(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気系にその吸気負圧を利用するブレーキ倍力装置が接続されたエンジンの失火判断を行うエンジンの失火診断装置において、エンジンの運転状態が予め設定された失火判定条件を満たす場合、クランク角速度の変動値が予め設定された判定値を上回ると、失火発生と判定する失火判定手段と、ブレーキがオンからオフに切換えられた場合にその切換時点から所定期間が経過するまでは、吸入空気量が一定値以下の場合にのみ上記失火判定手段による失火判定の判定値を他の期間よりも大きくして失火診断を実行するとともに、吸入空気量が一定値よりも大きい場合は、前記所定期間が経過する前であっても通常の判定値に基づき失火診断を実行する判定規制手段とを備えたことを特徴とするエンジンの失火診断装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの失火診断装置において、上記吸気系に吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段が設けられるとともに、この吸入空気量検出手段による検出個所よりも下流側の位置に上記ブレーキ倍力装置が接続されていることを特徴とするエンジンの失火診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの失火診断装置において、上記所定期間はブレーキがオンからオフに切換えられることにより上記ブレーキ倍力装置から吸気系へのエアの吐き出しが行われる期間と略同等の期間であることを特徴とするエンジンの失火診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに失火が発生しているか否かを診断するエンジンの失火診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンにおいてインジェクタや点火プラグ等に劣化あるいは故障が生じると、断続的な失火が生じ得る。このような失火は、その発生頻度が高いほど排ガスのエミッションを悪化させ、また、触媒コンバータ内での未燃ガスの燃焼によって同コンバータにダメージを与える要因となるため、その早期発見が非常に重要となる。
【０００３】
ところで、上記失火には、エンジン始動時等の不安定な運転状態において一時的に生じるものと、上記インジェクタや点火プラグの劣化等に起因して半永続的に生じるものとがある。このうち、エンジンの運転状態に本質的に悪影響を及ぼし得る故障とみなせるのは後者のみであり、前者については、実質上これを失火と判定せずに正常とみなすのが妥当である。
【０００４】
そこで、特開平４−３６０４４号公報には、スタータモータの駆動開始から、同モータの駆動が停止して所定時間経過するまでの期間を失火判定停止期間とし、この失火判定停止期間中は失火判定を禁止することにより、実際にエンジンの運転状態に悪影響を及ぼす故障とみなせる失火が発生した場合のみ失火判定と診断するように考慮した装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンの吸気系には、その吸気負圧を利用してブレーキ作動の倍力を行うブレーキ倍力装置が接続されることがある。このブレーキ倍力装置は、ブレーキペダルが踏み込まれる際に上記吸気負圧と大気圧との差圧を利用してペダル踏力を補助するものであり、上記ペダルが戻された際（すなわちブレーキがオンからオフに切換えられた際）には、エア（大気）を吸気系へ吐き出して負圧を貯め込む作用をする。
【０００６】
従って、このようなブレーキ倍力装置を備えたエンジンでは、ブレーキのオンからオフへの切換時に上記吐き出しエアが気筒内に流入し、一時的に空燃比をリーン化して失火を招くことがあるが、このような失火は、ブレーキがオンからオフに切換えられた場合にのみ生じる一時的なものであるため、実際は失火発生（故障発生）と判定せずに正常とみなすのが妥当である。
【０００７】
ところが、上記公報の装置では、上記失火判定停止期間が経過した後はブレーキのオンオフにかからわず常に一定の判定条件に基づいて失火判定が行われるので、当該期間経過後は、上記のようなブレーキ操作による一時的な空燃比のリーン化に起因するものも故障失火として誤診されるおそれがある。
【０００８】
また一方、上記のようなブレーキ倍力装置の吐き出しによる吸気エアの増量は、その吐き出し位置よりも上流側に配置されているエアフローセンサ等によっては検知されないので、上記吐き出しエアによって空燃比が一時的にリーン化した場合にその対応が遅れ、不安定な燃焼状態が比較的長く放置されるおそれがある。
【０００９】
なお、特開平４−２０３２５２号公報には、急ブレーキ時の回転変動に起因する失火誤診を防ぐべく、ブレーキがオフからオンに切換えられる際にしばらく失火判定を禁止するものが示されているが、この装置は、上記ブレーキ倍力装置から吸気系へ吐き出されるエアに起因する不都合を解消できるものではない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、ブレーキ倍力装置から吸気系へのエアの吐き出しに起因する不都合を回避できるエンジンの失火診断装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、吸気系にその吸気負圧を利用するブレーキ倍力装置が接続されたエンジンの失火判断を行うエンジンの失火診断装置において、エンジンの運転状態が予め設定された失火判定条件を満たす場合、クランク角速度の変動値が予め設定された判定値を上回ると、失火発生と判定する失火判定手段と、ブレーキがオンからオフに切換えられた場合にその切換時点から所定期間が経過するまでは、吸入空気量が一定値以下の場合にのみ上記失火判定手段による失火判定の判定値を他の期間よりも大きくして失火診断を実行するとともに、吸入空気量が一定値よりも大きい場合は、前記所定期間が経過する前であっても通常の判定値に基づき失火診断を実行する判定規制手段とを備えたものである。
【００１２】
なお、この装置において判定される「失火」は、ブレーキがオンからオフに切換えられる際、すなわちブレーキ倍力装置から吸気系にエアが吐き出される際に空燃比がリーンとなることに起因する一時的な失火を含まず、実際にエンジンの運転状態に悪影響を及ぼす本質的な失火、すなわち故障とみなせる失火のみを指すものとする。
【００１３】
この装置によれば、ブレーキがオンからオフに切換えられる場合、すなわちブレーキ倍力装置から吸気系にエアが吐き出される場合、上記切換時点から所定期間が経過するまでで、かつ吸入空気量が一定値以下の場合にのみ、失火判定値を通常の期間よりも大きくして失火判定を実施することにより、上記エアの気筒内への流入による空燃比のリーン化に起因する一時的な失火が故障失火として判定されることが防がれるとともに、失火判定機会を確保することができる。
【００１４】
特に、上記吸気系に吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段が設けられるとともに、この吸入空気量検出手段による検出個所よりも下流側の位置に上記ブレーキ倍力装置が接続されている場合には、上記ブレーキ倍力装置からのエアの吐き出しによるエア増量が吸入空気量検出手段により全く検出されず、この吸入空気量の検出に基づいての燃料噴射増量の制御はなされないので、この場合に本発明は特に有用なものとなる。
【００１７】
上記所定期間は、適宜設定が可能であるが、この期間をブレーキがオンからオフに切換えられることにより上記ブレーキ倍力装置から吸気系へのエアの吐き出しが行われる期間と略同等の期間にすれば、上記誤診を確実に防止できる範囲で、失火判定の規制期間を最小限に抑えることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すエンジン本体１０は、複数の気筒を備え、各気筒にピストン１２が収容されており、このピストン１２の上方に燃焼室１４が形成されている。この燃焼室１４には吸気ポート１５及び排気ポート１６が臨み、これら吸気ポート１５及び排気ポート１６がそれぞれ吸気弁１７及び排気弁１８によって開閉されるようになっている。また、このエンジン本体１０の適所には、クランク角センサ１３と、エンジン水温τwを検出する水温センサ１９とが配設されている。
【００２６】
上記吸気ポート１５には、吸気通路２０が接続されている。この吸気通路２０には、その上流側から順に、エアクリーナー２１、エアフローセンサ（吸入空気量検出手段）２２、スロットル弁２３、サージタンク２４、及び吸気マニホールド２５が設けられ、上記吸気ポート１５に向けてインジェクタ２６が配されている。上記スロットル弁２３はバイパス通路２７によってバイパスされ、このバイパス通路２７の途中にアイドル回転数制御用のバイパス弁２８が設けられている。また、上記エアクリーナー２１には吸気温センサ２９が設けられている。
【００２７】
上記排気ポート１６には、排気通路３０が接続されている。この排気通路３０には触媒コンバータ３１が設けられ、その上流側にＯ2センサ３２が設けられている。
【００２８】
吸気系の適所（この実施の形態ではエアフローセンサ２２よりも下流側のサージタンク２４）には、ブレーキ倍力装置３４が接続されている。このブレーキ倍力装置３４は、ブレーキペダル３６に連結されており、このブレーキペダル３６の踏み込み時に吸気負圧と大気圧との差圧を利用してペダル踏力を補助するものであり、上記ブレーキペダル３６が解放される（すなわちブレーキがオンからオフに切換えられる）際には、大気（エア）をサージタンク２４内に吐き出して再び負圧を貯め込む作用をなすものである。
【００２９】
また、上記ブレーキペダル３６の近傍には、その踏み込みの有無（ブレーキのオンオフ）を検出するブレーキスイッチ３８が設けられている。
【００３０】
このエンジンには、マイクロコンピュータからなるＥＣＵ（コントロールユニット）４０が装備されている。このＥＣＵ４０は、前記各センサの検出信号に基づき、インジェクタ２６からの燃料噴射制御、バイパス弁２８の開閉制御等を行う他、エンジン本体１０に故障とみなせる失火が発生しているか否かを判定する役割を担っており、これに関連する機能として、判定規制手段４１及び失火判定手段４２を備えている。
【００３１】
失火判定手段４２は、現在の運転状態が予め設定された失火判定条件に適合する場合にのみ失火発生と判定し、運転室内等に設けられた警告灯４４を点灯させるものである。判定規制手段４１は、上記ブレーキスイッチ３８がオンからオフに切換えられた場合、すなわちブレーキがオンからオフに切換えられた場合に、原則として、その切換時点から所定の判定規制期間が経過するまでは上記失火判定手段４２による失火判定を規制するものであり、上記判定規制期間は、上記ブレーキがオンからオフに切換えられた時点から、これに伴うブレーキ倍力装置３４からサージタンク２４へのエアの吐き出しが終了する期間と略同等の期間に設定されている。
【００３２】
次に、このＥＣＵ４０により行われる具体的な失火診断動作を、図２のフローチャート及び図３（ａ）（ｂ）のタイムチャートを併せて参照しながら説明する。
【００３３】
まず、各種検出信号を取り込み（図２ステップＳ１）、実際の運転状態が予め設定された失火モニタ条件に適合した時点（ステップＳ２でＹＥＳ）から、失火診断動作を開始する。
【００３４】
この装置の特徴として、ブレーキがオンからオフに切換えられた時点で（ステップＳ３でＹＥＳ）、図３（ａ）に示すように、前記失火判定規制期間を計測するためのタイマーカウントＴＣを当該失火判定規制期間に相当するカウント値Ａに設定し（図２のステップＳ４）、それ以降は上記タイマーカウントＴＣを１ずつ減らしていく（ステップＳ５）。そして、このタイマーカウントＴＣが０に到達せず（ステップＳ６でＮＯ）、しかも吸入空気量Ｑａが予め設定された値Ｂに満たない場合には（ステップＳ７でＹＥＳ）、ブレーキ倍力装置３４からエアが吐き出され、かつこのエアが空燃比に与える影響が大きい（すなわち空燃比を著しくリーン化する）と判断でき、この空燃比のリーン化により一時的に燃焼状態が不安定化していると予想されるため、この期間は失火判定の判定値を他の期間よりも大きくして(ステップＳ１５)失火診断を実行する。
【００３５】
これに対し、上記タイマーカウントＴＣが０に到達した場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、すなわち、上記失火判定規制期間が経過してブレーキ倍力装置３４からのエアの吐き出しが終了したとみなせる場合や、吸入空気量Ｑａが上記値Ｂ以上の場合（ステップＳ７でＮＯ）、すなわち、仮にブレーキ倍力装置３４からエアの吐き出しがあっても、全体の吸入空気量Ｑａが多いために空燃比に大きな影響が与えられないとみなせる場合には、通常の判定値Ｒｆ（後述）に基づき（ステップＳ１６）失火診断を実行する。
【００３６】
なお、図３（ｂ）に示すように、前記失火判定規制期間よりも短いピッチでブレーキが何度もオンオフ操作される場合、すなわちポンピングブレーキが行われている場合には、その期間、ブレーキ倍力装置３４から間欠的にエアが吐き出され続けるので、最後のブレーキオン→オフの切換時から上記失火判定規制期間経過後に失火モニタを開始するようにすればよい。
【００３７】
上記失火モニタの具体的な動作としては、図略の点火プラグによる点火が行われる度にそのカウント数を積算し（点火数）、そのうち失火が生じたとみなせる回数（失火数）もカウントする。本発明では、クランク角センサ１３から出力される検出信号に基づき、クランク角速度の変動値（今回のクランク回転のクランク角速度と前回のクランク回転のクランク角速度との差）Δωを演算し、この変動値Δωが予め設定された判定値Ｒｆを上回る度に失火数をカウントするといった手段を用いる。
【００３８】
そして、上記点火数が所定値Ｃに到達する度に（ステップＳ１０でＹＥＳ）、それまでカウントした失火数と予め設定された許容値Ｄとを比較し、失火数の方が多い場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）故障発生（すなわち狭義の失火発生）と判定し（ステップＳ１２）、失火数が許容値Ｄ以下の場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、正常と判定する（ステップＳ１３）。そして、このような判定を行う度に点火数及び失火数についてのカウント値を０にリセットし（ステップＳ１４）、次の失火判定に備える。
【００３９】
このような装置によれば、ブレーキがオンからオフに切換えられた時点から所定の失火判定規制期間が経過するまでは、原則として失火判定の判定値を通常よりも大きく設定していることにより、ブレーキ倍力装置３４から吐き出されるエアに起因する一時的な失火を故障失火と判定する誤診を防ぐことができ、常に適正な失火診断ができる。
【００４０】
しかも、上記失火判定規制期間中であっても、吸入空気量Ｑａが多い場合、すなわち上記の吐き出しエアが空燃比にさほど影響を与えない場合には、通常の失火判定を行っているので、必要以上の失火判定規制を防いでより適正な失火診断が可能となっている。
【００４１】
すなわち、本発明における「判定規制手段」は、上記のように失火判定を完全に禁止するものではなく、ブレーキがオンからオフに切換えられてから所定期間は失火と判定する条件を厳しくするものであって、上記所定期間中の吸気量が一定値以下の場合は、上記クランク角速度変動値Δωと比較される判定値を他の期間よりも大きくしている。
【００４２】
また、上記失火判定規制期間は、適宜設定すればよいが、この期間を、上述のように、ブレーキ倍力装置３４からのエアの吐き出しが終了するまでの期間と略同等の期間に設定すれば、上記吐き出しエアに起因する誤診を確実に防ぎながら、失火判定を抑制する期間を短期間に設定できる利点がある。
【００４３】
次に、第２の実施の形態を図４及び図５を参照しながら説明する。この実施の形態では、前記インジェクタ２６からの燃料噴射を制御する燃料制御手段４３を用いて、上記吐き出しエアに起因する不安定な燃焼状態を積極的に解消するようにしている。具体的に、上記燃料制御手段４３は、ブレーキスイッチ３８がオンからオフに切換えられた場合、原則として、上記切換時点から予め設定された空燃比補正期間が経過するまでは、非同期で燃料を噴射させる（すなわち本来の燃料噴射時期とは異なる時期に燃料を噴射させる）ように構成されている。
【００４４】
その具体的な制御動作を図５のフローチャートに示す。同図において、ブレーキオンオフの判定（ステップＳ３）及び吸入空気量Ｑａの確認（ステップＳ７）は前記第１の実施の形態と全く同様であるが、この第２の実施の形態では、ブレーキがオンからオフに切換えられた時点で（ステップＳ３でＹＥＳ）吸入空気量Ｑａが所定値Ｂに満たない場合には（ステップＳ７でＹＥＳ）、上述の非同期燃料噴射が行われる（ステップＳij）。このような燃料の臨時噴射により、前記ブレーキ倍力装置３４からのエア吐き出しに起因する空燃比のリーン化が迅速に解消もしくは緩和され、不安定な燃焼状態が長く続くことが防がれる。また、この実施の形態のように、上記空燃比制御と同時に失火診断も行う場合、上記空燃比のリーン化に起因する誤診も防ぐことができる。
【００４５】
しかも、この実施の形態では、吸入空気量Ｑａが多い場合、すなわち上記の吐き出しエアが空燃比にさほど影響を与えない場合には、非同期燃料噴射を行わないので、その分燃費を節約できる利点が得られる。
【００４６】
なお、本発明における「空燃比補正手段」は、上記のように非同期で燃料を臨時噴射させるものに限らず、例えば正規の燃料噴射時期における燃料噴射量を増量するものでもよいし、図４に示したバイパス弁２８を閉じて吸入空気量を一時的に低減させるものでもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、吸気負圧を利用するブレーキ倍力装置が接続されたエンジンの失火診断装置において、ブレーキがオンからオフに切換えられた場合、すなわちブレーキ倍力装置から吸気系にエアが吐き出される場合に、その切換時点から所定期間が経過するまで失火判定を規制するようにしたものであるので、上記エアの気筒内への流入による空燃比のリーン化に起因する一時的な失火を故障失火として判定するのを防止できる効果がある。特に、吸入空気量が一定値以下の場合にのみ、失火判定値を通常時よりも大きく設定して失火判定を規制しているので、上記誤診を防ぎながら失火判定が可能な運転領域を拡大できる効果が得られる。
【００５０】
上記所定期間として、ブレーキがオンからオフに切換えられることにより上記ブレーキ倍力装置から吸気系へのエアの吐き出しが行われる期間と略同等の期間を設定したものによれば、上記誤診を確実に防止できる範囲で、失火判定を規制する期間を最小限に抑えることができる効果が得られる。
【００５５】
そして、本発明にかかるエンジンの失火診断装置は、上記吸気系に吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段が設けられるとともに、この吸入空気量検出手段による検出個所よりも下流側の位置に上記ブレーキ倍力装置が接続されている場合、すなわち、ブレーキ倍力装置から吐き出されるエアによるエア増量が上記吸入空気量検出手段で検出されない場合に、特に顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるエンジンの全体構成図である。
【図２】上記エンジンにおいて行われる失火診断動作を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）（ｂ）は上記失火診断動作における失火判定規制期間の設定例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるエンジンの全体構成図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態において行われる失火診断動作を示すフローチャートである。
【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】
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