专利名称：内燃机的失火检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及高精度地检测内燃机中有无失火的装置。特别是涉及高精度地检测每360°曲轴转角(crank angle)反复失火(对向气缸失火)的装置。
背景技术：
已知的多气缸内燃机的失火检测装置，其特征在于，具备角速度检测机构，其检测各气缸的燃烧时的曲轴旋转的角速度；第1旋转变动量算出机构，其通过求出爆发冲程连续的两个气缸间的角速度的偏差而算出第1旋转变动量；第2旋转变动量算出机构，其通过求出与所述第1旋转变动量算出机构为了算出第1旋转变动量而检测出角速度的时期相比360°CA前的两个气缸间的角速度的偏差，而算出第2旋转变动量；加和机构，其加和第1旋转变动量算出机构算出的第1旋转变动量和第2旋转变动量算出机构算出的第2旋转变动量；失火检测机构，其比较通过所述加和机构加和的旋转变动量与预先设定的判定值，检测每360°CA发生的失火(参照专利文献1)。
一直以来，通过采用这种结构的失火检测装置，可高精度地检测对向气缸失火。
专利文献1特许第3463476号公报例如，考虑采用现有技术检测6气缸发动机的失火的情况。将各气缸的燃烧冲程中的角速度设为ω(i)。其中，i为抽样编号。由于第1旋转变动量算出机构算出的第1旋转变动量为ω(i)-ω(i-1)、第2旋转变动量算出机构算出的第2旋转变动量为ω(i-3)-ω(i-4)，因此加和机构的输出为{ω(i)-ω(i-1)}+{ω(i-3)-ω(i-4)}。
在第i个抽样时点与第i-3个抽样时点爆发冲程中的气缸失火时，若假定没有各气缸的角速度的误差，则ω(i)＜ω(i-1)ω(i-3)＜ω(i-4)因此，加和机构的输出变为{ω(i)-ω(i-1)}+{ω(i-3)-ω(i-4)}＜0，由此可检测失火。
但是，若假定各气缸存在角速度的误差，则即使在第i个抽样时点与第i-3个抽样时点爆发冲程中的气缸失火时，ω(i)＜ω(i-1)ω(i-3)＜ω(i-4)不成立，因此不能由{ω(i)-ω(i-1)}+{ω(i-3)-ω(i-4)}＜0的成立与否，来判定对向气缸失火的有无。
发明内容
本发明的目的在于提供能够高精度地检测内燃机的失火的失火检测装置。
上述目的通过以下装置实现一种失火检测装置，具有旋转检测机构，其测量内燃机的曲轴一定角度旋转所需要的时间；信号处理机构，其通过处理旋转所需时间检测内燃机的失火，其中，信号处理机构，具有非燃烧时旋转所需时间存储器，其在发出燃料中断指令时存储各气缸的旋转所需时间；燃烧偏差存储器，其在制造时存储各气缸的燃烧偏差；过滤器，其根据燃烧冲程气缸，从由旋转检测机构输出的旋转所需时间减去从这两个存储器输出的非燃烧时旋转所需时间与燃烧偏差的和的值抽取特定成分；阀值判定机构，其在过滤器的输出超过阀值时判定为失火。
通过使用本发明，可补正环形齿轮(ring gear)的制造误差与燃烧不均引起的旋转所需时间的误差，可高精度地检测失火、尤其对向气缸失火。通过能够高精度地检测失火，可防止向大气中放出未燃燃料。
图1是表示本发明的实施方式的一例的图。
图2是表示本发明的实施方式中的环形齿轮的例子的图。
图3是表示本发明的实施方式中的信号处理装置的一例的图。
图4是表示本发明的实施方式中的旋转所需时间的例子的图。
图5是表示本发明的实施方式中的过滤器输出的例子的图。
图6是说明确认本发明的实施的方法的图。
图7是表示本发明的实施方式中的信号处理装置的一例的图。
图中，1-旋转检测机构；2-信号处理机构；3-曲轴；4-气缸；5-燃烧冲程气缸判别机构；6-发动机控制机构；11-环形齿轮；12-磁传感器；21-非燃烧时旋转所需时间存储器；22-燃烧偏差存储器；23-过滤器；24-阀值判定机构；25-发动机旋转数算出机构。
具体实施例方式
图1是表示本发明的结构的一例的图。采用该图对本发明的第一实施方式进行说明。
失火检测机构，大致分为旋转检测机构1，其测量内燃机的曲轴一定角度旋转所需要的时间；信号处理机构2，其通过处理旋转所需时间检测内燃机的失火。
旋转检测机构1由环形齿轮11和磁传感器12构成。环形齿轮11上装配有如图2所示的齿。若齿接近磁传感器12，则磁传感器12的输出发生变化，由此可通过测量磁传感器12的输出的变化的间隔，测量旋转一定角度所需要的旋转所需时间。图2是尤其适合于6气缸内燃机的环形齿轮11。6气缸内燃机时，由于曲轴旋转1次期间，3个气缸爆发，因此图2(a)、(b)的各个箭头的圆弧所表示的齿与齿之间的区间，可看作是1个气缸爆发期间环形齿轮11旋转的角度。图2(a)的齿间区间相当于发动机旋转数低时的1个气缸爆发期间环形齿轮旋转的角度，图2(b)的齿间区间相当于发动机旋转数高时的1个气缸爆发期间环形齿轮旋转的角度。
将失火检测装置中的信号处理机构的结构的一例示于图3。信号处理机构2，由以下构成非燃烧时旋转所需时间存储器21，其在发出燃料中断指令时存储各气缸的旋转所需时间；燃烧偏差存储器22，其在制造时存储各气缸的燃烧偏差；过滤器23，其根据燃烧冲程气缸，从由旋转检测机构1输出的旋转所需时间减去从这两个存储器输出的非燃烧时旋转所需时间与燃烧偏差的和的值抽取特定成分；阀值判定机构24，其在过滤器23的输出超过阀值时判定为失火。
将旋转检测机构1输出，并输入到信号处理机构2的旋转所需时间的一例示于图4。即使不发生失火，旋转所需时间也以某一程度的大小变动。若发生失火，则旋转所需时间比没有失火时的变动更大地变动。但是，若发动机的旋转数变高，则没有失火时的旋转所需时间的变动的大小与发生失火时的旋转所需时间的变动的大小之间的差值变小。因此，失火检测的精度降低。
旋转所需时间的变动的主要因素，可例举失火的有无、各气缸的燃烧不均、环形齿轮11的制造误差。因此，若采用从旋转所需时间减去燃烧不均引起的变动、环形齿轮11的制造误差引起的变动的值进行失火检测，则精度提高。环形齿轮11的制造误差引起的旋转所需时间的变动，表现为燃料中断时的各气缸的旋转所需时间的变动。另外，燃烧不均引起的旋转所需时间的变动，主要依赖于吸气管的设计引起的吸气量、排气再循环量的不均。因此，由于主要依赖于发动机系统的设计，而基本不依赖于发动机的个体差，所以某一发动机的燃烧不均引起的旋转所需时间的变动，基本与相同设计的其他的发动机的燃烧不均引起的变动相同。
因此，如图3所示，信号处理机构2具备非燃烧时旋转所需时间存储器21和燃烧偏差存储器22，发出燃料中断指令时，燃烧冲程气缸判别机构5基于进行输出的燃烧冲程气缸，将各气缸的旋转所需时间存储于非燃烧时旋转所需时间存储器21，将制造时燃烧偏差引起的旋转所需时间的变动基于燃烧冲程气缸存储于燃烧偏差存储器22。不发出燃料中断指令时，从由旋转检测机构1获得的旋转所需时间，减去存储于非燃烧时旋转所需时间存储器21的对应于燃烧冲程气缸的非燃烧时旋转所需时间、和存储于燃烧偏差存储器22的对应于燃烧冲程气缸的燃烧偏差引起的旋转所需时间。由于由此获得的值高精度地表示失火的有无引起的旋转所需时间的变动，因此通过过滤器23抽取如图5的失火的有无引起的旋转所需时间的变动。作为从图4所示的旋转所需时间获得图5所示的失火的有无引起的旋转所需时间的变动的过滤器的一例，存在从处于现在的燃烧冲程的气缸的通过时间减去前一个气缸的通过时间的过滤器。阀值判定机构24，如图5所示，若过滤器23的输出超过一定值则判定为失火，若不超过则判定为没有失火。
通过这样进行，可补正燃烧不均引起的旋转所需时间的变动、环形齿轮11的制造误差引起的旋转所需时间的变动，且可高精度地检测对向气缸失火。
在此，结合图7对某一失火检测装置适用于本实施例时的特征进行说明。将旋转检测机构1输出的旋转所需时间设为Ti，前一时点的旋转所需时间设定为Ti-1，前二个时点的旋转所需时间设为Ti-2，……。在以Ti、Ti-1、Ti-2，……为轴的空间内，失火检测结果为失火时画×，为正常燃烧时画○。
于是，如图7所示，在一平面内，可划分为○的区域和×的区域。
存储于燃烧偏差存储器22的燃烧偏差引起的旋转所需时间的变动，依赖于燃烧冲程气缸。因此，失火检测结果也因燃烧冲程气缸而变化。通过不输入燃料中断指令，将非燃烧时旋转所需时间存储器21保持为一定值时，若图7所示的Ti、Ti-1、Ti-2，……空间的○与×的区域仅根据燃烧冲程气缸变化，则可知，使用了依赖于燃烧冲程气缸的燃烧偏差存储器22。
另外，发出燃料中断指令时，将对应于第j气缸的旋转所需时间设为τj，与发出前次的燃料中断指令时的对应于第j气缸的旋转所需时间的差值设为Δτj。该燃料中断指令结束，失火检测开始后，如图7所示，在以Ti、Ti-1、Ti-2，……为轴的空间内，失火检测结果为失火时画×，为正常燃烧时画○(将该空间称为失火空间)。若将现在的燃烧冲程气缸设为j(i)，前1时点的燃烧冲程气缸设为j(i-1)，前2时点的燃烧冲程气缸设为j(i-2)，则如果存在非燃烧时旋转所需时间存储器21，失火空间与燃料中断前相比，向Ti、Ti-1、Ti-2，……方向，进位为Δτj(i)、Δτj(i-1)、Δτj(i-2)，……。通过失火空间的这种变化，可确认是否实施了本发明。
在图3所示的第一实施方式的信号处理机构2中，非燃烧时旋转所需时间与燃烧偏差依赖于发动机旋转数。第2实施方式是考虑了发动机旋转数的实施方式。将第2实施方式的信号处理机构2的结构示于图7。第2实施方式的信号处理机构2，通过在第1实施方式的信号处理机构2上添加发动机旋转数算出机构25，由非燃烧时旋转所需时间存储器21和燃烧偏差存储器22进行基于发动机旋转数的补正。
发动机旋转数算出机构25，从旋转检测机构输出的旋转所需时间T，通过n＝1/(3T)求出发动机旋转数。
非燃烧时旋转所需时间T_nofire与发动机旋转数n成反比例。因此，燃料中断时，预先将各气缸的通过时间乘以发动机旋转数的值存储于非燃烧时旋转所需时间存储器21中。燃料供给时，燃料冲程气缸判别机构对应于进行输出的气缸，由发动机旋转数除存储于非燃烧时旋转所需时间存储器21的值，作为该气缸的非燃烧时旋转所需时间，使用于从旋转检测机构获得的旋转所需时间的补正。
燃烧偏差引起的旋转所需时间的变动，未必与发动机旋转数成反比例。既有各个气缸取一定的值的情况，也有各个气缸变为旋转数的函数的情况。取一定的值时，存储于燃烧偏差存储器22的燃烧偏差引起的变动，各个气缸存储一个值。根据旋转数变动时，例如，是预先将旋转数与燃烧偏差引起的旋转所需时间变动的关系图存储于各个气缸，还是存储表示旋转数与燃烧偏差引起的变动的关系的函数的参数。无论哪种情况，燃烧偏差引起的旋转所需时间的变动，制造时存储于燃烧偏差存储器22。
如此，通过在第一实施方式的信号处理机构2上添加发动机旋转数算出机构，由非燃烧时旋转所需时间存储器21和燃烧偏差存储器22进行补正，可进行更加高精度的对向气缸的失火检测。
权利要求
1.一种内燃机的失火检测装置，具有旋转检测机构，其计测内燃机的曲轴一定角度旋转所需要的时间；信号处理机构，其通过处理旋转所需时间检测内燃机的失火，该内燃机的失火检测装置的特征在于，信号处理机构具有非燃烧时旋转所需时间存储器，其在发出燃料中断指令时存储各气缸的旋转所需时间；燃烧偏差存储器，其在制造时存储各气缸的燃烧偏差；过滤器，其根据燃烧冲程气缸，从由旋转检测机构输出的旋转所需时间减去从这两个存储器输出的非燃烧时旋转所需时间与燃烧偏差的和的值中抽取特定成分；阀值判定机构，其在过滤器的输出超过阀值时判定为失火。
2.根据权利要求1所述的内燃机的失火检测装置，其特征在于，在信号处理机构上添加从旋转所需时间算出发动机旋转数的发动机旋转数检测机构，通过非燃烧时旋转所需时间存储器和燃烧偏差存储器进行基于发动机旋转数的补正。
全文摘要
提高失火、尤其对向气缸失火的检测精度。发出燃料中断指令时存储各气缸的旋转所需时间，制造时存储各气缸的燃烧偏差，燃料供给时根据燃烧冲程气缸，从由旋转所需时间减去这些非燃烧时旋转所需时间与燃烧偏差的和的值抽取特定成分，该成分超过阀值时判定为失火。
文档编号F02D45/00GK1884811SQ200610093868
公开日2006年12月27日 申请日期2006年6月20日 优先权日2005年6月23日
发明者青野俊宏, 福地荣作 申请人:株式会社日立制作所