JP2010001829A - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の失火検出装置において、共振現象によって生じる失火検出の誤検出を防止すること。
【解決手段】一定期間の機関回転変動の分布のパターンを解析し、解析した回転変動の分布パターンが燃焼パターン、共振パターン、悪路パターンおよび失火パターンのいずれのパターンに当てはまるかによって、正常燃焼、共振中の失火、悪路および共振無しの失火をそれぞれ判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の失火検出装置に関する。

車両に搭載される内燃機関においては、温度や点火プラグの状態などの条件により、燃焼室内の混合気が着火されない現象、いわゆる「失火」が発生することがある。

失火が発生すると、機関回転速度が低下するばかりでなく、未燃焼混合気が排気通路に排出され、排気エミッションの悪化や、排気浄化触媒への悪影響が懸念される。このため、内燃機関の失火異常に早期に対処すべく、失火発生を検出して運転者への報知等を行なう必要がある。

多気筒内燃機関において失火を検出する失火検出装置として、失火の発生時には機関回転速度の変動（以下、単に「回転変動」と称することもある。）が大きくなることに着目し、この回転変動に基づいて失火の発生を検出する失火検出装置が種々提案されている。

たとえば、特許文献１においては、失火と駆動系の共振とを回転変動の変動パターンで区別し、共振時には失火検出を停止するようにした失火検出装置が開示されている。

また、特許文献２においては、ロックアップ解除またはスリップさせて失火検出する失火検出装置が開示されている。

さらに、上記失火に関連する技術として、特許文献３においては、失火が検出されると、駆動系の保護および運転性の向上のためロックアップを解除する技術が開示されている。
特開平９−２８７５１６号公報 特開平４−３６２２３２号公報 特開平１１−１８２６６９号公報

ところで、失火発生時、たとえば、１気筒連続失火時であって、かつ、機関（以下、「エンジン」と称することもある。）の回転数が１０００〜２０００ｒｐｍのように、失火の発生パターンと車両運転状態の組み合わせによっては、失火による回転変動が増幅・変形する場合があることが分かっている。

この現象の発生する領域および影響度は、エンジンの形式、トランスミッションの形式、エンジンおよびトランスミッションの制御などの要因で変化し、特にロックアップがＯＮ、すなわちロックアップ中のときに顕著である。

上記の現象が発生すると、失火気筒の特定および失火気筒数の特定、ひいては失火自体が困難となってしまう。

ところが、上記特許文献１は、駆動系の共振現象を失火と誤検出するのを防止するための技術に関するものであって、失火自体がトリガーとなって発生する共振については対応できない。

また、上記特許文献２では、ロックアップ解除条件が規定されておらず、失火検出を常時実施すると、常時、ロックアップ解除状態となり、ロックアップ領域が無くなり燃費が悪化する。

さらに、上記特許文献３に記載の記述では、トルクコンバータ油温が高い状態でのロックアップ解除は逆にトルクコンバータにダメージを与える場合があり、解除条件を設定する必要がある。

このように、特許文献１〜３の技術では、上記の問題を解決するに至らないのが実情である。

そこで、本発明の主たる目的は、共振現象によって生じる失火検出の誤検出を防止し得る内燃機関の失火検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明にかかる内燃機関の失火検出装置は、所定期間における内燃機関の機関回転変数に関するパラメータに基づいて、失火に起因する駆動系との共振現象か否かを判定するための判定手段を含む。

上記構成によれば、共振現象によって生じる失火検出の誤検出を防止できる。

具体的には、上記判定手段は、上記内燃機関の機関回転数に関するパラメータに基づいて、失火、悪路および正常燃焼をそれぞれ判定する。

上記内燃機関の失火検出装置は、上記駆動系との間に備えられたロックアップ装置のロックアップ中に、上記判定手段により、失火と判定された場合にはロックアップを解除せず、失火による共振現象であると判定された場合にはロックアップを解除する。

上記構成によれば、特に共振現象が起こりやすいロックアップを解除することで共振現象のさらなる助長を低減できる。

ところで、ロックアップを解除しない、またはできない場合の共振時の気筒特定精度を向上させる必要がある。

そこで、上記内燃機関の失火検出装置は、上記判定手段により失火によって生じる共振現象と判定された場合には、失火気筒の特定制御を禁止する。

さらにまた、上記内燃機関の失火検出装置は、振動を検出する振動検出手段をさらに含み、上記判定手段は、共振現象であると判定された場合には、その後の所定の期間の間に上記振動検出手段により検出された振動はすべて失火によるものと判定する。

上記構成によれば、無駄なロックアップ制御を防止し、運転性の悪化を防ぐことができる。

本発明によれば、ある気筒が失火した場合に、その失火に基づいて共振を起こし、機関回転変動が増幅や変形を起こす場合があり、失火検出自体が困難となるが、失火に基づく共振について判定できるので、失火や悪路などが原因で駆動系の共振・振動が発生した場合でも、所期の失火検出精度を確保することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

[第１の実施の形態]
まず、本実施の形態にかかる失火検出装置を適用するエンジンについて説明する。

＜エンジン＞
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる失火検出装置を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。

エンジン１は、６つの気筒（第１気筒＃１〜第６気筒＃６）を有する６気筒ガソリンエンジンであって、燃焼室１ａを形成するピストン１０、および出力軸であるクランクシャフト１５を備えている。

ピストン１０は、コネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されており、ピストン１０の往復運動がコネクティングロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。

クランクシャフト１５は、フライホイールダンパ２を介して図示しないトランスミッションに連結される。このクランクシャフト１５には、外周面に複数の突起（歯）１７ａを有するシグナルロータ１７が取り付けられている。シグナルロータ１７の側方近傍にはクランクポジションセンサ３６が配置されている。

クランクポジションセンサ３６は、たとえば、電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の突起１７ａに対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。

燃焼室１ａには、点火プラグ３が配置されている。この点火プラグ３の点火タイミングは、イグナイタ４によって調整される。

エンジン１には、エンジン水温（冷却水温）を検出する水温センサ３１が配置されている。

また、上記燃焼室１ａには、吸気通路１１と排気通路１２が接続されている。吸気通路１１と燃焼室１ａとの間に、吸気バルブ１３が設けられており、この吸気バルブ１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ａとが連通または遮断される。また、排気通路１２と燃焼室１ａとの間に、排気バルブ１４が設けられており、この排気バルブ１４を開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ａとが連通または遮断される。これら吸気バルブ１３および排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転が伝達される吸気カムシャフト１８および排気カムシャフト１９の各回転によって行なわれる。

吸気カムシャフト１８の近傍に、気筒判定用のカムポジションセンサ３７が配置されている。このカムポジションセンサ３７は、たとえば、電磁ピックアップであって、図示はしないが、吸気カムシャフト１８に一体的に設けられたロータ外周面の１個の突起（歯）に対向するように配置されており、吸気カムシャフト１８が回転する際にパルス状の信号を出力する。なお、吸気カムシャフト１８は、クランクシャフト１５の１／２の回転速度で回転するので、クランクシャフト１５が７２０°回転するごとにカムポジションセンサ３７が１つのパルス状の信号（出力パルス）を発生する。

吸気通路１１には、エアクリーナ７、熱線式のエアフローメータ３２、エアフローメータ３２に内蔵された吸気温センサ３３、およびエンジン１の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ５が配置されている。

スロットルバルブ５は、スロットルモータ５ａによって駆動される。このスロットルバルブ５の開度は、スロットルポジションセンサ３５によって検出される。

排気通路１２には、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ３４および三元触媒８が配置されている。

また、吸気通路１１には、燃料噴射用のインジェクタ（燃料噴射弁）６が配置されている。インジェクタ６には、燃料タンクから燃料ポンプ（いずれも図示せず）によって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路１１に燃料が噴射される。この噴射燃料は、吸入空気と混合されて混合気となってエンジン１の燃焼室１ａに導入される。燃焼室１ａに導入された混合気（燃料＋空気）は、点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室１ａ内での燃焼・爆発によりピストン１０が往復運動してクランクシャフト１５が回転する。なお、エンジン１は、第１気筒＃１→第２気筒＃２→第３気筒＃３→第４気筒＃４→第５気筒＃５→第６気筒＃６の順で燃焼・爆発する。

上記のエンジン１の運転状態は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１００によって制御される。

＜ＥＣＵ＞
図２はＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図２を参照して、ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４および失火カウンタ１０５などを備えている。

ＲＯＭ１０２は、各種の制御プログラムなどを記憶している。

ＣＰＵ１０１は、ＥＣＵ１００の制御中枢を司るものであって、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。

ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１での演算結果や上記の各センサ３１〜３７から入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１０４は、エンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性メモリである。

これらＣＰＵ０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４および失火カウンタ１０５は、バス１０９を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路１０７および外部出力回路１０８と接続されている。

外部入力回路１０７には、水温センサ３１、エアフローメータ３２、吸気温センサ３３、Ｏ₂センサ３４、スロットルポジションセンサ３５、クランクポジションセンサ３６、およびカムポジションセンサ３７などが接続されている。一方、外部出力回路１０８には、インジェクタ６、点火プラグ３のイグナイタ４、スロットルバルブ５のスロットルモータ５ａ、および失火異常を警告するためのインジケータランプ９などが接続されている。

ＥＣＵ１００は、水温センサ３１、エアフローメータ３２、吸気温センサ３３、Ｏ₂センサ３４、スロットルポジションセンサ３５、クランクポジションセンサ３６、カムポジションセンサ３７および図示しないアクセルポジションセンサなどの各種センサの出力に基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。

特に、本実施の形態では、ＥＣＵ１００は、エンジン１の回転変動の分布そのもので正常燃焼、共振中の失火、悪路および共振無しの失火のそれぞれを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、図３に示す一定期間のエンジン１の回転変動分布のパターンを解析し、いずれのパターンに当てはまるかによって、正常燃焼、共振中の失火、悪路および共振無しの失火のそれぞれを判定する。

＜判定用パターン＞
図３は正常燃焼、共振中の失火、悪路および共振無しの失火の各判定用パターンを示す図である。なお、図３においては、一定点火サイクル（たとえば、２００ｒｅｖ）中の回転変動値を示している。

図３（ａ）に示すのが正常燃焼を判定するためのパターン（以下、単に「燃焼パターン」という。）である。正常燃焼では、上記回転変動の分布が、「０」近傍に収束した収束幅の狭い尖った１つピークを有する１つの山をなす。これを太線で結んだものが燃焼パターンとされる。

図３（ｂ）に示すのが共振中の失火を判定するためのパターン（以下、単に「共振パターン」という。）である。共振中の失火では、失火に起因する駆動系との共振現象が発生しているので、上記回転変動の分布が、「０」近傍に鞍部が形成されるとともにこの鞍部を挟んだ正側および負側にそれぞれ収束幅の広い２つのなだらかなピークを有する２つの山をなす。これを太線で結んだものが共振パターンとされる。

図３（ｃ）に示すのが悪路を判定するためのパターン（以下、単に「悪路パターン」という。）である。悪路では、路面の凹凸が顕著であるので、上記回転変動の分布が、「０」を頂点とするとともに収束幅の広いなだらかな１つのピークを有する１つの山をなす。これを太線で結んだものが悪路パターンとされる。

図３（ｄ）に示すのが共振なしの失火を判定するためのパターン（以下、単に「失火パターン」という。）である。共振無しの失火では、上記回転変動の分布が、「０」近傍に収束した収束幅の狭い尖った中央のピークと、この中央のピークを挟んで正側および負側にそれぞれシフトした位置に収束幅が狭くて中央のピークよりも低い尖った左右のピークとから構成される、線対称の３つの山をなす。これを太線で結んだものが失火パターンとされる。

＜失火検出処理＞
図４は失火検出装置の失火検出処理動作の流れを示すフローチャートである。

図４を参照して、失火検出にあたっては、まず、クランクポジションセンサ３６およびカムポジションセンサ３７の出力などに基づいて、ＥＣＵ１００は、その内部のＣＰＵ１０１によってエンジン１の回転変動値を計算し、これを基にした回転変動の分布の形をＲＡＭ１０３に保存する（ステップＳ１）。その後、ＣＰＵ１０１は、回転数カウンタを積算する（ステップＳ２）。

回転数カウンタの積算が終了すると、ＣＰＵ１０１は、回転数カウンタが２００ｒｅｖに達した否かを判定する（ステップＳ３）。回転数カウンタが２００ｒeｖ未満であると判定した場合には、ＣＰＵ１０１は、なんら処理を行なうことなく、処理をステップＳ１に戻す。これに対して、回転数カウンタが２００ｒｅｖに達したと判定した場合には、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ４に移す。

ステップＳ４に移行すると、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０２に格納されている回転変動の分布の形を読み出し、この分布の形が図３（ｄ）に示す失火パターンにマッチするか否かを判定する。上記回転変動の分布の形が上記失火パターンとマッチした場合には、ＣＰＵ１０１は、共振無しの失火と判定し（ステップＳ９）、失火カウンタ１０５のカウンタ値をインクリメントする（ステップＳ１０）。その後、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ８に移す。これに対して、上記回転変動の分布の形が上記失火パターンとマッチしない場合には、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ５に移す。

ステップＳ５に移行すると、ＣＰＵ１０１は、上記ＲＡＭ１０３から読み出された回転変動の分布の形が図３（ｃ）に示す悪路パターンにマッチするか否かを判定する。回転変動の分布の形が上記悪路パターンとマッチした場合には、悪路と判定し（ステップＳ１１）、処理をステップＳ８に移す。これに対し、回転変動の分布の形が上記悪路パターンとマッチしない場合には、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ６に移す。

ステップＳ６に移行すると、ＣＰＵ１０１は、上記ＲＡＭ１０３から読み出された回転変動の分布の形が図３（ｂ）に示す共振パターンにマッチするか否かを判定する。回転変動の分布の形が上記共振パターンとマッチした場合には、ＣＰＵ１０１は、共振中の失火と判定し（ステップＳ１２）、失火カウンタ１０５のカウンタ値をインクリメントする（ステップＳ１３）。その後、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ８に移す。これに対し、回転変動の分布が上記失火パターン、悪路パターンおよび共振パターンのいずれのパターンともマッチしない場合には、ＣＰＵ１０１は、上記回転変動の分布の形が燃焼パターンとみなして正常燃焼と判定し（ステップＳ７）、処理をステップＳ８に移す。

ステップＳ８に移行すると、ＣＰＵ１０１は、回転変動値および回転数カウンタをともにクリアし、処理をステップＳ１に戻す。

＜作用・効果＞
以上の説明から明らかな通り、一定期間のエンジン１の回転変動の分布のパターンを解析し、解析した回転変動の分布パターンが図３に示すいずれのパターン（燃焼パターン、共振パターン、悪路パターンおよび失火パターン）に当てはまるかによって、正常燃焼、共振中の失火、悪路および共振無しの失火をそれぞれ判定する。ある気筒が失火した場合に、その失火に基づいて共振を起こし、エンジン１の回転変動が増幅や変形を起こす場合があり、失火検出自体が困難となるが、失火に基づく共振について判定できるので、失火や悪路などが原因で駆動系の共振・振動が発生した場合でも、所期の失火検出精度を確保することができる。

[第２の実施の形態]
本実施の形態の特徴は、エンジン１の回転変動分布の分散を計算して、失火無し、悪路および共振または失火中をそれぞれ判定する点、ならびに共振または失火中と判定された場合に、ロックアップ解除する点にある。

まず、本実施の形態にかかる失火検出装置が適用される車両について説明する。

図５は本発明の第２の実施の形態にかかる失火検出装置が適用される車両の一例を示す概略図である。

図５に示す例の車両は、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型車両であって、エンジン１、ＥＣＵ１００、トルクコンバータ２００および自動変速機３００などが搭載されている。なお、エンジン１の構成については、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。

＜トルクコンバータおよび自動変速機＞
トルクコンバータ２００は、図５に示すように、入力軸側のポンプ羽根車２１０と、出力軸側のタービン羽根車２２０と、トルク増幅機能を発現するステータ２３０と、ワンウェイクラッチ２４０とを備え、ポンプ羽根車２１０とタービン羽根車２２０との間で流体を介して動力伝達を行なう。

トルクコンバータ２００には、入力側と出力側とを直結状態にするロックアップクラッチ２５０が設けられており、このロックアップクラッチ２５０を完全係合させることにより、ポンプ羽根車２１０とタービン羽根車２２０とが一体回転する。また、ロックアップクラッチ２５０を所定のスリップ状態で係合させることにより、駆動時には所定のスリップ量でタービン羽根車２２０がポンプ羽根車２１０に追随して回転する。トルクコンバータ２００と自動変速機３００とは回転軸によって接続される。

自動変速機３００は、図５に示すように、ダブルピニオン型の第１の遊星歯車装置３１０、シングルピニオン型の第２の遊星歯車装置３２０、およびシングルピニオン型の第３の遊星歯車装置３３０を備えた遊星歯車式の変速機である。自動変速機３００の出力軸３４０から出力される動力は、プロペラシャフト、デファレンシャルギヤおよびドライブシャフト等を介して駆動輪に伝達される。

自動変速機３００の第１の遊星歯車装置３１０のサンギヤＳ１は、クラッチＣ３を介して入力軸３５０に選択的に連結される。また、サンギヤＳ１は、ワンウェイクラッチＦ２およびブレーキＢ３を介してハウジングに選択的に連結され、逆方向（入力軸３５０の回転と反対方向）の回転が阻止される。第１の遊星歯車装置３１０のキャリアＣＡ１は、ブレーキＢ１を介してハウジングに選択的に連結されるとともに、そのブレーキＢ１と並列に設けられたワンウェイクラッチＦ１により、常に逆方向の回転が阻止される。第１の遊星歯車装置３１０のリングギヤＲ１は、第２の遊星歯車装置３２０のリングギヤＲ２と一体的に連結されており、ブレーキＢ２を介してハウジングに選択的に連結される。

第２の遊星歯車装置３２０のサンギヤＳ２は、第３の遊星歯車装置３３０のサンギヤＳ３と一体的に連結されており、クラッチＣ４を介して入力軸３５０に選択的に連結される。また、サンギヤＳ２は、ワンウェイクラッチＦ０およびクラッチＣ１を介して入力軸３５０に選択的に連結され、その入力軸３５０に対して相対的に逆方向へ回転することが阻止される。

第２の遊星歯車装置３２０のキャリアＣＡ２は、第３の遊星歯車装置３３０のリングギヤＲ３と一体的に連結されており、クラッチＣ２を介して入力軸３５０に選択的に連結されるとともに、ブレーキＢ４を介してハウジングに選択的に連結される。また、キャリアＣＡ２は、ブレーキＢ４と並列に設けられたワンウェイクラッチＦ３によって、常に逆方向の回転が阻止される。そして、第３の遊星歯車装置３３０のキャリアＣＡ３は、出力軸３４０に一体的に連結されている。

上記の自動変速機３００では、摩擦係合要素であるクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１〜Ｂ４およびワンウェイクラッチＦ０〜Ｆ３などが、所定の状態に係合または解放されることによってギヤ段（変速段）が設定される。クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１〜Ｂ４の係合・解放は、図６に示す油圧制御回路４００によって制御される。

油圧制御回路４００には、リニアソレノイドバルブおよびオンオフソレノイドバルブなどが設けられており、それらソレノイドバルブの励磁・非励磁を制御して油圧回路を切り替えることによって自動変速機３００のクラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１〜Ｂ４の係合・解放を制御することができる。油圧制御回路４００のリニアソレノイドバルブおよびオンオフソレノイドバルブの励磁・非励磁は、ＥＣＵ１００からのソレノイド制御信号（指示油圧信号）によって制御される。

自動変速機３００は、運転者がシフトレバーを操作することにより、たとえば、Ｐレンジ（パーキングレンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）およびＤレンジ（前進走行レンジ）等に切り替えることができる。

＜ＥＣＵ＞
図６はＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図６を参照して、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００の外部入力回路１０７には、水温センサ３１、エアフローメータ３２、吸気温センサ３３、Ｏ₂センサ３４、スロットルポジションセンサ３５、クランクポジションセンサ３６、およびカムポジションセンサ３７などに加えて、トルクコンバータ２００の油温を検出する油温センサ５００が接続されている。この油温センサ５００は、図５に示すように、トルクコンバータ２００の近傍に配置されている。

一方、ＥＣＵ１００の外部出力回路１０８には、インジェクタ６、イグナイタ４、スロットルモータ５ａおよびインジケータランプ９などに加えて、上記のトルクコンバータ２００および自動変速機３００を制御する油圧制御回路４００が接続されている。

本実施の形態では、ＥＣＵ１００は、上述したように、エンジン１の回転変動分布の分散を計算して、失火無し、悪路および共振または失火中をそれぞれ判定するように構成されている。この判定に用いられる判定マップがＥＣＵ１００内のＲＡＭ１０３に格納されている。

＜判定マップ＞
図７は判定マップを示す図である。図７（ａ）に示すのが正常燃焼の回転変動分布の分散パターンである。正常燃焼の分散パターンは、回転変動の分布が、「０」近傍に収束した収束幅の狭い尖った１つピークを有する１つの山をなす。図７（ｂ）に示すのが悪路の回転変動分布の分散パターンである。悪路の分散パターンは、回転変動の分布が、「０」を頂点とするとともに収束幅の広いなだらかな１つのピークを有する１つの山をなす。図７（ｃ）に示すのが失火中の共振または無失火状態での共振の回転変動分布の分散パターンである。これらの共振の分散パターンは、回転変動の分布が、「０」近傍に鞍部が形成されるとともにこの鞍部を挟んだ正側および負側にそれぞれ収束幅の広い２つのなだらかなピークを有する２つの山をなす。図７（ｄ）に示すのが失火の回転変動分布の分散パターンである。失火の分散パターンは、回転変動の分布が、「０」近傍に収束した収束幅の狭い尖った中央のピークと、この中央のピークを挟んで正側および負側にそれぞれシフトした位置に収束幅が狭くて中央のピークよりも低い尖った左右のピークとから構成される、線対称の３つの山をなす。このように、正常燃焼、悪路、共振（失火または無失火）および失火の回転変動分布の分散パターンが異なることから、分散は、正常燃焼、悪路、共振（失火または無失火）および失火の順で大きくなる。

そこで、図７の判定マップでは、失火無しか否かを判定するために、悪路の分散パターンの基準線の値を判定値１として設定されており、悪路か共振中または失火中か否かを判定するために、共振（失火または無失火）の分散パターンの基準線の値を判定値２として設定している。判定値１と判定値２との大小関係は、判定値１＜判定値２の関係を有する。これらの判定値１および２がＲＡＭ１０３に書き込み記憶されている。

＜失火検出処理＞
図８は失火検出装置の失火検出処理動作の流れを示すフローチャートである。

図８を参照して、失火検出にあたっては、まず、クランクポジションセンサ３６およびカムポジションセンサ３７の出力などに基づいて、ＥＣＵ１００は、その内部のＣＰＵ１０１によってエンジン１の回転変動値の分散を計算する（ステップＳ２０）。この計算で得られた分散は、ＲＡＭ１０３に保存される。なお、分散の計算は、下記式に基づいて行なわれる。

分散＝Σ（ΔＮＥ×ΔＮＥ） （但し、ΔＮＥはエンジン１の回転変動値）
回転変動値の分散の計算が終了すると、ＣＰＵ１０１は、回転数カウンタを積算する（ステップＳ２１）。

回転数カウンタの積算が終了すると、ＣＰＵ１０１は、回転数カウンタが２００ｒｅｖに達したか否かを判定する（ステップＳ２２）。回転数カウンタが２００ｒeｖ未満であると判定した場合には、ＣＰＵ１０１は、なんら処理を行なうことなく、処理をステップＳ２０に戻す。これに対して、回転数カウンタが２００ｒｅｖに達したと判定した場合には、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ２３に移す。

ステップＳ２３に移行すると、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３に格納されている回転変動分布の分散を読み出し、これが図７に示す判定値１より小さいかを判定する。分散が判定値１より小さい場合には、ＣＰＵ１０１は、失火無しと判定し（ステップＳ２９）、処理をステップＳ２８に移す。これに対し、分散が判定値１以上である場合には、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ２４に移す。

ステップＳ２４に移行すると、ＣＰＵ１０１は、上記分散が図７に示す判定値２より小さいか否かを判定する。分散が判定値２より小さい場合には、ＣＰＵ１０１は、共振無しの悪路と判定し（ステップＳ３０）、処理をステップＳ２８に移す。これに対し、分散が判定値２以上である場合には、ＣＰＵ１０１は、共振または失火中と判定し（ステップＳ２５）、失火カウンタ１０５のカウンタ値をインクリメントする(ステップＳ２６)。

そして、ＣＰＵ１０１は、トルクコンバータ２００を制御してロックアップクラッチ２５０を解放し、ロックアップを解除する。このロックアップ解除により、共振現象は解消される。その後、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ２８に移す。

ステップＳ２８に移行すると、ＣＰＵ１０１は、回転変動値および回転数カウンタをともにクリアし、処理をステップＳ２０に戻す。

＜作用・効果＞
以上の説明から明らかな通り、エンジン１の回転変動分布の分散を計算することによって、失火無し、悪路および共振または失火中をそれぞれ判定するようにしている。それゆえ、ある気筒が失火した場合に、その失火に基づいて共振を起こし、エンジン１の回転変動が増幅や変形を起こす場合があり、失火検出自体が困難となるが、失火に基づく共振について判定できるので、失火や悪路などが原因で駆動系の共振・振動が発生した場合でも、所期の失火検出精度を確保することができる。

[第３の実施の形態]
図９は本発明の第３の実施の形態にかかる失火検出装置の失火検出処理動作の流れを示すフローチャートである。

たとえば、北米法規では、１気筒失火のみ気筒特定が必要とされている。そこで、本実施の形態では、失火気筒数を特定し、１気筒失火と判断された場合のみロックアップ解除して気筒特定を実施するように構成されている。

具体的には、図９を参照して、ロックアップ中において、共振・振動があり、かつ、悪路でないと判断した場合に限って、ＥＣＵ１００内のＣＰＵ１０１は、失火カウンタ１０５のカウンタ値をインクリメントし、１気筒失火か否かを判定する（ステップＳ４０〜Ｓ４４）。

２気筒失火時は１気筒失火時と比べてトルクの発生量が小さいため、一定運転条件下では、エンジン負荷、吸入空気量および吸気管圧力などを計測することで、容易に区別できる。

そこで、上記ステップＳ４４の１気筒失火判定処理において、図１０に示すマップのように、アイドル時（一定目標回転時）の吸入空気量、吸気管圧力またはエンジン負荷が判定値より小さい場合には１気筒失火と判定され、判定値より大きい場合には２気筒失火と判定される。

上記の原理によって１気筒失火と判定されると、油温センサ５００からの検出出力に基づいて、ＣＰＵ１０１は、トルクコンバータ２００の油温が１２０℃より低いか否か判定する（ステップＳ４５）。このステップＳ４５において、トルクコンバータ２００の油温が１２０℃より低い場合に限って、ＣＰＵ１０１は、ロックアップを解除し（ステップＳ４６）、失火気筒の特定を行なう（ステップＳ４７）。その後、処理はリターンする。

換言すると、本実施の形態においては、悪路走行、共振無しの失火および正常燃焼の状態では、ロックアップを解除する必要がないため、ロックアップを解除しないようにしている。この判定は、上述した第１または第２の実施の形態の判定手法を用いて実現できる。

このように、本実施の形態では、ロックアップ中に、失火と判定された場合にはロックアップを解除せず、失火による共振現象であると判定された場合にはロックアップを解除するので、特に共振現象が起こりやすいロックアップを解除することで共振現象のさらなる助長を低減できる。

[第４の実施の形態]
図１１は本発明の第４の実施の形態にかかる失火検出装置の失火検出動作の流れを示すフローチャートである。

図１１を参照して、本実施の形態の特徴は、共振して失火気筒を特定できない場合は、１気筒失火判定を一時保留し、失火気筒が特定できるような共振状態になってから気筒特定を実施する点にあり、その他の構成は第３の実施の形態と同様である。

具体的には、ロックアップ中において、共振・振動があり、かつ、悪路でないと判断した場合に限って、ＥＣＵ１００内のＣＰＵ１０１は、失火カウンタ１０５のインクリメント処理を行ない、１気筒失火か否かを判定する（ステップＳ５０〜Ｓ５４）。このとき、１気筒失火と判定されると、ＣＰＵ１０１は、トルクコンバータ２００の油温（以下、単に「トルクコンバータ油温」という。）が１２０℃が低いか否か判定する（ステップＳ５５）。トルクコンバータ油温が１２０℃より低い場合には、ＣＰＵ１０１は、ロックアップを解除し（ステップＳ５６）、失火気筒の特定（以下、単に「気筒特定」という。）を行なう（ステップＳ５７）。これに対し、トルクコンバータ油温が１２０℃以上の場合には、ＣＰＵ１０１は、共振が解消するのを待つ（ステップＳ５８）。その後に、上記１気筒失火での共振が解消すると、ＣＰＵ１０１は、処理をステップＳ５８に移して気筒特定を行なう。

このように、本実施の形態では、ロックアップを解除しない、またはできない場合の共振時の気筒特定精度を向上させるために、失火によって生じる共振現象と判定された場合には、失火気筒の特定制御を禁止するようにしている。

[第５の実施の形態]
図１２は本発明の第５の実施の形態にかかる失火検出装置の失火検出動作の流れを示すフローチャートである。

図１２を参照して、本実施の形態の特徴は、ロックアップを解除したままではトルクコンバータ油温が上昇するので、失火判定後、トルクコンバータ油温が上昇した場合には、再ロックアップを実施する点にあり、その他の構成は第３の実施の形態と同様である。

具体的には、ロックアップ中において、共振・振動があり、かつ、悪路でないと判断した場合に限って、ＥＣＵ１００内のＣＰＵ１０１は、失火カウンタ１０５のインクリメント処理を行ない、１気筒失火か否かを判定する（ステップＳ６０〜Ｓ６４）。このとき、１気筒失火と判定されると、ＣＰＵ１０１は、トルクコンバータ油温が１２０℃より低いか否か判定する（ステップＳ６５）。トルクコンバータ油温が１２０℃より低いと、ＣＰＵ１０１は、ロックアップを解除し（ステップＳ６６）、トルクコンバータ油温が上昇するか否かを判定する（ステップＳ６７）。

トルクコンバータ油温が上昇するか否かの判定手法としては、ロックアップ解除後、エンジントルクを計算し、一定以上のトルクで駆動している場合に油温が上昇すると判定する手法、空気量の積算が一定値を超えた場合に油温が上昇すると判定する手法、およびエンジン回転数とタービン回転数（エミション側回転数）との差が一定以上になった場合に油温が上昇すると判定する手法などを例示することができる。

上記のいずれかの手法により、トルクコンバータ油温が上昇すると判定された場合には、ＣＰＵ１０１は、再びロックアップし（ステップＳ６９）、気筒特定を行なうことなく、処理をリターンさせる。これに対し、トルクコンバータ油温が上昇しない場合は、ＣＰＵ１０１は、気筒特定を行ない（ステップＳ６８）、処理をリターンさせる。

このように、失火判定後、トルクコンバータ油温が上昇した場合に再ロックアップが実施されるので、ロックアップ解除状態でのトルクコンバータ油温の上昇を未然に防止することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

たとえば、上記第２の実施の形態においては、エンジンの回転変動分布を計算して失火、悪路および共振の各状態を判定する例について記載したが、上記回転変動分布の尖度または歪度を計算して失火、悪路および共振の各状態を判定するようにしてもよい。

ところで、ロックアップＯＮ時に連続して共振・振動が発生した場合、失火の有無を確認するため、ロックアップのＯＮ／ＯＦＦを短期間で繰り返すことになり、運転性が悪化するとともにトルクコンバータにも悪影響を与える。

そこで、ＥＣＵ内に共振カウンタなどの振動を検出する振動検出手段を備え、ＥＣＵにより共振現象であると判定された場合には、その後の所定の期間の間に振動検出手段により検出された振動はすべて失火によるものと判定するようにするのが好ましい。

たとえば、図１３に示すように、共振カウンタがインクリメントされて失火判定フラグがＯＮされ、続いて共振カウンタのインクリメントに伴いロックアップがＯＮされた後、連続して共振カウンタがインクリメントされた場合には、この共振カウンタに連続インクリメント期間（図１３において楕円で囲んだ部分）をすべて失火とみなす手法が考えられる。すなわち、失火判定を一度実施した後の連続した共振・振動は、すべて失火とみなすのである。

また、図１４に示すように、共振カウンタがインクリメントされ失火判定フラグがＯＮされ、続いて共振カウンタのインクリメントに伴いロックアップがＯＮされた後、失火判定フラグがＯＦＦされてもロックアップＯＮが継続している状態で、一度でも共振カウンタがインクリメントされれば、その期間（図１４において楕円で囲んだ部分）は失火とみなす手法も考えられる。すなわち、失火判定を実施した後の振動・共振は、すべて失火とみなすのである。

上記のいずれの手法においても、無駄なロックアップ制御を防止し、運転性の悪化を防ぐことができる。

加えて、ロックアップＯＮ時に悪路を走行すると、振動・共振と判定するため、頻繁にロックアップをＯＦＦ（解除）してしまう。

かかる事態に対処するため、たとえば、図１５に示すように、ＥＣＵ内に備えられた悪路カウンタがインクリメントされて悪路判定フラグがＯＮされ、続いて悪路カウンタのインクリメントに伴いロックアップがＯＮされた後、連続して共振カウンタがインクリメントされた場合には、この共振カウンタに連続インクリメント期間（図１５において楕円で囲んだ部分）をすべて悪路とみなすようにすればよい。すなわち、悪路判定を一度実施した後の連続した共振・振動は、すべて悪路とみなすのである。

また、図１６に示すように、悪路カウンタがインクリメントされて悪路判定フラグがＯＮされ、続いて悪路カウンタのインクリメントに伴いロックアップがＯＮされた後、悪路判定フラグがＯＦＦされてもロックアップＯＮが継続している状態で、一度でも共振カウンタがインクリメントされれば、その期間（図１６において楕円で囲んだ部分）は悪路とみなすようにしてもかまわない。すなわち、悪路判定を実施した後の振動・共振は、すべて悪路とみなすのである。

さらに、上記第１および第２の実施の形態においては、所定期間におけるエンジンの回転変動の収束状態（分布および分散状態を含む概念である。）を失火、悪路および共振の各状態を判定するパラメータとした例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。たとえば、目標回転数と実際の回転数の差や所定時間の回転数変化率など、エンジンの回転数に関するものをパラメータとしても、本発明の目的は十分に達成できる。

その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。

本発明の第１の実施の形態にかかる失火検出装置を適用するエンジンの概略構成を示す図である。 ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 正常燃焼、共振中の失火、悪路および共振無しの失火の各判定用パターンを示す図である。 失火検出装置の失火検出処理動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態にかかる失火検出装置が適用される車両の一例を示す概略図である。 ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 判定マップを示す図である。 失火検出装置の失火検出処理動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態にかかる失火検出装置の失火検出処理動作の流れを示すフローチャートである。 失火気筒数を判定するためのマップを示す図である。 本発明の第４の実施の形態にかかる失火検出装置の失火検出動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態にかかる失火検出装置の失火検出動作の流れを示すフローチャートである。 失火検出後のみなし失火判定処理内容の一例を示すタイミングチャートである。 失火検出後のみなし失火判定処理内容の他の例を示すタイミングチャートである。 悪路判定後のみなし悪路判定処理内容の一例を示すタイミングチャートである。 悪路判定後のみなし悪路判定処理内容の他の例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ エンジン
３６ クランクポジションセンサ
３７ カムポジションセンサ
１００ ＥＣＵ
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０５ 失火カウンタ
２００ トルクコンバータ
２５０ ロックアップクラッチ
５００ 油温センサ

Claims (5)

1. 所定期間における内燃機関の機関回転数に関するパラメータに基づいて、失火に起因する駆動系との共振現象か否かを判定するための判定手段を含むことを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の失火検出装置において、
   上記判定手段は、上記内燃機関の機関回転数に関するパラメータに基づいて、失火、悪路および正常燃焼をそれぞれ判定することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の失火検出装置において、
   上記駆動系との間に備えられたロックアップ装置のロックアップ中に、上記判定手段により、失火と判定された場合にはロックアップを解除せず、失火による共振現象であると判定された場合にはロックアップを解除することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の失火検出装置において、
   上記判定手段により失火によって生じる共振現象と判定された場合には、失火気筒の特定制御を禁止することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の失火検出装置において、
   振動を検出する振動検出手段をさらに含み、
   上記判定手段は、共振現象であると判定された場合には、その後の所定の期間の間に上記振動検出手段により検出された振動はすべて失火によるものと判定することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。

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