JP2017172434A - エンジンの失火判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのクランク角の変動に基づき失火判定を行うエンジンの失火判定装置において、エンジンに導入される吸気密度を考慮して失火判定を精度良く行う。【解決手段】エンジンの失火判定装置としてのＰＣＭ６０は、エンジン１０のクランク角の変動を所定の判定閾値（失火判定閾値）を用いて判定して、エンジンの失火を検出する。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジン１０に導入される吸気の吸気密度に関連する吸気密度関連値を取得し、この吸気密度関連値に応じて失火判定閾値を変化させる。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの失火を判定するエンジンの失火判定装置に関する。

従来から、エンジンを備えた車両では、エンジンの失火を検出する失火判定が行われている。例えば、特許文献１には、クランク角センサを用いてエンジンの回転変動を演算し、この回転変動に基づき失火判定を行う技術が開示されている。具体的には、この技術では、エンジンの回転変動が所定の失火判定閾値を超える場合に失火（単失火、連続失火及び間欠失火）が生じていると判定している。

特開２０１４−１３６９８９号公報

ところで、インテークマニホールドの形状や気筒への吸気の流れやすさ（換言すると吸気の流れにくさ）などにより、各気筒に導入される吸気量（充填量）が気筒ごとに僅かに異なる傾向にある。特に気筒に導入される吸気の密度（吸気密度）が高くなる状況においては、そのような各気筒に導入される吸気量のばらつきが大きくなる。その結果、各気筒での燃焼ばらつきが大きくなり、クランク角が大きく変動することがある。上記した特許文献１のようにクランク角に基づき失火を判定する技術では、このようなクランク角の変動を失火によるものと誤判定してしまう。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、エンジンのクランク角の変動に基づき失火判定を行うエンジンの失火判定装置において、エンジンに導入される吸気密度を考慮して失火判定を精度良く行うことを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの失火を判定するエンジンの失火判定装置において、エンジンのクランク角の変動を所定の判定閾値を用いて判定して、エンジンの失火を検出する失火判定手段と、エンジンに導入される吸気の吸気密度に関連する吸気密度関連値を取得する吸気密度関連値取得手段と、を有し、失火判定手段は、吸気密度関連値取得手段によって取得された吸気密度関連値に応じて判定閾値を変化させる、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、クランク角の変動を判定するために用いる失火判定閾値を、吸気密度を考慮して設定して、この失火判定閾値を用いて失火判定を行うので、吸気密度が高いために各気筒に導入される吸気量のばらつきが大きくなることで発生するクランク角の変動を、エンジンの失火によるものと誤判定してしまうことを抑制することができる。したがって、本発明によれば、吸気密度が低い場合における失火判定の精度を確保しつつ、吸気密度が高い場合における失火の誤判定を適切に抑制することができる。よって、本発明によれば、失火判定の精度を向上させることができる。

本発明において、好ましくは、失火判定手段は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて判定閾値を設定し、エンジン回転数が高い場合にはエンジン回転数が低い場合よりも吸気密度関連値に応じて判定閾値を変化させる量を大きくする。
このように構成された本発明によれば、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた適切な判定閾値を設定することができる。また、本発明によれば、高回転域では低回転域よりも吸気密度の影響を判定閾値に反映させる度合いを大きくするので、低温の状況下で高回転域においてクランク角の変動が大きくなるという特性を適切に考慮に入れて判定閾値を設定することができる。これにより、失火の誤判定を効果的に抑制することができる。

本発明において、好ましくは、失火判定手段は、吸気密度関連値が所定範囲を超える場合には、判定閾値を第１所定値に設定し、吸気密度関連値が所定範囲を下回る場合には、判定閾値を第１所定値とは異なる第２所定値に設定し、吸気密度関連値が所定範囲内にある場合には、第１所定値と第２所定値との間で当該吸気密度関連値の大きさに応じて判定閾値を変化させる。
このように構成された本発明によれば、判定閾値を第１所定値に設定する領域と第２所定値に設定する領域との間（所定範囲）に吸気密度関連値がある場合には、吸気密度関連値を取得するセンサの応答性などを加味して、吸気密度関連値の大きさに応じて第１所定値と第２所定値との間で失火判定閾値を適切に変化させることができる。

本発明において、好ましくは、吸気密度関連値取得手段は、エンジンに導入される吸気の吸気温又は外気温を吸気密度関連値として取得する。
このように構成された本発明によれば、吸気密度を適切に指し示す吸気温又は外気温に基づき判定閾値を設定することができる。

本発明において、好ましくは、エンジンは、過給機付きのエンジンであり、吸気密度関連値取得手段は、エンジンに導入される吸気の吸気温を吸気密度関連値として取得する。
このように構成された本発明によれば、過給機によって過給された吸気の温度を吸気密度関連値として用いるので、各気筒に導入される吸気量のばらつきを生じさせる吸気密度を適切に指し示す指標に基づき判定閾値を設定することができる。

本発明において、好ましくは、失火判定手段は、エンジンのクランク角の角加速度を求め、この角加速度の変動量が判定閾値以上である場合にエンジンの失火が発生したと判定し、吸気密度関連値取得手段によって取得された吸気密度関連値に対応する吸気密度が高い場合には当該吸気密度が低い場合よりも判定閾値を大きくする。
このように構成された本発明によれば、クランク角加速度の変動量（絶対値）に基づいて失火判定を行うので、クランク角速度の変動やクランク角加速度の大きさに基づいて失火判定を行う場合と比較して、失火によるクランク角の変動を適切に捉えることができ、精度良く失火判定を実行することができる。

本発明において、好ましくは、失火判定手段によってエンジンが失火していると判定された場合に、エンジンの失火に関連する異常を報知するための警告灯を点灯させる警告灯点灯手段を更に有する。
このように構成された本発明によれば、エンジンの失火に関連する異常をドライバに適切に報知することができる。

本発明によれば、エンジンのクランク角の変動に基づき失火判定を行うエンジンの失火判定装置において、エンジンに導入される吸気密度を考慮して失火判定を精度良く行うことができる。

本発明の実施形態によるエンジンの失火判定装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の実施形態によるエンジンの失火判定装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるスリップ判定の説明図である。 本発明の実施形態による失火判定の説明図である。 本発明の実施形態による失火判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスを示すグラフである。 本発明の実施形態によるリファレンス配分を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの失火判定装置について説明する。

＜システム構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの失火判定装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図１は、本発明の実施形態によるエンジンの失火判定装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図であり、図２は、本発明の実施形態によるエンジンの失火判定装置の電気的構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、エンジンシステム１００は、主に、外部から導入された吸気（空気）が通過する吸気通路１と、この吸気通路１から供給された吸気と、後述する燃料噴射弁１３から供給された燃料との混合気を気筒内で燃焼させて車両の動力を発生するエンジン１０（具体的にはガソリンエンジン）と、このエンジン１０内の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気通路２５と、エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ４０〜５３と、エンジンシステム１００全体を制御するＰＣＭ６０（エンジンの失火判定装置）と、を有する。なお、図１では、１つの気筒のみを示しているが、実際にはエンジン１０は複数の気筒（２以上の気筒）を有する。

吸気通路１には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気を昇圧させる、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ５と、通過する吸気の量（吸入空気量）を調整するスロットルバルブ６と、エンジン１０に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク７と、が設けられている。

また、吸気通路１には、コンプレッサ４ａによって過給された吸気の一部を、コンプレッサ４ａの上流側に還流するためのエアバイパス通路８が設けられている。具体的には、エアバイパス通路８の一端は、コンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ６の上流側の吸気通路１に接続され、エアバイパス通路８の他端は、エアクリーナ３の下流側で且つコンプレッサ４ａの上流側の吸気通路１に接続されている。

このエアバイパス通路８には、エアバイパス通路８を流れる吸気の流量を開閉動作により調節するエアバイパスバルブ９が設けられている。エアバイパスバルブ９は、エアバイパス通路８を完全に閉じる閉状態と完全に開く開状態とに切り換え可能な、いわゆるオンオフバルブである。

エンジン１０は、主に、吸気通路１から供給された吸気を燃焼室１１内に導入する吸気バルブ１２と、燃焼室１１に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１３と、燃焼室１１内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ１４と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により往復運動するピストン１５と、ピストン１５の往復運動により回転されるクランクシャフト１６と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路２５へ排出する排気バルブ１７と、を有する。

また、エンジン１０は、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７のそれぞれの動作タイミング（つまり開閉時期）を、可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing Mechanism）としての可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９によって可変に構成されている。可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９としては、公知の種々の形式を適用可能であるが、例えば電磁式又は油圧式に構成された機構を用いて、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを変化させることができる。

排気通路２５には、上流側から順に、通過する排気ガスによって回転され、この回転によってコンプレッサ４ａを駆動するターボ過給機４のタービン４ｂと、例えばＮＯｘ触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気ガスの浄化機能を有する触媒装置３５ａ、３５ｂが設けられている。以下では、これらの触媒装置３５ａ、３５ｂを区別しないで用いる場合には単に「触媒装置３５」と表記する。

また、排気通路２５上には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１に還流させるＥＧＲ装置２６が設けられている。ＥＧＲ装置２６は、一端がタービン４ｂの上流側の排気通路２５に接続され、他端がコンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ１１の下流側の吸気通路１に接続されたＥＧＲ通路２７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２８と、ＥＧＲ通路２７を流れるＥＧＲガス量（流量）を制御するＥＧＲバルブ２９と、を有する。このＥＧＲ装置２６は、いわゆる高圧ＥＧＲ装置（ＨＰＬ（High Pressure Loop）ＥＧＲ装置）に相当する。

また、排気通路２５には、排気ガスをターボ過給機４のタービン４ｂに通過させずに迂回させるタービンバイパス通路３０が設けられている。このタービンバイパス通路３０には、タービンバイパス通路３０を流れる排気ガスの流量を制御するウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧバルブ」と称する）３１が設けられている。

また、排気通路２５においては、ＥＧＲ通路２７の上流側の接続部分とタービンバイパス通路３０の上流側の接続部分との間の通路が、第１通路２５ａと第２通路２５ｂとに分岐されている。第１通路２５ａは第２通路２５ｂよりも径が大きく、換言すると第２通路２５ｂは第１通路２５ａよりも径が小さく、第１通路２５ａには開閉バルブ２５ｃが設けられている。開閉バルブ２５ｃが開いている場合には、排気ガスは基本的には第１通路２５ａに流れ、開閉バルブ２５ｃが閉じている場合には、排気ガスは第２通路２５ｂにのみ流れる。そのため、開閉バルブ２５ｃが閉じている場合には、開閉バルブ２５ｃが開いている場合よりも、排気ガスの流速が大きくなる。開閉バルブ２５ｃは低回転数領域において閉じられ、流速が上昇された排気ガスをターボ過給機４のタービン４ｂに供給して、低回転域でもターボ過給機４による過給が行えるようになっている。

エンジンシステム１００には、当該エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ４０〜５３が設けられている。これらセンサ４０〜５３は、具体的には以下の通りである。アクセル開度センサ４０は、アクセルペダルの開度（ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ量に相当する）であるアクセル開度を検出する。エアフローセンサ４１は、エアクリーナ３とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１を通過する吸気の流量に相当する吸入空気量を検出する。温度センサ４２は、エアクリーナ３とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１を通過する吸気の温度を検出する。圧力センサ４３は、過給圧を検出する。スロットル開度センサ４４は、スロットルバルブ６の開度であるスロットル開度を検出する。温度センサ４５は、エンジン１０に供給される吸気の温度（吸気温）を検出する。クランク角センサ４６は、クランクシャフト１６におけるクランク角を検出する。吸気側カム角センサ４７は、吸気カムシャフトのカム角を検出する。排気側カム角センサ４８は、排気カムシャフトのカム角を検出する。温度センサ４９は、エンジン１０の冷却水の温度（水温）を検出する。ＷＧ開度センサ５０は、ＷＧバルブ３１の開度を検出する。Ｏ₂センサ５１は、触媒装置３５ａの上流側の排気ガス中の酸素濃度を検出し、Ｏ₂センサ５２は、触媒装置３５ａと触媒装置３５ｂとの間の排気ガス中の酸素濃度を検出する。車輪速センサ５３は、車輪の速度（車速に相当する）を検出する。これら各種センサ４０〜５３は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１４０〜Ｓ１５３をＰＣＭ６０に出力する。

ＰＣＭ６０は、上述した各種センサ４０〜５３から入力された検出信号Ｓ１４０〜Ｓ１５３に基づいて、エンジンシステム１００内の構成要素に対する制御を行う。具体的には、図２に示すように、ＰＣＭ６０は、スロットルバルブ６に制御信号Ｓ１０６を供給して、スロットルバルブ６の開閉時期やスロットル開度を制御し、エアバイパスバルブ９に制御信号Ｓ１０９を供給して、エアバイパスバルブ９の開閉を制御し、ＷＧバルブ３１に制御信号Ｓ１３１を供給して、ＷＧバルブ３１の開度を制御し、燃料噴射弁１３に制御信号Ｓ１１３を供給して、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御し、点火プラグ１４に制御信号Ｓ１１４を供給して、点火時期を制御し、可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９のそれぞれに制御信号Ｓ１１８、Ｓ１１９を供給して、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを制御し、ＥＧＲバルブ２９に制御信号Ｓ１２９を供給して、ＥＧＲバルブ２９の開度を制御する。

特に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、クランク角センサ４６によって検出されたクランク角に基づき、エンジン１０の失火を検出するための失火判定を実行する。また、ＰＣＭ６０は、車輪速センサ５３によって検出された車輪速度に基づいて、車輪のスリップを検出するためのスリップ判定を実行する。加えて、ＰＣＭ６０は、エンジン１０が失火していると判定された場合に、エンジン１０の失火に関連する異常を報知するための警告灯を点灯させる、つまりドライバに異常を報知するためのＭＩＬ（Malfunction Indication Lamp）を点灯させる。このように、ＰＣＭ６０は、本発明における「エンジンの失火判定装置」に相当し、本発明における「失火判定手段」、「吸気密度関連値取得手段」及び「警告灯点灯手段」として機能する。

なお、ＰＣＭ６０の各構成要素は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

＜本実施形態による失火判定の概要＞
最初に、本発明の実施形態による失火判定の概要について説明する。本実施形態では、ＰＣＭ６０は、クランク角センサ４６によって検出されたクランク角に基づきエンジン１０の失火を判定する場合において、この失火判定を実行する前に、車輪速の変化量に基づき車輪のスリップを判定し、車輪がスリップしたと判定された場合には失火判定の実行を制限する（つまり禁止する）。こうすることで、車輪のスリップによってドライブシャフトが捩じれてクランク角が大きく変動したときに、このクランク角の変動をエンジン１０の失火に起因するものとして判断して、エンジン１０の失火を誤判定してしまうことを抑制するようにしている。特に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、車輪のスリップを正確に判定して失火判定の実行／非実行を適切に決定すべく、車輪速の変化量を判定するための判定閾値（以下では「スリップ判定閾値」と呼ぶ。）をエンジン負荷に応じて変化させるようにする。

更に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、クランク角に基づきエンジン１０の失火を判定するために用いる判定閾値（以下では「失火判定閾値」と呼ぶ。）を、エンジン１０に導入される吸気の吸気密度に基づき変化させるようにする。具体的には、ＰＣＭ６０は、クランク角センサ４６の検出信号からクランク角加速度の変動（絶対値）を求めて、このクランク角加速度の変動が失火判定閾値以上である場合に失火が発生したと判定するようにし、この失火判定閾値を吸気密度が高い場合には吸気密度が低い場合よりも大きくして失火判定がなされにくくする。こうすることで、吸気密度が高いことに起因して各気筒に導入される吸気量（充填量）のばらつきが大きくなり、クランク角の変動を大きくなった場合に、このクランク角の変動をエンジン１０の失火に起因するものとして判断して、エンジン１０の失火を誤判定してしまうことを抑制するようにしている。特に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、エンジン１０に導入される吸気の吸気温又は外気温に基づき吸気密度を判断する。この場合、ＰＣＭ６０は、吸気温又は外気温が低い場合には当該温度が高い場合より吸気密度が高いと判断して失火判定閾値を大きくする。

＜スリップ判定＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態によるスリップ判定について具体的に説明する。図３では、横軸にエンジン負荷を示し、縦軸に車輪速変化量を示している。図３において、実線のグラフＧ１は、スリップ判定において車輪速変化量を判定するためのスリップ判定閾値を示している。ＰＣＭ６０は、車輪速変化量がスリップ判定閾値以上である場合には車輪がスリップしたと判定し、車輪速変化量がスリップ判定閾値未満である場合には車輪がスリップしていないと判定する。なお、車輪速変化量は、所定時間における車輪速の変化量（典型的には単位時間当たりの車輪速の変化量）である。

図３に示すように、スリップ判定閾値は、基本的には、エンジン負荷が高い場合にはエンジン負荷が低い場合よりも大きくなっている。具体的には、スリップ判定閾値は、エンジン負荷が高くなるほど大きくなっている。特に、エンジン負荷の変化に対するスリップ判定閾値の変化率が、エンジン負荷が高くなるほど大きくなっている（つまり二次曲線的に大きくなっている）。例えば、このようなスリップ判定閾値は、実験などにより、スリップが発生したときの車輪速変化量と、スリップが発生していないときの車輪速変化量とを、種々のエンジン負荷について計測することで求められる。
なお、図３において、比較的小さなスリップ判定閾値に設定される低負荷域（符号Ｒ１１参照）は、ターボ過給機４による過給が行われない非過給域に相当し、この非過給域よりも相対的に大きなスリップ判定閾値に設定される高負荷域（符号Ｒ１２参照）は、ターボ過給機４による過給が行われる過給域に相当する。

このようにスリップ判定閾値を規定している理由は以下の通りである。通常、エンジン負荷（燃焼トルク）が大きくなると、特に過給域Ｒ１２のような高負荷域では、車輪速の変化が大きくなる傾向にある。具体的には、高負荷域では、非過給域Ｒ１１のような低負荷域において車輪がスリップしたときよりも、車輪速の変化が大きくなる傾向にある（当然、高負荷域で車輪がスリップしたときには車輪速の変化が更に大きくなる）。したがって、本実施形態では、低負荷域でのスリップ判定の精度を確保しつつ、高負荷域でのスリップの誤判定を抑制するように、エンジン負荷が高くなるほどスリップ判定閾値を大きくしている、換言するとエンジン負荷が低くなるほどスリップ判定閾値を小さくしている。これにより、失火の誤判定を抑制するようにスリップ発生時に失火判定を制限する構成において、適切なスリップ判定閾値を用いてスリップの誤判定を抑制することによって、スリップが発生していないにも関わらずに失火判定を無駄に制限してしまうことを抑制して、失火判定の実行頻度を確保するようにしている。

＜外気温に応じた失火判定＞
次に、図４を参照して、本発明の実施形態における、吸気密度に関連する外気温を考慮に入れた失火判定について具体的に説明する。図４は、横軸に外気温を示し、縦軸にクランク角加速度の変動（絶対値）を示している。図４において、実線のグラフＧ２は、失火判定においてクランク角加速度の変動を判定するための失火判定閾値を示している。ＰＣＭ６０は、クランク角加速度の変動が失火判定閾値以上である場合にはエンジン１０の失火が発生したと判定し、クランク角加速度の変動が失火判定閾値未満である場合にはエンジン１０の失火が発生してないと判定する。なお、クランク角加速度の変動は、所定時間におけるクランク角加速度の変化量の大きさである。

図４に示すように、失火判定閾値は、外気温が低い場合（例えば０℃未満）には外気温が高い場合（例えば２０℃以上）よりも大きくなっている。具体的には、外気温が所定範囲Ｒ２（例えば０℃から２０℃までの範囲）を下回る領域では、符号Ａ１で示す失火判定閾値に設定され、外気温が所定範囲Ｒ２を上回る領域では、上記の失火判定閾値Ａ１よりも小さな、符号Ａ２で示す失火判定閾値に設定され、外気温が所定範囲Ｒ２内にある場合には、外気温の大きさに応じて、上記の失火判定閾値Ａ１と失火判定閾値Ａ２との間の値に設定されるようになっている。つまり、外気温が所定範囲Ｒ２内にある場合には、外気温に応じてＡ１とＡ２との間で失火判定閾値が変化するようになっている。例えば、このような失火判定閾値は、実験やシミュレーションなどにより、失火の発生時及び未発生時のそれぞれにおけるクランク角加速度変動を、種々の外気温について計測することで求められる。
なお、失火判定閾値は、基本的にはエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて設定され、図４では、或るエンジン回転数及びエンジン負荷において適用される、外気温に応じた失火判定閾値の一例を示している。

このように失火判定閾値を規定している理由は以下の通りである。インテークマニホールドの形状や気筒への吸気の流れやすさ（換言すると吸気の流れにくさ）などにより、各気筒に導入される吸気量（充填量）が気筒ごとに僅かに異なる。外気温が低くなると吸気密度が高くなるので、そのような各気筒に導入される吸気量のばらつきが大きくなる。そのため、各気筒での燃焼ばらつきが大きくなり、クランク角が大きく変動する傾向にある。したがって、本実施形態では、このような吸気密度が高いときに発生するクランク角の変動をエンジン１０の失火と誤判定してしまうことを抑制すべく、外気温が低い場合には外気温が高い場合よりも失火判定閾値を大きくする。こうすることで、吸気密度が低い場合（つまり外気温が高い場合）における失火判定の精度を確保しつつ、吸気密度が高い場合（つまり外気温が低い場合）における失火の誤判定を抑制するようにしている。

なお、上記では、外気温に基づき失火判定閾値を設定する例を示したが、外気温の代わりに吸気温に基づき失火判定閾値を設定してもよい。その場合にも、図４と同様に、吸気温に応じた失火判定閾値が規定される。本実施形態におけるエンジン１０には、ターボ過給機４によって過給された吸気が供給されるので、ターボ過給機４によって過給されてインタークーラ５を通過した後の吸気の温度（温度センサ４５によって検出された温度）を用いて失火判定閾値を設定するとよい。

＜失火判定処理＞
次に、図５を参照して、本発明の実施形態による失火判定の具体的な処理について説明する。図５は、本発明の実施形態による失火判定処理を示すフローチャートである。この失火判定処理は、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。特に、ＰＣＭ６０は、温度センサ４５によって検出された吸気温や、クランク角センサ４６によって検出されたクランク角や、車輪速センサ５３によって検出された車輪速などを取得する。

次いで、ステップＳ１０２では、ＰＣＭ６０は、失火判定条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、変速が行われておらず、燃料カットが行われておらず、且つ、エンジン水温が所定温度以上であり、尚且つ、エンジン回転数が所定回転数以上である場合に、失火判定条件が成立していると判定し（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。一方で、ＰＣＭ６０は、変速が行われた場合、燃料カットが行われた場合、エンジン水温が所定温度未満である場合、又は、エンジン回転数が所定回転数未満である場合には、失火判定条件が成立していないと判定する（ステップＳ１０２：Ｎｏ）。この場合には、ＰＣＭ６０は、失火判定を実行せずに、失火判定処理のフローを抜ける。

ステップＳ１０３では、ＰＣＭ６０は、エンジン負荷に基づきスリップ判定閾値を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、図３に示したスリップ判定閾値のマップに基づき、現在のエンジン負荷に対応するスリップ判定閾値を設定する。

次いで、ステップＳ１０４では、ＰＣＭ６０は、車輪速センサ５３によって検出された車輪速から車輪速変化量を求め、この車輪速変化量とステップＳ１０３で設定したスリップ判定閾値とを比較することで車輪のスリップが発生していないか否かを判定する。ＰＣＭ６０は、車輪速変化量がスリップ判定閾値未満である場合にはスリップが発生していないと判定し（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５以降では、ＰＣＭ６０は、失火判定を実際に実行するための処理を行う。一方、ＰＣＭ６０は、車輪速変化量がスリップ判定閾値以上である場合にはスリップが発生したと判定する（ステップＳ１０４：Ｎｏ）。この場合には、ＰＣＭ６０は、失火判定を実行せずに、失火判定処理のフローを抜ける。

ステップＳ１０５では、ＰＣＭ６０は、失火判定閾値を設定するために用いる常温用失火リファレンス、低温用失火リファレンス及びリファレンス配分を設定する。これらの常温用失火リファレンス、低温用失火リファレンス及びリファレンス配分は、エンジン回転数、エンジン負荷及び外気温に応じた失火判定閾値を設定するために用いられる。具体的には、常温用失火リファレンスは、外気温が常温（例えば２５℃）であるときに、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて適用すべき失火判定閾値に相当し、低温用失火リファレンスは、外気温が低温（例えば氷点下の温度）であるときに、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて適用すべき失火判定閾値に相当する。また、リファレンス配分は、最終的に適用する失火判定閾値を決定するに当たって、上記の常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスを外気温に応じて配分する比率に相当する。このリファレンス配分に応じて常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスを加算することで、最終的に適用する失火判定閾値が決定される。

ここで、図６及び図７を参照して、常温用失火リファレンス、低温用失火リファレンス及びリファレンス配分を設定する方法について具体的に説明する。図６は、本発明の実施形態による常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスを示しており、図７は、本発明の実施形態によるリファレンス配分を示している。

図６（ａ）は、同一のエンジン負荷で見たときのエンジン回転数（横軸）と失火リファレンス（縦軸）との関係を示すグラフである。図６（ａ）において、実線のグラフＧ３１は常温用失火リファレンスを示し、破線のグラフＧ３２は低温用失火リファレンスを示している。図６（ａ）に示すように、基本的には、常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスの両方とも、同一のエンジン負荷で見たときにエンジン回転数が高くなるほど大きな値になっている。

特に、本実施形態では、エンジン回転数Ｎ１を超える領域において、常温用失火リファレンスと低温用失火リファレンスとの値を異ならせている。具体的には、エンジン回転数Ｎ１を超えると、エンジン回転数の増加に応じた失火リファレンスの上昇量を、常温用失火リファレンスよりも低温用失火リファレンスのほうを大きくしている。こうしているのは、低外気温の状況下において高回転域になると、各気筒に導入される吸気量のばらつきに起因するクランク角の変動が大きくなるからである（換言すると、低外気温の状況下でも低回転域ではクランク角の変動が小さくなる）。したがって、本実施形態では、このような低外気温の状況下での高回転域において発生する比較的大きなクランク角の変動を失火と誤判定することを抑制すべく、エンジン回転数Ｎ１を超える領域において、常温用失火リファレンスよりも低温用失火リファレンスを大きくしている。

図６（ｂ）は、上記したエンジン回転数Ｎ１を超える同一のエンジン回転数で見たときの、エンジン負荷（横軸）と失火リファレンス（縦軸）との関係を示すグラフである。図６（ｂ）において、実線のグラフＧ４１は常温用失火リファレンスを示し、破線のグラフＧ４２は低温用失火リファレンスを示している。図６（ｂ）に示すように、基本的には、常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスの両方とも、同一のエンジン回転数で見たときにエンジン負荷が高くなるほど大きな値になっている。特に、本実施形態では、エンジン回転数Ｎ１を超える高回転域では、エンジン負荷のほぼ全域に渡って、常温用失火リファレンスよりも低温用失火リファレンスを大きくしている。これは、上記したように低外気温の状況下での高回転域においてはクランク角の変動が大きくなるため、このクランク角の変動を失火と誤判定することを確実に抑制するようにしたものである。

なお、図６（ｂ）に示していないエンジン回転数Ｎ１を下回る領域では、エンジン負荷と失火リファレンスとの関係は常温用失火リファレンスと低温用失火リファレンスとで同じである（つまりエンジン負荷に応じて同じ値が設定される）。また、エンジン回転数Ｎ１を下回る領域でも、基本的には、常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスの両方とも、エンジン負荷が高くなるほど大きな値に設定されるようになっている。
また、図６（ａ）及び（ｂ）に示した常温用失火リファレンスは、実験やシミュレーションなどにより、常温（例えば２５℃）において、失火の発生時及び未発生時のそれぞれにおけるクランク角加速度変動を、種々のエンジン回転数及びエンジン負荷について計測することで求められる。同様に、低温用失火リファレンスは、実験やシミュレーションなどにより、低温（例えば氷点下の温度）において、失火の発生時及び未発生時のそれぞれにおけるクランク角加速度変動を、種々のエンジン回転数及びエンジン負荷について計測することで求められる。

図７は、外気温（横軸）とリファレンス配分（縦軸）との関係を示すグラフである。リファレンス配分は、常温用失火リファレンスに対する低温用失火リファレンスの比率を示している。例えば、リファレンス配分が「１」である場合には、低温用失火リファレンスの配分が「１」で、常温用失火リファレンスの配分が「０」であり、この場合には最終的に適用する失火判定閾値が低温用失火リファレンスとなる。他方で、リファレンス配分が「０」である場合には、低温用失火リファレンスの配分が「０」で、常温用失火リファレンスの配分が「１」であり、この場合には最終的に適用する失火判定閾値が常温用失火リファレンスとなる。

図７に示すように、リファレンス配分は、外気温が低い場合（例えば０℃未満）には外気温が高い場合（例えば２０℃以上）よりも大きくなっている。具体的には、リファレンス配分は外気温が所定範囲Ｒ３（例えば０℃から２０℃までの範囲）を下回る領域では「１」に設定され、外気温が所定範囲Ｒ３を上回る領域では「０」に設定され、外気温が所定範囲Ｒ３内にある場合には、外気温の大きさに応じた「０」と「１」との間の値に設定されるようになっている。つまり、外気温が所定範囲Ｒ２内にある場合には、外気温に応じて「０」と「１」との間でリファレンス配分が変化するようになっている。

なお、このようなリファレンス配分を規定する外気温の領域は、図４に示した失火判定閾値を規定する外気温の領域に対応するものである。因みに、図４は、エンジン回転数Ｎ１を超える所定のエンジン回転数及び所定のエンジン負荷に応じて設定された常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスより求められた、外気温と失火判定閾値との関係の一例を示したものである。

次に、図５に戻って、ステップＳ１０５の説明を再開する。ステップＳ１０５では、ＰＣＭ６０は、現在のエンジン回転数及びエンジン負荷に対応する常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスをそれぞれ決定すると共に（図６参照）、現在の外気温に対応するリファレンス配分を決定する（図７参照）。この場合、ＰＣＭ６０は、温度センサ４５によって検出された吸気温に基づき推定した外気温、若しくは、外気温センサを車両に設けて、この外気温センサによって検出された外気温を用いて、リファレンス配分を決定する。なお、外気温の代わりに吸気温に基づいてリファレンス配分を規定してもよい。その場合には、温度センサ４５によって検出された吸気温に基づきリファレンス配分を決定すればよい。

次いで、ステップＳ１０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０５で設定した常温用失火リファレンス、低温用失火リファレンス及びリファレンス配分に基づいて、失火判定閾値を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、リファレンス配分に応じて常温用失火リファレンス及び低温用失火リファレンスを加算することで失火判定閾値を求める。

次いで、ステップＳ１０７では、ＰＣＭ６０は、クランク角センサ４６によって検出されたクランク角に基づき、クランク角加速度変動（絶対値）を算出する。具体的には、ＰＣＭ６０は、クランク角センサ４６によって計測した周期からクランク角加速度を繰り返し求めてサンプリングし、サンプリングしたクランク角加速度をフィルタ処理（ハイパスフィルタなど）してから、所定時間におけるクランク角加速度の変化量をクランク角加速度変動として求める。

次いで、ステップＳ１０８では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０７で求めたクランク角加速度変動がステップＳ１０６で設定した失火判定閾値以上であるか否かを判定する。当該判定は、失火による大きな減速度に対応するクランク角の変動が発生したか否かを判定していることに相当する。

クランク角加速度変動が失火判定閾値以上である場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０９に進み、エンジン１０の失火が発生したと判定する。この場合、ＰＣＭ６０は、複数の気筒のうちで失火が発生した気筒も特定する。一方で、クランク角加速度変動が失火判定閾値未満である場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ＰＣＭ６０は、失火判定処理のフローを抜ける。この場合には、ＰＣＭ６０は、エンジン１０の失火が発生していないと判定する。

ステップＳ１０９の後、ステップＳ１１０に進み、ＰＣＭ６０は、エンジン１０の失火に関連する異常を報知するための警告灯を点灯させる条件（警告灯点灯条件）が成立したか否かを判定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、触媒装置３５を保護するために点灯させる警告灯（以下では「触媒警告灯」と呼ぶ。）と、エミッションの悪化を報知するために点灯させる警告灯（以下では「エミッション警告灯」と呼ぶ。）のそれぞれについて、警告灯点灯条件が成立したか否かを判定する。触媒警告灯についての警告灯点灯条件は、エンジン１０の回転回数（燃焼回数に相当する）が第１所定値に達したときに、それまでに失火が発生した回数が第２所定値以上であるという条件である。この第２所定値は、エンジン回転数や吸入空気量に応じて変化させるのがよい。他方で、エミッション警告灯についての警告灯点灯条件は、エンジン１０の回転回数（燃焼回数に相当する）が第３所定値（＞第１所定値）に達したときに、それまでに失火が発生した回数が第４所定値以上であるという条件である。

ステップＳ１１０の判定の結果、触媒警告灯についての警告灯点灯条件、又はエミッション警告灯についての警告灯点灯条件が成立したと判定された場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１に進み、ＰＣＭ６０は、触媒警告灯又はエミッション警告灯を点灯させる。一方で、触媒警告灯についての警告灯点灯条件、又はエミッション警告灯についての警告灯点灯条件が成立したと判定されなかった場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ＰＣＭ６０は、失火判定処理のフローを抜ける。この場合には、ＰＣＭ６０は、触媒警告灯及びエミッション警告灯を点灯させない。

＜作用効果＞
次に、本発明の実施形態によるエンジンの失火判定装置の作用効果について説明する。

本実施形態によれば、吸気温又は外気温に応じた吸気密度を考慮して失火判定閾値を設定して、この失火判定閾値を用いて失火判定を行うので、吸気密度が高いために各気筒に導入される吸気量のばらつきが大きくなることで発生するクランク角の変動を、エンジン１０の失火によるものと誤判定してしまうことを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、吸気密度が低い場合における失火判定の精度を確保しつつ、吸気密度が高い場合における失火の誤判定を適切に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、エンジン回転数Ｎ１を超える高回転域において低温用失火リファレンスを大きくして、最終的に適用される失火判定閾値を大きくするようにしているので、低温の状況下で高回転域においてクランク角の変動が大きくなるという特性を適切に考慮に入れて、失火判定閾値を設定することができる。これにより、失火の誤判定を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、図４に示したように、外気温が所定範囲Ｒ２を下回る領域では失火判定閾値Ａ１に設定し、外気温が所定範囲Ｒ２を上回る領域ではＡ１よりも小さな失火判定閾値Ａ２に設定するので、外気温が高い場合（つまり吸気密度が低い場合）における失火判定の精度を確保しつつ、外気温が低い場合（つまり吸気密度が高い場合）における失火の誤判定を抑制することができる。また、外気温が所定範囲Ｒ２内にある場合には外気温に応じてＡ１とＡ２との間の値に失火判定閾値を設定するので、この温度範囲においては、温度センサ４５の応答性を加味して、外気温に応じて失火判定閾値を適切に変化させることができる。

また、本実施形態によれば、クランク角加速度変動に基づいて失火判定を行うので、クランク角速度の変動やクランク角加速度の大きさに基づいて失火判定を行う場合と比較して、失火によるクランク角の変動を適切に捉えることができ、失火判定の精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、エンジン１０が失火していると判定された場合に警告灯を点灯させるので、失火に関連する異常をドライバに適切に報知することができる。

＜変形例＞
上記した実施形態では、クランク角加速度変動に基づいて失火判定を行っていたが、他の例では、クランク角自体の変動、クランク角速度の変動、若しくはクランク角加速度の大きさに基づいて、失火判定を行ってもよい。

上記した実施形態では、本発明をガソリンエンジンに適用した例を示したが、本発明はディーゼルエンジンに適用してもよい。また、上記した実施形態では、本発明を過給機付きエンジンに適用した例を示したが、本発明は過給機付きエンジンへの適用に限定はされない。

１ 吸気通路
４ ターボ過給機
６ スロットルバルブ
１０ エンジン
１１ 燃焼室
１２ 吸気バルブ
１３ 燃料噴射弁
１４ 点火プラグ
１５ ピストン
１７ 排気バルブ
２５ 排気通路
２６ ＥＧＲ装置
３５ａ、３５ｂ 触媒装置
６０ ＰＣＭ
１００ エンジンシステム

Claims (7)

1. エンジンの失火を判定するエンジンの失火判定装置において、
   エンジンのクランク角の変動を所定の判定閾値を用いて判定して、エンジンの失火を検出する失火判定手段と、
   エンジンに導入される吸気の吸気密度に関連する吸気密度関連値を取得する吸気密度関連値取得手段と、を有し、
   上記失火判定手段は、上記吸気密度関連値取得手段によって取得された吸気密度関連値に応じて上記判定閾値を変化させる、ことを特徴とするエンジンの失火判定装置。
2. 上記失火判定手段は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて上記判定閾値を設定し、エンジン回転数が高い場合にはエンジン回転数が低い場合よりも上記吸気密度関連値に応じて上記判定閾値を変化させる量を大きくする、請求項１に記載のエンジンの失火判定装置。
3. 上記失火判定手段は、上記吸気密度関連値が所定範囲を超える場合には、上記判定閾値を第１所定値に設定し、上記吸気密度関連値が上記所定範囲を下回る場合には、上記判定閾値を上記第１所定値とは異なる第２所定値に設定し、上記吸気密度関連値が上記所定範囲内にある場合には、上記第１所定値と上記第２所定値との間で当該吸気密度関連値の大きさに応じて上記判定閾値を変化させる、請求項１又は２に記載のエンジンの失火判定装置。
4. 上記吸気密度関連値取得手段は、エンジンに導入される吸気の吸気温又は外気温を上記吸気密度関連値として取得する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの失火判定装置。
5. 上記エンジンは、過給機付きのエンジンであり、
   上記吸気密度関連値取得手段は、エンジンに導入される吸気の吸気温を上記吸気密度関連値として取得する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの失火判定装置。
6. 上記失火判定手段は、
   エンジンのクランク角の角加速度を求め、この角加速度の変動量が上記判定閾値以上である場合にエンジンの失火が発生したと判定し、
   上記吸気密度関連値取得手段によって取得された吸気密度関連値に対応する吸気密度が高い場合には当該吸気密度が低い場合よりも上記判定閾値を大きくする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの失火判定装置。
7. 上記失火判定手段によってエンジンが失火していると判定された場合に、エンジンの失火に関連する異常を報知するための警告灯を点灯させる警告灯点灯手段を更に有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエンジンの失火判定装置。

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