(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段で検出される前記機関回転速度の平均回転速度変化量を算出する変化量演算手段と、
前記内燃機関の通常の運転状態またはそれ以外の特定の運転状態における前記平均回転速度変化量に対応し、それぞれ失火を判定するための判定レベルを設定する判定レベル設定手段と、
前記変化量演算手段で算出された前記平均回転速度変化量を前記判定レベル設定手段で設定された前記内燃機関の所定の運転状態に対応する前記判定レベルと比較し、前記内燃機関における失火の有無を判定する失火判定手段とを具備し、
前記特定の運転状態は、前記内燃機関の燃焼状態に影響を及ぼす触媒早期暖機制御中であり、前記判定レベル設定手段により設定される判定レベルは、通常の運転状態で設定される判定レベルに比して小さな値であって、前記変化量演算手段により算出される前記機関回転速度の平均回転速度変化量の大きな変動のみを捉えるように設定されることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に発生する失火を検出する内燃機関の失火検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の失火検出の実行に際し、通常、内燃機関の失火検出用の判定レベルとしては、機関回転速度及び負荷をパラメータとする二次元マップに基づき補間され設定されている。この設定された判定レベルを用いて内燃機関に発生する失火が検出されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の機関回転速度及び負荷が同じであっても、正確に失火検出でき、かつ、誤検出を生じない判定レベルとして、内燃機関の運転状態に応じてその要求値が異なることがあった。
【０００４】
例えば、排気ガスを浄化する三元触媒を早期に活性化するための触媒早期暖機制御中とその制御中でない通常の運転状態とでは、内燃機関の機関回転速度及び負荷が同じであるにもかかわらず燃焼状態が異なっており、要求される失火検出のための判定レベルは同じではない。このため、通常の運転状態で適合されたマップに基づき、そのときの機関回転速度及び負荷で補間され設定された判定レベルを用い、触媒早期暖機制御中に失火検出を行うと誤検出または誤判定が発生するという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の運転状態に応じて正確に失火検出可能な内燃機関の失火検出装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の失火検出装置によれば、内燃機関の失火を判定するための判定レベルが、内燃機関の通常の運転状態で設定される値に比して、それ以外の特定の運転状態として内燃機関の燃焼状態に影響を及ぼす触媒早期暖機制御中に設定される値が小さく設定され、機関回転速度の平均回転速度変化量の大きな変動のみを捉えるように、それぞれ対応して設定されている。これにより、内燃機関の所定の運転状態に対応する判定レベルとそのときの平均回転速度変化量とが比較できるため、内燃機関の通常の運転状態に限らず内燃機関の燃焼状態に影響を及ぼすような触媒早期暖機制御中であっても失火の有無が正確に判定される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の失火検出装置の全体構成を示す概略図である。
【００１０】
図１において、１０は４サイクルＶ型６気筒（＃１気筒〜＃６気筒）からなる内燃機関であり、１１はエアクリーナ１２から導入される吸入空気を内燃機関１０側に供給する吸気通路である。１３は吸気通路１１内に導入される吸気量ＧＮ〔ｇ／ｒｅｖ〕を検出するエアフローメータ等の吸気量センサである。
【００１１】
２１は内燃機関１０のクランク軸１６に配設され、所定クランク角毎に信号を出力し機関回転速度ＮＥ〔ｒｐｍ〕を求めるための回転速度センサであり、２３はディストリビュータ２２に内蔵され、特定気筒を判別するための信号を出力、例えば、＃１気筒のピストン１７が最も上昇した時点である圧縮ＴＤＣ（Top Dead Center:上死点）毎の基準位置Ｇを検出する基準位置センサである。２４は内燃機関１０の冷却水路に配設され、冷却水温ＴＨＷ〔℃〕を検出する水温センサである。
【００１２】
３０は吸気量センサ１３からの吸気量ＧＮ信号、回転速度センサ２１からの機関回転速度ＮＥ信号、基準位置センサ２３からの基準位置Ｇ、水温センサ２４からの冷却水温ＴＨＷ信号、その他の各種センサ信号を入力し、燃料系及び点火系における最適な制御量を演算し、インジェクタ（燃料噴射弁）２６及びイグナイタ２７等を的確に制御するための制御信号を出力するＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）である。
【００１３】
ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４、入出力回路３５及びそれらを接続するバスライン３６等からなる論理演算回路として構成されている。なお、２９はＥＣＵ３０によって失火発生と判断されたときに、失火発生を運転者等に知らせるための警告ランプである。
【００１４】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の失火検出装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における失火有無判定の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図３乃至図６を参照して説明する。なお、この失火有無判定ルーチンは所定クランク角、例えば、３０〔°ＣＡ(Crank Angle）〕毎の割込にて繰返し実行される。
【００１５】
ここで、図３は内燃機関１０の通常の運転状態における失火有無を判定するための判定レベルを算出するマップであり、図４は内燃機関１０の通常の運転状態における点火回数〔回〕毎の平均回転速度変化量Δω〔ｒｐｍ〕と失火有無を判定するための判定レベルＲＥＦ１との関係を示す特性図であり、図４（ａ）は失火なし時、図４（ｂ）は失火有り時を示す。また、図５は内燃機関１０の特定の運転状態として触媒早期暖機制御中における失火有無を判定するための判定レベルを算出するマップであり、図６は内燃機関１０の触媒早期暖機制御中における点火回数〔回〕毎の平均回転速度変化量Δω〔ｒｐｍ〕と失火有無を判定するための判定レベルＲＥＦ２との関係を示す特性図であり、図６（ａ）は失火なし時、図６（ｂ）は失火有り時を示す。
【００１６】
図２において、まず、ステップＳ１０１では、前回の割込時刻と今回の割込時刻との偏差からクランク軸１６が３０〔°ＣＡ〕回転するのに要する今回の時間Ｔ３０i が算出される。次にステップＳ１０２に移行して、今回の割込タイミングが＃１気筒〜＃６気筒のうち何れか１つの気筒における圧縮ＴＤＣであるかが判定される。ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、今回の割込タイミングが圧縮ＴＤＣでないときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００１７】
一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立、即ち、今回の割込タイミングが＃１気筒の圧縮ＴＤＣであるときにはステップＳ１０３に移行し、ステップＳ１０１で算出された今回の時間Ｔ３０i と、前回、前々回及び３回前の実行時にそれぞれ算出された時間Ｔ３０i-1 ，Ｔ３０i-2 ，Ｔ３０i-3 との全４回分のデータが累計され、クランク軸１６が１２０〔°ＣＡ〕回転するのに要する時間Ｔ１２０i が算出される。
【００１８】
次にステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０３で算出されたクランク軸１６が１２０〔°ＣＡ〕回転するのに要する時間Ｔ１２０i の逆数にて、内燃機関１０の今回の平均回転速度ωn が算出される。次にステップＳ１０５に移行して、今回の平均回転速度変化量Δωn が次式（１）にて算出される。ここで、ωn-1 は前回、ωn-3 は３回前、ωn-4 は４回前の実行時にそれぞれ算出された平均回転速度である。また、（ωn-1 −ωn ）は膨張（爆発）行程が連続する気筒における最新の回転速度変化量であり、（ωn-4 −ωn-3 ）は膨張（爆発）行程が連続する気筒における３６０〔°ＣＡ〕前の回転速度変化量である。
【００１９】
【数１】
Δωn ＝（ωn-1 −ωn ）−（ωn-4 −ωn-3 ）            ・・・（１）
【００２０】
次にステップＳ１０６に移行して、内燃機関１０の特定の運転状態として触媒早期暖機制御中であるかが判定される。ステップＳ１０６の判定条件が成立せず、即ち、触媒早期暖機制御中でなく通常の運転状態であるときにはステップＳ１０７に移行し、図３に示すように、例えば、機関回転速度ＮＥ＝１５００〔ｒｐｍ〕及び負荷としての吸気量ＧＮ＝０．８〔ｇ／ｒｅｖ〕に対応するマップ値、即ち、通常の運転状態における失火有無を判定するための判定レベルＲＥＦ１が補間演算にて算出される。
【００２１】
ここで、図４を参照して、図３の内燃機関１０の通常の運転状態における失火有無を判定するための判定レベルＲＥＦ１を算出するためのマップ値の設定について説明する。
【００２２】
図４（ａ）に示す内燃機関１０の通常の運転状態で失火なし時では、平均回転速度変化量Δωの変動は小さい。これに対して、図４（ｂ）に示すように、内燃機関１０の通常の運転状態で失火有り時では、平均回転速度変化量Δωの変動が失火気筒に対応する所定のタイミングにて極端に大きく現われる。したがって、内燃機関１０の通常の運転状態においては、平均回転速度変化量Δωの大きな変動のみを捉えるよう、図４（ｂ）に一点鎖線にて示す判定レベルＲＥＦ１（＝２００〔ｒｐｍ〕）が設定される。
【００２３】
次にステップＳ１０８に移行して、今回の平均回転速度変化量Δωn がステップＳ１０７で算出された判定レベルＲＥＦ１を越えているかが判定される。ステップＳ１０８の判定条件が成立せず、即ち、今回の平均回転速度変化量Δωn が判定レベルＲＥＦ１以下と小さいときにはステップＳ１０９に移行し、通常の運転状態で失火なしと確定され本ルーチンを終了する。
【００２４】
一方、ステップＳ１０６の判定条件が成立、即ち、触媒早期暖機制御中であるときにはステップＳ１１０に移行し、図５に示すように、例えば、機関回転速度ＮＥ＝１５００〔ｒｐｍ〕及び負荷としての吸気量ＧＮ＝０．８〔ｇ／ｒｅｖ〕に対応するマップ値、即ち、触媒早期暖機制御中における失火有無を判定するための判定レベルＲＥＦ２が補間演算にて算出される。
【００２５】
ここで、図６を参照して、図５の内燃機関１０の触媒早期暖機制御中における失火有無を判定するための判定レベルＲＥＦ２を算出するためのマップ値の設定について説明する。
【００２６】
図６（ａ）に示す内燃機関１０の触媒早期暖機制御中で失火なし時では、上述の図４（ａ）に示す通常の運転状態で失火なし時に比べて、平均回転速度変化量Δωの変動はやや大きくなることが分かる。これに対して、図６（ｂ）に示す内燃機関１０の触媒早期暖機制御中で失火有り時では、平均回転速度変化量Δωの変動が失火気筒に対応する所定のタイミングにて明らかに大きく現われる。したがって、内燃機関１０の触媒早期暖機制御中においては、平均回転速度変化量Δωの大きな変動のみを捉えるよう、図６（ｂ）に一点鎖線にて示す判定レベルＲＥＦ２（＝１００〔ｒｐｍ〕）が設定される。
【００２７】
次にステップＳ１１１に移行して、今回の平均回転速度変化量Δωn がステップＳ１１０で算出された判定レベルＲＥＦ２を越えているかが判定される。ステップＳ１１１の判定条件が成立、即ち、今回の平均回転速度変化量Δωn が判定レベルＲＥＦ２を越え大きいときにはステップＳ１１２に移行し、触媒早期暖機制御中で失火有りと確定され本ルーチンを終了する。
【００２８】
なお、ステップＳ１０８の判定条件が成立、即ち、今回の平均回転速度変化量Δωn が判定レベルＲＥＦ１を越え大きいときにはステップＳ１１２に移行し、内燃機関１０の通常の運転状態で失火有りと確定され本ルーチンを終了する。また、ステップＳ１１１の判定条件が成立せず、即ち、今回の平均回転速度変化量Δωn が判定レベルＲＥＦ２以下と小さいときにはステップＳ１１３に移行し、内燃機関１０の触媒早期暖機制御中で失火なしと確定され本ルーチンを終了する。
【００２９】
このように、本実施例の内燃機関の失火検出装置は、内燃機関１０の機関回転速度ＮＥを検出する回転速度検出手段としての回転速度センサ２１と、回転速度センサ２１で検出される機関回転速度ＮＥの平均回転速度変化量Δωを算出するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変化量演算手段と、内燃機関１０の通常の運転状態、またはそれ以外の特定の運転状態における平均回転速度変化量Δωに対し、それぞれ失火を判定するための判定レベルＲＥＦ１，ＲＥＦ２を設定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される判定レベル設定手段と、前記変化量演算手段で算出された平均回転速度変化量Δωを前記判定レベル設定手段で設定された内燃機関１０の所定の運転状態に対応する判定レベルと比較し、内燃機関１０における失火の有無を判定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される失火判定手段とを具備し、特定の運転状態が内燃機関１０の燃焼状態に影響を及ぼす触媒早期暖機制御中であり、前記判定レベル設定手段により設定される判定レベルＲＥＦ１，ＲＥＦ２が前記変化量演算手段により算出される機関回転速度ＮＥの平均回転速度変化量Δωの大きな変動のみを捉えるように設定されるものである。
【００３０】
つまり、内燃機関１０の失火を判定するための判定レベルＲＥＦ１，ＲＥＦ２が、内燃機関１０の通常の運転状態、またはそれ以外の特定の運転状態として内燃機関１０の燃焼状態に影響を及ぼす触媒早期暖機制御中における機関回転速度ＮＥの平均回転速度変化量Δωの大きな変動のみを捉えるように、それぞれ予め設定されている。これにより、内燃機関１０の所定の運転状態に対応する判定レベルとそのときの平均回転速度変化量Δωとが比較できるため、内燃機関１０の通常の運転状態に限らず内燃機関１０の燃焼状態に影響を及ぼすような触媒早期暖機制御中であっても失火の有無を正確に判定することができる。
【００３２】
ところで、上記実施例では、内燃機関１０の特定の運転状態として触媒早期暖機制御中について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、その他、内燃機関１０の燃焼状態に影響を及ぼす運転状態に対応して失火有無を判定するための判定レベルを個々に設定することで、失火の有無を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の失火検出装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】  図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の失火検出装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける失火有無判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】  図３は図２の内燃機関の通常の運転状態における失火有無を判定するための判定レベルを算出するマップである。
【図４】  図４は図３のマップにおける失火有無を判定するための判定レベルと点火回数毎の平均回転速度変化量との関係を示す特性図である。
【図５】  図５は図２の内燃機関の触媒早期暖機制御中における失火有無を判定するための判定レベルを算出するマップである。
【図６】  図６は図５のマップにおける失火有無を判定するための判定レベルと点火回数毎の平均回転速度変化量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０  内燃機関
２１  回転速度センサ（回転速度検出手段）
３０  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３１  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003961745.tif 000006
【図６】
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