(57)【要約】  少なくとも２つの気筒とクランクシャフトとを備えた内燃機関におけるミスファイアを検出する方法であって、ａ．連続する２つのセグメント時間の差にそれぞれ相当する一連の瞬時値を供給することによりクランクシャフト変位時間に関連した測定信号を生成するステップ、ただしここで、各セグメント時間は点火順序で連続する２つのシリンダにおけるピストン運動の２つの特徴的な時点の間の時間間隔に相当し、ｂ．測定信号の値を閾値と比較するステップ、および、ｃ．測定信号が閾値を越えたときにミスファイアを表す信号を発生させるステップを含み、前記測定信号は各シリンダについて基準平均値に対するオフセットである平均値を有しており、さらに、各シリンダについて前記オフセットを低減するステップを含んでいる形式の方法において、前記低減ステップを測定信号へのハイパスフィルタリングにより行う。  本発明は相応する装置にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの気筒とクランクシャフトとを備えた内燃機関におけるミスファイアを検出する方法であって、
ａ．連続する２つのセグメント時間の差にそれぞれ相当する一連の瞬時値を供給することによりクランクシャフト変位時間に関連した測定信号を生成するステップ、ただしここで、各セグメント時間は点火順序で連続する２つのシリンダにおけるピストン運動の２つの特徴的な時点の間の時間間隔に相当し、
ｂ．測定信号の値を閾値と比較するステップ、および、
ｃ．測定信号が閾値を越えたときにミスファイアを表す信号を発生させるステップを含み、前記測定信号は各シリンダについて基準平均値に対するオフセットである平均値を有しており、さらに、各シリンダについて前記オフセットを低減するステップを含んでいる形式の方法において、
前記低減ステップを測定信号へのハイパスフィルタリングにより行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記フィルタリング動作がエンジンの測定および／または計算された動作パラメータに依存する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記したエンジンの動作パラメータが当該エンジンの速度および負荷である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記フィルタリングを測定信号の移動平均と該測定信号の瞬時値との間の差を計算することにより行う、請求項１記載の方法。
【請求項５】
移動平均の計算に使用される複数の連続する瞬時値がエンジンの測定および／または計算された動作パラメータに依存する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記したエンジンの動作パラメータが当該エンジンの速度および負荷である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記閾値をエンジンの速度および負荷に依存させる、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２つの気筒とクランクシャフトとを備えた内燃機関におけるミスファイアを検出する装置であって、
ａ．クランクシャフト変位時間を測定し、連続する２つのセグメント時間の差にそれぞれ相当する一連の瞬時値を供給する手段、ただしここで、各セグメント時間は点火順序で連続する２つのシリンダにおけるピストン運動の２つの特徴的な時点の間の時間間隔に相当し、
ｂ．測定信号の値を閾値と比較する手段、および、
ｃ．測定信号が閾値を越えたときにミスファイアを表す信号を発生させる手段を含み、前記測定信号は各シリンダについて基準平均値に対するオフセットである平均値を有しており、さらに、各シリンダについて前記オフセットを低減する手段を含んでいる形式の装置において、
前記オフセット低減手段が測ハイパスフィルタリング機能を実施する手段を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項９】
前記オフセット低減手段はローパスフィルタを含んでおり、該ローパスフィルタによりフィルタリングされた測定信号の値がフィルタリングされていない測定信号から除去される、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
測定信号の移動平均と該測定信号の瞬時値との間の差を計算する手段を含む、請求項８または９記載の装置。
【請求項１１】
前記閾値を記憶するメモリを含んでおり、ただし、前記閾値は予め記憶される変数であり、エンジンの速度および負荷に応じて更新することができる、請求項８から１０のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はミスファイア検出の分野に関わるものである。本発明は特に多気筒内燃機関に適用される。
【０００２】
今日の内燃機関は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、クランクシャフトおよびエンジン回転時のクランクシャフトの角度位置を求める装置を装備している。
【０００３】
エンジンコントロールユニットはとりわけエンジン回転時に各シリンダにおける噴射と点火（制御点火式エンジンの場合）の制御を可能にする。
【０００４】
角度位置が分かれば、各シリンダにおけるピストン位置を求めることができ、４ストロークエンジンのサイクルの状態（吸入、圧縮、燃焼・膨張、排気）を知ることができる。
【０００５】
クランクシャフトの角度位置を知るための装置を作製する通常の手段は、対応する検出素子（センサ）の前を通過する識別子（機械的、光学的、磁気的等の）を備えたターゲットをピストンの動きに連動する形でクランクシャフトに取り付けることである。
【０００６】
今日、クランクシャフトに取り付けられている普通のターゲットは等間隔に６０個の同一の歯を備えており、対応するセンサの前を歯が通過することで、「クランクシャフト信号」と呼ばれるクランクシャフトの変位を表す信号が発生する。クランクシャフト信号はクランクシャフトの瞬時回転速度に依存する瞬時周波数を持つ信号である。従来の構成では、クランクシャフト信号は方形波信号であり、速度一定の場合には周期的であり、加速期または減速期には非周期的である。
【０００７】
より具体的には、本発明はその第１の側面によれば、少なくとも２つの気筒とクランクシャフトとを備えた内燃機関におけるミスファイアを検出する方法に関するものであり、この方法は、
ａ．クランクシャフト変位時間に関連した測定信号を生成するステップ、
ｂ．測定信号の値を閾値と比較するステップ、および、
ｃ．測定信号が閾値を越えたときにミスファイアを表す信号を発生させるステップ
を含む。
【０００８】
ミスファイアとは、点火が不良または全く行われないエンジンサイクルの「動力行程」である。
【０００９】
ミスファイアがシリンダ内で生じた場合、その主な作用は、
−前記シリンダの内圧が通常期待されるよりも低下する、
−その結果、クランクシャフトの回転速度が変動する（実際、シリンダ内圧の低下はミスファイアが生じたときにクランクシャフトの慣性質量によって抑えられるが、クランクシャフトの慣性質量がクランクシャフトの回転速度に過渡的な変化を生じさせる）、
−エンジン汚染（未燃炭化水素、ＣＯ、Ｎｏｘ）が増加する、
−車両が触媒コンバータを備えている場合には、触媒コンバータも多少深刻な劣化を被る可能性がある。
【００１０】
従来通り、ミスファイアの検出は、クランクシャフトに取り付けられたターゲットの回転速度と回転速度外乱を非常に精確に監視することにより行うことができる。
【００１１】
この目的で、当業者は先行技術文献ＵＳ５，６７０，７１３の内容を理解する。この文献には、多気筒内燃機関のミスファイアを認識するための装置が記載されている。この装置は少なくとも２つのセンサを含んでおり、これらセンサのうちの１つはクランクシャフトの予め決められた回転角度のそれぞれに対して基準信号を生成するように構成されている。
【００１２】
ミスファイアの存否は、各シリンダで、基準信号において予め決められた角度に等しい値の角度の回転を達成するために必要な時間を測定することにより判定される。
【００１３】
しかし、この文献ＵＳ５，６７０，７１３に記載された解決手段はまた比較的複雑な第１の補正手段を含んでおり、メモリリソースの観点でコストのかかる学習ステップを要し、例えばシフトレジスタのような特別の手段を必要とする。
【００１４】
本発明の課題は特に実施が容易な解決手段を提案することによりこれらの欠点を除くことである。
【００１５】
この課題を念頭に置いて、本発明による方法は上記前文に従い、主に以下の特徴を備える。
・連続する２つのセグメント時間の差にそれぞれ相当する一連の瞬時値を供給することにより測定信号を生成するステップ。ただし、各セグメント時間は点火順序で連続する２つのシリンダにおけるピストン運動の２つの特徴的な時点の間の時間間隔に相当する。
・前記測定信号は、各シリンダについて、基準平均値に対するオフセットである平均値を有している。
・この方法はまた各シリンダについてこのオフセットを低減するステップも含んでいる。
【００１６】
低減ステップは測定信号に対するフィルタリング動作として行うことが好ましい。
【００１７】
１つの実施形態では、フィルタリング動作はエンジンの測定および／または計算された動作パラメータに依存する。
【００１８】
好ましくは、エンジンの動作パラメータとはエンジンの速度と負荷である。
【００１９】
１つの実施形態では、フィルタリングは測定信号の移動平均と前記測定信号の瞬時値との間の差を計算することで行われる。
【００２０】
移動平均の計算に使用される複数の連続する瞬時値はエンジンの測定および／または計算された動作パラメータに依存することが好ましい。
【００２１】
有利にはこの実施形態では、エンジンの動作パラメータとはエンジンの速度と負荷である。
【００２２】
閾値は、実施形態によらず、エンジンの速度と負荷とに依存させることが好ましい。
【００２３】
本発明はまた、少なくとも２つのシリンダとクランクシャフトとを備えた内燃機関のミスファイアを検出するための装置であって、上記の方法を実施することができ、以下のものを含む装置にも関する。
ａ．クランクシャフト変位時間を測定する手段、
ｂ．測定信号の値を閾値と比較する手段、および
ｃ．測定信号の値が閾値を越えている場合にミスファイアを表す信号を発生させる手段。
【００２４】
この装置は主に下記の特徴を備えている。
・測定信号は連続する２つのセグメント時間の差にそれぞれ相当する一連の瞬時値を供給することにより生成される。ここで、各セグメント時間は点火順序で連続する２つのシリンダにおけるピストン運動の２つの特徴的な時点の間の時間間隔に相当する。
・前記測定信号は、各シリンダについて、基準平均値に対するオフセットである平均値を有している。
・この装置はまた各シリンダについてこのオフセットを低減する手段も含んでいる。
【００２５】
好ましくは、オフセット低減手段はローパスフィルタを含んでおり、フィルタリングされた測定信号の値がフィルタリングされていない測定信号から除去される。
【００２６】
有利には、本発明による装置は測定信号の移動平均と前記測定信号の瞬時値との間の差を計算する手段を含んでいる。
【００２７】
好ましくは、本発明による装置はまたメモリも含んでおり、閾値はこのメモリに以前に格納された変数であって、エンジンの速度と負荷とに応じて更新されうるものである。
【００２８】
本発明の他の特徴および利点は、説明目的での非限定的な実施例による以下の解説と添付図面の参照とから明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】測定信号上に２つのミスファイアを図示したものである。
【図２】内燃機関の４つのシリンダの各々について直接測定したセグメント時間の分布をグラフ表示（ヒストグラム）したものである。
【図３】本発明の方法によって信号を処理した後の図２の各シリンダについてセグメント時間の分布をグラフ表示（ヒストグラム）したものである。
【図４】本発明による装置を図式的に表したものである。
【００３０】
下記のものがミスファイアの原因となりうる。
例えば点火プラグの詰まりまたは老化による本来の意味での点火の問題、
例えば噴射弁の欠陥による噴射の問題、
例えば圧力、弁の詰まり等の問題に起因する機械的な問題。
【００３１】
本発明は各シリンダで順にクランクシャフトの角速度の測定を行うことに基づいている。
【００３２】
実際、ミスファイアを被っているシリンダは周りのシリンダに比べてクランクシャフトに伝達するエネルギーが少ない。したがって、ミスファイアあるいは誤燃焼にはクランクシャフト回転速度の一時的な変動（一時的かつ急激な低下）が伴う。
【００３３】
本発明に従ってミスファイアを検出するためには、ある一定の数のセグメントを定義して、相応するセグメント時間を測定できるようにしなければならない。
【００３４】
好ましくは、ミスファイア検出は点火と同期しており、本発明に従い、セグメント時間の検出および比較に基づいている。
【００３５】
セグメントとはクランクシャフト回転の１つの角度領域である。セグメント時間とは前記セグメントのクランクシャフト変位時間である。
【００３６】
より詳しくは、セグメントは角度期間である、つまり、セグメントは点火順で連続する２つのピストンの２つの基準位置の間の角度によって定まる。この角度領域はそれぞれのシリンダにおけるピストンの特定の動きに対応している。
【００３７】
シリンダ内で、ピストンは２つの特性点、すなわち、上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）を通る往復路を移動する。よって、有利には、これら２つの特性点はセグメントを画定する基準点として使用することができる。
【００３８】
このために、例えば、点火順で連続する２つのピストンの２つの連続する上死点の間の時間がセグメント時間を定めるものとしてもよい。
【００３９】
クランクシャフトがこの角度領域を移動する時間であるセグメント時間は、パラメータのうちでも特に、燃焼行程中に変換されるエネルギーに依存する。したがって、ミスファイアはセグメント時間を増大させる。
【００４０】
均等にセグメントが分布した多気筒エンジンの場合、セグメントの度数はＳＥＧ＝７２０／Ｎcである。ただし、Ｎcはシリンダの数である。
【００４１】
また、４気筒エンジンの場合であればＳＥＧ＝１８０°であり、６気筒エンジンの場合であればＳＥＧ＝１２０°である、等々。
【００４２】
１つの実施形態では、セグメント時間の測定は各上死点にて行われる。
【００４３】
別の実施形態では、セグメントの位置は基準位置（上死点／下死点）に対するオフセットである。例えば、４気筒エンジンの場合、セグメントの位置は、各シリンダのセグメントが上死点前の４２°と上死点後の１３８°の間の１８０°の角度位置に相当するような位置とすることができる。
【００４４】
図１では、例として、２つの連続するセグメントの間の時間差から測定信号ＳＭが構成されている。図４を参照すると、クランクシャフト１００の変位時間を測定する手段はクランクシャフトセンサおよび対応するターゲットを含んでいる。
【００４５】
図１には、本発明を実施する前の、測定信号上の２つのミスファイアが示されている。
【００４６】
測定信号ＳＭの振幅は、測定信号の値を閾値と比較する手段２００によって基準信号ＲＥＦと比較される。基準信号は閾値成分Ｖｔｈを含んでおり、この閾値成分Ｖｔｈを越えるとミスファイアＲＡと解釈される。
【００４７】
車両の速度が一定と見なしうる場合の本発明の実施形態では、測定信号の基準平均値はゼロに等しくなければならない。
【００４８】
ところが、まさにエンジンの構造上、例えば吸気および排気ノズルの構造上、すべてのサイクルが同じ点火持続時間を有するわけではない。この不均衡は一定ではなく（特定のエンジン動作条件に応じて変化しうる）、その結果として、測定信号は「自然変動」を被る。この変動の値は測定信号を妨害することがありうる、つまり、測定信号の値はミスファイアが生じなかったにも拘わらず基準信号の値に近づくことがありうる。
【００４９】
そのせいで、測定信号の平均値はゼロとは異なる、つまり、測定信号の平均の実際値と理論値との間にオフセットが存在する。図２には、それぞれＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４と名付けられた４つのシリンダを有するエンジンの場合について、このオフセットが図示されている。
【００５０】
図２は、我々の提案を図解する、内燃機関の各シリンダＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４についてのセグメント時間の測定値のヒストグラムである。太破線は平均セグメント時間の「理想的な」平均値である。
【００５１】
したがって、ヒストグラムは上記の「理想的」平均値を中心として分布せず、あるシリンダ（特にＣ１およびＣ４）に至っては、この「理想的」平均値から大幅に離れていることさえある。そのため、ミスファイア（ヒストグラムの左側にある点）の検出は困難に、さらには非現実的かつ不正確にさえなる。
【００５２】
本発明によれば、各シリンダのオフセットの問題は、このオフセットを小さくするように構成された手段４００を実施することにより、特に測定信号の低周波成分を除去することにより解決される。
【００５３】
この目的で、測定信号はハイパスフィルタにより処理され、ミスファイアに相当する高周波（エンジンの加速に関して）のみが測定信号から除去される。
【００５４】
１つの実施形態では、フィルタリングは測定信号の移動平均を恒常的かつ連続的に計算することにより行われる。その後、この平均が測定信号の瞬時値から減じられる。
【００５５】
別の実施形態では、移動平均は測定信号の所定数の先行値を用いて計算される。
【００５６】
さらに、別の実施形態では、ミスファイアに相当する測定信号の値は平均を計算する際に考慮されない。
【００５７】
この構成のおかげで、図３に示されているように、測定信号はゼロにセンタリングされる。図３は、同じ４気筒エンジンに関して、本発明の方法により信号を処理した後の図２の各シリンダについてセグメント時間の分布をグラフ表示（ヒストグラム）したものである。
【００５８】
フィルタリングされた測定信号は次に基準信号と比較される。基準信号の値を超えていれば、ミスファイアと見なされ、このための警告信号が手段３００によって発される。手段３００は測定信号が閾値を越えた場合にミスファイアを表す信号を発生させるように構成されている。
【００５９】
基準信号の値はエンジンの速度および負荷に依存していることが好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2009541629.tif 000009
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