JPH0942039A

JPH0942039A - 内燃機関の燃焼状態検出装置

Info

Publication number: JPH0942039A
Application number: JP19938795A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamaura; 賢一山浦
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】筒内圧センサの出力特性に変化が生じても、精
度良く失火を検出する。【解決手段】圧縮上死点前60°の位置で筒内圧Ｐ₆₀を求
める（Ｓ１，Ｓ２）。そして、前記筒内圧Ｐ₆₀の所定数
Ｎ倍の値を、判定値ＳＬとして設定する（Ｓ３）。一
方、膨張行程の所定積分区間で筒内圧を積分して積分値
Ｗを得る（Ｓ５〜Ｓ７）。ここで、前記積分値Ｗが判定
値ＳＬ以下であるときには（Ｓ７）、失火の発生を判定
する（Ｓ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃焼状態
検出装置に関し、詳しくは、筒内圧の積分値に基づいて
燃焼状態を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関の筒内圧を検出する
一方、該筒内圧を膨張行程中の所定積分区間内において
積分し、該積分値と予め設定された判定値との比較に基
づいて、失火発生（異常燃焼）の有無を検出することが
行なわれている（特開昭６４−１５９３７号公報等参
照）。

【０００３】上記のように筒内圧の積分値を用いて失火
発生を検出させることで、筒内圧の瞬時値を用いて失火
発生を検出させる場合に比べ、筒内圧検出信号にノイズ
が重畳したときでも精度の良い失火検出が可能となる。
前記筒内圧を検出するセンサとしては、例えば圧電素子
を含んで構成されるリング状のセンサを点火栓の座金と
して装着し、点火栓が筒内圧を受けてリフトしてセンサ
のセット荷重が変化することを利用して、筒内圧を検出
するものが知られている（実開昭６３−１７４３２号公
報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内圧セン
サにおいては、温度変化によって圧電素子の容量変化が
生じ、これにより、センサ出力がシフトすることがあっ
た（図５参照）。このため、温度によりセンサ出力がシ
フトした状態では、正常燃焼状態であるにも関わらず筒
内圧積分値が低下するなどして失火診断の精度が低下
し、信頼性の高い診断結果を提供することができなくな
ってしまう惧れがあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、センサ出力がシフトした状態であっても、燃焼状
態を精度良く検出できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、図１に示すように構成される。図１において、
筒内圧検出手段は、内燃機関の筒内圧を検出する。そし
て、筒内圧積分手段は、膨張行程中の区間を少なくとも
含む所定の積分区間において前記筒内圧検出手段で検出
された筒内圧を積分する。

【０００７】一方、判定値設定手段は、圧縮行程中に前
記筒内圧検出手段で検出された筒内圧に基づいて判定値
を設定する。ここで、異常燃焼判定手段は、前記筒内圧
積分手段で得られた筒内圧積分値と、前記判定値設定手
段で設定された判定値とを比較して異常燃焼状態を判定
する。

【０００８】かかる構成によると、膨張行程中の区間を
少なくとも含む所定の積分区間において筒内圧検出値を
積分し、該積分値と判定値とを比較することで、失火等
の異常燃焼による筒内圧（燃焼圧）の低下を検出する
が、前記判定値を圧縮行程中の筒内圧に基づいて設定す
る構成としてある。即ち、筒内圧検出手段の出力特性が
変化すると、実際の燃焼圧とは無関係に前記積分値が上
下することになるが、かかる出力変化の影響は当然に非
燃焼時の筒内圧検出値にも現れることになる。しかしな
がら、圧縮行程中の筒内圧検出値は、燃焼の影響を受け
ないので、かかる圧縮行程中の筒内圧検出値を基準とし
て、燃焼によってどれだけの筒内圧上昇が発生したかを
判別すれば、たとえ出力特性が変化していても、燃焼に
よる筒内圧の上昇分のみを判別することができ、出力特
性の変化に影響されない判定が可能になるものである。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記判定値設定
手段が、前記圧縮行程中の所定クランク角位置において
前記筒内圧検出手段で検出された筒内圧の所定数倍を判
定値として設定する構成とした。かかる構成によると、
圧縮行程中の所定クランク角位置で検出された筒内圧を
所定数倍した値と、所定の積分区間で積分した筒内圧積
分値とを比較して、異常燃焼状態が判定される。失火時
には、圧縮ＴＤＣを中心として筒内圧が略対称的に変化
するので（図４参照）、失火時における所定積分区間で
の積分値を、圧縮行程中の筒内圧の所定数倍として推定
することができ、以て、前記積分値が失火時に相当する
値を示しているか否かを判別できる。

【００１０】請求項３記載の発明では、前記筒内圧検出
手段が、圧電素子を含んで構成されるリング状のセンサ
であって、点火栓の座金として装着され、点火栓が筒内
圧を受けてリフトしてそのセット荷重が変化すること
で、筒内圧に対応する信号を出力する構成とした。かか
る構成によると、前記圧電素子の温度変化による容量変
化で、筒内圧検出手段の出力特性が変化しても、判定値
をかかる出力特性変化に応じて設定して、燃焼状態の検
出精度を維持できることになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を説明す
る。一実施形態を示す図２において、内燃機関１には、
エアクリーナ２，スロットルチャンバ３，吸気マニホー
ルド４を介して空気が吸入される。そして、機関１から
の燃焼排気は、排気マニホールド５，排気ダクト６，三
元触媒７，マフラー８を介して大気中に排出される。

【００１２】前記スロットルチャンバ３には、図示しな
いアクセルペダルに連動して開閉するスロットル弁９が
設けられており、このスロットル弁９によって機関１の
吸入空気量が調整されるようになっている。また、各気
筒（＃１〜＃４）の燃焼室に臨ませてそれぞれ点火栓
（図示省略）が装着されるが、かかる点火栓と対に、そ
れぞれの気筒毎に筒内圧検出手段としての筒内圧センサ
10ａ〜10ｄを設けてある。

【００１３】前記筒内圧センサ10ａ〜10ｄは、実開昭６
３−１７４３２号公報に開示されるように、圧電素子を
含んで構成されるリング状のセンサであって、点火栓の
座金として装着されるものであり、点火栓が筒内圧を受
けてリフトしてそのセット荷重が変化することで、筒内
圧に対応する信号を出力するものである。また、機関１
の図示しないカム軸には、カム軸の回転を介してクラン
ク角を検出するクランク角センサ11が設けられている。

【００１４】このクランク角センサ11は、本実施形態の
４気筒機関１において、気筒間の行程位相差に相当する
クランク角180 °毎の基準角度信号ＲＥＦと、単位クラ
ンク角毎の単位角度信号ＰＯＳとをそれぞれ出力するセ
ンサである。尚、前記基準角度信号ＲＥＦは、気筒判別
が行なえるように、少なくとも特定１気筒に対応する検
出信号がそのパルス幅等によって他の検出信号と区別で
きるようになっている。

【００１５】ここで、前記筒内圧センサ10ａ〜10ｄ及び
クランク角センサ11の出力は、機関制御用として設けら
れたコントロールユニット12に出力される。マイクロコ
ンピュータを内蔵したコントロールユニット12は、図示
しない燃料噴射弁による燃料噴射量や点火時期を制御す
る一方、図３のフローチャートに示すようにして前記筒
内圧センサ10ａ〜10ｄの出力に基づき各気筒別に異常燃
焼状態（失火）の検出を行なう。

【００１６】尚、本実施形態において、筒内圧積分手
段，判定値設定手段，異常燃焼判定手段としての機能
は、前記図３のフローチャートに示すように、コントロ
ールユニット12がソフトウェア的に備えている。図３の
フローチャートにおいて、ステップ１（図中ではＳ１と
してある。以下同様）では、圧縮上死点前60°のクラン
ク角位置であるか否かを判別し、ＢＴＤＣ60°のときに
はステップ２へ進む。

【００１７】ステップ２では、ＢＴＤＣ60°での筒内圧
センサ10ａ〜10ｄによる検出値をＰ ₆₀にセットする。ス
テップ３では、前記ＢＴＤＣ60°における筒内圧Ｐ₆₀に
所定値Ｎを乗算して、その結果（筒内圧Ｐ₆₀の所定数Ｎ
倍の値）を、失火診断（異常燃焼検出）における判定値
ＳＬとする。

【００１８】ステップ４では、圧縮上死点になったか否
かを判別する。そして、圧縮上死点になると、ステップ
５へ進み、例えばクランク角10°毎にそのときの筒内圧
の検出値をそれまでの積分値Ｗに加算して積分値Ｗを更
新設定する処理を行わせる。ステップ６では、筒内圧を
所定回数（例えば10回）だけ加算して積分値Ｗを得たか
否かを判別し、所定回数だけ筒内圧を積分するまで、ス
テップ５における処理を繰り返させる。

【００１９】尚、圧縮ＴＤＣからクランク角10°毎に筒
内圧を10回加算させる場合には、積分区間は膨張行程内
の圧縮ＴＤＣ〜ＡＴＤＣ100 °ということになる。所定
回数の積分が終了すると、ステップ７へ進み、前記積分
値Ｗと判定値ＳＬとを比較する。ここで、積分値Ｗが判
定値ＳＬ以下であるときには、失火により燃焼圧の低下
が生じたものと見做し、ステップ８へ進み、失火フラグ
に１をセットして、当該気筒における失火の発生を判定
する。

【００２０】一方、ステップ７で、前記積分値Ｗが判定
値ＳＬを越えていると判別されたときには、正常な燃焼
に見合う筒内圧の上昇があったものと判断し、ステップ
９へ進んで、失火フラグに０をセットし、当該気筒にお
ける正常燃焼を判定する。前記判定値ＳＬは、圧縮行程
中の筒内圧に基づいて設定された値であるから、かかる
判定値ＳＬと前記積分値Ｗとを比較すれば、燃焼による
筒内圧上昇が正常に発生しているか否かを、筒内圧の検
出値の絶対レベルに影響されることなく判別きる。即
ち、圧縮行程中の筒内圧検出値は、燃焼の影響を受けな
いので（図４参照）、かかる圧縮行程中の筒内圧検出値
を基準として、燃焼によってどれだけの筒内圧上昇が発
生したかを判別すれば、たとえ筒内圧センサ10ａ〜10ｄ
の出力特性が変化していても（図５参照）、燃焼による
上昇分のみを判別することができ、出力特性の変化に影
響されない失火判定が可能になるものである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、筒内圧検出手段の出力特性が変化しても、
該出力特性変化に対応する判定値を設定できるので、正
常燃焼に見合うだけの筒内圧が発生したか否かを精度良
く判別でき、以て、異常燃焼状態を安定的に精度良く検
出できるという効果がある。

【００２２】請求項２記載の発明によると、失火時にお
ける所定積分区間での筒内圧積分値を、圧縮行程中の筒
内圧の所定数倍として推定して、前記積分値が失火時に
相当する値を示しているか否かを精度良く判別できると
いう効果がある。請求項３記載の発明によると、圧電素
子の温度変化による容量変化で、筒内圧検出手段の出力
特性が変化しても、異常燃焼状態を精度良く検出できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の構成ブロック図。

【図２】本発明の一実施形態を示すシステム概略図。

【図３】異常燃焼検出の実施形態を示すフローチャー
ト。

【図４】失火時の筒内圧変化の様子を示す線図。

【図５】筒内圧センサの出力特性変化の様子を示す線
図。

【符号の説明】

１内燃機関 10ａ〜10ｄ筒内圧センサ 11 クランク角センサ 12 コントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手
段と、膨張行程中の区間を少なくとも含む所定の積分区間にお
いて前記筒内圧検出手段で検出された筒内圧を積分する
筒内圧積分手段と、圧縮行程中に前記筒内圧検出手段で検出された筒内圧に
基づいて判定値を設定する判定値設定手段と、前記筒内圧積分手段で得られた筒内圧積分値と、前記判
定値設定手段で設定された判定値とを比較して異常燃焼
状態を判定する異常燃焼判定手段と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃焼状
態検出装置。
【請求項２】前記判定値設定手段が、前記圧縮行程中の
所定クランク角位置において前記筒内圧検出手段で検出
された筒内圧の所定数倍を判定値として設定することを
特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼状態検出装
置。
【請求項３】前記筒内圧検出手段が、圧電素子を含んで
構成されるリング状のセンサであって、点火栓の座金と
して装着され、点火栓が筒内圧を受けてリフトしてその
セット荷重が変化することで、筒内圧に対応する信号を
出力する構成であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。