(57)【要約】【課題】従来よりも内燃機関の失火を精度良く検出できる内燃機関の失火検出装置及び失火検出方法を提供する。【解決手段】ＥＣＵ８は、クランク角センサ５及びカム角センサ７の検出値からディーゼルエンジン１の気筒判別を行い、その気筒判別の結果に基づいて、シリンダーブロック２に取り付けられた振動加速度センサ３により燃焼期間中における気筒９の振動加速度の積算値を算出し、その積算値に対する気筒９全体の積算値の平均値の比からなる判定指標値を、気筒９毎に予め設定されたマップデータと比較することで、気筒９における失火を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒が形成されたシリンダーブロックに取り付けられた振動加速度センサと、クランク角センサと、カム角センサと、前記振動加速度センサ、クランク角センサ及びカム角センサの検出値を処理する処理手段とを備えた内燃機関の失火検出装置において、
前記処理手段は、
前記クランク角センサ及びカム角センサの検出値から前記複数の気筒に対して気筒判別を行い、
前記気筒判別の結果に基づいて、前記振動加速度センサにより燃焼期間中における前記気筒の振動加速度を前記複数の気筒毎に検出して、その検出値の積算値又は最大値を算出し、
前記算出された積算値又は最大値についての前記複数の気筒全体の平均値を算出し、
前記算出された積算値又は最大値に対する前記算出された平均値の比からなる判定指標値を、前記複数の気筒毎に算出し、
前記判定指標値を、前記複数の気筒毎に予め設定されたマップデータとそれぞれ比較することで、該複数の気筒における失火の有無をそれぞれ判定することを特徴とする失火検出装置。
【請求項２】
前記振動加速度センサの個数が、１乃至前記気筒の数である請求項１に記載の失火検出装置。
【請求項３】
前記振動加速度センサがノックセンサである請求項１又は２に記載の失火検出装置。
【請求項４】
複数の気筒を有する内燃機関の失火検出方法であって、
前記複数の気筒に対して気筒判別を行い、
前記気筒判別の結果に基づいて、燃焼期間中における前記気筒の振動加速度を前記複数の気筒毎に検出して、その検出値の積算値又は最大値を算出し、
前記算出された積算値又は最大値についての前記複数の気筒全体の平均値を算出し、
前記算出された積算値又は最大値に対する前記算出された平均値の比からなる判定指標値を、前記複数の気筒毎に算出し、
前記判定指標値を、前記複数の気筒毎に予め設定されたマップデータとそれぞれ比較することで、該複数の気筒における失火の有無をそれぞれ検出することを特徴とする失火検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の失火検出装置及び失火検出方法に関し、更に詳しくは、従来よりも内燃機関の失火を精度良く検出できる失火検出装置及び失火検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に搭載された内燃機関では、気筒の燃焼室内において燃料を燃焼させることにより駆動力を得るが、内燃機関の運転状態等によっては、燃焼室内で燃料が燃焼せずに失火してしまうことがある。このように失火が発生すると、未燃燃料が排気通路に排出されて、排ガス浄化装置内で燃焼して触媒を損傷させたり、外部へ放出されて環境を汚染したりするため、失火を検出することは重要である。
【０００３】
そのため、従来より、エンジンの自己故障診断装置（ＯＢＤ）の機能の１つとして、エンジン回転速度の変動を算出し、その変化から失火を判定するシステムが開発されている。しかしながら、エンジン回転速度の変動は、低回転域では大きくなるため観測し易い一方で、高回転域では小さくなって観測し難くなるため、上記のシステムでは検出精度が劣るという問題がある。また、エンジンの気筒数が多くなるほど、エンジン回転速度の変動が小さくなるため、変動を検出することが困難になるという問題もある。
【０００４】
そこで、エンジン回転速度に拠ることなく失火を検出する方法として、例えば振動加速度センサにより気筒の燃焼状態を検出し、その振動の大きさから失火を判定することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１の失火検出方法では、１つの気筒における振動の変化が他の気筒の振動に与える影響を考慮していないため、失火検出の精度が低くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５００７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来よりも内燃機関の失火を精度良く検出できる内燃機関の失火検出装置及び失火検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の内燃機関の失火検出装置は、複数の気筒が形成されたシリンダーブロックに取り付けられた振動加速度センサと、クランク角センサと、カム角センサと、前記振動加速度センサ、クランク角センサ及びカム角センサの検出値を処理する処理手段とを備えた内燃機関の失火検出装置において、前記処理手段は、前記クランク角センサ及びカム角センサの検出値から前記複数の気筒に対して気筒判別を行い、前記気筒判別の結果に基づいて、前記振動加速度センサにより燃焼期間中における前記気筒の振動加速度を前記複数の気筒毎に検出して、その検出値の積算値又は最大値を算出し、前記算出された積算値又は最大値についての前記複数の気筒全体の平均値を算出し、前記算出された積算値又は最大値に対する前記算出された平均値の比からなる判定指標値を、前記複数の気筒毎に算出し、前記判定指標値を、前記複数の気筒毎に予め設定されたマップデータとそれぞれ比較することで、該複数の気筒における失火の有無をそれぞれ判定することを特徴とするものである。
【０００９】
また、上記の目的を達成する本発明の内燃機関の失火検出方法は、複数の気筒を有する内燃機関の失火検出方法であって、前記複数の気筒に対して気筒判別を行い、前記気筒判別の結果に基づいて、燃焼期間中における前記気筒の振動加速度を前記複数の気筒毎に検出して、その検出値の積算値又は最大値を算出し、前記算出された積算値又は最大値についての前記複数の気筒全体の平均値を算出し、前記算出された積算値又は最大値に対する前記算出された平均値の比からなる判定指標値を、前記複数の気筒毎に算出し、前記判定指標値を、前記複数の気筒毎に予め設定されたマップデータとそれぞれ比較することで、該複数の気筒における失火の有無をそれぞれ検出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内燃機関の失火検出装置及び失火検出方法によれば、複数の気筒間の振動の状態を相対的な差で比較して、１つの気筒における振動の変化が他の気筒の振動に与える影響を考慮するようにしたので、失火の検出精度を従来よりも向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態からなる内燃機関の失火検出装置の構成図である。
【図２】図１に示すＸ部の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態からなる内燃機関の失火検出方法を説明するフロー図である。
【図４】マップデータの例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１、２は、本発明の実施形態からなる内燃機関の失火検出装置を示す。
【００１３】
この内燃機関の失火検出装置（以下、単に「失火検出装置」という。）は、ディーゼルエンジン１のシリンダーブロック２の外壁に取り付けられた振動加速度センサ３と、クランクシャフト４の回転角を検出するクランク角センサ５と、カムシャフト６の回転角を検出するカム角センサ７と、それら振動加速度センサ３、クランク角センサ５及びカム角センサ７に信号線（一点鎖線で示す）で接続された処理手段であるＥＣＵ８とから構成されている。
【００１４】
ディーゼルエンジン１のシリンダーブロック２内には、複数の気筒９（図１の構成例では４個）が形成されており、それぞれの気筒９内には、シリンダー１０の内面と、そのシリンダー１０内を往復動するピストン１１の頂面と、シリンダーブロック２に上方から結合するシリンダーヘッド１２の下面とにより燃焼室１３が区画形成されている。
【００１５】
ディーゼルエンジン１の運転時においては、インテークマニホールド１４を通じて供給される吸気管１５内の空気１６を吸気弁１７を開放して燃焼室１３内に導入する吸気行程と、吸入した空気１６を燃焼室１３内で圧縮する圧縮行程と、燃料をインジェクタ１８により燃焼室１３内の圧縮空気中に噴射して燃焼・膨張させる膨張行程と、排気弁１９を開放して燃焼室１３内の排ガス２０をエキゾーストマニホールド２１を通じて排気管２２へ排出する排気行程と、からなるサイクルが繰り返される。
【００１６】
振動加速度センサ３は、上記のサイクルの膨張行程において、燃焼室１３からシリンダーブロック２やシリンダーヘッド１２等へ伝わった燃料の燃焼圧力により発生した振動加速度を、電圧信号としてＥＣＵ８に出力する機能を有している。この振動加速度センサ３には、ガソリンエンジンのノッキングの検出に用いられるノックセンサが望ましく用いられる。
【００１７】
また、振動加速度センサ３の台数は、特に限定するものではなく、例えば図１の構成例では１〜４台の振動加速度センサ３を、シリンダーブロック２に取り付けることができる。なお、振動加速度センサ３の台数が気筒９の数よりも少ないときには、気筒９間で振動加速度センサ３と燃焼室１３との間の距離が異なる場合があるため、振動加速度センサ３の電圧信号に対して振動の減衰を補正する必要がある。
【００１８】
このような失火検出装置を用いたディーゼルエンジン１の失火検出方法（以下、単に「失火検出方法」という。）を、図３に基づいて以下に説明する。なお、以下の説明においては、気筒９の数をｍ、気筒番号をｎとする。
【００１９】
ＥＣＵ８は、クランク角センサ５及びカム角センサ６の検出値を入力し（Ｓ１０）、それらの検出値から、それぞれの気筒９の状態（ピストン１１の位置や行程など）を判断する気筒判別を行う（Ｓ２０）。
【００２０】
次に、その気筒判別の結果を基にして、それぞれの気筒９の燃焼期間中における振動加速度を振動加速度センサ３の出力電圧として検出し、その検出値の積算値Ｖａｃｔ＿ｎ（ｎ＝１、２、…、ｍ）を算出する（Ｓ３０）。
【００２１】
なお、ここでいう「燃焼期間」とは、例えば、気筒９の膨張行程におけるインジェクタ１８からの燃料のメイン噴射を開始点とし、ピストン１１の上死点後にクランク角が２０〜３０度進んだ時点を終了点とする期間が挙げられる。
【００２２】
次に、算出された積算値Ｖａｃｔ＿ｎにおける気筒９全体の平均値Ｖａｖｅを以下の式から算出する（Ｓ４０）。
Ｖａｖｅ＝｛Σ（Ｖａｃｔ＿ｎ）｝／ｍ  （ｎ＝１、２、…、ｍ）
【００２３】
なお、図１の構成例では、平均値Ｖａｖｅは以下のようになる。
Ｖａｖｅ＝（Ｖａｃｔ＿１＋Ｖａｃｔ＿２＋Ｖａｃｔ＿３＋Ｖａｃｔ＿４）／４
【００２４】
次に、積算値Ｖａｃｔ＿ｎに対する平均値Ｖａｖｅの比からなる失火に係る判定指標値Ｉｎｄｅｘ＿ｎを、以下の式から算出する（Ｓ５０）。
Ｉｎｄｅｘ＿ｎ＝Ｖａｖｅ／Ｖａｃｔ＿ｎ  （ｎ＝１、２、…、ｍ）
【００２５】
そして、算出された判定指標値Ｉｎｄｅｘ＿ｎを、気筒９毎に実験により予め設定されたマップデータＩｎｄｅｘＭａｐ＿ｎ（ｎ＝１、２、…、ｍ）とそれぞれ比較する（Ｓ６０）。
【００２６】
マップデータＩｎｄｅｘＭａｐ＿ｎの例を図４に示す。このマップデータＩｎｄｅｘＭａｐ＿ｎでは、ディーゼルエンジン１のエンジン回転数Ｎｅ及びインジェクタ１８からの燃料噴射量Ｑｆｎｌと、振動加速度センサ３の出力電圧の失火に係るしきい値Ｖｔｈ＿ｎとの関係を表している。なお、エンジン回転数Ｎｅ及びインジェクタ１８からの燃料噴射量Ｑｆｎｌに係る計測値は、通常はＥＣＵ８により連続的に取得されている。
【００２７】
このマップデータＩｎｄｅｘＭａｐ＿ｎを用いた場合には、判定指標値Ｉｎｄｅｘ＿ｎが、しきい値Ｖｔｈ＿ｎ超となったときに、当該気筒９において失火があったものと判定される。
【００２８】
つまり、判定指標値Ｉｎｄｅｘ＿ｎがマップデータＩｎｄｅｘＭａｐ＿ｎ超である場合には、その気筒９において失火ありと判定し（Ｓ７０）、そうでない場合には失火なしと判定する（Ｓ８０）。
【００２９】
このように、ｍ個の気筒９間の振動の状態を相対的な差で比較して、１つの気筒９における振動の変化が他の気筒９の振動に与える影響を考慮するようにしたので、失火の検出精度を従来よりも向上することができるのである。
【００３０】
なお、上記の実施形態からなる失火検出方法においては、燃焼期間中の振動加速度の積算値Ｖａｃｔ＿ｎの代わりに、燃焼期間中の振動加速度の最大値Ｖｍａｘ＿ｎ（ｎ＝１、２、…、ｍ）を用いるようにしても良い。その場合には、別のマップデータＩｎｄｅｘＭａｐＭａｘ＿ｎ（ｎ＝１、２、…、ｍ）を、気筒９毎に実験により予め設定しておく。
【００３１】
本発明の内燃機関の失火検出装置及び失火検出方法は、ディーゼルエンジン１に限らず、ガソリンエンジンなどの他の内燃機関にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ディーゼルエンジン
２  シリンダーブロック
３  振動加速度センサ
５  クランク角センサ
７  カム角センサ
８  ＥＣＵ
９  気筒
１３  燃焼室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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