(57)【要約】【課題】エンジンの失火検出装置に関し、全運転域において失火を精度良く検出する。【解決手段】エンジン１０の振動を検出する振動加速度センサ３０と、振動加速度センサ３０により検出された振動信号から所定の高周波数範囲の振動成分を抽出し、抽出した振動成分を積分して振動エネルギーを算出する振動エネルギー算出部４１と、振動エネルギー算出部４１が算出した振動エネルギーの大きさから失火を判定する失火判定部４３とを備えた。【選択図】図１
2014227933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動信号から所定の高周波数範囲の振動成分を抽出し、抽出した振動成分を積分して振動エネルギーを算出する振動エネルギー算出手段と、
前記振動エネルギー算出手段が算出した振動エネルギーの大きさから失火を判定する失火判定手段と、を備えた
ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。
【請求項２】
前記振動検出手段により検出された振動信号から前記高周波数範囲よりも低周波側の低周波数範囲の振動成分を抽出し、抽出した振動成分から着火時期を算出する着火時期算出手段をさらに備え、
前記失火判定手段は、前記着火時期算出手段が算出した着火時期の基準時期に対する遅れから失火を判定する
請求項１に記載のエンジンの失火検出装置。
【請求項３】
前記失火判定手段は、前記振動エネルギー算出手段が算出した振動エネルギーと、前記着火時期算出手段が算出した着火時期との両方の情報を用いて失火を判定する
請求項２に記載のエンジンの失火検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの失火検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンのＯＢＤ（自己故障診断）として、失火の検出が必要となってきている。そのため、失火によるエンジン回転速度の変化を検出して失火を検出する技術が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジン回転速度の検出は、例えばクランク角センサの歯の周期を計測することにより行うが、エンジン回転速度が高回転になれば歯の周期が短くなり、エンジン回転速度変化の検出分解能はエンジン制御ユニットの周期計測機能のクロック次第となる制約がある。そのため、高回転域ではエンジン回転速度変化の検出分解能が低下し、各気筒内の燃焼状態を精度良く検出することが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、全運転域において失火を精度良く検出することができるエンジンの失火検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明のエンジンの失火検出装置は、エンジンの振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された振動信号から所定の高周波数範囲の振動成分を抽出し、抽出した振動成分を積分して振動エネルギーを算出する振動エネルギー算出手段と、前記振動エネルギー算出手段が算出した振動エネルギーの大きさから失火を判定する失火判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記振動検出手段により検出された振動信号から前記高周波数範囲よりも低周波側の低周波数範囲の振動成分を抽出し、抽出した振動成分から着火時期を算出する着火時期算出手段をさらに備え、前記失火判定手段は、前記着火時期算出手段が算出した着火時期の基準時期に対する遅れから失火を判定するものであってもよい。
【０００８】
また、前記失火判定手段は、前記振動エネルギー算出手段が算出した振動エネルギーと、前記着火時期算出手段が算出した着火時期との両方の情報を用いて失火を判定するものであってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエンジンの失火検出装置によれば、全運転域において失火を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの失火検出装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジンの失火検出装置による振動エネルギーの算出を説明するタイムチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るエンジンの失火検出装置による着火時期の算出を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜３に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンの失火検出装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１２】
ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０は複数の気筒＃１〜＃４を備える直列４気筒エンジンである。なお、エンジン１０は４気筒以外の多気筒エンジンもしくは、単気筒エンジンであってもよい。
【００１３】
インジェクタ２０は、エンジン１０の各気筒にそれぞれ対応して設けられており、コモンレール１１から供給される高圧燃料を各気筒の燃焼室内に直接噴射する。インジェクタ２０の燃料噴射量や噴射時期は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）４０から電磁ソレノイドに入力される噴射指示信号のパルス幅（時間幅）に応じて芯弁がリフトされ、ノズル先端の噴射孔を開閉することでコントロールされる。
【００１４】
振動加速度センサ３０は、各気筒内の燃焼に起因してエンジン１０に生じる振動を検出可能な、例えばノックセンサ等であって、＃１気筒と＃２気筒との間に一個、＃３気筒と＃４気筒との間に一個の計二個が設けられている。振動加速度センサ３０で検出されるエンジン１０の振動は、電気的に接続されたＥＣＵ４０に出力されている。本実施形態において、振動加速度センサ３０は、エンジン１０のシリンダブロックＣＢに設けられているが、各気筒内の燃焼に起因してエンジン１０に生じる振動を検出できる位置であれば、シリンダヘッド等、他の部品に設けることもできる。また、各気筒にそれぞれ対応してセンサを設けてもよく、振動はシリンダブロックＣＢを伝わり検出されるので、多気筒エンジンでも一個のセンサで対応することも可能である。
【００１５】
ＥＣＵ４０は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ４０には、振動加速度センサ３０、エンジン回転センサ（クランク角センサ）３１、アクセル開度センサ３２等の出力信号が入力される。
【００１６】
また、ＥＣＵ４０は、振動エネルギー算出部４１と、着火時期算出部４２と、失火判定部４３とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００１７】
振動エネルギー算出部４１は、エンジン１０に設けた振動加速度センサ３０により計測された振動信号に基づいて、各気筒内の燃焼によりエンジン１０に生じる振動のエネルギー（振動エネルギー）を算出する。より詳しくは、振動加速度センサ３０により検出された振動信号を例えば５〜２０ｋＨｚの通過帯域特性を有するバンドパスフィルタによりフィルタリングし、振動加速度センサ３０により検出された振動信号から高周波数範囲の振動成分を抽出する。そして、抽出した高周波数範囲の振動成分の積分（例えば、絶対値積分あるいは二乗積分）を計算し、その積分して得た値（積分値）を振動エネルギーＥとする（図２参照）。失火が生じた場合には燃焼エネルギーが低下し、それに伴い振動エネルギーも低下するので、その振動エネルギーの大きさから失火を判定することができる。なお、積分値は、例えば膨張下死点において０にリセットされる。
【００１８】
着火時期算出部４２は、エンジン１０に設けた振動加速度センサ３０により計測された振動信号に基づいて、各気筒内において燃焼が生じるタイミング（着火時期）を算出する。より詳しくは、振動加速度センサ３０により検出された振動信号を例えば２ｋＨｚ程度のローパスフィルタによりフィルタリングし、振動加速度センサ３０により検出された振動信号から低周波数範囲の振動成分を抽出する。そして、抽出した低周波数範囲の振動成分は各気筒内の燃焼圧力波形に相関の高い波形を持つので、その波形の形状が変化するピーク点に対応する時間（あるいはクランク角）を各気筒内において燃焼が生じたタイミング（着火時期）Ｔとする（図３参照）。失火が生じた場合には着火時期が基準時期から遅れるので、その着火時期の基準時期に対する遅れから失火を判定することができる。
【００１９】
失火判定部４３は、振動エネルギー算出部４１が算出した振動エネルギーと、着火時期算出部４２が算出した着火時期との両方の情報を用いて失火を判定する。より詳しくは、振動エネルギー算出部４１が算出した振動エネルギー、および、着火時期算出部４２が算出した着火時期の遅れをそれぞれ、基準状態が「１．０」であり失火の度合いが大きいほど数値が小さくなる係数に変換する。また、変換した各係数に重み付けを行った後、それら係数を合算する。例えば、エンジン１０の運転状態が高負荷になるほど、振動エネルギーの大きさによる係数の重み付けが減少され、着火時期の遅れによる係数の重み付けが増大されるように構成することが考えられる。
【００２０】
そして、失火が生じた場合には上記の係数は小さくなるので、合算した係数がエンジン１０の運転状態に応じて設定された基準係数（閾値）を下回った場合に、失火と判断する。そのため、ＥＣＵ４０には、エンジン１０の運転状態（エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑ）と基準係数との関係を示す基準係数マップ（不図示）が記憶されている。
【００２１】
次に、本実施形態による失火検出装置による作用効果を説明する。
【００２２】
本実施形態の失火検出装置では、エンジン１０に設けた振動加速度センサ３０を利用し、各気筒内の燃焼によるエネルギーを振動エネルギーとして捉え、その振動エネルギーの大きさから失火の検出を行う。すなわち、本実施形態の失火検出装置は、エンジン１０の高回転域でも検出が容易なエンジン振動を検出することで、エンジン回転速度変化から各気筒内の燃焼状態を検出する技術に比べて、各気筒内の燃焼状態が確実に検出される。
【００２３】
したがって、本実施形態の失火検出装置によれば、振動加速度センサ３０により検出された振動信号を失火判定に利用することで、全運転域において失火を精度良く検出することができる。
【００２４】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００２５】
例えば、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等、他のエンジンにも広く適用することが可能である。また、失火の判定は、振動エネルギーおよび着火時期の情報に加えて、エンジン回転速度変化の情報も用いて行うこともできる。
【符号の説明】
【００２６】
１０  エンジン
３０  振動加速度センサ（振動検出手段）
４０  ＥＣＵ
４１  振動エネルギー算出部（振動エネルギー算出手段）
４２  着火時期算出部（着火時期算出手段）
４３  失火判定部（失火判定手段）
【図１】
2014227933.tif 000003
【図２】
2014227933.tif 000004
【図３】
2014227933.tif 000005