センサ信号を入力し、燃料系および点火系における最適な制御量を演算し、インジェクタ(燃料噴射弁)26およびイグナイタ27等を的確に制御するための制御信号を出力するECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)である。   Reference numeral 30 denotes an intake air amount GN from the intake air amount sensor 13, an engine rotational speed NE from the rotational speed sensor 21, a reference position G from the reference position sensor 23, a cooling water temperature THW from the water temperature sensor 24, and other various sensor signals. An ECU (Electronic Control Unit) that inputs and calculates optimum control amounts in the fuel system and the ignition system and outputs control signals for accurately controlling the injector (fuel injection valve) 26, the igniter 27, etc. It is.

ECU30は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU31、制御プログラムや制御マップ等を格納した記憶装置ROM32、各種データ等を格納する記憶装置RAM33、B/U(バックアップ)RAM34、入出力回路35およびそれらを接続するバスライン36等からなる論理演算回路として構成されている。なお、29はECU30によって失火発生と判断されたときに、失火発生を運転者等に知らせるための警告ランプである。   The ECU 30 includes a CPU 31 as a central processing unit that executes various known arithmetic processes, a storage device ROM 32 that stores control programs and control maps, a storage device RAM 33 that stores various data, a B / U (backup) RAM 34, an input It is configured as a logical operation circuit comprising an output circuit 35 and a bus line 36 connecting them. Reference numeral 29 denotes a warning lamp for notifying the driver or the like of the occurrence of misfire when the ECU 30 determines that misfire has occurred.

次に、本発明の1実施形態にかかるエンジンの失火検出装置で使用されているECU30内のCPU31における失火有無判定の処理手順を示す図2のフローチャートに基づき、図3を参照して説明する。ここで、図3は図2で吸入空気量GNおよびエンジン回転速度をパラメータとしてエンジン10の運転時における失火有無を判定するための失火判定値REFを算出するマップである。なお、この失火有無判定ルーチンは所定クランク角、例えば、30°CA(Crank Angle:クランク角)毎の割込にてCPU31にて繰返し実行される。   Next, a description will be given with reference to FIG. 3 based on the flowchart of FIG. 2 showing the misfire presence / absence determination procedure in the CPU 31 in the ECU 30 used in the engine misfire detection apparatus according to the embodiment of the present invention. Here, FIG. 3 is a map for calculating the misfire determination value REF for determining the presence or absence of misfire during operation of the engine 10 using the intake air amount GN and the engine rotation speed as parameters in FIG. This misfire determination routine is repeatedly executed by the CPU 31 with an interruption every predetermined crank angle, for example, 30 ° CA (Crank Angle).

図2において、まず、ステップS101では、今回の割込時刻のクランク角度θ1 、並びに、前回の割込時刻と今回の割込時刻との偏差からクランク軸16が30°CA回転するのに要する今回の時間T30i 、が算出される。次にステップS102に移行して、今回の割込タイミングが第1気筒〜第6気筒のうちの何れかの気筒における圧縮TDCであるかが判定される。ステップS102の判定条件が成立せず、即ち、今回の割込タイミングが圧縮TDCでないときには何もすることなく本ルーチンを終了する。 In FIG. 2, first, in step S101, the crankshaft 16 is required to rotate 30 ° CA from the crank angle θ 1 of the current interrupt time and the deviation between the previous interrupt time and the current interrupt time. The current time T30 i is calculated. Next, the process proceeds to step S102, and it is determined whether the current interrupt timing is the compression TDC in any of the first to sixth cylinders. If the determination condition in step S102 is not satisfied, that is, if the current interrupt timing is not compression TDC, this routine is terminated without doing anything.

一方、ステップS102の判定条件が成立、即ち、今回の割込タイミングが第1気筒〜第6気筒のうちの何れかの気筒における圧縮TDCであるときにはステップS103に移行し、ステップS101で算出されたエンジン10のクランク軸16が30°CA回転するのに要する時間T30i の逆数に基づいて、今回の角速度ωiおよびエンジン回転速度NEiが算出される。次にステップS104に移行して、今回の回転エネルギ量Ke i が次式(1)にて算出される。 On the other hand, when the determination condition of step S102 is satisfied, that is, when the current interrupt timing is the compression TDC in any of the first to sixth cylinders, the process proceeds to step S103 and is calculated in step S101. Based on the reciprocal of the time T30 i required for the crankshaft 16 of the engine 10 to rotate by 30 ° CA, the current angular velocity ω i and the engine rotational speed NE i are calculated. At the next step S104, the current rotational energy amount Ke i is calculated by the following equation (1).

Kei = 0.5 ×J(θi)×ωi 2 ・・・(1)
ここで、 Kei:回転エネルギ量(圧縮TDCにおける)、
θi:クランク角度(圧縮TDCにおける)、
J(θi):回転慣性モーメント(θiにおける)、
ωi:クランク角速度(圧縮TDC前30°CAから圧縮TDCまでの)
Ke i = 0.5 × J (θ i ) × ω i 2 (1)
Here, Ke i: rotational energy amount (in compression TDC),
θ i : crank angle (in compression TDC),
J (θ i ): Rotational moment of inertia (at θ i ),
ω i : Crank angular velocity (from 30 ° CA before compression TDC to compression TDC)

次にステップS105に移行して、吸入空気量センサ13から吸入空気量GNが読込まれる。次にステップS106に移行して、ステップS105で読込まれた吸入空気量GNおよびステップS103で算出されたエンジン回転速度NEをパラメータとする図3に示すマップに基づき、失火有無を判定するための失火判定値REFが算出される。なお、図3の各パラメータの中間値に対する失火判定値REFは補間演算によって求められる。   Next, the process proceeds to step S105, where the intake air amount GN is read from the intake air amount sensor 13. Next, the process proceeds to step S106, and misfire for determining the presence or absence of misfire based on the map shown in FIG. 3 using the intake air amount GN read in step S105 and the engine rotational speed NE calculated in step S103 as parameters. A determination value REF is calculated. Note that the misfire determination value REF for the intermediate value of each parameter in FIG. 3 is obtained by interpolation calculation.

次にステップS107に移行して、今回の割込時刻から60°CA後(すなわち次々回)の割込時刻と同90°CA後(すなわち次々々回、これを「新今回」という)の割込時刻との偏差からクランク軸16が30°CA回転するのに要する新今回の時間T30i+1 が算出される。なお、新今回のクランク角度θi+1 は、自動的に算出されている。次にステップS108に移行して、ステップS107で算出された時間T30i+1 の逆数に基づいて、新今回の角速度ωi+1 が算出される。該新今回の角速度ωi+1 は、直前の圧縮TDC付近で正常に燃焼が実行されていれば(失火が無ければ)、今回の角速度ωi より増加しているはずである。 Next, the process proceeds to step S107, where the interrupt time is 90 ° CA after the interrupt time of 60 ° CA (that is, the next time) from the current interrupt time (that is, this time is called “new this time”) A new current time T30 i + 1 required for the crankshaft 16 to rotate 30 ° CA is calculated from the deviation from the time. The new crank angle θ i + 1 is automatically calculated. Next, the process proceeds to step S108, where the new current angular velocity ω i + 1 is calculated based on the reciprocal of the time T30 i + 1 calculated in step S107. The new angular velocity ω i + 1 should be higher than the current angular velocity ω i if combustion is normally performed in the vicinity of the immediately preceding compression TDC (no misfire).

次にステップS109に移行して、新今回の回転エネルギ量Ke i+1 (圧縮TDC後90°CAにおける)が、以下のパラメータを使用して前式(1)にて算出される。
すなわち、パラメータは、θi+1 :クランク角度(圧縮TDC後90°における)、J(θi+1 ):回転慣性モーメント(θi+1 における)、ωi+1 :クランク角速度(圧縮TDC後60°CAから圧縮TDC後90°までの)である。
Next, proceeding to step S109, the new rotational energy amount Ke i + 1 (at 90 ° CA after compression TDC) is calculated by the following equation (1) using the following parameters.
That is, the parameters are θ i + 1 : crank angle (at 90 ° after compression TDC), J (θ i + 1 ): rotational moment of inertia (at θ i + 1 ), ω i + 1 : crank angular velocity (compression TDC) After 60 ° CA to 90 ° after compression TDC).

次にステップS110に移行して、今回の回転エネルギ変動量ΔKe i を、ステップS109で算出された新今回の回転エネルギ量Ke i+1 とステップS104で算出された今回の回転エネルギ量Ke i との偏差として次式(2)にて算出される。
ΔKei = Ke i+1 − Ke i ・・・(2)
At the next step S110, the current rotational energy variation ΔKe i, and the current rotation energy amount Ke i calculated in the new current rotational energy amount Ke i + 1 and the step S104 which is calculated in step S109 Is calculated by the following equation (2).
ΔKe i = Ke i + 1 - Ke i ··· (2)

次にステップS111に移行して、ステップS110で算出された今回の回転エネルギ変動量ΔKe i が、ステップS106で算出された失火判定値REF以上になっているかが判定される。ステップS111の判定条件が成立、即ち、今回の回転エネルギ変動量ΔKe i が失火判定値REFより小さいときにはステップS112に移行し、失火判定フラグXMFが失火有りを表わす「1」にセットされる。一方、ステップS111の判定条件が成立せず、即ち、今回の回転エネルギ変動量ΔKe i が失火判定値REF以上に大きいときにはステップS113に移行し、失火判定フラグXMFが失火なしを表わす「0」にセットされる。このようにして、本ルーチンが終了する。 At the next step S111, the current rotational energy variation DerutaKe i calculated in step S110 is either turned misfire judgment value or more REF calculated in step S106 is determined. Judgment condition is satisfied in step S111, i.e., proceeds to step S112 when the current rotational energy variation DerutaKe i is smaller than the misfire judgment value REF, the misfire determination flag XMF is set to "1" indicating that there is a misfire. On the other hand, not satisfied the determination condition in step S111, i.e., it proceeds to step S113 when the current rotational energy variation DerutaKe i is greater than the misfire judgment value REF, the misfire determination flag XMF represents no misfire "0" Set. In this way, this routine ends.

上述の失火有無判定ルーチンで用いられている図3のマップでは、吸入空気量GNおよびエンジン回転速度NEをパラメータとして失火判定値REFが算出される。   In the map of FIG. 3 used in the misfire presence / absence determination routine, the misfire determination value REF is calculated using the intake air amount GN and the engine rotational speed NE as parameters.

次に、本発明の一実施形態にかかるエンジンの失火検出装置で使用されているECU30内のCPU31における異常診断の処理手順を示す図4のフローチャートに基づいて説明する。なお、この異常診断ルーチンは所定時間毎にCPU31にて繰返し実行される。   Next, a description will be given based on a flowchart of FIG. 4 showing an abnormality diagnosis processing procedure in the CPU 31 in the ECU 30 used in the engine misfire detection apparatus according to the embodiment of the present invention. This abnormality diagnosis routine is repeatedly executed by the CPU 31 every predetermined time.

図4において、ステップS201では、上述の失火有無判定ルーチンによる失火判定フラグXMFを含む各種異常判定フラグの状態が読込まれる。次にステップS202に移行して、ステップS201で読込まれた各種異常判定フラグの状態に基づき異常の発生が判定される。ステップS202の判定条件が成立せず、即ち、各種異常判定フラグの状態が全て「0」であるときには異常なしとして、本ルーチンを終了する。   In FIG. 4, in step S201, the states of various abnormality determination flags including the misfire determination flag XMF by the misfire presence / absence determination routine are read. Next, the process proceeds to step S202, and occurrence of an abnormality is determined based on the states of various abnormality determination flags read in step S201. If the determination condition in step S202 is not satisfied, that is, if the states of the various abnormality determination flags are all “0”, it is determined that there is no abnormality, and this routine is terminated.

一方、ステップS202の判定条件が成立、即ち、各種異常判定フラグの状態のうち何れか1つでも「1」であるときにはステップS203に移行する。ステップS203では、各種異常判定フラグの状態として、例えば、上述の失火判定フラグXMFが「1」にセットされている場合には、図示しない触媒の保護や排出ガス中のHC(炭化水素)濃度の増大を防止するため、失火発生と判定された気筒に対して燃料供給を停止したり、運転者等に失火発生を知らせるための警告等29を点灯させる等の異常検出に対応した周知のフェイルセーフ処理が実行され、本ルーチンを終了する。   On the other hand, when the determination condition in step S202 is satisfied, that is, any one of the states of various abnormality determination flags is “1”, the process proceeds to step S203. In step S203, for example, when the above-described misfire determination flag XMF is set to “1” as the state of various abnormality determination flags, the protection of the catalyst (not shown) and the concentration of HC (hydrocarbon) in the exhaust gas are performed. In order to prevent an increase, a well-known fail-safe system that detects abnormalities, such as stopping fuel supply to cylinders that have been determined to have misfired, or lighting a warning 29 to notify the driver of misfires, etc. Processing is executed, and this routine is terminated.

このように、本実施例のエンジンの失火検出装置は、回転速度センサ21で検出されるエンジン10のクランク軸16が所定期間として30°CA回転するのに要する時間の逆数である角速度ωi に基づいて回転エネルギ変動量ΔKei を算出するECU30にて達成される回転エネルギ変動量演算手段と、前記回転エネルギ変動量演算手段で算出される回転エネルギ変動量ΔKei と失火を判定するための失火判定値REFとを比較してエンジン10の失火を検出するECU30にて達成される失火検出手段とを具備し、失火判定値REFはエンジン回転速度と、吸入空気量と、の関数値として予めマップに格納されているものである。 Thus, the engine misfire detection apparatus of the present embodiment has an angular velocity ω i that is the reciprocal of the time required for the crankshaft 16 of the engine 10 detected by the rotational speed sensor 21 to rotate 30 ° CA as a predetermined period. misfire for determining the rotational energy fluctuation amount calculating means which is achieved by ECU30 to calculate the rotational energy variation ΔKe i, a misfire and the rotational energy variation DerutaKe i calculated by the rotational energy change amount calculation means on the basis of A misfire detection means that is achieved by the ECU 30 that detects the misfire of the engine 10 by comparing the judgment value REF, and the misfire judgment value REF is previously mapped as a function value of the engine speed and the intake air amount Is stored.

つまり、失火判定値REFがエンジン回転速度と、吸入空気量とをパラメータとして予めマップ化され記憶装置ROM32内に格納(図3参照)されており、回転エネルギ変動量ΔKe i が失火判定値REFと比較されることでエンジン10における失火の有無が判定される。 That is, the misfire determination value REF engine speed, stored in advance in the mapped memory device ROM32 the intake air amount as parameters are (see FIG. 3), the rotational energy variation DerutaKe i and a misfire determination value REF The presence or absence of misfire in the engine 10 is determined by the comparison.

そして、本実施形態のエンジンの失火検出装置において、今回の燃焼行程の回転エネルギと、前回の燃焼行程の回転エネルギとは、それぞれの燃焼行程での同一位相におけるものである。   In the engine misfire detection apparatus of the present embodiment, the rotational energy of the current combustion stroke and the rotational energy of the previous combustion stroke are in the same phase in each combustion stroke.

ところで、上記実施例では、エンジン10として4サイクル6気筒(第1気筒〜第6気筒)を想定して述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、要は、回転エネルギ変動量算出の際に、連続する燃焼行程での同一位相における回転エネルギを用いるようにすればよい。   In the above embodiment, the engine 10 is assumed to be a 4-cycle 6-cylinder (first cylinder to sixth cylinder). However, the present invention is not limited to this, and is not necessary. In calculating the rotational energy fluctuation amount, the rotational energy in the same phase in the successive combustion strokes may be used.

次に、本発明の第2実施形態について説明する。
周知のように、多気筒エンジンのクランク軸は、ねじり振動が発生する。このねじり振動によりクランク角速度は影響を受け、回転エネルギの算出精度に誤差を発生させる。このためねじり振動によるクランク軸の前端と後端とのねじり相対角度差を計測し、このねじり相対角度差に基づいて前記回転エネルギ量を補正する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
As is well known, the crankshaft of a multi-cylinder engine generates torsional vibration. This torsional vibration affects the crank angular velocity, causing an error in the calculation accuracy of rotational energy. Therefore, the relative torsional angle difference between the front end and the rear end of the crankshaft due to torsional vibration is measured, and the rotational energy amount is corrected based on the torsional relative angle difference.

なお、クランク角度検出手段とは、基準位置センサ23および回転速度センサ21を言う。この基準位置センサ23(クランク角度基準位置検出手段)を、クランク軸の前端近傍と、該前端近傍と同一位相にある後端近傍と、の2箇所に配置して、前記二つの基準位置センサ23による同一時刻における二つの検出値から算出された前記前端のクランク角度と前記後端のクランク角度との相対角度差に基づいて前記回転エネルギ量を補正する。該補正演算処理により失火検出の精度が確保できる。   The crank angle detection means refers to the reference position sensor 23 and the rotation speed sensor 21. The two reference position sensors 23 (crank angle reference position detecting means) are arranged at two locations, the vicinity of the front end of the crankshaft and the vicinity of the rear end in the same phase as the vicinity of the front end. The rotational energy amount is corrected based on the relative angle difference between the crank angle at the front end and the crank angle at the rear end calculated from two detection values at the same time. The accuracy of misfire detection can be secured by the correction calculation process.

次に、本発明の第3実施形態について説明する。
車両に搭載されたエンジンにおいては、悪路走行時やシフトチェンジ時には、エンジンに急激な負荷がかかり、前記失火判定手段が失火と誤判定する可能性がある。このため、エンジンとトランスミッションとを連結するトルクコンバータ(図5参照)に内臓されるタービン(図示せず)の回転速度をセンサにより計測し、該タービン回転速度により前記回転エネルギ量を補正する。該タービン回転速度は、トランスミッション側の回転速度である。このため、悪路走行時やシフトチェンジ時にトランスミッション側(プロペラシャフト側)の回転速度が低下した時、その低下量を直接検出できる。該補正演算処理により失火検出の精度が確保できる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In an engine mounted on a vehicle, a sudden load is applied to the engine when traveling on a rough road or during a shift change, and there is a possibility that the misfire determination means may erroneously determine misfire. For this reason, the rotational speed of a turbine (not shown) built in a torque converter (see FIG. 5) connecting the engine and the transmission is measured by a sensor, and the rotational energy amount is corrected by the turbine rotational speed. The turbine rotation speed is a rotation speed on the transmission side. For this reason, when the rotational speed on the transmission side (propeller shaft side) decreases during rough road traveling or shift change, the amount of decrease can be directly detected. The accuracy of misfire detection can be ensured by the correction calculation process.

次に、本発明の第4実施形態について説明する。
車両に搭載されたエンジンにおいては、車両駆動系のねじり振動によりクランク角速度は影響を受け、回転エネルギの算出精度に誤差を発生させる。図5に示すように、車両駆動系とは、主としてプロペラシャフト、ドライブシャフトを指す。車両駆動系のねじり振動の振動数は、数ヘルツから20ヘルツであり、低周波数である。このねじり振動は、車輪回転速度とエンジン回転速度から推定することが可能となる。
すなわち、車輪回転速度を計測することにより、このねじり振動が前記回転エネルギ量に及ぼす影響を補正する演算処理が可能となる。該補正演算処理により失火検出の精度が確保できる。特に、トルクコンバータのロックアップ制御時には、第3実施形態による補正ができないため、本第4実施形態が有用となる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In an engine mounted on a vehicle, the crank angular velocity is affected by the torsional vibration of the vehicle drive system, causing an error in the calculation accuracy of rotational energy. As shown in FIG. 5, the vehicle drive system mainly refers to a propeller shaft and a drive shaft. The frequency of torsional vibration of the vehicle drive system is several hertz to 20 hertz and is a low frequency. This torsional vibration can be estimated from the wheel rotation speed and the engine rotation speed.
That is, by measuring the wheel rotational speed, it is possible to perform an arithmetic process for correcting the influence of the torsional vibration on the rotational energy amount. The accuracy of misfire detection can be ensured by the correction calculation process. In particular, at the time of lockup control of the torque converter, the correction according to the third embodiment cannot be performed, so the fourth embodiment is useful.

また、車輪回転速度を計測することに替えて、回転エネルギ量(例えば、直近n個の毎圧縮TDCの回転エネルギ量)を数値処理し周波数分析して所定の低周波数(数ヘルツから20ヘルツ)の数値を除去した後の今回および新今回の回転エネルギ量に基づいて回転エネルギ量の変動量を算出する演算処理も可能である。   Also, instead of measuring the wheel rotational speed, the rotational energy amount (for example, the rotational energy amount of the last n compression TDCs) is numerically processed and subjected to frequency analysis to obtain a predetermined low frequency (several hertz to 20 hertz). It is also possible to perform arithmetic processing for calculating the amount of fluctuation of the rotational energy amount based on the current rotational energy amount and the new rotational energy amount after the above numerical value is removed.

次に、本発明の第5実施形態について説明する。
車両に搭載されたエンジンにおいては、補機、例えばエアコンやパワーステアリングの駆動がオンされると、エンジンに急激な負荷がかかり、前記失火判定手段が失火と誤判定する可能性がある。このため、補機駆動がオンされる時の該補機の駆動負荷、に基づいて前記回転エネルギ量を補正する。該補正演算処理により失火検出の精度が確保できる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In an engine mounted on a vehicle, when driving of an auxiliary machine such as an air conditioner or a power steering is turned on, a sudden load is applied to the engine, and the misfire determination means may erroneously determine misfire. Therefore, the rotational energy amount is corrected based on the driving load of the auxiliary machine when the auxiliary machine drive is turned on. The accuracy of misfire detection can be ensured by the correction calculation process.

本発明の実施形態にかかる失火検出装置が適用されたエンジンおよびその周辺機器を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an engine to which a misfire detection device according to an embodiment of the present invention is applied and peripheral devices thereof. 本発明の実施形態にかかる失火検出装置で使用されているECU内のCPUにおける失火有無判定の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of misfire presence determination in CPU in ECU used with the misfire detection apparatus concerning embodiment of this invention. 吸入空気量およびエンジン回転速度をパラメータとして失火判定値を算出するマップである。6 is a map for calculating a misfire determination value using an intake air amount and an engine rotation speed as parameters. 本発明の実施形態にかかる失火検出装置の一部であるECU内のCPUにおける異常診断の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the abnormality diagnosis in CPU in ECU which is a part of misfire detection apparatus concerning embodiment of this invention. 車両に搭載されたエンジンと駆動軸系を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the engine and drive shaft system which were mounted in the vehicle.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン
16 クランク軸
21 回転速度センサ
30 ECU(電子制御ユニット)
32 ROM
100 車両
10 Engine 16 Crankshaft 21 Rotational Speed Sensor 30 ECU (Electronic Control Unit)
32 ROM
100 vehicles

Claims (4)

内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
回転エネルギ量演算手段と、
前記回転エネルギ量演算手段で算出される前記回転エネルギ量の変動量と失火を判定するための失火判定値とを比較して前記内燃機関の失火を判定する失火判定手段と、
前記失火判定値が、機関回転速度と、吸入空気量と、の関数値として予めマップに格納されている記憶装置と、を具備し、
前記回転エネルギ量は、検出された前記クランク角度に基づいて演算される回転慣性モーメントより算出されることを特徴とする、内燃機関の失火検出装置。
Crank angle detection means for detecting the crank angle of the internal combustion engine;
Rotational energy amount calculating means;
Misfire determination means for determining misfire of the internal combustion engine by comparing a fluctuation amount of the rotational energy amount calculated by the rotational energy amount calculation means with a misfire determination value for determining misfire;
A storage device in which the misfire determination value is stored in advance in a map as a function value of the engine rotation speed and the intake air amount;
The misfire detection device for an internal combustion engine, wherein the rotational energy amount is calculated from a rotational moment of inertia calculated based on the detected crank angle.
前記クランク角度検出手段の一部であるクランク角度基準位置検出手段が、クランク軸の前端近傍と、該前端近傍と同一位相にある後端近傍と、の2箇所に配置され、前記二つのクランク角度基準位置検出手段による同一時刻における二つの検出値から算出された前記前端のクランク角度と前記後端のクランク角度との相対角度差に基づいて前記回転エネルギ量を補正す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。   The crank angle reference position detecting means, which is a part of the crank angle detecting means, is arranged at two locations, near the front end of the crankshaft and near the rear end in the same phase as the front end. The rotational energy amount is corrected based on a relative angle difference between the crank angle at the front end and the crank angle at the rear end calculated from two detection values at the same time by a reference position detection unit. Item 6. A misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to Item 1. 車両に搭載された内燃機関において、内燃機関とトランスミッションとを連結するトルクコンバータに内臓されるタービンの回転速度および/または車輪回転速度および/または補機駆動がオンされる時の該補機の駆動負荷、に基づいて前記回転エネルギ量を補正することを特徴とする、請求項1または2に記載の内燃機関の失火検出装置。   In an internal combustion engine mounted on a vehicle, the rotational speed of a turbine and / or wheel rotational speed incorporated in a torque converter connecting the internal combustion engine and a transmission and / or driving of the auxiliary equipment when the auxiliary equipment driving is turned on The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the rotational energy amount is corrected based on a load. 車両に搭載された内燃機関において、前記回転エネルギ量を数値処理し周波数分析して所定の低周波数の数値を除去した後の前記回転エネルギ量に基づいて前記回転エネルギ量の変動量を算出することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の失火検出装置。   In an internal combustion engine mounted on a vehicle, calculating a fluctuation amount of the rotational energy amount based on the rotational energy amount after numerically processing the rotational energy amount and performing frequency analysis to remove a predetermined low-frequency numerical value. The misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, characterized by:
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