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JP2784069B2 - エンジンの失火判定装置 - Google Patents

エンジンの失火判定装置

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Publication number
JP2784069B2
JP2784069B2 JP1341363A JP34136389A JP2784069B2 JP 2784069 B2 JP2784069 B2 JP 2784069B2 JP 1341363 A JP1341363 A JP 1341363A JP 34136389 A JP34136389 A JP 34136389A JP 2784069 B2 JP2784069 B2 JP 2784069B2
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JP
Japan
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cylinder
misfire
misfires
combustion
misfire determination
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP1341363A
Other languages
English (en)
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JPH03202660A (ja
Inventor
龍一郎 今井
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.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Jukogyo KK
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Jukogyo KK filed Critical Fuji Jukogyo KK
Priority to JP1341363A priority Critical patent/JP2784069B2/ja
Priority to US07/635,370 priority patent/US5268843A/en
Priority to DE4042567A priority patent/DE4042567C2/de
Priority to DE4042093A priority patent/DE4042093C2/de
Publication of JPH03202660A publication Critical patent/JPH03202660A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2784069B2 publication Critical patent/JP2784069B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/11—Testing internal-combustion engines by detecting misfire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各気筒の運動変化量から失火状態を気筒別
に判定するエンジンの失火判定装置に関する。
［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ 一般に、多気筒エンジンにおける燃焼は毎サイクル同
一過程を経て行われることが、安定した出力を得る上で
理想であるが、多気筒エンジンにおいては、 吸気管形状の複雑化、気筒間の吸気干渉などによる吸
気分配率の不均一化、 冷却順路によって生じる各気筒間の若干の燃焼温度の
相違、 各気筒の燃焼室容積、ピストン形状などの製造上のば
らつき、 インジェクタの製造誤差などによる燃料噴射量の違い
から生じる各気筒の空燃比の僅かなばらつき、 などの理由から燃焼にばらつきが生じやすい。
従来、このいわゆる燃焼変動は、気筒別の空燃比制
御、点火時期制御で最小限に抑制されているが、最近の
高出力、低燃費化の傾向にある高性能エンジンでは、イ
ンジェクタ、点火プラグなどに劣化、あるいは、故障が
生じた場合、断続的な失火を起因し出力の低下を招く。
多気筒エンジンにおいて、ひとつの気筒に断続的な失
火が発生しても気付かずに運転されることが多く、ま
た、失火の原因が一時的なものなのか、あるいは、イン
ジェクタ、点火プラグなどの劣化などによって生じたも
のなのかの判断を運転中に判断することは困難である。
そのため、例えは、特開昭61-258955号公報では、前
回の燃焼行程気筒のエンジン回転速度の最小値と最大値
との差と、今回の燃焼行程気筒のエンジン回転速度の最
小値と最大値との差を比較し、この比較値が予め設定し
た基準値内に収まっているかどうかで、当該気筒の燃焼
状態を判別し、燃焼異常が所定回数以上発生した場合、
失火と判断して警告するようにしている。
しかし、この先行技術では、各気筒の燃焼変動を、燃
焼行程気筒の最小エンジン回転速度と最大エンジン回転
速度との差から求めているが、燃焼中のエンジン回転速
度は急激に上昇し、また、エンジンに対し負荷が相対的
に大きくかかるため、加速度の変動が大きくなり、した
がって、エンジン回転数の最大値を特定することは困難
であり、失火判定時の精度誤差が大きくなってしまう。
［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、失火状
態を正確に検出することのできるエンジンの失火判定装
置を提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ （１）上記目的を達成するため本発明による第一のエン
ジンの失火判定装置は、第１図に示すように、前回の燃
焼による仕事をしていない区間の運動量と、今回の燃焼
による仕事をしていない区間の運動量とを比較して、こ
の両区間に挟まれた燃焼行程気筒の運動変化量を算出
し、この運動変化量と失火判定レベルとを比較して、失
火状態を気筒別に判別する失火判別手段と、上記失火判
別手段で判別した当該気筒の失火回数をカウントする気
筒別失火回数カウント手段と、上記気筒別失火回数カウ
ント手段でカウントした当該気筒の設定サイクルごとの
失火回数を平均化する気筒別平均失火回数算出手段と、
上記気筒別平均失火回数算出手段で算出した気筒別平均
失火回数と、予め設定した失火判定基準回数とを比較し
て失火異常を気筒別に検出する気筒別失火異常判定手段
とを備えるものである。
（２）上記目的を達成するため本発明による第二のエン
ジンの失火判定装置は、第２図に示すように、前回の燃
焼による仕事をしていない区間の運動量と、今回の燃焼
による仕事をしていない区間の運動量とを比較して、こ
の両区間に挟まれた燃焼行程気筒の運動変化量を算出
し、この運動変化量と失火判定レベルとを比較して、失
火状態を気筒別に判別する失火判別手段と、上記失火判
別手段で判別した当該気筒の失火回数をカウントする気
筒別失火回数カウント手段と、上記気筒別失火回数カウ
ント手段でカウントした当該気筒の失火回数と、予め設
定した最大カウント数とを比較し、上記失火回数が最大
カウント数に達した場合、この最大カウント数を固定し
記憶する気筒別最大カウント数固定記憶手段とを備える
ものである。
［作用］ （１）上記構成による第一のエンジンの失火判定装置
は、まず、前回の燃焼による仕事をしていない区間の運
動量と、今回の燃焼による仕事をしていない区間の運動
量とを比較して、この両区間に挟まれた燃焼行程気筒の
運動変化量を算出し、この運動変化量と失火判定レベル
とを比較して、失火状態を気筒別に判別する。
そして、当該気筒の失火回数をカウントし、このカウ
ントした当該気筒の設定サイクルごとの失火回数を平均
化して気筒別平均失火回数を求め、この気筒別平均失火
回数と、予め設定した失火判定基準回数とを比較して失
火異常を気筒別に検出する。
（２）上記構成による第二のエンジンの失火判定装置
は、まず、前回の燃焼による仕事をしていない区間の運
動量と、今回の燃焼による仕事をしていない区間の運動
量とを比較して、この両区間に挟まれた燃焼行程気筒の
運動変化量を算出し、この運動変化量と失火判定レベル
とを比較して、失火状態を気筒別に判別する。
そして、当該気筒の失火回数をカウントし、このカウ
ントした当該気筒の失火回数と、予め設定した最大カウ
ント数とを比較し、上記失火回数が最大カウント数に達
した場合、この最大カウント数を固定し記憶する。
［発明の実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
第３図〜第10図は本発明の第一実施例を示し、第３図
は制御装置の機能ブロック図、第４図はエンジン制御系
の概略図、第５図はクランクロータとクランク角センサ
の正面図、第６図はカムロータとカム角センサの正面
図、第７図は気筒内圧力変動、クランクパルス、カムパ
ルス、および、エンジン回転数のタイムチャート、第８
図は失火判定レベルマップの概念図、第９図は差回転速
度と失火判定レベルのタイムチャート、第10図は失火判
定手順を示すフローチャートである。
（構成） 第４図の符号１はエンジン本体で、図においては４気
筒水平対向エンジンを示す。
このエンジン本体１の吸気ポート2aにインテークマニ
ホルド３を介して連通する吸気管６の、エアクリーナ７
の直下流に吸入空気量センサ８が介装され、また、上記
吸気管６の中途に介装したスロットルバルブ５に、スロ
ットル開度センサ9aとスロットル全閉を検出するアイド
ルスイッチ9bとが連設され、さらに、上記インテークマ
ニホルド３に、噴射口を上記吸気ポート2a側へ指向する
（マルチポイント）インジェクタ10が配設されている。
また、上記エンジン本体１のクランクシャフト1bにク
ランクロータ15が軸着され、その外周にクランク角を検
出するための電磁ピックアップなどからなるクランク角
センサ16が対設され、さらに、上記クランクシャフト1b
に対して1/2回転するカムシャフト1cにカムロータ17が
軸着され、このカムロータ17の外周にカム角センサ18が
対設されている。
第５図に示すように、上記クランクロータ15の外周に
突起15a,15b,15cが形成されている。この各突起15a,15
b,15cが各気筒の圧縮上死点前（BTDC）θ1,θ2,θ３の
位置に形成されており、突起15b,15c間の通過時間から
エンジン回転数Ｎを算出する。
ところで、一般に、アイドル運転時の点火時期はBTDC
20℃Ａ付近であり、このクランク角で着火しても、その
後約10℃Ａまでは、まだ燃焼圧が急激に上昇することは
ない。
また、第７図に示すように、実施例においては、各気
筒の排気弁の開弁時期を、次の燃焼気筒の点火基準クラ
ンク角BTDCθ２よりやや遅角側に設定されているが、一
般に、排気弁開弁直後の燃焼圧は急激に低下しているた
め、クランク角BTDCθ３では、燃焼圧の影響はほとんど
ない。
したがって、上記突起15cのクランク角θ３をBTDC10
℃Ａより進角側にセットすれば、上記突起15b,15cのク
ランク角BTDCθ2,θ３の間の区間が、各気筒間の燃焼に
よる影響をほとんど受けない、すなわち、燃焼行程気筒
と次の燃焼行程気筒との間の燃焼による仕事をしていな
い区間になる。
また、第６図に示すように、上記カムロータ17の外周
に、気筒判別用突起17a,17b,17cが形成されている。突
起17aが＃3,＃４気筒の圧縮上死点後（ATDC）θ４の位
置に形成され、また、突起17bが３ヶの突起で構成さ
れ、その最初の突起が＃１気筒の圧縮上死点後（ATDC）
θ５の位置に形成され、さらに、突起17cが２ヶの突起
で構成され、その最初の突起が＃２気筒の圧縮上死点後
（ATDC）θ６の位置に形成されている。
なお、図の実施例ではθ１＝97℃Ａ、θ２＝65℃Ａ、
θ３＝10℃Ａ、θ４＝20℃Ａ、θ５＝５℃Ａ、θ６＝20
℃Ａ、θ（２−３）＝55℃Ａであり、この配列により、
第７図に示すように、例えば、上記カム角センサ18がθ
５（突起17b）のカムパルスを検出した場合、その後に
クランク角センサ16で検出するクランクパルスが＃３気
筒のクランク角を示す信号であることが判別できる。
また、上記θ５のカムパルスの後にθ４（突起17a）
のカムパルスを検出した場合、その後のクランク角セン
サ16で検出するクランクパルスが＃２気筒のクランク角
を示すものであることが判別できる。同様にθ６（突起
17c）のカムパルスを検出した後のクランクパルスが＃
４気筒のクランク角を示すものであり、また、上記θ６
のカムパルスの後にθ４（突起17a）のカムパルスを検
出した場合、その後に検出するクランクパルスが＃１気
筒のクランク角を示すものであることが判別できる。
さらに、上記カム角センサ18でカムパルスを検出した
後に、上記クランク角センサ16で検出するクランクパル
スが該当気筒の基準クランク角（θ１）を示すものであ
ることが判別できる。
なお、符号24は車速センサである。
（制御装置の回路構成） 一方、符号31はマイクロコンピュータなどからなる制
御装置で、この制御装置31のCPU（中央処理演算装置）3
2、ROM33、RAM34、バックアップRAM35、および、I/Oイ
ンターフェイス36がバスライン37を介して互いに接続さ
れており、このI/Oインターフェイス36の入力ポート
に、各センサ8,9a,16,18,24、および、アイドルスイッ
チ9bが接続され、また、上記I/Oインターフェイス36の
出力ポートに、駆動回路38を介してインジェクタ10と、
図示しないインストルメントパネルに配設したインジケ
ータランプなどの警告手段11が接続されている。
上記ROM33には制御プログラム、固定データなどが記
憶されている。固定データとしては、後述する失火判定
レベルマップMPΔN LEVELがある。
また、上記RAM34にはデータ処理した後の上記各セン
サ類の出力信号およびCPU32で演算処理したデータが格
納され、バックアップRAM35には気筒別失火判定データ
などのトラブルデータが記憶されている。
さらに、上記I/Oインターフェイス36の出力ポート
に、故障診断用コネクタ39が接続されており、この故障
診断用コネクタ39に、故障診断用シリアルモニタ40を接
続することで、上記バックアップRAM35に記憶されてい
るトラブルデータを読出すことができる。
さらに、上記CPU32では上記ROM33に記憶されている制
御プログラムに従い、上記RAM34に格納した各種データ
に基づき、インジェクタ10に対する燃料噴射パルス幅、
あるいは、点火時期などを演算する。
（制御装置31の機能構成） 第３図に示すように、上記制御装置31の失火判定に係
る機能が気筒判別手段41、クランクパルス判別手段42、
エンジン回転数算出手段43、差回転速度算出手段44、エ
ンジン負荷データ演算手段45、失火判定レベル設定手段
46、失火判別手段47、気筒別失火回数カウント手段48、
気筒別演算サイクル数カウント手段49、サイクル数判定
手段50、気筒別平均失火回数算出手段51、気筒別失火異
常判定手段52、インジケータ駆動手段53で構成されてい
る。
気筒判別手段41では、カム角センサ18のカムロータ17
の突起17a〜17cを検出するカムパルスに基づき、燃焼行
程気筒＃ｉ（ｉ＝1,3,2,4）を判別するもので、ステッ
プS101に対応する。
クランクパルス判別手段42では、上記カム角センサ18
から出力されるカムパルスの後に、上記クランク角セン
サ16から出力されるクランクパルスがいずれの突起15a
〜15cを検出したものであるかを判別するもので、ステ
ップS103に対応する。
エンジン回転数算出手段43では、上記クランクパルス
判別手段42で判別したθ２（突起15b）と、θ３（突起1
5c）との間の経過時間に基づいて燃焼による仕事をして
いない区間のエンジン回転数N NEWを算出する。
差回転速度算出手段44では、上記エンジン回転数算出
手段43で算出した今回のエンジン回転数N NEWと、前回
のエンジン回転数N OLDとの差から、上記気筒判別手段4
1で判別した気筒＃ｉの差回転速度ΔNi（ｉ＝1,3,2,4）
を算出する。
第７図に示すように、４サイクル４気筒エンジンの場
合、燃焼による仕事をしていない区間におけるエンジン
回転数N NEWの演算が、180℃Ａごとに実行されるため、
例えば、気筒＃１に着目した場合、前回算出したエンジ
ン回転数N OLDを今回算出したエンジン回転数N NEWから
減算すれば、気筒＃１の差回転速度ΔN1が求められ、一
方、気筒＃３をみれば、上記気筒＃１のエンジン回転数
N NEWをN OLDとすることで、その後の気筒＃３のエンジ
ン回転数N NEWから差回転速度ΔN3を求めることができ
る。
互いに共通する気筒のエンジン回転数をそれぞれ、N
4.1,N1.3,N3.2,N2.4とした場合、各気筒の差回転速度は
以下の通りである。
ΔNi＝N NEW−N OLD ΔN1＝N1.3−N4.1 ΔN3＝N3.2−N1.3 ΔN2＝N2.4−N3.2 ΔN4＝N4.1−N2.4 ところで、上記差回転速度ΔNiは、図示平均有効圧
力、すなわち、気筒の燃焼状態と強い相関関係にあるこ
とが実験から明らかにされている。したがって、この差
回転速度ΔNiを求めることで、各気筒＃ｉの燃焼状態
（図示平均有効圧力）の良否を推定することができる。
以下に、上記差回転速度ΔNiと上記図示平均有効圧力
との関係を示す。
まず、エンジンが回転している状態を式で表すと、 I:慣性モーメント N:エンジン回転速度 Ti:指示トルク Tf:フリクショントルク となり、この（１）式を簡略化して、 とおき、さらに圧力に置換えて表すと、 Pi:図示平均有効圧力 Pf:摩擦損失有効圧力 となる。
実験によれば、回転速度を検出するためのクランク角
幅θ2.3を、燃焼行程の前後に設定すれば、４サイクル
４気筒エンジンの場合、上記差回転速度ΔNiと、その間
の時間的変化ΔＴ（180℃Ａ）とをもとに、上記（３）
式のdN/dtを求めた結果、非常に強い相関が得られる。
この場合、ΔＴ（180℃Ａ）の変動は無視できる量で
あり、また、摩擦損失有効圧力Pfも一定と考えれば、上
記（３）式から、 ΔＮ＝Ｋ×Pi＋PF …（４） Pi,PF:定数 が成立する。
したがって、各気筒の差回転速度ΔＮを、それぞれ求
めることで、図示平均有効圧力Pi、すなわち、燃焼状態
を気筒ごとに推定することができる。
そして、この各気筒＃ｉの差回転速度ΔNiを個々に
“0"に近づければ、気筒ごとの燃焼状態を均一にするこ
とができる。
一方、上記（３）式において、摩擦平均有効圧力Pfを
一定とみなして定数Ｃとし、比例定数をＫとすると、 となり、したがって、K,Cを予め求めることで、図示
平均有効圧力Piを求めることができる。
この（５）式によれば、差回転速度ΔＮを時間微分す
ることで、図示平均有効圧力Piを差回転速度ΔＮからさ
らに精度よく推定することができる。
エンジン負荷データ演算手段45では、吸入空気量セン
サ８で計測した吸入空気量Ｑと上記エンジン回転数N NE
Wとに基づいてエンジン負荷データ（＝基本燃料噴射パ
ルス幅）Tpを設定する。
失火判定レベル設定手段46では、上記エンジン回転数
N NEWと上記エンジン負荷データTpをパラメータとし
て、失火判定レベルマップMPΔN LEVELから失火判定レ
ベルΔN LEVELを設定する。
第８図に示すように、上記失火判定レベルマップMPΔ
N LEVELは、エンジン回転数N NEWとエンジン負荷データ
Tpをパラメータとする三次元マップで、格子で囲まれた
各領域には予め実験などから求めた失火判定レベルΔN
LEVELが格納されている。
第９図に示すように、差回転速度ΔNiは過渡時に比較
的大きな値を示すが、この変動幅はエンジンの運転条件
によって相違する。そのため、予め実験などから、その
変動幅を運転条件ごとに求め、その変動幅に応じた失火
判定レベルΔN LEVELを設定し、マップ化することで高
い失火判定精度を得ることができる。
失火判別手段47では、当該燃焼行程気筒＃ｉの差回転
速度ΔNiと上記失火判定レベルΔN LEVELを比較して、
当該燃焼行程気筒＃ｉが失火を起したかどうかを判別す
る。
気筒別失火回数カウント手段48では、上記燃焼行程気
筒＃ｉが起した失火の回数Ci2をカウントする。
気筒別演算サイクル数カウント手段49では、燃焼行程
気筒＃ｉの演算サイクル数Ci1を気筒別にカウントす
る。
サイクル数判定手段50では、カウントアップした燃焼
行程気筒＃ｉの演算サイクル数Ci1と予め設定したサン
プリングサイクル数Ci1SETとを比較し、当該気筒＃ｉの
演算サイクル数Ci1がサンプリングサイクル数Ci1SETに
達したかどうか判定する。
気筒別平均失火回数算出手段51では、サンプリングサ
イクル数Ci1SETに達した当該気筒＃ｉの演算サイクルCi
1中にカウントした失火回数Ci2と、前回までの当該気筒
＃ｉの平均失火回数▲▼から今回の平均
失火回数▲▼を算出する。
気筒別失火異常判定手段52では、上記平均失火回数▲
▼と予め設定した失火判定基準回数▲
▼とを比較し、平均失火回数▲▼が失火判定基
準回数▲▼に達した場合、記憶手段（バッ
クアップRAM）35に当該気筒＃ｉの失火異常データを格
納するとともに駆動手段53を介してインジケータランプ
などの警告手段11へ駆動信号を出力する。
なお、上記記憶手段（バックアップRAM）35に格納し
た当該気筒＃ｉの失火異常データは、ディーラーのサー
ビスステーションなどにおいて、シリアルモニタ40を接
続することで読出すことができ、また、このシリアルモ
ニタ40を介して上記記憶手段35に記憶されている失火異
常データをクリアすることができる。
（作用） 次に、上記構成による実施例の失火判定手順を第10図
のフローチャートに従って説明する。なお、この制御プ
ログラムは回転数に同期して気筒別に実行する。
まず、ステップS101で、クランク角センサ16およびカ
ム角センサ18からそれぞれ出力されるクランクパルスお
よびカムパルスに基づき燃焼行程気筒＃ｉ（ｉ＝1,3,2,
4）を判別し、ステップS102で当該燃焼行程気筒＃ｉの
演算サイクル数Ci1をカウントアップする（Ci1←Ci1＋
１）。
次いで、ステップS103で、クランク角センサ16から出
力されるBTDCθ2,θ３を検出するクランクパルスを上記
カムパルスの割込みにより判別し、ステップS104で、上
記BTDCθ2,θ３を検出するクランクパルス間の経過時間
と、θ2,θ３の挟み角（θ２−θ３）から同期2,3を
算出する（2,3←dt2,3/d（θ２−θ３））。
その後、ステップS105で、上記同期２・３から今回
のエンジン回転数N NEWを算出し（N NEW←60/（２π・
2,3））、ステップS106で、上記今回のエンジン回転
数N NEWと、前回のルーチンで算出した当該気筒＃ｉの
エンジン回転数N OLDとの差から燃焼行程気筒＃ｉの燃
焼による仕事をしていない区間（θ２−θ３）の差回転
速度ΔNiを算出する（ΔNi←N NEW−N OLD）。
この燃焼による仕事をしていない区間（θ２−θ３）
で算出したエンジン回転数N NEWには燃焼圧による回転
数の変動因子が含まれていないため比較的安定してお
り、しかし、比較するふたつのエンジン回転数N NEW,N
OLDが同一条件下で検出したものであるため、上記差回
転速度ΔNiと当該燃焼行程気筒＃ｉの燃焼状態との相関
が明確化し、したがって、燃焼状態を高精度に推定する
ことができる。
その後、ステップS107で、今回のルーチンにて求めた
エンジン回転数N NEWと吸入空気量Ｑに基づきエンジン
負荷データ（＝基本燃焼噴射パルス幅）TPを算出する
（Tp←Ｋ×Q/N NEW K:定数）。
そして、ステップS108で、上記エンジン負荷データTp
とエンジン回転数N NEWをパラメータとして失火判定レ
ベルマップMPΔN LEVELから失火判定レベルΔN LEVELを
設定し、ステップS109で、上記差回転速度ΔNiと上記失
火判定レベルΔN LEVELを比較する。
なお、上記失火判定レベルΔN LEVELは、マップ検索
により運転条件に応じて適正に可変設定されるため高い
比較精度を得ることができる。
上記ステップS109で、ΔNi＜ΔN LEVEL、すなわち、
当該燃焼行程気筒＃ｉの差回転速度ΔNiが失火判定レベ
ルΔN LEVELより低いと判断した場合（第９図参照）、
失火と判定しステップS110へ進み、また、ΔNi≧ΔN LE
VELの場合、正常燃焼と判断してステップS111へ進む。
失火と判定されてステップS110へ進むと当該燃焼行程
気筒＃ｉの気筒別失火回数Ci2をカウントアップし（Ci2
←Ci2＋１）、ステップS111へ進む。
そして、ステップS111で、当該燃焼行程気筒＃ｉの演
算サイクル数Ci1と、予め設定したサンプリングサイク
ル数Ci1SET（例えば、100cycle）とを比較し、演算サイ
クル数Ci1がサンプリングサイクル数Ci1SETに達してい
ない場合（Ci1＜Ci1SET）、ステップS119へジャンプ
し、また、演算サイクル数Ci1がサンプリングサイクル
数Ci1SETに達した場合（Ci11≧Ci1SET）、ステップS112
へ進み、上記演算サイクル数Ci1をリセットする（Ci1←
φ）。
次いで、ステップS113で、前回のサンプリング周期に
おいて算出した当該燃焼行程気筒＃ｉの気筒別平均失火
回数▲▼を読出し、ステップS114で、こ
の気筒別平均失火回数▲▼と、今回のサ
ンプリングサイクル数Ci1SETにおいてカウントした気筒
別失火回数Ci2に基づき、今回の気筒別平均失火回数▲
▼を、加重係数ｒの加重平均から求める（▲
▼←（（2r−１×）▲▼＋Ci2）／
2r）。
気筒別平均失火回数▲▼を加重平均により求め
ることで、当該燃焼行程気筒＃ｉの失火判別誤差、およ
び急激な燃焼変動による一時的な失火判別を修正するこ
とができる。
その後、ステップS115で、上記気筒別失火回数Ci2を
リセットし（Ci2←φ）、また、ステップS116で前回の
サンプリング周期において算出した気筒別平均失火回数
▲▼を今回算出した気筒別平均失火回数
▲▼で更新する（▲▼←Ci2）。
そして、ステップS117で、今回の気筒別平均失火回数
▲▼と、予め設定した失火異常判定基準回数▲
▼とを比較し、▲▼＞▲
▼、すなわち、気筒別平均失火回数▲▼が失火異
常判定基準回数▲▼を越えている場合、当
該気筒＃ｉが失火異常であると判断し、ステップS118へ
進み、バックアップRAM35の所定アドレスに当該気筒＃
ｉの失火異常データを格納し、インジケータランプなど
を点灯させて運転者に失火異常を警告し、ステップS119
へ進む。▲▼≦▲▼と判断した場
合、当該気筒＃ｉに失火異常がまだ発生していないと判
断し、ステップS119へ進む。
ステップS119では、今回算出したエンジン回転数N NE
Wで前回のルーチンで算出したエンジン回転数N OLDを更
新して（N OLD←N NEW）、ルーチンを外れる。
なお、第３図の機能ブロック図と第10図のフローチャ
ートとの対応は以下の通りである。
気筒判別手段41…S101 クランクパルス判別手段42…S103 エンジン回転数算出手段43…S104,S105 差回転速度算出手段44…S106 エンジン負荷データ演算手段45…S107 失火判定レベル設定手段46…S108 失火判別手段47…S109 気筒別失火回数カウント手段48…S110 気筒別演算サイクル数カウント手段49…S102 サイクル数判定手段50…S111 気筒別平均失火回数算出手段51…S114 気筒別失火異常判定手段52…S117 インジケータ駆動手段53…S118 （第二実施例） 第11図、第12図は本発明の第二実施例を示し、第11図
は制御装置の機能ブロック図、第12図は失火判定手順を
示すフローチャートである。
なお、第一実施例と同様の機能を有する手段、ステッ
プは第一実施例と同一の符号を付して説明を省略する。
この実施例では、失火回数を気筒別に順次記憶し、か
つ、この失火回数が最大カウント数に達した場合、この
最大失火回数を固定して記憶するものである。
制御装置31の失火判別手段47では、前述した第一実施
例の機能に加え、失火と判別した場合、インジケータ駆
動手段53を介して警告手段11へ駆動信号を出力する。
気筒別失火回数カウント手段48では、上記第一実施例
の機能に加え、記憶手段（バックアップRAM）35の所定
アドレスに格納されている当該燃焼行程気筒＃ｉの失火
回数Ci2を失火検出ごとにカウントアップした値で更新
する。
また、符号61は気筒別最大カウント数固定記憶手段
で、最大カウント数判別手段62、気筒別最大カウント数
固定手段63で構成されている。
最大カウント数判別手段62では、気筒別失火回数カウ
ント手段48でカウントした燃焼行程気筒＃ｉの失火回数
Ci2と予め設定した最大カウント数Ci2MAX（例えば、２
バイト（FFFFH））とを比較して、当該気筒＃ｉの失火
回数Ci2が最大カウント数Ci2MAXに達したかどうかを判
別する。
気筒別最大カウント数固定手段63では、当該燃焼行程
気筒＃ｉの失火回数Ci2が最大カウント数Ci2MAXに達し
た場合、記憶手段（バックアップRAM）35に、格納した
当該気筒＃ｉの失火回数Ci2を最大カウント数Ci2MAXで
固定する。
気筒別失火異常判定手段64では、当該気筒＃ｉの失火
回数Ci2が最大カウント数Ci2MAXに達した場合、クラン
クパルス判別手段42へ演算停止信号を出力するととも
に、インジケータ駆動手段53を介して警告手段11へ駆動
信号を出力する。
なお、上記記憶手段35に記憶した気筒別の失火回数Ci
2はシリアルモニタを接続することで読出すことがで
き、また、このシリアルモニタを介して上記失火回数デ
ータをクリアすることができる。
（作用） 次に、上記構成による第二実施例の失火判別手順を第
12図のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップS101で、燃焼行程気筒＃ｉを判別した
後、ステップS201で当該燃焼行程気筒＃ｉの失火最大カ
ウント数フラグFiがセット状態（Fi＝１）か、リセット
状態（Fi＝φ）かを判別する。そして、セット状態（Fi
＝１）の場合、ステップS202へ進み、インジケータラン
プなど点灯状態にして運転者に失火異常を警告し、ルー
チンを外れる。
一方、上記失火最大カウント数フラグFiがリセット状
態（Fi＝φ）と判断されると、ステップS103〜S109ま
で、前述した第一実施例と同じ手順を実行する。
そして、上記ステップS109で、当該燃焼行程気筒＃ｉ
が失火（ΔNi＜ΔN LEVEL）と判定されるとステップS20
3へ進み、また、正常燃焼（ΔNi≧ΔN LEVEL）と判定さ
れるとステップS204へ進んで失火最大カウント数フラグ
Fiをリセットする（Fi←φ）。
ステップS203へ進むとインジケータランプなどを微小
時間点灯させて運転者に失火が発生したことを警告す
る。
運転者はインジケータランプなどの点灯する頻度を認
識することで、エンジンの失火状況、すなわち、いかな
るエンジンの運転条件下で失火が発生しやすいかを把握
することができる。
そして、ステップS205で、当該気筒＃ｉの失火回数Ci
2をカウントアップ（Ci2←Ci2＋１）した後、このカウ
ントアップした値Ci2を記憶手段（バックアップRAM）35
の所定アドレスに格納する。
ディーラーのサービスステーションなどでは、シリア
ルモニタ40を接続して上記記憶手段35に格納されている
気筒別の失火回数データを読出し、マニアルを参照する
などして失火状況を判断する。
その後、ステップS206で、当該気筒＃ｉの失火回数Ci
2と予め設定した最大カウント数Ci2MAXを比較し、Ci2＝
Ci2MAXの場合ステップS207へ進み、また、Ci2＜Ci2MAX
の場合ステップS204へ進む。
上記失火回数Ci2が最大カウント数Ci2MAXに達してい
る（Ci2＝Ci2MAX）と判断されてステップS207へ進む
と、上記記憶手段35の所定アドレスに記憶した失火回数
Ci2を上記最大カウント数Ci2MAXでホールドし、ステッ
プS208で、失火最大カウント数フラグFiをセットする
（Fi←１）。
そして、ステップS208、あるいは、S204からステップ
S209へ進むと、今回算出したエンジン回転数N NEWで前
回算出したエンジン回転数N OLDを更新して（N OLD←N
NEW）、ルーチンを外れる。
なお、第11図の機能ブロック図と第12図のフローチャ
ートとの対応は以下の通りである。
失火判別手段47…S109 気筒別失火回数カウント手段48…S205 最大カウント数判別手段62…S206 気筒別最大カウント数固定手段63…S207,S208 気筒別失火異常判定手段64…S201 （第三実施例） 第13図、第14図は本発明の第三実施例を示し、第13図
は制御装置の機能ブロック図、第14図は失火判定手順を
示すフローチャートである。
なお、第一実施例と同様の機能を有する手段、ステッ
プは第一実施例と同一の符号を付して説明を省略する。
この実施例では、失火判定をアイドル運転時に実行す
るものである。
制御装置31のアイドル判別手段71では、車速センサ24
で検出した車速と、アイドルスイッチ9bの出力信号から
現運転がアイドル状態かどうかを判別する。
そして、アイドル運転と判別した場合、各構成手段に
演算開始信号を出力する。
失火判別手段72では、差回転速度算出手段44で算出し
た当該燃焼気筒＃ｉの差回転速度ΔNiと予め設定した失
火判定レベルΔN LEVELとを比較し、当該気筒＃ｉが失
火を起したかどうかを判別する。
アイドル運転時のエンジン回転数は低く、かつ、負荷
変動が少ないため、失火判定レベルΔN LEVELは、前述
した第一実施例の如く変動値とする必要はなく予め実験
などから求めた固定値としても誤判定することはない。
この第三実施例による失火判定手順は第10図に示した
フローチャートとほぼ同じであるが、第14図に示すよう
に、まず、ステップS301でアイドル判定を行い、アイド
ル解除状態と判別した場合、ルーチンを外れ、また、ア
イドル運転と判断した場合、ステップS101へ進む点と、
第一実施例のステップS107,S108に代え、ステップS302
で予めROMに記憶されている固定失火判定レベルΔN LEV
ELを読出している点が相違する。
なお、第13図のブロック図と第14図のフローチャート
との対応は以下の通りである。
アイドル判別手段71…S301 失火判別手段72…S302,S109 （第四実施例） 第15図、第16図は本発明の第四実施例を示し、第15図
は制御装置の機能ブロック図、第16図は失火判定手順を
示すフローチャートである。
なお、第二実施例と同様の機能を有する手段、ステッ
プは第二実施例と同一の符号を付して説明を省略する。
この実施例では、アイドル運転時の失火回数を気筒別
に順次記憶し、かつ、この失火回数が最大カウント数に
達した場合、この最大失火回数を固定して記憶するもの
である。
制御装置31のアイドル判別手段71では、上述した第三
実施例と同様、車速センサ24で車速＝０と検出し、か
つ、アイドルスイッチ9bの出力信号からスロットル全閉
と判定した場合、アイドル運転と判別して、各構成手段
に演算開始信号を出力する。
失火判別手段72では、上述した第三実施例と同様、差
回転速度算出手段44で算出した差回転速度ΔNiと固定失
火判定レベルΔN LEVELとを比較して、当該気筒＃ｉに
失火が発生したかどうかを判別する。
この第四実施例による失火判定手順は第12図に示した
フローチャートとほぼ同じであるが、まず、ステップS4
01でアイドル判定を行っている点、ステップS402で予め
設定した固定失火判定レベルΔN LEVELを読出している
点が相違する。
なお、上記ステップS401,S402は、前述した第三実施
例のステップS301,S302に相当するため説明を省略す
る。
第15図の機能ブロック図と第16図のフローチャートと
の対応は以下の通りである。
アイドル判別手段71…S401 失火判別手段72…S402,S109 なお、各実施例において運動量としてエンジン回転数
を用いるようにしているが、これに代えて、周期、角速
度、あるいは角加速度を用いるようにしても良い。
［発明の効果］ 以上、説明したように本発明によれば、燃焼による仕
事をしていない区間の運動量を比較して運動変化量を算
出しているので、比較する際に他の気筒の燃焼圧による
回転数の変動因子が含まれていないため、同一条件下で
ふたつの運動量を比較することができ、各気筒の燃焼状
態を正確に推定することができる。したがって、判定基
準が明確化し、失火状態を正確に判断することができ
る。
また、気筒別の失火回数を設定サイクルごとに平均化
しているので、失火判別誤差、および、急激な燃焼変動
による一時的な失火判別を有効に修正することができ、
失火判定精度をより一層向上させることができる。
さらに、請求項１に記載されているように、平均化し
た失火回数と予め設定した失火判別基準回数とを比較し
て失火異常を気筒別に検出しているので、当該気筒の失
火状況が許容範囲のものか、あるいは、許容限度を越え
ているかの判断が明確になり、取扱い性が大幅に向上す
る。
また、請求項２に記載されているように、気筒別の失
火回数をカウントし、このカウント数が最大カウント数
に達した場合、この最大カウント数を固定して記憶させ
ることで、失火回数が最大カウント数を越えた場合でも
オーバーフローすることがなく、保守、点検などにおい
て失火状況を有効に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は請求項１に対応するクレーム対応図、第２図は
請求項２に対応するクレーム対応図、第３図〜第10図は
本発明の第一実施例を示し、第３図は制御装置の機能ブ
ロック図、第４図はエンジン制御系の概略図、第５図は
クランクロータとクランク角センサの正面図、第６図は
カムロータとカム角センサの正面図、第７図は気筒内圧
力変動、クランクパルス、カムパルス、および、エンジ
ン回転数のタイムチャート、第８図は失火判定レベルマ
ップの概念図、第９図は差回転速度と失火判定レベルの
タイムチャート、第10図は失火判定手順を示すフローチ
ャート、第11図および第12図は本発明の第二実施例を示
し、第11図は制御装置の機能ブロック図、第12図は失火
判定手順を示すフローチャート、第13図および第14図は
本発明の第三実施例を示し、第13図は制御装置の機能ブ
ロック図、第14図は失火判定手順を示すフローチャー
ト、第15図および第16図は本発明の第四実施例を示し、
第15図は制御装置の機能ブロック図、第16図は失火判定
手順を示すフローチャートである。 47,72……失火判別手段、48……気筒別失火回数カウン
ト手段、51……気筒別平均失火回数算出手段、52……気
筒別失火異常判定手段、61……気筒別最大カウント数固
定記憶手段、Ci2……失火回数、▲▼……
失火異常判定基準回数、▲▼……気筒別平均失火
回数、Ci2MAX……最大カウント数、ΔN NEW……運動
量、ΔNi……運動変化量、ΔN LEVEL……失火判定レベ
ル。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】前回の燃焼による仕事をしていない区間の
    運動量と、今回の燃焼による仕事をしていない区間の運
    動量とを比較して、この両区間に挟まれた燃焼行程気筒
    の運動変化量を算出し、この運動変化量と失火判定レベ
    ルとを比較して、失火状態を気筒別に判別する失火判別
    手段と、 上記失火判別手段で判別した当該気筒の失火回数をカウ
    ントする気筒別失火回数カウント手段と、 上記気筒別失火回数カウント手段でカウントした当該気
    筒の設定サイクルごとの失火回数を平均化する気筒別平
    均失火回数算出手段と、 上記気筒別平均失火回数算出手段で算出した気筒別平均
    失火回数と、予め設定した失火判定基準回数とを比較し
    て失火異常を気筒別に検出する気筒別失火異常判定手段
    とを備えることを特徴とするエンジンの失火判定装置。
  2. 【請求項２】前回の燃焼による仕事をしていない区間の
    運動量と、今回の燃焼による仕事をしていない区間の運
    動量とを比較して、この両区間に挟まれた燃焼行程気筒
    の運動変化量を算出し、この運動変化量と失火判定レベ
    ルとを比較して、失火状態を気筒別に判別する失火判別
    手段と、 上記失火判別手段で判別した当該気筒の失火回数をカウ
    ントする気筒別失火回数カウント手段と、 上記気筒別失火回数カウント手段でカウントした当該気
    筒の失火回数と、予め設定した最大カウント数とを比較
    し、上記失火回数が最大カウント数に達した場合、この
    最大カウント数を固定し記憶する気筒別最大カウント数
    固定記憶手段とを備えることを特徴とするエンジンの失
    火判定装置。
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