JP2016164406A - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】失火の検出精度に優れた失火検出装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の失火検出装置１では、平準値演算手段３０が、各気筒１１ａ〜１１ｆの膨張行程における実測値ω０を、過去の膨張行程における特定の平準値ω６０ｓｍを用いて平準化する。第１変動量演算手段４０が、対象気筒１１ａの膨張行程における実測値ω０と、当該膨張行程直前の膨張行程における平準値ω１ｓｍとの差分（第１変動量）を算出する。平準値変動量演算手段５０が、第１気筒１１ａよりもクランク軸の整数倍回転前の膨張行程における平準値ω３ｓｍと、その直前の平準値ω４ｓｍとの差分（平準値変動量）を算出する。第２変動量演算手段６０が、第１変動量と平準値変動量との差分（第２変動量ΔΔωｓｍ）を算出する。失火検出手段７０が、第２変動量ΔΔωｓｍと所定の値ＫＭＦωとを比較して失火を検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の失火を検出する装置に関する。

従来、内燃機関の失火を検出する装置として、内燃機関の回転数の瞬間的な変化を測定するものがある。この失火検出装置では、点火毎に瞬時回転数を求め、この瞬時回転数に基づいて、過去の瞬時回転数との一階差分や二階差分を行うことにより回転数の変動量を求め、この回転変動量に基づいて失火の有無を判定している。しかしながら、瞬時回転数は測定による誤差や燃焼のばらつきがある。そのため、過去の瞬時回転数と検出対象の瞬時回転数との一階差分や二階差分を行うと、それぞれの瞬時回転数のばらつきが累積して、得られた変動量に大きなばらつきが生じる。その結果、当該変動量に基づいて正常時と区別する失火判定が困難となり、失火の検出精度が低下するという問題がある。

かかる問題を解消するため、特許文献１に開示の構成では、回転変動量を気筒別に平滑化処理して失火判定を行う。この平滑化処理により算出された平滑化回転変動量は、失火検出の対象となる気筒における今回の回転変動量と、当該気筒における前回までの回転変動量とを所定比率で合算したものである。そのため、平滑化回転変動量は、個々の回転変動量よりも、測定による誤差や燃焼のばらつきの影響が低減されたものとなっている。したがって、平滑化回転変動量に基づいて失火判定をおこなうことにより、特定気筒における連続失火を精度良く検出できるようにしている。

特許第４０５５６１１号公報

しかしながら、上記平滑化処理により算出された平滑化回転変動量は、失火検出の対象となる気筒における今回の回転変動量と、当該気筒における前回までの回転変動量とを所定比率で合算したものである。これにより、平滑化回転変動量は、個々の回転変動量よりも、測定による誤差や燃焼のばらつきの影響が低減されたものとなっている。そのため、同一気筒における連続失火ではなく、当該気筒における単発失火の場合には、平滑化処理において、単発失火に起因する回転変動量は、前回までの正常時の回転変動量と平滑化されて、検出が困難となる。その結果、単発失火を精度良く検出することができないため、失火の検出精度の向上について改良の余地がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、失火の検出精度に優れた失火検出装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、複数の気筒を有する内燃機関に備えられたクランク軸の回転に応じて所定の回転角度ごとに回転信号を出力する回転信号出力手段と、
該回転信号出力手段の出力信号に基づき、各気筒の膨張行程における回転角度間の回転に要した期間を計測することにより定まる実測値を算出する実測値演算手段と、
該実測値演算手段の演算結果に基づいて、上記各気筒の膨張行程における実測値を、該膨張行程よりも過去の膨張行程における実測値から算出された平準値のうち特定の平準値を用いて平準化する平準値演算手段と、
上記実測値演算手段及び上記平準値演算手段の演算結果に基づいて、上記複数の気筒のうちの検出対象である対象気筒の膨張行程における実測値と、該対象気筒の膨張行程の直前の膨張行程における実測値を平準化して算出された直前平準値との差分を第１変動量として算出する第１変動量演算手段と、
上記回転信号出力手段の出力値及び上記平準値演算手段の演算結果に基づいて、上記対象気筒の膨張行程よりも上記クランク軸の整数倍回転前の膨張行程における実測値を平準化して算出された第１平準値と、該第１平準値を算出するための上記膨張行程の直前の膨張行程における実測値を平準化して算出された第２平準値との差分を平準値変動量として算出する平準値変動量演算手段と、
上記第１変動量演算手段及び上記平準値変動量手段の演算結果に基づいて、上記第１変動量と上記平準値変動量との差分を第２変動量として算出する第２変動量演算手段と、
該第２変動量演算手段の演算結果に基づいて、上記第２変動量と予め設定された所定の値とを比較することにより、失火を検出する失火検出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置にある。

上記内燃機関の失火検出装置においては、平準値演算手段により算出された平準値は、平準化されることによって瞬時の実測値よりもばらつきが低減されたものとなっている。そのため、第１変動量演算手段において使用される平準値に加え、平準値変動量演算手段において算出される一階差分である平準値変動量もばらつきが低減されたものとなっている。その結果、第２変動量演算手段において、第１変動量と平準値変動量との差分である第２変動量（すなわち、二階差分）における、測定による誤差や燃焼のばらつきの影響が低減することとなる。これにより、失火時の第２変動量（ΔΔωｓｍ）と、正常時の第２変動量（ΔΔωｓｍ）との差がより大きくなるため、失火を検出しやすくなることから、失火の検出精度が向上する。

そして、第１変動量演算手段では、対象気筒の膨張行程における実測値と、平準値演算手段により算出された直前平準値との差分（一階差分）を算出している。そのため、失火を検出しようとする気筒における今回の実測値は、平準値演算手段によって平準化されていないことから、今回の実測値が平準値に埋もれることがない。これにより、特定気筒における連続失火に限らず、気筒を特定しない単発失火を精度良く検出することができるため、検出精度が一層向上する。

以上のごとく、本発明によれば、失火の検出精度に優れた失火検出装置を提供することができる。

実施例１における、内燃機関の失火検出装置の構成を表すブロック図。 実施例１における、失火検出装置を備える内燃機関の模式図。 実施例１における、失火判定処理のフロー図。 実施例１における、平準値の算出方法を説明するための模式図。 実施例１における、失火確定処理のフロー図。 変形例１における、失火判定処理のフロー図。 変形例２における、失火判定処理のフロー図。 比較例及び試験例における、失火検出精度試験のシミュレーション結果を表す図。 比較例及び試験例における、失火検出精度試験のシミュレーション結果を表す図。 比較例及び試験例における、平準化係数のシミュレーション結果を表す図。 実施例２における、内燃機関の失火検出装置の構成を表すブロック図。 実施例２における、失火判定処理のフロー図。 変形例３における、失火判定処理のフロー図。 変形例４における、失火判定処理のフロー図。

本発明の内燃機関の失火検出装置は、自動車等に搭載される内燃機関に使用することができる。

（実施例１）
本例の実施例に係る失火検出装置につき、図１〜図１０を用いて説明する。
本例の内燃機関の失火検出装置１は、図１に示すように、回転信号出力手段１０、実測値演算手段２０、平準値演算手段３０、第１変動量演算手段４０、平準値変動量演算手段５０、第２変動量演算手段６０及び失火検出手段７０を備える。

図１〜図３に示すように、回転信号出力手段１０は、複数の気筒１１ａ〜１１ｆを有する内燃機関１００に備えられたクランクシャフト（図示せず）の回転に応じて所定の回転角度ごとに回転信号を出力する。
実測値演算手段２０は、回転信号出力手段１０の出力信号に基づき、各気筒１１ａ〜１１ｆの膨張行程における回転角度間の回転に要した期間を計測することにより定まる実測値ω０を算出する。
平準値演算手段３０は、実測値演算手段２０の演算結果に基づいて、各気筒１１ａ〜１１ｆの膨張行程における実測値ω０を、当該膨張行程よりも過去の膨張行程における実測値から算出された平準値のうち特定の平準値ω６０ｓｍを用いて平準化する。
第１変動量演算手段４０は、実測値演算手段２０及び平準値演算手段３０の演算結果に基づいて、複数の気筒１１ａ〜１１ｆのうちの検出対象である対象気筒１１ａの膨張行程における実測値ω０と、対象気筒１１ａの膨張行程の直前の膨張行程における実測値を平準化して算出された直前平準値ω１ｓｍとの差分を第１変動量として算出する。

平準値変動量演算手段５０は、回転信号出力手段１０の出力値及び平準値演算手段３０の演算結果に基づいて、対象気筒（１１ａ）の膨張行程よりもクランク軸の整数倍回転前の膨張行程における実測値を平準化して算出された第１平準値ω３ｓｍと、第１平準値ω３ｓｍを算出するための膨張行程の直前の膨張行程における実測値を平準化して算出された第２平準値ω４ｓｍとの差分を平準値変動量として算出する。
第２変動量演算手段６０は、第１変動量演算手段４０及び平準値変動量手段５０の演算結果に基づいて、第１変動量と平準値変動量との差分を第２変動量ΔΔωｓｍとして算出する。
失火検出手段７０は、第２変動量演算手段６０の演算結果に基づいて、第２変動量ΔΔωｓｍと予め設定された所定の値ＫＭＦωとを比較することにより、失火を検出する。

以下、本例の内燃機関の失火検出装置１（以下、「失火検出装置１」ともいう）について、詳述する。
本例の内燃機関の失火検出装置１は、図２に示す内燃機関（エンジン）１００に備えられる。内燃機関１００には、６つの気筒１１ａ〜１１ｆ（図２においては第１気筒１１ａのみ示す）、吸気管１２、吸気管圧力センサ１３、電子制御装置（ＥＣＵ）１４、回転角センサ１５、基準位置センサ１６、排ガスセンサ１７、水温センサ１８を備える。

吸気管１２は、エアクリーナから導入された吸入空気を内燃機関１００内に導く。吸気管圧力センサ１３は、吸気管２内の圧力を検出する。回転角センサ１５は、クランク軸に配設され、所定クランク角度毎に信号を出力する。基準位置センサ１６は、カム軸に配設され各気筒１１ａ〜１１ｆにおける基準気筒の基準位置（例えば１１aの圧縮上死点）ごとに信号を出力する。水温センサ１８は、冷却水の温度を検出する。そして、ＥＣＵ１４に、吸気管圧力センサ１３、回転角センサ１５、基準位置センサ１６、排ガスセンサ１７、水温センサ１８及びその他の図示しないセンサの検出信号に基づいて燃料系および点火系の最適な制御量を演算し、インジェクタ１９および点火コイル１０２、点火プラグ１０１等を的確に制御するための制御信号を出力する。

ＥＣＵ１４はＣＰＵ１４ａ、ＲＯＭ１４ｂ、ＲＡＭ１４ｃ及びＩ／Ｏポート１４ｄを備える。ＣＰＵ１４ａは演算処理を行う。ＲＯＭ１４ｂは、制御プログラムおよび演算に必要な制御定数を記憶している。ＲＡＭ１４ｃは、ＣＰＵ１４ａの動作中に演算データを一時記憶する各記憶部（図１参照）を構成している。Ｉ／Ｏポート１４ｄは、外部から信号を入出力する。さらに、ＥＣＵ１４にはＭＩランプ１０３が接続されており、内燃機関等に異常が生じたときには、当該ＭＩランプ１０３を点灯させる。

次に、本例の失火検出装置１における失火判定処理について図３を参照して説明する。失火判定処理では、まず、失火を検出する対象の気筒である対象気筒１１ａのω算出タイミングであるかチェックする（Ｓ１００）。ω算出タイミングは、クランクパルス信号のタイミングに同期して処理され、本例では３０°ＣＡごとである。Ｓ１００において、ω算出タイミングでない場合（Ｓ１００のＮｏ）は、失火判定処理を終了する。Ｓ１００において、ω算出タイミングである場合（Ｓ１００のＹｅｓ）は、実測値としてのω０を算出する（Ｓ１０１）。

Ｓ１０１において、ω０は実測値演算手段２０（図１参照）によって次の式１で算出される。
（式１） ω０＝ＫＭＦＳＴＥＤ／（ＴＭＦＥＤ−ＴＭＦＳＴ）／６
なお、式１において、ＴＭＦＳＴはω算出期間スタート時刻であり、ＴＭＦＥＤはω算出期間エンド時刻であり、ＫＭＦＳＴＥＤはω算出期間のクランク角度（本例では、１２０°）である。そして、ＴＭＦＳＴ及びＴＭＦＥＤは回転信号出力手段１０により検出される。

次に、図３に示すように、ΔΔωｓｍを次の式２に基づいて算出する（Ｓ１０２）。
（式２） ΔΔωｓｍ＝（ω１ｓｍ−ω０）−（ω４ｓｍ−ω３ｓｍ）
なお、式２において、ω１ｓｍは後述する平準値記憶部３１（図１参照）に格納された対象気筒１１ａの膨張行程の直前の膨張行程における平準値である。また、ω３ｓｍは平準値記憶部３１に格納された対象気筒１１ａの膨張行程よりもクランク軸１回転前の膨張行程における平準値である。また、ω４ｓｍはω３ｓｍを算出する膨張行程の直前の膨張行程の平準値である。

すなわち、図３に示すように、Ｓ１０２では、まず、第１変動量演算手段４０（図１参照）によって、ω１ｓｍとω０との差分である第１変動量としてω１ｓｍ−ω０を算出し、第１変動量記憶部４１（図１参照）に格納する。続いて、平準値変動量算出手段５０（図１参照）によって、ω４ｓｍとω３ｓｍとの差分である平準値変動量としてω４ｓｍ−ω３ｓｍを算出し、平準値変動量記憶部５１（図１参照）に格納する。そして、第２変動量演算手段６０（図１参照）によって、式２に基づいて第２変動量としてΔΔωｓｍを算出し、第２変動量記憶部６１（図１参照）に格納する。

次に、図３に示すように、失火判定をする（Ｓ１０３）。Ｓ１０３では、第２変動量記憶部６１に格納されたΔΔωｓｍと、失火検出部７０により、判定閾値記憶部７５（図１参照）に格納された閾値ＫＭＦωとを比較する。比較した結果、ΔΔωｓｍがＫＭＦω以下である場合（Ｓ１０３のＮｏ）は、失火なしと判断して、失火フラグであるＦＭＦに０を格納する処理をする（Ｓ１０８）。一方、ΔΔωｓｍがＫＭＦωより大きい場合（Ｓ１０３のＹｅｓ）は、失火ありと判断して、ＦＭＦに１を格納する処理を行う（Ｓ１０４）。触媒ダメージ失火を確定するためのカウンタＣＭＦＣＴと、エミッション悪化失火を確定するためのカウンタＣＭＦＥＭとをそれぞれカウントアップ処理する（Ｓ１０５）。なお、図３において、ＣＭＦＣＴＯはカウントアップ前のＣＭＦＣＴであり、ＣＭＦＥＭＯはカウントアップ前のＣＭＦＥＭである。

そして、図３に示すように、ω２ｓｍ、ω３ｓｍ、ω４ｓｍ、ω５ｓｍ、ω６ｓｍ及びω６０ｓｍの処理を行う（Ｓ１０６）。なお、ω２ｓｍは対象気筒１１ａの膨張行程よりも二つ前の膨張行程における平準値であり、ω５ｓｍは対象気筒１１ａの膨張行程よりも５つ前の膨張行程の平準値であり、ω６ｓｍは対象気筒１１ａの前回の膨張行程（クランク軸２回転前の膨張行程）における平準値である。ω６０ｓｍは、対象気筒１１ａにおける今回の平準化処理に使用するため特定の平準値である。Ｓ１０６では、次回の失火検出の対象気筒１１ａのために、平準値記憶部３５（図１参照）において、ω６ｓｍをω６０ｓｍに格納するとともに、ω５ｓｍをω６ｓｍに、ω４ｓｍをω５ｓｍに、ω３ｓｍをω４ｓｍに、ω２ｓｍをω３ｓｍに、ω１ｓｍをω２ｓｍにそれぞれ格納する。すなわち、ω２ｓｍ〜ω６ｓｍを順送りに格納して処理する。なお、エンジン始動時には、平準値ω６ｓｍ、ω５ｓｍ、ω４ｓｍ、ω３ｓｍ、ω２ｓｍ、として、予めＲＯＭ１４ｂ（図２参照）に記憶された所定の初期値を格納する。

次に、図３に示すように、ω１ｓｍを算出する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７では、平準値演算手段３０により、次の式３に基づいて算出する。
（式３） ω１ｓｍ＝ω０＊ＫＳＭ＋ω６０ｓｍ＊（１−ＫＳＭ）
なお、ＫＳＭは平準化係数であって、０＜ＫＳＭ＜１を満たす所定の値が設定される。これにより、算出されるω１ｓｍは、対象気筒１１ａの膨張行程における瞬時の実測値としてのω０と、対象気筒１１ａの前回の膨張行程の平準値である特定の平準値ω６０ｓｍとが所定比率で合算されたものとなっている。

Ｓ１０７において、次回のω０を算出するためのω１ｓｍ、ω３ｓｍ及びω４ｓｍが平準値記憶部３５（図１参照）に記憶されて、処理を終了する。その後、Ｓ１００において、次の気筒１１ｆのω算出タイミングになると、Ｓ１００〜Ｓ１０７で一連の処理が行われる。すなわち、この一連の失火判定処理を行うことにより、Ｓ１０６において、図４に示すように、今回の処理Ｔ１、次回の処理Ｔ２、次々回の処理Ｔ３・・・が順次なされることとなる。これにより、気筒１１ａ〜１１ｆ毎にω０を平準化することができる。そして、Ｓ１０２において、平準化によってばらつきの小さくなったω１ｓｍ、ω３ｓｍおよびω４ｓｍと、平準化されていない最新のω０とからΔΔωｓｍを求めることができ、当該ΔΔωｓｍを失火判定手段７０において使用することができる。

次に、本例の内燃機関の失火検出装置１における失火確定処理を説明する。図５に示すように、まず、失火確定タイミングであるかチェックする（Ｓ２００）。失火確定タイミングは、クランクパルス信号のタイミングに同期して処理され、本例では３６０°ＣＡ（クランクシャフト一回転、すなわちエンジン一回転）ごとである。Ｓ２００において、失火確定タイミングでないと判断された場合は、失火確定処理を終了する（Ｓ２００のＮｏ）。

一方、Ｓ２００において、失火確定タイミングであると判断された場合（Ｓ２００のＹｅｓ）は、ＣＭＦＣＴとＫＭＦＣＴとを比較する（Ｓ２０１）。なお、ＣＭＦＣＴは上述の触媒ダメージ失火カウンタであって、Ｓ１０３〜Ｓ１０５において失火と判定される毎にカウントアップされるものである。ＫＭＦＣＴは触媒ダメージ失火と判定するＣＭＦＣＴの閾値であって、ＲＯＭ１０４ｂに予め記憶されている。Ｓ２０１において、ＣＭＦＣＴ＞ＫＭＦＣＴであると判定された場合（Ｓ２０１のＹｅｓ）には、触媒ダメージ失火を確定する（Ｓ２０２）。触媒ダメージ失火と確定されると、車両に設置してあるＭＩランプを点滅させたり、異常処置を行ったりするなど車両において予め設定された処理を実施し、Ｓ２０３に進む。一方、Ｓ２０１において、ＣＭＦＣＴ＞ＫＭＦＣＴでないと判定された場合（Ｓ２０１のＮｏ）には、Ｓ２０２に進まずにＳ２０３に進む。

次に、ＣＭＦＥＭとＫＭＦＥＭとを比較する（Ｓ２０３）。なお、ＣＭＦＥＭは上述のエミッション悪化失火カウンタであって、Ｓ１０３〜Ｓ１０５において失火と判定される毎にカウントアップされるものである。ＫＭＦＥＭはＲＯＭ１０４ｂに予め記憶されたエミッション悪化失火と判定するＣＭＦＥＭの閾値である。Ｓ２０３において、ＣＭＦＥＭ＞ＫＭＦＥＭであると判定された場合（Ｓ２０３のＹｅｓ）には、エミッション悪化失火を確定する（Ｓ２０４）。エミッション悪化失火と確定されると、触媒ダメージ失火の確定時と同様に、車両に設置してあるＭＩランプを点滅させたり、異常処置を行ったりするなど車両において予め設定された処理を実施し、Ｓ２０５に進む。一方、Ｓ２０３において、ＣＭＦＥＭ＞ＫＭＦＥＭでないと判定された場合（Ｓ２０３のＮｏ）には、Ｓ２０４に進まずにＳ２０５に進む。

Ｓ２０５では、触媒ダメージを判定するエンジン回転インターバルカウンタであるＣＣＴをカウントアップし、Ｓ２０６に進む。なお、図５においてＣＣＴＯはカウントアップする前のＣＣＴである。Ｓ２０６では、ＣＣＴとＫＣＣＴとを比較する。ＫＣＣＴは、所定のエンジン回転数であって、ＲＯＭ１０４ｂに予め記憶されている。本例では、ＫＣＣＴは、ＯＢＤII法規制で設定されている２００回転が設定されている。Ｓ２０６において、ＣＣＴ＞ＫＣＣＴである場合（Ｓ２０６のＹｅａ）は、Ｓ２０７へ進む。Ｓ２０７では、触媒ダメージ失火カウンタであるＣＭＦＣＴとエンジン回転インターバルカウンタであるＣＣＴを０にリセットして、Ｓ２０８に進む。一方、Ｓ２０６において、ＣＣＴ＞ＫＣＣＴでない場合（Ｓ２０６のＮｏ）は、Ｓ２０７に進まずＳ２０８へ進む。

Ｓ２０８では、エミッション悪化を判定するエンジン回転インターバルカウンタＣＥＭをカウントアップして、Ｓ２０９に進む。なお、図５において、ＣＥＭＯはカウントアップする前のＣＥＭである。Ｓ２０９では、ＣＥＭとＫＣＥＭとを比較する。ＫＣＥＭは、所定のエンジン回転数であって、ＲＯＭ１０４ｂに予め記憶されている。本例では、ＯＢＤII法規制で設定されている１０００回転が設定されている。Ｓ２０９において、ＣＥＭ＞ＫＣＥＭである場合（Ｓ２０９のＹｅｓ）は、Ｓ２１０へ進む。Ｓ２１０では、エミッション悪化失火カウンタであるＣＭＦＥＭとエンジン回転インターバルカウンタであるＣＥＭを０にリセットし、失火確定処理を終了する。一方、Ｓ２０９において、ＣＥＭ＞ＫＣＥＭでないと判断された場合（Ｓ２０９のＮｏ）は、失火確定処理を終了する。そして、次の失火決定タイミングが到来すると、上述のＳ２００〜Ｓ２１０を実行する。

本例の失火検出装置１によれば、平準値演算手段３０により算出された平準値ω１ｓｍ〜ω６ｓｍは、平準化されることによって瞬時の実測値ω０よりもばらつきが低減されたものとなっている。そのため、第１変動量演算手段４０において使用される平準値ω１ｓｍに加え、平準値変動量演算手段５０において算出される一階差分である平準値変動量（ω４ｓｍ−ω３ｓｍ）もばらつきが低減されたものとなっている。その結果、第２変動量演算手段６０において、第１変動量（ω１ｓｍ−ω０）と平準値変動量（ω４ｓｍ−ω３ｓｍ）との差分である第２変動量（すなわち、二階差分であるΔΔωｓｍ）における、測定による誤差や燃焼のばらつきの影響が低減することとなる。これにより、失火時の第２変動量（ΔΔωｓｍ）と、正常時の第２変動量（ΔΔωｓｍ）との差がより大きくなるため、失火を検出しやすくなることから、失火の検出精度が向上する。

そして、第１変動量演算手段４０では、第１変動量として、実測値ω０と平準化された直前平準値ω１ｓｍとの差分（一階差分）を算出している。そのため、失火を検出しようとする対象気筒１１ａにおける今回の実測値ω０は今回のΔΔωｓｍの算出においては平準化されていない。したがって、今回の失火判定処理において、対象気筒１１ａの実測値ω０が平準値に埋もれることがない。その結果、特定気筒における連続失火に限らず、気筒を特定しない単発失火を精度良く検出することができるため、検出精度が一層向上する。

さらに、第１変動量（ω１ｓｍ−ω０）と平準値変動量（ω４ｓｍ−ω３ｓｍ）との位相が３６０°となっていることからクランクパルスにおける製作公差をキャンセルすることができる。これにより、失火の検出精度を一層高めることができる。

本例では、Ｓ１０７において、平準値演算手段３０は、対象気筒１１ａの膨張行程における実測値ω０と、特定の平準値（本例ではω６０ｓｍ）とを所定比率で合算することにより、当該実測値ω０を平準化している。これにより、ω１ｓｍには、対象気筒１１ａにおける実測値ω０とともに、過去の実測値が所定比率で含まれることとなるため、ΔΔωｓｍ（第２変動量）において、実測値における燃焼ばらつきの影響を低減することができる。その結果、正常時のΔΔωｓｍと失火時のΔΔωｓｍとの差を大きくことができ、失火の検出精度を向上することができる。

また、本例では、図３においてＳ１０７に示すように、平準値演算手段３０は、特定の平準値として、対象気筒１１ａの前回の膨張行程における実測値を平準化して算出された平準値ω６０ｓｍを用いている。これにより、各気筒１１ａ〜１１ｆにおいて、同一気筒１１ａ〜１１ｆでそれぞれ平準化されることなるため、気筒１１ａ〜１１ｆ間の燃焼ばらつきの影響をなくすことができ、失火の検出精度を一層向上することができる。

なお、これに替えて、図６に示す変形例１のように、平準値演算手段３０は、特定の平準値として、対象気筒１１ａの膨張行程よりもクランク軸の１回転前の膨張行程における実測値を平準化して算出された平準値ω４０ｓｍを用いることとしてもよい。変形例１では、まず、実施例１と同様にＳ１００〜Ｓ１０６（図３参照）を行う。その後、図６に示すように、平準値演算手段３０は、次の式４に基づいて、ω１ｓｍを算出する（Ｓ１０７ａ）。その他の構成は実施例１と同様である。
（式４） ω１ｓｍ＝ω０＊ＫＳＭ＋ω４ｓｍ＊（１−ＫＳＭ）

変形例１によれば、実施例１の場合よりも、対象気筒１１ａの膨張行程により近い回転角の膨張行程における平準値であるω４ｓｍを用いて、ω０を平準化することができるため、ΔΔωｓｍがエンジン回転変化の影響を受けにくくすることができる。さらに、ω４ｓｍ（Ｓ１０６においてクランク軸１回転前の膨張行程における平準値ω３ｓｍが格納されたもの）との間で平準化するため、位相が３６０°となることからクランクパルスにおける製作公差をキャンセルすることができる。これらにより、失火の検出精度を一層高めることができる。

なお、上述のクランクパルスにおける製作公差のキャンセルを考慮しない場合には、図７に示す変形例２のように、最も近い回転角の気筒として、一つ前の気筒との間で平準化してもよい。変形例２では、まず、実施例１と同様にＳ１００〜Ｓ１０６を行う（図３参照）。その後、図７に示すように、平準値演算手段３０は、次の式５に基づいて、ω１ｓｍを算出する（Ｓ１０７ｂ）。その他の構成は実施例１と同様である。
（式５） ω１ｓｍ＝ω０＊ＫＳＭ＋ω２ｓｍ＊（１−ＫＳＭ）

変形例２によれば、対象気筒１１ａの膨張行程に最も近い回転角の膨張行程における平準値であるω２ｓｍ（Ｓ１０６において直前平準値ω１ｓｍが格納されたもの）を用いてω０を平準化することができるとともに、全気筒１１ａ〜１１ｆで平準化することとなるため、エンジン回転変化の影響を一層受けにくくすることができ、失火の検出精度を一層高めることができる。

本例では、失火検出手段７０は、気筒１１ａ〜１１ｆごとに失火を検出するように構成されている。これにより、気筒ごとに失火を検出することができるため、内燃機関のメンテナンス性が向上する。

以上のごとく、本例によれば、失火の検出精度に優れた失火検出装置１を提供することができる。

（失火検出精度試験のシミュレーション）
次に、本例の失火検出装置１を試験例とし、従来の失火検出装置を比較例として、失火検出精度試験のシミュレーションを行った。比較例の失火検出装置は、平準値演算手段３０、平準値記憶部３１及び平準値変動量演算手段５０を備えていない。そして、比較例の失火検出装置では、第１変動量演算手段において、第１変動量として、対象気筒１１ａの膨張行程における実測値ω０と、当該膨張行程の直前の膨張行程の実測値であって平準化されていないω１との差分（ω１−ω０）を算出し、対象気筒１１ａのクランク軸１回転前の膨張行程における実測値であって平準化されていないω３と、当該膨張行程の直前の膨張行程における実測値であって平準化されていないω４との差分（ω４−ω３）を算出する。そして、比較例の失火検出装置では、第２変動量演算手段において、第２変動量（ΔΔω）として、（ω１−ω０）−（ω４−ω３）を算出する。比較例の失火検出装置におけるその他の構成は、本例の失火検出装置１と同等である。

試験条件は次の通りである。
使用エンジン：６気筒等間隔、２０００ｃｃ、
検討用サンプリングデータ：１５度クランク角度間時間
運転条件１：３０００ｒｐｍ、７０ｋＰａ、失火なし
運転条件２：３０００ｒｐｍ、７０ｋＰａ、１サイクル毎に１０％失火あり
判定閾値ＫＭＦω：ΔΔωのばらつきの４σ（σは標準偏差）
ＫＳＭ：０．６

本試験の結果について、詳述する。
比較例では、図８（ａ）に示すように運転条件１（失火なし）の場合では、ΔΔωのばらつきが大きくなっており、図８（ｂ）に示すように運転条件２（１０％失火あり）では、失火時のΔΔωと正常時のΔΔωとの差が明確になっていなかった。そのため、失火の判定が困難となっていた。一方、試験例では、図８（ｃ）に示す運転条件１（失火なし）の場合は、図８（ａ）に示す比較例の場合に比べて、ΔΔωｓｍのばらつきが小さくなっていた。そして、図８（ｄ）に示すように運転条件２（１０％失火あり）では、失火時のΔΔωと正常時のΔΔωとの差が、図８（ｂ）に示す比較例の場合に比べて明確になっていた。そのため、失火の判定が容易となっていた。

そして、比較例では、図９（ａ）に示すように、運転条件１（失火なし）及び運転条件２（１０％失火あり）の両方でΔΔωの分布の幅が広くなっていた。そして、その標準偏差σは表１に示すとおり、運転条件１（失火なし）で３３．８７、運転条件２（１０％失火あり）で２２．８４であった。そのため、図９（ａ）に示すように、両者の山は互いの重なり部分が大きくなっており、４σ設定時の失火判定確率（すなわち、図９（ａ）において、＋４σで示す位置よりも大きい運転条件２の領域Ｐ）は、表１に示すように、８．６３％に過ぎなかった。

一方、試験例では、図９（ｂ）に示すように、運転条件１（失火なし）及び運転条件２（１０％失火あり）の両方でΔΔωｓｍの分布の幅が、図９（ａ）に示す比較例に比べて狭くなっていた。そして、その標準偏差σは表２に示すとおり、運転条件１（失火なし）で２０．２３、運転条件２（１０％失火あり）で１２．３８であった。そのため、比較例に比べて両者の山は互いの重なり部分が小さくなっており、４σ設定時の失火検出確率（すなわち、図９（ｂ）において、＋４σで示す位置よりも大きい運転条件２の領域Ｐ）は、表２に示すように、８９．３９％となっていた。これにより、試験例では、比較例に対して失火の検出精度が大幅に向上したことが示された。

このように、試験例において、失火の検出精度が大幅に向上したのは、図８（ｃ）、図８（ｄ）及び図９（ｂ）に示すように、試験例の場合におけるΔΔωｓｍのばらつきが、比較例の場合におけるΔΔｗのばらつきに比べて大幅に小さくなったことに起因している。そして、ΔΔωｓｍのばらつきが小さくなったことにより、判定閾値ＫＭＦωを小さい値に設定することができ、失火の検出精度の向上が図られている。

（平準化係数の検討試験）
次にＫＳＭ（平準化係数）の検討を行った。実施例１の失火検出装置１におけるＫＳＭを、０．１〜１．０まで０．１毎に変化させた場合におけるΔΔωｓｍ分布の標準偏差σを、運転条件１（失火なし）及び運転条件２（１０％失火あり）のそれぞれでシミュレーションして算出した。なお、試験条件は上述の失火検出精度試験のシミュレーションと同じである。

図１０に示すように、運転条件１（失火なし）ではＫＳＭが０．６のとき最も低くなっていた。一方、運転条件２（１０％失火あり）ではＫＳＭが０．７のとき最も低くなっていた。ここで、標準偏差σは、運転条件１（失火なし）及び運転条件２（１０％失火あり）の両方においてが小さいほうが好ましい。運転条件１（失火なし）及び運転条件２（１０％失火あり）の両方で標準偏差σが小さくなれば、両者のΔΔωｓｍの分布の山が狭くなって互いの山の重なりが小さくなる。その結果、判定閾値ＫＭＦωを小さい値に設定することができ、失火の検出精度の向上が図られるからである。かかる観点に鑑みて、図１０に示すＫＳＭと標準偏差σとの関係から、ＫＳＭが０．３〜０．８とすることにより、両者の標準偏差σを小さくすることができ、失火の検出精度の向上が図られることを導き出した。

（実施例２）
本例の失火検出装置１では、実施例１の失火検出装置１の場合（図１参照）に比べて、図１１に示すように、失火時平準値演算手段３３を備える。その他の構成要素は実施例１と同じである。本例の失火検出装置１における失火判定処理では、まず、実施例１のＳ１００からＳ１０６まで（図３参照）と同一である。そして、図１２に示すように、Ｓ１０６の後、ＦＭＦ＝０か否かをチェックする（Ｓ１０６ａ）。ＦＭＦ＝０である場合、すなわち、失火が検出されなかった場合（Ｓ１０６ａのＹｅｓ）には、実施例１と同様に平準値演算手段３０が、上述の式３によりω１ｓｍを算出する（Ｓ１０７）。一方、Ｓ１０６ａにおいて、ＦＭＦ＝１である場合、すなわち、失火が検出された場合（Ｓ１０６ａのＮｏ）には、失火時平準値演算手段３３が、次の式６に基づいて、実測値ω０を含まない代替値（本例では、ω６０ｓｍ）をω１ｓｍとして算出する（Ｓ１０７ｃ）。その他の構成は実施例１と同様である。
（式６） ω１ｓｍ＝ω６０ｓｍ

本例の失火検出装置１は、失火検出手段７０が失火を検出した場合に、平準値演算手段３０に替えて、今回の実測値ω０を含まない代替値（本例では、ω６０ｓｍ）を直前平準値ω１ｓｍとして算出する失火時平準値演算手段３３を備える。これにより、失火時のω０をω１ｓｍに反映させないこととすることができる。したがって、失火による回転数低下の影響が平準値ω１ｓｍ〜ω６ｓｍに反映されないため、失火の検出精度が一層向上する。

また、本例では、上記代替値として、ω６０ｓｍを用いている。これにより、代替値は対象気筒１１ａの前回の膨張行程の平準値であるω６０ｓｍとなるため、失火が生じた場合でも、同一の気筒１１ａ〜１１ｆごとに平準化することができる。その結果、ΔΔωｓｍにおける気筒１１ａ〜１１ｆ間の燃焼ばらつきの影響をなくすことができ、失火の検出精度を一層向上することができる。

また、代替値としてω６０ｓｍを用いることに替えて、複数の気筒１１ａ〜１１ｆのいずれかにおける平準値ω２ｓｍ〜ω５ｓｍを含むこととすることができる。変形例３では、図１３に示すように、上記代替値として、平準値ω２ｓｍ〜ω５ｓｍを使用している。Ｓ１０６ａにおいて、ＦＭＦ＝１である場合、すなわち、失火が検出された場合（Ｓ１０６ａのＮｏ）には、失火時平準値演算手段３３は、次の式７によりω１ｓｍを算出する（Ｓ１０７ｄ）。その他の構成は実施例２と同様である。
（式７） ω１ｓｍ＝ω６０ｓｍ＋（ω５ｓｍ−ω２ｓｍ）＊２
なお、式７において、（ω５ｓｍ−ω２ｓｍ）は３６０°ＣＡ間の変化量を表している。そして、式７は、これを２倍した７２０°ＣＡ間の変化量とω６０ｓｍとを用いて、ω１ｓｍを算出するものである。

変形例３では、代替値として使用された平準値ω２ｓｍ〜ω５ｓｍはいずれも平準化された値であるため、ω１ｓｍにおける燃焼ばらつきの影響が低減され、失火の検出精度が一層向上する。

また、代替値としてω６０ｓｍを用いることに替えて、代替値として、実測値ω０を算出する行程とは異なる行程におけるクランク軸の２回転の区間の実測値の変化量を用いることもできる。変形例４では、図１４に示すように、Ｓ１０６ａにおいて、ＦＭＦ＝１である場合（Ｓ１０６ａのＮｏ）には、失火時平準値演算手段３３は、次の式８によりω１ｓｍを算出する（Ｓ１０７ｅ）。その他の構成は実施例２と同様である。
（式８） ω１ｓｍ＝ω６０ｓｍ＋（７２０°ＣＡ間回転変化量）
なお、式８において、「７２０°ＣＡ間回転変化量」は、対象気筒における失火算出区間とは別の所定区間（例えば、対象気筒の圧縮行程区間）におけるωと、当該所定区間（圧縮行程区間）の７２０°ＣＡ前の所定区間（圧縮行程区間）におけるωとから算出することができる。

変形例４によれば、失火による回転低下を含まない対象気筒の所定区間（圧縮工程）におけるωと、その７２０°ＣＡ前の所定区間（圧縮工程）におけるωの変化量と、ω６０ｓｍとから、ω１ｓｍを算出することから、エンジン回転が上昇中或いは下降中における失火の検出性を向上することができる。

１ 失火検出装置
１１ａ〜１１ｆ 気筒
１０ 回転信号検出手段
２０ 実測値演算手段
３０ 平準値演算手段
３３ 失火時平準値演算手段
４０ 第１変動量演算手段
５０ 平準値変動量演算手段
６０ 第２変動量演算手段
７０ 失火検出手段

Claims (10)

1. 複数の気筒（１１ａ〜１１ｆ）を有する内燃機関（１００）に備えられたクランク軸の回転に応じて所定の回転角度ごとに回転信号を出力する回転信号出力手段（１０）と、
   該回転信号出力手段（１０）の出力信号に基づき、各気筒（１１ａ〜１１ｆ）の膨張行程における回転角度間の回転に要した期間を計測することにより定まる実測値（ω０）を算出する実測値演算手段（２０）と、
   該実測値演算手段（２０）の演算結果に基づいて、上記各気筒（１１ａ〜１１ｆ）の膨張行程における実測値（ω０）を、該膨張行程よりも過去の膨張行程における実測値から算出された平準値のうち特定の平準値（ω６０ｓｍ）を用いて平準化することにより、平準値を算出する平準値演算手段（３０）と、
   上記実測値演算手段（２０）及び上記平準値演算手段（３０）の演算結果に基づいて、上記複数の気筒（１１ａ〜１１ｆ）のうちの検出対象である対象気筒（１１ａ）の膨張行程における実測値（ω０）と、該対象気筒（１１ａ）の膨張行程の直前の膨張行程における実測値を平準化して算出された直前平準値（ω１ｓｍ）との差分を第１変動量として算出する第１変動量演算手段（４０）と、
   上記回転信号出力手段（１０）の出力値及び上記平準値演算手段（３０）の演算結果に基づいて、上記対象気筒（１１ａ）の膨張行程よりも上記クランク軸の整数倍回転前の膨張行程における実測値を平準化して算出された第１平準値（ω３ｓｍ）と、該第１平準値（ω３ｓｍ）を算出するための上記膨張行程の直前の膨張行程における実測値を平準化して算出された第２平準値（ω４ｓｍ）との差分を平準値変動量として算出する平準値変動量演算手段（５０）と、
   上記第１変動量演算手段（４０）及び上記平準値変動量手段（５０）の演算結果に基づいて、上記第１変動量と上記平準値変動量との差分を第２変動量（ΔΔωｓｍ）として算出する第２変動量演算手段（６０）と、
   該第２変動量演算手段（６０）の演算結果に基づいて、上記第２変動量（ΔΔωｓｍ）と予め設定された所定の値（ＫＭＦω）とを比較することにより、失火を検出する失火検出手段（７０）と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置（１）。
2. 上記平準値演算手段（３０）は、上記実測値（ω０）と上記特定の平準値（ω６０ｓｍ）とを所定比率で合算することにより、上記実測値（ω０）を平準化することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の失火検出装置（１）。
3. 上記平準値演算手段（３０）は、上記特定の平準値（ω６０ｓｍ）として、上記対象気筒（１１ａ）の前回の膨張行程における実測値を平準化して算出された平準値（ω６０ｓｍ）を用い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失火検出装置（１）。
4. 上記平準値演算手段（３０）は、上記特定の平準値（ω６０ｓｍ）として、上記対象気筒（１１ａ）の膨張行程よりも上記クランク軸の１回転前の膨張行程における実測値を平準化して算出された平準値（ω４ｓｍ）を用い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失火検出装置（１）。
5. 上記平準値演算手段（３０）は、上記特定の平準値（ω６０ｓｍ）として、上記対象気筒（１１ａ）の膨張行程の直前の膨張行程における実測値を平準化して算出された平準値（ω２ｓｍ）を用い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失火検出装置（１）。
6. 上記失火検出手段（７０）が失火を検出した場合に、上記平準値演算手段（３０）に替えて、上記実測値（ω０）を含まない代替値を上記直前平準値（ω１ｓｍ）として算出する失火時平準値演算手段（３０ａ）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の失火検出装置（１）。
7. 上記代替値は、上記対象気筒（１１ａ）の膨張行程よりも上記クランク軸の１回転前の膨張行程における実測値を平準化して算出された上記平準値（ω６０ｓｍ）であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の失火検出装置（１）。
8. 上記代替値は、上記対象気筒（１１ａ）の膨張行程よりも過去の膨張行程における実測値を平準化して算出された平準値（ω２ｓｍ〜ω５ｓｍ）を含むことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の失火検出装置（１）。
9. 上記代替値は、上記実測値（ω０）を算出する行程とは異なる行程における上記クランク軸の２回転の区間の実測値の変化量であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の失火検出装置（１）。
10. 上記失火検出手段（７０）は、上記気筒（１１ａ〜１１ｆ）ごとに失火を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の失火検出装置（１）。

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