(57)【要約】【課題】  この発明は内燃機関の失火検出装置に関し、失火の発生を振動センサを用いて精度良く検知することを目的とする。【解決手段】  内燃機関の失火を検知するための振動センサ１６を、クランクベアリングキャップ１４に組み付ける。ECU２０は、個々の気筒における失火の有無を、その気筒の両側に配置された振動センサ１６の出力に基づいて判断する。【選択図】      図１
2005214055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクベアリングキャップに取り付けられた振動センサと、
前記振動センサの出力に基づいて失火の発生を検知する失火検知手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】
全ての気筒は、それぞれ２つのクランクベアリングキャップに挟まれており、
前記振動センサは、全ての気筒において、前記２つのクランクベアリングキャップのうち少なくとも一方には配置されるように複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の失火検出装置に係り、特に、振動センサを用いて失火の発生を検知する内燃機関の失火検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平４−３２５７５４号公報に開示されるように、ノックセンサを利用して内燃機関の失火を検知しようとする装置が知られている。この装置において、ノックセンサは、ノッキングの発生時に気筒内に発生するノック周波数を検知するため、シリンダブロック上部に配置されている。そして、ノックセンサの出力を解析する装置において、負荷インピーダンスを変えることにより、そのセンサ出力に基づき失火をも検知することとしている。このような装置によれば、新たなセンサを追加することなく、個々の気筒における失火を検出することが可能である。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３２５７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ノックセンサが組み付けられるシリンダブロック上部には、内燃機関の作動中に、ピストンスラップやバルブの着座に起因して、強度の強い振動が伝搬される。このため、ノックセンサの出力に基づいて失火の発生を精度良く検知することは、必ずしも容易ではない。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関において発生する失火を振動センサを用いて精度良く検知するための失火検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の失火検出装置であって、
クランクベアリングキャップに取り付けられた振動センサと、
前記振動センサの出力に基づいて失火の発生を検知する失火検知手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
全ての気筒は、それぞれ２つのクランクベアリングキャップに挟まれており、
前記振動センサは、全ての気筒において、前記２つのクランクベアリングキャップのうち少なくとも一方には配置されるように複数設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、振動センサは、クランクベアリングキャップに取り付けられている。ピストンスラップやバルブの着座に起因する振動は、クランクベアリングキャップには伝搬され難い。一方、失火の影響は、ピストンおよびコンロッドを伝ってクランクベアリングキャップまで直接的に伝搬される。このため、本発明によれば、振動センサにより失火の影響を正確に計測することが可能であり、失火の発生を精度良く検知することができる。
【０００９】
第２の発明によれば、全ての気筒について、隣接する位置に少なくとも一つは振動センサを配置することができる。個々の気筒における失火の影響は、個々の気筒に隣接するクランクベアリングキャップに顕著に表れる。このため、本発明によれば、全ての気筒において、失火の発生を精度良く検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。図１に示す構成は、内燃機関のシリンダブロック１０を備えている。尚、図１は、シリンダブロック１０を下方から（クランクシャフト側から）見た平面図である。
【００１１】
シリンダブロック１０には、４つの気筒♯１〜♯４が設けられている。４つの気筒♯１〜♯４のそれぞれには、図示しないピストンが挿入される。また、それらのピストンには、それぞれ図示しないコンロッドが連結される。シリンダブロック１０には、それらのコンロッドの全てと連結するクランクシャフト１２が組み付けられる。
【００１２】
シリンダブロック１０には、クランクシャフト１２を保持するためのクランクベアリングキャップ１４がボルトにより固定されている。クランクベアリングキャップ１４は、シリンダブロックの両端に一つずつ配置されていると共に、隣接する気筒間に設けられる３つの隔壁のそれぞれに一つずつ配置されている。つまり、クランクベアリングキャップ１４は、４つの気筒♯１〜♯４の全てが、それぞれ２つのクランクベアリングキャップ１４により挟まれた状態となるように、合計で５つ配置されている。
【００１３】
本実施形態において、全てのクランクベアリングキャップ１４には、振動センサ１６が組み付けられている。振動センサ１６は、個々の気筒において燃焼が行われた際に生ずる振動と、失火が生じた際に生ずる振動とを区別して検知し得る特性を有している。振動センサ１６の出力は、ECU（Electronic Control Unit)２０に供給されている。ECU２０は、後述する処理を実行することにより、それらのセンサ出力に基づいて、４つの気筒♯１〜♯４のそれぞれにおける失火の発生を検知することができる。
【００１４】
内燃機関において、個々の気筒において混合気が燃焼する際には、その燃焼に伴う燃焼圧が発生する。その結果、内燃機関の運転中に気筒内で燃焼が繰り返される際には、シリンダブロックやピストンに特有の振動が伝搬される。そして、ピストンに伝搬された振動は、コンロッドを経て、クランクベアリングキャップ１４にまで直接的に伝搬される。
【００１５】
一方、気筒において失火が生じた際には、燃焼圧が発生しないことから、シリンダブロックやクランクベアリングキャップ１４に燃焼圧に起因する振動は生じない。このため、それらの部位で、燃焼圧に起因する振動の発生を監視すれば、内燃機関において燃焼が行われているか、或いは失火が生じているかを判別することが可能である。
【００１６】
しかしながら、内燃機関においては、ピストンが上死点を通過する際にピストンの側壁がシリンダの側壁に当たることによる振動、つまり、いわゆるピストンスラップによる振動が生ずる。また、内燃機関には、吸気弁および排気弁の閉弁に伴う振動も発生する。そして、それらの振動は、シリンダブロックの上部付近に高い強度で伝搬される。このため、燃焼圧に起因する振動を、シリンダブロックの上部付近で精度良く検知することは、必ずしも容易ではない。
【００１７】
これに対して、クランクベアリングキャップ１４の近傍では、ピストンスラップやバルブの閉弁に伴うような高強度の機械的振動は生じない。このため、クランクベアリングキャップ１４においては、燃焼圧に起因する振動を、高いS/N比で精度良く検知することができる。そこで、本実施形態のシステムでは、既述したように、クランクベアリングキャップ１４に振動センサ１６を配置して、そのセンサ出力に基づいて内燃機関における失火の有無を判断することとしている。
【００１８】
ところで、本実施形態における内燃機関において、第１気筒♯１の燃焼室において生じた燃焼圧は、その気筒♯１のピストンおよびコンロッドを伝ってクランクシャフト１２に伝達される。そして、クランクシャフト１２に伝達された振動は、第１気筒♯１の近傍に組み付けられているクランクベアリングキャップ１４に最も大きく振動を伝える。つまり、第１気筒♯１における失火の有無は、第１気筒♯１の両側に組み付けられた２つのクランクベアリングキャップ１４に配置されている振動センサ１６の出力に、最も大きな影響を与える。
【００１９】
同様に、第２気筒♯２における失火の有無は、第２気筒♯２の両側に組み付けられた２つの振動センサ１６の出力に最も大きな影響を与え、また、第３気筒♯３或いは第４気筒♯４における失火の有無は、それぞれ、それらの気筒♯３，♯４の両側に組み付けられた２つの振動センサ１６の出力に最も大きな影響を与える。そして、隣接する２つの気筒において燃焼圧が発生するタイミングは同一ではないため、それらの気筒間に配置された振動センサ１６の出力は、サンプリングタイミングを適切に設定すれば、何れの気筒の振動に対応するものであるかを区別して取り込むことができる。
【００２０】
そこで、本実施形態では、各気筒において燃焼圧に起因する振動が生ずるタイミングで、その気筒の両側に配置された振動センサ１６の出力を取り込み、それらのセンサ出力の平均値に基づいて、その気筒における失火の有無を判断することとした。以下、図２を参照して、上記の判断を行うべくECU２０が実行する具体的な処理の内容を説明する。
【００２１】
図２は、ECU２０が、特定の気筒（例えば第１気筒♯１、以下「検出対象気筒」と称す）における失火の有無を判断すべく実行するルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンでは、先ず、現在のクランク角が、検出対象気筒において、燃焼圧に起因する振動が発生するクランク角（以下、「検出クランク角」と称す）に一致しているか否かが判別される（ステップ１００）。
【００２２】
その結果、現在のクランク角が検出クランク角であると判別されると、次に、検出対象気筒の両側に配置されている２つの振動センサ１６の出力SｎおよびSｎ＋１が検出される（ステップ１０２）。次いで、それら２つのセンサ出力の平均値Sａｖｅ＝（Sｎ＋Sｎ＋１）／２が、燃焼圧に起因して検出対象気筒に発生した振動の特性値として算出される（ステップ１０４）。
【００２３】
そして、その平均値Sａｖｅが、判定値Sｔｈより小さいか否かが判別される（ステップ１０６）。判定値Sｔｈは、検出対象気筒において通常の燃焼が行われた場合に得られるべき最小のSａｖｅを基礎として設定された値である。従って、Sａｖｅ＜Sｔｈが成立する場合は、検出対象気筒において、通常の燃焼が行われなかった、つまり、失火が生じていたと判断することができる。一方、その条件が成立しない場合、つまり、SａｖｅがSｔｈ以上であると判別された場合は、十分に大きなセンサ出力Sｎ＋Sｎ＋１が得られており、検出対象気筒に失火は生じていなかったと判断することができる。
【００２４】
図２に示すルーチンでは、上記ステップ１０６において、Sａｖｅ＜Sｔｈが成立しないと判別されると、以後、検出対象気筒に失火は生じていないとして、速やかに今回の処理が終了される。一方、Sａｖｅ＜Sｔｈの成立が認められた場合は、失火カウンタCｍｉｓｓがインクリメントされ（ステップ１０８）、更に、その計数値Cｍｉｓｓが判定値Cｔｈ以上であるかが判別される（ステップ１１０）。
【００２５】
上記ステップ１１０において、Cｍｉｓｓ≧Cｔｈの成立が認められる場合は、検出対象気筒において失火が頻繁には検知されていると判断できる。この場合は、当該気筒について失火判定がなされ、車室内のMIL（Malfunction Indicator Lamp）を点灯する処理が行われる（ステップ１１２）。一方、Cｍｉｓｓ≧Cｔｈの成立が認められない場合は、失火判定が保留され、速やかに今回の処理サイクルが終了される。
【００２６】
ところで、上述した実施の形態１では、４気筒の内燃機関に対して５つの振動センサ１６を配置して、個々の気筒における失火判定を、２つの振動センサ１６の出力に基づいて行うこととしている。しかしながら、振動センサ１６の配置は、この配置に限定されるものではない。
【００２７】
図３は、本発明において用い得る振動センサ１６の他の配置を説明するための図である。図３に示す構成において、振動センサ１６は、第１気筒♯１と第２気筒♯２の間に配置されたクランクベアリングキャップ１４と、第３気筒♯３と第４気筒♯４の間に配置されたクランクベアリングキャップ１４とに組み付けられている。つまり、図３に示す構成においては、４つの気筒の全てにおいて、振動センサ１６は、個々の気筒の両側に配置された２つのクランクベアリングキャップ１４のうち、一方にのみ組み付けられている。
【００２８】
第１気筒♯１に燃焼圧に起因する振動が生ずるタイミングと、第２気筒♯２にその振動が生ずるタイミングは異なっているため、それらの間配置された振動センサ１４の出力は、第１気筒♯１の振動を表すものであるか、或いは第２気筒♯２の振動を表すものであるかを区別して認識することができる。このため、ECU２０は、その振動センサ１４の出力に基づいて、第１気筒♯１に失火が生じているか否か、および第２気筒♯２に失火が生じているか否かを正確に判断することができる。同様の理由により、ECU２０は、第３気筒♯３と第４気筒♯４の間に配置された振動センサ１４の出力に基づいて、それらの気筒のそれぞれに失火が生じているか否かを正確に判断することができる。このように、４つの気筒における失火の有無は、最低限２つの振動センサ１４を図３に示すように配置することで判断することができる。
【００２９】
また、ここで説明した振動センサ１６の配置はあくまでも一例であり、４気筒の内燃機関の他、６気筒その他の内燃機関においても、全ての気筒において、個々の気筒の両側に配置された２つのクランクベアリングキャップ１４のうち、少なくとも一方に振動センサ１６を配置することとすれば、それらの振動センサ１６の出力に基づいて、全ての気筒における失火の有無を、独立して、かつ、正確に判断することが可能である。
【００３０】
尚、上述した実施の形態１においては、ECU２０が、上記ステップ１００〜１１２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「失火検知手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、特定の検出対象気筒における失火の有無を判断すべく実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において用いうる他の構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  シリンダブロック
１２  クランクシャフト
１４  クランクベアリングキャップ
１６  振動センサ
２０  ECU(Electronic Control Unit)
【図１】
2005214055.tif 000003
【図２】
2005214055.tif 000004
【図３】
2005214055.tif 000005